JP2005093228A - 電気接続構造及びこれを使用する電子制御装置並びにこれに使用されるコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 多ピン型接続構造において各ピン端子について適切な接圧が保たれていることを容易に検知可能とする。
【解決手段】 本発明の一局面によれば、先端部３２に絶縁材料からなるコーティング材３４が被覆されたピン端子３０を、導体膜２４が形成されたスルーホール２２に差し込んで形成される電気接続構造が提供される。コーティング材３４は、ピン端子３０が適正な接圧下でスルーホール２２に差し込まれた際に剥がれ、ピン端子３０とスルーホール２２の導体膜２４との電気的な接続が実現される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ピン状の端子を用いた電気接続構造、及び、電子制御装置、並びに、コネクタに関する。

従来から、端子間の接圧状態を検査するため、接続状態にある雄端子の抜き荷重を計測する検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、端子間の接圧の良否を判断するため、端子間の導通状態を電気的に検査することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１−１５０８２８号公報 特開２００２−４００８３号公報

ところで、近年では、電子回路の集約化や多機能化に伴い、弾性を有する複数のピンを回路基板の複数のスルーホールに同時に押し込んで電気的な接続を実現することが行われている。このような多ピン型接続構造では、複数のピンが各スルーホール内で弾性変形することで、スルーホール（その内壁にコーティングされた銅箔）との間の所望の接圧が確保されるようになっている。

しかしながら、このような多ピン型接続構造において、複数のピンが複数のスルーホールに差し込まれた状態であっても、各ピン及び各スルーホールの寸法精度等に起因して、各ピンと各スルーホールとの間に適切な接圧が確保されていない事態が生じうる。このような場合、電気的な接続が初期的に確保されている場合でも、接触抵抗が大きく、また、周辺環境（特に、車両等の移動体に搭載されている環境）によっては振動等に起因してピン等に磨耗が発生したりピンの弾性力が経時的に減少し、最終的に電気的な接続が確保されない可能性が生ずる。従って、多ピン型接続構造においては、組み付け後に各ピンの初期的な電気的接触状態を検査する検査方法では不十分であり、各ピン毎に適切な接圧が確保されているかを検査する必要がある。

これに対して、上述の従来技術の如く、組み付け後にピンの抜け荷重や組み付け時の押し込み力を測定することも考えられるが、多ピン型接続構造は複数のピンが各スルーホールに対して略同時に挿抜される構造である故に、複数のピン全体の抜け荷重を測定することができても、個々のピンの抜け荷重を測定することはできない（押し込み力であっても同様）。従って、この場合、全体としての抜け荷重が規定内であっても、あるピンとスルーホールとの間に適切な接圧が確保されていない事態が生じうる。

そこで、本発明は、各ピンについて適切な接圧が保たれていることを容易に検知できる、電気接続構造、及び、電子制御装置、並びに、コネクタを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、接触部に絶縁材料からなるコーティング材が被覆されたピン状の端子を、導体膜が形成された穴に差し込んで形成される電気接続構造が提供される。

本局面において、穴の導体膜にも、絶縁材料からなるコーティング材が被覆されていてよい。効果的には、コーティング材は、前記ピン状の端子が適正な接圧下で前記穴に差し込まれた際に剥がれ、ピン状の端子と前記穴の導体膜との電気的な接続が実現される。従って、電気的試験により、容易に、全てのピン状の端子について適正な接圧が維持されていることを検知することができる。

本発明のその他の一局面によれば、ピン状の端子を、導体膜が形成された穴に差し込んで形成される電気接続構造であって、
前記ピン状の端子には、タッピングが形成されている、電気接続構造が提供される。

本局面において、効果的には、前記タッピングは、前記ピン状の端子が適正な接圧下で前記穴に差し込まれた際に前記ピン状の端子が回転するように、形成されている。従って、ピン状の端子の回転を監視することにより、容易に、全てのピン状の端子について適正な接圧が維持されていることを検知することができる。

本発明のその他の一局面によれば、上記各局面による電気接続構造を有する電子制御装置であって、
前記ピン状の端子を備えたコネクタと、
前記穴が形成された回路基板とを有する電子制御装置が提供される。

