(57)【要約】【課題】プレスフィット端子をスルーホールに圧入する際に、めっき屑が発生しないようにし、また、容易に製造可能にする。【解決手段】本実施形態の電子装置は、回路基板３と、前記回路基板３のスルーホール９に挿入されるプレスフィット端子１１とを備えたものであって、プレスフィット端子１１は、棒状部１４と、棒状部１４の端部に設けられ、スルーホール９に挿入されると変形可能な膨らんだ形状をなす圧入変形部１５とを有し、圧入変形部１５の表面に設けられた凹部１６と、圧入変形部１５の表面を、凹部１６を含めて窪みなく平滑に覆うようにめっき表面処理によって設けられた端子側導体層１３とを備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板（３）と、前記回路基板のスルーホール（９）に挿入されるプレスフィット端子（１１）とを備えた電子装置（１）であって、
前記プレスフィット端子は、棒状部（１４）と、前記棒状部の端部に設けられ、前記スルーホールに挿入されると変形可能な膨らんだ形状をなす圧入変形部（１５）とを有し、
前記圧入変形部の表面に設けられた凹部（１６）と、
前記圧入変形部の表面を、前記凹部を含めて窪みなく平滑に覆うようにめっき表面処理によって設けられた端子側導体層（１３）とを備えた電子装置。
【請求項２】
前記端子側導体層における前記凹部に対応する部分の表面に配設された金属は、前記スルーホールの内面のスルーホール側導体層（１０）を構成する金属よりも柔らかくなるように構成された請求項１記載の電子装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記圧入変形部の表面における前記スルーホールの内面に設けられたスルーホール側導体層と接触する領域に設けられている請求項１または２記載の電子装置。
【請求項４】
前記端子側導体層における前記凹部以外の領域に対応する部分を構成する金属は、前記スルーホールの内面のスルーホール側導体層を構成する金属よりも硬くなるように構成された請求項１から３のいずれか一項記載の電子装置。
【請求項５】
前記圧入変形部は、板厚方向の表面と、前記板厚方向の表面に連なる側面とが曲面で繋がるように構成されており、
前記凹部は、前記圧入変形部の前記曲面に設けられている請求項１から４のいずれか一項記載の電子装置。
【請求項６】
前記端子側導体層における前記凹部に対応する部分の表面に配設された金属または合金は、前記プレスフィット端子の母材の金属または合金よりも融点が低くなるように構成された請求項１から５のいずれか一項記載の電子装置。
【請求項７】
回路基板のスルーホールに挿入されるプレスフィット端子であって、
前記プレスフィット端子は、棒状部と、前記棒状部の端部に設けられ、前記スルーホールに挿入されると変形可能な膨らんだ形状をなす圧入変形部とを有し、
前記圧入変形部の表面に設けられた凹部と、
前記圧入変形部の表面を、前記凹部を含めて窪みなく平滑に覆うようにめっき表面処理によって設けられた端子側導体層とを備えたプレスフィット端子。
【請求項８】
前記端子側導体層における前記凹部以外の領域に対応する部分を構成する金属は、前記スルーホールの内面のスルーホール側導体層を構成する金属よりも硬くなるように構成された請求項７記載のプレスフィット端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置及びプレスフィット端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板のスルーホールと端子を電気的に接続する場合、はんだ付け接続が用いられていたが、鉛使用の制限から、はんだを用いない構成として、例えばプレスフィット端子をスルーホールに圧入することにより電気的接続および機械的固定を行う構成が採用されている。プレスフィット端子は、銅合金で形成され、その表面に錫めっきが施されている。プレスフィット端子の端子幅が、スルーホール幅より幅広に形成されることにより、プレスフィット端子がスルーホールに圧入されたときに、機械的固定力が得られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４２３５８号公報
【特許文献２】特開２０１８−７３７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレスフィット端子の表面の錫めっきがスルーホールの表面に形成された銅めっきより柔らかいため、端子をスルーホールに圧入する際に、端子の表面の錫めっきが摩耗し、導電性のめっき屑が発生することがあった。めっき屑が発生すると、回路基板に導通不良が発生するおそれがあった。
【０００５】
めっき屑が発生しないようにする対策として、特許文献１には、端子をスルーホールに圧入する過程で、大きな接触荷重が掛かる領域だけ錫めっき厚を薄くし、それ以外では電気的接続の信頼性を考慮して厚めに錫めっきする構成が記載されている。しかし、この構成では、微細な端子の狭い領域において、錫めっきの厚みを変えてめっきする必要があるため、技術的に難しいめっきであると共に、めっき工程も煩雑になるという問題がある。
【０００６】
