JP4844512B2 - 回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造及び回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板と配線導体を電気的に接続するために前記回路基板に固定される回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造及び、回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定方法に関する。

従来、大電流を流すような電気回路においては、電気部品が実装された回路基板と配線導体（ブスバー）とは端子を介在させて電気的に接続されている。このような端子として、回路基板と端子とを固定ねじによって固定した端子が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の端子は、該端子に設けられたリード部が回路基板上の配線パターンに半田付けされて電気的に接続されている。一方、端子には接続ねじを挿通するねじ孔が貫設されており、接続ねじを該ねじ孔に挿通させつつ、配線導体に設けられたねじ孔に螺入させることで、端子が配線導体に電気的に接続されている。そして、端子は固定ねじによって、前記接続部と前記ねじ孔との間で回路基板に固定されている。ところで、接続ねじを螺入して端子を配線導体に接続する際、接続ねじの螺入方向の応力が、接続ねじの座面と端子の間に発生する。特許文献１の端子では、この接続ねじの締結によって生じる応力は固定ねじによって支承されており、該応力が半田付け部分に伝達されて、半田にクラックが発生するのを防止している。
特開２０００−２８５９９９号公報

ところが、特許文献１の端子構造では、端子を回路基板に固定するのに固定ねじを用いている。このため、回路基板上に端子を固定する部分として大きな面積が必要となる。また、回路基板に端子を固定するためにねじ締結する工程が必要となり、端子を回路基板に固定するのが煩雑となっていた。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、端子を配線導体にねじで接続する際、ねじ締結によって生じる応力が回路基板の配線パターンと端子とを電気的に接続している半田付け部へ伝達されるのを抑制しつつ、簡便に回路基板へ固定できる端子及び端子の固定方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、板状の金属片により形成され、回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造において、前記端子の一端に配置され、前記回路基板の配線パターンに半田付けにより固定された接続部と、前記接続部から離間して配置され、前記回路基板に半田付けにより固定された固定部と、前記固定部から延設されるとともにねじ孔が形成され、当該ねじ孔に前記配線導体と前記回路基板を電気的に接続するためのねじが挿通されることにより前記配線導体に固定された端子部と、前記接続部と前記固定部との間を折り曲げることにより形成され、前記ねじによって前記配線導体と前記端子部とを接続固定する際に生じる応力を緩和する応力緩和部とを、備えていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、板状の金属片により形成され、回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定方法において、前記端子は、一端に配置され前記回路基板の配線パターンと電気的に接続される接続部と、前記接続部から離間して配置されるとともに前記回路基板に固定される固定部と、前記固定部から延設され前記配線導体と前記端子を電気的に接続するためのねじが挿通されるねじ孔が形成された端子部と、前記接続部と前記固定部との間を折り曲げることにより形成され前記ねじ孔に挿通した前記ねじによって前記配線導体と前記端子部とを接続固定する際に生じる応力を緩和する応力緩和部とを、備え、前記接続部を前記配線パターンに半田付けするとともに、前記固定部を前記回路基板に半田付けして固定した後に、前記ねじで前記端子部を前記配線導体に電気的に接続固定することを要旨とする。

請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、接続部を半田付けすると同時に固定部を半田付けすることで、端子は回路基板に固定される。このため、端子を回路基板に簡便に固定できる。また、接続部と端子部との間に固定部を配設するとともに、該固定部と接続部との間に応力緩和部を設けた。このため、端子を接続ねじで配線導体に接続固定する際に、接続ねじの座面と端子部との間に発生する応力が固定部で支承され、さらに固定部が応力を支承する際に生じる固定部の僅かな弾性変形（応力）が接続部に伝達されるのを応力緩和部が緩和する。したがって、接続ねじにより端子と配線導体とを接続固定する際に、接続ねじの座面と端子部との間で発生する応力が、接続部まで伝達されるのを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造において、前記応力緩和部は、前記端子を前記端子部及び前記固定部が半田付けされる前記回路基板から立設されるように折り曲げ形成したことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造において、前記応力緩和部には、前記接続部及び前記固定部より細い部分が設けられていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３に記載の回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造において、前記ねじ孔と前記固定部との間にさらに応力緩和部が形成されていることを要旨とする。これによれば、端子を接続ねじで配線導体に接続する際、固定部とねじ孔の間で応力を緩和して接続部へ応力が伝達するのを抑制できる。

