JP6020509B2 - 回路基板接続用ターミナル - Google Patents

Description

本発明は、回路基板の導電パターンに半田接続部を半田付けして回路基板に実装され、回路基板の導電パターンを周囲のシールド板等の外部導体へ電気接続する回路基板用ターミナルに関し、更に詳しくは、外部導体に弾性接触するＵ字状に形成された板バネ片を備えた回路基板接続用ターミナルに関する。

プリント配線基板の接地パターンをその周囲のシールド板に接続して短絡させるアースターミナルなど、回路基板に実装され回路基板の導電パターンを外部導体へ電気接続する種々の回路基板接続用ターミナルが知られている。従来、このように回路基板に実装される回路基板接続用ターミナルは、所定長さのバネスパンを有する板バネ片を外部導体に弾性接触させて外部導体と電気接続しているが、特許文献１乃至３に示すように、回路基板の実装密度が低下しないように、板バネ片をＵ字状に屈曲させて回路基板への投影面積が増加しないようにしている。

以下、特許文献１に記載の回路基板接続用ターミナル１００を、図１１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。この回路基板接続用ターミナル１００は、プリント配線基板の接地パターンをその周囲のシールド板に接続して短絡させるアースターミナルであって、プリント配線基板の接地パターンに半田付けされるベース板部１０１と、ベース板部１０１の一辺からベース板部１０１の上方にＵ字状に折り返された板バネ片１０２と、ベース板部１０１の両側から立設された一対の係合壁１０３、１０３を一体に備えている。

一対の係合壁１０３、１０３の上端はそれぞれ内向きに直角に折り曲げられ、板バネ片１０２の先端部１０２ａを係合させて位置決めするストッパー部１０３ａ、１０３ａとなっている。先端部１０２ａの基端側は、平坦面となった平面吸着領域１０４が形成され、その表面は、先端部１０２ａがストッパー部１０３ａに係合して板バネ片１０２が位置決めされた状態でベース板部１０１と平行な水平面となっている。

このように構成された回路基板接続用ターミナル１００は、複数個がテープ上に配列され、自動機の吸着ノズルで平面吸着領域１０４を吸引して保持し、クリーム半田などが塗布されたプリント配線基板の接地パターン上にベース板部１０１を載置する。その後、リフロー炉を通してベース板部１０１と対向する接地パターンが半田接続されることにより、プリント配線基板上に実装される。

プリント配線基板に実装された状態で、板バネ片１０２は、先端部１０２ａがストッパー部１０３ａに係合して上下方向に位置決めされているので、板バネ片１０２の外部導体と接触する接触部のプリント配線基板からの高さも一定の高さに位置決めされ、外部導体と同一位置で同一接触圧で接触する。

実用新案登録第３０６４７５６号公報 特許第３８５１５２６号公報 特表２０１２−５０３８５５号公報

特許文献１に記載の従来の回路基板接続用ターミナル１００では、プリント配線基板の接地パターンに半田付けするベース板部１０１から板バネ片１０２に沿って半田付けする際の半田フラックスが上昇し、板バネ片１０２の接触部を覆うことにより外部導体との接続不良が発生する恐れがある。

また、プリント配線基板から外部導体までの高さが変更されると、板バネ片１０２との接触位置や接触圧も異なることになるので、板バネ片１０２自体の長さや形状を変更した全く異なる回路基板用ターミナルを新たに設計して製造する必要があった。

更に、自動機の吸着ノズルで吸着する平面吸着領域１０４は、回路基板用ターミナル全体の重心付近に形成しているが、板バネ片１０２の長さや形状を変更すると重心も移動する。そのため、板バネ片１０２のみの形状を変えた回路基板用ターミナルの平面吸着領域１０４を吸着ノズルで吸着すると、接地パターンまで移動させる際にバランスがくずれて落下したり、接地パターン上に正しい姿勢で載置できないという問題が生じる。そこで、板バネ片１０２だけでなく、平坦面とする平面吸着領域の位置まで変更した回路基板用ターミナルを別に製造する必要があった。

