JP2007087748A - 表面実装コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 リフロー処理におけるハウジング内の温度差から生じるハウジング上面と下面の熱膨張差を緩和することで、ハウジングの変形を抑制し、端子の平坦度を安定に保つ表面実装コネクタを提供する。
【解決手段】 絶縁性のハウジングと該ハウジングに保持される被保持部を有するとともに、一方の端部が前記基板に実装される実装端部とされた複数の導電性の端子とを備えた表面実装コネクタにおいて、前記ハウジングにこのハウジングの上面と被保持部との間に位置して前記ハウジング上面から前記被保持部側への熱伝導を抑止する空隙部を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面実装コネクタに関するものである。

近年、基板への実装が自動的で短時間にでき、量産性、経済性に優れているという点で、表面実装コネクタが実用化されている。

表面実装コネクタは、下記特許文献１に記載されているように、樹脂などの絶縁性材料からなるハウジングと、ハウジングに保持される被保持部を有し、導電性材料からなる端子とで構成されており、基板への実装は、前記端子の一方側端部である実装端部を半田付けすることによって行われる。一般的に、半田付けには、リフロー半田付け処理（単にリフロー処理ともいう）が用いられている。このリフロー処理は、例えば次のような工程を経て行われる。
１）回路基板において前記実装端部を半田付けする個所に半田ペーストを印刷する。
２）前記半田ペースト上に前記実装端部が載るように回路基板上にコネクタを搭載する。
３）前記回路基板を所定方向に搬送しながら、その上から熱を照射して半田ペーストを溶融させ、これにより各端子の実装端部を回路基板に半田付けする。
特開平８−４５５８２号公報

上記半田ペーストの厚さは、一般的に１００〜１５０μｍと僅かであるため、ハウジングの長手方向に設けられた多数の端子を一度に基板表面に半田付けするには、端子の実装端部のすべてが基板に精度よく接すること、すなわち端子の平坦度の高精度化が要求される。

しかしながら、リフロー炉においてはコネクタの上方からの熱照射により基板とコネクタ全体が加熱されるため、樹脂製のコネクタハウジングはその熱により変形しやすい環境にある。すなわち、上方からの熱照射を行うことにより、ハウジングの上面（基板と反対側）から下面（基板側）にかけて生じる温度差からハウジング上面と下面に熱膨張差が生まれ、ハウジング全体がその上面を凸とする弓形に変形しようとする傾向がある。

したがって、前記熱膨張によるハウジングの変形から、ハウジングに保持される被保持部も基板表面と垂直をなす方向に変位してしまい、その結果、端子の平坦度は悪化する。特にハウジングに設ける端子の数が多くてその配列方向にハウジングが長くなると、上記熱によるハウジングの変形度合い、およびこれらが端子平坦度に与える変形の影響はさらに顕著になる。そのため、上記リフロー処理の熱によるハウジングの変形度合いにより、端子数の増加は、実装精度という面において制限を受けるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するものであり、リフロー処理におけるハウジング内の温度差から生じるハウジング上面と下面の熱膨張差を緩和することで、ハウジングの変形を抑制し、端子の平坦度を安定に保つ表面実装コネクタを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる表面実装コネクタは、基板に実装される絶縁性のハウジングと、該ハウジングに保持される被保持部を有するとともに、一方の端部が前記基板に実装される実装端部とされた複数の導電性の端子と、を備えた表面実装コネクタにおいて、前記ハウジングにこのハウジングの上面と被保持部との間に位置して前記ハウジング上面から前記被保持部側への熱伝導を抑止する空隙部を設けたことを特徴としている。

上記表面実装コネクタによれば、リフロー処理による熱照射により、ハウジング上面から下面に向かって伝熱し、その熱によりハウジングは変形する。しかし、ハウジングに設けた空隙部によってその熱伝導は抑えられるため、この空隙部よりも下側のハウジングの部分はその熱による変形が抑制される。したがって、このハウジング部分、すなわち各端子を保持する部分が上向きに凸となる弓形に変形する度合いも抑制され、このハウジング部分により保持される端子の被保持部は、基板表面と垂直をなす方向に変位しにくくなる。よって端子の実装端部の平坦度を安定に保つことができる。

