JP2008282958A - 接続孔用電気接続端子及びこれを備えた電子部品の係止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接続孔に対する接続孔用電気接続端子の挿入を挿入開始から挿入終了に向かって所定値以下の挿入力で行うことができる電子部品の係止構造を提供する。
【解決手段】所定の幅を有する基端部３１０と、基端部３１０と一体にされ、基端部３１０の幅より幅が広がる抜止部３１３と、抜止部３１３と一体にされ、抜止部３１３の広がった幅より幅が狭くなって先端部３１４に達する挿入テーパ部３１５とを備え、挿入テーパ部３１５は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続孔用電気接続端子及びこれを備えた電子部品の係止構造に関し、特に接続孔に挿入される接続孔用電気接続端子及びこれを備えた電子部品の係止構造に関する。

従来の電子部品の係止構造として、例えばリード付き電子部品のリードをスルーホール付き回路基板のスルーホールに挿入（挿通）し、電子部品を回路基板に係止するものがある（特許文献１）。

この電子部品の係止構造は、回路基板としてのプリント配線板と、このプリント配線板に係止される電子部品とを備えている。

プリント配線板は、所定の間隔をもって並列する少なくとも１対のスルーホールを有している。電子部品は、１対のスルーホールにそれぞれ挿通する爪部を含むリードを有している。

以上の構成により、プリント配線板に電子部品を係止するには、自動挿入機を用いて電子部品を移動させ、予めステージ上に載置されたプリント配線板の表面側（部品実装面側）から１対のスルーホールにそれぞれリードを挿通することにより行う。この場合、１対のスルーホールにそれぞれリードが挿通されると、各リードの爪部がスルーホールの裏面側開口周縁に係止される。この後、リードの爪部がスルーホールの裏面側開口周縁（ランド）に半田付けされ、電子部品が回路基板に対して取り付けられる。

通常、この種の電子部品の係止構造においては、図６に示すように、リード６００の爪部６０１に所定のリード挿入角（テーパ角）αをもつ案内面（挿入テーパ面）６０２が形成されている。ここで、リード挿入角αとは、リード挿入方向に対して案内面６０２の傾斜する角度（側面６０３と案内面６０２とがつくる角度）をいう。
特開２０００−２９９２５０号公報 特公平５−８０７９３号公報 特開平１１−２９７３８５号公報 特開平８−６９８２８号公報 特開２０００−１３３３５２号公報 実公平７−２２０５８号公報

しかしながら、従来（特許文献１）の電子部品の係止構造によると、リード６００における案内面６０２のリード挿入角αが単一の角度に設定されているため、リード５００をスルーホールに挿入してリード挿入方向に移動させると、リードの移動量に応じてその撓み量が大きくなり、スルーホールに対するリードの挿入開始から挿入終了に向かってリード挿入力が漸次大きくなるという問題があった。

このため、スルーホールに対するリードの挿入開始から挿入終了に向かって所定値（１０Ｎ）以下のリード挿入力でリードをスルーホールに挿入して電子部品を回路基板に係止することができる電子部品の係止構造の出現が要望されていた。

従って、本発明の目的は、スルーホール（接続孔）に対するリード（接続孔用電気接続端子）の挿入を挿入開始から挿入終了に向かって所定値以下の挿入力で行うことができる接続孔用電気接続端子及びこれを備えた電子部品の係止構造を提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、所定の幅を有する基端部と、前記基端部と一体にされ、前記基端部の幅より幅が広がる抜止部と、前記抜止部と一体にされ、前記抜止部の広がった幅より幅が狭くなって先端部に達する挿入テーパ部とを備え、前記挿入テーパ部は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成されることを特徴とする接続孔用電気接続端子を提供する。

