JPH0580793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プリント回路板等に設けたメツキさ
れたスルーホールに挿入される弾力性部分を有し
た電気端子ピンに係る。

［従来の技術］ 弾力性区分即ちコンプライアンスのある部分を
有する端子ピン（圧着嵌合ピンとも称する）が30
年以上にわたつて知られている。これら弾力性の
ピンは、プリント回路板に設けたメツキされたス
ルーホールに挿入するように設計されている。こ
のピンは、一般に、導電性の素子に接着される嵌
合部分と、この嵌合部分から延びていて上記メツ
キされたスルーホールの内面を画成する導電性の
材料に電気的接触される弾力性部分とを備えてい
る。

このような弾力なピンには、一般に、次のよう
な特性が所望される。

高い信頼性が要求される用途においても半田
付けが不要であること。

反復使用性があること。即ち、メツキされた
スルーホールへの挿入及び引き抜きに耐えるこ
と。これによつて、基板との欠陥接続を容易に
修正できること。

挿入中にダメージが生じるようなことがあつ
ても、それがピンのみに生じ、プリント基板や
スルーホールの導電性材料には生じないこと。

主としてピンの弾力性部分に弾性の張力エネ
ルギーが蓄積されること。

種々のサイズのスルーホールに使用できるこ
と。これにより、スルーホールに種々の厚みの
メツキ材料を形成する必要性を排除できるこ
と。

比較的低い挿入力とし、同時挿入を実現する
こと。

弾力性部分とメツキされたスルーホールとを
永久的に固定する場合に、スルーホールに対す
る固定の度合いを少なくし、局部的なストレス
の発生を少なくすると共に、薄いプリント基板
にも使用できるようにすること。

ピンの挿入力を、押し出し又は保持力にでき
るだけ等しくすること。

最大の直角な力で弾力性部分の最大面積をス
ルーホールの内面に係合するようにすること。

メツキされたスルーホールにいつたん完全に
挿入されると、ピンを曲げたりねじつたりした
ときにも、ピンの上部又は嵌合部が折れないよ
うにすること。

ピンは、好ましくは一般に同じ材料厚みを有
する平らな素材を用いて容易に製造できるこ
と。

現在市場に出回つている種々の弾力性ピンの設
計は、上記した特性の１つ以上を実現できるもの
である。然し乍ら、多くの場合にそうであよう
に、或る特性についての性能を高めると、別の特
性についての性能がしばしば低下する。

上記した全てについて最良の特性をもたらす弾
力性部分の断面は、一般にＳ字型断面であること
が分かつている。この形成のピン又は端子の例
が、米国特許第3907400号、米国特許第4415220
号、及び1987年10月19−21日に米国ペンシルバニ
ア州フイラデルフイアで開催された「第20回、コ
ネクタ＆相互接続テクノロジーシンポジウム」に
おけるエドワードH.キー氏の「エレクトロニツ
クデザイン」（キーの論文）に示されている。又、
特開昭61−138475号、実開昭59−150185号にも示
されている。

米国特許第3907400号には、プリント基板の穴
に挿入される弾力型ポストが開示されている。然
し、このポストをメツキされたスルーホールに使
用することについては開示されていない。このポ
ストの目的は、プリント基板の片面にワイヤの巻
き付け部を設けて、これにより、プリント基板の
反対面の別の部品（例えば、別のワイヤ巻き付け
部）に接続できるようにすることである。

米国特許第4415220号には、完全に広がつた部
分から移行部分を経て楕円断面部分へと直径が
徐々に減少するようなＳ字型の弾力性部が開示さ
れている（その第３図ないし第６図を参照された
い）。上記完全に広がつた部分は、一定巾をして
いる。一定の巾であるために、挿入によつて可塑
変形が生じ、メツキされたスルーホールの内面に
対して発生される直角の力に影響が及ぶことにな
る。

前記キー氏の論文には、完全に広がつた部分が
一定巾であるＳ字型の弾力性部分が開示されてい
るが、これは、不当な可塑変形による同じ欠点を
招く。又、ワイヤの引つ張りによりピンを製造す
る工程も開示されている。然し、この形式のピン
を大量生産する手段としては比較的不充分なもの
である。

