JP7195644B2 - プレスフィット端子 - Google Patents

Description

本開示は、プレスフィット端子に関する。

プレスフィット端子は、電子部品に接続される部品であり、例えば、プリント基板に設けられた端子収容穴に挿入または圧入することによりプリント基板に接続される。かかるプレスフィット端子としては、従来、アイニードル型のものが広く使用されていた（例えば、特許文献１）。アイニードル型のプレスフィット端子は、端子収容穴の内周に形成された接点部と電気的に接触する圧接部を備え、この圧接部に開口部が設けられることで塑性変形可能な両持ち梁構造となっている。

しかしながら、アイニードル型のプレスフィット端子は、端子収容穴への挿入初期段階から圧接力が大きく、アイニードル型のプレスフィット端子を端子収容穴に挿入するために大きな挿入力が必要になる。また、端子収容穴周辺に大きな応力が作用して端子収容穴の縁部の白化やメッキの剥がれなどの損傷が発生するおそれがあった。

上記のような圧接力の問題を回避するために、例えば、図４に示すような、圧接部３０１の先端部に切り離し溝３０１ａを設けたプレスフィット端子３００、および、図５に示すような、圧接部４０１の基端部に切り離し溝４０１ａを設けたプレスフィット端子４００が知られている（特許文献２）。

特開２００５－２５９５０２号公報 特開２０１１－０９０７９７号公報

図４に示すプレスフィット端子３００では、圧接部３０１を上方から押し潰す構造のため、挿入と変形が進むに従って接触角が大きくなり、図４（ａ）の圧接力Ｆ３１から図４（ｂ）の圧接力Ｆ３２のように、圧接力が大きくなって端子収容穴１０１ａ周辺に大きな応力が作用し得る。

図５に示すプレスフィット端子４００は、圧接部４０１の形状および強度が左右非対称であるため、図５（ｂ）に示すように、挿入に伴って予期せぬ変形が生じ、適正な挿入、接続が困難となるおそれがある。

図６に示すように、垂直に延びる主体部５０１の先端から片持ち状に延びる圧接部５０２が設けられる場合、図６（ｂ）に示すように、プレスフィット端子５００への挿入力によって主体部５０１の先端側５０１ａが座屈するおそれがある。

本開示は、端子収容穴に損傷を与えることなく適切に接続することができるプレスフィット端子を提供することを目的とする。

本開示は、下記の態様を含む。
［１］ 棒状の主体部と、
前記主体部の先端から片持ち状に前記主体部に沿って、かつ前記主体部から離隔して延在する圧接部と、
を備え、
前記主体部は、前記圧接部の自由端部が係合可能な係合部を有する、
プレスフィット端子。
［２］ 端子収容穴への挿入時に、前記圧接部が変形して自由端部が前記係合部に係合して両持ち状態になるように、前記圧接部と前記係合部が形成されている、上記［１］に記載のプレスフィット端子。
［３］ 前記圧接部は、前記主体部を基準に対称に２つ設けられている、上記［１］または［２］に記載のプレスフィット端子。
［４］ 前記主体部は、相対的に細い先端部と相対的に太い基端部を有する、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。
［５］ 前記係合部は、上記先端部と上記基端部の境界に設けられている、上記［１］～［４］のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。
［６］ 前記係合部の形状は、前記圧接部の自由端部の形状に対応した形状である、上記［１］～［５］のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。
［７］ 前記係合部は、前記先端部を下段とし、前記基端部を上段とする段差であり、当該段差の壁面は、前記主体部の軸に対して４５°～８０°の角度を有する、上記［４］～［６］のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。
［８］ 前記係合部は、基端側から先端側に向かって鉤状に突出している、上記［１］～［６］のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。

本開示のプレスフィット端子は、圧接部が、主体部の先端から片持ち状に主体部に沿って、かつ主体部から離隔して延在し、主体部が、圧接部の自由端部が係合可能な係合部を有することにより、端子収容穴に損傷を与えることなく適正に接続することができる。

実施形態１に係るプレスフィット端子１を端子収容穴１０１ａに挿入する初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）である。 図１のプレスフィット端子１と従来のプレスフィット端子２００を端子収容穴１０１ａに挿入する際の圧接力の変化を示す図である。 実施形態２に係るプレスフィット端子１０を端子収容穴１０１ａに挿入する初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）と、終了状態を示す断面図（ｃ）である。 圧接部の先端部に切り離し溝が設けられた従来のプレスフィット端子３００を端子収容穴１０１ａに挿入する初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）である。 圧接部の基部に切り離し溝が設けられた従来のプレスフィット端子４００を端子収容穴１０１ａに挿入する初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）である。 矢じり状の従来のプレスフィット端子５００を端子収容穴１０１ａに挿入する初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）である。

