(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片方の側面に電気部品の表面固定用のプリント回路パターンと、その反対側に電気的に接続されたプリント回路を備える平面プリント回路板と、細長い伝導性取付ピンを備えたプリント回路板装置において、前記平面プリント回路板がその反対側に配置された複数の穴を備え、前記各穴は当該平面プリント回路板の厚さ以下の深さを有し、かつ各々の穴がその遠位端で前記プリント回路の導線からなり、前記取付ピンが前記平面プリント回路板の各々の穴に配置され、各取付ピンはその片端に隣接してギザギザ付き拡張部分を備えかつ前記拡張部分とその他端の中間に設けた拡張横断面はんだ部分が当該ピンの前記プリント回路板の穴内部への進入の度合いを制限する構造となすとともに、前記ピンがはんだ付けにより前記プリント回路板の前記遠位端に前記拡張横断面はんだ部分で電気的に接続されたプリント回路板装置。
【請求項２】
外部回路要素との接続用取付ピンをもつプリント回路板の製法であって、片方の側にあるプリント回路パターンとその反対側のプリント回路とを有する平面回路板を配設する工程と、前記平面回路板の前記反対側に深さが当該平面プリント回路板の厚さ以下であり、また遠位端で当該平面回路板の反対側に配設された前記プリント回線の導線からなる複数の穴を形成する工程と、はんだペーストを前記平面回路板にある各々の前記穴に入れる工程と、一端が前記複数の穴に締り嵌めを行うギザギザ付き拡張部分を有し、他端が外部回路に接続するために前記平面回路板の外部に伸びており、更に前記拡張部分とその外側他端との中間にある断面が大きくなった拡張横断面はんだ部分を有し、前記はんだ部分が前記平面回路板の各穴の中への進入の度合いを制限する構造となした取付ピンを前記平面回路板の各穴に挿入する工程と、前記各穴に入れた前記はんだペーストを前記取付ピンによりそれぞれの孔の側壁に沿って強制的に流して、前記プリント回路の導線の遠位端と係合させる工程と、前記平面回路板と前記取付ピンのアセンブリを加熱して前記取付ピンと前記プリント回路のそれぞれの導線の間にはんだ付け接続を行う工程とからなる取付ピンつきプリント回路板の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子回路の相互接続、詳述すれば分離可能な電子回路を画定電子回路界面に沿って相互接続する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の電子産業における集積回路ならびに同様に機械的に構成された装置を頻繁に使用する。このような装置は例えば、マイクロプロセッサ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ロジックアレイ、集積ロジック回路、スイッチなどである。通常これらの装置を機械的に配列して、能動もしくは受動回路部品、スイッチなどを中に入れた三次元方形もしくは正方形パッケージ本体と、前記パッケージから外側方向に伸びて前記パッケージ内のそれぞれの回路を、前記パッケージの外側の回路要素に対する電気接続を提供する複数の電気導線を備えるようにする。詳述すれば、前記パッケージをプリント回路板上の回路要素への接続用に通常設計する。多くの事例では、前記電気装置を前記回路板に表面固定し、それにより全体の構造の側面高を低くし、さらに中間ソケット例えばテューアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）の必要性をなくする。順番に、前記表面固定した電気部品を接続するプリント回路板の側面上の回路要素を順番に、回路要素に備えられためっきスルーホールを通して、前記プリント回路板の反対側で回路要素に接続する。多くの場合、前記プリント回路板の反対側から伸び、ソケットを間に入れて前記電気系の他の部分に接続する導線を備えることが好ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、回路板の片側で、チップを表面固定する側面に正反対の面に複数の平行ピンを接続するために、業界では複数のピンをジグ内にまず保持し、平面プラスチック支持体を前記ピンの回りに成形して、前記平行離間ピンの軸線に垂直に配置する。各ピンは前記平面プラスチック支持体の反対側から伸び、前記プラスチックキャリヤーの隅々に位置決めボタンを配設する。前記プリント回路板は前記プラスチック位置決めボタンに適合させる開口部を備える。