JP5195988B2

JP5195988B2 - 端子台及びこれを備えた回路基板

Info

Publication number: JP5195988B2
Application number: JP2011196333A
Authority: JP
Inventors: 高広土屋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2012009450A

Description

本発明は、端子台及びこれを備えた回路基板に関する。

基板上に形成された回路パターン部とそれ以外の電気部品とを電気的に接続するインターフェースとして、端子台が知られている。この端子台は、基板上に搭載して使用され、この端子台には、電気部品の端子が固定される。端子台は通常、基板上に半田付けされることによって搭載されている。

このような端子台として、基板の回路パターン部とパワーモジュールの端子とを電気的に接続するパワーモジュール用端子台が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、平板状の台座部に複数の可撓性のピン部を設けることによって、基板の回路パターン部と各ピン部との接続部分におけるストレスを和らげ、耐振性を向上させることが提案されている。

実開平５−６７０５号公報

しかし、上記特許文献１では、上記端子台を介してパワーモジュールの端子がネジ固定される。このため、ネジ締めする際に端子台に作用する回転トルクによる荷重が、基板と各ピン部との接続部である半田にかかり、半田にストレスが残留することがある。この場合、パワーモジュール及び基板が、特に自動車等の温度変化の激しい環境下で使用される場合、熱衝撃を繰り返す内に半田にクラックが生じる可能性がある。

特に、特許文献１では、回路基板におけるパターン部と各ピン部とが半田を介して接触しているため、半田にクラックが発生することにより、最終的には電気的接続が損なわれて機能が停止するという問題があった。従って、特許文献１の端子台には、長期信頼性の点でいまだ改良の余地があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長期信頼性を十分に向上させることができる端子台及びこれを備えた回路基板を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、端子が取り付けられる端子取付面を有する台座部と、前記台座部に設けられる少なくとも３本の第１リード足と、前記台座部に設けられる第２リード足とを備えており、前記第１リード足の先端部及び前記第２リード足の先端部が、前記台座部に対し前記端子取付面と反対側に配置され、前記第２リード足の先端部は、前記少なくとも３本の第１リード足の先端部によって囲まれている端子台である。

本発明の端子台によれば、以下の作用が奏される。即ち、まず回路基板における基板に形成された回路パターン部に第２リード足を固定し接続させて導通を確保し、また、回路基板に第１リード足を固定して、台座部を基板から離間させた状態で当該端子台を基板上に搭載する。第１リード足及び第２リード足の各先端部と、基板とは半田等で固定する。本発明の端子台によれば、この状態で、端子台の台座部における端子取付面に端子を取り付けるのに伴って台座部に回転トルクが加えられても、第２リード足の先端部にかかる回転トルクを、第１リード足の先端部にかかる回転トルクよりも小さくすることが可能となる。このため、第２リード足と基板とを固定する半田等に与えるストレスを、第１リード足と基板とを固定する半田等に与えるストレスよりも小さくすることが可能となり、半田等において、ストレスの残留を十分に抑制することができる。

上記端子台においては、第２リード足が、前記先端部と前記台座部とを連結する連結部を有し、前記連結部が、前記先端部に対して折れ曲がり且つ前記先端部から前記端子取付面の外側に向かって延びていることが好ましい。このような構成の端子台によれば、台座部に回転トルクがかかった際、前記第１リード足で吸収しきれなかった回転トルクを、かかる折れ曲がりにより吸収して、第２リード足の先端部にかかる応力がより軽減される。このため、第２リード足と基板とを接続する半田等に与えるストレスをより小さくすることが可能となる。

上記端子台においては、前記第１リード足の前記先端部が湾曲部を有することが好ましい。この場合、半田等で基板と第１リード足の先端部とを固定した場合に、第１リード足の先端部と半田等との接触面積が、第１リード足の先端部が湾曲部を有しない場合に比べて増加する。このため、第１リード足に回転トルクが加わっても、第１リード足の先端部が湾曲部を有しない場合に比べて安定性がより向上する。

ここで、湾曲部が、第１リード足の先端部によって囲まれる領域に対して外側に湾曲していることが好ましい。この場合、第１リード足の先端部を、基板に形成される基板挿入孔に挿入すると、第１リード足の先端部における湾曲部が基板挿入孔内の回転トルク中心から外側の孔壁面で基板に当接されるため、回転トルクによる荷重が第１リード足に加えられても、その荷重に対して強固に基板に固定される。

