JP7338982B2 - 回路基板と端子との接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板と、その回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、の接続構造、及び、そのような接続構造に用いることができる端子、に関する。

従来から、回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子（以下「プレスフィット端子」という。）を用いた、回路基板と端子との接続構造が提案されている。従来の接続構造の一つに用いられるプレスフィット端子は、スルーホールの孔内面に押圧接触するように幅方向に膨らむ形状を有する圧入部を有している（例えば、特許文献１を参照）。

近年、回路基板およびスルーホールの孔内面に設けられる導電性の回路体（例えば、銅製の薄膜）の防食性を高める等の観点から、回路体を覆うように保護膜が設けられる場合がある。この種の保護膜は、一般に、プリフラックス（ＯＳＰ。Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）とも呼ばれる。このような保護膜を有する回路基板にプレスフィット端子を接続するにあたり、従来のプレスフィット端子の一つの圧入部には、スルーホールの孔内面を覆う保護膜を削って除去する機構が設けられている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００７－２５０５４９号公報 特開２０１７－１７４６４２号公報

ところで、保護膜の除去性能を高めるために圧入部による押圧力を大きくすると、上述した従来のプレスフィット端子の構造上、スルーホールに圧入部を挿入し難くなる場合がある。そして、そのような圧入部を無理にスルーホールに押し込むと、圧入部の座屈や、回路体の損傷などが生じ得る。逆に、圧入部による押圧力を小さくすると、保護膜を十分に除去できず回路体と圧入部との電気的接続が不十分になる場合があり、また、スルーホール内での圧入部の位置が十分に保たれない場合もある。そこで、保護膜を適正に除去して電気的接続の信頼性を高めながら、更に回路基板への保持力に優れるような、プレスフィット端子と回路基板との接続構造が望まれている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路基板と端子との電気的接続の信頼性と、回路基板への端子の保持性能の向上と、を両立可能な回路基板と端子との接続構造、を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る「回路基板と端子との接続構造」は、下記［１］～［２］を特徴としている。
［１］
回路基板と、前記回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を接続するための、回路基板と端子との接続構造であって、
前記回路基板は、
前記スルーホールの孔内面に位置する回路体と、前記回路体を覆う保護膜と、を有し、
前記端子は、
前記スルーホールへの挿入方向に交差する幅方向の両側に膨出し且つ前記幅方向に弾性変形可能な圧入部と、前記圧入部に対応した位置にある空洞部と、前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第１接点部と、前記挿入方向における前記第１接点部よりも後方において前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第２接点部と、を有し、
前記圧入部の一対の頂面は、前記挿入方向に延びる平面であり、
膨出する前記圧入部の前記挿入方向の前側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第１接点部を構成し、膨出する前記圧入部の前記挿入方向の後側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第２接点部を構成し、
当該接続構造は、
前記圧入部の前記スルーホールへの圧入後において、前記第１接点部及び前記第２接点部の双方が前記スルーホールの孔内に位置し、且つ、前記挿入方向における前記スルーホールの前記孔内面の中央位置から、前記回路基板の厚さの３０％に相当する長さだけ前記挿入方向の前方に離れた位置と、その長さだけ前記挿入方向の後方に離れた位置と、に挟まれる範囲に、前記第１接点部及び前記第２接点部の双方が位置するように、前記圧入部が前記スルーホールに圧入される、ように構成される、
回路基板と端子との接続構造であること。
［２］
上記［１］に記載の接続構造において、
前記圧入部の前記スルーホールへの圧入前において、前記挿入方向における前記スルーホールの長さと、前記挿入方向における前記第１接点部と前記第２接点部との間の長さと、の比が、５：１～７：１である、
回路基板と端子との接続構造であること。

上記［１］の構成の回路基板と端子との接続構造によれば、端子の圧入部を回路基板のスルーホールに圧入するとき、圧入部の第１接点部が保護膜を削って除去しながら挿入方向における前方に進む。そして、第１接点部の挿入方向における後方にある第２接点部が、保護膜が除去されて露出した回路体に接触する。更に、第１接点部と第２接点部との双方がスルーホールの孔内に位置する状態で、スルーホールへの端子の圧入が完了する。これにより、第１接点部と第２接点部との双方が回路体に押圧された状態となるため、それらの一方のみが回路体に接触している場合に比べ、過度に圧入部による押圧力を高めなくても、端子を回路基板に適正に保持できる。また、スルーホールに圧入部を挿入しやすくなるため、圧入部の座屈や回路体の損傷なども避けられる。

