JP2018113212A - プレスフィット接続ピン及びプレスフィット接続ピンによる接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピン端子の座屈発生を防止して、該ピン端子を介した基板との接続を確実に行うことが可能なプレスフィット接続ピン及びその接続方法を提供する。【解決手段】基板Ｄ内に形成されたスルーホールＴＨに嵌合するプレスフィット接続ピン１００であって、基板ＤのスルーホールＴＨに挿入されるピン端子１０と、ピン端子１０に外挿されてスルーホールＴＨの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有する筒状のスリーブ１１とを具備し、スリーブ１１は、ピン端子１０が基板ＤのスルーホールＴＨ内部に挿入されると、該挿入の方向の前方へ力を伝達するスリーブ上部と、基板ＤのスルーホールＴＨ内部に位置してスリーブ上部１２を押し下げることにより変形されてスルーホールＴＨの内壁に密着されるスリーブ下部１３とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品と基板との接続に用いられるプレスフィット接続ピン及びプレスフィット接続ピンによる接続方法に関する。

基板上に設置された電子部品を、該基板に電気的に接続するためのプレスフィット接続ピンに関する技術が知られている。
具体的には、特許文献１に示されるプレスフィット冶具１は、図８（Ａ）に示されるように、電子部品Ｃのハウジング２に下向きとなるように設置されており、基板Ｄに形成されたスルーホールＴＨに挿入することで、電子部品Ｃと基板Ｄとを電気的に接続する。
また、このプレスフィット接続ピン１の途中には大径となるテーパー状の菱形部３が形成されている。この菱形部３は、図８（Ｂ）に示されるように、スルーホールＴＨへの圧入時に潰れることで、該スルーホールＴＨ内部の導電部４に密着して、基板Ｄと導通する。

また、特許文献２に示される圧入端子では、基板のスルーホールに挿入される圧入部をくさび形に形成し、このくさび形の圧入部を、スリーブを介してスルーホール内の導電部に密着させることで、該基板との導通を行う。

また、特許文献３に示される接続ピンでは、基板のスルーホールに挿入される端子の先端部をくさび形に形成し、このくさび形の先端部を、スリーブを介してスルーホール内の導電部に密着させることで、該基板との導通を行う。

特開２００６−３３１７８０号公報 実開昭６３−７２８６１号公報 特開２００６−３１９０４４号公報

ところで、上記特許文献に示されるプレスフィット接続ピンは、いずれもピン端子のテーパー形状を利用して、基板のスルーホールに圧入する形態であるので、状況によってはピン端子に座屈が発生してしまい（図８（Ｃ）参照）、基板との導通状態を正常に保つことが困難となるという不具合が生じていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ピン端子の座屈発生を防止して、該ピン端子を介した基板との接続を確実に行うことが可能なプレスフィット接続ピン及びプレスフィット接続ピンによる接続方法を提供する。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、基板内に形成されたスルーホールに嵌合するプレスフィット接続ピンであって、前記基板のスルーホールに挿入されるピン端子と、前記ピン端子に外挿されて前記スルーホールの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有する筒状のスリーブとを具備し、前記スリーブは、前記ピン端子とともに基板のスルーホール内に挿入されることにより、該挿入の方向の前方へ力を伝達するスリーブ上部と、前記基板のスルーホール内に位置して前記スリーブ上部が押し下げられることにより変形して前記スルーホールの内壁に密着するスリーブ下部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ピン端子の座屈発生を防止して、該ピン端子を介した基板との接続を確実に行うことができる。

本発明に係るプレスフィット接続ピンを示す断面図であって、（Ａ）はピン挿入時、（Ｂ）はピン挿入完了時をそれぞれ示している。 本発明の第１実施形態に係るプレスフィット接続ピンを示す断面図であって、（Ａ）はピン挿入時、（Ｂ）はピン挿入完了時をそれぞれ示している。 （Ａ）は本実施形態に係るプレスフィット接続ピンの平面図、（Ｂ）はプレスフィット接続ピンの分解図である。 （Ａ）は本実施形態に係る電子部品の平面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプレスフィット接続ピンを示す断面図であって、（Ａ）はピン挿入時、（Ｂ）はピン挿入完了時をそれぞれ示している。 （Ａ）は本実施形態に係るプレスフィット接続ピンの平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 （Ａ）は本実施形態に係る電子部品の平面図、（Ｂ）は図７（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 従来のプレスフィット接続ピンを示す断面図であって、（Ａ）はピン挿入前、（Ｂ）はピン正常挿入時、（Ｃ）は座屈時をそれぞれ示している。