また、平面吸着領域１０４を形成する位置は、平面吸着領域１０４に接近する吸着ノズルが板バネ片１０２と干渉しない部位に形成する必要があり、回路基板接続用ターミナル１００では、板バネ片１０２の頂部を平坦面に加工して平面吸着領域１０４としている。しかしながら、Ｕ字状に曲げ加工する板バネ片１０２の中間の部位を更に平坦面に加工する余分な加工工程が必要となるので、従来はもともと平坦なベース板部１０１の一部を平面吸着領域としている。しかしながら、前述のようにその平面吸着領域は、その上方が板バネ片で覆われない部位としなければならないので、平面吸着領域を重心の近くに形成できないばかりか、平面吸着領域を板バネ片と鉛直方向で重なる位置に形成できないので回路基板への投影面積が増加し、回路基板の高密度実装の障害となっていた。

また、従来の回路基板接続用ターミナル１００では、外部導体と接続する前の状態の板バネ片１０２の接触部を一定の高さとするために、一対の係合壁１０３のストッパー部１０３ａを設ける必要があった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、回路基板上の板バネ片の接触部の高さを変えずに、接触部が半田フラックスで覆われることがなく、外部導体との接続の信頼性が得られる回路基板接続用ターミナルを提供することを目的とする。

また、外部導体の回路基板に対する高さが変更されても、板バネ片の形状を変更しない簡単な形状変更で、接触圧が変化せず、重心位置が変化しない回路基板接続用ターミナルを提供することを目的とする。

また、回路基板への投影面積を増加させずに、重心付近に自動機の吸着ノズルで吸引する平面吸着領域を形成することができる回路基板接続用ターミナルを提供することを目的とする。

また、自由状態での板バネ片の接触部の高さを別にストッパー部を設けることなく調整する回路基板接続用ターミナルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１に記載の回路基板接続用ターミナルは、回路基板の導電パターンに半田接続される半田接続部と、回路基板に平行に支持されるベース板部と、ベース板部に片持ち支持され、自由端側の接触部が外部導体に弾性接触するＵ字状の板バネ片とを備え、回路基板の導電パターンを外部導体へ電気接続する回路基板接続用ターミナルであって、
ベース板部と半田接続部の間に、ベース板部を回路基板の上方に所定の間隔を隔てて平行に支持する脚部が形成され、ベース板部は、前後方向を長手方向とする脚部上の後方寄りに掛け渡され、板バネ片は、ベース板部の後端を基端としてベース板部と回路基板との間隙を挿通し、自由端側がベース板部の前方に突出する状態で片持ち支持されることを特徴とする。

板バネ片は、脚部で回路基板の上方に所定の間隔を隔てて支持されるので、回路基板の導電パターンに半田接続部を半田接続する際のフラックスは、板バネ片部の接触部まで到達しない。脚部で隔てられる回路基板とベース板部の間で板バネ片を撓ませるので、脚部を設けても、接触部が外部導体に弾性接触する接触位置の回路基板上の高さは変化せず、全体の低背化を損なわない。

Ｕ字状の板バネ片は、ベース板部の後端を基端としてベース板部と回路基板との間隙を挿通して片持ち支持されるので、板バネ片の基端から自由端側の接触部までのバネスパンを充分に長くしても、回路基板接続用ターミナルの全長が増加しない。

請求項２に記載の回路基板接続用ターミナルは、ベース板部が、一対の半田接続部からそれぞれ互いに平行に立設される一対の脚部の間に掛け渡され、一対の半田接続部と一対の脚部とベース板部と板バネ片とが、一枚の導電性金属板から一体に形成されることを特徴とする。

板バネ片は、平行に立設される一対の脚部の間に掛け渡されるベース板部に安定して支持される。

回路基板上の異なる高さの外部導体に、板バネ片の形状や板バネ片の接触部の位置が変化することなく、一対の脚部の高さを変えるだけで接触部が弾性接触する。

一対の脚部の高さは、一枚の導電性金属板からプレス成形する一対の脚部の幅を変更するだけで変更される。

また、一対の脚部の高さを変化させても、全体の重心位置は変化しない。

請求項３に記載の回路基板接続用ターミナルは、ベース板部の平面に、実装機の吸着ノズルをベース板部に吸着させる平面吸着領域が形成されていることを特徴とする。

全体の重心はベース板部の平面にあるので、重心近くに形成した平面吸着領域を吸着ノズルで吸着して移動させる際にバランスがくずれて落下したり、傾斜姿勢で回路基板上に配置されることがない。

