JP2016504736A

JP2016504736A - 電子基板の製造および組み立て工程、ならびにそれによって得られる電子装置

Info

Publication number: JP2016504736A
Application number: JP2015548811A
Authority: JP
Inventors: ラザーニ，チェーザレ
Original assignee: メタシステムズエス．ピー．エー．
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2016-02-12
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: EP2936948A1; CN104919903B; ITMO20120321A1; US10225921B2; JP6493841B2; EP2936948B1; WO2014097061A1; CN104919903A; US20150351226A1

Abstract

電子基板の製造および組み立て工程は、実質的に細長い形状の第１の電力コネクタ（７）を有する第１の電子基板（２）を配置するステップと、第１の電力コネクタ（７）を通らせるようにするのに適切な貫通開口部（１４）を有する第２の電子基板（１０）を配置するステップと、電力回路を含み、かつ、第１の電力コネクタ（７）に接続可能な第２の電力コネクタ（１８）を有する第３の電子基板（１５）を配置するステップと、第２の電子基板（１０）を第１の電子基板（２）に関連付けるステップであって、第１の電力コネクタ（７）を貫通開口部（１４）から挿入することを含む、関連付けるステップと、第３の電子基板（１５）を第２の電子基板（１０）に関連付けるステップであって、第２の電力コネクタ（１８）を前記第１の電力コネクタ（７）に接続することを含む、関連付けるステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電子基板の製造および組み立て工程、ならびにそれによって得られる電子装置に関する。

電気および電子分野に関して、いくつかの段階で共に適切に接続されかつ組み立てられるいくつかの電子基板からなる電子装置の製造が既知である。

特に、電子制御回路および電力回路専用の１つまたは複数の別個の電子基板の使用が既知であり、普及している。

特に、制御回路を電力回路から分離する場合、電子基板に関して作業するいずれの操作者にとっても安全性がより高まる可能性がある。

実際、制御回路は、この場合、電力回路と比較すると、安全性が低下した電圧で作動する可能性がある。

一般的に言えば、それぞれが隣接した２つの電子基板の制御論理間の接続は、例えば、共に連結して制御信号の送信を可能とすることができる雄および雌ＤＩＮコネクタからなる特殊な制御コネクタによって行われる。

また、それぞれが隣接した２つの電子基板の電子式電力回路間の接続は、例えば、共に連結して電力信号を通すことができる雄および雌タイプのいわゆる「ファストン（ｆａｓｔｏｎ）」コネクタからなる特殊な電力コネクタによって行われる。

その場合とは違って、それぞれが隣接していない２つの基板を電気的に接続するためには、一連の特定のケーブルによって共に接続されたそれぞれの電子基板周辺部に沿って適切に固定された適切なコネクタを使用しなければならない。

従って、その結果、電子基板群外に伸長する一連のケーブルによって、それぞれが直接隣接していないそれら基板全てを適切に接続することができることになる。

しかしながら、既知のタイプの上記の工程および装置にはいくつかの欠点がある。

特に、複数のケーブルによってそれぞれが直接隣接していない電子基板を接続するために必要なことは、必然的に、組み立て工程の複雑さが増すこと、および、組み立て自体を完了させるのに必要とされる全時間が長くなることを伴う。

さらに、複数のケーブルによってそれぞれが直接隣接していない電子基板を接続するために必要なことは、必然的に、接続エラーが生じる可能性が高くなり、それゆえに、エラーの可能性を制限するために、基板の組み立ておよび電気接続中、および／または、異なるタイプ／色のコネクタの使用中に操作者を導くのに適切な特定のマニュアルの使用が必要になる。

電子基板の周辺の１つまたは複数の部分に対応して配置されたコネクタを使用することは、必然的に、コネクタ自体に対する専用のプリント回路上の適切な空間によって、このようなコネクタを収容するための基板のレイアウトを適切に検討することがさらに制限される。

また、ケーブルの使用は、多くの場合、過度に長い経路を具現し、それによって電力信号における外乱が生じることを伴う。

本発明の主な目的は、電子基板の組み立ておよび電気的接続の簡略化および高速化を可能にする、電子基板の製造および組み立て工程、ならびに、それによって得られる電子装置を提供することである。

