JP5692346B1 - プレスフィット用コネクタ端子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接触片を加圧して薄板状とすることで、プリント回路基板におけるスルーホール孔径の公差（ばらつき）による接触荷重の不安定さを改善することができるプレスフィット用コネクタ端子およびその製造方法を提供する。【解決手段】プレスフィット用コネクタ端子は、ピン部１１（ピン部形成領域１）および中軸部１２（中軸部形成領域２）と、複数の接触片１３（片部５ｃ）を外に凸をなす状態で中軸部１２を囲繞するように配置された接触部１３（接触部形成領域５）とを備えている。また、接触部１４を構成する複数の接触片１３の先端側および基端側には、中軸部１２を包囲する断面Ｃ字形状の連設部１５，１６（辺縁部５ａ，５ｂ）が設けられている。接触片１３は、金属板を加圧して薄板状とすることで幅広板状に形成されている。そのため、金属板に打ち抜き加工を施す際に、スリット４の間隔を十分に確保できるので、パンチ強度を確保することができる。【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、プリント回路基板の導電性のスルーホールに挿入して使用されるプレスフィット用コネクタ端子およびその製造方法に関する。

プレスフィット用コネクタ端子については、従来、端子接触部断面の形状がニードルアイやＣ型，Ｎ型，Σ型など様々な種類があるが、本発明に関連するものして、特許文献１記載の「プレスフィット用コネクタ端子」が知られている。

特許文献１に記載の「プレスフィット用コネクタ端子」は、図９に示す弾力性を有する１枚の金属板１０ｘに所定の曲げ加工を施すことによって形成されたものであり、図１０に示すように、横断面がＵ字形状をなすピン部１１ｘおよびその先端側に設けられた中軸部１２ｘと、く字形状をなす複数の接触片１３ｘをその長手方向を中軸部１２ｘの長手方向Ｌに沿わせ且つ外に凸をなす状態で中軸部１２ｘを囲繞するように配置して形成された接触部１４ｘと、を備えたものである。この接触部１４ｘを構成する複数の接触片１３ｘの先端側および基端側には、それぞれ中軸部１２ｘを包囲する横断面Ｃ字形状の連設部１５ｘ，１６ｘが設けられている。

特開２０１３−６５５４３号公報

特許文献１に記載の「プレスフィット用コネクタ端子」の接触片１３ｘは板ばねとして機能するものであるが、板ばねのばね定数における板厚と板幅との関係は、板厚の３乗に比例すると共に、板幅に比例する。従って、ばね定数は、板厚の変動よりも、板幅の変動の方が、影響が小さい。また、板ばねのたわみ量に影響を与えるプリント回路基板のスルーホール孔径のばらつき量が同じとした場合、接触荷重は、板ばねの板厚の厚い方が薄いものよりも増減量が大きくなる。
これは、プレスフィット用コネクタ端子の接触部が、プリント基板のスルーホールに挿入されるときに、スルーホールの内周面に接触する接触部の接触片の接触荷重を、なるべく高く、かつ所定の範囲内に収めるためには、板厚が薄い方が接触荷重の不安定さを改善できることを示している。

しかし、特許文献１に記載の「プレスフィット用コネクタ端子」の接触部１４ｘでは、連設部１５ｘ，１６ｘが複数の接触片１３ｘを所定間隔ごとに繋げているため、接触荷重を大きくするために、できるだけ接触片１３ｘの板幅を広くしようとすると、その間隔が狭くなり、金属板１０ｘを打ち抜き加工する際の打ち抜き金型におけるパンチの厚みが薄くなることで、パンチ強度が低下してしまう。従って、接触部１４ｘは、接触片１３ｘの板幅をなるべく広く形成することで接触荷重を高めようとしても、パンチ強度の確保の面から、接触片１３ｘの板幅には限界がある。また、接触片１３ｘの板厚は連設部１５ｘ，１６ｘと同じ厚みとなっているため、プリント回路基板におけるスルーホール孔径のばらつきにより接触荷重が不安定となる虞がある。

