(57)【要約】【課題】本発明の目的は、高温環境下で使用される配線基板に設けたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接合するとき、圧入による微小破壊が配線パターンに影響しないプレスフィット接合方法及びその基板を提供する。【解決手段】プレスフィット接合配線基板に設けたスルーホールＨに、プレスフィット端子Ｐが圧入保持される。端子圧入による押圧力方向ｆが、スルーホールの導電部材２０に接続された配線パターン２２に重ならないように、所定角度αだけ互いにずらされる。端子圧入による微小破壊は、押圧力方向に発生し、配線パターンに影響しないので、絶縁劣化に繋がらない。所定角度αは直角でも良い。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレスフィット端子を配線基板に設けられたスルーホールに圧入保持するプレスフィット接合方法であって、
前記プレスフィット端子を前記スルーホール内に圧入するとき、該端子による前記配線基板への押圧力が、該配線基板における配線パターンから離れた位置に加えられることを特徴とするプレスフィット接合方法。
【請求項２】
前記押圧力の方向が、前記スルーホール内の導電部材に接続された前記配線パターンの引き出し方向と所定角度を有していることを特徴とする請求項１に記載のプレスフィット接合方法。
【請求項３】
前記所定角度が、直角であることを特徴とする請求項２に記載のプレスフィット接合方法。
【請求項４】
前記配線パターンは、前記配線基板内に積層された内層配線パターンを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプレスフィット接合方法。
【請求項５】
前記プレスフィット端子は、前記配線基板において前記配線パターンが形成されていない側から前記スルーホール内に圧入されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプレスフィット接合方法。
【請求項６】
プレスフィット端子が圧入保持されるスルーホールが設けられているプレスフィット接合配線基板であって、
前記プレスフィット端子の圧入による押圧力が加わらない部位において、前記スルーホールの導電部材と配線パターンとが接続されることを特徴とするプレスフィット接合配線基板。
【請求項７】
前記押圧力の方向が、前記配線パターンの引き出し方向と所定角度を有していることを特徴とする請求項６に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項８】
前記押圧力の方向が、前記配線パターンの引き出し方向と直交することを特徴とする請求項７に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項９】
前記配線基板における前記プレスフィット端子圧入側には、前記導電部材に接続される前記配線パターンを設けないことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項１０】
前記配線パターンは、前記配線基板内に積層された内層配線パターンを含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項１１】
前記内層配線パターンが、前記スルーホールを囲むように配設されているとき、
前記内層配線パターンは、前記押圧力が加わる範囲に対し、前記押圧力による破壊長さ以上に前記導電部材から離されていることを特徴とする請求項１０に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項１２】
前記導電部材は、前記プレスフィット端子の押圧力の方向と異なる方向に拡がる楕円形又は長円形部分を有し、
前記配線パターンは、前記楕円形又は長円形部分の端部に接続されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項１３】
複数のスルーホールが、一列に並んで配設され、
前記スルーホールに圧入保持される各プレスフィット端子の押圧力の方向が、当該スルーホールの隣接するスルーホールに対する方向と異なることを特徴とする請求項６乃至１２に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項１４】
複数のスルーホールが、所定距離だけ離れた並行する複数列に配列され、
一の列に属する前記スルーホールの配列位置が、隣接する列に属する前記スルーホールの配列位置に対して列方向にずれていることを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか一項に記載のプレスフィット接合配線基板。
【請求項１５】