前記ピンを接続することになる前記プリント回路板の側面上の回路要素が前記ピンの前記支持体内の位置に対応してはんだ受けを備える。前記位置決めボタンを前記プリント回路板の対応する孔に配位すると、各ピンの片方の端が前記はんだ受けと係合する。そこで、前記はんだが溶融し、従って機械的かつ電気的に前記ピンを前記プリント回路板に接続させる温度に極めて徐々に温度を上昇させる炉に前記アセンブリを入れる。その後、前記複合構造物の温度を極めて緩やかに下降させて、前記ピンの両端の前記プリント回路板からの断線を最少限に止める。製造業者がそこで直面する問題は、前記プリント回路板が、前記チップを前記プリント回路板の反対側面に表面固定する時、後刻改めて加熱する必要のある点である。いずれか１本のピンの前記回路板とのはんだ接合が再加熱中に融離する可能性を最少限に止めるためには、前記プリント回路板と前記プラスチック支持体の間で離間する全周縁を可塑性エポキシ樹脂で封入もしくは封止する。前記アセンブリを引続き再加熱してチップの表面固定により前記回路板の反対側への電気接続を形成させる間に、熱がピンと回路板の反対側の間のはんだ接合部を、前記炉の温度が高くなり過ぎる場合、溶融させて前記アセンブリを台無しにしてしまうことになる。そのうえ、アセンブリの使用者が注意を怠り、前記ピンがソケッを塞いでしまうと、１つ以上の導線が折曲げあるいは変形させられて、ピンのプリント回路板面とのはんだ接合部を破壊することもありうる。
【０００４】
従って、本発明の目的は新しい改良されたプリント回路板電気取付ピンであって、プリント回路板に固く接続し、そのうえ、プリント回路板に接続する前に、前記取付ピンを保持するプラスチック支持体の使用を必要としないことを特徴とする取付ピンを提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、プリント回路板に対し確実、かつ電気的に安定した接続を形成し、また可塑性エポキシ樹脂により封入して、表面固定したチップが前記プリント回路板の反対側に接続されるに従って起る熱作用から保護する必要のないことを特徴とする改良プリント回路板電気取付ピンを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施態様は、プリント回路板装置であって、その要旨は、片方の側面に電気部品の表面固定用のプリント回路パターンと、その反対側に電気的に接続されたプリント回路を備える平面プリント回路板と、細長い伝導性取付ピンを備えたプリント回路板装置において、前記平面プリント回路板がその反対側に配置された複数の穴を備え、前記各穴は当該平面プリント回路板の厚さ以下の深さを有し、かつ各々の穴がその遠位端で前記プリント回路の導線からなり、前記取付ピンが前記平面プリント回路板の各々の穴に配置され、各取付ピンはその片端に隣接してギザギザ付き拡張部分を備えかつ前記拡張部分とその他端の中間に設けた拡張横断面はんだ部分が当該ピンの前記プリント回路板の穴内部への進入の度合いを制限する構造となすとともに、前記ピンがはんだ付けにより前記プリント回路板の前記遠位端に前記拡張横断面はんだ部分で電気的に接続された構成となしたことを特徴とするものである。
【０００７】
次に、本発明の第２の実施態様は、外部回路要素との接続用取付ピンをもつプリント回路板の製法であって、片方の側にあるプリント回路パターンとその反対側のプリント回路とを有する平面回路板を配設する工程と、前記平面回路板の前記反対側に深さが当該平面プリント回路板の厚さ以下であり、また遠位端で当該平面回路板の反対側に配設された前記プリント回線の導線からなる複数の穴を形成する工程と、はんだペーストを前記平面回路板にある各々の前記穴に入れる工程と、一端が前記複数の穴に締り嵌めを行うギザギザ付き拡張部分を有し、他端が外部回路に接続するために前記平面回路板の外部に伸びており、更に前記拡張部分とその外側他端との中間にある断面が大きくなった拡張横断面はんだ部分を有し、前記はんだ部分が前記平面回路板の各穴の中への進入の度合いを制限する構造となした取付ピンを前記平面回路板の各穴に挿入する工程と、前記各穴に入れた前記はんだペーストを前記取付ピンによりそれぞれの孔の側壁に沿って強制的に流して、前記プリント回路の導線の遠位端と係合させる工程と、前記平面回路板と前記取付ピンのアセンブリを加熱して前記取付ピンと前記プリント回路のそれぞれの導線の間にはんだ付け接続を行う工程とからなる取付ピンつきプリント回路板の製法を要旨とするものである。
