(57)【要約】      （修正有）【課題】回路基板に穿設されて表面に導電体が形成された、プレスフィットコンタクトを挿入するためのスルーホールを加工する基板スルーホール加工装置に関し、プレスフィットコンタクトの挿入時に金属めっきが剥がれることのないスルーホールを、治具の磨耗量を極力抑制して回路基板に形成する方法を提供する。【解決手段】基板載置部１１を有する基台１０と、導電体が形成されたスルーホールの角縁を押圧して面取りする尖頭状治具４０を有するヘッド部３０と、ヘッド部３０を支持する支持部２０とを具備し、基台１０は、基板載置部１１をｘ−ｘ方向に移動させる移動機構１２を有し、支持部２０は、ヘッド部３０をｙ−ｙ方向に移動させる別の一軸移動機構２４を具備する。【選択図】図１
2006173375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に穿設されて表面に導電体が形成されたスルーホールを加工する基板スルーホール加工装置であって、
基板載置部を有する基台と、前記導電体が形成されたスルーホールの角縁を押圧して面取りする尖頭状治具を有するヘッド部と、該ヘッド部を支持する支持部とを具備し、さらに
前記基板載置部及び前記ヘッド部を相対的に一方向に移動させる一軸移動機構と、
前記基板載置部及び前記ヘッド部を相対的に前記一方向に直交する他方向に移動させる別の一軸移動機構とを具備することを特徴とする基板スルーホール加工装置。
【請求項２】
前記ヘッド部は、押圧荷重を監視する荷重検出部に連結されていることを特徴とする請求項１記載の基板スルーホール加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に穿設されて表面に導電体が形成された、プレスフィットコンタクトを挿入するためのスルーホールを加工する基板スルーホール加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より例えば図６（特許文献１参照）に示すプレスフィットコンタクト１０１が、通通信機器等に使用される多極コネクタのコンタクトとして用いられ、回路基板に形成されたスルーホールに接続されている。また、最近になって例えば自動車のコントロールユニットに使用されるコネクタのコンタクトとしてプレスフィットコンタクト１０１を用いることが望まれている。その理由は、プレスフィットコンタクト１０１を回路基板に形成されたスルーホールに接続する際に半田接続が不要であり、コンタクトの接続作業が簡単になるとともに、近年の鉛フリー化の要請に対応した半田付け温度の上昇に起因するコネクタの脆弱化のおそれを回避することができるからである。
【０００３】
図６に示すプレスフィットコンタクト１０１は、支柱として形成される第１端子部１０２と、支柱として形成される第２端子部１０３と、第１端子部１０２と第２端子部１０３との間に設けられる取付部１０４とを備えている。第２端子部１０３と取付部１０４との境にはフランジ部１０５が形成されている。プレスフィットコンタクト１０１は、金属板を打ち抜き及び曲げ加工することによって形成され、その表面には例えば錫めっき等の金属めっきが施されている。
【０００４】
取付部１０４は、プレスフィットコンタクト１０１の縦軸線に沿って剪断され、剪断面に沿って相互に外方にずらされた脚部１０６，１０７を有している。脚部１０６，１０７は、プレスフィットコンタクト１０１の縦軸線に平行して第１端子部１０２及び第２端子部１０３の双方に向かって延び、剪断面の終端手前から収束するように形成されている。脚部１０６，１０７は、緩やかに湾曲した縦方向外縁部１０９，１１０を有する。また、脚部１０６，１０７が収束する部分には、剪断されていない結合部１０８が形成されている。ここで、結合部１０８における脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０間の寸法を図６（Ｃ）に示すようにＤとすると、この寸法Ｄは図７に示す回路基板ＰＣＢのスルーホール１１１の径Ｈｐと等しくなっている。そして、スルーホール１１１の内周面には銅被膜１１２が形成されている。銅被膜１１２の内周径Ｈｐは、図示においては銅被膜１１２の肉厚を拡大して示してあり、実際上はスルーホール１１１の径Ｈｐとほぼ等しい。また、脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０間の寸法は回路基板ＰＣＢのスルーホール１１１の径Ｈｐよりも大きい。
【０００５】
