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プレスフィット端子・ピンについて

ファインネクスはプレスフィット端子ピンの製造を承ります。

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プレスフィット端子・ピン/press fit

プレスフィットコネクタ

近年、基板を用いた装置の組立工程では、無はんだ方式の圧入型の「プレスフィットコネクタ」を採用するケースが増加しています。従来のコネクタは、基板への搭載時にはんだ付けにて接続しているのに対して、プレスフィットコネクタでは圧入による簡便な方法で搭載することができ、工程の簡素化を図ることができます。はんだ塗布工程やリフロー工程を無くすことができます。このはんだレスの簡略化された実装工程により、使用エネルギー量を減らすことができ、環境的にエコな製造工程を確立できます。上記のようにはんだ実装工程がなくすことにより、製造コストの大幅な低減を実現します。 また、社会的に有害物質及び環境負荷物質を低減する動きが活発となり、分野を問わず製造業はこれらの物質を含まない製品を作ることが要求されています。

プレスフィットコネクタは時代に適合した製造方法です。

プレスフィットコネクタは、複数の端子(プレスフィット部)がプリント基板にあけられたスルーホール部に挿入され、プレスフィット部の変形圧力により互いに接触することによって通電します。したがって、端子のプレスフィット部分とプリント基板のスルーホールとのはめあい関係が、圧入時の弾性変形によって発生する復元力によって接触通電するようになっています。

そのためにプレスフィット圧入装置は、挿入するための充分な圧力が必要です。通常プレスフィットコネクタは、基板に手動で仮挿入された状態でコネクタ圧入装置にセッティングされ、コネクタ圧入装置で本挿入されて搭載されます。そして、プレスフィットコネクタをプリント基板に搭載するには専用の圧入冶具が必要です。

プレスフィットコネクタ/press fit connector

無はんだ接続とプレスフィット技術

コネクタの基板実装方法の一つで無はんだ(ソルダレス)接続について説明します。プレスフィットまたはコンプライアント部(プレスフィット部)と呼ぶ弾性コンタクト(弾性:力を掛けてたわみ、力を解除して復元する性質を持った)をプリント基板のスルーホールに圧入し、コンタクトの弾性部の変形によりスルーホール内面に対し気密(ガスタイト)な接触をさせる実装方法です。

この技術自体はアメリカで開発され、主に多極コネクタのマザーボード実装に採用されてきた熟成技術です。しかし、端子に弾性を持たせるコンプライアント形状には、各コネクタメーカーが独自の形状を創り、特許を取得していました。端子に切断部を作り、たわむような仕掛けです。

利点としては、実装後に端子曲がり等の不具合が発生した場合、端子ピン交換(通常3回位迄が目安:同一スルーホールに新品端子を挿入して使用可能)もしくは、コネクタ全体の交換ができることです。

重要な実装条件として、圧入力の制御、スルーホールのドリル内径とめっき厚さの寸法管理が必須条件です。

S字プレスフィット端子による例/press fit 角線中ツブシ付S型プレスフィット端子/press fit

角線中ツブシ付S型プレスフィット端子

プリント基板への圧入用の中ツブシが付いています。

 

 

 

挿入力と保持力

以下の評価用のプリント基板での挿入力と保持力との例を表示します。

・評価用プリント基板仕様

基板材料:FR-4

基板板厚:1.6mm

孔径  :φ1.02±0.05

表面処理:Cu下地Auフラッシュ

・端子仕様

材料  :リン青銅□0.64角線

表面処理:Ni下地Snリフロー

プレスフィット端子・ピンの挿入力と保持力/press fit

プレスフィットの用途

環境負荷物質や鉛フリ-化に起因した半田の信頼性低下を無視できないこと、半田熱によるチップ部品への熱衝撃回避、及び自動マウント対策などが課題になっていることを反映し、車載用機器、アンチロックブレ-キ・車両安定制御・ナビゲ-ション・ハイブリッド用駆動系・空気圧モニタ-など自動車の制御系回路基板間接続などに応用されます。

