JP2004134302A

JP2004134302A - プレスフィット端子接続装置及びプレスフィット接続配線基板

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Publication number: JP2004134302A
Application number: JP2002299526A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Watanabe; 渡邉　弘道; Yoshifumi Fukatsu; 深津　佳史; Hideaki Kaino; 貝野　秀昭; Hisayo Suzuki; 鈴木　妃左代; Yasuo Nishioka; 西岡　安夫
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】本発明の目的は、高温環境下で使用する電子制御装置内に配置される配線基板のスルーホールにプレスフィット端子を圧入する際に、端子圧入による配線基板への影響を抑制したプレスフィット端子接続装置又は基板を提供する。
【解決手段】配線基板１０には、複数のスルーホールＨ_１、Ｈ_２が設けられており、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２が夫々スルーホールＨ_１、Ｈ_２に圧入される。端子の押圧力方向ｆに沿って基板内に微小な破壊が発生する。プレスフィット端子の圧力保持部の開口部が隣接する端子と対向するように、複数の端子を配列する。この配列によって、端子圧入で伸展する破壊の先端部が互いに遠ざけられ、基板の絶縁劣化を助長しなくなる。従来の基板特性のままでも、ピッチｐ_１を小さくできる。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に組み込まれるプレスフィット端子接続装置及びプレスフィット接続配線基板に関し、特に、自動車などの車両に搭載され、高温環境下で使用される電子制御装置内における配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接合する場合に、端子圧入による配線基板への影響を抑制するようにしたプレスフィット端子接続装置及びプレスフィット接続配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車などの車両内には、エンジン等の設置機器に対する制御を行うＥＣＵと呼ばれる電子制御装置が、各種制御対象の機能毎に、一つのユニットとしてまとめられて複数搭載されている。各ＥＣＵは、各センサで検出された電子情報に基づいて動作するマイクロコンピュータなどを含み、論理的な制御演算を行う制御回路部分と、演算結果に従って制御対象を駆動するアクチュエータなどの外部への電力制御を行うパワー回路部分とを有している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示されている従来から使用されている電子制御装置の概略的な組み立て構成について、図９に示した。この電子制御装置１としての主要部分は、コネクタケースを一体成形したコネクタ一体樹脂ケース２内に収納される。制御用コネクタ３及びパワー用コネクタ４、５は、コネクタ一体樹脂ケース２の側面の１つに集められて備えられる。これによって、電子制御装置１への外部との電気接続を、一つの方向からのみ行うことができる構成になっている。
【０００４】
コネクタ一体樹脂ケース２内には、制御回路部分とパワー回路部分とが収納される。パワー回路部分としては、複数のパワー電子部品６、７等が含まれ、これらのパワー電子部品を搭載しているモジュール部に、接続用端子８、９とが装着されている。この接続用端子８、９は、制御回路部分に含まれる制御基板１０との電気的接続に用いられる。ここで、制御基板１０は、コネクタ一体樹脂ケース２の上面側に装着されるものである。該基板１０の端部には、複数のスルーホール１１、１２が設けられており、接続用端子８、９をスルーホール１１、１２に挿入するようにして、ハンダなどにより制御回路とパワー回路とが電気的に接続される。制御基板１０上には、複数の制御電子部品１３、１４、１５が実装される。そして、コネクタ一体樹脂ケース２の上側に制御基板１０を装着した後に、その上方に、蓋１６が被せられる。一方、コネクタ一体樹脂ケース２の底面側においては、パワー回路のパワー電子部品６、７の発熱を冷却するためのヒートシンク１７が装着される。蓋１６及びヒートシンク１７とコネクタ一体樹脂ケース２との間の接合部には、防水用のパッキン１８、１９が介在される。
【０００５】
以上のように、従来における車載用電子制御装置では、電子制御装置の組み立ての途中において、制御基板１０に設けられたスルーホール１１、１２に、パワー回路を内蔵するモジュールに立設されている接続用端子８、９が挿入された後、接続用端子８、９は、スルーホール１１、１２内にめっきなどで形成された導電部材と半田付けされる。これにより、接続用端子８、９が制御基板１０上に形成されている配線パターンと電気的に接続されると共に、制御基板１０がコネクタ一体樹脂ケース２内で固定される。
【０００６】