板バネ片は、ベース板部の後端を基端としてベース板部と回路基板との間隙を挿通して自由端側がベース板部の前方に突出するので、ベース板部に上方から接近する吸着ノズルと干渉することがない。

請求項４に記載の回路基板接続用ターミナルは、板バネ片が、Ｕ字状に曲げ加工する際の組み立て応力でベース板部の前端に当接し、外部導体に弾性接触する前の接触部が位置決めされることを特徴とする。

板バネ片を片持ち支持するベース板部が、板バネ片の接触部の高さを位置決めするストッパーとして作用する。

請求項５に記載の回路基板接続用ターミナルは、ベース板部の後端に複数の板バネ片が互いに平行に片持ち支持されることを特徴とする。

複数の板バネ片の接触部が外部導体に弾性接触するので、いずれかの板バネ片の接触部と外部導体との接触不良が生じても、外部導体と回路基板接続用ターミナルは確実に電気接続する。

請求項１の発明によれば、板バネ片の接触部の回路基板上の高さを変えずに、接触部に回路基板へ実装する際の半田フラックスが達しない構造として、接触部と外部導体とを確実に電気接続させることができる。

また、回路基板への投影面積を拡大させずに、板バネ片のバネスパンを充分に長くとることができる。

請求項２の発明によれば、板バネ片は、平行に立設される一対の脚部の間に掛け渡されるベース板部に安定して支持され、接触部を外部導体へ弾性接触させても、ベース板部や脚部に捻り応力が発生しない。

また、接触部が弾性接触する外部導体の回路基板上の高さが異なる高さに変更されても、一対の脚部の高さを対応して変更するだけで、板バネ片などの他の部位の形状を変更せずに、接触部を高さが異なる外部導体へ接触させることができる。板バネ片の形状が変化しないので、接触部の位置が変化したり、外部導体に弾性接触する接触圧が変化せず、接続特性が変化しない。

一対の脚部の高さを変更しても、全体の重心位置は大きく移動しないので、自動機の吸着ノズルで吸着するために平坦面に形成する平面吸着領域を別の位置に形成する必要がない。

また、一枚の導電性金属板からプレス成形する一対の脚部の幅を変えて脚部の高さを変更するだけで、外部導体に弾性接触する接触部の回路基板上の高さが調整できる。

請求項３の発明によれば、吸着ノズルとの干渉を考慮せずに、板バネ片と鉛直方向で重なるベース板部の平面に平面吸着領域を形成できるので、回路基板への実装面積が拡大せず、回路基板の高密度実装が可能となる。

請求項４の発明によれば、ストッパーを形成することなく、板バネ片の接触部の高さを位置決めできる。

請求項５の発明によれば、回路基板の導電パターンと外部導体間の高い接続信頼性が得られる。

本発明の一実施の形態に係る回路基板接続用ターミナル１の前方側の斜め上方からみた斜視図である。 回路基板接続用ターミナル１の後方側の斜め下方からみた斜視図である。 回路基板接続用ターミナル１の側面図である。 板バネ片２に沿って切断した回路基板接続用ターミナル１の縦断面図である。 回路基板接続用ターミナル１の使用状態を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る回路基板接続用ターミナル２０の前方側の斜め上方からみた斜視図である。 板バネ片２に沿って切断した回路基板接続用ターミナル２０の縦断面図である。 導電性金属板をプレス打ち抜いたフープ材を示し、（ａ）は、回路基板接続用ターミナル１を成形するフープ材３の（ｂ）は、回路基板接続用ターミナル２０を成形するフープ材２１の要部平面図である。 第３の実施の形態に係る回路基板接続用ターミナル３０の（ａ）は、前方側の斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は、板バネ片２に沿って切断した縦断面図である。 第４の実施の形態に係る回路基板接続用ターミナル４０の前方側の斜め上方からみた斜視図である。 回路基板接続用ターミナル１００を示す（ａ）は、板バネ片１０２に沿って切断した縦断面図、（ｂ）は、平面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る回路基板接続用ターミナル１を、図１乃至図５と図８（ａ）を用いて説明する。この回路基板接続用ターミナル１は、図５に示すように、電子機器のシールドケース１０をプリント配線基板１１の図示しない接地パターンへ電気接続して接地させる目的でプリント配線基板１１上に実装されるターミナルであるので、以下、単にアースターミナル１という。また、以下の説明では、図３の左方を前方と、右方を後方と、上下方向をそのまま上下方向として各部の位置を説明する。

