JP2006210517A

JP2006210517A - 端子実装構造

Info

Publication number: JP2006210517A
Application number: JP2005018452A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakida; 浩一崎田
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】熱容量の大きい部品端子でも信頼性の高い半田実装を可能とする端子実装構造を提供する。
【解決手段】部品端子１は、本体部としての脚部２と、部品端子１の端部となる挿入部３とから構成される。挿入部３の中央部には、挿入部３全体を縦方向に横断するスリット状の細い切り欠き７が形成されることにより、挿入部３が２つの端子片５，５に分割され、その基部には、切り欠き７と連通する孔８が形成されている。一方、端子片５，５のそれぞれの先端には、外側に突出して幅広となる幅広部６，６が形成されている。例えば半田ごてなどの加熱により半田15が溶融し液状の溶融半田15となり、挿入部３の切り欠き７付近まで半田の濡れが進むと、溶融半田15は毛細管現象により切り欠き７内で吸い上げられる。
【選択図】図２

Description

例えばプリント基板などに半田付け実装される部品端子の端子実装構造に関する。

通常、基板本体であるプリント基板には、導電パターンが薄膜状の銅箔をエッチングあるいは印刷して形成されているが、回路構成によっては局部的に大電流を通電させる場合があり、導電パターンでは流せる電流に限界があるため、ある程度大きな電流を流すために導電性金属材料からなるバスバーをプリント基板に設けることがある。また、プリント基板に搭載される例えば電源装置は、トランジスタやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのスイッチング素子や、他の発熱部品を放熱するために、これらの発熱部品と熱的に接続するフィン状の金属製放熱部材を、プリント基板に実装する必要がある。その際には、一般に、特許文献１のように例えば電気電子部品のリード端子やバスバーの端子部などの部品端子が、プリント基板に設けられたスルーホールに部品面（Ｃ面）側から挿入され、その裏面となる半田面（Ｓ面）から半田付け接続される。

当該半田付け接続においては、スルーホール内の溶融半田がＳ面からＣ面へ上がり、両面に半田フィレットが形成された状態で部品端子とスルーホールとが半田付け接続されたものが最も信頼性が高い。しかし、バスバーや金属製放熱部材などの部品端子は比較的大きく厚みがあり、その熱容量（物体の温度を１℃高めるのに必要な熱量）が大きいため、当該半田付け時におけるスルーホール内の半田上がりが充分ではなく、高い信頼性を得ることが困難であるという問題があった。

そこで、この問題を解決するため、従来の端子実装構造として図５及び図６に示すものがある。これは、金属製の部品端子１の脚部２に穿設された丸孔４により、その熱容量を下げて半田上がりを改善したものである。同図において、部品端子１の端部となる挿入部３は、プリント基板10に設けられたスルーホール11に挿入され、挿入部３の先端側となるＳ面から半田15が供給，溶着される。例えば半田ごてなどに加熱されて溶融した半田15は、Ｓ面ランド13からスルーホール11内に浸入し、挿入部３表面及びスルーホール11内面を伝ってＣ面ランド12へ向けて半田上がりする。このとき、挿入部３先端に供給された熱は挿入部３から脚部２へ熱伝導するが、丸孔４が挿入部３近傍の脚部２に設けられているため、挿入部３から脚部２への熱伝導が妨げられ、当該半田上がりが良好となる。

別の端子実装構造として図７及び図８に示すものがある。これは、前記丸孔４に加えてスルーホール11の周囲にＣ面ランド12とＳ面ランド13とを貫通する複数の小さなサブスルーホール20を追加して、半田15のプリント基板10におけるＳ面からＣ面への通路を増加する事で、半田上がりの不足を補うものである。
特開２００４−２１４４４４号公報

しかし、近年、環境上の理由から鉛フリー半田が広く使用されるに伴い、熱容量の大きな部品端子１をスルーホール11に接続する際に半田15の接続を確実とすることが困難となってきた。鉛フリー半田は従来のものに比べ粘度が高く、溶融した半田15がプリント基板10表面まで充分に上げられなくなってきた。