また、半田付けによる接続を行うには、半田付け作業のみならず、洗浄作業等も行う必要があるため、作業工数が増加するばかりでなく、作業環境が悪化していた。さらに、鉛フリー半田化によるリード部品の半田付けの技術課題が多く、管理工数も増加する。
【０００７】
ここで、接続用端子と制御基板との接続を確実に行うため、上述の従来の電子制御装置では、制御基板に形成されたスルーホールに接続用端子を挿入した後に半田付けを行うようにしているが、スルーホールに半田付けを行うと、接続用端子が挿入された側と反対側の穴が半田によって塞がれるため、スルーホールと接続用端子とが接触しているか否かの確認することが難しくなり、接続不良を発見しにくいものとしている。また、接続用端子と制御基板とが固着されることにより、例えば、アクチュエータを取り付けたハウジングの振動が、制御基板に直接伝わり、制御基板に搭載された電子部品に悪影響を与えていた。
【０００８】
そこで、制御基板と接続用端子の接続を確実に行うとともに、作業工数の減少を図り、且つ、作業環境の悪化を招くこともない基板接続を実現するものとして、接続用端子に、プレスフィット端子を、例えば、電子制御装置に適用したものが開発されている（例えば、特許文献２を参照）。この電子制御装置における制御基板と端子の接続の様子を図１０に示した。
【０００９】
図１０（ａ）は、制御基板のスルーホールにおける縦断面を示している。この制御基板は、図３に示された電子制御装置１に用いられているものと同様であり、その制御基板１０のスルーホール１１、１２部分である。図１０（ａ）では、これらのスルーホールをＨ_１、Ｈ_２の符号で示した。実際には、もっと多くのスルーホールが設けられているが、ここでは、代表的に２つを示した。各スルーホールは、間隔ｐを置いて配列されている。そして、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の内周面の壁から制御基板１０表面のホール開口近傍にかけて、銅めっきなどによる導電部材２０が設けられている。スルーホール径をｗで表した。
【００１０】
一方、図１０（ｂ）には、接続用端子ハウジングに埋め込まれて立設されたプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２が示されている。これらのプレスフィット端子は、制御基板１０に設けられたスルーホールの数分立設されているが、図１０（ｂ）では、図１０（ａ）に示されたスルーホールＨ_１、Ｈ_２に対応して、２本のプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２が示され、スルーホールの間隔ｐに合わせた位置に立設されている。プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２の長さは、制御基板１０がケース内で所定の位置に固定されるように調節されたものとなっている。プレスフィット端子の圧入前の最大幅は、Ｗで表した。
【００１１】
プレスフィット端子は、銅合金などの導電性材料からなる金属板を打ち抜き加工することにより形成されて、１本の端子となっている。プレスフィット端子は、本体部、圧力保持部、導入部、そして先端部が軸方向に一体的に形成されている。圧力保持部と導入部とで圧入時のバネ部が形成され、本体部は、図１０（ｂ）の例では、接続用端子ハウジングに埋め込まれ、立設されるための基端部となる。導入部は、プレスフィット端子がスルーホールに圧入される際に、その先端が挿入されやすくするために、細く形成されている。
【００１２】
プレスフィット端子の軸中心の長手方向に、金属板の打ち抜きと同時に形成されて貫通する開口部が設けられている。この開口部によって、圧力保持部と導入部とが形成されることになり、圧力保持部の幅Ｗは、端子中で最も幅広くなっている。導入部の幅は、先端部に向かって徐々に狭くなっていく。
【００１３】
プレスフィット端子における圧力保持部と導入部の断面積は、同じ大きさになっている。プレスフィット端子がスルーホールに圧入される場合、上方からプレスフィット端子が降りてくる、或いは、制御基板がせり上がってくることにより、導入部の一部がスルーホールの開口周辺に最初に接触して荷重がかかり、導入部が弾性変形される。さらに、荷重が継続してかけられると、圧力保持部が弾性変形されてスルーホール内に圧入される。ここで、プレスフィット端子のスルーホールに対する圧入シロは、（Ｗ−ｗ）となっている。
【００１４】
ここで、図１０（ａ）に示された制御基板１０のスルーホールＨ_１、Ｈ_２に、図１０（ｂ）に示されたプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２を圧入した状態を、図１１に示した。プレスフィット端子の圧力保持部は、図１１に示されるように、スルーホール内に全て圧入されて、制御基板１０が接続用端子モジュールに近接した位置で保持され、制御基板１０が固定化され、しかも、圧力保持部がスルーホールＨ_１、Ｈ_２内の導電部材２０に密着して電気接続される。
【００１５】
