JP2003257526A - 挿抜可能な圧入固定端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】塑性変形が起こり難く、かつ、安定的に接圧が
確保されるコンプライアント型の挿抜可能な圧入固定端
子を提供する。 【解決手段】固定されるべき電子部品２と一体となした
曲げ弾性を有する挿抜可能な圧入固定端子１であって、
中空部３を有しながら圧入方向に沿って先窄まりとなる
外形をなし、中空部３を挟んで伸びる両側辺６、６の対
角長さが圧入孔５の内径よりも幾分大きく、さらに、の
両側辺に当たる端子片６、６が水平面に対して互いに相
反する方向に予め曲げることで、挿抜可能な圧入固定端
子１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板や筐体に
取り付けられる金属シールドケースや内蔵アンテナ、ソ
ケット、コネクタ等の電子部品を電気的または機械的に
接続するための圧入固定に使用する端子に関し、特に、
固定端子部に変形能力を持たせたコンプライアント型と
呼ばれる圧入固定端子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回路基板等への電子部品の半田付け接続
に替わる方法として、プレスフィットと呼ばれる、圧入
孔内径よりも幾分大きな対角寸法の矩形部を持つ圧入固
定端子を用いる方法が従来から知られている（例えば、
「コネクタ最新技術’９９」（同編集委員会編集、１９
９９年３月１日発行、（株）アドバンストテクノロジー
社、５２〜５３頁）。

【０００３】その中でも、コンプライアント型と呼ばれ
る圧入固定端子は、実公平３−３９８９１号公報や特開
平９−３３０７５３号公報、特開２０００−１３３３４
０号公報に記載のあるように、圧入固定端子に変形能力
を持たせるために、その断面形状にＵ字、Ｖ字あるいは
Ｗ字のノッチを設けた形状、あるいは、中空部を設けた
分割梁形状の圧入固定端子が用いられてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本来、これらのコンプ
ライアント型の圧入固定端子の圧入孔への接圧特性は、
図４に示す模式的な変位−荷重（または曲げ変位−バネ
接圧）特性において、変形初期からなだらかな特性プロ
ファイルに沿って塑性変形が始まり、大きく変形させて
も荷重が極端に大きく増加しない。すなわち、塑性変形
のしやすいことを応用して、一度接続すれば再び着脱す
る必要のない電子部品の接続に好ましく用いられて来
た。

【０００５】ここで本出願人は、本願に先んじて特願２
００１−３７６７２１号、特願２００１−３７６８３８
号、特願２００２−８６２０号において、曲げ弾性的に
嵌合するピンを用いたシールドケースや内蔵アンテナを
提案し、実施例において代表的な圧入固定の手段を開示
している。これらの先行技術は、半田付けの課題を解決
する設置構造として優れた実用価値を有しているが、電
子部品の小型化、薄型化が急速に進むにおいて最善の実
用的価値を引き出す設置、連結方法をさらに追求するこ
とが望ましい。

【０００６】本発明の目的は、このようなシールドケー
スや内蔵アンテナの設置、連結構造に利用する圧入固定
端子の構造のさらなる改良に関し、塑性変形が起こり難
く、かつ、安定的に接圧が確保されるコンプライアント
型の挿抜可能な圧入固定端子を提供しようとするもので
ある。なお、その課題解決において実用的価値が高まる
電子部品としては、シールドケースや内蔵アンテナのみ
ならず、ソケットやコネクタ類など、設置、連結構造を
有する全ての電子部品が対象となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の挿抜可能な圧入
固定端子は、固定されるべき電子部品と一体となした曲
げ弾性を有する挿抜可能な圧入固定端子であって、中空
部を有しながら圧入方向に沿って先窄まりとなる外形を
有し、中空部を挟んで延びる両側辺の対角長さが圧入孔
の内径よりも幾分大きく、さらに、両側辺に当たる端子
片が水平面に対して互いに相反する方向に予め曲げられ
たことを特徴とするものである。

【０００８】本発明では、圧入固定端子の形状を、中空
部を有しながら圧入方向に沿って先窄まりとなる外形を
有し、中空部を挟んで延びる両側辺の対角長さが圧入孔
の内径よりも幾分大きく、さらに、両側辺に当たる端子
片が水平面に対して互いに相反する方向に予め曲げられ
た形状とすることで、塑性変形が起こり難く、かつ、安
定的に接圧が確保される挿抜可能な圧入固定端子を得る
ことができる。

