JP2020166954A - プレスフィット端子、基板用コネクタ、及び基板付きコネクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】保持力及び接触面積と、挿入力というトレードオフの関係にある物性について、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下とする。【解決手段】回路基板に形成されたスルーホール内に圧入されるプレスフィット端子であって、プレスフィット部は、梁と、前記梁に囲まれて構成されるアイホールとを備え、前記梁は互いに平行な2つの平行部を備え、前記プレスフィット部について、前側ばね強さをG1[mm3]、後側ばね強さをG2[mm3]としたとき、G1/G2が0.20以上1.05以下であり、ばね強さG[mm3]をG1+G2としたとき、Gが0.007mm3以上0.012mm3以下である、プレスフィット端子。【選択図】図3
Description
本開示は、プレスフィット端子、基板用コネクタ、及び基板付きコネクタに関する。
特開2008−165987号公報には、先端に形成され、回路基板に形成されたスルーホール内に導入される導入部と、導入部に連結され、スルーホール内に圧入保持される圧力保持部と、圧力保持部に連結された本体部とを有し、前記圧力保持部の中央から本体部側及び導入部側に長手方向に延びた開口部が形成されたプレスフィット端子が記載されている。
振動等の外力によってスルーホールからプレスフィット端子が離脱することを抑制するためには、プレスフィット端子の保持力は大きい方が好ましい。なお、プレスフィット端子の保持力とは、スルーホールからプレスフィット端子を引き抜く試験を行い、プレスフィットを引き抜くために必要な荷重である。
また、回路基板とプレスフィット端子との電気的な接続信頼性を向上させるためには、プレスフィット端子の接触面積は大きい方が好ましい。なお、プレスフィット端子の接触面積とは、プレスフィット端子を回路基板に挿入した際に、回路基板のスルーホールの内面とプレスフィット端子とが接触する面積である。
また、プレスフィット端子の挿入時における回路基板の損傷を抑制させるためには、プレスフィット端子の挿入力は小さい方が好ましい。なお、プレスフィット端子の挿入力とは、スルーホールにプレスフィット端子を挿入するために必要な荷重である。
保持力及び接触面積と、挿入力とは、プレスフィット部の硬さを介したトレードオフの関係にある。具体的には、プレスフィット部のばねが硬いほど保持力及び接触面積は大きくできるが、挿入力は大きくなってしまう。また、プレスフィット部のばねが柔らかいほど挿入力は小さくできるが、保持力及び接触面積は小さくなってしまう。
なお、ばねが硬いとは、プレスフィット部を狭めるのに必要な荷重が大きいことを意味し、ばねが柔らかいとは、プレスフィット部を狭めるのに必要な荷重が小さいことを意味する。
なお、ばねが硬いとは、プレスフィット部を狭めるのに必要な荷重が大きいことを意味し、ばねが柔らかいとは、プレスフィット部を狭めるのに必要な荷重が小さいことを意味する。
近年、プレスフィット端子は小型化し、また、1つのコネクタに実装されるプレスフィット端子の個数は増えることが求められている。なぜなら、自動車の電装化の進行に伴い、自動車内でやり取りされる信号は増加傾向にあるためである。ここで、コネクタを回路基板に配置する際の荷重は、簡単には、プレスフィット端子の挿入力と、1つのコネクタに配置されるプレスフィット端子の個数とを乗じた値になる。
容易にコネクタを回路基板に配置するため、1つのコネクタに実装される端子の個数は増える一方、コネクタを回路基板に配置する際の荷重は低減することが求められている。これにより、プレスフィット端子の挿入力は低減することが求められている。
容易にコネクタを回路基板に配置するため、1つのコネクタに実装される端子の個数は増える一方、コネクタを回路基板に配置する際の荷重は低減することが求められている。これにより、プレスフィット端子の挿入力は低減することが求められている。
挿入力の低減が求められる一方で、保持力及び接触面積の向上も同時に求められている。
プレスフィット端子は、例えば、エンジンルームといった振動の多い環境のコントロールユニット用途、エアバッグといった高度な電気接続の信頼性の求められるコントロールユニット用途に用いられる。このような用途に用いられることを想定して、プレスフィット端子には、保持力及び接触面積の向上が求められる。
プレスフィット端子は、例えば、エンジンルームといった振動の多い環境のコントロールユニット用途、エアバッグといった高度な電気接続の信頼性の求められるコントロールユニット用途に用いられる。このような用途に用いられることを想定して、プレスフィット端子には、保持力及び接触面積の向上が求められる。
従来のプレスフィット端子では、例えば、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下とすることはできなかった。しかしながら、近年の自動車業界の要求に応えるため、保持力及び接触面積と、挿入力というトレードオフの関係にある物性について、当該数値を満たすことが求められている。
以上より、本開示は、保持力及び接触面積と、挿入力というトレードオフの関係にある物性について、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下とすることを課題とする。
以上より、本開示は、保持力及び接触面積と、挿入力というトレードオフの関係にある物性について、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下とすることを課題とする。
本開示は、回路基板に形成されたスルーホール内に圧入されるプレスフィット端子であって、プレスフィット部は、梁と、前記梁に囲まれて構成されるアイホールとを備え、前記梁は互いに平行な2つの平行部を備え、前記プレスフィット部について、下記条件で算出される前側ばね強さをG1[mm3]、後側ばね強さをG2[mm3]としたとき、G1/G2が0.20以上1.05以下であり、ばね強さG[mm3]をG1+G2としたとき、Gが0.007mm3以上0.012mm3以下である、プレスフィット端子。
(条件)
・当該プレスフィット端子が前記スルーホールに挿入される向きを前向きとし、前記挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
・前記アイホールの前端から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準とし、前記アイホールの後端から前向きに0.1mmの位置を後基準とする。
