JP4939634B2

JP4939634B2 - 回路基板用接続端子

Info

Publication number: JP4939634B2
Application number: JP2010155846A
Authority: JP
Inventors: 次雄安保; 佳克長谷川
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2010219072A

Description

本発明は、各種電気回路において使用される受型の回路基板用接続端子に関するものである。

例えば、特許文献１にはプリント基板の接続構造が開示されている。

特開平８−２２２８２５号公報

本発明の目的は、ピン状端子の挿入端との接続を容易にすると共に確実な固定を保証し、小型軽量で安価な回路基板用接続端子を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る回路基板用接続端子は、箔回路のピン孔に樹脂プレートのアンカピンを挿通することにより前記箔回路を前記樹脂プレートの表面に位置決め固定して成る回路基板に設けた端子挿入孔に挿入して使用し、ピン状端子の挿入端を受け入れる受型の接続端子であって、上部周囲にフランジ部を設け該フランジ部により前記端子挿入孔に対し下方向に固定し、下端を前記端子挿入孔内に配置し、前記ピン状端子の挿入端を受け入れる短円筒状の筒状接続部と、前記フランジ部の一部から側方に延出し前記箔回路の一部に重ね、表側に接触した電極と前記回路基板の裏側に設けた溶着用孔部から挿入して前記箔回路に接触した電極とを用いて前記箔回路に溶着した導体接続部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る回路基板用接続端子によれば、ピン状端子の挿入端を受け入れて信頼性のある接続を可能とする。

ジョイントコネクタを構成する上ケース、回路ユニット、下ケースの分解斜視図である。回路基板の平面図である。回路基板の底面図である。回路基板の一部断面図である。金属箔を２枚重ねた箔回路における回路基板の一部断面図である。受端子の斜視図である。受端子を固定した回路基板を積層した要部断面図である。挿入端子の斜視図である。挿入端の断面図である。挿入端の製造工程の説明図である。回路基板、ブロック体の断面図である。回路基板の製造工程の説明図である。受端子をロボットハンドにより保持する工程の説明図である。受端子を回路基板に固定する工程の説明図である。受端子を箔回路に溶着する工程の説明図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る回路基板用接続端子である受端子を使用するジョイントボックスの分解斜視図であり、上ケース１１、回路ユニット１２、下ケース１３を相互に組み付けることにより、ボックス形状のジョイントボックスが得られる。つまり、上ケース１１、下ケース１３間に回路ユニット１２が収納され、ケース１１、１３同士が接合されると、回路ユニット１２を収容した状態で上ケース１１、下ケース１３に設けられたロック部１４ａ、１４ｂによりロックされる。

回路ユニット１２の上面には、図示を省略した回路パターンが形成されていると共に、複数個の挿入端子１５を取り付けた合成樹脂製のブロック体１６が配置されている。ブロック体１６は上ケース１１に区画された枠部１７に嵌合され、ブロック体１６上に突出した挿入端子１５の平刃端１５ａ、受端１５ｂ、ピン端１５ｃなどの接続部が上ケース１１の枠部１７内に位置し、これらの接続部にヒューズ素子、スイッチ素子或いは他の接続端子を収容したコネクタが装着可能とされている。

また、下ケース１３においても枠部１８が形成され、図示は省略しているが、回路ユニット１２の下面に取り付けられたブロック体１６から挿入端子１５の接続端が下向きに突出され、下ケース１３の下面に同様の素子、コネクタなどが装着可能とされている。

回路ユニット１２は例えば５枚の回路基板１９が積層され、図２、図３に示すように、各回路基板１９は例えば射出成型により成型された合成樹脂製の最大厚み１．５ｍｍ程度の樹脂プレート２０上に、例えば厚さ１２０μｍの銅箔から成り、積層された回路基板１９ごとに異なるように区画されたパターンの箔回路２１が載置されている。

樹脂プレート２０には、図４に示すように複数のアンカピン２０ａが上方に向けて突出され、箔回路２１に設けられたピン孔２１ａに挿通され、アンカピン２０ａの上部を熱により押し潰すことにより、箔回路２１は樹脂プレート２０に位置決め固定されている。

なお、電流容量によっては一部の箔回路２１は、図５に示すように金属箔を２層又はそれ以上の複数層とされ、高さの高いアンカピン２０ａ’により固定され、樹脂プレート２０に穿孔された溶着用孔部２０ｂから溶着電極を挿し込んで、金属箔同士は溶着されている。

樹脂プレート２０の複数個所には、図２、図３に示すように積層した樹脂プレート２０に共通の円形の端子挿通孔２０ｃが形成され、所定の層の回路基板１９の端子挿通孔２０ｃには受端子２２が取り付けられている。なお、受端子２２は必要な電流容量によって数種類の大きさがあり、それに伴って端子挿通孔２０ｃの径も数種類設けられている。