（２）本発明は、上記目的を達成するために、接続孔を有する回路基板と、前記接続孔に挿入する接続孔用電気接続端子を有する電子部品とを備え、前記接続孔用電気接続端子を撓ませて前記接続孔に挿入し、前記接続孔用電気接続端子を前記回路基板に係止する構造において、前記接続孔用電気接続端子は、所定の幅を有する基端部と、前記基端部と一体にされ、前記基端部の幅より幅が広がる抜止部と、前記抜止部と一体にされ、前記抜止部の広がった幅より幅が狭くなって先端部に達する挿入テーパ部とを備え、前記挿入テーパ部は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成されることを特徴とする電子部品の係止構造を提供する。

（３）本発明は、上記目的を達成するために、スルーホールを有する回路基板と、前記スルーホールに挿通するスルーホール用電気接続端子を有する電子部品とを備え、前記スルーホール用電気接続端子を撓ませて前記スルーホールに挿通し、前記スルーホール用電気接続端子を前記回路基板に係止する構造において、前記スルーホール用電気接続端子は、所定の幅を有する基端部と、前記基端部と一体にされ、前記基端部の幅より幅が広がる抜止部と、前記抜止部と一体にされ、前記抜止部の広がった幅より幅が狭くなって先端部に達する挿入テーパ部とを備え、前記挿入テーパ部は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成されることを特徴とする電子部品の係止構造を提供する。

本発明によると、接続孔に対する接続孔用電気接続端子の挿入を挿入開始から挿入終了に向かって所定値以下の挿入力で行うことができる。

[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造を説明するために示す断面図である。図１（ａ）は電子部品の係止前の状態を、図１（ｂ）は電子部品の係止後の状態をそれぞれ示す。図２は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリードを示す図である。図２（ａ）は正面図を、また図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。図３は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリード挿入途中の状態（１）を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリード挿入途中の状態（２）を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリードのリード挿入角を求める方法について説明するために示す正面図である。

〔電子部品の係止構造の全体構成〕
図１（ａ）及び（ｂ）において、符号１で示す電子部品の係止構造は、回路基板としてのプリント配線板２と、このプリント配線板２上に自動挿入機（図示せず）によって搭載される電子部品３とを備えている。

（プリント配線板２の構成）
プリント配線板２は、図１(ａ)及び(ｂ)に示すように、回路パターン（図示せず）を表裏各面に有する基部材からなり、自動送入機の下方に配置されている。プリント配線板２には、面方向に所定の間隔をもって並列する複数対（実施の形態では１対）の接続孔としてのスルーホール２０，２１（３ｍｍ程度の内径）が設けられている。スルーホール２０，２１は、プリント配線板２の基部材に予め設けられた貫通孔に例えば銅（Ｃｕ）めっき処理を施すことにより形成されている。プリント配線板２の基部材としては、セラミックやエポキシ樹脂等の絶縁性部材が用いられる。

（電子部品３の構成）
電子部品３は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、パッケージ３０によって覆われた回路素子（図示せず）、及びこの回路素子に接続する接続孔用電気接続端子としてのリード３１，３２からなり、プリント配線板２の表面（部品搭載面）側に実装される。

回路素子は、例えば電解コンデンサ等のコンデンサ素子からなり、鉛フリー半田（図示せず）等を用いスルーホール２０，２１（ランド）にリード３１，３２を介して電気的かつ機械的に接続される。

リード３１，３２は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基端部３１０，３２０及び爪部３１１，３２１からなり、一部をパッケージ３０外に露呈させてスルーホール２０，２１にそれぞれ挿通されている。そして、全体が例えば黄銅，りん青銅等の導電材料からなる弾性変形可能な断面矩形状の端子部材によって形成されている。これらリード３１，３２は、略同一の構成であるため、一方のリード（例えばリード３１）について説明すると、リード３１は、基端部３１０がパッケージ３０内に一部を臨ませて回路素子に接続され、また爪部３１１がスルーホール２０の裏面側開口周縁に係止されている。

