JP2010123618A - 端子付部品を備えたプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】端子付部品における平角端子の断面積の確保と、プリント基板における挿通孔間のスペースの確保とを、何れも充分に達成しつつ、端子付部品における平角端子の配設ピッチを小さく設定することの出来る、端子付部品を備えたプリント基板の新規な構造を提供することを、目的とする。
【解決手段】端子付部品１２における複数の端子１４のうち少なくとも隣接する二つの端子１４に捩れ部３０が設けられており、前記端子１４の各先端部分３２が並列挿通部３２ａとされていると共に、該並列挿通部３２ａが挿通されるプリント基板１６の挿通孔１８が、各長軸方向を並列挿通部３２ａと同じ方向に向けて相互に平行な並列挿通孔１８ａとされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ等の端子付部品を備えたプリント基板に関するものである。

従来から、コネクタ等の端子付部品を実装したプリント基板が知られている。かかる端子付部品は、特許文献１（特開２０００−１５００２６号公報）等に記載されているように、一般に複数本の平角端子を備えている。また、プリント基板には、平角端子に対応する長孔形状のスルーホールが複数形成されている。そして、これら複数のスルーホールに対して、端子付部品の複数の平角端子が、それぞれ挿通されて半田付けされることにより、端子付部品がプリント基板に実装されている。

ところで、このような端子付部品を備えたプリント基板では、実装される端子付部品における複数の平角端子の配設ピッチを小さくすることが要求される場合がある。平角端子の配設ピッチを小さくすることで、端子付部品ひいては装置全体の小型化が可能となる。また、一定領域内での平角端子の数を増やすことができるため、回路の高密度化に対応することもできる。

しかしながら、従来構造の端子付部品を備えたプリント基板では、平角端子の配設ピッチを小さくすることが難しいという問題があった。というのは、端子付部品における複数の平角端子は、加工上の理由等により長辺方向で一列に整列配置されていることから、接触を回避しつつ接近させ得る配設ピッチの限界が、短辺方向で隣り合う場合に比して制限されるからである。

しかも、端子付部品の平角端子に対応した位置に形成されるプリント基板のスルーホールは、平角端子の外周面よりも一回り大きな長孔形状とされることから、端子付部品における平角端子の配設ピッチを小さくすると、隣接するスルーホール間のスペースを確保することが一層難しくなる。特に、隣接するスルーホール間のスペースが小さくなると、プリント基板の強度を充分に確保し難くなったり、隣接するスルーホール間への回路の配索が困難になったりする問題も発生する。

なお、かかる問題に対処するために、例えば端子付部品の端子を、平角端子から丸形断面や正方形断面の端子に変更することも考えられるが、端子断面積の確保が難しくなり、部材強度や通電抵抗を満足させることが難しくなる。また、平角端子において、プリント基板のスルーホールに挿通固定される先端部分だけ、幅寸法を小さくすることも考えられる。ところが、平角端子の幅寸法を先端部分だけ小さくするために特別な端子加工が必要となり、製造が困難となると共に、製造コストの増大を避けられない。

特開２０００−１５００２６号公報

本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであり、その解決課題とするところは、端子付部品における平角端子の断面積の確保と、プリント基板におけるスルーホール間のスペースの確保とを、何れも充分に達成しつつ、端子付部品における平角端子の配設ピッチを小さく設定することの出来る、端子付部品を備えたプリント基板の新規な構造を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

本発明は、端子付部品を備えたプリント基板において、前記端子付部品が、幅方向で一列に整列された複数の平角端子を含んで構成されていると共に、前記プリント基板には、前記複数の端子の先端部分がそれぞれ挿通される長穴状の複数の挿通孔が形成されている一方、前記複数の端子のうち少なくとも隣接する二つの端子には、前記プリント基板の前記挿通孔への挿通部位よりも基端部側の露出部分に捩れ部が設けられており、該捩れ部が設けられた端子の各前記先端部分が前記複数の端子の整列方向に対して所定の角度をもって捩られて相互に平行な並列挿通部とされていると共に、該並列挿通部が挿通される前記プリント基板の前記挿通孔が、各長軸方向を前記並列挿通部と同じ方向に捩られて相互に平行な並列挿通孔とされていることを特徴とする。

このような本発明に従う構造とされた端子付部品を備えたプリント基板においては、隣接する二つの並列挿通孔の長軸が、挿通孔の配列方向に対して、捩られて、互いに平行となるようにされていることから、挿通孔の長軸方向を挿通孔の配列方向に一致させた従来構造の実装基板に比して、プリント基板上での挿通孔間のスペースを大きな幅で確保することが出来る。その結果、かかるスペースに回路を配索することが可能となる。

