(57)【要約】 【課題】  ウィスカの発生を防ぐことができる電子部品固定用ねじおよび電子制御機器を提供する。【解決手段】  コネクタ７２が基板２４にねじ止めされた後に、ねじの頭部が半田付けされるコネクタ固定用ねじの頭部２２は、ウィスカが発生しない予め定める膜厚以上の膜厚で頭部を覆うように半田付けされる。基板の表面を基準とするコネクタ固定用ねじ２２の頭部の高さＨおよび頭部の角部半径Ｒは、予め定める膜厚以上の膜厚で頭部を覆うように半田付けすることができる値とされるので、頭部の角部においても予め定める膜厚以上の膜厚で半田付けすることができウィスカの発生は防止される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を固定し、頭部が半田付けされる電子部品固定用ねじであって、
前記頭部の形状および高さは、基板に取り付けられて半田付けされたとき、前記頭部を覆うように形成される半田が、予め定める膜厚以上の膜厚になる形状および高さであることを特徴とする電子部品固定用ねじ。
【請求項２】
前記予め定める膜厚は、５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項３】
前記頭部とねじ部との間に段付き部を備え、
前記段付き部は、前記基板に形成される収容部に収容されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項４】
前記基板は、ねじ部を貫通させるための貫通孔に連通し、前記貫通孔の直径よりも大きい直径で、前記頭部の少なくとも一部を収容する収容部が形成され、
前記頭部の表面のうち、前記基板に接する面は、前記収容部の側面と前記貫通孔の側面とを接続する底面に圧接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項５】
前記頭部は、前記基板の面から突出しない高さであることを特徴とする請求項４に記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項６】
前記頭部の形状は、皿ねじの頭部の形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項７】
前記頭部を覆うように形成される半田は、前記半田から生成されるウィスカの脱落を防止するウィスカ脱落防止部によって覆われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項８】
前記頭部の角部の半径は、０．５ｍｍ以上であり、前記頭部の高さは、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品固定用ねじ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の電子部品固定用ねじを備えることを特徴とする電子制御機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を固定する電子部品固定用ねじおよび電子制御機器に関し、より詳細には、ウィスカの発生を防ぐことができる電子部品固定用ねじおよび当該電子部品固定用ねじを備えた電子制御機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の技術によるＥＣＵ(Electric Control Unit)の半田ディップ面の外観の一例を示す図である。図２は、従来の技術によるＥＣＵの半田ディップ面の外観の他の例を示す図である。図１においては、破線で示したコネクタ１は、３箇所でコネクタ固定ねじ５によって基板２の実装面に取り付けられる。図２においては、コネクタ３は、２箇所でコネクタ固定ねじ５によって基板４の実装面に取り付けられるが、コネクタ３の一部は基板４の外側に突出した状態で取り付けられる。コネクタ１，３がコネクタ固定ねじ５によって基板２，４にねじ止めされた後に、コネクタ固定ねじ５の頭部は、フロー半田付けされる。
【０００３】
図３は、従来の技術によるコネクタ固定ねじ５を示す図である。図３（ａ）は、コネクタ固定ねじ５を頭部側から見た図であり、図３（ｂ）は、コネクタ固定ねじ５をねじの中心軸と直交する方向から見た図である。ねじ部は、日本工業規格（以下「ＪＩＳ」という）による「ＪＩＳ  Ｂ  １００７  ２種  呼び径  ３」であり、ねじ頭部の十字穴は、「ＪＩＳ  Ｂ  １０１２Ｈ型十字穴  ２種」である。ねじ頭部の高さｈは１．４ｍｍ〜１．６ｍｍであり、頭部の角部半径ｒは０．８ｍｍである。