そこで、本発明は、接触片を加圧して薄板状とすることで、プリント回路基板におけるスルーホール孔径の公差（ばらつき）による接触荷重の不安定さを改善することができるプレスフィット用コネクタ端子およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のプレスフィット用コネクタ端子は、プリント回路基板のスルーホールに挿入される接触部であって、等厚の金属板から打ち抜き加工により形成される前記接触部を有し、前記接触部は、前記スルーホールと接触する複数の接触片と、前記複数の接触片を所定間隔ごとに繋げ、前記接触片の接触面を前記スルーホールの内周面に向けた状態とする連設部とから成るプレスフィット用コネクタ端子において、前記接触片は、前記金属板を加圧して薄板状とすることで幅広板状に形成され、前記連設部は、前記接触片を延長した前記連設部との交差した位置も薄板状に形成されていることを特徴とする。

本発明のプレスフィット用コネクタ端子によれば、接触片の板厚が加圧により薄板状とすることで幅広板状に形成されているため、板厚が薄くなることによる接触荷重の低下を、板幅を拡げることで抑えつつ、接触荷重をコントロールして所定の範囲内に収めることができるだけでなく、プリント回路基板におけるスルーホール孔径のばらつきによる接触荷重の不安定さを改善することができる。また、金属板を加圧して幅広板状の接触片としているため、一枚の金属板を打ち抜く際には、接触片同士の間のスリットの幅を十分に確保することができる。従って、打ち抜き加工を施す際に、スリットを形成するためのパンチの金型に、十分な厚みが確保できるので、パンチ強度の低下を抑えることができる。

前記連設部が、前記接触片を延長した位置も薄板状に形成されているため、連設部の薄板状の部分から曲折しやすいため、連設部の長さが短くても、連設部を容易に折り曲げることができる。

前記接触片が、一方の板面側から加圧されて、他方の板面を前記連設部の板面の位置に合った段差のない、薄板状に形成されていると、他方の板面Ｓ２側の金型を平板状とすることができ、一方の板面Ｓ１側から押圧する金型の押圧力により接触片の板厚を決定することができる。従って、接触片の板厚を容易にコントロールすることができる。

前記連設部が、前記接触片の加圧された一方の板面側を、前記スルーホールの内周面に向けた状態とすると、接触部の直径が大きく取れ、対向する接触片同士の間隔を幅広く取れるため、スルーホールの内周面に接触したときの接触片の弾性変形の変形幅を大きくすることができる。

前記連設部が、前記接触片の加圧された一方の板面側を、前記スルーホールの中心側に向けた状態とすると、接触部の直径を抑えることができるため、小径のスルーホールでも接触部を挿入することができる。

本発明のプレスフィット用コネクタ端子は、プリント回路基板のスルーホールに挿入される接触部であって、等厚の金属板から打ち抜き加工により形成される前記接触部が、前記スルーホールと接触する複数の接触片と、前記複数の接触片を所定間隔ごとに繋げ、前記接触片の接触面を前記スルーホールの内周面に向けた状態とする連設部とから成るプレスフィット用コネクタ端子の製造方法において、前記金属板から前記複数の接触片と前記連設部との輪郭形状を打ち抜く工程と、前記接触片に対応する位置と、前記接触片を延長した前記連設部との交差した位置とを加圧して薄板状とすることで、前記接触片を幅広板状に形成する工程と、前記連設部を折り曲げて前記接触部とする工程とを含むプレスフィット用コネクタ端子の製造方法により製造することができる。

本発明により、打ち抜き加工の際のパンチ強度の低下を抑えて、接触片を打ち抜くことができ、接触片を加圧することで、接触片を幅広板状とすることができる。また、接触片を加圧して薄板状とすることで、プリント回路基板におけるスルーホール孔径のばらつきによる接触荷重の不安定さを改善するプレスフィット用コネクタ端子とすることができる。

