JP2000164282A - コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コネクタジャックに対するピンプラグの挿入時
に作用する力による半田接合部の応力を緩和し、これに
よって半田接合部のクラックを防止して信頼性を高める
ことを目的とする。 【解決手段】コネクタジャックのリード脚部４４、５１
に突部４５または屈曲部５２を形成し、これによってピ
ンプラグの挿入時の力を基板５８に逃がすようにしたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコネクタに係り、と
くに基板上にマウントするとともに、リード脚部を基板
のリード挿通孔を挿通させかつ基板の裏側の接続用ラン
ドに半田付けして成るコネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器間を電気的に相互接続するため
にコネクタが用いられる。すなわち電子機器間を電気的
に相互に接続するために、各電子機器の回路基板にコネ
クタを半田付けし、接続ケーブルによって相互に接続し
て電気信号の伝達を行なうようにしている。この場合に
コネクタは電気信号を伝達する端子を２つ以上有し、樹
脂カバーと接続ケーブルとの接続部とを有する構造をな
している。

【０００３】従来の構造を図９〜図１１によって説明す
る。コネクタはそのハウジングがボディ１から構成され
るとともに、ピンプラグが接続される筒状突部の外側に
はアース金具３が取付けられている。そしてボディ１の
内部には信号端子２が設けられている。そして上記信号
端子２とアース金具３とにはそれぞれリード脚部４、５
が連設されている。またボディの前端側の下部には浮き
防止爪１５が一体に連設されている。

【０００４】このようなコネクタはそのリード脚部４、
５がそれぞれ図９に示すプリント基板７のリード挿通孔
８、９を挿通されるとともに、基板７の下面において接
続用ランド１０、１１にそれぞれ半田１２を介して固着
されるようになっている。また上記受け防止爪１５は基
板７の係止孔１６に係止されるようになっている。

【０００５】すなわちピンジャック式のコネクタは、合
成樹脂製のボディ１にピンプラグからの信号を受ける信
号端子２とアース金具３とを有するとともに、ボディ１
の前端側の部分に浮き防止爪１５を有する構造をなして
いる。なおリード脚部４、５の配置は図１１に示すよう
にアース側のリード脚部５と信号端子２側のリード脚部
４とが互いに直角の関係にあるものと、アース側の端子
のリード脚部５と信号端子２側のリード脚部４とが互い
に平行の関係にあるものの２種類が一般に用いられてい
る。

【０００６】このようなピンジャックから成るコネクタ
が図１２に示すようにピンプラグと接続される。ピンプ
ラグはその外筐としてのボディ２２を有するとともに、
このボディ２２に絶縁バリヤ２３を介してその中心部に
プラグピン２４を有している。プラグピン２４は信号ケ
ーブル２５の芯線２６に接続されている。

【０００７】これに対して上記ピンプラグのボディ２２
の内周側にはアース金具２９が配され、このアース金具
２９が信号ケーブル２５のリード線３０に接続されてい
る。

【０００８】ピンプラグをピンジャックに接続すると図
１２に示すように、プラグピン２４が信号端子２と当接
され、ピンプラグ側のアース金具２９がコネクタジャッ
クのアース金具３に接続される。これによって両者の電
気的な接続が達成される。しかもアース金具３とピンプ
ラグのアース端子２９との接続は、電気的な信号の伝達
のみでなく、その機械的な嵌合い精度によって両者の機
械的な接続の保持を兼ねている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このようなピンプラグ
を受入れるピンジャックから成るコネクタは、接続ケー
ブル２５と接続されているピンプラグの挿抜時の応力が
コネクタの接触部と樹脂製カバーから成る本体１を介し
てジャックの端子に伝わり、基板とコネクタの端子のリ
ード脚部４、５とを接続する半田接合部１２に応力が集
中し、これによって半田１２がクラックを発生するとい
う問題がある。

【００１０】ピンジャックの半田接合部がクラックに至
るまでのメカニズムを図１３および図１４によって信号
端子２のリード脚部４を例に説明する。ピンプラグの挿
入によって図１６に示す応力変位図から明らかなように
ピンジャックのボディ１全体が回路基板７から剥される
方向、すなわち図１４において支点３４を中心としてリ
ード脚部４が右方に倒れる方向に力が加わる。一体構造
のボディ１をピンジャックが有しているために、変形と
ほぼ同時に支点３４を中心として信号端子２のリード脚
部４が変形して半田接合部１２に応力が加わる。このよ
うな応力は図１７に示す応力分布図により実証されてい
る。

