(57)【要約】【課題】    本発明は、コネクタピン、プレスフイットコネクタおよびプレスフイットコネクタ実装方法に関するものである。【解決手段】  本発明のコネクタピンは、プリント基板のスルーホールの両側から圧入されるプレスフイットコネクタのコネクタピンであり、端子部と、端子部と接続するプレスフイット部と、プレスフイット部と接続する先端部とを備え、プレスフイット部は、スルーホール内で反対側から圧入されたコネクタピンの先端部により塑性変形を起こし、スルーホールの内周面に圧接される、よう構成する。【選択図】    図１
2011210375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板のスルーホールの両側から圧入されるプレスフイットコネクタのコネクタピンであって、
端子部と、
前記端子部と接続するプレスフイット部と、
前記プレスフイット部と接続する先端部とを備え、
前記プレスフイット部は、前記スルーホール内で反対側から圧入されたコネクタピンの先端部により塑性変形を起こし、前記スルーホールの内周面に圧接される
ことを特徴とするコネクタピン。
【請求項２】
前記プレスフイット部は、断面形状が矩形で第１の面と反対側の第２の面とを備え、該第１の面と該第２の面とに連なる面間に貫通穴が形成され、該貫通穴と該第２の面との間の最薄部の肉厚は該貫通穴と該第１の面との間の最薄部の肉厚より薄い
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタピン。
【請求項３】
前記プレスフイット部に形成された前記貫通穴の形状は、該コネクタピンの軸方向を長軸とする長円である
ことを特徴とする請求項２に記載のコネクタピン。
【請求項４】
前記先端部は、断面形状が矩形の板状で前記第１の面から延出した面を備え、該第１の面と反対側の第３の面との間の肉厚は、該第１の面と前記第２の面間の肉厚の半分以下である
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコネクタピン。
【請求項５】
前記先端部の端部は面取りした舌片状を成す
ことを特徴とする請求項４に記載のコネクタピン。
【請求項６】
端子部とプレスフイット部と先端部とを有し、該プレスフイット部がプリント基板のスルーホール内で塑性変形を起こして該スルーホールの内周面に圧接されるコネクタピンと、
コネクタハウジングとを備え、
前記コネクタピンのプレスフイット部と先端部とが前記コネクタハウジングから突き出され、複数本の該コネクタピンのそれぞれを同一方向の向きに配設した
ことを特徴とするプレスフイットコネクタ。
【請求項７】
端子部と、プリント基板のスルーホール内で塑性変形を起こして該スルーホールの内周面に圧接されるプレスフイット部と、先端部とを有する複数本のコネクタピンをコネクタハウジングに同一方向の向きに配設したプレスフイットコネクタを、プリント基板のスルーホールの両側から実装するプレスフイットコネクタ実装方法であって、
前記プリント基板のスルーホールの一方の側から、第１のプレスフイットコネクタを挿入する第１の仮実装手順と、
前記プリント基板のスルーホールの他方の側から、前記第１のプレスフイットコネクタに対する向きを１８０度にした第２のプレスフイットコネクタを挿入する第２の仮実装手順と、
前記第１のプレスフイットコネクタと前記第２のプレスフイットコネクタを前記プリント基板の両側、またはどちらか一方の側から押圧し、それぞれの前記先端部が当接する前記プレスフイット部に塑性変形を起こさせる本実装手順と
を有することを特徴とするプレスフイットコネクタ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタピン、プレスフイットコネクタおよびプレスフイットコネクタ実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板のスルーホールにコネクタピンを圧入し、半田を用いることなくコネクタを実装するプレスフイットコネクタが知られている。半田には鉛などの有害物質を含むことから鉛フリーで実装できる点で注目され、従来の半田接続からプレスフイット接続に置き換えることも行なわれている。また、圧入するだけで実装できるため工数削減が図れること、加熱工程を必要としないことから耐熱に対するコネクタハウジングの材料の選択肢が広がることなども広く用いられる一因になっている。