【０００９】本発明の好適例としては、両側辺に当たる
端子片が、水平面に対して互いに相反する方向に予め曲
げられるとともに、予めねじられた形状をなすこと、固
定されるべき部品と一体となした曲げ弾性を有する圧入
固定端子が金属板をプレス成形することによって作られ
ること、固定されるべき部品と一体となした曲げ弾性を
有する挿抜可能な圧入固定端子が、黄銅、りん青銅、洋
白、ニッケル銅、チタン銅、コルソン銅またはベリリウ
ム銅からなること、がある。いずれの場合も本発明をさ
らに好適に達成できるため好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本
発明の挿抜可能な圧入固定端子の一例の構成を圧入孔と
ともに示す図であり、図１（ａ）は圧入孔への圧入前の
状態での上面視を示す図であり、図１（ｂ）は同じく側
面視を示す図である。図１（ａ）、（ｂ）に示す例にお
いて、本発明の挿抜可能な圧入固定端子１は、固定され
るべき電子部品２と一体となすとともに、曲げ弾性を有
する材料から構成されている。この圧入固定端子１は、
中空部３を有しながら圧入方向（図１ではＹ方向）に沿
って先窄まりとなる外形を有している。そして、中空部
３を挟んで伸びる両側辺に当たる端子片６、６の対角長
さ（ここでは、対角長さは端子片６、６の幅が最大とな
る開脚部４、４間の長さとなる）が、圧入孔５の内径よ
りも幾分大きく構成されている。また、両側辺に当たる
端子片６、６が水平面（ＸＹ面）に対して互いに相反す
る方向に予め曲げられている。なお、圧入固定端子１
は、一本の金属条から開脚部４、４と端子片６、６とを
一体に形成し、先端の部分で折り曲げることで、ＸＹ面
上において、端子片６、６間の中心を通るＹ軸に平行な
軸に対し、対称に形成されている。

【００１１】図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、さら
に、両側辺に当たる端子片６、６が、水平面（ＸＹ面）
に対して互いに相反する方向に予めＹ軸に平行な中心軸
に対象となるように曲げられているが、必ずしも対象で
ある必要はなく、非対称に曲げられていても良い。すな
わち、得ようとする接圧の大きさや方向によって選択さ
れれば良い。また、本発明の挿抜可能な圧入固定端子１
は、例えば曲げ弾性を有する金属板をプレス成形するこ
とにより作製されている。さらに、本発明の挿抜可能な
圧入固定端子１の材料は曲げ弾性を有していれば特に限
定されないが、機械的な接続ばかりでなく電気的接続も
考慮すれば、バネ性のある銅合金すなわち黄銅、りん青
銅、洋白、ニッケル銅、チタン銅、コルソン銅またはベ
リリウム銅で製作するのが好ましく、とりわけ強靱なバ
ネ性を有するベリリウム銅が好適である。

【００１２】図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ比較のため
に用いる従来の圧入固定端子の一例の構成を圧入孔とと
もに示す図であり、図５（ａ）は圧入孔への圧入前の状
態での上面視を示す図であり、図５（ｂ）は同じく側面
視を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）に示す例におい
て、従来の圧入固定端子５１は、空隙５２を有するとと
もに電子部品５３と一体に構成されているものの、ＸＹ
面において平面形状に構成されている。なお、５４は圧
入固定端子５１を圧入する圧入孔である。

【００１３】以下、図１（ａ）、（ｂ）に示す本発明の
圧入固定端子１と図５（ａ）、（ｂ）に示す従来の圧入
固定端子５１とにおいて、圧入孔への圧入状態について
比較して説明する。

【００１４】図２は圧入前の図１（ａ）、（ｂ）に示す
Ａ−Ａ断面の形状と圧入孔との位置関係を示す図であ
る。また、図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）、
（ｂ）に示す本発明例において圧入固定端子を圧入孔に
圧入した後の状態とその変位を示す模式図であり、この
時（図３（ａ）の例）の変位−接圧特性プロファイルを
図４に示す。これに対し、図６は図５（ａ）、（ｂ）に
おける圧入前のＢ−Ｂ断面の形状と圧入孔との位置関係
を示す図である。また、図７は図５（ａ）、（ｂ）に示
す従来例において圧入固定端子を圧入孔に圧入した後の
状態とその変位を示す模式図であり、この時の変位−接
圧特性プロファイルを図４中に従来例として合わせて示
す。