【０００４】
図４は、従来の技術による頭部が半田付けされたコネクタ固定ねじ５の断面図である。図５は、コネクタ固定ねじ５の頭部の角部の半田付けを示す図である。図５（ａ）は、ねじの頭部の角部の半田付けを示す拡大写真であり、図５（ｂ）は、頭部の角部の半田膜を示す拡大写真である。角部は半田付けが薄くなりやすく、ねじ頭部の角部に残存する半田膜厚ｔは平均１．５μｍである。
【０００５】
コネクタ固定ねじ５の頭部に半田付けされた半田のうち層厚が薄い部分は、酸化しやすいのでウィスカが発生しやすくなる。ウィスカは、金属表面に発生するひげ状の組織である。メッキ表面においては、母材金属と同じ成分である錫の単結晶が根元から成長することが知られている。ウィスカは、長さが５００μｍにも及ぶものがある。現在のように鉛フリー半田が使用されるようになって、ウィスカの問題は、顕著である。酸化防止のために、半田付けされたコネクタ固定用ねじ５の頭部のコーティングが行われている。
【０００６】
特許文献１には、ねじの頭部に付着した半田にクラックが生じても、半田が剥がれて落下することによって短絡が発生することを防ぐために、プリント配線基板のねじの頭部を含んだ半田面をコーティングすることが開示されている。具体的には、基板の実装面に実装された電子部品は、基板の他方の面である半田面からねじによって固定される。半田面に露出したねじの頭部は、半田面がフロー半田付けされることによって半田付けされる。その後、半田面は、ねじの頭部を含めてコーティング剤によってコーティングされる。
【０００７】
特許文献２には、プリント基板と電子部品との接続強度を向上させ、基板または電子部品に反りが発生することを防止するために、電子部品を基板に固定する複数のねじのうちの一部のねじのみによってねじ止めした後に、当該ネジ止めしたねじの頭部をフロー半田付けすることが開示されている。基板と電子部品とが所定の温度まで冷却された後に、電子部品は残余のねじによって基板にねじ止めされる。
【０００８】
特許文献３には、モータに付設したコネクタの取り付けねじが緩むことを防止するための構成が開示されている。コネクタの底部に設けられたテーパ状の係合孔と、モータの上壁に設けられた雌ねじとが合致状態とされて、皿ねじが当該係合孔に挿通し、コネクタをモータにねじ止めする。ねじ止めに用いた皿ねじは、緩み方向に移動できない構成になっている。
【０００９】
特許文献４には、鉛フリー半田を用いて半導体チップのリード線を外装メッキする際に、リード線の短絡の原因となっているウィスカの成長を抑制するためにリード線に一定以上の厚みのメッキが施されることが開示されている。これは、リード表面の外装メッキが薄いことが、ウィスカが成長する原因になっているからである。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２４５４５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４６１４号公報
【特許文献３】特許第２５８０２８４号公報
【特許文献４】特開２００６−３５１９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、半田付けされたコネクタ固定用ねじ５の頭部のコーティングは、コストが掛かる。特許文献１〜３においては、ウィスカの発生を防止するための構成は開示されていない。特許文献４には、ウィスカがリード表面に発生することを防止することについては開示されているが、ウィスカがねじ頭部に発生することを防止することについては開示されていない。
【００１２】
本発明の目的は、ウィスカの発生を防ぐことができる電子部品固定用ねじおよび電子制御機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明（１）は、電子部品を固定し、頭部が半田付けされる電子部品固定用ねじであって、
前記頭部の形状および高さは、基板に取り付けられて半田付けされたとき、前記頭部を覆うように形成される半田が、予め定める膜厚以上の膜厚になる形状および高さであることを特徴とする電子部品固定用ねじである。
【００１４】
