JP2012109382A - 回路基板とリード線との接続構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動環境下においても信頼性の向上が可能であり、且つ、製造コストの低コスト化に寄与することが可能であり、更には、信頼性を確保するための導通確認の簡素化に寄与することが可能な回路基板とリード線との接続構造を提供する。
【解決手段】複数のスルーホール１１が形成された回路基板１２と、複数のスルーホール１１のいずれかに挿入されて接続されるスルーホール挿入ピン部１３を有する複数のリード線１４と、複数のリード線１４のスルーホール挿入ピン部１３のそれぞれが対応するスルーホール１１に挿入されるように、複数のリード線１４を位置決め固定するリード線固定部材１５と、を備え、スルーホール挿入ピン部１３は、リード線１４の導体露出部２０に曲げ加工を施して形成されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板とリード線との接続構造及び方法に係り、特に、車両等の振動状況下で用いるのに好適な回路基板とリード線との接続構造及び方法に関するものである。

通常、回路基板とリード線とを接続する場合、例えば、特許文献１に記載されているように、回路基板の接続部にリード線の導体露出部を接触させ、はんだ付け等により接合して電気的に接続する。

ところが、はんだ接合による回路基板とリード線との接続構造（以下、単に接続構造ともいう）を車両等の振動状況下で用いた場合（例えば、車載センサのリード線とＥＣＵの回路基板とを接続する場合等）、振動により回路基板とリード線との接合部に外力が加わり、リード線が外れたりして信頼性上好ましくない。

この問題を克服すべく、車両等の振動状況下では、振動によって生じる接合部への影響を低減するために抵抗溶接による接続構造を用いることが多い。抵抗溶接は、はんだ接合よりも接合強度が高く信頼性に優れるが、接合時に回路基板を破壊してしまう虞がある。即ち、はんだ接合の場合は、回路基板の接続部をはんだの融点（組成にもよるが２００℃前後）まで加熱すれば接合が可能であるが、抵抗溶接の場合は、接続する材料の融点（例えば、リード線の導体露出部及び回路基板の接続部は主に銅で形成されており、この場合融点は１０００℃以上）まで加熱しなければならず、加熱時の熱で回路基板を破壊してしまう虞がある。そのため、リード線を回路基板に直接、抵抗溶接することは好ましくないので、以下のような構造を採用している。

図４に示すように、抵抗溶接による接続構造３０は、リード線３１と、スルーホール３２が形成された回路基板３３と、プレス成形により形成された端子部品３４がインサート成形されてなる端子インサート基板ホルダ３５と、を備える。

この接続構造３０においては、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、リード線３１の素線固めされた導体露出部３６が端子部品３４の接続端子３７に抵抗溶接され、端子部品３４のスルーホール挿入ピン部３８が回路基板３３のスルーホール３２に挿入されると共にはんだ接合されて、リード線３１と回路基板３３とが端子部品３４を介して接続されている。なお、図５（ａ），（ｂ）では端子部品３４のみを、図５（ｃ）ではリード線３１と回路基板３３と端子部品３４のみを図示している。

このように、リード線３１と端子部品３４とを接合強度の高い抵抗溶接で接続し、回路基板３３と端子部品３４とを振動でも接続が外れにくいスルーホール３２及びスルーホール挿入ピン部３８を用いた方法で接続することで、振動に強い接続構造を実現している。

特開２００８−９８５６０号公報 特開平１１−２３７２８９号公報 特開２００７−１２３２０２号公報 特開平５−１５９８１８号公報 特開２００２−８７５７号公報

しかしながら、抵抗溶接による接続構造では、端子部品を介してリード線と回路基板とを接続する必要があるため、はんだ接合による接続構造に比べて、端子部品の分だけ部品点数が増大してしまうという問題や、端子部品のプレス成形、及び端子部品のインサート成形のために、高コストになってしまうという問題があった。

また、抵抗溶接のためにリード線を端子部品の溶接位置へ位置決めする必要があるが、この位置決めが複雑で自動化が困難であるため、手作業に頼る部分が多く、高コストになってしまっていた。

更に、リード線と端子部品、スルーホールとスルーホール挿入ピン部の２箇所で接続を行うため、信頼性を確保するための導通確認を２箇所で行う必要があり、面倒であるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、振動環境下においても信頼性の向上が可能であり、且つ、製造コストの低コスト化に寄与することが可能であり、更には、信頼性を確保するための導通確認の簡素化に寄与することが可能な回路基板とリード線との接続構造及び方法を提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、複数のスルーホールが形成された回路基板と、前記複数のスルーホールのいずれかに挿入されて接続されるスルーホール挿入ピン部を有する複数のリード線と、前記複数のリード線の前記スルーホール挿入ピン部のそれぞれが対応する前記スルーホールに挿入されるように、前記複数のリード線を位置決め固定するリード線固定部材と、を備え、前記スルーホール挿入ピン部は、前記リード線の導体露出部に曲げ加工を施して形成される回路基板とリード線との接続構造である。

