JP4224924B2 - 指示計器の製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用指示計器その他各種の指示計器に関する。
【従来の技術】
従来、例えば、乗用車用指示計器においては、回動内機の駆動部である内機本体を目盛り盤の裏面側に配設し、内機本体から目盛り盤の貫通穴部を通り回動可能に延出する指針軸の先端部に指針をその回動基部にて支持してあるのが通常である。
【0002】
ここで、指針が発光指針である場合、当該発光指針を照明するための指針用発光ダイオードを、目盛り盤の貫通穴部の裏面側にて指針軸の近傍に配設することがある。また、目盛り盤を照明するための目盛り盤用光源が必要な場合、目盛り盤用発光ダイオードを目盛り盤の裏面側にて指針軸の近傍、例えば、指針軸から2mm程度離れた位置に配設する。
【0003】
また、回動内機の内機本体に近年開発の進んでいるステップモータを設ける場合、このステップモータの駆動系が樹脂製歯車等の耐熱性の低い部品で構成されることがある。このような内機本体では、ステップモータの各接続端子が、目盛り盤と内機本体との間に位置するプリント配線板に直接はんだ付けされるのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記指示計器においては、各発光ダイオードは、その他の電気部品とともに上記プリント配線板にリフロー処理等により一括はんだ付けされるが、この一括はんだ付け時に生ずる熱は高い。従って、内機本体内の耐熱性の低い部品は、一括はんだ付け時に生ずる熱には耐えられないため、内機本体の接続端子のプリント配線板に対するはんだ付けは、上述の一括はんだ付け工程とは別工程とし、当該一括はんだ付けを行った後に、行う必要がある。
【0005】
ここで、一般に、発光ダイオードの構造は熱応力に弱い構造となっている。例えば、発光ダイオードは、半導体チップを熱に弱い樹脂製ハウジングに内蔵し、かつ半導体チップとリードとの接続部分を当該ハウジングの内部で保持する構造となっている。そして、発光ダイオードに許される熱応力の回数は1回が限界である。
【0006】
しかし、上述のような一括はんだ付け後に内機本体の接続端子のはんだ付けを行うと、発光ダイオードには、2回に亘ってはんだ付けによる熱応力が加わることとなる。その結果、発光ダイオードは熱応力に耐えられず、樹脂製ハウジングの熱変形が生じ、上述した半導体チップとリードとの間の接続不良等の内部構造の熱による劣化を招くという不具合がある。
【0007】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、回動内機の内機本体の接続端子を配線板にはんだ付けにより接続する位置を、発光指針用や目盛り盤用の発光ダイオードから遠ざけるようにして、発光ダイオードの内部構造の熱による劣化を防止するようにした指示計器の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決にあたり、請求項1に記載の発明に係る指示計器では、透光性目盛り盤(10)と、この目盛り盤に沿いその裏面側に設けられ、表面に銅の薄膜状配線(32)が印刷されている配線板(30)と、この配線板の裏面側に配設された耐熱性の低い部品を有する内機本体(40a)と、この内機本体から配線板を通り目盛り盤の中央(11)に向け回動可能に延出する指針軸(40b)とを有する回動内機(40)と、目盛り盤の面に沿い回動するように指針軸の先端部に回動基部(51)にて支持される導光性発光指針(50)と、発光指針内にその回動基部から光を入射するように配線板の表面に指針軸の近傍にてはんだ付けにより接続された表面実装型の指針用発光ダイオード(60)とを備え、内機本体の各接続端子(42)は、配線板に挿通されて、その先端部(42a)にて、配線板の表面にはんだ付けにより接続される指示計器の製造方法であって、発光ダイオードを配線板の表面にはんだ付けにより接続し、この後、内機本体の各接続端子の先端部を、そのはんだ付け時の熱が発光ダイオードに影響しにくいように、当該発光ダイオードから10mm以上離れた位置にて配線板の表面にはんだ付けにより接続することを特徴とする。
【0010】
これによれば、内機本体の耐熱性の低い部品を熱損傷から保護するために、発光ダイオードを配線板の表面に対しはんだ付けによる接続をした後に、内機本体の各接続端子を配線板に対しはんだ付けによる接続を行っても、内機本体の各接続端子の先端部は、そのはんだ付け時の熱が発光ダイオードに影響しにくいように、当該発光ダイオードから離れて位置するから、発光ダイオードにはそのはんだ付けに伴い生ずる熱のみが熱応力として1回だけ作用する。従って、当該発光ダイオードの内部構造に熱による劣化を招くことない。
【0027】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づき説明する。
