JP3982050B2 - Connector connection structure to circuit board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コネクタから延びる弾性を有するターミナルピンの端部を回路基板に圧接することにより、コネクタを回路基板へ電気的に接続するコネクタ接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の回路基板へのコネクタ接続構造としては、圧接型コネクタがある。これは、一端側がコネクタに固定されたターミナルピンの他端側を、回路基板に弾性的に圧接して、コネクタと回路基板とを電気的に接続するものである。それによって、回路基板と外部機器の電極との接続にワイヤボンダや半田付け等を用いず、ワンタッチで接続できるため組み付け工数を減らすことが可能である。
【0003】
ここで、ターミナルピンの形状としては、例えば特開平4−336575号公報に記載のプラグ端子のように、コネクタ側から延びるとともに先端が回路基板に接続される、片持ちばね形状としたものが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上記片持ちばね形状を有するターミナルピンを用いて試作検討を行った。図3(a)は、本発明者等が試作した回路基板へのコネクタ接続構造を示す説明図である。なお、2点鎖線は後述の熱膨張時の状態を示す。
3はコネクタであり、樹脂ハウジングに電気配線部材が一体化され、図示しない部分にて外部機器と電気的に接続可能となっている。4は回路基板であり、基板固定部(固定部)5にて図示しない固定部材によって動かないように固定されている。なお固定部材としては上記樹脂ハウジングまたは回路基板のハウジングの一部等を用いることができる。
【0005】
10は、片持ちばねからなるターミナルピンである。ターミナルピン10の一端はコネクタ3と電気的に接続されるとともにコネクタ3に固定支持され(支持部10a)、他端(先端)は圧接されて回路基板4に弾性力を作用させた状態で、回路基板4に設けられた接触導体部と導通接触している(接触部10b)。そして、回路基板4はコネクタ3を介して外部機器と電気信号のやり取りを行うことが可能となる。
【0006】
この試作品に基づいて検討した結果、従来のターミナルピン形状やその配置構成では、例えば自動車用の回路基板等、温度変化の大きい環境に使用されるものに適用した場合、以下のような問題があることがわかった。
すなわち、回路基板4とターミナルピン10との接続部分(接触部10a)において、回路基板4の熱膨張量L1とターミナルピン10の熱膨張量L2の違いにより、図3(a)に示すような、ずれΔL(=L2−L1)が発生する。そのため、圧接接続においては温度変化の際、熱膨張、熱収縮により両者が摺動し、基板4及びピン10のめっきやペーストなどの表面材料が摩耗して、接触抵抗が不安定となり、信頼性が低くなるという問題が生じる。
【0007】
例えば、図3(a)に示す試作品において、ハウジングスペースを5mm×10mm、ターミナルピン10の材質をりん青銅(熱膨張係数:1.76×10-5)、回路基板4の材質をアルミナ(熱膨張係数:9.0×10-6)とし、温度を0℃から80℃に変化させた。
このとき、80℃において、ターミナルピン10及び回路基板4はそれぞれ図の2点鎖線の状態に熱膨張し、回路基板4に平行方向の熱膨張量は、ターミナルピン10が17.6μm、回路基板4が7.2μmであり、よって、ピンと基板のずれ量ΔLは10.4μmであった。
【0008】
また、本発明者等は、図3(b)に示す様に、ターミナルピン10を曲がりばね形状としたものについても検討したが、図3(a)の試作品と同様に、ずれΔLによる問題が発生した。
本発明は上記点に鑑みて、コネクタから延びる弾性を有するターミナルピンの端部を回路基板に圧接することにより、コネクタを回路基板へ電気的に接続するコネクタ接続構造において、回路基板とターミナルピンの熱膨張量の違いによるずれを低減し抵抗値の安定化をはかることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため、ターミナルピンのコネクタへの支持部、ターミナルピンの回路基板との接触部、及び回路基板の固定部、これら三者の位置関係に着目し、ターミナルピン及び回路基板の熱膨張量の違いによる回路基板平行方向のずれを略0とすることを考えた。
【0010】
例えば、上記図3に示す試作品では、ターミナルピン10の接触部10bが、支持部10aから回路基板4に降ろした垂線上に無い。そのため、熱膨張した場合、ターミナルピン10は支持部10aから回路基板4に平行方向に変位する。一方、回路基板4は基板固定部5を始点として同方向に変位する。よって、ターミナルピン10と回路基板4の熱膨張率に相違があれば、上記ずれΔLが発生してしまう。
【0011】
請求項1ないし請求項3記載の発明は、上記三者の位置関係に着目してなされたものである。なお、以下、本欄において各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。すなわち、請求項1記載の発明によれば、弾性部材からなるターミナルピン(1)を介して電気的に接続する回路基板へのコネクタ接続構造において、ターミナルピン(1)を一端側にてコネクタ(3)に支持固定し、他端側にて回路基板(4)に弾性力を作用させた状態で導通接触させ、回路基板(4)の固定部(5)を固定部材(6)により固定して回路基板(4)が固定部(5)を中心として熱膨張するようにし、ターミナルピン(1)の支持部(1a)、接触部(1b)、及び回路基板(4)の固定部(5)を、回路基板(4)に対する同一な垂線(H)上に位置させたことを特徴としている。
【0012】
本発明では、回路基板(4)の固定部(5)は固定されているため熱膨張(または熱収縮)により変位せず、回路基板(4)は固定部(5)を中心として熱膨張する。そして、ターミナルピン(1)においては、支持部(1a)と接触部(1b)とが回路基板(4)の固定部(5)と同一の垂線(H)にあるため、温度変化による熱膨張(または熱収縮)はこの垂線(H)方向に起こる。ここで、ターミナルピン(1)の膨張(または収縮)した分は、ターミナルピン(1)自身の弾性力によって、垂線(H)を軸とした径方向に変形することで吸収できる。
