JP4279262B2 - 端子付き基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に端子を圧入固定する端子付き基板の製造方法に関する。

従来より、基板上に端子を圧入固定した端子付き基板が知られている。
図１５（ａ）はそのような端子付き基板２０の一例である。
図１５（ａ）に示すように、端子付き基板２０はプリント回路基板などの基板１と、該基板１に基板面に対して垂直に圧入して固定される複数の端子２とからなる。なお基板１には電気伝送路となる回路パターン（図示しない）が形成されており、任意の端子２相互に電気伝導されるようになっている。また端子２にはその両端に先細り形状の尖端部２ａ、２ｂが形成されており、基板１の位置決め孔３に圧入しやすく、また、受け側部品等（図示せず）に挿入し易くされている。

このような端子２の尖端部２ａ、２ｂには、図１６に示すように端子２の製造工程中に出来た突起部４（いわゆるバリ、メッキカス、ヒゲ等）が残っていることがある。とくに基板１に圧入されない側の端子２の尖端部（図１５では２ａ）にこのような突起部４が残っていると、受け側部品等との電気的接続に用いられた場合、電気的、機械的な接続不良や受け側部品の破損などの問題を生じる可能性がある。このため、従来はこのような突起部４を除去したり端子２端部の角を丸める面取りをするために、成形加工処理を施していた（特許文献１）。

特開２００３−１０９７１８号公報

しかし、特許文献１に開示されている方法は、突起部４を除去したり端部の面取りをするために、予め端子２の端部の成形加工工程（以下、端部成形工程と称する）を行い、その後別工程として、基板１に端子２を圧入固定する工程（以下、圧入固定工程と称する）を行うものである。このように端部成形工程と圧入固定工程とを別工程として行うことは、端子付き基板２０の製造時間、製造コストが嵩む要因となっていた。

また端部成形工程においては端子２の尖端部２ａ、２ｂのどちらが受け側部品との電気的接続に用いられる側の端部になるか分からないため、両方の尖端部２ａ、２ｂの突起部４を除去する必要があり、加工に手間がかかりすぎるという問題があった。

本発明の目的は、このような課題を解決し、端部成形工程と圧入固定工程とを同時に行うことができ、しかも端子を圧入固定工程に供給する際に、両方の端部に成形加工を加えておく必要がない端子付き基板の製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の端子付き基板の製造方法は、線材の軸方向に、端子長さ毎のくびれ部を有する連鎖端子を、該くびれ部で切断して端子を形成し、該端子の一端部に加圧治具を当接させ、加圧治具によって該端子を軸方向に押圧して、該端子の他端部を基板に圧入し、該端子を前記基板に固定する端子付き基板の製造方法であって、前記加圧治具に、凹曲面で形成される凹み部を備え、前記端子の一端部と前記加圧冶具の前記凹曲面とを突き当てるとともに、前記端子の他端部と前記基板とを突き当てた状態で前記加圧冶具と前記基板を相対的に近接方向に移動させ、前記端子の他端部を基板に圧入させると同時に、該端子の一端部を前記凹曲面により押し潰して丸める圧入固定工程を有することを特徴とする。

このように本発明の端子付き基板の製造方法によれば、基板に端子の他端部を圧入するとともに、その際の圧入力を利用して、加圧冶具の凹み部により端子の一端部に成形加工を加えることで、端部成形工程と圧入固定工程とを同時に行うことができる。しかも圧入固定工程の際に、端子の、基板に圧入されない側の一端部に端部成形工程を施すことができるので、端子を圧入固定工程に供給する際に、両方の端部に成形加工を加えておく必要がない。

また、凹曲面を有する凹み部を用いることで、基板上に端子が圧入固定された際、基板に圧入されない側の凹み部に接触している、端子の一端部の切断面が凹曲面により押し潰されて丸められる。

このため、一端部の切断面に突起部などが突出していても、突起部は剥離されるか押し潰されるかして、一端部の切断面は滑らかな曲面となる。これにより、端子の一端部は凹曲面に沿った滑らかな曲面を有することになり、該端子の基板取付後における電気的な接続に際しても、接触の妨げにならなくなる。

また、端子は凹み部への押し込み量（深さ位置）に関わらず、凹曲面により凹み部の中心に合うように位置決めされる。したがって、圧入された端子の基板上における固定角度のばらつきが低減される。

また請求項２に記載の端子付き基板の製造方法は、前記請求項１の方法において、前記基板における前記端子の圧入位置に、前記端子と少なくとも接触する程度の大きさの位置決め孔を形成したことを特徴とする。

