专利名称：具有压入保持压配合端子的配线基板的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设备中所使用的压配合端子、及压入保持该端子的压配合接合配线基板，特别是涉及在将压配合端子压入搭载于汽车等车辆上、在高温环境下所使用的电子装置内的配线基板上所设置的通孔中以进行电气接合的情况下，抑制端子压入对配线基板的影响的压配合端子与压配合接合配线基板。
背景技术：
以往，在汽车等车辆上，搭载有对车内所设置的发动机等的各设备进行控制的电子控制装置(ECU)。该ECU将对设备的各种控制功能集成在一个单元中，在车辆内搭载有多个ECU。各ECU具有包含根据由各传感器所检测的电子信息进行动作的微计算机等的、进行理论上的控制运算的控制电路部分，及根据运算结果对控制对象进行驱动的致动器等进行向外部的电力控制的动力电路部分。这种车载用ECU，例如在特开2000-323848号公报中已被公开。
在该以往的车载用ECU中，控制电路部分被形成在控制基板上，动力电路部分被内置于模块中。在车载用ECU的组装的过程中，在控制基板向ECU内的组装之际，将直立设置在内置有动力电路的模块上的连接用端子插入设在控制基板上的通孔中。然后，连接用端子被与通过电镀等形成在该通孔中的导电部件焊接。通过该方法，在连接用端子与形成在控制基板上的配线图形电气地连接的同时，可以将控制基板固定在树脂壳体内。但是，因为采用这种结构，故其组装作业比较复杂。
因此，在其组装作业中，作为能够在可靠地进行控制基板与连接用端子的组装的同时，谋求作业工时的减少，并实现不会导致作业环境的恶化的基板连接的方法，提出了在连接用端子中使用压配合端子的方案。在将该压配合端子使用于ECU的基板连接的做法，例如，已在特开平10-208798号公报中公开。
为了简单地进行该基板连接，在被组装到ECU中的控制基板上，间隔规定间距地设置多个通孔。在各通孔的内周面上，镀有导电部件。另一方面，压配合端子对应各通孔间隔规定间距地，将其一端镶埋立设于壳体中。对于该压配合端子，例如可使用针孔型。因此，可将压配合端子从上方压入通孔内，通过压配合接合进行基板连接。
在此，除了上述压配合端子外，例如，如特公平6-28174号公报等中所公开的那样，提出了在压入通孔内时，使弹性变形量均匀的压配合端子。在该压配合端子中，使压力连续部分比通孔的深度长，在压配合端子被压入通孔内时，在压配合端子的上部形成的刚性高的部分就处在通孔外侧的位置上。
另一方面，对于搭载于上述电子控制装置上的控制基板，从连接可靠性方面考虑，要求有较小的热膨胀率。以往，为了适应该要求，开发了陶瓷基板、陶瓷-树脂基板、纤维复合基板等，但是能够同时满足热膨胀率小、加工性良好两方面的基板仍不存在。因此，通过将对片状基板进行环氧树脂含浸干燥处理所得到的预浸料(prepreg)层、与载置于其表面的金属箔加热加压成形而成为一体化的镀金属箔的层叠板，被作为基板广为使用。
因此，例如，如特开平8-309920号公报中所公开的，提出了通过在环氧树脂中添加可挠性料，使树脂的弹性率降低，抑制叠层板的面方向的热膨胀的叠层基板。在该叠层基板中，在树脂内含有具有橡胶弹性的微颗粒，吸收缓和因热膨胀而在树脂中产生的应力，以便在高温下，且即使在温度变动激烈的环境内，金属箔也不会因基板的热膨胀而剥离。借此，将叠层基板的平面方向的热膨胀抑制得很小。
可是，在将压配合端子压入控制基板上所设置的通孔之际，在控制基板上所设置的通孔的开口部分，有时产生由压配合端子压入时的应力集中引起的细微的损伤。通常，在控制基板中，使多个纵横组合有玻璃纤维、含浸有环氧树脂的片材重合，并压实固化的叠层结构的基板被广为使用。因此，在压配合端子压入时，在通孔的开口部分有很大的力作用于基板面方向，致使在通孔开口部分的周边附近发生因叠层的片材的剥离等基材破坏引起的损伤。
但是，像汽车等的发动机室中所配备的电子控制装置，在恶劣的工作环境-例如周围温度高温、多湿的环境下，在控制基板中的损伤部分变得容易吸湿，结果产生了导电材料的铜离子的溶出，基板的绝缘性不断恶化这样的问题。特别是在最近，为了在电子控制装置上获得多种多样的控制功能，故希望实现控制基板的高密度化，甚至小型化，增加控制基板的电气连接部位，使通孔间的距离减小，因此加速了基板的绝缘性的恶化，这已成了很大的问题。