受端子２２は例えば肉厚０．２ｍｍの黄銅板から成り、フォーミングプレスにより形成され、図６に示すように短円筒状に形成した筒状接続部２２ａの上部にフランジ部２２ｂが形成され、更にフランジ部２２ｂの一部にタブ２２ｃが付設されている。なお、筒状接続部２２ａとフランジ部２２ｂとの境界部は、後述する挿入端子を受け入れるためのテーパ状の案内部２２ｄとされている。

図７は５枚の回路基板１９を積層し、受端子２２を固定した状態の回路ユニット１２の要部断面図であり、回路基板１９の端子挿通孔２０ｃの中間部の径を受端子２２の筒状接続部２２ａの外径とほぼ同じとし、端子挿通孔２０ｃの上部の周囲は上方に持ち上げられた円環部２０ｄとされ、この円環部２０ｄ内に受端子２２のフランジ部２２ｂを載置する段部２０ｅが形成され、端子挿通孔２０ｃの下部は筒状接続部２２ａの下端を拡開するために内径が大きくされている。

受端子２２の筒状接続部２２ａは端子挿通孔２０ｃ内に配置され、筒状接続部２２ａの下端は端子挿通孔２０ｃの下部にテーパ状にかしめ止めされている。この筒状接続部２２ａの下端の拡開は、受端子２２の回路基板１９への固定を主目的としているが、下面方向から挿入端子１５を挿し込む場合におけるテーパ状の案内部２２ｅともなっている。また、タブ２２ｃは回路基板１９の箔回路２１上に溶着により接続されており、この溶着のためにタブ２２ｃの下方の樹脂プレート２０には、電極挿通のための溶着用孔部２０ｆが形成されている。

回路基板１９の受端子２２を取り付けない端子挿通孔２０ｃにおいては、その上部周囲に円環部２０ｇが形成され、端子挿通孔２０ｃに挿入される挿入端子１５が箔回路２１と接触しないようにされている。なお、回路ユニット１２の最上位の回路基板１９に設けた円環部２０ｇは、ブロック体１６を安定して載置するために、受端子２２を取り付ける孔部２０ｃに設けた円環部２０ｄと同じ高さとされている。

また図２、図３に示すように、樹脂プレート２０の下面側には必要に応じて電線用溝部２０ｈが形成され、この電線用溝部２０ｈ内に絶縁塗料が塗布された例えば角型電線２３が装着され、角型電線２３の両端部は電線用溝部２０ｈの両端に設けられた電線用孔部２０ｉを介して立ち上げられて箔回路２１の下面と溶着し、回路設計上樹脂プレート２０の表面においては、短絡できない箔回路２１のパターン同士をジャンパ線として短絡するようにされている。なお、この角型電線２３は電流容量に応じて各種断面積のものが使用されている。

上述の回路基板１９のアンカピン２０ａの熱溶融した上端部、円環部２０ｄ、受端子２２は、上層の樹脂プレート２０の下面に形成した凹部に嵌まり込み、積層した回路基板１９同士が密着すると共に、水平方向にずれないようにされている。例えば、図３に示す凹部２０ｊは、下層の回路基板１９に取り付けた受端子２２が嵌まり込む部分である。また、回路基板１９の四隅に設けた透孔２４は回路基板１９を積層する場合の位置合わせ孔である。

また、回路基板１９に設けられた図２、図３に示す角孔２５は、挿入端子１５、受端子２２では電流容量が足りない場合に、図１に示す大電流用の接続端子２６を取り付けるためのものであり、回路ユニット１２の最上位の回路基板１９のみに設けられている。

回路基板１９は全ての箔回路２１を上に向けて積層するとは限らず、図７においては上層の３層の回路基板１９は箔回路２１を上に向けて積層し、下層の２層の回路基板１９は箔回路２１を下に向けて積層されている。この場合においても、３層目と４層目の下面同士を重ねた回路基板１９では、図示を省略しているが、ずれないように部分的に嵌合し得るようにされている。

図８は受端子２２に挿入するための挿入端子１５の斜視図を示し、挿入端子１５の下部は受端子２２の筒状接続部２２ａに挿入するための図９に示すような断面略四角形のピン状挿入端１５ｄとされ、中間部１５ｅを介して上部は上ケース１１上に突出して他の接続端子と接続するための平刃端１５ａとされている。なお、この平刃端１５ａは、図１に示す受端１５ｂ或いはピン端１５ｃとすることもできる。

この挿入端子１５は例えば厚み０．３ｍｍの黄銅から成る金属板３１を断裁、成形して製造され、挿入端１５ｄは図１０の工程に示すように、金属板３１を積層しながら鍛造することにより強度を持たせている。つまり、金属板３１を（ａ）に示すように金属板３１の長手方向に沿った両側部３２、３３のように基部３４に対して上方に立ち上げると共に、（ｂ）に示すように両側部３２、３３を内側に曲げ、更に（ｃ）に示すように基部３４上に折り畳む。