このような位置決め孔があることで、端子は該位置決め孔にガイドされるため、基板上の所望の箇所に端子を圧入固定することが容易となる。

また請求項３に記載の端子付き基板の製造方法は、請求項１または請求項２の方法において、端子を断面四角形状で形成し、前記基板と前記加圧冶具との間に、前記端子の位置を規制する間隔を隔てて並列配置した位置規制部材を設け、前記圧入固定工程において、前記端子の側面を前記位置規制部材でガイドして前記端子を圧入することを特徴とする。

このような位置規制部材により、端子が基板や凹み部の所望の位置にガイドされる。

また請求項４に記載の端子付き基板の製造方法は、請求項１〜請求項３のいずれかの方法において、前記凹み部を両側部が開口するＵ字溝で形成するとともに、開口された該両側部の外側近傍に吸引孔を備え、前記圧入固定工程において前記端子の一端部から剥離した切断面の屑を前記吸引孔で吸引除去する吸引工程を有することを特徴とする。

このような吸引工程により、連続して圧入固定工程を行っても端子の一端部から剥離した切断面の屑（突起部）が次の端子の圧入固定工程に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

また請求項５に記載の端子付き基板の製造方法は、請求項１〜請求項４のいずれかの方法において、前記加圧冶具に、前記凹み部を複数形成し、前記圧入固定工程において、複数の端子を前記基板上に一括で圧入固定することを特徴とする。

このように複数の端子を一括で圧入固定することで、複数の端子について一括で一端部を成形加工するとともに端子付き基板を製造することができる。

本発明の端子付き基板の製造方法によれば、端部成形工程と圧入固定工程とを同時に行うことができ、しかも端子を圧入固定工程に供給する際に、両方の端部に成形加工を加えておく必要がない。

本発明の端子付き基板の製造方法について、実施形態を説明する。
まず図１に示すような連鎖端子５が準備される。これはくびれのない単純な形状の線材の適宜な位置に、潰し加工等によってくびれ部６を形成することで製造される。
なお、ここでは断面が正方形の線材を用いている。

このような連鎖端子５のくびれ部６の箇所に、図２（ａ）に示すような捻り切り、図２（ｂ）に示すような連鎖端子５長手方向への引張り、図２（ｃ）に示すような連鎖端子５幅方向へのせん断応力付与などの方法で切断し、尖端部２ａ、２ｂが形成された断面が正方形の端子２を得る（図３）。
上記の工程の際、図４に示すように、端子２の尖端部２ａ、２ｂには、くびれ部６での切断による突起部４が形成されることがある。なお端子２には角部（２ｃ〜２ｆ）が存在する。

次に図５（ａ）、図５（ｂ）、図６に示すような基板１を準備する。
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、基板１はガラスエポキシ樹脂からなる板材１ａの上下に銅系の金属からなる回路パターン１ｂ、１ｃが形成され、さらに該回路パターン１ｂ、１ｃを保護する樹脂からなるソルダーレジスト層１ｄ、１ｅが形成されている。このように形成された基板１には、端子２の圧入固定位置に位置決め孔３が打ち抜き加工など適宜の方法で形成されている。

この位置決め孔３の断面形状は適宜選択され得るが、本実施形態では、図６に示すように、円形に形成され、その直径は前記端子２の対角線の長さよりも短い程度に形成されている。
このように端子２と位置決め孔３の形状や寸法を規定することにより、後述する圧入固定工程において、端子２の角部２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆにおいて基板１の位置決め孔３の壁面に圧接されるので、端子２と基板との機械的および／または電気的な接続圧を確保することができる。

さてこのように準備された基板１、端子２に対して図７〜図９に示すような圧入固定装置を用いて図１０に示すように圧入固定工程が行われる。
なお図７〜図１０においてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸はそれぞれ同一の軸である。
図７は圧入固定工程において用いる圧入固定装置の一部を示す。
図７に示すように、圧入固定装置は、位置規制ブロック７と端子加圧ブロック８と基板加圧ブロック１５を有している。

位置規制ブロック７は複数の位置規制部材９を有し、該位置規制部材９はｘ軸方向に長い直方体形状に形成されていて、ｙ軸方向に並列に複数配置されている。このような位置規制部材９は、端子２を端子加圧ブロック８側にガイドする役割を果たすため、ｙ軸方向に端子２の幅にクリアランスを加えた分程度の間隔で配置される。

