(57)【要約】【課題】プレスフィット端子にコンタクトオイルを塗布しなくても、スルーホール内の導体部に損傷を生じない回路装置の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の回路装置の製造方法は、棒状の先端部と、先端部よりも拡径した接触部と、先端部と接触部とを接続するテーパ部と、を有するプレスフィット端子を備えた素子と、プレスフィット端子が挿入される、内周面に接触部と接触する導電性部材がもうけられたスルーホールが開口した回路基板と、を有する回路装置の製造方法であって、第一の挿入速度で先端部及びテーパ部をスルーホールに挿入する工程と、テーパ部の一部がスルーホールに挿入したら、第一の挿入速度よりも遅い第二の挿入速度でプレスフィット端子を挿入する工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の先端部と、該先端部よりも拡径した接触部と、該先端部と該接触部とを接続するテーパ部と、を有するプレスフィット端子を備えた素子と、
該プレスフィット端子が挿入される、内周面に該接触部と接触する導電性部材がもうけられたスルーホールが開口した回路基板と、
を有する回路装置の製造方法であって、
第一の挿入速度で該先端部及び該テーパ部を該スルーホールに挿入する工程と、
該テーパ部の一部が該スルーホールに挿入したら、該第一の挿入速度よりも遅い第二の挿入速度で該プレスフィット端子を挿入する工程と、
を有することを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項２】
前記挿入速度の切り替えは、挿入荷重に基づいて決定される請求項１記載の回路装置の製造方法。
【請求項３】
前記テーパ部の一部が前記スルーホールに挿入したら、前記第二の挿入速度よりも速い第三の挿入速度で前記プレスフィット端子を挿入する工程を有する請求項１〜２のいずれかに記載の回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレスフィット端子を備えた素子を用いた回路装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両にはさまざまな電子機器が搭載されている。この電子機器としては、たとえば、エアバッグシステムをあげることができる。エアバッグシステムは、車両に組み付けられたセンサの出力がＥＣＵに入力され、衝突の判定を行い、衝突と判定したときに車両に搭載されたエアバッグを展開するシステムである。
【０００３】
車両に搭載されるＥＣＵは、チップが組み付けられた回路基板を備えている。そして、外部の機器との接続は、回路基板に組み付けられた通信用のコネクタを介して行われる。
【０００４】
近年では、コネクタと回路基板との接続・固定に、プレスフィット端子を使用することが進められている。プレスフィット端子とは、棒状の先端部と、先端部よりも拡径した接触部と、先端部と接触部とを接続するテーパ部と、を有する端子を、回路基板に開口しているスルーホールであって接触部の外径よりも小さな内径のスルーホールスルーホールに挿入して固定する端子である。スルーホールの内周面には、導体部が形成されており、この導体部と接触部が接触（圧接）することで、電気的な導通が確保される。
【０００５】
プレスフィット端子をもつ素子の回路基板への組付けは、プレスフィット端子をスルーホールに圧入することで行われる。プレスフィット端子は、接触部がスルーホールよりも拡径した形状であるため、そのまま圧入すると、プレスフィット端子を圧入する時の応力が集中して、回路基板のスルーホール開口周縁の導体部が損傷してめっき切れが発生し易くなっていた。この導体部の損傷は、プレスフィット端子の圧入時に、テーパ部及び接触部と導体部との間の摩擦力により起こるものと考えられている。
【０００６】
また、回路基板のスルーホール開口部周辺の応力が、回路基板に作用すると、回路基板自体が損傷を生じるおそれがあった。特に、回路基板が、自動車の制御装置等のように、周囲の温度が高く、多湿であり、振動が加わるような過酷な動作環境で使用される場合には、プレスフィット端子を圧入する時に基板に加えられた損傷が、回路基板の特性を大きく低下させるおそれがある。
【０００７】
