(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-28
(45)【発行日】2023-09-05
(54)【発明の名称】回路基板と端子との接続構造
(51)【国際特許分類】
H05K 1/18 20060101AFI20230829BHJP
H05K 3/32 20060101ALI20230829BHJP
H01R 12/58 20110101ALI20230829BHJP
【FI】
H05K1/18 H
H05K3/32 Z
H01R12/58
(21)【出願番号】P 2019021854
(22)【出願日】2019-02-08
【審査請求日】2022-01-18
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼梨 泰嗣
(72)【発明者】
【氏名】岸端 裕矢
(72)【発明者】
【氏名】中岸 巧
【審査官】原田 貴志
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-225701(JP,A)
【文献】特開2017-174642(JP,A)
【文献】特開2013-131364(JP,A)
【文献】特開2018-073707(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05K 1/18
H05K 3/32
H01R 12/58
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回路基板と、前記回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を接続するための、回路基板と端子との接続構造であって、
前記回路基板は、
前記スルーホールの孔内面に位置する回路体と、前記回路体を覆う保護膜と、を有し、
前記端子は、
前記スルーホールへの挿入方向に交差する幅方向の両側に膨出し且つ前記幅方向に弾性変形可能な圧入部と、前記圧入部に対応した位置にある空洞部と、前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第1接点部と、前記挿入方向における前記第1接点部よりも後方において前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第2接点部と、を有し、
前記圧入部の一対の頂面は、前記挿入方向に延びる平面であり、
膨出する前記圧入部の前記挿入方向の前側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第1接点部を構成し、膨出する前記圧入部の前記挿入方向の後側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第2接点部を構成し、
当該接続構造は、
前記圧入部の前記スルーホールへの圧入後において、前記第1接点部及び前記第2接点部の双方が前記スルーホールの孔内に位置し、且つ、前記挿入方向における前記スルーホールの前記孔内面の中央位置から、前記回路基板の厚さの30%に相当する長さだけ前記挿入方向の前方に離れた位置と、その長さだけ前記挿入方向の後方に離れた位置と、に挟まれる範囲に、前記第1接点部及び前記第2接点部の双方が位置するように、前記圧入部が前記スルーホールに圧入される、ように構成される、
回路基板と端子との接続構造。
【請求項2】
請求項1に記載の接続構造において、
前記圧入部の前記スルーホールへの圧入前において、前記挿入方向における前記スルーホールの長さと、前記挿入方向における前記第1接点部と前記第2接点部との間の長さと、の比が、5:1~7:1である、
回路基板と端子との接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板と、その回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、の接続構造、及び、そのような接続構造に用いることができる端子、に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子(以下「プレスフィット端子」という。)を用いた、回路基板と端子との接続構造が提案されている。従来の接続構造の一つに用いられるプレスフィット端子は、スルーホールの孔内面に押圧接触するように幅方向に膨らむ形状を有する圧入部を有している(例えば、特許文献1を参照)。
【0003】
近年、回路基板およびスルーホールの孔内面に設けられる導電性の回路体(例えば、銅製の薄膜)の防食性を高める等の観点から、回路体を覆うように保護膜が設けられる場合がある。この種の保護膜は、一般に、プリフラックス(OSP。Organic Solderability Preservative)とも呼ばれる。このような保護膜を有する回路基板にプレスフィット端子を接続するにあたり、従来のプレスフィット端子の一つの圧入部には、スルーホールの孔内面を覆う保護膜を削って除去する機構が設けられている(例えば、特許文献2を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2007-250549号公報