【0013】
従って、ターミナルピン(1)と回路基板(4)との接点において、両者(1、4)のずれ(ΔL)は発生せず、抵抗値の安定化を図ることができる。なお、回路基板(4)の上記垂線(H)方向の熱膨張(または熱収縮)による変位も、ターミナルピン(1)の弾性力の作用により吸収されるため問題はない。
また、具体的にターミナルピン(1)は、請求項2記載の発明のように、支持部(1a)と接触部(1b)との間で、上記垂線(H)に対し曲がり形状を有するものにでき、またその材質は、請求項3記載の発明のように、りん青銅、ベリリウム銅、チタン銅のうちから選択される合金材料からなるものにすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図1は本発明の回路基板へのコネクタ接続構造(以下、接続構造という)の実施形態を示す説明図である。本実施形態の接続構造は、例えば温度変化の激しい自動車用の電気機器等に用いて好適である。なお、本実施形態では、上述の図3に示す回路基板へのコネクタ接続構造と、異なる部分について主として説明し、同一部分については図中同一符号を付して、補足説明をするにとどめる。
【0015】
本実施形態の接続構造も、コネクタ3と回路基板4とを、両者間に介在するターミナルピン1にて電気的に接続した構造としている。
図1においては、コネクタ3のうち樹脂ハウジングを図示しており、この樹脂としては、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA46(ポリアミド46)、PA66(ポリアミド66)等を用いることができる。
【0016】
この樹脂ハウジングには、弾性部材としてのS字状に曲がった曲がりばねからなるターミナルピン1が組付けられている。ここで、ターミナルピン1は、りん青銅、ベリリウム銅あるいはチタン銅等の合金材料に、表面めっき材料として金、銀、ニッケル、銅、すず等をめっきしたものを用いることができる。
回路基板4はアルミナ基板からなり、この回路基板4のコネクタ3の樹脂ハウジングと対向する側の面(表面)2に、金ペースト、金メッキ、銀メッキ、はんだメッキ等の表面材料が接触導体部として形成されたものである。
【0017】
そして、回路基板4は、上記接触導体部が形成された面2とは反対側の面(裏面)において、図1に示す部位にて、上記樹脂ハウジングまたは回路基板4のハウジング(図示せず)の一部等を用いた固定部材6によって、動かないように固定されている。この回路基板4の固定された部分が基板固定部5である。
また、ターミナルピン1は、上記樹脂ハウジングと回路基板4の面2との間に介在設定されており、一端側がコネクタ3の樹脂ハウジングに支持固定されるとともに、コネクタ3の電気配線部材と電気的に接続(導通)されている。そして、他端側が回路基板4の面2に弾性力を作用させた状態で圧接され、回路基板4の接触導体部と導通接触している。
【0018】
このようにして、回路基板4はコネクタ3を介して外部機器と電気信号のやり取りを行うことが可能となる。ここで、ターミナルピン1において、コネクタ3の樹脂ハウジングに固定支持された部分を支持部1a、回路基板4の接触導体部と導通接触している部分を接触部1bとする。
そして、本実施形態では、図1に示すように、ターミナルピン1の支持部1a、接触部1b及び基板固定部5の三者が、基板に対する同一な垂線(図中、点線で示す)H上に配置されており、温度変化によるターミナルピン1と回路基板4の導体接触部とのずれが発生しない。次に、上記配置関係による作用について述べる。
【0019】
まず、温度変化の際、回路基板4の基板固定部5は固定されているため熱膨張により変位せず、回路基板4は基板固定部5を中心として熱膨張する。そして、ターミナルピン1においては、支持部1aと接触部1bとが基板固定部5と同一な垂線Hにあるため、温度変化による熱膨張はこの垂線H方向に起こる。ターミナルピン1の膨張した分は、ターミナルピン1自身の弾性力によって、垂線Hを軸とした径方向に逃がすことができる。
【0020】
ここで、ターミナルピン1、回路基板4及びコネクタ3の樹脂ハウジングにおいて、図1の2点鎖線で示す状態は、熱膨張後の状態(例えば、温度80℃)を示す。
なお、回路基板4の垂線H方向の熱膨張による変位も、ターミナルピン1の弾性力の作用により吸収されるため問題はなく、また、ターミナルピン1の支持部1aも垂線H上にあるため、コネクタ3の樹脂ハウジングの熱膨張の影響を受けることはない。
【0021】
また、熱収縮の場合にも、上記熱膨張に準じた作用を奏し、収縮によるずれ発生を防止することができるため、その説明を省略する。
従って、ターミナルピン1と回路基板4の接触導体部との接点において、温度変化の際の熱膨張、熱収縮によるずれ両者のずれΔLは発生せず、回路基板4およびターミナルピン1のめっきやペーストなどの表面材料の摩耗を抑え、接触抵抗の安定性を向上することができる。
【0022】
また、図2のようにターミナルピン1を略C字型形状としてもよい。このような形状であっても、上記図1のコネクタ接続構造と同様な効果が得られることは勿論である。
(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、ターミナルピン1は両部1a、1bの間で垂線Hに対し曲がり形状を有するものであったが、真っ直ぐな形状(つまり垂線と略一致した形)でもよい。ターミナルピン1は弾性部材なので、膨張した場合は弾性力によって垂線Hを軸とした径方向に曲がり、収縮した場合は垂線H方向に弾性的に延びることで吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る回路基板へのコネクタ接続構造を示す図である。
【図2】上記実施形態に係る他の例を示す図である。
【図3】本発明者等が試作した回路基板へのコネクタ接続構造を示す図である。
【符号の説明】
1…ターミナルピン、1a…ターミナルピンのコネクタへの支持部、
1b…ターミナルピンの回路基板との接触部、3…コネクタ、4…回路基板、