・前記前基準から前記梁の外縁に対する垂線P1の長さをばね厚みh1[mm]とし、前記後基準から前記梁の外縁に対する垂線P2の長さをばね厚みh2[mm]とする。
・前記前基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t1[mm]とし、前記後基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t2[mm]とする。
・前記梁を断面視したとき、前記梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
・t=t1、h=h1として下記(式)により算出される、前基準の断面二次モーメントIをI1[mm4]とする。t=t2、h=h2として下記(式)により算出される、後基準の断面二次モーメントIをI2[mm4]とする。
・前記垂線P1及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P1と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの前端までの前記挿入方向の長さをL1[mm]とする。
・前記垂線P2及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P2と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの後端までの前記挿入方向の長さをL2[mm]とする。
・前側ばね強さG1をI1/L1[mm3]とし、後側ばね強さG2をI2/L2[mm3]とする。
(条件)
・当該プレスフィット端子が前記スルーホールに挿入される向きを前向きとし、前記挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
・前記アイホールの前端から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準とし、前記アイホールの後端から前向きに0.1mmの位置を後基準とする。
・前記前基準から前記梁の外縁に対する垂線P1の長さをばね厚みh1[mm]とし、前記後基準から前記梁の外縁に対する垂線P2の長さをばね厚みh2[mm]とする。
・前記前基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t1[mm]とし、前記後基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t2[mm]とする。
・前記梁を断面視したとき、前記梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
・t=t1、h=h1として下記(式)により算出される、前基準の断面二次モーメントIをI1[mm4]とする。t=t2、h=h2として下記(式)により算出される、後基準の断面二次モーメントIをI2[mm4]とする。
・前記垂線P1及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P1と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの前端までの前記挿入方向の長さをL1[mm]とする。
・前記垂線P2及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P2と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの後端までの前記挿入方向の長さをL2[mm]とする。
・前側ばね強さG1をI1/L1[mm3]とし、後側ばね強さG2をI2/L2[mm3]とする。
本開示によれば、保持力及び接触面積と、挿入力というトレードオフの関係にある物性について、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下としたプレスフィット端子を提供することができる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様が列挙されて説明される。
最初に本開示の実施態様が列挙されて説明される。
(1)本開示は、回路基板に形成されたスルーホール内に圧入されるプレスフィット端子であって、プレスフィット部は、梁と、前記梁に囲まれて構成されるアイホールとを備え、前記梁は互いに平行な2つの平行部を備え、前記プレスフィット部について、下記条件で算出される前側ばね強さをG1[mm3]、後側ばね強さをG2[mm3]としたとき、G1/G2が0.20以上1.05以下であり、ばね強さG[mm3]をG1+G2としたとき、Gが0.007mm3以上0.012mm3以下である、プレスフィット端子。
(条件)
・当該プレスフィット端子が前記スルーホールに挿入される向きを前向きとし、前記挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
・前記アイホールの前端から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準とし、前記アイホールの後端から前向きに0.1mmの位置を後基準とする。
・前記前基準から前記梁の外縁に対する垂線P1の長さをばね厚みh1[mm]とし、前記後基準から前記梁の外縁に対する垂線P2の長さをばね厚みh2[mm]とする。
・前記前基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t1[mm]とし、前記後基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t2[mm]とする。
・前記梁を断面視したとき、前記梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
・t=t1、h=h1として下記(式)により算出される、前基準の断面二次モーメントIをI1[mm4]とする。t=t2、h=h2として下記(式)により算出される、後基準の断面二次モーメントIをI2[mm4]とする。
・前記垂線P1及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P1と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの前端までの前記挿入方向の長さをL1[mm]とする。
・前記垂線P2及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P2と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの後端までの前記挿入方向の長さをL2[mm]とする。
