JP4111796B2

JP4111796B2 - プレスフィット端子圧入方法

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Publication number: JP4111796B2
Application number: JP2002299525A
Authority: JP
Inventors: 弘道渡邉; 佳史深津; 秀昭貝野; 妃左代鈴木; 安夫西岡
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP2004134301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板にプレスフィット接合するプレスフィット端子圧入方法に関し、特に、自動車などの車両に搭載され、高温環境下で使用される電子制御装置内における配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接合する場合に、端子圧入による配線基板への影響を抑制するようにしたプレスフィット端子圧入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車などの車両内には、エンジン等の設置機器に対する制御を行うＥＣＵと呼ばれる電子制御装置が、各種制御対象の機能毎に、一つのユニットとしてまとめられて複数搭載されている。各ＥＣＵは、各センサで検出された電子情報に基づいて動作するマイクロコンピュータなどを含み、論理的な制御演算を行う制御回路部分と、演算結果に従って制御対象を駆動するアクチュエータなどの外部への電力制御を行うパワー回路部分とを有している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示されている従来から使用されている電子制御装置の概略的な組み立て構成について、図７に示した。この電子制御装置１としての主要部分は、コネクタケースを一体成形したコネクタ一体樹脂ケース２内に収納される。制御用コネクタ３及びパワー用コネクタ４、５は、コネクタ一体樹脂ケース２の側面の１つに集められて備えられる。これによって、電子制御装置１への外部との電気接続を、一つの方向からのみ行うことができる構成になっている。
【０００４】
コネクタ一体樹脂ケース２内には、制御回路部分とパワー回路部分とが収納される。パワー回路部分としては、複数のパワー電子部品６、７等が含まれ、これらのパワー電子部品を搭載しているモジュール部に、接続用端子８、９とが装着されている。この接続用端子８、９は、制御回路部分に含まれる制御基板１０との電気的接続に用いられる。ここで、制御基板１０は、コネクタ一体樹脂ケース２の上面側に装着されるものである。該基板１０の端部には、複数のスルーホール１１、１２が設けられており、接続用端子８、９をスルーホール１１、１２に挿入するようにして、ハンダなどにより制御回路とパワー回路とが電気的に接続される。制御基板１０上には、複数の制御電子部品１３、１４、１５が実装される。そして、コネクタ一体樹脂ケース２の上側に制御基板１０を装着した後に、その上方に、蓋１６が被せられる。一方、コネクタ一体樹脂ケース２の底面側においては、パワー回路のパワー電子部品６、７の発熱を冷却するためのヒートシンク１７が装着される。蓋１６及びヒートシンク１７とコネクタ一体樹脂ケース２との間の接合部には、防水用のパッキン１８、１９が介在される。
【０００５】
以上のように、従来における車載用電子制御装置では、電子制御装置の組み立ての途中において、制御基板１０に設けられたスルーホール１１、１２に、パワー回路を内蔵するモジュールに立設されている接続用端子８、９が挿入された後、接続用端子８、９は、スルーホール１１、１２内にめっきなどで形成された導電部材と半田付けされる。これにより、接続用端子８、９が制御基板１０上に形成されている配線パターンと電気的に接続されると共に、制御基板１０がコネクタ一体樹脂ケース２内で固定される。
【０００６】
また、半田付けによる接続を行うには、半田付け作業のみならず、洗浄作業等も行う必要があるため、作業工数が増加するばかりでなく、作業環境が悪化していた。さらに、鉛フリー半田化によるリード部品の半田付けの技術課題が多く、管理工数も増加する。
【０００７】
ここで、接続用端子と制御基板との接続を確実に行うため、上述の従来の電子制御装置では、制御基板に形成されたスルーホールに接続用端子を挿入した後に半田付けを行うようにしているが、スルーホールに半田付けを行うと、接続用端子が挿入された側と反対側の穴が半田によって塞がれるため、スルーホールと接続用端子とが接触しているか否かの確認することが難しくなり、接続不良を発見しにくいものとしている。また、接続用端子と制御基板とが固着されることにより、例えば、アクチュエータを取り付けたハウジングの振動が、制御基板に直接伝わり、制御基板に搭載された電子部品に悪影響を与えていた。