特開昭61−138475号には、プリント基板のスル
ーホールに挿入される電気接触ピンが開示されて
いる。ピンの中間部には、弾力性を付与した中間
取付部を備えているが、この中間取付部は、完全
なＳ字型断面ではない。

実開昭59−150185号には、プリント基板のスル
ーホールに挿入される打込端子が開示されてい
る。スルーホールに圧接する、断面Ｓ字状とした
圧接部が示されているが、圧接部の端部に段部が
形成され、スルーホールへの挿入に適していな
い。

［発明が解決しようとする課題］ 公知装置の欠点は、一般に、次の様な３つの種
類に分けられる。

弾力性部分が一定巾であるために、挿入中に
可塑変形が生じる。この現象は、1981年５月11
−13日に米国ジヨージア州アトランタで開催さ
れた「エレクトロニツクコンポーネンツコンフ
エレンス」においてAMP社のラム・ゲール氏
により発表された論文（ゲールの論文）の第４
頁、第５図に説明されている。このゲールの論
文では、ほとんどの弾力性ピンの弾力性部分の
中央部が挿入中に永久的及び可塑的に内方に変
形することが示されている。その結果、メツキ
されたスルーホールの内面に対して最も高い直
角な力を与えねばならない弾力性部分の中央部
は、必要な弾力性を維持しながらも充分な高い
力を発生することができない。実開昭63−467
号や実公昭59−36848号で開示された公知の電
気端子も、この範ちゆうに属するものである。

弾力性ピンの多くの用途においては、メツキ
されたスルーホールに挿入された後に或る程度
の曲げや及び／又はねじれに対して耐えること
ができねばならない。ピンの嵌合部分が曲げら
れたり及び／又はねじれたりすると、プリント
基板のすぐ上でピンが折れることがしばしばあ
る。この問題に向けられた公知技術は皆無であ
る。

どのようなピン設計を用いるにせよ、製造が
容易であることが非常に重要である公知のＳ字
型の弾力性ピンの中で大量生産設計に関するも
のはない。

［発明の目的］ 本発明の主たる目的は、曲げ及び／又はねじれ
により生じるダメージに対して高い耐久性を有し
ていると共に、弾力性部分が適度の弾力を有し、
かつ必要な強い力を有している電気端子ピンを提
供することができる。

この目的に鑑み、プリント基板の穴に挿入され
る一般的に細長い電気電子ピンであつて、導電性
素子に接触される嵌合部分と、該嵌合部分から延
びていて上記穴内に受け入れられる断面Ｓ字型の
弾力性部分とを備え、上記嵌合部分を画成する材
料の厚みが上記弾力成部分を画成する材料の厚み
に等しいか又はそれより大きくされている端子ピ
ンおいて、更に上記弾力性部分の片側に形成され
た強化手段を備え、この強化手段は上記嵌合部分
との接合部から延びており、上記嵌合部分に横方
向の力が加わつて上記弾力性部分に対して嵌合部
分が曲げられたときに上記嵌合部分が弾力性部分
から折れないようにされていると共に、上記弾力
性部分は、一対の互いに逆方向を向いた断面Ｃ字
型のアームより成り、各アームは、その一端にお
いて互いに接合されて、Ｓ字型の断面の中心点を
画成し、各アームの他端が自由端となつており、
各アームの自由端とＳ字型断面の中心点とを通る
半径方向の線は、両アームの接合端に相互に正接
して、上記中心点を通る線とで45°の角度を形成
していることを特徴とする電気端子ピンが提供さ
れる。

