JP2024035954A - プレスフィット端子 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的低い圧入荷重を実現しつつ、比較的高い抜け荷重を実現する。【解決手段】基板のスルーホールに圧入されるプレスフィット部を備えるプレスフィット端子であって、プレスフィット部は、圧入方向に交差する第１方向かつ圧入方向に延在するリブ部と、リブ部における第１方向の各端部に接続され、圧入方向に延在するフレーム部と、を含み、リブ部は、プレスフィット部における圧入方向の中心位置よりも末端側の位置に、圧入方向及び第１方向の双方に直交する第２方向に貫通する貫通孔を有する、プレスフィット端子が開示される。【選択図】図５

Description

本開示は、プレスフィット端子に関する。

プレスフィット端子の先端側（圧入方向の先端側）にスリット（貫通孔）を形成する技術が知られている。

特開２００５－２２８７１０号公報

ところで、この種のプレスフィット端子には、圧入する際の作業性を高める観点から、圧入荷重は比較的低いことが望ましい反面、容易な離脱を防止する観点から、抜け荷重又は保持力は比較的高いことが望ましい。この点、上記のような従来技術では、圧入荷重と抜け荷重の各要件を適切に満足することが難しい。

そこで、１つの側面では、本開示は、比較的低い圧入荷重を実現しつつ、比較的高い抜け荷重を実現することを目的とする。

１つの側面では、基板のスルーホールに圧入されるプレスフィット部を備えるプレスフィット端子であって、
プレスフィット部は、
圧入方向に交差する第１方向かつ前記圧入方向に延在するリブ部と、
前記リブ部における前記第１方向の各端部に接続され、前記圧入方向に延在するフレーム部と、を含み、
前記リブ部は、前記プレスフィット部における前記圧入方向の中心位置よりも末端側の位置に、前記圧入方向及び前記第１方向の双方に直交する第２方向に貫通する貫通孔を有する、プレスフィット端子が提供される。

１つの側面では、本開示によれば、比較的低い圧入荷重を実現しつつ、比較的高い抜け荷重を実現することが可能となる。

本実施例によるプレスフィット端子の全体を示す全体図である。 図１のラインＡ－Ａに沿った断面図である。 図１のラインＢ－Ｂに沿った断面図である。 基板のスルーホールに圧入された状態のプレスフィット端子を模試的に示す図である。 図４の一部（基板と接触するプレスフィット部）の拡大図である。 第１比較例によるプレスフィット端子の圧入状態の説明図である。 第２比較例によるプレスフィット端子の圧入状態の説明図である。 第３比較例によるプレスフィット端子の圧入状態の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

図１は、本実施例によるプレスフィット端子１の全体を示す全体図である。図２は、図１のラインＡ－Ａに沿った断面図であり、図３は、図１のラインＢ－Ｂに沿った断面図である。図４は、基板２０のスルーホール２２に圧入された状態のプレスフィット端子１を模試的に示す図である。図５は、図４の一部（基板２０と接触するプレスフィット部１０）の拡大図である。図４及び図５では、基板２０だけが断面図で示されており、図５では、見易さのための都合上、プレスフィット端子１の一部に、他の部位との区別のためのハッチングが付与されている。

図１及び図２等には、互いに直交する３方向であるＸ方向、Ｙ方向（第２方向の一例）、及びＺ方向（第１方向の一例）が定義されている。この場合、Ｘ方向が、プレスフィット端子１の圧入方向（基板２０の厚み方向）に対応し、Ｘ１側が、圧入方向で末端側に対応し、Ｘ２側が、圧入方向で先端側に対応する。

プレスフィット端子１は、導体部材であり、基板２０上のスルーホール２２に圧入されることで、基板２０上の電子回路（配線部）に電気的に接続される。プレスフィット端子１の一端（Ｘ１側の端部）には、基板２０に電気的に接続される対象の電子部品（図示せず）が接続される。なお、かかる電子部品は、任意であるが、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等であってよい。

本実施例では、プレスフィット端子１は、導体の線材により形成される。この場合、複数のプレスフィット端子１を連続した線材から形成できる。ただし、変形例では、プレスフィット端子１は、板材から形成されてもよい。

