JP2004228276A

JP2004228276A - 基板への接続物の接続方法

Info

Publication number: JP2004228276A
Application number: JP2003013146A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Otsuki; 智也大槻; Yasue Yamazaki; 靖恵山崎
Original assignee: DDK Ltd
Current assignee: DDK Ltd
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US20050067472A1

Abstract

【課題】本発明は、リフロー後の一方側のはんだ形状（高さ等）を一定にし、相手物との一定の接触圧を得ることができ、接続不良の原因にならない、基板への接続物の接続方法を提供せんとするものである。
【解決手段】本目的は、基板のスルーホール１４に接続物をはんだ付けにより接続する接続方法において、スルーホール１４の一方側を治具３２で押さえながら他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法によりスルーホール１４内にはんだ２８を押し込み、はんだ２８が押し込まれた状態で印刷マスク４６を除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた後に、継続してスルーホール１４の一方側を治具３２で押さえながらリフローによりはんだ付けすることで、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成するにより達成できる。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板のスルーホール部に接続物を接続する接続方法に関するものであり、特にスルーホールの一方側の接続部分のはんだ形状を任意に形成する方法である。
【０００２】
【従来の技術】
基板のスルーホールに接続物を取り付ける場合は、前記スルーホールの他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法によりスルーホール内にはんだを押し込み、はんだが押し込まれた状態で印刷マスクを除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた後に、リフロー等により接続していた。
また、基板への接続物の接続方法として、開示するような従来技術は特にありません。但し、本出願人が既に出願した特願２００２−２２８８４０と特願２００２−２２８９１１に目的の相違する押さえ治具が開示してあります。
以下に示す文献１及び文献２は、コネクタ構造に関するものであり、文献３及び４は上記押さえ治具である。
【０００３】
【特許文献１】
本出願人は、コネクタ構造として、特開２０００−６７９７２を出願しています。該文献１の要約書によると、複数の電気接点と複数の電気接触子とを一度に電気的に接続するようにした電気コネクタを提供することを目的とし、該文献１には、第１のコネクタプレート部と第２のコネクタプレート部とを着脱自在に突き合わせて、第１のコネクタプレート部の片面側の複数の電気接点と第２のコネクタプレート部の片面側の複数の電気接触子とを電気的に接続するようにした電気コネクタにおいて、電気接触子を第２のコネクタプレート部の基板上に設けると共に、電気接触子の周囲の基板にはスリット状の切り込み部を設けて、電気接触子部分に弾性を持たせた電気コネクタにあり、これによって、簡単な構造でコネクタ全体のコンパクト化ができると共に、電気接点側の高さ不整などによる接触不良が防止でき、所望のインピーダンス特性も容易に確保することができるものが開示されている。即ち、前記電気接点と前記電気接触子を接続させた際に、前記切り込み部によって前記電気接触子が変位するような構造にしたものである。詳細は文献１を参照願います。
【０００４】
【特許文献２】
本出願人は、前記文献１の構造を利用した特願２００２−７３９２０を出願しております。該文献２の要約によると、直線状の導電細線を埋設した、弾性エラストマーの両面接点用コネクタの高速伝送特性を改良することを目的とし、該文献２には、弾性エラストマー層内に埋設される複数の導電細線が、このエラストマー層の表及び裏面に略垂直方向に伸びて直線状となり、且つ複数の導電細線の両端部は前記エラストマーの表及び裏面から夫々突出させ、エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径とエラストマー層から突出した両端部分の径とを異なる寸法に形成して、従来の電気接点への接続を維持しつつ、導線の自己インダクタンスを軽減した弾性エラストマーの両面接点用コネクタを形成し、また、導電細線を挿入する弾性エラストマー層の孔の開口周辺に窪み部を設け、さらに、導電細線の円柱状部分に段部を設けてエラストマー層内での導電細線の保持を改良したものが開示されている。即ち、文献１の電気接触子上に略半球の突部を設けて、該突部を文献１の電気接点に押しつけ接触させることで、電気的に導通するようになっている。該突部が変位するようになっていることは、文献１と同様である。また、フレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」という）のスルーホールには接続物（導電鎖線）がはんだ付けにより接続されている。