【００１１】機械的強度をほとんど有していない半田接
合部１２は、ピンプラグの挿抜によって疲労を繰返した
後に、半田接合部１２の内部からクラックが進行して、
最終的にはリード脚部４と回路基板７の接続用ランド１
０とを接続する半田フィレット１２が完全に破断する。
完全に破断した半田接合部１２は電気信号を伝達するこ
とができなくなり、電子機器間の相互接続ができなくな
る。実験によれば、ピンジャックの半田接合部は挿抜回
数が数百回程度で容易に破断することが確認された。

【００１２】従来はこのような問題に対して、ボディ１
の前端側の部分に設けた樹脂製の浮き防止爪１５を配置
することによってボディ１の変形を抑え、半田接合部１
２に対する応力を緩和する構造を採っていた。しかるに
図１３に示すようにピンジャックとピンプラグとはアー
ス金具３、２９の嵌合によって機械的に接続保持される
構造になっており、しかも接続ケーブルの挿抜力は４〜
８ｋｇに達するために、ボディ１に設けられている浮き
防止爪１５のみによっては十分に上記の半田接合部１２
に作用する応力を緩和することができない。

【００１３】すなわち従来の半田接合部１２の破壊を防
止するための浮き防止爪１５は、合成樹脂製の爪であっ
て、ピンプラグの繰返しの挿抜力が４〜８ｋｇであるた
めに、数十回程度の繰返し回数で上記浮き防止爪１５が
破壊してしまう。また部品の端子と本体の組立て公差、
および基板７への浮き防止爪１５の挿入と基板７の係止
孔１６との間にはクリアランスが必要であることから、
基板７へのコネクタの密着性が劣るために、ピンプラグ
の挿抜時に発生する部品本体の浮き防止対策としては上
記浮き防止爪１５は不十分である。なおピンジャックの
インターフェース部は業界において標準化されているた
めに、その外形を任意に変更することが難しい。

【００１４】そこで例えば図１５に示すように、リード
脚部５に屈曲部もしくはそれを重ねた弾性部３２を設け
た構造を有するピンジャックが提案されている。ピンジ
ャックとピンプラグとは業界で規格化されており、ある
程度の保持力と接続信頼性とを必要とすることから、嵌
合部分、すなわちアース金具部を１０ｍｍ程度有してお
り、図１５に示すようなばね構造ではそれ相応の折返し
が必要になることから、部品の小型化には不適当であ
る。またアース金具３から延びるリード脚部５にこのよ
うなジグザグ型の構造を採用した場合には、コストが増
大する欠点がある。

【００１５】ところで昨今の電子機器は、娯楽製品であ
るメディア機器、ビデオテープレコーダ、テレビゲー
ム、ビデオカメラ等の増加によって電子機器間のケーブ
ルの接続回数が増加しており、信号ケーブルの挿抜時に
発生する応力に対して十分に対応できるコネクタの要求
が存在する。とくにテレビ機器に配置されるピンジャッ
クの場合においてはおおよその挿抜回数が一万回以上の
ものにも耐えるものが望まれている。

【００１６】本発明はこのような問題点に鑑みて、従来
構造を極端に変更することなくしかも端子部分の簡単な
変更によって、接続ケーブル挿抜時の応力を緩和し、半
田接合部の耐久性を大幅に向上するようにしたコネクタ
を提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願の一発明は、基板上
にマウントするとともに、リード脚部を基板のリード挿
通孔を挿通させかつ基板の裏側の接続用ランドに半田付
けして成るコネクタにおいて、プラグの挿入時に作用す
る力を前記基板によって受けることによって半田接合部
に作用する応力を緩和するようにしたことを特徴とする
コネクタに関するものである。

【００１８】リード脚部に突部を形成し、該突部によっ
てプラグ挿入時に作用する力を基板に伝達するようにし
てよい。あるいはまたリード脚部に屈曲部を形成し、該
屈曲部によってプラグ挿入時に作用する力を基板に伝達
するようにしてよい。

