JP4262956B2 - プリント基板の接続方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリン卜基板の接続方法に係り、特に、積層配置されるプリン卜基板の接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電源から負荷に供給する電力を制御するために電力供給線に制御モジュ一ルが挿入される。
【0003】
この制御モジュ一ルには、電力を制御する電力制御素子のほか、この電力制御素子を制御する制御素子も搭載されることが一般的である。
【0004】
従って、制御モジュ一ルは制御素子を搭載した制御基板と電力制御素子を搭載した電力基板の二種類の基板で構成されることが普通であり、基板間の電気的接続には銅系リードが使用されていた。
【0005】
そして、リードは樹脂製枠により所定の位置に固定することが普通であった(特許文献1参照)。
【0006】
さらに以下に示す接続構造も使用されていた。
【0007】
図1は従来の接続構造の斜視図であって、モールド成形された樹脂製枠にリードがインサートされたタ一ミナルを使用して上下二層に配置された制御基板と電力基板を接続していた。
【0008】
ターミナル10は口の字形にモールド成形された枠100の一方の辺の外側中央から制御リード101が上方に伸延している。制御リード101は枠100内を枠100の内側まで貫通し、一方の辺の内側中央から下方に伸延し下端で水平方向に折り曲げられて接続部を形成する。
【0009】
この一辺に対向する他方辺には、電力リード102が同様に取り付けられている。
【0010】
制御リード101及び電力リード102の接続部は電力基板11上に形成された接続パッド111及び112と半田付けによって電気的に接続され、枠100は電力基板11と例えばネジ止めによって固定される。
【0011】
制御基板(図示せず)はスルーホールを有し、このスルーホールに制御リード101及び電力リード102の上端を差し込んだ後半田付けによって電気的に接続される。
【0012】
【特許文献1】
特開平10−229261号公報(第3頁、図1)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の接続構造にあっては以下の課題があった。
1.フォーミング後のリードが枠を貫通するようにリードと枠を一体に形成するモールド成形によりターミナルを製作する必要があるので、ターミナル自体高価となる。
2.リードの上端を制御基板のスルーホールに差し込むのでリードとスルーホールの相対位置を所定の精度に管理することが要求されるが、モールド成形で所定の精度を維持することは困難である。
3.ターミナルの枠は口の字形であるため、基板上でターミナルが占有する面責が大きく、素子を実装可能な面積が減少する。
4.ターミナルの枠材である樹脂は温度制限があるため、リードの接続部と基板の接続端子を半田付け接続する際に厳格に温度管理及び工程管理を行うことが必要である。
【0014】
即ち、従来の接続構造ではフォーミング後のリードをモールド形成したターミナルを基板に実装・嵌め込みを行っていたので、リードと基板の相対精度を確保することが困難であった。
【0015】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、簡易かつ精度よくプリント基板を積層して接続することの可能なプリン卜基板の接続方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプリント基板の接続方法は、打ち抜き加工によりリードフレームにタイバー部を介して一体に形成され、端部と他端部とを各々有した複数のリード部が第1プリント基板と平行配置され、該複数のリード部に係る前記端部の各々と、該第1プリント基板上面に形成された該端部の各々に対応する位置に設けられた複数の接続パッドの各々とを固着することによって、前記複数のリード部を前記第1プリント基板に取り付ける取り付け段階と、前記複数のリード部に係る前記端部の各々が前記接続パッドの各々に固着された後、前記タイバー部を切除して、前記複数のリード部を前記リードフレームから分離するリード部分離段階と、前記複数のリード部に係る前記他端部の各々が前記第1プリント基板上方に配置される第2プリント基板に穿孔された複数のスルーホールに向く位置で、該複数のリード部の各々を折り曲げフォーミングするフォーミング段階と、前記複数のリード部に係る前記他端部の各々を前記第2プリント基板の前記複数のスルーホールに各々挿入して、前記第1プリント基板と前記第2プリント基板を電気的に接続する接続段階と、を有している。
【0018】
【発明の実施の形態】
図2は本発明に係るプリン卜基板の接続構造の分解斜視図であって、ベース20、電力基板21、制御基板22及び蓋23から構成される。
【0019】
ベース20はアルミニウム鋳造製品であって、密着して取り付けられる電力基板が発生する熱を放散するとともに、電力基板21、制御基板22及び蓋23が固定される。
【0020】
電力基板21には例えばIGBTである電力制御素子が搭載されるとともに、クランク型の制御リード211及び電力リード212が半田付けされるが、従来の構造のように樹脂製の枠はなく、制御リード211及び電力リード212は電力基板21上で自立している。
【0021】