一方、上述の電子制御装置に搭載される制御基板には、接続信頼性の面から、小さい熱膨張率のものが要求されている。従来、その要求に対応するため、セラミック基板、セラミック−樹脂複合基板、繊維複合樹脂基板等が開発されているが、小さい熱膨張率、良好な加工性の両方を満足するような基板は存在しなかったため、シート状基材にエポキシ樹脂を含浸乾燥して得たプリプレグの層とその表面に載置した金属箔を加熱加圧成形して一体化した金属箔張りの積層板を基板に用いている。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−３２３８４８号公報（図１０）
【特許文献２】
特開平１０−２０８７９８号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制御基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入すると、図１１において丸印で示した制御基板のスルーホール入口部分に、プレスフィット端子圧入時の応力集中による微細な損傷が発生する場合がある。一般の電子機器においても、プレスフィット端子による接合工法はよく使われているが、この場合には、基板のスルーホールの径公差を重点管理して、端子を圧入するようにしている。しかし、この場合でも、端子を圧入して、基板との保持力を得ていることから、基板に大きな荷重を与えていた。
【００１８】
通常、制御基板には、ガラス繊維を縦横に組み合わせエポキシ樹脂を含浸させたシートを多数重ね合わせ、圧着固化した積層構造の基板が使用されている。そのため、基板に設けられたスルーホールの開口周辺部においても積層構造となっており、プレスフィット端子の圧入時には、その開口周辺部に大きな力が基板面方向に作用することとなり、スルーホール周辺付近で、積層されたシートの剥がれなどの基材破壊による損傷が発生する場合がある。プレスフィット端子の固定保持を強固にするには、圧入シロを大きく採るなどプレスフィット端子の弾性を強くせざるを得ず、この場合には、特に、圧入時の損傷発生が顕著となる。
【００１９】
しかしながら、制御基板の動作環境に関し、例えば、周囲温度がそれ程高くないとか、或いは、空調されているなど温度コントロールがなされているという場合には、圧入時の破壊が制御基板に存在していたとしても問題にならない。一方、特に、自動車などのエンジンルームに備え付けられる電子制御装置のような場合には、過酷な動作環境、例えば、周囲温度が高温であり、多湿であり、しかも振動が激しいなどの場合には、圧入時の微細な破壊が基板特性に影響することがある。
【００２０】
制御基板に端子圧入による破壊があるということは、シート層間の剥離の長さに応じて絶縁距離が短くなることを意味する。つまり、制御基板が高温、多湿の環境にあると、損傷部分において吸湿しやすくなり、結果として、導電材料の銅イオンが溶け出すこととなり、基板の絶縁劣化を促進してしまうという問題がある。特に、最近では、電子制御装置に多種多様な制御機能が求められるため、制御基板の高密度化、さらには、小型化が図られ、制御基板の電気接続箇所が増え、スルーホール間の距離が小さくなるので、基板の絶縁劣化を助長するという大きな問題がある。
【００２１】
また、振動の激しいエンジンルームなどに設置される電子制御装置の制御基板に対しては、プレスフィット端子による保持力をさらに強化する必要があるということになる。そこで、プレスフィット端子の保持力を上げるために、圧入シロを大きくすると、反って、圧入時の負担を大きくする結果となる。圧入時の負担を小さくするには、この圧入シロを小さくすることにより負担（荷重）発生を抑制できても、プレスフィット端子の保持力低下を来たすという問題がある。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、例えば、高温環境下で使用される電子制御装置内における配線基板に設けられたスルーホールにプレスフィット端子を圧入して電気接合される場合に、端子圧入によって発生される応力が隣接するスルーホールに向かないようにし、隣接するスルーホール間に発生する基板内の微細破壊が絶縁劣化を助長することなく、プレスフィット接続の高密度化を図ることができるプレスフィット端子接続装置を提供することである。また、従来のプレスフィット端子をそのまま使用可能とし、隣接するスルーホール間に発生する基板内の微細破壊が絶縁劣化を助長することなく、高密度化に対応できるプレスフィット接続配線基板を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するために、本発明では、配線基板に設けられた複数のスルーホールに圧入保持される複数のプレスフィット端子を備えたプレスフィット端子接続装置において、前記プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に対する方向と異ならせることとした。
【００２４】
そして、前記プレスフィット端子の押圧力方向を、隣接するプレスフィット端子に対する方向と所定角度だけずらし、或いは、前記プレスフィット端子の押圧力方向が、隣接するプレスフィット端子に対する方向と直交するようにした。
【００２５】