【０００３】
従来のプレスフイットコネクタのコネクタピン１０の構造例は図８に示され、端子部１１、プレスフイット部１２および先端部１３を備えている。端子部１１はレセプタクルと接続する部分であり、プレスフイット部１２は、スルーホール内に圧入されて弾性変形し、弾性変形の復元力によりスルーホールの内周面を圧接し機械的、電気的に接続を成す部分である。先端部１３は、コネクタピン１０をスルーホールにガイドする役割を成す。
【０００４】
プレスフイットコネクタは、上記に示したコネクタピンの複数本をコネクタハウジング（以降、ハウジングという）に挿通させたものであるが、上記の端子部１１はハウジングの内側に、プレスフイット部１２および先端部１３はハウジングから突き出している。プリント基板にこのプレスフイットコネクタを実装する場合は、コネクタピンの先端部のみをスルーホールに差し込んだ状態にし（仮実装という）、その状態で圧入ヘッドを用いてプレスフイットコネクタを押圧し、プレスフイット部１２をスルーホール内に圧入することで実装は完了する（先の仮実装に対応して、ここでは本実装という）。スルーホール内に圧入されたプレスフイット部１２は、上記したように弾性変形を起こしスルーホール内周面を圧接し、内周面を覆う導体（内周面は電解メッキにより導体が形成されている）との接続がなされる。
【０００５】
上記したプレスフイットコネクタの実装は、プリント基板の片側からプレスフイットコネクタを挿入し圧入するものであるが、電子機器の小型化、回路の複雑化に伴って同じスルーホールを用いてプリント基板の両側にプレスフイットコネクタを搭載したい、という要求がある。この場合には、従来構造のプレスフイットコネクタ用いて同じスルーホールを用いた両面実装をしようとすると幾つかの問題が生じる。図９（ａ）は従来から行なわれているプレスフイットコネクタ３０の実装を示したもので、プリント基板４０の各スルーホール４１にはそれぞれ１本のコネクタピン１０が圧入されている（図９（ａ）に示すプレスフイットコネクタ１０は、全体の一部分を示している。また、スルーホール４１の部分は断面で示している）。
【０００６】
図９（ａ）に示すプレスフイットコネクタ１０を同じスルーホール４１の両側から挿入しようとすると、スルーホール４１内でコネクタピン１０の先端部１３同士が干渉してプレスフイット部１２の圧入は不可能である。このためには、先端部１３を極端に短く、あるいは先端部を設けないようにすると共に、プレスフイット部１２の長さを短くしたコネクタピン１１を用いることで図９（ｂ）に示すように干渉を無くすことはできる。しかし、この場合は新たな問題が生ずる。
【０００７】
図１０は、プレスフイットコネクタ３１を圧入する前の仮実装の状態を示しており、左の図はコネクタピン１１が正常な場合を、右の図はコネクタピン１１に曲がりがある場合を示している。仮実装を行った状態では、コネクタピン１１に曲がりのある場合のプレスフイットコネクタ３１（即ち、右の図）は正常のプレスフイットコネクタ３１（左の図）に較べて高さｄだけプレスフイットコネクタ３１が上方に浮いた状態となる。しかし、この高さｄは僅かな高さの違いであるので仮実装時に不良として検知されず見過ごされる場合がある。このような場合は、本実装時にスルーホール４１を損傷してプリント基板４０を使用不能にしてしまったり、本実装でも検知されなかった場合は電子機器に組み込まれてルーズコンタクトの状態となり電子装置の信頼性を損なうことになる。
【０００８】
また、上記の問題の他に、プレスフイット部１２の長さが短くなることで、スルーホールの内周面を圧接する部分が少なくなり、機械的強度が低下することが考えられる。
【０００９】
