(57)【要約】【課題】回路基板の配線パターンを補助するための金属導体を基板上に電気的、機械的に安定して接続し、耐振動性、放熱性に優れた電流補助部材を得る。【解決手段】プレスフィットピン部６１、板金部６３、及びピン部６２を有する接続ピン６を用い、プレスフィットピン部６１を板金１に設けられた孔２に圧入接続し、ピン部６２をフローはんだによりプリント基板３にはんだ付けする。これにより、従来、熱容量の大きい板金のはんだ付けの際に必要であった板金の加熱、冷却を必要とせず、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。また、実装後は、接続ピン６の板金部６３及びＬ型曲げ部６４が、板金１及びプリント基板３と接触しているため、安定した接続が行える。さらに、Ｌ型曲げ部６４により接続ピン６の表面積が広げられ、板金１及びプリント基板３との接触面積を増やすことができるため、耐振動性及び放熱性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の配線パターンに接続ピンを介して金属導体を電気的及び機械的に接続した電流補助部材であって、前記接続ピンは、前記金属導体に設けられた孔に圧入されて弾性変形し前記金属導体に固定されるプレスフィットピン部と、前記回路基板に設けられたスルーホールに挿入されはんだにより前記回路基板に固定されるピン部と、前記プレスフィットピン部と前記ピン部を同一平面上で締結する板金部を有することを特徴とする電流補助部材。
【請求項２】
前記接続ピンの前記板金部は、対向する二つの端部からそれぞれ反対方向に前記プレスフィットピン部と前記ピン部が突出し、他の対向する二つの端部に、前記回路基板上に前記接続ピンを自立させる曲げ部を有することを特徴とする請求項１記載の電流補助部材。
【請求項３】
前記接続ピンにおいて、前記ピン部を複数本設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流補助部材。
【請求項４】
前記接続ピンにおいて、前記プレスフィットピン部を複数本設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電流補助部材。
【請求項５】
前記金属導体は、矩形の平らな板金であることを特徴とする請求項１記載の電流補助部材。
【請求項６】
前記板金において、その対向する二つの端部近傍に、前記孔をそれぞれ複数個設けたことを特徴とする請求項５記載の電流補助部材。
【請求項７】
前記複数個の孔は、前記板金の前記端部に対し互いに斜め方向に配置され、複数本の前記接続ピンが互いに斜め方向に配置されるようにしたことを特徴とする請求項６記載の電流補助部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上の配線パターンを補助するための電流補助部材に関し、特に、熱容量の大きな板金等の金属導体を回路基板上に安定して接続可能な実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板上の配線パターンは、めっき厚を含めて５５μｍ程度の厚さのものが一般的である。これより大電流を流すことが可能な２００μｍ程度の厚さの銅箔パターンもあるが、非常に高コストであるためほとんど使用されていない。このため、より大電流を流すために配線パターンを補助する電流補助部材として、板金等の金属導体をプリント基板上にはんだ付けや接続ピン等で接続したものが用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１に提示された接続ピンでは、回路基板に設けられた接続用孔のピッチに対応した間隔の複数のピンが接着剤で帯状物に配置されている。このような接続ピンを用いてプリント基板上に板金を実装する際には、接続しようとする基板と板金の双方に設けられた接続用孔に多数のピンを一度に挿入し、はんだ付けにより接続していた。
【０００４】
また、上記のような接続ピンの代わりに、プレスフィットピンを用いて板金等の金属導体をプリント基板上に実装する方法もある。プレスフィットピンは、基板に設けられたスルーホールに圧入されて弾性変形し、スルーホール内の配線と機械的、電気的に接続されるものであり、従来、はんだ接続の困難な場合の基板間の接続方法として用いられていたが、接続プロセスが容易であることから、近年、基板上への部品の接続方法としても広く用いられている。
【０００５】
