プリント基板接続用の端子部材を備えた制御装置、および、プリント基板へのリード端子の半田付け方法

【課題】プリヒータ等の余計な装備を使用せずに、リード端子の基端側を予熱することができて、それにより、プリント基板の反対面までの半田の上がりを良くする。
【解決手段】プリント基板１０のスルーホール１１に、プリント基板の第１面１０ａ側から第２面１０ｂ側に突き抜けるように挿入され、その状態でプリント基板の第２面側に溶融半田Ｈが供給されることにより、スルーホールに半田付けされるリード端子２１を有するプリント基板接続用のバスバー２０を備えた制御装置において、リード端子の基部側から分岐した経路として予熱片２２が設けられている。予熱片２２は、リード端子２１をスルーホール１１に挿入したときに、プリント基板の貫通孔１２を通してプリント基板の第２面側に突き出し、それにより、リード端子に供給される溶融半田Ｈの熱に曝されることで、その熱を吸収して、リード端子の基部側に伝える役目を果たす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板接続用の端子部材を備えた制御装置、および、プリント基板へのリード端子の半田付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１８に示すように、プリント基板１０に、例えばバスバー（端子部材）２０Ｓに形成したリード端子２１を接続する場合、プリント基板１０に形成してあるスルーホール１１に、プリント基板１０の第１面１０ａ側からその裏面である第２面１０ｂ側に突き抜けるように、リード端子２１を挿入し、その状態で、プリント基板１０の第２面１０ｂ側に、例えばスポットフロー用のノズル１などから溶融半田Ｈを供給することにより、リード端子２１をスルーホール１１のメッキ部１１ａに半田付けすることが行われている。
【０００３】
ところで、リード端子２１やスルーホール１１に供給された半田Ｈの熱は、図１８（ｂ）の矢印Ｙ２で示す放熱経路を通ってバスバー２０Ｓの全体に逃げることになるが、バスバー２０Ｓの熱容量が非常に大きい場合、半田Ｈの熱の逃げ方が速いために、リード端子２１やスルーホール１１に供給された半田Ｈが、リード端子２１とスルーホール１１の隙間を上って、プリント基板１０の反対側（第１面１０ａ側）に到達する前に、図１８（ｃ）に拡大して示すように、冷えて固まってしまうことがあり、プリント基板１０に対するリード端子２１の接続性が良好でなくなることがあった。
【０００４】
このような現象を抑制するため、例えば、特許文献１には、半田付けする前にリード端子を予熱しておくためのプリヒータを装備する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、プリヒータを装備すると、設備コストがかかる上、設備が複雑化するなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮し、プリヒータ等の余計な装備を使用せずに、リード端子の基端側を予熱することができて、それにより、プリント基板の反対面までの半田の上がりを良くすることのできるプリント基板接続用の端子部材を備えた制御装置、および、プリント基板へのリード端子の半田付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、リード端子の基部側から分岐した経路として予熱片を設け、その予熱片を、リード端子をプリント基板の第１面側から第２面側に向けてスルーホールに挿入したときに、リード端子と隣接した位置でリード端子と並んで、プリント基板の貫通孔またはプリント基板と他の部材との隙間を通して、プリント基板の第２面側に突き出させるようにし、それにより、リード端子に供給される溶融半田の熱を予熱片から吸収して、リード端子の基部側に伝えるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、予熱片の作用により、リード端子の基部側を予熱することができるので、リード端子を経由しての供給半田の熱の急速な逃げを減じることができ、プリント基板の半田供給側と反対側の面までの半田の上がりを良くすることができて、リード端子の接続性の向上が図れる。しかも、溶融半田の熱を利用するだけなので、プリヒータを装備する必要がなく、安価で容易に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、（ａ）は半田付け時の状態を示す断面図、（ｂ）は半田付け後の状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部の拡大図である。
【図２】同第１実施形態のバスバーを示す図で、（ａ）は同バスバーの折り曲げ前の平面図、（ｂ）は同バスバーの折り曲げ後の平面図、（ｃ）は同バスバーの折り曲げ後の側面図である。