本発明は、前記複数の端子の前記被保持部および前記実装端部が前記基板表面と平行をなす方向に配列された状態で、これらの端子が前記ハウジングに保持されているコネクタについて特に有効である。このコネクタにおいて、前記空隙部は、少なくとも一部の被保持部の上に設けられていることが好ましい。

さらに、前記空隙部が、すべての被保持部の上に形成されているものであれば、その被保持部を保持するハウジング部分の熱変形をより有効に抑止して、端子の平坦度を全体的により安定させることができる。

前記空隙部は、前記端子の配列方向と平行な方向に延びる形状を有することが好ましい。

この構成によれば、端子配列方向と平行な方向について広い領域に渡って、ハウジング上面からの端子保持部への熱伝導を抑止しながら、この空隙部の形成のためのハウジングの高さ寸法の増大を抑えることができる。

また、前記空隙部は、前記端子の配列方向と平行な方向に間欠的に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、ハウジング上面からの端子保持部への熱伝導を抑止しながら、この空隙部形成によるハウジングの強度の低下を抑えることができる。

本発明の表面実装コネクタによれば、端子の平坦度を安定に保つことができる。

本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る表面実装コネクタを示す概略的な斜視図であり、図２はその側面における断面図である。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る表面実装コネクタ１は、例えば合成樹脂などの絶縁性材料からなるハウジング１０と、金属などの導電性材料からなる端子２０を備えている。そして、表面実装コネクタ１は、基板３０に印刷された半田ペースト３１を介して、後述するリフロー半田付け処理にて半田付けされ基板３０上に固定される。

前記ハウジング１０は、幅方向に長尺となる略直方体形状であって、端子２０の挿通する背面壁Ｗｂの反対側には、上面壁Ｗｃと底面壁Ｗｄと側壁Ｗｅとで形成されるコネクタ接続部１２を備えている。このコネクタ接続部１２は、端子２０の挿通方向に開口しており、相手方コネクタと着脱自在に形成されている。

ハウジング１０の背面壁Ｗｂには、複数の端子２０が配列されている。本実施形態においては、４本の端子２０がハウジング１０の高さ方向のほぼ中央であって、ハウジング１０の幅方向に一定のピッチを有するように一列に配列されている。

ハウジング１０の側面壁Ｗｅには、ハウジング１０の幅方向に突出して形成された脚部１５を備えている。この脚部１５は、板状の金属部材を略Ｌ字状に折り曲げて形成されており、一方の端部が側面壁Ｗｅに埋め込まれ、他方の端部が側壁面Ｗｅから露出して形成されている。この脚部１５の底面部は、表面実装コネクタ１を基板３０に搭載したときに基板３０の表面に当接するようになっており、基板３０に対してコネクタ１を安定姿勢に保つことができる。そしてリフロー処理において、脚部１５の底面部と基板３０とが半田付けされてコネクタ１は基板３０に確実に固定される。

前記端子２０は、金属製の線状部材であり、接続端部２１と実装端部２２を有しており、端子２０の一部分である被保持部２３が背面壁Ｗｂに形成された挿通孔に圧入されている。

前記接続端部２１は、前記被保持部２３から基板３０と平行をなす方向に、前記ハウジング１０のコネクタ接続部１２内に突出して形成されている。そして、相手方のコネクタ等がハウジング１０のコネクタ接続部１２に嵌入されると、接続端部２１は、相手方の雌型端子に差し込まれ、表面実装コネクタ１と相手方のコネクタとが電気的に接続される。

前記実装端部２２は、前記被保持部２３から背面壁Ｗｂと垂直をなす方向に突出し、その位置から基板３０に向かって直角に屈曲されて背面壁Ｗｂと平行をなす方向に延び、さらに基板３０の表面とほぼ同じ高さで基板３０と平行をなす方向に折り曲げられて形成されている。すなわち、図２に示すように、端子２０は、ハウジング１０の幅方向から見てその側面は略クランク形状をなしている。

