JP2005129275A - コネクタ固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレスフィット端子の圧入時に、同時にハウジングを固定することが可能なコネクタ固定構造を提供する。
【解決手段】 （ａ）に示すように、端子１３は、ハウジング１２の背面側からも突出して大略的にＬ字状に屈曲し、底面側に向うプレスフィット端子部１３ｂが形成される。ハウジング１２の底面側からは、プレスフィット部材１４が突出する。プレスフィット部材１４は、プレスフィット端子部１３ｂがスルーホール１６の内壁面に圧接されるのと同様に、突起部１４ａが挿入孔１７の内壁面に圧接される。（ｂ）に示すように、プレスフィット端子用コネクタ１１を用いると、ねじ止め工程やはんだ付け工程は不要となり、製造工程が簡略化され、生産性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線基板などで、外部との電気的接続を行うためのコネクタを、はんだ付けを行わなくても装着可能なプレスフィット端子用のコネクタ固定構造に関する。

従来から、各種の電子制御機器では、マイコンなどを含む電子制御部分をプリント配線基板上などに実装し、筐体で外囲して保護し、アクチュエータなどの出力部分、およびキーボードやセンサなどの入力部分を筐体の外部の必要部分に配置して、出力部分と入力部分との間は、ワイヤハーネスなどで接続するようにしている。ワイヤハーネスと電子制御部分との接続部には、着脱可能なコネクタが用いられる。コネクタは、対をなすように用いられ、一方をワイヤハーネスなどの先端に装着しておき、他方をプリント配線基板などに装着しておく。一方のコネクタを他方のコネクタに接合させれば、多数の入出力の信号線などを、迅速かつ確実に接続することができる。

図６は、従来からのコネクタを基板に固定する部分に関連する構成および固定に関する工程を簡略化して示す。図６（ａ）で固定に関する構成を示すように、コネクタ１には、電気絶縁性の合成樹脂製などのハウジング２に、複数の端子３が所定の規格に従って間隔をあけて保持固定されている。端子３は、銅合金などの導電性材料で形成され、一端側が外部接続部３ａとなり、他端側が固定部３ｂとなる。コネクタ１のハウジング２は、ねじ４でプリント配線基板などの基板５に固定される。各端子３の固定部３ｂは、基板５に設けられているスルーホール６にそれぞれ挿入され、はんだ付けで電気的接続および固定が行われる。ねじ４は、基板５に設けられる取付孔７に挿入され、裏面側からナットで締結する。取付孔７自体を雌ねじとして利用することもある。

図６（ｂ）にコネクタ１の固定に関する工程を示すように、コネクタ１を基板５に装着する際には、基板への挿入工程で各端子３の基板接続部３ｂを基板５のスルーホール６にそれぞれ挿入する。次のねじ止め工程では、コネクタ１のハウジング２をねじ４で基板５に固定する。次のはんだ付け工程では、基板５のスルーホール６に挿入されている端子３の固定部３ｂをスルーホール６にはんだ付けで接合する。次の筐体への組込み工程では、コネクタ１を装着している基板５を筐体に組込んで収納する。

はんだ付けを前提とする端子３の固定部３ｂは、スルーホール６に挿入しても、スルーホール６の内壁面との間に空間的余裕がある状態であり、挿入しているだけでは、保持のための機械的強度には寄与しない。はんだ付け工程では、溶融状態のはんだ槽に浸漬されるので、確実に固定されていないと、コネクタ１が浮上がってしまい、コネクタ１が基板５から抜けたり、位置ずれを生じるおそれがある。このため、ねじ止め工程を設けて、ハウジング２を基板５に対して確実に固定しておく必要がある。

近年、はんだ付けに際しては、鉛フリー化の必要が生じている。従来のはんだ付けでは、錫（Ｓｎ）が約６０％、鉛（Ｐｂ）が約４０％の共晶組成かこれに近い組成の鉛入はんだが多く使用されている。しかしながら、鉛の使用が健康上好ましくないとの考え方が有力となり、はんだ付けでは鉛を含まないはんだを用いる必要が生じている。鉛を含まないはんだで、従来の鉛を含むはんだと同様の電気的特性や機械的特性を得るためには、共晶はんだよりも高温を要するはんだを使用しなければならない。はんだ付けの温度が高くなると、コネクタ１のハウジング２の耐熱性が問題となる。