此外，特别是，对于在振动激烈的发动机室等中所设置的电子控制装置的控制基板，为了承受该振动，还有必要强化由压配合端子形成的保持力。但是，如果为了提高压配合端子的保持力而加大压入余量，则反而使压入时的基板负担变大，导致发生损伤。反之，为了减小该负担，通过减小该压入余量，可以抑制负担(载荷)产生，但是这就会产生导致压配合端子的保持力下降这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够适用于通常所用的控制基板，可以抑制压入时的负担发生，在压入后维持保持力的大小，比迄今以前连接可靠性高的压配合端子。
进而，本发明的目的还在于提供一种在将压配合端子压入例如在高温环境下所使用的电子控制装置内的配线基板上所设置的通孔、以进行电气接合的情况下，在端子压入时，能够吸收外部应力，以抑制基板内产生的负担的压配合接合配线基板。此外，还提供一种能够照原样使用以往的压配合端子，并使基板可以吸收由端子对基板产生的应力的基板构造。
为了解决以上的问题，在本发明中，在被压入保持在设于配线基板上的通孔内的压配合端子中，具有压力保持部及导入部；前述压力保持部和前述导入部具有开口部，该开口部沿前述端子的轴向延伸，前述导入部的截面积比前述压力保持部的小；前述压力保持部具有在被压入前述通孔时成为保持力的弹性力；前述导入部具有比前述压力保持部的弹性力弱的弹性力。
此外，本发明，在具备具有通孔的配线基板，和压入保持于该通孔中的压配合端子的电子设备中，前述压配合端子具有压力保持部和导入部；前述压力保持部和前述导入部具有开口部，该开口部沿前述端子的轴向延伸，前述导入部的截面积比前述压力保持部的小；前述压力保持部具有在压入前述通孔时成为保持力的弹性力；前述导入部具有比前述压力保持部的弹性力弱的弹性力。
前述导入部朝前端较细地被形成，进而，在前述端子的轴方向中心有延伸得较长的开口部，在压入时在前述压力保持部与前述导入部上产生弹性力。
前述导入部的截面积比前述压力保持部的截面积小，进而，前述导入部的前述开口部朝前述前端沿轴方向被形成得较长，借此调整前述导入部的截面积的大小。
前述开口部在对应于前述压力保持部的区域形成得较窄，在对应于前述导入部的区域形成得较宽，前述开口部中的对应于前述压力保持部的前述区域，为了补偿因使前述导入部的前述截面积减小而引起的前述压力保持部的弹性力的下降，被形成得较窄。
前述配线基板是叠层的基板，通过环氧树脂叠层多层玻璃纤维片材，在该表面上印刷配线。
此外，根据本发明的配线基板，形成为具有片状基材和压入保持压配合端子的通孔，且在结合前述片状基材的树脂中含有弹性材料的压配合接合配线基板。
另外，在本发明的电子设备中，设成为具有具备片状基材和压入保持压配合端子的通孔的配线基板的结构，该配线基板设成为在结合前述片状基材的树脂中含有弹性材料的基板。
前述压配合接合配线基板中所含有的前述弹性材料是可挠性颗粒，并被分散在基板的树脂中，该可挠性颗粒为丙烯酸橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶中的任意一种、或其多种组合而成。
前述弹性材料，被填充于前述基板的表层部分。
前述配线基板中的前述通孔的内周面由比铜硬的金属构成。
图1A至1C是说明在压配合端子向通孔压入时基板内发生的应力的状态的图。
图2A至2C是说明根据本发明的压配合端子的实施形态的图。
图3A至3C是说明根据本发明的压配合端子的另一个实施形态的图。
图4是比较以往的情况与本实施形态的情况、表示插入载荷相对于压配合端子的插入行程的变化的曲线图。
图5是针对破坏长度相对于压缩应力的关系，表示实施例与以往例的比较的曲线图。
图6是说明以往的车载用电子控制装置中的电子部件的搭载状况的立体分解图。
图7A和7B是说明将压配合端子压入搭载有电子部件的配线基板的通孔中的构成的图。
图8A至8C是说明以往的压配合端子的形状的图。
图9是说明压配合端子压入配线基板的通孔后的状态的图。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明进行说明。
为了明确由本发明所带来的效果，首先，对未运用本发明、电子设备中所使用的一般的压配合端子和压配合接合配线基板的构成进行具体地说明。
这里，有关根据现有技术的电子控制装置的概略的组装构成，表示在图6中。作为该电子控制装置1的主要部分，被收容在一体形成有连接外壳的连接器体树脂壳体2内。控制用连接器3和动力用连接器4、5集中配备于连接器体树脂壳体2的一个侧面上。借此，形成为可以仅从一个方向进行向电子控制装置1的与外部电气连接的构成。