基端部３１０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、厚さ及び幅をそれぞれｂ，ｄに設定された寸法をもつ断面矩形状の角片によって形成されている。

爪部３１１は、図３及び図４に示すように、基端部３１０の反パッケージ側（パッケージ３０と反対側）に突出して一体に形成されている。爪部３１１には、リード挿入方向に沿って下る勾配をもつ案内部３１２、及びリード挿入方向に沿って上る勾配をもつ抜止部３１３が設けられている。

案内部３１２は、図３及び図４に示すように、先端部（第１案内面）３１４及び挿入テーパ部（第２案内面）３１５からなり、爪部３１１の外側側面に配置されている。

先端部３１４は、図３及び図４に示すように、リード３１の先端側から基端側に向かって漸次小さくなるリード挿入角β（β＝β１，β２，…）をもち、全体がｘ₀ｘ₁において連続する曲面で形成されている。ここで、リード挿入角βとは、先端部３１４上の任意点における接線とリード挿入方向とが同一の仮想面内でつくる角度をいう。なお、先端部３１４については、単一のリード挿入角（リード挿入方向に沿って下る勾配）をもつ傾斜面で形成してもよい。

挿入テーパ部３１５は、図３〜図５に示すように、先端部３１４と同様に、リード３１の先端側から基端側に向かって漸次小さくなるリード挿入角（傾斜角）θ（θ＝θ１，θ２，…，θｎ：最小リード挿入角≦β）をもつ、すなわちリード挿入方向Ｓに向かってテーパ角θが増加方向に変化する複数の傾斜面（テーパ）３１５Ａ₁，３１５Ａ₂，…，３１５Ａｎ（本実施の形態ではｎ＝５）で形成されている。傾斜面３１５Ａ₁，３１５Ａ₂，…，３１５Ａ₅は、それぞれ傾きａ（ａ＝ａ₁，ａ₂，ａ₃，ａ₄，ａ₅）をもつ扁平面（ｘ₁ｘ₂において傾きａ₁を、ｘ₂ｘ₃において傾きａ₂を、…、ｘ₅ｘ₆において傾きａ₅をそれぞれもつ平面）で形成されている。

次に、図５を用い、リード３１における挿入テーパ部３１５のリード挿入角θを求める方法について説明する。なお、リード３２における挿入テーパ部３１５のリード挿入角θは、リード３１における挿入テーパ部３１５のリード挿入角θを求める場合と同様にして求めることができるため、詳細な説明は省略する。

図５は、プリント配線板２のスルーホール２０に電子部品３（リード３１）を挿入力Ｗでリード挿入方向Ｓに沿って挿入し、挿入テーパ部３１５（図５においては、傾斜面３１５Ａ₅の任意部位）がスルーホール２０の上側開口周縁Ｏに当接した状態を示す。

図５に示すように、プリント配線板２のスルーホール２０にリード３１を挿入力Ｗで挿入すると、リード３１にリード挿入方向Ｓと直角な方向に撓み荷重Ｐが、また傾斜面３１５Ａ₅に沿って摩擦力Ｆがそれぞれ作用する。ここで、リード３１のスルーホール２０への挿入によってプリント配線板２との間に発生する摩擦力Ｆの摩擦係数をμとするとともに、摩擦力Ｆによって傾斜面３１５Ａ₅の任意部位に作用する垂直応力をＮ（＝ＯＢ）とすると、摩擦力ＦはＦ＝ＯＣ＝μ×Ｎで表すことができる。また、撓み荷重ＰはＰ＝ＯＡ＝Ｎ×ｃｏｓθ（図５において、リード挿入角θはθ＝θ₅）で表すことができる。