また、本発明のその他の一局面によれば、上記各局面による電気接続構造で使用される、前記ピン状の端子を備えたコネクタが提供される。

本発明によれば、各ピン状の端子について適切な接圧が保たれていることを容易に検知できる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に関連するコネクタ１０と回路基板２０との接続構造を説明する図である。コネクタ１０は、内部中空の本体１１を有し、内部には他のコネクタ１２（複数でもよい）が嵌合接続される接続部（図示せず）を有する。この接続部は、複数の端子（典型的には４０個以上）を備え、各端子に対応して接続する各ピン端子３０が、本体１１外部に設けられる。各ピン端子３０は、ある程度の剛性を有し、回路基板（PCB）２０に形成されたスルーホール２２内に差し込まれる（図中、矢印参照）。コネクタ１０の各ピン端子３０が回路基板２０のスルーホール２２内に差し込まれると、回路基板２０には保護カバー（図示せず）がかぶせられ、保護カバーからコネクタ１０の中空内部（の接続部）のみが露出するような状態とされる。その後、例えば車両の製造ライン等において、コネクタ１０の中空内部の接続部に他のコネクタ１２（複数でもよい）が嵌合接続され、回路基板２０と他のコネクタ１２を介した他の電子部品（電気回路や電源）との電気的な接続が実現される。但し、本発明は、特にこのコネクタ１０の構造や接続態様に限定されるものでなく、以下で説明するピン端子構造を有するコネクタであれば本発明の範囲内であることは理解されるべきである。尚、回路基板２０上には、メモリ等の各種素子を含む電気回路が形成されており、回路基板２０は電子制御装置（ＥＣＵ）として機能する。

図２は、図１のＡ部の拡大図に相当する。図２には、ピン端子３０の先端部３２が、それに対応するスルーホール２２と共に断面で示されている。ピン端子３０は、金属等の導電材料から形成され、図２に示すように、径方向に弾性変形可能な先端部３２を有する。一方、スルーホール２２は、ピン端子３０の先端部３２の外径よりも小さいに径に設定されている。このため、ピン端子３０は、弾性変形した状態でスルーホール２２の周壁に接触し、ピン端子３０とスルーホール２２との間に生ずる接圧によりスルーホール２２内に保持される。スルーホール２２には、銅箔等のような導体膜２４が被覆されており、この導体膜２４とピン端子３０の先端部３２とが接触することで回路基板２０とコネクタ１０との間の電気的接続が実現される。尚、図２に示す例では、導体膜２４は、スルーホール２２の周壁のみならず、スルーホール２２周辺の回路基板２０両面上にもコーティングされている。

ところで、ピン端子３０及びスルーホール２２は、組み付け後に上述の如くピン端子３０とスルーホール２２との間に適切な接圧が生ずるように、設計されている。しかしながら、実際には、各種寸法誤差等に起因してピン端子３０とスルーホール２２との間に適切な接圧が確保されない事態が生じうる。従って、上述のような複数のピン端子３０とスルーホール２２とを接続する構造においては、組み付け後にピン端子３０とスルーホール２２との間に適切な接圧が確保されていることを、全てのピン端子３０について保証する必要がある。以下、これに関する本発明の特徴的構成を詳説する。

図３は、本発明の第１実施例に係るピン端子３０を示す図であり、図１のＡ部の拡大図に相当する。図３には、ピン端子３０の先端部３２が、それに対応するスルーホール２２と共に断面で示されている。

本実施例のピン端子３０の先端部３２には、絶縁性のあるコーティング材３４が被覆されている。この場合、コーティング材３４は、ピン端子３０の先端部３２において、スルーホール２２（周壁）との接触部を少なくとも覆うようにコーティングされる。図３に示す例では、コーティング材３４は、ピン端子３０の肩部３６より下方の全領域（先端部３２）に塗布されている。尚、ピン端子３０の肩部３６は、ピン端子３０のスルーホール２２への押し込みの際に治具と係合する部位である。コーティング材３４としては、絶縁性が高く、高温でも割れが生じ難い絶縁材料が好ましく、例えばポリアミド樹脂であってよい。

同様に、スルーホール２２の導体膜２４上にも、コーティング材３４が被覆されている。この場合、コーティング材３４の被覆範囲は、導体膜２４の形成範囲に対応するものであってよい（即ち、少なくとも導体膜２４がコーティング材３４により覆われるようにする）。

図４は、本実施例のピン端子３０がスルーホール２２内に差し込まれた状態を示す図であり、図４には、差込後のピン端子３０の先端部３２が、それに対応するスルーホール２２と共に断面で示されている。

