JP2016225173A - プレスフィット端子、電子装置、及びプレスフィット端子の圧入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーホールの損傷を抑制しつつ、基板のスルーホールに対する接触荷重を確保することのできるプレスフィット端子を提供する。
【解決手段】ニードルアイ形状のプレスフィット端子５は、基板２のスルーホール２０に圧入される圧入部５１を有する。圧入部５１は、その幅が狭められるように塑性変形させられた後、スルーホール２０に圧入されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板のスルーホールに圧入される圧入部を有するニードルアイ形状のプレスフィット端子、当該プレスフィット端子を用いた電子装置、及びプレスフィット端子の圧入方法に関する。

近年、電子装置には、基板のスルーホールの接続端子としてプレスフィット端子が用いられたものがある。この種の電子装置としては、特許文献１に記載の装置がある。特許文献１に記載の電子装置では、基板に形成されたスルーホールに筒状の治具を挿入した後、当該治具にプレスフィット端子の圧力保持部が挿入される。圧力保持部は、筒状の治具に挿入される際に押し狭められる。プレスフィット端子の圧力保持部が所定位置に圧入されたとき、治具が引き抜かれることにより、圧力保持部の弾性力によりプレスフィット端子がスルーホールに密着し、基板に対するプレスフィット端子の接続が完了する。このようなプレスフィット端子の圧入方法によれば、基板のスルーホールに圧力保持部を直接圧入する場合と比較すると、スルーホールの損傷を抑制することができる。

特開２００４−１３４３０１号公報

ところで、特許文献１に記載の電子装置では、スルーホールの内径よりも治具の内径の方が小さい。したがって、プレスフィット端子の圧力保持部を治具に挿入すると、プレスフィット端子をスルーホールにそのまま挿入した場合と比較して、プレスフィット端子の塑性変形量が大きくなる。結果的に、スルーホールに対する圧力保持部の接触荷重が小さくなるため、基板からプレスフィット端子が抜け易くなるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スルーホールの損傷を抑制しつつ、基板のスルーホールに対する接触荷重を確保することのできるプレスフィット端子、電子装置、及びプレスフィット端子の圧入方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、基板（２）のスルーホール（２０）に圧入される圧入部（５１）を有するニードルアイ形状のプレスフィット端子（５）において、圧入部は、その幅が狭められるように塑性変形させられた後、スルーホールに圧入されている。

また、プレスフィット端子（５）が接続される基板（２）を有する電子装置（１）は、上記のプレスフィット端子を用いている。

さらに、基板（２）のスルーホール（２０）に圧入される圧入部（５１）を有するニードルアイ形状のプレスフィット端子（５）の圧入方法において、圧入部の幅が狭められるように圧入部を塑性変形させた後、圧入部をスルーホールに圧入する。

これらの構成及び方法によれば、圧入部を塑性変形させる際、その塑性変形量を適宜調整することにより、必要な接触荷重を確保することができる。また、スルーホールに圧入部を圧入する前に圧入部を塑性変形させるため、圧入部を塑性変形させない場合と比較すると、圧入部をスルーホールに圧入する際にスルーホールに過度な接触荷重が生じ難くなる。そのため、スルーホールの損傷を抑制することができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明によれば、スルーホールの損傷を抑制しつつ、基板のスルーホールに対する接触荷重を確保することができる。