ところで、第１接点部がスルーホールを通り抜けて第２接点部のみが孔内に残る場合、第１接点部と第２接点部との双方が孔内に残る場合に比べ、第２接点部が回路体に押し付けられる力が強くなる。この場合、第２接点箇所がスルーホール内を進行するとき、第２接点部自身の摩耗による摩耗粉が第２接点部と回路体の間に挟まること等に起因し、第２接点箇所と回路体との電気的接続に不具合が生じる可能性がある。これに対し、本構成の接続構造の場合、第１接点部と第２接点部との双方が孔内に位置するため、第２接点部が回路体に過度に大きな押圧力で押し付けられることがない。そのため、上述したような不具合を避けられる。よって、回路体と圧入部との良好な電気的接続を図ることができる。

したがって、本構成の接続構造は、回路基板と端子との電気的接続の信頼性と、回路基板への端子の保持性能の向上と、を両立可能である。

更に、上記［１］の構成の回路基板と端子との接続構造によれば、挿入方向におけるスルーホールの孔内面の中央部の近傍範囲に、第１接点部及び第２接点部の少なくとも一方が位置する。これにより、例えば、端子に大きな外力が及んで仮に端子と回路基板とが相対移動した場合（端子のズレが生じた場合）であっても、第１接点部及び第２接点部の双方がスルーホールの孔外に移動して回路基板と端子との電気的接続に不具合が生じることを避けられる。

なお、上記「近傍範囲」とは、挿入方向におけるスルーホールの孔内面の中央部から、回路基板の厚さの３０％に相当する長さだけ挿入方向の前方に離れた位置と、その長さだけ挿入方向の後方に離れた位置と、に挟まれる範囲を表す。

上記［２］の構成の回路基板と端子との接続構造によれば、挿入方向におけるスルーホールの長さと、挿入方向における第１接点部と第２接点部との間の長さと、の比が、５：１～７：１である。これにより、上述した端子のズレが生じた場合であっても、第１接点部及び第２接点部の双方がスルーホールの孔外に移動することを、より確実に避けられる。

本発明によれば、回路基板と端子との電気的接続の信頼性と回路基板への端子の保持性能の向上とを両立可能な、回路基板と端子との接続構造、及び、端子を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造に使用される回路基板及び端子を示す斜視図である。 図２は、回路基板のスルーホールへの端子の挿入が完了する前の段階を示す主要断面図である。 図３は、回路基板のスルーホールへの端子の挿入が完了して本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造が得られた状態における図２に対応する図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造１（図３参照）について説明する。この接続構造１は、図１に示すように、回路基板１０と、回路基板１０に設けられたスルーホール１２に圧入される端子２０と、の接続構造である。

以下、説明の便宜上、図１～図３に示すように、「前後方向」、「幅方向」、「上下方向」、「前」、「後」、「上」及び「下」を定義する。「前後方向」、「幅方向」及び「上下方向」は、互いに直交している。上下方向は、端子２０のスルーホール１２への挿入方向と平行であり、「上」及び「下」はそれぞれ、挿入方向（挿入の向き、図２の白矢印を参照）の「後方」及び「前方」と一致している。

図１に示す例では、複数本の同形の端子２０が、回路基板１０に実装されることになる基板実装型の直方体状のコネクタ３０に、幅方向に並ぶように、且つ、コネクタ３０の前端面から突出するように設けられている。

図１に示すように、回路基板１０は、矩形平板状の樹脂製の基板母材１１を有する。基板母材１１には、幅方向に並ぶ複数の端子２０に対応して、複数のスルーホール１２（上下方向に貫通する孔）が幅方向に並ぶように形成されている。各スルーホール１２は、本例では、矩形状を有している。

