JP7072410B2

JP7072410B2 - プレスフィット端子

Info

Publication number: JP7072410B2
Application number: JP2018048320A
Authority: JP
Inventors: 裕基田内; 俊幸三井; 仁末松
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Shinko Leadmikk Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Shinko Leadmikk Co Ltd
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP2019160700A

Description

本発明は、プレスフィット端子に関する。

プレスフィット端子は、基板のスルーホールに挿入され、弾性的に変形することで基板に接触した状態で保持される。特許文献１には、細長い開口部が形成されたプレスフィット端子が開示されている。

特許４５３２４６２号明細書

特許文献１に開示されたものを含め、従来のこの種のプレスフィット端子では、スルーホールへの挿入時には開口部の先端側が後端側よりも先に変形する。また、スルーホールへの挿入完了時のひずみ（弾性ひずみ）が開口部の先端側に集中しており、主に開口部の先端側の変形によって基板に対する保持力が得られている。そのため、従来のプレスフィット端子では、保持力を向上しようとすると、必然的にスルーホールへの挿入必要な挿入力も高くなる。つまり、従来のプレスフィット端子では、保持力を確保しつつ、挿入力を低減することは困難である。また、プレスフィット部の断面形状によってはめっき後のリフロー処理でSnが溶け表面張力によってSnが流れて厚みが変わることにより、挿入力や保持力も変化して安定しない。

本発明は、保持力を確保しつつ、挿入力を低減できるプレスフィット端子を安定して提供することを課題とする。

本発明の一態様は、タブ状部と、先端部を形成し、スルーホール内に導入される導入部と、前記タブ状部と境界をなすとともに前記導入部と連続し、前記スルーホール内で保持される保持部とを有するプレスフィット部と、前記プレスフィット部に設けられた開口部とを備え、前記保持部および前記導入部は、概ね一定の幅を有して前記開口部を画定する一対のアーチ状部を形成し、前記一対のアーチ状部は、外向きに湾曲して前記タブ状部との前記境界と前記先端部とで合流しており、前記プレスフィット部が前記境界から前記先端部へと延びる方向を長さ方向、前記長さ方向と直交する方向を幅方向、前記長さ方向において前記プレスフィット部の前記幅方向の寸法が最大となる位置を最大幅位置とした場合において、前記プレスフィット部の長さに対する、前記開口部における前記タブ状部との前記境界側の端縁である開口部後端から前記開口部における前記導入部側の端縁である開口部先端までの長さである開口長さの比が０．７以上であり、前記開口長さに対する、前記最大幅位置から前記開口部先端までの長さである開口先端長さの比が０．６以下である、プレスフィット端子を提供する。

本発明に係るプレスフィット端子によれば、保持力を確保しつつ、挿入力を低減できる。

本発明の実施形態に係るプレスフィット端子の部分正面図。図１のII-II線での模式的な断面図。基板のスルーホールに圧入した状態の本発明の実施形態に係るプレスフィット端子を示す模式図。挿入量と挿入力の関係を示すグラフ。引抜量と引抜力の関係を示すグラフ。基板のスルーホールに圧入した状態の比較例に係るプレスフィット端子を示す模式図。図２の部分VIIの顕微鏡写真。図２の部分VIIIの顕微鏡写真。図７の凸部の評価曲線。図７の凸部（凹部の部分）の顕微鏡写真。凹部がない場合の図１０と同様の顕微鏡写真。

図１から図３を参照すると、本発明の実施形態に係るプレスフィット端子１は、導電性金属板を打ち抜き形成してなり、タブ状部２と、タブ状部２の先端に設けられたプレスフィット部３とを備える。プレスフィット端子１は表面が硬質めっきで被覆されており、めっきの構成はニッケルや、さらにニッケルの上に銅と錫の合金が形成されたものである。母材としては銅が好ましく、銅合金としてはりん青銅が好ましい。タブ状部２は、本実施形態では、幅が概ね一定の帯状である。プレスフィット部３は、基板４のスルーホール４ａに圧入状態で保持される。プレスフィット部３は、導入部５と、導入部５に連続する保持部６とを備える。導入部５は、スルーホール４ａを突き抜ける先端部５ａを含む。保持部６は、プレスフィット部３の最大幅の部分である保持中心６ａを備える。保持部６の、保持中心６ａからタブ状部２の境界へかけての外形輪郭６ｂ，６ｃは、漸次幅狭となる一対の円弧状である。また、保持部６の、保持中心から先端部５ａへかけての外形輪郭６ｄ，６ｅは、漸次幅狭となる一対の円弧状である。保持部６の外形輪郭６ｄ，６ｅと導入部５の外形輪郭５ｂ，５ｃとは滑らかに連続している。導入部５の外形輪郭５ｂ，５ｃは、先端部５ａに向けて漸次幅狭となる一対の円弧状である。