前記複数のプレスフィット端子は、一列に並んで、或いは、所定距離だけ離れた並行する複数列に並んで配設されることとし、さらには、前記複数のプレスフィット端子が、前記複数列の一の列に属するスルーホールの配列位置が、隣接する他の列に属するスルーホールの配列位置に対して列方向にずれるようにした。
【００２６】
さらに、前記複数のプレスフィット端子は、電子装置のケースに一体的に組み込まれた外部接続用のコネクタに接続され、前記複数のプレスフィット端子が、前記電子装置内に組み込まれる前記配線基板に設けられた前記複数のスルーホールに圧入保持されることとした。
【００２７】
また、本発明では、プレスフィット端子が圧入保持されるスルーホールが複数設けられているプレスフィット接続配線基板において、前記複数のスルーホールは、所定距離だけ離れた並行する複数列に配列され、一の列に属する前記スルーホールの配列位置が、隣接する列に属する前記スルーホールの配列位置に対して列方向にずれていることとし、前記スルーホールに圧入保持される前記プレスフィット端子の押圧力方向が、当該スルーホールの隣接するスルーホールに対する方向と異なるようにした。
【００２８】
そして、前記スルーホールの導電部材には、配線パターンが接続され、前記接続は、前記プレスフィット端子の押圧力方向と異なる部分で行われることとし、さらに、前記導電部材は、前記プレスフィット端子の押圧力方向と異なる方向に拡がる楕円形又は長円形部分を有し、前記配線パターンは、前記楕円形又は長円形部分の端部に接続されるようにした。
【００２９】
また、本発明による、配線基板に設けられた複数のスルーホールに圧入保持される複数のプレスフィット端子を備えたプレスフィット端子接続装置において、前記プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向と異なるようにした。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のプレスフィット端子接続装置、及び、該端子接続装置に対応できるプレスフィット接続配線基板に係る実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００３１】
そこで、先ず、本実施形態に係るプレスフィット接続を説明する前に、このプレスフィット端子接続装置を改良するに至った端子圧入による基板内の破壊の原因について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、従来のプレスフィット端子Ｐを、図１０（ａ）に示される制御基板１０のスルーホールＨ_１又はＨ_２に圧入する様子を表している。図１（ａ）では、図を簡単化するため、プレスフィット端子Ｐを概略形状とし、スルーホールＨ_１又はＨ_２内にある導電部材２０の表示を省略した。
【００３２】
図１（ａ）は、プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に圧入される様子を示している。プレスフィット端子ＰがスルーホールＨ内に挿入され、導入部がスルーホールＨの開口周縁部に接触したとき、挿入ストロークを０ｍｍとしている。そして、プレスフィット端子Ｐに力を加え、導入部を経て、圧力保持部がスルーホールＨ内に圧入され始めたとき、挿入ストロークを０．６ｍｍとしている。
図示していないが、これ以降、継続して圧入動作が進み、挿入ストロークは、さらに長くなる。この圧入動作中の端子には、一定押圧力が加えられている。
【００３３】
図１（ｂ）には、図１（ａ）で示されるように、プレスフィット端子ＰをスルーホールＨ内に圧入するとき、制御基板１０にかかる荷重の変化を示している。
横軸が、挿入ストロークを、縦軸が、荷重（Ｎ）を夫々示している。実線で示した荷重曲線が、図１（ａ）で示したプレスフィット端子Ｐの圧入動作における荷重の変化を表している。挿入ストロークが０．６ｍｍ付近で、荷重がピークとなる。
【００３４】
図１（ｃ）に、この荷重曲線に対応して、基板のスルーホールＨの開口周縁部に発生する応力の変化を応力曲線に示した。横軸は、挿入ストロークであるが、縦軸は、発生応力（Ｎ／ｍｍ^２）である。この応力曲線から分かるように、発生応力の大きさは、挿入ストロークが０．６ｍｍ付近において最大となり、圧入動作が進行するにつれて低下している。ここで、従来の基板の設計基準値と比較してみると、図１（ｃ）に示されるように、挿入ストロークが０．６ｍｍ付近の最大値は、この基板設計基準値を超えている。そのため、基板に設けられたスルーホールの開口周縁部に過大な応力が発生し、その周縁部の積層構造を破壊すると考えられる。
【００３５】
ところで、図１０（ｂ）に示されるような複数のプレスフィット端子は、一度に金属板を打ち抜くことによって製造されることが多い。そのため、例えば、図２に示されるように、ニードルアイ型の場合には、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２の圧力保持部の開口部は、同じ方向を向くこととなる。したがって、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２をこのままの配列で、スルーホールＨ_１、Ｈ_２に圧入すると、上述した原因により、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の周辺の配線基板１０内には、矢印ｆで示されるように、プレスフィット端子の圧力保持部の押圧力方向に、微細な破壊が発生することになる。