プレスフィット端子１は、プレスフィット部１０を含む。プレスフィット部１０は、先端側に形成される。プレスフィット部１０は、基板２０のスルーホール２２に圧入される部位である。プレスフィット部１０は、圧入方向に基板２０の厚みよりも若干長い長さ延在する。プレスフィット端子１は、プレスフィット部１０の中心（圧入方向の中心）が、基板２０のスルーホール２２の圧入方向の中心に対して実質的に位置付けられる態様で、基板２０に圧入されてよい。

プレスフィット部１０は、それよりも先端側の他の部位よりもＺ方向の寸法が大きく、Ｚ方向に比較的大きい弾性を有する。この場合、プレスフィット端子１が基板２０に圧入される際、プレスフィット部１０が主にＺ方向に弾性変形する。これにより、プレスフィット端子１が基板２０に対して強固に保持される。なお、プレスフィット端子１と基板２０は、このようなプレスフィット部１０の弾性変形による保持力を介して、互いに強固に結合されるので、半田付け等により接合が不要とされる。これにより、製造工程の効率化を図ることができる。

プレスフィット部１０は、リブ部１２と、フレーム部１４とを含む。

リブ部１２は、後述するように、プレスフィット端子１の圧入荷重を過度に増加させることなく、プレスフィット端子１の抜け荷重を増加させる機能を有する。

リブ部１２は、後述する貫通孔１２２を有する部分（図２参照）を除く基本部位（図３参照）においては、ＹＺ平面で切断した際の断面形状が略矩形であり、Ｘ方向に延在する。なお、リブ部１２は、Ｘ方向の各位置で、ＹＺ平面で切断した際の断面形状が略一定である。ただし、本実施例では、リブ部１２のＺ方向の寸法は、プレスフィット部１０の圧入方向の中心位置Ｃｘ（図４参照）又はその近傍で最大となる。リブ部１２のＺ方向の最大寸法は、スルーホール２２のＺ方向の寸法よりもわずかに大きく設定される。この場合、リブ部１２のＺ方向の最大寸法は、スルーホール２２に有意なダメージを与えない要件（例えば圧入の際に生じうる基板２０の白化現象に係る要件）を満たすように設定される。

また、リブ部１２は、後述する貫通孔１２２を有する部分を除く基本部位においては、ＸＹ平面で切断した際の断面形状（図示せず）が略矩形であり、Ｚ方向に延在する。なお、リブ部１２は、Ｚ方向の各位置で、ＸＹ平面で切断した際の断面形状が略一定である。リブ部１２のＸ方向の寸法は、基板２０の厚みよりも幾分大きい。

リブ部１２は、プレスフィット部１０が基板２０に圧入される際に、フレーム部１４を介して、基板２０からＺ方向の圧縮力を受ける。リブ部１２は、かかる圧縮力に応じたＺ方向の力（反力）を発生することで、プレスフィット端子１の抜け荷重を増加させる。

フレーム部１４は、リブ部１２におけるＺ方向の各端部に接続される。すなわち、フレーム部１４は、リブ部１２におけるＺ方向のＺ１側に接続される第１フレーム部１４１と、リブ部１２におけるＺ方向のＺ２側に接続される第２フレーム部１４２とを含む。なお、第１フレーム部１４１及び第２フレーム部１４２は、基本的に、Ｚ方向の中心位置Ｃｚ（図２参照）を通るＸＹ平面に関して対称である。以下では、フレーム部１４の形状等に関しては、第１フレーム部１４１側の形状等だけを説明する場合がある。

フレーム部１４は、リブ部１２とともに、圧入方向に延在する。フレーム部１４のＺ方向外側の表面は、基板２０のスルーホール２２の周壁に当接する。例えば、第１フレーム部１４１のＺ１側の表面は、基板２０のスルーホール２２の周壁に当接する。この際、第１フレーム部１４１のＺ１側の表面と、基板２０のスルーホール２２の周壁との間には、プレスフィット部１０の弾性変形に伴う押圧力（主にＺ方向の力）が発生する。これにより、第１フレーム部１４１のＺ１側の表面と、基板２０のスルーホール２２の周壁との間に、高い密着性（保持力）が確保され、プレスフィット端子１及びスルーホール２２を介した電気的接続構造の信頼性が高くなる。