図８は端子加圧ブロック８を図７中、ｚ方向上側から見下ろした平面図である。図７、図８に示すように、端子加圧ブロック８は基台１０と複数の加圧冶具１１を有する。加圧冶具１１はｙ軸方向に長い直方体形状を有し、基台１０上に複数、並列状態に配置固定されている。
基台１０には、端子２の尖端部２ａ、２ｂ等から剥離する突起部４などの屑の吸引を行う吸引孔１２が形成されている。吸引孔１２は、図７中のｚ方向下側において図示しない吸引装置と接続され、端子加圧ブロック８上に落ちている突起部４などの屑を吸引孔１２を介して吸引除去する構成となっている。
加圧冶具１１にはｙ軸方向に複数設けられた凹み部１３を有している。この凹み部１３は、図８に示すように、基板１における端子２が圧入固定される位置に対応する位置全てに形成されている。
この凹み部１３は図９に詳細に示すように、ｚ軸方向の軸ｚａを中心にｙ軸方向に対して軸対称な断面略Ｕ字状に形成されている。また、図７、図８に示すように、凹み部１３はｘ軸方向両側に開口した形状になっており、この開口部分に対して基台１０の吸引孔１２が隣接した状態で配置されている。

基板加圧ブロック１５には、端子２の尖端部２ａ（または２ｂ）が基板１を貫通してきた際にその妨げとならないように各端子２が圧入される位置に対応させて貫通穴からなる端子逃がし部１５ａが形成されている。
このような圧入固定装置は、位置規制ブロック７と端子加圧ブロック８とが圧入固定工程において重ね合わせられ、位置規制ブロック７と基板加圧ブロック１５の間に基板１を挟み込んだ状態で使用される。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）はこのような圧入固定装置を用いて基板１と端子２を固定する圧入固定工程を示している（装置の一部のみ図示している）。
まず図１０（ａ）に示すように、端子加圧ブロック８の加圧冶具１１上に位置規制ブロック７が配置固定される。
この状態で、複数の端子２が位置規制部材９にガイドされながら端子加圧ブロック８の凹み部１３上に接触配置される。
さらに端子２の尖端部２ｂ側には基板１が配置されるとともに、そのｚ軸方向上側に基板加圧ブロック１５が基板１に接触状態に配置される。
このとき基板１は圧入固定装置に対してｘ軸、ｙ軸方向において正確に位置決めされている。

このような状態で、図１０（ｂ）に示すように、端子加圧ブロック８を位置固定し、基板加圧ブロック１５をｚ軸方向下側に向かって移動させると、基板１と凹み部１３とが相対的に近接方向に移動される。
このような基板加圧ブロック１５の押し下げ移動においては端子２と基板１との圧入がスムーズに行われる程度の機械的圧力（圧入力）が加えられる。

このような基板加圧ブロック１５の押し下げ移動と圧入力の付与によって端子２の尖端部２ｂが基板１の位置決め孔３内にガイドされ、位置決め孔３内に圧入されて基板１のｚ軸方向上側に貫通され、基板加圧ブロック１５の端子逃がし部１５ａに挿通される。
また同じく基板加圧ブロック１５の押し下げ移動と圧入力の付与によって、端子２の尖端部２ａ側は加圧冶具１１の凹み部１３の奥部に向かって押し込まれ、尖端部２ａ側の突起部４が剥離されるかもしくは押し潰されて尖端部２ａと一体化される。
このとき端子２の尖端部２ａは凹み部１３に押し付けられることで塑性変形し、凹み部１３の略Ｕ字状に沿った丸みが形成される（図１１（ａ）、（ｂ）参照）。すなわち尖端部２ａの面取り（Ｒ付け）が行われる。
なお凹み部１３により端子２の尖端部２ａが成形加工される際に位置規制部材９が狭いクリアランスで端子２をｙ軸方向両側で位置規制していることで、端子２のｙ軸方向への揺動や位置ずれが規制されるので、端子２の尖端部２ａの奥部への押し込みがスムーズに行われる。

その後、図１０（ｃ）に示すように、加圧冶具１１と基板１との距離が規定の値になったところで基板加圧ブロック１５のｚ軸方向下への移動を停止する。
この時点でそれぞれの端子２は基板１に十分圧入され、図６に示すように端子２の角部（２ｃ〜２ｆ）において基板１の位置決め孔３の壁面と圧接状態となっており、十分な接続圧が確保されている。
また端子２の尖端部２ａは、突起部４がなく角の面取りが施された好ましい形状となっている。