前記スルーホールに圧入保持される各プレスフィット端子の押圧力の方向が、当該スルーホールの隣接するスルーホールに対する方向と異なることを特徴とする請求項１４に記載のプレスフィット接合配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールにプレスフィット接合するプレスフィット端子接合装置及びプレスフィット接合配線基板に関し、特に、自動車などの車両に搭載され、高温環境下で使用される電子制御装置内における配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接続する場合に、端子圧入による配線基板への影響を抑制し、形成された配線パターンの接合信頼性を向上するプレスフィット端子接合装置及びプレスフィット接合配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車などの車両内には、エンジン等の設置機器に対する制御を行うＥＣＵと呼ばれる電子制御装置が、各種制御対象の機能毎に、一つのユニットとしてまとめられて複数搭載されている。各ＥＣＵは、各センサで検出された電子情報に基づいて動作するマイクロコンピュータなどを含み、論理的な制御演算を行う制御回路部分と、演算結果に従って制御対象を駆動するアクチュエータなどの外部への電力制御を行うパワー回路部分とを有している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示されている従来から使用されている電子制御装置の概略的な組み立て構成について、図６に示した。この電子制御装置１としての主要部分は、コネクタケースを一体成形したコネクタ一体樹脂ケース２内に収納される。制御用コネクタ３及びパワー用コネクタ４、５は、コネクタ一体樹脂ケース２の側面の１つに集められて備えられる。これによって、電子制御装置１への外部との電気接続を、一つの方向からのみ行うことができる構成になっている。
【０００４】
コネクタ一体樹脂ケース２内には、制御回路部分とパワー回路部分とが収納される。パワー回路部分としては、複数のパワー電子部品６、７等が含まれ、これらのパワー電子部品を搭載しているモジュール部に、接続用端子８、９とが装着されている。この接続用端子８、９は、制御回路部分に含まれる制御基板１０との電気的接続に用いられる。ここで、制御基板１０は、コネクタ一体樹脂ケース２の上面側に装着されるものである。該基板１０の端部には、複数のスルーホール１１、１２が設けられており、接続用端子８、９をスルーホール１１、１２に挿入するようにして、ハンダなどにより制御回路とパワー回路とが電気的に接続される。制御基板１０上には、複数の制御電子部品１３、１４、１５が実装される。そして、コネクタ一体樹脂ケース２の上側に制御基板１０を装着した後に、その上方に、蓋１６が被せられる。一方、コネクタ一体樹脂ケース２の底面側においては、パワー回路のパワー電子部品６、７の発熱を冷却するためのヒートシンク１７が装着される。蓋１６及びヒートシンク１７とコネクタ一体樹脂ケース２との間の接合部には、防水用のパッキン１８、１９が介在される。
【０００５】
以上のように、従来における車載用電子制御装置では、電子制御装置の組み立ての途中において、制御基板１０に設けられたスルーホール１１、１２に、パワー回路を内蔵するモジュールに立設されている接続用端子８、９が挿入された後、接続用端子８、９は、スルーホール１１、１２内にめっきなどで形成された導電部材と半田付けされる。これにより、接続用端子８、９が制御基板１０上に形成されている配線パターンと電気的に接続されると共に、制御基板１０がコネクタ一体樹脂ケース２内で固定される。
【０００６】
また、半田付けによる接続を行うには、半田付け作業のみならず、洗浄作業等も行う必要があるため、作業工数が増加するばかりでなく、作業環境が悪化していた。さらに、鉛フリー半田化によるリード部品の半田付けの技術課題が多く、管理工数も増加する。
【０００７】
ここで、接続用端子と制御基板との接続を確実に行うため、上述の従来の電子制御装置では、制御基板に形成されたスルーホールに接続用端子を挿入した後に半田付けを行うようにしているが、スルーホールに半田付けを行うと、接続用端子が挿入された側と反対側の穴が半田によって塞がれるため、スルーホールと接続用端子とが接触しているか否かの確認することが難しくなり、接続不良を発見しにくいものとしている。また、接続用端子と制御基板とが固着されることにより、例えば、アクチュエータを取り付けたハウジングの振動が、制御基板に直接伝わり、制御基板に搭載された電子部品に悪影響を与えていた。
【０００８】
そこで、制御基板と接続用端子の接続を確実に行うとともに、作業工数の減少を図り、且つ、作業環境の悪化を招くこともない基板接続を実現するものとして、接続用端子に、プレスフィット端子を、例えば、電子制御装置に適用したものが開発されている（例えば、特許文献２を参照）。この電子制御装置における制御基板と端子の接続の様子を図７に示した。
【０００９】
図７（ａ）は、制御基板のスルーホールにおける縦断面を示している。この制御基板は、図３に示された電子制御装置１に用いられているものと同様であり、その制御基板１０のスルーホール１１、１２部分である。図７（ａ）では、これらのスルーホールをＨ１、Ｈ２の符号で示した。実際には、もっと多くのスルーホールが設けられているが、ここでは、代表的に２つを示した。各スルーホールは、間隔ｐを置いて配列されている。そして、スルーホールＨ１、Ｈ２の内周面の壁から制御基板１０表面のホール開口近傍にかけて、銅めっきなどによる導電部材２０が設けられている。スルーホール径をｗで表した。
【００１０】
一方、図７（ｂ）には、接続用端子ハウジングに埋め込まれて立設されたプレスフィット端子Ｐ１、Ｐ２が示されている。これらのプレスフィット端子は、制御基板１０に設けられたスルーホールの数分立設されているが、図７（ｂ）では、図７（ａ）に示されたスルーホールＨ１、Ｈ２に対応して、２本のプレスフィット端子Ｐ１、Ｐ２が示され、スルーホールの間隔ｐに合わせた位置に立設されている。プレスフィット端子Ｐ１、Ｐ２の長さは、制御基板１０がケース内で所定の位置に固定されるように調節されたものとなっている。プレスフィット端子の圧入前の最大幅は、Ｗで表した。