本開示のプレスフィット端子について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示のプレスフィット端子の形状および配置等は、図示する例に限定されない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るプレスフィット端子１を端子収容穴１０１ａに挿入する際の、初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）である。

上記プレスフィット端子１は、半田付けを要することなく基板１０１と電気的に接続することができる。上記プレスフィット端子１は導電性であり、基板１０１に円形に形成された端子収容穴１０１ａの内周面に設けられた接点部と電気的に接続する。本実施形態において、端子収容穴１０１ａは貫通孔であるが、端子収容穴は貫通孔に限定されず、止まり穴（貫通していない穴）であってもよい。

プレスフィット端子１は、主体部２と２つの圧接部４を有し、これらは一体に形成されている。主体部２は、係合部３を有する。圧接部４は、主体部２の先端から片持ち状に、主体部２に沿ってかつ主体部２から離隔して延在している。即ち、圧接部４は、主体部２の先端から主体部２に沿って基端部に向かって延在しており、圧接部４と主体部２は、先端部以外で接触していない。

上記主体部２は、矩形の断面を有する棒状体であり、相対的に細い先端部２１と相対的に太い基端部２３を有する。先端部２１と基端部２３の境界には段差が存在し、係合部３として機能する。なお、かかる段差は、主体部２の４つ面のうち、圧接部４と対向する２つの面に存在する。

上記先端部２１の幅は、特に限定されないが、例えば０．０５～３．０ｍｍ、好ましくは０．１～２．０ｍｍ、より好ましくは０．３～０．８ｍｍであり得る。ここに、先端部２１の幅とは、図１において、紙面に平行で主体部２の軸に垂直な方向の幅をいう。

上記基端部２３の幅は、特に限定されないが、例えば０．１～５．０ｍｍ、好ましくは０．３～３．０ｍｍ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍであり得る。ここに、基端部２３の幅とは、図１において、紙面に平行で主体部２の軸に垂直な方向の幅をいう。

上記主体部２の厚さは、特に限定されないが、例えば０．１～５．０ｍｍ、好ましくは０．３～３．０ｍｍ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍであり得る。ここに、主体部２の厚さは、図１において、紙面に垂直な方向の厚さをいう。

上記係合部３の形状は、圧接部４の自由端部４ａと係合できる限り特に限定されず、本実施形態においては、先端部２１を下段とし、基端部２３を上段とする段差形状である。即ち、係合部３において主体部２の幅は、基端部から先端部に向かってテーパー状に細くなっている。上記段差の壁面は、特に限定されず、主体部２の軸に対して、好ましくは４５°～８０°、より好ましくは５０°～７０°であり得る。ここに、段差の壁面とは、段差の上段と下段をつなぐ面をいう。

上記段差の高さは、特に限定されないが、０．０１～１．０ｍｍ、好ましくは０．０５～０．５ｍｍであり得る。かかる段差の高さは、先端部２１と基端部２３の幅の差の１／２であり得る。

上記主体部２は、導電性の材料、典型的には金属材料により形成される。上記金属材料は、特に限定されないが、例えば、リン青銅、黄銅、コルソン銅等、好ましくはリン青銅であり得る。

上記圧接部４は、主体部２の先端２２から片持ち状に主体部２に沿って、かつ主体部２から離隔して延びる塑性変形部である。圧接部４は、主体部２の先端２２から基端部２３の方向に向かって先端部２１から離れるように斜め外側に延びる第１圧接部４１と、この第１圧接部４１よりもさらに基端部２３側に位置し、基端部２３の方向に向かって先端部２１に近づくように斜め内側に延びる第２圧接部４２とを有する。即ち、圧接部４は、第１圧接部４１と第２圧接部４２の境界で折れ曲がった形状を有する。外力を加えない状態では、圧接部４の自由端部４ａは、係合部３から離隔している。また、係合部３に係合する圧接部４の自由端部４ａは、係合部３の形状に対応した形状を有する。好ましい態様において、圧接部４が係合部３に係合した場合に、自由端部４ａと係合部３の間に実質的に隙間が生じない。