【0029】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る乗用車用指示計器の第1実施形態を示しており、この指示計器は、当該乗用車の車室内のインストルメントパネルに配設されている。
【0030】
この指示計器は、目盛り盤ユニットUを備えており、この目盛り盤ユニットUは目盛り盤10及び導光板20により構成されている。導光板20は、その端部に配設した管光源(図示しない)の光を導入し、この導入光を目盛り盤10にその裏面から入射する。なお、目盛り盤10は導光板20からの光を透過させる。
【0031】
また、指示計器は、プリント配線板等の配線板30を備えており、この配線板30は、導光板20に沿いその裏面側にて、回動内機40の内機本体40a上に支持されている。ここで、配線板30は、電気絶縁板31の表面に銅の薄膜状配線32を印刷して構成されている。
【0032】
回動内機40は、上記内機本体40aと、指針軸40bとを備えている。内機本体40aは、樹脂製ケーシング41を備えており、このケーシング41は、ケーシング本体41aと、端子箱41bとを備えている。ケーシング本体41aは、ステップモータ及び減速歯車列を収容してなるもので、このケーシング本体41aの外周壁は、その上端部にて、当該ケーシング本体41aの上壁41cよりも図2にて図示上方へ延出して、端子箱41bの上端開口部と共に、ケーシング41の環状延出壁部41dを形成している。本実施形態では、上記減速歯車列の各歯車は、耐熱性の低い柔らかい合成樹脂により形成されている。
【0033】
また、上記ステップモータは複数の長手状接続端子42を備えており、これら各接続端子42は、ケーシング本体41aの上壁41cを通り環状延出壁部41d内に延出しており、これら各接続端子42は上壁41cに沿うようにL字状に折り曲げられて、端子箱41b内に延出している。また、各接続端子42は、端子箱41b内にてコ字状に折り曲げられて、当該端子箱41bの開口部から配線板30の各接続端子用ランドホール(図示しない)を通り延出し、各先端部42aにて、配線32の各対応配線部にはんだ付け(図1にて符号41e参照)により接続されている。なお、端子箱41bは、ケーシング本体41aの外周壁に一体に形成されている。また、本実施形態では、ケーシング41が、その環状延出壁部41dにて配線板30の裏面に当接支持されている。
【0034】
指針軸40bは、ケーシング41内からその上壁41c、導光板20の貫通穴部21及び目盛り盤10の貫通穴部11を通り回動可能に延出している。なお、指針軸40bは、ケーシング41内にて上記減速歯車列の出力軸を構成している。また、貫通穴部11は、目盛り盤10の中央、即ち、当該目盛り盤上の円弧状目盛り部に対する半径方向中心に対応する。
【0035】
また、指示計器は、発光指針50及び指針用光源としての発光ダイオード60を備えている。発光指針50は、その回動基部51のボス51aにて、指針軸40bの先端部に同軸的に支持されている。この発光指針50は、その回動基部51の裏面から発光ダイオード60の光を両貫通穴部21、11を通り入射されて発光する。
【0036】
発光ダイオード60は、指針軸40bの軸周り近傍にて、各貫通穴部21、11を通して発光指針50の回動基部51の裏面を臨むように配線板30の表面に実装されている。ここで、上記ステップモータの各接続端子42の先端部42aの配線板30に対するはんだ付け位置と発光ダイオード60の配線板30に対する実装位置との間の間隔は、各接続端子42の先端部42aの配線板30に対するはんだ付け時に生ずる熱が発光ダイオード60に影響しない間隔、例えば、10mm程度となっている。
【0037】
発光ダイオード60は、表面実装型のもので、この発光ダイオード60はその配線32のうちの対応配線部に表面実装されている。これにより、発光ダイオード60は、配線板30を介し直流電源から電流を供給されて発光し、各貫通穴部21、11を通して発光指針50の回動基部51内にその裏面から光を入射する。
【0038】
このように構成した本第1実施形態において、配線板30に対するはんだ付けは以下のようにして行われる。まず、上記ステップモータの各接続端子42aを除いて、発光ダイオード60その他各電気部品が配線板30の配線32に対しリフロー処理或いはフロー処理でもってはんだ付けにより実装される。なお、発光ダイオード60は指針軸40bの軸周り近傍に位置している。
【0039】
このようなリフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付けに伴い高い熱が発生するが、この熱が発光ダイオード60に熱応力として加わっても、この熱応力は初めてのもの故、発光ダイオード60の内部構造が熱による劣化することはない。
【0040】
上記リフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付け時に発生する熱が放熱された後、内機本体40aのケーシング41をその環状延出壁部41dにて、配線板30の裏面に当接支持する。このとき、上記ステップモータからケーシング41の端子箱41b内に延出している各接続端子42がその先端部42aにて配線板30の上記各接続端子用ランドホールに挿通される。然る後、各接続端子42は、その先端部42aにて配線板30の配線32の対応配線部にはんだ付け41eにより接続される。