【００１１】
プレスフィット端子は、銅合金などの導電性材料からなる金属板を打ち抜き加工することにより形成されて、１本の端子となっている。プレスフィット端子は、本体部、圧力保持部、導入部、そして先端部が軸方向に一体的に形成されている。圧力保持部と導入部とで圧入時のバネ部が形成され、本体部は、図７（ｂ）の例では、接続用端子ハウジングに埋め込まれ、立設されるための基端部となる。導入部は、プレスフィット端子がスルーホールに圧入される際に、その先端が挿入されやすくするために、細く形成されている。
【００１２】
プレスフィット端子の軸中心の長手方向に、金属板の打ち抜きと同時に形成されて貫通する開口部が設けられている。この開口部によって、圧力保持部と導入部とが形成されることになり、圧力保持部の幅Ｗは、端子中で最も幅広くなっている。導入部の幅は、先端部に向かって徐々に狭くなっていく。
【００１３】
プレスフィット端子における圧力保持部と導入部の断面積は、同じ大きさになっている。プレスフィット端子がスルーホールに圧入される場合、上方からプレスフィット端子が降りてくる、或いは、制御基板がせり上がってくることにより、導入部の一部がスルーホールの開口周辺に最初に接触して荷重がかかり、導入部が弾性変形される。さらに、荷重が継続してかけられると、圧力保持部が弾性変形されてスルーホール内に圧入される。ここで、プレスフィット端子のスルーホールに対する圧入シロは、（Ｗ−ｗ）となっている。
【００１４】
ここで、図７（ａ）に示された制御基板１０のスルーホールＨ１、Ｈ２に、図７（ｂ）に示されたプレスフィット端子Ｐ１、Ｐ２を圧入した状態を、図８に示した。プレスフィット端子の圧力保持部は、図８に示されるように、スルーホール内に全て圧入されて、制御基板１０が接続用端子モジュールに近接した位置で保持され、制御基板１０が固定化され、しかも、圧力保持部がスルーホールＨ１、Ｈ２内の導電材料２０に密着して電気接続される。
【００１５】
一方、上述の電子制御装置に搭載される制御基板には、接続信頼性の面から、小さい熱膨張率のものが要求されている。従来、その要求に対応するため、セラミック基板、セラミック−樹脂複合基板、繊維複合樹脂基板等が開発されているが、小さい熱膨張率、良好な加工性の両方を満足するような基板は存在しなかったため、シート状基材にエポキシ樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグの層とその表面に載置した金属箔を加熱加圧成形して一体化した金属箔張りの積層板を基板に用いている（例えば、特許文献３を参照）。
【００１６】
そこで、この様な積層板を配線基板とし、この基板に設けたスルーホールにプレスフィット端子を接続することが技術的に望ましい。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−３２３８４８号公報（図１０）
【特許文献２】
特開平１０−２０８７９８号公報
【特許文献３】
特開平８−３０９９２０号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制御基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入すると、図８又は図９において丸印で示した制御基板のスルーホール入口部分に、プレスフィット端子圧入時の応力集中による微細な破壊が発生する場合がある。
一般の電子機器においても、プレスフィット端子による接合工法はよく使われているが、この場合には、基板のスルーホールの径公差を重点管理して、端子を圧入するようにしている。しかし、この場合でも、端子を圧入して、基板との保持力を得ていることから、基板に不要な荷重を与えていた。
【００１９】
通常、制御基板には、ガラス繊維を縦横に組み合わせエポキシ樹脂を含浸させたシートを多数重ね合わせ、圧着固化した積層構造の基板が使用されている。そのため、基板に設けられたスルーホールの開口周辺部においても積層構造となっており、プレスフィット端子の圧入時には、その開口周辺部に大きな力が基板面方向に作用することとなり、スルーホール周辺付近で、積層されたシートの剥がれなどの基材破壊による破壊が発生する場合がある。プレスフィット端子の固定保持を強固にするには、圧入シロを大きく採るなどプレスフィット端子の弾性を強くせざるを得ず、この場合には、特に、圧入時の破壊発生が顕著となる。
【００２０】
しかしながら、制御基板の動作環境に関し、例えば、周囲温度がそれ程高くないとか、或いは、空調されているなど温度コントロールがなされているという場合には、圧入時の破壊が制御基板に存在していたとしても問題にならない。一方、特に、自動車などのエンジンルームに備え付けられる電子制御装置のような場合には、過酷な動作環境、例えば、周囲温度が高温であり、多湿であり、しかも振動が激しいなどの場合には、圧入時の微細な破壊が基板特性に影響することがある。
【００２１】
また、図９に示されるように、内層配線パターンが配線基板内に積層されている場合でも、表面配線パターンだけでなく、内層配線パターンにも端子圧入による微小な破壊が発生し、或いは、内層配線パターンが内部に位置し、端子からの押圧力が常時加わることによっても、内層配線パターンにも微小な破壊が発生し、この微細な破壊が基板特性に影響することがある。