フレーム部１４は、好ましくは、Ｙ方向に視て、全体形状が曲線状を有する。具体的には、図５に示すように、フレーム部１４は、Ｙ方向に視た全体形状は、楕円形に近い形状であり、Ｘ方向の中心位置ＣｘでＺ方向の寸法が最大となる。これにより、圧入時に基板２０に生じる応力を分散し、基板２０の白化現象を低減できる。

フレーム部１４は、Ｘ方向に視て、Ｙ方向の中心位置Ｃｙ（図２参照）を通るＺ方向を含む平面に関して対称である。リブ部１２側でフレーム部１４のＹ方向の幅が狭くなる方向のテーパ状の傾斜面１４０を有する。すなわち、傾斜面１４０は、Ｘ方向に視て、リブ部１２のＺ方向の各端部から、Ｚ方向でリブ部１２から遠い位置になるほど、Ｙ方向の中心位置Ｃｙ（図２参照）から離れる態様で傾斜する。例えば、第１フレーム部１４１とリブ部１２との間の傾斜面１４０は、リブ部１２のＺ方向Ｚ１側の端部から発生し、Ｚ１側に向かうにつれてＹ方向の中心位置Ｃｙから離れる態様で傾斜する。

このようなテーパ状の傾斜面１４０は、フレーム部１４とリブ部１２との間の境界位置付近に生じうる応力集中を低減する機能を有する。すなわち、かかる構成によれば、フレーム部１４とリブ部１２までの、ＸＹ平面による断面形状が、Ｚ方向でリブ部１２に近づくに連れて徐々に小さくなるため、断面形状の急激な変化に起因した応力集中を低減できる。これにより、フレーム部１４とリブ部１２との間の境界位置付近に生じうる割れ等に起因したプレスフィット端子１と基板２０との間の接圧の低下（及びそれに伴うプレスフィット端子１及びスルーホール２２を介した電気的接続構造の信頼性の低下）を防止できる。

次に、図１から図５を引き続き参照して、本実施例によるプレスフィット端子１における更なる特徴的な構成について説明する。

本実施例では、リブ部１２は、プレスフィット部１０におけるＸ方向の中心位置Ｃｘよりも末端側の位置に、貫通孔１２２を有する。貫通孔１２２は、リブ部１２をＹ方向に貫通する。

本実施例では、貫通孔１２２は、Ｘ方向の寸法がＺ方向の寸法よりも有意に大きい長孔の形態であるが、他の形態であってよい。また、貫通孔１２２は、Ｘ方向で分断された複数の貫通孔の集合により実現されてもよい。

貫通孔１２２は、プレスフィット部１０が基板２０に圧入された状態（図５参照）で、スルーホール２２内に位置する。貫通孔１２２がスルーホール２２内に位置する状態とは、貫通孔１２２の一部又は全部がスルーホール２２内に位置する状態を含む概念である。

本実施例では、貫通孔１２２は、プレスフィット部１０におけるＸ方向の中心位置Ｃｘよりも末端側の位置で、スルーホール２２内に位置する。具体的には、貫通孔１２２は、Ｘ方向Ｘ２側の端部が、プレスフィット部１０のＸ方向の中心位置Ｃｘ付近に位置する。なお、本実施例では、貫通孔１２２のＸ方向Ｘ２側の端部は、プレスフィット部１０のＸ方向の中心位置ＣｘよりもＸ１側に位置する。しかしながら、貫通孔１２２のＸ方向Ｘ２側の端部は、貫通孔１２２のＸ方向の中心位置ＣＡｘが、プレスフィット部１０のＸ方向の中心位置ＣｘよりもＸ１側に位置する限り、図示の位置よりもＸ２側に配置されてもよい。

貫通孔１２２は、後述するように、プレスフィット端子１の抜け荷重を過度に低下させることなく、プレスフィット端子１の圧入荷重を低下させる機能を有する。なお、貫通孔１２２の形態は、上記の機能を有する限り任意であり、Ｘ方向に長い長孔の形態であってよい。

