KR101898350B1 - 프레스 피트 단자 - Google Patents

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사카이 야기
다쿠야 다케다
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다이-이치 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

프레스 피트 단자(100)는 회로 기판(300)을 관통하는 관통 비아(301)의 전극(302)에 접촉하는 접촉 부재(30)를 갖는다. 접촉 부재(30)는, 관통 비아(301)의 전극(302)에 접촉하는 복수의 접촉편(31)과, 복수의 접촉편(31)을 한데 모아 지지하는 연설부(33)와, 핀부(10)의 주편(12)에 고정되며 가요부를 거쳐서 연설부(33)를 지지하는 고정부(36)를 갖는다.

Description

프레스 피트 단자{PRESS-FIT TERMINAL}
본 발명은 프레스 피트 단자에 관한 것이다.
회로 기판에 형성된 스루홀에 삽입되는 프레스 피트 단자가 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 이 프레스 피트 단자는, 봉 형상의 단자 본체와, 단자 본체의 선단부로부터 단자 본체의 측방으로 연장되며 스루홀에 삽입된 상태에서 스루홀 내의 전극에 접촉하는 복수의 접촉편을 구비한다.
일본 특허 공개 제 2009-021016 호 공보
회로 기판을 구비하는 제품의 제조 과정 등에서는, 프레스 피트 단자를 회로 기판에 접속할 때에 회로 기판의 위치 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 회로 기판의 위치 어긋남이 생긴 경우, 프레스 피트 단자는, 그 단자 본체의 중심축이 스루홀의 중심축으로부터 어긋난 상태에서 삽입된다. 이때, 특허문헌 1에 기재된 프레스 피트 단자에서는, 그 중심축의 어긋남 방향에서 접촉편으로부터 스루홀의 내주면에 가해지는 접촉 압력에 편향이 생겨 버린다. 그리고, 접촉 압력이 작은 곳에서는, 스루홀의 내주면과 접촉편 사이에 간극이 생겨 스루홀의 내주면과 접촉편 사이의 저항이 높아져, 전기적인 접속 불량이 발생하기 쉬워진다.
본 발명은 상기 사유를 감안하여 이루어진 것으로서, 전기적인 접속 불량이 발생하기 어려운 프레스 피트 단자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 프레스 피트 단자는,
전극에 접촉하는 접촉 부재를 갖는 프레스 피트 단자로서,
상기 접촉 부재는,
상기 전극에 접촉하는 복수의 접촉편과,
상기 복수의 접촉편을 한데 모아 지지하는 연설부(連設部)와,
핀부에 고정되며 가요부를 거쳐서 상기 연설부를 지지하는 고정부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 가요부가 휘는 것에 의해, 복수의 접촉편 및 연설부 전체가 고정부를 중심으로 하여 경사지게 되어 있다. 이에 의해, 프레스 피트 단자가, 예컨대 회로 기판의 관통 비아에 그 중심축이 핀부의 중심축으로부터 어긋난 상태에서 삽입된 경우에, 가요부가 휘어 복수의 접촉편 전체가 상기 어긋남을 상쇄하는 방향으로 경사지므로, 관통 비아의 내주면에 마련된 전극에 대한 복수의 접촉편 각각의 가압력이 균일화된다. 따라서, 프레스 피트 단자와 관통 비아 사이에 간극이 발생하기 어려워져 전기적인 접속 불량이 발생하기 어려워진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 프레스 피트 단자와 회로 기판을 도시하는 사시도,
도 2는 실시형태에 따른 프레스 피트 단자의 도 1의 A-A선에서의 화살표에서 본 단면도,
도 3은 실시형태에 따른 프레스 피트 단자의 부분 사시도,
도 4는 실시형태에 따른 프레스 피트 단자의 단면도,
도 5는 실시형태에 따른 프레스 피트 단자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도,
도 6은 실시형태에 따른 프레스 피트 단자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도,
도 7은 비교예에 따른 프레스 피트 단자의 일부를 도시하는 것으로서, (A)는 분해 사시도이며, (B)는 단면도,
도 8은 변형예에 따른 프레스 피트 단자의 단면도,
도 9는 변형예에 따른 프레스 피트 단자의 단면도,
도 10은 변형예에 따른 프레스 피트 단자의 단면도.