【０００５】
【特許文献３】
本出願人は、目的の相違する押さえ治具として、特願２００２−２２８８４０を出願しております。該文献３の要約によると、導電性物品の接続部の周囲が絶縁体２２で覆われているような場合にも、前記導線性物品の接続部とＦＰＣ１８の接続部とを容易に接続できる接続方法を提供することを目的とし、該文献３には導電性部品をＦＰＣの接続部に半田付けにより接続するＦＰＣへの接続方法において、該導電性物品の接続部の周囲が絶縁体で覆われている際に、押さえ治具で前記ＦＰＣの接続部が該導電性物品の接続部から浮き上がり離れることがないように押さえながらベーパーリフローするものが開示されている。
【０００６】
【特許文献４】
本出願人は、目的の相違する押さえ治具として、特願２００２−２２８９１１を出願しております。該文献４の要約によると、高速信号化が可能で、導電細線の長さを気にすることがなく、弾性エラストマーに反りが発生することなく、導電細線とＦＰＣの安定した接続が得られ、導電性物品の接続部の周囲が絶縁体で覆われているような場合にも、導線性物品の接続部とＦＰＣの接続部とを容易に接続できる接続方法を提供することを目的とし、該文献４には、弾性エラストマー層内に埋設される複数の導電細線が、このエラストマー層の表及び裏面に略垂直方向に伸びて直線状となり、導電細線が埋設された弾性エラストマー層の孔の周縁部分に窪み部を設け、また、表裏両側のＦＰＣの接続部が弾性エラストマーから浮かないように、押さえ治具で押さえながら、ベーパーリフローによってＦＰＣと導電細線とを半田付けするものが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した文献２のような構造のコネクタでは、前記半球状の突部が相手物と接触する際に、変位するようになっており、即ち、その変位量によって接触圧（力）が決まる構造になっている。
上述したような接続物の接続方法では、前記スルーホールの他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法によりスルーホール内にはんだを押し込み、はんだが押し込まれた状態で印刷マスクを除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた際に、一方側にはんだが押し出され、かつ、その量が一定しないために、リフロー後の一方側のはんだ形状（高さ等）が一定にすることが出来なかった。すると、文献２のように、接触圧が決まる構造では、上記のようにはんだ形状が一定しないと、はんだ接続部分と相手物が先に接触してしまい、相手物との一定の接触圧を得ることができなく、接続不良の原因になると言った解決すべき課題があった。即ち、相手物との接触圧は、図９のように、接点の高さと一方側のはんだ接続部分の高さの差によって決まるが、従来のような接続方法では、一方側のはんだ形状（高さ等）が一定でない（バラツキがある）ために、一定の接触圧が得られない。
【０００８】
また、文献３に開示した押さえ治具では、はんだ接続部分にも貫通孔（スルーホール用貫通孔）が設けられているため、上述したはんだ形状（高さ等）を一定することはできなく、課題の解決にはならない。
さらにまた、文献４に開示した押さえ治具は、文献３と違いはんだ接続部分にも貫通孔（スルーホール用貫通孔）がないものが文献４の図６に開示されているが、文献４の図６ではＦＰＣのスルーホールがカバーレイによって覆われており、スルーホールは目くら孔になっている。空気の逃げ場がないために、リフロー時に空気が熱膨張し、ＦＰＣの回路等を破壊すると言った不具合が生じた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、リフロー後の一方側のはんだ形状（高さ等）を一定にし、相手物との一定の接触圧を得ることができ、接続不良の原因にならない、基板への接続物の接続方法を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板のスルーホール１４に接続物をはんだ付けにより接続する接続方法において、貫通した前記スルーホール１４の一方側を治具３２で押さえながら他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法により前記スルーホール１４内にはんだ２８を押し込み、はんだ２８が押し込まれた状態で印刷マスク４６を除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた後に、継続して前記スルーホール１４の一方側を前記治具３２で押さえながらリフローによりはんだ付けすることで、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成するにより達成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図に基づいて、本発明の基板への接続物の接続方法について説明するが、ここでは、両面接点用コネクタを例にとって説明する。基板への接続物の接続方法について説明する前に図に基づいて、両面接点用コネクタの構造について説明する。図１は両面接点用コネクタの正面図であり、図２はその部分的な縦断面図である。図３は押さえ治具の正面図であり、図４は両面接点用コネクタを図３の治具で押しつけた状態の部分的な縦断面図である。