【００２２】
制御基板内に微小な破壊があるということは、シート層間の剥離の長さに応じて絶縁距離が短くなることを意味する。つまり、制御基板が高温、多湿の環境にあると、破壊部分において吸湿しやすくなり、結果として、導電材料の銅イオンが溶け出すこととなり、基板の絶縁劣化を促進してしまうという問題がある。特に、最近では、電子制御装置に多種多様な制御機能が求められるため、制御基板の高密度化、さらには、小型化が図られ、制御基板の電気接続箇所が増え、スルーホール間の距離が小さくなるので、基板の絶縁劣化を助長するという大きな問題がある。
【００２３】
また、振動の激しいエンジンルームなどに設置される電子制御装置の制御基板に対しては、プレスフィット端子による保持力をさらに強化する必要があるということになる。そこで、プレスフィット端子の保持力を上げるために、圧入シロを大きくすると、反って、圧入時の負担を大きくする結果となる。圧入時の負担を小さくするには、この圧入シロを小さくすることにより負担（荷重）発生を抑制できても、プレスフィット端子の保持力低下を来たすという問題がある。
【００２４】
このようなことから、プレスフィット端子による接合は、内層配線パターンが基板内に積層されている場合には、不適切であり、図１０に示されるように、内層配線パターンが無く、スルーホールに対して表裏いずれかの面に配線パターンが形成された両面配線基板に適用するしかなかった。
【００２５】
そこで、本発明の目的は、高密度化した多層基板にプレスフィット端子による接合を適用することとし、特に、高温環境下で使用される電子制御装置内における多層配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接合される場合に、基板の絶縁劣化を阻止するため、端子の圧入による押圧力が直接配線パターン接続部に加わらないようにし、端子圧入による基板内の破壊発生が配線パターン接続に影響しないようにすることができるプレスフィット接合方法を提供することである。また、従来のプレスフィット端子をそのまま使用可能とし、しかも、従来の端子が有する保持力を確保でき、端子から受ける基板への押圧力を配線パターン接続部から避けることができるプレスフィット接合配線基板を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するために、本発明では、プレスフィット端子を配線基板に設けられたスルーホールに圧入保持するプレスフィット接合方法において、前記プレスフィット端子を前記スルーホール内に圧入するとき、該端子による前記配線基板への押圧力が、該配線基板における配線パターンから離れた位置に加えられるようにし、前記押圧力の方向が、前記スルーホール内の導電部材に接続された前記配線パターンの引き出し方向と所定角度を有し、或いは、前記所定角度が、直角となることとした。
【００２７】
そして、前記配線パターンは、前記配線基板内に積層された内層配線パターンを含むこととし、さらに、前記プレスフィット端子は、前記配線基板において前記配線パターンが形成されていない側から前記スルーホール内に圧入されることとした。
【００２８】
また、本発明では、プレスフィット端子が圧入保持されるスルーホールが設けられているプレスフィット接合配線基板において、前記プレスフィット端子の圧入による押圧力が加わらない部位において、前記スルーホールの導電部材と配線パターンとが接続されるようにし、前記押圧力の方向が、前記配線パターンの引き出し方向と所定角度を有するか、或いは、前記配線パターンの引き出し方向と直交することとした。
【００２９】
そして、前記配線基板における前記プレスフィット端子圧入側には、前記導電部材に接続される前記配線パターンを設けないこととした。
【００３０】
さらに、前記配線パターンは、前記配線基板内に積層された内層配線パターンを含むこととし、前記内層配線パターンが、前記スルーホールを囲むように配設されているとき、前記内層配線パターンは、前記押圧力が加わる範囲に対し、前記押圧力による破壊長さ以上に前記導電部材から離されていることとした。
【００３１】
また、前記導電部材は、前記プレスフィット端子の押圧力の方向と異なる方向に拡がる楕円形又は長円形部分を有し、前記配線パターンは、前記楕円形又は長円形部分の端部に接続されることとした。
【００３２】
複数のスルーホールが、一列に並んで配設されている場合、前記スルーホールに圧入保持される各プレスフィット端子の押圧力の方向が、当該スルーホールの隣接するスルーホールに対する方向と異なるようにした。
【００３３】
さらに、複数のスルーホールが、所定距離だけ離れた並行する複数列に配列されている場合、一の列に属する前記スルーホールの配列位置が、隣接する列に属する前記スルーホールの配列位置に対して列方向にずれるようにし、前記スルーホールに圧入保持される各プレスフィット端子の押圧力の方向が、当該スルーホールの隣接するスルーホールに対する方向と異なるようにした。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の、プレスフィット端子を配線基板に設けられたスルーホールに圧入保持するプレスフィット接合方法及びその配線基板に係る実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００３５】