特許文献１に、スルーホールの両側からプレスフイットピンを挿入して実装する技術が開示されている。ここには、第１のプレスフイットピンの先端の形状をＶ字の凹部形状とし、第２のプレスフイットピンの先端の形状をＶ字の凸部形状とし、第１と第２のプレスフイットピンをスルーホールの反対側から圧入して、凸部が凹部内に嵌入して凹部を押し広げ、スルーホールの壁に食い込むことで機械的および電気的接続を行なうことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０３−２７２５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように、電子機器の小型化、回路の複雑化に伴ってプリント基板に搭載する部品を高密度に実装することが求められており、プレスフイットコネクタも同じスルーホールを用いて両側から実装することが求められている。従来技術によるプレスフイットコネクタではスルーホール内でコネクタピン同士の干渉が起こり、実装不可能という問題があった。
【００１２】
特許文献１に開示される方法は、一方のプレスフイットピンが他方のプレスフイットピンの先端を押し広げ、それによって先端部分をスルーホール内壁に食い込ませ接続を図るものである。先端部分が凹形状のプレスフイットピンの方は凹部が押し広げられてスルーホール内壁に食い込むことで機械的接続強度は高いと思われるが、もう一方の先端部分が凸形状のプレスフイットピンは機械的強度に対して不安がある。このため、プレスフイットコネクタに採用するには問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決するために成されるもので、同じスルーホールの両側からプレスフイットコネクタを実装する場合に機械的、電気的に充分な接続品質が得られるコネクタピンとプレスフイットコネクタ、およびプレスフイットコネクタ実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明のコネクタピンは、端子部と、端子部と接続するプレスフイット部と、プレスフイット部と接続する先端部とを備え、プレスフイット部はスルーホール内で反対側から圧入されたコネクタピンの先端部により塑性変形を起こし、スルーホールの内周面に圧接される、ことを特徴とする。
【００１５】
スルーホールの両側からコネクタピンが圧入されたとき、互いのコネクタピンの先端部が相手側のプレスフイット部に塑性変形を起こし、塑性変形した部分がスルーホールの内周面を圧接し機械的、電気的接続がなされる。
【発明の効果】
【００１６】
プリント基板への実装において、スルーホール内で両側から挿入されたコネクタピンのそれぞれが塑性変形を起こしてスルーホール内周面を圧接すようにしたので、確実な機械的および電気的な接続が可能なコネクタピンの提供ができる。
【００１７】
また、コネクタピンの先端部の長さを確保できるので、仮実装時におけるピン曲がり等の不具合の見過ごしを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のコネクタピンの構造例である。
【図２】プレスフイットコネクタとプリント基板への挿入例である。
【図３】プレスフイットコネクタのプリント基板への実装例である。
【図４】本発明のプレスフイットコネクタのピン曲がり不具合検知例である。
【図５】プレスフイットコネクタの実装フロー例である。
【図６】プレスフイットコネクタの実装例（その１）である。
【図７】プレスフイットコネクタの実装例（その２）である。
【図８】従来のコネクタピンの構造例である。
【図９】プレスフイットコネクタのプリント基板への実装例である。
【図１０】先端部を短くした場合のピン曲がり不具合の検知例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のコネクタピンの構造例を図１を用いて説明する。図１に示すように、コネクタピン１００は全体が角柱を成す棒状で、端子部１１０、プレスフイット部１２０および先端部１３０の部分で構成している。端子部１１０と先端部１３０はコネクタピン１００の両端の部分を構成し、プレスフイット部１２０は端子部１１０と先端部１３０とに挟まれている。