本発明の別の目的は、上記形式の電気端子ピン
が容易に大量生産することのできる電気端子ピン
の製造方法を提供することである。

この目的に鑑み、嵌合部分と、これに接合する
断面Ｓ字型の弾力性部分とを各々有した複数の平
行離間された細長い電気端子ピンを製造する方法
であつて、 巾がピンの長さに等しいか又はそれより大きい
と共に、互いに対向する第１及び第２の面間に画
成された第１の均一厚みが嵌合部分に要求される
厚みに等しいような細長い材料ストリツプを用意
し、 上記ストリツプの長さに沿つて横方向に型抜き
を行なつて、複数の平行離間された端子素材を形
成し、 各端子素材中に、２つの互いに逆方向に延びる
一般的なテーパ付けされた台形の翼を含む部分を
上記弾力性部分の位置に形成すると共に、上記台
形の翼を含む部分の少なくとも一方の端部に、軸
方向に整列される強化凸状部を形成し、 そして上記翼を成形し、一般にＳ字型断面の弾
力性部分を形成するという段階を具備しており、
上記Ｓ字型断面を形成した一対の互いに逆方向を
向いた断面Ｃ字型のアームの自由端と、上記Ｃ字
型アームの接合端に相互に正接して、上記中心点
を通る線とが45°の角度を形成するようにしたこ
とを特徴とする電気端子ピンの製造方法が提供さ
れる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を詳
細に説明する。

本発明は、プリント基板１６に形成されたメツ
キされたスルーホール１４に挿入される一般的に
細長い電気端子ピン１０に関する。これが第１図
に最も良く示されている。

ピン１０は、導電性素子（図示せず）に接触さ
れる嵌合部分１８と、該嵌合部分１８から下方に
延びる弾力性部分２０とを備えている。弾力性部
分２０は、メツキされたスルーホール１４の内面
を画成する導電性のメツキ材料２２に電気的に接
触するようになつている。

各ピン１０の嵌合部分１８は、多数の形態をと
ることができる。第１図は、通常の雌接点（図示
せず）に嵌合される雄ピン２３の形態の嵌合部分
１８を示している。又、第１図には、雄ピン（図
示せず）に嵌合される通常の雌接点２４の形態の
嵌合部分１８も示されている。

ピン１０は、図示されたように、弾力性部分２
０から垂下したピン又はポストの形態の第２の即
ち下方の嵌合部分２５も備えている。この形態に
おいては、雌コネクタ又はワイヤラツプがこの垂
下したポスト２５に用いられる。

弾力性部分２０について詳細に述べると、テー
パ付けされた先導区分、即ち移行部分を軸方向に
含むことが明らかであり、その長さが第２図に
“Ｔ”で示されている。この移行部分“Ｔ”は、
弾力性部分２０の第１の軸方向端から、第２図に
“Ｃ”で一般的に示された接触区分に向かつて延
びる。この接触区分“Ｃ”は、弾力性部分２０が
メツキされたスルーホール１４の内面２２とで形
成する電気的及び機械的接触部の軸方向長さを定
める。

移行部分“Ｔ”は、メツキされたスルーホール
１４の上部に最初に係合する。然し乍ら、弾力成
部分２０が完全に挿入されると、接触区分“Ｃ”
のみがホール１４の内面２２に係合する。

第４図及び第５図を参照すると、弾力性部分２
０の横方向の断面は一般的にＳ字型であることが
明らかであ。このＳ字型の断面は、一対の互いに
対向した一般的にＣ字型のアーム２６を含んでい
る。各アーム２６は一端において互いに他のアー
ムに接合され、断面の中心点を形成する。各アー
ム２６の反対端は、内方の力即ち圧力が加えられ
たときに第５図に示すように中心に向かつて内方
に自由に撓む。各アーム２６の厚みは面取りによ
り接合端から自由端に向かつてテーパ付けされて
いるので弾力性が改善されている。テーパ付けさ
れたＳ字型の断面は弾力性部分２０全体にわたつ
て延び、即ち、接触区分“Ｃ”から移行部分
“Ｔ”を通して延びている。これにより、各アー
ム２６はその自由端においてより大きなコンプラ
イアンスを発揮することができる。