이하에, 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 피트 단자에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자는, 60~80A 정도의 대전류를 통류할 수 있는 것이며, 단자 모듈(미도시)의 외부 접속용 단자로서 기능하는 핀부와 일체로 마련된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 프레스 피트 단자(100)는 단자 본체(11)와 접촉 부재(30)를 구비한다. 단자 본체(11)는 장척의 핀부(10)의 길이 방향에 있어서의 한쪽의 단부에서 핀부(10)와 일체로 마련되어 있다.
핀부(10)는, 세장(細長)의 판 형상으로 형성된 주편(12)과, 세장의 판 형상이며 주편(12)의 폭보다 넓은 부분을 갖는 폭광편(wide piece)(13)과, 주편(12)과 폭광편(13) 사이에 개재하는 접속편(14)을 갖는다. 접속편(14)은 S자 형상으로 굴곡되어 있다. 폭광편(13)의 접속편(14)측과는 반대측의 단부에는, 예컨대 금속 와이어가 본딩된다.
단자 본체(11)는 도 2에 도시하는 바와 같이 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 또한, 단자 본체(11)는, 그 중심축(J1)이 핀부(10)의 중심축에 일치하도록 배치되어 있다. 단자 본체(11)의 선단부(11b)는 원추대의 형상을 갖는다. 이 단자 본체(11)와 핀부(10)를 형성하는 재료로서는, 구리나 알루미늄과 같은 금속을 예로 들 수 있으며, 전기 전도율이 99.9% IACS 이상의 금속이 바람직하다.
접촉 부재(30)(프레스 피트 부재)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수의 접촉편(31)과, 연설부(32, 33)와, 헤드부(34)와, 고정부(36)를 구비한다. 이 접촉 부재(30)는 핀부(10) 및 단자 본체(11)를 형성하는 재료보다 고탄성인 금속으로 형성되어 있다. 접촉 부재(30)는 1매의 금속판에 타발 가공 및 굽힘 가공을 실시하는 것에 의해 형성된다.
복수의 접촉편(31)은 각각 세장 판 형상이며, 각 접촉편(31)은 중심축(J1) 방향으로 연장되어 있으며 전체적으로 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 또한, 접촉편(31)은 그 길이 방향에 있어서의 중앙부가 둔각으로 절곡한 형상을 갖는다. 각 접촉편(31)은, 그 길이 방향에서 중앙부가 양단부보다 단자 본체(11)로부터 이격되어 위치하도록 배치되어 있다.
연설부(33)는 복수의 접촉편(31)의 일단을 지지하여 각 접촉편(31)의 상대 위치를 유지하고 있다. 또한, 연설부(32)는 복수의 접촉편(31)의 타단을 지지하고 있다. 그리고, 연설부(32, 33)에 의해, 복수의 접촉편(31) 전체가 방추형으로 유지되어 있다. 연설부(32, 33)는 C자 형상, 즉, 원통체의 둘레 방향의 일부에 절결부(32a, 33a)가 형성되어 이루어지는 형상을 갖고, 단자 본체(11)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 연설부(32)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 그 내주면과 단자 본체(11)의 선단부(11b)와의 사이에 적어도 폭(W)의 간극이 생기도록 형성되어 있다.
헤드부(34)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연설부(32)와 일체로 마련되며, 원통체의 둘레 방향의 2개소에 절결부(34a, 34b)가 형성되어 이루어지는 형상을 갖는다.
고정부(36)는 2개의 장방형 판 형상의 각편(脚片)(36a, 36b)과, 2개의 각편(36a, 36b)의 길이 방향에 있어서의 일단부끼리를 연결하는 연결편(36c)을 갖는다. 고정부(36)는 도 3에 도시하는 바와 같이 가요부(37)를 거쳐서 연설부(33)에 연결되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 2개의 각편(36a, 36b)은 핀부(10)의 주편(12)을 그 두께 방향에 있어서의 양측으로부터 협지한다. 이 2개의 각편(36a, 36b)은, 핀부(10)의 주편(12)에 고정되기 전에는 개방된 상태이며, 주편(12)이 2개의 각편(36a, 36b)의 사이에 배치된 상태에서 2개의 각편(36a, 36b)을 폐쇄하고 나서 가열하는 열 코킹을 실행하는 것에 의해 핀부(10)에 고정된다.
이상 설명한 바와 같이, 고정부(36)가 가요부(37)를 거쳐서 연설부(33)를 지지하고, 연설부(33)가 복수의 접촉편(31)을 한데 모아서 지지하고 있다. 이로써, 가요부(37)가 휘는 것에 의해, 연설부(33), 복수의 접촉편(31), 연설부(32) 및 헤드부(34)의 전체가 고정부(36)를 중심으로 하여 경사지게 되어 있다.
