(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
プリント基板(12)の一面(12b)と該一面と反対の裏面(12c)に開口するスルーホール(12d)に挿入され、弾性力によって前記プリント基板と電気的に接続されるプレスフィット端子であって、
前記スルーホールに挿入された状態で、前記一面に沿う方向において互いに対向するとともに、対向面(20g)と反対の接触面(20h)が前記スルーホールの壁面(12f)にそれぞれ接触する一対の梁部(20c)と、
各梁部の一端同士が連結されてなる第1連結部(20d)と、
各梁部の他端同士が連結されてなる第2連結部(20e)と、を備え、
一対の前記梁部の少なくとも一方は、対向する前記梁部に向かって突出する凸部(20f)を有し、
一対の前記梁部において、前記凸部及び該凸部に対向する部分が接合された状態で、前記第1連結部と前記第2連結部とを結ぶ第1方向と直交する面内において、一対の前記梁部の最大の幅が、前記スルーホールの径よりも狭くされ、
一対の前記梁部において、前記梁部の接合が解除された状態で、前記第1方向に直交する面内において、一対の前記梁部の最大の幅が、前記スルーホールの径よりも広くされ、
一対の前記梁部が接合された状態で、前記スルーホールに挿入され、
前記スルーホールに挿入された状態で、加熱により一対の前記梁部の接合が解除されて、前記梁部が前記壁面に対して前記弾性力を作用させることを特徴とするプレスフィット端子。
前記梁部において、前記凸部及び該凸部と対向する部分のうち少なくとも前記対向面を含む第1領域は、前記第1領域以外の第2領域よりも前記はんだに対する濡れ性が低いことを特徴とする請求項4に記載のプレスフィット端子。
前記梁部において、前記凸部及び該凸部と対向する部分の少なくとも一方の形状が、凹凸形状とされることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のプレスフィット端子。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、以下において、プリント基板の厚み方向をZ方向、Z方向に直交する特定の方向をX方向、Z方向及びX方向の両方向に直交する方向をY方向と示す。
【0015】
(第1実施形態)
先ず、
図1〜
図3に基づき、本実施形態に係るプレスフィット端子20を有する電子装置10の概略構成について説明する。
【0016】
電子装置10は、プリント基板12と、電子部品14と、ポッティング樹脂18と、プレスフィット端子20と、コネクタ22と、ケース24と、を有する。電子装置10は、例えば車両に搭載される電子制御装置である。
【0017】
プリント基板12は、電気絶縁材料からなる基材12aと、基材12aに配置された配線とを有する。そして、プリント基板12に実装される電子部品14とともに回路を構成する。また、プリント基板12は、一面12b及び該一面12bと反対の裏面12cに開口し、プレスフィット端子20が挿入されるスルーホール12dを有する。さらに、プリント基板12は、スルーホール12dの開口周辺及び側壁に、配線の一部としてランド12eを有する。
【0018】
電子部品14は、上記のように、プリント基板12とともに回路を構成する。本実施形態において、電子部品14は、プリント基板12の一面12bに、はんだ16を介して実装される表面実装型の部品である。
【0019】
ポッティング樹脂18は、プレスフィット端子20とケース24との密閉性を確保する。また、本実施形態において、ポッティング樹脂18は、ケース24の内部空間であって、プリント基板12の一面12b側に、電子部品14と接触しないように充填される。なお、ポッティング樹脂18として熱硬化性樹脂を採用する。
【0020】
プレスフィット端子20は、プリント基板12のスルーホール12dに挿入され、弾性力により、プリント基板12に保持される。プリント基板12とプレスフィット端子20との接続部分における詳細構造は下記に示す。
【0021】
本実施形態において、プレスフィット端子20は、スルーホール12dに挿入された状態で、プリント基板12とともにケース24に収容される。詳しくは、プレスフィット端子20が、ケース24にインサート成形される。そして、プレスフィット端子20によりプリント基板12がケース24に固定される。