メツキされたスルーホール１４の内面２２に係
合する大きな接触区分“Ｃ”をもたせることが望
まれるので、各“Ｃ”字型アーム２６は実際上で
得る限りカーブしていなければならない。この目
的のために、第４図に最も良く示されているよう
に、断面の中心において各アーム２６の自由端を
通る半径方向の線Ａ−Ａは、両アームの接合端に
相互に正接して断面の中心を通る線Ｂ−Ｂと45°
の角度を一般的に形成する。このように形成され
る角度が45°よりも相当に大きい場合には、接触
区分“Ｃ”の剛性が大き過ぎ、不所望に大きな挿
入力を招く。一方、この角度が45°よりも非常に
小さい場合には、接触区分“Ｃ”の弾力性が大き
過ぎることになり、より重大なことに、ピン１０
を製造することが甚だ困難となる。

第２図及び第３図に最も良く示されているよう
に、弾力性部分２０の接触区分“Ｃ”の巾は、移
行部分“Ｔ”の端から接触区分“Ｃ”の軸方向長
さの少なくとも中央部分に向かつて徐々に増加し
ている。これまで知られていなかつたこの特定の
設計は、ピン１０をホール１８に挿入する間に生
じる可塑変形を補償する（前記ゲールの論文を参
照されたい）。即ち、弾力性部分２０がホール１
４に完全に挿入されたときには、ホール１４の内
面２２に対して最も大きな直角の力が望まれる接
触区分“Ｃ”の点において弾力性部分の巾が大き
くなつているために或る程度の変形を受け入れる
ことができる。

ピン１０は、ホール１４に挿入されたとき又は
挿入された後にダメージを受けることがしばしば
ある。これは、嵌合部分１８に対して横方向に加
えられる第１図の“Ｆ”で示す力によるものであ
る。この力“Ｆ”が非常に大きい場合には、嵌合
部分１８がプリント基板１６に対して曲がり、弾
力性部分２０との接合部において折れることがあ
る。それ故、曲げやねじれに対抗する手段を設け
ることが必要となる。このため、嵌合部分１８か
ら弾力性部分２０の少なくとも１つの面へと下方
に延びる強化突起３８が設けられている。第２図
に最も良く示されているように、強化突起３８は
テーパ付けされた凸状部の形態である。

第２の強化突起４０が移行部“Ｔ”に形成され
て第２の即ち下方の嵌合部２５から延びている。
これは、第２の嵌合部分２５に横方向の力が加え
られたときに弾力性部分２０から該嵌合部分が折
れるのを防止する。

本発明のピン１０を大量生産するために、細長
い材料ストリツプ４２が用意され、この材料スト
リツプ４２はその少なくとも１つの縁に沿つて通
常のパイロツト穴４４が形成されている。この材
料ストリツプ４２の縁から縁への巾は、ピン１０
の長さに等しいか又はそれより大きい。互いに対
向する第１及び第２の面４８と５０との間に画成
される材料ストリツプ４２の厚みは、嵌合部分１
８を形成するに必要とされる材料の厚みに等し
い。

第６図に示すように、嵌合部分１８は雄ピン２
３又はポストの形態である。ピンが0.025平方の
ワイヤピンである場合には、材料ストリツプ４２
の厚みが0.025インチでなければならない。同様
に、嵌合部分１８として雌接点２４（第１図）が
形成される場合には、材料ストリツプ４２の厚み
がこの雌接点を形成するに必要な同じ厚み、例え
ば0.011インチとなる。

次いで、材料ストリツプ４２は、複数の平行離
間された端子素材５２を形成するようその長さに
沿つて横方向に型抜きされる。この端子素材５２
は、次いで、その軸方向長さが弾力性部分２０と
一致する部分において成形される。この成形作業
中に、材料の厚みが元の厚みに対して薄くされ、
平坦な区分５４が形成される。特に、この平坦な
区分は、0.025インチ厚みから0.011インチ厚みま
で減少される。従つて、材料ストリツプが元々
0.011インチ厚みである場合には、雌接点２４が
形成されるために、平坦区分５４を形成するため
の成形作業は不要である。

強化突起３８及び４０は、上記平坦区分５４の
形成の際に、材料ストリツプ４２の少なくとも第
１の面４８上に形成される。次いで、平坦な区分
５４が型抜き又は切り抜かれて、２つの互いに対
向して延びる一般的にテーパ付けされた台形翼５
６を有する領域が形成される。