本発明の実施の形態であるプレスフィット用コネクタ端子を示す斜視図である。 図１に示すプレスフィット用コネクタ端子を図１と異なる方向から見た斜視図である。 図１に示すプレスフィット用コネクタ端子の左側面図である。 図１に示すプレスフィット用コネクタ端子の平面図である。 図１に示すプレスフィット用コネクタ端子の材料である金属板の展開した状態の正面図である。 図５Ａに示す金属板の展開した状態の斜視図である。 図５Ａに示す金属板の展開した状態の右側面図である。 図５Ｂに示す金属板の展開した状態の接触部形成領域の拡大図である。 図１に示すプレスフィット用コネクタ端子をプリント回路基板の導電性スルーホールに挿入する直前の状態を示す一部省略断面図である。 図１に示すプレスフィット用コネクタ端子をプリント回路基板の導電性スルーホールに挿入した状態を示す一部省略断面図である。 従来のプレスフィット用コネクタ端子の材料である金属板の展開図である。 図９に示す金属板を折り曲げて製造された従来のプレスフィット用コネクタ端子の斜視図である。

本発明の実施の形態であるプレスフィット用コネクタ端子１００は、プリント基板に形成されたスルーホールに挿入されてプリント基板の電気回路と電気的に接続するものである。
図１〜図４に示すように、プレスフィット用コネクタ端子１００は、横断面がＵ字形状をなすピン部１１およびこのピン部１１と反対側に設けられた中軸部１２と、く字形状をなす複数の接触片１３をその長手方向を中軸部１２の長手方向に沿わせ且つ外に凸をなす状態で中軸部１２を囲繞するように等間隔に配置して形成された接触部１４と、を備えている。

また、接触部１４を構成する弾性片である複数の接触片１３の先端側および基端側にはそれぞれ、複数の接触片１３を所定間隔ごとに繋げ、環状に折り曲げられて、中軸部１２を包囲することで、接触片１３の接触面をスルーホールの内周面に向けた状態とする横断面Ｃ字形状の連設部１５，１６が設けられている。接触部１４は弾性的に縮径・拡径可能な構造をなしている。

接触片１３の先端側に位置する連設部１５の先端には、先細り形状の傾斜部１７が設けられている。ピン部１１の長手方向の接触部１４寄りの部分には、ピン部１１の外周より突出した部分を有するショルダ部１８が設けられている。

一方、プレスフィット用コネクタ端子１００は、図５Ａから図５Ｃに示すような、弾力性を有する１枚の金属板１０に曲げ加工を施すことによって形成されている。
金属板１０は、帯形状のピン部形成領域１と、ピン部形成領域１の先端側に連なるピン部形成領域１の幅１ｗより広い幅５ｗを有する略長方形状をなすとともにピン部形成領域１の長手方向と平行な複数のスリット４、片部５ｃおよび片部５ｃの両端部をそれぞれ繋ぐ辺縁部５ａ，５ｂを有する接触部形成領域５と、接触部形成領域５の先端側に連なる接触部形成領域５の幅５ｗより狭い幅２ｗを有する帯形状の中軸部形成領域２と、を備えている。
ピン部形成領域１の基端側には、ピン部形成領域１とＴ字形状に交差するショルダ部形成領域７が設けられている。また、辺縁部５ａには、傾斜部１７となる台形部５ｅが形成されている。

ピン部形成領域１からピン部１１が形成され、中軸部形成領域２から中軸部１２が形成され、接触部形成領域５から接触部１４の接触片１３および連設部１５，１６が形成される。また、ショルダ部形成領域７からショルダ部１８が形成される。

中軸部形成領域２の幅２ｗはピン部形成領域１の幅１ｗより狭く、折り返し部３の幅３ｗは中軸部形成領域２の幅２ｗより狭く（幅３ｗは幅２ｗの半分）、接触部形成領域５の幅５ｗは中軸部形成領域２の幅２ｗより広く、接触部形成領域５には、中軸部形成領域２の長手方向Ｌ（図３参照）と平行な複数のスリット４が形成されている。