【００３６】
しかし、この押圧力方向ｆに破壊が発生しても、スルーホール・ピッチｐが、その破壊長さより十分に大きければ、基板の絶縁耐力には影響しないが、スルーホール・ピッチｐが小さくなり、スルーホールＨ_１、Ｈ_２間の距離が破壊長さの２倍に近づくと、スルーホール双方から伸びる破壊の先端部が接近し、基板の絶縁耐力に影響することになる。この破壊長さの伸展傾向は、プレスフィット端子の押圧力が増加すると大きくなるが、基板強度が高くなれば、小さくすることも可能ではあるが、近年の制御基板の高密度化、小型化に対応するため、制御基板の電気接続箇所の増加、スルーホール間の狭小化に限界が生じていた。
【００３７】
そこで、本実施形態によるプレスフィット端子接続装置では、該装置に用いられる複数のプレスフィット端子の形状は、従来のままとし、各プレスフィット端子の配列の仕方を工夫し、特に、プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に対する方向と異ならせることによって、スルーホール間の狭小化に対処できるようにした。また、プレスフィット接続配線基板においても、プレスフィット端子の配列に対応できるように、スルーホールの配置を工夫し、圧入による微細な破壊が基板内に発生しても、基板の絶縁劣化に影響しないようにした。
【００３８】
以下に、本実施形態によるプレスフィット端子接続装置について、図を参照しながら説明する。
【００３９】
図３は、本実施形態によるプレスフィット端子接続装置におけるプレスフィット端子の配列の仕方に関する具体例を示している。同図では、２本のプレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２を、配線基板１０に設けられたスルーホールＨ_１、Ｈ_２に圧入された状態を示し、その状態におけるプレスフィット端子の圧力保持部付近の横断面で表されている。
【００４０】
図３において、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２がスルーホールＨ_１、Ｈ_２に圧入されたとき、圧力保持部によって発生する押圧力の方向が、符号ｆで示されている。図３の具体例は、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２がニードルアイ型の場合であって、圧力保持部に設けられた開口部が互いに向き合った状態で配列されている。そのため、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２に係る押圧力の方向ｆは、互いに平行しており、この方向ｆに配線基板１０に破壊が伸展することになる。
【００４１】
図２に示される従来のプレスフィット端子の配列の仕方では、押圧力方向ｆが、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の間の同一線上で向き合った状態であったが、図３に示されるように、本実施形態では、プレスフィット端子Ｐ_１、Ｐ_２に係る押圧力方向ｆが、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の間で結ばれる線と直交しているので、圧入による破壊が押圧力方向ｆの夫々に伸展し、破壊長さが長くなっても、その破壊の方向が平行しており、互いに連結されることがない。
【００４２】
したがって、図２に示される従来の配列の仕方では、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の間のピッチがｐであったが、本実施形態による配列の仕方によれば、図３に示されるように、伸展する破壊が繋がらない分、スルーホールＨ_１、Ｈ_２の間隔をピッチｐよりさらに小さいピッチｐ_１とすることができ、プレスフィット接続の高密度化を図ることができる。
【００４３】
次に、図３に示されるプレスフィット端子の配列の仕方を適用した本実施形態のプレスフィット端子接続装置の具体例を図４に示した。図４では、プレスフィット端子接続装置の鳥瞰図を示し、図４（ａ）は、複数のプレスフィット端子Ｐ_ｎの各本体部をモールド２１で固定したプレスフィット端子盤に構成した場合であり、図４（ｂ）は、複数のプレスフィット端子Ｐ_ｎを外部接続可能なコネクタ２２に組み込んだ場合である。これらの具体例において、複数のプレスフィット端子Ｐ_ｎは、一列に配列され、各端子の開口部は、互いに対向している。
【００４４】
ここで、図４（ｂ）に示したプレスフィット端子接続装置を例にして、配線基板１０に設けられた複数のスルーホールＨ_ｎに各端子を圧入する作業について、図５を参照して説明する。図５（ａ）では、固定された配線基板１０の上方から、プレスフィット端子Ｐ_ｎを有するコネクタ２２が押し下げられる場合を示し、図５（ｂ）では、反対に、コネクタ２２が固定されており、その上方から、配線基板１０が押し下げられる場合を示している。プレスフィット端子Ｐ_ｎをスルーホールＨ_ｎに圧入するとき、図５（ｂ）の場合では、配線基板１０自体を押圧しても良いが、図５（ａ）の場合にあっては、一点鎖線で示されるように、プレスフィット端子Ｐ_ｎを均一に押圧できる冶具を用いることができる。