先ず、本実施形態のプレスフィット接合方法を説明する前に、このプレスフィット接合方法を採用するに至った端子圧入時の基板への影響について、図１に示した。図１（ａ）は、従来のプレスフィット端子Ｐを、図７（ａ）に示される制御基板１０のスルーホールＨ１又はＨ２に圧入する様子を表している。図１（ａ）では、図を簡単化するため、プレスフィット端子Ｐを概略形状とし、スルーホールＨ１又はＨ２内にある導電部材１８の表示を省略した。
【００３６】
図１（ａ）は、プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に圧入される様子を示している。プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に挿入され、導入部がスルーホールＨの開口周縁部に接触したとき、挿入ストロークを０ｍｍとしている。そして、プレスフィット端子Ｐに力を加え、導入部を経て、圧力保持部がスルーホールＨ内に圧入され始めたとき、挿入ストロークを０．６ｍｍとしている。
図示していないが、これ以降、継続して圧入動作が進み、挿入ストロークは、さらに長くなる。この圧入動作中の端子には、一定押圧力が加えられている。
【００３７】
図１（ｂ）には、図１（ａ）で示されるように、プレスフィット端子ＰをスルーホールＨ内に圧入するとき、制御基板１０にかかる荷重の変化を示している。
横軸が、挿入ストロークを、縦軸が、荷重（Ｎ）を夫々示している。実線で示した荷重曲線が、図１（ａ）で示したプレスフィット端子Ｐの圧入動作における荷重の変化を表している。挿入ストロークが０．６ｍｍ付近で、荷重がピークとなる。
【００３８】
図１（ｃ）に、この荷重曲線に対応して、基板のスルーホールＨの開口周縁部に発生する応力の変化を応力曲線に示した。横軸は、挿入ストロークであるが、縦軸は、発生応力（Ｎ／ｍｍ２）である。この応力曲線から分かるように、発生応力の大きさは、挿入ストロークが０．６ｍｍ付近において最大となり、圧入動作が進行するにつれて低下している。ここで、従来の基板の設計基準値と比較してみると、図１（ｃ）に示されるように、挿入ストロークが０．６ｍｍ付近の最大値は、この基板設計基準値を超えている。そのため、基板に設けられたスルーホールの開口周縁部に過大な応力が発生し、その周縁部の積層構造を破壊すると考えられる。
【００３９】
そこで、プレスフィット端子ＰをスルーホールＨ内に圧入するとき、スルーホールＨの開口周縁部に破壊が発生しないようにするには、この応力曲線の最大値が、基板設計基準値を超えないようにすればよい。しかし、その最大値が基板設計基準値を超えないようにするには、プレスフィット端子Ｐの圧力保持部の押圧力を弱くすることが考えられるが、この方法では、保持力を確保できない。或いは、基板設計基準値を高くできる配線基板の開発が必要となる。
【００４０】
また、配線基板内に、内層配線パターンが積層されている場合には、内層配線パターンの電気接続部に、プレスフィット端子の圧力保持部による押圧力が長期にわたって加えられるため、この電気接続部付近の積層部にも、微小な破壊が発生し、電気接続に影響を与えることもある。或いは、電気接続部が存在していなくても、スルーホールの近くに、内層配線パターンが配置されている場合には、この微小な破壊が、内層配線パターンに対する絶縁特性を劣化させる可能性がある。この問題に対しては、プレスフィット端子の圧入時に発生する微小破壊への対応策だけでは、解決できない。
【００４１】
そのため、本発明では、従来のプレスフィット端子をそのまま使用し、従来の基板特性の配線基板にも適用できるものとし、配線パターンの配置の仕方を工夫し、プレスフィット端子をスルーホール内に圧入するとき、該端子による配線基板への押圧力が、該配線基板における配線パターンから離れた位置に加えられるようにして、プレスフィット端子の押圧力による微小破壊が発生しても、この微小破壊が、配線基板としての絶縁特性に影響しないようにした。
【００４２】
以下に、本実施形態のプレスフィット接合方法及びその配線基板について、図２乃至図５を参照しながら説明する。
【００４３】
図９には、プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に圧入された状態が示されているが、同図中の丸印で示される、導電部材２０と内層配線パターン２２の接続部に注目する。その接続部に関する基板平面方向の横断面について、図２に示した。図２では、図９と同じ部分には同じ符号を付してある。
【００４４】
ところで、図９においては、内層配線パターン２２と導電部材２０とが電気接続されている部分で、プレスフィット端子の圧力保持部がスルーホールＨの導電部材２０に押圧している。つまり、プレスフィット端子Ｐの押圧力方向と、内層配線パターン２２の引き出し方向とが重なっている。このため、プレスフィット端子Ｐの押圧力によって、端子圧入時、さらには、長時間経過後に、電気接続部分で微小な破壊が発生する可能性がある。
【００４５】
そこで、本実施形態のプレスフィット接合においては、図２（ａ）に示されるように、プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に圧入されることによって発生する押圧力方向ｆと、内層配線パターン２２の引き出し方向とが所定角度αだけ、互いにずらされている。肝心なことは、内層配線パターンの電気接続部が、プレスフィット端子Ｐの圧力保持部の導電部材２０への圧接範囲から外れた部位にあればよい。そのように、所定角度αが決められる。