第１実施形態の電子装置の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態のプレスフィット端子及び基板の構造を示す断面図である。 第１実施形態のプレスフィット端子が基板に圧入される様子を示す断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面構造を示す断面図である。 第１実施形態のプレスフィット端子が基板に圧入される様子を示す断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。 第１実施形態のプレスフィット端子が基板に圧入された状態を示す断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。 スルーホールに発生する荷重とプレスフィット端子のストロークとの関係について、樹脂部材を用いた場合を実線で、樹脂部材を用いない場合を破線で示すグラフである。 第１実施形態の第１変形例の樹脂部材の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態の第１変形例についてプレスフィット端子がスルーホールに圧入された状態でのプレスフィット端子の端子本体部周辺の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態の第２変形例の樹脂部材の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態の第２変形例についてプレスフィット端子がスルーホールに圧入された状態でのプレスフィット端子の端子本体部周辺の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態の第３変形例についてプレスフィット端子がスルーホールに圧入された状態でのプレスフィット端子の端子本体部周辺の断面構造を示す断面図である。 第２実施形態のプレスフィット端子及び治具の構造を示す断面図である。 第２実施形態のプレスフィット端子が治具に挿入された様子を示す断面図である。 第２実施形態のプレスフィット端子が基板に圧入された状態を示す断面図である。 第２実施形態の変形例のプレスフィット端子が治具に挿入された様子を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、電子装置及びプレスフィット端子の第１実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の電子装置１は、基板２と、ケース３と、カバー４と、プレスフィット端子５とを備えている。

基板２には各種電子部品６が実装されている。基板２にはプレスフィット端子５が電気的に接続されている。プレスフィット端子５は導電性材料により形成されている。

ケース３は、基板２の周囲を覆うことで基板２を外部環境から保護している。ケース３は、底面側に開口部３０を有する箱状の樹脂部材又は金属部材からなる。基板２は開口部３０からケース３の内部に収容される。ケース３の上面にはコネクタ部３１が形成されている。プレスフィット端子５は、基板２に接続された部分から上方に向かってケース３の上壁の内部に延びるとともに、当該ケース３の上壁の内部からコネクタ部３１に延びている。プレスフィット端子５の基端部はコネクタ部３１の内部に導出されている。このコネクタ部３１に、図示しない外部機器が接続されることにより、電子装置１と外部機器とが電気的に接続されることになる。

カバー４はケース３の開口部３０を閉塞している。カバー４は平板状の樹脂部材又は金属部材からなる。

次に、基板２とプレスフィット端子５との接続部分の構造について詳しく説明する。
図２に示されるように、基板２にはスルーホール２０が形成されている。スルーホール２０は基板２を厚さ方向に貫通している。スルーホール２０の内周面及び開口周縁には導電層２１が形成されている。導電層２１は銅めっき等により形成されている。導電層２１は、基板２の表面に形成された配線に電気的に接続されている。

プレスフィット端子５はニードルアイ形状を有している。プレスフィット端子５は端子本体部５０と圧入部５１とを有している。

圧入部５１は端子本体部５０の先端部に形成されている。すなわち、端子本体部５０及び圧入部５１は繋がっている。圧入部５１はスルーホール２０に圧入される部分である。圧入部５１は、スルーホール２０に対して図中に矢印Ａで示される方向に圧入される。圧入部５１は一対の弾性圧接部５１０，５１１により構成されている。一対の弾性圧接部５１０，５１１は、開口部５１２を挟んで互いに対向して配置されている。開口部５１２は、圧入部５１を厚さ方向に貫通するように形成されている。一対の弾性圧接部５１０，５１１のそれぞれの両端部は互いに連結されている。各弾性圧接部５１０，５１１は、その圧入方向Ａの中央部がスルーホール２０の径方向外側に突出するように略円弧状に形成されている。各弾性圧接部５１０，５１１における圧入方向Ａの中央部の外面には平面状の接触面５１０ａ，５１１ａが形成されている。接触面５１０ａ，５１１ａはスルーホール２０の内周面に接触する部分である。スルーホール２０への圧入部５１の挿入前における一対の接触面５１０ａ，５１１ａ間の幅Ｈはスルーホール２０の内径ｄ１よりも大きい値に設定されている。以下、一対の接触面５１０ａ，５１１ａ間の幅を「圧入部５１の幅」とも称する。