【図３】同第１実施形態のバスバーの変形例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図４】同第１実施形態のバスバーの別の変形例を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、（ａ）はスルーホールにリード端子を挿入する前の状態を示す断面図、（ｂ）はスルーホールにリード端子を挿入した状態を示す断面図、（ｃ）は半田付け時の状態を示す断面図、（ｄ）は半田付け後の状態を示す断面図である。
【図６】同第２実施形態のバスバーを示す図で、（ａ）は同バスバーの折り曲げ前の平面図、（ｂ）は同バスバーの折り曲げ後の平面図、（ｃ）は同バスバーの折り曲げ後の側面図である。
【図７】同第２実施形態のバスバーを用いた場合に有効性を発揮させることのできる、プリント基板とリード端子および予熱片との配置関係を示す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、（ａ）は半田付け時の状態を示す断面図、（ｂ）は半田付け後に予熱片の先端側をカットした状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、半田付け時の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、半田付け時の状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態のバスバーのその他の形状例を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１２】図１１のバスバーの予熱片をプリント基板とカバーの隙間に通した場合の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態のバスバーの更にその他の形状例を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】図１３のバスバーの予熱片をプリント基板とカバーの隙間に通した場合の例を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態のバスバーの更にその他の形状例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態のバスバーの予熱片の吸熱量アップのためのバリエーションの各例を示す図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）はバスバーの基部側への伝熱量を抑制するための手段の各例を示す正面図である。
【図１８】従来例の説明図で、（ａ）は半田付け時の状態を示す断面図、（ｂ）は半田付け後の状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、図１（ａ）は半田付け時の状態を示す断面図、図１（ｂ）は半田付け後の状態を示す断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＣ部の拡大図、図２（ａ）は同バスバーの折り曲げ前の平面図、図２（ｂ）は同バスバーの折り曲げ後の平面図、図２（ｃ）は同バスバーの折り曲げ後の側面図である。
【００１３】
本実施形態のバスバー（端子部材）２０は、プリント基板（ＰＣＢ）１０のスルーホール１１に接続されるリード端子２１の他に、リード端子２１の基部側から分岐した経路としての予熱片２２を一体に有している。
【００１４】
予熱片２２は、プリント基板１０の第１面１０ａ（上面）側からリード端子２１をスルーホール１１に挿入したときに、同時に、リード端子２１と隣接した位置で、リード端子２１と並んで、プリント基板１０の貫通孔１２（または、後述するプリント基板１０と他の部材との隙間でも可）を通して、プリント基板１０の第２面１０ｂ（下面）側に突き出すものとして構成されており、リード端子２１と略同長の端子形状に形成されている。尚、この第１実施形態では、バスバー２０がプリント基板１０に対して平行となる形態としたが、バスバー２０のプリント基板１０に対する配設方向やバスバー２０の形状等は特に制限されるものではない。
【００１５】
このバスバー２０のリード端子２１をスルーホール１１に半田付けする場合は、プリント基板１０の第１面１０ａ側からスルーホール１１にリード端子２１を挿入すると共に、予熱片２２をプリント基板１０に形成した貫通孔１２に挿入する。そうすると、リード端子２１と同様に予熱片２２が、プリント基板１０に第２面１０ｂ側に突き出す。
【００１６】