図７は、はんだ付けによらずに電気的接続を行うことが可能なプレスフィット端子についての基本的な構成を示す。図７（ａ）は、プレスフィット端子８を基板５のスルーホール６に挿入しようとする状態、図７（ｂ）はプレスフィット端子８をスルーホール６に挿入している状態を示す。図７（ａ）に示すように、プレスフィット端子８は、先端付近に断面径が拡大している突起部８ａを有する。突起部８ａは、プレスフィット端子８の幅方向の中央付近に拡径孔８ｂを設けて、幅方向の周辺部分を外方に押広げている。図７（ｂ）に示すように、スルーホール６内ではプレスフィット端子８の突起部８ａがスルーホール６の内壁面に弾発的に接触する圧接状態となり、はんだを用いないでも信頼性が高い電気的接続が実現される（たとえば、特許文献１および特許文献２参照。）。

プレスフィット端子を用いると、図６のコネクタ１のような端子３の基板接続部３ｂに対するはんだ付けは不要となる。したがって、はんだ付け工程のために必要となるねじ止め工程も不要となる。しかしながら、ねじ止めは、筐体への組込み工程の後でコネクタ１にワイヤハーネスなどを接続する際に、ハウジング２や端子３の外部接続部３ａにかるコジリ力などの外力を受けるためにも寄与している。ねじ止めがなされていないと、外力は図７（ｂ）に示すようなプレスフィット端子８の突起部８ａとスルーホール６との圧接部に直接作用する。スルーホール６の内壁面は、電気絶縁性の基板材料の表面に、銅などの導電性金属を数１０μｍ程度析出させて形成され、機械的強度は必ずしも充分ではない。したがって、コネクタ１の装着部分の信頼性を高めるためには、プレスフィット端子８を用いてもねじ止めが必要となる。

プリント配線基板同士を着脱可能に接続するコネクタへのプリント配線基板の保持を、ねじ止によらずに行う機構も提案されている（たとえば、特許文献３参照。）。特許文献３では、一方のプリント基板に実装されているコネクタから突出する弾性変形可能な部材を、径方向に圧縮する状態で他方のプリント基板に設ける貫通孔に貫通させ、他方のプリント基板を貫通した部材の先端側が弾性的に広がることを利用して保持を行う。

表面実装コネクタをプリント基板等に固定する際に、ハウジングの底面に足を設け、プリント基板等には内部に逆阻止用の突起を設けた穴を設けて、足を穴に挿入して固定する構造も提案されている（たとえば、特許文献４参照。）。

実開平２−１１９５１４号公報 特許第２９１１０４３号公報 特開平５−２１８６６９号公報 実開平６−６００６７号公報

図７（ａ）に示すような基板５がプリント配線基板である場合、実装する電子部品はスルーホールにリード線を通さずに、基板表面のランドにはんだ付けする表面実装化も進んでいる。したがって、はんだ付けを要するコネクタ１を用いると、コネクタ１の実装のみのために、表面実装用のはんだ付けとは別に、スルーホール６用のはんだ付けを行わなければならなくなる。さらに鉛フリー化の必要性を考慮し、生産性を高める必要からも、図７に示すようなプレスフィット端子８の使用が推進されている。

しかしながら、さらなる生産性の向上のために、プレスフィット化したコネクタで、端子の圧入の工程のみで、従来のねじ止めと同等の保持を行うことが要望される。特許文献３では、一方のプリント基板に実装されているコネクタに設けられた突起と、他のプリント基板に設けられた孔により互いのプリント基板をねじ止めによらず保持することができるが、この構造は、基板やコネクタの位置決めを目的としており、コネクタ挿抜時のコジリ力などの外力を抑制するためのものではない。また、この構造では、たとえば基板厚さが薄くなると、突起と孔との間に遊び（隙間）が発生し、固定が不安定になるため、コネクタ挿抜時に端子と基板との接合部にコジリ力などの外力が直接作用してしまう。

特許文献４では、電気導通させる端子をはんだ付けで面実装するため、端子固定とコネクタ固定とを一度の工程で行うことはできない。またはんだ付け工程では、溶融状態のはんだ槽への浸漬時にコネクタが浮くため、それを防止するために必ず基板とコネクタを固定しなければならない。

本発明の目的は、プレスフィット端子の挿入時に、同時にハウジングを固定することが可能なコネクタ固定構造を提供することである。

本発明は、基板との電気的接続を行うための端子を有するコネクタを基板に固定するためのコネクタ固定構造であって、
前記端子は、プレスフィット形状を有するものであり、
前記コネクタのハウジングには、前記端子が前記基板に挿入された場合に、前記基板に設けられた孔部に挿入されるプレスフィット形状を有する足部が設けられてなることを特徴とするコネクタ固定構造である。