前記リード線の導体露出部は、前記リード線の露出された導体を素線固めして形成されると良い。

前記リード線固定部材は、前記スルーホールに挿入される前記スルーホール挿入ピン部の端部を除く前記リード線の端部を覆うように形成されると共に、前記回路基板を載置するための台座部を有すると良い。

また、本発明は、回路基板に複数のスルーホールを形成し、複数のリード線のそれぞれを段剥きして導体を露出させ、前記複数のリード線の露出された前記導体を素線固めして導体露出部を形成し、前記複数のリード線の前記導体露出部のそれぞれに曲げ加工を施して、前記複数のスルーホールのいずれかに挿入するためのスルーホール挿入ピン部を形成し、前記複数のリード線の前記スルーホール挿入ピン部のそれぞれが対応する前記スルーホールに挿入されるように、前記複数のリード線を位置決め固定し、前記複数のリード線の前記スルーホール挿入ピン部のそれぞれを対応する前記スルーホールに挿入すると共に接合して、前記回路基板と前記リード線を接続し、前記リード線と接続した前記回路基板を樹脂でポッティグする回路基板とリード線との接続方法である。

本発明によれば、振動環境下においても信頼性の向上が可能であり、且つ、製造コストの低コスト化に寄与することが可能であり、更には、信頼性を確保するための導通確認の簡素化に寄与することが可能な回路基板とリード線との接続構造及び方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る回路基板とリード線との接続構造を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態に係る回路基板とリード線との接続方法を説明する図である。 本発明の変形例を示す図である。 抵抗溶接による接続構造を示す図である。 （ａ）は端子部品を示す平面図、（ｂ）は端子部品を示すＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はリード線と回路基板と端子部品の接続関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な実施の形態に係る回路基板とリード線との接続構造を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る回路基板とリード線との接続構造１０は、複数のスルーホール１１が形成された回路基板１２と、複数のスルーホール１１のいずれかに挿入されて接続されるスルーホール挿入ピン部１３を有する複数のリード線１４と、複数のリード線１４のスルーホール挿入ピン部１３のそれぞれが対応するスルーホール１１に挿入されるように、複数のリード線１４を位置決め固定するリード線固定部材１５と、を備え、スルーホール挿入ピン部１３は、リード線１４の導体露出部２０に曲げ加工を施して形成される。

この接続構造１０の構成を、回路基板１２とリード線１４の接続方法と共に説明する。

先ず、回路基板１２に複数のスルーホール１１を形成する。この回路基板１２は、図４で説明した従来の接続構造３０で用いていたものをそのまま転用することが可能であり、格別工程が増加する訳ではない。

他方、図２（ａ），（ｂ）に示すように、複数のリード線１４のそれぞれを段剥きして導体１６を露出させておく。図２（ａ）では、複数本（例えば７本）の素線からなる導体１６（撚線）とその外周に被覆された絶縁体１７とを有する２本のリード線１４がシース１８により束ねられたケーブル１９を用いる例を示しているが、リード線１４の形態はこれに限定されるものではない。例えば、リード線１４は、導体１６のみからなるものであっても良いし、絶縁体１７とシース１８との間に介在物を有するものであっても良い。

次いで、図２（ｃ）に示すように、複数のリード線１４の露出された導体１６を素線固めして導体露出部２０を形成する。この素線固めは、例えば超音波溶着によって行うと良い。これにより、導体露出部２０はリジッドに形成される。

その後、図２（ｄ）に示すように、複数のリード線１４の導体露出部２０のそれぞれに曲げ加工を施して、複数のスルーホール１１のいずれかに挿入するためのスルーホール挿入ピン部１３を形成する。これにより、リード線１４の導体露出部２０自体がリジッドなスルーホール挿入ピン部１３となる。

そして、図２（ｅ）に示すように、複数のリード線１４のスルーホール挿入ピン部１３のそれぞれが対応するスルーホール１１に挿入されるように、複数のリード線１４を位置決め固定する。

この位置決め固定は、複数のリード線１４のスルーホール挿入ピン部１３のそれぞれが対応するスルーホール１１に挿入されるように、複数のリード線１４のそれぞれを位置決めして（金型に形成された溝等に）保持しておき、複数のリード線１４の絶縁体１７の部分に樹脂を射出成形して行う。この射出成形された樹脂が、複数のリード線１４を位置決め固定するためのリード線固定部材１５となる。なお、前工程の曲げ加工と本工程の射出成形を同時に実施することも可能である。これにより、工程を１つ減らすことができる。

その後、複数のリード線１４のスルーホール挿入ピン部１３のそれぞれを対応するスルーホール１１に挿入すると共にはんだ接合等により接合して、回路基板１２とリード線１４を接続する。

最後に、リード線１４と接続した回路基板１２をエポキシ等の樹脂でポッティグして、構造の気密性を確保する。

以上の工程により、接続構造１０が得られる。

この接続構造１０では、スルーホール１１にスルーホール挿入ピン部１３を挿入して接続する構造としているため、強固な接続を実現でき、車両等の振動環境下で用いたときの信頼性が高い。