この状態で、プリント基板１０と溶融半田Ｈのスポットフロー用のノズル１とを相対的に接近させる。そうすると、溶融半田Ｈの熱に予熱片２２が曝されることで、予熱片２２がその熱を吸収して、リード端子２１の基部２１ａ側に吸収した熱を伝える。もちろん、溶融半田Ｈに直接、予熱片２２が接触するようにする方が効果があがるが、必ずしも接触しないで溶融半田Ｈの発する熱雰囲気に曝すことでも、予熱効果を上げることはできる。また、フロー半田槽を用いる場合でも、同様の効果を奏する。
【００１７】
このように、予熱片２２を通して、溶融半田Ｈの熱がリード端子２１の基部２１ａ側に伝えられることで、リード端子２１の基部２１ａ側が温められて、リード端子２１の先端２１ｂ側と基部２１ａ側の温度差が少なくなり、図１（ｂ）中の矢印Ｙ１で示す放熱経路を通しての熱の移動が少なくなる。
【００１８】
従って、同時にまたはその後に行われる溶融半田Ｈの供給工程において、プリント基板１０の第２面１０ｂ側にてリード端子２１の近辺に供給される溶融半田Ｈの熱の急速な逃げが減じられることになり、図１（ｃ）に示すように、途中で半田Ｈが凝固するのを防ぐことができて、プリント基板１０の反対面（第１面１０ａ）までの半田Ｈの上がりを良くすることができる。
【００１９】
その結果、スルーホール１１のメッキ部１１ａに対してリード端子２１を良好に半田付けすることができるようになり、リード端子２１の接続性の向上が図れる。しかも、溶融半田Ｈの熱を利用するだけなので、プリヒータを装備する必要がなく、安価で容易に実現可能である。
【００２０】
ここで、予熱片２２の貫通孔１２は、スルーホール１１より大きく設定され、この場合、バスバー２０の取り付け時の位置決め上の制約を減ずる効果があるが、特に規定されるものではなく、例えば、スルーホール１１と同径でも良い。
【００２１】
図３のバスバー２０Ａは、図１のバスバー２０の変形例である。
【００２２】
このバスバー２０Ａでは、バー状の端子素材２３の先端側に、二股に分岐した分岐脚２４を形成し、それら２本の分岐脚２４を互いに平行に同じ方向に曲げることで、一方をリード端子２１とし、他方を予熱片２２としている。
【００２３】
また、図４のバスバー２０Ｂは更に別の変形例であり、このバスバー２０Ｂでは、バー状の端子素材２３の先端側に、四股に分岐した分岐脚２４を形成し、それら４本の分岐脚２４を互いに平行に同じ方向に曲げることで、そのうちの１本をリード端子２１とし、残りの３本を予熱片２２としている。
【００２４】
このように、予熱片２２の本数は何本に設定することもでき、多ければ多いだけ、予熱のための吸熱量を増やすことができる。また、複数の端子を持つ端子部材にも適用でき、例えば、端子素子２３の先端に六股に分岐した分岐脚を形成し、３本までを端子としても同様の効果を生じる。この際、バスバー全体の放熱・加熱のバランスに応じて予熱片を適切に配設することができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
図５は本発明の第２実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、図５（ａ）はスルーホールにリード端子を挿入する前の状態を示す断面図、図５（ｂ）はスルーホールにリード端子を挿入した状態を示す断面図、図５（ｃ）は半田付け時の状態を示す断面図、図５（ｄ）は半田付け後の状態を示す断面図、図６（ａ）は同バスバーの折り曲げ前の平面図、図６（ｂ）は同バスバーの折り曲げ後の平面図、図６（ｃ）は同バスバーの折り曲げ後の側面図である。
【００２６】
この第２実施形態のバスバー２０Ｃでは、予熱片２２の、プリント基板１０の第２面１０ｂ側に突出する部分の長さを、リード端子２１よりも長く設定しており、予熱片２２の先端側を、リード端子２１と略平行に直線状に延ばしている。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００２７】
このように予熱片２２の先端側を長く延ばした場合は、表面積や体積が増える分だけ、ノズル１内の溶融半田Ｈから受ける熱量を増やすことができる上、先端が溶融半田Ｈを噴出するノズル１に先に近づくことで、リード端子２１よりも速く熱を吸収し始めることができる。それにより、溶融半田Ｈの熱を、より効果的にリード端子２１の基部２１ａ側に伝えることができる。
【００２８】
従って、プリント基板１０の第２面１０ｂ側にてリード端子２１の近辺に供給される溶融半田Ｈの熱の急速な逃げをより一層減じることができ、途中で半田Ｈが凝固するのを防ぐことができて、プリント基板１０の反対面（第１面１０ａ）までの半田Ｈの上がりを良くすることができる。
【００２９】
また、予熱の効果が上がることにより、リード端子２１に対する半田の供給時間を短く設定することが可能となるため、予め先にリフロー半田で接続した部品１８の半田付け部分が再溶融するのを抑制することができる。
【００３０】
また、予熱片２２がリード端子２１と略平行に長く直線上に延びていることにより、プリント基板１０のスルーホール１１にリード端子２１を挿入する際に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、先に予熱片２２が貫通孔１２に挿入されることよって、予熱片２２がガイドの役目をなし、リード端子２１の挿入の容易化が図れる。