また、欧州における廃電気電子機器規制(WEEE)に対応するためにも、コネクタ等の取り外しが容易になるプレスフィット技術に利点があります。そこで、従来のパソコン、サーバー、複合プリンタ等の民生品にも適用が進められています。

プレスフィット端子の形状

ファインネクスでは、金属線材(ワイヤー材)と条材(フープ材)の両タイプでのプレスフィット加工にご対応致しております。

1)ワイヤー材(線材)から加工のプレスフィット端子

  • バラ端子(ピン)プレスフィット/press fit
    1.バラ端子(ピン)
    金属線材を当社独自の冷間鍛造加工やヘッダー加工により、さまざまに仕上げることが可能です。
  • 連続端子(ピン)プレスフィット/press fit
    2.連続端子(ピン)
    端子・ピンの1本1本を切断せず、つなげた状態でリールに巻いて納入する形態です。
  • バンドリア端子(ピン)プレスフィット/press fit
    3.バンドリア端子(ピン)
    端子をバンド(キャリア)に直に植え付け、リール巻きにて納入し、お客様の組立工程の合理化に貢献します。

2)条材から加工のプレスフィット端子

  • センターキャリア プレスフィット/press fit
    1.センターキャリア
    端子の両端に表面処理されているのでインサート品向けです。
  • 片側キャリア プレスフィット/press fit
    2.片側キャリア
    キャリアが片側なのでギャング圧入等、一般的コネクタと同一工程で組立可能です。

 

 

プレスフィットの材料

1)適用プリント基板材質(名称及び該当JIS規格)

推奨

FR-4.0,-4.1 ;JIS C 6484:2005プリント配線板用銅張積層板-耐燃性ガラス布基材エポキシ樹脂

<プリント基板の説明>

FRグレードとは、

flame retardant grade

プリント配線基板の部材である銅張り積層板の難燃性を示す指標です。

「FR-X」と記述される。Xは1~6まであり,FR-6が難燃性が最も高いグレードになります。

電子機器設計者にとってなじみ深いプリント配線基板は「FR-4基板」です。これはFR-4グレードの銅張り積層板を使ったプリント配線基板を意味します。FR-4とは,難燃性のガラス布基材エポキシ樹脂を使い,一般的な耐熱性を備えた銅張り積層板です。

車載用途など,さらに高い耐熱性を必要とするプリント配線基板には,FR-5グレードの銅張り積層板を使うことがある。また、UL規格の改訂で、「FR-4製品(ハロゲン化難燃製品);FR-4.0」「FR-4製品(非ハロゲン化難燃製品);FR-4.1」と、新呼称になっています。

2)プレスフィット端子素材(名称及び該当JIS規格)

推奨

・リン青銅

C5191W;JIS H 3270:2012ベリリウム銅、リン青銅及び洋白の棒並びに線

C5212W;JIS H 3270:2012ベリリウム銅、リン青銅及び洋白の棒並びに線

・ベリリウム銅

C1720W;JIS H 3270:2012ベリリウム銅、リン青銅及び洋白の棒並びに線

・コルソン銅;Cu-Ni-Si系合金

<素材の説明>

使用する素材は、プリント基板のスルーホール内で、弾性を持つことが必要になります。従って、素材自体にもよりバネ性を持った材料を使用する。素材価格を考慮する必要が有ります。コルソン銅の使用も可能です。

また、ベリリウム系を使用する際は、析出硬化処理についても検討が必要です。

ファインネクスでは、ワイヤー材(線材)、条材の両方から加工いたします。
お気軽にご相談ください。

プレスフィット端子の表面処理

1)ワイヤー素材からのNiめっき下地Snリフロー仕上げ

Ni:1~1.5µm+Sn:1.5~2.5µm(リフロー仕上げ)