上記圧接部４において、即ち第１圧接部４１と第２圧接部４２の境界、すなわち折れ曲がり部は、基端部２３側に位置する。換言すれば、第１圧接部４１は、第２圧接部４２よりも長い。ここに、第１圧接部４１の長さとは、先端２１から折れ曲がり部までの長さであり、第２圧接部４２の長さとは、自由端部４ａから折れ曲がり部までの長さである。第１圧接部４１の長さを、第２圧接部４２の長さよりも長くすることにより、挿入時の圧接力の増加をより緩やかにすることができ、端子収容穴１０１ａの損傷を、より防止または抑制できる。

上記圧接部４において、第１圧接部４１の長さと第２圧接部４２の長さの比（第１圧接部：第２圧接部）は、好ましくは１：１～１０：１、より好ましくは２：１～５：１、さらに好ましくは２：１～３：１であり得る。

上記圧接部４は２つ存在し、主体部２を挟むように対向し、各圧接部４の自由端部４ａがそれぞれ係合部３に対向するように、設けられている。即ち、２つの圧接部４は、主体部２を基準に対称に設けられている。主体部２の先端部２１を端子収容穴１０１ａに所定量挿入すると、図１（ｂ）に示すように、圧接部４が変形して自由端部４ａが係合部３に係合するように、圧接部４と係合部３が形成されている。即ち、主体部２の先端部２１を端子収容穴１０１ａに挿入すると、矢印Ｄ１のように、圧接部４が先端部２１に近づくように変形し、所定の挿入深さに達すると、圧接部４の自由端部４ａが係合部３に係合する。

本開示のプレスフィット端子１は、図１（ａ）に示すように、挿入開始から主体部２の先端部２１を端子収容穴１０１ａに所定量挿入するまでは、圧接部４が片持ち状のため圧接力が小さく、端子収容穴１０１ａの損傷を防止または抑制できる。また、図１（ｂ）に示すように、所定量挿入してから完全に挿入するまでは、圧接部４の自由端部４ａが係合部３に係合して圧接部４が両持ち状態になるため、比較的大きな圧接力が得られ、プレスフィット端子１と端子収容穴１０１ａが適切に接続される。さらに、プレスフィット端子１を端子収容穴１０１ａに完全に挿入した際にも、比較的大きな圧接力が得られる。上記のような圧接力が得られるように、圧接部４の形状およびバネ定数（塑性係数）は設定される。

本開示のプレスフィット端子１と従来のアイニードル型のプレスフィット端子２００との圧接力の違いを、図２に示す。従来のプレスフィット端子２００では、挿入開始から圧接力Ｌ２が急激に上昇し、途中（上記の所定量と同じ深さ）まで挿入した時点でほぼピーク値に達し、そのまま挿入終了時点まで圧接力Ｌ２が高いままとなる。これに対して、本開示のプレスフィット端子１では、挿入開始から、圧接部４が係合部３に係合するまでは、圧接力Ｌ１が徐々に低い値で上昇し、圧接部４が係合部３に係合した時点で圧接力Ｌ１が急激に上昇して挿入終了時点でピーク値に達する。

上記のように、本開示のプレスフィット端子１は、挿入初期段階では圧接力が小さいため、端子収容穴１０１ａへの損傷を防止および抑制することが可能となる。一方、プレスフィット端子１を所定量挿入すると圧接力が大きくなるため、端子収容穴１０１ａに適切に圧接および接続することが可能となる。

また、圧接部４の自由端部４ａが係合部３に係合することで、主体部２の先端部２１が圧接部４により支持されるため、主体部２が座屈するのを防止および抑制することが可能となる。即ち、図１（ｂ）に示すように、圧接部４の自由端部４ａが係合部３に係合した状態で、主体部２が端子収容穴１０１ａにより押圧されると、圧接部４の自由端部４ａが矢印Ｄ２に移動しようとして係合部３を基端部側に押す力が働き、即ち、主体部２の先端部２１に引張方向の力が作用する。このため、先端部２１に作用する圧縮力が相殺されて、主体部２が座屈するのを防止および抑制することが可能となる。

上記のように、本開示のプレスフィット端子１は、先端部２１の太さ、ならびに圧接部４の形状および太さを適宜調整することにより、挿入時の圧接力および挿入後固定時の圧接力を調整しつつ、座屈を防止および抑制することができる。

（実施形態２）
図３は、実施形態２に係るプレスフィット端子１０を端子収容穴１０１ａに挿入する初期状態を示す断面図（ａ）と、途中状態を示す断面図（ｂ）と、終了状態を示す断面図（ｃ）である。本実施形態２では、係合部５の形状と圧接部４の自由端部４ｂの形状とが上記した実施形態１とは異なる。実施形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。

