JP2005235410A

JP2005235410A - 基板接続用端子

Info

Publication number: JP2005235410A
Application number: JP2004039349A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Matsumura; 薫松村
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-02
Also published as: FR2866483A1; US20050181651A1

Abstract

【課題】回路基板に生じる白化や剥離等の損傷を防止することができ、スルーホールの仕上がり径に応じた安定した電気的接触を得ることができ、また、方向依存性なくバランス良く保持される基板接続用端子を提供する。
【解決手段】回路基板のスルーホールに圧入され、スルーホール内で電気的接続が行われる弾性接触部を有する基板接続用端子において、弾性接触部が、スリット状のたわみ空間２４の両側で閉じ方向に弾性変形可能な一対の帯状接触片１８，１８を有し、各帯状接触片１８の幅方向の中央部２２ａを厚肉に形成し、中央部２２ａに隣接する自由端部２２ｃをスルーホール内面の軸直角方向に沿って弾性変形するように薄肉に形成する。薄肉の自由端部２２ｃの外面を内向きに湾曲する湾曲面２２ｄとし、厚肉の中央部２２ａの外面を軸方向に平行な平坦面２２ｂとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリント回路基板やブスバー等の回路基板のスルーホールに圧入されて、スルーホール内で電気的接続を行う基板接続用端子に関するものである。

従来、基板接続用端子を用いた回路基板と電子部品等との接続では、端子をスルーホールに挿入した後、はんだ付けを伴う作業が強いられていた。しかし、このような方法では、作業性が悪いことに加えて、熱的な種々の問題により接続不良を生じる心配があり、作業性が良く、より接続信頼性の高い接続方法が求められていた。

そこで近年、はんだ付けをすることなくスルーホール内で電気的接続が行われる端子として、プレスフィット端子又はプレスイン端子と称される基板接続用端子が広く普及している。この端子は、スルーホールに圧入される弾性接触部を有しており、弾性接触部が弾性変形することで、電気的接続と端子の抜け防止（機械的保持）が図れるようになっている。

図５は、はんだ付けを伴わないこの種の基板接続用端子の一例を示すものである（例えば、特許文献１）。基板接続用端子は、高速伝送信号用プリント回路基板６０と低速伝送信号用プリント回路基板６３とが積層された多層プリント回路基板に適用されるものである。

基板接続用端子としてのプレスフィット端子５１，５５には、高速伝送信号用と低速伝送信号用の端子が用いられている。プレスフィット端子５１，５５は、ばね性を有する銅合金やアルミニウム合金等を構成材料として、プレス成形されたものであり、棒状をなしている。スルーホール６１，６４に圧入される弾性接触部５２，５６は、スリット状のたわみ空間５４，５８を有し、閉じ方向に弾性変形できるようになっている。先端部５３，５７は先細に形成されていて、プレスフィット端子５１，５５が引っ掛かり無くスルーホール６１，６４に圧入されるようになっている。
特開２００３−２８３０９３号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、従来の基板接続用端子では、解決すべき以下の問題点がある。

プリント回路基板６０，６３やブスバー等のスルーホール６１，６４が、その仕上がり寸法にばらつきを生じて、スルーホール６１，６４と端子５１，５５との電気的な接触信頼性が低下したり、端子５１，５５の保持力が損なわれたりすることがあった。

スルーホール６１，６４の孔径の仕上がり寸法に応じるため、端子５１，５５の弾性接触部５２，５６のばね力を強くするため材料的、形状的観点から種々の工夫が考えられるが、例えば、端子５１，５５の板厚を厚くしてばね定数を大きくすると、孔径が小さく仕上がった場合、接触荷重が大きくなり、端子圧入時にプリント回路基板６０，６３に白化や剥離等の損傷が生じ、接触不良等の不具合を生じる懸念があった。

また、スルーホール６１，６４の内面に接触する端子５１，５５の弾性接触部５２，５６は、たわみ空間を挟んで横に膨出しているため、閉じ方向に弾性変形することで横方向の接触安定性は高まるものの、横方向に直交する縦方向については安定性が低く、縦方向に端子が動いてしまい、接触信頼性が損なわれる心配があった。