そして、図８に示すように、プレスフィットコンタクト１０１の脚部１０６，１０７を回路基板ＰＣＢに形成されたスルーホール１１１に挿入すると、脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０間の寸法はスルーホール１１１の径Ｈｐよりも大きいことから、脚部１０６，１０７が互いに相手脚部の剪断面に沿って移動する。このとき、脚部１０６，１０７のスルーホール１１１内壁に対する弾性的な圧接力により、脚部１０６，１０７がスルーホール１１１内に保持され、プレスフィットコンタクト１０１が銅被膜１１２に対して電気的に接続される。
【０００６】
しかしながら、プレスフィットコンタクト１０１の脚部１０６，１０７を回路基板ＰＣＢに形成されたスルーホール１１１に挿入する際には、スルーホール１１１の挿入口において、脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０（結合部１０８における外縁部１０９，１１０間の寸法Ｄよりも寸法の大きい外縁部１０９，１１０）が銅被膜１１２の角縁（コーナー）に接触し、その接触した外縁部１０９，１１０の表面に施された金属めっきが剥がれてしまうことがある。特に銅被膜１１２が銅合金製の場合は被膜の硬度が高いばかりでなく、被膜の角縁が鋭いので、外縁部１０９，１１０の金属めっきが剥がれることが多い。
【０００７】
このため、スルーホール１１１の挿入口における銅被膜１１２の角縁に面取りを施して、脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０が銅被膜１１２の角縁に接触することをなくし、外縁部１０９，１１０の表面に施された金属めっきの剥がれを防止することが望ましい。
【０００８】
従来、回路基板に形成されたスルーホールの内壁面の角縁を面取りし、その後、そのスルーホール内に導電部材を充填するようにしたスルーホール加工方法が特許文献２に開示されている。
【０００９】
特許文献２に開示されたスルーホール加工方法は、図９に示され、先ず図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板２０１にドリル２０２によりスルーホール２０３を穿設する。その後、図９（ｃ）に示すように、電着ダイヤドリル等の研摩ドリル２０４によりスルーホール２０３の上下両側の角縁に面取り２０３ａを施す。そして、図９（ｄ）に示すように、導線供給機２０５によって、面取りされたスルーホール２０３に導線２０６を供給し、所定の長さで切断する。そして、図９（ｅ）、図９（ｆ）に示すように、スルーホール２０３内に供給された導線２０６について、ガラス基板２０１から上下に突出した導線２０６の両端部に対し、平坦な面を有する治具２０７及び台座２０８を用いて導線２０６の上下方向に挟みつけて圧迫する。これにより、導線２０６を、ガラス基板２０１の上面及び下面それぞれの開口部に戻り防止の頭部が形成されたリベットのような形状とし、スルーホール２０３に固定するものである。
【００１０】
また、部品の取り付くスルーホールメッキ穴の形状をドリル切削又はプレス打抜きによる穴開け後、部品面側を面取りするスルーホール加工方法が特許文献３に開示されている。
【００１１】
特許文献３に開示されたスルーホール加工方法は、図１０に示すように、回路基板ＰＣＢに形成されたスルーホールメッキ穴３０１の形状をドリル切削又はプレス打抜きによって穴開けをし、その後、部品面側（図１０にあっては上側）に面取り３０２を施すものである。
【特許文献１】特開昭６１−１１０９７９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８４４５２号公報
【特許文献３】実開昭５８−１２９６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２及び特許文献３に開示されたスルーホール加工方法にあっては、以下の問題点がある。
【００１３】
即ち、特許文献２に開示されたスルーホール加工方法の場合、電着ダイヤドリル等の研摩ドリル２０４によりスルーホール２０３の上下両側の角縁に面取り２０３ａを施しているが、面取り２０３ａを形成するために硬質のガラス基板２０１自体に研摩ドリル２０４で加工しているため、研摩ドリル２０４が磨耗してしまうことがある。
【００１４】
また、特許文献３に開示されたスルーホール加工方法の場合、具体的なスルーホールの加工方法についての開示がなく、メッキを施されたスルーホールに適切な面取りを行えるか、即ち、図６に示すようなプレスフィットコンタクト１０１をスルーホールメッキ穴３０１に挿入したときにプレスフィットコンタクト１０１の外縁部１０９，１１０の表面に施された金属めっきの剥がれを防止する面取り加工が行えるかが疑問である。即ち、回路基板ＰＣＢに穴開けをしてからその穴の内面にメッキを施し、その後、面取り加工を行うのか、あるいは回路基板ＰＣＢに穴開けをしてから面取り加工を行い、その後、穴の内面にメッキを施すのかについての開示がないばかりでなく、面取り加工を行う具体的な方法、例えばドリル加工で面取りを行うのか、あるいは治具を用いてスルーホールの角縁を押圧して面取り加工を行うのかといった方法が開示されていない。