【０００８】
そこで、制御基板と接続用端子の接続を確実に行うとともに、作業工数の減少を図り、且つ、作業環境の悪化を招くこともない基板接続を実現するものとして、接続用端子に、プレスフィット端子を、例えば、電子制御装置に適用したものが開発されている（例えば、特許文献２を参照）。この電子制御装置における制御基板と端子の接続の様子を図８に示した。
【０００９】
図８（ａ）は、制御基板のスルーホールにおける縦断面を示している。この制御基板は、図７に示された電子制御装置１に用いられているものと同様であり、その制御基板１０のスルーホール１１、１２部分である。図８（ａ）では、これらのスルーホールをＨ_１、Ｈ_２の符号で示した。実際には、もっと多くのスルーホールが設けられているが、ここでは、代表的に２つを示した。各スルーホールは、間隔ｐを置いて配列されている。そして、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の内周面の壁から制御基板１０表面のホール開口近傍にかけて、銅めっきなどによる導電部材２０が設けられている。スルーホール径をｗで表した。
【００１０】
一方、図８（ｂ）には、接続用端子ハウジングに埋め込まれて立設されたプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２が示されている。これらのプレスフィット端子は、制御基板１０に設けられたスルーホールの数分立設されているが、図８(ｂ)では、図８(ａ)に示されたスルーホールＨ_１、Ｈ_２に対応して、２本のプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２が示され、スルーホールの間隔ｐに合わせた位置に立設されている。プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２の長さは、制御基板１０がケース内で所定の位置に固定されるように調節されたものとなっている。プレスフィット端子の圧入前の最大幅は、Ｗで表した。
【００１１】
プレスフィット端子は、銅合金などの導電性材料からなる金属板を打ち抜き加工することにより形成されて、１本の端子となっている。プレスフィット端子は、本体部、圧力保持部、導入部、そして先端部が軸方向に一体的に形成されている。圧力保持部と導入部とで圧入時のバネ部が形成され、本体部は、図８（ｂ）の例では、接続用端子ハウジングに埋め込まれ、立設されるための基端部となる。導入部は、プレスフィット端子がスルーホールに圧入される際に、その先端が挿入されやすくするために、細く形成されている。
【００１２】
プレスフィット端子の軸中心の長手方向に、金属板の打ち抜きと同時に形成されて貫通する開口部が設けられている。この開口部によって、圧力保持部と導入部とが形成されることになり、圧力保持部の幅Ｗは、端子中で最も幅広くなっている。導入部の幅は、先端部に向かって徐々に狭くなっていく。
【００１３】
プレスフィット端子における圧力保持部と導入部の断面積は、同じ大きさになっている。プレスフィット端子がスルーホールに圧入される場合、上方からプレスフィット端子が降りてくる、或いは、制御基板がせり上がってくることにより、導入部の一部がスルーホールの開口周辺に最初に接触して荷重がかかり、導入部が弾性変形される。さらに、荷重が継続してかけられると、圧力保持部が弾性変形されてスルーホール内に圧入される。ここで、プレスフィット端子のスルーホールに対する圧入シロは、（Ｗ−ｗ）となっている。
【００１４】
ここで、図８（ａ）に示された制御基板１０のスルーホールＨ_１、Ｈ_２に、図８（ｂ）に示されたプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２を圧入した状態を、図９に示した。プレスフィット端子の圧力保持部は、図９に示されるように、スルーホール内に全て圧入されて、制御基板１０が接続用端子モジュールに近接した位置で保持され、制御基板１０が固定化され、しかも、圧力保持部がスルーホールＨ_１、Ｈ_２内の導電材料２０に密着して電気接続される。
【００１５】
一方、複数の端子を有する電子部品の基板への実装を、端子の加工や矯正作業をすることなく容易に行えるようにした基板装着治具が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。この基板装着治具は、上部開口部が下部開口部よりも大きく、かつ、その一側面を開放した傾斜壁からなるガイド孔有しており、このガイド孔の下部開口部を、基板に設けられたスルーホールに合わせて配置されることにより、端子が上部開口部側から傾斜壁に沿ってスルーホールに向かってガイドされ、スルーホールに容易に挿入されるようになる。