【００４５】
図５に示したプレスフィット端子接続装置に備えられた複数のプレスフィット端子Ｐ_ｎが一列に配列した場合を説明したが、前述の電子制御装置に組み込まれるときには、制御基板の高密度化、小型化に伴って、制御基板の電気接続箇所が増大するため、複数のプレスフィット端子Ｐ_ｎを一列で配列できず、複数列に配列せざるを得なくなる。
【００４６】
そこで、本実施形態によるプレスフィット端子接続装置を電子制御装置に組み込んだ場合を、図６に示した。図６においては、複数列として、２列の場合、つまり、複数のプレスフィット端子Ｐ_１ｎ、Ｐ_２ｎが例示され、図４（ｂ）に示したコネクタ２２が、電子制御装置のケース２３に一体的に樹脂成形されている。
このケース２３内に、複数のプレスフィット端子に対応する複数のスルーホールが設けられた制御基板が配置される。制御基板は、図示されていないが、この場合のプレスフィット接続は、図５（ｂ）に示される圧入の仕方で行われる。
【００４７】
ケース２３内に組み込まれる制御基板に設けられる複数のスルーホールの配置例について、図７に示した。図７は、図３に示されたプレスフィット端子の配列の仕方に従ったプレスフィット端子Ｐ_１１、Ｐ_１２がと、プレスフィット端子Ｐ_２１、Ｐ_２２とが２列に配置されている。図では、説明を簡単にするために、端子数、列数を２にしているが、実際には、さらに多数のものである。図７は、図３と同様に、プレスフィット端子がスルーホールに圧入されたときの横断面を示している。
【００４８】
従来のプレスフィット端子接続装置では、プレスフィット端子Ｐ_１１、Ｐ_１２、Ｐ_２１、Ｐ_２２は、例えば、矩形の頂点に位置するような配列になっているため、対応する端子が圧入されるスルーホールの配置も、この配列に従っていた。
ここで、列方向のプレスフィット端子の配列を、図３に示される配列の仕方を適用した場合、プレスフィット端子Ｐ_１１とＰ_２１、プレスフィット端子Ｐ_１２とＰ_２２の組で見てみると、各プレスフィット端子の圧力保持部による押圧力方向ｆが、端子を結ぶ線上で向き合うことになる。
【００４９】
この様に、プレスフィット端子の列間においても、押圧力方向ｆに、圧入による破壊が伸展する可能性が出てくる。そこで、プレスフィット端子の列間に破壊が発生していても、基板の絶縁劣化を阻止し、高密度化にも対応できるように、図７に示されるように、プレスフィット端子又はスルーホールの列間において、端子又はスルーホールの列方向位置をずらすようにした。所謂、千鳥配置となっている。
【００５０】
図７には、一の列を形成するプレスフィット端子Ｐ_１１、Ｐ_１２に対して、隣接する列を形成するプレスフィット端子Ｐ_２１、Ｐ_２２をピッチｐ_１の１／２だけずらした状態を示した。この様な千鳥配置による配列の仕方を行うことによって、各プレスフィット端子に係る押圧力方向ｆが、隣接する端子間において、同一線上で直接向き合うことが無くなり、圧入による破壊の伸展があっても、基板の絶縁劣化に影響しなくなる。
【００５１】
図７に示されるような千鳥配置による複数のスルーホールが設けられる場合、各スルーホールからの配線パターン引き出しの具体例について、図８に示した。
図８において、プレスフィット端子Ｐ_１１、Ｐ_１２、Ｐ_２１、Ｐ_２２の矢印は、プレスフィット端子の押圧力方向を示しており、図７の配列の仕方における押圧力方向ｆと同じことを表している。
【００５２】
ここで、各スルーホールからの配線パターン引き出しにおいて特徴とするところは、端子圧入による破壊の伸展による基板の絶縁劣化を阻止するとともに、端子の圧入時の押圧力によって、基板表面に設けられた配線パターンとスルーホールの導電部材との接続が破壊されることを回避したことである。
【００５３】
図２の従来の配列の仕方の場合には、例えば、下方から延びる配線パターンを直接導電部材に接続していたので、端子圧入時の押圧力が、その接続部に影響することは無かったが、図７に示される千鳥配置による配列の仕方の場合には、従来と同様に、下方から延びる配線パターンを直接導電部材に接続すると、端子圧入時の押圧力がその接続部に影響することとなる。
【００５４】
この影響を回避する方策として、図８（ａ）では、引き出し用配線パターン２４を、端子の押圧力方向からずれた位置で導電部材２０に接続し、そして、この引き出し用配線パターン２４に下方から延びる配線パターン２５を接続するようにした。
【００５５】
また、図８（ｂ）では、引き出し用配線パターン２４の代わりに、導電部材２０を基板上に拡がる楕円形又は長円形の導電部材２６を形成し、この楕円形又は長円形の長軸が端子の押圧力方向と直交するようにし、その長軸の他端部に下から延びる配線パターン２４を接続する。
【００５６】
これらの具体例の様に、端子の押圧力方向から外れた位置で、配線パターンと導電部材を接続するようにしたので、端子の圧入時における押圧力による基板破壊から確実に避けることができ、圧入による破壊に伴う基板の絶縁劣化を阻止しつつ、配線パターンの電気接続へ影響を受けないようにした。
