JP2000349408A - 無はんだピン接続 - Google Patents

無はんだピン接続

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JP2000349408A JP2000143421A JP2000143421A JP2000349408A JP 2000349408 A JP2000349408 A JP 2000349408A JP 2000143421 A JP2000143421 A JP 2000143421A JP 2000143421 A JP2000143421 A JP 2000143421A JP 2000349408 A JP2000349408 A JP 2000349408A
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Michael M Cubon
エム．クボン マイケル
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Illinois Tool Works Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだや従来のはんだ付け工程を必要としな
いピン接続を提供する。 【解決手段】 プリント回路板のための無はんだピン接
続が提供され、そこでは基板が高分子厚膜をプリントさ
れる。基板は穴を画定する内表面を含んでいる。高分子
厚膜は、基板の頂面に沿って及び内表面に沿って塗布さ
れる。付加的に、高分子厚膜は、基板の底面に沿って内
表面に沿った付加的な層と共に塗布されても良い。穴の
直径よりも小さい直径を有しているピンは、内表面に沿
って高分子厚膜内に圧入される。ピンは、例えば、突起
又はピンの差込み固定された端部の折返された部分等の
機械的接続を使用して基板に対して差込み固定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子厚膜をプリ
ントされた穴に差込み固定される(staked)圧入ピンを使
用する無はんだピン接続に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプリント回路板は、銅の層を基板
に塗布し、次いでその銅の層に所望の回路をエッチング
することによって製造される。この減ずることによる製
造方法は、工程数が多く、結果として材料を無駄にする
こととなる。認知されている銅の利点は、その機械的及
び電気的接続のためのはんだ付け接続を維持する能力で
ある。ピンを多重処理され銅めっきされた貫通穴に差込
み固定することにより結果として無はんだ接合となり得
る。
【０００３】はんだ付け接続は、追加的な複雑でコスト
のかかる製造ステップを必要とし、結果として信頼性の
低い接続となる可能性がある。はんだ付け及びめっき工
程からの廃棄物は、環境に有害であり、安全に処理する
には費用がかかる。更に、めっきされた貫通穴の製造に
は、ドリルによる穴あけを含む、十分な電気的接続を得
るために大変重要な多くのステップを有する長い工程を
必要とする。ピンの組立てを合わせたこの長いめっき工
程は、めっきされた貫通穴の完全性を危うくする可能性
が有る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、はんだや従来のはんだ付け工程を必要としないピン
接続を提供することである。
【０００５】本発明の他の目的は、ピンが基板に対して
圧入されるピン接続を提供することである。
【０００６】本発明の更に他の目的は、高分子厚膜をピ
ン接続に利用することである。
【０００７】本発明の更に他の目的は、信頼性があり、
一定した接続(consistent connection) を提供するピン
接続を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】高分子厚膜（ＰＴＦ）技
術は、プリント回路板及び他の製品を製造するのに使用
される材料及び工程(process) である。高分子厚膜技術
は、プリント回路板製造のための追加的な材料及び工程
となり、信頼性、製品性能及び品質を向上することが可
能であると同時に、全体の部品コストを低減する。
【０００９】高分子厚膜は、プリント回路板の基板の表
面上で熱硬化される、スクリーン印刷された、伝導性粒
子を充填されたポリマー樹脂類を含む。配合比(loading
ratio) は、用途によって異なる伝導性を有する材料を