一方、上記のような接続ピン及びプレスフィットピンを用いずに、板金をプリント基板上に実装する際には、図１０に示すように、薄い板金７の四隅にコの字型の脚部７１を設け、この脚部７１をプリント基板３に設けたスルーホール５に挿入し、はんだ付けによって板金７とプリント基板３上の配線パターン４ａ、４ｂを接続するのが一般的であった。
【０００６】
さらに、電流補助部材として板金等の金属導体を用いずに、ワイヤーハーネスをプリント基板上に配線する方式もある。ハーネスは、複数の電線を束にして耐摩耗性が高い絶縁体を被覆させたもので、先端部に接続用の端子を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平６−６８３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に提示されたような従来の接続ピンを板金に設けられた複数の孔に挿入しはんだ付けする場合、板金の厚さが例えば数ｍｍ程度あると、熱容量が大きく板金の温度が上がりにくいため、はんだ濡れ性が悪く、はんだ付け不良が発生しやすいという問題があった。
【０００９】
また、図１０に示すような脚部７１を設けた板金７を実装する場合も同様に、板金が厚くなるとはんだ付け不良が発生しやすい。はんだ付け不良が発生した場合、接続ピンと板金の接合部、あるいは板金７の脚部７１とプリント基板３との接合部の接触抵抗が高くなり、局部的に発熱するという問題があった。また、振動によりはんだ部にクラックが発生し、接続ピンが板金から脱落するという問題があった。
【００１０】
このため、厚い板金を用いる場合には、板金単体をホットプレート等で十分に加熱してから、手作業ではんだ付けする必要があった。さらに、熱容量が大きいため、冷却に時間がかかり、コスト高である上に生産効率が悪いという問題があった。このような理由から、厚い板金はフローはんだによるはんだ付けに不向きであり、従来は熱容量の大きな厚い板金を電流補助部材としてプリント基板に実装することが困難であった。
【００１１】
また、従来のプレスフィットピンを用いて板金とプリント基板を接続する場合、プレスフィットピンと基板のスルーホールの接続部は、はんだ接続と比較して接触抵抗が高く、大電流通電時に局部的に発熱しやすいという問題があった。
【００１２】
また、従来のハーネスを用いた場合には、端子台へのハーネスのネジ締め作業や配線の保持といった付帯作業が必要となり、生産効率が悪いという問題があった。さらに、ハーネスは絶縁被膜で覆われているため、放熱性が低いという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、回路基板の配線パターンを補助するための金属導体を基板上に電気的、機械的に安定して接続し、耐振動性、放熱性に優れた電流補助部材を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電流補助部材は、回路基板の配線パターンに接続ピンを介して金属導体を電気的及び機械的に接続した電流補助部材であって、接続ピンは、金属導体に設けられた孔に圧入されて弾性変形し金属導体に固定されるプレスフィットピン部と、回路基板に設けられたスルーホールに挿入されはんだにより回路基板に固定されるピン部と、プレスフィットピン部とピン部を同一平面上で締結する板金部を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電流補助部材によれば、プレスフィットピン部、板金部、及びピン部を有する接続ピンを用い、プレスフィットピン部を金属導体に設けられた孔に圧入して接続ピンを金属導体に接続するようにしたので、従来、熱容量の大きい金属導体のはんだ付けの際に必要であった金属導体の加熱、冷却を必要とせず、信頼性の高い接続が可能であり、また、ピン部は、他の電子部品等と共に回路基板にはんだ付けすることができるため、金属導体の回路基板への実装が容易となり、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。