ここで、プレスフィット用コネクタ端子１００の製造方法について、図面に基づいて説明する。
まず、等厚の金属板から打ち抜き加工により、図５Ａから図５Ｃに示す金属板１０の輪郭形状を形成する。
次に、接触片１３となる接触部形成領域５の片部５ｃ部分を第１金型（図示せず）で一方の板面Ｓ１側から押圧する。このとき、接触部形成領域５の他方の板面Ｓ２側は、平板状の第２金型（図示せず）で、接触部形成領域５を支持させる。

片部５ｃを一方の板面Ｓ１側から加圧すると、片部５ｃの他方の板面Ｓ２が辺縁部５ａ，５ｂの板面の位置に合った同一平面で、片部５ｃの他方の板面Ｓ２と辺縁部５ａ，５ｂの板面とが段差のない状態で、ピン部形成領域１や中軸部形成領域２、ショルダ部形成領域７などの他の領域の板厚より、薄板状になる。そうすることで、片部５ｃは、肉厚が薄くなった分、スリット４側へ拡がり、スリット４は狭くなる反面、片部５ｃは幅広板状に形成される。
薄板状とするのは少なくとも片部５ｃであればよいが、本実施の形態では、接触片１３に対応する片部５ｃだけでなく、片部５ｃ（接触片１３）を延長した連設部１５，１６となる接触部形成領域５の辺縁部５ａ，５ｂ上の位置（交差部５ｄ）も薄板状に形成している。

図６に示すように、片部５ｃと、片部５ｃを延長して辺縁部５ａ，５ｂと交差する交差部５ｄとを薄板状とすることで、接触部１４の一方の端部から他方の端部までに渡る直線状の薄板部５ｆが形成される。
薄板部５ｆは、他方の板面Ｓ２を連設部１５，１６となる辺縁部５ａ，５ｂの板面の位置に合わせるようにして、一方の板面Ｓ１側から等厚の金属板を加圧して薄板状に形成することで、薄板部５ｆは、加圧前の板幅より幅広板状に形成される。

図５Ｃに示すように、片部５ｃは、一方の板面Ｓ１側から加圧されて、他方の板面Ｓ２を辺縁部５ａ，５ｂの板面の位置に合わせて、薄板状に形成されているため、他方の板面Ｓ２側の第２金型は平板状とすることができ、一方の板面Ｓ１側から押圧する第１金型の押圧力により片部５ｃの板厚を決定することができる。従って、片部５ｃの板厚を容易にコントロールすることができる。

次に、図５Ａから図５Ｃに示す金属板１０において、ピン部形成領域１および中軸部形成領域２をその長手方向Ｌに連続する折り曲げ部６を中心に横断面がＵ字形状をなすように折り曲げた後、折り返し部３を横切る折り返し位置３ａを中心に中軸部形成領域２を接触部形成領域５に向かって１８０度折り曲げる。

この後、長手方向Ｌと平行をなす接触部形成領域5の片部５ｃがく字形状となるように曲げ加工を施し、長手方向Ｌと交差する方向に位置する接触部形成領域５の辺縁部５ａ，５ｂがＣ字形状となるように曲げ加工を施し、接触部形成領域５が中軸部１２を囲繞する樽形状をなすようにすれば、図１に示すプレスフィット用コネクタ端子１００が完成する。

図１に示すプレスフィット用コネクタ端子１００では、接触部形成領域５の辺縁部５ａ，５ｂをＣ字形状に曲げ加工を施す際に、片部５ｃ（接触片１３）の加圧された一方の板面Ｓ１側を内側（スルーホールの中心側）に、その反対側である他方の板面Ｓ２側をスルーホールに接触するように、スルーホールの内周面に向けた状態としている。しかし、一方の板面Ｓ１側をスルーホールの内周面に向けるようにして、辺縁部５ａ，５ｂをＣ字形状に折り曲げて、接触部１４を形成してもよい。

