JP2024029945A - 回路基板のネジ端子台 - Google Patents

Abstract

【課題】ビス等による端子の所期の締結強度を満たすべくバーリング部の長さを設定し、且つバーリング部の開口端の回路基板の裏面側への突出を防止した上で、簡単な構造により、ビス等の螺合で発生した切粉の外部への漏れを防止できる回路基板のネジ端子台を提供する。【解決手段】回路基板１上にネジ端子台３を実装し、その本体部４にバスバー２の締結用のビス１２が螺合するバーリング部５を形成して回路基板１の逃げ孔９内に挿入配置し、回路基板１の裏面にバーリング部５及びビス１２を封止するキャップ１３を装着する。バーリング部５の開口端５ａを逃げ孔９内に位置させて回路基板１の裏面からの突出を防止し、本体部４には、バーリング部５の全周を取り囲む領域に回路基板１上から離間する端子接触面１４を形成すると共に、端子接触面１４の全周を取り囲む領域に回路基板１上に当接する当接面１５を形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、回路基板のネジ端子台に関する。

例えば、一般家電、民生機器、車載機器等（以下、電子機器と総称する）に内蔵された回路基板には多数の電子部品が実装されると共に、例えば、回路基板の近傍に配設された別の回路基板（以下、相手側基板と称する）等と電気的に接続されることがある。このような場合には、回路基板上にネジ端子台が設けられ、相手側基板等から延設された配線の丸型端子或いはバスバーの先端部等がビス等によりネジ端子台に締結される。

この種のネジ端子台には、周囲のスペース的な制限等に対応すべく回路基板上からの突出高さを抑制した低背型のものがある。例えば、特許文献１に記載のネジ端子台は平板状をなし、逃げ孔が貫設された回路基板上に重ねられてハンダ付けされている。ネジ端子台の中央にはバーリング加工によりバーリング部が形成されて回路基板の逃げ孔内に挿入配置され、バーリング部の内周にはタップ加工により雌ネジが形成されている。このバーリング部に螺合したビスにより丸型端子やバスバーの先端部等がネジ端子台に締結され、回路基板と相手側基板等とが導通する。

バーリング部にビスを螺合させる際には微細な切粉が発生するため、回路基板上の電子部品への影響を防止するために切粉の処理が望まれる。そこで、回路基板の裏面には有底円筒状をなすキャップがハンダ付けされて、回路基板の逃げ孔内に配置されたネジ端子台のバーリング部及びビスの先端部がキャップ内に封止されている。これにより、螺合に伴って発生した切粉がキャップ内に溜められて外部への漏れ、例えば回路基板上への漏れが防止される。

ところで、ビスによる所期の締結強度を満たすべく、バーリング部に形成される雌ネジには所定の長さが要求される。この要求を満たす長さのバーリング部を形成すると、回路基板の板厚を超えるため、バーリング部の開口端が回路基板の裏面側に突出してしまう。このような突出箇所は、例えばキャップの装着前の多数の回路基板を重ねて輸送する場合等に邪魔になるため、回路基板の逃げ孔内にバーリング部の開口端を位置させて裏面側への突出を防止することが望まれる。

その対策として、例えば図７，８に示すネジ端子台１０１が実施されている。なお、各図では、後述する実施形態と共通する構成の箇所に同一部材番号を付して説明を省略し、主として相違点を説明する。回路基板１の裏面には、切粉の漏れを防止するためのキャップ１３が固定され、回路基板１の表面上には、平板状をなすネジ端子台１０１が実装されている。ネジ端子台１０１の中央にはバーリング部５が形成され、回路基板１の逃げ孔９内に挿入配置されている。バーリング部５の雌ネジ６の長さは、所期の締結強度を満たすべく回路基板１の板厚よりも大きく設定されている。ネジ端子台１０１のバーリング部５の周辺領域は嵩上げされて回路基板１の表面上から離間し、これによりバーリング部５の開口端５ａは回路基板１の逃げ孔９内に位置して裏面側への突出が防止されている。

