JP2021114399A

JP2021114399A - 端子

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Publication number: JP2021114399A
Application number: JP2020006207A
Authority: JP
Inventors: 裕矢岸端; Yuya Kishihata
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2040-01-17
Also published as: JP7405626B2

Abstract

【課題】端子と回路基板との電気的接続の信頼性を向上可能な端子を提供すること。【解決手段】端子２０は、回路基板１０に設けられたスルーホール１２に圧入されてスルーホール１２の孔内面上の回路体１３に電気的に接続される。端子２０は、端子２０の軸線ＣＬに交差する幅方向に弾性変形して回路体１３に押圧接触することが可能な接点部２３と、接点部２３よりも端子２０の先端側に設けられ、幅方向における大きさが接点部２３の幅方向における大きさよりも小さく且つ軸線ＣＬに沿って延びる幅狭部２５と、接点部２３と幅狭部２５との間を繋ぐ中間部２６と、を有する。中間部２６は、接点部２３と中間部２６との境界箇所Ａの幅方向における最端点と、中間部２６と幅狭部２５との境界箇所Ｃの幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線Ｌよりも、幅方向において軸線ＣＬに近い側に中間部２６の全体が配置される、ように構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、回路基板に設けられたスルーホールに圧入されてスルーホールの孔内面上の回路体に電気的に接続される端子、に関する。

従来から、回路基板の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ことが提案されている。従来のプレスフィット端子の一つは、スルーホールの孔内面に押圧接触するように幅方向に曲面状に膨らむ形状を有する接点部を有している（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１８−１３３１５６号公報

ところで、近年、回路基板およびスルーホールの孔内面に設けられる回路体（例えば、銅薄膜）を保護する等の観点から、回路体を覆うように保護膜が設けられる場合がある。この保護膜は、プリフラックス（ＯＳＰ：ＯｒｇａｎｉｃＳｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙＰｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）とも呼ばれる。一方、上述した従来のプレスフィット端子は、この種のプリフラックスを考慮することなく設計されている。

そのため、従来のプレスフィット端子をプリフラックスが設けられたスルーホールに圧入すると、プレスフィット端子の円弧状の接点部と、スルーホールの孔内面上の回路体と、の間にプリフラックスが挟み込まれる場合がある。プリフラックスは一般に絶縁性の材料から構成されるため、プリフラックスが挟み込まれた場合、接点部と回路体とが適正に導通されない可能性がある。端子と回路基板との電気的接続の信頼性を高める観点から、このようなプリフラックスの挟み込みは出来る限り避けることが望ましい。

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、端子と回路基板との電気的接続の信頼性を向上可能な端子を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る端子は、下記［１］〜［２］を特徴としている。
［１］
回路基板に設けられたスルーホールに圧入されて前記スルーホールの孔内面上の回路体に電気的に接続される端子であって、
当該端子の軸線に交差する幅方向に弾性変形して前記回路体に押圧接触することが可能な接点部と、
前記接点部よりも当該端子の先端側に設けられ、前記幅方向における大きさが前記接点部よりも小さく且つ前記軸線に沿って延びる幅狭部と、
前記接点部と前記幅狭部との間を繋ぐ中間部と、を備え、
前記中間部は、
前記接点部と当該中間部との境界箇所の前記幅方向における最端点と、当該中間部と前記幅狭部との境界箇所の前記幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線よりも、前記幅方向において前記軸線に近い側に当該中間部の全体が配置される、ように構成される、
端子であること。
［２］
上記［１］に記載の端子において、
前記中間部は、
前記接点部と当該中間部との前記境界箇所の前記最端点と、前記軸線と、が属する断面において、当該中間部と前記スルーホールの前記孔内面とがなす角度が９０度未満である、ように構成される、
端子であること。

上記［１］の構成の端子によれば、回路基板に保護膜（プリフラックス）が設けられている場合、端子の接点部を回路基板のスルーホールに圧入するとき、接点部が、保護膜を削り取るとともに保護膜が削り取られて露出した回路体に押圧接触する。更に、接点部よりも端子の先端側にある幅狭部と、接点部と、の間にある中間部は、上述した従来のプレスフィット端子とは異なり、端子の軸に近づく向きに窪んだ形状を有する。より詳細には、中間部は、接点部と中間部との境界箇所の幅方向における最端点と、中間部と幅狭部との境界箇所の幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線よりも、幅方向において軸線に近い側にある、ように構成される（例えば、図４参照）。中間部がこのような窪んだ形状を有することで、接点部によって削り取られた保護膜を、中間部の窪んだ領域に逃がして接点部から遠ざけることができる。その結果、削り取られた保護膜がスルーホールの孔内面の回路体と接点部との間に入り込むことが抑制される。したがって、本構成の端子は、端子と回路基板との電気的接続の信頼性を向上可能である。