【００１５】
従って、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレスフィットコンタクトの挿入時に金属めっきが剥がれることのないスルーホールを、治具の磨耗量を極力抑制して回路基板に形成することができる基板スルーホール加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成する本発明の基板スルーホール加工装置は、回路基板に穿設されて表面に導電体が形成されたスルーホールを加工する基板スルーホール加工装置であって、
基板載置部を有する基台と、前記導電体が形成されたスルーホールの角縁を押圧して面取りする尖頭状治具を有するヘッド部と、該ヘッド部を支持する支持部とを具備し、さらに
上記基板載置部及び上記ヘッド部を相対的に一方向に移動させる一軸移動機構と、
上記基板載置部及び上記ヘッド部を相対的に上記一方向に直交する他方向に移動させる別の一軸移動機構とを具備することを特徴とする。
【００１７】
ここで、本発明の基板スルーホール加工装置において、上記ヘッド部は、押圧荷重を監視する荷重検出部に連結されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の基板スルーホール加工装置は、比較的簡単な構成であり、また導電体が形成された後のスルーホールの角縁を押圧して面取りするものであるため、プレスフィットコンタクト挿入時のめっき削れが防止され、基板スルーホールを連続的に加工できる。
【００１９】
ここで、本発明の基板スルーホール加工装置において、ヘッド部を荷重検出部に連結した構成を備えると押圧荷重の検出により、加工品質を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る基板スルーホール加工装置を示す外観斜視図である。
【００２２】
この基板スルーホール加工装置１は、基台１０と、支持部２０と、ヘッド部３０とを具備している。
【００２３】
基台１０は、回路基板ＰＣＢが位置決めされた状態に載置される基板載置台１１を有し、この基板載置台１１は、リニアスケール又は一軸ロボット等の一軸移動機構１２により、図１に示す矢印ｘ−ｘ方向に移動する構成となっている。
【００２４】
また、この基台１０には、スイッチ台１３が配置されており、このスイッチ台１３には、この基板スルーホール加工装置１に電源を投入し、および電源を切断するための電源スイッチ１３１、この基板スルーホール加工装置１に、回路基板ＰＣＢに複数穿設されたスルーホール５０の面取り動作を開始させるためのスタートスイッチ１３２、および、その動作を緊急に停止させるための非常停止スイッチ１３３が設けられている。
【００２５】
尚、スタートスイッチ１３２を操作した後の、この基板スルーホール加工装置１の動作については後述するが、その動作さえ分かればその動作を実現するための回路構成は自明であり、ここでは、この基板スルーホール加工装置１の動作を実現するための回路構成については図示および説明は省略する。
【００２６】
また、支持部２０は、ヘッド部３０を支持するためのものであり、基台１０に立脚した２本の柱部２１，２２と、それら２本の柱部２１，２２の上端どうしをつなぐ梁部２３とを有する。この梁部２３は、ヘッド部３０を図１に示す矢印ｙ−ｙ方向に自在に移動させる一軸移動機構２４を有し、ヘッド部３０は、その一軸移動機構２４を介して支持部２０に支持されている。
【００２７】
また、ヘッド部３０は、このヘッド部３０の基体であって内部にロードセル（荷重検出セル）が組み込まれたロードセル組込部３１、そのロードセル組込部３１から下に突出した押圧ヘッド３２、およびロードセル組込部３１の上部に備えられ押圧ヘッド３２を上下動させるシリンダ３３を備えている。また押圧ヘッド３２の先端には、スルーホール加工用の押圧治具４０が固定されている。
【００２８】
この基板スルーホール加工装置１には、基板載置台１１に載置される回路基板ＰＣＢに穿設されているスルーホール５０の位置情報があらかじめ組み込まれており、この基板スルーホール加工装置１では、基台１０に備えられた一軸移動機構１２による、基板ＰＣＢのｘ−ｘ方向への移動、支持部２０に備えられた一軸移動機構２４によるヘッド部３０のｙ−ｙ方向への移動、およびシリンダ３３による、押圧ヘッド３２およびその先端に固定された押圧治具４０の上下移動により、基板載置台１１に載置されている回路基板ＰＣＢのスルーホール５０が１つずつ面取り加工される。回路基板ＰＣＢのスルーホールの形状については後述する。