また、本発明は、基板と、前記基板上に設けられる回路パターン部と、前記基板上に設けられ前記回路パターン部に電気的に接続される端子台とを備える回路基板であって、前記端子台が、前記基板と離間して配置されると共に端子が取り付けられる端子取付面を有する台座部と、前記台座部に設けられる少なくとも３本の第１リード足と、前記台座部に設けられる第２リード足とを備えており、前記第１リード足の先端部及び前記第２リード足の先端部が、前記台座部に対し前記端子取付面と反対の前記基板側に配置され、前記第２リード足の先端部は、前記少なくとも３本の第１リード足の先端部によって囲まれており、前記第１リード足の先端部と前記基板とが第１固定部によって固定され、前記第２リード足の先端部と前記基板とが第２固定部によって固定され、前記第２リード足は前記回路パターン部に接続している回路基板である。

本発明の回路基板によれば、端子台の台座部における端子取付面に端子が取り付けられるのに伴って台座部に回転トルクが加えられても、第２リード足の先端部にかかる回転トルクを、第１リード足の先端部にかかる回転トルクよりも小さくすることが可能となる。このため、第２固定部に与えるストレスを、第１固定部に与えるストレスよりも小さくすることが可能となり、第２固定部において、ストレスの残留を十分に抑制することができる。従って、本発明の回路基板によれば、温度変化の激しい環境下で使用されても、第２固定部におけるクラックの発生を十分に防止することが可能となる。

上記回路基板において、第２リード足が前記先端部と前記台座部とを連結する連結部を有し、前記連結部が、前記先端部に対して折れ曲がり且つ前記先端部から前記端子取付面の外側に向かって延びていることが好ましい。この場合、第２リード足の先端部にかかる応力がより軽減されるため、第２リード足と基板とを固定する半田等に与えるストレスをより十分に小さくすることが可能となる。

上記回路基板において、第１リード足の先端部が湾曲部を有し、先端部が、基板に形成された基板挿入孔に挿入されていることが好ましい。

この場合、第１リード足の先端部と第１固定部との接触面積が、第１リード足の先端部が湾曲部を有していない場合に比べて増加する。このため、第１リード足に回転トルクが加わっても、第１リード足の先端部が湾曲部を有しない場合に比べて安定性がより向上する。

上記回路基板において、前記湾曲部が、前記少なくとも３本の第１リード足の前記先端部によって囲まれる領域に対して外側に湾曲していることが好ましい。

この場合、第１リード足に回転トルクによる荷重が加えられても、第１リード足の先端部における湾曲部が、基板挿入孔内の回転トルク中心から外側の孔壁面で基板に当接されて回転トルクによる荷重が第１リード足に加えられても、その荷重に対して強固に基板に固定される。

本発明の端子台及び回路基板によれば、長期信頼性を十分に向上させることができる端子台及びこれを備えた回路基板が提供される。

本発明に係る回路基板の好適な実施形態を示す部分平面図である。図１の回路基板を示す分解斜視図である。図１の端子台を示す斜視図である。図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１の端子台を示す底面図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る回路基板の好適な実施形態を示す平面図、図２は、図１の回路基板を示す分解斜視図、図３は、図１の端子台を示す斜視図、図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図、図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図、図６は、図１の端子台を示す底面図である。

図１に示すように、本実施形態の回路基板１００は、基板１と、基板１の一方の主面１ａ上に形成された回路パターン部２と、基板１の主面１ａ上に搭載され、回路パターン部２に電気的に接続される導電性の端子台３とを備えている。

図２に示すように、端子台３は、電気製品の端子４を取り付けて、基板１に形成された回路パターン部２を端子４と電気的に接続するためのものである。端子４は、固定ネジ９を挿入するための貫通穴４ａを有し、端子台３も、固定ネジ９を挿入するためのタップ部１１を有する。従って、固定ネジ９を、端子４の貫通穴４ａ及び端子台３のタップ部１１に係合させることにより、端子４が端子台３を介して基板１に接続され固定されるようになっている。なお、図２において、端子４及び固定ネジ９は、回路基板１００を構成するものではない。

