JP2016201329A - プレスフィット端子及び基板用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】接続信頼性を確保しながら、絶縁性能の低下を抑制すること。
【解決手段】基板に設けられたスルーホール２２に挿入されることでスルーホール２２内に保持されるプレスフィット端子であって、スルーホール２２の内周面に弾性的に接触する第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂを有し、挿入方向と直交する断面の断面視において、第２接触部１４Ｂの曲率半径を第１接触部１４Ａの曲率半径で除した値が０．７５以下である。隣接するプレスフィット端子の間で第１接触部１４Ａと第２接触部１４Ｂとが隣接するように第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂを設けることで、隣接するスルーホール２２の間で内周面に加わる接圧が小さい接触部と内周面に加わる接圧が大きい接触部とが隣接する。その結果、隣接するスルーホール２２の間で基板のダメージを受けた部分Ｄ１，Ｄ２が近接することを抑制することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、プレスフィット端子及び基板用コネクタに関する。

従来、電子機器に組み込まれる回路基板のスルーホール１２２（図７参照）に圧入されることで当該スルーホール１２２に保持され、回路基板上の導電回路と電気的に接続されるプレスフィット端子が知られている。この種のプレスフィット端子では、スルーホール１２２に保持される部分に、スリット１１０Ａを挟んで幅方向に対向状に配された一対の対向部１１４が設けられている。各対向部１１４はスリット１１０Ａを挟んで対称形状とされ、プレスフィット端子１１０がスルーホール１２２に圧入されると、各対向部１１４の接触部１１４Ａがスルーホール１２２の内周面に弾性的に接触する。

各対向部１１４の接触部１１４Ａがスルーホール１２２の内周面に弾性的に接触すると、各接触部１１４Ａから当該内周面に対して接圧が加わる。この接圧の大きさによっては、回路基板のうち当該接圧が加わった部位の近傍において回路基板を構成する層が剥離し、その表面が白化することがある（図７の符号Ｄ１１で示す部分。以下、「基板ダメージ部」と称する）。このため、図７に示すように、隣接するスルーホール１２２間のピッチが狭い場合、基板ダメージ部Ｄ１１同士が近接又は接触し、隣接するスルーホール１２２間の絶縁性能が低下することがある。

そこで下記特許文献１には、隣接するスルーホール間の絶縁性能の低下を抑制するプレスフィット端子が開示されている。このプレスフィット端子では、各対向部の幅方向の大きさ、及び各対向部の圧入方向における長さに特徴を設けることで、プレスフィット端子がスルーホールに圧入された際にスルーホールに加わる接圧を小さくし、各対向部の接触部から基板に加わるダメージ（上記層の剥離による白化）を軽減している。

国際公開第２００８／０３８３３１号

しかしながら、プレスフィット端子がスルーホールに圧入された際にスルーホールに加わる接圧が小さくなると、スルーホール内に保持されるプレスフィット端子の保持力が低下し、プレスフィット端子とスルーホールが設けられた回路基板との間で十分な接続信頼性を確保できない虞がある。

本発明は、上記の課題に鑑みて創作されたものであって、接続信頼性を確保しながら、絶縁性能の低下を抑制することを目的とする。

本明細書で開示される技術は、板に設けられたスルーホールに挿入されることで該スルーホール内に保持されるプレスフィット端子であって、前記スルーホールの内周面に弾性的に接触する第１接触部及び第２接触部を有し、前記挿入方向と直交する断面の断面視において、前記第２接触部の曲率半径を前記第１接触部の曲率半径で除した値が０．７５以下であるプレスフィット端子に関する。

上記のプレスフィット端子では、第１接触部の曲率半径が第２接触部の曲率半径に比べて大きく、上記断面視において緩やかな円弧状となるため、スルーホールの内周面に接触した際に当該内周面に加わる接圧が他方に比べて小さく、基板に与えるダメージが小さい。一方、曲率半径が第１接触部よりも小さい第２接触部は、スルーホールの内周面に接触した際に当該内周面に加わる接圧が第１接触部に比べて大きいため、スルーホール内に保持されるプレスフィット端子の保持力を低下させることなく、プレスフィット端子とスルーホールとの間で十分な接続信頼性を確保することができる。

ここで、例えば隣接する上記のプレスフィット端子の間で第１接触部と第２接触部とが隣接するように第１接触部及び第２接触部を設けることで、隣接するスルーホールの各々に上記プレスフィット端子を挿入した際、隣接するスルーホールの間で一方のプレスフィット端子の第１接触部と他方のプレスフィット端子の第２接触部とが隣接する。即ち、隣接するスルーホールの間で上記内周面に加わる接圧が小さい接触部と上記内周面に加わる接圧が大きい接触部とが隣接する。換言すれば、隣接するスルーホールの間で基板に与えるダメージが小さい接触部と基板に与えるダメージが大きい接触部とが隣り合う。