【００１９】本願の別の発明は、基板上にマウントする
とともに、リード脚部を基板のリード挿通孔を挿通させ
かつ基板の裏側の接続用ランドに半田付けして成るコネ
クタにおいて、前記リード脚部に基板の表面と当接する
当接部を設け、プラグの挿入時に作用する力を前記当接
部を介して前記基板に伝達するようにしたことを特徴と
するコネクタに関するものである。

【００２０】ここでリード脚部がプラグの挿入方向を含
む平面と平行な板状体から構成され、該板状体の側部に
形成されている突部によって前記当接部が構成されてよ
い。あるいはまたリード脚部かプラグの挿入方向と直角
な平面を含む板状体から構成され、該板状体に形成され
ている屈曲部によって前記当接部が構成されてよい。

【００２１】本発明の好ましい態様は、コネクタの端子
部分から延びるリード脚部に突起を設けて接続時に発生
する応力を基板で支え、あるいは基板によって分散さ
せ、半田接合部に加わる応力を大幅に軽減するようにし
ものである。また別の態様は、端子部分と接続されたリ
ード脚部に屈曲部から成るクッション構造を設けて、ケ
ーブル接続時に発生する応力を基板によって受けて分散
させ、半田接合部に加わる応力を大幅に軽減するように
したものである。

【００２２】このようにピンプラグ挿抜時に発生する応
力を半田接合部の直前で基板に分散させる構造を採用す
ることによって、半田に加わる応力を大幅に軽減するこ
とができ、半田接合部の耐久性を１０倍以上にすること
が可能になる。これによって安価でしかも信頼性の高い
緩和構造を有するコネクタが提供されることになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１〜図５によって本発明の一実
施の形態に係るコネクタの構造を説明する。このコネク
タは合成樹脂成形体から成る絶縁性のボディ４１を備え
ており、このボディ４１の前端側の部分には図１および
図２に示すように、左右一対のピンプラグ挿入孔４２が
形成されている。そしてピンプラグ挿入孔４２の内部に
臨むように、信号端子４３がボディ４１内に配されてい
る。この信号端子４３は図４に示すように下方に屈曲す
るようなリード脚部４４を備えている。なおこのような
リード脚部４４を有する信号端子４３は、ピンプラグ挿
入孔４２に挿入されるピンプラグの挿入方向を含む平面
と平行な板状体から構成されている。そしてリード脚部
４４にはその中間部に側方に突出するように突部４５が
形成されている。

【００２４】またこのコネクタのジャックにはその外周
側に露出するようにアース金具５０が設けられている。
アース金具５０はほぼ円筒状をなすとともに、背面側に
おいて下方に延出されたリード脚部５１を備えている。
なおこのようなリード脚部５１は、プラグの挿入方向と
直角な平面を含む板状体から構成されている。そしてリ
ード脚部５１の中間位置には図５に示すように屈曲部５
２が形成されている。またボディ４１にはその前端側の
部分に浮き防止爪５３が連設されている。

【００２５】このようなコネクタジャックを回路基板５
８に接続した状態が図１に示されている。回路基板５８
にはリード挿通孔５９、６０が形成されるとともに、こ
のようなリード挿通孔５９、６０と対応するように、回
路基板５８の下面には接続用ランド６１、６２が形成さ
れている。

【００２６】コネクタジャックを上記回路基板５８にマ
ウントすると、リード脚部４４がリード挿通孔５９に挿
通され、リード脚部５１がリード挿通孔６０に挿通され
る。しかもこれらのリード脚部４４、５１はそれぞれ回
路基板５８の下面において半田６３によって接続用ラン
ド６１、６２に接続されるようになっている。

【００２７】一般にピンプラグの挿抜によってジャック
本体およびその端子４３、５０に設けられているリード
脚部４４、５１に応力を生ずる。本実施の形態のジャッ
クは、端子４３の図４に示すリード脚部４４に設けた突
部４５およびアース金具５０の図５に示すリード脚部５
１に設けた屈曲部５２によって回路基板５８に応力を逃
がすことによって、半田付け部および半田接合部６３に
加わる応力を大幅に緩和して半田６３にクラックが発生
するのを防止するようにしたものである。