ピン端子３０がスルーホール２２内に差し込まれる際、コーティング材３４は、ピン端子３０とスルーホール２２との間の適正な接圧下で剥がれ、ピン端子３０とスルーホール２２の導体膜２４との間の電気的な接触が実現される（図中Ｃ部参照）。一方、寸法誤差等により適正な接圧に達しない関係のピン端子３０とスルーホール２２に対しては、コーティング材３４は、ピン端子３０挿入時に上述の如く剥がれることはなく、ピン端子３０とスルーホール２２の導体膜２４との間の電気的な接触が実現されない。

従って、本実施例では、コネクタ１０（の各ピン端子３０）を回路基板２０（の各スルーホール２２内）に圧着させた後、所定の電気試験が各ピン端子３０に対して実施される。この電気試験は、例えば４端子抵抗計測（２端子を用いて電流を流した際の電圧を別の２端子間で計測する方法）によるものであってよい。この結果、全てのピン端子３０において良好な導通状態が確認された場合（例えば、抵抗値が所定レベル以下であった場合）、良品として出荷される。一方、それ以外の場合、接触不良、若しくは、ピン端子３０とスルーホール２２との間に適切な接圧が確保されていないとして、部品交換後に再度組付けが実施され、若しくは不良品として破棄される。

このように、本実施例によれば、適正な接圧に達した際に剥がれるコーティング材３４を導入することで、組み付け後の全てのピン端子３０及びスルーホール２２間において適切な接圧が確保されていることを、確実且つ容易に保証することができる。この結果、信頼性の高い態様でコネクタ１０と回路基板２０との間の電気的接続を実現することができる。

また、コーティング材３４は、ピン端子３０挿入中に力の加わらない部位には残存する。このため、図４に示すように、残存したピン端子３０側のコーティング材３４及びスルーホール２２側のコーティング材３４が協働して、ピン端子３０とスルーホール２２の間への水滴や異物の侵入を防止する機能を果たす（図中、Ｂ部参照）。即ち、防滴性能が確保される。また、本実施例では、ピン端子３０の最先端部が弾性変形部に比して十分小さく形成されているので（即ち、ピン端子３０が先細に形成されている）、ピン端子３０挿入中に最先端部のコーティング材３４が剥がれることがなく、このため、スルーホール２２の両側で防滴性能が確保される。

図５は、本発明の第２実施例に係るピン端子３０を示す図であり、図１のＡ部の拡大図に相当する。図５には、ピン端子３０の先端部３２が、それに対応するスルーホール２２と共に断面で示されている。

本実施例のピン端子３０の先端部３２（弾性変形部）には、タッピング（ねじ立て、捻り）３８が形成されている。タッピング３８は、ピン端子３０の弾性変形部まわりに螺旋状に形成される。タッピング３８は、好ましくは、ピン端子３０の弾性変形部まわりに一周以内の適切な範囲内で設定される（例えば、半周若しくは１／４周）。

図６は、本実施例のピン端子３０がスルーホール２２内に差し込まれた状態を示す図であり、図６には、差込後のピン端子３０の先端部３２が、それに対応するスルーホール２２と共に断面で示されている。

ピン端子３０がスルーホール２２内に差し込まれる際、ピン端子３０は、スルーホール２２との間の適正な接圧下で、タッピング３８により回転される（図中矢印参照）。即ち、タッピング３８がスルーホール周壁の導体膜２４に噛み込むため、ピン端子３０が挿入されていくにつれてピン端子３０が捩じれて回転される（タッピング３８の周方向の形成範囲に応じた量の回転が生ずる）。一方、寸法誤差等により適正な接圧に達しない関係のピン端子３０とスルーホール２２に対しては、タッピング３８がスルーホール周壁の導体膜２４に噛み込むことがなく、若しくは噛み込みが不十分となり、ピン端子３０が捩られて回転することがない。

従って、本実施例では、コネクタ１０（の各ピン端子３０）を回路基板２０（の各スルーホール２２内）に圧着させる際の、各ピン端子３０の回転量が監視又は事後確認される。この監視等は、作業者による目視によるものであってよく、若しくは、特別な計測器を用いるものであってもよい。この結果、全てのピン端子３０において挿入時の回転が確認された場合（例えば、回転量が所定レベル以上であった場合）、良品として出荷される。一方、それ以外の場合、接触不良、若しくは、ピン端子３０とスルーホール２２との間に適切な接圧が確保されていないとして、部品交換後に再度組付けが実施され、若しくは不良品として破棄される。

