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JP5811884B2 - 基板用端子金具 - Google Patents

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Description

本発明は、基板用端子金具に関するものである。
特許文献1には、電気部品の導体をプリント基板に接続するための基板用端子金具が開示されている。この基板用端子金具は、プリント基板のスルーホールに挿入されてプリント基板の回路に接続される脚状の基板接続部と、導体を接続するための導体接続部とを有する。
特開2011−070787号公報
上記の基板用端子金具は、スルーホールに挿入した基板接続部を半田付けによりプリント基板に固着するのであるが、基板接続部が2本だけである。そのため、基板接続部をスルーホールに挿入して半田付けをする前の状態では、基板用端子金具の姿勢が、2本の基板接続部とスルーホールとの嵌合部を結ぶ線を略支点として傾くと懸念される。したがって、基板用端子金具を正しい姿勢に保つためには、治具が必要である。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、基板用端子金具をプリント基板に対して自立した状態で取り付けることができるようにすることを目的とする。
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、回路構成部材の導体をプリント基板の回路に接続するためのものであって、前記導体を接続するための平板状をなす導体接続部と、前記導体接続部の基端縁部における左右両端部に繋がり、前記プリント基板の接続用スルーホールに挿入されて前記回路に接続される左右一対の接続用脚部と、前記導体接続部の前記基端縁部における左右方向中央部に面一状に繋がり、前記プリント基板の保持用スルーホールに圧入される1本の保持用脚部とを備え、前記プリント基板上において、3本の前記脚部が三角形の頂点を構成するように配されている基板用端子金具であって、前記導体接続部における前記基端縁部とは反対側の先端部には、前記導体を嵌合させて半田付けする嵌合部が形成されており、前記導体接続部の左右両側縁部には、前記嵌合部から前記一対の接続用脚部への伝熱を防止する手段として、前記嵌合部と前記基端縁部との間の領域を部分的に切欠した形態の左右一対の切欠部が形成されているところに特徴を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記導体接続部は、半田付けによって前記導体と接続されるようになっており、前記接続用脚部が、屈曲した形状をなしているところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記保持用脚部が、前記プリント基板と略直角な直線状をなしているところに特徴を有する。
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のものにおいて、前記脚部には、前記脚部を前記スルーホールに挿入した状態で前記スルーホールの開口縁部に係止する位置決め突起が形成されているところに特徴を有する。
<請求項1の発明>
3本の脚部が、3つのスルーホールに対し三角形の頂点を構成するような配置で挿入されるので、基板用端子金具をプリント基板上で安定して自立させることができる。
また、保持用脚部が保持用スルーホールに圧入されるので、基板用端子金具は、プリント基板に対して、より安定した状態で取り付けられる。
また、導体接続部の嵌合部に導体を半田付けする際には、嵌合部の熱が導体接続部と接続用脚部を介してプリント基板の回路に伝達し、回路に悪影響を及ぼすことが懸念される。この点に鑑み、本発明では、導体接続部の嵌合部から接続用脚部に至る伝熱経路の途中に、切欠部を形成、この切欠部と対応する領域では伝熱経路の断面積を小さくした。これにより、嵌合部の熱が接続用脚部側へ伝達し難くなるので、導体接続部から回路への熱伝達を抑制することができる。