本発明の別の目的は、電子基板の組み立て工程中のエラーの低減を可能にする、電子基板の製造および組み立て工程、ならびに、それによって得られる電子装置を提供することである。

本発明の別の目的は、電子基板、ひいては、製造された電子装置の全体の寸法の低減を可能にする、電子基板の製造および組み立て工程、ならびに、それによって得られる電子装置を提供することである。

本発明の別の目的は、簡易、合理的、容易、そして効果的な使用範囲内における技術水準の上記欠点の克服、および、低費用の解決法を可能にする、電子基板の製造および組み立て工程、ならびに、それによって得られる電子装置を提供することである。

上記目的は、請求項１に記載の、電子基板の製造および組み立てを行うための本発明の工程によって実現される。

上記目的は、請求項９に記載の、本発明の電子装置によっても実現される。

本発明の他の特徴および利点は、好ましいが唯一のものではない、単に例として示されるが以下のような添付の図面に制限されない電子基板の製造および組み立て工程、ならびに、それによって得られる電子装置の実施形態の説明からより明白となるであろう。

本発明による電子装置を示す不等角投影図である。本発明による工程を示す不等角投影図である。本発明による工程を示す不等角投影図である。本発明による工程を示す不等角投影図である。本発明による工程を示す不等角投影図である。本発明による工程を示す不等角投影図である。

特にこのような図に関して、包括的に１によって示されるものは、本発明による工程によって作ることができる電子装置である。

特に、当該工程およびそれによって得られる装置は、いくつかの重ね合わされた電子基板間の組み立ておよび電気的接続工程の大幅な簡略化ならびに高速化を可能にする。

実際、本解決法によると、極めて容易かつ迅速なやり方で、コネクタ全てを電子的に接続するために、電子基板を上下になるように挿入することで十分である。

従って、技術水準とは異なるやり方で、提案された解決法によって、一連の特定の外部ケーブルによって共に接続された電子基板のそれぞれの周辺部に沿って固定されたコネクタによって、それぞれが隣接していない２つの基板を電気的に接続することは不要である。

また、提案された解決法は、電子基板の組み立ておよび電子的な接続の工程中のエラーの大幅な制限、ならびに、電子基板、ひいては、得られる電子装置の全体の寸法の大幅な低減を可能にする。

例示において示される装置１は、特に、電気車両の電池を再充電するのに使用可能な、車両用電池充電器で構成される。

それゆえに、装置１は、電気車両の電池に接続可能で、電池自体を再充電するのに適した、適切な電気回路で構成される。しかしながら、異なるタイプの電子装置の製造も除外できない。

例示において示される実施形態に関して、装置１は：
−第１のプリント回路３と；
−電源電圧および電流を処理するのに適切であり、例えば、電子式電力構成要素またはコンデンサなどからなる複数の電子構成要素４と；
−例えば、変圧器、フィルタ、および、インダクタンスコイルなどの構成要素からなる複数の巻線構成要素５と、を含む第１の電子基板２を含む。

特に、巻線構成要素５は、ｋＷ域の電力に使用可能な大型構成要素である。

電子構成要素４および巻線構成要素５は、第１のプリント回路３に固定され、かつ、プリント回路自体の導電トラックに電子的に接続される。

有利には、第１の電子基板２は、１つまたは複数の第１の制御コネクタ６、および、１つまたは複数の第１の電力コネクタ７を含む。

特に、本明細書において、「制御コネクタ」によって表されるものは、制御信号（つまり、低減した電圧／電流信号）を送るのに使用可能な電子コネクタを意味することを指摘する。

さらに、本明細書において、「電力コネクタ」によって表されるものは、電力信号（つまり、高電圧／電流信号）を伝導するのに使用可能な電子コネクタを意味することを指摘する。

電子基板２は、第１のプリント回路３に固着され、かつ、巻線構成要素５が固定されるプリント回路の一部を取り巻く周辺保持壁を有するテンプレート８も有する。

有用には、電子基板２は、テンプレート８によって範囲が定められたプリント回路３の全域において析出され、かつ、巻線構成要素５をプリント回路自体において留めることができるようにするのに適切な固体化した熱硬化性材料９の層を含む。