本発明によれば、端子を配線導体にねじで接続する際、ねじ締結によって生じる応力が回路基板の配線パターンと端子とを電気的に接続している半田付け部へ伝達されるのを抑制しつつ、端子を簡便に回路基板へ固定できる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１、図２にしたがって説明する。
図１及び図２は、本実施形態における端子１１を用いて、回路基板Ｃと、配線導体としてのブスバーＢ（例えば、銅ブスバー）を電気的に接続した状態を示した図である。

図１及び図２に示すように、各種の電子部品が表面実装された回路基板Ｃ及びブスバーＢは図示しないケースに固定されて、略同一平面上に位置するように配置されている。そして、回路基板Ｃの配線パターン（図示しない）は端子１１を介在させた状態でブスバーＢに電気的に接続されている。

以下、端子１１について詳細に説明する。端子１１は、矩形板状の金属片を折り曲げて形成されるとともに、その一端側が回路基板Ｃに半田付けされている。
端子１１の前記一端側には、方形の接続部１４が設けられている。接続部１４は回路基板Ｃ上に形成された図示しない配線パターン（例えば、銅パターン）に半田Ｈを介して電気的に接続されている。接続部１４の一縁辺には、断面コの字状となるように折り曲げ形成した応力緩和部としての可撓部１５が連設されている。すなわち、可撓部１５は、接続部１４に対して垂直に立設され、相互に平行な一対の側壁１５ａと、該一対の側壁１５ａの上端を連結する天板１５ｂとから形成されている。可撓部１５の接続部１４が連設された縁辺と対向する縁辺には、接続部１４と同一平面上に位置し、接続部１４とは反対側に向けて固定部１６が延設されるとともに、さらに連続して端子部１７が該固定部１６と一体となるように延設されている。端子１１を構成する接続部１４、可撓部１５、固定部１６及び端子部１７の幅及び厚みはいずれも同一としてある。

固定部１６は、回路基板Ｃ上に形成された前記配線パターンとは独立した図示しない銅パターン（以下、単に「ダミーパターン」という）に、半田Ｈを介して固定されている。また、端子部１７の先端には、ねじとしての接続ねじＳが挿通されるねじ孔１８が貫設されている。ねじ孔１８の直径は、接続ねじＳの直径よりも僅かに大きく形成されている。なお、本実施形態においてねじ孔１８には接続ねじＳを螺入するための雌ねじは形成されていない。

ブスバーＢには、接続ねじＳが螺入される雌ねじ部１９が螺刻されている。なお、雌ねじ部１９の位置は、回路基板Ｃ及びブスバーＢが図示しないケースに固定された状態で、回路基板Ｃに固定された端子１１のねじ孔１８と平面視で一致するように設定されている。

次に、前記のように構成された端子１１の作用について説明する。
図１及び図２に示すように、回路基板Ｃ上に形成された図示しない配線パターンに、端子１１の接続部１４を半田付けして、端子１１と回路基板Ｃの配線パターンとを電気的に接続する。また、端子１１の固定部１６を、回路基板Ｃ上の図示しないダミーパターンに半田付けして固定する。これにより、半田付けされた接続部１４及び固定部１６の間に、可撓部１５が回路基板Ｃに固定されていない状態で配設されることになる。すなわち、可撓部１５を構成する一対の側壁１５ａ、天板１５ｂ及び回路基板Ｃによって囲まれた空間１５ｃが形成されている。

次いで、回路基板Ｃ及びブスバーＢを図示しないケースに固定した後、端子１１をブスバーＢに電気的に接続する。回路基板Ｃ及びブスバーＢをケースに固定した状態では、端子１１のねじ孔１８とブスバーＢの雌ねじ部１９とは平面視で一致している。そして、接続ねじＳをねじ孔１８に挿通させつつ雌ねじ部１９に螺入させる。接続ねじＳの座面と端子部１７とが当接した状態から接続ねじＳをさらに螺入させて、接続ねじＳが振動などにより容易に離脱して端子部１７とブスバーＢの電気的な接続が解除されないようにする。接続ねじＳの座面と端子部１７とが当接した状態で接続ねじＳをさらに螺入させると、該座面と端子部１７の間に接続ねじＳの螺入方向の応力が発生する。すなわち、該応力によって端子１１は接続ねじＳを回転中心として、接続ねじＳの螺入方向に回転しようとする。