このような問題に対して、プレスフィット端子をスルーホールに圧入する時に、プレスフィット端子の表面にコンタクトオイルと呼ばれる潤滑油を塗布して圧入の負担を小さくした状態でスルーホールにプレスフィット端子を圧入することが行われている。
【０００８】
しかしながら、プレスフィット端子の圧入時にコンタクトオイルを塗布することは、オイルの塗布作業に非常に手間がかかるという問題があった。また、コンタクトオイルの材料費も必要となっており、作業性の低下ともあいまって、プレスフィット端子の装着作業が高コストになってしまうという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、プレスフィット端子を回路基板のスルーホールに圧入する際に、プレスフィット端子にコンタクトオイルを塗布しなくても、スルーホール内の導体部に損傷を生じない回路装置の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者は、プレスフィット端子を圧入するときの挿入速度を制御することで、上記課題を解決できることを見出した。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の本発明の回路装置の製造方法は、棒状の先端部と、先端部よりも拡径した接触部と、先端部と接触部とを接続するテーパ部と、を有するプレスフィット端子を備えた素子と、プレスフィット端子が挿入される、内周面に接触部と接触する導電性部材がもうけられたスルーホールが開口した回路基板と、を有する回路装置の製造方法であって、第一の挿入速度で先端部及びテーパ部をスルーホールに挿入する工程と、テーパ部の一部がスルーホールに挿入したら、第一の挿入速度よりも遅い第二の挿入速度でプレスフィット端子を挿入する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の本発明の製造方法によれば、テーパ部及び接触部がスルーホールに挿入されるときのプレスフィット端子を挿入（圧入）するときの速度（挿入速度）が遅くなる。挿入速度が遅くなると、プレスフィット端子の表面（接触面）とスルーホールの内周面とのなす角の変化量が小さくなる。角度の変化量が小さくなることは、プレスフィット端子を挿入（圧入）するときに必要な荷重の増加率も小さくなる。そして、時間に対する荷重が小さくなり、この結果、荷重が小さくなる。すなわち、本発明の製造方法は、プレスフィット端子を挿入（圧入）するときに必要な荷重が小さくなることから、プレスフィット端子の挿入時に端子にコンタクトオイルを塗布することなく、スルーホール内の導体部に損傷を生じない回路装置を製造することができる。
【００１３】
請求項２に記載の本発明の製造方法は、挿入速度の切り替えは、挿入荷重に基づいて決定されることを特徴とする。すなわち、本発明の製造方法は、挿入速度の切り替えを行うことで、挿入荷重が所定の値よりも大きくなることで生じる不具合の発生を行うものであり、挿入速度の切り替えを挿入荷重に基づいて決定することで、挿入荷重が所定の値よりも大きくならなくなる。なお、挿入速度は、挿入量や経過時間と挿入荷重との関係を予め測定しておき、挿入荷重に基づいて所定の挿入量や所定の時間になったら挿入速度を切り替えることを含む。
【００１４】
請求項３に記載の本発明の製造方法は、テーパ部の一部がスルーホールに挿入したら、第二の挿入速度よりも速い第三の挿入速度でプレスフィット端子を挿入する工程を有することを特徴とする。挿入速度をより速い第三の挿入速度に切り替えることで、プレスフィット端子を挿入する時間を短くすることができる。すなわち、素子を回路基板に組み付けるための時間を短くすることができる。なお、第三の挿入速度への切り替えは、第二の挿入速度への切り替えと同様に、挿入荷重に基づいて決定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法は、テーパ部及び接触部がスルーホールに挿入されるときのプレスフィット端子を圧入するときの速度（挿入速度）が遅くなっている。挿入速度が遅くなると、プレスフィット端子とスルーホールの内周面との間でなす角の変化量が小さくなる。角度の変化量が小さくなると、プレスフィット端子を挿入（圧入）するときに必要な荷重の増加率も小さくなる。そして、時間に対する荷重が小さくなり、この結果、荷重が小さくなる。この結果、本発明の製造方法は、プレスフィット端子を挿入（圧入）するときに必要な荷重が小さくなることから、プレスフィット端子の挿入時に端子にコンタクトオイルを塗布することなく、スルーホール内の導体部に損傷を生じない回路装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】通信用コネクタが組み付けられた回路基板を示した図である。