端子本体部５０は、圧入部５１からコネクタ部３１の内部へと延びる棒状の部材からなる。

プレスフィット端子５は、端子本体部５０及び圧入部５１とは別体からなる樹脂部材５２を有している。樹脂部材５２は筒状に形成されている。樹脂部材５２の内径ｄ２は、スルーホール２０の内径ｄ１よりも大きく、且つ圧入部５１の幅Ｈよりも小さい値に設定されている。

次に、プレスフィット端子５を基板２のスルーホール２０に圧入する方法について説明する。

図３に示されるように、プレスフィット端子５をスルーホール２０に圧入する前に、まず、プレスフィット端子５の先端部を樹脂部材５２の内部に挿入した後、一対の弾性圧接部５１０，５１１の外面に樹脂部材５２の内面を接触させることにより、一対の弾性圧接部５１０，５１１を僅かに弾性変形させる。これにより、樹脂部材５２は一対の弾性圧接部５１０，５１１の弾性力で仮保持される。このとき、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面構造は、図４に示されるようになっている。

その後、樹脂部材５２が仮保持されたプレスフィット端子５を矢印Ａで示される方向にスルーホール２０に圧入すると、図５に示されるように、樹脂部材５２が基板２に接触する。これにより、基板２の圧入方向Ａへの移動が規制される。この状態でプレスフィット端子５を更に圧入すると、樹脂部材５２に対してプレスフィット端子５が矢印Ａで示される方向に相対移動する。この際、図６に示されるように、プレスフィット端子５の一対の弾性圧接部５１０，５１１が、樹脂部材５２の内面に接触しつつ移動することにより、内側に向けて塑性変形する。すなわち、圧入部５１の幅が狭められるように圧入部５１が塑性変形する。

さらにプレスフィット端子５をスルーホール２０に挿入すると、圧入部５１が樹脂部材５２を通過してスルーホール２０に圧入される。樹脂部材５２を通過することにより、圧入部５１は、予め定められた狙いの撓み量と同等又はそれよりも小さく塑性変形する。圧入部５１が樹脂部材５２を通過してスルーホール２０に圧入される際、一対の弾性圧接部５１０，５１１のそれぞれの接触面５１０ａ，５１１ａがスルーホール２０の導電層２１の内周面に接触しながら移動する。これにより、図７に示されるように、圧入部５１が導電層２１を僅かに削りながらスルーホール２０に圧入され、スルーホール２０に対するプレスフィット端子５の圧入が完了する。すなわち、基板２に対するプレスフィット端子５の接続が完了する。スルーホール２０へのプレスフィット端子５の圧入が完了した際、圧入部５１は狙いの撓み量まで変形する。このとき、図８に示されるように、樹脂部材５２の内面とプレスフィット端子５の端子本体部５０との間には所定の隙間が形成されている。

以上説明した本実施形態のプレスフィット端子５、電子装置１、及びプレスフィット端子５の圧入方法によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）図９は、プレスフィット端子５のストロークを横軸に、スルーホール２０に発生する荷重を縦軸にとって、それらの関係を示したものである。なお、プレスフィット端子５のストロークは、図２に示される位置から矢印Ａで示される方向へのプレスフィット端子５の移動距離を示す。樹脂部材５２を用いずにプレスフィット端子５をスルーホール２０に圧入した場合、スルーホール２０に発生する荷重は一点鎖線で示されるように変化する。すなわち、スルーホール２０に発生する荷重は最大値Ｌｍａｘ１を一旦示した後に所定値Ｌ１に収束する。

これに対し、樹脂部材５２を用いてスルーホール２０にプレスフィット端子５を圧入した場合、スルーホール２０に発生する荷重は実線で示されるように変化する。すなわち、スルーホール２０への圧入前にプレスフィット端子５の圧入部５１が樹脂部材５２によって塑性変形させられるため、スルーホール２０に発生する最大荷重が値Ｌｍａｘ１から値Ｌｍａｘ２に低下する。したがって、樹脂部材５２を用いずにプレスフィット端子５をスルーホール２０に圧入した場合と比較すると、スルーホール２０に過度な接触荷重が生じ難くなる。そのため、スルーホール２０の損傷を抑制することができる。