【００４６】
所定角度αをもって、押圧力方向ｆと内層配線パターンの引き出し方向をずらすことによって、端子圧入による微小破壊が押圧力方向ｆに発生したとしても、その微小破壊は、端子圧入時に、或いは、圧入経年後においても、内層配線パターンと導電部材との電気接続部に影響することがない。
【００４７】
これまで、内層配線パターンの場合を説明したが、図９に示される表面配線パターン２４においても、端子圧入時には、プレスフィット端子Ｐの押圧力方向に、微小破壊が発生するので、内層配線パターン２２の場合と同様に、表面配線パターン２４の引き出し方向と押圧力方向ｆを所定角度αだけ、互いにずらすことによって、微小破壊の発生が、表面配線パターン２４と導電部材２０との電気接続部に影響することがなくなる。
【００４８】
図２（ａ）では、所定角度αだけ、配線パターン２２の引き出し方向と押圧力方向ｆを所定角度αだけ、互いにずらした場合を示したが、この場合において最大に効果を引き出す角度として、図２（ｂ）に示されるように、配線パターン２２の引き出し方向と、押圧力方向ｆとを直交させることができる。
【００４９】
以上のように、導電部材に接続する配線パターンの引き出し方向を、押圧力方向からずれるように、配線パターンを配線基板に設けるか、或いは、プレスフィット端子の押圧力方向を調整することによって、端子圧入による微小破壊が発生し、さらに、その微小破壊が伸展しても、配線パターンの導電部材との電気接続に影響することがない。
【００５０】
図２では、端子圧入による微小破壊の影響について、配線パターンの導電部材への電気接続に注目してきた。
【００５１】
また、本実施形態のプレスフィット接合では、プレスフィット端子の圧入により発生する微小破壊が、配線パターンに影響しないようにする方策として、配線基板に設けられたスルーホールへ圧入される端子が触れないような位置に、配線パターンを設けることとした。端子が触れる位置に配線パターンが設けられていなければ、端子圧入による微小破壊が発生し、さらに、微小破壊が伸展しても、そもそも配線パターンの電気接続には影響しなくなる。
【００５２】
この場合におけるプレスフィット端子の圧入の様子を、図３に示した。図３の配線基板の積層構成は、図９の配線基板の場合と同様であり、プレスフィット端子Ｐは、スルーホールＨの下側から挿入され、圧入されるものとする。
【００５３】
図３の配線基板が、図９のそれと異なるところは、配線基板の下側に表面配線パターンが存在しないことである。さらには、内層配線パターン２６は、スルーホールＨから十分離れた場所に設けられている。図３に示されるような配線基板の場合に、プレスフィット端子ＰをスルーホールＨの下側から圧入し、保持するようにすると、スルーホールＨの下側の基板周縁部に微小破壊が発生しても、基板の絶縁特性に全く影響がない。一方、スルーホールＨの反対側においては、配線パターンが配線基板に設けられていても、プレスフィット端子Ｐによる押圧力が配線パターンの電気接続部には作用しないので、端子圧入は、基板の絶縁特性に影響しない。
【００５４】
そこで、電子機器に組み込まれる配線基板によっては、基板全面、或いは、複数のスルーホールを取り囲むように、電源用、ＧＮＤ用の内層配線パターンが埋設されていることがある。それらの内層配線パターン、所謂、ベタパターンは、スルーホールの導電部材に接続されずに、導電部材の近傍に設けられることがある。この様な場合に、プレスフィット端子がスルーホール内に圧入されると、やはり、微小破壊が端子の押圧力方向に発生する。そうすると、この微小破壊箇所が、銅イオンなどにより絶縁劣化を起こし、やがては、電気的に短絡することになる。
【００５５】
この絶縁劣化を阻止するため、本実施形態のプレスフィット接合では、図４に示されるように、内層配線パターン２６において、スルーホールの導電部材２０を取り囲むように、楕円形又は長円形の窓を形成する。この楕円形又は長円形の窓の長軸方向と、プレスフィット端子Ｐ１、Ｐ２による押圧力方向（矢印）とが一致するようにして、プレスフィット端子Ｐ１、Ｐ２がスルーホールに夫々圧入される。
【００５６】
この様に、プレスフィット端子が圧入されるスルーホールの周辺部に、楕円形又は長円形の窓が形成されていると、端子圧入による押圧力は、その長軸方向に作用し、その押圧力方向に微小破壊が伸展する。その長軸方向における導電部材と内層配線パターンとの距離を十分に置くことができ、発生する微小破壊が伸展しても、基板の絶縁劣化に影響しない。
【００５７】
なお、図４では、内層配線パターンの場合を示したが、配線基板によっては、その片側の表面配線パターンが、ベタパターンで形成されている場合もあり、この場合にも、本実施形態のプレスフィット接合を適用できる。
【００５８】
次に、本実施形態によるプレスフィット接合を、複数列に配置された場合に付いて、図５を参照して説明する。複数列として、２列の場合、つまり、複数のプレスフィット端子Ｐ１ｎ、Ｐ２ｎが例示されている。例えば、自動車等に搭載され電子制御装置では、外部接続が可能なコネクタが、電子制御装置のケースに一体的に樹脂成形されている。このケース内に、複数のプレスフィット端子に対応する複数のスルーホールが設けられた制御基板が配置される。