また、他の対策として、プレスフィット端子の全体を同じめっき厚、即ち、めっき屑は発生しないが電気的接続信頼性を確保できるような適切なめっき厚にめっきする構成がある。しかし、この構成の場合、めっき厚の管理幅が小さくなるため、安定した量産が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、プレスフィット端子をスルーホールに圧入する際に、めっき屑が発生しないようにすることができ、また、容易に製造することができる電子装置及びプレスフィット端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、回路基板３と、前記回路基板３のスルーホール９に挿入されるプレスフィット端子１１とを備えた電子装置１であって、前記プレスフィット端子１１は、棒状部１４と、前記棒状部１４の端部に設けられ、前記スルーホール９に挿入されると変形可能な膨らんだ形状をなす圧入変形部１５とを有し、前記圧入変形部１５の表面に設けられた凹部１６と、前記圧入変形部１５の表面を、前記凹部１６を含めて窪みなく平滑に覆うようにめっき表面処理によって設けられた端子側導体層１３とを備えたものである。
【０００９】
請求項７の発明は、回路基板３のスルーホール９に挿入されるプレスフィット端子１１であって、プレスフィット端子１１は、棒状部１４と、前記棒状部１４の端部に設けられ、前記スルーホール９に挿入されると変形可能な膨らんだ形状をなす圧入変形部１５とを有し、前記圧入変形部１５の表面に設けられた凹部１６と、前記圧入変形部１５の表面を、前記凹部１６を含めて窪みなく平滑に覆うようにめっき表面処理によって設けられた端子側導体層１３とを備えたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態を示す電子装置の縦断面図
【図２】プレスフィット端子をスルーホールに圧入した状態を示す拡大縦断面図
【図３】プレスフィット端子の部分側面図
【図４】図３中Ａ−Ａ線に沿う断面図
【図５】プレスフィット端子の端子挿入部の表面を示す部分図
【図６】図５中Ｃ−Ｃ線に沿う断面図
【図７】プレスフィット端子の製造工程を説明する図（その１）
【図８】プレスフィット端子の製造工程を説明する図（その２）
【図９】比較例１のプレスフィット端子の製造工程を説明する図
【図１０】比較例２のプレスフィット端子の製造工程を説明する図
【図１１】図２中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図
【図１２】プレスフィット端子の端子挿入部の表面を示す部分図
【図１３】図１２中Ｄ−Ｄ線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１ないし図１０を参照して説明する。本実施形態の電子装置は、例えば車両に搭載される装置であり、車両を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）として構成されている。電子装置１は、図１に示すように、筐体２と、筐体２内に収容された回路基板３とを備えて構成されている。
【００１２】
筐体２は、例えば樹脂製の収容ケース４と、収容ケース４の開口部を閉塞する例えば樹脂製または金属製のカバー５とを備えている。収容ケース４の図１中の上面部には、コネクタ６、７が形成されている。
【００１３】
回路基板３には、電子部品８等が実装されていると共に、図示しない配線パターンが形成され、更に、スルーホール９が形成されている。各スルーホール９の内周面及び開口縁部の上には、図２にも示すように、例えば銅めっき層１０が形成されている。銅めっき層１０がスルーホール側導体層を構成している。
【００１４】
スルーホール９には、プレスフィット端子１１が挿入されている。プレスフィット端子１１は、例えば銅または銅合金製の端子母材１２で構成されており、端子母材１２の全表面には、例えば錫めっき層１３が形成されている。錫めっき層１３が端子側導体層を構成している。
【００１５】
プレスフィット端子１１の端子母材１２は、図３及び図４に示すように、例えば細長い板状の端子本体１４と、端子本体１４の先端部、即ち、図４中の左端部に形成された例えばニードルアイ形状の端子挿入部１５とを備えている。端子本体１４が棒状部を構成し、端子挿入部１５が圧入変形部を構成している。端子挿入部１５は、スルーホール９内に圧入されて変形し、変形による反力によりスルーホール９の銅めっき層１０と電気的に接続される構成となっている。
【００１６】
端子挿入部１５の表面におけるスルーホール９の内周面と接触する領域、即ち、図２及び図４に示す領域Ｒ１には、凹部１６が少なくとも１個以上形成されている。凹部１６の開口部は、図５及び図６に示すように、例えば楕円形または円形に形成されている。
【００１７】
本実施形態の場合、プレスフィット端子１１の錫めっき層１３は、凹部１６に埋め込まれた領域Ｒ２で厚くなり、それ以外の領域Ｒ３で薄くなっている。そして、領域Ｒ２の錫めっき層１３ａの硬さは、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかくなるように構成されている。更に、領域Ｒ２以外の領域Ｒ３の錫めっき層１３ｂの硬さは、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬くなるように構成されている。
【００１８】