有利には、固体化した熱硬化性材料９の層は、第１の制御コネクタ６および第１の電力コネクタ７に対応した第１のプリント回路３の区域において析出されて、コネクタをプリント回路自体に留められるようにすることができる。

従って、実際には、固体化した熱硬化性材料９の層は、電子基板のより高い機械的堅牢性を実現し、直接的に第１のプリント回路３に対して、第１の制御コネクタ６を、特に、第１の電力コネクタ７を確実に留めることを可能にする。

有用には、熱硬化性材料９の層は、通常操作中に巻線構成要素５によって生じた熱の均一かつ効率の良い拡散も可能にする。

有用には、熱硬化性材料９を樹脂または同様の材料で作ることができる。

第１のプリント回路３を、ベトロナイト（ｖｅｔｒｏｎｉｔｅ）タイプまたは他の同様の電気絶縁材料の、誘電材料の支持物に対して既知のタイプの技法によって作ることができる。

代替的には、装置１の一実施形態は、ＩＭＳ（絶縁金属回路基板）タイプのプリント回路の具現および使用を想定することができる。

従って、この場合、第１のプリント回路３は、誘電層が析出される金属材料、好ましくはアルミニウムの支持物を含む。

装置１は、第２のプリント回路１１と、制御回路を構成するためにプリント回路１１上で共に接続される複数の電子構成要素１２とを含む第２の電子基板１０も有する。

第２の電子基板１０は、第１の制御コネクタ６に接続され、第１の電子基板２から／への制御信号の送信に適切な第２の制御コネクタ１３を含む。

特に、第１の制御コネクタ６のそれぞれを、例えば、第１のプリント回路３から垂直方向に伸長する３対の金属端子から作ることができ、第２の制御コネクタ１３のそれぞれを、金属端子を挿入するための３つの対応する対の接続穴を有するボトムエントリタイプの適切なポートから作ることができる。

有用には、金属端子の、および、対応する接続穴の各対を使用して、第１の電子基板２と第２の電子基板１０との間に同じ制御信号を送信する。

これによって、各制御信号の冗長性の導入、および、装置１の信頼性および精度の大幅な改善が可能になる。

このことは、例えば、装置１の自動車用途の場合、振動の発生によって制御信号の外乱が引き起こされる可能性がある時に、特に有用である。

有利には、第２のプリント回路１１は、複数の貫通開口部１４を含み、第１の電子基板２上の第１の電力コネクタ７のそれぞれは、細長い形状を有し、かつ、各貫通開口部１４を通って上方に伸長する。

装置１は、第３のプリント回路１６、および、第３のプリント回路１６上で共に接続されて電子式電力回路を画定する複数の巻線および電力構成要素１７を含む第３の電子基板１５も有する。

特に、第３の電子基板１５は、対応する第１の電力コネクタ７の先端に接続される複数の第２の電力コネクタ１８を有する。

それゆえに、第１の電力コネクタ７のそれぞれは、細長い形状を有し、第２の電子基板１０上で得られる各貫通開口部１４を通して、第３の電子基板１５上の対応する第２の電力コネクタ１８の所まで、第１の電子基板２から伸長する。

有用には、例示において示される好ましい実施形態に関して、各第１の電力コネクタ７は、第１の電子基板２の第１のプリント回路３から伸長する細長い形状の金属刃で構成され、各第２の電力コネクタ１８は、金属刃の自由先端のためのハウジングを有するボトムエントリタイプのポートで構成される。

特に、第２の電力コネクタ１８は、第３のプリント回路１６の上面から伸長する、上方に回転する「ファストン」タイプの雌コネクタであって、第３の電子基板１５上に作られた適切な開口部を通して下から、金属刃の先端を収容するのに適した雌コネクタ１８で構成可能である。

有用には、第２の電力コネクタ１８のそれぞれは、互いから分離し、かつ、結果として第１の電子基板２から生じ、第２の電子基板１０上で倍になることが示される電力信号の倍加を可能にするのに適切な２対の接触子を有する。