【0041】
このとき、各接続端子42の配線板30に対するはんだ付けに伴い熱が発生するが、各接続端子42の先端部42aは、配線板30の表面側において発光ダイオード60から10mm程度離れて位置している。このため、各接続端子42のはんだ付け時に発生する熱の影響を受けにくい位置に発光ダイオード60が位置していることとなる。従って、発光ダイオード60が、各接続端子42のはんだ付け時の発熱による熱応力を受けることがない。
【0042】
以上より、発光ダイオード60が受ける熱応力は、当該発光ダイオード60の配線板30に対するはんだ付け時の1回だけに限られる。従って、発光ダイオード60の内部構造に熱による劣化を招くことない。
【0043】
なお、内機本体40aは、上記リフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付け時に発生する熱が放熱された後に配線板30に支持されるので、上記ケーシング部41a内の減速歯車列が熱に弱い樹脂で形成されていても、当該減速歯車列が上記リフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付け時に発生する熱によって損なわれることがない。また、上記ステップモータの各接続端子42の先端部42aは、配線板30へのはんだ付け時にはケーシング部41a内の減速歯車列から十分に離れて位置するから、各接続端子42の先端部42aのはんだ付け時に生ずる熱によっても上記減速歯車列が損なわれることもない。
【0044】
(第2実施形態)
図3は本発明の第2実施形態を示している。この第2実施形態では、上記第1実施形態にて述べた配線板30において、上記ステップモータの各接続端子42との接続のために、当該接続端子42の数と同数のコネクタ30a(図3では一コネクタ30aのみを示す)を採用した構成となっている。
【0045】
各コネクタ30aは、内機本体40aのケーシング41の端子箱41b内にて、各対応の接続端子42の先端部42aと同軸的に位置するように、配線板30の裏面(電気絶縁板31の裏面)に支持されている。各コネクタ30aの構成は共に同一であるから、図3及び図4にて示すコネクタ30aの配線板30と対応の接続端子42との接続構成を例にとり説明する。
【0046】
コネクタ30aは、円筒状ケーシング33を備えており、このケーシング33はその上壁33aにて配線板30の裏面に対応の接続端子42の先端部42aと同軸的に位置するように支持されている。また、コネクタ30aは、両長手状ターミナル34を備えており、これら各ターミナル34は、ケーシング33に互いに並行に設けられている。
【0047】
当該各ターミナル34は、ケーシング33内にて互いに対向して位置するくの字状接続部34aをそれぞれ有しており、これら各接続部34aは、その弾力に抗して、上記ステップモータの対応の接続端子42の先端部42a側中間部位を挟持することで、両ターミナル34を対応の接続端子42に電気的に接続している。
【0048】
また、各ターミナル34の先端部34bは、配線板30の各対応のランドホール部35に挿通されている。ここで、各ランドホール35は、電気絶縁板31の対応の挿通孔部及びこれに対応する配線32の配線部の配線孔部により構成されている。しかして、各ターミナル34の先端部34bは、対応のランドホール部35の配線孔部にはんだ付け(図3及び図4にて符号36参照)により接続されている。
【0049】
また、上記ステップモータの対応の接続端子42は、その先端部42aにて、対応のケーシング33内にその底壁の貫通穴部33bから挿通されて両接続部34aの間を通り上壁33aの貫通穴部33c及び配線板30の挿通孔部37を通り延出している。ここで、挿通孔部37は、両ランドホール部35の間に位置しており、この挿通孔部37は、電気絶縁板31の挿通孔部のみにより構成されており、この電気絶縁板31の挿通孔部の配線側周囲では、配線32が除去されている。その他の構成は上記第1実施形態と同様である。
【0050】
このように構成した本第2実施形態においては、配線板30に対するはんだ付けは以下のようにして行われる。まず、各コネクタ30aを配線板30に次のようにして支持する。即ち、一例をあげれば、コネクタ30aのケーシング33をその上壁33aにて配線板30の裏面に支持する。このとき、当該コネクタ30aの各ターミナル34がその先端部34bにて配線板30の各対応のランドホール部35にそれぞれ挿通される。
【0051】