この後、図１０（ｄ）に示すように、基板加圧ブロック１５と基板１をｚ軸方向上側に移動させると、端子２は基板１に圧入固定されたまま基板１とともに加圧冶具１１および位置規制部材９間から抜き出される。
このようにして、図１２に示すように、基板１上に端子２が垂直に圧入固定された端子付き基板２０が完成する。
このように複数の端子２を一括で基板１に圧入固定することで、複数の端子２について一括で端部２ａを成形加工するとともに端子付き基板２０を製造することができる。

なお図７、図８に示す吸引孔１２からの屑の吸引工程は、上述した圧入固定工程中、寸断なく、もしくは適当な時間間隔をもって行われている。
したがって端子２から剥離した突起部４などの屑が凹み部１３上に残留している場合でも、凹み部１３のｘ軸方向の開口部分を介して基台１０の吸引孔１２から吸引され、凹み部１３上から速やかに除去される。
このような吸引工程により、連続して上述の圧入固定工程を行っても端子２から剥離した突起部４などの屑が次の端子２の圧入固定工程に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

さてこのような方法で製造された端子付き基板２０においては、凹み部１３と基板１（およびその位置決め孔３）とのｘ軸およびｙ軸方向の相対位置が精密に位置決めされている。

したがって基板１に対する端子２の尖端部２ａの非常に正確な位置決めが、圧入固定工程時に基板１からｚ軸方向に対して所定間隔を有する凹み部１３の位置で行われていることになり、基板１に対する端子２の固定角度は非常に精度よく垂直に規定される。

また凹み部１３はｙ軸方向において軸ｚａに軸対称な断面略Ｕ字形状を成している。
したがって図１０（ｃ）に示すように基板１への端子２の圧入固定が終了した時点で尖端部２ａのｚ軸方向位置が同一基板１上の端子２ごとにもしくは端子付き基板２０ごとに多少ばらついたとしても、尖端部２ａの中心軸は常に軸ｚａ上に位置することになり、全ての端子２は基板１に対して非常に精度よく垂直に固定される。

また図１３に示すように、該圧入固定工程により、端子２の角部２ｃ〜２ｆが位置決め孔３のところで該基板１に形成された回路パターン１ｂ、１ｃと物理的に接触するため、回路パターン１ｂ、１ｃと端子２との電気的接続が確保される。

なお本実施形態では、位置決め孔３はここでは基板１の両面に貫通状態に形成された貫通孔であるが、図１４（ａ）に示すように、最低限、端子２が圧入される側に形成されていればよい。
また図１４（ｂ）に示すように、場合によっては位置決め孔３形成後、圧入固定工程前に、該位置決め孔３内表面に銅メッキ層１ｆを形成しておけば、回路パターン１ｂと回路パターン１ｃの電気的接続を十分にとることができる。
また図１４（ｃ）、図１４（ｄ）に示すように、圧入固定工程を実施した後、端子２の尖端部２ｂと回路パターン１ｃ、および／もしくは、尖端部２ａ側の端子２と回路パターン１ｂに対し半田層１４ａ、１４ｂを形成することで、端子２と回路パターン１ｂ、１ｃとの電気的接続をさらに十分に確保することができる。
基板１や端子２の構成や寸法などは上述したものに限定されるものではなく、例えば端子２の形状を断面円形としてもよいことはもちろんであるし、基板１は単なる板材であってもよい。基板１の材質が端子２の材質に比べて非常に柔軟な、例えば発泡性の樹脂などの材質の場合に圧入固定が十分行える場合は、位置決め孔３を形成する必要はない。
また凹み部の形状は、例えば図９に示す断面略Ｕ字形状が回転対象に形成された、いわゆるすりつぼ形状としてもよい。

上述のような実施形態例で説明した圧入固定工程によって実際に基板１に端子２を圧入固定した。
例えば基板１は１ｍｍ程度の厚さで形成されたガラスエポキシ基板であって、直径０．８ｍｍの位置決め孔３を１０×１０に等間隔に貫通状態に形成したものとした。
端子２は錫メッキ付きの７／３黄銅からなるもので、断面正方形の一辺０．６４ｍｍ、長さ１０ｍｍで形成した。
この場合、端子２の断面において対角線の長さは０．９０ｍｍ程度となるので、圧入固定工程を行うことで、端子２の側面の角部２ｃ〜２ｆがそれぞれ０．１ｍｍ程度、基板１に圧入した。
基板１上における端子２の突出長は尖端部２ａ側が７ｍｍ程度になるように圧入固定工程を行った。このとき基板１の基板面に対する端子２の角度は０．１ｍｍ以内の誤差であった。
このように製造された基板１に対する端子２の引き抜き強度をプッシュプルゲージにより測定したところ、１４Ｎ程度であった。
よって機械的には十分な接続圧が確保されていることが分かった。
また電気的には基板１上における全ての端子２の許容電流値７Ａとなり、電気的接続も十分に確保されていることが確認された。