上記［２］の構成の端子によれば、中間部は、幅方向に沿う断面において中間部とスルーホールの孔内面とがなす角度が９０度未満であるように構成される。中間部がこのような形状を有することで、端子をスルーホールに圧入する際、端子の中間部と接点部との境界箇所がスルーホールの周縁部などに引っ掛かることで圧入が妨げられることが抑制される。逆に言えば、このような形状を有する中間部は、端子をスルーホールの孔内に案内する働きを有する。したがって、本構成の端子は、回路基板への実装の作業性に優れる。

このように、本発明によれば、端子と回路基板との電気的接続の信頼性を向上可能な端子を提供できる。

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（以下、「実施形態」という。）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端子が設けられたコネクタと、回路基板と、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、図１のＡ−Ａ断面に相当する図である。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た状態における図２に対応する図である。図４は、図３のＢ部の拡大図である。図５（ａ）は、変形例に係る端子を示す正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す端子についての図４に相当する図である。図６（ａ）は、他の変形例に係る端子を示す正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す端子についての図４に相当する図である。

＜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２０について説明する。図１に示すように、端子２０は、いわゆるプレスフィット端子であり、回路基板１０に設けられたスルーホール１２に圧入されるように用いられる。なお、端子２０がスルーホール１２に圧入されることで、回路基板１０と端子２０との接続構造１（図３も参照）が構成されることになる。

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、挿入方向の「後方」及び「前方」と一致している（図２の白矢印も参照）。

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、幅方向に所定間隔をあけて並ぶように、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。

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（換言すると、孔内面を覆う）導電性の回路体１３が設けられている。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の防食性やハンダ付けの際の濡れ性を高める等の観点から、回路体１３は、保護膜として機能するプリフラックス１４（ＯＳＰ：ＯｒｇａｎｉｃＳｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙＰｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）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、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は、上下方向に延びる軸線ＣＬに沿って、上下方向に延びている。端子２０の先端部２２には、幅方向両側に膨出する接点部２３が形成されている。接点部２３は、端子２０（先端部２２）のスルーホール１２への圧入の際において回路体１３に押圧接触する部分である。

本例では、接点部２３の幅方向両端面はそれぞれ、上下方向且つ前後方向に延びる平面（軸線ＣＬに平行な単一の平面）で構成されている。他の態様として、接点部２３の幅方向両端面は、例えば、幅方向両端面の前後方向の端部が面取りされることで複数の平面から構成されてもよいし、幅方向外側に向けて凸となるように湾曲する湾曲面で構成されてもよい。接点部２３の幅方向寸法は、スルーホール１２の幅方向寸法より若干大きい。なお、接点部２３の前後方向寸法は、スルーホール１２の前後方向寸法より若干小さい。

端子２０の先端部２２には、接点部２３に対応した上下方向位置にて、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、接点部２３は、幅方向に弾性変形可能となっている。なお、接点部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。

端子２０の先端部２２における接点部２３より下側（先端側）には、接点部２３よりも幅方向寸法が小さい幅狭部２５と、接点部２３及び幅狭部２５の間を繋ぐ中間部２６と、が形成されている。本例では、幅狭部２５は、均一な幅方向寸法で軸線ＣＬに沿って延びている。

図４に示すように、幅狭部２５の幅方向両端面はそれぞれ、上下方向且つ前後方向に延びる平面（軸線ＣＬに平行な平面）で構成されている。幅狭部２５の下端箇所Ｄより下側の先端部２２の先端箇所は、先端部２２をスルーホール１２に挿入し易くするため、下側ほど幅方向寸法が小さい形状（下窄まりの形状）となっている。