【００３１】
このことにより、例えば図７に示すように、リード端子２１が多数存在する場合に、各貫通孔１２に先に予熱片２２を挿入することができ、その予熱片２２のガイド作用により、多数のリード端子２１を各スルーホール１１にスムーズに挿入することができるという効果が得られる。
【００３２】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、図８（ａ）は半田付け時の状態を示す断面図、図８（ｂ）は半田付け後に予熱片の先端側をカットした状態を示す断面図である。
【００３３】
前記第２実施形態のように、予熱片２２の先端側を直線状に長く延ばした場合、上述のように組付け時や半田付け時にメリットがあるが、その後で長く延びた部分が邪魔になることが予想される。
【００３４】
この点、図８に示す第３実施形態のバスバー２０Ｄでは、予熱片２２の、プリント基板１０の第２面１０ｂ側に突出する部分の基端側の位置に、切断を容易にするための弱部（括れ等）２５が設けられている。従って、長くて邪魔になりそうな場合に、図８（ｂ）に示すように、半田付け後に弱部２５で切断することにより、邪魔にならずにすむようになる。
【００３５】
＜第４実施形態＞
図９は本発明の第４実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、半田付け時の状態を示す断面図である。
【００３６】
この第４実施形態のバスバー２０Ｅでは、予熱片２２の先端が長く延びているものの、邪魔にならないように先が曲げてある。つまり、予熱片２２の、プリント基板１０の第２面１０ｂ側に突出する部分が、プリント基板１０に沿ってＬ字形に折れ曲がっている。
【００３７】
このように、予熱片２２の先端をプリント基板１０に沿ってＬ字形に曲げた場合は、上述した予熱片２２によるガイド作用は得られなくなるが、吸熱性が良い点は変わらない。また、予熱片２２を単純に直線状に長くするのではないので、邪魔にならずにすむし、小型化が可能となる。この際、予熱片２２に対応するプリント基板１０の貫通孔１２を充分な大きさとすれば、組付上も特段の工程、工数を要しない。また、本予熱片２２をプリント基板１０の端部から裏面に回り込むように配設し、プリント基板１０とケースの間に通すようにしても良い。
【００３８】
＜第５実施形態＞
図１０は、本発明の第５実施形態のバスバーの半田付け方法の説明図で、半田付け時の状態を示す断面図である。
【００３９】
上述した第２実施形態では、予熱片２２の吸熱性を良くするために、予熱片２２の長さを長くした場合を示したが、長くせずに、本実施形態のバスバー２０Ｆのように、予熱片２２の太さを太くしたり、厚さを厚くしたり、幅を広くしたりして、リード端子２１よりも予熱片２２の断面積を大きくした場合にも、第２実施形態のバスバーと同様の効果を得ることができる。
【００４０】
＜その他のバスバーの形状例＞
図１１は、図１に示した第１実施形態のバスバー２０のその他の形状例を示す図で、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は正面図である。
【００４１】
このバスバー２０Ｇでは、帯板状の端子素材２３の先端部に、２枚の互いに平行で長さの異なる細幅板状の分岐脚２４ａ、２４ｂを形成し、短い方の分岐脚２４ａをそのまま延ばし、長い方の分岐脚２４ｂを、２箇所で略直角に曲げて先端側を短い分岐脚２４ａと平行に延ばし、短い分岐脚２４ａをリード端子２１とし、長い分岐脚２４ｂを予熱片２２としている。
【００４２】
このバスバー２０Ｇをプリント基板１０にセットすることにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、図１１（ａ）に示すように、予熱片２２をプリント基板１０に形成した貫通孔１２に通さないで、図１２に示すように、プリント基板１０の端部とカバー５の隙間６に通してもよい。
【００４４】
図１３は、図１０に示した第５実施形態のバスバーの形状例を示す図で、図１３（ａ）は側面図、図１３（ｂ）は正面図である。
【００４５】
このバスバー２０Ｈでは、リード端子２１と予熱片２２が、１枚の帯板または１本の線材の長さ方向の２つの箇所を用いて構成されており、予熱片２２が、帯板または線材を二重以上に重ね折りすることにより、リード端子２１よりも熱容量が大となるように構成されている。このように構成した場合、リード端子２１と予熱片２２が素材を延ばして見た場合に直列に並ぶ。
【００４６】
このバスバー２０Ｈを用いた場合、予熱片２２が実質的に太くなった場合と同じであるので、吸熱性が良くなる。
【００４７】
