JP2021009925A - 端子付き基板 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板のスルーホールに圧入される端子によって孔内面に生じる応力を低減可能な端子付き基板、を提供すること。【解決手段】端子付き基板１は、回路基板１０と、回路基板１０に設けられたスルーホール１２に圧入される端子２０とを備える。端子２０は、スルーホール１２への挿入方向に交差する幅方向に弾性変形可能な圧入部２３と、圧入部２３に対応した位置にある空洞部２４とを有する。圧入部２３は、挿入方向に直交する断面にて、スルーホール１２の孔内面に向かい合う圧入部２３の接触面２５が、前記孔内面の湾曲形状に対応した湾曲形状を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、回路基板と、その回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を備える端子付き基板、に関する。

従来から、回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子（以下「プレスフィット端子」という。）を用いて回路基板と端子とを電気的に接続する構造が提案されている。従来のこの種の接続構造の一つにおいて、プレスフィット端子は、スルーホールの孔内面に押圧接触するように幅方向に膨らんだ形状を有する圧入部を有している（例えば、特許文献１を参照）。なお、一般に、圧入部はコンプライアント部とも称呼され、プレスフィット端子はコンプライアントピンとも称呼される。

特開２０１５−２２５７０１号公報

上述した従来のプレスフィット端子は、スルーホールへの挿入方向に直交する断面において、圧入部の角部に対し、特定の曲率半径の丸み面取り（いわゆるＲ面取り）が施されている。従来のプレスフィット端子は、この特殊な面取りにより、隣接するスルーホールの各々にプレスフィット端子が圧入されたとき、プレスフィット端子の角部に挟まれる位置にある回路基板に過大な応力が生じることを抑制するようになっている。

ところが、実際には、圧入部の角部に丸みを付けても、個々のプレスフィット端子の角部とスルーホールの孔内面とは、ほぼ点接触することになる。そのため、個々のプレスフィット端子の角部が接触する孔内面に生じる応力自体は、従来のプレスフィット端子によっても実質的には低減され難いと考えられる。よって、回路基板の個々のスルーホールの孔内面に生じる応力を低減する観点から、プレスフィット端子の更なる改善が望まれる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路基板のスルーホールに圧入される端子によって孔内面に生じる応力を低減可能な端子付き基板、を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る端子付き基板は、下記［１］〜［２］を特徴としている。
［１］
回路基板と、前記回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を備える端子付き基板であって、
前記端子は、
前記スルーホールへの挿入方向に交差する方向に弾性変形可能な圧入部を有し、
前記圧入部は、
前記挿入方向に直交する断面において、前記スルーホールの孔内面に向かい合う当該圧入部の接触面が、前記孔内面の湾曲形状に対応するように湾曲した形状を有する、ように構成される、
端子付き基板であること。
［２］
上記［１］に記載の端子付き基板において、
前記挿入方向に直交する断面にて、前記孔内面が正円状の形状を有し、且つ、前記圧入部の前記接触面が所定の曲率半径にて定義される単一の曲面からなる形状を有し、
前記断面における前記接触面の前記曲率半径に対する前記孔内面の半径の比が、０．９以上１．１以下である、
端子付き基板であること。

上記［１］の構成の端子付き基板によれば、挿入方向に直交する断面において、スルーホールの孔内面に向かい合う圧入部の接触面が、孔内面の湾曲形状に対応した湾曲形状を有するようになっている。これにより、圧入部の角部に面取りを施さない場合や、従来のプレスフィット端子のように圧入部の角部に単に面取りを施す場合に比べ、挿入方向に直交する断面において、圧入部の接触面と孔内面とが点接触することをより確実に抑制できる。したがって、本構成の端子付き基板は、回路基板のスルーホールに圧入される端子によって孔内面に生じる応力を低減可能である。

上記［２］の構成の端子付き基板によれば、圧入部の接触面が孔内面の湾曲形状に対応した湾曲形状を有する一例として、スルーホールの孔内面の断面形状が正円状であり、且つ、端子の圧入部の接触面が単一の曲面からなる形状を有する。そして、接触面の曲率半径に対する孔内面の半径の比が、０．９以上１．１以下である。これにより、スルーホールに生じる応力を適正に低減できる。なお、本定義から明らかなように、この比が１であることは、接触面の曲率半径と孔内面の半径とが同一であることを表し、この比が上記範囲内の値であることは、接触面の曲率半径と孔内面の半径とが実質的に同一であることを表す。

本発明によれば、回路基板のスルーホールに圧入される端子によって孔内面に生じる応力を低減可能な端子付き基板を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造に使用される回路基板及び端子を示す斜視図である。 図２は、回路基板のスルーホールへの端子の挿入が完了する前の段階を示す主要断面図である。 図３は、回路基板のスルーホールへの端子の挿入が完了して本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造が得られた状態における図２に対応する図である。 図４（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ断面図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る端子付き基板１（図３参照）について説明する。端子付き基板１は、図１に示すように、回路基板１０と、回路基板１０に設けられたスルーホール１２に圧入される端子２０と、を備える。端子２０は、いわゆるプレスフィット端子（コンプライアントピンともいう。）である。