【００１６】
なお、上述の電子制御装置に搭載される制御基板には、接続信頼性の面から、小さい熱膨張率のものが要求されている。従来、その要求に対応するため、セラミック基板、セラミック−樹脂複合基板、繊維複合樹脂基板等が開発されているが、小さい熱膨張率、良好な加工性の両方を満足するような基板は存在しなかったため、シート状基材にエポキシ樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグの層とその表面に載置した金属箔を加熱加圧成形して一体化した金属箔張りの積層板を基板に用いている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−３２３８４８号公報（図１０）
【特許文献２】
特開平１０−２０８７９８号公報
【特許文献３】
実開平７−３２００号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制御基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入すると、図９において丸印で示した制御基板のスルーホール入口部分に、プレスフィット端子圧入時の応力集中による微細な損傷が発生する場合がある。一般の電子機器においても、プレスフィット端子による接合工法はよく使われているが、この場合には、基板のスルーホールの径公差を重点管理して、端子を圧入するようにしている。しかし、この場合でも、端子を圧入して、基板との保持力を得ていることから、基板に不要な荷重を与えていた。
【００１９】
通常、制御基板には、ガラス繊維を縦横に組み合わせエポキシ樹脂を含浸させたシートを多数重ね合わせ、圧着固化した積層構造の基板が使用されている。そのため、基板に設けられたスルーホールの開口周辺部においても積層構造となっており、プレスフィット端子の圧入時には、その開口周辺部に大きな力が基板面方向に作用することとなり、スルーホール周辺付近で、積層されたシートの剥がれなどの基材部分破壊が発生する場合がある。プレスフィット端子の固定保持を強固にするには、圧入シロを大きく採るなどプレスフィット端子の弾性を強くせざるを得ず、この場合には、特に、圧入時の損傷発生が顕著となる。
【００２０】
しかしながら、制御基板の動作環境に関し、例えば、周囲温度がそれ程高くないとか、或いは、空調されているなど温度コントロールがなされているという場合には、圧入時による部分破壊が制御基板に存在していたとしても問題にならない。ところが、特に、自動車などのエンジンルームに備え付けられる電子制御装置のような場合には、過酷な動作環境、例えば、周囲温度が高温であり、多湿であり、しかも振動が激しいなどの場合には、圧入時の微細な部分破壊が基板特性に影響することがある。
【００２１】
制御基板に圧入時の部分破壊があるということは、シート層間の剥離の長さに応じて絶縁距離が短くなることを意味する。つまり、制御基板が高温、多湿の環境にあると、破壊部分において吸湿しやすくなり、結果として、導電材料の銅イオンが溶け出すこととなり、基板の絶縁劣化を促進してしまうという問題がある。特に、最近では、電子制御装置に多種多様な制御機能が求められるため、制御基板の高密度化、さらには、小型化が図られ、制御基板の電気接続箇所が増え、スルーホール間の距離が小さくなるので、基板の絶縁劣化を助長するという大きな問題がある。
【００２２】
また、振動の激しいエンジンルームなどに設置される電子制御装置の制御基板に対しては、プレスフィット端子による保持力をさらに強化する必要があるということになる。そこで、プレスフィット端子の保持力を上げるために、圧入シロを大きくすると、反って、圧入時の負担を大きくする結果となる。圧入時の負担を小さくするには、この圧入シロを小さくすることにより負担（荷重）発生を抑制できても、プレスフィット端子の保持力低下を来たすという問題がある。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、例えば、高温環境下で使用される電子制御装置内における配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接合される場合に、端子圧入されるとき、プレスフィット端子による外部応力が配線基板に過度な負担を与えないように、従来のプレスフィット端子と配線基板をそのまま使用可能とし、配線基板内に発生する負担を抑制するプレスフィット端子圧入方法及びその圧入用治具を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するために、本発明によるプレスフィット端子圧入方法では、管形状の治具が配線基板に設けられたスルーホール内に挿入され、プレスフィット端子の圧力保持部が前記治具の管内に圧入された後に、前記治具が前記スルーホールから引き抜かれ、前記プレスフィット端子の前記圧力保持部が前記スルーホール内に押圧保持されることとした。
