JP2006054116A - コンプライアントピンおよびコンプライアントピンを使用した電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 コンプライアントピンおよび電気コネクタにおいて、追加の部材や、工数をかけることなく、基板上に飛散するめっきの削り屑を低減し、また、発生する削り屑を微細化して、基板上の回路同士の短絡や、電気/電子部品の短絡を防止する。
【解決手段】 コンプライアントピン１は、回路基板１００の貫通孔１０２に圧入される圧入部２を有するコンプライアントピンにおいて、圧入部２に、貫通孔１０２との接触により生じる金属の削り屑を受容する凹部２８ａ、２８ｂが圧入部２に形成される。これにより、削り屑が基板１００上に飛散することを防止して、回路等を短絡させることを防止する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、印刷回路基板（以下、単に基板という）に圧入されるコンプライアントピンおよびコンプライアントピンを使用した電気コネクタに関するものである。

コンプライアントピンはその径方向に僅かに弾性変形可能であるため、その圧入部の径よりも若干小さい径を有する基板の貫通孔（スルーホール）に押圧して挿入すると、圧入部が弾性変形により貫通孔に密着して基板に固定され、はんだ付けを行わなくても良好な電気的接続がなされる。貫通孔の内面は通常銅めっきされ、コンプライアントピンは通常全体がめっき、例えば錫めっきされている。このため、コンプライアントピンの圧入時に貫通孔との摩擦接触により、貫通孔の銅めっきより軟質のコンプライアントピンの錫めっき層が剥離してめっき屑が生じる。このめっき屑は、基板上に飛散して基板上の印刷回路や、基板上に配置された電気/電子部品等を短絡させるおそれがある。

このような問題を解決する方法として、例えば、基板の両面にプラスチックのフィルムをラミネートし、この基板にコンプライアントピンを圧入するようにしたものが知られている（特許文献１）。圧入されたコンプライアントピンは、このプラスチックのフィルムを貫通するが、プラスチックのフィルムは圧入されたコンプライアントピンの周囲に密着し、コンプライアントピンの挿入時に生じためっき屑が貫通孔内に閉じ込められて基板上に飛散しないようになっている。

また、他の従来例では、コンプライアントピンが圧入された基板の両面に、電子/電気部品の保護のために防湿用コーティングがなされる場合がある。この場合は、めっき屑も一緒にコーティングされてしまうため基板上にめっき屑が飛散するおそれはないが、全ての用途に亘って基板にコーティングがなされるわけではない。
特開平６−１３７３５号公報（図３）

特許文献１に開示された従来技術においては、基板をラミネートするためのプラスチックフィルムが別途必要であり、またラミネートする工数も必要となる。このため製造に手間がかかりコストも増加する。また、防湿コーティングを行う場合も、同様に付加的なコーティング部材および工数を必要とする。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、追加の部材や、工数をかけることなく、基板上に飛散するめっき（金属）の削り屑を低減し、また、発生する削り屑を微細化して、基板上の回路同士の短絡や、電気/電子部品の短絡を防止することができるコンプライアントピンおよびコンプライアントピンを使用した電気コネクタを提供することを目的とする。

本発明のコンプライアントピンは、回路基板の貫通孔に圧入される圧入部を有するコンプライアントピンにおいて、圧入部に貫通孔との接触により生じる金属の削り屑を受容する凹部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の一実施態様において、圧入部が、コンプライアントピンの先端側に収束するように傾斜したテーパ面を有し、凹部がテーパ面に形成されるように構成することができる。

また、凹部は、テーパ面の後端近傍に形成されていることが好ましい。

また、凹部とテーパ面の先端との間に少なくとも１つの他の凹部がさらに形成されていてもよい。

金属の削り屑は、コンプライアントピンに形成されためっきの削り屑であってもよい。

圧入部が、コンプライアントピンの径方向に互いに逆向きに膨出する１対の膨出部を有し、膨出部が中心軸線に沿う部分的な剪断により形成された剪断面を有し、テーパ面が弧状外周面を有し、凹部が弧状外周面に形成されているように構成されてもよい。

また、凹部は、コンプライアントピンの先端側から後端側にかけてコンプライアントピンの長手方向に対して斜め、且つ剪断面から遠ざかるように傾斜して形成されることが好ましい。