在连接器体树脂壳体2内，收容有控制电路部分和动力电路部分。作为动力电路部分包含多个动力电子部件6、7，在搭载有这些动力电子部件的模块部上，装设有连接用端子8、9。该连接用端子8、9用于与控制电路部分中所包含的控制基板10电气连接。这里，控制基板10被装设在连接器体树脂壳体2的上面侧。在该基板10的端部，设有多个通孔11、12，将连接用端子8、9插入通孔11、12后，通过焊接等将控制电路与动力电路电气连接。在控制基板10上安装着多个控制电子部件13、14、15。而且，在将控制基板10装设在连接器体树脂壳体2的上侧后，在其上方覆盖有盖子16。另一方面，在连接器体树脂壳体2的底面侧，安装有对动力电路的动力电子部件6、7的发热进行冷却用的散热器17。在盖子16和散热器17与连接器体树脂壳体2之间的接合部上，夹装有防水用的密封件18、19。
如以上所述，在以往的车载用电子控制装置中，在电子控制装置的组装的过程中，在直立设置于内置有动力电路的模块上的连接用端子8、9被插入到设在控制基板10上的通孔11、12中以后，连接用端子8、9，被与通过电镀等形成在通孔11、12内的导电部件焊接。由此，在连接用端子8、9与形成在控制基板10上的配线图形电气连接的同时，控制基板10被固定在连接器体树脂壳体2内。
但是，要通过焊接进行连接，不仅要进行焊接作业，而且还有必要进行清洗等作业，因此不仅作业工时增加，而且作业环境恶化。另外，在将焊接材料从以往的共晶焊锡无铅焊锡化方面，在连接器的端子的情况下，锡焊的技术问题多，且增加了管理工时。
这里，为了可靠地进行连接用端子与控制基板的连接，在上述以往的电子控制装置中，虽然可以在将连接用端子插入形成于控制基板上的通孔中以后进行焊接，但是当对通孔进行焊接时，因为与连接用端子插入侧相反的一侧的孔被焊锡塞住，故变得难以确认通孔与连接用端子是否接触，连接不良不易被发现。此外，由于连接用端子与控制基板被紧紧固定，例如，安装有致动器的壳体的振动会直接递到控制基板，给搭载于控制基板的电子部件带来不良影响。
因此，作为可在可靠地进行控制基板与连接用端子的连接的同时，谋求作业工时减少，且实现不会导致作业环境的恶化的基板连接的对策，在连接用端子中，使用了压配合端子。对于将这种基板连接运用于电子控制装置的情况，在图7A和7B中表示了该电子控制装置中的控制基板与端子的连接的状态。
图7A示出控制基板的通孔的纵剖面。这里所示的控制基板10与图6中所示的电子控制装置1中所用的是相同的，是与该控制基板10的通孔11、12相关的部分。在图7A中，用H1、H2的标号表示这些通孔。虽然实际上设有很多通孔，但是这里代表性地示出了两个。各通孔被间隔间距p地排列着。而且，从通孔H1、H2的内周面的壁到控制基板10表面的孔开口附近，设有通过镀铜等形成的导电部件18。用w表示通孔孔径。
另一方面，在图7B中，表示出了镶埋立设于连接用端子壳体内的压配合端子P1、P2。这些压配合端子按控制基板10上所设置的通孔的数目直立设置，但在图7B中，与图7A中所示的通孔H1、H2对应地示出两根压配合端子P1、P2，并被直立设置在与通孔的间距p相应的位置。压配合端子P1、P2的长度被调节为可使控制基板10在壳体内固定在规定位置的长度。用W表示压配合端子的压入前的最大宽度。
这里，在图8A中示出了表示针孔型压配合端子的细节的侧视图。在图8A中，与图7B中所示的压配合端子的方向相反地表示。因而，在图8A中所示的压配合端子变成从上方压入设置在控制基板上的通孔中。
压配合端子通过对由铜合金等导电性材料构成的金属板进行冲压加工而形成，形成为一根一根端子。压配合端子沿轴方向一体地形成有主体部、压力保持部、导入部、以及前端部。由压力保持部与导入部形成压入时的弹性部，主体部，在图7B的例子中，构成了用于镶埋、竖立在连接用端子中的基端部。导入部被较细地形成以便在压配合端子压入通孔时，其前端易于插入。
沿压配合端子的轴中心的纵长方向，设有与金属板的冲压同时形成而贯通的开口部。由该开口部，形成压力保持部与导入部，压力保持部的由A-A线表示的位置的宽度W在端子中最宽。导入部的宽度向前端部渐渐变窄。
在图8B中，表示出作为压力保持部的一部分的A-A线处的截面，并在图8C中表示出作为导入部的一部分的B-B线处的截面。这些截面积的大小在压力保持部与导入部中是相同的。
在图8A中所示的压配合端子被压入通孔时，如果压配合端子从上方下降，或者，通过将控制基板向上推，导入部的B-B线附近最先接触通孔的开口周边而施加载荷，并产生弹性变形。进而，如果继续施加载荷，则压力保持部被压入通孔内。这里，压配合端子对通孔的压入余量为(W-w)。