アースターミナル１は、図１乃至図４に示すように、鉛直方向に起立する長方形板状の一対の脚部４、４と、各脚部４の底面から外方に向けて水平方向に連設された一対の半田接続部５、５と、一対の脚部４、４上の後方寄りに掛け渡されたベース板部６と、ベース板部６の後端に片持ち支持されるＵ字状の板バネ片２とが、燐青銅、チタン銅等の弾性を有する一枚の導電性金属板から一体に形成される。

半田接続部５は、プリント配線基板１１の表面と平行で、プリント配線基板１１の対応部位に形成されるクリーム半田が付着する接地パターン上に配置され、リフロー炉を通して接地パターンと半田付けされることにより接地パターンに電気接続する。一対の半田接続部５、５は、ベース板部６の横幅を隔てて互いに平行でそれぞれ前後方向に沿った細長帯状に形成されるので、その底面全体が接地パターンに半田接続することにより、アースターミナル１の全体がプリント配線基板１１に強固に固定された状態で表面実装される。

長方形状の脚部４の前後方向幅は、アースターミナル１が前後方向に回転しない充分な長さであれば任意の幅とすることができるが、ここでは、アースターミナル１全体の重心がベース板部６の中央となるようにその幅を調整している。また、上下方向幅、すなわち脚部４の高さは、プリント配線基板１１と外部導体であるシールドケース１０との間隔により決定され、後述するように、脚部４上のベース板部６に片持ち支持された板バネ片２の接触部７がシールドケース６に弾性接触する高さとなっている。

ベース板部６は、一対の脚部４、４上の後方寄りに水平に支持され、全体を平坦面とすることにより、その表面に実装機の汎用ノズルで吸着する図中波線で示す平面吸着領域８が形成される。平面吸着領域８の大きさは、汎用の自動機の吸着ノズルで吸引してアースターミナル１を搬送可能とするように、少なくとも０．６φ以上大きさの平坦面で形成する。ベース板部６が一対の脚部４、４上の後方寄りに掛け渡されることにより、一対の脚部４、４の間の前方寄りの隙間は、上方が開口している。

板バネ片２は、ベース板部６の後端に一体に連設された細長帯状板で形成され、後端に連結する基端から下方の前方に向かってＵ字状に折り返され、折り返された先の中間連結部２ａは、脚部４により隔てられるベース板部６とプリント配線基板１１との間隙を前方に向かって挿通し、前方に突出する更にその自由端側は、上述の一対の脚部４、４間の前方寄りの開口を通してベース板部６前方の斜め上方に突出して、ベース板部６の後端に片持ち支持される。ベース板部６前方の斜め上方に突出する自由端側の先端部は、更に下方にＵ字状に折り返され、先端部の最上端がシールドケース１０に弾性接触する接触部７となっている。

板バネ片２は、プレス成形によって上記形状に折り曲げ加工され、その曲げ加工の工程で中間連結部２ａが下方からベース板部６の前端に弾性接触し、接触部７がプリント配線基板１１から一定の高さで位置決めされる。

上述したように、ベース板部６は、一対の脚部４、４の後方寄りに掛け渡されているが、ベース板部６の前方に板バネ片２が突出するので、全体の重心は、ベース板部６の中央の平面吸着領域８内にある。従って、平面吸着領域８を自動機の吸着ノズルで吸引して、プリント配線基板１１上へ搬送する際には、アースターミナル１がバランス良く吸着され、半田接続部５を水平に保持したまま、確実にプリント配線基板１１の対応する接地パターン上へ配置できる。