【図２】プレスフィット端子の構成を示した図である。
【図３】プレスフィット端子の組み付けを行うプレス機の構成を示した図である。
【図４】プレスフィット端子の組み付け時における荷重の測定結果を示した図である。
【図５】プレスフィット端子の構成を示した拡大図である。
【図６】実施形態のプレスフィット端子の挿入時の挿入速度を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に具体的な実施例を用いて本発明の製造方法をより具体的に説明する。
本実施形態においては、車両のエアバッグシステムに用いられるＥＣＵを製造した。
本実施形態のＥＣＵは、図１に示したように、演算装置が組み付けられた回路基板１と、回路基板１と外部の素子とを接続する通信用コネクタ２と、を備えている。
【００１８】
回路基板１は、ＥＣＵにおいて演算を行う演算装置が組み付けられた基板である。回路基板１は、従来のエアバッグ用ＥＣＵにおいて使用されている回路基板である。回路基板１には、通信用コネクタ２との接続のためのスルーホール１０が貫通して開口している。スルーホール１０の内周面には、電気的な導通を得るための導体部１１がもうけられている。
【００１９】
通信用コネクタ２は、回路基板１に接続されている。通信用コネクタ２は、回路基板１での演算のデータ（信号）や演算装置の駆動電力をやりとりするための素子である。通信用コネクタ２は、従来のエアバッグ用ＥＣＵにおいて使用されているコネクタである。
【００２０】
通信用コネクタ２と回路基板１との接続は、プレスフィット端子３を用いてなされている。プレスフィット端子３は、図２に示したように、棒状の先端部３０と、先端部３０よりも拡径した接触部３１と、先端部３０と接触部３１とを接続するテーパ部３２と、を有する端子である。プレスフィット端子３は、図２に示したように、回路基板１に開口したスルーホール１０の内周面に形成された導体部１１と接触部３１が接触して、電気的な導通が得られる。通信用コネクタ２と回路基板１との接続に用いられるプレスフィット端子３は、スルーホール１０に圧入して組み付けられる。
【００２１】
通信用コネクタ２の回路基板１への組付けは、図３に示したプレス機４を用いて行う。プレス機４は、通信用コネクタ２を保持する下治具４０、通信用コネクタ２上の所定の位置に配置された回路基板１を押圧して変移させる上治具４２、上治具４０を変移させるための上治具変移装置５、を備えている。
【００２２】
下治具４０は、通信用コネクタ２を、プレスフィット端子３が鉛直方向上方に伸びた状態で固定するガイド４１を備えている。このガイド４１により、組み付けられる通信用コネクタ２が所定の位置に保持・固定される。
【００２３】
上治具４２は、回路基板１を鉛直方向下方に押圧して変移させる部材である。上治具４２は、図４に示したように、回路基板１のスルーホール１０の開口の周縁部を押圧できるように形成されている。
【００２４】
上治具変移装置５は、サーボモータ５０、タイミングベルト５１、ボールねじ５２、ロードセル５３、エンコーダ５４を備えている。サーボモータ５０は、上治具４２を変移するための動力を発生する。サーボモータ５０は、図示されない制御装置により回転が制御されている。タイミングベルト５１は、サーボモータ５０の出力をボールねじ５２に伝達する。タイミングベルト５１は、サーボモータ５０の出力を減速してボールねじ５２に伝達する。ボールねじ５２は、タイミングベルト５１により伝達されたサーボモータ５０の出力により回転し、下端に取り付けられたロードセル５３を軸方向（鉛直方向）に変移して上治具４２を押圧する。ロードセル５３は、上治具４２を軸方向（鉛直方向）に押圧する。エンコーダ５４は、ボールねじ５２の回転を検出する。エンコーダ５４により検出されたボールねじ５２の回転にもとづいて、制御装置がサーボモータ５０の回転の制御を行う。
【００２５】
プレス機４を用いて通信用コネクタ２を回路基板１に組み付ける方法を以下に説明する。