請求項2の発明>
導体接続部に導体を半田付けする際には、導体接続部の熱が接続用脚部を介してプリント基板の回路に伝達し、回路に悪影響を及ぼすことが懸念される。この点に鑑み、本発明では、接続用脚部を屈曲した形状にして接続用脚部の長さを長くしている。これにより、接続用脚部における伝熱経路の長さが長くなるので、導体接続部から回路への熱伝達を抑制することができる。
請求項3の発明>
導体接続部から回路への熱伝達の抑制効果を高めるためには、接続用脚部を長くすれば良いのであるが、そのためには、プリント基板上において接続用脚部が占める領域を大きく確保する必要がある。一方、プリント基板上において3本の脚部が占める領域を小さくすることは、プリント基板を小型化する上で技術的な意義がある。
この点に鑑み、本発明では、3本の脚部のうち、導体接続部から回路への熱伝達抑制に寄与しない保持用脚部を、プリント基板と略直角な直線状とした。これにより、プリント基板上において3本の脚部が占める領域を大きくしなくても、接続用脚部を長くすることができるので、導体接続部から回路への熱伝達の抑制と、プリント基板の小型化とを両立させることができる。
請求項4の発明>
脚部をスルーホールに挿入すると、位置決め突起がスルーホールの開口縁部に係止することにより、スルーホールに対する脚部の挿入深さが規定されるので、プリント基板に対する導体接続部の高さを位置決めされる。
実施形態1の基板用端子金具の斜視図 基板用端子金具の正面図 基板用端子金具の側面図 基板用端子金具の平面図 プリント基板のスルーホールに基板用端子金具を取り付ける前の状態をあらわす断面図 プリント基板のスルーホールに基板用端子金具の脚部を挿入して半田付けにより固着した状態をあらわす断面図 プリント基板に基板用端子金具を取り付ける前の状態をあらわす斜視図 プリント基板のスルーホールに基板用端子金具の脚部を挿入した状態をあらわす斜視図 プリント基板に基板用端子金具を介して電線を接続して構成された基板ユニットの斜視図 プリント基板に電線を接続した状態の基板ユニットを、樹脂モールドした状態をあらわす斜視図
<実施形態1>
以下、本発明を具体化した実施形態1を図1〜図10を参照して説明する。図に示すように、本実施形態の基板用端子金具10は、電線W(本発明の構成要件である回路構成部材)をプリント基板Pの回路Cに導通可能に接続するためのものである。以下の説明における方向については、便宜上、プリント基板Pを水平に配置し、基板用端子金具10を上方からプリント基板Pに取り付けた状態を基準とする。
図7に示すように、プリント基板Pの表面(上面)と裏面(下面)には、所定のパターンの回路Cがプリントされている。また、プリント基板Pには、回路Cとは非導通の貫通形態の複数の保持用スルーホールHaと、内周面が回路Cに接続された貫通形態の複数対の接続用スルーホールHbとが、貫通形成されている。接続用スルーホールHbの対の数と、保持用スルーホールHaの数は、同数である。また、図7,8に示すように、プリント基板Pの表面には、複数種類の電子部品Eが実装されている。
図7,8に示すように、プリント基板Pには、プリント基板Pに対する電線Wの配索高さや配索経路に応じて、寸法が異なる複数種類の基板用端子金具10が取り付けられる。これら複数種類の基板用端子金具10の基本的な形態は共通であるから、代表的な基板用端子金具10について形態等の説明を行う。
図1〜4に示すように、基板用端子金具10は、所定形状に打ち抜いた金属板材に曲げ加工を施して形成したものである。基板用端子金具10は、導体接続部11と、1本の保持用脚部13aと、2本の接続用脚部13bとを一体に形成して構成されている。導体接続部11は、全体としてプリント基板Pと略直角な略方形の平板状をなしている。導体接続部11には、その上端縁(先端縁部)を略U字形に切欠した形態の嵌合部12が形成されている。図6,9に示すように、嵌合部12には、電線Wのうち絶縁被覆を除去して露出させた導体Waが上から嵌め込まれるようになっている。嵌合部12に嵌め込まれた導体Waは、半田付けにより導体接続部11に導通可能に固着(接続)されるようになっている。