さらに、接続ピンの板金部が金属導体及び回路基板と接触するため、耐振動性、放熱性に優れた電流補助部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電流補助部材の主要部を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電流補助部材の接続ピンを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電流補助部材の実装方法を説明する斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電流補助部材を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電流補助部材の接続ピンの配置例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電流補助部材の接続ピンの曲げ部の形状例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電流補助部材の実装方法を説明する斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る電流補助部材の主要部を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る電流補助部材の主要部を示す分解斜視図である。
【図１０】従来の一般的な板金とプリント基板の接続形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る電流補助部材について図面に基づいて説明する。本実施の形態１に係る電流補助部材は、プリント基板等の回路基板の配線パターンに、接続ピンを介して板金等の金属導体を電気的及び機械的に安定して接続し、配線パターンを補助するものである。
【００１８】
図１は、本実施の形態１に係る電流補助部材の主要部を示している。電流補助部材を構成する金属導体である板金１は、その端部近傍に２個の接続用の孔２が設けられている。また、プリント基板３は、その表面に配線パターン４を有しており、板金１の孔２に対応する位置に２個のスルーホール５が設けられている。
【００１９】
なお、図１では孔２とスルーホール５をそれぞれ２個ずつ設けているが、１個あるいは３個以上であってもよく、複数個であることが望ましい。また、金属導体として矩形の平らな板金１を用いているが、その形状は矩形に限定されるものではない。また、金属導体は、板金に限定されるものではなく、ブロック状のものであってもよい。
【００２０】
電流補助部材を構成する接続ピン６は、図２に示すように、板金１に設けられた孔２に圧入されて弾性変形し板金１に固定されるプレスフィットピン部６１と、プリント基板３に設けられたスルーホール５に挿入されはんだによりプリント基板３に固定されるピン部６２を有している。
【００２１】
さらに、プレスフィットピン部６１とピン部６２の間には、プレスフィットピン部６１とピン部６２を同一平面上で締結する板金部６３を有している。板金部６３は、対向する二つの端部からそれぞれ反対方向にプレスフィットピン部６１とピン部６２が突出し、他の対向する二つの端部には、プリント基板３上に接続ピン６を自立させるための曲げ部であるＬ型曲げ部６４を有している。
【００２２】
次に、本実施の形態１に係る電流補助部材の実装方法について、図３を用いて説明する。図３では、板金１の対向する二つの端部近傍に、接続用の孔２をそれぞれ２個設けると共に、プリント基板３のこれらの孔２に対応する位置にスルーホール５を設け、計４本の接続ピン６を用いて板金１とプリント基板３の配線パターン４ａ、４ｂを接続した例を示している。
【００２３】
まず、接続ピン６を治具（図示せず）で固定して位置決めし、プレスフィットピン部６１を板金１の孔２に圧入する。ばね構造のプレスフィットピン部６１は、板金１の孔２に圧入されると弾性変形し、板金１と電気的及び機械的に接続される（圧入接続）。このため、圧入される前のプレスフィットピン部６１の外径は、孔２の内径より大きく、圧入後はばね力が働き、孔２内に保持される。その後、プリント基板３のスルーホール５に接続ピン６のピン部６２を挿入し、フローはんだにより接続ピン６とプリント基板３上の配線パターン４ａ、４ｂを接続する。
【００２４】
通常、板金１と接続ピン６をプレスフィットピン部６１で接続した場合、その接続部ははんだ接続と比較して接触抵抗が高く、大電流通電時に局部的に発熱しやすい。そこで、本実施の形態１では、接続ピン６の板金部６３にＬ型曲げ部６４を設け、接続ピン６の表面積を大きくして放熱性を高め、温度上昇を抑制している。なお、Ｌ型曲げ部６４を設けずに、板金部６３の表面積を大きくしても放熱性は高まるが、接続ピン６がプリント基板３上に安定して自立するように曲げ部を設けることが望ましい。
【００２５】
また、接続ピン６のピン部６２が挿入されるプリント基板３のスルーホール５の内径は、ピン部６２のピン径よりも若干大きくすることが望ましい。例えばピン径が１．２ｍｍ、板金１の孔２の位置精度が±１００μｍである場合、スルーホール５径を例えば１．５ｍｍとすることにより、板金１の孔２の位置の誤差をスルーホール５で吸収することができる。これにより、接続ピン６のピン部６２を、治具を用いずに容易にスルーホール５に挿入することができる。