このため、隣接するスルーホールの間で基板に与えるダメージが大きい接触部同士が隣り合うことを抑制することができる。その結果、隣接するスルーホールの間で当該接圧が大きい接触部同士が隣接する構成と比べて、隣接するスルーホールの間で基板の大きなダメージを受けた部分が近接することを抑制することができ、隣接するスルーホールの間で当該ダメージを受けた部分が近接することに起因する絶縁性能の低下を抑制することができる。

さらに、本発明者の実験により、第１接触部の曲率半径に対する第２接触部の曲率半径の比率が７５％以下であると、隣接するスルーホールの各々に上記のプレスフィット端子を挿入した際、隣接するスルーホールの間が十分な抵抗値を有することが示された。このため、上記のプレスフィット端子の構成によると、絶縁性能の低下を効果的に抑制するための、第１接触部の曲率半径及び第２接触部の曲率半径の具体的な値を設定することができる。

上記のプレスフィット端子において、対向状に配された一対の対向部を有し、前記第１接触部及び前記第２接触部は、前記一対の対向部の各々に設けられ、前記挿入方向と直交する断面の断面視において、前記一対の対向部の間で前記第１接触部同士を結ぶ線分と前記第２接触部同士を結ぶ線分とが交差してもよい。

上記のプレスフィット端子では、上記挿入方向と直交する断面の断面視において、第１接触部と第２接触部とが一対の対向部の間で互い違い状に配置される。このため、隣接するスルーホールの各々に上記プレスフィット端子を挿入した際、隣接するスルーホールの間で基板に与えるダメージが小さい接触部と基板に与えるダメージが大きい接触部とが近接するための具体的な構成を提供することができる。

本明細書で開示される他の技術は、基板の端子挿通孔に接続される上記のプレスフィット端子と、前記プレスフィット端子を複数収容可能なハウジングと、を有する基板用コネクタに関する。

本発明によれば、接続信頼性を確保しながら、絶縁性能の低下を抑制することができる。

実施形態に係る基板用コネクタの側断面図 プレスフィット端子の平面図 図２におけるIII−III断面の断面図 スルーホールに挿入された状態のプレスフィット端子を示す側断面図 スルーホールに対するプレスフィット端子の接触状態を示す断面図 耐久試験の評価結果を示す表 スルーホールに対する従来のプレスフィット端子の接触状態を示す断面図

図面を参照して実施形態を説明する。本実施形態では、図１に示すように、基板用コネクタ１、及び基板用コネクタ１から伸びるプレスフィット端子１０を例示する。基板用コネクタ１は、車載用の電子制御装置として用いられるものであり、樹脂製のハウジング４、そのハウジング４に収容され、ハウジング４からＬ字状に屈曲して伸びる複数のプレスフィット端子１０等を備える。各プレスフィット端子１０は、銅合金等の導電性に優れた金属板材をプレス加工することにより細長いタブ状に形成されている（図２参照）。

各プレスフィット端子１０は、その一端側が上記ケース１のハウジング４に圧入等により取り付けられるとともに、その他端側が車載用の電子機器に組み込まれる回路基板（基板の一例、図４参照）２２に設けられたスルーホール２２に挿入（圧入）される。以下では、プレスフィット端子１０のスルーホール２２への挿入方向を下方、その反対方向を上方として説明する。また、図２及び図４における左右方向をプレスフィット端子１０の幅方向とする。

各プレスフィット端子１０は、図２に示すように、その先端部が先細り状となって当該プレスフィット端子１０をスルーホール２２へ案内する案内部１２とされている。案内部１２の上方には、スリット１０Ａを挟んで幅方向について対向状に配されるとともに弾性変形可能な一対の対向部１４が設けられている。各プレスフィット端子１０は、スルーホール２２に圧入されることで一対の対向部１４がスルーホール２２の内周面に押圧されて内側に弾性変形し、スルーホール２２に保持される。

一対の対向部１４の各々は、プレスフィット端子１０の挿入方向と直交する断面で視ると、図３に示すように、長方形状の一辺（他方の対向部１４に向けられた側とは反対側の辺）の両側２箇所の角部が面取りされることで曲率が設けられた略長方形状をなしており、両対向部１４の間の中心位置（図３において符号Ｃ１で示す位置）を対称点として点対称な配置となっている。各対向部１４のうち上記曲率が設けられた２箇所の部分は、それぞれ第１接触部１４Ａ、第２接触部１４Ｂとなっている。これらの第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂは、プレスフィット端子１０がスルーホール２２に挿入された際、スルーホール２２の内周面に弾性的に接触する。