さらに本発明は、基板との電気的接続を行うための端子を有するコネクタを基板に固定するためのコネクタ固定構造であって、
前記基板を収容するための筐体を備え、
前記端子は、プレスフィット形状を有するものであり、
前記コネクタのハウジングと前記筐体とが接する部分には、両者を嵌合するための嵌合部が設けられてなることを特徴とするコネクタ固定構造である。

また本発明で、前記嵌合部は、プレスフィット形状を有する足部と該足部が挿入される孔部とからなることを特徴とする。

本発明によれば、電気導通させる端子にプレスフィット端子を使用しているのため、はんだ付け工程で発生するコネクタの浮き等を防止するためのコネクタと基板とを固定する固定具をコネクタに設ける必要はない。コネクタのハウジングには、端子が基板に挿入された場合に、基板に設けられた孔部に挿入されるプレスフィット形状を有する足部が設けられているので、プレスフィット端子のスルーホールへの挿入時に、同時に足部を基板の孔部に挿入してハウジングを固定することができる。

さらに本発明によれば、電気導通させる端子にプレスフィット端子を使用しているのため、はんだ付け工程で発生するコネクタの浮き等を防止するためのコネクタと基板とを固定する固定具をコネクタに設ける必要はない。プレスフィット端子を基板のスルーホールに挿入した後、基板を筐体に収容すれば、コネクタのハウジングと筐体とが接する部分には、両者を嵌合するための嵌合部が設けられていてコネクタの固定が可能となるので、コネクタを基板にプレスフィット端子を利用して装着するだけで、基板を筐体に収容すればコネクタが固定される状態にすることができる。

また本発明によれば、コネクタと筐体との固定を、プレスフィット形状を有する足部を利用して行うことができる。

図１は、本発明の実施の一形態であるプレスフィット端子用コネクタ１１の固定に関連する構成および固定に関連する工程を示す。図１（ａ）に固定構造を示すように、プレスフィット端子用コネクタ１１では、ハウジング１２によって、複数の端子１３を所定の間隔をあけて保持している。ハウジング１２は、電気絶縁性の合成樹脂材料などで形成され、端子１３は導電性と弾性とが高い銅合金などの金属材料で形成される。ハウジング１２は大略的に直方体の形状を有し、外表面の１つ、たとえば図の正面側が開口し、内部に端子１３の外部接続部１３ａが突出して設けられる。端子１３は、ハウジング１２の背面側からも突出して大略的にＬ字状に屈曲し、底面側に向うプレスフィット端子部１３ｂが形成される。ハウジング１２の底面側からはプレスフィット端子部１３ｂと平行な方向に、足部としてのプレスフィット部材１４が突出する。プレスフィット部材１４は、先端付近で一対の突起部１４ａが相互に逆方向となるように突出する。突起部１４ａは、プレスフィット部材１４で幅方向の中央付近に設けられる拡径孔１４ｂの形成によって、孔部である挿入孔１７の内径よりも大きくなるように、幅方向の外方に膨らむ。突起部１４ａが挿入孔１７内に挿入されると、突起部１４ａは挿入孔１７の内壁面に圧接される。プレスフィット部材１４は、導電性は要求されず、機械的強度が高いことが要請される。

図１（ｂ）に示すように、プレスフィット端子用コネクタ１１を用いると、製造工程が簡略化され、生産性を向上させることができる。すなわち、図６（ｂ）に対応して、基板圧入工程では、プレスフィット端子用コネクタ１１の各端子およびプレスフィット部材１４を、基板１５のスルーホール１６および挿入孔１７にそれぞれ圧入する。次には、ねじ止め工程やはんだ付け工程は不要となり、筐体への収納工程で、プレスフィット端子用コネクタ１１を装着している基板１５を筐体などに収納して保護すれば、ハウジング１２は挿入孔１７への挿入部材１４のみ挿入で機械的に支えることができる。