【0022】
図1に示すように、X方向においてプリント基板12のコネクタ22側の端部に、5本のプレスフィット端子20aが接続される。さらに、X方向においてプリント基板12のコネクタ22と反対側の端部に、5本のプレスフィット端子20bが接続される。ここで、プレスフィット端子20のうち、コネクタ22側のプレスフィット端子20aは、端子としてコネクタ22を構成する。
【0023】
コネクタ22は、外部機器とプリント基板12とを電気的に中継する。コネクタ22のハウジング22aは、一面が開口する筒状をなしている。また、コネクタ22の端子であるプレスフィット端子20aは、ハウジング22aにより保持される。詳しくは、ハウジング22aを貫通し、ハウジング22aが囲む中空空間に露出される。
【0024】
ケース24は、内部空間を外気と遮蔽する樹脂製の筐体である。ケース24は、第1ケース24aと第2ケース24bとを有する。第1ケース24aは、一面が開口する箱状をなしており、板状の第2ケース24bによって蓋をされる。
【0025】
プリント基板12、電子部品14、ポッティング樹脂18、及び、プレスフィット端子20の一部がケース24の内部空間に収容される。また、コネクタ22のハウジング22aは、第1ケース24aと一体に成形される。なお、XY平面において、第1ケース24aとプリント基板12との間に隙間が空くように、プリント基板12が配置される。本実施形態では、X方向におけるプリント基板12のコネクタ22側に隙間が空くように、プリント基板12が配置される。
【0026】
図3及び
図4に基づき、プリント基板12とプレスフィット端子20との接続部分の詳細構造について説明する。
【0027】
図3に示すように、プレスフィット端子20は、一対の梁部20cと、第1連結部20dと、第2連結部20eと、を備える。一対の梁部20cは、互いに対向するとともに、スルーホール12dの壁面12fと接触する。壁面12fに対して梁部20cが弾性力を作用させることにより、プレスフィット端子20がプリント基板12に保持される。また、各梁部20cは、対向する梁部20cに向かって突出する凸部20fを有する。
【0028】
第1連結部20dは、各梁部20cの一端同士が連結されてなる。また、第1連結部20dは、プレスフィット端子20の先端である。第2連結部20eは、各梁部20cの他端同士が連結されてなる。
【0029】
各凸部20fは、第1連結部20dと第2連結部20eとを結ぶ第1方向において、第1連結部20dと第2連結部20eとの中心に位置する。また、各凸部20fは、突出先端に対向面20gを有する。
【0030】
対向面20gは、第1方向と平行であって、平坦な面である。梁部20cにおける対向面20gと反対の接触面20hは、スルーホール12dと接触する。この接触面20hは、第1方向と平行であって、曲面である。
【0031】
図4に示すように、第1方向と直交する面内において、一対の梁部20cの最大の幅L1は、スルーホール12dの径Rと等しい。なお、幅L1は、第1方向に直交する面内において、接触面20h間における最大の直線距離である。
【0032】
本実施形態において、接触面20hは、スルーホール12dの壁面12fに沿う曲面とされる。詳しくは、第1方向と直交する面内において、接触面20hは、スルーホール12dの円に沿うような円弧とされる。これによれば、接触面20hとスルーホール12dとは、隙間なく接触する。また、幅L1は、第1方向に直交する面内において、梁部20cの中心位置C1を通る接触面20h間の直線距離である。また、本実施形態では、第1方向に直交する面内において、スルーホール12dの中心位置と、梁部20cの中心位置C1と、が一致する。
【0033】
図5〜
図9に基づき、プレスフィット端子20をプリント基板12に挿入して接続する接続方法について説明する。
【0034】
先ず、電子部品14が実装されたプリント基板12、及び、
図5及び
図6に示すように、梁部20cの接合が解除された状態のプレスフィット端子20をケース24ごと準備する。第1方向と直交する面内において、一対の梁部20cの最大の幅L2が、スルーホール12dの径Rよりも広いプレスフィット端子20を用いる。なお、幅L2は、第1方向に直交する面内において、中心位置C1を通る接触面20h間の直線距離である。