図４に示すように、中間部２６の幅方向両端面はそれぞれ、第１平面２７と、第１平面２７の上側に位置する第２平面２８と、により構成されている。第１平面２７は、幅狭部２５と中間部２６（第１平面２７）との境界箇所Ｃ（幅狭部２５の上端箇所）と、第１平面２７と第２平面２８との境界箇所Ｂとを繋ぐ平面であり、上側ほど軸線ＣＬから遠ざかる向きに、軸線ＣＬに対して傾斜している。第２平面２８は、接点部２３と中間部２６（第２平面２８）との境界箇所Ａ（接点部２３の下端箇所）と、境界箇所Ｂとを繋ぐ平面であり、上側ほど軸線ＣＬから遠ざかる向きに、軸線ＣＬに対して傾斜している。第２平面２８の軸線ＣＬからの傾斜角度は、第１平面２７の軸線ＣＬからの傾斜角度より大きい。

第１平面２７及び第２平面２８（即ち、中間部２６の幅方向端面）は、境界箇所Ａの幅方向における最端点と、境界箇所Ｃの幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線Ｌよりも、幅方向において軸線ＣＬに近い側にある。換言すれば、中間部２６の幅方向両端面は、軸線ＣＬに近づく向きに窪んだ形状を有している。このため、幅方向に沿う断面において、中間部２６（第２平面２８）とスルーホール１２の孔内面とがなす角度αが、直線Ｌとスルーホール１２の孔内面とがなす角度βより大きい。本例では、角度αは、９０度未満である。

なお、本例の端子２０とは異なる構造を有する他の実施形態に係る端子については、図５及び図６を参照しながら後述される。

本例の各端子２０の先端部２２の接点部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の接点部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の接点部２３が、回路基板１０のスルーホール１２に挿入される際、図３及び図４に示すように、接点部２３の境界箇所Ａ（図４参照）がプリフラックス１４を削り取りながら下方（挿入方向の前方）に進む。そして、接点部２３（の幅方向両端面）が、プリフラックス１４が削り取られて露出した回路体１３に接触する。

ここで、上述したように、中間部２６の幅方向両端面は、軸線ＣＬに近づく向きに窪んでいる。このため、接点部２３の境界箇所Ａによって削り取られたプリフラックス１４を、中間部２６の窪んだ領域に逃がして接点部２３から遠ざけることができる（図４参照）。その結果、削り取られたプリフラックス１４がスルーホール１２の孔内面の回路体１３と接点部２３との間に入り込むことが抑制される。

端子２０の先端部２２がスルーホール１２に対して図３に示す状態まで進行すると、端子２０の圧入が完了する。これにより、回路基板と端子との接続構造１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２０によれば、回路基板１０にプリフラックス１４（プリフラックス）が設けられているので、端子２０の接点部２３を回路基板１０のスルーホール１２に圧入するとき、接点部２３が、プリフラックス１４を削り取るとともにプリフラックス１４が削り取られて露出した回路体１３に押圧接触する。更に、接点部２３よりも端子２０の先端側にある幅狭部２５と、接点部２３と、の間にある中間部２６は、上述した従来のプレスフィット端子の接点部のように幅方向に曲面状に膨らむ場合とは異なり、端子２０の軸線ＣＬに近づく向きに窪んだ形状を有する。より詳細には、中間部２６は、接点部２３と中間部２６との境界箇所Ａの幅方向における最端点と、中間部２６と幅狭部２５との境界箇所Ｃの幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線Ｌよりも、幅方向において軸線ＣＬに近い側にある、ように構成される（図４参照）。

中間部２６がこのような窪んだ形状を有することで、接点部２３によって削り取られたプリフラックス１４を、中間部２６の窪んだ領域に逃がして接点部から遠ざけることができる。その結果、従来のプレスフィット端子に比べ、削り取られたプリフラックス１４がスルーホール１２の孔内面の回路体１３と接点部２３との間に入り込むことが抑制される。したがって、本実施形態に係る端子２０は、端子２０と回路基板１０との電気的接続の信頼性を向上可能である。

更に、本実施形態に係る端子２０によれば、中間部２６は、幅方向に沿う断面において中間部２６とスルーホール１２の孔内面とがなす角度α（図４参照）が９０度未満であるように構成される。中間部２６がこのような形状を有することで、端子２０をスルーホール１２に圧入する際、端子２０の中間部２６と接点部２３との境界箇所Ａがスルーホール１２の周縁部などに引っ掛かることで、圧入が妨げられることが抑制される。逆に言えば、このような形状を有する中間部２６は、端子２０をスルーホール１２の孔内に案内する働きを有する。したがって、本実施形態に係る端子２０は、回路基板１０への実装の作業性に優れる。