図１に示すプレスフィット用コネクタ端子１００のように、片部５ｃの加圧された一方の板面Ｓ１側を、スルーホールの中心側に向けた状態（他方の板面Ｓ２側が外側に向いた状態）では、接触部１４の直径が大きく取れ、対向する接触片１３同士の間隔を幅広く取れるため、スルーホールの内周面に接触したときの接触片１３の弾性変形の変形幅を大きくすることができる。
また、片部５ｃの加圧された一方の板面Ｓ１側を、スルーホールの内周面に向けて、一方の板面Ｓ１側がスルーホールに接触するようにした状態では、接触部１４の直径を抑えることができるため、小径のスルーホールでも接触部１４を挿入することができる。従って、スルーホールがプリント基板に占める面積を小さいものとすることができるので、プリント基板の小型化を図ることができる。

なお、図５Ａから図５Ｃに示す金属板１０では、中軸部形成領域２が折り曲げ部６を中心に横断面がＵ字形状をなすように折り曲げて、図２および図３に示す中軸部１２が形成されているが、横断面をＵ字形状としなくても、中軸部形成領域に十分な強度が確保できるのであれば、中軸部形成領域を二つ折りしない帯状の金属板片としてもよい。

このようにして製造されるプレスフィット用コネクタ端子１００をプリント回路基板のスルーホールに挿入した状態を、図面に基づいて説明する。
図７および図８に示すように、プリント回路基板２０においてスルーホールめっき２２が施されたスルーホール２１に接触部１４を挿入するとき、接触部１４を構成する複数の接触片１３がそれぞれ中軸部１２に接近するように弾性変形してスルーホール２１内に収まるので、挿入するときの挿入力を低減することができる。また、接触部１４からスルーホール２１の内周面に向かって過大な押圧力（接触圧力）が加わることがなくなるので、スルーホール２１のめっき面を劣化させることがなく、プリント回路基板２０の白化も防止することができる。さらに、仮にピン部１１が傾いても、接触片１３の弾性変位は、中軸部１２と接触することで抑制され、弾性変位以上の過度な変位をおこさないので、接触片１３は塑性変形し難い。

また、スルーホール２１内に挿入された接触部１４を構成する複数の接触片１３はそれぞれ拡径方向の付勢力を保持した状態でスルーホール２１の内周面の複数個所に均等に当接するので、接触不良が発生し難く、接触信頼性も優れている。

さらに、図１および図２に示すように、複数の接触片１３の先端側および基端側にそれぞれ、中軸部１２を包囲する断面Ｃ字形状の連設部１５，１６を設けているため、図７および図８に示すように、接触部１４をスルーホール２１内に挿入するとき、および、挿入した後のいずれのときにおいても、複数の接触片１３の配置状態が安定しており、接触信頼性の向上に有効である。

ここで、プレスフィット用コネクタ端子１００の接触部１４について詳細に説明する。
接触部１４の板ばねとして機能する接触片１３は、上述したように、スルーホール２１の内周面に接触する際の接触荷重を所定の範囲内に収めるためには、板厚でコントロールするよりも板幅でコントルロールする方が、接触荷重の変化の度合いが小さいためコントロールしやすい。

本実施の形態に係る接触部１４では、接触片１３の板厚が薄板状に形成されて板幅を拡げているため、板厚が薄くなることによる接触荷重の低下を、板幅を拡げることで抑えつつ、接触荷重を所定の範囲内に収めることができるだけでなく、プリント回路基板２０におけるスルーホール２１孔径のばらつきによる接触荷重の不安定さを改善することができる。