本発明は、上記した点に鑑み、回路基板に白化や剥離等の損傷を生じさせることなく、スルーホールの仕上がり寸法に追従でき、また、安定した電気的接触性、機械的保持力を得ることができる基板接続用端子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回路基板のスルーホールに圧入され、該スルーホール内で電気的接続が行われる弾性接触部を有する基板接続用端子において、前記弾性接触部が、スリット状のたわみ空間の両側で相対向し、閉じ方向に弾性変形可能な一対の帯状接触片を有し、各帯状接触片の幅方向の中央部を厚肉に形成し、該各帯状接触片の該中央部に隣接する自由端部を前記スルーホール内面の軸直角方向に沿って弾性変形するように薄肉に形成したことを特徴とする。

上記構成によれば、スルーホールに弾性接触部が圧入されると、一対の帯状接触片がスルーホール内面からの内圧を受けて閉じ方向に弾性変形し、各帯状接触片の外面がスルーホール内面と電気的に接触するとともに、両接触面間の摩擦力により基板用接続端子の抜けが防止される。各帯状接触片の幅方向中央部はその弾性復元力でスルーホール内面に強く当たり、各帯状接触片の自由端部もスルーホール内面に当たり、これによって、各帯状接触片が、スルーホール内面の軸直角方向に広い面積で接触することとなる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の基板接続用端子において、前記各帯状接触片の自由端部の外面が、内向きに湾曲する湾曲面に形成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、各帯状接触片の自由端部がスルーホールの開口縁に干渉することが防止されるとともに、スルーホール内面に沿って弾性変形し易くなる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の基板接続用端子において、前記各帯状接触片の中央部の外面が、軸方向に平行な平坦面に形成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、各帯状接触片の中央部の外面とスルーホール内面とが非接触となり、スルーホールからの力が各帯状接触片の自由端部に集中することとなり、自由端部が根本側を支点として内側に強く弾性変形する。

以上の如く、請求項１記載の発明によれば、各帯状接触片の厚肉の中央部はその弾性復元力でスルーホール内面に強く当たり、各帯状接触片の薄肉の自由端部もスルーホール内面に当たり、これによって、各帯状接触片が、スルーホール内面の軸直角方向に広い面積で接触することとなる。したがって、接触圧力がスルーホール内面の軸直角方向に分散されることとなり、配線基板に白化や剥離等の損傷を生じることが防止されるとともに、方向依存性なくバランス良く保持される。また、スルーホールの仕上がり径に応じた安定した電気的接触を得ることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、スルーホールに弾性接触部が圧入された際に、各帯状接触片の自由端部がスルーホールの開口縁に干渉することが防止されるとともに、スルーホール内面に沿って弾性変形し易くなる。したがって、弾性接触部がスルーホールに引っ掛かり無くスムーズに挿入されるとともに、広い接触面積が確保されて請求項１記載の効果が助長される。

また、請求項３記載の発明によれば、各帯状接触片の幅方向中央部の外面が平坦面に形成されているから、スルーホールに弾性接触部が圧入された際に、中央部の外面とスルーホール内面とが非接触となり、スルーホールからの力が各帯状接触片の自由端部に集中することとなり、自由端部が根本側を支点として内側に弾性変形し易くなる。したがって、スルーホール内面に各帯状接触片の外面を確実に接触させることができ、請求項１記載の効果を助長することができる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて説明する。図１〜図４は、本発明に係る基板接続用端子の一実施形態を示す。

基板接続用端子としてのプレスフィット端子１０は、プリント回路基板３０や図示しないブスバー等の回路基板のスルーホール３１に圧入されて、回路基板と基板用コネクタ等の電気電子部品とを電気的に相互接続するはんだ不要の接続端子であり、黄銅、りん青銅、ベリリウム銅等の銅合金や、アルミニウム合金等の弾性変形可能な導電性金属を構成材料とし、これらの構成材料からなる導電性基板を打ち抜いた後、プレス加工により細長い棒状に成形されたものである。