以下、説明の便宜上、図１〜図３に示すように、「前後方向」、「幅方向」、「上下方向」、「上」及び「下」を定義する。「前後方向」、「幅方向」及び「上下方向」は、互いに直交している。上下方向は、端子２０のスルーホール１２への挿入方向と平行であり、「上」及び「下」はそれぞれ、挿入方向（挿入の向き、図２の白矢印を参照）の「後方」及び「前方」と一致している。

図１に示す例では、複数本の同形の端子２０が、回路基板１０に実装されることになる基板実装型の直方体状のコネクタ３０に、幅方向に並ぶように、且つ、コネクタ３０の前端面から突出するように設けられている。

図１に示すように、回路基板１０は、矩形平板状の樹脂製の基板母材１１を有する。基板母材１１には、幅方向に並ぶ複数の端子２０に対応して、複数のスルーホール１２（上下方向に貫通する孔）が幅方向に並ぶように形成されている。各スルーホール１２の孔内面は、本例では、上下方向に直交する断面にて正円形状を有し且つ上下方向に延びる円筒内面形状を有している。

図２に示すように、回路基板１０には、スルーホール１２の孔内面に位置する（孔内面を覆う）導電性の回路体１３が設けられている。よって、回路体１３の表面で構成される孔内面も、上下方向に直交する断面にて正円形状を有し且つ上下方向に延びる円筒内面形状を有している。

回路体１３は、典型的には、銅（Ｃｕ）製の薄膜で構成される。回路体１３は、回路基板１０の表面に設けられた所定の回路パターン（図示省略）を介して、回路基板１０の表面に搭載されている複数の電子部品（図示省略）又はアースポイント（図示省略）と電気的に接続されている。回路体１３の防食性を高める等の観点から、回路体１３は、保護膜１４（プリフラックス。ＯＳＰ。Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）で覆われている。

図１に示すように、金属製の各端子２０は、コネクタ３０の前端面から前方に延びる基端部２１と、基端部２１の先端部（前端部）から下方に延びる先端部２２と、からなるＬ字状の形状を有している。本例では、端子２０の断面（延在方向に垂直な方向の断面）は、後述する圧入部２３を除いて、基端部２１及び先端部２２共に矩形状を有している。各端子２０の先端部２２が、回路基板１０の対応するスルーホール１２にそれぞれ圧入されることになる。

図２に示すように、端子２０の先端部２２には、幅方向両側に膨出する圧入部２３が形成されている。圧入部２３には、圧入部２３に対応した位置にて、前後方向に貫通し且つ上下方向に延びる空洞部２４が形成されている。空洞部２４の形成により、圧入部２３は、幅方向に弾性変形可能となっている。なお、圧入部２３は、幅方向には膨出しているが、前後方向には膨出していない。

圧入部２３の一対の頂面は、端子２０の先端部２２がスルーホール１２に圧入された状態にてスルーホール１２の孔内面に向かい合う接触面２５として機能する。各接触面２５は、図４（ａ）に示すように、上下方向に直交する断面にて正円状の形状を有し且つ上下方向に延びる円筒外面における周方向の一部分の形状を有している。よって、接触面２５は、所定の曲率半径にて定義される単一の曲面からなる形状を有している。

ここで、接触面２５の曲率半径（より具体的には、接触面２５を一部に含む円筒外面の曲率半径）に対する、スルーホール１２の孔内面の半径（より具体的には、回路体１３の表面で構成される孔内面の半径）の比が、０．９以上１．１以下となっている。換言すれば、接触面２５は、スルーホール１２の孔内面の湾曲形状に対応した湾曲形状を有している。

接触面２５の下側（挿入方向の前方側）の端部（膨出する圧入部２３の下側の斜面部と接触面２５との境界部）を、第１接点部２６と呼び、接触面２５の上側（挿入方向の後方側）の端部（膨出する圧入部２３の上側の斜面部と接触面２５との境界部）を、第２接点部２７と呼ぶものとすると、第１、第２接点部２６，２７の各々は、一対の円弧状の部分である。

各端子２０の先端部２２の圧入部２３をスルーホール１２に圧入する際には、複数の端子２０の先端部２２が、回路基板１０の複数のスルーホール１２の上方にそれぞれ位置するように、回路基板１０の上方にコネクタ３０を配置し、コネクタ３０を回路基板１０に向けて下方に近づけていく。この結果、複数の端子２０の圧入部２３が、回路基板１０の複数のスルーホール１２に一度に挿入されていく。