이 프레스 피트 단자(100)는, 도 1의 화살표(AR1)에 도시하는 바와 같이, 회로 기판(300)의 관통 비아(301)의 전극(302)과 전기적으로 접속되기 위해, 관통 비아(301)가 마련된 회로 기판(300)의 관통 비아(301)에 삽입된다. 관통 비아(301)는 회로 기판(300)을 관통하는 관통 구멍의 내주면 전체에 전극(302)이 형성되어 이루어지는 것이다. 그리고, 프레스 피트 단자(100)는 도 2에 도시하는 바와 같이 관통 비아(301) 내에 배치된다. 이때, 접촉편(31)이 관통 비아(301)의 전극(302)에 접촉하는 것에 의해, 관통 비아(301)의 전극(302)과 핀부(10)가 프레스 피트 단자(100)를 거쳐서 전기적으로 접속된다. 또한, 핀부(10)는, 단자 모듈의 기대(미도시)에 고정되어 있으며, 외부 기기로부터 도출된 케이블(미도시)에 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 프레스 피트 단자(100)가 회로 기판(300)의 관통 비아(301)에 삽입되면, 케이블과 회로 기판(300)의 배선이 핀부(10), 고정부(36), 가요부(37), 연설부(33), 접촉편(31)을 거쳐서 전기적으로 접속된다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 단자 본체(11)의 중심축(J1)이 관통 비아(301)의 중심축(J2)으로부터 어긋난 상태에서, 프레스 피트 단자(100)가 관통 비아(301)에 삽입된 것으로 한다. 이 경우, 가요부(37)가 휘는 것에 의해, 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 고정부(36)를 중심으로 하여 중심축(J1)으로부터 중심축(J2)을 향하는 방향으로 경사진 상태에서 관통 비아(301) 내에 배치된다. 이때, 접촉편(31)이 관통 비아(301)의 전극(302)에 접촉하는 것에 의해, 관통 비아(301)의 전극(302)과 핀부(10)가 프레스 피트 단자(100)를 거쳐서 전기적으로 접속된다. 나아가, 이 프레스 피트 단자(100)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 단자 본체(11)의 길이(L2)가 접촉편(31)과 연설부(33)를 합한 부분의 길이(L1)보다 길게 설정되어 있다. 이에 의해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 어느 정도 경사지면, 단자 본체(11)의 선단부(11b)가 접촉편(31)에 접촉한다. 따라서, 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 과도하게 경사져 버리는 것이 방지된다.
다음에, 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자(100)의 조립 방법에 대해 설명한다. 프레스 피트 단자(100)를 조립하는데 앞서서, 미리 접촉 부재(30)를 제작해 둔다. 이 접촉 부재(30)는 고정부(36)의 각편(36a, 36b)이 개방된 상태에서 제작된다. 또한, 핀부(10)와 단자 본체(11)가 일체로 된 부재도 준비해 둔다. 프레스 피트 단자(100)의 조립 방법에서는, 우선, 도 5의 화살표(AR11)에 도시하는 바와 같이, 단자 본체(11)의 선단부(11b)를 접촉 부재(30)의 내측에 삽입한다. 그리고, 단자 본체(11)를 접촉 부재(30)의 헤드부(34)측에 삽입하면 도 6에 도시하는 상태가 된다.
그 후, 고정부(36)의 각편(36a, 36b)을 폐쇄한 상태에서 가열하는 열 코킹을 실행하는 것에 의해, 핀부(10)의 주편(12)을 2개의 각편(36a, 36b)의 사이에 협지시킨다. 이렇게 하여, 프레스 피트 단자(100)가 완성된다.
다음에, 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자(100)의 특징에 대하여, 프레스 피트 단자(100)와 마찬가지로, 단자 본체(11)에 대해 접촉편(31), 연설부(32, 33) 전체가 경사 가능한 비교예와 비교하면서 설명한다. 비교예에 따른 프레스 피트 단자(9100)는, 도 7의 (A) 및 (B)에 도시하는 바와 같이, 연설부(32)와 일체로 마련된 커버부(9034)를 구비한다. 또한, 도 7의 (A) 및 (B)에서 프레스 피트 단자(100)와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다. 커버부(9034)는, 평판부(9034a)와, 평판부(9034a)의 둘레부로부터 연설부(32)를 향해 연장되는 복수의 설편부(舌片部)(9034b)와, 평판부(9034a)의 둘레부와 연설부(32)를 연결하는 연결부(9034c)를 갖는다. 평판부(9034a)는, 도 7의 (B)의 파선으로 둘러싼 부분(C1)에 도시하는 바와 같이, 단자 본체(11)의 정상면(11a)에 용접되어 있다. 그리고, 접촉 부재(9030)는 단자 본체(11)에 용접된 평판부(9034a)를 중심으로 하여 경사지게 되어 있다.