作るために変化させることが可能である。例えば、銀／
炭素混合物等の伝導性の粒子も、特定の特性を得るため
に混合され得る。高分子厚膜のインクが、可変抵抗器、
固定抵抗器、コンダクタ、絶縁層、スイッチ及びその他
のプリント回路板の表面上のデバイスを作るために使用
される。
【００１０】本発明によれば、プリント回路板のための
無はんだピン接続が、プリント回路板の基板にプリント
された高分子厚膜を使用して提供される。基板の内表面
は穴を画定し、この穴は、基板内にドリル又は打抜き等
によって穴あけされ得る。
【００１１】高分子厚膜は、基板の頂面上及び内表面に
沿って塗布される。更に、高分子厚膜は、基板の底面に
塗布されても良く、内表面に沿って付加的な層として塗
布されても良い。
【００１２】その後、ピンは内表面に沿って、高分子厚
膜内に圧入される。ピンは好ましくは、穴の直径よりも
小さいピン直径を有している。ピンは、圧入接続を使用
して穴内に保持されるか又は、好ましくは、例えば、突
起(barb)、ピンの折返された差込み固定端部分、ピンに
配置された肩部及び／又は肩部に配置された歯等の機械
的接続を使用して穴内に差込み固定される。
【００１３】高分子厚膜は好ましくは、基板の各側から
穴を通して内表面に沿って高分子厚膜を引き延ばすこと
によって基板へ塗布される。結果として得られる穴の内
表面は、高分子厚膜で一定に被覆されている。
【００１４】本発明の、上述の及びその他の特徴及び目
的は、図面に関連させた以下の詳細な説明からより良く
理解されるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に従ったプリント回路板の
ためのピン接続が示され説明されるが、これは、銅、め
っきされた貫通穴、はんだを必要としない。本発明の好
ましい実施例によると、高分子厚膜３０が、プリント回
路板と共に使用され、上記の無はんだ接続を実現する。
【００１６】一般にプリント回路板は、例えばファイバ
ーグラスボードや当業界の通常の技術を有する者に公知
のその他の基板等の基板１０上に構成される。本発明に
おいては、プリント回路板は、プラスチックや他の材料
を含むファイバーグラス以外の任意の数の基板１０を有
していても良く、それは、銅と異なり、高分子厚膜が幅
広い基板材料と共に使用するのに適しているからであ
る。典型的なプリント回路板を図１に示す。
【００１７】図２に示されているように、対応するピン
接続に適応するように、少なくとも一つの穴２５が基板
１０にドリル又は打抜き等で穴あけされる。穴２５は基
板１０の頂面１３から基板１０の底面１５へ延びてい
る。本発明の一つの好ましい実施例によれば、穴２５は
打抜きにより穴あけされ、このことによって組立工程の
複雑さが低減され、より正確な穴の配置が可能となる。
【００１８】片面プリント回路板配置では、例えば図３
に示すように、高分子厚膜３０は、基板１０の頂面１３
に沿って塗布される。両面プリント回路板配置では、例
えば図４に示すように、高分子厚膜３０は、基板１０の
頂面１３と底面１５に沿って塗布される。必要とされる
用途によって、プリント回路板は、基板１０の片面又は
両面の無はんだピン接続に加えて、基板１０の片面又は
両面にプリント回路を必要とすることがある。
【００１９】更に、特に両面プリント回路板に関して
は、高分子厚膜３０は、穴２５を画定する内表面２０に
沿って塗布される。従来の塗布装置(application equip
ment)は、高分子厚膜３０を水平な又は垂直な平面に沿
ってのみ塗布するので、高分子厚膜３０は、内表面２０
を被覆するための塗布工程(application process) の
間、適切な粘性を有するべきである。
【００２０】図２に示すように、高分子厚膜３０は好ま
しくは、穴２５を囲って、基板１０の頂面１３と底面１
５の一部に塗布され、追加的に穴２５を画定する内表面
２０に沿って層を成すようにされる。本発明の一つの好
ましい実施例によると、高分子厚膜３０は、基板１０の
片面に位置させた真空(vacuum)を使用し、穴２５を通し
て粘性のある高分子厚膜３０を引き延ばすことによって
塗布される。この工程は、次いで基板の反対側について
繰り返され、粘性のある高分子厚膜３０が穴２５を通し
て、基板１０の各側から引き延ばされるようにする。結
果として生ずる穴２５は好ましくは、穴２５を囲う頂面
１３、穴２５を囲う底面１５及び穴２５内の内表面２０
が高分子厚膜３０の一定した層(consistent layer)で被