プリント回路基板３０は、例えば自動車等のインストルメントパネル廻りの計器類、照明類又は各種ジェネレータ等に対する給電や、信号の授受を集約的に行うために用いられるものであり、図２にその一部が示されるように、平板状をなし、エポキシ樹脂等の有機材料で構成される絶縁基板３２の表裏両面に導体パターンが形成された、いわゆる両面プリント回路基板である。

絶縁基板３２を構成するエポキシ樹脂としては、紙基材エポキシ樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂等が適用される。導体パターンを構成する配線導体３３には、厚さ数１０μｍの導電性金属箔、例えば銅箔等が適用される。なお、本実施形態は、配線導体３３が印刷されたプリント回路基板３０が用いられるが、細幅の配線導体がインサート成形や接着等により、絶縁基板３２に形成されたものであってもよく、配線導体が導電性の樹脂材であってもよい。

図示しないブスバーは、例えば自動車のエンジンルームや車室内に取り付けられるジャンクションボックス等の電気接続箱に用いられ、箱本体内において内部回路を形成する無垢の導電性基板であり、導電性に優れる銅合金やアルミニウム合金等からなる基板が、プレス機により導体パターンに応じて打ち抜かれたものである。

プリント回路基板３０のスルーホール３１は、極小径の超硬ドリルやレーザ等により、プリント回路基板３０の厚さ方向に貫通するように設けられた貫通孔であり、内面３１ａには基板上の配線導体３３と同じ材質の銅箔等の導体物質がめっきされている。ブスバーのスルーホールは、プレス機により設けられた貫通孔であり、スルーホール内面には無垢の金属面が露出している。

本実施形態のプレスフィット端子１０は、プリント回路基板３０に生じる白化や剥離等の損傷を防止することができ、スルーホール３１の仕上がり径に応じた安定した電気的接触を得ることができ、また、方向依存性なくバランス良く保持されるものであり、プレスフィット端子の弾性接触部１５が、スリット状のたわみ空間２４の両側で閉じ方向に弾性変形可能な一対の帯状接触片１８，１８を有し、各帯状接触片１８の幅方向の中央部２２ａを厚肉に形成し、各帯状接触片１８の中央部２２ａに隣接する自由端部２２ｃをスルーホール３１内面３１ａの軸直角方向に沿って弾性変形するように薄肉に形成したことを特徴とするものである。

以下に、本実施形態のプレスフィット端子１０の主要構成部分をその作用について詳細に説明する。図１に示すように、プレスフィット端子１０は、軸方向の一方に弾性接触部１５を有し、軸方向の他方に電気接触部１２を有し、軸方向の中間部分に位置決め部１３，１４を有し、全体として棒状の外形に形成されている。

弾性接触部１５は、先端にテーパ面１７ａを有する先細部１７を有し、先細部１７に続きスリット状のたわみ空間２４の両側に位置する一対の帯状接触片１８，１８を有している。弾性接触部１５は、先細部１７に案内されつつスルーホール３１に圧入されるようになっている。一対の帯状接触片１８，１８は、先端部１７に続き漸次外側に膨出する下側傾斜部１９と、下側傾斜部１９に続く軸方向に平行な直線部２２と、直線部２２に続き漸次内側に窄む上側傾斜部２０とを有している。下側傾斜部１９と上側傾斜部２０との間に直線部２２を設けることで、スルーホール３１内面３１ａと一対の帯状接触片１８，１８の外面との接触領域が軸方向に長く形成され、接触抵抗が低減し、接触信頼性が高まるようになっている。

また、直線部２２は、図３に示すように、たわみ空間２４によって橋渡し部が切断された格好で左右対称の横断面形状を成している。このため、相対向する一対の帯状接触片１８，１８は、たわみ空間２４を狭める方向、すなわち閉じ方向に弾性変形可能になっている。