【００２９】
図２は、図１に示す基板スルーホール加工装置１のヘッド部３０の押圧ヘッド３２のまわりの構造を示す断面図である。
【００３０】
この図２には、ロードセル組込部３１の下部と押圧ヘッド３２が示されている。
【００３１】
ロードセル組込部３１は貫通孔３１１を有し、その貫通孔３１１には押圧ヘッド３２の上部が入り込んでいる。
【００３２】
押圧ヘッド３２には、抜け防止および回転防止用の上下に延びる溝３２１が形成されており、その溝３２１に、ロードセル組込部３１の突条３１３が嵌入することにより、ロードセル組込部３１が、押圧ヘッド３２を、上下動自在に支持している。
【００３３】
ロードセル組込部３１の、押圧ヘッド３２の上面に接する位置には、ロードセル３１２が配備され、さらにそのロードセル３１２の上には、シリンダ３３（図１参照）のロッド３３１が置かれている。このロッド３３１と、ロードセル３１２と、押圧ヘッド３２は、図示しない固定手段で互いに固定されている。したがってシリンダ３３（図１参照）の動作によってロッド３３１が上下動すると、押圧ヘッド３２も、ロードセル３１２を間に挟んだ状態のまま、そのロッド３３１と一体的に上下動する。
【００３４】
押圧ヘッド３２には、下向きの開口を有し内壁に雌ねじが形成された治具取付穴３２２が設けられており、その治具取付穴３２２には押圧治具４０がねじ込まれており、さらにその下から、貫通孔６０１を有し外周に雄ねじが形成された治具支持部材６０がねじ込まれている。押圧治具４０は、治具支持部材６０内に収容される軸部４０１、軸部４０１から上方に延び、雄ねじが形成されたねじ込み部４０２、および軸部４０１から下方に延びる尖頭状の押圧ロッド４０３とを備え、一体的に構成されている。この押圧治具４０は、ねじ込み部４０２が、押圧ヘッド３２の治具取付穴３２２の雌ねじに螺合することにより、押圧ヘッド３２に固定されている。この押圧治具４０の材質は、通常の工具鋼である。ねじ込み部４０２の外径は、軸部４０１の外径より大きく、ねじ込み部４０２の下端に形成された肩部が治具支持部材６０上に着座することにより、押圧治具４０の不用意な抜け防止が図られている。また、押圧ロッド４０３の外径は軸部４０１の外径よりも小さく、押圧ロッド４０３の下端には回路基板ＰＣＢに形成されたスルーホール５０（図１参照）の角縁を押圧する（詳細は後述する）尖頭状の角縁押圧部４０４が形成されている。角縁押圧部４０４の稜線のなす角度θは３０°〜９０°とすることが好ましい。この角度θが３０°よりも小さいと鋭角すぎて適切な形状の面取り部５２（図３参照）が形成できないからである。また、角度θが９０°よりも大きくても適切な形状の面取り部５２が形成できない。
【００３５】
以上のように構成されたスルーホール加工装置１を用いて回路基板ＰＣＢに形成されたスルーホール５０に面取り加工を行う方法を図１乃至図３を参照して説明する。図３は、回路基板ＰＣＢに形成されたスルーホール５０の断面図である。
【００３６】
上述の面取り加工に先立って、回路基板ＰＣＢに穿設されたスルーホール５０の内壁面に導電体５１を形成しておく。そして、内壁面に導電体５１を形成したスルーホール５０を有する回路基板ＰＣＢを基板載置台１１上に載置して回路基板ＰＣＢのｘｙ方向の位置決めを行う。
【００３７】
次いで、電源スイッチ１３１が押されて基板スルーホール加工装置１に電源が投入されている状態においてスタートスイッチ１３２を押すと、この基板スルーホール加工装置１内にあらかじめ記憶されている、基板載置台１１上の回路基板ＰＣＢのスルーホール５０の位置情報に基づいて、回路基板ＰＣＢの複数のスルーホール５０それぞれに、角縁押圧部４０４の先端が順次入り込み、図３に示すように、そのスルーホール５０の角縁に、押圧による面取り部５２（図３参照）を形成する。
【００３８】
１枚の回路基板ＰＣＢの面取り加工が終了すると、その回路基板ＰＣＢは基板載置台１１から取り外され、次の、面取り加工前の回路基板ＰＣＢが基板載置台１１に載せられて、以上の操作が繰り返される。
【００３９】
次に、面取り加工の変形例について説明する。
【００４０】