電力基板21への制御リード211及び電力リード212取り付け方法は後述する。
【0022】
この電力基板21は電気的絶縁材を介してベース20に形成されたベッド201に密着してネジ止めされる。
【0023】
例えばマイクロコンピュータである制御素子を搭載した制御基板22は、電力基板21の上方に所定の間隔を隔てて積層される。制御基板22には制御スルーホール221及び電力スルーホール222が穿孔されており、制御基板22を積層するときに、制御リード211及び電力リード212をそれぞれ制御スルーホール221及び電力スルーホール222に挿入する。
【0024】
その後、制御リード211及び電力リード212と制御スルーホール221及び電力スルーホール222を半田付けして電気的に接続する。
【0025】
なお、制御基板22はベース20の四隅に形成された支柱202にネジ止めされる。
【0026】
最後に蓋23をベース20に固定して、部品が完成する。
【0027】
図3はリードフレーム210の斜視図(その1)であって、制御リード211及び電力リード212はフレーム213から内部に伸延する。フレーム213と制御リード211及び電力リード212、並びに制御リード211及び電力リード212同士はタイバー214によって接続されている。
【0028】
上記構造を有するリードフレーム210は、アルミニウム板を打ち抜き加工することにより容易に製作できる。
【0029】
図4はリードフレーム210の斜視図(その2)であって、制御リード211及び電力リード212の先端はクランク状にプレス加工されて、ターミナルが形成されている。
【0030】
図5〜7は本発明に係るプリン卜基板の接続構造の組立方法説明図であって、プレス加工後のリードフレーム210を電力基板21に半田付けする。なお、図5以降においては図を判り易くするために制御リード211及び電力リード212を一本としているが、図3及び4のように制御リード211及び電力リード212が複数本の場合にも本組立方法を適用できる。
【0031】
この段階では、制御リード211及び電力リード212はフレーム213に固定されているので、フレーム213を電力基板21に対して位置決めすれば制御リード211及び電力リード212個々を電力基板21に対して位置決めする必要はない。
【0032】
電力基板21には制御リード211及び電力リード212のターミナルが取り付けられる接続パッド215が形成されている。ターミナルと接続パッド215を例えばリフローソルダリングにより接続する(イ)。
【0033】
その後、フレーム213及びタイバー214を切除して、個々の制御リード211及び電力リード212を分離する(ロ)。
【0034】
次に、制御リード211及び電力リード212の折り曲げ位置をクランパ51で挟み、適宜の方法で制御リード211及び電力リード212の先端を上方に折り曲げるフォーミング加工を行う。なお、折り曲げ角度は90度よりも約5度小さい85度とし、制御リード211及び電力リード212の先端は外側に広がった状態にフォーミングする(ハ)。
【0035】
即ち、本発明によれば、電力基板21に制御リード211及び電力リード212を取り付けた後に制御リード211及び電力リード212をフォーミングするので、電力基板21にフレーム213を取り付ける際に生ずる制御リード211及び電力リード212と制御基板22の制御スルーホール221及び電力スルーホール222のズレをフォーミングの際に修正し、相対位置精度を確保することができる。
【0036】
その結果、制御リード211及び電力リード212が半田付けされた電力基板21が完成する(ニ)。
【0037】
この電力基板21をベース20のベッド201上に配置し、ネジ等の適宜の方法でベース20上に固定する(ホ)。
【0038】
次に、制御リード211及び電力リード212の先端を外側から治具61で抑えて略垂直にし、上方から制御基板22を配置する。
【0039】
制御基板22には制御スルーホール221及び電力スルーホール222が穿孔されており、制御リード211及び電力リード212をそれぞれ制御スルーホール221及び電力スルーホール222に挿入する(ヘ)。
【0040】
即ち、本発明によれば、制御リード211及び電力リード212と制御スルーホール221及び電力スルーホール222の相対位置精度が確保されているので、電力基板21と制御基板22の組立は容易となる。
【0041】
治具61を取り除くと、制御リード211及び電力リード212は弾性により外側に広がり、制御リード211及び電力リード212は制御スルーホール221及び電力スルーホール222と接触した状態となる。
【0042】
即ち、本発明によれば、リードとスルーホールは半田付け前に接触しているので、両者の結合をより確実にすることができる。
【0043】
その後、制御リード211及び電力リード212と制御スルーホール221及び電力スルーホール222を例えば局所フローソルダリングによって電気的に接続する。必要であれば、制御基板22上方に伸延した制御リード211及び電力リード212の先端を切断してもよい。最後に蓋23でベース20を覆って(ト)製品が完成する。
【0044】
上記は制御リード211及び電力リード212の両方ともに治具61で抑えることが可能であることを前提としているが、制御基板に搭載された大きい部品によって一方のリードしか治具61で抑えることができない場合もある。
【0045】