また、凹部は、コンプライアントピンのプレス成形時に同時に成形されることが好ましい。

また、本発明の電気コネクタは、請求項１から６いずれか１項記載のコンプライアントピンを使用したことを特徴とするものである。

本発明のコンプライアントピンおよびコンプライアントピンを使用した電気コネクタは、コンプライアントピンの圧入部に、貫通孔との接触により生じる金属の削り屑を受容する凹部が形成されているので、次の効果を奏する。即ち、金属の削り屑が凹部内に収容されて、基板上に飛散しにくいので、基板上に飛散する削り屑を低減し、また、発生する削り屑を微細化して、削り屑による基板上の回路同士の短絡や電気/電子部品の短絡を防止することができる。このような効果は、追加の部材や、この追加の部材の組み付け工数を必要とすることなく、容易に得られる。

また、圧入部が、コンプライアントピンの先端側に収束するように傾斜したテーパ面を有し、凹部がテーパ面に形成されるように構成されている場合は、最も削り屑が発生するテーパ面に凹部があるので、削り屑は効果的に収容され、基板上に飛散するおそれが低減する。

また、凹部が、テーパ面の後端近傍に形成されている場合は、テーパ面の剥離した削り屑をこの凹部内にまとめて収容して削り屑の飛散を防止することができる。

また、凹部とテーパ面の先端との間に少なくとも１つの他の凹部がさらに形成されている場合は、削り屑が複数の凹部により分断されて微細化されるので、より一層確実に複数の凹部内に削り屑を分散して収容し、削り屑即ちめっき屑は一層飛散しにくくなる。

金属の削り屑がコンプライアントピンに形成されためっきの削り屑である場合は、コンプライアントピンを貫通孔へ挿入する時に最も削り屑が発生しやすいコンプライアントピンの部分の削り屑を効果的に凹部内に閉じ込めることが出来る。

また、コンプライアントピンのめっきが、錫めっきされている場合は、めっきが比較的軟質なので、貫通孔に挿入するとき剥離して比較的低い抵抗となり挿入しやすい。

以下、本発明のコンプライアントピンについて、添付図に示す具体例を参照して説明する。図１は、コンプライアントピンの圧入部を部分的に拡大して示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は正面図をそれぞれ示す。図２は、図１のコンプライアントピンを示し、図２（ａ）は図１（ａ）に対応する斜視図、図２（ｂ）は図１（ｂ）に対応する斜視図をそれぞれ示す。以下、図１および図２を参照して説明する。

コンプライアントピン１は、１枚の金属板から打ち抜き形成されるピン状の部材であり、コンプライアントピン１の先端側から圧入部（コンプライアント部）２、押圧部４、および接触部６（図４）を有する。なお、図１および図２では接触部６は省略されている。圧入部２は、コンプライアントピン１の先端８の側に形成されている。この圧入部２は、コンプライアントピン１の長手方向に沿う中心軸線１０に沿って、コンプライアントピン１の本体１ａを中心軸線１０と直交する方向に互いに逆方向に押圧して部分的な剪断を行い、剪断された部分が互いに逆方向に膨出するように形成されており、僅かな径方向（剪断面に沿う方向）の弾性を有する。この剪断により片側に剪断面１２を有する１対の膨出部２ａ、２ａが形成される。圧入部２は、これら１対の膨出部２ａによって構成される。各膨出部２ａは、中心軸線１０の回りに対称的に配置された同じ形状を有しているので、一方の膨出部２ａについてのみ説明する。

コンプライアントピン１の先端部１８は、先端８に収束する４つのテーパ１４を有している。このテーパ１４のうち対向する１対のテーパ１４に連続する平面１６が形成されて、この先端部１８は、断面が略正方形になっている。平面１６からはコンプライアントピン１の本体１ａへ断面が拡大するよう傾斜面１６ａが形成されている。

本体１ａは、断面が略長方形である。圧入部２は、長方形断面の長辺と直交する方向に剪断され、最も外方に位置する、中心軸線１０と略平行な平行面部２０と、平行面部２０から先端部１８側に傾斜し、コンプライアントピン１の挿入時のガイド面となるテーパ面２２と、平行面部２０からテーパ面２２と逆側に形成された他のテーパ面２４とを有する。これらの平行面部２０、テーパ面２２、２４は、剪断面１２の外側即ち剪断面１２の範囲外に形成された弧状外周面２６ａ、２６ｂ、２６ｃをそれぞれ有する。なお、これらの弧状外周面２６ａ、２６ｂ、２６ｃを総括して弧状外周面２６という。この弧状外周面２６は、挿入される基板１００（図４）の貫通孔１０２の円弧に沿う湾曲形状を有しており、この弧状外周面２６が貫通孔１０２と最も強く接触する。