이 비교예의 조립 공정에서는, 비교적 면적이 작은 단자 본체(11)의 정상면(11a)을 평판부(9034a)에 용착한다고 하는 높은 정밀도가 요구되는 공정이 포함되기 때문에 제조에 수고를 필요로 한다.
이에 반하여, 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자(100)에서는, 개방된 상태의 2개의 각편(36a, 36b)의 사이에 핀부(10)의 주편(12)이 배치된 상태에서 2개의 각편(36a, 36b)을 폐쇄하고 나서 가열하는 열 코킹을 실행하는 것만으로, 고정부(36)를 핀부(10)의 주편(12)에 고정할 수 있다. 따라서, 비교예에 비하여 간단하게 프레스 피트 단자(100)를 제조할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자(100)에 의하면, 가요부(37)가 휘는 것에 의해, 복수의 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 고정부(36)를 중심으로 하여 요동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 프레스 피트 단자(100)가, 관통 비아(301)에 중심축(J2)이 단자 본체(11)의 중심축(J1)으로부터 어긋난 상태에서 삽입된 경우에 복수의 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 상기 어긋남을 상쇄하는 방향으로 경사진다. 따라서, 관통 비아(301)의 전극(302)에 대한 복수의 접촉편(31) 각각의 가압력이 균일화되므로, 프레스 피트 단자(100)와 관통 비아(301) 사이에 간극이 발생하기 어려워져 전기적인 접속 불량이 발생하기 어렵다.
나아가, 본 실시형태에 따른 고정부(36)는 핀부(10)의 주편(12)을 협지하는 2개의 각편(36a, 36b)을 갖는다. 그리고, 개방된 상태의 2개의 각편(36a, 36b)의 사이에 핀부(10)의 주편(12)이 배치된 상태에서 2개의 각편(36a, 36b)을 폐쇄하고 나서 가열하는 열 코킹을 실행하는 것만으로, 고정부(36)를 핀부(10)의 주편(12)에 고정할 수 있다. 따라서, 프레스 피트 단자(100)가 비교적 간단하게 조립된다는 이점이 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자(100)는 단자 본체(11)를 구비한다. 그리고, 복수의 접촉편(31) 및 연설부(32, 33)는 단자 본체(11)의 중심축(J1) 주위에서 단자 본체(11)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 그리고, 복수의 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 어느 정도 경사지면, 단자 본체(11)가 연설부(32)나 접촉편(31)의 일부에 접촉한다. 따라서, 복수의 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 과도하게 경사지는 것이 방지된다.
나아가, 본 실시형태에 따른 프레스 피트 단자(100)는, 단자 본체(11)의 중심축(J1) 주위에서 단자 본체(11)를 둘러싸도록 배치되며 접촉편(31)과 일체로 마련된 연설부(32)를 구비한다. 이에 의해, 복수의 접촉편(31)은 그들의 길이 방향에 있어서의 양단부가 연설부(32, 33)에 의해 보강되어, 소성 변형되기 어려워진다는 이점이 있다. 또한, 접촉편(31)은, 길이 방향에 있어서의 중앙부가 절곡된 형상을 갖고, 길이 방향에 있어서의 중앙부가 길이 방향에 있어서의 양단부보다 단자 본체(11)로부터 이격되어 위치하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 복수의 접촉편(31)은 관통 비아(301)의 전극(302)에 접촉한다.
(변형예)
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 8에 도시하는 바와 같이, 단자 본체(2011)의 길이(L22)가 접촉편(31) 및 연설부(33)의 길이(L1)보다 짧은 것이어도 좋다. 혹은, 도 9에 도시하는 단자 본체가 생략된 구성이어도 좋다. 여기서, 연설부(33)는 가요부(37)를 거쳐서 고정부(36)에 연결되어 있다.
본 구성에 의하면, 가요부(37)의 가요 범위를 크게 할 수 있으므로, 복수의 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체를 보다 크게 경사지게 할 수 있다. 따라서, 단자 본체(2011)의 중심축(J1)과 관통 비아(301)의 중심축(J2)이 크게 어긋나 있는 경우에도 복수의 접촉편(31), 연설부(32, 33) 및 헤드부(34) 전체가 경사지는 것에 의해 어긋남이 상쇄된다.