これによって、各電力信号の冗長性を導入し、装置１の信頼性および精度を大幅に改善することが可能になる。

このことは、例えば、装置１の自動車用途の場合、振動の発生によって電力信号の外乱が引き起こされる可能性がある時に、特に有用である。

有用には、各貫通開口部１４の断面は、実質的に、金属刃７の横断面の、実質的に平坦かつ幅広の断面を再形成したものである。

有用には、第２の電子基板１０の第３の制御コネクタ１９を、第３の電子基板１５上の対応する第４の制御コネクタ２０に接続させることができる。

特に、第１の制御コネクタ６および第２の制御コネクタ１３と同じように、各第３の制御コネクタ１９は、例えば、第２のプリント回路１１から垂直方向に伸長する３対の金属端子で構成可能であり、第４の制御コネクタ２０のそれぞれを、金属端子を挿入するための３つの対応する対の接続穴を有するボトムエントリタイプの適切なポートから作ることができる。

有利には、装置１は、第２の電子基板１０および／または第３の電子基板１５に固定された１つまたは複数の案内要素２１と、第１の電子基板２に固定された案内手段２２とを含むことができ、ここで、案内要素２１は、第２の電子基板１０および／または第３の電子基板１５の位置付けに好都合であるように、組み立て中に案内手段２２に摺動するように連結可能である。

例にすぎないが、図５は、案内要素２１が特定のかご形状物で構成されており、当該かご形状物を組み立て後、第３の電子基板１５の下部に固定する特定の実施形態を示す。

常に、このような実施形態によると、案内手段２２は、テンプレート８の壁の部分に対応して直接的に得られる適切な垂直方向の直動案内で構成される。

案内要素２１は、第３の電子基板１５の下面に関連付け可能な適切な小型フレーム２３と、第３の電子基板１５の位置付けおよび組み立て中に直動案内２２内に挿入可能かつ摺動する適切な突出要素２４とを有する。

有用には、第３の制御コネクタ１９に対応して、案内要素２１は、金属端子を通らせることができるようにし、かつ、それら金属端子の挿入時に案内するのに適切な穿孔部２５を有する。

本発明による工程は：
−第１の制御コネクタ６および実質的に細長い形状の第１の電力コネクタ７を有する第１の電子基板２を配置するステップと；
−第１の制御コネクタ６に接続可能な第２の制御コネクタ１３を有し、貫通開口部１４を有する制御回路を含む第２の電子基板１０を配置するステップと；
−電力回路を含み、かつ、第１の電力コネクタ７に接続可能な第２の電力コネクタ１８を有する第３の電子基板１５を配置するステップと；
−第２の電子基板１０を第１の電子基板２に関連付けて、第２の制御コネクタ１３を第１の制御コネクタ６に接続し、かつ、第１の電力コネクタ７を各貫通開口部１４から挿入するステップと；
−第３の電子基板１５を第２の電子基板１０に関連付けて、第２の電力コネクタ１８を第１の電力コネクタ７に接続するステップと、
を含む。

特に、第１の制御コネクタ６と第２の制御コネクタ１３との間の接続によって、第１の制御コネクタ６の金属端子が第２の制御コネクタ１３の各接続穴内に挿入されることになる。

また、第１の電力コネクタ７と第２の電力コネクタ１８との接続によって、第１の電力コネクタ７の金属刃の自由先端が第２の電力コネクタ１８の対応する接続ハウジング内へ挿入されることになる。

有用には、工程には、案内要素２１と第３の電子基板１５の下部との一体的な関連付けと、直動案内手段２２と第１の電子基板２との一体的な関連付けとが想定される。

それゆえに、第３の電子基板１５を第２の電子基板１０に関連付ける上記ステップは、直動案内２２内で案内要素２１の突出要素２４が連結しかつ摺動することが想定されている。

有用には、本発明による工程は：
−１つもしくは複数の第１の制御コネクタ６、および／または、１つもしくは複数の第１の電力コネクタ７に対応して、熱硬化性材料９を第１の電子基板２の一部上に析出するステップと；
−第１の制御コネクタ６および／または第１の電力コネクタ７を第１の電子基板２上に留めるために熱硬化性材料９を固体化するステップと、
をさらに含むことができる。