これより、リード３１に対する挿入力Ｗを一定値（Ｗ＝１０Ｎ）とすると、
Ｗ＝ＯＤ＋ＡＢ
＝Ｆ×ｃｏｓθ＋Ｎ×ｓｉｎθ
これにＦ＝μＮを代入して
＝Ｎ×ｃｏｓθ×（μ＋ｔａｎθ）
これにＰ＝Ｎ×ｃｏｓθを代入して
＝Ｐ×（μ＋ｔａｎθ）となる。
ここで、μ＜１、Ｐ×μ²＞０であるから、Ｗ＞Ｐ×μ×（μ＋ｔａｎθ）＞Ｐ×μ×ｔａｎθとなり、Ｗ＝Ｐ×μ×ｔａｎθとして傾斜面３１５Ａｎのリード挿入角θを求めることができる。

なお、撓み荷重Ｐ（Ｎ／ｍｍ）は次式により求められる。
Ｐ＝ｂ×ｄ³×Ｅ×Ｙ／４×Ｌ³
ｂ：リード厚さ（ｍｍ）
ｄ：リード幅（ｍｍ）
Ｅ：ヤング率（Ｎ／ｍｍ²）
Ｙ（Ｙｎ：最大撓み量）：リード当接点でのリードの撓み量（ｍｍ）
Ｌ：パッケージからリード当接開始点までの寸法（ｍｍ）

抜止部３１３は、図３及び図４に示すように、挿入テーパ部３１５に連接し、爪部３１１の外側側面（案内部３１２と同じ側）に配置されている。

〔電子部品の係止方法〕
本発明の実施の形態に係る電子部品の係止方法につき、図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。

図１（ａ）に示すリード係止前の状態において、電子部品３をプリント配線板２に係止するには、自動挿入機を用いて電子部品３を移動させ、予めステージ上に載置されたプリント配線板２の表面（部品実装面）側からスルーホール２０，２１にそれぞれリード３１，３２をリード挿入力Ｗ（一定値）で挿通することにより行う。この場合、スルーホール２０，２１にそれぞれリード３１，３２が挿通されると、図１（ｂ）に示すようにリード３１，３２の爪部３１１，３２１がスルーホール２０，２１の裏面側開口周縁に係止される。この際、リード３１，３２のスルーホール２０，２１への挿入によってスルーホール２０，２１の表面側開口周縁（リード当接開始点）に爪部３１１，３２１の挿入テーパ部３１５が当接すると、スルーホール２０，２１の表面側開口周縁からリード３１，３２が挿入テーパ部３１５のリード挿入角θ及びリード撓み量Ｙに応じた撓み荷重Ｐ（Ｐｎ：最大撓み荷重）を受け、リード挿入方向Ｓと直角な方向に撓む。

なお、リード３１，３２のスルーホール２０，２１への挿入は、スルーホール２０，２１の表面側開口周縁に爪部３１１，３２１の挿入テーパ部３１５が当接して開始され、その抜止部３１３がスルーホール２０，２１を通過して終了される。

この後、リード係止状態において、リード３１，３２の爪部３１１，３２１がスルーホール２０，２１の裏面側開口周縁（ランド）に鉛フリー半田を用いて半田付けされ、電子部品３がプリント配線板２に対して取り付けられる。

[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

スルーホール２０，２１に対するリード３１，３２の挿入を挿入開始から挿入終了に向かって所定値以下の挿入力Ｗで行うことができる。

以上、本発明の電子部品の係止構造を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）本実施の形態では、リード３１，３２における基端部３１０，３２０の幅が一定の寸法ｄに設定されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リード基端部の幅を変化する寸法に設定してもよい。すなわち要するに、本発明における接続孔用電気接続端子の基端部は所定の幅を有するものであればよい。

（２）本実施の形態では、リード３１，３２が挿入される接続孔がスルーホール２０，２１である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、所定の深さをもつ凹孔（底部が塞がった接続孔）であってもよい。

（３）本実施の形態では、片側側面が平面であるリード３１，３２に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば曲面であってもよく、他の形状を有するものにも適用可能である。