テーパ面２２の先端２２ａおよびテーパ面２２の後端（肩部）２２ｂとの間には、２つの凹部２８（２８ａ、２８ｂ）が形成されている。凹部２８ａは、後端２２ｂの近傍に形成され、他の凹部２８ｂは、凹部２８ａと先端２２ａとの中間に形成されている。凹部２８ａ、２８ｂは、プレス機械により膨出部２ａを形成する際に同時に形成される。凹部２８の数は、２つに限定されるものではなく、ピン部材のサイズや形状により３つ以上であってもよい。

各凹部２８ａ、２８ｂは、コンプライアントピン１の先端側から後端側にかけてコンプライアントピン１の長手方向に対して斜め、且つ剪断面１２から遠ざかるように傾斜して形成されている。この形状は、コンプライアントピン１を貫通孔１０２に押し込むときに、凹部２８ａ、２８ｂが貫通孔１０２のエッジ１０２ａに引っかかって、エッジ１０２ａを削ることのないようにするためである。これらの凹部２８の詳細については、図３および図４を参照して後述する。圧入部２の後部側即ち先端部１８と逆側には、押圧部４が形成されている。押圧部４は、本体１ａと同じ方向の長方形断面を有する直方体形状である。この押圧部４には、本体１ａの両側に後方に向く押圧面４ａが形成されている。

次に、図３を参照して凹部２８についてさらに詳細に説明する。図３は、圧入部２の拡大断面図であり、図３（ａ）は図１（ａ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線に沿う断面、図３（ｂ）は図１（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿う断面をそれぞれ示す。図３には、コンプライアントピン１の本体１ａが剪断されて形成された１対の膨出部２ａ、２ａの位置関係が明瞭に示されている。凹部２８ａは、図３（ａ）に示されているように、弧状外周面２６aに形成されている。また、凹部２８ｂも図３（ｂ）に示されているように弧状外周面２６ａに形成されている。これらの凹部２８ａ、２８ｂの機能について、図４を合わせて参照して説明する。

図４は、コンプライアントピン１を基板１００の貫通孔１０２に圧入する際の圧入初期の状態を示す斜視図である。したがって、この状態では圧入部２はまだ弾性接触していない。この状態から、コンプライアントピン１の先端部１８（図１）を貫通孔１０２に挿入して、コンプライアントピン１の押圧部４の押圧面４ａ、４ａを下方に押圧すると、テーパ面２２の弧状外周面２６ａが、貫通孔１０２のエッジ１０２ａと摩擦接触する。貫通孔１０２のエッジ１０２ａおよび内面は通常銅めっき（銅箔）されている。他方、コンプライアントピン１は、一般的に材料が良伝導性の銅合金であり、ニッケルをめっきした後、ニッケルめっきの上に錫めっきされている。めっき（金属）の厚さは、通常０．８μm〜１．５μmである。

コンプライアントピン１と貫通孔１０２のエッジ１０２ａとの摩擦接触により、コンプライアントピン１の錫めっき層が、コンプライアントピン１の挿入方向に沿って剥離する。即ち、中心軸線１０に沿ってテーパ面２２の部分が剥離する。このとき、凹部２８ｂより前方（図４において下方）の部分のめっきの削り屑は、凹部２８ｂの内部に収容される。コンプライアントピン１をさらに挿入すると、凹部２８ｂと凹部２８ａの間の部分のめっき層が剥離し、この削り屑が凹部２８ａに収容される。これによって、めっきの削り屑は、凹部２８ａ、２８ｂに収容された状態で、貫通孔１０２内に保持される。

ここで重要なことは、テーパ面２２の部分で最もめっき屑が生じる点である。このテーパ面２２で生じためっき屑が外部に飛散しないようにするためには、少なくともテーパ面２２の後端２２ｂに凹部２８ａを形成することが必要である。この場合には、テーパ面２２の先端２２ａから後端２２ｂの凹部２８ａまでの削り屑が凹部２８ａに収容される。この場合のめっき屑は比較的大きく、凹部２８ａは、この大きいめっき屑を収容することになる。

このため、凹部２８ａとテーパ２２の先端２２ａの間に、追加の凹部２８ｂを形成したほうが好ましい。この追加の凹部２８ｂを設けることにより、テーパ面２２上のめっきの剥離が先端２２ａから凹部２８ｂまでの長さの部分と、凹部２８ｂから凹部２８ａまでの長さの部分に分断され、削り屑は微細化されて、それぞれ凹部２８ａ、２８ｂに収容されやすくなる。また、めっき屑が微細化されたことにより、万一貫通孔１０２の外部にめっき屑が散逸したとしても、回路等を短絡させる可能性は低下する。また、追加の凹部２８ｂが存在することにより、テーパ面２２と貫通孔１０２との接触面が減少するので、削り屑の発生も減少する。凹部２８ａ、２８ｂに加えて、さらに追加的に他の凹部をテーパ面２２に形成してもよい。