【０００８】
【作用】
本発明は先行技術の欠点を克服し、プリント回路板に対するさらに確実で、硬質かつ良好な電気接続を提供する新しい、改良プリント回路板電気取付ピンを提供する。この目的達成のために、本発明は直結チップ支持体プリント回路板との接続用取付ピンを提供する。前記取付ピンは、前記ピンの一端に設けられ、前記プリント回路板を通して部分的に穿孔した孔との機械的締り嵌めを形成する拡張部を備える細長い導電性ピンを備える。前記細長い導電性ピンは、前記拡張部分と前記ピンの反対端の中間に拡張横断面のはんだ付け部分を備え、前記拡張横断面部分は前記細長いピンが回路板に予備穿孔された孔への進入の度合いを限定する作用をする。前記ピンの拡張部分を前記プリント回路板にある予備穿孔された孔に挿入するに先立ち、はんだペーストを前記孔に入れて、前記細長いピンが前記孔に機械的に押込まれて行くに従って、前記はんだペーストは上方方向に前記回路板面に流れて、前記プリント回路板上にプリント回路パスにつながる電気接続を引続き形成させる。各ピンの拡張部分をはんだ付けによって、前記回路板上の回路パスに電気的に接続する。この配列により、前記ピンと回路板の間の固定機械的接続と、前記ピンと前記回路板上の回路パスの間の電気的接続の両方を同時に実施できる。前記回路板を続いて加熱して、表面固定チップを前記回路板の反対側に電気的に接続させても、本発明の取付ピンと前記回路板の間の電気的ならびに機械的接続は、前記取付ピンと回路板の間の均質機械的ならびに電気的接続のため干渉することはない。前記取付ピンの拡張部分と前記回路板上の予備穿孔の孔の間の機械的接続の強化には、前記取付ピンの拡張部分を、ぎざぎざ構成、なるべくなら前記ピンの軸線に沿って伸びる一連の条構をつけて形成することである。前記条構は前記プラスチック回路板に有効に切込んだ鋭い縦方向に伸びるエッジを備え、前記回路板との締り嵌めを形成する。
【０００９】
本発明のプリント回路板電気取付ピンの応用の実施例として、標準ＦＲ−４ガラス繊維材料製で全厚が０．０６２インチ（約０．１５８ｃｍ）のプリント回路板に関連して、前記回路板材料に穿孔される孔はざっと０．００４５インチ（約０．１１４ｃｍ）、孔の直径が０．０２５インチ（約０．０６４ｃｍ）である。本発明のプリント回路板電気取付ピンのぎざぎざ部分の最大径がなるべくなら０．０２８インチ（約０．０７１ｃｍ）にして、前記取付ピンと回路板の間を圧力嵌め機械的接続にすることが好ましい。前記取付ピンを予備穿孔孔に挿入する前に、はんだペーストを前記回路板上におおって、それがそれぞれの孔に入るようにする。前記取付ピンが前記孔に圧力嵌めされるに従って、前記はんだペーストは前記ピンのエッジを通って押し入り、前記取付ピンの拡張部分に隣接するプリント回路板の表面まで流れ、回路板上のプリント回路パスと接触することになる。回路板をその後、緩やかに加熱して、前記取付ピンとプリント回路板上のピンそれぞれ回路パスの間のはんだ付けを実施する。完全に組立てる時、前記プリント回路板を表面板の反対側にある表面固定チップの一部分として加熱すると、可塑性エポキシ樹脂を用いて本発明の取付ピンと回路板上の回路パスの間のはんだ付け接合部を保護する心配の必要も、必要性もない。しかも、さらに、上述の先行技術システムにあるように、前記ピンをプリント回路板に接続するに先立ってピンを規定の位置に保持するためのプラスチック支持体を用いる必要もない。
【００１０】
【実施例】
図１と２参照。チップ支持体プリント回路板アセンブリ１０が前記回路板１０の反対側に配置されたプリント回路要素１２と１４をめっきスルーホール１６により在来法で相互接続させて備えるものとして示されている。図１に示すように、前記プリント回路板１０の片側にあるプリント回路要素１２を、ほぼ方形構成の、例えばマイクロプロセッサ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ロジックアレイ、集積ロジック回路、スイッチなどのような集積回路の表面固定法で整合させる。前記プリント回路板の反対側の回路要素１４を導線１８のマトリックスに接続して、在来型ソケットを間に介して電気システムの他の部分に引続き接続させる設計にする。図１と２に示された先行技術システムでは、導線は細長い円筒状のピンの形になっていて、それを先ずジグに所望のマトリックスで平行関係に固定しその後、可塑性平面支持体２０を前記ピン１８の回りに、そのピン平行線１８の軸を前記プラスチック支持体２０の平面にほぼ垂直に配置して成形する。