【文献】特開2017-174642号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、保護膜の除去性能を高めるために圧入部による押圧力を大きくすると、上述した従来のプレスフィット端子の構造上、スルーホールに圧入部を挿入し難くなる場合がある。そして、そのような圧入部を無理にスルーホールに押し込むと、圧入部の座屈や、回路体の損傷などが生じ得る。逆に、圧入部による押圧力を小さくすると、保護膜を十分に除去できず回路体と圧入部との電気的接続が不十分になる場合があり、また、スルーホール内での圧入部の位置が十分に保たれない場合もある。そこで、保護膜を適正に除去して電気的接続の信頼性を高めながら、更に回路基板への保持力に優れるような、プレスフィット端子と回路基板との接続構造が望まれている。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路基板と端子との電気的接続の信頼性と、回路基板への端子の保持性能の向上と、を両立可能な回路基板と端子との接続構造、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前述した目的を達成するために、本発明に係る「回路基板と端子との接続構造」は、下記[1]~[2]を特徴としている。
[1]
回路基板と、前記回路基板に設けられたスルーホールに圧入される端子と、を接続するための、回路基板と端子との接続構造であって、
前記回路基板は、
前記スルーホールの孔内面に位置する回路体と、前記回路体を覆う保護膜と、を有し、
前記端子は、
前記スルーホールへの挿入方向に交差する幅方向の両側に膨出し且つ前記幅方向に弾性変形可能な圧入部と、前記圧入部に対応した位置にある空洞部と、前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第1接点部と、前記挿入方向における前記第1接点部よりも後方において前記回路体に押圧接触するように前記圧入部に設けられる第2接点部と、を有し、
前記圧入部の一対の頂面は、前記挿入方向に延びる平面であり、
膨出する前記圧入部の前記挿入方向の前側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第1接点部を構成し、膨出する前記圧入部の前記挿入方向の後側の斜面部と前記頂面との境界部が前記第2接点部を構成し、
当該接続構造は、
前記圧入部の前記スルーホールへの圧入後において、前記第1接点部及び前記第2接点部の双方が前記スルーホールの孔内に位置し、且つ、前記挿入方向における前記スルーホールの前記孔内面の中央位置から、前記回路基板の厚さの30%に相当する長さだけ前記挿入方向の前方に離れた位置と、その長さだけ前記挿入方向の後方に離れた位置と、に挟まれる範囲に、前記第1接点部及び前記第2接点部の双方が位置するように、前記圧入部が前記スルーホールに圧入される、ように構成される、
回路基板と端子との接続構造であること。
[2]
上記[1]に記載の接続構造において、
前記圧入部の前記スルーホールへの圧入前において、前記挿入方向における前記スルーホールの長さと、前記挿入方向における前記第1接点部と前記第2接点部との間の長さと、の比が、5:1~7:1である、
回路基板と端子との接続構造であること。
【0008】
上記[1]の構成の回路基板と端子との接続構造によれば、端子の圧入部を回路基板のスルーホールに圧入するとき、圧入部の第1接点部が保護膜を削って除去しながら挿入方向における前方に進む。そして、第1接点部の挿入方向における後方にある第2接点部が、保護膜が除去されて露出した回路体に接触する。更に、第1接点部と第2接点部との双方がスルーホールの孔内に位置する状態で、スルーホールへの端子の圧入が完了する。これにより、第1接点部と第2接点部との双方が回路体に押圧された状態となるため、それらの一方のみが回路体に接触している場合に比べ、過度に圧入部による押圧力を高めなくても、端子を回路基板に適正に保持できる。また、スルーホールに圧入部を挿入しやすくなるため、圧入部の座屈や回路体の損傷なども避けられる。
【0009】
ところで、第1接点部がスルーホールを通り抜けて第2接点部のみが孔内に残る場合、第1接点部と第2接点部との双方が孔内に残る場合に比べ、第2接点部が回路体に押し付けられる力が強くなる。この場合、第2接点箇所がスルーホール内を進行するとき、第2接点部自身の摩耗による摩耗粉が第2接点部と回路体の間に挟まること等に起因し、第2接点箇所と回路体との電気的接続に不具合が生じる可能性がある。これに対し、本構成の接続構造の場合、第1接点部と第2接点部との双方が孔内に位置するため、第2接点部が回路体に過度に大きな押圧力で押し付けられることがない。そのため、上述したような不具合を避けられる。よって、回路体と圧入部との良好な電気的接続を図ることができる。