・前側ばね強さG1をI1/L1[mm3]とし、後側ばね強さG2をI2/L2[mm3]とする。
(条件)
・当該プレスフィット端子が前記スルーホールに挿入される向きを前向きとし、前記挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
・前記アイホールの前端から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準とし、前記アイホールの後端から前向きに0.1mmの位置を後基準とする。
・前記前基準から前記梁の外縁に対する垂線P1の長さをばね厚みh1[mm]とし、前記後基準から前記梁の外縁に対する垂線P2の長さをばね厚みh2[mm]とする。
・前記前基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t1[mm]とし、前記後基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t2[mm]とする。
・前記梁を断面視したとき、前記梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
・t=t1、h=h1として下記(式)により算出される、前基準の断面二次モーメントIをI1[mm4]とする。t=t2、h=h2として下記(式)により算出される、後基準の断面二次モーメントIをI2[mm4]とする。
・前記垂線P1及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P1と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの前端までの前記挿入方向の長さをL1[mm]とする。
・前記垂線P2及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P2と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの後端までの前記挿入方向の長さをL2[mm]とする。
・前側ばね強さG1をI1/L1[mm3]とし、後側ばね強さG2をI2/L2[mm3]とする。
本発明者らは、従来のプレスフィット端子の形状では、保持力及び接触面積と、挿入力というトレードオフの関係にある物性について、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下とできないことを知見した。そこで、本発明者らは、保持力、接触面積、及び、挿入力のすべてが所望の値を満たすためにプレスフィット端子の設計因子について検討した。その結果、本発明者らは、プレスフィット部を形成する梁の曲げにくさの指標として、「ばね強さ」という指標を採用することを考えた。
ばね強さとは、フィレットの形状まで勘案した場合における、梁の断面二次モーメントを、梁の長さで除した値である。これにより、「ばね強さ」は、梁が長いとプレスフィット部が柔らかくなり、梁が短いとプレスフィット部が硬くなるという要素を勘案した断面二次モーメントと理解できる。従来、梁の断面二次モーメントの計算において、フィレットの形状因子までは計算されていなかった。しかしながら、本発明者らは、プレスフィット端子の小型化に伴い、フィレットの微細な形状による、プレスフィット端子の曲げにくさに対する影響が大きくなると考え、フィレットの形状因子をばね強さの計算に導入することを考えた。
本発明者らは、プレスフィット部のばね強さを計算するための断面二次モーメントを算出する位置について、アイホールの端から特定の距離だけ離れた位置とすることを考えた。そして、断面二次モーメントI1と、I2とをそれぞれ、プレスフィット部の長さで除することで、プレスフィット部の前側、後側の強さに相当する前側ばね強さG1と、後側ばね強さG2とした。そして、本発明者らが、後ろ側ばね強さに対する前側ばね強さに相当すると推測されるG1/G2を0.20以上1.05以下とし、プレスフィット部全体のばね強さに相当すると推測されるG1+G2を0.007mm3以上0.012mm3以下とすることで、保持力、接触面積、及び、挿入力のすべてが所望の値を満たすことができることを発見し、本願発明は完成した。
ばね強さとは、フィレットの形状まで勘案した場合における、梁の断面二次モーメントを、梁の長さで除した値である。これにより、「ばね強さ」は、梁が長いとプレスフィット部が柔らかくなり、梁が短いとプレスフィット部が硬くなるという要素を勘案した断面二次モーメントと理解できる。従来、梁の断面二次モーメントの計算において、フィレットの形状因子までは計算されていなかった。しかしながら、本発明者らは、プレスフィット端子の小型化に伴い、フィレットの微細な形状による、プレスフィット端子の曲げにくさに対する影響が大きくなると考え、フィレットの形状因子をばね強さの計算に導入することを考えた。
本発明者らは、プレスフィット部のばね強さを計算するための断面二次モーメントを算出する位置について、アイホールの端から特定の距離だけ離れた位置とすることを考えた。そして、断面二次モーメントI1と、I2とをそれぞれ、プレスフィット部の長さで除することで、プレスフィット部の前側、後側の強さに相当する前側ばね強さG1と、後側ばね強さG2とした。そして、本発明者らが、後ろ側ばね強さに対する前側ばね強さに相当すると推測されるG1/G2を0.20以上1.05以下とし、プレスフィット部全体のばね強さに相当すると推測されるG1+G2を0.007mm3以上0.012mm3以下とすることで、保持力、接触面積、及び、挿入力のすべてが所望の値を満たすことができることを発見し、本願発明は完成した。
(2)当該プレスフィット端子は、信号系の回路に用いられることが好ましい。信号系の回路に用いられる端子は、電源系の回路に用いる端子と比べて、薄く、小さい。このような薄く、小さい信号系の回路に用いられる端子において、フィレットの形状因子のばね強さに対する寄与は、電源系の回路に用いる端子と比べて大きくなる。これにより、信号系の回路に用いられる端子において、G1/G2と、G1+G2とを適切な範囲とすることで、所望の保持力及び接触面積と、挿入力とを実現できる。
(3)前記板厚t1は0.5mm以上0.7mm以下であり、前記板厚t2は0.5mm以上0.7mm以下であることが好ましい。
板厚t1および板厚t2が0.5mm以上であることにより、前側ばね強さG1および後側ばね強さG2が大きくなる。これにより、保持力および接触面積を所望の数値範囲に調整できるので好ましい。板厚t1および板厚t2が0.7mm以下であることにより、前側ばね強さG1および後側ばね強さG2が小さくなる。これにより、挿入力を所望の数値範囲に調整できるので好ましい。