このように、本実施例によれば、適正な接圧下でピン端子３０の回転を引き起こすタッピング３８を導入することで、組み付け後の全てのピン端子３０及びスルーホール２２間において適切な接圧が確保されていることを、確実且つ容易に保証することができる。この結果、信頼性の高い態様でコネクタ１０と回路基板２０との間の電気的接続を実現することができる。また、各ピン端子３０の回転を目視するだけでよく、検査が非常に容易であり、しかもその場で確認できる。但し、複数のピン端子３０の回転を同時に目視することが困難であることを考慮して、例えばピン端子３０の肩部３６等に目視可能な印（溝等）を形成し、当該印の回転位置を確認して接圧の良否を判定してもよい。

尚、本実施例において、ピン端子３０及び／又はスルーホール２２に、上述の第１実施例のようなコーティング材を施すことも可能である。この場合、上述の第１実施例と同様、コーティング材による防滴性能を得ることができる。尚、この場合、複数のピン端子３０の回転の監視と共に、上述の第１実施例と同様の電気試験を実施してもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した各実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した各実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、侵入する水滴等に起因した、隣接する複数のピン端子３０同士の望ましくない電気的接続、隣接する複数のスルーホール２２（の導体膜２４）同士の望ましくない電気的接続、及び、隣接するピン端子３０とスルーホール２２（の導体膜２４）の間の望ましくない電気的接続が生じないように、コーティング材３４の被覆範囲が設定されているが、周囲環境や設置箇所に応じて、コーティング材３４の被覆範囲を限定することも可能である（例えば、スルーホール２２内壁のみ、若しくは、ピン端子３０の先端部３２のみ）。

また、上述した実施例では、雄側（ピン端子３０側）に弾性変形部が設定されているが、それに代わって若しくはそれに加えて、雌側（スルーホール２２側）に弾性変形部が設定されてもよい。同様に、上述した第２実施例では、雄側（ピン端子３０側）にタッピング３８が設定されているが、雌側にタッピングを形成するのも可能である。

また、上述した各実施例において、スルーホール２２は回路基板２０を貫通する穴であったが、回路基板２０を完全に貫通しない穴（即ち、凹部）であってもよい。

本発明に関連するコネクタ１０と回路基板２０との接続構造を説明する図である。 ピン端子３０の先端部３２と、それに対応するスルーホール２２とを示す断面図である。 第１実施例による、ピン端子３０挿入前の接続構造を示す断面図である。 第１実施例による、ピン端子３０挿入後の接続構造を示す断面図である。 第２実施例による、ピン端子３０挿入前の接続構造を示す断面図である。 第２実施例による、ピン端子３０挿入後の接続構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ コネクタ
１１ 本体
２０ 回路基板
２２ スルーホール
２４ 導体膜
３０ ピン
３２ 先端部
３４ コーティング材
３８ タッピング

Claims (7)

1. 接触部に絶縁材料からなるコーティング材が被覆されたピン状の端子を、導体膜が形成された穴に差し込んで形成される電気接続構造。
2. 接触部に絶縁性の材料からなるコーティング材が被覆されたピン状の端子を、絶縁材料からなるコーティング材が被覆されている導体膜を有する穴に差し込んで形成される電気接続構造。
3. 前記コーティング材は、前記ピン状の端子が適正な接圧下で前記穴に差し込まれた際に剥がれ、前記ピン状の端子と前記穴の導体膜との電気的な接続が実現される、請求項１又は２記載の電気接続構造。
4. ピン状の端子を、導体膜が形成された穴に差し込んで形成される電気接続構造であって、
   前記ピン状の端子には、タッピングが形成されている、電気接続構造。
5. 前記タッピングは、前記ピン状の端子が適正な接圧下で前記穴に差し込まれた際に前記ピン状の端子が回転するように、形成されている、請求項４記載の電気接続構造。
6. 請求項１乃至５記載の電気接続構造を有する電子制御装置であって、
   前記ピン状の端子を備えたコネクタと、
   前記穴が形成された回路基板とを有する電子制御装置。
7. 請求項１乃至５記載の電気接続構造で使用される、前記ピン状の端子を備えたコネクタ。

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