【００２５】
そして、前記治具は、前記プレスフィット端子の圧入方向に引き抜かれることとした。
【００２６】
さらに、前記治具は、少なくとも前記スルーホールの開口付近の深さまで挿入され、前記プレスフィット端子の前記圧力保持部は、前記深さを超えた位置で押圧保持されることとした。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のプレスフィット端子圧入方法及びその圧入用治具に係る実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００３８】
そこで、先ず、本実施形態のプレスフィット端子圧入方法及びその圧入用治具を説明する前に、このプレスフィット端子圧入方法を採用するに至った理由を説明するために、図１に示した。図１（ａ）は、従来のプレスフィット端子Ｐを、図８（ａ）に示される制御基板１０のスルーホールＨ_１又はＨ_２に圧入する様子を表している。図１（ａ）では、図を簡単化するため、プレスフィット端子Ｐを概略形状とし、スルーホールＨ_１又はＨ_２内にある導電部材２０の表示を省略した。
【００３９】
図１（ａ）は、プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に圧入される様子を示している。プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に挿入され、導入部がスルーホールＨの開口周縁部に接触したとき、挿入ストロークを０ｍｍとしている。そして、プレスフィット端子Ｐに力を加え、導入部を経て、圧力保持部がスルーホールＨ内に圧入され始めたとき、挿入ストロークを０．６ｍｍとしている。図示していないが、これ以降、継続して圧入動作が進み、挿入ストロークは、さらに長くなる。この圧入動作中の端子には、一定押圧力が加えられている。
【００４０】
図１（ｂ）には、図１（ａ）で示されるように、プレスフィット端子ＰをスルーホールＨ内に圧入するとき、制御基板１０にかかる荷重の変化を示している。横軸が、挿入ストロークを、縦軸が、荷重（Ｎ）を夫々示している。実線で示した荷重曲線が、図１（ａ）で示したプレスフィット端子Ｐの圧入動作における荷重の変化を表している。挿入ストロークが０．６ｍｍ付近で、荷重がピークとなる。
【００４１】
図１（ｃ）に、この荷重曲線に対応して、基板のスルーホールＨの開口周縁部に発生する応力の変化を応力曲線に示した。横軸は、挿入ストロークであるが、縦軸は、発生応力（Ｎ／ｍｍ^２）である。この応力曲線から分かるように、発生応力の大きさは、挿入ストロークが０．６ｍｍ付近において最大となり、圧入動作が進行するにつれて低下している。ここで、従来の基板の設計基準値と比較してみると、図１（ｃ）に示されるように、挿入ストロークが０．６ｍｍ付近の最大値は、この基板設計基準値を超えている。そのため、基板に設けられたスルーホールの開口周縁部に過大な応力が発生し、その周縁部の積層構造を破壊すると考えられる。
【００４２】
そこで、プレスフィット端子ＰをスルーホールＨ内に圧入するとき、スルーホールＨの開口周縁部に破壊が発生しないようにするには、この応力曲線の最大値が、基板設計基準値を超えないようにすればよい。
【００４３】
以上の知見に基づいて、本実施形態のプレスフィット端子圧入方法及びその圧入用治具では、配線基板に設けられた複数のスルーホールの夫々にプレスフィット端子を圧入するとき、プレスフィット端子から基板のスルーホール開口周縁部に加えられる外部応力を低減又は抑制することができるようにした。スルーホール開口周縁部に加わる応力を低減するために、プレスフィット端子圧入用治具を用いることとし、プレスフィット端子のスルーホール圧入時に、この治具をスルーホールの開口に配置することによって、プレスフィット端子からの荷重の全てが、基板自体の積層構造に直接を付与されることを防止するようにした。
【００４４】
従来において、特許文献３に見られるように、端子をスルーホールに挿入するときのガイド部材を備えた治具は、存在していたが、この治具は、リード端子挿入用であり、しかも、半田接合される場合に用いられるものであって、プレスフィット端子によるプレスフィット接合に適用できなく、さらには、端子圧入時の基板内の破壊についてまで考慮されていなかった。
【００４５】