这里，在图9中表示了将图7B中所示的压配合端子P1、P2压入图7A中所示的控制基板10的通孔H1、H2中的状态。图8A中所示的压配合端子的压力保持部，如图9中所示，完全被压入通孔内，控制基板10被保持在靠近连接用端子模块的位置，控制基板被固定，而且，压力保持部与通孔H1、H2内的导电材料18紧密接触而形成电气连接。
但是，当将压配合端子压入设在控制基板上的通孔时，有时会在图9中圆圈线所示的控制基板的通孔开口部分，产生因压配合端子压入时的应力集中引起的细微的损伤。即使在一般的电子设备中，由压配合端子进行的接合方法也被广泛地使用，但是在这种情况下，需要重点管理基板的通孔的直径公差，以使端子压入。但是，即使在这种情况下，因为需要将端子压入，以得到与基板的保持力，所以会给基板带来不必要的载荷。因此，在压配合端子的压入时，在通孔的开口部分会有很大的力向基板面方向作用，并在通孔开口部分的周边附近产生由叠层的片材的剥离等基材破坏引起的损伤。
如以上说明的，电子控制装置中所使用的根据现有技术的压配合接合中，存在着在将压配合端子压入设在配线基板上的通孔时，会给配线基板本身带来不必要的载荷这样的缺陷。
因此，在本发明中，对压配合接合中所使用的压配合端子的形状加以研究，开发出一种能够适用于通常所用的配线基板、可以抑制端子向配线基板压入时产生的负担、并可在压入后维持保持力的大小、比迄今以前连接可靠性更高的压配合端子。
接下来参照附图对本发明的压配合端子的实施形态进行说明。
由此，首先，在对本发明的压配合端子的实施形态进行说明之前，将完成该压配合端子的考虑方法表示图1A至1C中。图1A表示将图8A中所示的现有技术的压配合端子P压入图7A中所示的控制基板10的通孔H1或H2的情形。在图1A中，为了简化图面，将压配合端子P表示为简单的形状，并省略了处于通孔H1或H2内的导电部件18的表示。
图1A表示出将压配合端子P压入通孔H内的情形。在压配合端子P被插入通孔H内，导入部接触到通孔H的开口周缘部时，将插入行程设为0mm。然后，对压配合端子P加力，在经由导入部、压力保持部开始被压入通孔H内时，将插入行程设为0.6mm。虽然未示出，但在以后，继续进行压入动作，插入行程进一步变长。在该压入动作中的端子上，被加载有一定推压力。
在图1B中，表示了在如图1A中所示地将压配合端子P压入通孔H时，加在控制基板10上的载荷的变化。横轴表示插入行程(mm)，纵轴表示载荷(N)。实线所示的载荷曲线表示图1A中所示的压配合端子P的压入动作中的载荷的变化。由图可知在插入行程0.6mm附近，载荷变为峰值。
在图1C中，与该载荷曲线相对应地、将在基板的通孔H的开口周缘部发生的应力的变化表示在应力曲线中。横轴是插入行程(mm)，纵轴是发生应力(N/mm2)。如从该应力曲线所看到的，发生应力的大小在插入行程0.6mm附近变为最大，并随着压入动作的继续进行而下降。这里，若试着与基板的设计基准值进行比较，则如图1C所示，插入行程0.6mm附近的最大值超过该基板的设计基准值。因此，可以认为，在设于基板上的通孔的开口周缘部发生过大的应力，使该周缘部的叠层结构被破坏。
因此，为了在将压配合端子P压入通孔H内时，在通孔H的开口周缘部不会发生损伤，只要该应力曲线的最大值不超过基板设计基准值就可以了。由此可知，如图1B中所示，相对于具有发生应力的最大值的实线的曲线，只要制成能够使载荷随插入行程的变化成为以虚线表示的应力曲线的压配合端子的形状即可。
基于以上的认识，在本实施形态的压配合端子中，形成为具有降低在压入时导入部施加给基板的应力，以压力保持部维持或增强保持力的两段的弹性特性的形状。以下参照图2和图3对本实施形态的压配合端子进行详细说明。
图2A表示了压力保持部处的压入时的弹性力与图8A中所示的针孔型压配合端子P的相同、导入部处的弹性力比压力保持部的弹性力小的压配合端子的侧面形状。图2A中所示的压配合端子也与图8A中的一样，通过对金属板冲压加工而一体地形成其整体。压配合端子P的厚度取为均匀的。
压配合端子，一体地冲压加工有主体部、压力保持部、导入部、以及前端部，且在中央沿轴方向设有较长地贯通的开口部，这与图8A的情况是一样的。压力保持部的A-A线处的截面积如图2B中所示，压力保持部的弹性力与图8A中所示的压配合端子的压力保持部的截面积是同样的，与图8B中所示的截面积是相同的。