また、樹脂部材５２を用いてプレスフィット端子５をスルーホール２０に圧入した場合でも、スルーホール２０への圧入が完了した際に圧入部５１を狙いの撓み量まで変形させることができるため、スルーホール２０に発生する荷重を所定値Ｌ１に収束させることができる。すなわち、樹脂部材５２を用いずにプレスフィット端子５をスルーホール２０に圧入した場合と略同等の接触荷重を得ることができるため、必要な接触荷重を得ることができる。

（２）圧入部５１をスルーホール２０に圧入する際、圧入部５１が導電層２１を僅かに削るため、導電層２１と圧入部５１との接触面積を大きくすることができる。また、導電層２１の酸化皮膜を除去することもできる。結果的に、プレスフィット端子５と基板２との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。

（３）樹脂部材５２の内径ｄ２を適宜変更することにより、圧入部５１の塑性変形量を調整することができる。よって、圧入部５１の撓み量の調整、換言すればスルーホール２０に対するプレスフィット端子５の接触荷重の調整が容易である。

（変形例１）
次に、第１実施形態の電子装置１及びプレスフィット端子５の第１変形例について説明する。

図１０に示されるように、本変形例の樹脂部材５２は、原型時に、内径ｄ３に設定された部分を有している。なお、原型時とは、樹脂部材５２がプレスフィット端子５に仮保持される前の時点を示す。内径ｄ３は、端子本体部５０の厚み方向の長さＤ１よりも小さい値に設定されている。これにより、基板２へのプレスフィット端子５の圧入が完了した際、図１１に示されるように、樹脂部材５２の内面により端子本体部５０を挟み込むことができるため、樹脂部材５２の振動による異音の発生を抑制することができる。

（変形例２）
次に、第１実施形態の電子装置１及びプレスフィット端子５の第２変形例について説明する。

図１２に示されるように、本変形例における樹脂部材５２は、その内面に一対の突出部５２０，５２１を有している。一対の突出部５２０，５２１は互いに対向するように配置されている。一対の突出部５２０，５２１間の距離ｄ４は、樹脂部材５２の原型時、端子本体部５０の厚み方向の厚さＤ１よりも小さい値に設定されている。これにより、基板２へのプレスフィット端子５の圧入が完了した際、図１３に示されるように、一対の突出部５２０，５２１により端子本体部５０を挟み込むことができるため、第１変形例と同様に樹脂部材５２の振動による異音の発生を抑制することができる。

（変形例３）
次に、第１実施形態の電子装置１及びプレスフィット端子５の第３変形例について説明する。

図１４に示されるように、本変形例のプレスフィット端子５は、樹脂部材５２の外周に嵌め込まれる筒状の金属部材５３を更に備えている。これにより、プレスフィット端子５の圧入部５１を樹脂部材５２に接触させて圧入部５１を塑性変形させる際、樹脂部材５２の変形を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、電子装置及びプレスフィット端子の第２実施形態について説明する。
本実施形態では、樹脂部材５２に代えて、図１５に示される治具７を用いてプレスフィット端子５の圧入部５１を塑性変形させる。治具７は筒状に形成されている。治具７の内径ｄ５は、スルーホール２０の内径ｄ１よりも大きく、且つ圧入部５１の幅Ｈよりも小さい値に設定されている。

次に、プレスフィット端子５を基板２のスルーホール２０に圧入する方法について説明する。

図１６に示されるように、プレスフィット端子５をスルーホール２０に圧入する前に、まず、プレスフィット端子５の圧入部５１を治具７の内部に挿入する。これにより、圧入部５１は、予め定められた狙いの撓み量と同等又はそれよりも小さく塑性変形する。そして、治具７からプレスフィット端子５を取り外した後、図１７に示されるように、プレスフィット端子５の圧入部５１をスルーホール２０に圧入する。