以下に、本実施形態によるプレスフィット端子圧入方法、及び、そのプレスフィット圧入時に使用される圧入用治具について、第１乃至第４の実施形態の場合に分け、図２乃至図６を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態のプレスフィット端子圧入方法とその圧入用治具は、図２に示される。同図中において、スルーホール開口周縁部に加わる応力を低減するために、圧入用治具Ｆ１を用いている。この圧入用治具Ｆ１は、全体として円筒形に形成されており、直管部２１と、傾斜部２２とから構成されている。特に、直管部２１は、スルーホールＨ内に挿通されるので、その断面形状は、スルーホールの断面形状に合致したものであり、スムースに挿入されるサイズとされる。そして、直管部２１の長さは、スルーホールＨの軸方向長さより長いものとする。
【００４６】
そして、直管部２１は、プレスフィット端子Ｐが圧入されるときに、プレスフィット端子からの荷重に抗して、プレスフィット端子Ｐの導入部に押圧力を発生させるだけの強度が要求され、導電部材２０より硬い金属又は硬質プラスチックによる管で形成され、例えば、ステンレスパイプを使用することができる。
【００４７】
配線基板１０に設けられたスルーホールＨの径が、例えば、１．０±０．０５ｍｍである場合には、治具の直管部２１の厚みを、０．０５〜０．１ｍｍ程度とし、プレスフィット端子Ｐの圧入変形後の寸法が、０．８〜０．９ｍｍとなるようにしておくことができる。
【００４８】
図２に示された圧入用治具Ｆ１では、直管部２１に一体的に結合された漏斗状の傾斜部２２を備えているが、この傾斜部２２は、プレスフィット端子Ｐが圧入されるときのガイドの役割を持っている。プレスフィット端子Ｐの先端部が、圧入用治具Ｆ１の直管部２１に容易に挿入できるときには、この傾斜部２２は、備えられてなくてもよい。
【００４９】
この様な圧入用治具Ｆ１を用いて、プレスフィット端子Ｐを配線基板１０に設けられたスルーホールＨに圧入保持する場合にける手順について、図２（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図８では、配線基板１０を下方に押し下げ、上方に向けて立設されたプレスフィット端子Ｐにプレスフィット接合する場合であったが、図２では、プレスフィット端子Ｐが、上方から押し下げられて、配線基板１０のスルーホールＨ内に圧入保持される場合を示した。
【００５０】
先ず、図２（ａ）に示されるように、圧入用治具Ｆ１の直管部２１をスルーホールＨに挿入しておく。この状態で、プレスフィット端子Ｐが、上方から押し下げられると、該端子の導入部が、直管部２１の上端に接触する。プレスフィット端子Ｐは、圧入シロ（Ｗ−ｗ）を有しているので、プレスフィット端子Ｐがさらに押し下げられると、直管部２１の上端部において、該端子の導入部が押し狭められる。
【００５１】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、プレスフィット端子Ｐが押し下げられ続けると、直管部２１によって、プレスフィット端子Ｐが押し狭められ、直管部２１内に圧入される。プレスフィット端子Ｐの圧力保持部が、スルーホールＨ内の所定位置に到達したとき、プレスフィット端子Ｐの押し下げを停止する。
【００５２】
そこで、プレスフィット端子Ｐの押し下げが終了した後、図２（ｃ）に示されるように、圧入用治具Ｆ１を上方に引き抜く。圧入用治具Ｆ１が引き抜かれることによって、導電部材２０と圧力保持部との間にあった直管部２１が無くなる。そのため、圧力保持部の弾性力によって、導電部材２０に直接密着することとなって、プレスフィット接合が行われる。
【００５３】
この様に、スルーホールＨ内に圧入用治具Ｆ１の直管部２１が存在することによって、プレスフィット端子Ｐが押し下げられたとき、スルーホールＨの開口周辺においては、直管部２１の上端部で押し狭められるので、プレスフィット端子ＰのスルーホールＨへの圧入開始時には、プレスフィット端子Ｐによる荷重の全てが、直接、配線基板１０に伝わらない。従って、プレスフィット端子ＰのスルーホールＨへの圧入によって、配線基板１０のスルーホールＨの開口周縁部に積層シートの剥がれなどの破壊が発生することを抑制することができる。
【００５４】
なお、図２では、一本のプレスフィット端子を例にして説明したが、配線基板に設けられた複数のスルーホールに対応して、複数のプレスフィット端子を一斉に圧入する場合もあり、このときには、図示されていないが、プレスフィット端子の本体部に設けられた係合部を把持装置で固定保持し、各スルーホール内に圧入用治具を夫々挿入しておくことにより実行することができる。
【００５５】
この複数のプレスフィット接合を行う場合、スルーホールの間隔に合わせて各圧入用治具を一体的に形成しておくと、挿入作業が簡単になる。