まず、プレス機４のロードセル５３の下方の所定の位置に、通信用コネクタ２及び回路基板１を配置する。通信用コネクタ２は、プレスフィット端子３が鉛直方向上方に伸び、かつ回路基板１のスルーホール１０の軸心と重なるように下治具４０（のガイド４１）に固定される。回路基板１は、上治具４２に保持される。
【００２６】
そして、プレス機４を駆動する。まず、制御装置を駆動して、制御装置により制御されたサーボモータ５０を駆動する。サーボモータ５０において発生した回転は、タイミングベルト５１を介してボールねじ５２に伝達される。このとき、イミングベルト５１により、ボールねじ５２に伝達される回転は、回転速度が調節（減速）される。ボールねじ５２は、伝達された回転にともなって周方向に回転し、ボールねじ５２の下端に取り付けられたロードセル５３がボールねじ５２の軸方向に変移する。この上下方向の変移のうち、鉛直方向下方にロードセル５３が変移すると、ロードセル５３の下方の所定の位置に配置された上治具４２を下方に押圧する。上治具４２が押圧されると、上治具４２に保持された回路基板１が下方に変移する。そして、上治具４２に保持された回路基板１が下方に変移して、スルーホール１０にプレスフィット端子３が圧入される。
【００２７】
プレス機４は、ロードセル５３，上治具４２及び回路基板１の変移の速度がエンコーダ５４の検出結果に基づいて求められる。そして、プレス機４は、スルーホール１０にプレスフィット端子３が圧入されるときの挿入速度を制御する。
【００２８】
プレスフィット端子３の挿入開始直後であって、先端部３０がスルーホール１０に挿入されるときは、プレスフィット端子３と回路基板１０とが接触しておらず、先端部３０ができるだけ速い速度で挿入される。
【００２９】
そして、テーパ部３２がスルーホール１０の開口部と当接したら、挿入速度を、第一の挿入速度とする。第一の挿入速度で挿入しているときには、テーパ部３２及び接触部３１の幅（外径）がスルーホール１０の内径よりも大きいため、弾性変形によりテーパ部３２が縮径しながら挿入される。
【００３０】
そして、テーパ部３２の一部がスルーホール１０内に挿入したら、プレスフィット端子３の挿入速度を、第一の挿入速度からより遅い第二の挿入速度に切り替えて、テーパ部３２及び接触部３１をスルーホール内に挿入する。
【００３１】
そして、テーパ部３２の一部がスルーホール１０内にさらに挿入したら、プレスフィット端子３の挿入速度を、第二の挿入速度から速い第三の挿入速度に切り替えて、テーパ部３２及び接触部３１をスルーホール内に挿入する。接触部３１がスルーホール１０内の所定の位置まで到達したら、圧入を終了する。
【００３２】
圧入終了後、ボールねじ５２の回転を反転して、ロードセル５３，上治具４２を上方に変移して、通信用コネクタ２が組み付けられた回路基板１を取り出す。
以上により、通信用コネクタ２を回路基板１に組み付けることができる。
【００３３】
本実施形態においては、通信用コネクタ２を回路基板１に組み付けるために、プレスフィット端子３を回路基板１のスルーホール１０に圧入するときの圧入速度が、第一の挿入速度と、第二の挿入速度の二つの挿入速度となっている。特に、プレスフィット端子３を回路基板１のスルーホール１０に圧入するときの荷重が大きくなるときの挿入速度が、遅くなっている。この第二の挿入速度で挿入（圧入）を行ったことで、プレスフィット端子３と回路基板１との間の荷重が小さくなり、回路基板１のスルーホール１０の内周面の導体部１１のめっき切れ等の損傷の発生が抑えられている。
【００３４】
本実施形態の製造方法でプレスフィット端子を回路基板のスルーホールに圧入したときの荷重を測定し、測定結果を図４に示した。なお、図４においては、第一の挿入速度で挿入を開始した時点からの挿入深さ（ストローク量）で示した。
【００３５】
プレスフィット端子には、住友製のコネクタピンの種類がコンプライアントタイプのニードルアイを用いた。このプレスフィット端子は、耐熱銅合金よりなり、端子長さ：５．７５ｍｍ、接触部の幅：１．２ｍｍで形成されている。プレスフィット端子の拡大図を図５に示した。
【００３６】
回路基板には、φ１．０のスルーホールが開口し、その内周面に厚さ３０μｍの銅めっきにより形成された導体部が形成されている。
【００３７】