覆される。このように高分子厚膜３０で被覆された穴２
５は一般に、プリント貫通穴と呼ばれる。
【００２１】従来、プリント回路板の穴は、めっきされ
るか、又は銅製のアイレットを挿入して両面の構成を可
能にしている。本発明による方法と装置は、これらの従
来の方法で遭遇する幾つかの問題の発生を防止する。ア
イレットは、信頼性が低いという理由で、両面の回路を
容易に実現する手段として最早受入れられない。めっき
された貫通穴は、穴を通した伝導を可能とするが、複雑
で、複数のステップの工程を含み、このことが結果とし
て、一致性の無いめっきと高価な製造サイクルを導く。
【００２２】本発明の一つの好ましい実施例に従った塗
布工程の間、及び、硬化工程の前には、高分子厚膜３０
はインク状である場合が多い。本発明の一つの実施例に
従った硬化工程は、所定の持続時間の間、所定の温度で
高分子厚膜で被覆された基板１０を加熱する、又は焼成
(baking)することを含む。
【００２３】本発明の一つの好ましい実施例によると、
ピン４０は、高分子厚膜３０に接して穴２５内に圧入さ
れる。ピン４０は好ましくは、穴２５内に、圧入によっ
て、及び／又は以下で説明するような機械的な接続によ
って保持される。
【００２４】最適な接続を実現するために、ピン４０は
好ましくは、穴２５の全内表面２０に渡って高分子厚膜
３０の連続層に接触する。それ故、ピン４０は好ましく
は、穴２５の直径よりも小さいピンの直径を有する。ピ
ン４０が穴２５の直径よりも大きいピン直径を有してい
る場合には、ピン４０は、穴２５への挿入の間に、内表
面２０に沿って被覆された高分子厚膜３０のほとんどあ
るいは全てを削り落し、押出してしまうであろう。
【００２５】高分子厚膜３０は好ましくは、例えば銀又
は炭素添加剤(silver or carbon additive) 等の伝導性
のピグメント(pigment) と混合される。高分子厚膜３０
は好ましくは、特定の物理特性を示すように製造され、
混合される。高分子厚膜３０のプリント貫通穴は、一般
に１００ミリオーム(100 milliohms) 以下の抵抗を有
し、穴毎に１アンペア(1 amp) まで伝導可能である。
【００２６】高分子厚膜のインクの塗布される時の粘度
は、信頼性の高いプリント貫通穴を得るために重要であ
る。その粘度は好ましくは、粘度計の０〜１００のスケ
ールの１６〜３４の間の範囲である。
【００２７】一度高分子厚膜のインクが硬化すると、高
分子厚膜３０の硬さが穴２５の中へのピン４０の挿入を
可能にするために重要である。高分子厚膜３０は、可鍛
性であるべきであり、好ましくは、ピン４０の挿入され
た端部の形状に適合する。鉛筆硬度試験機での試験に基
づくと、高分子厚膜３０の硬さは好ましくは６Ｈから９
Ｈの間である。高分子厚膜３０の硬さは、ピン４０がど
のように基板１０に対して差込み固定されるかによっ
て、及び高分子厚膜３０の必要とされる特性によって、
この範囲の外で様々であって良い。
【００２８】ピン４０は、基板１０の内表面２０上の高
分子厚膜３０に対して、一つ以上の機械的接続を使用し
て差込み固定されても良い。図３及び４に示すように、
このような機械的接続は、基板１０の内表面２０の高分
子厚膜３０の中へ突き立てる又は固定するための突起(b
arb)４５又は他の鋸歯状部(serration) を含んでいても
良い。突起４５は、通常の作動条件の下での穴２５から
のピン４０の偶発的な外れ、又は紛失を防止する一方、
ある程度の力を使用して穴２５の中へのピン４０の挿入
を可能とする、当業界の通常の技術を有する者にとって
公知の任意の構成を有していても良い。
【００２９】又、図４に示した本発明の一つの好ましい
実施例によると、ピン４０は基板１０に対してピン４０
を差込み固定する折返された領域(folded region) ５０
を有していても良い。ピン４０は、穴２５に挿入され、
次いでピン４０の差込み固定された端部において圧縮さ
れるか又は曲げられて、基板１０の表面及び／又は基板
１０上に層状に重ねられた高分子厚膜３０に対して、ピ
ン４０のオーバーラップする又は折返された領域５０を
作り出すようにしても良い。ピン４０の差込み固定され
た端部がネスト(nest)又は同様の機械的装置の中へ圧縮
され、ピン４０の折返された領域５０を作り出すように
しても良い。
【００３０】図１、３及び４に示すように、ピン４０は
更に、肩部５５を含んでいても良い。示されているよう
に、肩部５５は好ましくは、ピン４０から半径方向に突
出し、基板１０及び高分子厚膜３０に対して、ピン４０