また、プリント基板10上に大電流を流す為に使用されるバスバーは熱容量が大きく、前述した従来の端子実装構造を用いても依然として信頼性の高い半田付け実装が困難であった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、熱容量の大きい部品端子でも信頼性の高い半田実装を可能とする端子実装構造を提供することを目的とする。

本発明における請求項１の端子実装構造では、部品端子の挿入部が基板に設けられた貫通孔に挿入され半田付けされてなる端子実装構造において、前記基板の一の面側に供給された半田を他の面側に導く半田案内部を前記挿入部に設けている。

このようにすると、基板の半田面側から貫通孔に供給された半田がその表面張力により半田案内部を通じて部品面側に容易に上がるため、基板の両面で半田フィレットを形成させることができる。また、当該半田上がりが部品端子の形状にのみ依存するので、基板や材料コストに影響が無い。

本発明における請求項２の端子実装構造では、前記半田案内部は、前記挿入部を複数の端子片に分割する切り欠きである。

このようにすると、部品端子の挿入部に切り欠きを設けて複数の端子片に分割することで、挿入部全体の質量が大きく減少し、その熱容量を小さくすることができるため、挿入部全体を容易に高温とすることができ、当該半田上がりが良好となる。

本発明における請求項３の端子実装構造では、前記端子片の先端に幅広部が形成されている。

このようにすると、幅広部が熱を大きく受け取る作用をし、端子片ひいては挿入部を短時間で高温に加熱することができると共に、部品端子先端に形成された幅広部が基板の半田面に係止するため、例えば半田付け時の部品の浮きなどを防止でき、部品姿勢が安定した状態で半田付けすることができる。

本発明における請求項４の端子実装構造では、前記端子片の基部に、前記切り欠きと連通し、かつ前記切り欠きの幅よりも径大な孔が形成されている。

このようにすると、前記孔により部品端子の挿入部から本体部への熱伝導が抑制され、挿入部の温度低下を効果的に防ぐことができると共に、切り欠きにより吸い上げられた半田が孔に溜まり、半田上がり量を増加させることができるため、当該半田上がりがより良好となる。

本発明の請求項１によると、鉛フリー半田や高温半田の上がりが改善され、信頼性の高い半田実装を可能とする端子実装構造を提供することができる。それに伴い、半田上がり不足による半田のタッチアップ作業が不要となり、コスト，工数削減を行うことができる。

本発明の請求項２によると、熱容量の大きい部品端子でも信頼性の高い半田実装を可能とすることができる。

本発明の請求項３によると、部品端子の温度上昇速度を向上させると共に、部品端子を安定して半田実装することができる。

本発明の請求項４によると、半田上がりが良好となり、より半田実装の信頼性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における端子実装構造について、好ましい実施例を説明する。なお、実施例において、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。

図１は部品端子１の挿入部３をプリント基板10のスルーホール11に挿入した状態を示したものであり、図２は部品端子１をプリント基板10に半田実装した状態を示したものである。同図において、例えば金属からなる部品端子１は、本体部としての脚部２と、部品端子１の端部となる挿入部３とから構成される。挿入部３は、プリント基板10に設けられたスルーホール11に挿入可能なように脚部２に比べ幅狭になっている。挿入部３の中央部には、挿入部３全体を縦方向に（上下に）横断する細いスリット状の半田案内部としての切り欠き７が形成されることにより、挿入部３が２つの端子片５，５に分割されている。端子片５，５が脚部２に合流する部分である基部には、切り欠き７と連通し、かつ切り欠き７の幅よりも径大な孔８が形成されており、一方、二手に枝分かれした端子片５，５のそれぞれの先端には、外側に突出して幅広となる幅広部６，６が形成されている。従って、部品端子１は端部でくびれ、この端部が縦方向に鍵穴状に切り欠かれ、２つの端子片５，５に分割された形状になっている。