以上説明した本実施形態のプレスフィット端子５、電子装置１、及びプレスフィット端子５の圧入方法によれば、第１実施形態の（１），（２）の作用及び効果に加え、以下の（４）に示される作用及び効果を得ることができる。

（４）治具７の内径ｄ２を適宜変更することにより、圧入部５１の塑性変形量を調整することができる。よって、圧入部５１の撓み量の調整、換言すればスルーホール２０に対するプレスフィット端子５の接触荷重の調整が容易である。

（変形例）
次に、第２実施形態の電子装置１及びプレスフィット端子５の変形例について説明する。

図１８に示されるように、本変形例では、コンタクトオイル８の中でプレスフィット端子５の圧入部５１を治具７の内部に挿入する。コンタクトオイル８は、プレスフィット端子５の圧入部５１をスルーホール２０に圧入する際にそれらの間に発生する摩擦抵抗を軽減するための潤滑油として機能する。このような製造方法によれば、治具７によりプレスフィット端子５の圧入部５１を塑性変形させるのと同時に、圧入部５１にコンタクトオイルを塗布することができるため、それらの工程を別々に行う場合と比較すると、製造工数を低減することができる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：電子装置
２：基板
５：プレスフィット端子
７：治具
８：コンタクトオイル
２０：スルーホール
５０：端子本体部
５１：圧入部
５２：樹脂部材
５３：金属部材

Claims (9)

1. 基板（２）のスルーホール（２０）に圧入される圧入部（５１）を有するニードルアイ形状のプレスフィット端子（５）であって、
   前記圧入部は、その幅が狭められるように塑性変形させられた後、前記スルーホールに圧入されていることを特徴とするプレスフィット端子。
2. 請求項１に記載のプレスフィット端子において、
   前記スルーホールの内径よりも大きい内径を有する筒状の樹脂部材（５２）を備え、
   前記圧入部は、前記樹脂部材の内面に接触することにより塑性変形させられた上で、前記スルーホールに圧入されていることを特徴とするプレスフィット端子。
3. 請求項２に記載のプレスフィット端子において、
   前記圧入部に繋がる端子本体部（５０）は、前記樹脂部材の内面により挟み込まれていることを特徴とするプレスフィット端子。
4. 請求項２又は３に記載のプレスフィット端子において、
   前記樹脂部材の外周に嵌め込まれる金属部材（５３）を更に備えることを特徴とするプレスフィット端子。
5. プレスフィット端子（５）が接続される基板（２）を有する電子装置（１）であって、
   前記プレスフィット端子として、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプレスフィット端子が用いられていることを特徴とする電子装置。
6. 基板（２）のスルーホール（２０）に圧入される圧入部（５１）を有するニードルアイ形状のプレスフィット端子（５）の圧入方法であって、
   前記圧入部の幅が狭められるように前記圧入部を塑性変形させた後、前記圧入部を前記スルーホールに圧入することを特徴とするプレスフィット端子の圧入方法。
7. 請求項６に記載のプレスフィット端子の圧入方法であって、
   前記スルーホールに前記圧入部を圧入する前に、前記スルーホールの内径よりも大きい内径を有する筒状の樹脂部材（５２）の内面に前記圧入部の外面を接触させて前記圧入部を塑性変形させた上で、前記スルーホールに前記圧入部を圧入することを特徴とするプレスフィット端子の圧入方法。
8. 請求項６に記載のプレスフィット端子の圧入方法であって、
   前記スルーホールに前記圧入部を圧入する前に、前記スルーホールの内径よりも大きい内径を有する筒状の治具（７）の内面に前記圧入部を接触させて前記圧入部を塑性変形させた上で、前記スルーホールに前記圧入部を圧入することを特徴とするプレスフィット端子の圧入方法。
9. 請求項８に記載のプレスフィット端子の圧入方法であって、
   前記治具により前記圧入部を塑性変形させるのと同時に、前記圧入部にコンタクトオイル（８）を塗布することを特徴とするプレスフィット端子の圧入方法。

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