(4)当該プレスフィット端子の厚さは、0.5mm以上0.7mm以下であることが好ましい。
近時、車両搭載される電気部品は高度に電子制御されるようになっている。このため、車両内の通信における信号の量はますます増加する傾向にある。一方、車両に搭載される電気部品は軽量化、小型化が求められている。このため、車両内で信号を通信するためのコネクタおよびコネクタに配されるプレスフィット端子については、更なる小型化と高密度化が求められる。プレスフィット端子の厚さを0.5mm以上0.7mm以下とすることにより、このプレスフィット端子を車両に搭載された信号系の回路に好適に用いることができる。
(5)前記プレスフィット部のうち、前記アイホールを囲む部分は面取りされていないことが好ましい。
本開示の断面二次モーメントは、梁を断面視したときに、梁の外縁がR面取りされており、梁のアイホールを囲む部分が面取りされていないことを前提としている。これにより、梁のアイホールを囲む部分が面取りされていないことにより、保持力および接触面積と、挿入力を所望の値とできるので好ましい。
(6)前記プレスフィット部の幅をW1[mm]とし、前記アイホールの幅をW2[mm]としたときW2/W1は、0.25より大きく0.35以下であることが好ましい。
W2/W1が上記下限値より大きいことにより、プレスフィット部を柔軟にすることができる。これにより、挿入力を低減し、所望の数値範囲とできる観点で好ましい。
W2/W1が上記上限値以下であることにより、プレスフィット部を硬くすることができる。これにより、保持力及び接触面積を向上し、所望の数値範囲とできる観点で好ましい。
なお、W1と、W2とは、それぞれ、プレスフィット部と、アイホールとの幅が最大の位置の長さを意図する。また、幅とは、挿入方向と垂直な方向の長さを意図する。
W2/W1が上記上限値以下であることにより、プレスフィット部を硬くすることができる。これにより、保持力及び接触面積を向上し、所望の数値範囲とできる観点で好ましい。
なお、W1と、W2とは、それぞれ、プレスフィット部と、アイホールとの幅が最大の位置の長さを意図する。また、幅とは、挿入方向と垂直な方向の長さを意図する。
(7)当該プレスフィット端子の先端は、テーパ形状を備えることが好ましい。これにより、コネクタの寸法誤差、スルーホールの寸法誤差がある場合でも、テーパ形状に沿ってプレスフィット端子を回路基板に対して挿入することができる。これにより、基板用コネクタの量産時において、寸法誤差によって挿入力が向上するのを抑制できる観点で好ましい。
(8)本開示に係る基板用コネクタは、本開示に係るプレスフィット端子と、前記プレスフィット端子が配置されるコネクタとを備える。
(9)前記プレスフィット端子のピッチ間隔は、2.0mmより大きく3.0mm以下であることが好ましい。
プレスフィット端子を挿入する場合、回路基板にダメージが生じる。ダメージとしては、例えば、回路基板を構成する層間の剥離である。層間の剥離が大きい場合、近い位置の回路同士が、例えば、高湿度において短絡し、回路基板の絶縁性能が低下するといった事情があった。ピッチ間隔が上記下限値より大きいことで、隣り合うスルーホール間の距離に対する剥離の距離を小さくできる。これにより、層間の剥離が生じたとしても、回路基板の絶縁性能の低下を抑制できる観点で好ましい。なお、回路基板の層とは、銅箔、ガラス繊維、絶縁性の樹脂といった材料の層を意図する。
ピッチ間隔が上記上限値以下であることによって、コネクタの端子の極数が増えたとしても、コネクタのサイズを小さくできる観点で好ましい。
プレスフィット端子を挿入する場合、回路基板にダメージが生じる。ダメージとしては、例えば、回路基板を構成する層間の剥離である。層間の剥離が大きい場合、近い位置の回路同士が、例えば、高湿度において短絡し、回路基板の絶縁性能が低下するといった事情があった。ピッチ間隔が上記下限値より大きいことで、隣り合うスルーホール間の距離に対する剥離の距離を小さくできる。これにより、層間の剥離が生じたとしても、回路基板の絶縁性能の低下を抑制できる観点で好ましい。なお、回路基板の層とは、銅箔、ガラス繊維、絶縁性の樹脂といった材料の層を意図する。
ピッチ間隔が上記上限値以下であることによって、コネクタの端子の極数が増えたとしても、コネクタのサイズを小さくできる観点で好ましい。
(10)前記プレスフィット部の幅をW1[mm]とし、前記スルーホールの径をφ[mm]としたとき、W1/φは1.05以上1.35以下であることが好ましい。
スルーホールの径φに対するプレスフィット部の幅W1の比W1/φが1.05以上であると、プレスフィット部がアイホールに接する頻度を向上できる。これにより、保持力及び接触面積を向上し、所望の数値範囲とできる観点で好ましい。
スルーホールの直径φに対するプレスフィット部の最大幅W1の比W1/φが1.35以下であると、プレスフィット部がアイホールに接する頻度を低減できる。これにより、挿入力を低減し、所望の数値範囲とできる観点で好ましい。
スルーホールの直径φに対するプレスフィット部の最大幅W1の比W1/φが1.35以下であると、プレスフィット部がアイホールに接する頻度を低減できる。これにより、挿入力を低減し、所望の数値範囲とできる観点で好ましい。
(11)当該コネクタの極数は20極以上であることが好ましい。
上記のように、高度に電子制御化されることにより自動車内の信号数が増加している。これにより、コネクタに用いられる端子の極数が増える需要が増している。本開示のプレスフィット端子は、保持力および接触面積を向上しつつ、挿入力を低減できる。これにより、本開示のコネクタは、極数が20極以上と多極の場合でも、コネクタを回路基板に簡単に配置することができる観点で好ましい。
(12)本開示に係る基板用コネクタは、コントロールユニット用に用いられることが好ましい。コントロールユニットに用いられる基板用コネクタは、近年、信号数の増加に伴って、端子の極数が増加している。これにより、基板用コネクタを回路基板に挿入する総入力が大きくなってしまうという不都合があった。しかしながら、本実施形態に係るプレスフィット端子は総入力を低減できる。これにより、コネクタの端子極数が増加した場合でも、挿入力を低減できる観点で好ましい。
(13)本開示に係る基板付きコネクタは、本開示に係る基板用コネクタと、回路基板とを備える。
上記したように、近時、車両においては、通信される信号数が増加するとともに、部品の小型化が求められる。このため、回路基板においては、導電パターンの高密度化が求められる。導電パターンを高密度化するためにはスルーホールを狭ピッチ化する必要がある。本開示にかかるプレスフィット端子は挿入力が低下するので、回路基板の導電パターンが狭ピッチ化された場合でも、回路基板へ基板用コネクタを設置する際の作業性を向上させることができる。