【0010】
したがって、本構成の接続構造は、回路基板と端子との電気的接続の信頼性と、回路基板への端子の保持性能の向上と、を両立可能である。
【0011】
更に、上記[1]の構成の回路基板と端子との接続構造によれば、挿入方向におけるスルーホールの孔内面の中央部の近傍範囲に、第1接点部及び第2接点部の少なくとも一方が位置する。これにより、例えば、端子に大きな外力が及んで仮に端子と回路基板とが相対移動した場合(端子のズレが生じた場合)であっても、第1接点部及び第2接点部の双方がスルーホールの孔外に移動して回路基板と端子との電気的接続に不具合が生じることを避けられる。
【0012】
なお、上記「近傍範囲」とは、挿入方向におけるスルーホールの孔内面の中央部から、回路基板の厚さの30%に相当する長さだけ挿入方向の前方に離れた位置と、その長さだけ挿入方向の後方に離れた位置と、に挟まれる範囲を表す。
【0013】
上記[2]の構成の回路基板と端子との接続構造によれば、挿入方向におけるスルーホールの長さと、挿入方向における第1接点部と第2接点部との間の長さと、の比が、5:1~7:1である。これにより、上述した端子のズレが生じた場合であっても、第1接点部及び第2接点部の双方がスルーホールの孔外に移動することを、より確実に避けられる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、回路基板と端子との電気的接続の信頼性と回路基板への端子の保持性能の向上とを両立可能な、回路基板と端子との接続構造、及び、端子を提供できる。
【0019】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】
図1は、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造に使用される回路基板及び端子を示す斜視図である。
【
図2】
図2は、回路基板のスルーホールへの端子の挿入が完了する前の段階を示す主要断面図である。
【
図3】
図3は、回路基板のスルーホールへの端子の挿入が完了して本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造が得られた状態における
図2に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
<実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造1(
図3参照)について説明する。この接続構造1は、
図1に示すように、回路基板10と、回路基板10に設けられたスルーホール12に圧入される端子20と、の接続構造である。
【0022】
以下、説明の便宜上、
図1~
図3に示すように、「前後方向」、「幅方向」、「上下方向」、「前」、「後」、「上」及び「下」を定義する。「前後方向」、「幅方向」及び「上下方向」は、互いに直交している。上下方向は、端子20のスルーホール12への挿入方向と平行であり、「上」及び「下」はそれぞれ、挿入方向(挿入の向き、
図2の白矢印を参照)の「後方」及び「前方」と一致している。
【0023】
図1に示す例では、複数本の同形の端子20が、回路基板10に実装されることになる基板実装型の直方体状のコネクタ30に、幅方向に並ぶように、且つ、コネクタ30の前端面から突出するように設けられている。
【0024】
図1に示すように、回路基板10は、矩形平板状の樹脂製の基板母材11を有する。基板母材11には、幅方向に並ぶ複数の端子20に対応して、複数のスルーホール12(上下方向に貫通する孔)が幅方向に並ぶように形成されている。各スルーホール12は、本例では、矩形状を有している。
【0025】
図2に示すように、回路基板10には、スルーホール12の孔内面に位置する(孔内面を覆う)導電性の回路体13が設けられている。回路体13は、典型的には、銅(Cu)製の薄膜で構成される。回路体13は、回路基板10の表面に設けられた所定の回路パターン(図示省略)を介して、回路基板10の表面に搭載されている複数の電子部品(図示省略)又はアースポイント(図示省略)と電気的に接続されている。回路体13の防食性を高める等の観点から、回路体13は、保護膜14(プリフラックス。OSP。Organic Solderability Preservative)で覆われている。
【0026】
図1に示すように、金属製の各端子20は、コネクタ30の前端面から前方に延びる基端部21と、基端部21の先端部(前端部)から下方に延びる先端部22と、からなるL字状の形状を有している。本例では、端子20の断面(延在方向に垂直な方向の断面)は、基端部21及び先端部22共に矩形状を有している。各端子20の先端部22が、回路基板10の対応するスルーホール12にそれぞれ圧入されることになる。