本実施形態の係合部５は、主体部２の基端側から先端側に向かって突出した鉤状に形成されている。すなわち、図３（ａ）に示すように、先端部２１と基端部２３との境界において、基端部２３は、外側が先端部２１側にせり出しており、せり出し部はその先端に向かって厚みが徐々に小さくなっている。換言すれば、先端部２１と基端部２３との境界に存在する段差の壁面に、基端部２３側に向かって窪みが形成されており、該窪みは、基端部２３側に向かうに従って徐々に狭まっており、窪みの先端は好ましくは鋭角を為している。

圧接部４の自由端部４ｂは、上記係合部５の形状に対応した形状を有するように形成されている。図３（ｃ）において、自由端部４ｂと係合部５は、実質的に隙間なく係合する。

上記のようなプレスフィット端子１０を端子収容穴１０１ａに挿入した初期では、図３（ａ）に示すように、圧接部４が片持ち状態のため圧接力が小さく、端子収容穴１０１ａの損傷を防止または抑制できる。所定量挿入すると、図３（ｂ）の矢印Ｄ１方向に圧接部４が変形して自由端部４ｂが係合部５に挿入、係合され、圧接部４が両持ち状態になるため、比較的大きな圧接力が得られ、プレスフィット端子１と端子収容穴１０１ａが適切に接続される。プレスフィット端子１０をさらに挿入すると、図３（ｃ）に示すように、圧接部４が端子収容穴１０１ａにより押圧され、圧接部４の自由端部４ｂ側が矢印Ｄ２に延びようとして、自由端部４ｂが係合部５に実質的に隙間なく係合する。

実施形態２によれば、主体部２の先端部２１と基端部２３の境において、係合部５は鉤状に形成され、この係合部５に密着するように圧接部４の自由端部４ｂが形成されているため、挿入方向に向かって食い込むように圧接部４の自由端部４ｂが係合部５に係合する。このため、圧接部４の自由端部４ｂがより強固に固定され、プレスフィット端子１０の耐ねじり性、耐傾き性など（耐変形性および剛性）を高めることが可能となる。

以上、本開示の発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

例えば、圧接部４の形状は上記のものに限らず、例えば、第１圧接部４１と第２圧接部４２との間に主体部２に平行な部分を設けた形状、すなわちテーブル形状であってもよい。圧接部をテーブル形状とすることにより、端子収容穴との接触面積が増加し、接続がより確実となる。また、上記の実施の形態では、主体部２に対して２つの圧接部４が設けられているが、必要な圧接力や端子収容穴１０１ａの大きさなどに応じて、１つまたは３つ以上の圧接部４を設けてもよい。さらに、主体部２の先端部２１の周りを囲むような円筒状（傘状）の圧接部を設けてもよい。

本開示のプレスフィット端子は、種々の電子部品の接続に好適に使用できる。

１，１０…プレスフィット端子
２…主体部
３，５…係合部
４…圧接部
４ａ，４ｂ…自由端部
２１…先端部
２２…先端
２３…基端部
１０１…基板
１０１ａ…端子収容穴

Claims (6)

1. 棒状の主体部と、
   前記主体部の先端から片持ち状に前記主体部に沿って、かつ前記主体部から離隔して延在する圧接部と、
   を備え、
   前記主体部は、前記圧接部の自由端部が係合可能な係合部を有し、
   前記係合部は、当該プレスフィット端子を端子収容穴に挿入した際に、前記圧接部の自由端部が当該係合部に係合し、当該圧接部の自由端部が当該係合部よりも前記主体部の基端側にスライドすることを防止するように形成されており、
   前記圧接部は、前記主体部を基準に対称に２つ設けられている、
   プレスフィット端子。
2. 前記主体部は、相対的に細い先端部と相対的に太い基端部を有する、請求項１に記載のプレスフィット端子。
3. 前記係合部は、上記先端部と上記基端部の境界に設けられている、請求項２に記載のプレスフィット端子。
4. 前記係合部の形状は、前記圧接部の自由端部の形状に対応した形状である、請求項１～３のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。
5. 前記係合部は、前記先端部を下段とし、前記基端部を上段とする段差であり、当該段差の壁面は、前記主体部の軸に対して４５°～８０°の角度を有する、請求項２～４のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。
6. 前記係合部は、主体部の基端側から先端側に向かって鉤状に突出している、請求項１～４のいずれか１項に記載のプレスフィット端子。

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