本発明について図１を参照して説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）に符号１００で示すものは、基板Ｄ内に形成されたスルーホールＴＨに嵌合するプレスフィット接続ピンであって、基板ＤのスルーホールＴＨに挿入されるピン端子１０と、該ピン端子１０に外挿されるスリーブ１１とを主な構成要素とする。
このプレスフィット接続ピン１００は、基板ＤのスルーホールＴＨ内に位置する導電部５０と、該基板Ｄ上に配置された電子部品Ｃとを、ピン端子１０及び該ピン端子１０に外挿されたスリーブ１１を介して電気的に接続するために設置される。

スリーブ１１は、スルーホールＴＨの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有しかつ全体として筒状をなす構造体であって、上部側に位置するスリーブ上部１２と、下部側に位置するスリーブ下部１３とを有する。
また、このスリーブ１１は、ピン端子１０とともに基板ＤのスルーホールＴＨ内に挿入された際に、スリーブ上部１２がスルーホールＴＨ外部に位置し、かつスリーブ下部１３がスルーホールＴＨ内部に位置する（図１（Ａ）参照）。
そして、上記のようなスリーブ１１では、基板Ｄ上に位置する電子部品Ｃにて操作される押圧手段１４を介してスリーブ上部１２が押し下げられた場合に、スリーブ下部１３が潰れて拡径し、これにより該スリーブ下部１３がスルーホールＴＨの内壁に設置された導電部５０に密着する。その結果、電子部品Ｃと基板Ｄとが導通される（図１（Ａ）〜図１（Ｂ）参照）。

以上詳細に説明したように本発明に示されるプレスフィット接続ピン１００では、ピン端子１０の外側に、基板ＤのスルーホールＴＨの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有する筒状のスリーブ１１を設置する構成とした。
そして、このような構成の下、ピン端子１０が基板ＤのスルーホールＴＨに挿入された状態で、該スルーホールＴＨの外部に位置するスリーブ上部１２を押し下げることにより、スリーブ下部１３を拡径して該スルーホールＴＨの内壁の導電部５０に密着させることができる。

ここで、スリーブ上部１２を押し下げる際には、該スリーブ上部１２がピン端子１０の軸線１０Ａに沿う周面に沿ってスライドするので、このスライドによりピン端子１０自体に座屈が発生することがない。
すなわち、本発明に示されるプレスフィット接続ピン１００では、スリーブ上部１２を押し下げることにより拡径されたスリーブ下部１３を介して、基板Ｄの内壁との導通がなされることから、これまでのようなテーパー形状を利用したピン端子１０のように、スルーホールＴＨへの圧入時に座屈が発生することなく、基板Ｄとの接続を確実に行うことが可能となる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図２〜図４を参照して詳細に説明する。
図２〜図４に符号２００で示すものは、基板Ｄ内に形成されたスルーホールＴＨに嵌合するプレスフィット接続ピンであって、基板ＤのスルーホールＴＨに挿入されるピン端子２０と、該ピン端子２０に外挿されて一体化される金属製のスリーブ２１とを主な構成要素とする。
このプレスフィット接続ピン２００は、基板ＤのスルーホールＴＨ内に位置する導電部５０と、該基板Ｄ上に配置された電子部品Ｃとを、ピン端子２０及び該ピン端子２０に外挿されたスリーブ２１を介して電気的に接続するために設置される。

スリーブ２１は、スルーホールＴＨの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有しかつ全体として筒状をなす構造体であって、少なくとも２つの部材（本例では周方向に２片に分割可能）からなる（図３（Ａ）（Ｂ）参照）。
また、各スリーブ２１は、上部側に位置するスリーブ上部２２と、下部側に位置するスリーブ下部２３とからなる。
なお、このスリーブ上部２２とスリーブ下部２３とは図面上では同一の大きさ（同一の厚さ、幅）に形成しているが、厚さ、幅等を異ならせて機械的強度に差を付けるようにしても良い。具体的には、スリーブ下部２３をスリーブ上部２２よりも機械的強度が小さくなるように構成する、例えば厚さを薄くする、強度の小さい材料を選択する等により、スリーブ下部２３をスリーブ上部２２よりも潰れ易くして、スリーブ下部２３が容易に変形することができるようにしても良い。

また、スリーブ２１は、ピン端子２０とともに基板ＤのスルーホールＴＨ内に挿入された際に、スリーブ上部２２がスルーホールＴＨの外部に位置し、かつスリーブ下部２３がスルーホールＴＨの内部に位置する（図２（Ａ）（Ｂ）参照）。
また、スリーブ２１は、内部の筒状部内に挿入されたピン端子２０の軸線２０Ａ方向に沿い、かつピン端子２０に対して上下にスライド自在に設けられるとともに、スリーブ下部２３の下端部が、ピン端子２０の外周面の係止部２０Ｂに係止される。
なお、ピン端子２０の軸線２０Ａ方向に沿うスリーブ２１のスライドは、該ピン端子２０の周面上にて軸線２０Ａに沿うように形成されたレール溝２０Ｃを介して行われる（図３（Ａ）（Ｂ）参照）。