【0035】
次に、
図7及び
図8に示すように、一対の梁部20cを接合する。本実施形態では、はんだ26により一対の梁部20cを接合する。詳しくは、各梁部20cの対向面20g同士をはんだ付けすることにより、一対の梁部20cを接合する。本実施形態において、はんだ16、コネクタ22のハウジング22a、及び、ケース24よりも融点が低いはんだ26を用いる。また、ポッティング樹脂18の硬化温度よりも融点が低いはんだ26を用いる。例えば、はんだ26は糸はんだであって、ポイントはんだ付けにより一対の梁部20cを接合する。
【0036】
上記接合により、
図8に示すように、第1方向と直交する面内における一対の梁部20cの最大の幅L3を、スルーホール12dの径Rよりも狭くする。なお、幅L3は、第1方向に直交する面内において、中心位置C1を通る接触面20h間の直線距離である。
【0037】
次に、
図9に示すように、一対の梁部20cが接合された状態で、プレスフィット端子20をスルーホール12dに挿入する。詳しくは、プレスフィット端子20をプリント基板12の一面12b側から挿入する。そして、スルーホール12dの壁面12fと接触面20hとが対向するように、プレスフィット端子20を配置する。本実施形態では、Z方向と第1方向とが平行となるように、プレスフィット端子20をプリント基板12に挿入する。このとき、好ましくは、壁面12fとプレスフィット端子20とが接触しないように挿入する。
【0038】
また、本実施形態では、プレスフィット端子20をプリント基板のスルーホール12dに挿入した後、ポッティング樹脂18をケース24に充填する。なお、プリント基板12と第1ケース24aとの隙間からポッティング樹脂18を注入する。
【0039】
ポッティング樹脂18を充填した後、ポッティング樹脂18を硬化させるために、電子装置10全体を加熱する。この加熱により、一対の梁部20cの接合を解除し、プレスフィット端子20とプリント基板12とを接続する。
【0040】
詳しくは、加熱によりはんだ26を溶融させ、一対の梁部20cの接合を解除する。これにより、第1方向に直交する面内における一対の梁部20cの最大の幅が、幅L3から幅L2に広がるように、各梁部20c変形する。
【0041】
ここで、梁部20cの接合が解除された状態で、第1方向と直交する面内において、一対の梁部20cの最大の幅L2は、スルーホール12dの径Rよりも広い。このため、幅L3から幅L2に広がる過程で、梁部20cの接触面20hがスルーホール12dの壁面12fに接触する。そして、梁部20cが壁面12fに対し弾性力を作用させる。
【0042】
以上により、
図3及び
図4に示すように、プレスフィット端子20とプリント基板12とを接続することができる。
【0043】
本実施形態に係るプレスフィット端子20の効果について説明する。
【0044】
本実施形態によれば、一対の梁部20cが接合された状態で、第1方向と直交する面内における一対の梁部の最大の幅L3がスルーホール12dの径Rよりも狭い。このため、一対の梁部20cを接合した状態で、スルーホール12dにプレスフィット端子20を挿入することができる。ここで、各梁部20cは接合されており、変形しないため、スルーホール12dの壁面12fに弾性力を作用させないようにプレスフィット端子を挿入することができる。したがって、梁部20cから壁面12fに弾性力が作用することを抑制することができる。つまり、プリント基板12に応力が作用することを抑制することができる。
【0045】
また、一対の梁部20cの接合が解除された状態で、第1方向と直交する面内における一対の梁部20cの最大の幅L2がスルーホール12dの径Rよりも広い。これによれば、プレスフィット端子20がスルーホール12dに挿入された状態で、梁部20cの接合を解除することにより、梁部20cが壁面12fに対して弾性力を作用させることができる。したがって、プリント基板12に対するプレスフィット端子20の保持力を確保することができる。
【0046】
以上により、治具を用いることなくプリント基板12との保持力を確保し、且つ、プリント基板12に対する応力を抑制することができる。
【0047】
