JP3508692B2 - 電子装置のアース接続装置 - Google Patents

電子装置のアース接続装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子装置のアース
接続装置に係り、特に自動車に搭載されるコントロール
ユニットのアース接続に用いて好適であり、詳しくは電
子装置のアース線をワイヤボンディングによりケースに
接続するアース接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ケースへのワイヤボンディングに
よるアース接続は、例えば特開平４−３３７６４１号公
報に示すように、ケースに接続用台座部（パット部）を
設け、該台座部表面を切削、研磨等の機械加工により平
滑化して、該表面にワイヤボンディングによりリード線
を接続していた。また、ケースの材質がワイヤボンディ
ングに適さない場合、ケースに純アルミ等のワイヤボン
ディング可能な金属板を半田付け、溶接等により取付
け、該金属板表面を機械加工により平滑化して、接続用
パット部としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、いずれの場合でも、ケースのパット部を機械加工に
より所定の表面粗さに平滑化する必要があり、コストア
ップの原因になると共に、輸送時にパット部表面に傷が
付き、平滑面を損う虞れがあり、この場合良好なワイヤ
ボンディングを行うことができない。特に、ケースに別
な金属板を取付ける場合は、該パット部の材料費用と溶
接等の取付け工費が余分にかかり、更なるコストアップ
の原因になると共に製造工数の増大を生じる。
【０００４】そこで、本発明は、簡単に加工できる部品
をケースに簡単に取付けてパット部とし、もって上述課
題を解決して電子装置のアース接続装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、ケース（２）にアース線（１０）をワイヤボンディ
ングにより接合する、電子装置のアース線接続装置にお
いて、前記ケース（２）にアース接続用ボルト（１２）
を螺合し、該アース接続用ボルト（１２）は、所定金属
を母材としてボルトを形成し、該ボルト頭部上面（１２
ａ 1 ）に所定金属メッキを施して形成され、該ボルト頭
部上面が所定表面粗さに管理されてなり、該ボルト頭部
上面をパット面としてアース線（１０）をワイヤボンデ
ィングにより接合してなる、ことを特徴とする電子装置
のアース接続装置にある。
【０００６】請求項２に係る本発明は、前記ボルト頭部
上面（１２ａ1 ）の十点平均表面粗さ（Ｒｚ）が、６．
３〜２．８〔μｍ〕である、請求項１記載の電子装置の
アース接続装置にある。
【０００７】請求項３に係る本発明は、前記アース接続
用ボルト（１２）は、真鍮を母材としてボルトを形成
し、該ボルトに２〜１０〔ｍｍ〕の所定金属メッキ（例
えばニッケルメッキ、金メッキ、ニッケル下地の金メッ
キ）を施して形成されてなる、請求項１又は２記載の電
子装置のアース接続装置にある。
【０００８】請求項４に係る本発明は、前記所定金属メ
ッキが、ニッケルメッキであり、かつ前記アース線（１
０）がアルミニウム線である、請求項３記載の電子装置
のアース接続装置にある。
【０００９】請求項５に係る本発明は、該アース線を、
前記ボルト頭部上面に超音波圧着により接合してなる、
請求項題１ないし４のいずれか記載の電子装置のアース
接続装置にある。
【００１０】請求項６に係る本発明は（例えば図２、図
４、図５参照）、前記ケース（２）接続用ボルト（１
２）を螺合するネジ孔（１１）は、その開口部周囲に、
前記ボルトの切上げ部（１２ｄ）との干渉を防止する面
取り部（１１ａ）を形成してなる、請求項１ないし図５
のいずれが搭載の電子装置のアース接続装置にある。
【００１１】請求項７に係る本発明は（例えば図４参
照）、前記アース接続用ボルト（１２）を螺合するネジ