[本開示の実施形態の詳細]
以下に、本開示の実施形態について説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
以下に、本開示の実施形態について説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態(以下、本実施形態)のプレスフィット端子10、基板用コネクタ11および基板付きコネクタ42が、図1から図9を用いて説明される。以下の説明では、複数の同一部材については一部の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略する場合がある。
[基板付きコネクタ42]
図1および図2に示すように、本実施形態の基板付きコネクタ42は、基板用コネクタ11と、回路基板12とを備える。
図1および図2に示すように、本実施形態の基板付きコネクタ42は、基板用コネクタ11と、回路基板12とを備える。
[用途]
本実施形態に係る基板付きコネクタ42は、自動車用のコントロールユニット40に用いられる。コントロールユニット40としては、例えば、リアライトのコントロールユニット、エアバッグのコントロールユニット、エンジンコントロールユニット、Body Control Module (BCM)が挙げられる。
図1に示すとおり、コントロールユニット40は、例えば、ケース41と、基板付きコネクタ42とによって構成される。
ケース41は、ボス43を備える。基板付きコネクタ42は、例えば、ボス43に対して回路基板12をネジ止めすることで固定される。
本実施形態に係る基板付きコネクタ42は、自動車用のコントロールユニット40に用いられる。コントロールユニット40としては、例えば、リアライトのコントロールユニット、エアバッグのコントロールユニット、エンジンコントロールユニット、Body Control Module (BCM)が挙げられる。
図1に示すとおり、コントロールユニット40は、例えば、ケース41と、基板付きコネクタ42とによって構成される。
ケース41は、ボス43を備える。基板付きコネクタ42は、例えば、ボス43に対して回路基板12をネジ止めすることで固定される。
[基板用コネクタ11]
本実施形態に係る基板用コネクタ11は、プレスフィット端子10と、コネクタ13とを備える。
コネクタ13は、例えば、射出成形されてなる射出成形体である。
コネクタ13は、例えば、フード部14と、端子圧入孔15とを備える。
フード部14は、相手方コネクタを収容し、コネクタ同士を繋げる。
端子圧入孔15は、プレスフィット端子10が圧入される孔である。
本実施形態に係る基板用コネクタ11は、プレスフィット端子10と、コネクタ13とを備える。
コネクタ13は、例えば、射出成形されてなる射出成形体である。
コネクタ13は、例えば、フード部14と、端子圧入孔15とを備える。
フード部14は、相手方コネクタを収容し、コネクタ同士を繋げる。
端子圧入孔15は、プレスフィット端子10が圧入される孔である。
[プレスフィット端子10]
本実施形態に係るプレスフィット端子10は、嵌合部16と、プレスフィット部19と、連結部20、テーパ部25を備える。
本実施形態に係るプレスフィット端子10は、嵌合部16と、プレスフィット部19と、連結部20、テーパ部25を備える。
[嵌合部16]
嵌合部16は、プレスフィット端子10が他の端子と電気的に接続する部位である。嵌合部16の形状としては、例えば、板状の雄端子形状とすることができる。
嵌合部16は、プレスフィット端子10が他の端子と電気的に接続する部位である。嵌合部16の形状としては、例えば、板状の雄端子形状とすることができる。
[プレスフィット部19]
プレスフィット部19は、回路基板12のスルーホール17に挿入されて、回路基板12と電気的に接続する部位である。図5に示すとおり、スルーホール17の内周には、導電部18が設けられており、プレスフィット部19と電気的に接続する。これにより、上述した接触面積が、電気接続の信頼性に寄与する。
なお、本実施形態において、スルーホール17の直径としては限定されないが、例えば、0.94mm以上1.09mm以下とすることができる。本実施形態においては、スルーホール17の直径を、スルーホール17の幅としても定義する。
プレスフィット部19は、回路基板12のスルーホール17に挿入されて、回路基板12と電気的に接続する部位である。図5に示すとおり、スルーホール17の内周には、導電部18が設けられており、プレスフィット部19と電気的に接続する。これにより、上述した接触面積が、電気接続の信頼性に寄与する。
なお、本実施形態において、スルーホール17の直径としては限定されないが、例えば、0.94mm以上1.09mm以下とすることができる。本実施形態においては、スルーホール17の直径を、スルーホール17の幅としても定義する。
図3に示すとおり、プレスフィット部19は、梁22によって構成されている。
梁22は、閉じているスリットであるアイホール24を形成している。このアイホール24が変形することによって、プレスフィット端子10は、スルーホール17に挿入したり、回路基板12と接触して電気的接続を形成したりできる。
本実施形態に係る梁22は、互いに平行な2つの平行部21を備える。この平行部21と接続する梁22の形状因子を制御することで、本実施形態に係るプレスフィット端子10は、保持力、接触面積、及び、挿入力のすべてが所望の範囲となるものである。
梁22は、閉じているスリットであるアイホール24を形成している。このアイホール24が変形することによって、プレスフィット端子10は、スルーホール17に挿入したり、回路基板12と接触して電気的接続を形成したりできる。
本実施形態に係る梁22は、互いに平行な2つの平行部21を備える。この平行部21と接続する梁22の形状因子を制御することで、本実施形態に係るプレスフィット端子10は、保持力、接触面積、及び、挿入力のすべてが所望の範囲となるものである。
[連結部20]
連結部20は、嵌合部16と、プレスフィット部19とを連結する部位である。
連結部20は、嵌合部16と、プレスフィット部19とを連結する部位である。
[テーパ部25]
テーパ部25は、プレスフィット端子10のうち、スルーホール17に挿入される先端に設けられる。テーパ部25の形状は、例えば、先端に向かって厚みまたは幅が減少する形状とすることができる。
テーパ部25は、プレスフィット端子10のうち、スルーホール17に挿入される先端に設けられる。テーパ部25の形状は、例えば、先端に向かって厚みまたは幅が減少する形状とすることができる。