図6に示すように、保持用脚部13aは、プリント基板Pと略直角な直線状をなし、保持用脚部13aの上端部(基端部)は、導体接続部11の基端縁部14(下端縁部)に対し面一状に繋がっている。左右方向(基端縁部14の長さ方向)において、保持用脚部13aは、基端縁部14の中央部に配置されている。保持用脚部13aの下端部は、保持用スルーホールHaに対し圧入状態、つまり、プリント基板Pに対してガタ付きなく、且つ簡単に抜けない状態で挿入されるようになっている。保持用脚部13aには左右一対の位置決め突起15aが形成されている。図6に示すように、保持用脚部13aを保持用スルーホールHaに挿入すると、位置決め突起15aがプリント基板Pの上面における保持用スルーホールHaの開口縁に係止することで、プリント基板Pに対する保持用脚部13aの高さ(挿入深さ)が規定されるようになっている。これにより、保持用脚部13aの上端部に面一状に繋がっている導体接続部11が、プリント基板Pの表面を基準とする高さ方向において位置決めされる。
図2,4に示すように、対をなす接続用脚部13bは、左右対称な形状であり、導体接続部11の基端縁部14における左右両端部に繋がっている。接続用脚部13bは、側方から見て略L字形に屈曲されており、プリント基板Pと略平行な延出部16と、プリント基板Pと略直角な挿入部17とから構成されている。延出部16の前端部は、導体接続部11の基端縁部14に対して略直角に繋がっている。挿入部17の上端部は、延出部16の後端部に対して略直角に繋がっている。つまり、接続用脚部13bは、導体接続部11よりも後方へ張り出した形態となっている。対をなす接続用脚部13bは左右対称であり、1本の保持用脚部13aは、左右方向において対をなす接続用脚部13bの中央に位置しているので、3本の脚部13a,13bは、二等辺三角形の頂点を構成するような位置関係(配置)となっている。
挿入部17の下端部は、接続用スルーホールHbに対し隙間を空けて挿入されるようになっている。各挿入部17には、夫々、左右一対の位置決め突起15bが形成されている。接続用脚部13bを接続用スルーホールHbに挿入すると、位置決め突起15bがプリント基板Pの上面における接続用スルーホールHbの開口縁に係止することで、プリント基板Pに対する接続用脚部13bの高さ(挿入深さ)が規定されるようになっている。これにより、プリント基板Pの表面を基準とする高さ方向において、接続用脚部13bが位置決めされる。
導体接続部11の上端部の嵌合部12に導体Waを半田付けするとき、導体接続部11は、嵌合部12の熱を基端縁部14に向かって伝達させる伝熱経路を構成する。基端縁部14には接続用脚部13bが繋がっており、接続用脚部13bは、プリント基板Pの回路Cに接続されるため、嵌合部12の熱が接続用脚部13bを介して回路Cに伝達され、回路Cが熱によるダメージを受けることが懸念される。
本実施形態では、嵌合部12から回路Cへの伝熱対策として、導体接続部11の左右両側縁部に、左右対称な一対の切欠部18を形成している。図1〜3に示すように、切欠部18は、上下方向(つまり、嵌合部12から基端縁部14に向かう伝熱経路と平行な方向)において、嵌合部12と基端縁部14との間に配されている。導体接続部11(伝熱経路)のうち一対の切欠部18で挟まれている領域、つまり伝熱方向において切欠部18と対応する領域は、伝熱抑制部19となっている。伝熱抑制部19では、伝熱方向と直角に切断したときの断面積が、他の領域よりも小さくなっている。伝熱速度は、伝熱媒体の断面積に比例するので、伝熱抑制部19では、伝熱速度が低下し、基端縁部14側(接続用脚部13b側)への熱伝達が抑制される。
尚、上記の基板用端子金具10では、対をなす接続用脚部13bが左右対称であり、3本の脚部13a,13bが、二等辺三角形の頂点を構成するような位置関係(配置)となっているが、他の基板用端子金具10のバリエーションとしては、対をなす接続用脚部13bが左右非対称であり、3本の脚部13a,13bが、不等辺三角形の頂点を構成するような位置関係(配置)となっている形態もある。また、各基板用端子金具10をプリント基板Pに取り付けたときの嵌合部12の高さは、接続される電線Wの配索高さに合わせているので、個々の基板用端子金具10間では、嵌合部12の高さが互いに異なっているものもある。