また、本実施形態において、はんだ26は、はんだ16、ケース24、及び、コネクタ22のハウジング22aよりも融点が低い。これによれば、はんだ26が、はんだ16、ケース24、及び、ハウジング22aよりも先に融点に到達する。したがって、電子装置10全体を加熱することにより、はんだ26を溶融させて、梁部20cの接合を解除することができる。
【0048】
また、本実施形態において、はんだ26の融点は、ポッティング樹脂18の硬化温度よりも低い。これによれば、ポッティング樹脂18を硬化させるための加熱により、はんだ26を溶融させることができる。したがって、梁部20cの接合を解除するための工程を新たに設ける必要がないため、工数を削減することができる。
【0049】
本実施形態において、電子装置10がプレスフィット端子20を有する構成としたが、これに限定するものではない。プレスフィット端子20が、プリント基板12と電気的に接続される構成であれば採用することができる。
【0050】
なお、本実施形態において、接触面20hは、スルーホール12dの壁面12fに沿う曲面としたが、これに限定するものではない。例えば、接触面20hが対向面20gと平行であって、平坦な面とされる構成を採用することもできる。
【0051】
(第2実施形態)
本実施形態において、第1実施形態に示したプレスフィット端子20と共通する部分についての説明は割愛する。
【0052】
本実施形態において、プレスフィット端子20の凸部20fは、凸部20f以外の部分よりもはんだ26に対する濡れ性が低い。詳しくは、
図10に示すように、母材である金属部材28にめっき30を施し、各凸部20f全体のめっき30を除去する。これにより、各凸部20fにおいて、金属部材28が露出し表面が酸化する。酸化された金属部材28の表面は、めっき30よりも、はんだ26に対する濡れ性が低い。
【0053】
図11に示すように、各凸部20fの対向面20g同士をはんだ付けするとき、対向面20gにのみはんだ26を接触させる。ここで、酸化された金属部材28の表面は、はんだ26に対する濡れ性が低いため、対向面20g以外の部分にはんだ26が濡れ広がることが抑制される。例えば、はんだ26に含まれるフラックスにより金属部材28の酸化された表面を除去しつつ、対向面20gにのみはんだ26が接触するように、はんだ付けする。
【0054】
ここで、凸部20fの表面が、特許請求の範囲の第1領域に相当する。また、梁部20cにおいてめっき30を施している部分が、特許請求の範囲の第2領域に相当する。
【0055】
本実施形態では、
図12に示すように、加熱により梁部20cの接合を解除した状態であっても、はんだ26は、対向面20g以外の部分にはんだ26が濡れ広がることが抑制される。さらに、対向面20g以外の部分に濡れ広がった場合であっても、凸部20f以外の部分に濡れ広がることが抑制される。
【0056】
本実施形態によれば、第1実施形態に示したプレスフィット端子20と同様の効果を奏することができる。ところで、プレスフィット端子20がスルーホール12dに挿入された状態で梁部20cの接合が解除された後、梁部20cはスルーホール12dの壁面12fに接触する。そのため、各梁部20cの凸部20f以外の部分にはんだ26が接触すると、はんだ26が壁面12fに接触する虞がある。これによれば、プレスフィット端子20とプリント基板12との電気的な接続に、はんだ26が影響を与える虞がある。
【0057】
これに対し、本実施形態では、梁部20cにおいて、各凸部20fの対向面20gにのみはんだ26が接触する。したがって、プレスフィット端子20とプリント基板12との電気的な接続に、はんだ26が影響を与えることを抑制することができる。また、はんだ26の量を低減することができるため、製造コストを低減することができる。
【0058】
なお、本実施形態において、金属部材28にめっき30を施し、凸部20fのめっき30を除去する構成としたが、これに限定するものではない。例えば、梁部20cにおいて凸部20f以外の部分にめっき30を施し、凸部20fにめっき30を施さない構成を採用することもできる。
【0059】
また、
図13に示すように、プレスフィット端子20全体にめっき30を施し、さらに、凸部20fにめっき32を施す構成を採用することもできる。ここで、めっき32は、めっき30よりもはんだ26に対する濡れ性が低いものを用いる。