[前側ばね強さG1、後ろ側ばね強さG2の計算方法]
以下、前側ばね強さG1、後ろ側ばね強さG2の計算方法について、図3〜4を参照して説明する。
前提として、プレスフィット端子10がスルーホール17に挿入される向きを前向きとする。また、挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
以下、前側ばね強さG1、後ろ側ばね強さG2の計算方法について、図3〜4を参照して説明する。
前提として、プレスフィット端子10がスルーホール17に挿入される向きを前向きとする。また、挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
<前基準51、後基準53>
図3に示すように、アイホール24の前端50から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準51と定義する。ここで、0.1mmとは、アイホール24の縁に沿ってではなく、後ろ向きに0.1mmである。同様に、アイホール24の後端52から前向きに0.1mmの位置を後基準53と定義する。
図3に示すように、アイホール24の前端50から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準51と定義する。ここで、0.1mmとは、アイホール24の縁に沿ってではなく、後ろ向きに0.1mmである。同様に、アイホール24の後端52から前向きに0.1mmの位置を後基準53と定義する。
<前基準51の断面二次モーメントI1>
図3に示すように、前基準51から梁の外縁に対する垂線P1を仮定する。この垂線P1による梁22の断面における、断面二次モーメントが前基準の断面二次モーメントI1[mm4]である。
ここで、図3に示すIV−IV断面である図4について考える。図4に示すとおり、垂線P1の長さhをばね厚みh1[mm]とし、前基準51におけるプレスフィット端子10の板厚tをt1[mm]とする。
また、同じく図4に示すとおり、垂線P1による梁22の断面における梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。r[mm]は、例えば、図4において、面取りされた角の曲率半径と定義することもできる。
下記(式)において、t=t1[mm]、h=h1[mm]、r=r[mm]としたとき、前基準の断面二次モーメントI1[mm4]を算出することができる。
図3に示すように、前基準51から梁の外縁に対する垂線P1を仮定する。この垂線P1による梁22の断面における、断面二次モーメントが前基準の断面二次モーメントI1[mm4]である。
ここで、図3に示すIV−IV断面である図4について考える。図4に示すとおり、垂線P1の長さhをばね厚みh1[mm]とし、前基準51におけるプレスフィット端子10の板厚tをt1[mm]とする。
また、同じく図4に示すとおり、垂線P1による梁22の断面における梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。r[mm]は、例えば、図4において、面取りされた角の曲率半径と定義することもできる。
下記(式)において、t=t1[mm]、h=h1[mm]、r=r[mm]としたとき、前基準の断面二次モーメントI1[mm4]を算出することができる。
<後基準53の断面二次モーメントI2>
前基準51の断面二次モーメントI1と同様に後基準53の断面二次モーメントI2を算出する。
図3に示すように、後基準53から梁の外縁に対する垂線P2を仮定する。この垂線P2による梁の断面における、断面二次モーメントが後基準53の断面二次モーメントI2[mm4]である。
前基準51の断面二次モーメントI1を求める場合と同様に、垂線P2による梁の断面における、垂線P2の長さhをばね厚みh2[mm]とし、プレスフィット端子10の板厚tをt2[mm]とし、垂線P2による梁の断面における梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
上記(式)において、t=t2[mm]、h=h2[mm]、r=r[mm]としたとき、前基準の断面二次モーメントI2[mm4]を算出することができる。
前基準51の断面二次モーメントI1と同様に後基準53の断面二次モーメントI2を算出する。
図3に示すように、後基準53から梁の外縁に対する垂線P2を仮定する。この垂線P2による梁の断面における、断面二次モーメントが後基準53の断面二次モーメントI2[mm4]である。
前基準51の断面二次モーメントI1を求める場合と同様に、垂線P2による梁の断面における、垂線P2の長さhをばね厚みh2[mm]とし、プレスフィット端子10の板厚tをt2[mm]とし、垂線P2による梁の断面における梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
上記(式)において、t=t2[mm]、h=h2[mm]、r=r[mm]としたとき、前基準の断面二次モーメントI2[mm4]を算出することができる。
<前側ばね強さG1>
上述の方法で求めた前基準の断面二次モーメントI1から、前側ばね強さG1を算出する。
前提として、垂線P1及び梁の外縁の交点54から垂線P1と垂直な方向に延長した直線55と、平行部21の外縁に沿って延長した直線56との交点57を定義する。この交点57からアイホール24の前端50までの挿入方向の長さをL1[mm]とする。このL1は、プレスフィット部19の前側の長さを意図する。
このL1により、前側ばね強さG1がI1/L1[mm3]として算出される。
上述の方法で求めた前基準の断面二次モーメントI1から、前側ばね強さG1を算出する。
前提として、垂線P1及び梁の外縁の交点54から垂線P1と垂直な方向に延長した直線55と、平行部21の外縁に沿って延長した直線56との交点57を定義する。この交点57からアイホール24の前端50までの挿入方向の長さをL1[mm]とする。このL1は、プレスフィット部19の前側の長さを意図する。
このL1により、前側ばね強さG1がI1/L1[mm3]として算出される。
<後側ばね強さG2>
上述の方法で求めた後基準の断面二次モーメントI2から、後側ばね強さG2を算出する。
前提として、垂線P2及び梁の外縁の交点58から垂線P2と垂直な方向に延長した直線59と、平行部21の外縁に沿って延長した直線56との交点60を定義する。この交点60からアイホール24の後端52までの挿入方向の長さをL2[mm]とする。このL2は、プレスフィット部19の後側の長さを意図する。
このL2により、後側ばね強さG2がI2/L2[mm3]として算出される。