【００５７】
以上で説明した本実施形態のプレスフィット端子接続装置では、主として、ニードルアイ型の場合を例にしていたが、他の形式、例えば、Ｚ型、アクション型のプレスフィット端子を用いた場合でも、端子に押圧力方向が存在しているので、プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に対する方向と異ならせることができ、圧入による破壊に伴う基板の絶縁劣化を阻止できる。
【００５８】
また、本実施形態のプレスフィット端子接続装置では、図３及び図７に示されるように、２本のプレスフィット端子の開口部が相対向した形とし、端子の押圧力方向が、２端子間で結ばれる線と直交する場合を示したが、必ずしも、２者が直交することが必須ではない。基板の絶縁劣化を阻止するには、端子圧入による破壊が存在しても、隣接する２本の端子の圧入による破壊の伸展方向が異なり、少なくとも夫々の破壊伸展の先端が離間するようにされていればよい。
【００５９】
そこで、端子の押圧力方向が、２端子間で結ばれる線と直交する場合の他に、端子の押圧力方向が、２端子間で結ばれる線と所定角度だけずらされた場合でも、端子の圧入による基板内の破壊伸展は、端子の押圧力方向に沿っているため、夫々の破壊伸展の先端を離間させることができ、基板の絶縁劣化を阻止できる。
プレスフィット端子がスルーホールに圧入されるときには、通常、端子の圧力保持部の外面とスルーホールの導電部材とは面接触しているので、２端子間で結ばれる線が、少なくとも、この面接触の範囲外に存在するように、プレスフィット端子を捻ればよい。
【００６０】
このような端子の配列の仕方に従えば、図８に示されるように、配線パターンの引き出しにおいても、配線パターンの引き出し方向は、端子による押圧力方向に直交する場合の他に、端子の押圧力方向と所定角度を有したものとし、導電部材と配線パターンとの接続部が面接触の範囲外に存在するようにしてもよい。
【００６１】
また、複数のプレスフィット端子に対して、本実施形態による配列の仕方を適用したとき、図４に示したように、複数のプレスフィット端子の全てを、同じ押圧力方向に向ける必要はなく、複数のうち、２本の端子で見たときに、端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該端子の隣接する端子に対する方向と異なっていればよい。そのため、例えば、一列に並んだ複数のプレスフィット端子において、交互に、端子の押圧力方向を異ならせてもよい。
【００６２】
なお、上述した実施形態では、自動車などに搭載される電子制御装置等の制御回路装置に適用した場合であるが、本発明は、係る用途に限定されるものではなく、他の回路接続装置、例えば、省力機器の制御回路接続装置、通信機器の制御回路接続装置等についても、同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のプレスフィット端子接続装置では、複数のスルーホールに圧入保持される複数のプレスフィット端子を備え、プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に対する方向と異なるようにしたので、プレスフィット端子をスルーホールに圧入したときに基板内に破壊が発生しても、端子の押圧力方向に伸展する破壊の先端部が離されるため、基板の絶縁劣化を助長することが無くなる。
【００６４】
本発明のプレスフィット端子接続装置によれば、従来の配線基板を改良することなく、複数のプレスフィット端子の配列の仕方を工夫するだけで、基板の絶縁劣化を阻止でき、結果として、端子配列の高密度化に対応したピッチの狭小化を図ることができ、或いは、絶縁耐力の設計余裕が増すことになる。
【００６５】
さらに、基板に設けられたスルーホールに圧入されるプレスフィット端子の形状などを変えることなく、端子配列の仕方を工夫したので、従来プレスフィット接続における保持力を確保できたまま、スルーホール間の絶縁信頼性を向上できる。そのため、プレスフィット接合配線基板を、特に、高温、多湿、かつ強振動の厳しい環境下にある電子制御装置の制御基板に使用することが可能となった。
【００６６】
また、本発明のプレスフィット接続配線基板によれば、プレスフィット端子配列の仕方に対応して、千鳥配置とし、さらに、配線パターンの引き出し接続の位置を工夫したので、従来の端子又は基板を使いながら、つまり、従来の端子又は基板自体に改良を加えなくとも、効果が得られ、また、従来基板の圧入シロを管理するために、プリント配線基板の穴径公差が、例えば、レンジ５０μｍ必要であったものが、レンジ１５０μｍ〜２００μｍで管理できるようになり、プリント配線基板の設計自由度を増すことができる。そして、スルーホール間隔を短くすることができ、制御基板の高密度設計を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレスフィット端子のスルーホールへの圧入時における基板内に発生する応力の状態を説明する図である。