特許第６６２７６６７号公報

しかしながら、図７，８に示したネジ端子台１０１は、キャップ１３による切粉の漏れ防止の機能が損なわれる場合がある。
上記したネジ端子台１０１の嵩上げは、図７，８に示す姿勢で回路基板１が配設されていることを前提としている。嵩上げによりネジ端子台１０１と回路基板１との間には間隙１０２が形成されてキャップ１３内と外部とが連通しているものの、この姿勢に保たれている限り、キャップ１３内の底部に溜まった切粉が外部に漏れることはない。しかしながら、例えば上下を逆転させた姿勢で回路基板１が配設される場合、或いは、図７，８の姿勢であっても回路基板１が振動を受ける環境下におかれる場合等もある。これらの場合には、キャップ１３内の切粉が回路基板１の逃げ孔９から間隙１０２を経て外部に漏れてしまう。

その対策として、ネジ端子台１０１と回路基板１との間の間隙１０２をハンダで塞ぐことも考えられるが、手作業によるハンダ付けでは労力及び時間を要するため、製造コストの面で現実的な対策とは言い難い。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ビス等による端子の所期の締結強度を満たすべくバーリング部の長さを設定し、且つバーリング部の開口端が回路基板の裏面側に突出することを防止した上で、簡単な構造により、ビス等の螺合により発生した切粉の外部への漏れを防止することができる回路基板のネジ端子台を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の回路基板のネジ端子台は、逃げ孔が貫設された回路基板の表面上に平板状をなすネジ端子台を実装し、内周に雌ネジを有する円筒状のバーリング部を前記ネジ端子台の本体部に形成して前記回路基板の逃げ孔内に挿入配置し、前記バーリング部に締結部材を螺合させて前記ネジ端子台に端子を締結可能とすると共に、前記回路基板の裏面に、前記バーリング部の開口端及び前記締結部材の先端部を封止する有底筒状のキャップを装着してなるネジ端子台構造に適用される回路基板のネジ端子台において、前記バーリング部が、軸線方向において開口端を前記回路基板の逃げ孔内に位置させて前記回路基板の裏面からの突出を防止され、前記バーリング部の雌ネジが、軸線方向における有効長が前記回路基板の板厚よりも大きく設定され、前記本体部が、前記バーリング部の全周を取り囲む領域に、前記回路基板の表面上から離間して間隙部を画成する端子接触面が形成されると共に、前記端子接触面の全周を取り囲む領域に、前記回路基板の表面上に当接する当接面が形成されていることを特徴とする。

このように構成した回路基板のネジ端子台によれば、回路基板の表面上に当接する当接面が端子接触面の全周を取り囲む領域に形成される。このため、間隙部は当接面により外部から隔離されると共に、回路基板の逃げ孔を介してキャップの内部と連通して密閉空間を形成する。従って、例えば締結部材の螺合により発生した切粉がキャップ内で振動を受けて四方八方に移動したとしても、外部への漏れが未然に防止される。そして、このような作用効果は、ネジ端子台に端子接触面及び当接面を追加しただけの簡単な構造により達成される。

その他の態様として、前記端子接触面が、前記バーリング部に対して同心円状をなしていてもよい。
従って、バーリング部に対して同心円状に端子接触面が形成されるため、締結部材を中心とした締結力が端子接触面全体に作用し、端子が端子接触面上に隈なく密着して確実に導通する。

その他の態様として、前記本体部の当接面が、全周を前記回路基板の表面上にハンダ付けされていてもよい。
従って、間隙部からの切粉の漏れをより確実に防止可能となる。

本発明の回路基板のネジ端子台によれば、ビス等による端子の所期の締結強度を満たすべくバーリング部の長さを設定し、且つバーリング部の開口端が回路基板の裏面側に突出することを防止した上で、簡単な構造により、ビス等の螺合により発生した切粉の外部への漏れを防止することができる。

実施形態の回路基板のネジ端子台を示す斜視図である。 ネジ端子台を示す分解斜視図である。 ネジ端子台を示す平面図である。 バスバーを取り外したネジ端子台を示す平面図である。 図３のV-V線断面図である。 図３のVI-VI線断面図である。 従来技術のネジ端子台を示す斜視図である。 従来技術のネジ端子台を示す図７のVIII-VIII線断面図である。