在图2A中所示的压配合端子P中，为了使导入部的弹性力比压力保持部的弹性力弱些，将贯通的沿轴方向长开口部的长度，比以虚线所示的以往的端子上所设置的开口部向前端部加长。通过形成这样的开口部，与在图8A的以往的压配合端子中压力保持部与导入部的截面积相同的情况相对，在图2A的本实施形态的压配合端子中，如图2C所示，导入部的B-B线处的截面积比压力保持部的截面积小。
这样一来，根据图2A的本实施形态的压配合端子，通过使导入部的截面积比压力保持部的截面积窄，导入部的弹性力被减弱，可以降低图1C中所示的发生应力曲线中的应力最大值。以本实施形态的压配合端子的情况为实施例1，将其载荷曲线表示在图4中。与根据以往情形的载荷曲线相比较可知，能够降低由导入部引起的载荷发生，可以抑制压入时的基板的损伤。而且，压力保持部的弹性力，被形成为不用变更现有技术的压配合端子的压入余量，就可以确保必要的保持力。
接下来，参照图3，对有关使导入部的弹性力减弱的开口部形状的另一个实施形态进行说明。在图2A中所示的压配合端子中，压入余量保持与以往不变，通过使贯通的沿轴方向的长开口部的长度向前端部加长，来减弱导入部的弹性力，而在图3的实施形态中，在不变更压入余量这一点与前述的实施形态的情况相同，但沿轴方向的长开口部的长度也保持以往中的开口部的长度不变，并在开口部的形状上下工夫以改变导入部的弹性力。
图3A中所示的另一个实施形态中所使用的压配合端子P，作为整体形状，与图8A中所示的针孔型的压配合端子P相同，通过对金属板冲压加工一体地形成其整体。压配合端子P的厚度是均匀的。
该压配合端子P，一体冲压加工形成有主体部、压力保持部、导入部、以及前端部，并在中央设有沿轴方向较长地贯通的开口部，而该开口部的长度，与图8A的情况相同。再者，在图3A中，以往中的开口部用虚线表示。压力保持部的A-A线处的截面积表示在图3B中，导入部的B-B线处的截面积表示在图3C中。
在图3A的压配合端子P中，为了使导入部的弹性力比以往中的压力保持部的弹性力弱，如图3C中所示，通过使导入部的部分的宽度变窄，减小以往中的该部分B-B线的截面积。但是，如果使导入部的宽度变窄减小其截面积，以得到规定的弹性力，则开口部的形状如图3A中所示，形成了使开口部扩张到压力保持部的一部分区域的后果。这样一来，如果压力保持部的A-A线处的截面积仍与以往中的压力保持部的该截面积的大小相同，则有可能无法发挥当初的保持力。
因此，在图3A中所示的另一个实施形态的压配合端子P中，作为对该保持力下降的补偿，使压力保持部的开口部的开口面积变窄，以使A-A线的截面积比以往中的该截面积大。该情形被表示在图3B中。
这样一来，如果用图3A的该另一实施形态的压配合端子，则导入部的截面积小于压力保持部的截面积，由此减弱导入部的弹性力，可以降低图1C中所示的发生应力曲线中的应力最大值。该另一个实施形态的压配合端子的情况的载荷曲线，作为实施例2表示在图4中。与以往中的载荷曲线进行比较可知，由导入部引起的载荷发生可以降低，并可以抑制压入时的基板的损伤。而且，对于保持部的弹性力来说，通过加大压力保持部的截面积以补偿下降的弹性力，可以不变更以往的压配合端子的压入余量地确保保持力。
虽然在以上说明的压配合端子中，以针孔型的情况为例进行了说明，但是其他形式，例如，在Z型、活动型的压配合端子中也同样，可以使其具有使导入部的弹性力比压力保持部的弹性力弱这样的两段的弹性特性，以降低将端子压入通孔时发生的基板的损伤。
此外，虽然在上述的实施形态的压配合端子中，是对在中央沿轴方向延伸得较长地的一个开口部的形状进行变更，调整导入部的截面积，由此减弱导入部的弹性力，但是也可以将在压力保持部与导入部中发生弹性力的开口部分离，即使对应导入部设置两个开口部，也可以减弱导入部的弹性力。
进而，虽然在根据上述的实施形态的压配合端子中，因为使用了由金属板冲压加工而成的端子，所以端子整体具有均均的厚度，但是使之具有使导入部的弹性力比压力保持部的弹性力弱这样的两段弹性特性的方法的运用不必限于均匀厚度的场合。因厚度均匀的缘故，所以通过调整开口部的开口形状，能够使导入部的弹性力变更，作为变更导入部与压力保持部的截面积的做法，也可以通过变更端子的厚度来实现。对此可以举出压力加工、或对适当部分的电镀等方法。
以上，表示出了本发明的压配合端子的实施形态，说明了通过压配合端子的结构进行研究，抑制对压配合接合配线基板的应力发生的情形，但是，下面，参照附图，对在压配合接合配线基板本身的构成上下工夫、缓和配线基板上发生的应力的、本发明的压配合接合配线基板进行说明。