各帯状接触片１８は、幅方向に軸対称形状を成しており、中央部２２ａは厚肉に形成され、中央部２２ａに隣接する両側の自由端部２２ｃは薄肉に形成されている。これにより、弾性接触部１５は、断面二次モーメントの値が大きくなって断面性能が高まり、端子の軸直角方向の外力に対する曲げ剛性が向上するようになっている。このため、弾性接触部１５の軸中心とスルーホールの中心とが位置ずれしている場合の耐座屈性が向上し、折損したり、曲がったりすることが防止され、プリント回路基板３０のスルーホール３１にプレスフィット端子１０が確実に圧入される。

厚肉の中央部２２ａは、環状に連成されており、両持ち梁状態で全体としてたわみ空間２４を狭める方向に弾性変形するものであり、中央部２２ａ自体は弾性変形しないようになっている。これに対して、薄肉の自由端部２２ｃは、中央部２２ａより肉厚が薄く形成されているため、自由端部２２ｃ自身が弾性変形し、スルーホール３１内面３１ａの軸直角方向に沿うようになっている。なお、自由端部２２ｃの厚みは任意であり、材質や形状やサイズによって定められるものであるが、薄くし過ぎると、弾性限界を超えて塑性変形が生じてしまい、ばね性がなくなる心配があるため、中央部２２ａの厚みの半分程度に形成されている。

また、スルーホール３１内面３１ａと接する自由端部２２ｃの外面は、内向きに湾曲する湾曲面２２ｄに形成されているため（図３）、スルーホール３１に弾性接触部１５が圧入された際に、自由端部２２ｃがスルーホール３１の開口縁に干渉することが防止され、弾性接触部１５がスルーホール３１に引っ掛かり無くスムーズに挿入されるようになっている。なお、自由端部２２ｃの外面は、スルーホール３１の孔径より小さい曲率半径の円弧面とすることが好ましい。

自由端部２２ｃの外面の間に位置する中央部２２ａの外面は、軸方向に平行な平坦面２２ｂに形成されているため（図３）、スルーホール３１に弾性接触部１５が圧入された際に、自由端部２２ｃがスルーホール３１内面３１ａに強く当たり、根本側を支点として半径方向内側に弾性変形し易くなっている。スルーホール３１内面３１ａに各帯状接触片１８の両側２箇所の自由端部２２ｃ，２２ｃが接触することで、弾性接触部１５は少なくとも計４箇所の自由端部２２ｃ，２２ｃ，２２ｃ，２２ｃでスルーホール３１に保持されることとなり、スルーホール３１内面３１ａと弾性接触部１５との接触領域Ｓが軸直角方向に長く形成されるようになっている。

図４には、スルーホール３１内面３１ａと一対の帯状接触片１８，１８との接触状態が示されている。左右方向には、帯状接触片１８が全面接触した場合の接触領域Ｓが示され、上下方向には、非接触領域Ｒが示されている。このように、接触領域Ｓが軸直角方向に長くなることで、接触領域Ｓは非接触領域Ｒと同程度の割合となり、スルーホール３１内面３１ａと一対の帯状接触片１８，１８との接触面積が大きくなり、接触圧力が軸直角方向に広く分散され、プリント回路基板３０の白化や剥離等の損傷が防止されるようになっている。また、弾性接触部１５の接触バランスも良くなり、曲げ剛性の方向依存性もなくなり、弾性接触部１５がスルーホール３１に圧入される際の折損や曲がりが防止され、接触信頼性・圧入作業性が向上するようになっている。

図示されるスルーホールは、断面真円形状に形成されているが、実際は、加工誤差などにより長円形状に形成されたり、歪んだ円形状に形成されたりする。ブスバーに形成されるスルーホールは、矩形状等に形成されることもある。本実施形態のプレスフィット端子は、自由端部が弾性変形し易いように薄肉に形成されているため、スルーホールの断面形状が長円形状や矩形状等であっても、これらの形状に対応して変形することができ、安定した接触信頼性が維持されるようになっている。また、スルーホールの孔径が許容範囲内で変化しても、孔径の変化に追従でき、接触性が維持されるようになっている。