【００２６】
上記の実装方法により電流補助部材が実装されたプリント基板３においては、図４に示すように、板金１の対向する二つの端部１ａ、１ｂ近傍が、それぞれ複数の接続ピン６によりプリント基板３上の配線パターン４ａ、４ｂと接続される。すなわち、これらの配線パターン４ａ、４ｂは、板金１及び接続ピン６からなる電流補助部材を介して電気的に接続される。なお、図４中、矢印は電流を示している。
【００２７】
図５は、本実施の形態１に係る電流補助部材の接続ピン６の配置例を示している。図５に示す例では、板金１の端部に対して４個の孔２を互いに斜め方向に配置し、４本の接続ピン６が互いに斜め方向（千鳥）に配置されるようにしている。これにより、接続ピン６相互間の距離が大きくなり、接続ピン６同士の熱のあおりが低減されると共に、接続ピン６相互間に空気が流れ易くなり放熱性が向上する。また、放熱性の向上により、接続ピン６の１本当たりに流すことができる電流（許容電流）量が増加する。
【００２８】
また、本実施の形態１に係る接続ピン６の板金部６３の曲げ部の形状は、図２に示すＬ型曲げ部６４に限定されるものではなく、プリント基板３上に接続ピン６を自立させ、接続ピン６の表面積を広げて板金１及びプリント基板３との接触面積を増やし、放熱性を向上させるものであれば、どのような形状であってもよい。曲げ部の他の形状例を図６に示す。図６（ａ）に示す接続ピン６ａは、板金部６３の左右両端にコの字型曲げ部６４ａを有している。また、図６（ｂ）に示す接続ピン６ｂは、板金部６３の左右両端にＪ型曲げ部６４ｂを有している。
【００２９】
本実施の形態１に係る電流補助部材によれば、プレスフィットピン部６１、板金部６３、及びピン部６２を有する接続ピン６を用い、プレスフィットピン部６１を板金１に設けられた孔２に圧入接続するようにしたので、従来、熱容量の大きい板金のはんだ付けの際に必要であった板金の加熱、冷却を必要としないため、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。また、はんだ付け接続を行わないため、はんだクラックが発生せず、接続部の電気的、機械的信頼性が向上する。
【００３０】
また、接続ピン６のピン部６２は、他の電子部品等と共にフローはんだによりプリント基板３にはんだ付けすることができるため、板金１のプリント基板３への実装が容易となり、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。
【００３１】
また、実装後は、接続ピン６の板金部６３及びＬ型曲げ部６４が、板金１及びプリント基板３と接触しているため、安定した接続が行える。さらに、Ｌ型曲げ部６４により接続ピン６の表面積が広げられ、板金１及びプリント基板３との接触面積を増やすことができるため、耐振動性及び放熱性が向上する。
【００３２】
また、板金１の一つの端部に対して複数本の接続ピン６を配置することにより、接続ピン６の１本当りに流れる電流量が低減され、接続ピン６の発熱が抑えられるため、より大電流を流すことが可能になると共に、板金１とプリント基板３の機械的接続強度が向上し、耐振動性が向上する。さらに、これら複数本の接続ピン６を互いに斜め方向に配置することにより、接続ピン６相互間の距離が大きくなり放熱性が向上する。
【００３３】
以上のことから、本実施の形態１によれば、熱容量の大きな板金１を接続ピン６によりプリント基板３上に電気的、機械的に安定して接続することができ、耐振動性、放熱性に優れた電流補助部材を得ることができる。これにより、従来のハーネスを用いた場合に比べ、ネジ締め作業及び配線保持作業が不要であり、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。また、ハーネスは絶縁被膜で覆われているため放熱性が低いという問題があったが、板金１及び接続ピン６は絶縁被膜で覆われておらず、板金１はハーネスよりも断面積が大きく放熱性に優れているため、より大電流を流すことが可能である。
【００３４】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る電流補助部材の実装方法を説明する図である。なお、本実施の形態２に係る電流補助部材の構成は、上記実施の形態１と同様であるので、図１〜図３の符号を流用して説明し、図７中、図３と同一部分には、同一符号を付している。
【００３５】