プレスフィット部３には、導入部５と保持部６とに跨がるように、開口部（アイレット）７が設けられている。開口部７は、保持中心６ａと一致する最大幅位置７ａを有する。開口部７の、最大幅位置７ａから導入部５の先端部５ａ側の端部、すなわち開口先端部７ｂに向かう部分の開口縁７ｃ，７ｄは、漸次幅狭となる一対の円弧状である。開口先端部７ｂは、開口縁７ｃ，７ｄよりも曲率半径が十分小さい円弧状である。開口部７の、最大幅位置７ａから保持部６とタブ状部２との境界側の端部、すなわち開口後端部７ｅに向かう部分の開口縁７ｆ，７ｇは、互いに幅狭となる一対の円弧状である。開口後端部７ｅは開口縁７ｆ，７ｇよりも曲率半径が十分小さい円弧状である。開口縁７ｆ，７ｇの曲率半径は、開口縁７ｃ，７ｄの曲率半径よりも小さい。開口部７を設けたことで、導入部５と保持部６にかけて幅が概ね一定である一対のアーチ状部８，９が形成されている。これらのアーチ状部８，９は、導入部５の先端部５ａと、保持部６のタブ状部２との境界部分とで合流しており、個々のアーチ状８，９は、両端固定で外向きに湾曲した弾性梁とみなすことができる。

開口先端部７ｂの位置は前方側、つまりプレスフィット部３（導入部５）の先端部５ａ側に設定されている。具体的には、開口部７の最大幅位置７ａから開口先端部７ｂまでの長さ（開口先端長さＬａｆ）は、開口部７の最大幅位置７ａから開口後端部７ｅまでの長さ（開口後端長さＬａｒ）までの長さよりも長い。また、プレスフィット部３の長さＬｐに対する開口長さＬａの比は０．７以上０．９以下に設定される。より好ましくは、長さＬｐに対する開口長さＬａの比は、０．７５以上０．８５以下である。さらに、開口部７の長さＬａに対する開口先端長さＬａｆの比は０．５以上０．６以下に設定される。より好ましくは、長さＬａに対する開口先端長さＬａｆに対する比は、０．５５以上０．６以下である。

以上のように、開口先端部７ｂの位置を前方側に設定したことで、本実施形態のプレスフィット端子１は、以下の特徴を有する。

基板４のスルーホール４ａにプレスフィット部３が圧入されると、導入部５の少なくとも一部と、保持部６の少なくとも一部、つまりプレスフィット部３の開口部７が設けられた部分が弾性変形し、それによってプレスフィット端子１とスルーホール４ａの孔壁との電気的接続が確保される。具体的には、スルーホール４ａへの圧入完了状態では、プレスフィット部３の開口先端部７ａ側と開口後端部７ｅ側の両方が弾性変形している。

スルーホール４ａへの圧入する際には、まずプレスフィット部３の開口先端部７ａ側が変形するが、スルーホール４ａへの圧入完了状態では、開口先端部７ａ側のひずみを低減する一方、開口後端部７ｅ側のひずみを大きくしている。先に発生する開口先端部７ａ側の変形によるひずみを小さくすることで挿入初期の挿入力を低減できる。この挿入力の低減により、プレスフィット端子１のスルーホール４ａへの圧入時のバリの発生を抑制すると共に、基板４に対するダメージを低減できる。また、保持力として開口先端部７ａ側及び開口後端部７ｅ側の弾性変形をバランス良く利用しているため、挿入力に対する保持力を高くすることができ、安定した接続を得ることができる。言い換えれば、保持力を確保しつつ、挿入力を低減できる。

図４を参照すれば明らかなように、圧入開始から圧入完了まで、弾性変形によって生じる応力が漸増する。言い換えれば、圧入開始から圧入完了まで、弾性変形によって生じる応力が一端低下して再び増加することがない。なお、図４において、実線が本実施形態のプレスフィット端子１の場合であり（実施例）、破線は図６に示す比較例の場合である。また、図４より、実施例における挿入力は全体として比較例よりも低いことが確認できる。実施例では、プレスフィット部３の長さＬｐに対する開口長さＬａの比（Ｌａ／Ｌｐ）は０．８２４で、開口部７の長さＬａに対する開口先端長さＬａｆの比（Ｌａｆ／Ｌａ）は０．５９８である。また、比較例では、プレスフィット部３の長さＬｐに対する開口長さＬａの比（Ｌａ／Ｌｐ）は０．６１で、開口部７の長さＬａに対する開口先端長さＬａｆの比（Ｌａｆ／Ｌａ）は０．５８である。