図２に示すように、回路基板１０には、スルーホール１２の孔内面に位置する（孔内面を覆う）導電性の回路体１３が設けられている。回路体１３は、典型的には、銅（Ｃｕ）製の薄膜で構成される。回路体１３は、回路基板１０の表面に設けられた所定の回路パターン（図示省略）を介して、回路基板１０の表面に搭載されている複数の電子部品（図示省略）又はアースポイント（図示省略）と電気的に接続されている。回路体１３の防食性を高める等の観点から、回路体１３は、保護膜１４（プリフラックス。ＯＳＰ。Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）で覆われている。

図１に示すように、金属製の各端子２０は、コネクタ３０の前端面から前方に延びる基端部２１と、基端部２１の先端部（前端部）から下方に延びる先端部２２と、からなるＬ字状の形状を有している。本例では、端子２０の断面（延在方向に垂直な方向の断面）は、基端部２１及び先端部２２共に矩形状を有している。各端子２０の先端部２２が、回路基板１０の対応するスルーホール１２にそれぞれ圧入されることになる。

図２に示すように、端子２０の先端部２２には、幅方向両側に膨出する圧入部２３が形成されている。圧入部２３には、圧入部２３に対応した位置にて、前後方向に貫通し且つ上下方向に延びる空洞部２４が形成されている。空洞部２４の形成により、圧入部２３は、幅方向に弾性変形可能となっている。なお、圧入部２３は、幅方向には膨出しているが、前後方向には膨出していない。

圧入部２３の一対の頂面２５はそれぞれ、上下方向且つ前後方向に延びる平面である。圧入部２３の一対の頂面２５間の幅方向寸法は、スルーホール１２の幅方向寸法より若干大きい。なお、圧入部２３の前後方向寸法は、スルーホール１２の前後方向寸法より若干小さい。

頂面２５の下側（挿入方向の前方側）の端部（膨出する圧入部２３の下側の斜面部と頂面２５との境界部）が、第１接点部２６を構成し、頂面２５の上側（挿入方向の後方側）の端部（膨出する圧入部２３の上側の斜面部と頂面２５との境界部）が、第２接点部２７を構成する。第１、第２接点部２６，２７共に、前後方向に直線状に延びている。回路基板１０のスルーホール１２の上下方向の長さＬ２（図２参照）と、第１接点部２６と第２接点部２７との間の上下方向の間隔Ｌ１（図２参照）と、の比は、本例では、５：１～７：１である。

各端子２０の先端部２２の圧入部２３をスルーホール１２に圧入する際には、複数の端子２０の先端部２２が、回路基板１０の複数のスルーホール１２の上方にそれぞれ位置するように、回路基板１０の上方にコネクタ３０を配置し、コネクタ３０を回路基板１０に向けて下方に近づけていく。この結果、複数の端子２０の圧入部２３が、回路基板１０の複数のスルーホール１２に一度に挿入されていく。

図２に示すように、端子２０の圧入部２３が、回路基板１０のスルーホール１２に挿入される際、圧入部２３の第１接点部２６が保護膜１４を削り取りながら下方（挿入方向の前方）に進む。そして、図３に示すように、第１接点部２６の上側（挿入方向における後方）にある第２接点部２７が、保護膜１４が削り取られて露出した回路体１３に接触する。そして、第１接点部２６と第２接点部２７との双方がスルーホール１２の孔内に位置する状態で、端子２０の圧入が完了する。これにより、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造１（図３参照）が得られると共に、コネクタ３０の回路基板１０への実装が完了する。この結果、コネクタ３０に設けられた複数の端子２０が、回路基板１０の複数のスルーホール１２を介して、回路基板１０の表面に搭載されている複数の電子部品又はアースポイントと電気的に接続される。

図３に示すように、接続構造１では、スルーホール１２の孔内面の上下方向中央の近傍範囲Ｌ３に、第１接点部２６及び第２接点部２７の双方が位置している。近傍範囲Ｌ３とは、例えば、スルーホール１２の孔内面の上下方向中央位置から、回路基板１０の厚さ（スルーホール１２の長さＬ２）の３０％に相当する長さだけ下側（挿入方向の前方）に離れた位置と、その長さだけ上側（挿入方向の後方）に離れた位置と、に挟まれる範囲である。

