JP4492799B2 - プレスフィットピン - Google Patents

Description

本発明は、ハンダを使用することなく電子基板に接続端子を固定するプレスフィットピンに関する。

プレスフィットピンは、ハンダを使用することなく基板にコネクタなどの電子部品を装着することができるピンであり、コンピュータ基板をはじめとする様々な電子機器に使用されている。プレスフィットピンの基板への装着は、ロボットアームなどでプレスフィットピンを把持し基板に圧入するケースが多い。このようにプレスフィットピンは圧入により基板へ装着されるため、プレスフィットピンの弾性力、すなわちプレスフィットピンと基板側貫通穴間の摩擦力が不足している場合は装着後の振動や衝撃により挿入方向とは逆方向へプレスフィットピンが基板から抜けてしまう。そこで特開２００３−３４６９５０号公報、および特開２００３−３４６９５１号公報では、スルーホールの内部における接地面積を拡大することで、プレスフィットピンを抜けにくくしスルーホール径方向への固定力を上げている。

また、プレスフィットピンの弾性力が強すぎる場合は装着に大きな圧入力が必要となるため、圧入時に基板やプレスフィットピンを破損してしまう。そこで特開平０７−２４５１３１号公報では、プレスフィットピンおよびスルーホールが製造公差によって破壊されることを防ぐ形状を提案している。
特開２００３−３４６９５０号公報 特開２００３−３４６９５１号公報 特開平０７−２４５１３１号公報

従来技術は、プレスフィットピンが基板に固定された状態で保持されるための保持力と基板へ与えるダメージとのバランスを考慮し様々な形状的な工夫や高い部品寸法精度を必要としていた。例えば、特開２００３−３４６９５０号公報や特開２００３−３４６９５１号公報で提案されているピン形状は複雑であり、基板やプレスフィットピンの破壊を防ぐためには高い部品寸法精度が必要となる。特開平０７−２４５１３１号公報では、高い部品寸法精度を必要としないように、弾性部分の形状を工夫している。このように従来技術は、挿入方向とは逆方向への抜けを防止していない。

そこで、基板上に挿入された状態で少なくとも挿入とは逆方向への抜けを確実に防止する保持力を持つプレスフィットピンの提供を本発明の目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載のプレスフィットピンは、基板１７に備えられたスルーホール１８に挿入されるプレスフィットピンにおいて、プレスフィットピンは、スルーホール１８に先頭で挿入される端部側の導入部１６と、導入部１６と反対の端部側の接続部１２と、接続部１２と導入部１６との間に位置するとともにプレスフィットピンの挿入方向と直交する方向に弾性を備えた弾性部１３と、弾性部１３外側に設けられた爪部１５とを有し、爪部１５は、基板１７にプレスフィットピンが挿入された状態において、少なくとも挿入方向と逆方向に抜けることを防止するストッパー機能として、導入部１６方向から接続部１２方向にかけて膨らみ、接続部１２方向に落差を有しており、爪部１５の表面に挿入時のメッキはがれを防止できるよう摩擦に強い硬質メッキ５１を備えるとともに、前記爪部１５より上部の弾性部１３の表面にスルーホール１８の内壁と十分な電気接続が可能となるよう前記硬質メッキ５１よりも通電特性の良いメッキを備えることを特徴とする。

請求項２に記載のプレスフィットピンは、爪部１５に加え、基板１７に挿入された状態において挿入方向への抜けを防止する第二爪部４１を爪部１５に対して基板１７の厚さ以上の間隔を空けて接続部１２側に備えることを特徴とする。

請求項３に記載のプレスフィットピンは、コネクタ１１に接続される前記接続部１２（第１部位）と、前記接続部１２から延設され、該延設の方向と垂直方向に弾性力を有するように設けられる弾性部１３と、前記弾性部１３から延設される導入部１６（第２部位）と、前記弾性部１３において前記垂直方向外側に突出する前記延設の方向に略垂直に前記コネクタ１１側に平面を有するとともに、当該平面の先端から前記導入部１６にかけて略連続勾配で形成されている爪部１５とを備えることを特徴とする。

請求項４に記載のプレスフィットピンは、前記爪部１５に加え、前記弾性部１３において、前記接続部１２と前記弾性部１３の境界から前記爪部１５との間に前記垂直方向外側に突出する前記延設の逆方向に略垂直に前記導入部１６側に平面を有する第二爪部４１を備えることを特徴とする。