次に、本実施形態の作用を説明する。基板用端子金具10をプリント基板Pに取り付けるのに先立ち、まず、電子部品Eをプリント基板Pに実装し、半田リフロー炉(図示省略)で半田付けを行う。この後、複数の基板用端子金具10を、夫々、プリント基板Pにおける所定の位置に取り付ける。取り付けに際しては、保持用脚部13aを保持用スルーホールHaに圧入するとともに、接続用脚部13bを接続用スルーホールHbに挿入する。このとき、各基板用端子金具10の3本の脚部13a,13bの位置関係は、他の基板用端子金具10とは異なる配置となっており、また、プリント基板Pにおいては、1つの基板用端子金具10と対応する3つのスルーホールHa,Hbの位置関係も、他の基板用端子金具10用のスルーホールHa,Hbとは異なっているので、プリント基板P上において基板用端子金具10が誤った位置(スルーホールHa,Hb)に取り付けられることはない。
各脚部13a,13bをスルーホールHa,Hbに挿入するときには、位置決め突起15a,15bがプリント基板Pに係止するまで、十分深く差し込む。この位置決め突起15a,15bの係止作用により、基板用端子金具10が高さ方向に位置決めされる。基板用端子金具10をプリント基板Pに取り付けた状態では、保持用脚部13aが保持用スルーホールHaに圧入されているので、基板用端子金具10がプリント基板Pに対して上方へ抜ける虞はない。
また、合計3本の脚部13a,13bをプリント基板Pに差し込んで取り付けた状態では、基板用端子金具10の姿勢が安定する。即ち、前後方向においては、保持用脚部13aが導体接続部11と同じ位置にあり、接続用脚部13bが導体接続部11の後方に張り出して挿入部17が導体接続部11の後方に位置しているので、基板用端子金具10はプリント基板Pに対して前後方向に傾くことを規制される。左右方向においては、対をなす接続用脚部13bが、互いに離間した位置関係となっているので、基板用端子金具10はプリント基板Pに対して左右方向に傾くことを規制される。また、保持用脚部13aは保持用スルーホールHaに対してガタ付きなく圧入されているので、この圧入作用によっても、基板用端子金具10の前後方向及び左右方向への傾きが規制されている。
3本の脚部13a,13bをスルーホールHa,Hbに差し込んだ後は、フローソルダーもしくはスポットフロー等により、3本の脚部13a,13bを同時に半田付けしてプリント基板Pに固定する。この時、基板用端子金具10は、作用する半田の噴出圧によってスルーホールHから抜ける方向の力を受ける場合がある。しかし、保持用脚部13aが保持用スルーホールHaに圧入されているので、圧入による摩擦抵抗により、保持用脚部13aだけでなく接続用脚部13bの抜け方向への位置ずれも防止される。これにより、基板用端子金具10は、プリント基板Pに対して抜け方向へ位置ずれしたり、姿勢を傾けたりすることなく、確実に固着される。尚、上記以外の方法としては、ロボットによって各脚部13a,13bを個別に半田付けすることもできる。この場合は、最初に、保持用脚部13aを半田付けしてプリント基板Pに固着し、その後で、接続用脚部13bを半田付けすれば、基板用端子金具10の位置ずれや傾き等を防止できる。
この後、複数本の電線Wの導体Waを、対応する嵌合部12に上から嵌め込み、半田付けにより導体接続部11に導通可能に固着する。半田付けの際に、嵌合部12の熱が、導体接続部11と接続用脚部13bを介して回路Cに伝わることが懸念される。しかし、本実施形態では、導体接続部11に切欠部18を形成して導体接続部11における伝熱経路の途中に断面積を小さくした伝熱抑制部19を形成しているので、嵌合部12から接続用脚部13bへの熱伝達が抑制されている。