図２及び図４に示されるように、基板Ｄ上には電子部品Ｃのコネクタハウジング５１が設置されており、コネクタハウジング５１にはスリーブ上部２２を基板Ｄ側に押し下げるための押圧手段２４が設けられている。
この押圧手段２４は、弾性変形可能なリング状の導電部２５を先端部に有する押圧レバー２６から構成されるものであって、該押圧レバー２６の導電部２５でスリーブ上部２２を支持して基板Ｄ側に押し下げる。
そして、上記スリーブ２１では、電子部品Ｃのコネクタハウジング５１にて操作される押圧手段２４を通じて、スリーブ上部２２が押し下げられた場合に、スリーブ下部２３の下端部がピン端子２０の係止部２０Ｂに係止されることで、該スリーブ下部２３が潰れて拡径状態に変形する。
これと同時に、上記スリーブ２１では、スリーブ下部２３の拡径により該スリーブ下部２３がスルーホールＴＨの内壁に設置された導電部５０に密着し、電子部品Ｃと基板Ｄとを導通させる（図２（Ａ）（Ｂ）参照）。

以上詳細に説明したように第１実施形態のプレスフィット接続ピン２００では、ピン端子２０の外側に、基板ＤのスルーホールＴＨの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有する筒状のスリーブ２１を設置する構成とした。
そして、このような構成の下、ピン端子２０を内挿したスリーブ２１が基板ＤのスルーホールＴＨに挿入された状態で、押圧手段２４を介して、スリーブ上部２２が基板Ｄ側に押し下げられた場合に、スリーブ下部２３の下端部がピン端子２０の係止部２０Ｂに係止された状態にあることから、該スリーブ下部２３を拡径して該スルーホールＴＨ内壁の導電部５０に密着させることができる。

ここで、スリーブ上部２２を押し下げる際に、該スリーブ上部２２がピン端子２０の軸線２０Ａに沿うレール溝２０Ｃに沿ってスライドするので、このスライドによりピン端子２０自体に座屈が発生することがない。
すなわち、第１実施形態に示されるプレスフィット接続ピン２００では、スリーブ上部２２を押し下げることにより拡径されたスリーブ下部２３を介して、基板Ｄの内壁との導通がなされることから、これまでのようなテーパー形状を利用したピン端子２０のように、スルーホールＴＨへの圧入時に座屈が発生することなく、基板Ｄとの接続を確実に行うことが可能となる。

なお、上記実施形態では、軸心を挟んで互いに対向する２つの部材によりスリーブ２１を構成したが、これに限定されず、該スリーブ２１を周方向に等間隔となるように３片以上の部材を配置することで構成しても良い。
また、スリーブ２１をピン端子２０の軸線２０Ａ方向に沿うような複数の長尺な部材により構成したが、これに限定されず、周方向に沿う全周を筒状に形成しても良い。また、これに限定されずスリーブ２１を構成しているスリーブ上部２２及びスリーブ下部２３のいずれかについて、周方向に沿う全周を筒状に形成しても良い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図５〜図７を参照して詳細に説明する。
第２実施形態のプレスフィット接続ピン２００に関する構成が、第１実施形態と異なるのは、スリーブ２１のスリーブ上部２２を基板Ｄ側に押し下げるための押圧手段３０についての構成である。
この押圧手段３０は、図５及び図７に詳細に示されるように、電子部品Ｃのコネクタハウジング５１に取り付けられるメス側コネクタ３１であって、コネクタ本体３２に形成されたコネクタホール３３と、該コネクタホール３３内に設置されたリング状の導電部３４とからなる。

そして、上記のようなメス側コネクタ３１では、図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ピン端子２０を内挿するスリーブ２１を押圧手段３０の導電部３４内に挿入した状態で、電子部品Ｃのコネクタハウジング５１上に取り付けた場合に、該導電部３４によりスリーブ上部２２が基板Ｄ側に押し下げられる。
そして、このメス側コネクタ３１を通じて、スリーブ上部２２が押し下げられた場合には、スリーブ下部２３の下端部がピン端子２０の係止部２０Ｂに係止されることで、該スリーブ下部２３が潰れて拡径する。これにより該スリーブ下部２３がスルーホールＴＨの内壁に設置された導電部５０に密着し、電子部品Ｃと基板Ｄとを導通させる（図５（Ａ）（Ｂ）参照）。