次に、このコンプライアントピン１を使用した電気コネクタ（以下、単にコネクタという）について、図５を参照して説明する。図５は、図１のコンプライアントピン１を使用した本発明に係るコネクタの一例を示す雌型のコネクタの斜視図である。なお、図５中にコンプライアントピン１の圧入部を拡大して示してある。このコネクタ１２０は、前部に開放する嵌合凹部１２４を有する絶縁ハウジング（以下、単にハウジングという）１２２と、コンプライアントピン１とを有する。コンプライアントピン１は、ハウジング１２２の後壁１２６に多数植設されている。

コンプライアントピン１は、接触部６側が直角に折り曲げられて、ハウジング１２２に取り付けられている。接触部６は、嵌合凹部１２４内に突出して、コネクタ１２０と嵌合する相手方の図示しないコネクタとの電気的接点となる。コネクタ１２０は、コネクタ１２０が取り付けられる基板１００´の貫通孔１０２´にコンプライアントピン１が圧入されて取り付けられる。コンプライアントピン１の圧入部２は、膨出部２ａが、ハウジング１２２の長手方向と直交方向に配置されている。

また、コンプライアントピン１のめっきは、電気伝導性、耐食性などを兼ね備えたものであればよく、必要に応じて金めっきなども用いることができるが、特に錫めっきされている場合は、めっきが比較的軟質なので、貫通孔１０２´（１０２）に挿入するとき剥離して比較的低い抵抗となり挿入しやすい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。例えば、コンプライアントピン１を使用したコネクタは、雌型のコネクタ１２０と嵌合する雄型のコネクタ（図示せず）であってもよい。また、コネクタの形状、サイズ、コンプライアントピンの数量等について変更可能であることはもちろんである。

また、上記実施形態においては、コンプライアントピン１は錫めっきされているので、貫通孔１０２の銅めっきより軟質な錫めっきが剥離しやすいが、コンプライアントピン１側のめっきの剥離に限定されるものではなく、貫通孔１０２側のめっきが剥離する場合も、同様にコンプライアントピン１の凹部２８に収容することが出来ることはもちろんである。

本発明の一具体例であるコンプライアントピンの圧入部を部分的に拡大して示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図をそれぞれ示す。 図１のコンプライアントピンを示し、（ａ）は図１（ａ）に対応する斜視図、（ｂ）は図１（ｂ）に対応する斜視図をそれぞれ示す。 コンプライアントピンの圧入部の拡大断面図であり、（ａ）は図１（ａ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線に沿う断面、（ｂ）は図１（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿う断面をそれぞれ示す。 図１のコンプライアントピンを基板の貫通孔に圧入する際の圧入初期の状態を示す斜視図 図１のコンプライアントピンを使用した本発明に係るコネクタの一例を示す雌型のコネクタの斜視図

符号の説明

１ コンプライアントピン
２ 圧入部
６ 接触部
１０ 中心軸線
２８ａ、２８ｂ 凹部
２２ テーパ面
２２a 先端
２２ｂ 後端
１００、１００´ 回路基板
１０２、１０２´ 貫通孔
１２０ 電気コネクタ

Claims (7)

1. 回路基板の貫通孔に圧入される圧入部を有するコンプライアントピンにおいて、
   前記圧入部に前記貫通孔との接触により生じる金属の削り屑を受容する凹部が形成されてなることを特徴とするコンプライアントピン。
2. 前記圧入部が、前記コンプライアントピンの先端側に収束するように傾斜したテーパ面を有し、前記凹部が前記テーパ面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンプライアントピン。
3. 前記凹部が、前記テーパ面の後端近傍に形成されていることを特徴とする請求項２記載のコンプライアントピン。
4. 前記凹部と前記テーパ面の先端との間に少なくとも１つの他の前記凹部がさらに形成されていることを特徴とする請求項３記載のコンプライアントピン。
5. 前記削り屑は、前記コンプライアントピンに形成されためっきの削り屑であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のコンプライアントピン。
6. 前記コンプライアントピンのめっきは錫めっきであることを特徴とする請求項５記載のコンプライアントピン。
7. 請求項１から６いずれか１項記載のコンプライアントピンを使用した電気コネクタ。

Images