実装端部２２の先端部には、基板３０の表面と対面する平坦面２２ａが形成されており、実装時にはこの平坦面２２ａと基板３０とが接触して基板３０に確実に半田付けできるだけの面積が確保されている。

このように形成された端子２０は、ハウジング１０の背面壁Ｗｂに保持されている。すなわち、端子２０の一部である被保持部２３が背面壁Ｗｂに密着して係止されており、端子２０の姿勢は一定に保持されている。したがって、各端子２０の平坦面２２ａについてもそれぞれが均一高さになるように保持されており、表面実装コネクタ１が基板３０上に載置された際、各端子２０における実装端部２２のすべての平坦面２２ａは、基板３０の半田ペーストが印刷された所定位置に確実に当接するようになっている。

また、背面壁Ｗｂには、配列された前記端子２０とハウジング１０の上面１１ｃとの間に空隙部１４が形成されている。この空隙部１４は、各端子２０の被保持部２３の上に端子２０の配列方向に対して平行な方向に延びて形成されている。そしてこの空隙部１４は、背面壁Ｗｂの表面に略長方形の開口部１４ａを有している。すなわち、各端子２０を保持するハウジング１０の部分とハウジング１０の上面１１ｃとは、その幅方向両端に位置するハウジング１０の側壁のみを介して連結されている。なお、図２に示すように、空隙部１４は、前記コネクタ接続部１２と連通している。

次に本発明の表面実装コネクタ１をリフロー処理により基板３０に実装する場合について説明する。

まず、基板３０の半田付けを行う個所に予め適量の半田ペースト３１を印刷する。この半田ペースト３１の厚さは、１００〜１５０μｍ程度である。そして、基板３０上の半田ペースト３１位置に表面実装コネクタ１を搭載する。上述の通り、実装端部２２の平坦面２２ａのすべてが所定の半田ペースト３１位置に当接する。この状態で前記基板３０をコンベアで搬送しながら加熱炉（リフロー炉）で基板３０全体を加熱し、半田を溶融させて各端子２０を基板に半田付けを行う。

リフロー炉内では、炉内の上方に設置された熱源から熱が照射されて基板３０全体が加熱される。すなわち表面実装コネクタ１は、ハウジング１０の上面１１ｃ側から熱照射されるため、特にハウジング１０の上面１１ｃは加熱されやすい。したがって、ハウジング１０の上面壁Ｗｃはその熱によって変形する。

そしてハウジング１０の上面１１ｃからの熱は上面１１ｃ側から底面１１ｂ側に向かってハウジング１０内を伝熱する。したがって、ハウジング１０の背面壁Ｗｂ内についても基板３０側に向かって伝熱するが、端子２０の被保持部２３の上に設けた空隙部１４が存在しているため、空隙部１４によってその熱伝導は抑制される。すなわち、ハウジング１０を構成する絶縁材料の熱伝導率よりも大気の熱伝導率の方が小さいため、ハウジング上面１１ｃから一定の伝熱速度で伝わってきた熱は、空隙部１４によって熱伝導率が急激に変わることによって、その伝熱する速さは著しく低下する。したがって、空隙部１４よりも基板３０側への熱伝導は抑制されるため、端子２０を保持するハウジング１０の部分の熱変形は抑えられる。その結果、端子２０の被保持部２３は端子２０の配列方向と垂直をなす方向に変位しにくくなるため、各端子２０の実装端部２２は、端子２０の平坦度を安定に保つことができる。よって、実装端部２２の平坦面２２ａは均一高さが保たれるため、すべての端子２０の実装端部２２は、基板３０に印刷された半田ペースト３１の位置に確実に半田付けすることができる。

その後、上記リフロー炉から搬出されて洗浄工程を経ることにより表面実装コネクタ１の基板３０への実装は完了する。

以上のような本発明にかかる表面実装コネクタ１（発明品と称す）と従来の表面実装コネクタ（従来品と称す）について、それぞれ加熱した後に得られた端子の平坦度結果を図３に示す。図３は、２５８℃まで加熱した場合のハウジング１０に配列された各端子２０（ピンＮｏ．）と、各端子２０の端子配列方向と垂直をなす方向の変位（μｍ）との関係を示している。図３によれば、発明品と従来品は共に、加熱することによって、各端子２０の変位がハウジング１０の幅方向中央付近で最大となっている。しかし、発明品は、従来品に比べて、各端子ほぼすべてにおいて５０（μｍ）程度その変位が抑制されている。