5…回路基板の基板固定部、6…固定部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a connector connection structure for electrically connecting a connector to a circuit board by press-contacting end portions of terminal pins having elasticity extending from the connector to the circuit board.
[0002]
[Prior art]
As a connector connection structure to this type of circuit board, there is a pressure contact type connector. In this method, the other end of the terminal pin whose one end is fixed to the connector is elastically pressed against the circuit board to electrically connect the connector and the circuit board. As a result, the circuit board and the electrode of the external device can be connected with one touch without using a wire bonder or soldering, so that the number of assembling steps can be reduced.
[0003]
Here, as a shape of the terminal pin, for example, a plug terminal described in JP-A-4-336575 is generally a cantilever spring shape that extends from the connector side and has a tip connected to a circuit board. Is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors of the present invention conducted a trial manufacture using the terminal pin having the above cantilever spring shape. FIG. 3 (a) is an explanatory view showing a connector connection structure to a circuit board made by the inventors. The two-dot chain line indicates a state during thermal expansion described later.
[0005]
[0006]
As a result of examination based on this prototype, the conventional terminal pin shape and its arrangement configuration have the following problems when applied to an environment used for a large temperature change such as a circuit board for an automobile, for example. I found out.
That is, in the connection portion (
[0007]
For example, in the prototype shown in FIG. 3A, the housing space is 5 mm × 10 mm, the material of the
At this time, at 80 ° C., the
[0008]
In addition, the present inventors also examined a case where the
In view of the above points, the present invention provides a connector connection structure for electrically connecting a connector to a circuit board by press-contacting an end of an elastic terminal pin extending from the connector to the circuit board. The purpose is to reduce the deviation due to the difference in thermal expansion and stabilize the resistance value.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors pay attention to the positional relationship among these three parts, the support part of the terminal pin to the connector, the contact part of the terminal pin with the circuit board, and the fixing part of the circuit board. The shift in the parallel direction of the circuit board due to the difference in thermal expansion between the pins and the circuit board was considered to be substantially zero.