2)バンドリアピン:端子先端部のみに金めっき処理も可能。

参考配列ピッチ;2.0、2.54、3.0mmピッチ等

<スルーホールの推奨仕様>

ホットエアーレベラー(HAL)に加えて、ますます重要になっている下記仕様を揚げました。機械的強度や摩擦係数などの異なる特性に合わせて、下記のスルーホール仕様を推奨します。

プリント基板の厚さ 1.6mm以上

基板スルーホール穴仕様

基板スルーホール穴仕様

・錫めっきの場合

下穴径1.15±0.025

Cu min.25µm

Sn max.0.8µm

仕上り径1.00~1.10mm

・金/ニッケルめっきの場合

下穴径1.15±0.025

Cu min.25µm

Ni 3~7µm

>

Au 0.05~0.12µm

仕上り径1.00~1.10mm

参考規格

以下の規格に関した参考データ取得しています。その他のテストは、御社での取得をお願い致します。

・IEC 60352-5:2012

Soldeless connections

Part 5 : Press-in connections –General requirement,test methods and Practical guidance

-抜粋-

5.2.Mechanical tests

5.2.2.1 Bending

15°曲げ1往復

【参考規格】プレスフィット/press fit

5.2.3.4 Contact resistance

The contact resistance shall be carried out in accordance with IEC 60512,test 2a.

【参考規格】プレスフィット/press fit

Requirements after mechanical, electrical or climatic conditioning:

a) Qualification test schedule: The maximum change of contact resistance

shall be less than 0.5mΩ for each test phase.

b) Application test schedule: The maximum change of contact resistance shall be specified in the component detail standard, if any, or in the manufacturer’s specification.

 

5.2.4.4 Dry heat

The test shall be carried out in accordance with IEC 60512, test 11i.

- test temperature 105℃

- test duration 1,000 h

プレスフィット端子の外観と形状

ファインネクスでは下記の形状をお勧めいたしております。

 

  • 角線中ツブシ付S型プレスフィット端子/press fit
    角線中ツブシ付S型プレスフィット端子
    角線を加工し、断面形状がS型のプレスフィット端子で、圧入用の中ツブシ加工を施してあります。
     
  • 角線中ツバ付S型プレスフィット端子/press fit
    角線中ツバ付S型プレスフィット端子
    角線を加工し、断面形状がS型のプレスフィット端子で、圧入用の中ツバ加工を施してあります。
     
  • 丸線中ツバ付S型プレスフィット端子/press fit
    丸線中ツバ付S型プレスフィット端子
    丸線を加工し、断面形状がS型のプレスフィット端子で、圧入用の中ツバ加工を施してあります。

 

 

上記の他、お客様のお望みの形状に仕上げます。下記の形状は一例となります。

プレスフィット形状には特許がある場合がございますので、確認が必要となります。

  • Photo
    船型プレスフィット端子
    プレスフィット部断面形状が、船型です。
  • Photo
    H型プレスフィット端子
    プレスフィット部断面形状が、H型です。
  • Photo
    M型プレスフィット端子
    プレスフィット部断面形状が、M型です。

 

ソリッド型(スリーブピン仕様)

端子側のプレスフィット部は、四角形の角ポストです。相手方のスリーブピンの内径に圧入して使用します。スリーブピンは、基板にはんだ付けしておきます。セラミック基板その他に使用可能です。スリーブピンは、プリント基板のスルーホールと同様の働きをします。

スリーブピン詳細:スリーブピン、スリーブ端子(ホルダー端子、ターミナルホルダー)

ソリッド型(スリーブピン、スリーブ端子(ホルダー端子、ターミナルホルダー)仕様)プレスフィット/press fit

 

その他、ファインネクスでは、お客様のお望みの形状に加工いたします。

プレスフィット端子の用途例

1)プレスフィット端子ピンヘッダー

  • スリーブピン-Assy&プレスフィットヘッダ/press fit
    スリーブピン-Assy&プレスフィットヘッダ (2~40Pin);2.54Pitch
  • 1列プレスフィットヘッダSMTスタック/press fit
    1列プレスフィットヘッダSMTスタック (2~40Pin);2.54Pitch
  • 2列プレスフィットヘッダSMTスタック/press fit
    2列プレスフィットヘッダSMTスタック (4~80Pin);2.54Pitch