【００１５】なお、図３（ａ）は、圧入固定端子１を構
成する端子片６の断面が矩形となるようにプレス加工で
打ち抜かれており、その角部が圧入孔５の内周面と接触
する本発明の一実施例を示している。また、図３（ｂ）
は、図３（ａ）の例に加えて、圧入孔５と圧入固定端子
１との接触面積を増やして摩擦抵抗を高めるべくプレス
打ち抜きの断面角部にＲを付けた本発明の別の実施例を
示している。もちろん、圧入固定端子１を構成する端子
片６の断面は、かような矩形に限られるわけでなく、円
形、非対称異形など必要とされる接圧の高さに応じて適
宜選択されれば良い。さらに、図３（ｃ）は、図３
（ｂ）に示す例と同様に、圧入固定端子１を構成する端
子片６がＺ軸方向（垂直方向）に対して、互いに相反す
る方向へ予め変形されていることのみならず、変位とと
もに断面の中心軸に対して回転するようなねじれ曲げが
加わるべく、予めプレス加工で打ち抜いて変形された本
発明のさらに別の実施例を示している。

【００１６】図１（ａ）、（ｂ）に示す本発明例では、
図３（ａ）に示すように、矩形断面となるようにプレス
加工で打ち抜かれた圧入固定端子１を構成する両端子片
６、６がＺ軸方向（垂直方向）に対して互いに相反する
方向へ予め変形されていることによって、図２〜図３で
の圧入の際に、大きな変位ｍが取れる。このことから、
図４の変位−接圧特性プロファイルにおいて、塑性変形
することなく大きなバネ変位を与えることができること
がわかる。これは、変位する際に、その応力をｍｘ成分
とｍｚ成分に分解して緩和しながら変形するためであ
り、圧入孔５から引き抜いた後も永久変形が残りにく
い。

【００１７】これに対し、図５（ａ）、（ｂ）に示す従
来例の圧入固定端子５１では、図６〜図７での圧入の際
に、小さな変位で塑性変形が開始される。このことか
ら、図４中の従来例の変位−接圧特性プロファイルにあ
るように、小さな変位で大きな接圧が得られるが、圧入
孔５４から一旦引き抜いてしまう（除荷してしまう）
と、大きな永久変形が残り得るので、再度使用するに耐
えないことがわかる。

【００１８】本発明による効果を得ようとすると、図２
における圧入固定端子１を構成する両端子片６、６の対
角長さｄが圧入孔５の内径よりも大きくなるように水平
長さｄｘ、垂直長さｄｚを決定して圧入固定端子１の位
置関係を決めれば良い。ｄｘ、ｄｚの決定に当たって
は、必要とされる接圧に応じた変位や、圧入固定端子１
に用いる銅合金材料の変形特性を加味して適宜決めれば
良く、すなわちｄｘ、ｄｚのいずれか、またはその両方
が、６の対角長さより大きくなるように決め、水平面
（図２においてはＸ−Ｙ平面）に対して互いに相反する
方向に予め曲げられていれば良く、その位置は適宜決め
られるものである。この理由は元の金属条が均質な材料
でありながら、製作される過程の中で少なからず変形能
に異方性を持つため、プレス打抜きしてかような位置に
曲げ加工されると、対角長さの中心に向って曲げ荷重が
掛かっても、端子片に生ずる曲げモーメントの総和は必
ずしもこれに一致せず、ｄｘ，ｄｚ方向にアンバランス
を生じせしめるような効果が働くからである。かような
ｄｘ，ｄｚ方向への曲げモーメント成分は、矩形断面以
外に、前述の円形、非対称異形などの断面形状を有する
端子片を用いれば、その断面二次モーメントの違いによ
って一層顕著なものとなる。また予めねじり変形が付与
されている場合も、これを促進する。