【００２０】
端子部１１０は断面が正方形の角柱を成しており、端子部１１０を構成する４つの面は延出してプレスフイット部１２０と接続している。
【００２１】
プレスフイット部１２０は、図１に示す面１０１（ここでは、第１の面１０１という）と面１０２（ここでは、第２の面１０２という）との間に挟まれる面間に長円の貫通穴１０５を形成している。貫通穴１０５と第２の面１０２との間の最薄部の肉厚“ｔ２”は、貫通穴１０５と第１の面１０１との間の最薄部の肉厚“ｔ１”より薄くなるように形成している（貫通穴１０５と第２の面１０２との間の部分をビームという）。
【００２２】
先端部１３０は、スルーホールへの挿入に対する側の端部を有し、断面が矩形で全体は板状を成している。その板厚は、プレスフイット部１２０あるいは端子部１１０の板厚（即ち、第１の面１０１と第２の面１０２の間の板厚）の１／２以下の板厚である。先端部１３０の図１に示す後方の面は、プレスフイット部１２０から延びた第１の面１０１で、その反対の面１０３（ここでは、第３の面１０３という）はプレスフイット部１２０の第２の面１０２と傾斜面１０４を介して接続している。先端部１３０の端部は図１に示すように面取りした舌片状を成している。
【００２３】
本実施例におけるコネクタピン１００材質は０．３２ｍｍ角のリン青銅を用い、プレスフイット部１２０の貫通穴１０５の長手方向の径は０．８３ｍｍ、短手方向の径は０．１８ｍｍ、ｔ１部分の肉厚は０．０８ｍｍ、ｔ２部分の肉厚は０．０６ｍｍである。また、先端部１３０の板厚は０．１６ｍｍ、長さは０．５６ｍｍである。上記したコネクタピン１００は、プリント基板の板厚が３ｍｍ、スルーホール径が０．４５ｍｍφに対するものであり、板厚やスルーホール径の大きさが異なる場合は、これらの数値は違ったものになる。
【００２４】
上記に示したコネクタピン１００を用いたプレスフイットコネクタ３００を図２（ａ）に示す。プレスフイットコネクタ３００は、コネクタピン１００をハウジング２００に挿通させたものであるが、先端部１３０とプレスフイット部１２０はハウジング２００の外（図２（ａ）ではハウジング２００の下方）に突き出して挿通させている。このとき、ハウジング２００に挿通した全てのコネクタピン１００の先端部１３０は、同一の方向に向けて配設されている。図２（ａ）では先端部１３０の第３の面１０３が左方に向くように配設している。
【００２５】
プレスフイットコネクタ３００をプリント基板４００に挿入した状態を図２（ｂ）に示す。従来例で示したプレスフイットコネクタ３０をプリント基板に挿入すると、プレスフイット部１２がプリント基板に当たり（当接する）、先端部１３のみしかスルーホールに挿入されないが、本発明のプレスフイットコネクタ１００は先端部１３０およびプレスフイット部１２０を含んでハウジング１２００の底面がプリント基板４００に当たるまで挿入される。図２（ｂ）の左の図のＡ−Ａ’断面のコネクタピン１００とスルーホール４１０との状態を同図の右に示す。コネクタピン１００とスルーホール４１０との間には僅かの隙間がある。また、図に示される点線は貫通穴１０５を示している。
【００２６】
次に、本発明のプレスフイットコネクタ３００がスルーホール４１０内で、塑性変形を起こし、機械的且つ電気的に接続される状態を説明する。図３（ａ）はプリント基板４００のスルーホール４１０の両側から（図３（ａ）では上下から）プレスフイットコネクタ３００を挿入した状態（即ち、仮実装の状態）を示したものである。このとき、両側から挿入したプレスフイットコネクタ３００は同一のプレスフイットコネクタ３００であり、一方のプレスフイットコネクタ３００に対し１８０度向きを変えて挿入している。このため、互いのコネクタピン１００の先端部１３０は「巴」の形に組み合わされた状態となる。また、この状態で先端部１３０は相手のコネクタピン１００のプレスフイット部１２０に当接するまで挿入されている。２つのプレスフイットコネクタ３００を同時に挿入すれば、図３（ａ）に示すように互いのハウジング２００はプリント基板４００から“ｋ”浮いた状態でスルーホール４１０への挿入は停止する。
【００２７】