請求項５に記載のプレスフィットピンは、少なくとも前記爪部１５に硬質メッキを備え、少なくとも前記弾性部１３に前記硬質メッキよりも通電特性の良いメッキを備えることを特徴とする。

以下、実施例１から実施例３を用いて、本発明を実施するための最良の形態を述べる。

〔実施例１〕
本実施例では、図１から図３を用いて説明を行う。図１はプレスフィットピン１の外観図であり、以後、図面上方向をプレスフィットピン１の上方向、図面下方向をプレスフィットピン１の下方向とする。本プレスフィットピン１は、接続部１２、弾性部１３、爪部１５、導入部１６からなる。接続部１２の上方向の端部にはコネクタ１１が接続されている。弾性部１３は抜き打ち穴１４を備え、挿入方向と直交する方向に弾性を持つ。また、プレスフィットピン１は基板１７のスルーホール１８に、導入部１６を先頭に図面上方向から図面下方向に挿入される。図１の斜線柄領域に示すようにスルーホール１８は導電部１９を持つ。接続部１２、弾性部１３、爪部１５、導入部１６は同一の通電性物質で形成され、プレスフィットピン１がスルーホール１８に挿入された際に、弾性部１３がスルーホール１８に電気的に接続される。プレスフィットピン１の抜ける方向とは、挿入方向とは逆方向、すなわち図面下方向から図面上方向の向きである。

図２を用いて、プレスフィットピン１の仕様について述べる。図２（ａ）左図はプレスフィットピン１の正面図、図２（ａ）右図はプレスフィットピン１の側面図である。図２（ｂ）は弾性部１３のＡ−Ａ線における断面、図２（ｃ）は弾性部１３と爪部１５のＢ−Ｂ線における断面、図２（ｄ）は導入部１６のＣ−Ｃ線における断面を示す。図２（ａ）に示すように弾性部１３は、導入部１６方向から弾性部１３中腹、および、接続部１２方向から弾性部１３中腹にかけて膨らみ、挿入方向と直交する方向である図２（ａ）の図面左右方向に弾性をもつよう中央に抜き打ち穴１４を備える。抜き打ち穴１４の図面左右方向に存在する部位を合わせ弾性部１３とする。打ち抜き穴１４も含めた弾性部１３の幅は、スルーホール１８直径よりも大きい。

図２（ａ）および図２（ｃ）の格子柄領域に示すように、爪部１５は弾性部１３の図面左右方向の最外径に位置し、導入部１６方向から接続部１２方向にかけ膨らみ、弾性部１３の中腹で接続部１２方向に落差を持つ。導入部１６はスルーホール１８の直径よりも小さく、容易に挿入できるよう先端が細くなっている。

図３で、プレスフィットピン１の挿入と固定の流れについて述べる。図３（ａ）に示すように、基板１７のスルーホール１８により外力がかかっていない状態では、弾性部１３および爪部１５はスルーホール１８の内径よりも広がっている。図３（ａ）の状態から、図面上方向から下方向へ力を加えると、図３（ｂ）のように抜き打ち穴１４が狭められ爪部１５がスルーホール１８の内壁を擦りながら、プレスフィットピン１が挿入される。図３（ｃ）の状態までプレスフィットピン１が挿入されると、基板１７に沿って爪部１５が広がり、挿入時とは逆方向、すなわち図面上方向へ抜くことが出来なくなる。

これにより、発明したプレスフィットピン１は、弾性部１３の最外径に爪部１５を備えることで、容易にプレスフィットピン１を挿入でき、かつ、ピンが基板に挿入された状態において爪部１５が挿入方向とは逆方向へ抜けることを防止する。爪部１５の最外径の幅は、基板１７のスルーホール１８により外力を加えた際にはスルーホール１８の内径以下となり、かつ基板１７に沿って広がった際にはスルーホール１８の内径以上になる部品寸法を満たせば良い。弾性部１３は、弾性部１３がスルーホール１８内壁へ電気的に接続した際に十分な保持力を得るため、外力を加えていない状態ではスルーホール１８の内径以上となる部品寸法を満たせば良い。すなわち本プレスフィットピン１は、高い部品寸法精度を必要としない。

さらに、従来のように弾性力によりスルーホール１８内壁と弾性部１３間に発生する摩擦力のみによってプレスフィットピン１を基板１７に固定する必要がないため、弾性部１３に必要とされる弾性力は、電気的接続を主眼として考慮すればよく従来よりも小さい弾性力で済む。このため、基板１７とプレスフィットピン１両方の破損も防ぐことができる。