また、プリント基板上での挿通孔間のスペースを大きな幅で確保することが出来るから、プリント基板の強度の向上を図ることが可能となる。

さらに、平角端子において挿通孔に挿通される先端部分を並列挿通部とすることで、隣接する端子間のスペースを確保することができることから、かかる先端部分の断面積を小さくする必要がない。従って、平角端子の先端部分の部材強度を確保することが出来ると共に、半田の付着面積を確保して、半田付けの強度を向上させることが出来る。その結果、端子付部品のプリント基板への装着を確実に行うことが出来る。

特に、本発明では、平角端子の露出部分に捩れ部を設けたことにより、プリント基板と端子付部品の熱膨張差等により、端子付部品から及ぼされる外力が半田付部分に及ぼされ難くなることから、半田クラックの発生を防止することが出来る。すなわち、捩れ部において平角端子の短辺方向が周方向に連続的に変化していることから、複数の方向において短辺方向での低い剛性が発揮される。これにより、端子付部品から及ぼされる外力に対して、捩れ部における変形等で緩衝機能が発揮されて、半田付部分への外力伝達の低減、ひいては、半田クラックの発生を防止し得る。

更にまた、平角端子の挿通孔への挿通部位の断面積を大きく確保することが出来るので、平角端子の先端部分の断面積を小さくする場合に比して、通電抵抗を小さくすることが可能となる。

なお、本発明における平角端子とは、断面が略長方形で延びる通電端子をいう。また、本発明における端子付部品には、ワイヤハーネスが接続されるコネクタの他、ヒューズ、リレー、ＩＣパッケージ等の端子付電気部品等が含まれる。更に、本発明における複数の端子の幅方向とは、平角端子の断面の長辺方向をいう。

また、本発明におけるプリント基板は、絶縁基板の表裏少なくとも一方の面に導体パターンが形成されている構造であれば、特に限定されるものではなく、片面プリント基板や両面プリント基板，多層プリント基板の何れであっても良い。更にまた、プリント基板は、硬質の絶縁基板を用いたリジッドプリント基板であっても良いし、柔軟性のある絶縁基板を用いたフレキシブルプリント基板であっても良い。

さらに、本発明における長穴状の挿通孔は、プリント基板へ端子付部品の端子を取り付けると共に、プリント基板に形成された導体パターンとの電気的な接続が出来る挿通孔であれば良く、めっきスルーホールやインタスティシャルバイアホール等を含む。更にまた、本発明における長穴状の挿通孔は、好ましくはオーバル形状（小判形状）の長孔であるが、断面が楕円形状や長方形状の孔も含まれる。

また、本発明では、前記プリント基板において、隣り合う前記並列挿通孔の間に設けられた孔間部を通って配線が設けられている態様が、好適に採用される。かかる態様においては、プリント基板における配線の設計自由度を向上させることが可能となる。特に、オーバル形状の長孔を採用した場合には、略一定幅寸法をもって並列挿通孔の捩れ方向に延びる孔間部が形成されることとなる。これにより、孔間部への配線を一層容易に行うことが可能となる。なお、孔間部を通る配線には、プリント基板に形成された導体パターンの他、プリント基板から独立したリード線等も含まれる。

さらに、本発明においては、前記複数の端子が平角線材によって形成されていることが望ましい。すなわち、平角端子を捻ることで、挿通孔の向きを各長辺が平行となるようにして、挿通孔間を大きく離隔することができることから、端子の先端を細くする加工を施さなくても、所望の挿通孔間ピッチを確保することが出来る。これにより、プレス加工端子に比して、歩留まりがよい平角線材を用いて、端子を形成することが可能となる。

また、本発明においては、前記複数の端子がその長手方向の中間部分にクランク部を有するＬ字形状をなしており、前記クランク部からプリント基板に向かって突出する側に前記捩れ部が設けられている態様が、好適に採用される。かかる態様においては、端子の先端を力点とし、クランク部を支点とすることで、クランク部からプリント基板に向かって突出する部分に捩れ部を容易に形成することが出来る。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１及び図２には、本発明の一実施形態にかかる、端子付部品を備えたプリント基板としての、コネクタを備えたプリント基板１０が示されている。かかるコネクタを備えたプリント基板１０においては、端子付部品としてのコネクタ１２に設けられた複数の端子１４が、プリント基板１６に形成された複数の挿通孔１８に挿通されることにより、コネクタ１２がプリント基板１６に組み付けられている。このようにコネクタ１２がプリント基板１６に組み付けられた状態で、各端子１４が半田付けされることにより、コネクタ１２がプリント基板１６に取り付けられて、プリント基板１６に形成された導体パターン２０とコネクタ１２が電気的に接続されるようになっている。