【００５９】
ケース内に組み込まれる制御基板に設けられる複数のスルーホールの配置例が、図５に示される。プレスフィット端子Ｐ１１、Ｐ１２と、プレスフィット端子Ｐ２１、Ｐ２２とが２列に配置されている。図では、説明を簡単にするために、端子数、列数を２にしているが、実際には、さらに多数のものである。図５は、プレスフィット端子がスルーホールに圧入されたときの状態を示している。
【００６０】
従来のプレスフィット端子接続装置では、プレスフィット端子Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２は、例えば、矩形の頂点に位置するような配列になっているため、対応する端子が圧入されるスルーホールの配置も、この配列に従っていた。ここでは、列方向のプレスフィット端子の配列を、プレスフィット端子Ｐ１１とＰ２１、プレスフィット端子Ｐ１２とＰ２２の組で見てみると、各プレスフィット端子の圧力保持部による押圧力方向ｆが、端子を結ぶ線上で向き合うことになる。
【００６１】
この様に、プレスフィット端子の列間においても、押圧力方向ｆに、圧入による破壊が伸展する可能性が出てくる。そこで、プレスフィット端子の列間に破壊が発生していても、基板の絶縁劣化を阻止し、高密度化にも対応できるように、図５に示されるように、プレスフィット端子又はスルーホールの列間において、端子又はスルーホールの列方向位置をずらすようにした。所謂、千鳥配置としている。
【００６２】
図５には、一の列を形成するプレスフィット端子Ｐ１１、Ｐ１２に対して、隣接する列を形成するプレスフィット端子Ｐ２１、Ｐ２２をピッチｐ１の１／２だけずらした状態を示した。この様な千鳥配置による配列の仕方を行うことによって、各プレスフィット端子に係る押圧力方向ｆが、隣接する端子間において、同一線上で直接向き合うことが無くなり、圧入による破壊の伸展があっても、基板の絶縁劣化に影響しなくなる。
【００６３】
図５（ａ）に、千鳥配置による複数のスルーホールが設けられている場合、各スルーホールからの配線パターン引き出しの具体例について示した。プレスフィット端子Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２の矢印は、プレスフィット端子の押圧力方向を示している。
【００６４】
ここで、各スルーホールからの配線パターン引き出しにおいて特徴とするところは、端子圧入による破壊の伸展による基板の絶縁劣化を阻止するとともに、端子の圧入時の押圧力によって、基板表面に設けられた配線パターンとスルーホールの導電部材との接続が破壊されることを回避したことである。図５（ａ）では、図２（ｂ）に示された配線パターン引き出しの例を採用している。
【００６５】
従来の配列の仕方の場合には、例えば、下方から延びる配線パターンを直接導電部材に接続していたので、端子圧入時の押圧力が、その接続部に影響することは無かったが、図５に示される千鳥配置による配列の仕方の場合には、従来と同様に、下方から延びる配線パターンを直接導電部材に接続すると、端子圧入時の押圧力がその接続部に影響することとなる。
【００６６】
この影響を回避する方策として、図５（ａ）では、引き出し用配線パターン２７を、端子の押圧力方向からずれた位置で導電部材２０に接続し、そして、この引き出し用配線パターン２７に下方から延びる配線パターン２８を接続するようにした。
【００６７】
また、図５（ｂ）では、引き出し用配線パターン２７の代わりに、導電部材２０を基板上に拡がる楕円形又は長円形の導電部材２９を形成し、この楕円形又は長円形の長軸が端子の押圧力方向と直交するようにし、その長軸の他端部に下から延びる配線パターン２８を接続する。
【００６８】
これらの具体例の様に、端子の押圧力方向から外れた位置で、配線パターンと導電部材を接続するようにしたので、端子の圧入時における押圧力による基板破壊から確実に避けることができ、圧入による破壊に伴う基板の絶縁劣化を阻止しつつ、配線パターンの電気接続へ影響を受けないようにした。
【００６９】
以上で説明した本実施形態のプレスフィット端子接続装置では、主として、ニードルアイ型の場合を例にしていたが、他の形式、例えば、Ｚ型、アクション型のプレスフィット端子を用いた場合でも、端子に押圧力方向が存在しているので、プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に対する方向と異ならせることができ、圧入による破壊に伴う基板の絶縁劣化を阻止できる。
【００７０】
また、図５に示した本実施形態のプレスフィット接合では、２本のプレスフィット端子の開口部が相対向した形とし、端子の押圧力方向が、２端子間で結ばれる線と直交する場合を示したが、必ずしも、２者が直交することが必須ではない。基板の絶縁劣化を阻止するには、端子圧入による破壊が存在しても、隣接する２本の端子の圧入による破壊の伸展方向が異なり、少なくとも夫々の破壊伸展の先端が離間するようにされていればよい。
【００７１】
そこで、端子の押圧力方向が、２端子間で結ばれる線と直交する場合の他に、端子の押圧力方向が、２端子間で結ばれる線と所定角度だけずらされた場合でも、端子の圧入による基板内の破壊伸展は、端子の押圧力方向に沿っているため、夫々の破壊伸展の先端を離間させることができ、基板の絶縁劣化を阻止できる。