【0027】
図2に示すように、端子20の先端部22には、幅方向両側に膨出する圧入部23が形成されている。圧入部23には、圧入部23に対応した位置にて、前後方向に貫通し且つ上下方向に延びる空洞部24が形成されている。空洞部24の形成により、圧入部23は、幅方向に弾性変形可能となっている。なお、圧入部23は、幅方向には膨出しているが、前後方向には膨出していない。
【0028】
圧入部23の一対の頂面25はそれぞれ、上下方向且つ前後方向に延びる平面である。圧入部23の一対の頂面25間の幅方向寸法は、スルーホール12の幅方向寸法より若干大きい。なお、圧入部23の前後方向寸法は、スルーホール12の前後方向寸法より若干小さい。
【0029】
頂面25の下側(挿入方向の前方側)の端部(膨出する圧入部23の下側の斜面部と頂面25との境界部)が、第1接点部26を構成し、頂面25の上側(挿入方向の後方側)の端部(膨出する圧入部23の上側の斜面部と頂面25との境界部)が、第2接点部27を構成する。第1、第2接点部26,27共に、前後方向に直線状に延びている。回路基板10のスルーホール12の上下方向の長さL2(
図2参照)と、第1接点部26と第2接点部27との間の上下方向の間隔L1(
図2参照)と、の比は、本例では、5:1~7:1である。
【0030】
各端子20の先端部22の圧入部23をスルーホール12に圧入する際には、複数の端子20の先端部22が、回路基板10の複数のスルーホール12の上方にそれぞれ位置するように、回路基板10の上方にコネクタ30を配置し、コネクタ30を回路基板10に向けて下方に近づけていく。この結果、複数の端子20の圧入部23が、回路基板10の複数のスルーホール12に一度に挿入されていく。
【0031】
図2に示すように、端子20の圧入部23が、回路基板10のスルーホール12に挿入される際、圧入部23の第1接点部26が保護膜14を削り取りながら下方(挿入方向の前方)に進む。そして、
図3に示すように、第1接点部26の上側(挿入方向における後方)にある第2接点部27が、保護膜14が削り取られて露出した回路体13に接触する。そして、第1接点部26と第2接点部27との双方がスルーホール12の孔内に位置する状態で、端子20の圧入が完了する。これにより、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造1(
図3参照)が得られると共に、コネクタ30の回路基板10への実装が完了する。この結果、コネクタ30に設けられた複数の端子20が、回路基板10の複数のスルーホール12を介して、回路基板10の表面に搭載されている複数の電子部品又はアースポイントと電気的に接続される。
【0032】
図3に示すように、接続構造1では、スルーホール12の孔内面の上下方向中央の近傍範囲L3に、第1接点部26及び第2接点部27の双方が位置している。近傍範囲L3とは、例えば、スルーホール12の孔内面の上下方向中央位置から、回路基板10の厚さ(スルーホール12の長さL2)の30%に相当する長さだけ下側(挿入方向の前方)に離れた位置と、その長さだけ上側(挿入方向の後方)に離れた位置と、に挟まれる範囲である。
【0033】
以上、本発明の実施形態に係る回路基板と端子との接続構造1によれば、端子20の圧入部23を回路基板10のスルーホール12に圧入するとき、圧入部23の第1接点部26が保護膜14を削り取りながら挿入方向における前方に進む。そして、第1接点部26の挿入方向における後方にある第2接点部27が、保護膜14が削り取られて露出した回路体13に接触する。そして、第1接点部26と第2接点部27との双方がスルーホール12の孔内に位置する状態で、端子20の圧入が完了する。第1接点部26と第2接点部27との双方が回路体13に押圧された状態となるため、過度に圧入部23の押圧力を高めなくても、端子20を回路基板10に適正に保持できる。また、スルーホール12に圧入部23を挿入しやすくなり、回路体13の損傷なども避けられる。
【0034】
ところで、先行する第1接点部26がスルーホール12を通り抜けて第2接点部27のみが孔内に残る場合、第1接点部26と第2接点部27との双方が孔内に残る場合に比べ、第2接点部27が回路体13に押し付けられる力が強くなり、第2接点部27の摩耗による摩耗粉が第2接点部27と回路体13の間に挟まること等に起因する電気的接続の不具合が懸念される。本構成の接続構造1の場合、第1接点部26と第2接点部27との双方が孔内に位置するため、第2接点部27が回路体13に過度に押し付けられることがないため、そのような不具合を避けられる。よって、回路体13と圧入部23との確実な電気的接続を図ることができる。
【0035】
したがって、本構成の接続構造1は、回路基板10と端子20との電気的接続の信頼性と、回路基板10への端子20の保持性能の向上と、を両立可能である。
【0036】
更に、本構成の接続構造1によれば、挿入方向におけるスルーホール12の孔内面の中央部の近傍範囲L3(