各ピン１８は前記平面プラスチック支持体２０の反対側から伸び、前記支持体は通常、前記プリント回路板１０の隅々で一線に揃えて適当な開口部２２に挿入される位置決めボタンを備える。前記位置決めボタンを前記プリント回路板１０にある対応する孔２２に配置すると、各ピン１８の片方の端が回路パス１４に接続されたはんだ受け２４と係合する。そこで、前記はんだが溶融し、従って前記ピン１８と前記回路板１０の間の機械的かつ電気的接続を行う温度に極めて徐々に上昇させる炉に全アセンブリを入れる。その後、前記複合構造の温度を極めて徐々に下降させて前記ピン１８の端のプリント回路板１０の上の前記回路要素１４からの断線を最少限に止める。上述でわかるように、本装置の製造業者が直面する問題点は前記プリント回路板アセンブリ１０を、前記集積理論回路を前記プリント回路板１０の反対側にある導線１２に表面固定する時に再加熱する必要のあることである。このような時には、ピン１８のいずれか１本がその関連のプリント回路板１０の上にある回路パス１４との電気的断線を起こす可能性を最少限に止めるために、前記プリント回路板の周縁２６と前記平面プラスチック支持体２０の間の間隙を可塑性エポキシ樹脂２８で封入するかもしくは封止することである。従って、集積理論回路を前記プリント回路板に表面固定することで電気接続を形成するため、前記アセンブリ１０を引続き再加熱する間に、前記封入成形２８が前記円筒状ピン１８とプリント回路パス１４の間の電気断線を妨げることになることが望ましい。容易に明白になることであるが、前記ピン１８だけを表面固定し、前記回路パス１４に接続するため、前記ピン１８をソケットなどに差込んで、ピン１８のはんだ接合部と回路パス１４の間の電気断線をもたらす可能性のあるピン１８が折曲がらないよう間断なく注意をする必要がある。
【００１１】
図３と４に戻る。本発明の新しい改良プリント回路板電気取付ピンを３０で総体的に示す。前記取付ピン３０は片方の端に拡張部分３２を設けて、プリント回路板を部分的に通して穿孔した孔と機械的締り嵌めを形成する細長い導電性ピンを備える。前記拡張部分３２にぎざぎざが施されていて、前記ぎざぎざ部分３２の最大径が前記プリント回路板の予備穿孔された孔の直径より大きい複数の条構３４からなる。前記ぎざぎざ部分３２の直径よりも大きい直径の拡張横断面のはんだ部分３８を前記ぎざぎざ部分と取付ピン３０の反対端３６の中間に配置する。前記拡張横断面はんだ部分３８は前記取付ピン３０が前記回路板に予備穿孔された孔に進入する度合いを限定する作用をする。前記取付ピン３０の前記拡張横断面はんだ部分３８と前記ぎざぎざ部分３２の間の長さ“Ｌ”は前記プリント回路板に予備穿孔された孔の深さ以下である。例えば、本発明の前記取付ピン３０を全厚が０．０６２インチ（約０．１５８ｃｍ）の標準ＦＲ−４ガラス繊維プリント回路板と併用する時、前記回路板材料に穿孔される孔はざっと０．０４５インチ（約０．１１４ｃｍ）、直径が０．０２５インチ（約０．０６４ｃｍ）となる。前記取付ピン３０のぎざぎざ部分の最大径はなるべくなら０．０２８インチ（約０．０７１ｃｍ）となり、それによって、前記取付ピン１０のぎざぎざ部分と前記予備穿孔孔の間に圧力嵌め機械的接続をもたらすことが好ましい。前記“Ｌ”は前記予備穿孔孔の深さ０．０４５インチ（約０．１１４ｃｍ）以下であり、それにより、前記取付ピン３０を前記予備穿孔孔に圧力嵌めする前にはんだペーストを前記孔に入れられるようにする。
【００１２】
図５は本発明の取付ピン３０を組込む回路板アセンブリ４０を示す。図５の斜視図では、様々な電気回路と、ソケット４２を集積理論回路（図示せず）用に備えたものとして示している。
【００１３】
図６と７に示されているように、ガラス繊維プリント回路板４４に、前記ガラス繊維回路板４０を通って部分的に窄孔する孔４６を予備窄孔して、取付ピン３０のぎざぎざ端を収容できるように適応させる。前記取付ピン３０を前記部分窄孔孔４６に挿入する前に、前記取付ピン３０を前記孔４６に圧力嵌めして前記ガラス繊維プリント回路板４０との固定機械的接続を形成させるため前記取付ピン３０が前記孔４６に圧力嵌めされるに従い、前記はんだペースト“３”が前記予備窄孔孔４６の側壁に沿って流入し、図７に示すように、前記ガラス繊維プリント回路板の下面に配置された関連プリント回路パス４８と係合する。前記回路パス４８はめっきスルーホールを通って前記プリント回路板の反対側に配置された。回路要素５２に伸びる。前記取付ピン３０をそのそれぞれの予備窄孔孔４６に完全に嵌込んでから、全アセンブリを緩やかな加熱処理にかけて、前記取付ピン１０と前記プリント回路板４４上のパス４８の間のはんだ付け接合を形成させる。