このような応力は、まず回路基板Ｃに固定された固定部１６によって支承される。さらに、固定部１６が応力を支承する際に生じる固定部１６の僅かな弾性変形を、折り曲げ形成された可撓部１５が撓んで吸収する。可撓部１５は、回路基板Ｃに半田付けされていないとともに、空間１５ｃが形成されているため、回路基板Ｃと干渉することなく撓むことができる。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、固定部１６を半田付けして端子１１を回路基板Ｃに固定した。このため、固定ねじで端子１１を回路基板Ｃに固定する場合と比較して、端子１１の固定に要する面積を小さくすることができる。また、端子１１の回路基板Ｃへの固定は、半田付けによる固定のみである。このことから、接続部１４と固定部１６とを同時に固定でき、端子１１と回路基板Ｃとをねじ締結する工程を削除することができる。したがって、端子１１を回路基板Ｃへ簡便に固定できる。

（２）本実施形態では、接続部１４と端子部１７との間に固定部１６を配設して、ブスバーＢと端子部１７とを接続ねじＳで接続する際、接続ねじＳの座面と端子部１７との間に発生する接続ねじＳの螺入方向の応力を固定部１６で支承するようにした。また、固定部１６と接続部１４との間に可撓部１５を設けて、固定部１６が応力を支承する際に生じる固定部１６の僅かな弾性変形を、可撓部１５で吸収させるようにした。すなわち、固定部１６が弾性変形することで生じる応力が接続部１４に伝達されるのを、可撓部１５が撓んで吸収することで緩和する。このため、接続ねじＳの螺入時に発生する応力が接続部１４へ伝達されるのが抑制される。したがって、該応力によって接続部１４の半田Ｈにクラックが発生し、回路基板ＣとブスバーＢの電気的な接続が解除されることを防止できる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 本実施形態において、図３に示すように、接続部１４の可撓部１５が延設された縁辺と対向する縁辺に、リード部２１を設けてもよい。この場合、回路基板Ｃの対応する箇所に挿入孔２２を貫設するとともに、挿入孔２２にリード部２１を挿入した状態で半田付けする。このように構成することで、端子１１を図示しない配線パターンに確実に半田付けできる。

○ 本実施形態において、図４に示すように、端子１１を矩形板状に形成するとともに、半田付けされる接続部１４と固定部１６の間において、端子１１の延びる方向と直交する方向に沿って両端から切欠き部２３を形成して可撓部２４を設けてもよい。２つの切欠き部２３の位置は、該切欠き部２３が相互に対向しないように端子１１の延びる方向にずれた位置に形成されている。このように構成しても、固定部１６の僅かな弾性変形を、可撓部２４が撓むことで吸収することができる。また、２つの切欠き部２３は端子１１の延びる方向と直交する方向にそった同一直線上に形成されていてもよい。なお、切欠き部２３の形状は平面視半円状や、三角形であってもよい。すなわち、可撓部２４は接続部１４及び固定部１６より細く形成された部分を備えていればよい。

○ 本実施形態において、可撓部１５を断面コの字状の１つの折り曲構造から形成したが、図５に示すように、断面コの字状の折り曲げ構造を複数回（図５では２回）繰り返して可撓部２６ａ，２６ｂを設けてもよい。ここで可撓部２６ａ，２６ｂは、接続部１４に対して垂直に立設され、相互に平行な一対の側壁と、該一対の側壁の上端を連結する天板とからそれぞれ形成されている。また、可撓部２６ａ，２６ｂにおいて、可撓部２６ａ，２６ｂを構成する一対の側壁、天板及び回路基板Ｃによって囲まれた空間がそれぞれ形成されている。このように構成しても、固定部１６の僅かな弾性変形を、可撓部２６ａ，２６ｂが撓んで吸収することができる。また、可撓部２６ａ，２６ｂの間で回路基板Ｃに半田付けしてもよい。このように構成することで、固定部１６を補強することができる。

○ 本実施形態において、可撓部１５は接続部１４と固定部１６の間にのみ設けたが、図６に示すように、固定部１６と端子部１７のねじ孔１８との間に、さらに応力緩和部としての可撓部２７を断面コの字状となるように折り曲げ形成してもよい。これによれば、端子１１をブスバーＢに接続する際、固定部１６とねじ孔１８の間で応力を緩和して、接続部１４へ応力が伝達するのをより抑制できる。