また、金属板の打ち抜き後に、金属板を加圧して薄板状とすることで幅広板状の接触片１３（薄板部５ｆ）としているため、一枚の金属板を打ち抜く際には、片部５ｃ同士の間のスリット４の幅が、十分に確保できる。従って、打ち抜き加工を施す際に、スリット４を形成するための打ち抜き金型のパンチに、十分な厚みが確保できるので、パンチ強度の低下を抑えることができる。

また、薄板部５ｆとして、接触片１３だけでなく、片部５ｃ（接触片１３）を延長して辺縁部５ａ，５ｂと交差する交差部５ｄも薄板状に形成されているため、薄板状に形成されたそれぞれの交差部５ｄによる段差部分から曲折しやすいので、連設部１５，１６の長さが短くても、連設部１５，１６を容易に折り曲げることができる。従って、従来と同等の接触圧力を維持しつつ、接触部１４の小径化を図ることが可能である。
更に、プレスフィット用コネクタ端子１００は、弾力性を有する１枚の金属板１０に曲げ加工を施すことによって形成されるので、部品点数が削減され、製造コストを低減することができる。

本発明に係るプレスフィット用コネクタ端子は、プリント回路基板のスルーホールに挿入する部材として、電気・電子機器産業や自動車産業などにおいて広く利用することができる。

１ ピン部形成領域
１ｗ，２ｗ，３ｗ，５ｗ 幅
２ 中軸部形成領域
３ 折り返し部
３ａ 折り返し位置
４ スリット
５ 接触部形成領域
５ａ，５ｂ 辺縁部
５ｃ 片部
５ｄ 交差部
５ｅ 台形部
５ｆ 薄板部
６ 折り曲げ部
７ ショルダ部形成領域
１０ 金属板
１１ ピン部
１２ 中軸部
１３ 接触片
１４ 接触部
１５，１６ 連設部
１７ 傾斜部
１８ ショルダ部
２０ プリント回路基板
２１ スルーホール
２２ スルーホールめっき
１００ プレスフィット用コネクタ端子
Ｌ 長手方向
Ｓ１ 一方の板面
Ｓ２ 他方の板面

Claims (5)

1. プリント回路基板のスルーホールに挿入される接触部であって、等厚の金属板から打ち抜き加工により形成される前記接触部を有し、
   前記接触部は、前記スルーホールと接触する複数の接触片と、前記複数の接触片を所定間隔ごとに繋げ、前記接触片の接触面を前記スルーホールの内周面に向けた状態とする連設部とから成るプレスフィット用コネクタ端子において、
   前記接触片は、前記金属板を加圧して薄板状とすることで幅広板状に形成され、
   前記連設部は、前記接触片を延長した前記連設部との交差した位置も薄板状に形成されているプレスフィット用コネクタ端子。
2. 前記接触片が、一方の板面側から加圧されて、他方の板面を前記連設部の板面の位置に合った段差のない、薄板状に形成された請求項１記載のプレスフィット用コネクタ端子。
3. 前記連設部が、前記接触片の加圧された一方の板面側を、前記スルーホールの内周面に向けた状態とする請求項２記載のプレスフィット用コネクタ端子。
4. 前記連設部が、前記接触片の加圧された一方の板面側を、前記スルーホールの中心側に向けた状態とする請求項２記載のプレスフィット用コネクタ端子。
5. プリント回路基板のスルーホールに挿入される接触部であって、等厚の金属板から打ち抜き加工により形成される前記接触部が、前記スルーホールと接触する複数の接触片と、前記複数の接触片を所定間隔ごとに繋げ、前記接触片の接触面を前記スルーホールの内周面に向けた状態とする連設部とから成るプレスフィット用コネクタ端子の製造方法において、
   前記金属板から前記複数の接触片と前記連設部との輪郭形状を打ち抜く工程と、
   前記接触片に対応する位置と、前記接触片を延長した前記連設部との交差した位置とを加圧して薄板状とすることで、前記接触片を幅広板状に形成する工程と、
   前記連設部を折り曲げて前記接触部とする工程とを含むプレスフィット用コネクタ端子の製造方法。

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