【図２】プレスフィット端子をスルーホールへ圧入したときに発生する応力の状態を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるプレスフィット端子の配置の仕方を説明する図である。
【図４】本実施形態におけるプレスフィット端子を有する電気接続装置の適用例を説明する図である。
【図５】本実施形態の電気接続装置を配線基板に接続する状態を説明する図である。
【図６】本実施形態の電気接続装置を電子制御装置の樹脂ケースに一体的に組み込んだ適用例を説明する図である。
【図７】プレスフィット端子が圧入される複数のスルーホールが、複数列に配置された場合における本実施形態の適用例を説明する図である。
【図８】図７に示された複数のスルーホールが配置される場合の配線パターンの具体例を説明する図である。
【図９】従来の車載用電子制御装置における電子部品の搭載状況を説明する分解斜視図である。
【図１０】電子部品を搭載した配線基板のスルーホールにプレスフィット端子を圧入する構成を説明する図である。
【図１１】プレスフィット端子が配線基板のスルーホールに圧入された状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…電子制御装置
２…コネクタ一体樹脂ケース
３…制御用コネクタ
４、５…パワー用コネクタ
６、７…パワー電子部品
８、９…接続用端子
１０…制御基板
１１、１２…スルーホール
１３、１４、１５…制御電子部品
１６…蓋
１７…ヒートシンク
２０、２６…導電部材
２１…端子保持部材
２２…コネクタ
２３…樹脂ケース
２４、２５…配線パターン
Ｈ、Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_１１〜Ｈ_２２…スルーホール
Ｐ、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_１１〜Ｐ_２２…プレスフィット端子

Claims

配線基板に設けられた複数のスルーホールに圧入保持される複数のプレスフィット端子を備えたプレスフィット端子接続装置であって、
前記プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に対する方向と異なることを特徴とするプレスフィット端子接続装置。
前記プレスフィット端子の押圧力方向が、隣接するプレスフィット端子に対する方向と所定角度だけずれていることを特徴とする請求項１に記載のプレスフィット端子接続装置。
前記プレスフィット端子の押圧力方向が、隣接するプレスフィット端子に対する方向と直交していることを特徴とする請求項１に記載のプレスフィット端子接続装置。
前記複数のプレスフィット端子は、一列に並んで配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプレスフィット端子接続装置。
前記複数のプレスフィット端子は、所定距離だけ離れた並行する複数列に並んで配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプレスフィット端子接続装置。
前記複数列における一の列に属するスルーホールの配列位置が、隣接する他の列に属するスルーホールの配列位置に対して列方向にずれていることを特徴とする請求項５に記載のプレスフィット端子接続装置。
前記複数のプレスフィット端子は、電子装置のケースに一体的に組み込まれた外部接続用のコネクタに接続され、
前記複数のプレスフィット端子が、前記電子装置内に組み込まれる前記配線基板に設けられた前記複数のスルーホールに圧入保持されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプレスフィット端子接続装置。
プレスフィット端子が圧入保持されるスルーホールが複数設けられているプレスフィット接続配線基板であって、
前記複数のスルーホールは、所定距離だけ離れた並行する複数列に配列され、一の列に属する前記スルーホールの配列位置が、隣接する列に属する前記スルーホールの配列位置に対して列方向にずれていることを特徴とするプレスフィット接続配線基板。
前記スルーホールに圧入保持される前記プレスフィット端子の押圧力方向が、当該スルーホールの隣接するスルーホールに対する方向と異なることを特徴とする請求項８に記載のプレスフィット接続配線基板。
前記スルーホールの導電部材には、配線パターンが接続され、
前記接続は、前記プレスフィット端子の押圧力方向と異なる部分で行われることを特徴とする請求項８又は９に記載のプレスフィット接続配線基板。
前記導電部材は、前記プレスフィット端子の押圧力方向と異なる方向に拡がる楕円形又は長円形部分を有し、
前記配線パターンは、前記楕円形又は長円形部分の端部に接続されることを特徴とする請求項１０に記載のプレスフィット接続配線基板。
配線基板に設けられた複数のスルーホールに圧入保持される複数のプレスフィット端子を備えたプレスフィット端子接続装置であって、
前記プレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向が、当該プレスフィット端子の隣接するプレスフィット端子に係る圧入時の押圧力方向と異なることを特徴とするプレスフィット端子接続装置。