第２の成形作業により、各翼５６の端５３に面
取り部が形成される。これにより、第７図、第８
図及び第９図に最も良く見られる構造体が形成さ
れる。台形の翼５６は、次々のステーシヨンにお
いて成形されて、Ｓ字型断面形状の弾力性部分２
０の形態をとるようにされる。

嵌合部分１８も次々のステーシヨンにおいて成
形される。嵌合部分１８が雄ピン２３である場合
には、隣接するピン１０間の材料を型抜きするの
は簡単である。一方、嵌合部分１８が雌接点２４
（第１図）の形態をとる場合には、この形態を通
常の仕方で作ることができる（図示せず）。

上記の方法により、本発明のピン１０は、通常
の型抜き及び成形工程によつて大量生産すること
ができる。更に、同じ厚みの材料ストリツプ４２
で出発して工程段階を実行することもできる。こ
れまで、上記形式の弾力性ピン及び雌接点を製造
することが所望される場合には、雌接点を弾力性
部分とは個別の部片として製造し、そして成形後
に例えば溶接によつて機械的に取り付けることが
必要であつた（例えば実開昭58−168078号の電気
端子を参照されたい）。然し乍ら、本発明によれ
ば、嵌合部分１８として雌接点を有する弾力なピ
ン１０を１つの材料ストリツプ４２から一体的に
製造することができる。

