JP2006310089A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】
鉛フリーはんだを用いたメッキが施されたコネクタに発生するウィスカにより、端子や回路間が短絡するといった不具合を低減するコネクタを実現する。
【解決手段】
コンタクト部とハウジング部とを備えるコネクタにおいて、コネクタのハウジング部のコンタクト部が圧入される部位に窪みを形成し、コンタクト部に発生したウィスカを窪み部分によって覆うように構成し、これにより利用者がウィスカに触れてしまうことを防止し、結果としてウィスカの飛散を防止する。
【選択図】図４

Description

本発明はコネクタに関するものであり、特に導体部分に発生するウィスカの悪影響を低減するコネクタに関する。

図1は、一般的なコネクタ断面を示す概観図である。コネクタは、ハウジングに設けられた穴にコンタクトを挿入することで形成される。コンタクトの径は、ハウジングに形成される穴の径よりも若干大きめに取られている。

コネクタのコンタクトには、表面処理のためにメッキ処理が施されている。メッキとしては、例えばはんだが用いられる。

近年、環境保護などの観点から、各種の有害物質の利用が規制され始めている。例えば、欧州では特定化学物質の使用を規制するRoHS (Restriction on Hazardous Substances) 指令が発行しており、６種類の物質を用いた製品の流通が規制される。はんだには鉛が含まれているが、RoHS指令では鉛も規制対象物質に含まれていりため、はんだの鉛フリー化が急務となっている。このため、コネクタのコンタクト部分にも、鉛フリーはんだを用いたメッキ処理を施すことが求められる。

現在、種々の鉛フリーはんだが開発されているが、その中でもスズ（Sn）、スズ銅（Sn-Cu）などのすず系はんだが広く用いられている。

しかし、はんだの鉛フリー化に伴い、ウィスカの発生が問題視されている。

鉛フリーはんだでは、ウィスカと呼ばれる針状結晶が発生することが知られている。すず系鉛フリーはんだでは、すずがウィスカとなって成長する。

ウィスカが成長することにより、あるいは成長したウィスカが飛散することによって、端子間あるいはランド間の回路の短絡といった不具合が生じることが、最近報告されている。ウィスカの飛散は、例えばコネクタの挿抜時に操作者がウィスカに触れることにより生じ得る。

図１に図示されているコネクタでは、コンタクトをハウジングに圧入する際に、コンタクトに施されたメッキ部分に応力が加わる。また、コネクタを挿抜する際にも、コンタクトに応力が加わる。図1に図示されているコネクタの場合であれば、特にコンタクトとハウジングの境界部分（図示A乃至Dの位置）に応力が加わりやすく、ウィスカもこの位置に発生しやすい。図2は、図1図示Bの部分を拡大表示した図面である。図2に図示される通り、ハウジングに挿入されたコンタクトの根元部分に、ウィスカが発生する。

回路短絡によって装置の信頼性が低下してしまうなど、ウィスカ発生による影響は非常に大きい。したがって、下記に示す文献などに記載されるように、これまでウィスカの発生を抑える様々な方策が提案されている。しかし、鉛フリーはんだではウィスカは必然的に発生してしまうため、ウィスカ低減には限界があり、ウィスカ発生による問題を完全に解決することは難しい。

また、下記に提案されている方策などでは、ウィスカ低減を図るために新たな処理を部品に加えたり、あるいははんだ材に改良を加えたり、といった追加的な対応が必要となる。したがって、他の観点からウィスカによる回路短絡などの不具合を低減させる対策をとることが求められる。

本発明は、ウィスカ発生による電気回路の短絡などの発生を抑えることが可能なコネクタを提供することを目的とする。
特開２００２− ６９６８８号公報 特開２００２−１６４１０６号公報 特開２００５− ５６６０５号公報 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｒｕｗａ−ｓｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｂ．ｐｄｆ (平成17年4月10日検索) ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊａｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｇｉｈｏｕ／ｐｄｆ２８／ｇ＿０３．ｐｄｆ (平成17年4月10日検索) ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏｙｏｈａｓｈｉｐｌａｔｉｎｇ．ｃｏ．ｊｐ／Ｎｅｗ％２０ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ％２０ｏｆ％２０Ｐｂ％２０ｆｒｅｅ％２０Ｐｌａｔｉｎｇ％２０２．ｈｔｍ (平成17年4月10日検索) ｈｔｔｐ：／／ｔｓｃ．ｊｅｉｔａ．ｏｒ．ｊｐ／ＴＳＣ／ＣＯＭＭＳ／７＿ＥＡＳＭ／ｊａｐａｎｅｓｅ／ｍｅｔｉ／ｄａｔａ／Ｐｒｅｓｓｒｅｌｅａｓｅ＿Ｊｐｎ２００３０６．ｐｄｆ(平成17年4月10日検索)

上記した課題を解決するために、本発明では、コンタクト部とハウジング部とを備えるコネクタにおいて、ハウジング部のコンタクト部圧入部に、窪みを形成したことを特徴とする。
さらに、本発明では、窪みの深さは０．５ｍｍ、あるいは窪みの高さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。
また、本発明は、ハウジング部とハウジングに形成される穴に挿入されるコンタクト部とを備えるコネクタにおいて、ハウジング部のコンタクト部圧入部に、穴の内壁がコンタクト部に接触しない形状の窪みを形成することを特徴とする。