を堅固に及び予期した通りに設置するようにする。図４
に示されている本発明の一つの好ましい実施例による
と、肩部５５は更に、基板１０及び／又は高分子厚膜３
０と係合するための少なくとも一つの歯６０を有してい
る。一つ以上の歯６０は、ピン４０がピン４０の穴２５
の中の部分に突起４５又は他の機械的接続を有していな
い場合に特に有用である。
【００３１】以上、本明細書において本発明は、ある好
ましい実施例に関連して説明されているが、その詳細の
多くは例示の目的で述べられており、当業界の技術を有
する者にとっては、本発明による無はんだピン接続は付
加的な実施例を作り易いということ、及び本明細書で説
明した詳細の幾つかは、本発明の基本的な原理から逸脱
することなく、相当に変更することが可能であるという
ことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一つの好ましい実施例に従っ
たプリント回路板の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一つの好ましい実施例に従っ
た高分子厚膜をプリントされた内表面を有する穴の側断
面図である。
【図３】図３は、本発明の一つの好ましい実施例に従っ
た片面プリント回路板のピン接続の側断面図である。
【図４】図４は、本発明の一つの好ましい実施例に従っ
た両面プリント回路板の二つの別のピン接続の側断面図
である。
【符号の説明】
１０…基板 １３…頂面 １５…底面 ２０…内表面 ２５…穴 ３０…高分子厚膜 ４０…ピン

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント回路板のための無はんだピン接
    続であって、 穴を画定する内表面を有する基板と、 前記基板の頂面上及び前記内表面に沿って塗布される高
    分子厚膜と、 前記内表面に沿って前記高分子厚膜内に圧入されるピン
    であって、前記穴の直径よりも小さいピン直径を有する
    ピンと、 を有する無はんだピン接続。
  2. 【請求項２】 前記高分子厚膜が銀混合物を有している
    請求項１に記載の無はんだピン接続。
  3. 【請求項３】 前記高分子厚膜が、前記基板の底面へ塗
    布され、且つ、付加的な層として前記内表面に沿って塗
    布される請求項１に記載の無はんだピン接続。
  4. 【請求項４】 前記高分子厚膜が、粘度計の０から１０
    ０のスケールの１６から３４の間の粘度を有する粘性の
    あるインクとして塗布される請求項１に記載の無はんだ
    ピン接続。
  5. 【請求項５】 前記高分子厚膜が、６Ｈから９Ｈの間の
    硬さに硬化される請求項１に記載の無はんだピン接続。
  6. 【請求項６】 前記ピンが更に、複数の突起を有してい
    る請求項１に記載の無はんだピン接続。
  7. 【請求項７】 前記ピンが更に、前記基板に対して該ピ
    ンを差込み固定する折返された領域を有している請求項
    １に記載の無はんだピン接続。
  8. 【請求項８】 前記ピンが更に、肩部を有している請求
    項１に記載の無はんだピン接続。
  9. 【請求項９】 前記肩部が更に、前記基板及び前記高分
    子厚膜の一方と係合する少なくとも一つの歯を有してい
    る請求項８に記載の無はんだピン接続。
  10. 【請求項１０】 プリント回路板のための無はんだピン
    接続であって、 頂面から底面への穴を画定する内表面を有する基板と、 銀成分を有し、前記基板の前記頂面上に塗布され、前記
    穴を通して、前記底面から前記内表面に沿って引き延ば
    される高分子厚膜であって、前記底面へ塗布されて、前
    記穴を通して、前記頂面から前記内表面に沿って引き延
    ばされる高分子厚膜と、 機械的接続を備えた、前記穴の中へ差込み固定されるピ
    ンと、 を有する無はんだピン接続。
JP2000143421A 1999-05-11 2000-05-11 無はんだピン接続 Pending JP2000349408A (ja)

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US09/309,353 US6217346B1 (en) 1999-05-11 1999-05-11 Solderless pin connection

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