上述の方法で求めた後基準の断面二次モーメントI2から、後側ばね強さG2を算出する。
前提として、垂線P2及び梁の外縁の交点58から垂線P2と垂直な方向に延長した直線59と、平行部21の外縁に沿って延長した直線56との交点60を定義する。この交点60からアイホール24の後端52までの挿入方向の長さをL2[mm]とする。このL2は、プレスフィット部19の後側の長さを意図する。
このL2により、後側ばね強さG2がI2/L2[mm3]として算出される。
[プレスフィット端子10の材料]
プレスフィット端子10の母材の材料は、例えば、銅、銅合金といった金属材料を選択することができる。
プレスフィット端子10の母材の表面には、例えば、めっきがされていてもよい。
めっきは、例えば、スズ、ニッケル、銅、亜鉛といった金属によって構成される。
プレスフィット端子10の母材の材料は、例えば、銅、銅合金といった金属材料を選択することができる。
プレスフィット端子10の母材の表面には、例えば、めっきがされていてもよい。
めっきは、例えば、スズ、ニッケル、銅、亜鉛といった金属によって構成される。
[プレスフィット端子10の製造方法]
プレスフィット端子10の製造方法としては限定されないが、例えば、プレス加工によって製造することができる。
まず、板材を打ち抜いてプレスフィット端子10の外形を作製した後、所望の形状に連結部20を折り曲げることによって、プレスフィット端子10を作成することができる。
プレスフィット端子10の製造方法としては限定されないが、例えば、プレス加工によって製造することができる。
まず、板材を打ち抜いてプレスフィット端子10の外形を作製した後、所望の形状に連結部20を折り曲げることによって、プレスフィット端子10を作成することができる。
[プレスフィット端子10の用途]
プレスフィット端子10の用途としては、上述した基板付きコネクタ42、基板用コネクタ11の他に、例えば、回路基板と、回路基板とを接続するためのコネクタ用の端子、すなわち、ボードtoボードコネクタ用の端子としても好適に用いることができる。この場合、プレスフィット端子10は、嵌合部16の代わりにもう一つのプレスフィット部19を備える。
なお、プレスフィット端子の用途としては、プレスフィット端子をコネクタなしで電線に接続した電線付き端子の形態としてもよい。
プレスフィット端子10の用途としては、上述した基板付きコネクタ42、基板用コネクタ11の他に、例えば、回路基板と、回路基板とを接続するためのコネクタ用の端子、すなわち、ボードtoボードコネクタ用の端子としても好適に用いることができる。この場合、プレスフィット端子10は、嵌合部16の代わりにもう一つのプレスフィット部19を備える。
なお、プレスフィット端子の用途としては、プレスフィット端子をコネクタなしで電線に接続した電線付き端子の形態としてもよい。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
以下、実施例、比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
(実施例、比較例)
以下の表1に示す形状のプレスフィット端子10を作成し、保持力、接触面積、挿入力を測定した。なお、いずれのプレスフィット端子10についても、プレスフィット端子10の幅W1は1.2mmであった。また、アイホール24の幅W2は0.4mmであった。また、プレスフィット端子10の厚さは0.64mmであった。
以下の表1に示す形状のプレスフィット端子10を作成し、保持力、接触面積、挿入力を測定した。なお、いずれのプレスフィット端子10についても、プレスフィット端子10の幅W1は1.2mmであった。また、アイホール24の幅W2は0.4mmであった。また、プレスフィット端子10の厚さは0.64mmであった。
(保持力)
直径1.00mmのスルーホール17が形成された回路基板12を準備した。
このスルーホール17に対して、プレスフィット端子10を挿入し、引き抜く際の荷重[N]の最大値を測定し、保持力とした。各実施例、比較例の保持力の測定結果を図6に示す。なお、図6において、白抜きのシンボルは実施例を示し、黒塗りのシンボルは比較例を示す。
直径1.00mmのスルーホール17が形成された回路基板12を準備した。
このスルーホール17に対して、プレスフィット端子10を挿入し、引き抜く際の荷重[N]の最大値を測定し、保持力とした。各実施例、比較例の保持力の測定結果を図6に示す。なお、図6において、白抜きのシンボルは実施例を示し、黒塗りのシンボルは比較例を示す。
(接触面積)
直径1.00mmのスルーホール17が形成された回路基板12を準備した。
このスルーホール17に対して、プレスフィット端子10を挿入し、スルーホール17の内面とプレスフィット端子10とが接触する面積を接触面積[mm2]とした。各実施例、比較例の接触面積の測定結果を図7に示す。なお、図7において、白抜きのシンボルは実施例を示し、黒塗りのシンボルは比較例を示す。
直径1.00mmのスルーホール17が形成された回路基板12を準備した。
このスルーホール17に対して、プレスフィット端子10を挿入し、スルーホール17の内面とプレスフィット端子10とが接触する面積を接触面積[mm2]とした。各実施例、比較例の接触面積の測定結果を図7に示す。なお、図7において、白抜きのシンボルは実施例を示し、黒塗りのシンボルは比較例を示す。
(挿入力)
直径1.00mmのスルーホール17が形成された回路基板12を準備した。
このスルーホール17に対して、プレスフィット端子10を挿入する際の荷重[N]の最大値を測定し、挿入力とした。各実施例、比較例の挿入力の測定結果を図8に示す。なお、図8において、白抜きのシンボルは実施例を示し、黒塗りのシンボルは比較例を示す。
直径1.00mmのスルーホール17が形成された回路基板12を準備した。
このスルーホール17に対して、プレスフィット端子10を挿入する際の荷重[N]の最大値を測定し、挿入力とした。各実施例、比較例の挿入力の測定結果を図8に示す。なお、図8において、白抜きのシンボルは実施例を示し、黒塗りのシンボルは比較例を示す。
実施例のプレスフィット端子10は、保持力を37N以上とし、接触面積を0.72mm2以上とし、挿入力を90N以下とできることが確認された。
一方、比較例1から4は保持力が37N未満であった。
また、比較例1、5は接触面積が0.72mm2未満であった。
また、比較例6から9は挿入力が90Nより大きかった。
一方、比較例1から4は保持力が37N未満であった。
また、比較例1、5は接触面積が0.72mm2未満であった。
また、比較例6から9は挿入力が90Nより大きかった。
実施例のプレスフィット端子は、ピッチ間隔が2.5mmの基板付きコネクタとしても、回路基板の回路同士が短絡しないことを確認した。