上述した構成からなるアースターミナル１は、図８（ａ）に示すように、キャリア１２に連結された１個のアースターミナル１となる打ち抜き成形品１Ａを折り曲げ加工して形成される。キャリア１２には、多数の打ち抜き成形品１Ａが一定ピッチＰで連続して繋がれ、フープ成形に好適なフープ材３を形成している。

打ち抜き成形品１Ａは、ベース板部６の周囲に、図８（ａ）において上下方向に一対の脚部４、４とその外側に半田接続部５、５が、左方に板バネ片２がそれぞれ同一平面上に連設される。すなわち、打ち抜き成形品１Ａの図８（ａ）における上下方向幅は、ベース板部６の左右方向幅ｗ１に、一対の脚部４、４の幅２ｗ２と一対の半田接続部５、５の幅２ｗ３を加えた幅（ｗ１＋２ｗ２＋２ｗ３）であり、隣り合う打ち抜き成形品１Ａ間のピッチＰは、この幅より少なくとも長い間隔としている。プレス成形機は、このピッチＰでキャリア１２をその長手方向に沿って移動し、打ち抜き成形品１Ａの図中波線部分を直角に折り曲げ加工するとともに、板バネ片２を湾曲加工し、図１に示す形状のアースターミナル１とした後、キャリア１２から切断する。

キャリア１２から切断したアースターミナル１をプリント配線基板１１へ実装する行程は、自動機の吸着ノズルでアースターミナル１の平面吸着領域８を吸引して、水平姿勢を保った姿勢で半田接続部５、５をプリント配線基板１１の接地パターン上に載置し、リフロー炉を通して両者を半田接続する。その後、図５に示すように、アースターミナル１を実装したプリント配線基板１１と機器のシールドケース１０とが間隔Ｈで接近する位置で両者を固定すると、アースターミナル１の接触部７がシールドケース１０に弾性接触し、シールドケース１０が接地される。

プリント配線基板１１と機器のシールドケース１０とが間隔Ｈより短い距離を隔てて相互に固定される場合には、図６、図７に示すように、アースターミナル１に比べて脚部２２の高さが低い回路基板接続用ターミナル（アースターミナル）２０を用いてシールドケース１０をプリント配線基板１１の接地パターンへ接続する。

この本発明の第２実施の形態に係るアースターミナル２０は、脚部２２の鉛直方向幅が異なるのみであるので、他の構成についてはアースターミナル１と同一の番号を付してその説明を省略する。図１と図６を比較して明らかなように、プリント配線基板１１から外部導体であるシールドケース１０との接触位置までの高さＨが変化しても、ベース板部６や板バネ片２の形状は変化しないので、弾性接触する接触圧や接触部７の水平位置は変化せず、新たに板バネ片２の形状を設計する必要がない。また、脚部２２の高さが変化するだけなので、全体の重心位置はほぼ移動せず、平坦面とするベース板部６の平面吸着領域８の位置を変更せずにバランス良くアースターミナル２０を吸着できる。

このアースターミナル２０は、図８（ｂ）に示す打ち抜き成形品２０Ａを折り曲げ加工して形成され、多数の打ち抜き成形品２０Ａが抜き成形品１Ａと同一ピッチＰで連続してキャリア１２に繋がれ、フープ材２１を形成している。

図８（ａ）に示す打ち抜き成形品１Ａと比較すると、打ち抜き成形品２０Ａは、図中の脚部２２の上下方向の幅がｗ２’とｗ２より短いだけであるので、抜き成形品１Ａを打ち抜く領域内で打ち抜き成形品２０Ａを形成でき、フープ材２１の送りピッチＰをフープ材３と同一ピッチとすることができる。従って、実装するプリント配線基板１１から外部導体１０との接触位置までの高さが変更されても、同一のプレス加工機でアースターミナル２０を製造でき、また、脚部２２の幅を変更するだけで、他の打ち抜き形状を変えずにアースターミナル２０とする打ち抜き成形品２０Ａが得られる。