2)プレスフィット端子ピンヘッダー 大電流タイプ

  • 18Aタイプ(6pin)/press fit
    18Aタイプ(6pin) 2.54Pitch*5.08
  • 24Aタイプ(8pin)/press fit
    24Aタイプ(8pin) 2.54Pitch*5.08
  • 30Aタイプ(10pin)/press fit
    30Aタイプ(10pin) 2.54Pitch*5.08

圧入装置と圧入治具

初期のプレスフィットコネクタ圧入装置は、基板に仮挿入されたプレスフィットコネクタを手作業で一つ一つ位置決めし圧入していました。一般に圧入冶具には、上冶具と下冶具が用いられ、上冶具はプレスフィットコネクタの形状と方向により、圧入しやすい形状をしています。下冶具はプレスフィットコネクタ圧入時の圧力によって基板がゆがんで変形しないように作られていると共に、プレスフィットコネクタの端子が基板のスルーホールを突き抜けて貫通した際に、基板の下側に飛び出したプレスフィットコネクタの端子を痛めないようになっています。

しかしながら、これらのプレスフィットコネクタの形状はさまざまであり、圧入方式が異なっている場合、都度、冶具の交換が必要となります。圧入装置への各冶具の取付・固定方法を共通化する事が、必要になってきます。

ファインネクスからのご提案

ファインネクスでは、長年、PGA用端子ピン、コネクタ端子、ダイオード端子、リベットを初めてとする圧造パーツの製造、並びに各種圧造パーツ加工機や精密電子部品の自動組立機の製作、また精密電子部品の自動組み立てに携わって参りました。そこで蓄積された経験とノウハウを元に、プレスフィット端子や圧入装置のご提案を致しております。

当社ではプレスフィット端子ピンは、ワイヤー材(線材)、条材の両方から加工検討いたします。

詳しくは、各営業所までお電話もしくは当ホームページ上のご相談窓口から、お気軽にご相談、お問い合わせください。

 

電気接点に貢献するファインネクスのコネクタ端子

 

ファインネクスのコネクタ端子は、各種家電、デジタル機器、スマートフォンやモバイル機器、パソコン、自動車、産業機械、ロボット、医療機器、航空部品、自動車に使用されるピン端子として、幅広い分野の製品に電気接点をもたらす重要な部品です。一つのコネクタ端子の電気接点で導通不良が起これば、その機器全体に不具合が生じるため、常に安定した品質が求められます。

ファインネクスでは、線材から加工したコネクタ端子・ピンを30年以上に渡り、自社内製のピン加工自動機により生産し、多種多様なお客様のニーズにお応えして来ております。線材めっき工程から端子加工機までを社内設計して自社にて一貫生産することにより極力人手をかけない自動化を実現し、低コストや安定した量産性を通して世界一のQCDを実現出来るものづくりを目指しています。さらにバリューエンジニアリング(VE)を通して、お客様の「コネクタ端子としての機能」を満足する世界でもっとも価値のある製品づくりに努めております。多種多様なコネクタ端子・ピンに関しまして当社独自の「ファイン」な提案を通じて、今後ともお客様と社会に貢献して参ります。

ファインネクス株式会社の仕事風景と社屋外観 FINECS ファインネクス株式会社
コネクタ端子・ピンの社内設計打ち合わせの様子
多種多様なコネクタ端子・ピンを製造する端子加工機
製造したコネクタ端子・ピンを自社内にて包装している様子
コネクタ端子・ピンを製造する自社内製の自動加工機について説明する様子
常に安定した品質を提供するためのコネクタ端子・ピンの製品検査及び測定の様子

常に安定した品質を提供するためのコネクタ端子・ピンの製品検査及び測定の様子