より詳細には、コネクタ１２は、図３において単品図が示されているように、コネクタ本体２２に複数の端子１４が設けられた構造とされている。コネクタ本体２２は、合成樹脂等の非導電性材料によって形成されており、全体として扁平な直方体形状を呈している。また、コネクタ本体２２には、相手の雌コネクタが嵌合される嵌合凹部２４が形成されている。

一方、複数の端子１４は、それぞれ、導電性材料によって形成されており、略一定の矩形断面で延びる平角端子とされている。特に本実施形態では、各端子１４は、図４に示されているように、略一定の矩形断面で延びる平角線材２６を適当な長さに切断することによって形成されている。

そして、これら複数の端子１４は、それぞれ、長手方向の一端側が嵌合凹部２４内に位置するようにして、コネクタ本体２２に固定されている。各端子１４は、このコネクタ本体２２に固定された一端側を基端部として、嵌合凹部２４の開口方向とは反対側に突出して設けられている。なお、複数の端子１４をコネクタ本体２２に固定的に設ける方法としては、インサート成形や圧入等の各種方法が採用可能である。

また、上述の如くコネクタ本体２２に固定された複数の端子１４は、端子１４の矩形断面の長辺方向に整列されている。本実施形態では、複数の端子１４のピッチ：Ｌ１は、５．０ｍｍ以下、より詳細には、３．２ｍｍのピッチ：Ｌ１で整列されている。

さらに、複数の端子１４は、それぞれ、コネクタ本体２２から突出する部分において、その長手方向中間部分に、矩形断面の短辺方向（板厚方向）に略直角に屈曲されたクランク部２８を有しており、全体として、Ｌ字形状を呈している。かかるクランク部２８よりも突出先端側が、プリント基板１６側（図１中、下方）に向かって突出している。

更にまた、各端子１４において、クランク部２８よりも先端側には、捩れ部３０が設けられている。これにより、各端子１４の先端部分３２が、図５に示されているように、複数の端子１４の整列方向に対して、所定の角度：θをもって捩られている。

そこにおいて、端子１４の先端部分３２を捩る方法としては、以下のような方法が採用可能である。先ず、図６（ａ）に示されているように、端子１４の先端部分３２の断面形状に対応する凹所３４が形成された冶具３６を、クランク部２８が形成された端子１４の先端部分３２の下方に位置させる。

次に、図６（ｂ）に示されているように、端子１４の先端部分３２を冶具３６の凹所３４に嵌め入れる。なお、図面上では明示されていないが、端子１４に冶具３６を装着した状態で、端子１４のクランク部２８は適当な変形阻止部材で幅方向両側から拘束されている。これにより、クランク部２８よりも長手方向一端側（基端側）に対して、冶具３６の回転に基づく変形力が伝達されることを防止するようになっている。

そして、図６（ｂ）に示す状態から冶具３６を回転させることにより、図６（ｃ）に示されているように、端子１４の先端部分３２が捩られて、クランク部２８よりも先端側に捩れ部３０が形成される。なお、冶具３６の回転には、例えば電動モータと減速歯車列等で構成された適当な駆動機構が用いられる。

このような先端部分３２の捩り作業を全ての端子１４に対して行うことにより、図４に示すようなコネクタ１２が得られる。即ち、全ての端子１４の先端部分３２は、矩形断面の長辺方向が互いに平行となるようにして、一列に並んでいるのである。このことから明らかなように、本実施形態では、全ての端子１４の先端部分３２が並列挿通部３２ａとされている。

そこにおいて、各端子１４の並列挿通部３２ａの捩り角度は、図６（ｃ）の矢印の方向（右回り）と、矢印とは反対側の方向（左回り）のそれぞれに、０度よりも大きく９０度までの範囲で設定されており、好ましくは、それぞれの方向に３０〜９０度の範囲で設定される。因みに、本実施形態では、全ての端子１４が時計回り（右回り）の方向に９０度捩られている。

このような構造とされたコネクタ１２が取り付けられるプリント基板１６は、図７乃至９に示されているように、電気絶縁性材料で形成された絶縁基板３８の表裏両面に、導電性材料で形成された導体パターン２０が固着されたものである。即ち、本実施形態のプリント基板１６は、両面プリント基板とされている。