図５は実施例並びに比較例における引抜力の変化を示す。この図５から、実施例における引抜力が比較例よりも十分に高いこと、つまり高い保持力が得られることが確認できる。

図７及び図８を参照すると、アーチ状部８，９は、外向きに突出する凸部１１と、凸部１１の中央部に形成された凹部１２とを備える。図９を併せて参照すると、凹部１２の深さＤＥは、０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、Ｎｉめっき及びそれに続くＳｎめっき後のリフローにおける錫流れによる錫めっき厚のばらつきが発生しない。例えば、図１０に示すように、中央部に深さＤＥが０．０５ｍｍを上回っていると、リフロー処理時に断面部の凹部１２に溶融した錫が流れて錫層が過多な状態となる。これに対して、凹部１２の深さＤＥを０．０５ｍｍ以下に設定することで、リフロー処理時に錫が流れる状態にならず、均一な合金化処理ができる。

図１を参照すると、開口部７の最大幅位置７ａにおける幅（最大幅Ｗ１）は、板厚の６０％以上３００％以下（好ましくは８０％以上２００％以下）であることが好ましい。板厚に対して開口部７の最大幅Ｗ１をこの範囲に設定することで、材料の弾性ひずみを十分利用できるため、スルーホール４ａへの挿入によるプレスフィット部３の変形を十分吸収できる。また、この設定により、プレスフィット端子１を打ち抜き形成する際に、金型の強度を確保することで金型のダメージを低減し、生産性及び加工精度の向上を図ることができる。

プレスフィット部３の最大幅Ｗ２（図１参照）は、挿入されるスルーホール４ａの径Ｄ（図３参照）の１．１倍以上１．５倍以下が好ましい。プレスフィット部３の最大幅Ｗ２をこの範囲に設定することで、プレスフィット端子１の変形量が確保できるため、弾性変形によるスルーホール４ａとプレスフィット端子１の接触部分の圧力が十分確保できる。なお、プレスフィット部３の最大幅Ｗ２がスルーホール４ａの径Ｄの１．５倍を上回ると、挿入力が大きくなりすぎ、プレスフィット端子１の折損やスルーホール４ａが設けられた基板４の割れが発生するおそれがある。

１プレスフィット端子
２タブ状部
３プレスフィット部
４基板
４ａスルーホール
５導入部
５ａ先端部
５ｂ，５ｃ外形輪郭
６保持部
６ａ保持中心
６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ外形輪郭
７開口部
７ａ最大幅位置
７ｂ開口先端部
７ｃ，７ｄ，７ｆ，７ｇ開口縁
７ｅ開口後端部
８，９アーチ状部
１１凸部
１２凹部
Ｌａ開口部の長さ
Ｌａｆ開口先端長さ
Ｌａｒ開口後端長さ
Ｌｐプレスフィット部の長さ

Claims

タブ状部と、
先端部を形成し、スルーホール内に導入される導入部と、前記タブ状部と境界をなすとともに前記導入部と連続し、前記スルーホール内で保持される保持部とを有するプレスフィット部と、
前記プレスフィット部に設けられた開口部と
を備え、
前記保持部および前記導入部は、概ね一定の幅を有して前記開口部を画定する一対のアーチ状部を形成し、前記一対のアーチ状部は、外向きに湾曲して前記タブ状部との前記境界と前記先端部とで合流しており、
前記プレスフィット部が前記境界から前記先端部へと延びる方向を長さ方向、前記長さ方向と直交する方向を幅方向、前記長さ方向において前記プレスフィット部の前記幅方向の寸法が最大となる位置を最大幅位置とした場合において、
前記プレスフィット部の長さに対する、前記開口部における前記タブ状部との前記境界側の端縁である開口部後端から前記開口部における前記導入部側の端縁である開口部先端までの長さである開口長さの比が０．７以上であり、
前記開口長さに対する、前記最大幅位置から前記開口部先端までの長さである開口先端長さの比が０．６以下である、プレスフィット端子。
前記アーチ状部の断面形状は、外向きに突出する凸部と、凸部の中央部に形成された凹部とを備え、
前記凹部の深さが０．０５ｍｍ以下である、請求項１に記載のプレスフィット端子。
前記最大幅位置での前記一対のアーチ状部の内面同士の前記幅方向における間隔を前記開口部の最大幅、前記長さ方向にも前記幅方向にも直交する厚さ方向における前記プレスフィット部の寸法を板厚とした場合において、前記開口部の前記最大幅は、前記板厚の６０％以上である、請求項１又は請求項２に記載のプレスフィット端子。
前記最大幅位置での前記一対のアーチ状部の外面同士の前記幅方向における間隔を前記プレスフィット部の最大幅とした場合において、前記プレスフィット部の前記最大幅は、前記スルーホールの径の１．１倍以上１．５倍以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。