［発明の効果］ 以上の説明から、本発明により、曲げ及び／又
はねじれにより生じるダメージに対して高い耐久
性を有した電気端子ピンが提供され、更に、プリ
ント基板のメツキされたスルーホールの内面との
接触面積が大きく且つその内面に対する直角な圧
着力が大きいと共に、適度の弾力性を有し挿入力
を小さくできる弾力性部分を有した電気端子ピン
が提供され、そして上記形式の電気端子ピンが容
易に大量生産することのできる電気端子ピンの製
造方法が提供された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多数のメツキされたスルーホールを
有するプリント基板に本発明の端子ピンを挿入す
るところを示した部分破断断面図、第２図は、本
発明の端子ピンの弾力性部分を示す側面図、第３
図は、本発明の端子ピンの弾力性部分を第２図の
位置に対して軸の周りで90°回転した側面図、第
４図は、端子ピンの弾力性部分を弛緩位置で示し
た断面図、第５図は、メツキされたスルーホール
に挿入された端子ピンの弾力性部分の断面図、第
６図は、端子ピンの製造工程を示す材料ストリツ
プの平面図、第７図は、端子ピンの弾力性部分を
Ｓ字型の断面形状に成形する前の状態で示した部
分平面図、第８図は、第８図の８−８線に沿つた
断面図、そして、第９図は、一般的に第７図の９
−９線に沿つた断面図である。 １０……端子ピン、１４……メツキされたスル
ーホール、１６……プリント基板、１８……嵌合
部分、２０……弾力性部分、２２……導電性メツ
キ材料、２３……雄ピン、２４……雌接点、２５
……第２の嵌合部分、２６……アーム、３８……
強化突起、４０……第２の強化突起、４２……材
料ストリツプ、４８，５０……面、５２……端子
素材、５４……平坦部分、５６……翼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プリント基板の穴に挿入される一般的に細長
   い電気端子ピンであつて、導電性素子に接触され
   る嵌合部分、この嵌合部分から延びていて上記穴
   内に受け入れられる断面Ｓ字型の弾力性部分とを
   備え、上記嵌合部分を画成する材料の厚みが上記
   弾力性部分を画成する材料の厚みに等しいか又は
   それより大きくされている電気端子ピンにおい
   て、更に上記弾力性部分の片側に形成された強化
   手段を備え、この強化手段は上記嵌合部分との接
   合部から延びており、上記嵌合部分に横方向の力
   が加わつて上記弾力性部分に対して嵌合部分が曲
   げられたときに上記嵌合部分が弾力性部分から折
   れないようにされていると共に上記弾力性部分
   は、一対の互いに逆方向に向いた断面Ｃ字型のア
   ームより成り、各アームは、その一端において互
   いに接合されて、Ｓ字型の断面の中心点を画成
   し、各アームの他端が自由端となつており、各ア
   ームの自由端とＳ字型断面の中心点とを通る半径
   方向の線は、両アームの接合端に相互に正接し
   て、上記中心点を通る点とで45°の角度を形成し
   ていることを特徴とする電子端子ピン。 ２ 上記嵌合部分と反対の弾力性部分の端から延
   びそして上記弾力性部分がプリント基板の穴にあ
   るときにプリント基板の下に延びる第２の嵌合部
   分を更に備え、上記弾力性部分は、更に、上記第
   ２の嵌合部分と上記接触部分との間にテーパ付け
   された移行部分を備えており、そして、更に、上
   記テーパ付けされた移行部分の片側に形成されて
   上記第２嵌合部分との接合部から延びている第２
   の強化手段を備えた請求項１に記載の電子端子ピ
   ン。 ３ 上記強化手段は、上記嵌合部分から延びるテ
   ーパ付けされた凸状部分を含んだ請求項１又は２
   に記載の電子端子ピン。 ４ 上記弾力性部分の各アームの厚みは、上記接
   合された端から自由端に向かつてテーパ付けされ
   ていて各アームがその自由端においてコンプライ
   アンスがより大きくなつている請求項１に記載の
   電気端子ピン。 ５ 各アームの自由端は面取りされている請求項
   １に記載の電気端子ピン。 ６ 上記の嵌合部分は、上記導電性素子の雌端子
   内に受け入れられる雄端子である請求項１に記載
   の電気端子ピン。 ７ 上記の嵌合部分は、上記導電性素子の雄端子
   を受け入れる雌端子である請求項１に記載の電気
   端子ピン。 ８ 嵌合部分と、これに接合する断面Ｓ字型の弾
   力性部分とを各々有した複数の平行離間された細
   長い電気端子ピンを製造する方法において、巾が
   ピンの長さに等しいか又はそれより大きいと共
   に、互いに対向する第１及び第２の面間に画成さ
   れた第１の均一厚みが嵌合部分に要求される厚み
   に等しいような細長い材料ストリツプを用意し、
   上記ストリツプの長さに沿つて横方向に型抜きを
   行なつて、複数の平行離間された端子素材を形成
   し、各端子素材中に、２つの互いに逆方向に延び
   る一般的にテーパ付けされた台形の翼を含む部分
   を上記弾力性部分の位置に形成すると共に、上記
   台形の翼を含む部分の少なくとも一方の端部に、
   軸方向に整列される強化凸状部を形成し、そして
   上記翼を成形し、一般的にＳ字型断面の弾力性部
   分を形成するという段階を具備しており、上記Ｓ
   字型断面を形成した一対の互いに逆方向に向いた
   断面Ｃ字型のアームの自由端とＳ字型断面の中心
   点を通る半径方向の線と、上記Ｃ字型アームの接
   合端に相互に正接して、上記中心点を通る線とが
   45°の角度を形成するようにしたことを特徴とす
   る電子端子ピンの製造方法。 ９ 上記翼の対向する自由端は、面取り部分を形
   成するように形成される請求項８に記載の電気端
   子ピンの製造方法。 １０ 上記嵌合部分は雌接触部であり、上記材料
   のストリツプは型抜きされる端子素材部分と一般
   的に同じ厚みであり、上記方法は、雌嵌合部分を
   型抜き及び成形する段階を更に含んだ請求項８に
   記載の電気端子ピンの製造方法。 １１ 上記嵌合部分は雄接触部分であり、上記材
   料ストリツプはその厚みが上記型抜きされる端子
   素材の区分より厚くなるようにされ、上記方法
   は、上記型抜きされる端子素材の区分において端
   子素材の上記弾力性部分の位置の材料を成形し
   て、上記材料ストリツプの厚みよりも薄い第２の
   厚みの平らな区分を画成する段階を更に含んだ請
   求項８に記載の電気端子ピンの製造方法。