そして、プリント基板１６には、コネクタ１２の端子１４が挿通される挿通孔１８が一直線上に並んで複数形成されている。これら複数の挿通孔１８は、それぞれ、端子１４の並列挿通部３２ａが挿通可能な大きさの開口断面形状でもってプリント基板１６の厚さ方向にストレートに延びるように形成されている。特に本実施形態では、各挿通孔１８は、角が丸い長方形の開口断面でプリント基板１６の厚さ方向にストレートに延びるように形成されている。即ち、挿通孔１８は、そこに挿通される端子１４の矩形断面の長辺方向に対応する方向（以下、長軸方向とする）の寸法が、端子１４の矩形断面の短辺方向に対応する方向の寸法よりも大きくされた長穴形状とされている。

このような挿通孔１８の開口周縁部には、ランド４０が形成されている。特に本実施形態では、各挿通孔１８の両方の開口周縁部に形成されたランド４０は、挿通孔１８の内周面に形成された金属層４２によって、電気的に接続されている。

また、各ランド４０には、導体パターン２０が接続されている。そして、この導体パターン２０を通じて、コネクタ１２が、プリント基板１６に実装される他の部品（図示せず）と電気的に接続されるようになっている。

更にまた、上述の如く形成された複数の挿通孔１８は、それぞれの長軸方向が端子１４の並列挿通部３２ａの矩形断面における長辺方向と同じ方向に設定されている。これにより、プリント基板１６には、整列方向と長軸方向が異なるように設定された複数の挿通孔１８が相互に平行な状態で形成されている。このことから明らかなように、本実施形態では、全ての挿通孔１８が並列挿通孔１８ａとされている。

また、上述の如く複数の並列挿通孔１８ａが形成されることで、隣り合う二つの並列挿通孔１８ａ，１８ａの間が、比較的幅広な孔間部４６となる。特に本実施形態では、隣り合う二つの並列挿通孔１８ａ，１８ａが、それぞれ、角丸長方形状で開口形成されていると共に、長軸方向が互いに平行とされていることから、孔間部４６が、図９に示されているように、略一定の幅寸法：Ｌ２で延びるようになっている。因みに、本実施形態では、孔間部４６の幅寸法：Ｌ２は、１．３〜１．５ｍｍとされている。

そして、本実施形態の孔間部４６には、配線としての導体パターン２０が設けられている。そこにおいて、本実施形態では、孔間部４６に設けられた導体パターン２０は、図９にも示されているように、孔間部４６の幅方向中央部分を略一定の幅寸法でもって孔間部４６の長手方向に延びるように形成されている。特に本実施形態では、孔間部４６に設けられた導体パターン２０は、隣り合う二つの並列挿通孔１８ａ，１８ａのそれぞれの開口周縁部に形成されたランド４０の縁から略一定の距離：ｄだけ離れた位置に形成されている。因みに、本実施形態では、導体パターン２０のランド４０からの離隔距離：ｄは、０．５ｍｍとされており、導体パターン２０の近接部位において最低限必要な大きさが確保されている。

上述の如き構造とされたコネクタ１２とプリント基板１６は、図１０に示されているように、コネクタ１２に設けられた複数の端子１４の並列挿通部３２ａとプリント基板１６に形成された複数の並列挿通孔１８ａが位置合わせされた後、並列挿通部３２ａが並列挿通孔１８ａに挿入されて、組み付けられる。この状態で、コネクタ本体２２は、プリント基板１６の所定の位置に重ね合されており、端子１４は、その並列挿通部３２ａのみが並列挿通孔１８ａに挿通されて、捩れ部３０が並列挿通孔１８ａの上方に位置するようになっている。即ち、各端子１４の捩れ部３０は、並列挿通孔１８ａに挿通される並列挿通部３２ａよりも基端部側で、プリント基板１６の上方に位置する露出部分５０に設けられている。

そして、この状態で、各端子１４が半田付けされることにより、コネクタ１２の端子１４とプリント基板１６の導体パターン２０が半田５２を介して電気的に接続されることとなる（図２参照）。

このような構造とされたコネクタを備えたプリント基板１０においては、プリント基板１６に形成された複数の並列挿通孔１８ａが、それぞれの長軸方向を平行にした状態で一列に並んでいることから、隣り合う二つの並列挿通孔１８ａ，１８ａの間に設けられた孔間部４６の幅寸法：Ｌ２を大きく確保することが可能となる。その結果、かかるスペースに、有利に回路を配索することが可能となる。本実施形態においては、ランド４０の縁を切り欠かなくても、導体パターン２０の近接部位において最低限必要な離隔距離：ｄを確保しつつ、孔間部４６に導体パターン２０を設けることが出来、導体パターン２０の設計自由度を向上させることが可能となる。また、比較的幅広な孔間部４６により、プリント基板１６の強度を向上させ得る。