【００２８】なおこのようなピンジャックのリード脚部
４４、５１の配置は、図３に示すようにこれらが互いに
直角の位置関係にあるものと、これらが互いに平行の位
置関係にあるものの２種類が製品化されている。端子４
４、５１の配置に対してそれぞれ有効な緩和構造とし
て、ピンプラグの挿入方向を含む平面と平行な板状体か
ら成るリード脚部の場合には図４に示す構造を採用すれ
ばよい。これに対してプラグの挿入方向と直角な平面を
含む板状体からリード脚部が構成される場合には、図５
に示す屈曲部を有する構造を採用することによって、総
てのピンジャックに対する対応が可能になる。

【００２９】次にこのようなコネクタの応力の分布の状
態をシュミレーションした結果を図６および表１によっ
て示す。図６は本実施の形態のピンジャックの応力変位
図を示している。この変位図を図１６に示す従来のそれ
と比較すれば明らかなように、リード脚部４４、５１に
対して作用するプラグの挿入方向における力が少なくな
っていることが示されている。

【００３０】

【表１】

【００３１】図７は本実施の形態のピンジャックの応力
分布図を示している。この応力分布図を図１７に示す従
来のコネクタの応力分布図と比較すれば明らかなよう
に、本実施の形態によれば、応力が大幅に緩和され、と
くに半田接合部６３における応力の緩和が著しいことが
明白に示されている。

【００３２】図８は信号端子４３側のリード脚部４４と
アース金具５０側のリード脚部５１とがともにプラグの
挿入方向と直角な平面を含む板状体から構成されるとと
もに、これらのリード脚部４４、５１にそれぞれ屈曲部
５２を形成したコネクタの応力分布図を示している。こ
のような構造のコネクタにおいても、とくに半田６３の
部分における応力が極めて小さな値になっていることが
示される。

【００３３】表１はシュミレーションによって半田接合
部に加わる応力の計算結果を示している。リード脚部４
４に突部４５を形成した図４に示すような構造にするこ
とによって、応力の相対値が従来の約１／３に低減する
ことが分る。またリード脚部５１に屈曲部５２のような
クッション構造を採用することによって、応力の相対値
が従来の約１／４に低減することが示されている。また
このような応力の相対値の低減によって、ピンプラグの
挿抜試験結果から、表２に示すように従来に比べてクラ
ックの発生回数が３〜１０倍以上増加し、延命効果が極
めて大きいことが確認されている。

【００３４】

【表２】

【００３５】応力シュミレーションによる結果におい
て、本実施の形態の場合にはリード脚の最大の変形量が
０．２５８４で、これは図１６に示す従来のそれの変形
量１．０７４に対して約１／４になる。すなわち図４に
示すリード脚４４の突部４５が部品の変形を和らげるス
トッパとして有効に作用していることが確認されてい
る。

【００３６】このように本実施の形態のコネクタは、リ
ード脚部４４の突部４５あるいはリード脚部５１の屈曲
部５２がピンプラグの挿抜時に発生する応力を回路基板
５８へ伝達し、これによって応力を緩和し、半田接合部
へ加わる応力を大幅に軽減することによるものである。

【００３７】このような結果から、本実施の形態のコネ
クタは、ピンプラグの挿抜で発生するピンジャック部の
コネクタの半田クラックの発生をほとんどなくすことが
可能になり、コネクタの接続信頼性を大幅に向上させる
ことが可能になる。またこのようなコネクタは、端子に
突起４５を設けるか、端子を屈曲させるという極めて単
純な構成によって半田接合部の応力を緩和する機構を採
用していることから、従来のコネクタの一部を変形する
だけで容易に達成することが可能になり、対応が極めて
容易なコネクタとなる。

【００３８】

【発明の効果】本願の一発明は、基板上にマウントする
とともに、リード脚部を基板のリード挿通孔を挿通させ
かつ基板の裏側の接続用ランドに半田付けして成るコネ
クタにおいて、プラグの挿入時に作用する力を基板によ
って受けることによって半田接合部に作用する応力を緩
和するようにしたものである。

【００３９】従ってこのようなコネクタによれば、半田
接合部に作用する応力が緩和されることになり、接続プ
ラグの挿抜によって半田がクラックを発生することが防
止され、これによって信頼性を確保することが可能にな
る。

【００４０】本願の別の発明は、基板上にマウントする
とともに、リード脚部を基板のリード挿通孔を挿通させ
かつ基板の裏側の接続用ランドに半田付けして成るコネ
クタにおいて、リード脚部に基板の表面と当接する当接
部を設け、プラグの挿入時に作用する力を当接部を介し
て基板に伝達するようにしたものである。