続いて、（ｄ）に示すように折り畳んだ両側部３２、３３を基部３４と共に立ち上げて、両側部３２、３３同士を密着させ、四方から機械的に圧縮して図９に示すような断面形状とする。なお図１０（ｄ）に示すように、基部３４を下方に稍々膨らんだ形状のままとしてもよい。

この挿入端１５ｄによれば、板厚の薄い金属板３１を折り曲げ、空洞部がなく上下方向に幅のある断面略四角形の棒状に形成しているので、金属板３１の板厚が薄い場合でも、金属板３１の厚みと比較して一辺の厚みが十分に大きい挿入端１５ｄを得ることができ、挿入端１５ｄが弯曲したり或いは折損することが少ない。また、上部の平刃端１５ａも金属板３１を二重に折り畳んで厚みを持たせている。

更に、受端子２２への挿入時にクリック感を得るためと、接続を良好とするために、挿入端１５ｄに複数の段部を形成してもよい。また、これらの挿入端１５ｄは受端子２２の大きさに合わせて数種類用意されている。

合成樹脂材によるブロック体１６に設けられた挿通孔には、幾つかの挿入端子１５の中間部１５ｅが挿し込まれて固定され、図１に示すように、挿入端１５ｄはまとめて回路基板１９に挿入されている。なお、挿入端子１５の中間部１５ｅには、挿通孔に固定するための図示しない爪部が設けられている。

図１１に示すように、ブロック体１６の底部には単数又は複数の下方を向くアンカピン１６ａが一体に形成されており、箔回路２１に設けられたピン孔２１ｂ、各樹脂プレート２０に共通に設けられたピン孔２０ｋに挿通され、最下層の回路基板１９から下方に突出したアンカピン１６ａの下端を溶融して押し潰すことにより、ブロック体１６を回路ユニット１２に固定すると共に、回路基板１９の積層体同士を分離不能に固定している。

図１２は回路基板１９の製造工程の説明図である。箔回路２１の母材である銅箔４１はローラ４２にコイル状に巻回されており、予め銅箔４１に形成されたパイロット孔を基に、送りローラ４３により間欠的に繰り出される。銅箔４１は孔あけプレス工程に搬送され、孔あけプレス４４により複数の所定位置にピン孔２１ａ、２１ｂが穿孔され、樹脂プレート２０との積層工程に移送される。なお、銅箔４１に設けるピン孔２１ａは箔回路２１を樹脂プレート２０に固定するものであるので、樹脂プレート２０上に残り、箔回路２１となるべき部分に設けられる。

一方、樹脂プレート２０はストッカ４５に積層されており、銅箔４１の搬送に同期して１枚ずつ取り出される。樹脂プレート２０は合成樹脂膜を射出成形或いは合成樹脂基材をホットプレスすることにより製造され、アンカピン２０ａ、孔部２０ｂ、２０ｆ、端子挿通孔２０ｃ、ピン孔２０ｋ、円環部２０ｄ、２０ｇ、電線用溝部２０ｈ、透孔２４等が既に形成されている。

１枚の樹脂プレート２０が積層台４６上に載置されると、積層台４６は上昇して銅箔４１に向けて押し上げられる。樹脂プレート２０のアンカピン２０ａが銅箔４１に穿孔されたピン孔２１ａに入り込むように、撮像カメラ４７による画像処理によって積層台４６は三次元的に位置制御される。

なお、特に電流容量を要する箔回路２１には、前述したように銅箔４１を二重に重ねて電気抵抗を少なくするので、上述の工程を２回繰り返し、図示しない工程により、重ねられた銅箔４１同士を図５に示したように樹脂プレート２０に設けた溶着用孔部２０ｂを用いて溶着する。

アンカピン２０ａをピン孔２１ａに挿入して銅箔４１を樹脂プレート２０上に重ねた後に、積層台４６の上方に位置する熱プレス４８を降下し、アンカピン２０ａの頂部を熱により押し潰し、銅箔４１が樹脂プレート２０から剥離しないようにする。なお、位置合わせに伴って、ブロック体１６のアンカピン１６ａを挿通する銅箔４１のピン孔２１ｂは、樹脂プレート２０のピン孔２０ｋと一致している。

続いて、樹脂プレート２０と一体となった銅箔４１を打ち抜きプレス４９に搬送し、画像処理を行いながら銅箔４１から箔回路２１を打ち抜く。上側の打ち抜きプレス４９はビク刃４９ａを有し、樹脂プレート２０を傷付けることなく銅箔４１から箔回路２１を打ち抜くものであり、ビク刃４９ａによって箔回路２１の回路パターンが打ち抜かれることになる。