また、リード線１４の導体露出部２０を直接にスルーホール挿入ピン部１３として加工しているので、従来の接続構造に比べて、端子部品の分だけ部品点数を削減することができ、端子部品のプレス成形、及び端子部品のインサート成形が必要ないので、低コストでリード線１４と回路基板１２を接続することができる。

なお、リード線１４の射出成形が必要なことを考慮すると、成形費用はインサート成形を行う従来と同程度になる可能性はあるが、端子部品、及び抵抗溶接工程が無くなることを考えれば、顕著な低コスト化が期待できる。

また、接続構造１０では、複数のリード線１４を金型に形成された溝等に保持した上で樹脂を射出成形することで、予めリード線固定部材１５で位置決め固定しているので、複数のリード線１４が位置決めされて保持されるような形状の金型を一度作製してしまえば、その後は位置決めの手間が省ける。つまり、手作業に頼る必要がなく、複数のリード線１４を金型に機械的に保持させれば自動的に位置決めされた状態で射出成形が行われる。そのため、人件費を削減することが可能となり、製造コストの低減に寄与することができる。

更に、スルーホール１１とスルーホール挿入ピン部１３の１箇所で接続を行うため、従来に比べて導通確認を行う箇所を半分に減らすことができる。

また、リード線１４の導体露出部２０をリジッドに形成しているため、導体露出部２０をスルーホール挿入ピン部１３とし、これをスルーホール１１に挿入する際に、スルーホール挿入ピン部１３に曲げが生じず挿入が容易である。

また、従来の接続構造では抵抗溶接のためのスペースが必要であるが、本実施の形態に係る接続構造１０では、リード線１４を回路基板１２に直接接続するため、前記のスペースを必要とせず構造の小型化を図ることができる。

以上、要するに、本発明によれば、振動環境下においても信頼性の向上が可能であり、且つ、製造コストの低コスト化に寄与することが可能であり、更には、信頼性を確保するための導通確認の簡素化に寄与することが可能な回路基板とリード線との接続構造及び方法を提供することができる。

なお、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、リード線固定部材１５を、図３に示すように、スルーホール１１に挿入されるスルーホール挿入ピン部１３の端部を除くリード線１４の端部を覆うように形成すると共に、回路基板１２を載置するための台座部２１を有するように構成しても良い。

この場合、リード線固定部材１５が回路基板１２のケースを兼ねる。ポッティグの際には、ケース内をエポキシ等の樹脂で埋めるようにポッティグすると良い。

このような構造によれば、リード線１４の端部までリード線固定部材１５により固定されるため、前記の実施の形態に比べてリード線１４を強固に固定することができると共に、リード線１４の位置決め精度を向上させることができるという付加的な効果が得られる。

１０ 接続構造
１１ スルーホール
１２ 回路基板
１３ スルーホール挿入ピン部
１４ リード線
１５ リード線固定部材
１６ 導体
１７ 絶縁体
１８ シース
１９ ケーブル
２０ 導体露出部
２１ 台座部

Claims (4)

1. 複数のスルーホールが形成された回路基板と、
   前記複数のスルーホールのいずれかに挿入されて接続されるスルーホール挿入ピン部を有する複数のリード線と、
   前記複数のリード線の前記スルーホール挿入ピン部のそれぞれが対応する前記スルーホールに挿入されるように、前記複数のリード線を位置決め固定するリード線固定部材と、 を備え、
   前記スルーホール挿入ピン部は、前記リード線の導体露出部に曲げ加工を施して形成されることを特徴とする回路基板とリード線との接続構造。
2. 前記リード線の導体露出部は、前記リード線の露出された導体を素線固めして形成される請求項１に記載の回路基板とリード線との接続構造。
3. 前記リード線固定部材は、前記スルーホールに挿入される前記スルーホール挿入ピン部の端部を除く前記リード線の端部を覆うように形成されると共に、前記回路基板を載置するための台座部を有する請求項１又は２に記載の回路基板とリード線との接続構造。
4. 回路基板に複数のスルーホールを形成し、
   複数のリード線のそれぞれを段剥きして導体を露出させ、
   前記複数のリード線の露出された前記導体を素線固めして導体露出部を形成し、
   前記複数のリード線の前記導体露出部のそれぞれに曲げ加工を施して、前記複数のスルーホールのいずれかに挿入するためのスルーホール挿入ピン部を形成し、
   前記複数のリード線の前記スルーホール挿入ピン部のそれぞれが対応する前記スルーホールに挿入されるように、前記複数のリード線を位置決め固定し、
   前記複数のリード線の前記スルーホール挿入ピン部のそれぞれを対応する前記スルーホールに挿入すると共に接合して、前記回路基板と前記リード線を接続し、
   前記リード線と接続した前記回路基板を樹脂でポッティグすることを特徴とする回路基板とリード線との接続方法。

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