以下、本発明を具体化した回路基板のネジ端子台の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の回路基板のネジ端子台を示す斜視図、図２は、ネジ端子台を示す分解斜視図、図３は、ネジ端子台を示す平面図、図４は、バスバーを取り外したネジ端子台を示す平面図である。

本実施形態のネジ端子台が適用される回路基板１は、電気自動車の車載機器の１つであるモータ駆動用インバータに内蔵される部品であり、以下の説明では、インバータに内蔵されたときの回路基板１の姿勢を示す図１に倣って上下方向を規定する。図示はしないが、回路基板１上には配線パターンが形成されて、インバータの動作を制御するための電子部品が実装されている。インバータ内の回路基板１の近傍には相手側基板等が配設され、この相手側基板等と回路基板１とをバスバー２を介して電気的に接続するために、回路基板１上にネジ端子台３が実装される。バスバー２は、本発明の「端子」に相当する。

このような本実施形態のネジ端子台構造において、インバータへの内蔵状態でネジ端子台３の周囲にスペース的な余地が少ないことから、ネジ端子台３は、回路基板１上からの突出高さを抑制した低背型として構成されている。

ネジ端子台３は金属板材をプレス成型して製作され、その本体部４は上下に面した四角平板状をなしている。本体部４の中央には、バーリング加工により軸線Ｃを中心とした円筒状をなすバーリング部５が下方に向けて延設され、バーリング部５の内周にはタップ加工により雌ネジ６が形成されている。図４に示すように、本体部４の相対向する２辺には、それぞれハンダ付けの強度確保のための切欠き７が形成され、各辺の対角位置には一対のリード部８が湾曲形成されて先端をそれぞれ下方に向けている。

回路基板１は、電子部品及び配線パターンが設けられた表面が上方に面し、裏面が下方に面した姿勢で配設されており、その一部のネジ端子台３が実装される領域が図１等に示されている。回路基板１には、ネジ端子台３のバーリング部５に対応して若干大きな内径の逃げ孔９が貫設され、各リード部８に対応してそれぞれリード孔１０が貫設されている。ネジ端子台３は回路基板１の表面上に配設され、バーリング部５が逃げ孔９内に挿入配置され、各リード部８がそれぞれリード孔１０内に挿入配置されている。

本実施形態のネジ端子台３は、電子部品と共にリフローハンダ付けにより回路基板１に実装される。ネジ端子台３に関しては、図４に二点鎖線で示す領域Ｅにペーストハンダが印刷され、チップマウンタによるネジ端子台３の載置後に、炉による加熱工程を経て実装される。但し、実装作業の内容はこれに限ることはなく、例えばフローハンダ付け等により実施してもよい。

ネジ端子台３の本体部４上には、相手側基板等から延設されたバスバー２の先端部が配設され、バスバー２の先端部に貫設されたネジ孔２ａ及びワッシャ１１を介して上方からビス１２がバーリング部５に螺合している。これによりネジ端子台３にバスバー２が締結され、回路基板１と相手側基板等とが導通している。ビス１２は、本発明の「締結部材」に相当する。なお、締結時のバスバー２はビス１２の螺合に伴い軸線Ｃを中心とした回転力を受けるが、各リード部８により回転規制されて所期の姿勢でネジ端子台３に締結される。

回路基板１の裏面には、バーリング部５にビス１２が螺合する際に発生した切粉を溜めるためのキャップ１３が固定されている。キャップ１３は合成樹脂材料により製作され、上方に開口する有底円筒状をなして軸線Ｃ上に配設され、開口端に一体形成されたフランジ部１３ａが回路基板１の裏面に接着剤で接着されている。これにより、回路基板１の逃げ孔９内に配置されたネジ端子台３のバーリング部５及びビス１２の先端部がキャップ１３内に封止され、螺合に伴って発生した切粉がキャップ１３内に溜められて外部への漏れ、例えば回路基板１の裏面上への漏れが防止される。