プレスフィット端子がスルーホールに圧入されるときには、通常、端子の圧力保持部の外面とスルーホールの導電部材とは面接触しているので、２端子間で結ばれる線が、少なくとも、この面接触の範囲外に存在するように、プレスフィット端子を捻ればよい。
【００７２】
このような端子の配列の仕方に従えば、図５に示されるように、配線パターンの引き出しにおいても、配線パターンの引き出し方向は、端子による押圧力方向に直交する場合の他に、図２（ａ）に示されるように、端子の押圧力方向と所定角度を有したものとし、導電部材と配線パターンとの接続部が面接触の範囲外に存在するようにしてもよい。
【００７３】
また、複数のプレスフィット端子に対して、本実施形態による配列の仕方を適用したとき、図５に示したように、複数のプレスフィット端子の全てを、同じ押圧力方向に向ける必要はなく、複数のうち、２本の端子で見たときに、端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該端子の隣接する端子に対する方向と異なっていればよい。そのため、例えば、一列に並んだ複数のプレスフィット端子において、交互に、端子の押圧力方向を異ならせてもよい。
【００７４】
なお、上述した実施形態では、自動車などに搭載される電子制御装置等の制御回路装置に適用した場合であるが、本発明は、係る用途に限定されるものではなく、他の回路接続装置、例えば、省力機器の制御回路接続装置、通信機器の制御回路接続装置等についても、同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のプレスフィット接合方法では、プレスフィット端子をスルーホール内に圧入するとき、該端子による配線基板への押圧力が、該配線基板における配線パターンから離れた位置に加えられるようにしたので、端子圧入による押圧力方向が、配線パターンが設けられている方向と重ならないため、端子圧入の押圧力によって、微小破壊がスルーホールの近傍に発生し、さらに、伸展したとしても、この微小破壊が、配線パターンに作用することなく、基板の絶縁劣化を招来することもない。
【００７６】
そして、基板に設けられたスルーホールに圧入されるプレスフィット端子の形状などを変えることなく、従来プレスフィット接合における保持力を確保でき、スルーホール間の絶縁信頼性を向上できる。そのため、プレスフィット接合配線基板を、特に、高温、多湿、かつ強振動の厳しい環境下にある電子制御装置の制御基板に使用することが可能となった。
【００７７】
また、従来の端子を使いながら、つまり、従来の端子に改良を加えなくとも、効果が得られ、また、従来基板の圧入シロを管理するために、プリント配線基板の穴径公差が、例えば、レンジ５０μｍ必要であったものが、レンジ１５０μｍ〜２００μｍで管理できるようになり、プリント配線基板の設計自由度を増すことができる。そして、スルーホール間隔を短くすることができ、制御基板の高密度設計を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレスフィット端子のスルーホールへの圧入時における基板内に発生する応力の状態を説明する図である。
【図２】圧縮応力に対する破壊方向を考慮した配線パターンの配置について説明する図である。
【図３】本実施形態による配線パターンの配置を適用した場合のスルーホール近傍の配線基板に係る断面図である。
【図４】本実施形態による配線パターンの配置を内層配線に適用した具体例を説明する配線基板の面方向の断面図である。
【図５】複数のスルーホールが配置される場合における本実施形態の適用例を説明する図である。
【図６】従来の車載用電子制御装置における電子部品の搭載状況を説明する分解斜視図である。
【図７】電子部品を搭載した配線基板のスルーホールにプレスフィット端子を圧入する構成を説明する図である。
【図８】プレスフィット端子が配線基板のスルーホールに圧入された状態を説明する図である。
【図９】プレスフィット端子が内層配線パターンに接続される状態を説明する多層配線基板の一例を示す断面図である。
【図１０】プレスフィット端子が内層配線パターンに接続される状態を説明する多層配線基板の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…電子制御装置
２…コネクタ一体樹脂ケース
３…制御用コネクタ
４、５…パワー用コネクタ
６、７…パワー電子部品
８、９…接続用端子
１０…制御基板
１１、１２…スルーホール
１３、１４、１５…制御電子部品
１６…蓋
１７…ヒートシンク
２０、２９…導電部材
２２、２３…内層配線パターン
２４〜２８…表面配線パターン
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ１１〜Ｈ２２…スルーホール
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１１〜Ｐ２２…プレスフィット端子
【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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【図９】
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【図１０】
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