本発明の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、連鎖端子の側面図である。 図１の連鎖端子の切断方法を説明する側面図であり、（ａ）は捻り切りによる方法、（ｂ）は引っ張りによる方法、（ｃ）はせん断応力の付与による方法を示す。 本実施形態の端子付き基板に用いられる端子の側面図である。 図３の端子の端部を示す斜視図である。 本発明の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、（ａ）は基板の一部斜視図であり、（ｂ）は基板の一部断面図である。 本発明の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、基板上における端子の固定状態を基板の一部において示す断面図である。 本発明の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、圧入固定装置の一部斜視図である。 図７の圧入固定装置の一部を上側から示す平面図である。 図７の圧入固定装置の一部（加圧治具）を示す断面図である。 本発明の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ製造方法を示す説明図である。 本発明の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、（ａ）は製造された端子付き基板の端子の端部を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。 端子付き基板の全体を示す斜視図である。 図１２の端子付き基板の一部を示す断面図である。 本発明の他の実施形態の端子付き基板の製造方法を説明する図面であって、（ａ）は端子付き基板の断面図であり、（ｂ）は基板の断面図であり、（ｃ）は端子付き基板の断面図であり、（ｄ）は端子付き基板の断面図である。 （ａ）は一般的な端子付き基板の斜視図であり、（ｂ）は一般的な端子付き基板の製造方法を示す斜視図である。 端子の端部に形成される突起部の説明図である。

符号の説明

１ 基板
１ａ 基材
１ｂ、１ｃ 回路パターン
１ｄ、１ｅ ソルダーレジスト
２ 端子
２ａ、２ｂ 尖端部
２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ 角部
３ 位置決め孔
４ 突起部
５ 連鎖端子
６ くびれ部
７ 位置規制ブロック
８ 端子加圧ブロック
９ 位置規制部材
１０ 基台
１１ 加圧冶具
１２ 吸引孔
１３ 凹み部
１４ａ、１４ｂ 半田層
１５ 基板加圧ブロック
１５ａ 端子逃がし部
２０ 端子付き基板

Claims (5)

1. 線材の軸方向に、端子長さ毎のくびれ部を有する連鎖端子を、該くびれ部で切断して端子を形成し、
   該端子の一端部に加圧治具を当接させ、加圧治具によって該端子を軸方向に押圧して、該端子の他端部を基板に圧入し、該端子を前記基板に固定する端子付き基板の製造方法であって、
   前記加圧治具に、凹曲面で形成される凹み部を備え、
   前記端子の一端部と前記加圧冶具の前記凹曲面とを突き当てるとともに、前記端子の他端部と前記基板とを突き当てた状態で前記加圧冶具と前記基板を相対的に近接方向に移動させ、
   前記端子の他端部を基板に圧入させると同時に、該端子の一端部を前記凹曲面により押し潰して丸める圧入固定工程を有する
   端子付き基板の製造方法。
2. 前記基板における前記端子の圧入位置に、前記端子と少なくとも接触する程度の大きさの位置決め孔を形成した
   請求項１記載の端子付き基板の製造方法。
3. 端子を断面四角形状で形成し、
   前記基板と前記加圧冶具との間に、前記端子の位置を規制する間隔を隔てて並列配置した位置規制部材を設け、
   前記圧入固定工程において、前記端子の側面を前記位置規制部材でガイドして前記端子を圧入する
   請求項１または請求項２記載の端子付き基板の製造方法。
4. 前記凹み部を両側部が開口するＵ字溝で形成するとともに、開口された該両側部の外側近傍に吸引孔を備え、
   前記圧入固定工程において前記端子の一端部から剥離した切断面の屑を前記吸引孔で吸引除去する吸引工程を有する
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の端子付き基板の製造方法。
5. 前記加圧冶具に、前記凹み部を複数形成し、
   前記圧入固定工程において、複数の端子を前記基板上に一括で圧入固定する
   請求項１〜請求項４のいずれかに記載の端子付き基板の製造方法。

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