なお、貫通孔１２２は、上述したフレーム部１４の傾斜面１４０に連続する態様で形成されてよい。すなわち、傾斜面１４０は、リブ部１２における貫通孔１２２が形成されるＸ方向の範囲において、貫通孔１２２のＺ方向の孔縁部に接続されてよい。

次に、図６から図８を参照して、比較例との対比で本実施例のプレスフィット端子１の効果を更に説明する。

図６は、第１比較例によるプレスフィット端子１’の圧入状態の説明図であり、図７は、第２比較例によるプレスフィット端子１”の圧入状態の説明図であり、図８は、第３比較例によるプレスフィット端子１Ａ’の圧入状態の説明図である。図６から図８では、前出の図５と同様、見易さのための都合上、プレスフィット端子１’、１”の一部に、他の部位との区別のためのハッチングが付与されている。

ところで、“発明が解決しようとする課題”の欄を参照して上述したように、プレスフィット端子１には、圧入する際の作業性を高める観点から、圧入荷重は、基板２０の白化現象を生じさせない程度であることが望ましい。また、容易な離脱を防止する観点から、抜け荷重は比較的高いことが望ましい。例えば、抜け荷重は、使用環境下でプレスフィット端子１が離脱しない程度であることが望ましい。

第１比較例によるプレスフィット端子１’は、図５と対照をなす図６に示すように、本実施例によるプレスフィット端子１とは異なり、リブ部１２’の貫通孔１２２’が、プレスフィット部１０’におけるＸ方向の中心位置Ｃｘよりも先端側の位置に配置されている。リブ部１２’は、貫通孔１２２’を有するＸ方向の範囲においては、貫通孔１２２’を有さないＸ方向の範囲よりも、剛性が低い（変形しやすい）。

このため、第１比較例によるプレスフィット端子１’では、プレスフィット端子１’の圧入荷重が低くなりやすい点で有利である。

しかしながら、その反面として、このような第１比較例では、プレスフィット部１０’の圧入時に、リブ部１２’が、貫通孔１２２’を有するＸ方向の範囲で、塑性変形しやすくなる。かかる塑性変形が発生すると、リブ部１２’は、貫通孔１２２’を有するＸ方向の範囲で、本来の弾性（すなわち圧入前の弾性）を失い、基板２０から抜けやすくなる。すなわち、このような第１比較例では、抜け荷重が過小となりやすいという不都合が生じる。

第２比較例によるプレスフィット端子１”は、図５と対照をなす図７に示すように、本実施例によるプレスフィット端子１とは異なり、リブ部１２”に貫通孔が設けられない。

このため、第２比較例によるプレスフィット端子１”では、プレスフィット端子１”の抜け荷重が高くなりやすい点で有利である。

しかしながら、その反面として、このような第２比較例では、リブ部１２”全体としての剛性（Ｚ方向の変形に対する剛性）が高いため、プレスフィット部１０”の圧入時に、リブ部１２”全体として変形し難い。従って、このような第２比較例では、圧入荷重が過大となりやすいという不都合が生じる。この場合、基板２０に対してダメージ（例えば基板２０の白化現象）を付与しやすいという不都合が生じる。

第３比較例によるプレスフィット端子１Ａ’は、図５と対照をなす図８に示すように、本実施例によるプレスフィット端子１とは異なり、リブ部１２Ａ’の貫通孔１２２Ａ’が、プレスフィット部１０Ａ’のＸ方向全体にわたって配置されている。すなわち、第３比較例によるプレスフィット端子１Ａ’は、リブ部１２Ａ’を実質的に有していない。

第３比較例によるプレスフィット端子１Ａ’では、第１比較例によるプレスフィット端子１’と同様に、プレスフィット端子１’の圧入荷重が低くなりやすい点で有利であるが、抜け荷重が過小となりやすいという不都合が生じる。

また、第３比較例によるプレスフィット端子１Ａ’では、リブ部１２Ａ’を実質的に有していないため、端子接圧（プレスフィット端子１Ａ’と基板２０のスルーホール２２と間の接圧）が過小となりやすい。