以上、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造１によれば、端子２０の圧入部２３を回路基板１０のスルーホール１２に圧入するとき、圧入部２３の第１接点部２６が保護膜１４を削り取りながら挿入方向における前方に進む。そして、第１接点部２６の挿入方向における後方にある第２接点部２７が、保護膜１４が削り取られて露出した回路体１３に接触する。そして、第１接点部２６と第２接点部２７との双方がスルーホール１２の孔内に位置する状態で、端子２０の圧入が完了する。第１接点部２６と第２接点部２７との双方が回路体１３に押圧された状態となるため、過度に圧入部２３の押圧力を高めなくても、端子２０を回路基板１０に適正に保持できる。また、スルーホール１２に圧入部２３を挿入しやすくなり、回路体１３の損傷なども避けられる。

ところで、先行する第１接点部２６がスルーホール１２を通り抜けて第２接点部２７のみが孔内に残る場合、第１接点部２６と第２接点部２７との双方が孔内に残る場合に比べ、第２接点部２７が回路体１３に押し付けられる力が強くなり、第２接点部２７の摩耗による摩耗粉が第２接点部２７と回路体１３の間に挟まること等に起因する電気的接続の不具合が懸念される。本構成の接続構造１の場合、第１接点部２６と第２接点部２７との双方が孔内に位置するため、第２接点部２７が回路体１３に過度に押し付けられることがないため、そのような不具合を避けられる。よって、回路体１３と圧入部２３との確実な電気的接続を図ることができる。

したがって、本構成の接続構造１は、回路基板１０と端子２０との電気的接続の信頼性と、回路基板１０への端子２０の保持性能の向上と、を両立可能である。

更に、本構成の接続構造１によれば、挿入方向におけるスルーホール１２の孔内面の中央部の近傍範囲Ｌ３（図３参照）に、第１接点部２６及び第２接点部２７の双方が位置する。これにより、例えば、端子２０に大きな外力が及んで仮に端子２０と回路基板１０とが相対移動した場合（端子２０のズレが生じた場合）であっても、第１接点部２６及び第２接点部２７の双方がスルーホール１２の孔外に移動して回路基板１０と端子２０との電気的接続に不具合が生じることを避けられる。

更に、本構成の接続構造１によれば、挿入方向におけるスルーホール１２の長さＬ２（図２参照）と、挿入方向における第１接点部２６と第２接点部２７との間の長さＬ１（図２参照）と、の比が、５：１～７：１である。これにより、上述した端子２０のズレが生じた場合であっても、第１接点部２６及び第２接点部２７の双方がスルーホール１２の孔外に移動することを、より確実に避けられる。

＜他の態様＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、第１接点部２６及び第２接点部２７の双方が、スルーホール１２の孔内面の中央部の近傍範囲Ｌ３（図３参照）に位置している。これに対し、第１接点部２６及び第２接点部２７の一方のみが、近傍範囲Ｌ３に位置し、第１接点部２６及び第２接点部２７の他方が、近傍範囲Ｌ３の範囲外且つスルーホール１２の孔内に位置していてもよい。

更に、上記実施形態では、挿入方向におけるスルーホール１２の長さＬ２（図２参照）と、挿入方向における第１接点部２６と第２接点部２７との間の長さＬ１（図２参照）と、の比が、５：１～７：１である。これに対し、長さＬ２と長さＬ１との比が、５：１～７：１の範囲外であってもよい。

更に、上記実施形態では、スルーホール１２及び端子２０の断面の双方が、矩形状であるが、スルーホール１２及び端子２０の断面の双方が、円形などの矩形状以外の形状であってもよい。