次に、図３（ａ）の状態において上下から両プレスフイットコネクタ３００を圧入すると、スルーホール４１０内で互いの先端部１３０は傾斜面１０４によりスルーホール４１０の内周面に誘導されながら進入し、先端部１３０のビーム上への進入によりプレスフイット部１２０に塑性変形が生ずる。図３（ｂ）は圧入により塑性変形を起こした状態を示し、先端部１３０およびプレスフイット部１２０がスルーホール４１０の内周面を圧接して機械的接合が得られている。また、スルーホール４１０の内周面はメッキによる導体膜が形成されているので電気的接続が得られる。塑性変形は弾性変形が限界を超えたとき起こるのが、変形したプレスフイット部１２０の一部には塑性変形の他に弾性変形の部分もあると思われる。なお、図３（ｂ）の矢印は、圧入の方向を示している。
【００２８】
両側から挿入されたプレスフイットコネクタ３００のコネクタピン１００は、圧入により図３（ａ）に示す“ｋ”の長さ分を相互にスルーホール４１０内に進入し、プレスフイット部１２０のビーム部分に塑性変形を起こさせることになる。
【００２９】
貫通穴１０５により肉厚の薄いビームを形成した理由は、先端部１３０の圧入によって塑性変形を生じ易くさせるためである。また、プレスフイット部１２０の第２の面１０２から先端部１３０の第３の面１０３に続く面に傾斜面を設けたことは、この傾斜面に沿って先端部１３０がビームへの進入をし易くするためである。さらに、先端部１３０の端部を面取りして舌片状にした理由は、先端部１３０のスルーホール４１０への進入、および相手のコネクタピン１００の第３の面１０３上の進入において引っ掛かりを生じることなくスムーズに進入させるためである。
【００３０】
図１〜図３に示すように、本発明のコネクタピン１００の先端部１３０は、従来のコネクタピン３０と同様の長さにすることができるので、仮実装においてピン曲がりなどがあった場合に、容易に検知することができる。図４はその状態を示し、上方から挿入したプレスフイットコネクタ３０１はピン曲がりのためプリント基板４００より高さ“ｈ”浮いた状態になっており、浮き量が大きいのでピン曲がりの検知は容易である。なお、下方のプレスフイットコネクタ３００は正常にプリント基板４００に挿入されている。
【００３１】
次に、本発明のプレスフイットコネクタ３００のプリント基板４００への実装方法について図５の実装フローを用いて説明する。また、その実装フローの説明において、図６と図７とを補助的に用いる。
【００３２】
まず、プリント基板４００のＡ面４２０を上方に向け、載置台に載置する。続いて、第１のプレスフイットコネクタ３１０を把持し、プリント基板４００の上方から搭載位置のスルーホール４１０に第１のプレスフイットコネクタ３１０を挿入する。第１のプレスフイットコネクタ３１０は、ハウジング２００の底面から突き出している先端部とプレスフイット部全体がスルーホール４１０内に挿入され、ハウジング２００の底面がプリント基板４００に接する状態になる（この状態を仮実装１とする）。図６（ａ）は、仮実装１の状態を示している。なお、プリント基板４００は図示しない載置台上に載置されているものとする（ステップＳ１〜Ｓ３）。
【００３３】
挿入された第１のプレスフイットコネクタ３１０の上方から、プリント基板４００、プレスフイットコネクタ３１０のハウジング２１０とコネクタピン１４０に当接する治具５００を被せる。治具５００はプリント基板４００全体を覆う大きさであり、プリント基板４００に他の回路部品が搭載されていれば、その部分を凹部に形成して電子部品と治具５００とが触れないようにする。図６（ｂ）は治具５００を第１のプレスフイットコネクタ３１０の上から被せた状態を示している（ステップＳ４）。
【００３４】
プリント基板４００に第１のプレスフイットコネクタ３１０を挿入し、さらに治具５００を被せた状態で、裏返しにして図示しない載置台に置く。図６（ｃ）は、図６（ｂ）を裏返しした状態を示している。裏返しにより、プリント基板４００の上面はＢ面４３０となる（ステップＳ５）。
【００３５】