また、本発明（９）は、前記電子部品固定用ねじを備えることを特徴とする電子制御機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明（１）によれば、電子部品を固定し頭部が半田付けされる電子部品固定用ねじの頭部の形状および高さは、電子部品固定用ねじが基板に取り付けられて、予め定める膜厚以上の膜厚で頭部を覆うように半田が形成される形状および高さであるので、ウィスカの発生を防ぐことができる。
【００１６】
また本発明（９）によれば、前記電子部品固定用ねじを備えているので、ウィスカの発生を防ぐことができる電子部品固定用ねじを備えた電子制御機器とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図６は、本発明の実施の第１の形態であるコネクタ固定用ねじ２１の断面図である。図６では、基板２４に取り付けられた電子部品固定用ねじであるコネクタ固定用ねじ２１を示している。コネクタ固定用ねじ２１は、頭部２２とねじ部２８との間に段付き部２７が形成されている。コネクタ固定ねじ２１の頭部２２には、ドライバーなどでコネクタ固定用ねじ２１を回すための十字穴２５が形成されている。コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２は、ねじ部２８と同一中心軸を有する凸形の形状である。丸みを帯びている頭頂部の周縁部２９は、ねじの中心軸を含んだ平面で切断した断面において、後述する半径Ｒの円弧によって滑らかに外周縁側面に接続される。基板２４の表面を基準とするコネクタ固定用ねじ２１の頭部２２の高さＨは、１ｍｍ以下であり、頭部２２の角部２９の半径Ｒは、０．５ｍｍ以上である。
【００１８】
段付き部２７は、ねじ部２８と同一中心軸を有する円筒形であり、段付き部２７の直径は、ねじの頭部２２の直径より小さく、ねじ部２８の外径より大きい。半田膜厚を確保するために頭部２２の高さＨが低くなると、十字穴２５の深さが不足してドライバによってねじを回す場合にドライバビット掛かりが不足する場合がある。十字穴２５の深さを確保するために、段付き部２７が設けられる。段つき部２７は、基板２４に形成される貫通孔２３に収容される。収容部である貫通孔２３の直径は段付き部２７の直径よりやや大きい。
【００１９】
段付き部２７の高さが低い場合には、段付き部２７の直径よりやや大きい直径であって、段付き部２７の高さと同じ深さの円筒形の窪みが、半田面２６側から形成され、ねじ部２８の逃がし孔が、円筒形の窪みの中心軸上に形成されるものでもよい。窪みの形状は、加工のしやすさから円筒形としたが、円筒形に限定されるものではない。
【００２０】
ウィスカは、半田膜厚が薄いところが酸化することによって発生するので、半田膜厚はウィスカが発生しない予め定める膜厚、たとえば５μｍ以上の膜厚でなければならない。コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２全体を、５μｍ以上の膜厚で半田付けすることによって、頭部２２にウィスカが発生することを防止することができる。したがって、頭部２２の高さＨおよび頭部２２の角部半径Ｒは、頭部２２全体が、５μｍ以上の膜厚で半田付けされることができる数値とする。
【００２１】
図７は、本発明の実施の第２の形態であるコネクタ固定用ねじ３１の断面図である。コネクタ固定用ねじ３１の頭部３２は、基板３３に形成される円筒形の窪み３５に収容される。円筒形の窪み３５は、半田面３４側に開口部を有する。円筒形の窪み３５の径は、頭部３２を収容することができるように、頭部３２の径よりやや大きい。円筒形の窪み３５の深さは、基板３３の厚みより浅い。頭部３２の高さは、円筒形の窪み３５の深さと同じか、あるいは円筒形の窪み３５の深さより低くなる。
【００２２】
頭部３２の高さを低くすると、頭部３２に形成される十字穴３８の深さが不足する。頭部３２とねじ部３９との間に段付き部３６を設けることによって、十字穴３８は、頭部３２に段付き部３６を加えた部分に形成することができ、十字穴３８の深さは確保される。基板３３において、円筒形の窪み３５が形成される中心軸上には、段付き部３６が収容される貫通孔３７が形成される。貫通孔３７の径は段付き部３６の径よりやや大きい。頭部３２は、円筒形の窪み３５に収容されるので、頭部３２の角部に形成される半田膜厚が薄くなることを防止することができる。
【００２３】