[0010]
For example, in the prototype shown in FIG. 3, the
[0011]
The inventions according to
[0012]
In the present invention, since the fixing part (5) of the circuit board (4) is fixed, it is not displaced by thermal expansion (or thermal contraction) , and the circuit board (4) is thermally expanded around the fixing part (5). . In the terminal pin (1), since the support part (1a) and the contact part (1b) are on the same vertical line (H) as the fixing part (5) of the circuit board (4), thermal expansion due to temperature change (Or heat shrinkage) occurs in this perpendicular (H) direction. Here, the expansion (or contraction) of the terminal pin (1) can be absorbed by being deformed in the radial direction about the perpendicular (H) by the elastic force of the terminal pin (1) itself.
[0013]
Therefore, at the contact point between the terminal pin (1) and the circuit board (4), the shift (ΔL) between the two (1, 4) does not occur, and the resistance value can be stabilized. Note that the displacement due to the thermal expansion (or thermal contraction) of the circuit board (4) in the perpendicular (H) direction is also absorbed by the action of the elastic force of the terminal pin (1), so there is no problem.
Further, specifically, the terminal pin (1) has a bent shape with respect to the perpendicular (H) between the support portion (1a) and the contact portion (1b) as in the invention described in
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below.
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a connector connection structure (hereinafter referred to as a connection structure) to a circuit board according to the present invention. The connection structure of the present embodiment is suitable for use in, for example, electric equipment for automobiles having a rapid temperature change. In the present embodiment, the difference from the connector connection structure to the circuit board shown in FIG. 3 described above will be mainly described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals in the drawing and supplementary description will be given.
[0015]
The connection structure of this embodiment also has a structure in which the
In FIG. 1, a resin housing is shown in the
[0016]
A
The
[0017]
The
The
[0018]
In this way, the
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the three support members 1a,
[0019]
First, when the temperature changes, the
[0020]
Here, in the resin housing of the
The displacement due to the thermal expansion of the
[0021]
Also, in the case of heat shrinkage, the effect equivalent to the above thermal expansion is exerted, and the occurrence of deviation due to shrinkage can be prevented, so that description thereof is omitted.
Accordingly, there is no deviation ΔL between the
[0022]
Further, the
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a connector connection structure to a circuit board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing another example according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a connector connection structure to a circuit board made by the present inventors as a prototype.
[Explanation of symbols]
1 ... terminal pin, 1a ... support part of the terminal pin to the connector,
1b: Contact portion of terminal pin with circuit board, 3 ... Connector, 4 ... Circuit board,
5 ... a board fixing part of the circuit board, 6 ... a fixing member.
Claims (3)
前記ターミナルピン(1)は弾性部材からなり、一端側にて前記コネクタ(3)に支持固定され、他端側にて前記回路基板(4)に弾性力を作用させた状態で導通接触しており、
前記回路基板(4)の所定部位は、固定部材(6)によって固定された固定部(5)を構成し、前記回路基板(4)は、前記固定部(5)を中心として熱膨張するようになっており、
前記ターミナルピン(1)の前記コネクタ(3)への支持部(1a)、前記ターミナルピン(1)の前記回路基板(4)との接触部(1b)、及び、前記回路基板(4)の前記固定部(5)が、前記回路基板(4)に対する同一な垂線(H)上に位置していることを特徴とする回路基板へのコネクタ接続構造。A circuit board (4) and a connector (3) for electrically connecting the circuit board (4) and an external device are connected to the connector (3) via terminal pins (1). In the connector connection structure to the circuit board to be electrically connected,
The terminal pin (1) is made of an elastic member, is supported and fixed to the connector (3) at one end side, and is in conductive contact with the circuit board (4) at the other end side while applying an elastic force. And
The predetermined part of the circuit board (4) constitutes a fixing part (5) fixed by a fixing member (6), and the circuit board (4) thermally expands around the fixing part (5). And
A support part (1a) for the terminal pin (1) to the connector (3), a contact part (1b) of the terminal pin (1) with the circuit board (4), and a circuit board (4) The connector connecting structure to the circuit board, wherein the fixing part (5) is located on the same perpendicular line (H) to the circuit board (4).
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