ここで、上述した本発明に係る回路基板と端子との接続構造１、及び、端子２０の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
回路基板（１０）と、前記回路基板（１０）に設けられたスルーホール（１２）に圧入される端子（２０）と、を接続するための、回路基板（１０）と端子（２０）との接続構造（１）であって、
前記回路基板（１０）は、
前記スルーホール（１２）の孔内面に位置する回路体（１３）と、前記回路体（１３）を覆う保護膜（１４）と、を有し、
前記端子（２０）は、
前記スルーホール（１２）への挿入方向に交差する幅方向に弾性変形可能な圧入部（２３）と、前記圧入部（２３）に対応した位置にある空洞部（２４）と、前記回路体（１３）に押圧接触するように前記圧入部（２３）に設けられる第１接点部（２６）と、前記挿入方向における前記第１接点部（２６）よりも後方において前記回路体（１３）に押圧接触するように前記圧入部（２３）に設けられる第２接点部（２７）と、を有し、
当該接続構造（１）は、
前記第１接点部（２６）及び前記第２接点部（２７）の双方が前記スルーホール（１２）の孔内に位置するように、前記圧入部（２３）が前記スルーホール（１２）に圧入される、ように構成される、
回路基板と端子との接続構造（１）。
［２］
上記［１］に記載の接続構造（１）において、
前記挿入方向における前記スルーホール（１２）の前記孔内面の中央部の近傍範囲（Ｌ３）に、前記第１接点部（２６）及び前記第２接点部（２７）の少なくとも一方が位置する、
回路基板と端子との接続構造（１）。
［３］
上記［１］又は上記［２］に記載の接続構造（１）において、
前記挿入方向における前記スルーホール（１２）の長さ（Ｌ２）と、前記挿入方向における前記第１接点部（２６）と前記第２接点部（２７）との間の長さ（Ｌ１）と、の比が、５：１～７：１である、
回路基板と端子との接続構造（１）。
［４］
回路基板（１０）に設けられたスルーホール（１２）に圧入される端子（２０）であって、
前記スルーホール（１２）への挿入方向に交差する幅方向に弾性変形可能な圧入部（２３）と、
前記圧入部（２３）に対応した位置にある空洞部（２４）と、
前記回路体（１３）に押圧接触するように前記圧入部（２３）に設けられる第１接点部（２６）と、
前記挿入方向における前記第１接点部（２６）よりも後方において前記回路体（１３）に押圧接触するように前記圧入部（２３）に設けられる第２接点部（２７）と、を備え、
前記挿入方向における前記スルーホール（１２）の長さ（Ｌ２）と、前記挿入方向における前記第１接点部（２６）と前記第２接点部（２７）との間の長さ（Ｌ１）と、の比が、５：１～７：１である、ように構成される、
端子（２０）。

１ 接続構造
１０ 回路基板
１２ スルーホール
１３ 回路体
１４ 保護膜
２０ 端子
２３ 圧入部
２４ 空洞部
２６ 第１接点部
２７ 第２接点部

Claims (2)

1. 回路基板と、前記回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を接続するための、回路基板と端子との接続構造であって、
   前記回路基板は、
   前記スルーホールの孔内面に位置する回路体と、前記回路体を覆う保護膜と、を有し、
   前記端子は、
   前記スルーホールへの挿入方向に交差する幅方向の両側に膨出し且つ前記幅方向に弾性変形可能な圧入部と、前記圧入部に対応した位置にある空洞部と、前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第１接点部と、前記挿入方向における前記第１接点部よりも後方において前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第２接点部と、を有し、
   前記圧入部の一対の頂面は、前記挿入方向に延びる平面であり、
   膨出する前記圧入部の前記挿入方向の前側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第１接点部を構成し、膨出する前記圧入部の前記挿入方向の後側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第２接点部を構成し、
   当該接続構造は、
   前記圧入部の前記スルーホールへの圧入後において、前記第１接点部及び前記第２接点部の双方が前記スルーホールの孔内に位置し、且つ、前記挿入方向における前記スルーホールの前記孔内面の中央位置から、前記回路基板の厚さの３０％に相当する長さだけ前記挿入方向の前方に離れた位置と、その長さだけ前記挿入方向の後方に離れた位置と、に挟まれる範囲に、前記第１接点部及び前記第２接点部の双方が位置するように、前記圧入部が前記スルーホールに圧入される、ように構成される、
   回路基板と端子との接続構造。
2. 請求項１に記載の接続構造において、
   前記圧入部の前記スルーホールへの圧入前において、前記挿入方向における前記スルーホールの長さと、前記挿入方向における前記第１接点部と前記第２接点部との間の長さと、の比が、５：１～７：１である、
   回路基板と端子との接続構造。

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