ところで、物体の温度を高めるのに必要な熱容量は質量に比例する。本実施例では、部品端子１の挿入部３が切り欠き７により２つの端子片５，５に分割されているため、この挿入部３全体の質量が切り欠き７分大きく減少し、その熱容量を小さくすることができる。従って、挿入部３は従来に比べ容易に高温にすることができる。

プリント基板10には、従来例と同様に、例えば電気電子部品などの部品が実装される部品面側にＣ面ランド12、その裏面となる半田面側にＳ面ランド13を有する貫通孔としてのスルーホール11が設けられている。

図３及び図４は本実施例における端子実装構造の変形例を示す図である。これは、前記板金配線のような大電流を流す大きな金属端子を部品端子１としたものであり、先程と同様に、部品端子１は、脚部２と、脚部２に比べ幅狭な挿入部３とから構成される。挿入部３には、孔８と連通した切り欠き７が形成されることにより、挿入部３が複数の端子片５（同図では６つ）に分割されている。複数に枝分かれした端子片５の両端に位置する端子片５，５それぞれの先端には、外側に突出して幅広となる幅広部６，６が形成されている。

次に上記図１及び図２の構成において、部品端子１をプリント基板10に半田付け実装する際の手順について説明する。

部品端子１の挿入部３は、プリント基板10に設けられたスルーホール11にＣ面側から挿入され、挿入部３の先端側となるＳ面から半田15が供給，溶着される。より具体的には、挿入部３を構成する端子片５，５の幅広部６，６がプリント基板10に設けられたスルーホール11に挿入される。このとき、幅広部６，６がＣ面ランド12に当接するが、力を加えると細いスリット状の切り欠き７により端子片５，５が弾性変形し、この端子片５，５の下端にある幅広部６，６がスルーホール11の内周面に当接しながらＳ面ランド13側に押し込まれる。そして、幅広部６，６がスルーホール11を抜け出すと、端子片５，５が弾性復帰してＳ面ランド13に幅広部６，６が係止し、部品端子１が仮止め状態に固定される。端子片５，５先端に形成した幅広部６，６がプリント基板10のＳ面ランド13に係止するため、部品姿勢が安定した状態で半田付けすることができる。

例えば半田ごてなどの加熱により半田15が溶融し液状の溶融半田15となると、Ｓ面ランド13や幅広部６，６など溶融半田15に接触した面から次第に濡れてゆく。このとき、幅広部６，６は、前記半田ごてから熱を大きく受け取る作用をし、端子片５，５ひいては挿入部３を短時間で高温に加熱することができる。挿入部３の切り欠き７付近まで半田の濡れが進むと、溶融半田15は毛細管現象により切り欠き７内で孔８に向けて吸い上げられる。これに伴い、溶融半田15はＳ面ランド13からスルーホール11内に浸入した途端、端子片５，５表面及びスルーホール11内面を伝ってスルーホール11のＣ面ランド12まで一気に上昇することとなる。このように、プリント基板10のＳ面側からスルーホール11に供給された半田15がその表面張力により挿入部３の切り欠き７を通じてＣ面側に容易に上がるため、プリント基板10の両面で半田フィレットを形成させることができる。また、当該半田上がりが部品端子１の形状にのみ依存するので、プリント基板10や材料コストに影響が無い。

幅広部６，６に供給された熱は端子片５，５から脚部２へ熱伝導するが、孔８が端子片５，５の基部に設けられているため、当該半田上がりが良好となる。すなわち、孔８により部品端子１の挿入部３から脚部２への熱伝導が抑制され、挿入部３の温度低下を効果的に防ぐことができる。また、切り欠き７により吸い上げられた溶融半田15が孔８に溜まり、半田上がり量を増加させることができるため、当該半田上がりがより良好となる。