孔は、前記ケースにおける所定肉厚を有するランド部
（２ｂ）に形成されてなる、請求項１ないし６のいずれ
が記載の電子装置のアース接続装置にある。
【００１２】請求項８に係る本発明は、前記電子装置
は、自動車に搭載されるコントロールユニットである、
請求項１ないし７のいずれが記載の電子装置のアース接
続装置にある。
【００１３】〔作用〕以上構成に基づき、アルミダイキ
ャスト等のケース（３）にＰＣボード（３）等を実装
し、該ＰＣボード等のアース接点（３ａ）とケース
（２）とをアース線（１０）にて接合する。ケース側の
グランドは、ケース（２）にアース接続用ボルト（１
２）を螺合し、該ボルトの頭部上面（１２ａ1 ）をニッ
ケルメッキを施す等により所定表面粗さに管理し、該ボ
ルト頭部上面をパット面として、超音波圧着等によりワ
イヤボンディングする。
【００１４】なお、上記とカッコ内の符号は、図面と対
照するためのものであるが、各請求項記載の本発明の構
成に何等影響を及ぼすものではない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。図１は、自動車に搭載させ
るコントロールユニット、特に自動変速機用として好適
なエンジンルーム内に配送されるコントロールユニット
を示す平面図であり、該コントロールユニットは、アル
ミ合金等の金属（電導性材料）からなるケース２と、該
ケースに実装をされる１Ｃパッケージ及びセラミック基
板等からなるＰＣボード（組立体）３と、入力側（セン
サ側）コネクタ５と、出力側（アクチュエータ側）コネ
クタ６と、図示しない蓋部材と、を有する。
【００１６】ＰＣボード３は、多数のリード線９…によ
り上記入力側コネクタ５及び出力側コネクタの接続端子
に接続していると共に、４個のグランド用のワイヤ１０
…によりケース２にアース接続されている。上記リード
線及びグランド用ワイヤ１０…は、アルミ線によるワイ
ヤボンディングにより接合されており、上記ＰＣボード
３には４個のグランド用接点３ａ…が設けられている。
なお、図１におけるＡは、ボンディング位置認識マーク
である。また、上記ケース２はアルミダイキャストにて
成形されており、該ケースには図２に詳示するように４
個の円筒状ボス部２ａ…が一体に形成されている。これ
らボス部２ａにはネジ孔１１が機械加工により形成され
ており、かつ該ネジ孔１１の開口部周囲には面取り部１
１ａが形成されている。
【００１７】上記ネジ孔１１にはアース接続用ボルト１
２が螺合される。該接続用ボルト１２は図５に詳示する
ように、頭部１２ａ、４ピッチ以上のネジ部１２ｂ、先
端テーパ部１２ｃ及び頭部とネジ部との間にアール状の
切上げ部１２ｄを有する。該接続用ボルト１２は真鍮
（黄銅）を母材として塑性加工により形成されており、
更にニッケルメッキが施されている。該ニッケル(Ｎｉ)
メッキの厚さは２〜１０〔μｍ〕であり、好ましくは
５．５±２．５〔μｍ〕であり、該所定厚さのニッケル
メッキにより、ボルト頭部上面１２ａ、特にワイヤボン
ディングパット面となる中央部分の表面粗さが所定算術
平均粗さ以下（平滑面）になるように管理されている。
具体的には、上記ボルト頭上面１２ａ1 は、面粗度算術
平均粗さＲａが３．２〔μｍ〕以下に管理されることが
好ましい。なお、前記接続用ボルト１２は、ヘッディン
グによる頭部１２ａの成形及び転造によるネジ部１２ｂ
の成形等による塑性加工のままで、層厚が管理されたメ
ッキ処理のみにより、ボルト頭部上面１２ａ1 を上記所
定面粗度に管理してもよく、またボルトを塑性加工した
状態で、頭部上面１２ａ1 のみを研削、研磨等により平
滑化した後、メッキ処理を施してもよい。
【００１８】そして、本コントロールユニットは、ケー
ス２、ＰＣボード３及び接続用ボルト１２がそれぞれ別
個に製造されて、組立てられる。この際、接続用ボルト
１２は、その頭部上面１２ａ1 に傷が付かないように梱
包・輸送される。そして、アース接続の前記工程におい
て、前記ボルト１２がケース２のネジ孔１１に螺合され