このように表面実装コネクタ１において、端子２０の被保持部２３の上に空隙部１４を形成すれば、リフロー処理によるハウジング１０の上面１１ｃからの熱が空隙部１４によって遮断されるため、空隙部１４下のハウジング１０の背面壁Ｗｂはその熱による変形が抑制され、前記被保持部２３は端子配列方向と垂直をなす方向への変位が抑制される。したがって、本発明の表面実装コネクタ１は、熱を受けた場合であっても実装端部２２の端子平坦度を安定に保つことができるため、ハウジング１０が幅方向に長く形成された場合であっても、表面実装コネクタ１をリフロー処理によって基板３０に実装することができる。

また、上述の実施形態においては、端子２０をハウジング１０の幅方向に一列に配列した表面実装コネクタ１について説明したが、これに限定されるわけではなく、端子２０をハウジング１０の幅方向と平行をなす方向に複数列配列させたハウジング１０であってもよい。この場合には、最上段に位置する配列端子２０の上に空隙部１４を設けることが好ましい。このようにすれば、空隙部１４によりハウジング１０の上面１１ｃからの伝熱が抑制され、空隙部１４より下側に位置するハウジング１０の部分は、熱の変形を受けにくいため、複数列形成されたすべての端子２０の変位を抑制することができる。

さらに、図４に示すように、空隙部１４を分割して複数個所設ける構成としてもよい。すなわち、前記図１に示した空隙部１４の左右両外側の側壁に加え、ハウジング１０の幅方向中央部分にも仕切り壁Ｗｆを設けたことにより、ハウジング１０の上面１１ｃ部分と端子２０を保持しているハウジング１０の部分とを３個所（またはそれ以上）に亘って連結する構成としてもよい。このようにして複数の空隙部１４を一方向に間欠的に設けることで、ハウジング１０の上面１１ｃ部分との端子２０を保持しているハウジング１０の部分との連結個所が増え、ハウジング１０の上面１１ｃ部分を支える力が分散するため、ハウジング１０の強度の低下を抑えることができ、しかも本発明のハウジング変形抑止効果を得ることができる。なお、前記仕切り壁Ｗｆは、ハウジング１０の成型時に一体的に設けてもよく、あるいはハウジング１０の本体とは別部材にして付加的に設けるようにしてもよい。

本発明の一実施形態における表面実装コネクタを示す斜視図である。 上記表面実装コネクタを示す概略断面図である。 本発明の表面実装コネクタと従来コネクタとの加熱時における端子の変位量の比較を示す図である。 本発明の別の実施形態における表面実装コネクタを示す斜視図である。

符号の説明

１ 表面実装コネクタ
１０ ハウジング
１４ 空隙部
２０ 端子
２２ 実装端部
２２ａ平坦面
２３ 被保持部
３０ 基板

Claims (5)

1. 基板に実装される絶縁性のハウジングと、
   該ハウジングに保持される被保持部を有するとともに、一方の端部が前記基板に実装される実装端部とされた複数の導電性の端子と、
   を備えた表面実装コネクタにおいて、
   前記ハウジングにこのハウジングの上面と被保持部との間に位置して前記ハウジング上面から前記被保持部側への熱伝導を抑止する空隙部を設けたことを特徴とする表面実装コネクタ。
2. 前記複数の端子の前記被保持部および前記実装端部が前記基板表面と平行をなす方向に配列された状態で、これらの端子が前記ハウジングに保持されており、前記空隙部は、少なくとも一部の被保持部の上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装コネクタ。
3. 前記空隙部は、すべての被保持部の上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装コネクタ。
4. 前記空隙部は、前記端子の配列方向と平行な方向に延びる形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表面実装コネクタ。
5. 前記空隙部は、前記端子の配列方向と平行な方向に間欠的に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の表面実装コネクタ。

Images