〔実施例２〕
図４を用いて実施例２について説明する。実施例１では弾性部１３の導入部１６側にのみ爪部１５が存在した。図４に示すように、実施例１の爪部１５に加え、実施例２では弾性部１３の接続部１２側、すなわち弾性部１３の両端に爪部が備わっている。この弾性部１３の接続部１２側の爪部を第二爪部４１とする。このように第二爪部４１を備えることで、上記実施例１にて得られる作用効果に加えて、挿入後、本プレスフィットピン１は基板１７の上下方向にわたり十分な保持力を発揮することができる。また、挿入時に、挿入し過ぎることも防止できる。

〔実施例３〕
図５を用いて実施例３について説明する。実施例１では、接続部１２、弾性部１３、爪部１５、導入部１６の全ての表面が同一の通電性物質によりメッキ処理されていた。本実施例では、図面方向で爪部１５より上部の弾性部１３に、通電特性の良いメッキ、例えばスズメッキや金メッキを使用する。プレスフィットピン１挿入時にスルーホール１８入り口および内壁と擦れるため、爪部１５と図面方向で爪部１５より下部の弾性部１３は（図５の格子柄領域）、摩擦に強い硬質メッキ５１、例えばニッケルメッキを使用する。これにより、上記実施例１にて得られる作用効果に加えて、挿入時に爪部１５のメッキがはがれる事を防止できる。また、挿入後は弾性部１３の通電特性の良いメッキを使用した部分がスルーホール１８内壁に接するため、十分な電気接続が可能である。

〔その他の実施例〕
前述の実施例では、弾性部１３の中間に抜き打ち穴を設けたが、弾性部が弾性を有する形状であれば良いため、例えば弾性部の断面がｎ型やｖ型となる形状でもよい。

実施例３では、爪部１５のみに硬質メッキを使用したが、導入部１６や接続部１２に硬質メッキ処理をしても良い。同様に、通電特性の良いメッキ処理を、弾性部１３以外に導入部１６や接続部１２にしても良い。

図２および図４における爪部１５の基板１７と接触する側の面と、スルーホール１８内壁と接触する側の弾性部１３とのなす角は、基板１７にプレスフィットピン１を挿入した状態で爪部１５がストッパーの機能を果たす形状であれば鋭角や鈍角でも良い。

実施例１において用いられるプレスフィットピンと基板の概要図である。 実施例１において用いられるプレスフィットピンの正面図および側面図および断面図である。 実施例１において用いられるプレスフィットピンを基板に挿入する流れを表す図である。 実施例２において用いられるプレスフィットピンを基板に挿入する流れを表す図である。 実施例３において用いられるプレスフィットピンを基板に挿入する流れを表す図である。

符号の説明

１ プレスフィットピン
１１ コネクタ
１２ 接続部
１３ 弾性部
１４ 抜き打ち穴
１５ 爪部
１６ 導入部
１７ 基板
１８ スルーホール
１９ 導電部
４１ 第二爪部
５１ 硬質メッキ

Claims (2)

1. 基板１７に備えられたスルーホール１８に挿入されるプレスフィットピンにおいて、
   前記プレスフィットピンは、前記スルーホール１８に先頭で挿入される端部側の導入部１６と、前記導入部１６と反対の端部側の接続部１２と、前記接続部１２と前記導入部１６との間に位置するとともに前記プレスフィットピンの挿入方向と直交する方向に弾性を備えた弾性部１３と、前記弾性部１３外側に設けられた爪部１５とを有し、
   前記爪部１５は、前記基板１７に前記プレスフィットピンが挿入された状態において、少なくとも挿入方向と逆方向に抜けることを防止するストッパー機能として、前記導入部１６方向から前記接続部１２方向にかけて膨らみ、前記接続部１２方向に落差を有しており、
   前記爪部１５の表面に挿入時のメッキはがれを防止できるよう摩擦に強い硬質メッキ５１を備えるとともに、前記爪部１５より上部の前記弾性部１３の表面に前記スルーホール１８の内壁と十分な電気接続が可能となるよう前記硬質メッキ５１よりも通電特性の良いメッキを備えることを特徴とするプレスフィットピン。
2. 前記爪部１５に加え、前記基板１７に挿入された状態において前記挿入方向への抜けを防止する第二爪部４１を前記爪部１５に対して前記基板１７の厚さ以上の間隔を空けて前記接続部１２側に持つことを特徴とする請求項１に記載のプレスフィットピン。

Images