図２は、図１のプレスフィット端子用コネクタ１１にワイヤハーネス用コネクタ２１を連結している状態を示す。連結の対象となるコネクタは、リボンケーブルを接続したり、他の基板を接続したりするコネクタであってもよいことはもちろんである。ワイヤハーネス用コネクタ２１は、プレスフィット端子用コネクタ１１と対を形成する。ワイヤーハーネス用コネクタ２１のハウジング２２は、プレスフィット端子用コネクタ１１のハウジング１２の正面側に設けられる開口に挿入して嵌合可能である。ハウジング２２内には、端子２３の先端が突出する。各端子２３は、プレスフィット端子用コネクタ１１側の端子１３の外部接続用端子部１３ａとそれぞれ嵌合する。すなわち、外部接続用端子部１３ａはプラグ状であり、端子２３の先端はソケット状である。端子１３の外部接続用端子部１３ａをソケット状とし、端子２３側をプラグ状としてもよいことはもちろんである。端子２３の基端には、ワイヤ２４が接合される。各ワイヤ２４は、端子２３の先端から端子１３の外部接続用端子部１３ａに接続され、さらにプレスフィット端子部１３ｂから基板１５のスルーホール１６の内壁部１６ａを介して、基板１５に実装されている電子回路等に接続される。ただし、基板１５は、説明の便宜上、相対的に厚くして表示している。

プレスフィット端子用コネクタ１１に対するワイヤハーネス用コネクタ２１の着脱の際には、ハウジング１２に大きな外力が加わる可能性がある。ハウジング１２の底面側は、基板１５の表面側に臨み、プレスフィット端子部１３ｂの圧入方向に平行な方向に挿入部材であるプレスフィット部材１４が突出し、基板１５の挿入凹部である挿入孔１７に挿入される状態で、突起部１４ａが挿入孔１７の内壁面に圧接され、圧接部はハウジング１２が挿入方向と逆方向に基板１５から離脱しないように規制する離脱規制手段として機能させることができる。

なお、プレスフィット端子部１３ｂの突起部１３ｃやプレスフィット部材１４の突起部１４ａの形状は、図に示すようなものばかりではなく、特許文献１や特許文献２に示されるような形状を含めて、種々の形状で実現可能である。また、端子１３のスルーホール１６への挿入に対しては、基板ダメージやスルーホール間の電気絶縁性を考慮し、低挿入力化する必要があるが、プレスフィット部材１４の挿入孔１７への挿入は、隣接パターンとの間隔を空けられることから、挿入力を上げられる。また、プレスフィット部材１４をハウジング１２の底面側から突出させ、実装に要するスペースを減少させているけれども、図６（ａ）のねじ４で固定する部分と同様に、ハウジング１２の側方に延長させる部分を設け、その延長部分からプレスフィット部材１４を突出させるようにすることもできる。特に、端子１３をＬ字状に曲げずに、ハウジング１２で基板１５に臨む底面側からプレスフィット端子部１３ｂを直線状に突出させて基板１５に装着する場合は、プレスフィット部材１４はプレスフィット端子部１３が突出する部分よりも幅方向の外方から突出させる必要がある。

図３は、本発明の実施の他の形態としてのプレスフィット端子用コネクタ３１の固定に関する概略的な構成を示す。本実施形態で図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。プレスフィット端子用コネクタ３１のハウジング３２は、図１のハウジング１２と同様な形状であるけれども、足部として真直な挿入ピン３４が基板１５側に突出するだけである。挿入ピン３４は、基板１５の挿入孔１７に挿入され、挿入方向に垂直な方向の外力を負担することができる。挿入ピン３４の挿入方向に対する規制は、基板１５を組込んで収納する筐体３５を利用して行う。すなわち、筐体３５に、プレスフィット端子用コネクタ３１のハウジング３２に外部から当接して、挿入ピン３４の挿入方向に逆方向に離脱するのを規制する規制部３５ａを設けておく。ここで、挿入孔１７は基板１５を貫通している必要はなく、基板１５の厚さの途中まで形成される凹部であってもよい。また、挿入ピン３４の形状を、熱カシメまたはスナップフィットとしてもよい。

なお、図１および図３の実施形態では、挿入部材をハウジング１２，３２側から基板１５側に突出させているけれども、基板１５側から挿入部材をハウジング１２，３２側に突出させ、ハウジング１２，３２側に挿入凹部を設けるようにすることもできる。