そして、プレスフィット端子１１の先端部の端子挿入部１５を、スルーホール９内に挿入、即ち、圧入した場合、端子挿入部１５の先端部の表面、即ち、凹部１６に対応する領域Ｒ２以外の領域Ｒ３の表面に形成された錫めっき層１３ｂの硬さがスルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬いので、端子挿入部１５とスルーホール９の内周面とがこすれ合っても、端子挿入部１５の錫めっき層１３の摩耗屑が発生することがない。また、端子挿入部１５とスルーホール９の内周面とが接触する領域Ｒ１においては、凹部１６に対応する領域Ｒ２の錫めっき層１３ａの硬さが、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかくなるように構成されているので、端子挿入部１５とスルーホール９とが優れた電気接続性でもって接続されるようになる。
【００１９】
ここで、領域Ｒ２の錫めっき層１３ａの硬さを、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかくすると共に、領域Ｒ２以外の領域Ｒ３の錫めっき層１３ｂの硬さを、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬くするように構成する製造方法について、図７を参照して説明する。
【００２０】
まず、図７中の上部の図に示すように、プレスフィット端子１１の端子母材１２に凹部１６を形成した後、端子母材１２の全表面に錫めっき層１３を形成する。この構成の場合、錫めっきとして、端子母材１２を均一な膜厚の錫めっき層１３で覆う非光沢の錫めっきが実施されることから、錫めっき層１３は凹部１６の内面に沿って形成され、錫めっき層１３には凹部１６に対応して凹部１３ｃが形成される。
【００２１】
この状態で、端子母材１２及び錫めっき層１３に熱処理を実行すると、図７中の中央の図に示すように、熱処理で錫めっきが溶融し、表面張力で端子母材１２の凹部１６を埋めることから、平滑な表面の錫めっき層１３が作り出される。そして、熱処理完了時には、図７中の下部の図に示すように、錫めっきと下地材質の例えば銅またはニッケルが相互拡散することにより、例えば錫と銅の合金または錫とニッケルの合金からなる錫合金１７が形成される。このとき、端子母材１２の凹部１６内には、合金化しきらなかった純錫１８が残るように構成されている。錫合金１７はスルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬く、純錫１８はスルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかい。これにより、領域Ｒ２の錫めっき層１３ａの硬さを、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかくすると共に、領域Ｒ２以外の領域Ｒ３の錫めっき層１３ｂの硬さを、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬くする構成を製造することができる。
【００２２】
また、図８は、端子母材１２に凹部１６を形成した後、端子母材１２の全表面に錫めっき層１３を形成する場合に、錫めっきとして、端子母材１２を平滑な膜厚で覆う光沢の錫めっきを実施する実施形態を示す。この構成の場合、図８の上部の図に示すように、端子母材１２に凹部１６が形成されていても、端子母材１２の表面は、平滑な錫めっき層１３で覆われる。
【００２３】
この状態で、端子母材１２及び錫めっき層１３に熱処理を実行すると、熱処理完了時には、図８中の下部の図に示すように、錫めっきと下地材質の例えば銅またはニッケルが相互拡散することにより、例えば錫と銅の合金または錫とニッケルの合金からなる錫合金１７が形成される。このとき、端子母材１２の凹部１６内には、合金化しきらなかった純錫１８が残るように構成されている。これにより、領域Ｒ２の錫めっき層１３ａの硬さを、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかくすると共に、領域Ｒ２以外の領域Ｒ３の錫めっき層１３ｂの硬さを、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬くする構成が製造される。
【００２４】
尚、比較例１として、図９に、端子母材１２に凹部を形成しない構成において、端子母材１２の表面に膜厚が薄い錫めっき層２０を形成した例を示す。この構成の場合、熱処理完了時には、図９中の下部の図に示すように、薄い錫めっき層２０と下地材質が相互拡散することにより、錫合金２１が形成される。このような構成のプレスフィット端子をスルーホールに圧入すると、錫合金２１が硬いので、めっき屑は発生しないが、電気的接続が良好でなくなるおそれがある。
【００２５】
また、比較例２として、図１０に、端子母材１２に凹部を形成しない構成において、端子母材１２の表面に膜厚が厚い錫めっき層２２を形成した例を示す。この構成の場合、熱処理完了時には、図１０中の下部の図に示すように、厚い錫めっき層２２と下地材質が相互拡散することにより、錫合金の層２３が形成されると共に、錫合金の層２３の上に、合金化しきらなかった純錫の層２４が残るようになる。このような構成のプレスフィット端子をスルーホールに圧入すると、純錫の層２４が柔らかいので、電気的接続は良好になるが、めっき屑が発生するという不具合がある。
【００２６】
上記した構成の本実施形態においては、プレスフィット端子１１の端子挿入部１５の表面に凹部１６を設け、端子挿入部１５の表面を凹部１６を含めて窪みなく平滑に覆うようにめっき表面処理することによって錫めっき層１３を設けるように構成した。そして、凹部１６を、端子挿入部１５の表面におけるスルーホール９の内面の銅めっき層１０と接触する領域Ｒ１に設けるように構成した。
【００２７】