図７に示した例においては、頭部３２全体が円筒形の窪み３５に収容されるが、円筒形の窪み３５の深さが頭部３２の高さより浅いために、頭部３２の一部分が半田面３４に突出するものでもよい。半田面３４から突出した頭部３２の高さは、円筒形の窪み３５を形成しないで基板３３に取り付けた場合に比べて低くなるので、半田膜に薄肉部が発生することを防止することができる。
【００２４】
図８は、本発明の実施の第３の形態であるコネクタ固定用ねじ４１の断面図である。コネクタ固定用ねじ４１の頭部４２の形状は、皿ねじの頭部の形状である皿形状とされる。基板４３には、頭部４２が圧接するテーパ状の貫通孔４４が形成される。頭部４２が皿形状であるので、半田面４５に形成される貫通孔４４の開口部の径と頭部４２の径とを等しくすることによって、頭部４２は半田面４５と同一平面上に配置される。頭部４２が半田面４５から突出しないので、予め定める膜厚以上で半田付けを行うことが容易になり、薄肉部の発生が抑制される。
【００２５】
基板４３には、テーパ状の貫通孔４４が形成されるので、半田面４５の反対側にあるコネクタ実装面４６に形成される開口部の径が、挿通するねじ部４８の径より小さくなって、ねじ４１を挿通することができない場合がある。この場合には、ねじ部４８の逃がし孔である開口部４７を形成する孔加工が行われる。
【００２６】
図９は、半田付けされたコネクタ固定用ねじ（以下「ねじ」ともいう）の頭部５１に形成される半田膜を示す図である。図９（ａ）は、半田付けされたねじの頭部５１を示す写真である。図９（ｂ）は、ねじの頭部５１をねじ部の中心軸方向の切断面線Ａ−Ａで切断した断面を示す写真である。図９（ｃ）は、ねじの頭部５１の角部５２を拡大した写真である。図９（ａ）に示すねじの頭部５１において、基板の半田面を基準としたコネクタ固定用ねじの頭部５１の高さＨおよび頭部５１の角部５２の半径Ｒの数値は、頭部５１全体が５μｍ以上の半田膜厚で、半田付けができる値である。
【００２７】
図９（ｂ）は、角部５２において、半田膜厚が周辺部よりも薄くなりやすいことを示す。図９（ｃ）に示す鉛フリー半田８３が、酸化することによって体積膨張が生じ、半田層８３に圧縮の内部応力が発生する。内部応力は、半田膜８３の薄肉部である角部５２に集中しやすい。ウィスカは、内部応力によって発生するので、角部５２に発生しやすい。半田膜圧が５μｍ以上確保されている部位では、内部応力が緩和されるのでウィスカは発生し難い。
【００２８】
図１０は、本発明の実施の第４の形態であるコネクタ固定用ねじ２１の断面図である。半田付けされたコネクタ固定用ねじ２１の頭部２２全体は、ウィスカ脱落防止部であるテープ６１によって覆われている。図１０に示した例においては、テープ６１が貼られているが、頭部２２がシール材によってシールされるものでもよく、またはキャップが頭部２２に被せられるものでも良い。半田膜厚が一定の厚さ以上に保たれることによって、ウィスカの発生は抑制される。しかし、いったん発生したウィスカは、脱落して電子部品に飛散すると、短絡が発生する原因となる。テープ６１によって、頭部２２全体が覆われることによって、万が一発生したウィスカが脱落して電子部品に飛散することを防止することができる。
【００２９】
このように、コネクタ７２を固定し、頭部２２が半田付けされる、コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２の形状および高さは、コネクタ固定用ねじ２１が基板２４に取り付けられて、予め定める膜厚以上の膜厚で頭部２２を覆うように半田が形成される形状および高さであるので、ウィスカの発生を防ぐことができる。
【００３０】
さらに、予め定める膜厚は、５μｍであるので、５μｍ以上の膜厚で半田付けをすることができ、ウィスカの発生を防ぐことができる。
【００３１】
さらに、コネクタ固定用ねじ２１は、コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２とねじ部２８との間に設けられ、基板２４に形成される貫通孔２３に収容される段付き部２７を備えているので、十字穴２５の深さが補われ、ドライバによってねじを回す場合にドライバビット掛かりが不足することを防止することができる。
【００３２】
さらに、基板３３は、段付き部３６が収容されるための貫通孔３７に連通し、貫通孔３７の直径よりも大きい直径で、ねじ３１の頭部３２の少なくとも一部を収容する円筒形の窪み３５が形成され、ねじ３１の頭部３２の表面のうち、基板３３に接する面は、円筒形の窪み３５の側面と貫通孔３７の側面とを接続する底面に圧接するので、半田膜に薄肉部が発生すること防止することができる。