以上のように本実施例では、部品端子１の挿入部３がプリント基板10に設けられた貫通孔としてのスルーホール11に挿入され半田付けされてなる端子実装構造において、プリント基板10の一の面となる部品面側に供給された半田15を他の面となる半田面側に導く半田案内部としての切り欠き７を挿入部３に設けている。

このようにすると、プリント基板10の半田面側からスルーホール11に供給された半田15がその表面張力により切り欠き７を通じて部品面側に容易に上がるため、プリント基板10の両面で半田フィレットを形成させることができる。また、当該半田上がりが部品端子１の形状にのみ依存するので、プリント基板10や材料コストに影響が無い。以上より、鉛フリー半田や高温半田の上がりが改善され、信頼性の高い半田実装を可能とする端子実装構造を提供することができる。それに伴い、半田上がり不足による半田のタッチアップ作業が不要となり、コスト，工数削減を行うことができる。

また本実施例の端子実装構造では、前記半田案内部は、挿入部３を複数の端子片５に分割する切り欠き７である。

このようにすると、部品端子１の挿入部３に切り欠き７を設けて複数の端子片５に分割することで、挿入部３全体の質量が大きく減少し、その熱容量を小さくすることができるため、挿入部３全体を容易に高温とすることができ、当該半田上がりが良好となる。よって、熱容量の大きい部品端子１でも信頼性の高い半田実装を可能とすることができる。

さらに本実施例の端子実装構造では、端子片５の先端に幅広部６が形成されている。

このようにすると、幅広部６が熱を大きく受け取る作用をし、端子片５ひいては挿入部３を短時間で高温に加熱することができると共に、部品端子１先端に形成された幅広部６がプリント基板10の半田面に係止するため、例えば半田付け時の部品の浮きなどを防止でき、部品姿勢が安定した状態で半田付けすることができる。よって、部品端子１の温度上昇速度を向上させると共に、部品端子１を安定して半田実装することができる。

また本実施例の端子実装構造では、端子片５の基部に、切り欠き７と連通し、かつ切り欠き７の幅よりも径大な孔８が形成されている。

このようにすると、孔８により部品端子１の挿入部３から脚部２への熱伝導が抑制され、挿入部３の温度低下を効果的に防ぐことができると共に、切り欠き７により吸い上げられた半田15が孔８に溜まり、半田上がり量を増加させることができるため、当該半田上がりがより良好となる。よって、半田上がりが良好となり、より半田実装の信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明の半田案内部は直線状の切り欠き７に限らず、例えば管状，溝状のものや傾斜，蛇行したものなど、部品端子１の挿入部３において溶融した半田15の表面張力を利用して半田上がりさせるものであればどのような形状でもよい。また、部品端子を半田実装する基板はプリント基板に限られず、種々の基板に適用できることは言うまでもない。

本発明の第１実施例における端子実装構造を示す斜視図である。同上、端子実装構造を示す要部縦断面図である。同上、端子実装構造の変形例を示す斜視図である。同上、端子実装構造の変形例を示す要部縦断面図である。従来例における端子実装構造を示す斜視図である。同上、端子実装構造を示す要部縦断面図である。同上、別の端子実装構造を示す斜視図である。同上、別の端子実装構造を示す要部縦断面図である。

符号の説明

１部品端子
２脚部（本体部）
３挿入部
５端子片
６幅広部
７切り欠き（半田案内部）
８孔
10 プリント基板
11 スルーホール（貫通孔）

Claims

部品端子の挿入部が基板に設けられた貫通孔に挿入され半田付けされてなる端子実装構造において、前記基板の一の面側に供給された半田を他の面側に導く半田案内部を前記挿入部に設けたことを特徴とする部品端子構造。
前記半田案内部は、前記挿入部を複数の端子片に分割する切り欠きであることを特徴とする請求項１記載の端子実装構造。
前記端子片の先端に幅広部が形成されたことを特徴とする請求項２記載の端子実装構造。
前記端子片の基部に、前記切り欠きと連通し、かつ前記切り欠きの幅よりも径大な孔が形成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の端子実装構造。