【００５６】
また、図２（ｃ）に示されるように、圧入用治具を引き抜かずに、そのままの状態で残しておくことも可能である。この場合には、プレスフィット接合を実現するため、直管部を導電性材料で形成しておく必要があり、しかも、圧入用治具の直管部における厚さを調整し、圧力保持部による押圧力が配線基板に加わるようにする。
〔第２の実施形態〕
第１の実施形態によるプレスフィット接合においては、直管部が、配線基板に設けられたスルーホールの軸方向長さより長い圧入用治具を用いたが、図３に示される第２の実施形態によるプレスフィット接合では、図１で示されたように、プレスフィット端子の圧入時には、スルーホールの開口周縁部に応力が高くなることに注目し、使用する圧入用治具の直管部の長さをスルーホール開口周縁部に集中して挿入される短さにした。
【００５７】
図３に示されるように、図２と同じ部分には同じ符号を付してある。圧入用治具Ｆ２は、長さの短い直管部２１で構成され、図２に示された圧入用治具Ｆ１の直管部２１とは、長さが短い以外は、同様である。
【００５８】
先ず、図３(ａ)に示されるように、圧入用治具Ｆ２の直管部２１を、配線基板１０に設けられたスルーホールＨにおけるプレスフィットＰの圧入側、つまり、図３では、スルーホールＨの上側開口部内に挿入しておく。そして、上方から、プレスフィット端子Ｐを押し下げ、その先端部を圧入用治具Ｆ２内に挿入し、さらに押し下げられることにより、プレスフィット端子Ｐの導入部が直管部２１の上端に接触する。
【００５９】
続いて、プレスフィット端子Ｐが押し下げられると、図３（ｂ）に示されるように、直管部２１によって、プレスフィット端子Ｐの圧力保持部が押し狭められ、直管部２１内に圧入される。
【００６０】
そして、さらに、プレスフィット端子Ｐが押し下げられると、該端子の圧力保持部が、直管部２１を通過して、直管部２１の押圧から開放され、導電部材２０に、直接、密着される。そこで、圧力保持部が所定位置に到達したとき、プレスフィット端子Ｐの押し下げが終了し、プレスフィット接合が行われる。
【００６１】
この様にして、第２の実施形態による圧入用治具Ｆ２を用いて、プレスフィット接合を行うと、圧入用治具Ｆ２によって、スルーホールＨの開口近傍のみにおいて配線基板１０への荷重負担を軽減できるので、プレスフィット端子Ｐの圧入時に発生する配線基板１０の表層部の破壊を抑制することができる。
【００６２】
なお、図３に示した圧入用治具Ｆ２では、直管部のみの構成としたが、第１の実施形態における圧入用治具Ｆ１と同様に、直管部に傾斜部を一体結合してもよく、また、配線基板に複数のスルーホールが存在する場合には、各スルーホールに圧入用治具Ｆ２を夫々挿入し、一斉にプレスフィット接合を行うことができる。そして、この場合においても、複数の圧入用治具Ｆ２を、各スルーホールの間隔に整合させて一体的に連結しておくと、挿入作業が簡単化される。
【００６３】
また、プレスフィット接合完了時に、圧入用治具Ｆ２を取り去ってもよい。しかし、圧入用治具Ｆ２は、プレスフィット端子Ｐの圧入時にのみ役立つものであり、プレスフィット端子Ｐのスルーホール内での圧力保持には、関係しないので、圧入用治具Ｆ２は、そのままの状態で残されていてもよい。
〔第３の実施形態〕
第１の実施形態で用いられた圧入用治具Ｆ１には、直管部２１に傾斜部２２が結合されていたため、スルーホールＨ内への直管部２１の挿入は、プレスフィット端子Ｐの圧入側方向から行うことに限定されていた。そこで、第３の実施形態によるプレスフィット接合では、プレスフィット端子Ｐの圧入側方向の反対側からでも行えるようにした。
【００６４】
図４に、第３の実施形態によるプレスフィット接合の手順を示したが、第１の実施形態に係る図２に示した手順と同様であり、図４において、図２と同じ部分には、同じ符号を付してある。ここで、第３の実施形態で用いられる圧入用治具Ｆ３が、図２に示された圧入用治具Ｆ１と異なるところは、直管部２１に傾斜部が備えられていないことである。
【００６５】
先ず、図４（ａ）に示されるように、配線基板１０に設けられたスルーホールＨ内に、圧入用治具Ｆ３の直管部２１を挿入しておく。このとき、直管部２１の挿入は、配線基板１０の上側又は下側から行われてもよいが、下側から挿入される場合には、直管部２１の先端部が、スルーホールＨの開口面に同一か、又はそれより多少突出するように位置決めするとよい。
【００６６】