また、錫めっき層１３における凹部１６に対応する部分の表面に配設された金属の硬さを、スルーホール９の内面の銅めっき層１０を構成する金属の硬さよりも柔らかくなるように構成した。そして、錫めっき層１３における凹部１６以外の領域に対応する部分を構成する金属の硬さを、スルーホール９の内面の銅めっき層１０を構成する金属の硬さよりも硬くなるように構成した。上記構成によれば、プレスフィット端子１１をスルーホール９に圧入したときに、めっき屑が発生することを防止でき、また、プレスフィット端子１１とスルーホール９の電気的接続を良好にすることができ、また、容易に製造可能である。
【００２８】
（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態を示すものであり、図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第２実施形態では、プレスフィット端子１１をスルーホールに圧入する際に、プレスフィット端子１１のうちのスルーホール９に接触するコーナー部分にも、凹部を形成するように構成した。
【００２９】
具体的には、図１１に示すように、プレスフィット端子１１の端子挿入部１５のうちのスルーホール９に接触する外周部のコーナー部分１５ａ、１５ａに、スルーホール９の銅めっき層１０の破壊を防ぐために、丸みをつけている。この場合、端子挿入部１５は、板厚方向の表面１５ｂと、板厚方向の表面１５ｂに連なる側面１５ｃとが曲面で繋がるように構成されている。そして、上記丸みをつけたコーナー部分１５ａに、凹部１５ｄを形成している。
【００３０】
ここで、上記構成のプレスフィット端子１１の製造方法について説明する。まず、プレスフィット端子１１の端子母材１２は、銅または銅合金製の板材をプレス加工することにより打ち抜き形成される。この場合、端子母材１２の端子挿入部１５のうちのスルーホール９に接触する外周部のコーナー部分は、尖った角部となる。プレスフィット端子１１をスルーホール９内に圧入する際に、上記コーナー部分の角部がスルーホール９の銅めっき層１０を破壊することを防ぐために、図１１に示すように、丸みをつける。
【００３１】
この丸み付けは、プレス加工によって打ち抜き形成された角部に例えば金型を押し付けて潰す面付工程において形成されるように構成されている。この面付工程において使用される金型は、プレスフィット端子１１の寸法精度を出すために、平滑な表面を有している。これにより、丸み付けされたコーナー部分１５ａの表面も平滑となる。この後、第２実施形態では、上記丸み付けされたコーナー部分１５ａに、凹部１５ｄを形成する工程を実行するように構成されている。
【００３２】
上述した以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第２実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第２実施形態によれば、端子挿入部１５のコーナー部分１５ａに凹部１５ｄを形成したので、コーナー部分１５ａの表面に形成した錫めっき層１３に、凹部１５ｄに対応して柔らかい純錫の層を形成することができる。このため、プレスフィット端子１１をスルーホール９内に圧入したときに、電気的接続をより一層良好にすることができる。
【００３３】
（第３実施形態）
図１２及び図１３は、第３実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第３実施形態では、図１３に示すように、プレスフィット端子１１の錫めっき層１３は、凹部１６に埋め込まれた領域Ｒ２で厚くなり、それ以外の領域Ｒ３で薄くなっている。そして、図１２に示すように、領域Ｒ２の内側の領域Ｒ２０の錫めっき層２５の硬さは、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも柔らかくなるように構成されている。この場合、錫めっき層２５は、例えば純錫からなる錫めっき層で構成されている。本実施形態においては、錫めっき層２５は、端子母材１２よりも融点が低い金属、即ち、純錫を含む構成となっている。尚、錫めっき層２５を、端子母材１２よりも融点が低い合金を含む構成としても良い。
【００３４】
また、領域Ｒ２０以外の領域の錫めっき層２６の硬さは、スルーホール９の銅めっき層１０の硬さよりも硬くなるように構成されている。この場合、錫めっき層２６は、例えば錫と銅の合金または錫とニッケルの合金等の錫合金からなる錫めっき層で構成されている。
【００３５】
尚、上述した以外の第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第３実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００３６】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１は電子装置、２は筐体、３は回路基板、９はスルーホール、１０は銅めっき層、１１はプレスフィット端子、１２は端子母材、１３は錫めっき層、１４は端子本体、１５は端子挿入部、１６は凹部、１７は錫合金、１８は純錫、２０は錫めっき層、２１は錫合金、２２は錫めっき層、２５は錫めっき層、２６は錫めっき層である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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