上述の各実施の形態では、一対の脚部４、２２でベース板部６を回路基板１１から一定の間隔を隔てて水平に支持しているが、脚部の位置や数は上述の実施の形態に限らない。図９は、一枚の脚部３１を前面に配置した第３実施の形態に係るアースターミナル３０を示し、図１０は、一枚の脚部４１を側面に配置した第４実施の形態に係るアースターミナル４０を示し、それぞれ第１の実施の形態に係るアースターミナル１と同一若しくは同様に作用する構成については同一番号を付してその説明を省略する。

図９（ａ）（ｂ）に示すアースターミナル３０は、板バネ片２を片持ち支持するベース板部３２と半田接続部３３とを前面に配置する脚部３１で断面コの字状に連結し、ベース板部３２の前方に穿設する開口３２Ａに板バネ片２の自由端側を挿通させる。

また、図１０に示すアースターミナル４０は、アースターミナル１の一対の脚部４の一方を省略して脚部４１でベース板部６を支持するもので、半田接続部４２をベース板部６とほぼ同一幅とすることにより、ベース板部６を回路基板１１の表面に対して水平に支持する。

上述の実施の形態では、ベース板部６に一枚の板バネ片２が片持ち支持されているが、板バネ片をその長手方向に沿って穿設されるスリットで分割し、複数の板バネ片がベース板部に片持ち支持されるものであってもよい。

更に、上述の実施の形態では、回路基板接続用ターミナルを回路基板の接地パターンに半田接続するアースターミナルで説明したが、電源や信号パターンに接続する電源用ターミナルや信号ターミナルについても適用できる。

更に、回路基板接続用ターミナルは、回路基板の表面に表面実装される例で説明したが、半田接続部を回路基板の背面側へ挿通し、背面側のパターンに半田付けして回路基板に実装されるものであってもよい。

回路基板のパターンと回路基板の近くに配設される外部導体とを電気接続する回路基板接続用ターミナルに適している。

１、２０、３０、４０ 回路基板接続用ターミナル
２ 板バネ片
４、２２、３１、４１ 脚部
５、３３、４２ 半田接続部
６、３２ ベース板部
７ 接触部
８ 平面吸着領域
１０ シールドケース（外部導体）
１１ プリント配線基板（回路基板）
１２ キャリア

Claims (5)

1. 回路基板の導電パターンに半田接続される半田接続部と、前記回路基板に平行に支持されるベース板部と、ベース板部に片持ち支持され、自由端側の接触部が外部導体に弾性接触するＵ字状の板バネ片とを備え、
   回路基板の導電パターンを外部導体へ電気接続する回路基板接続用ターミナルであって、
   ベース板部と半田接続部の間に、ベース板部を前記回路基板の上方に所定の間隔を隔てて平行に支持する脚部が形成され、
   ベース板部は、前後方向を長手方向とする脚部上の後方寄りに掛け渡され、
   板バネ片は、ベース板部の後端を基端としてベース板部と前記回路基板との間隙を挿通し、自由端側がベース板部の前方に突出する状態で片持ち支持されることを特徴とする回路基板接続用ターミナル。
2. ベース板部は、一対の半田接続部からそれぞれ互いに平行に立設される一対の脚部の間に掛け渡され、
   前記一対の半田接続部と一対の脚部とベース板部と板バネ片とが、一枚の導電性金属板から一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板接続用ターミナル。
3. ベース板部の平面に、実装機の吸着ノズルをベース板部に吸着させる平面吸着領域が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の回路基板接続用ターミナル。
4. 板バネ片は、Ｕ字状に曲げ加工する際の組み立て応力で前記ベース板部の前端に当接し、外部導体に弾性接触する前の接触部が位置決めされることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回路基板接続用ターミナル。
5. ベース板部の後端に複数の板バネ片が互いに平行に片持ち支持されることを特徴とする請求項１又は請求項４のいずれか１項に記載の回路基板接続用ターミナル。

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