【0060】
また、本実施形態において、凸部20f全体が凸部以外の部分よりもはんだ26に対する濡れ性が低いとしたが、これに限定するものではない。梁部20cにおいて、凸部20fのうち少なくとも対向面20gを含む第1領域が、第1領域以外の第2領域よりもはんだ26に対する濡れ性が低い構成であれば採用することができる。
【0061】
また、プレスフィット端子20全体にめっきを施し、めっきにより一対の梁部20cを接合する構成を採用することもできる。詳しくは、加熱によりめっきを溶融して一対の梁部20cを接合する。次に、梁部20cを接合した状態で、プレスフィット端子20をスルーホール12dに挿入する。そして、加熱によりめっきを溶融させて、梁部20cの接合を解除する。めっきとしては、上記めっき30又はめっき32を用いることができる。
【0062】
これによれば、プレスフィット端子20全体にめっきを施すことにより、酸化を抑制することができる。また、一対の梁部20cを接続するために他の部材を用いる必要がない。したがって、プレスフィット端子20の酸化を抑制しつつ、製造コストを低減することができる。
【0063】
(第3実施形態)
本実施形態において、第1実施形態に示したプレスフィット端子20と共通する部分についての説明は割愛する。
【0064】
本実施形態では、
図14に示すように、プレスフィット端子20における凸部20fの形状が凹凸形状とされる。詳しくは、各凸部20fが互いに嵌合することができるような凹凸形状とされる。
図15に示すように、一対の梁部20cは、各凸部20fの対向面20gがはんだ付けされることにより接合される。
【0065】
本実施形態によれば、第1実施形態に示したプレスフィット端子20と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態では、各凸部20fがともに凹凸のない平坦な形状とされた状態に較べ、接合面積を増加させることができる。したがって、梁部20cにおける接合部分の強度を向上させることができる。
【0066】
なお、本実施形態において、凸部20fの形状を、各凸部20fが互いに嵌合することができるような凹凸形状としたが、これに限定するものではない。凸部20fの形状が、凹凸形状であれば採用することができる。例えば
図16に示すように、各凸部20fの対向面20gを粗面化した構成を採用することもできる。
【0067】
(第4実施形態)
本実施形態において、第1実施形態に示したプレスフィット端子20と共通する部分についての説明は割愛する。
【0068】
本実施形態において、
図17に示すように、一対の梁部20cは、複数箇所にて接合される。詳しくは、一対の梁部20cが、2箇所にて接合される。各梁部20cは、第1方向における梁部20cの中心よりも第1連結部20d側に1つの凸部20fを有し、中心よりも第2連結部20e側に1つの凸部20fを有する。第1連結部20d側と第2連結部20e側において、各凸部20f同士が対向する。一対の梁部20cは、各凸部20fの対向面20gがはんだ付けされることにより接合される。
【0069】
本実施形態によれば、第1実施形態に示したプレスフィット端子20と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態では、一対の梁部20cが一箇所で接合された状態に較べ、接合部分の面積を増加させることができる。したがって、梁部20cにおける接合部分の強度を向上させることができる。
【0070】
なお、本実施形態において、一対の梁部20cが2箇所にて接合される例を示したが、これに限定するものではない。複数箇所で接合される構成であれば採用することができる。
【0071】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【0072】
上記実施形態において、各梁部20cが凸部20fを有する構成としたが、これに限定するものではない。少なくとも一方の梁部20cが、凸部20fを有する構成であれば採用することができる。
【0073】
上記実施形態において、一対の梁部20cをはんだ26により接合する構成としたが、これに限定するものではない。例えば、その他金属により、一対の梁部20cを接合する構成を採用することができる。