図３に示すように、端子台３は、端子４が取り付けられる端子取付面６を有する台座部５と、台座部５に対し台座部５の端子取付面６と反対側に延びる４本の固定用リード足（第１リード足）７と、台座部５に対し台座部５の端子取付面６と反対側に延びる２本の接続用リード足（第２リード足）８とを備えている。

具体的には、台座部５は、図４に示すように、端子取付面６を有する平板状の台座本体５ａと、台座本体５ａの両側にそれぞれ設けられて端子取付面６と反対側に延びる折曲部５ｂとを有している。従って、台座本体５ａの両側に設けられる折曲部５ｂ同士は互いに対向して配置されている。

図４に示すように、台座本体５ａには、その中心位置に、ネジ挿入口１０が形成されており、台座本体５ａからは、ネジ挿入口１０の周縁部から基板１に向かって延び、固定ネジ９を固定する筒状のタップ部１１が延びている。ここで、ネジ挿入口１０は、タップ部１１の内壁面１１ａよりも大きい内径を有しており、タップ部１１の内壁面１１ａとネジ挿入口１０の内壁面１０ａとの間にはテーパ面１１ｂが設けられている。このため、固定ネジ９を、ネジ挿入口１０を経てタップ部１１に容易に挿入可能となっている。

さらに、図１にも示すように、台座本体５ａには、端子４の動きを規制して端子４の端子台３からの抜けを防止する複数の規制片１２が設けられている。複数の規制片１２は、端子取付面６の周縁部にネジ挿入口１０を包囲するように設けられている。本実施形態では、規制片１２は４つであり、これらは、台座本体５ａに、基板１と反対側に向かって突出している。

また、図３に示すように、各折曲部５ｂの先端部からは、固定用リード足７が２本ずつ、端子取付面６と反対側の基板１に向かって延びている。さらに具体的には、４本の固定用リード足７は端子取付面６から同一方向に向かって延びており、且つネジ挿入口１０を包囲するように配置されている（図１参照）。

また、図３に示すように、各折曲部５ｂからは、２本の固定用リード足７の間から接続用リード足８が１本ずつ、端子取付面６と反対側の基板１に向かって延びている。

即ち、接続用リード足８の根元部は、４本の固定用リード足７によって囲まれていない位置に配置されている。具体的には、接続用リード足８の根元部は、４本の固定用リード足７同士を結ぶ線上に配置されている。

なお、接続用リード足８は、基板１の固定用スルーホール１３ａに挿入される先端部８ａと、先端部８ａと台座部５の折曲部５ｂとを連結する連結部８ｂとで構成され、固定用リード足７は、基板１の固定用スルーホール１３ｂに挿入される先端部８ａと、先端部８ａと台座部５の折曲部５ｂとを連結する連結部８ｂとで構成されている。

一方、基板１は、図２に示すように、固定用リード足７の先端部７ａが挿入される４個の固定用スルーホール（基板挿入孔）１３ａと、接続用リード足８の先端部８ａが挿入される２個の接続用スルーホール１３ｂとを有している。４個の固定用スルーホール１３ａは、基板１上のタップ部１１に対向する部位の周囲に形成され、２個の接続用スルーホール１３ｂは、基板１上のタップ部１１に対向する部位の周囲であって４個の固定用スルーホール１３ａによって囲まれる矩形状領域の内側に形成されている。そして、４個の固定用スルーホール１３ａには回路パターン部２が接続されず、２個の接続用スルーホール１３ｂには回路パターン部２が接続されている状態となっている。

そして、図４に示すように、接続用リード足８は接続用スルーホール１３ｂ内に挿入されており、接続用リード足８は、半田１７によって接続用スルーホール１３ｂ内で固定されている。ここで、接続用リード足８と回路パターン部２とは、半田１７を介して導通が図られている。図５に示すように、固定用リード足７は固定用スルーホール１３ａ内に挿入され、固定用リード足７と回路パターン部２とは互いに接続されていない。