さらに、接続用脚部13bを略L字形に屈曲した形状とすることで、接続用脚部13bの長さ、つまり、導体接続部11から回路Cに至る接続用脚部13bによる伝熱経路を長くしている。このように接続用脚部13bにおける伝熱経路の長さを長くしたことにより、導体接続部11から回路Cへの熱伝達が抑制されている。したがって、嵌合部12から回路Cへの熱の伝達が効果的に抑制されている。
図9に示すように、プリント基板Pに電子部品Eを実装し、プリント基板Pに基板用端子金具10を取り付け、それらの基板用端子金具10に導体Waを接続すると、基板ユニット20が構成される。基板用端子金具10に電線Wを接続した状態において、電線Wに軸線方向(基板用端子金具10における前後方向)の引張力が作用した場合、導体Waと導体接続部11との半田付け部分に応力が集中すると、半田付け部分が破壊される虞がある。しかし、基板用端子金具10を側方から見たときに、保持用脚部13aと接続用脚部13bは、プリント基板Pの表面上において略長方形をなすように配されているので、導体接続部11に前後方向の外力が作用すると、保持用脚部13aと接続用脚部13bが長方形から平行四辺形状に弾性変形する。これらの脚部13a,13bの弾性変形によって、導体接続部11と導体Waとの半田付け部分における応力が緩和される。
図10に示すように、基板ユニット20のうちプリント基板Pの全体、全ての基板用端子金具10、全ての電子部品E、及び基板用端子金具10と導体Waとの接続部分は、樹脂モールド21によって包囲され、樹脂モールド21から電線Wが導出された形態のモールド成形体22が構成される。このモード成形体22では、樹脂モールド21によって回路C、回路Cと基板用端子金具10との接続部分、基板用端子金具10との導体Waとの接続部分等が防水されている。
本実施形態の基板用端子金具10は、プリント基板Pに対して自立した状態で取り付けることができるようにしたものであって、自立させる手段として、導体Waを接続するための導体接続部11と、プリント基板Pの接続用スルーホールHbに挿入されて回路Cに接続される2本の接続用脚部13bと、プリント基板Pの保持用スルーホールHaに挿入される1本の保持用脚部13aとを備え、プリント基板P上において3本の脚部13a,13bが三角形の頂点を構成するように配している。この構成によれば、3つの脚部13a,13bが、3つのスルーホールHa,Hbに対し三角形の頂点を構成するような配置で挿入されるので、基板用端子金具10をプリント基板P上で安定して自立させることができる。
また、保持用脚部13aは保持用スルーホールHaに圧入されるので、基板用端子金具10は、プリント基板Pに対して、より安定した状態で取り付けられる。また、樹脂モールド21を成型する前の状態で、電線Wに軸線方向の引張力が作用した場合には、その引張力を受けた基板用端子金具10がプリント基板Pに対して位置ずれしたり傾いたりすることが懸念される。しかし、保持用脚部13aは保持用スルーホールHaに対して圧入されていて、プリント基板Pと基板用端子金具10が機械的に結合しているので、基板用端子金具10の位置ずれや傾きは生じ難い。
また、本実施形態では、導体接続部11から回路Cへの熱伝達の抑制効果を高めるために、接続用脚部13bを屈曲した形状として伝熱経路を長くしているのであるが、そのために、プリント基板P上においては、接続用脚部13bを配置するためのスペースとして前後方向に大きな領域を占めている。一方、プリント基板P上において3本の脚部13a,13bが占める領域を小さくすることは、プリント基板Pを小型化する上で技術的な意義がある。
この点に鑑み、本実施形態では、3本の脚部13a,13bのうち、導体接続部11から回路Cへの熱伝達抑制に寄与しない保持用脚部13aを、プリント基板Pと略直角な直線状とした。これにより、プリント基板P上において3本の脚部13a,13bが占める領域を大きくしなくても、接続用脚部13bを長くすることができるので、導体接続部11から回路Cへの熱伝達の抑制と、プリント基板Pの小型化とを高い次元で両立させることができた。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、接続用脚部を2本とし、保持用脚部を1本としたが、接続用脚部を1本とし、保持用脚部を2本としてもよい。