また、図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、基板Ｄとコネクタハウジング５１の係合穴５２との間には、該コネクタハウジング５１を基板Ｄ上に固定するための締結手段４０が設けられている。
この締結手段４０はボルト４１とナット４２とからなり、これらの締結により基板Ｄ上に電子部品Ｃのコネクタハウジング５１を固定する。

以上詳細に説明した第２実施形態のプレスフィット接続ピン２００では、メス側コネクタ３１の導電部３４を介して、スリーブ上部２２が基板Ｄ側に押し下げられた場合に、スリーブ下部２３の下端部がピン端子２０の係止部２０Ｂに係止された状態にあることから、該スリーブ下部２３を拡径して該スルーホールＴＨ内壁の導電部５０に密着させることができる。

ここで、スリーブ上部２２を押し下げる際に、該スリーブ上部２２がピン端子２０の軸線２０Ａに沿うレール溝２０Ｃに沿ってスライドするので、このスライドによりピン端子２０自体に座屈が発生することがない。
すなわち、第２実施形態に示されるプレスフィット接続ピン２００では、第１実施形態と同様に、スリーブ上部２２を押し下げることにより拡径されたスリーブ下部２３を介して、基板Ｄの内壁との導通がなされることから、これまでのようなテーパー形状を利用したピン端子２０のように、スルーホールＴＨへの圧入時に座屈が発生することなく、基板Ｄとの接続を確実に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、電子部品と基板との接続に用いられるプレスフィット接続ピン及びその接続方法に関する。

１０ ピン端子
１１ スリーブ
１２ スリーブ上部
１３ スリーブ下部
１４ 押圧手段
２０ ピン端子
２１ スリーブ
２２ スリーブ上部
２３ スリーブ下部
２４ 押圧手段
３０ 押圧手段
３１ メス側コネクタ
４０ 締結手段
１００ プレスフィット接続ピン
２００ プレスフィット接続ピン

Claims (9)

1. 基板内に形成されたスルーホールに嵌合するプレスフィット接続ピンであって、
   前記基板のスルーホールに挿入されるピン端子と、
   前記ピン端子に外挿されて前記スルーホールの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有する筒状のスリーブと、を具備し、
   前記スリーブは、前記ピン端子とともに前記基板のスルーホール内に挿入されることにより、該挿入の方向の前方へ力を伝達するスリーブ上部と、前記基板のスルーホール内に位置して前記スリーブ上部が押し下げられることにより変形して前記スルーホールの内壁に密着するスリーブ下部と、を有することを特徴とするプレスフィット接続ピン。
2. 前記スリーブは前記ピン端子の軸線に沿ってスライド自在に設けられ、
   前記スリーブ下部の下端は、前記ピン端子の外周面に係止されることを請求項１に記載のプレスフィット接続ピン。
3. 前記スリーブ下部は前記スリーブ上部よりも機械的強度が小さくなるように構成されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のプレスフィット接続ピン。
4. 前記スリーブは周方向に間隔をおいた複数の部材で構成され、かつ全体として筒状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレスフィット接続ピン。
5. 前記基板上には電子部品のコネクタハウジングが設置されており、
   前記コネクタハウジングには前記スリーブ上部を前記基板側に押し下げるための押圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレスフィット接続ピン。
6. 前記押圧手段は、先端部に導電部を有する押圧レバーであって、該押圧レバーの導電部で前記スリーブ上部を挟持して前記基板側に押し下げることを特徴とする請求項５に記載のプレスフィット接続ピン。
7. 前記押圧手段は、前記コネクタハウジングに取り付けられるメス側コネクタであって、
   前記メス側コネクタは、コネクタ本体に形成されたコネクタホールと、該コネクタホール内に設置された導電部とを有し、該導電部により前記スリーブ上部を前記基板側に押し下げることを特徴とする請求項５に記載のプレスフィット接続ピン。
8. 前記基板と前記コネクタハウジングとの間には、該コネクタハウジングを前記基板上に固定するための締結手段が設けられていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のプレスフィット接続ピン。
9. 基板内に形成されたスルーホールに嵌合するプレスフィット接続ピンの接続方法であって、
   前記スルーホールの内径と同じかあるいはそれよりも小さい外径を有する筒状のスリーブ内にピン端子を内挿した後、前記基板のスルーホール内に挿入した状態で、該スリーブの上部を押し下げることにより該スリーブの下部を変形させて、該スリーブの下部をスルーホールの内壁に密着させることを特徴とするプレスフィット接続ピンの接続方法。

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