【００３３】
さらに、コネクタ固定用ねじ３１の頭部３２は、基板３３の面のうち頭部３２が取り付けられる側の面３４から突出しない高さであるので、半田膜厚が薄くなることを防止することができる。
【００３４】
さらに、コネクタ固定用ねじ４１の頭部４２の形状は、皿ねじの頭部の形状である皿形状であるので、ねじ４１の頭部４２と半田面４５とは同一平面上に配置されることができる。したがって、いっそう薄肉部の発生が抑制される。
【００３５】
さらに、コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２を覆うように形成された半田は、半田から生成されるウィスカの脱落を防止するテープ６１によって覆われるので、万が一ウィスカが発生しても、発生したウィスカの脱落を防止することができる。
【００３６】
さらに、コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２の角部２９の半径Ｒは、０．５ｍｍ以上であり、コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２の高さＨは、１ｍｍ以下であるので、コネクタ固定用ねじ２１の頭部２２を５μｍ以上の膜厚で半田付けをすることができ、ウィスカの発生を防ぐことができる。
【００３７】
図１１は、本発明の実施の第５の形態であるＥＣＵ７１の構成を模式的に示す図である。電子制御機器であるＥＣＵ７１は、頭部２２の全面に予め定める膜厚以上の半田付けがされたコネクタ固定用ねじ２１を備えている。したがって、ウィスカの発生を防ぐことができるコネクタ固定用ねじ２１を備えたＥＣＵ７１とすることができる。
【００３８】
このように、ＥＣＵ７１は、コネクタ固定用ねじ２１を備えているので、ウィスカの発生を防ぐことができるコネクタ固定用ねじ２１を備えたＥＣＵ７１とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の技術によるＥＣＵの半田ディップ面の外観の一例を示す図である。
【図２】従来の技術によるＥＣＵの半田ディップ面の外観の他の例を示す図である。
【図３】従来の技術によるコネクタ固定ねじ５を示す図である。
【図４】従来の技術による頭部が半田付けされたコネクタ固定ねじ５の断面図である。
【図５】コネクタ固定用ねじ５の頭部の角部の半田付けを示す図である。
【図６】本発明の実施の第１の形態であるコネクタ固定用ねじ２１の断面図である。
【図７】本発明の実施の第２の形態であるコネクタ固定用ねじ３１の断面図である。
【図８】本発明の実施の第３の形態であるコネクタ固定用ねじ４１の断面図である。
【図９】半田付けされたコネクタ固定用ねじ２１の頭部２２の半田膜を示す図である。
【図１０】本発明の実施の第４の形態であるコネクタ固定用ねじ２１の断面図である。
【図１１】本発明の実施の第５の形態であるＥＣＵ７１の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，３，７２  コネクタ
２，４，２４，３３，４３  基板
５，２１，３１，４１  コネクタ固定用ねじ
２２，３２，４２，５１  コネクタ固定用ねじの頭部
２３，３７，４４  貫通孔
２５，３８  十字穴
２６，３４，４５  半田面
２７，３６  段付き部
２８，３９，４８  ねじ部
２９，５２  角部
３５  円筒形の窪み
４６  コネクタ実装面
４７  開口部
６１  テープ
７１  ＥＣＵ
８１  銅の下地
８２  錫−鉛合金の合金層
８３  鉛フリー半田
８４  半田酸化物
【図１】
2010025243.tif 000003
【図２】
2010025243.tif 000004
【図３】
2010025243.tif 000005
【図４】
2010025243.tif 000006
【図６】
2010025243.tif 000007
【図７】
2010025243.tif 000008
【図８】
2010025243.tif 000009
【図１０】
2010025243.tif 000010
【図１１】
2010025243.tif 000011
【図５】
2010025243.tif 000012
【図９】
2010025243.tif 000013