図４は、本発明の実施のさらに他の形態としてのプレスフィット端子用コネクタ４１の固定に関する概略的な構成を示す。本実施形態で、図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。プレスフィット端子用コネクタ４１のハウジング４２は、基本的に図１のハウジング１２と同等であるけれども、たとえば上面側に突条４２ａが形成される。図４（ａ）に示すように、筐体４５に段部４５（ａ）を設け、突条４２ａに当接させれば、プレスフィット端子用コネクタ４１に作用する外方への引張力を負担することができる。ワイヤハーネスなどを装着するプレスフィット端子用コネクタ４１であれば、装着後は主として引張力が作用するので、簡単な構成で外力を負担することができる。プレスフィット端子部１３ｂの圧入方向の逆方向には、筐体４５の天面側が当接して離脱防止を図ることができる。図４（ｂ）に示すように、筐体４５に突条４２ａに嵌合する溝４６ａを形成しておけば、引張力ばかりではなく押込力にも対応させることができ、ワイヤハーネスなどを装着する際の外力も充分に負担することができる。

図５は、本発明の実施のさらに他の形態としてのプレスフィット端子用コネクタ５１の固定に関する概略的な構成を示す。本実施形態で、図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。プレスフィット端子用コネクタ５１のハウジング５２は、基本的に図１のハウジング１２と同等であるけれども、たとえば両側面側に突条５２ａが形成される。筐体５５には、突条５２ａに嵌合する溝５５ａが形成され、図４（ｂ）と同様に、プレスフィット端子用コネクタ５１に作用する外力に対し、引張力ばかりではなく押込力にも対応させることができ、ワイヤハーネスなどを装着する際の外力も充分に負担することができる。

なお、図４および図５の突条４２ａ，５２ａを両方連続的に形成して、筐体側にも両方の溝４５ａ，５５ａを連続的に形成してもよいことはもちろんである。また、ハウジング４２，５２側を溝とし、筐体４５，５５側を突条としてもよいことはもちろんである。いずれにしても、ハウジング４２，５４側には、突条４２ａ，５２ａや溝など、プレスフィット端子部１３ｂの圧入方向に延びる部分を含み、外表面から突出または陥没のうちの少なくとも一方の状態で形成される嵌合部を有し、筐体４５，５５は、嵌合部が嵌合可能な溝４５ａ，５５ａや突条などの被嵌合部を有するようにすればよい。さらに嵌合部として、プレスフィット部材１４を用いることもできる。

さらに、実施の各形態は、併用することもできる。たとえば図１と図３とを併用し、プレスフィット部材１４と挿入ピン３４とを併用してハウジングを基板１５に固定することもできる。また、プレスフィット部材１４や挿入ピン３４と、図４または図５の嵌合構造を併用することもできる。

本発明の実施の一形態であるプレスフィット端子用コネクタ１１の固定に関連する構成を示す斜視図および固定に関連する工程図である。 図１のプレスフィット端子用コネクタ１１にワイヤハーネス用コネクタ２１を連結している状態を示す側面断面図である。 本発明の実施の他の形態としてのプレスフィット端子用コネクタ３１の固定に関する概略的な構成を示す側面断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態としてのプレスフィット端子用コネクタ４１の固定に関する概略的な構成を示す側面断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態としてのプレスフィット端子用コネクタ５１の固定に関する概略的な構成を示す斜視図である。 従来からのはんだ付け端子用のコネクタの固定に関連する構成を示す斜視図および固定に関連する工程図である。 従来からのプレスフィット端子の使用法を示す斜視図および使用状態を示す平面断面図である。

符号の説明

１１，３１，４１，５１ プレスフィット端子用コネクタ
１２，２２，３２，４２，５２ ハウジング
１３ 端子
１３ｂ プレスフィット端子部
１４ プレスフィット部材
１５ 基板
１６ スルーホール
１７ 挿入孔
３４ 挿入ピン
３５，４５，５５ 筐体
３５ａ 規制部
４２ａ，５２ａ 突条
４５ａ 段部
４６ａ，５５ａ 溝

Claims (3)

1. 基板との電気的接続を行うための端子を有するコネクタを基板に固定するためのコネクタ固定構造であって、
   前記端子は、プレスフィット形状を有するものであり、
   前記コネクタのハウジングには、前記端子が前記基板に挿入された場合に、前記基板に設けられた孔部に挿入されるプレスフィット形状を有する足部が設けられてなることを特徴とするコネクタ固定構造。
2. 基板との電気的接続を行うための端子を有するコネクタを基板に固定するためのコネクタ固定構造であって、
   前記基板を収容するための筐体を備え、
   前記端子は、プレスフィット形状を有するものであり、
   前記コネクタのハウジングと前記筐体とが接する部分には、両者を嵌合するための嵌合部が設けられてなることを特徴とするコネクタ固定構造。
3. 前記嵌合部は、プレスフィット形状を有する足部と該足部が挿入される孔部とからなることを特徴とする請求項２記載のコネクタの固定構造。

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