各プレスフィット端子１０では、図３に示すように、第１接触部１４Ａの曲率半径と第２接触部１４Ｂの曲率半径とが異なっている。詳しくは、各プレスフィット端子１０では、第２接触部１４Ｂの曲率半径を第１接触部１４Ａの曲率半径で除した値が０．７５以下となるように、第１接触部１４Ａの曲率半径が第２接触部１４Ｂの曲率半径よりも大きくされている。なお、上述したように両対向部１４は点対称な形状となっていることから、図３に示すように、一対の対向部１４の間で第１接触部１４Ａ同士を結ぶ線分と第２接触部１４Ｂ同士を結ぶ線分とが交差する。

上述したように第１接触部１４Ａの曲率半径が第２接触部１４Ｂの曲率半径よりも大きいことで、プレスフィット端子１０がスルーホール２２に挿入されて第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂがスルーホール２２の内周面に弾性的に接触すると、第２接触部１４Ｂから当該内周面に加わる接圧の方が第１接触部１４Ａから当該内周面に加わる接圧に比べて局所的に接圧が加わる。このため、第１接触部１４Ａから当該内周面に加わる接圧に比べて第２接触部１４Ｂから当該内周面に対して大きな接圧が加わり、第２接触部１４Ｂが当該内周面に対して良好に保持される。その結果、スルーホール２２内に保持されるプレスフィット端子１０の保持力の低下が抑制される。

一方、プレスフィット端子１０がスルーホール２２に挿入された際、第１接触部１４Ａからスルーホール２２の内周面に対して加わる接圧が第２接触部１４Ｂから当該内周面に対して加わる接圧よりも小さいことで、第１接触部１４Ａから接圧が加わった部位の近傍において回路基板２０が受けるダメージは、第２接触部１４Ｂから接圧が加わった部位の近傍において回路基板２０が受けるダメージに比べて小さい。

続いて、本実施形態のプレスフィット端子１０の作用について説明する。以下では、隣接するスルーホール２２間のピッチＤ１が狭ピッチとされた回路基板２０（図４参照）のスルーホール２２にプレスフィット端子１０を挿入する場合を例示する。このスルーホール２２の内周面には、図４に示すように、メッキ処理等が施された接点部を有する導電路２４が設けられている。

プレスフィット端子１０を案内部１２側から回路基板２０のスルーホール２２に挿入すると、各対向部１４の第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂがスルーホール２２の開口端に突き当たって押圧される。そして、プレスフィット端子をスルーホール２２にさらに挿入することで、各対向部１４の第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂが弾性変形しながらスルーホール２２内に進入し、スルーホール２２の内周面（導電路２４の接点部）に弾性的に接触する。これにより、プレスフィット端子１０が回路基板２０の導電路２４と電気的に接続される。

ここで、隣接するスルーホール２２の各々に挿入されたプレスフィット端子１０を当該プレスフィット端子１０の挿入方向と直交する断面で視ると、図５に示すように、隣接するスルーホール２２の間では、一方のプレスフィット端子１０の第１接触部１４Ａが接触した部分と他方のプレスフィット端子１０の第２接触部１４Ｂが接触した部分が隣り合う。従って、隣接するスルーホール２２の間では、第１接触部１４Ａが接触した部分と第２接触部１４Ｂが接触した部分とが互い違い状に配置された状態となる。なお、第１接触部１４Ａの曲率半径と第２接触部１４Ｂの曲率半径は異なるので、両接触部１４Ａ，１４Ｂがスルーホール２２の内周面に接触した状態では、両対向部１４がわずかに歪んだ形となる。

また、上述したように、第１接触部１４Ａ及び第２接触部１４Ｂがスルーホール２２の内周面に接触した際、接圧によって回路基板２０が受けるダメージは第２接触部１４Ｂからよりも第１接触部１４Ａからの方が小さい。このため、図５に示すように、回路基板２０のうち第１接触部１４Ａから加わる接圧によりダメージを受ける領域（図５において符号Ｄ２で示す部分。以下、「第２の基板ダメージ部」と称する）は、第２接触部１４Ｂから加わる接圧によりダメージを受ける領域（図５において符号Ｄ１で示す部分。以下、「第１の基板ダメージ部」と称する）よりも小さい。

このため、隣接するスルーホール２２の間で第１接触部１４Ａが接触した部分と第２接触部１４Ｂが接触した部分とが互い違い状に配置されることで両接触部分が隣り合っても、図５に示すように、第１の基板ダメージ部Ｄ１と第２の基板ダメージ部Ｄ２との間は近接し難い。即ち、両基板ダメージ部Ｄ１，Ｄ２が近接することが抑制される。その結果、隣接するスルーホール２２の間で回路基板２０のダメージを受けた部分が近接することに起因する両スルーホール２２間の絶縁性能の低下を抑制することができる。