る。従って、ケース輸送時等において、アース接続用パ
ット面が傷つくことはなく、パット面に起因するワイヤ
ボンディング不良等による不良品の発生を減少して、製
品歩留まりを向上し得る。
【００１９】前記ボルト１２の取付け作業は、図６に示
すようなツール（６角レンチ）を用いて行われる。
【００２０】該ツール１５は、パット面となるボルト頭
部上面１２ａ1 に対応する部分が中空部１５ａとなって
おり、その下面周囲に段付き孔に形成された６角孔１５
ｂにて締付けが行われる。この際、中空部１５ａからエ
アを吸い込むことにより、ボルト１２は上記６角孔１５
ｂに固定されて、ボルト１２のケース２への取付け作業
を容易に行うことができると共に、パット面となるボル
ト頭部上面１２ａ1 は、中空部１５ａによりツール１５
に接触しないので、該パット面の表面粗さ（平滑面）が
損なうことはない。
【００２１】また、上記ボルト１２のネジ孔１１への螺
合において、ネジ切上げ部１２ｄがネジ孔の面取り部１
１ａにより干渉することが防止され、ボス部２ａの上面
がボルト頭部１２ａの裏面に密着して、正確かつ確実に
ボルト１２がケース２へ取り付けられる。
【００２２】この状態で、アルミニウムからなるボンデ
ィングワイヤ１０がＰＣボード３のアース用接点３ａと
上記ボルト頭部上面１２ａ1 とのパット面との間に接合
される。上記ワイヤ１０のアース用接点３ａとボルト頭
部パット面１２ａ1 との接合は、共に超音波圧着による
ウェッジボンディングにより行われる。該超音波圧着に
よるワイヤボンディングは、ボルト頭部上面１２ａ1 が
ニッケルメッキからなり、酸化膜の浸透深さは薄く、か
つ所定硬度を有し、かつ所定面粗度からなる平滑面から
なるので、上記超音波振動により酸化膜が除去されて、
金属表面が直接に接触して振動することにより、原子間
結合等により確実な接合が行われる。
【００２３】図３及び図４は、一部変更した実施例を示
す図である。先の実施例は、ケース２にボルト用ボス部
２ａを設けており、ケース全体の薄肉化を図り、軽量化
のために好適であるが、上述したアース線接続は、アー
ス線１０の長手方向に沿って６０〔ＫＨｚ〕程度の超音
波振動をボルト頭部１２ａに与えるため、該ボルト１２
部分の剛性が不足する虞れがある。
【００２４】そこで、本実施例にあっては、ケース２の
ボス部を廃し、所定肉厚を有するランド部２ｂとした点
を特徴とするものであり、他の点は、先の実施例と同じ
であり、同じ符号を付して説明を省略する。本実施例の
ケース２は、所定肉厚のランド部２ｂを有しており、更
にケース縁部２ｃにかけて更に段付き状の肉厚部２ｄに
なっている。上記ランド部２ｂにネジ孔１１が形成され
ており、該ネジ孔１１は、先の実施例と同様に、面取り
部１１ａが形成されていると共に、同様な接続用ボルト
１２が螺合される。
【００２５】頭部上面１２ａ1 の表面粗さが管理されて
グランド用パット面となっているボルト頭部にアルミ線
からなるアース線が接合される際、超音波振動がボルト
頭部１２ａに作用するが、該ボルト１２は、ケース２の
ランド部２ｂに螺合して、高い剛性を有しており、アー
ス線１０と連れ動きすることがなく、アース線との間に
所定量の相対移動をして、確実なウェッジボンディング
を行い得る。
【００２６】図７は、上記図４、図５に示す実施例によ
りワイヤボンディングしたボルト頭部上面の面粗度と、
ワイヤ接合のシェア強度との関係を試験した結果を示す
図である。図中、面粗度は、十点平均粗さ（Ｒｚ）を示
すもので、かつ水平とは、上記超音波の振動方向と同じ
方向にボルト頭部上面１２ａ1 に傷を付けた場合であ
り、また垂直とは、超音波の振動方向と直交する方向に
ボルト頭部上面に傷をつけた場合を示す。該試験結果か
ら、ボルト頭部上面１２ａ1 の面粗度が、上記Ｒｚ＝
６．３〜２．８〔μｍ〕である場合、水平及び垂直方向
共に、充分なワイヤの接合強度を有することが解る。該
面粗度Ｒｚが、６．３〔μｍ〕より大きい１２．８〔μ