しかも、幅広な孔間部４６を、端子１４の先端部分３２の断面積を小さくすることなく、向きを変えることのみで実現し得たのであり、端子１４の先端部分３２の部材強度や半田付け面積を大きく確保することが出来、コネクタ１２のプリント基板１６への半田付けを確実に行うことが可能となる。さらに、先端部分３２の断面積が小さくされていないことから、通電抵抗の低下を回避することも可能となる。

また、各端子１４の捩れ部３０において、平角端子の短辺方向が周方向に連続的に変化して、複数の方向において短辺方向での低い剛性が発揮されるようになっている。従って、コネクタ１２から半田付け部分に向けて熱膨張率差に基づく応力等の外力が及ぼされた場合であっても、捩れ部３０の緩衝機能が発揮されることにより、半田付け部分への外力の伝達が低減されて、半田割れを防止することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、例えば、端子付部品としては、上記実施形態に例示したコネクタに限らず、ヒューズ、リレー、ＩＣパッケージ等、複数の平角端子を備えた実装部品であれば、本発明を同様に適用することができる。また、端子１４はプレス加工品によって形成されていても良い。

また、図１１に示されているように、端子１４の捩り角度を９０度よりも小さい角度に設定するようにしても良い。更に、プリント基板１６の導体パターン２０を考慮して、図１２に示されているように、端子１４の捩り角度が異なるようにしても良い。更にまた、図１３に示されているように、全ての端子１４が捩られている必要はない。なお、理解を容易にするために、図１１乃至１３においては、第一の実施形態と同様な構造とされた部材及び部位については、第一の実施形態と同一の符号を付してある。

本発明の一実施形態としての端子付部品を備えたプリント基板を示す斜視図。 図１のＩＩ−ＩＩ方向の要部拡大断面図。 同端子付部品を備えたプリント基板を構成するコネクタを示す斜視図。 平角線材を示す平面図。 端子の先端部分の捩れ角度を説明するための斜視図。 端子の先端部分を捩る作業の工程を説明するための斜視図。 同端子付部品を備えたプリント基板を構成するプリント基板を示す斜視図。 図７の要部拡大断面図。 スルーホールと導体パターンの位置関係を示す平面図。 コネクタとプリント基板を位置合わせした状態を示す斜視図。 本発明で採用可能な捩れ角度を説明するための斜視図。 本発明で採用可能なコネクタとプリント基板の別の態様を示す斜視図。 本発明で採用可能なコネクタとプリント基板の更に別の態様を示す斜視図。

符号の説明

１０：コネクタを備えたプリント基板，１２：コネクタ（端子付部品），１４：端子，１６：プリント基板，１８：挿通孔，１８ａ：並列挿通孔，２０：導体パターン（配線），２８：クランク部，３０：捩れ部，３２：先端部分，３２ａ：並列挿通部，５０：露出部分

Claims (4)

1. 端子付部品を備えたプリント基板において、
   前記端子付部品が、幅方向で一列に整列された複数の平角端子を含んで構成されていると共に、前記プリント基板には、前記複数の端子の先端部分がそれぞれ挿通される長穴状の複数の挿通孔が形成されている一方、前記複数の端子のうち少なくとも隣接する二つの端子には、前記プリント基板の前記挿通孔への挿通部位よりも基端部側の露出部分に捩れ部が設けられており、該捩れ部が設けられた端子の各前記先端部分が前記複数の端子の整列方向に対して所定の角度をもって捩られて相互に平行な並列挿通部とされていると共に、該並列挿通部が挿通される前記プリント基板の前記挿通孔が、各長軸方向を前記並列挿通部と同じ方向に捩られて相互に平行な並列挿通孔とされていることを特徴とする端子付部品を備えたプリント基板。
2. 前記プリント基板には、隣り合う前記並列挿通孔の間に設けられた孔間部を通って配線が設けられている請求項１に記載の端子付部品を備えたプリント基板。
3. 前記複数の端子が平角線材によって形成されている請求項１又は２に記載の端子付部品を備えたプリント基板。
4. 前記複数の端子が、その長手方向の中間部分にクランク部を有するＬ字形状をなしており、前記クランク部から前記プリント基板に向かって突出する側に前記捩れ部が設けられている請求項１乃至３の何れか１項に記載の端子付部品を備えたプリント基板。

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