第２のプレスフイットコネクタ３２０を把持し、第１のプレスフイットコネクタ３１０と１８０度方向を変えて把持し、その方向を保って第１のプレスフイットコネクタ３１０が挿入されたスルーホール４１０に挿入する。１８０度の向きを変えて挿入したことにより、スルーホール４１０内で第１のプレスフイットコネクタ３１０のコネクタピン１４０の先端部と第２のプレスフイットコネクタ３２０のコネクタピン１５０の先端部とが相対して組み合わされる。この状態を仮実装２とし、図６（ｄ）に示される（ステップＳ６、Ｓ７）。
【００３６】
続いて、仮実装２の状態にある第２のプレスフイットコネクタ３２０に圧入ヘッド６００を取り付ける。圧入ヘッド６００は、ハウジング２２０の内側底部、コネクタピン１５０の端子部の端部と当たる（当接する）ように作られている。図７（ｅ）は第２のプレスフイットコネクタ３２０に圧入ヘッド６００を取り付けた状態を示している（ステップＳ８）。
【００３７】
第２のプレスフイットコネクタ３２０に取り付けた圧入ヘッド６００を下方に押圧し、第２のプレスフイットコネクタ３２０のコネクタピン１５０をスルーホール４１０内に圧入する。押圧により、コネクタピン１５０の先端部は、第１のプレスフイットコネクタ３１０の傾斜面に進入してスルーホール４１０の内周面に誘導され、ビーム上に進入してプレスフイット部に塑性変形を起こさせる。また、相対的に第１のプレスフイットコネクタ３１０のコネクタピン１４０の先端部は、第２のプレスフイットコネクタ３２０のプレスフイット部に塑性変形を起こさせる。圧入が終了し、第１および第２のプレスフイットコネクタ３１０、３２０のプレスフイット部に塑性変形が起きた状態を図７（ｆ）に示す。なお、図７（ｆ）の矢印は圧入方向を示している（ステップＳ９）。
【００３８】
最後に、圧入ヘッド６００を上昇し、治具５００を取り外してプレスフイットコネクタの実装は終了する。図７（ｇ）は圧入ヘッド６００を上昇させる状態を、図７（ｇ）は治具５００を取り外す状態を示している。それぞれの矢印は、圧入ヘッド６００の上昇方向、治具５００の取り外し方向を示す（ステップＳ１０、Ｓ１１）。
【００３９】
この処理フローでは、上方から押圧するようにしたが、上下の両側から押圧するようにしてもよい。
【００４０】
またこの処理フローでは、１個のプレスフイットコネクタを挿入した後に治具を被せ、裏返ししてもう１個のプレスフイットコネクタを圧入するものであったが、複数のプレスフイットコネクタを挿入した後に裏返しして複数のプレスフイットコネクタを同時に圧入するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０    コネクタピン
１１    端子部
１２    プレスフイット部
１３    先端部
１４    コネクタピン
２０    コネクタハウジング
３０    プレスフイットコネクタ
３１    プレスフイットコネクタ
４０    プリント基板
４１    スルーホール
１００  コネクタピン
１０１  第１の面
１０２  第２の面
１０３  第３の面
１０４  傾斜面
１０５  貫通穴
１１０  端子部
１２０  プレスフイット部
１３０  先端部
１４０  コネクタピン
１５０  コネクタピン
２００  ハウジング
２１０  ハウジング
２２０  ハウジング
３００  プレスフイットコネクタ
３０１  プレスフイットコネクタ
３１０  プレスフイットコネクタ
３２０  プレスフイットコネクタ
４００  プリント基板
４１０  スルーホール
４２０  Ａ面
４３０  Ｂ面
５００  治具
６００  圧入ヘッド
【図１】
2011210375.tif 000003
【図５】
2011210375.tif 000004
【図８】
2011210375.tif 000005
【図２】
2011210375.tif 000006
【図３】
2011210375.tif 000007
【図４】
2011210375.tif 000008
【図６】
2011210375.tif 000009
【図７】
2011210375.tif 000010
【図９】
2011210375.tif 000011
【図１０】
2011210375.tif 000012