ｍ〕では水平及び垂直方向共に充分なシェア強度が得ら
れず、確実なワイヤボンディングが行われない場合があ
り、また面粗度Ｒｚ２．８〔μｍ〕以下の平滑面は、加
工技術的に困難を伴い、費用対効果の点からもオーバー
スペックとなる。なお、上記試験において、水平及び垂
直方向に傷をつけたものを用いたが、ワイヤボンディン
グに際し、ボルト頭部がワイヤに対してどのような向き
になるかは不明であって、両方向を試験することによ
り、接合に対する信頼性が確認できる。
【００２７】なお、上述実施の形態は、アルミ線による
ワイヤボンディングについて説明したが、これは、Ａｕ
系、Ｃｕ系等のボンディングワイヤにも同様に適用可能
であり、また自動車に搭載されるコントロールユニット
について説明したが、本発明に係る技術は、民生品等の
他の製品に組込ませる電子装置のアース装置にも同様に
適用可能である。更に、アース接続用ボルトは、真鍮母
材にニッケルメッキを施してあるが、これに限らず、金
メッキ等の他の金属メッキ、ニッケルメッキ下地の金メ
ッキ等の多層メッキ、又はアルミニウム浸透メッキ等の
金属浸透メッキ等の、所定硬度を有しかつ酸化膜の形成
が所定厚さ以下となる他の表面処理でもよく、また母材
はＦｅ系等の他の金属でもよい。また、アース接続用ボ
ルトは、６角ボルトに限らず、４角、８角等のボルト頭
部上面が平坦面からなるボルトであればよい。
【００２８】
【発明の効果】請求項１に係る本発明によると、ボルト
をケースに螺合し、該ボルトの平滑な頭部上面をグラン
ド用パット面とするので、安価な部品でかつケースへの
取付けも簡単かつ容易であり、コストダウンと確実なア
ース接続の両方を達成することができる。また、所定厚
さの金属メッキを母材ボルトの頭部上面に施すことによ
り、ボルト頭部上面を所定表面粗さに管理することがで
き、安価にグランド側パット面を形成することができ
る。
【００２９】請求項２に係る本発明によると、ボルト頭
部上面の表面粗さを所定範囲に納めることにより、製造
の容易化によるコストダウンと信頼性の充分なアース接
続との両方のバランスを図って、共に達成することが可
能となる。
【００３０】請求項３に係る本発明によると、２〜１０
〔μｍ〕の金属メッキを、真鍮からなるボルトに施すこ
とにより、ボルト頭部上面を所定表面粗さに管理するこ
とができ、安価にグランド側パット面を形成することが
できる。
【００３１】請求項４に係る本発明によると、ニッケル
メッキによるボルト頭部上面のパット面と、アルミニウ
ムアース線との組合せにより、安価な材料にて、かつ所
定硬度及び薄い酸化膜により、高い信頼性で接合が可能
となる。
【００３２】請求項５に係る本発明によると、超音波圧
着により高い熱を与えることなく接合が可能であり、Ｉ
Ｃ等の電子部品に悪影響を与えることがなく、かつウェ
ッジボンディングにより確実に接合することができる。
【００３３】請求項６に係る本発明によると、ネジ孔の
面取り部によりボルトの切上げ部の干渉を防止し、ボル
トをケースに形成したネジ孔に、頭部裏面をケース面に
密着して確実かつ正確に螺合することができ、ボルトの
剛性を常に保持して、ワイヤボンディングを確実に行う
ことができる。
【００３４】請求項７に係る本発明によると、ケースに
おける所定肉厚を有するランド部にネジ孔を形成したの
で、該ネジ孔に螺合するボルトの剛性を高めて、超音波
振動等に際してボルトが確実に対抗して、超音波圧着等
によるワイヤボンディングを高い信頼性でもって行うこ
とができる。
【００３５】請求項８に係る本発明によると、エンジン
ルーム等の劣悪な環境であってかつ高い信頼性が要求さ
れる自動車用コントロールユニットに適用して、上記厳
しい要求を満たすと共に更なるコストダウンが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるコントロール
ユニットを示す平面図。