両面接点用コネクタ１０は、主にフレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」という）１８と絶縁体２２（エラストマー等）と金属ピン２０とを備えている。該金属ピン２０は絶縁体２２に埋設され、この絶縁体２２の表裏両面にＦＰＣ１８が取付られる構造になっている。
【００１２】
前記金属ピン１８は、細径部分４０と太径部分３８とからなる段付きピンであり、太径部分は絶縁体２２に埋設され、細径部分は絶縁体２２より表裏両面に突出している。
前記ＦＰＣ１８は、相手物と接触するための突出した所要数の接点１８と所要数のスルーホール１４が設けられている。前記ＦＰＣ１８の表面には、例えば予め施してある銅箔などの金属部分２４を、例えば基板製造技術の一つであるプリント配線パターン成形法によって処理している。この場合の接点１２間のピッチは０．５ｍｍで、スルーホール１４間のピッチは０．５ｍｍである。該スルーホール１４に金属ピン１２の細径部分が入り、半田付けにより取付けることで、両面のＦＰＣ１８が電気的に接続する構造になっている。前記ＦＰＣ１８に金属ピン２０をより強固に接続するためには、図２のように絶縁体２２側のＦＰＣ１８面と金属ピン２０の肩部３０を半田付けする必要が生じる。即ち、ＦＰＣ１８の裏面と金属ピン２０の肩部３０とを半田付けすることになる。
【００１３】
以下で、本発明である基板への接続物の接続方法について説明する。
本実施例では、基板としてＦＰＣ１８を用い、接続物としては金属ピン２０を使用した。
まず、図５（Ａ）のように、スルーホール１４内に、前記スルーホール１４の一方側を治具３２で押さえながら他方側（接続物接続側）より基板にペーストはんだを印刷する方法によりはんだ２８を押し込む。このペーストはんだとしてはＰｂＳｎや鉛フリーなどが使用されている。半田供給方法としては、印刷マスク４６（メタル又はプラスチックマスク）による印刷方法がある。
次に、図５（Ｂ）のように、はんだ２８が押し込まれた状態で印刷マスク４６を除去する。すると、図５（Ｂ）のように他方側のはんだ２８は、ドーム状になる。
次に、図６のように、前記スルーホール１４の一方側を継続して前記治具３２で押さえ付けた状態で、他方側から接続物を図６（Ａ）の如く挿入若しくは図６（Ｂ）の如く押しつける。
最後に、前記スルーホール１４の一方側を継続して前記治具３２で押さえながらリフローによりはんだ付けし、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成する。
【００１４】
本接続方法においては、前記スルーホール１４内に、他方側（接続物接続側）より基板にペーストはんだを印刷する方法によりはんだ２８を押し込む時からリフローまでの工程を、前記スルーホール１４の一方側を連続して前記治具３２で押さえながら行う。このように、はんだ２８を押し込む時からリフローまでの工程において一方側を連続して前記治具３２で押さえつけることで、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を前記治具３２形状に沿った任意の形状にできる。
即ち、形状は勿論のこと、高さや外径寸法を任意に、複数の半田接続部分の形状を同一にすることができる。形状や高さや外径寸法は、仕様に応じて適宜設計している。
例えば、半田接続部分のはんだ形状を、図５のように平坦にするとか、図８（Ａ）のように凸部形状４４にするとか、図８（Ｂ）のように凹部形状４６にすることができる。つまり、作成したい形状に、前記治具３２の形状をすることで、はんだ形状を作成できる。
前記基板への接続物の接続方法においては、図３若しくは図７のような前記治具３２で、図４のように前記ＦＰＣ１８の接続部が前記金属ピン２０の肩部３０から浮き上がり離れないように押さえつけることにもなる。
【００１５】
前記治具３２について説明する。前記治具３２は金属製であり、切削加工等によって作成されている。前記治具３２には、所要数の接点１２を逃げるための貫通孔３４が設けられている。この貫通孔３４の大きさは、接点１２より０．０１〜０．０８ｍｍ程度大きくしている。前記治具３２は、ネジやクリップなどによりＦＰＣ１８が浮かないように固定され、その状態でリフローやベーパーリフローの装置内に搬送される。
前記貫通孔３４の役割は、接点１２の逃げるためのものである。本実施例では、図３及び図７のように両面のＦＰＣ１８に対応できるように、貫通孔３４が設けられている。