＜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、端子２０の接点部２３の幅方向両端面はそれぞれ、上下方向且つ前後方向に延びる平面（軸線ＣＬに平行な平面）で構成されている（図４参照）。これに対し、図５に示すように、端子２０の幅方向外側に最も膨出する箇所のみ（図５（ｂ）にて点Ａで示す箇所のみ）が接点部２３として機能するように、端子２０が構成されてもよい。換言すると、端子２０の接点部２３の幅方向両端部がそれぞれ、前後方向に延びる直線状部分で構成されていてもよい。本例の場合、端子２０の上下方向における一箇所のみ（図５（ｂ）にて点Ａで示す箇所のみ）が接点部２３として機能することになる。なお、上述した実施形態と同様、本例においても、接点部２３の前後方向の端部が面取りされることで接点部２３が複数の直線状部分から構成されてもよいし、接点部２３が幅方向外側に向けて凸となるように湾曲する曲線で構成されてもよい。

更に、上記実施形態では、端子２０の中間部２６の幅方向両端面がそれぞれ、第１平面２７と、第１平面２７の上側に位置する第２平面２８と、により構成されることで、中間部２６の幅方向両端面が、軸線ＣＬに近づく向きに窪んだ形状を有している（図４参照）。これに対し、図６に示すように、中間部２６の幅方向両端面が曲面で構成されてもよい。換言すると、端子２０の中間部２６の幅方向両端面がそれぞれ、部分円筒面２９により構成されることで、中間部２６の幅方向両端面がそれぞれ、軸線ＣＬに近づく向きに窪んだ形状を有していてもよい。

更に、上記実施形態では、スルーホール１２及び端子２０の断面の双方が、矩形状であるが、スルーホール１２及び端子２０の断面の双方が、円形などの矩形状以外の形状であってもよい。

ここで、上述した本発明に係る端子２０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）に設けられたスルーホール（１２）に圧入されて前記スルーホール（１２）の孔内面上の回路体（１３）に電気的に接続される端子（２０）であって、
当該端子（２０）の軸線（ＣＬ）に交差する幅方向に弾性変形して前記回路体（１３）に押圧接触することが可能な接点部（２３）と、
前記接点部（２３）よりも当該端子（２０）の先端側に設けられ、前記幅方向における大きさが前記接点部（２３）よりも小さく且つ前記軸線に沿って延びる幅狭部（２５）と、
前記接点部（２３）と前記幅狭部（２５）との間を繋ぐ中間部（２６）と、を備え、
前記中間部（２６）は、
前記接点部（２３）と当該中間部（２６）との境界箇所（Ａ）の前記幅方向における最端点と、当該中間部（２６）と前記幅狭部（２５）との境界箇所（Ｃ）の前記幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線（Ｌ）よりも、前記幅方向において前記軸線（ＣＬ）に近い側に当該中間部（２６）の全体が配置される、ように構成される、
端子（２０）。
［２］
上記［１］に記載の端子（２０）において、
前記中間部（２６）は、
前記接点部（２３）と当該中間部（２６）との前記境界箇所（Ａ）の前記最端点と、前記軸線（ＣＬ）と、が属する断面において、当該中間部（２６）と前記スルーホール（１２）の前記孔内面とがなす角度（α）が９０度未満である、ように構成される、
端子（２０）。

１０回路基板
１２スルーホール
１３回路体
１４プリフラックス（保護膜）
２０端子
２３接点部
２５幅狭部
２６中間部
２７第１平面（中間部）
２８第２平面（中間部）
Ｌ仮想的な直線

Claims

回路基板に設けられたスルーホールに圧入されて前記スルーホールの孔内面上の回路体に電気的に接続される端子であって、
当該端子の軸線に交差する幅方向に弾性変形して前記回路体に押圧接触することが可能な接点部と、
前記接点部よりも当該端子の先端側に設けられ、前記幅方向における大きさが前記接点部よりも小さく且つ前記軸線に沿って延びる幅狭部と、
前記接点部と前記幅狭部との間を繋ぐ中間部と、を備え、
前記中間部は、
前記接点部と当該中間部との境界箇所の前記幅方向における最端点と、当該中間部と前記幅狭部との境界箇所の前記幅方向における最端点と、を繋ぐ仮想的な直線よりも、前記幅方向において前記軸線に近い側に当該中間部の全体が配置される、ように構成される、
端子。
請求項１に記載の端子において、
前記中間部は、
前記接点部と当該中間部との前記境界箇所の前記最端点と、前記軸線と、が属する断面において、当該中間部と前記スルーホールの前記孔内面とがなす角度が９０度未満である、ように構成される、
端子。