実際、説明した本発明がどのようにして提案された目的を実現するのかは確認されている。

特に、第２の電子基板上に作られる特有の電力コネクタおよび相関的な貫通開口部の存在によって、電子基板の組み立ておよび電気的接続の大幅な簡略化ならびに高速化が可能になるという事実を強調する。

実際、技術水準とは異なるやり方において、一連の特定の外部ケーブルによって互いに接続された電子基板のそれぞれの周辺部に沿って固定されたコネクタによって、それぞれが隣接していない２つの基板を電気的に接続させることは、もはや不要である。

さらに、これによって、電子基板の組み立ておよび電気的接続工程中のエラーの大幅な低減が可能になる。

実際、するべきことは、電子基板を上下になるように挿入して、極めて簡易かつ迅速なやり方で全コネクタを電子的に接続させることだけである。

また、電力コネクタの特有の構成、つまり、電線によって互いに接続される特定のサイドコネクタがないことによって、電子基板、ひいては、製造された電子装置の全体の寸法の大幅な低減が可能になる。

Claims

電子基板の製造および組み立て工程であって、
−少なくとも実質的に細長い形状の第１の電力コネクタ（７）を有する少なくとも第１の電子基板（２）を配置するステップと、
−前記第１の電力コネクタ（７）を通せるようにするのに適切な少なくとも貫通開口部（１４）を有する少なくとも第２の電子基板（１０）を配置するステップと、
−少なくとも電力回路を含み、かつ、前記第１の電力コネクタ（７）に接続可能な少なくとも第２の電力コネクタ（１８）を有する少なくとも第３の電子基板（１５）を配置するステップと；
−前記第２の電子基板（１０）を前記第１の電子基板（２）に関連付けるステップであって、前記第１の電力コネクタ（７）を前記貫通開口部（１４）から挿入することを含む、関連付けるステップと、
−前記第３の電子基板（１５）を前記第２の電子基板（１０）に関連付けるステップであって、前記第２の電力コネクタ（１８）を前記第１の電力コネクタ（７）に接続することを含む、関連付けるステップと、を含むことを特徴とする工程。
−少なくとも第１の制御コネクタ（６）を前記第１の電子基板（２）上に配置するステップと、
−少なくとも制御回路、および、前記第１の制御コネクタ（６）に接続可能な少なくとも第２の制御コネクタ（１３）を前記第２の電子基板（１０）上に配置するステップと、を含み、
前記第２の電子基板（１０）を前記第１の電子基板（２）に関連付ける前記ステップは、前記第２の制御コネクタ（１３）を前記第１の制御コネクタ（６）に接続することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の工程。
前記第１の制御コネクタ（６）は前記第１の電子基板（２）から伸長する少なくとも１つの金属端子を含み、前記第２の制御コネクタ（１３）は前記金属端子の少なくとも１つの接続穴を有する少なくとも１つのボトムエントリタイプのポートを含み、前記第２の制御コネクタ（１３）を前記第１の制御コネクタ（６）に接続する前記ステップは、前記金属端子を前記接続穴に挿入することを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の工程。
前記第１の制御コネクタ（６）は前記金属端子の少なくとも２つを含み、前記第２の制御コネクタ（１３）は前記接続穴の少なくとも２つを含み、前記２つの端子は、１つの同じ制御信号を前記第１の電子基板（２）から前記第２の電子基板（１０）へ送信するのに適切であることを特徴とする、請求項３に記載の工程。
前記第１の電力コネクタ（７）は前記第１の電子基板（２）から伸長する少なくとも１つの細長い形状の金属刃を含み、前記第２の電力コネクタ（１８）は前記金属刃を接続するための、少なくとも１つのハウジングを有するボトムエントリタイプのポートを含み、前記第２の電力コネクタ（１８）を前記第１の電力コネクタ（７）に接続する前記ステップは、前記金属刃を前記接続ハウジングに挿入することを含むことを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の工程。
前記貫通開口部（１４）の断面は、実質的に、前記第１の電力コネクタ（７）の横断面の断面を再形成したものであることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の工程。