さらに、図６に示すように、接続用リード足８の先端部８ａは、４本の固定用リード足７の先端部７ａによって囲まれている。言い換えると、接続用リード足８の先端部８ａは、４本の固定用リード足７の先端部７ａ同士を結ぶ領域Ａの内側に配置されている。さらに別言すると、接続用リード足８の先端部８ａは、ネジ挿入口１０を通る中心軸線１４に対し、固定用リード足７の先端部７ａよりも近い位置に配置されている。

以上の構成を有する回路基板１００によれば、以下に示す効果が奏される。

即ち、まず端子台３の台座部５における端子取付面６に端子４を取り付ける。このとき、端子４を端子取付面６上に載せ、固定ネジ９を、端子４の貫通穴４ａ及び端子台３のネジ挿入口１０に挿入し、タップ部１１に固定する。このとき、固定ネジ９の回転に伴って、台座部５に回転トルクが加えられることとなる。

このとき、上述したように、接続用リード足８の先端部８ａは、４本の固定用リード足７の先端部７ａによって囲まれている。別言すると、接続用リード足８の先端部８ａは、ネジ挿入口１０を通る中心軸線１４に対し、固定用リード足７の先端部７ａよりも近い位置に配置されている。

従って、回路基板１００によれば、接続用リード足８の先端部８ａにかかる回転トルクを、固定用リード足７の先端部７ａにかかる回転トルクよりも小さくすることが可能となる。このため、接続用リード足８と基板１とを接続する半田１７に与えるストレスを、固定用リード足７と基板１とを接続する半田１６に与えるストレスよりも小さくすることが可能となり、この半田１７において、ストレスの残留を十分に抑制することができる。別言すれば、４本の固定用リード足７の先端部７ａが、固定ネジ９の締め付けによって発生する荷重を受け止めるため、２本の接続用リード足８の先端部８ａにかかる負担を小さくすることができる。さらに言い換えると、２本の接続用リード８にネジ締めの際の回転ストレスがまともにかかることを防止することができる。

従って、回路基板１００によれば、回転トルクによる残留ストレスが少なくなるので、例えば温度変化の激しい環境下で使用されても、半田１７におけるクラックの発生を十分に防止することが可能となる。よって、回路基板１００が、特に自動車等の温度変化の激しい環境下で使用される場合でも、半田１７における熱衝撃の繰返しによるクラックの発生を十分に防止することが可能となる。従って、回路基板１００によれば、長期信頼性を向上させることができる。

また回路基板１００においては、接続用リード足８が、先端部８ａと台座部５とを連結する連結部８ｂとを有し、連結部８ｂは、先端部８ａに対して折れ曲がっている。そして、連結部８ｂは、先端部８ａから端子取付面６の外側に向かうように延びている。即ち、接続用リード足８は、ネジ挿入口１０を通る中心軸線１４側にキンクしている。そして、接続用リード足８の先端部８ａが基板１の接続用スルーホール１３ｂ内に挿入されている。このため、固定用リード足７で吸収しきれなかった回転トルクによる荷重を、接続用リード足８によって緩和させることが可能となる。このため、接続用リード足８と基板１とを接続する半田１７にストレスが更にかかりにくくなっている。

さらに図５に示すように、回路基板１００においては、固定用リード足７の先端部７ａが湾曲部１８を有し、先端部７ａは、固定用スルーホール１３ａ内に挿入されている。

この場合、固定用リード足７の先端部７ａと半田１６との接触面積が、固定用リード足７の先端部７ａが湾曲部１８を有しない場合に比べて増加する。このため、固定用リード足７に回転トルクが加わっても、固定用リード足７の先端部７ａが湾曲部１８を有しない場合に比べて安定性がより向上する。

ここで、湾曲部１８は、４本の固定用リード足７の先端部７ａによって囲まれる矩形状領域Ａに対して外側に湾曲している。

この場合、固定用リード足７に回転トルクによる荷重が加えられても、固定用リード足７の先端部７ａにおける湾曲部１８が固定用スルーホール１３ａの内壁面内の回転トルク中心から外側の孔壁面に当接して回転トルクによる荷重が固定用リード足７に加えられても、その荷重に対して強固に基板１に固定される。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では固定用リード足７は４本となっているが、少なくとも３本であればよい。従って、固定用リード足７は、３本であっても、５本以上であってもよい。また、上記実施形態では、少なくとも接続用リード足８が回路パターン部２と接続されていればよいため、固定用リード足７は、回路パターン部２と接続されていない構成となっているが、接続用リード足８に加えて固定用リード足７も回路パターン部２と接続するようにしても良い。