なお、図１３（ａ）に示すように、予熱片２２をプリント基板１０に形成した貫通孔１２に通さないで、図１４に示すように、プリント基板１０の端部とカバー５の隙間６に通してもよい。
【００４８】
図１５は、第１実施形態と第５実施形態のバスバーの変形例を示す図である。
【００４９】
このバスバー２０Ｉでは、帯板状の端子素材の中央にＵ字状のスリット２６を入れることで、端子素材を内側部材と外側部材に分岐させており、外側部材を２つの線Ｌ１、Ｌ２の位置で略直角に曲げることで、２つの互いに平行な分岐脚を形成し、それら分岐脚の一方をリード端子２１とし、他方を予熱片２２としている。
【００５０】
図１６（ａ）〜（ｄ）は、予熱片２２の吸熱量アップのためのバスバー形状のバリエーションを示す図である。
【００５１】
図１６（ａ）に示すバスバー２０Ｊでは、単純に予熱片２２をリード端子２１よりも長く設定している（第２実施形態に相当）。
【００５２】
図１６（ｂ）に示すバスバー２０Ｋでは、予熱片２２をリード端子２１よりも幅広板としている（第３実施形態に相当）。
【００５３】
図１６（ｃ）に示すバスバー２０Ｌでは、予熱片２２をリード端子２１よりも長く設定した上で、蛇腹状に折り曲げて、実質的な長さを短くしている（第４実施形態に相当）。
【００５４】
図１６（ｄ）に示すバスバー２０Ｍでは、図１６（ｂ）の予熱片２２にエンボス加工を施して、表面積を増大させている。
【００５５】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、バスバーの基部側への伝熱量を抑制するための手段の各例を示す正面図である。
【００５６】
バスバーの基端部側への熱の移動量を減らす必要がある場合は、例えば、図１７（ａ）のバスバー２０Ｎのように、バスバーの途中に貫通孔２８を設けたり、図１７（ｂ）のバスバー２０Ｐのように、バスバーの途中に括れ２９を設けたりして、伝熱経路断面積を小さくするのが有効である。このようにすれば、予熱片２２の吸収した熱をリード端子２１の基部側に有効に伝えることができるので、より半田の上がりを良くすることができる。
【００５７】
以上の各実施形態では、バスバーの形状として示したが、部品や素子の端子自体をこれらのように成形した場合でも同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５８】
１ノズル
５カバー（他の部材）
６隙間
１０プリント基板
１０ａ第１面
１０ｂ第２面
１１スルーホール
１２貫通孔
２０バスバー（端子部材）
２０Ａ〜２０Ｎ，２０Ｐバスバー（端子部材）
２１リード端子
２１ａ基部
２２予熱片

【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に形成されたスルーホールに、前記プリント基板の第１面側からその裏面である第２面側に突き抜けるように挿入され、その状態で前記プリント基板の第２面側に溶融半田が供給されることにより、前記スルーホールに半田付けされるリード端子を有するプリント基板接続用の端子部材を備えた制御装置において、
前記リード端子の基部側から分岐した経路として予熱片が設けられ、該予熱片は、前記リード端子を前記スルーホールに挿入したときに、前記リード端子と隣接した位置で該リード端子と並んで、前記プリント基板の貫通孔またはプリント基板と他の部材との隙間を通して、前記プリント基板の第２面側に突き出し、それにより、前記リード端子に供給される溶融半田の熱に曝されることで、その熱を吸収して、前記リード端子の基部側に吸収した熱を伝えるものを有することを特徴とするプリント基板接続用の端子部材を備えた制御装置。
【請求項２】
前記端子部材の予熱片の前記プリント基板の第２面側に突出する部分が、前記リード端子よりも長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板接続用の端子部材を備えた制御装置。
【請求項３】
プリント基板に形成されたスルーホールに、前記プリント基板の第１面側からその裏面である第２面側に突き抜けるように、端子部材に形成されたリード端子を挿入し、その状態で前記プリント基板の第２面側に溶融半田を供給することにより、前記リード端子を前記スルーホールに半田付けするプリント基板へのリード端子の半田付け方法において、
前記端子部材に、前記リード端子の基部側から分岐した経路として予熱片を設け、該予熱片を、前記リード端子を前記スルーホールに挿入したときに、前記リード端子と隣接した位置で該リード端子と並べて、前記プリント基板の貫通孔またはプリント基板と他の部材との隙間を通して、前記プリント基板の第２面側に突き出させ、それにより、前記予熱片を前記リード端子に供給する溶融半田の熱に曝すことで、その熱を予熱片により吸収して前記リード端子の基部側に伝えながら、前記リード端子を前記スルーホールに半田付けすることを特徴とするプリント基板へのリード端子の半田付け方法。

【図１】