在根据本发明的压配合接合配线基板，能够形成在压配合端子被压入电子控制装置中的配线基板上所设置的通孔中以进行电气接合的情况下，能够吸收该端子压入时的外部应力，并抑制基板内发生的负担的压配合接合配线基板。此外，还提供一种可仍旧使用以往的压配合端子，并还可板受到的来自端子的应力的基板结构。
在将控制基板组装到电子控制装置内时，在将压配合端子压入设置在控制基板上的通孔之际，在设置在控制基板上的通孔的入口部分会发生因压配合端子压入时的应力集中引起的细微的损伤的事实前已述及。其情形表示在图9中，在由图中的圆圈线所包围的控制基板10的通孔H1、H2的开口部周边处，发生这种损伤。
在一般的电子设备中，也广泛地使用通过压配合端子进行接合的方法。在这种情况下也同样，重点管理基板的通孔的直径公差，以使端子压入，但是仍然会因为要压入端子取得与基板的保持力，而给基板带来不必要的载荷，发生压入时的损伤。
通常，因为在控制基板中，采用了使多个纵横地组合有玻璃纤维、并含浸有环氧树脂的片材重叠、并压实固化的叠层结构，故在压配合端子压入时，在其开口周边部沿基板面方向作用有很大的力，因此，在通孔周边附近有时发生因所叠层的片材的剥离等基材破坏引起的损伤。进而，为了加强压配合端子的固定保持，在采用较大压入余量等加强压配合端子的弹性的方法的情况下，压入时的损伤变得更为显著。
但是，像汽车等在发动机室中配备的电子控制装置那样，在恶劣的工作环境—例如周围温度为高温、多湿、而且振动激烈等条件下，压入时的损伤会影响基板特性。如果在控制基板上存在有压入时的损伤，当控制基板处于高温、多湿的环境时，在损伤部分变得容易吸湿，结果导电材料的铜离子就溶出，加速了基板的绝缘性的恶化。特别是在最近，为了在电子控制装置中获得多种多样的控制功能，故谋求控制基板的高密度化甚至小型化，控制基板的电气连接部位增加，通孔间的距离减小，所以产生了加速基板的绝缘性的恶化这样的很严重问题。
此外，特别是，在设置在振动激烈的发动机室等中的电子控制装置的控制基板的情况下，有必要进一步强化由压配合端子产生的保持力。因此，当为了提高压配合端子产生的保持力加大压入余量时，反而产生了使压入时的负担增大的后果，对于减小压入时的负担来说，虽然通过减小该压入余量可以抑制负担(载荷)发生，但是存在有致使压配合端子的保持力下降这样的问题。
因此，作为解决该等问题的方法，在本发明中提供了一种能够在例如将压配合端子压入高温环境下所使用的电子控制装置内的配线基板上所设置的通孔中进行电气接合的情况下，在端子被压入时，吸收外部应力，以抑制基板内发生的负担的压配合接合配线基板，此外，还提供了仍能使用以往的压配合端子，且可以吸收基板受到的来自端子的应力的基板结构。
因此，首先，在说明本实施形态的压配合接合配线基板之前，将完成对该压配合接合配线基板进行改良的考虑方法表示在图1A至1C。完成对该压配合接合配线基板进行改良的构思，与上述本实施形态的压配合端子的情形是相同的。
如图1B中实线所示的载荷曲线所示，在压配合端子P被压入通孔H内时，加在控制基板10上的载荷的变化，在插入行程0.6mm附近，其载荷形成峰值。在图1C中，对应于该载荷曲线，表示了在基板的通孔H的开口周缘部发生的应力的变化。从该应力曲线可以看出，发生应力的大小，在插入行程0.6mm附近成为最大，并随着压入动作的进行降低。
这里，在以往的基板的设计基准值为图示的样子时，如果与该设计基准值进行比较，则插入行程0.6mm附近处的最大值，超过该基板设计基准值。因此，可以认为，在设于基板上的通孔的开口周缘部发生过大的应力，破坏了该周缘部的叠层结构。
因此，为了要在将压配合端子P压入通孔H时，通孔H的开口周缘部不发生损伤，只要该应力曲线的最大值不超过基板设计基准值即可。
基于以上的认识，本实施形态的压配合接合配线基板，形成为在将压配合端子分别压入设在配线基板上的多个通孔时，可以降低加在基板上的外部应力的基板结构，为了降低该应力，设成叠层结构的基板本身赋有弹性的构造，作为其具体的方法，在对基板的片状基材进行结合的树脂中填充了弹性材料。
接下来，就对本实施形态的压配合接合配线基板进行说明。作为在结合基板的片状基材的树脂——例如环氧树脂中填充弹性材料的做法，存在有多种方法。
例如，在对使含有固化剂的环氧树脂清漆在片状基材中含浸干燥而得到的预浸料层与放置在其表面上的金属箔进行加热加压成形而一体化时，使具有与环氧树脂不相溶的橡胶弹性的微颗粒分散在该预浸料层的一部分甚至全部中，形成使环氧树脂清漆在片状基材中含浸干燥而得到的预浸料层。