また、上記実施形態では、端子台３が、接続用リード足８を２本有しているが、接続用リード足８は１本であってもよい。

さらに、上記実施形態では、４本の固定用リード足７の先端部７ａによって囲まれる矩形状領域Ａの内側に接続用リード足８の先端部８ａが２本とも配置されているが、２本の接続用リード足８が用いられているのは、１本について電気的接続が確保できなくなっても、もう１本について電気的接続が確保できることに加え、さらに全体を対称形とすることにより、製造上の組み立て効率を向上させることが出来るためである。本発明では、少なくとも１本の接続用リード足８の先端部８ａが矩形状領域Ａの内側に配置されていればよい。

また、上記実施形態では、台座部５は、台座本体５ａの両側に折曲部５ｂを有しているが、折曲部５ｂは、固定用リード足７及び接続用リード足８を補強するためのものであり、必ずしも設ける必要はない。この場合、固定用リード足７及び接続用リード足８は、台座本体５ａに直接設けられることとなる。

さらに、上記実施形態では、接続用リード足８の根元部は、４本の固定用リード足７同士によって囲まれない位置に配置されているが、接続用リード足８の根元部は、４本の固定用リード足７によって囲まれる位置に配置されていてもよい。

１…基板、２…回路パターン部、３…端子台、４…端子、５…台座部、６…端子取付面、７…固定用リード足（第１リード足）、７ａ…固定用リード足の先端部、７ｂ…連結部、８…接続用リード足（第２リード足）、８ａ…接続用リード足の先端部、８ｂ…連結部、１３ａ…固定用スルーホール（基板挿入孔）、１６…半田（第１固定部）、１７…半田（第２固定部）、１８…湾曲部、１００…回路基板。

Claims

端子が取り付けられる端子取付面を有する台座部と、
前記台座部に設けられる少なくとも３本の第１リード足と、
前記台座部に設けられる第２リード足とを備えており、
前記第１リード足の先端部及び前記第２リード足の先端部が、前記台座部に対し前記端子取付面と反対側に配置され、
前記第２リード足の先端部は、前記少なくとも３本の第１リード足の先端部同士を結ぶ線よりも内側に配置されている、端子台。
前記第２リード足が、前記先端部と前記台座部とを連結する連結部を有し、前記連結部が、前記先端部に対して折れ曲がり且つ前記先端部から前記端子取付面の外側に向かって延びている、請求項1に記載の端子台。
前記第１リード足の前記先端部が湾曲部を有する、請求項１又は２に記載の端子台。
前記湾曲部が、前記第１リード足の前記先端部によって囲まれる領域に対して外側に湾曲している、請求項３に記載の端子台。
基板と、前記基板上に設けられる回路パターン部と、前記基板上に設けられ前記回路パターン部に電気的に接続される端子台とを備える回路基板であって、
前記端子台が、
前記基板と離間して配置されると共に端子が取り付けられる端子取付面を有する台座部と、
前記台座部に設けられる少なくとも３本の第１リード足と、
前記台座部に設けられる第２リード足とを備えており、
前記第１リード足の先端部及び前記第２リード足の先端部が、前記台座部に対し前記端子取付面と反対の前記基板側に配置され、
前記第２リード足の先端部は、前記少なくとも３本の第１リード足の先端部同士を結ぶ線よりも内側に配置されており、
前記第１リード足の先端部と前記基板とが第１固定部によって固定され、
前記第２リード足の先端部と前記基板とが第２固定部によって固定され、
前記第２リード足は前記回路パターン部に接続されている、回路基板。
前記第２リード足が、前記先端部と前記台座部とを連結する連結部を有し、前記連結部が、前記先端部に対して折れ曲がり且つ前記先端部から前記端子取付面の外側に向かって延びている、請求項５に記載の回路基板。
前記第１リード足の前記先端部が湾曲部を有し、前記先端部が、前記基板に形成された基板挿入孔に挿入されている、請求項５又は６に記載の回路基板。
前記湾曲部が、前記第１リード足の前記先端部によって囲まれる領域に対して外側に湾曲している、請求項７に記載の回路基板。