(2)上記実施形態では、接続用脚部を屈曲した形状としたが、接続用脚部は直線状をなしていてもよい。この場合、保持用脚部は、屈曲形状と直線形状のいずれの形状としてもよい。
(3)上記実施形態では、保持用脚部を直線状としたが、保持用脚部を屈曲した形状としてもよい。この場合、接続用脚部は、屈曲形状と直線形状のいずれの形状としてもよい。
(4)上記実施形態では、2本の接続用脚部の両方を屈曲形状としたが、一方の接続用脚部を屈曲形状とし、他方の接続用脚部を直線形状としてもよい。
(5)上記実施形態では、接続用脚部を略L字形に屈曲させたが、接続用脚部の屈曲形態は、略L字形に限らず、Σ形、<形、N形等の種々の形状にすることができる。
(6)上記実施形態では、導体接続部と導体が半田付けによって接続されるようにしたが、導体接続部は圧着や圧接等、半田付け以外の手段を用いて導体と接続するようになっていてもよい。
(7)上記実施形態では、回路構成部材が電線である場合について説明したが、本発明は、回路構成部材が、リードを有する半導体等の電子部品である場合にも適用できる。
<参考例>
(1)上記実施形態では、保持用脚部を保持用スルーホールに圧入するようにしたが、参考形態として、保持用脚部は、保持用スルーホールに対してガタ付きを生じる状態で挿入させることもできる。
(2)上記実施形態では、導体接続部には、嵌合部と基端縁部との間の領域(嵌合部から接続用脚部に至る伝熱経路)を部分的に切欠した形態の切欠部を形成したが、参考形態として、このような切欠部を形成しないものも考えられる。この場合、導体接続部の全体を幅狭にすれば、嵌合部から接続用脚部側への熱伝達を抑制することが可能である。
(3)上記実施形態では、切欠部を導体接続部の両側縁部を溝状に切欠した形態としたが、参考形態として、切欠部は、導体接続部の左右方向における中央部を窓孔状(孔縁部が全周に亘って繋がった形態)に切欠した形態とすることも考えられる。
P…プリント基板
C…回路
Ha…保持用スルーホール
Hb…接続用スルーホール
W…電線(回路構成部材)
Wa…導体
10…基板用端子金具
11…導体接続部
12…嵌合部
13a…保持用脚部
13b…接続用脚部
14…基端縁部
15a,15b…位置決め突起
18…切欠部

Claims (4)

  1. 回路構成部材の導体をプリント基板の回路に接続するためのものであって、
    前記導体を接続するための平板状をなす導体接続部と、
    前記導体接続部の基端縁部における左右両端部に繋がり、前記プリント基板の接続用スルーホールに挿入されて前記回路に接続される左右一対の接続用脚部と、
    前記導体接続部の前記基端縁部における左右方向中央部に面一状に繋がり、前記プリント基板の保持用スルーホールに圧入される1本の保持用脚部とを備え、
    記プリント基板上において、3本の前記脚部が三角形の頂点を構成するように配されている基板用端子金具であって、
    前記導体接続部における前記基端縁部とは反対側の先端部には、前記導体を嵌合させて半田付けする嵌合部が形成されており、
    前記導体接続部の左右両側縁部には、前記嵌合部から前記一対の接続用脚部への伝熱を防止する手段として、前記嵌合部と前記基端縁部との間の領域を部分的に切欠した形態の左右一対の切欠部が形成されていることを特徴とする基板用端子金具。
  2. 前記導体接続部は、半田付けによって前記導体と接続されるようになっており、
    前記接続用脚部が、屈曲した形状をなしていることを特徴とする請求項1記載の基板用端子金具。
  3. 前記保持用脚部が、前記プリント基板と略直角な直線状をなしていることを特徴とする請求項2記載の基板用端子金具。
  4. 前記脚部には、前記脚部を前記スルーホールに挿入した状態で前記スルーホールの開口縁部に係止する位置決め突起が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の基板用端子金具。
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