少なくとも１つの案内要素（２１）を、前記第２の電子基板（１０）と前記第３の電子基板（１５）との間で少なくともそのうちの１つと一体的に関連付けることと、直動案内手段（２２）を前記第１の電子基板（２）と一体的に関連付けることとを含み、前記第２の電子基板（１０）を前記第１の電子基板（２）に関連付ける前記ステップ、および／または、前記第３の電子基板（１５）を前記第２の電子基板（１０）に関連付ける前記ステップは、前記直動案内手段（２２）上で前記案内要素（２１）を連結しかつ摺動するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の工程。
−前記第１の制御コネクタ（６）と前記第１の電力コネクタ（７）との間に少なくともそのうちの１つに対応して、熱硬化性材料（９）を前記第１の電子基板（２）の少なくとも一部上に析出するステップと、
−前記第１の制御コネクタ（６）および／または前記第１の電力コネクタ（７）を前記第１の電子基板（２）上に留めるために前記熱硬化性材料（９）を固体化するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の工程。
−少なくとも第１の電力コネクタ（７）を有する少なくとも第１の電子基板（２）と、
−前記第１の電子基板（２）に関連付けられた少なくとも第２の電子基板（１０）と、
−前記第２の電子基板（１０）に関連付けられ、かつ、前記第１の電力コネクタ（７）に接続する少なくとも第２の電力コネクタ（１８）を有する少なくとも１つの電力回路を含む少なくとも第３の電子基板（１５）と、を含む電子装置（１）であって、
前記第２の電子基板（１０）は少なくとも１つの貫通開口部（１４）を含み、前記第１の電力コネクタ（７）および／または前記第２の電力コネクタ（１８）の間で少なくともそのうちの１つは、実質的に細長い形状を有し、かつ、前記貫通開口部（１４）を通して前記第１の電子基板（２）から前記第３の電子基板（１５）まで伸長することを特徴とする、電子装置（１）。
−前記第１の電子基板（２）は少なくとも第１の制御コネクタ（６）を有し、
−前記第２の電子基板（１０）は少なくとも制御回路を含み、前記第１の制御コネクタ（６）に接続する少なくとも第２の制御コネクタ（１３）を有することを特徴とする、請求項９に記載の装置（１）。
前記第１の制御コネクタ（６）は前記第１の電子基板（２）から伸長する少なくとも金属端子を含み、前記第２の制御コネクタ（１３）は前記金属端子を収容するための少なくとも穴を有する少なくとも１つのボトムエントリタイプのポートを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の装置（１）。
前記第１の制御コネクタ（６）は前記金属端子の少なくとも２つを含み、前記第２の制御コネクタ（１３）は前記接続穴の少なくとも２つを含み、前記２つの端子は、同じ制御信号を前記第１の電子基板（２）から前記第２の電子基板（１０）へ送信するのに適切であることを特徴とする、請求項１１に記載の装置（１）。
前記第１の電力コネクタ（７）は前記第１の電子基板（２）から伸長する少なくとも１つの細長い形状の金属刃を含み、前記第２の電力コネクタ（１８）は前記金属刃を接続するための、少なくとも１つのハウジングを有するボトムエントリタイプのポートを含むことを特徴とする、請求項１０〜１２のうちいずれか一項に記載の装置（１）。
前記貫通開口部（１４）の断面は、実質的に、前記第１の電力コネクタ（７）の横断面の断面を再形成したものであることを特徴とする、請求項１０〜１３のうちいずれか一項に記載の装置（１）。
前記第２の電子基板（１０）と前記第３の電子基板（１５）との間でそのうちの少なくとも１つに、および、前記第１の電子基板（２）に一体的に関連付けられた直動案内手段（２２）に固定された少なくとも１つの案内要素（２１）を含み、前記案内要素（２１）は前記直動案内手段（２２）に摺動するように連結されることを特徴とする、請求項１０〜１４のうちいずれか一項に記載の装置（１）。
前記第１の制御コネクタ（６）および／または前記第１の電力コネクタ（７）を前記第１の電子基板（２）上に留めるために、前記第１の制御コネクタ（６）と前記第１の電力コネクタ（７）との間の少なくともそのうちの１つに対応して前記第１の電子基板（２）の少なくとも一部上に析出された、固体化した熱硬化性材料（９）の少なくとも１つの層を含むことを特徴とする、請求項１０〜１５のうちのいずれか一項に記載の装置（１）。