【００４１】従ってプラグの挿入時に作用する力が基板
に伝達されるようになり、半田付け部分に上記プラグの
挿入時に発生する力が作用することがなく、これによっ
て半田接合部の応力が緩和され、クラックが防止される
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コネクタの構造を示す縦断面図である。

【図２】同コネクタの正面図である。

【図３】同コネクタの底面図である。

【図４】リード脚の拡大側面図である。

【図５】別のリード脚の拡大側面図である。

【図６】応力シュミレーションによる応力変位図であ
る。

【図７】応力シュミレーションによる応力分布図であ
る。

【図８】応力シュミレーションによる別の応力分布図で
ある。

【図９】従来のコネクタの縦断面図である。

【図１０】同正面図である。

【図１１】同底面図である。

【図１２】同ピンプラグとの接続を示す縦断面図であ
る。

【図１３】ピンプラグの挿入時における力の作用を示す
縦断面図である。

【図１４】力が作用したときのリード脚部の変形を示す
拡大縦断面図である。

【図１５】別のリード脚部の拡大断面図である。

【図１６】応力シュミレーションによる応力変位図であ
る。

【図１７】応力シュミレーションによる応力分布図であ
る。

【符号の説明】

１‥‥ボディ、２‥‥信号端子、３‥‥アース金具、
４、５‥‥リード脚部、７‥‥基板、８、９‥‥リード
挿通孔、１０、１１‥‥接続用ランド、１２‥‥半田、
１５‥‥浮き防止爪、１６‥‥係止孔、１８‥‥ピンプ
ラグ挿入孔、２２‥‥ピンプラグボディ、２３‥‥絶縁
バリヤ、２４‥‥プラグピン、２５‥‥信号ケーブル、
２６‥‥芯線、２９‥‥アース金具、３０‥‥リード
線、３２‥‥弾性部、３４‥‥支点、４１‥‥ボディ、
４２‥‥ピンプラグ挿入孔、４３‥‥信号端子、４４‥
‥リード脚部、４５‥‥突部、５０‥‥アース金具、５
１‥‥リード脚部、５２‥‥屈曲部、５３‥‥浮き防止
爪、５８‥‥回路基板、５９、６０‥‥リード挿通孔、
６１、６２‥‥接続用ランド、６３‥‥半田、６７‥‥
支点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E023 AA02 AA16 BB02 BB22 CC23 EE14 FF01 GG07 HH08 HH12 HH16 HH18 HH21 HH24 5E077 BB11 BB31 CC23 CC27 DD01 GG01 JJ05 JJ10 JJ24 5E087 EE02 EE07 FF06 FF17 HH02 MM04 MM17 QQ06 RR06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にマウントするとともに、リード脚
   部を基板のリード挿通孔を挿通させかつ基板の裏側の接
   続用ランドに半田付けして成るコネクタにおいて、 プラグの挿入時に作用する力を前記基板によって受ける
   ことによって半田接合部に作用する応力を緩和するよう
   にしたことを特徴とするコネクタ。
2. 【請求項２】リード脚部に突部を形成し、該突部によっ
   てプラグ挿入時に作用する力を基板に伝達するようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 【請求項３】リード脚部に屈曲部を形成し、該屈曲部に
   よってプラグ挿入時に作用する力を基板に伝達するよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
4. 【請求項４】基板上にマウントするとともに、リード脚
   部を基板のリード挿通孔を挿通させかつ基板の裏側の接
   続用ランドに半田付けして成るコネクタにおいて、 前記リード脚部に基板の表面と当接する当接部を設け、
   プラグの挿入時に作用する力を前記当接部を介して前記
   基板に伝達するようにしたことを特徴とするコネクタ。
5. 【請求項５】リード脚部がプラグの挿入方向を含む平面
   と平行な板状体から構成され、該板状体の側部に形成さ
   れている突部によって前記当接部が構成されることを特
   徴とする請求項４に記載のコネクタ。
6. 【請求項６】リード脚部かプラグの挿入方向と直角な平
   面を含む板状体から構成され、該板状体に形成されてい
   る屈曲部によって前記当接部が構成されることを特徴と
   する請求項４に記載のコネクタ。