상술한 실시형태에서는, 연설부(32) 및 헤드부(34)를 갖는 접촉 부재(30)에 대해 설명했다. 다만, 접촉 부재는 연설부(32) 및 헤드부(34)를 갖는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 10에 도시하는 프레스 피트 단자(3100)와 같이, 연설부(32) 및 헤드부(34)가 없는 접촉 부재(3030)를 구비하는 구성이어도 좋다. 본 구성에 의하면, 접촉 부재(3030)의 구성의 간소화를 도모할 수 있다.
상술한 실시형태에서는, 개방된 상태의 2개의 각편(36a, 36b)의 사이에 핀부(10)의 주편(12)이 배치된 상태에서 2개의 각편(36a, 36b)을 폐쇄하고 나서 가열하는 열 코킹을 실행하는 것에 의해, 2개의 각편(36a, 36b)으로 핀부(10)가 협지되는 예에 대해 설명했다. 그렇지만, 이에 한정되지 않으며, 열용착, 초음파 용착, 레이저 용착, 고주파 용착 등 열 코킹과는 다른 방법으로, 고정부(36)는 핀부(10)에 고정되어 있어도 좋다.
상술한 실시형태의 프레스 피트 단자(100)에 대하여, 그 가요부(37)가 스프링으로 구성되어 있어도 좋다. 이 스프링으로서는, 판 스프링이나 코일 스프링을 예로 들 수 있다.
상술한 실시형태에서는, 연설부(32, 33)가 접촉편(31)과 동일한 금속으로 형성되어 있는 예에 대해 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 예컨대 연설부(32, 33)가 플라스틱 등의 금속과는 다른 재료로 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 연설부(33)와 가요부(37)를 전기적으로 접속하는 금속 와이어 등의 도전 부재를 마련하면 좋다.
이상, 본 발명의 각 실시형태 및 변형예(또한, 보충하여 기재한 것을 포함함. 이하, 마찬가지)에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 실시형태 및 변형예가 적절히 조합된 것, 그에 적절히 변경이 가해진 것을 포함한다.
산업상 이용가능성
본 발명의 프레스 피트 단자는, 대전류가 통전되는 회로 기판의 관통 비아에 접속되는 단자로서 전기 전자 기기 산업 분야나 자동차 산업 분야에서 널리 이용된다.
10: 핀부, 11, 2011: 단자 본체, 11a: 정상면, 11b: 선단부, 32a, 33a, 34a, 34b: 절결부, 12: 주편, 13: 폭광편, 14: 접속편, 30, 3030: 접촉 부재, 31: 접촉편, 32, 33: 연설부, 34: 헤드부, 36: 고정부, 36a, 36b: 각편, 36c: 연결편, 37: 가요부, 100, 2100, 3100: 프레스 피트 단자, 300: 회로 기판, 301: 관통 비아, 302: 전극, J1, J2: 중심축

Claims (3)

  1. 전극에 접촉하는 접촉 부재를 갖는 프레스 피트 단자에 있어서,
    상기 접촉 부재는,
    상기 전극에 접촉하는 복수의 접촉편과,
    상기 복수의 접촉편의 일단을 한데 모아 지지하고 상기 프레스 피트 단자의 기단부측에 위치하는 제 1 연설부와,
    상기 복수의 접촉편의 타단을 한데 모아 지지하고 상기 프레스 피트 단자의 선단부측에 위치하는 제 2 연설부와,
    핀부에 고정되며 가요부를 거쳐서 상기 제 1 연설부를 지지하는 고정부를 구비하며,
    상기 가요부는 상기 제 1 연설부와 상기 고정부 사이에 개재되며,
    상기 제 2 연설부는 상기 복수의 접촉편에만 연속(連續)하고 있는
    프레스 피트 단자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 핀부를 협지하는 2개의 각편(leg piece)을 갖는
    프레스 피트 단자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    기둥 형상이며 중심축이 상기 핀부의 중심축에 일치하도록 배치되어 있는 단자 본체를 추가로 구비하고,
    상기 접촉편, 상기 제 1 연설부 및 상기 제 2 연설부는 상기 단자 본체를 상기 단자 본체의 중심축 주위에 둘러싸도록 배치되어 있는
    프레스 피트 단자.
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