このプレスフィット端子及び回路基板を、上述のプレス機４を用いて組み付けた。組付けは、第一の挿入速度及び第三の挿入速度は２ｍｍ／ｓｅｃであり、第二の挿入速度は０．５ｍｍ／ｓｅｃであった。第一の挿入速度と第二の挿入速度の切り替えは、第一の挿入速度での挿入量が０．５ｍｍとなった時に行った。さらに、本試験においては、第二の挿入速度での挿入量が０．２５ｍｍ（全体で０．７５ｍｍ）となった時に、第二の挿入速度よりも速い第三の挿入速度（本実施形態においては、第一の挿入速度と同じ速度）に切り替えを行った。図６に、本実施形態での組み付けにおける時間と挿入量の関係を示した。なお、本形態においては、挿入速度の切り替えは、挿入量と挿入荷重との関係を予め求めておき、この関係から、所定の挿入荷重に対応した挿入深さを決定した。
【００３８】
また、比較例１として、第一の挿入速度のみの一定の速度で組付けを行った。比較例２として、プレスフィット端子にコンタクトオイルを塗布した状態で比較例１と同様に組付けを行った。
【００３９】
図４に示したように、比較例１の形態では、挿入荷重がめっき切れを起こす荷重を超えており、めっき切れが確認された。これに対し、本実施形態でプレスフィット端子の挿入を行ったときの挿入荷重は、めっき切れを起こす荷重を超えなくなっている。また、挿入後の導体部を確認しても、めっき切れが確認されなかった。
【００４０】
また、図４に示したように、本実施形態での挿入荷重は、その変化がコンタクトオイルを塗布した比較例２とほぼ同様な変化となっていることが確認できる。つまり、本実施形態を用いると、コンタクトオイルを用いないにもかかわらず、コンタクトオイルを用いた場合と同様な挿入荷重となっている。
【００４１】
すなわち、本実施形態は、プレスフィット端子にコンタクトオイルを塗布しなくても、スルーホール内の導体部に損傷を生じない回路装置を製造できる効果を発揮する。
【００４２】
また、本実施形態は、プレスフィット端子を挿入するときに、第一の挿入速度、第二の挿入速度、第三の挿入速度の順に挿入速度を切り替えている。特に、第二の挿入速度から第三の挿入速度に挿入速度を切り替えたことで、プレスフィット端子の挿入（回路基板への素子の組み付け）に要する時間が長時間となることが抑えられている。
【００４３】
（他の形態）
上記の実施形態においては、挿入速度の切り替えを挿入深さに基づいて決定しているが、この切り替えを行う挿入深さは、予め求めておいた挿入量と挿入荷重との関係から決定されている。そして、挿入速度の切り替えの決定は、例えば、挿入荷重に基づいて決定された経過時間や、挿入荷重を検出しながら切り替えの決定をしてもよい。
【００４４】
また、挿入速度の切り替えの決定の基礎となる挿入荷重の大きさは、特に限定されるものではなく、めっき切れを起こす荷重よりも小さい荷重であればよい。この荷重は、プレスフィット端子及びスルーホールの形状や材質、その後の第二の挿入速度等の条件により適宜決定することができる。第二の挿入速度へ切り替える挿入荷重は、めっき切れを起こす荷重の８５％以下であることがより好ましい。
【００４５】
また、第一〜第三の挿入速度のそれぞれの挿入速度についても、プレスフィット端子及びスルーホールの形状や材質等の条件により適宜決定することができる。
【００４６】
また、上記の実施形態においては、ボールねじ５２を用いたプレス機４を用いているが、挿入時の挿入速度の制御をできる装置であれば、従来公知の装置を用いても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１：回路基板                  １０：スルーホール
１１：導体部
２：通信用コネクタ
３：プレスフィット端子        ３０：先端部
３１：接触部                  ３２：テーパ部
４：プレス機                  ４０：下治具
４１：ガイド                  ４２：上治具
５：上治具変移装置            ５０：サーボモータ
５１：タイミングベルト        ５２：ボールねじ
５３：ロードセル              ５４：エンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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