また、前記治具３２には、前記スルーホール１４に対応した位置に、任意のはんだ形状を作成できるような加工（例えば、図８（Ａ）のように凹部４８とか図８（Ｂ）のように凸部５０とか）が施されている。はんだ形状の上面側を平坦にする場合は、図３のように前記治具３２には前記スルーホール１４に対応した位置に何の加工も施すことはない。はんだ形状を凸部形状にする場合は、図７のように前記スルーホール１４に対応した位置に、図８（Ａ）のような凹部４８を形成するような加工がなされる。はんだ形状は、上述した接点１２の接触圧（接点１２の変位量）に影響を与えないように適宜設計する。即ち、はんだ形状を、凸部形状４４にする場合には接点１２の変位量以下に抑えて形成している。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の基板への接続物の接続方法によると、次のような優れた効果が得られる。
（１）貫通した前記スルーホール１４の一方側を前記治具３２で押さえながら他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法によりスルーホール１４内にはんだ２８を押し込み、はんだ２８が押し込まれた状態で印刷マスク４６を除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた後に、継続して前記スルーホール１４の一方側を前記治具３２で押さえながらリフローによりはんだ付けしているので、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成することができる。
（２）貫通した前記スルーホール１４の一方側を前記治具３２で押さえながら他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法により前記スルーホール１４内にはんだ２８を押し込み、はんだ２８が押し込まれた状態で印刷マスク４６を除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた後に、継続して前記スルーホール１４の一方側を前記治具３２で押さえながらリフローによりはんだ付けすることで、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成できるので、リフロー後の一方側のはんだ形状（高さ等）を一定にすることができ、相手物との一定の接触圧を得ることができ、接続不良の原因に繋がらない。
（３）治具３２に任意の形状を加工するだけで、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成することができる。
（４）前記接点１２の変位量に影響を与えないようなはんだ形状に任意に形成しているので、接続不良が発生しない。
（５）治具３２で前記ＦＰＣ１８の接続部が接続物の接続部から浮き上がり離れることがないように押さえながらリフローしているので、容易に且つ確実に接続物の接続部とＦＰＣ１８の接続部とを半田付けできる。
（６）熱が加わって、ＦＰＣ１８が反ろうとした場合にも、治具３２で押さえながら、リフローしているので、確実に接続物の接続部とＦＰＣ１８の接続部とを半田付けできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】両面接点用コネクタの正面図である。
【図２】両面接点用コネクタの部分的な縦断面図である。
【図３】治具の正面図である。
【図４】両面接点用コネクタを図３の治具で押しつけた状態の部分的な縦断面図である。
【図５】（Ａ）スルーホールの一方側を治具で押さえながら他方側（接続物接続側）より基板にペーストはんだを印刷する方法によりスルーホール内にはんだを押し込んだ状態の図面である。
（Ｂ）はんだが押し込まれた状態で印刷マスクを除去した状態の図面である。
【図６】（Ａ）スルーホールの一方側を治具で押さえ付けた状態で、他方側から接続物（段付きピン）を挿入した状態の図面である。
（Ｂ）スルーホールの一方側を治具で押さえ付けた状態で、他方側から接続物（ストレートピン）を押しつけた状態の図面である。
【図７】図３とは、別の治具の正面図である。
【図８】（Ａ）スルーホールの一方側を図４（はんだ形状を凸部にするため）の治具で押さえ付けた状態で、他方側から接続物（ストレートピン）を押しつけた状態の図面である。
（Ｂ）（Ａ）とは別のはんだ形状を凹部にするための治具の変形例である。
【図９】課題を説明するための図面である。
【符号の説明】
１０両面接点用コネクタ
１２接点
１４スルーホール
１６スリット
１８ＦＰＣ
２０金属ピン
２２絶縁体
２４導体
２６窪み部
２８はんだ
３０肩部
３２押さえ治具
３４接点用貫通孔
３８太径部分
４０細径部分
４２凹部形状
４４凸部形状
４６印刷マスク
４８凹部
５０凸部

Claims

基板のスルーホールに接続物をはんだ付けにより接続する接続方法において、
貫通した前記スルーホールの一方側を治具で押さえながら他方側より基板にペーストはんだを印刷する方法によりスルーホール内にはんだを押し込み、はんだが押し込まれた状態で印刷マスクを除去し、他方側から接続物を挿入若しくは押しつけた後に、継続してスルーホールの一方側を治具で押さえながらリフローによりはんだ付けすることで、一方側の半田接続部分の複数のはんだ形状を任意に形成したことを特徴とする基板への接続物の接続方法。