这里，被分散的微颗粒具有与清漆中的环氧树脂不相溶的橡胶弹性，该颗粒的材料，从丙烯酸橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶当中的一种，或者，将其组合配合的所得物当中选择。
下面，对使这种微颗粒分散于树脂中，构成基板的树脂赋有弹性的配线基板，在运用于通孔的压配合接合的情况下，将压配合端子压入时的基板内的损伤发生状况表示在图5中。在图5的曲线图中，将本实施形态的树脂赋有弹性的压配合接合配线基板的情况作为实施例示出，为了比较，将以往所用的环氧树脂的复合基板(FR-4)—例如玻璃织物树脂基板的情况为以往例示出。
在图5中，作为在将压配合端子压入设在基板上的通孔时基板上发生的损伤，表示出对片状基材的剥离等破坏长度进行测量的结果，与假定在通孔内的壁面上施加应力的基板试验片不同，通过沿与基板的片状基材的叠层面平行的方向施加载荷，测量了破坏长度。在图5的曲线图中，实心圆点表示以往例中的测量结果，而且，实心方点表示实施例中的测量结果。粗实线对应于实施例，细实线对应于以往例。这些线反映根据各测量结果绘图产生的倾向。
这里，如果就以往例观察破坏长度的进展倾向，则随着加在基板上的应力的增加，破坏长度加大，与此相对，在本实施例的情况下，即使所施加的应力增加，也表现出抑制破坏长度的进展程度的情形。该破坏的发生结果的差异，可以认为是因为在树脂中填充了弹性材料的缘故。该破坏长度的结果，如果因所填充的微颗粒的种类的不同，与图5中的实施例相比不会有那么大的差异。
在以往例中所用的基板中，在进行硬配合接合的情况下，仅着眼于与基板的保持力，未考虑将压配合端子压入通孔时的对基板的损坏。因此，在端子密度不断加大时，通孔间的间隔缩短，在提高基板的绝缘可靠性方面，上述破坏长度的进展成为一大障碍。结果，为了在高温环境下使用，考虑到该破坏长度，不得不将通孔间隔设计得宽些，或者将压配合端子的保持力设计得较小。
与该以往例相对，在将弹性材料填充于树脂中的实施例中，因为在将压配合端子压入通孔时，如图5中所示，即使发生的对基板的应力较高，也可以将破坏长度的进展抑制得很低，故能够得到耐受压入时的应力的基板。因此，即使通孔间距缩短，也可以保证基板的绝缘可靠性。
例如，在通孔间距(端子间间距)为300μm的情况下，此时破坏长度的极限为150μm。在图5中，该范围作为打上斜线的允许破坏长度区被表示出。在以往例的基板中，例如，以300μm设计通孔间距，要得到必要的绝缘可靠性，必须削弱压配合端子的保持力，以减小端子压入时的应力。通常，因为将端子压入通孔时的发生应力有必要为400～500N/mm2左右，所以在以往例的基板中，无法满足该要求。再者，在图5中，该发生应力作为f1被表示出。
与此相对，在实施例的基板的场合，由于设成了在树脂中填充弹性材料的基板，所以能够缓和吸收加在基板上的外部应力，由此可增强基板的强度，像图5中所示的应力f2那样，例如，即使施加600μm的应力，也可以将破坏长度抑制到150μm以下，充分满足上述要求。
虽然在至此的说明中，以在全体基板中进行配线基板的弹性材料的填充的场合为例，但是在有必要吸收缓和加在基板上的外部应力的部分，如图1C中所示，在压配合端子处，着眼于在基板上所形成的通孔的压入入口附近，弹性材料向树脂中的填充，也可以在基板表面部分进行。
此外，在端子向通孔压入时的发生应力较大的场合，除了在树脂中填充弹性材料外，对通孔内面上所形成的导电材料，使用比铜硬的金属(例如镍、钯、铑等)以形成高强度，负担端子压入时的一部分应力，由此使应力集中分散，可以提高耐应力性能，可以提高基板的可靠性。
再者，虽然在上述各实施形态中，是运用于搭载于汽车等的电子控制装置的控制电路装置的场合，但是本发明不限定于有关用途，在其他电路基板，例如省力机器的控制电路基板、通信机器的控制电路基板中，同样可以运用，并能得到同样的效果。
像以上这样，在本发明的压配合端子中，由于形成为具有将该端子的导入部的弹性力比压力保持部的弹性力减弱这样的两段弹性特性，所以在将该端子压入在基板上所形成的通孔内时，可以抑制对通孔的开口周缘部的负担(载荷)。
由于并不是在压入时减弱加在压配合端子上的推压力，在压力保持部被压入时提高该推压力，而是在压配合端子本身上具有两段弹性特性，所以可以通过在压配合端子上，从压入时到压入结束，施加恒定推压力来进行压入动作，可以抑制压入时的基板内的负担发生。