【００１９】ここまでは本発明の端子片に注目し、図１
〜図３に描いたような真円である圧入孔に圧入する際の
実施の形態を述べたが、前述の本発明による効果を得る
ためには圧入孔の断面形状の工夫も有効である。すなわ
ち図８（ａ）、（ｂ）に示した本発明の他の実施例のよ
うに、楕円となる断面形状を持つ圧入孔５と組み合わせ
ることでｄｘ，ｄｚ方向への曲げモーメントのアンバラ
ンスを生じせしめることもできる。かような圧入孔５の
断面形状は楕円に限られることはなく、端子片が圧入孔
の内壁に沿った軌跡を描いて変位する際に、しゅう動抵
抗を受けて折損しない程度に滑らかな軌跡を描く歪曲形
状であれば良い。またその際の形状は、Ｘ軸，Ｚ軸対称
に限る必要もない。

【００２０】また、本発明の基本形状を有する限り効果
が得られるが、必ずしも図１に示すようなニードル形状
でなくても良く、その他に逆三角形型、木の葉型、滑ら
かな円弧を描く湾曲型等が挙げられる。なお、この形状
はプレス加工を用いることが可能な設計をなし、量産に
よる安価な製作が可能となる。さらに、上述したよう
に、機械的な接続ばかりでなく電気的接続も考慮すれ
ば、バネ性のある銅合金すなわち黄銅、りん青銅、洋
白、ニッケル銅、チタン銅、コルソン銅またはベリリウ
ム銅で製作するのが好ましく、とりわけ強靱なバネ性を
有するベリリウム銅が好適である。こうした場合は、図
４中の本発明の特性プロファイルにおいて、より大きな
弾性限界を付与することができるので、塑性変形するこ
となく、より大きな変位と接圧とを得ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧入固定端子の形状を、中空部を有しながら
圧入方向に沿って先窄まりとなる外形を有し、中空部を
挟んで延びる両側辺の対角長さが圧入孔の内径よりも幾
分大きく、さらに、両側辺に当たる端子片が水平面に対
して互いに相反する方向に予め曲げられた形状としてい
るため、塑性変形が起こり難く、かつ、安定的に接圧が
確保される挿抜可能な圧入固定端子を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の挿抜可能な
圧入固定端子の一例の構成を圧入孔とともに示す図であ
る。

【図２】圧入前の図１（ａ）、（ｂ）に示すＡ−Ａ断面
の形状と圧入孔との位置関係を示す図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）、（ｂ）
に示す本発明例において圧入固定端子を圧入孔に圧入し
た後の状態とその変位を示す模式図である。

【図４】本発明例と従来例とにおける圧入時の変位−接
圧特性プロファイルを示すグラフである。

【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ比較のために用いる
従来の圧入固定端子の一例の構成を圧入孔とともに示す
図である。

【図６】図５（ａ）、（ｂ）における圧入前のＢ−Ｂ断
面の形状と圧入孔との位置関係を示す図である。

【図７】図５（ａ）、（ｂ）に示す従来例において圧入
固定端子を圧入孔に圧入した後の状態とその変位を示す
模式図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明例の他の例に
おける圧入前後の圧入固定端子と圧入孔との関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ 圧入固定端子、２ 電子部品、３ 中空部、４ 開
脚部、５ 圧入孔、６端子片

フロントページの続き (72)発明者 神野 進 福島県いわき市中央台鹿島２丁目８−６ Ｆターム(参考） 5E077 BB11 BB28 BB31 CC22 DD12 FF12 FF21 JJ11 JJ30

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定されるべき電子部品と一体となした曲
   げ弾性を有する挿抜可能な圧入固定端子であって、中空
   部を有しながら圧入方向に沿って先窄まりとなる外形を
   有し、中空部を挟んで延びる両側辺の対角長さが圧入孔
   の内径よりも幾分大きく、さらに、両側辺に当たる端子
   片が水平面に対して互いに相反する方向に予め曲げられ
   たことを特徴とする挿抜可能な圧入固定端子。
2. 【請求項２】請求項１において、両側辺に当たる端子片
   が、水平面に対して互いに相反する方向に予め曲げられ
   るとともに、予めねじられたことを特徴とする挿抜可能
   な圧入固定端子。
3. 【請求項３】請求項１または２において、固定されるべ
   き部品と一体となした曲げ弾性を有する圧入固定端子が
   金属板をプレス成形することによって作られることを特
   徴とする挿抜可能な圧入固定端子。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項において、固
   定されるべき部品と一体となした曲げ弾性を有する挿抜
   可能な圧入固定端子が、黄銅、りん青銅、洋白、ニッケ
   ル銅、チタン銅、コルソン銅またはベリリウム銅からな
   ることを特徴とする挿抜可能な圧入固定端子。