本発明によれば、はんだメッキ処理の工程やはんだメッキ材に変更を加えることなく、ウィスカ発生による回路短絡などの不都合が生じることを防止可能とする。

特に、本発明では、凹部によってウィスカ部分を覆うことができるため、仮にコネクタにウィスカが発生しても、利用者がウィスカに触れてしまうことを防止することができ、結果としてウィスカの飛散が生じる可能性を低減することができる。

図３は、本発明の一実施形態によるコネクタの側断面を示した概観図である。また、図４
はハウジングのコンタクト圧入部を拡大して示した図面である。図において、１はコンタクト、２はハウジング、３はウィスカ、４は凹部である。

本実施形態では、ハウジング２のコンタクト圧入部分に凹部４を形成する。凹部４は、その内壁がハウジング２に挿入されたコンタクト１に接触しないように、コンタクト１の周囲を覆うような形状に形成される。

図４において、最も応力がかかると見込まれるのは図示Ａの部分であり、ウィスカ３もこの部分に収集して発生することが見込まれる。ハウジング２に形成される凹部４は、発生したウィスカ３がある程度成長しても、凹部４の内壁にウィスカ３が接触しない程度の大きさを有する。

ハウジング２に形成された凹部４によって、発生したウィスカ３が覆われるため、コネクタの挿抜時にも操作者がウィスカ３に触れてしまうことを防ぐことができ、ウィスカ３の飛散が防止される。

また、ウィスカ３がある程度成長してもウィスカ３が凹部４の壁面に触れることがないため、ウィスカ３が凹部４に触れることによるウィスカ飛散も防ぐことが可能となる。

ここで、本出願人による評価では、長さ約４００μｍまでの大きさのウィスカが発生することを確認している。コネクタ挿抜などの際にウィスカに触れないようにするためには、ハウジング２に設ける凹部４の深さは、少なくとも発生したウィスカ３を覆うのに充分な長さがあればよい。そのため、本実施形態では、図４に図示されるように、凹部４の深さを５００μｍ（＝０．５ｍｍ）とした。この長さは、見込まれるウィスカ３の大きさに応じて適宜変更可能であり、５００μｍよりも短くても、あるいはこれよりも長くてもよい。

また、凹部４の図示高さ方向の大きさも、成長したウィスカ３が凹部４の内壁に触れないようにするためには重要となる。本実施形態では、凹部４の高さ（図示上下方向）は０．０５乃至０．１ｍｍとしている。凹部４の高さが小さいと、ウィスカ３が成長した場合にウィスカ３が凹部４内の壁面４’に触れてしまい、ウィスカ３が飛散する可能性がある。一方、凹部４の高さがあまり大きすぎると、凹部４内に他のものが入りやすくなり、これがウィスカ３に触れてしまう可能性が大きくなる。このような点を考慮すると、凹部４高さは０．０５ｍｍ乃至０．１ｍｍ程度が好まく、成長したウィスカ３が凹部４内の壁面４’に触れて飛散するようなことも防止できる。これも、発生するウィスカの見込の大きさに応じて適宜変更可能である。

なお、ウィスカの発生が見込まれる部分を覆うためには、ハウジングに凹部を形成するのではなく、例えば圧入部の長さを適当な大きさに延長する、あるいはコンタクト表面に接触しない凹部が形成された別部材をコンタクトに挿入する、といった対応をとることも可能である。

ここで、本実施形態によるコネクタと、従来のコネクタとを比較する。

図５は、本実施形態によるコネクタハウジングの正面図と、正面図をＡ−Ａ’で切断した状態を示す側断面図とを図示したものである。一方、図６は図５に対比される図面であり、従来のコネクタハウジングの正面図と、正面図をＢ−Ｂ’で切断した状態の側断面図とを図示したものである。

図５に図示される通り、本実施形態によるハウジング２では、コンタクトが挿入されるハウジング２の穴５の周囲に、凹部４が形成される。凹部４は、ハウジング２の両端に、同じように形成される。

これに対して、図６に図示される従来のハウジング２では、穴５の周囲には凹部が形成されない。したがって、本実施形態によるコネクタハウジングのように、コンタクト部に発生したウィスカをハウジング凹部によって覆うことはできず、ウィスカに操作者が触れてしまうことによるウィスカ飛散を防止することは困難である。
なお、図５に図示されるコネクタでは、挿入されるコンタクトの断面形状に合わせ、ハウジングに形成される穴および凹部は矩形であるが、コンタクトの断面形状に応じて円形など、様々な形状を取りうる。

従来のコネクタの側断面図である。 図１図示のコネクタの要部拡大図である。 本発明の一実施形態によるコネクタの側断面図である。 図３図示のコネクタの要部拡大図である。 本発明の一実施形態によるハウジングの正面図および側断面図である。 従来のハウジングの正面図および側断面図である。

符号の説明

１はコンタクト、２はハウジング、３はウィスカ、４は凹部である。

Claims (4)

1. コンタクト部と、ハウジング部とを備えるコネクタにおいて、
   前記ハウジング部の前記コンタクト部圧入部に、窪みが形成されたことを特徴とする、コネクタ。
2. 前記コネクタにおいて、前記窪みの深さは０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記コネクタにおいて、前記窪みの高さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２記載のコネクタ。
4. ハウジング部と、前記ハウジングに形成される穴に挿入されるコンタクト部とを備えるコネクタにおいて、
   前記ハウジング部の前記コンタクト部圧入部に、前記形成された穴の内壁が前記コンタクト部に接触しない形状の窪みが形成されたことを特徴とする、コネクタ。

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