【図２】その要部の拡大断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるコントロール
ユニットを示す平面図。
【図４】その要部の拡大断面図。
【図５】本発明に係るアース接続用ボルトを示し、
（ａ）は平面図（ｂ）は正面図。
【図６】アース接続用ボルトを締付けるツールを示す断
面図。
【図７】ボルト頭部上面の面粗度と、ワイヤ接合面シェ
ア強度との関係を示す、試験結果による図。
【符号の説明】
１ 電子装置（コントロールユニット） ２ ケース ２ａ ボス部 ２ｂ ランド部 ３ ＰＣボード １０ アース線 １１ ネジ孔 １１ａ 面取り部 １２ アース接続用ボルト １２ａ 頭部 １２ａ1 頭部上面 １２ｂ ネジ部 １２ｄ 切上げ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 研司 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−241904（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−350166（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−316662（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−134842（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01R 4/64 H01R 4/02 H01R 4/62 H01L 21/60

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケースにアース線をワイヤボンディング
    により接合する、電子装置のアース接続装置において、 前記ケースにアース接続用ボルトを螺合し、 該アース接続用ボルトは、所定金属を母材としてボルト
    を形成し、該ボルト頭部上面に所定金属メッキを施して
    形成され、該ボルト頭部上面が所定表面粗さに管理され
    てなり、 該ボルト頭部上面をパット面としてアース線をワイヤボ
    ンディングにより接合してなる、 ことを特徴とする電子装置のアース接続装置。
  2. 【請求項２】 前記ボルト頭部上面の十点平均表面粗さ
    （Ｒｚ）が、６．３〜２．８〔μｍ〕である、 請求項１記載の電子装置のアース接続装置。
  3. 【請求項３】 前記アース接続用ボルトは、真鍮を母材
    としてボルトを形成し、該ボルトに２〜１０〔μｍ〕の
    所定金属メッキを施して形成されてなる、 請求項１又は２記載の電子装置のアース接続装置。
  4. 【請求項４】 前記所定金属メッキが、ニッケルメッキ
    であり、かつ前記アース線がアルミニウム線である、 請求項３記載の電子装置のアース接続装置。
  5. 【請求項５】 前記アース線を、前記ボルト頭部上面に
    超音波圧着により接合してなる、 請求項１ないし４のいずれか記載の電子装置のアース接
    続装置。
  6. 【請求項６】 前記ケースに形成された、前記アース用
    接続用ボルトを螺合するネジ孔は、その開口部周囲に、
    前記ボルトの切上げ部との干渉を防止する面取り部を形
    成してなる、 請求項１ないし５のいずれか記載の電子装置のアース接
    続装置。
  7. 【請求項７】 前記アース接続用ボルトを螺合するネジ
    孔は、前記ケースにおける所定肉厚を有するランド部に
    形成されてなる、 請求項１ないし６のいずれか記載の電子装置のアース接
    続装置。
  8. 【請求項８】 前記電子装置は、自動車に搭載されるコ
    ントロールユニットである、 請求項１ないし７のいずれか記載の電子装置のアース接
    続装置。
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