更に、樹脂プレート２０と共に銅箔４１を搬送し、箔回路２１で使用されない残材の銅箔４１は、樹脂プレート２０から剥離された後に残材処理刃５０により細断され、残材ボックス５１内に投棄される。一方、箔回路２１を表面に一体に固定した樹脂プレート２０は、回路基板１９として所定方向に搬出され、ストッカ５２内に積層される。

図１３〜図１５は回路基板１９に受端子２２を固定する工程の説明図であり、パーツフィーダにより整列して供給される受端子２２を図１３に示すように、ロボットハンド６１により撮像カメラ６２により画像処理を行いながら保持して、回路基板１９の必要個所に運搬する。ロボットハンド６１には筒部６３に対して吊り上げピン６４が上下動自在に設けられており、この吊り上げピン６４を受端子２２の筒状接続部２２ａに挿入し、摩擦抵抗により受端子２２を持ち上げ、受端子２２のタブ２２ｃが箔回路２１上に載置されるように、画像処理により位置調整しながら受端子２２を樹脂プレート２０の端子挿通孔２０ｃに挿入する。

筒部６３により受端子２２を樹脂プレート２０の段部２０ｅ上に押し付けたまま、吊り上げピン６４を図１４に示すように上方に持ち上げ、続いて下方から先端を円錐状としたプレスピン６５を持ち上げて、筒状接続部２２ａの下部を押し拡げ、受端子２２を端子挿通孔２０ｃの下部にかしめ止めする。

その後に、図１５に示すようにタブ２２ｃを箔回路２１に電極６６、６７を用いて溶着する。電極６６、６７の先端はそれぞれ直径１ｍｍ前後の細径丸型とされ、上方の電極６６はタブ２２ｃに接触し、下方の電極６７は箔回路２１の下面に溶着用孔部２０ｆを介して接触する。なお、この溶着はロボットハンドにより順次に行うこともできるが、多数本の電極を用いて一括して溶着することもできる。

このようにして製作され、それぞれ回路パターンが異なる複数枚の回路基板１９を積層し、図１１に示すようにブロック体１６を回路基板１９の積層体上に載置し、ブロック体１６に固定された挿入端子１５の挿入端１５ｄを、回路基板１９の端子挿通孔２０ｃに挿入すると、挿入端１５ｄは少なくとも何れかの回路基板１９に取り付けられた受端子２２の筒状接続部２２ａに挿入される。

このとき、挿入端１５ｄは断面略四角状とされているので、受端子２２の筒状接続部２２ａに挿入された場合に角部が良好に接触し、挿入端子１５は何れかの回路基板１９の箔回路２１と良好な電気的な接続がなされることになる。また必要に応じて、回路ユニット１２の下面側からもブロック体１６を装着する。

挿入端１５ｄの挿入と同時に、ブロック体１６から突出されたアンカピン１６ａは回路基板１９の積層体のピン孔２０ｋを貫通するので、ピン孔２０ｋから突出した先端を溶融すると回路ユニット１２が完成する。

この回路ユニット１２を上ケース１１、下ケース１３により挟み込み、ロック部１４ａ、１４ｂによりケース１１、１３同士をロックする。上ケース１１、下ケース１３の表面から突出する挿入端子１５の平刃端１５ａ、受端１５ｂ、ピン端１５ｃに、上述したように各種素子、コネクタを取り付けることによりジョイントボックスとして機能する。

１１上ケース
１２回路ユニット
１３下ケース
１５挿入端子
１５ｄ挿入端
１６ブロック体
１９回路基板
２０樹脂プレート
２０ｃ端子挿通孔
２１箔回路
２２受端子

Claims

箔回路のピン孔に樹脂プレートのアンカピンを挿通することにより前記箔回路を前記樹脂プレートの表面に位置決め固定して成る回路基板に設けた端子挿入孔に挿入して使用し、ピン状端子の挿入端を受け入れる受型の接続端子であって、上部周囲にフランジ部を設け該フランジ部により前記端子挿入孔に対し下方向に固定し、下端を前記端子挿入孔内に配置し、前記ピン状端子の挿入端を受け入れる短円筒状の筒状接続部と、前記フランジ部の一部から側方に延出し前記箔回路の一部に重ね、表側に接触した電極と前記回路基板の裏側に設けた溶着用孔部から挿入して前記箔回路に接触した電極とを用いて前記箔回路に溶着した導体接続部とを備えたことを特徴とする回路基板用接続端子。
前記筒状接続部と前記フランジ部との境界部はテーパ状とし、前記ピン状端子の挿入端の案内部としたことを特徴とする請求項１に記載の回路基板用接続端子。
前記導体接続部はタブとし、該タブを前記箔回路に溶着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板用接続端子。
前記筒状接続部の下端を拡開して前記回路基板にかしめ止めしたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回路基板用接続端子。