○ 本実施形態において、端子１１を矩形板状に形成するとともに、接続部１４と固定部１６の間に孔を形成してもよい。すなわち、端子１１の延びる方向と直交する方向における該孔の両側部分は、接続部１４及び固定部１６より細くなり、可撓性が与えられる。したがって、このように構成しても、固定部１６の僅かな弾性変形を吸収することができる。なお、該孔は丸孔でも角孔であってもよい。

○ 本実施形態において、可撓部１５に、端子１１の延びる方向と直交する方向に沿って切欠き部を設けて、接続部１４及び固定部１６より細い部分を形成してもよい。
○ 本実施形態において、可撓部１５に、孔を形成してもよい。

○ 本実施形態において、可撓部１５の厚さは接続部１４及び固定部１６の厚さと同一としたが、可撓部１５を接続部１４及び固定部１６より薄く形成してもよい。このように構成しても、可撓部１５に可撓性を与えることができる。

○ 本実施形態において、可撓部１５は断面コの字状となるように形成したが、角に丸みをもたせたり、アーチ状に形成したりしてもよい。
○ 本実施形態において、固定部１６を回路基板Ｃ上に形成された図示しない配線パターンに半田付けして固定すると共に、電気的に接続してもよい。

○ 本実施形態において、ブスバーＢに雌ねじ部１９を形成したが、ブスバーＢに接続ねじＳが挿通される挿通孔を形成して、接続ねじＳをねじ孔１８と該挿通孔に挿通させつつナットに螺入させて、端子１１とブスバーＢを電気的に接続してもよい。

○ 本実施形態において、ブスバーＢに接続ねじＳが螺入される丸孔を形成し、接続ねじＳをねじ孔１８に挿通させつつ該丸孔に螺入させて、端子１１とブスバーＢを電気的に接続してもよい。

○ 本実施形態において、ねじ孔１８に接続ねじＳを螺入するための雌ねじを形成してもよい。

（ａ）は実施形態における端子の平面図、（ｂ）は同じく正面図。 実施形態における端子の斜視図。 （ａ）は別例における端子の平面図、（ｂ）は同じく正面図。 （ａ）は別例における端子の平面図、（ｂ）は同じく正面図。 （ａ）は別例における端子の平面図、（ｂ）は同じく正面図。 （ａ）は別例における端子の平面図、（ｂ）は同じく正面図。

符号の説明

１１…端子、１４…接続部、１５…応力緩和部としての可撓部、１６…固定部、１７…端子部、１８…ねじ孔、Ｂ…配線導体としてのブスバー、Ｃ…回路基板、Ｈ…半田、Ｓ…ねじとしての接続ねじ。

Claims (5)

1. 板状の金属片により形成され、回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造において、
   前記端子の一端に配置され、前記回路基板の配線パターンに半田付けにより固定された接続部と、
   前記接続部から離間して配置され、前記回路基板に半田付けにより固定された固定部と、
   前記固定部から延設されるとともにねじ孔が形成され、当該ねじ孔に前記配線導体と前記回路基板を電気的に接続するためのねじが挿通されることにより前記配線導体に固定された端子部と、
   前記接続部と前記固定部との間を折り曲げることにより形成され、前記ねじによって前記配線導体と前記端子部とを接続固定する際に生じる応力を緩和する応力緩和部とを、備えていることを特徴とする回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造。
2. 前記応力緩和部は、前記端子を前記接続部及び前記固定部が半田付けされる前記回路基板から立設されるように折り曲げ形成したことを特徴とする請求項１に記載の回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造。
3. 前記応力緩和部には、前記接続部及び前記固定部より細い部分が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造。
4. 前記ねじ孔と前記固定部との間にさらに応力緩和部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定構造。
5. 板状の金属片により形成され、回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定方法において、
   前記端子は、一端に配置され前記回路基板の配線パターンと電気的に接続される接続部と、前記接続部から離間して配置されるとともに前記回路基板に固定される固定部と、前記固定部から延設され前記配線導体と前記端子を電気的に接続するためのねじが挿通されるねじ孔が形成された端子部と、前記接続部と前記固定部との間を折り曲げることにより形成され前記ねじ孔に挿通した前記ねじによって前記配線導体と前記端子部とを接続固定する際に生じる応力を緩和する応力緩和部とを、備え、
   前記接続部を前記配線パターンに半田付けするとともに、前記固定部を前記回路基板に半田付けして固定した後に、前記ねじで前記端子部を前記配線導体に電気的に接続固定することを特徴とする回路基板と配線導体とを電気的に接続する端子の固定方法。

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