図8はこの場合の組立方法の説明図であって、制御基板22の下面には大型の部品223が搭載されているため、電力リード212は治具で抑えることはできない。
【0046】
この場合は、電力リード(治具で押さえることができないリード)212を制御リード(治具で押さえることができるリード)211より約1ミリ長くする。
さらに、先端を折り曲げるフォーミング工程(ハ)において制御リード211の折り曲げ角度は約85度のままとするが、電力リード212の折り曲げ角度は90度として先端を垂直にする。
【0047】
この状態で制御リード211を治具61で外側から押さえて、制御基板22を上方から配置する(ヘ′)。
【0048】
すると、電力リード212が先に電力スルーホール222に挿入され、その後に制御リード211が制御スルーホール221に挿入される。
【0049】
即ち、この場合は治具によりリードをおさえることができない場合でもリードをスルーホールに確実に挿入することが可能となる。
【0050】
そして治具61を除去し、制御リード211及び電力リード212を制御スルーホール221及び電力スルーホール222と半田付けする。
【0051】
【発明の効果】
本発明に係るプリント基板の接続方法によれば、一方の基板にリードを取り付けた後にリードをフォーミングするので簡易かつ精度よくプリント基板を積層して接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の接続構造の斜視図である。
【図2】本発明に係るプリント基板の接続構造の分解斜視図である。
【図3】リードフレームの斜視図(その1)である。
【図4】リードフレームの斜視図(その2)である。
【図5】本発明に係るプリント基板の接続構造の組立方法説明図(その1)である。
【図6】本発明に係るプリント基板の接続構造の組立方法説明図(その2)である。
【図7】本発明に係るプリント基板の接続構造の組立方法説明図(その3)である。
【図8】本発明に係るプリント基板の接続構造の組立方法説明図(その4)である。
【符号の説明】
20…ベース
21…電力基板
211…制御リード
212…電力リード
22…制御基板
221…制御スルーホール
222…電力スルーホール
23…蓋
Claims (3)
- 打ち抜き加工によりリードフレームにタイバー部を介して一体に形成され、端部と他端部とを各々有した複数のリード部が第1プリント基板と平行配置され、該複数のリード部に係る前記端部の各々と、該第1プリント基板上面に形成された該端部の各々に対応する位置に設けられた複数の接続パッドの各々とを固着することによって、前記複数のリード部を前記第1プリント基板に取り付ける取り付け段階と、
前記複数のリード部に係る前記端部の各々が前記接続パッドの各々に固着された後、前記タイバー部を切除して、前記複数のリード部を前記リードフレームから分離するリード部分離段階と、
前記複数のリード部に係る前記他端部の各々が前記第1プリント基板上方に配置される第2プリント基板に穿孔された複数のスルーホールに向く位置で、該複数のリード部の各々を折り曲げフォーミングするフォーミング段階と、
前記複数のリード部に係る前記他端部の各々を前記第2プリント基板の前記複数のスルーホールに各々挿入して、前記第1プリント基板と前記第2プリント基板を電気的に接続する接続段階と、を有するプリント基板の接続方法。 - 前記フォーミング段階において、前記複数のリード部の各々は、前記他端部の各々の方向が前記第2プリント基板に穿設された前記複数のスルーホールの各々の位置からズレを有する折り曲げ角度で各々フォーミングされ、
前記接続段階において、前記フォーミングされた前記複数のリード部を治具で押さえて前記ズレを修正した後に、該複数のリード部に係る前記他端部の各々を前記第2プリント基板における前記複数のスルーホールの各々に挿入し、前記治具を外すことを特徴とする請求項1に記載のプリント基板の接続方法。 - 複数の第1リード部と複数の第2リード部とが離れて、前記リードフレームにそれぞれタイバー部を介して形成され、前記第2プリント基板に該複数の第1リード部に係る他端部の各々と該複数の第2リード部に係る他端部の各々とに対応した複数の第1スルーホール及び複数の第2スルーホールが設けられている場合であって、前記複数の第1リード部に係る前記他端部の各々が前記複数の第2リード部に係る各他端部より長く形成され、
前記フォーミング段階において、前記複数の第1リード部を、該複数の第1リード部に係る他端部の各々の方向が前記第2プリント基板における前記複数の第1スルーホールの各々の位置に向く折り曲げ角度でフォーミングされ、前記複数の第2リード部を、該複数の第2リード部に係る他端部の各々の方向が前記第2プリント基板における前記第2スルーホールの各々の位置からズレを有する折り曲げ角度でフォーミングされ、
前記接続段階において、前記複数の第1リード部に係る前記他端部の各々を前記第2プリント基板の前記第2スルーホールの各々に挿入した後に、前記複数の第2リード部の各々を治具で押さえて前記ズレを修正した後に、該複数の第2リード部に係る前記他端部の各々を前記第2プリント基板における前記第2スルーホールの各々に挿入し、前記治具を外すことを特徴とする請求項2に記載のプリント基板の接続方法。
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