上記実施の形態１における電流補助部材の実装方法は、図３に示したように、まず治具で固定された接続ピン６のプレスフィットピン部６１を板金１の孔２に圧入接続した後、プリント基板３のスルーホール５に接続ピン６のピン部６２を挿入し、フローはんだにより接続ピン６をプリント基板３上の配線パターン４に接続するものであった。
【００３６】
しかし、上記実施の形態１による実装方法には、接続ピン６をプリント基板３にはんだ付けする際、スルーホール５周辺の熱が接続ピン６を介して板金１に伝わるため、スルーホール５周辺の温度が上がり難いという欠点がある。また、プレスフィットピン部６１を板金１の孔２に圧入接続する際に、接続ピン６を固定し位置決めするための治具が必要である。
【００３７】
このため、本実施の形態２では、図７に示すように、まず、プリント基板３のスルーホール５に接続ピン６のピン部６２を挿入し、フローはんだによりはんだ付けするようにした。接続ピン６は、板金１に比べて熱容量が十分小さいため、はんだ付けの際にスルーホール５周辺の温度が上がり易く、はんだ濡れ性が良いため、ピン部６２はプリント基板３に容易にはんだ付けされる。また、接続ピン６は、Ｌ型曲げ部６４によりプリント基板３上に安定して自立するため、接続ピン６を保持するための治具を用いることなくはんだ付けすることができる。
【００３８】
その後、板金１の孔２に接続ピン６のプレスフィットピン部６１を圧入接続する際には、プリント基板３の製造精度が高いため、既にプレスフィットピン部６１の位置決めが正確になされており、プレスフィットピン部６１を固定、位置決めするための治具は必要ない。
【００３９】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、接続ピン６のピン部６２とプリント基板３のはんだ付け不良が発生し難く、プレスフィットピン部６１を板金１の孔２に圧入接続する際の固定、位置決めが容易であり、そのための治具も不要であることから、さらに生産性の向上が図られる。
【００４０】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る電流補助部材の主要部を示している。本実施の形態３に係る電流補助部材は、接続ピン６ｃに３本のピン部６２ｃを設けたものである。なお、その他の構成及び実装方法については、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果に加え、電流が３本のピン部６２ｃに分散するため、電流の集中が妨げられ、接続ピン６ｃとプリント基板３の間の抵抗を低減する効果がある。これにより、接続ピン６ｃとプリント基板３のはんだ付け部の温度上昇が抑えられ、より大電流を流すことか可能になる。さらに、ピン数を３本に増やしたことで、接続ピン６ｃとプリント基板３の機械的接続強度が向上し、耐振動性が向上する。
【００４２】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る電流補助部材の主要部を示している。本実施の形態４に係る電流補助部材は、接続ピン６ｄに、２本のプレスフィットピン部６１ｄと、３本のピン部６２ｄを設けたものである。なお、その他の構成及び実装方法については、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１〜実施の形態３と同様の効果に加え、１本の接続ピン６ｄに２本のプレスフィットピン部６１ｄを設けたことで、各プレスフィットピン部６１ｄと板金１の間の接触抵抗が低減され、通電時の発熱を抑制することができる。さらに、板金１と接続ピン６ｄの機械的接続強度が向上し、耐振動性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、回路基板上の配線パターンを補助するための電流補助部材として利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１、７  板金、１ａ、１ｂ  端部、２  孔、３  プリント基板、
４、４ａ、４ｂ  配線パターン、５  スルーホール、
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  接続ピン、
６１、６１ｄ  プレスフィットピン部、６２、６２ｃ、６２ｄ  ピン部、６３  板金部、
６４  Ｌ型曲げ部、６４ａ  コの字型曲げ部、６４ｂ  Ｊ型曲げ部、７１  脚部。
【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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