電気接触部１２（図１，２）は、図示しない基板用コネクタの雌型コネクタハウジングに圧入されて保持されるようになっている。電気接触部１２は、図示しない雌型コネクタの嵌合空間内に突出され、図示しない相手側の雄型コネクタがコネクタ接続されることにより、雄型の電気接触部１２に雌型端子が接続されるようになっている。なお、雄型の電気接触部１２は、図２に示されるプリント回路基板３０に積層される図示しないプリント回路基板に接続されるようにすることもできる。

位置決め部１３，１４（図１，２）は、プレスフィット端子１０がプリント回路基板３０のスルーホール３１に圧入される際及びプレスフィット端子１０が基板用コネクタの雌型コネクタハウジングに圧入される際に、それぞれの圧入方向で位置決めされる部分である。下側の基板用位置決め部１３は、スルーホール３１の開口端側に係止される複数の係止部１３ａを有していて、位置決めと係止を兼ねている。上側のコネクタ用位置決め部１４は、端面がストッパ１４ａになっていて、雌型コネクタハウジングの嵌合空間内に突出する雄型の電気接触部１２の突出長さが規制されるようになっている。

次に、本実施形態のプレスフィット端子１０の作用について説明する。図２に示すように、プレスフィット端子１０は、プリント回路基板３０のスルーホール３１に上から圧入される。弾性接触部１５の先端部１７には、テーパ面１７ａが形成されているから、プレスフィット端子１０の軸中心とスルーホール３１の孔中心が多少位置ずれしている場合でも、先端部１７はスルーホール３１の開口端部に干渉することなく挿入される。続いて、弾性接触部１５の下側傾斜部１９が挿入されると、下側傾斜部１９がスルーホール３１の開口縁に当接しガイドされつつ一対の帯状接触片１８，１８が閉じるように弾性変形する。さらに、プレスフィット端子１０が奥へ挿入されると、一対の帯状接触片１８，１８の直線部２２も閉じるように弾性変形しつつスルーホール３１内に深く圧入される。このとき、帯状接触片１８の厚肉の中央部２２ａは、強い弾性復元力でスルーホール３１内面３１ａを押し返し、薄肉の自由端部２２ｃも、自身の有する弾性復元力でスルーホール３１内面３１ａを押し返し、スルーホール３１内面３１ａに各帯状接触片１８の外面が全面接触又は部分接触する。

以上のように、一対の帯状接触片１８，１８を有する弾性接触部１５は、スルーホール３１内面３１ａに広い接触面積で接触するから、接触圧力が軸直角方向に分散され、接触圧力の大きい部分（強い部分）と接触圧力の小さい部分（弱い部分）が偏在しなくなり、弾性接触部１５がスルーホール３１から抜け出したり、特定の方向に位置ずれしたりすることが防止される。また、スルーホール３１の仕上がり径にばらつきがある場合であっても常に安定した電気的接触が得られ、接触信頼性が格段に向上する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る基板接続用端子の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す基板接続用端子がプリント回路基板（断面図）とともに示された正面図である。図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。基板接続用端子の弾性接触部がスルーホールに圧入されて変形した状態を示す断面図である。従来の基板接続用端子の一例がプリント回路基板（断面図）とともに示された正面図である。

符号の説明

１０プレスフィット端子（基板接続用端子）
１５弾性接触部
１８帯状接触片
２２ａ中央部
２２ｂ平坦面
２２ｃ自由端部
２２ｄ湾曲面
３０プリント回路基板（回路基板）
３１スルーホール
３１ａ内面
３２絶縁基板
３３配線導体

Claims

回路基板のスルーホールに圧入され、該スルーホール内で電気的接続が行われる弾性接触部を有する基板接続用端子において、
前記弾性接触部が、スリット状のたわみ空間の両側で相対向し、閉じ方向に弾性変形可能な一対の帯状接触片を有し、各帯状接触片の幅方向の中央部を厚肉に形成し、該各帯状接触片の該中央部に隣接する自由端部を前記スルーホール内面の軸直角方向に沿って弾性変形するように薄肉に形成したことを特徴とする基板接続用端子。
前記各帯状接触片の自由端部の外面が、内向きに湾曲する湾曲面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の基板接続用端子。
前記各帯状接触片の中央部の外面が、軸方向に平行な平坦面に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の基板接続用端子。