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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。

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。

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

・端子仕様

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

• 

  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。

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  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。

• 

  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

• 

  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。

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  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

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

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

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

-抜粋-

5.2.Mechanical tests

5.2.2.1 Bending

15°曲げ１往復

5.2.3.4 Contact resistance

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

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

  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。

   

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  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

  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。

 

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（ピンホルダー、ターミナルホルダー）

 

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 (2～40Pin);2.54Pitch

• 

  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 (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) 2.54Pitch*5.08

• 

  24Aタイプ(8pin) 2.54Pitch*5.08

• 

  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。