ところで、既述したようにネジ端子台３には、以下の要件が求められている。
１）ビス１２による所期の締結強度を満たすべく、バーリング部５の雌ネジ６の長さを確保すること。
２）回路基板１の輸送の便宜等を考慮して、軸線Ｃ方向において回路基板１の裏面からバーリング部５の開口端５ａが突出する事態を防止すること。

しかしながら、１），２）の条件を満たすべく、バーリング部５の周辺領域を嵩上げした図７，８の従来技術では、ネジ端子台１０１と回路基板１との間に間隙１０２が形成される。この構成を車載インバータに回路基板１を内蔵した本実施形態に適用すると、車両の走行振動を受けてキャップ１３内の切粉が移動し、回路基板１の逃げ孔９から間隙１０２を経て外部、詳しくは回路基板１の表面側に漏れてしまう。この点を鑑みて本実施形態では対策を講じており、その詳細を以下に説明する。

まず、上記１），２）に関する本実施形態の構成を述べる。図５は、図３のV-V線断面図、図６は、図３のVI-VI線断面図である。
図５では、バーリング部５の軸線Ｃ方向において、実際に雌ネジ６がビス１２と螺合している有効長をＬ1、回路基板１の板厚をＬ2で示している。有効長Ｌ1は、条件１）を満たすべく、バスバー２の締結に要する締結強度を実現可能な雌ネジ６の長さ（例えば、３山分相当の1.9mm以上）として設定されている。有効長Ｌ1は回路基板１の板厚Ｌ2（例えば、1.6mm）よりも大きく、バーリング部５の開口端５ａが回路基板１の裏面から突出するため、条件２）を満たすべく、バーリング部５の周辺領域を嵩上げ（上方に位置変位）して平坦な端子接触面１４を形成している。

なお、ネジ端子台３の本体部４を嵩上げしない場合でも、有効長Ｌ1以上の板厚Ｌ2を確保すれば、バーリング部５の開口端５ａの突出を防止できる。しかし、板厚Ｌ2の増加によりネジ端子台３のプレス加工が困難になると共に材料費の高騰につながるため、現実的な対策とは言い難い。

以上のような有効長Ｌ1の設定及び端子接触面１４の形成により条件１），２）を満たした上で、本実施形態では、ネジ端子台３の本体部４の形状を工夫することにより、回路基板１との間の間隙１０２の形成を回避して切粉の漏れ防止を図っている。即ち、図４，５に示すように、端子接触面１４は、本体部４に形成されたバーリング部５の全周を取り囲む領域を段差状に嵩上げして形成されている。結果として、端子接触面１４は、バーリング部５と軸線Ｃを共通にする円形状、換言するとバーリング部５に対して同心円状をなし、その周囲全体に段差部１７が形成されている。さらに本体部４には、段差部１７を介して端子接触面１４の全周を取り囲む領域が当接面１５として形成され、この当接面１５が回路基板１の表面上に当接している。
なお、バスバー２を介して流される電流値に対して端子接触面１４の面積が過小な場合には発熱等の問題が生じるため、端子接触面１４の面積は電流値等の諸条件を鑑みて設定されている。

結果として、当接面１５が回路基板１の表面上に当接することにより、端子接触面１４は回路基板１の表面上から離間し、端子接触面１４と回路基板１の表面との間には、軸線Ｃを中心とした環状をなす間隙部１６が画成されている。このため回路基板１の板厚Ｌ2よりも大きな雌ネジ６の有効長Ｌ1を確保した上で、図５に示すように、バーリング部５の開口端５ａを回路基板１の裏面よりも寸法Ｌ3だけ上方に位置させて裏面からの突出を防止している。なお、開口端５ａの位置はこれに限るものではなく、例えば回路基板１の裏面に対して面一（Ｌ3=0）としてもよい。

そして、図４～６に示すように回路基板１の表面上に当接する当接面１５は、端子接触面１４の全周を取り囲む領域に形成されている。このため間隙部１６は当接面１５により外部から隔離されると共に、回路基板１の逃げ孔９を介してキャップ１３の内部と連通して密閉空間を形成している。