これに対して、本実施例によれば、これらの第１比較例から第３比較例において生じる不都合を適切に低減できる。

具体的には、本実施例では、上述したように、リブ部１２は、プレスフィット部１０におけるＸ方向の中心位置Ｃｘよりも末端側の位置に、貫通孔１２２を有する。この場合、プレスフィット部１０の圧入時に、リブ部１２は、貫通孔１２２を有さないＸ方向の範囲だけが、変形し難い。すなわち、リブ部１２における貫通孔１２２を有するＸ方向の範囲は、貫通孔１２２を有さないＸ方向の範囲に後続して、スルーホール２２内に圧入されるので、圧入後においても、本来の弾性（すなわち圧入前の弾性）を維持しやすくなる。これにより、本実施例によれば、上述した第１比較例で生じる不都合（過小な抜け荷重）を効果的に防止できる。

また、本実施例によれば、上述したように、リブ部１２は、貫通孔１２２を有するので、リブ部１２における貫通孔１２２を有するＸ方向の範囲で、変形が容易である。これにより、本実施例によれば、上述した第２比較例で生じる不都合（過大な圧入荷重等）を効果的に防止できる。

また、本実施例によれば、上述したように、リブ部１２は、Ｘ方向の一部の範囲だけに貫通孔１２２を有するので、プレスフィット端子１の圧入状態において、フレーム部１４の変形を抑制できる。これにより、上述した第３比較例で生じる不都合（過小な抜け荷重）を効果的に防止できる。すなわち、必要な端子接圧（プレスフィット端子１と基板２０のスルーホール２２と間の接圧）を確保できる。特に本実施例では、Ｚ方向の荷重に対してリブ部１２による剛性付与によりフレーム部１４の変形を抑制することで、圧入状態では、フレーム部１４の弾性を接圧に有効に使用できる。このようにして、リブ部１２からフレーム部１４に対して端子接圧に寄与する弾性力を付与できるので、端子接圧の最大化を図ることも可能となる。

特に、貫通孔１２２のＸ方向Ｘ２側の端部が、プレスフィット部１０のＸ方向の中心位置ＣｘよりもＸ１側に位置する場合、貫通孔１２２のＸ方向Ｘ２側の端部が中心位置ＣｘよりもＸ２側に位置する場合よりも、必要な端子接圧（プレスフィット端子１と基板２０のスルーホール２２と間の接圧）が確保しやすくなる。これは、プレスフィット部１０は、Ｘ方向の中心位置Ｃｘで（リブ部１２における貫通孔１２２を有さない部分にて）、最も大きいＺ方向の圧縮力を受けるためである。

また、本実施例では、基板２０との接触部を形成する第１フレーム部１４１及び第２フレーム部１４２が対角（対称）に配置されるので、プレスフィット端子１の組付け性を高めつつ、基板２０に対する必要な保持力の確保が容易となる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

１・・・プレスフィット端子、１０・・・プレスフィット部、１２・・・リブ部、１２２・・・貫通孔、１４・・・フレーム部、１４０・・・傾斜面、２０・・・基板、２２・・・スルーホール

Claims (4)

1. 基板のスルーホールに圧入されるプレスフィット部を備えるプレスフィット端子であって、
   プレスフィット部は、
   圧入方向に交差する第１方向かつ前記圧入方向に延在するリブ部と、
   前記リブ部における前記第１方向の各端部に接続され、前記圧入方向に延在するフレーム部と、を含み、
   前記リブ部は、前記プレスフィット部における前記圧入方向の中心位置よりも末端側の位置に、前記圧入方向及び前記第１方向の双方に直交する第２方向に貫通する貫通孔を有する、プレスフィット端子。
2. 前記貫通孔は、前記プレスフィット部が前記基板に圧入された状態で、前記スルーホール内に位置する、請求項１に記載のプレスフィット端子。
3. 前記プレスフィット部は、前記第１方向の寸法が前記圧入方向の中心位置において最大となるように設計される、請求項１に記載のプレスフィット端子。
4. 前記フレーム部は、前記圧入方向に視てテーパ状の傾斜面を有し、
   前記傾斜面は、前記圧入方向に視て、前記リブ部の前記第１方向の各端部から、前記第１方向で前記リブ部から遠い位置になるほど、前記第２方向の中心位置から離れる態様で傾斜する、請求項１に記載のプレスフィット端子。