一方、第１接触部１４Ａに比べて第２接触部１４Ｂからスルーホール２２の内周面に対して大きな接圧が加わることで、第２接触部１４Ｂが当該内周面に対して良好に保持される。このため、スルーホール２２内に保持されるプレスフィット端子１０の保持力を低下させることなく、プレスフィット端子１０とスルーホール２２との間で十分な接続信頼性を確保することができる。以上のように本実施形態のプレスフィット端子１０では、接続信頼性を確保しながら、絶縁性能の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態のように隣接するスルーホール２２の間が狭ピッチである場合、プレスフィット端子１０の各対向部１４を複雑な形状（例えば断面視多角形状）に加工することが難しい。これに対し、本実施形態のプレスフィット端子１０の各対向部１４は、上述したように、一部が面取りされることで曲率が設けられた断面視略長方形状であるため、各対向部１４を形成するために複雑な加工を必要とすることがない。このため、隣接するスルーホール２２の間のピッチの大小に拘わらず、本実施形態のプレスフィット端子１０を実現することができる。

上記の実施形態の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の実施形態では、プレスフィット端子の各対向部が断面視略長方形状とされた構成を例示したが、各対向部の断面視における形状は限定されない。

（２）上記の実施形態では、プレスフィット端子における一対の対向部の間がスリットとされた構成を例示したが、一対の対向部の間の構成については限定されない。例えば一対の対向部の間に弾性部材が配されており、これにより、各対向部がスルーホールの内周面に弾性的に接触する構成とされていてもよい。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

次に、本明細書で開示される技術を実施例によって具体的に説明する。実施例では、回路基板に設けられた隣接する２つのスルーホールに実施形態で例示したプレスフィット端子をそれぞれ挿入し、両端子間に直流電圧を印加した状態で高温高湿環境下に一定時間放置した後、隣接するスルーホールの間の絶縁性能を評価する耐久試験を行った。

この耐久試験では、恒温恒湿槽としてエスペック社製ＰＳＬ−２ＳＰＨを使用し、ＪＰＣＡ規格に準拠して、温度条件を３８〜８７℃、湿度条件を８２〜９６％ＲＨ、両端子間に印加する電圧をＤＣ５〜１００Ｖ、試験時間を最大１０００ｈｒとした。また、隣接するスルーホール間を狭ピッチとし、各プレスフィット端子における第１接触部の曲率半径（Ｒ_１）に対する第２接触部の曲率半径（Ｒ_２）の比率を２０〜１００（％）の間で変化させて評価を行った。

絶縁性能の評価では、絶縁抵抗計として横河メータ＆インスツルメンツ社製ＭＹ−４０を使用し、隣接するスルーホールの間の絶縁抵抗の抵抗値が絶縁抵抗計で測定可能な最大値２０００ＭΩより大きければ○判定とし、絶縁抵抗の抵抗値が２０００ＭΩより小さければ×判定とした。その結果を図６の表に示す。

図６の表に示すように、第１接触部の曲率半径に対する第２接触部の曲率半径の比率が７５％以下である場合、即ち、第２接触部の曲率半径を第１接触部の曲率半径で除した値が０．７５以下である場合、○判定が得られた。この結果から、各プレスフィット端子について、隣接するスルーホールの間の絶縁性能の低下を効果的に抑制するための、第１接触部の曲率半径及び第２接触部の曲率半径の具体的な値を設定することができる。

１…基板用コネクタ
１０…プレスフィット端子
１４，１１４…対向部
１４Ａ…第１接触部
１４Ｂ…第２接触部
２０…回路基板
２２，１２２…スルーホール

Claims (3)

1. 基板に設けられたスルーホールに挿入されることで該スルーホール内に保持されるプレスフィット端子であって、
   前記スルーホールの内周面に弾性的に接触する第１接触部及び第２接触部を有し、
   前記挿入方向と直交する断面の断面視において、前記第２接触部の曲率半径を前記第１接触部の曲率半径で除した値が０．７５以下であるプレスフィット端子。
2. 対向状に配された一対の対向部を有し、
   前記第１接触部及び前記第２接触部は、前記一対の対向部の各々に設けられ、
   前記挿入方向と直交する断面の断面視において、前記一対の対向部の間で前記第１接触部同士を結ぶ線分と前記第２接触部同士を結ぶ線分とが交差する、請求項１に記載のプレスフィット端子。
3. 基板の端子挿通孔に接続される請求項１または請求項２に記載のプレスフィット端子と、
   前記プレスフィット端子を複数収容可能なハウジングと、
   を有する基板用コネクタ。

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