然る後、各コネクタ30aの両ターミナル34を含め、発光ダイオード60その他各電気部品を、配線板30の配線32に対しリフロー処理或いはフロー処理でもってはんだ付けにより実装する。このとき、各コネクタ30aの両ターミナル34はその各先端部34aにて配線板30の対応の各ランドホール部35の配線孔部にはんだ付け(図4にて各符号36参照)により接続される。また、このようなリフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付けに伴い発生する熱によって、発光ダイオード60の内部構造が熱による劣化しないことは上記第1実施形態と同様である。
【0052】
上記リフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付け時に発生する熱が放熱された後、内機本体40aのケーシング41をその環状延出壁部41dにて、配線板30の裏面に当接支持する。このとき、各コネクタ30aはケーシング41の端子箱41b内に収容される。
【0053】
また、この収容時、上記ステップモータからケーシング41の端子箱41b内に延出している各接続端子42がその先端部42aにて各対応のコネクタ30aのケーシング33の貫通穴部34a、両ターミナル34の各接続部34aの間、貫通穴部33c及び配線板30の挿通孔部37に挿通される。これに伴い、各接続端子42は、その先端部42a側中間部位にて、各対応の両ターミナル34の各接続部34aによりその弾力により挟持され接続される。なお、配線板30の挿通孔部37の表面近傍には、配線32の配線部が除去されているので、上記リフロー処理やフロー処理でのはんだ付け時に当該挿通孔部37がはんだにより詰まることがない。従って、各接続端子42の各挿通孔部37への挿通は容易にできる。
【0054】
これにより、各接続端子42が各対応のコネクタ30aを介し配線板30に電気的に接続される。このとき、上記第1実施形態とは異なり、各接続端子42の配線板30に対するはんだ付けは不要であるから、当該はんだ付けに伴う熱は発生しない。従って、配線板30の表面側において各接続端子42の先端部42aが上記第1実施形態にて述べたように発光ダイオード60からから離れて位置すると否とにかかわらず、発光ダイオード60が、各接続端子42の各対応のコネクタ30aとの接続時に熱応力を受けることはない。
【0055】
以上より、発光ダイオード60が受ける熱応力は、当該発光ダイオード60を各コネクタ30aと共に配線板30にはんだ付けする時の1回だけに限られる。従って、発光ダイオード60の内部構造に熱による劣化を招くことない。その他の作用効果は上記第1実施形態と同様である。
【0056】
(第3実施形態)
図5は本発明の第3実施形態を示している。この第3実施形態では、上記第1実施形態において、上記管光源に代えて、複数の目盛り盤用表面実装型発光ダイオード70が、目盛り盤10に導光板20を介し対向する位置にて、配線板30の配線32の対応配線部に実装によりはんだ付けされた構成となっている。そして、各発光ダイオード70は、導光板20を通して目盛り盤10に光を入射する。なお、各発光ダイオード70の光は導光板20により均一化されて目盛り盤10を透過する。
【0057】
ここで、各発光ダイオード70は、指針軸40bの軸周りに沿い周方向に配列されており、これら各発光ダイオード70は、上記ステップモータの各接続端子42の先端部42aよりも発光ダイオード60に近く位置しているが、各発光ダイオード70と各接続端子42の先端部42aとの間隔は10mm程度となっている。その他の構成は上記第1実施形態と同様である。
【0058】
以上のように構成した本第3実施形態では、配線板30に対するはんだ付けは以下のようにして行われる。まず、上記ステップモータの各接続端子42を除いて、各発光ダイオード60、70その他各電気部品が配線板30の配線32に対しリフロー処理或いはフロー処理でもってはんだ付けにより実装される。
【0059】
このようなリフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付けに伴い高い熱が発生するが、この熱が各発光ダイオード60、70に熱応力として加わっても、初めての熱応力故、発光ダイオード60、70の内部構造が熱による劣化することはない。
【0060】
上記リフロー処理或いはフロー処理によるはんだ付け時に発生する熱が放熱された後、上記第1実施形態と同様に、上記ステップモータの各接続端子42がその先端部42aにて配線板30の上記各接続端子用ランドホールに挿通されるように内機本体40aのケーシング41を配線板30の裏面に当接支持した後、各接続端子42の先端部42aを配線板30の配線32の対応配線部にはんだ付け41eにより接続する。
【0061】
このとき、各接続端子42の配線板30に対するはんだ付けに伴い熱が発生するが、各接続端子42の先端部42aは、配線板30の表面側において各発光ダイオード60、70から10mm程度離れて位置している。このため、各接続端子42のはんだ付け時に発生する熱の影響を受けにくい位置に各発光ダイオード60、70が位置していることとなる。従って、各発光ダイオード60、70が、各接続端子42のはんだ付け時の発熱による熱応力を受けることがない。
【0062】