此外，在本发明的压配合端子中，由于该端子的压力保持部的弹性力在被压入通孔内时可以维持足够的保持力，所以即使未严格地进行减小通孔的直径公差等管理以原封不动的状态使用通常的基板，除了基板上不会发生负担外，也可以利用该端子牢固地保持基板，而且，可以确保与设在基板上的配线的电气连接。
此外，压配合端子插入时的载荷减半，因此，能够实现压配合端子的插入夹具的低作用力化。
进而，在本发明的压配合接合配线基板中，由于在对基板的片状基材进行结合的树脂中填充了弹性材料，所以不用改变被压入到设在基板上的通孔中的压配合端子的形状等，就可以确保以往压配合接合中的保持力，可以提高通孔间的绝缘可靠性。因此，可以将压配合接合配线基板在特别是处于高温、多湿、且强振动的恶劣的环境下的电子控制装置的控制基板上使用。
此外，通过在树脂中填充弹性材料，可以缓和吸收加在基板上的外部应力。因而，即使使用以往的端子，也就是说，即使不对以往的端子进行改良，也可以获得较佳效果，此外，为了管理以往基板的压入余量，虽然印制配线基板的孔的直径公差，有必要为例如50μm范围，但是可以用150μm～200μm范围来管理，可以增加印制配线基板的设计自由度。而且，可以缩短通孔间隔，能够进行控制基板的高密度设计。
权利要求
1.一种压配合端子，该端子是压入保持在设于配线基板上的通孔内的压配合端子，其特征在于，具有压力保持部及导入部；前述压力保持部和前述导入部具有开口部，该开口部沿前述端子的轴向延伸，前述导入部的截面积比前述压力保持部的小；前述压力保持部具有在被压入前述通孔时成为保持力的弹性力；前述导入部具有比前述压力保持部的弹性力弱的弹性力。
2.一种电子设备，具备具有通孔的配线基板和压入保持在该通孔中的压配合端子，其特征在于，前述压配合端子具有压力保持部和导入部；前述压力保持部和前述导入部具有开口部，该开口部沿前述端子的轴向延伸，前述导入部的截面积比前述压力保持部的小；前述压力保持部具有在压入前述通孔时成为保持力的弹性力；前述导入部具有比前述压力保持部的弹性力弱的弹性力。
3.如权利要求1所述的压配合端子，其特征在于前述导入部朝前端形成得较细。
4.如权利要求1所述的压配合端子，其特征在于前述导入部的截面积随着朝向前述前端而减小。
5.如权利要求1所述的压配合端子，其特征在于前述开口部在对应于前述压力保持部的区域形成得较窄，在对应于前述导入部的区域形成得较宽。
6.如权利要求5所述的压配合端子，其特征在于前述开口部中的对应于前述压力保持部的前述区域，为了补偿因使前述导入部的前述截面积减小而引起的前述压力保持部的弹性力下降，形成得更窄。
7.如权利要求1所述的压配合端子，其特征在于前述配线基板是层叠而成的基板。
8.如权利要求1所述的压配合端子，其特征在于前述配线基板由层叠有多层玻璃纤维片材的层叠基板构成，在该配线基板表面上具有印制配线。
9.一种压配合接合配线基板，由片状基材构成，具备将压配合端子压入保持该端子的通孔，并在用于结合前述片状基材的树脂中含有弹性材料。
10.一种电子设备，具有由片状基材构成，具备将压配合端子压入保持该端子的通孔的配线基板；前述配线基板，在用于结合前述片状基材的树脂中含有弹性材料。
11.如权利要求9所述的压配合接合配线基板，其特征在于前述弹性材料是被分散在基板的树脂中的弹性颗粒。
12.如权利要求11所述的压配合接合配线基板，其特征在于前述弹性颗粒是丙烯酸橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶中的任意一种，或其多种的组合。
13.如权利要求9所述的压配合接合配线基板，其特征在于前述弹性材料，被填充在前述基板的表层部分。
14.如权利要求9所述的压配合接合配线基板，其特征在于前述通孔的内周面有比铜硬的金属。
全文摘要
本发明涉及处于汽车内的高温环境下的电子设备中所组装的压配合接合配线基板。使压配合端子向通孔压入时对基板的发生应力的峰值不超过设计基准值，抑制基板内的损伤发生。在一体地形成有主体部、保持部、导入部和前端部的压配合端子中，使导入部的截面积小于保持部的截面积，将导入部的弹性力比保持部的弹性力削弱，减小对基板的应力。在配线基板中，弹性材料填充于结合基板的片状基材的树脂中，缓和基板本身中发生的应力。
文档编号H05K1/03GK1841849SQ20061007211
公开日2006年10月4日 申请日期2003年9月30日 优先权日2002年9月30日
发明者渡边弘道, 深津佳史, 笠井敏裕, 杉田直树, 齐藤尚史, 山仲浩之 申请人:富士通天株式会社, Kel株式会社, 新神户电机株式会社