また、尖頭状の押圧治具４０の形状は、図４に示すように、押圧ロッド４０３の外周面から角縁押圧部４０４の外周面の先端に向けて１対の切欠４０５を形成したものであってもよい。これら切欠４０５の円周方向の位置は、図６に示すプレスフィットコンタクト１０１の脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０が形成されていない部分の円周方向の位置に対応するように対向している（図４（Ｂ）、図６（Ｃ）参照）。従って、図４に示す押圧治具４０を用いてスルーホール５０に形成された導電体５１の上側の角縁を押圧すると、図５に示すように、導電体５１の上側の角縁には、切欠４０５がない角縁押圧部４０４の部分により面取り部５２が形成され、その一方で、切欠４０５の部分では角縁が押圧されずに残余部分５３が残る。プレスフィットコンタクト１０１の挿入時においては、プレスフィットコンタクト１０１の脚部１０６，１０７の外縁部１０９，１１０が面取り部５２に対応して導電体５１の角縁に接触することが防止され、プレスフィットコンタクト１０１表面に形成された金属めっきの剥がれが回避される。従って、押圧治具４０の外周面に切欠４０５を形成することで、面取り部５２を必要以上に設ける必要がなくなり、面取り部５２の形成に要する押圧荷重を低減することができる。このため、スルーホール加工装置１を用いた加工動作を高速化することができる。なお、角縁押圧部４０４の稜線のなす角度θは、やはり３０°〜９０°とすることが好ましい。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
【００４２】
例えば、ヘッド部３０に複数本の押圧治具４０を並べて固定し、複数のスルーホール５０について一度に面取り加工をしてもよい。
【００４３】
また、上記の実施形態では、回路基板ＰＣＢのスルーホール５０の位置はあらかじめ基板スルーホール加工装置１に記憶され、その記憶された情報に基づいて押圧治具４０の位置決めが行なわれる旨説明したが、基板載置台１１上の回路基板ＰＣＢのスルーホール５０を観察するモニタカメラを載置し、そのモニタカメラで撮影した画像からパターン認識によりスルーホール５０を認識し、その認識されたスルーホール５０の位置を基板スルーホール加工装置１に伝えて位置決めをしてもよく、それら双方の位置決め手段を併用してもよい。また、２つの一軸移動機構１２，２４の代りに、基台１０上又は梁部２３上でＸ及びＹの２軸方向に移動するいわゆるＸＹテーブルを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板スルーホール加工装置を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す基板スルーホール加工装置のヘッド部の押圧ヘッドのまわりの構造を示す断面図である。
【図３】図１に示すスルーホール加工装置によって加工されたスルーホールの断面図である。
【図４】押圧治具の変形例を示し、（Ａ）は治具の部分正面図、（Ｂ）は（Ａ）の底面図である。
【図５】図４の治具による押圧によって加工されたスルーホールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】プレスフィットコンタクトの一般例を示し、（Ａ）は部分斜視図、（Ｂ）は部分正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】図６に示すプレスフィットコンタクトが挿入される回路基板に形成されたスルーホールの平面図である。
【図８】図６に示すプレスフィットコンタクトを図７のスルーホールに挿入した状態を表す部分断面斜視図である。
【図９】従来例の基板スルーホール加工方法を示す説明図である。
【図１０】従来の他の例の基板スルーホール加工方法によって加工されたスルーホールの断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    基板スルーホール加工装置
１０    基台
１１    基板載置台
１２    一軸移動機構
１３    スイッチ台
２０    支持部
２１，２２    柱部
２３    梁部
２４    一軸移動機構
３０    ヘッド部
３１    ロードセル組込部
３２    押圧ヘッド
３３    シリンダ
４０    尖頭状治具
４０４    角縁押圧部
５０    基板ＰＣＢのスルーホール
５１    導電体
５２    面取り部
【図１】
2006173375.tif 000003
【図２】
2006173375.tif 000004
【図３】
2006173375.tif 000005
【図４】
2006173375.tif 000006
【図５】
2006173375.tif 000007
【図６】
2006173375.tif 000008
【図７】
2006173375.tif 000009
【図８】
2006173375.tif 000010
【図９】
2006173375.tif 000011
【図１０】
2006173375.tif 000012