これ以降における図４（ｂ）に示されるプレスフィット端子Ｐの圧入作業の手順は、図２に示された第１の実施形態の場合と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。ただ、図４（ｃ）に示されるように、プレスフィット端子Ｐが所定位置に到達して、圧入を終了した後において、圧力保持部と導電部材２０との間に介在していた直管部２１を、プレスフィット端子Ｐの圧入方向へ、つまり、配線基板１０の下側に引き抜くようにする。このとき、図示されていないが、プレスフィット端子の本体部に設けられた係合部を把持装置で固定保持することで圧入用治具Ｆ３を容易に引き抜くことができる。この圧入用治具Ｆ３の引き抜きにより、プレスフィット接合が完了する。
【００６７】
この様に、プレスフィット端子Ｐが圧入される側と反対側において、圧入用治具を引き抜くようにすることは、例えば、図８に示されるように、プレスフィット端子の本体部が樹脂などでモールドされている場合には、有効である。
【００６８】
なお、第３の実施形態による圧入用治具は、プレスフィット接合完了時に引き抜かれても、或いは、そのまま残されてもよく、第１又は第２の実施形態と同様に、複数のスルーホールのプレスフィット接合にも、適用することができる。
〔第４の実施形態〕
これまで説明した第１乃至第３の実施形態では、プレスフィット端子の圧入時における配線基板に加えられる荷重を低減又は抑制するのに、スルーホール内に挿入される直管部を有する圧入用治具を用いていた。この圧入用治具を用いる場合には、直管部をスルーホール内に挿入する作業が必要であり、プレスフィット接合完了後に、圧入用治具の除去の際にも、引き抜き作業を必要としていた。そこで、第４の実施形態では、これらの作業を簡単化することができる圧入用治具を提供する。
【００６９】
第４の実施形態のプレスフィット接合に用いられる圧入用治具は、スルーホールの開口形状に整合する圧入部と、この圧入部に連なり、一体的に結合された傾斜部と備え、この圧入用治具は、プレスフィット端子の圧入時に、スルーホールの開口部と圧入部との位置を合致させて載置される。プレスフィット端子は、この圧入部で押し狭められ、スルーホールの開口部では、この押し狭められたままの状態で通過するようにする。
【００７０】
先ず、図５（ａ）に示されるように、配線基板１０上に、圧入用治具Ｆ４を載置する。このとき、圧入用治具Ｆ４の圧入部２４をスルーホールＨの開口部に合致させる。そして、プレスフィット端子Ｐが上方から押し下げられ、傾斜部２３に挿入され、圧入部２４にガイドされる。
【００７１】
図５（ｂ）に示されるように、さらに、プレスフィット端子Ｐが押し下げられると、プレスフィット端子Ｐは、圧入部２４で押し狭められ、スルーホールＨの上側の開口部では、押し狭められたままの圧力保持部が通過していく。
【００７２】
さらに、プレスフィット端子Ｐが押し下げられ、該端子の圧力保持部が完全に圧入部２４を通過すると、プレスフィット端子Ｐの圧力保持部は、圧入部２４による押圧力から開放され、圧力保持部が有する弾性力でスルーホールＨ内の導電部材２０に密着される。圧力保持部が所定位置にきたとき、プレスフィット端子Ｐの押し下げは終了し、図５（ｃ）に示されるように、プレスフィット接合が完了する。
【００７３】
図５（ｃ）では、圧入用治具Ｆ４を取り除いた場合を示しているが、この取り除く場合には、圧入用治具Ｆ４は、金属又は硬質プラスチックで一体成形されたものが使用できる。
【００７４】
また、圧入用治具Ｆ４は、必ずしも除去される必要がなく、圧入後においても、そのまま残してもよい。この場合には、端子間の絶縁を考慮し、金属は避け、硬質プラスチックで形成するとよい。図８に示される場合には、配線基板１０とのスペーサとして使用することもできる。
【００７５】
一方、圧入用治具Ｆ４の取り付け、又は、取り外しを簡単にするために、図６に示されるように、２分割部材によって一つの圧入用治具Ｆ４を形成するようにした。この圧入用治具Ｆ４の装着は、スルーホールを挟むようにして圧接することによって行われる。プレスフィット端子の圧入時においては、図５に示された状態と同様である。
【００７６】
図６では、一列に並んだ３つのスルーホールに対応した場合を示したが、さらに多くのスルーホールが並んで配置されている場合にも適用することができ、２列に並んで配置されている場合には、スルーホールを互い違いに、その位置をずらすことによって対応することができる。
【００７７】
また、圧入用治具Ｆ４の圧入部の形状は、スルーホールの開口形状に合わせたものとしたが、プレスフィット端子の圧力保持部の形成の仕方が、例えば、金属板を型抜きしている場合には、スルーホールへの押圧力が一つの方向に定まるので、この圧力保持部の弾性力の方向にのみ、圧入用治具の圧入部を形成するようにしてもよい。
【００７８】
以上に説明した第１乃至第４の実施形態のプレスフィット接合では、主として、プレスフィット端子が配線基板のスルーホールに向けて押し下げられる場合を例にしたが、第１乃至第４の実施形態によるプレスフィット接合において、反対に、固定されたプレスフィット端子に向かって配線基板を押し下げ、プレスフィット端子をスルーホールに圧入するようにしても、適用できるものである。