図3参照)に、第1接点部26及び第2接点部27の双方が位置する。これにより、例えば、端子20に大きな外力が及んで仮に端子20と回路基板10とが相対移動した場合(端子20のズレが生じた場合)であっても、第1接点部26及び第2接点部27の双方がスルーホール12の孔外に移動して回路基板10と端子20との電気的接続に不具合が生じることを避けられる。
【0037】
更に、本構成の接続構造1によれば、挿入方向におけるスルーホール12の長さL2(
図2参照)と、挿入方向における第1接点部26と第2接点部27との間の長さL1(
図2参照)と、の比が、5:1~7:1である。これにより、上述した端子20のズレが生じた場合であっても、第1接点部26及び第2接点部27の双方がスルーホール12の孔外に移動することを、より確実に避けられる。
【0038】
<他の態様>
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【0039】
例えば、上記実施形態では、第1接点部26及び第2接点部27の双方が、スルーホール12の孔内面の中央部の近傍範囲L3(
図3参照)に位置している。これに対し、第1接点部26及び第2接点部27の一方のみが、近傍範囲L3に位置し、第1接点部26及び第2接点部27の他方が、近傍範囲L3の範囲外且つスルーホール12の孔内に位置していてもよい。
【0040】
更に、上記実施形態では、挿入方向におけるスルーホール12の長さL2(
図2参照)と、挿入方向における第1接点部26と第2接点部27との間の長さL1(
図2参照)と、の比が、5:1~7:1である。これに対し、長さL2と長さL1との比が、5:1~7:1の範囲外であってもよい。
【0041】
更に、上記実施形態では、スルーホール12及び端子20の断面の双方が、矩形状であるが、スルーホール12及び端子20の断面の双方が、円形などの矩形状以外の形状であってもよい。
【0042】
ここで、上述した本発明に係る回路基板と端子との接続構造1、及び、端子20の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[4]に簡潔に纏めて列記する。
[1]
回路基板(10)と、前記回路基板(10)に設けられたスルーホール(12)に圧入される端子(20)と、を接続するための、回路基板(10)と端子(20)との接続構造(1)であって、
前記回路基板(10)は、
前記スルーホール(12)の孔内面に位置する回路体(13)と、前記回路体(13)を覆う保護膜(14)と、を有し、
前記端子(20)は、
前記スルーホール(12)への挿入方向に交差する幅方向に弾性変形可能な圧入部(23)と、前記圧入部(23)に対応した位置にある空洞部(24)と、前記回路体(13)に押圧接触するように前記圧入部(23)に設けられる第1接点部(26)と、前記挿入方向における前記第1接点部(26)よりも後方において前記回路体(13)に押圧接触するように前記圧入部(23)に設けられる第2接点部(27)と、を有し、
当該接続構造(1)は、
前記第1接点部(26)及び前記第2接点部(27)の双方が前記スルーホール(12)の孔内に位置するように、前記圧入部(23)が前記スルーホール(12)に圧入される、ように構成される、
回路基板と端子との接続構造(1)。
[2]
上記[1]に記載の接続構造(1)において、
前記挿入方向における前記スルーホール(12)の前記孔内面の中央部の近傍範囲(L3)に、前記第1接点部(26)及び前記第2接点部(27)の少なくとも一方が位置する、
回路基板と端子との接続構造(1)。
[3]
上記[1]又は上記[2]に記載の接続構造(1)において、
前記挿入方向における前記スルーホール(12)の長さ(L2)と、前記挿入方向における前記第1接点部(26)と前記第2接点部(27)との間の長さ(L1)と、の比が、5:1~7:1である、
回路基板と端子との接続構造(1)。
[4]
回路基板(10)に設けられたスルーホール(12)に圧入される端子(20)であって、
前記スルーホール(12)への挿入方向に交差する幅方向に弾性変形可能な圧入部(23)と、
前記圧入部(23)に対応した位置にある空洞部(24)と、
前記回路体(13)に押圧接触するように前記圧入部(23)に設けられる第1接点部(26)と、
前記挿入方向における前記第1接点部(26)よりも後方において前記回路体(13)に押圧接触するように前記圧入部(23)に設けられる第2接点部(27)と、を備え、
前記挿入方向における前記スルーホール(12)の長さ(L2)と、前記挿入方向における前記第1接点部(26)と前記第2接点部(27)との間の長さ(L1)と、の比が、5:1~7:1である、ように構成される、
端子(20)。
【符号の説明】
【0043】
1 接続構造
10 回路基板
12 スルーホール
13 回路体
14 保護膜
20 端子
23 圧入部
24 空洞部
26 第1接点部
27 第2接点部