以上より、各発光ダイオード60、70が受ける熱応力は、当該各発光ダイオード60、70の配線板30に対するはんだ付け時の1回だけに限られる。従って、各発光ダイオード60、70の内部構造に熱による劣化を招くことない。
【0063】
なお、本発明の実施にあたり、配線板30の配線32は、銅に限ることなく、アルミニウム等の電導性の良好な金属であればよい。
【0064】
また、本発明の実施にあたり、配線板30は、上記各実施形態にて述べたような剛性を有する電気絶縁板31を有するものに限られることなく、例えば、フレキシブルプリント配線板(FPC)であってもよい。なお、当該FPCは、例えば、ポリエステルやポリイミド等の柔軟性電気絶縁膜状に複数条の銅箔等の配線膜を形成して構成されている。
【0065】
また、本発明の実施にあたり、上記ステップモータの各接続端子42は長いので、これら各接続端子42のうちケーシング部41aの上壁41cに沿う中間部位を配線板30の裏面に面状に接触させておけば、発光ダイオード60や70の流入電流による発熱が配線板30を通して各接続端子42の上記中間部位から放熱されるので、各発光ダイオードの温度上昇を抑制できる。
【0066】
また、上記第1及び第2の実施形態では、指針用光源として発光ダイオード60を採用した例について説明したが、これに代えて、導光板20内にその貫通穴部21から光を入射することで当該導光板20により目盛り盤10を照明するための光源として発光ダイオード60を兼用させ、上記管光源を廃止するようにしてもよい。
【0067】
また、本発明の実施にあたり、上記第3実施形態では、指針用発光ダイオードを廃止して発光指針を通常の指針とした構成において本発明を適用してもよい。また、目盛り盤用発光ダイオードを採用する場合、導光板20を廃止することも可能である。
【0068】
また、本発明の実施にあたり、上記第3実施形態において、上記第2実施形態にて述べたように、各コネクタ30aでもって上記ステップモータの各接続端子42を配線板30に接続する構成を採用してもよい。
【0069】
また、本発明の実施にあたり、発光ダイオード60、70としては、表面実装型発光ダイオードに限ることなく、各種の発光ダイオードを採用してもよい。
【0070】
また、本発明の実施にあたり、導光板20を廃止し、発光指針50を目盛り盤10の裏面側に位置させてもよい。
【0071】
また、本発明の実施にあたり、ケーシング41の端子箱41bは廃止してもよい。
【0072】
また、本発明の実施にあたり、内機本体40aにステップモータに代えて交差コイル型駆動部を設け、この駆動部の接続端子の先端部を、ステップモータの各接続端子の先端部に代えて配線板に接続する構成の指示計器において、本発明を適用してもよい。
【0073】
また、本発明の実施にあたり、乗用車用指示計器に限ることなく、バス、トラック等の自動車や自動二輪車等の各種車両用指示計器、その他各種の指示計器に本発明を適用して実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す部分破断側面図である。
【図2】図1の回動内機の斜視図である。
【図3】本発明の第2実施形態を示す部分破断側面図である。
【図4】図3のコネクタの断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態を示す部分破断側面図である。
【符号の説明】
10…目盛り盤、11…貫通穴部、30…配線板、30a…コネクタ、
34…ターミナル、40…回動内機、40a…内機本体、40b…指針軸、
42…接続端子、42a…先端部、50…発光指針、51…回動基部、
60、70…発光ダイオード。
Claims (1)
- 透光性目盛り盤(10)と、
この目盛り盤に沿いその裏面側に設けられ、表面に銅の薄膜状配線(32)が印刷されている配線板(30)と、
この配線板の裏面側に配設された耐熱性の低い部品を有する内機本体(40a)と、この内機本体から前記配線板を通り前記目盛り盤の中央(11)に向け回動可能に延出する指針軸(40b)とを有する回動内機(40)と、
前記目盛り盤の面に沿い回動するように前記指針軸の先端部に回動基部(51)にて支持される導光性発光指針(50)と、
前記発光指針内にその回動基部から光を入射するように前記配線板の表面に前記指針軸の近傍にてはんだ付けにより接続された表面実装型の指針用発光ダイオード(60)とを備え、
前記内機本体の各接続端子(42)は、前記配線板に挿通されて、その先端部(42a)にて、前記配線板の表面にはんだ付けにより接続される指示計器の製造方法であって、
前記発光ダイオードを前記配線板の表面にはんだ付けにより接続し、
この後、前記内機本体の各接続端子の先端部を、そのはんだ付け時の熱が前記発光ダイオードに影響しにくいように、当該発光ダイオードから10mm以上離れた位置にて前記配線板の表面にはんだ付けにより接続することを特徴とする指示計器の製造方法。
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