インバータに内蔵された回路基板１は車両の走行に伴って振動を受け、キャップ１３内に溜められた切粉も振動を受けて四方八方に移動し、その中にはキャップ１３内から逃げ孔９を経て間隙部１６へと移動する切粉も存在する。しかしながら、間隙部１６が外部から隔離されているため、切粉を間隙部１６内にとどめて外部への漏れを確実に防止することができる。

また、このような切粉の漏れ防止は、図７，８に示す従来技術のネジ端子台１０１の形状を変更するだけで達成できる。詳しくは本実施形態のネジ端子台３は、従来技術のネジ端子台１０１に端子接触面１４及び当接面１５を追加した簡単な構造のため、この形状に対応してプレス成型の金型を形状変更すれば実施でき、プレス作業やその後の回路基板１への実装作業の内容を変更する必要はない。従って、ネジ端子台１０１と回路基板１との間の間隙１０２をハンダで塞ぐ作業を要する従来技術に比較して、労力及び時間を必要とせずに安価なコストで実施することができる。

加えて、本実施形態のネジ端子台３は、バーリング部５に対して同心円状に端子接触面１４を形成し、このバーリング部５にビス１２を螺合させることで端子接触面１４上にバスバー２を締結している。このため、ビス１２を中心とした締結力が端子接触面１４全体に略均等に作用し、バスバー２の先端部が端子接触面１４上に隈なく密着する。従って、ネジ端子台３とバスバー２とを確実に導通させて、接触不良によるインバータのトラブルを未然に防止できるという効果も得られる。

本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、電気自動車のモータ駆動用インバータに内蔵された回路基板１に実装されるネジ端子台３として具体化したが、これに限るものではなく、一般家電、民生機器、車載機器等の各種電子機器に搭載される回路基板のネジ端子台に適用することができる。

また上記実施形態では、相手側基板等から延設されたバスバー２の先端部をネジ端子台３に締結したが、バスバー２に代えて相手側基板等から配線を延設し、その先端に接続された丸型端子をネジ端子台３に締結してもよい。

また上記実施形態では、回路基板１上にネジ端子台３を実装する際に、図４に二点鎖線で示す領域Ｅにペーストハンダを印刷したが、例えば端子接触面１４の全周を取り囲む領域、即ち当接面１５の全周にペーストハンダを印刷してもよい。当接面１５の全周が回路基板１上にハンダ付けされるため、間隙部１６からの切粉の漏れをより確実に防止することができる。

１ 回路基板
２ バスバー（端子）
３ ネジ端子台
４ 本体部
５ バーリング部
５ａ 開口端
６ 雌ネジ
９ 逃げ孔
１２ ビス（締結部材）
１３ キャップ
１４ 端子接触面
１５ 当接面
１６ 間隙部

Claims (3)

1. 逃げ孔が貫設された回路基板の表面上に平板状をなすネジ端子台を実装し、内周に雌ネジを有する円筒状のバーリング部を前記ネジ端子台の本体部に形成して前記回路基板の逃げ孔内に挿入配置し、前記バーリング部に締結部材を螺合させて前記ネジ端子台に端子を締結可能とすると共に、前記回路基板の裏面に、前記バーリング部の開口端及び前記締結部材の先端部を封止する有底筒状のキャップを装着してなるネジ端子台構造に適用される回路基板のネジ端子台において、
   前記バーリング部は、軸線方向において開口端を前記回路基板の逃げ孔内に位置させて前記回路基板の裏面からの突出を防止され、
   前記バーリング部の雌ネジは、軸線方向における有効長が前記回路基板の板厚よりも大きく設定され、
   前記本体部は、前記バーリング部の全周を取り囲む領域に、前記回路基板の表面上から離間して間隙部を画成する端子接触面が形成されると共に、前記端子接触面の全周を取り囲む領域に、前記回路基板の表面上に当接する当接面が形成されている
   ことを特徴とする回路基板のネジ端子台。
2. 前記端子接触面は、前記バーリング部に対して同心円状をなしている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板のネジ端子台。
3. 前記本体部の当接面は、全周が前記回路基板の表面上にハンダ付けされている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板のネジ端子台。

Images