10 プレスフィット端子
11 基板用コネクタ
12 回路基板
13 コネクタ
14 フード部
15 端子圧入孔
16 嵌合部
17 スルーホール
18 導電部
19 プレスフィット部
20 連結部
21 平行部
22 梁
24 アイホール
25 テーパ部
40 コントロールユニット
41 ケース
42 基板付きコネクタ
43 ボス
50 アイホールの前端
51 前基準
52 アイホールの後端
53 後基準
54 垂線P1及び梁の外縁の交点
55 垂線P1及び梁の外縁の交点から垂線P1と垂直な方向に延長した直線
56 平行部の外縁に沿って延長した直線
57 直線55と直線56との交点
58 垂線P2及び梁の外縁の交点
59 垂線P2及び梁の外縁の交点から垂線P2と垂直な方向に延長した直線
60 直線59と直線56との交点
11 基板用コネクタ
12 回路基板
13 コネクタ
14 フード部
15 端子圧入孔
16 嵌合部
17 スルーホール
18 導電部
19 プレスフィット部
20 連結部
21 平行部
22 梁
24 アイホール
25 テーパ部
40 コントロールユニット
41 ケース
42 基板付きコネクタ
43 ボス
50 アイホールの前端
51 前基準
52 アイホールの後端
53 後基準
54 垂線P1及び梁の外縁の交点
55 垂線P1及び梁の外縁の交点から垂線P1と垂直な方向に延長した直線
56 平行部の外縁に沿って延長した直線
57 直線55と直線56との交点
58 垂線P2及び梁の外縁の交点
59 垂線P2及び梁の外縁の交点から垂線P2と垂直な方向に延長した直線
60 直線59と直線56との交点
Claims (13)
- 回路基板に形成されたスルーホール内に圧入されるプレスフィット端子であって、
プレスフィット部は、梁と、前記梁に囲まれて構成されるアイホールとを備え、
前記梁は互いに平行な2つの平行部を備え、
前記プレスフィット部について、下記条件で算出される前側ばね強さをG1[mm3]、後側ばね強さをG2[mm3]としたとき、G1/G2が0.20以上1.05以下であり、
ばね強さG[mm3]をG1+G2としたとき、Gが0.007mm3以上0.012mm3以下である、プレスフィット端子。
(条件)
・当該プレスフィット端子が前記スルーホールに挿入される向きを前向きとし、前記挿入される向きと逆向きを後ろ向きとする。
・前記アイホールの前端から後ろ向きに0.1mmの位置を前基準とし、前記アイホールの後端から前向きに0.1mmの位置を後基準とする。
・前記前基準から前記梁の外縁に対する垂線P1の長さをばね厚みh1[mm]とし、前記後基準から前記梁の外縁に対する垂線P2の長さをばね厚みh2[mm]とする。
・前記前基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t1[mm]とし、前記後基準における、当該プレスフィット端子の厚みを板厚t2[mm]とする。
・前記梁を断面視したとき、前記梁の外縁のR面取りを半径r[mm]とする。
・t=t1、h=h1として下記(式)により算出される、前基準の断面二次モーメントIをI1[mm4]とする。t=t2、h=h2として下記(式)により算出される、後基準の断面二次モーメントIをI2[mm4]とする。
・前記垂線P1及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P1と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの前端までの前記挿入方向の長さをL1[mm]とする。
・前記垂線P2及び前記梁の外縁の交点から前記垂線P2と垂直な方向に延長した直線と、前記平行部の外縁に沿って延長した直線との交点から、前記アイホールの後端までの前記挿入方向の長さをL2[mm]とする。
・前側ばね強さG1をI1/L1[mm3]とし、後側ばね強さG2をI2/L2[mm3]とする。 - 請求項1に記載のプレスフィット端子であって、
当該プレスフィット端子は、信号系の回路に用いられる、プレスフィット端子。 - 請求項1または請求項2に記載のプレスフィット端子であって、
前記板厚t1は0.5mm以上0.7mm以下であり、
前記板厚t2は0.5mm以上0.7mm以下である、プレスフィット端子。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプレスフィット端子であって、
当該プレスフィット端子の厚さは、0.5mm以上0.7mm以下である、プレスフィット端子。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプレスフィット端子であって、
前記プレスフィット部のうち、前記アイホールを囲む部分は面取りされていない、プレスフィット端子。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプレスフィット端子であって、
前記プレスフィット部の幅をW1[mm]とし、前記アイホールの幅をW2[mm]としたときW2/W1は、0.25より大きく0.35以下である、プレスフィット端子。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のプレスフィット端子であって、
当該プレスフィット端子の先端は、テーパ形状を備える、プレスフィット端子。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプレスフィット端子と、前記プレスフィット端子が配置されるコネクタとを備える、基板用コネクタ。
- 請求項8に記載の基板用コネクタであって、
前記プレスフィット端子のピッチ間隔は、2.0mmより大きく3.0mm以下である、基板用コネクタ。 - 請求項8または請求項9に記載の基板用コネクタであって、
前記プレスフィット部の幅をW1[mm]とし、前記スルーホールの径をφ[mm]としたとき、W1/φは1.05以上1.35以下である、基板用コネクタ。 - 請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の基板用コネクタであって、
当該コネクタの極数は20極以上である、基板用コネクタ。 - 請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の基板用コネクタであって、
コントロールユニット用に用いられる、基板用コネクタ。 - 請求項8から請求項12のいずれか1項に記載の基板用コネクタと、回路基板とを備える、基板付きコネクタ。
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