【００１４】
前記取付ピン３０と前記ガラス繊維プリント回路板４０との強力な機械的接続のため、他の装置を前記プリント回路板の反対側に表面固定させるための後続の板の再加熱は前記取付ピン３０と前記プリント回路要素４８の間の接続の電気的結合性に影響しない。そのうえ、前記取付ピン３０とプリント回路板４０の間の固定機械的接続のため、前記ピン３０は折曲げ力と、前記電気装置４０を引続き接続するソケットとの相互接続の乱用にもよく耐え得る。そのうえ、本発明の取付ピン３０を用いると、前記取付ピンをプリント回路板に接続する前に平面支持体を取付ピンのマトリックスの回りに成形する予備工程を用いる必要はない。それ故に、プリント回路板への固定かつ電気的にも安定した接続を形成し、さらに、表面固定チップが前記プリント回路板の反対側に接続されるに従って、電気接続を熱の作用から保護する可塑性エポキシの封入を必要としない新しい、改良プリント回路板取付ピン３０を提供する。本発明の新しい、改良チップ基板電気取付ピンはプリント回路板への固定接続を形成し、しかもプリント回路板に接続する前に前記取付ピンを保持するためのプラスチック支持体を用いる必要はない。
【００１５】
本取付ピンの別の実施例を図８に６０で総体的に示す。取付ピン６０は、前記ピン６２の両端の中間に配置された拡張横断面はんだ部分６４と、前記拡張横断面はんだ部分６４とピンの片方の端の間に配置したプリント回路板に予備穿孔した孔との締り嵌めを形成する周囲ビードもしくは半径方向拡張環状突起６６を備える細長い電気接触ピン６２からなる。本発明の第１の実施例と同様に、前記環状突起の直径は前記プリント回路板に予備穿孔された孔の直径よりも大きくして、締り嵌めを達成し、それにより前記取付ピン６０とプリント回路板の間の強力な機械的接続を達成する。
【００１６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によればプリント回路板との固定し、電気的に安定した接続と、その接続の前に取付ピンを保持するプラスチック基板の利用と、熱作用から接続を保護する可塑性エポキシ樹脂による封入の必要性のない取付ピンが開発できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術のチップ基板プリント回路板の斜視図である。
【図２】図１の線２−２による先行技術の横断面図である。
【図３】本発明のプリント回路板電気取付ピンの側面図である。
【図４】本発明のプリント回路板電気取付ピンの平面図である。
【図５】本発明の取付ピンを用いるプリント回路板と、取付ピンが伸びるプリント回路板の反対側を示す斜視図である。
【図６】図５の直結チップ支持体プリント回路板と、プリント回路板に取付られた本発明の取付ピンを示す底面図である。
【図７】図６の線７−７による横断面図である。
【図８】本発明のプリント回路板電気取付ピンのもう１つの実施例の側面図である。
【符号の説明】
１０  チップ支持体プリント回路板アセンブリ
１２  プリント回路要素（導線）
１４  プリント回路パス
１６  孔
１８  導線のマトリックス
２０  プラスチック支持体
２２  対応する孔
２４  はんだ受
２６  周縁
２８  可塑性エポキシ樹脂
３０  取付ピン
３２  拡張部分（ぎざぎざ部分）
３４  条構
３６  反対端
３８  拡張横断面はんだ部分
４０  回路板アセンブリ
４２  ソケット
４４  ガラス繊維プリント回路板
４６  孔（部分穿孔の孔）
４８  関連プリント回路パス
５０  孔
５２  回路要素
６０  取付ピン
６２  ピン
６４  拡張横断面はんだ部分
６６  周囲ビードもしくは半径方向環状突起
６８  ピンの片方の端
“Ｌ”  取付ピンの長さ
“Ｓ”  はんだペースト
【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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【図７】
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【図８】
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