【００７９】
また、第１乃至第３の実施形態のプレスフィット接合では、圧入用治具を予めスルーホールの開口部内に挿入していたが、これに限らず、少なくともプレスフィット端子の圧力保持部に圧入用治具を嵌め込んで、スルーホールにプレスフィット端子を挿入させても、同様の効果がある。
【００８０】
なお、上述した各実施形態では、自動車などに搭載される電子制御装置等の制御回路装置に適用した場合であるが、係る用途に限定されるものではなく、他の回路基板、例えば、省力機器の制御回路基板、通信機器の制御回路基板等におけるプレスフィット接合についても、同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるプレスフィット端子の圧入においては、配線基板に設けられたスルーホールに挿入され、或いは、スルーホールに整合する圧入用治具を用いるようにしたので、配線基板のスルーホール開口周縁部にプレスフィット端子圧入時の過大な荷重を与えることがなく、配線基板に設けられたスルーホールに圧入されるプレスフィット端子の形状などを変えることなく、従来プレスフィット接合における保持力を確保でき、スルーホール間の絶縁信頼性を向上できる。そのため、プレスフィット接合配線基板を、特に、高温、多湿、かつ強振動の厳しい環境下にある電子制御装置の制御基板に使用することが可能となった。
【００８２】
また、スルーホールに挿入され、或いは、スルーホールに整合する圧入用治具を用いるようにしたので、配線基板に加えられる外部応力を吸収緩和することができるので、従来のプレスフィット端子を使いながら、つまり、従来の端子に改良を加えなくとも、効果が得られ、また、従来の配線基板における圧入シロを管理するために、プリント配線基板の穴径公差が、例えば、レンジ５０μｍ必要であったものが、レンジ１５０μｍ〜２００μｍで管理できるようになり、プリント配線基板の設計自由度を増すことができる。そして、スルーホール間隔を短くすることができ、制御基板の高密度設計を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレスフィット端子のスルーホールへの圧入時における基板内に発生する応力の状態を説明する図である。
【図２】配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入する第１の実施形態を説明する図である。
【図３】配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入する第２の実施形態を説明する図である。
【図４】配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入する第３の実施形態を説明する図である。
【図５】配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入する第４の実施形態を説明する図である。
【図６】第４の実施形態に用いられる圧入治具の一具体例を説明する図である。
【図７】従来の車載用電子制御装置における電子部品の搭載状況を説明する分解斜視図である。
【図８】電子部品を搭載した配線基板のスルーホールにプレスフィット端子を圧入する構成を説明する図である。
【図９】プレスフィット端子が配線基板のスルーホールに圧入された状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…電子制御装置
２…コネクタ一体樹脂ケース
３…制御用コネクタ
４、５…パワー用コネクタ
６、７…パワー電子部品
８、９…接続用端子
１０…制御基板
１１、１２…スルーホール
１３、１４、１５…制御電子部品
１６…蓋
１７…ヒートシンク
２０…導電部材
２１…直管部
２２、２３…傾斜部
２４…圧入部
Ｆ１〜Ｆ４…圧入用治具
Ｈ、Ｈ_１、Ｈ_２…スルーホール
Ｐ、Ｐ_１、Ｐ_２…プレスフィット端子

Claims

管形状の治具が配線基板に設けられたスルーホール内に挿入され、
プレスフィット端子の圧力保持部が前記治具の管内に圧入された後に、前記治具が前記スルーホールから引き抜かれ、
前記プレスフィット端子の前記圧力保持部が前記スルーホール内に押圧保持されることを特徴とするプレスフィット端子圧入方法。
前記治具は、前記プレスフィット端子の圧入方向に引き抜かれることを特徴とする請求項１に記載のプレスフィット端子圧入方法。
前記治具は、少なくとも前記スルーホールの開口付近の深さまで挿入され、
前記プレスフィット端子の前記圧力保持部は、前記深さを超えた位置まで挿入され押圧保持されることを特徴とする請求項１に記載のプレスフィット端子圧入方法。