図２に示すように、端子２０の圧入部２３が、回路基板１０のスルーホール１２に挿入される際、圧入部２３の第１接点部２６が保護膜１４を削り取りながら下方（挿入方向の前方）に進む。そして、図３及び図４（ｂ）に示すように、第１接点部２６の上側且つ第２接点部２７の下側に位置する接触面２５の一部又は全体が、保護膜１４が削り取られて露出した回路体１３に接触する。そして、第１接点部２６と第２接点部２７との双方がスルーホール１２の孔内に位置する状態で、端子２０の圧入が完了する。

これにより、本発明の実施形態に係る端子付き基板１（図３参照）が得られると共に、コネクタ３０の回路基板１０への実装が完了する。この結果、コネクタ３０に設けられた複数の端子２０が、回路基板１０の複数のスルーホール１２を介して、回路基板１０の表面に搭載されている複数の電子部品又はアースポイントと電気的に接続される。

以上、本発明の実施形態に係る端子付き基板１によれば、挿入方向に直交する断面において、スルーホール１２の孔内面に向かい合う圧入部２３の接触面２５が、孔内面の湾曲形状に対応した形状を有するようになっている。これにより、挿入方向に直交する断面において、圧入部２３の接触面２５とスルーホール１２の孔内面とが点接触することを抑制できる。したがって、本実施形態に係る端子付き基板１は、回路基板１０のスルーホール１２に圧入される端子２０によってスルーホール１２の孔内面に生じる応力を低減可能である。

更に、本実施形態に係る端子付き基板１によれば、スルーホール１２の孔内面の断面形状が正円状であり、且つ、端子２０の圧入部２３の接触面２５が単一の曲面からなる形状を有する。そして、接触面２５の曲率半径に対するスルーホール１２の孔内面の半径の比が、０．９以上１．１以下である。これにより、スルーホール１２に生じる応力を適正に低減できる。

＜他の態様＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、スルーホール１２の孔内面が、上下方向に直交する断面にて正円状の形状を有し且つ上下方向に延びる円筒内面形状を有し、接触面２５が、上下方向に直交する断面にて正円形状を有し且つ上下方向に延びる円筒外面における周方向の一部分の形状を有している。これに対し、例えば、スルーホール１２の孔内面が楕円状の断面形状を有し、且つ、端子２０の圧入部２３の接触面２５がその楕円の一部分と同じ形状を有するように湾曲した断面形状を有してもよい。即ち、接触面２５が、スルーホール１２の孔内面の湾曲形状に対応した湾曲形状である限りにおいて、スルーホール１２の孔内面が、上下方向に直交する断面にて正円形状を有し且つ上下方向に延びる円筒内面形状とは異なる形状を有していてもよいし、接触面２５が、上下方向に直交する断面にて正円形状を有し且つ上下方向に延びる円筒外面における周方向の一部分の形状とは異なる形状を有していてもよい。

ここで、上述した本発明に係る端子付き基板１の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［２］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
回路基板（１０）と、前記回路基板（１０）に設けられたスルーホール（１２）に圧入される端子（２０）と、を備える端子付き基板（１）であって、
前記端子（２０）は、
前記スルーホール（１２）への挿入方向に交差する方向に弾性変形可能な圧入部（２３）を有し、
前記圧入部（２３）は、
前記挿入方向に直交する断面において、前記スルーホール（１２）の孔内面に向かい合う当該圧入部（２３）の接触面（２５）が、前記孔内面の湾曲形状に対応するように湾曲した形状を有する、ように構成される、
端子付き基板（１）。
［２］
上記［１］に記載の端子付き基板（１）において、
前記挿入方向に直交する断面にて、前記孔内面が正円状の形状を有し、且つ、前記圧入部（２３）の前記接触面（２５）が所定の曲率半径にて定義される単一の曲面からなる形状を有し、
前記断面における前記接触面（２５）の前記曲率半径に対する前記孔内面の半径の比が、０．９以上１．１以下である、
端子付き基板（１）。

１ 端子付き基板
１０ 回路基板
１２ スルーホール
２０ 端子
２３ 圧入部
２４ 空洞部
２５ 接触面

Claims (2)

1. 回路基板と、前記回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を備える端子付き基板であって、
   前記端子は、
   前記スルーホールへの挿入方向に交差する方向に弾性変形可能な圧入部を有し、
   前記圧入部は、
   前記挿入方向に直交する断面において、前記スルーホールの孔内面に向かい合う当該圧入部の接触面が、前記孔内面の湾曲形状に対応するように湾曲した形状を有する、ように構成される、
   端子付き基板。
2. 請求項１に記載の端子付き基板において、
   前記挿入方向に直交する断面にて、前記孔内面が正円状の形状を有し、且つ、前記圧入部の前記接触面が所定の曲率半径にて定義される単一の曲面からなる形状を有し、
   前記断面における前記接触面の前記曲率半径に対する前記孔内面の半径の比が、０．９以上１．１以下である、
   端子付き基板。

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