（４）本実施の形態では、挿入テーパ部３１５が複数の傾斜面３１５Ａ₁，３１５Ａ₂，…，３１５Ａｎ（ｎ＝５）で形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リードの先端側から基端側に向かって漸次小さくなるリード挿入角をもつ連続曲面（非平面）からなる案内面（挿入テーパ部）をリードの爪部に形成してもよい。この場合、リードの挿入テーパ部が連続する曲面で形成されているため、リード挿入時に挿入テーパ部におけるリードの動作が連続した動作となり、スルーホールに対するリードの挿入動作を円滑に行うことができる。

（５）本実施の形態では、電解コンデンサ（回路素子としてコンデンサ素子）からなる電子部品３をプリント配線板２に係止する構造に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば抵抗器，整流器，トランジスタ，ヒューズ又はコネクタ等のリード付き電子部品を回路基板に係止する構造にも実施の形態と同様に適用可能である。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造を説明するために示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリードを示す正面図とそのＡ−Ａ断面図。 本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリード挿入途中の状態（１）を示す断面図。 本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリード挿入途中の状態（２）を示す断面図 本発明の実施の形態に係る電子部品の係止構造におけるリードのリード挿入角を求める方法について説明するために示す正面図。 従来の電子部品におけるリードの爪部を拡大して示す正面図。

符号の説明

１…電子部品の係止構造
２…プリント配線板、２０，２１…スルーホール
３…電子部品、３０…パッケージ、３１，３２…リード、３１０，３２０…基端部、３１１，３２１…爪部、３１２…案内部、３１３…抜止部、３１４…先端部、３１５…挿入テーパ部、３１５Ａ₁，３１５Ａ₂，…，３１５Ａｎ…傾斜面
β，θ…リード挿入角、Ｐ…撓み荷重、Ｐｎ…最大撓み荷重、Ｓ…リード挿入方向、Ｗ…挿入力、Ｙ…リードの撓み量、Ｙｎ…リードの最大撓み量
６００…リード、６０１…爪部、６０２…案内面、６０３…側面、α…リード挿入角

Claims (3)

1. 所定の幅を有する基端部と、
   前記基端部と一体にされ、前記基端部の幅より幅が広がる抜止部と、
   前記抜止部と一体にされ、前記抜止部の広がった幅より幅が狭くなって先端部に達する挿入テーパ部とを備え、
   前記挿入テーパ部は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成される
   ことを特徴とする接続孔用電気接続端子。
2. 接続孔を有する回路基板と、
   前記接続孔に挿入する接続孔用電気接続端子を有する電子部品とを備え、
   前記接続孔用電気接続端子を撓ませて前記接続孔に挿入し、前記接続孔用電気接続端子を前記回路基板に係止する構造において、
   前記接続孔用電気接続端子は、
   所定の幅を有する基端部と、
   前記基端部と一体にされ、前記基端部の幅より幅が広がる抜止部と、
   前記抜止部と一体にされ、前記抜止部の広がった幅より幅が狭くなって先端部に達する挿入テーパ部とを備え、
   前記挿入テーパ部は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成される
   ことを特徴とする電子部品の係止構造。
3. スルーホールを有する回路基板と、
   前記スルーホールに挿通するスルーホール用電気接続端子を有する電子部品とを備え、
   前記スルーホール用電気接続端子を撓ませて前記スルーホールに挿通し、前記スルーホール用電気接続端子を前記回路基板に係止する構造において、
   前記スルーホール用電気接続端子は、
   所定の幅を有する基端部と、
   前記基端部と一体にされ、前記基端部の幅より幅が広がる抜止部と、
   前記抜止部と一体にされ、前記抜止部の広がった幅より幅が狭くなって先端部に達する挿入テーパ部とを備え、
   前記挿入テーパ部は、挿入方向に向かってテーパ角が増加方向に変化する複数のテーパによって構成される
   ことを特徴とする電子部品の係止構造。

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