JP2007250964A - ピン端子のリフロー半田付け方法およびそのピン端子 - Google Patents

Abstract

【課題】表面実装部品と同時にリフロー半田付けでき、回路基板のスルーホールに対して十分な量の半田により接続できるピン端子のリフロー半田付け方法およびそのピン端子を提供する。
【解決手段】一方端を断面が多角形状で角部に面取りを施した角柱部位２と、当該部位の他方端側にフランジ３を設け、角柱部位の長さが回路基板４のスルーホール５の全長よりも短く設定したピン端子１を、フランジ３が回路基板１のスルーホール５の縁部に突き当たる迄角柱部位部を圧入(第１工程)し、次いで回路基板の実装面にメタルマスク６によりクリーム半田７を印刷（第２工程）し、表面実装部品８を搭載（第３工程）して、リフローする（第４工程）。この結果、角柱部位の角部に面取りを施してあるので、スルーホール５の内周面に傷を付けずに、且つ圧入部位が多角形状なのでスルーホール内面との隙間に溶融半田が浸透し、強固なピン端子１の接続が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピン端子のリフロー半田付け方法およびそのピン端子に関するもので、より具体的には、ピン端子を表面実装部品とともに回路基板へ実装する構成における組み付け方法の改良に関する。

よく知られるように、電子部品の回路基板への搭載，接続は表面実装と呼ばれる技術によることが多い。これはチップ形状の電子部品（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ）を、回路基板の表面に設けた配線パターンに半田付けすることにより固定，接続し、高密度実装を実現している。

しかし、表面実装方式の回路基板であっても、リードピンを有した電子部品（ＩＭＤ：Ｉｎｓｅｒｔ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）を混在させて搭載したいという要求があり、例えば他の回路基板との接続点や、コネクタに対する接続点などのためにピン端子を組み付けることが行われている。ピン端子は、回路基板に設けたスルーホールへ挿入して半田付けし、これにはフロー半田付け方法や、特許文献１，２などに見られるようなリフロー半田付け方法などがある。
特開平５−２１１２３号公報 特開平１０−１３５６２１号公報

しかし、そうした従来のピン端子の半田付け方法では以下に示すような問題がある。フロー半田付けを行う場合、既に実装してある表面実装部品を保護するためマスキング工程が必要となり、作業工程が増えて作業性が悪いという問題がある。つまり、回路基板に表面実装部品が混在する構成なので、まず表面実装部品をリフロー半田付けし、次にそれら表面実装部品をマスキングし、そして回路基板を反転させてピン端子をスルーホールへ挿入し、これをフロー半田付けするという工程手順になり、工程数が多く作業性が悪い。

特許文献１に開示された発明では、スルーホールに対するピン端子の嵌め合いは、抜け落ちを考慮して適宜に緻密に設定する必要がある。そのため、ピン端子の圧入に大きな力が必要になる。また、嵌め合い関係が緻密なため、溶融半田の浸透量が少なくなり勝ちで電気的な接続の確実性で不安があり、大電流を流すための接続用途には向かない。

特許文献２にものでは、ピン端子に半田リングを圧入しておくことから、それには手間がかかり生産性が低い問題がある。

この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、表面実装を行うための回路基板についても、表面実装部品とともにピン端子も同時にリフロー半田付けでき、回路基板のスルーホールに対して十分な量の半田により接続できるピン端子のリフロー半田付け方法およびそのピン端子を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明に係るピン端子のリフロー半田付け方法は、回路基板のスルーホールに挿入して起立姿勢に固着させるピン端子のリフロー半田付け方法であって、前記ピン端子は少なくとも一方端を断面が多角形状の角柱部位とし、第１工程では当該角柱部位を前記スルーホールへ圧入させ、第２工程では前記回路基板の実装面にクリーム半田を印刷し、第３工程では前記回路基板上に表面実装部品を所定に載せて、第４工程では前記回路基板をリフロー炉に入れて加熱する。

また、前記ピン端子は前記角柱部位の長さを前記スルーホールの孔全長よりも短く設定し、前記第１工程から前記第４工程までを順に行うようにした。また、前記ピン端子は前記角柱部位の他方端側にフランジを有し、前記第１工程において当該フランジが前記スルーホールの縁部に突き当たる状態とし、前記第２工程から前記第４工程までを順に行うようにするとよい。

さらに、前記ピン端子の角柱部位の外接円の直径は、スルーホールの内径に対して大きく、かつ、前記角柱部位の角部がスルーホールの内周に食い込む量がスルーホールの内周面に形成されたメッキの厚さよりも小さく設定し、スルーホールの内周面のメッキ層部位に前記角部が食い込むようにするとよい。

一方、本発明に係るピン端子は、回路基板のスルーホールに挿入して起立姿勢に固着させるものであって、前記ピン端子は少なくとも一方端を断面が多角形状の角柱部位とし、当該角柱部位の長さを前記スルーホールの孔全長よりも短く設定し、前記角柱部位には他方端側にフランジを設ける構成にした。更に、前記ピン端子の角柱部位の各部には面取りを施すとよい。

したがって本発明では、ピン端子の組み付けは回路基板のスルーホールへ角柱部位を圧入させるので、スルーホールとの嵌め合いは、そのスルーホールの円形孔の内面に対して角柱部位の角部だけが接触する状態となる。したがって、従来の単なる円柱形状のピン端子を圧入させる嵌め合い関係と比べて接触点が減り、圧入に要する力（圧入力）を安定した低い力にすることができる。

ピン端子の角柱部位は多角形状の対角寸法をスルーホールの内径に対して幾分大きく設定し、角柱部位の角部がスルーホールの内周にわずかに食い込むような取り合い関係が好ましい。これにより、圧入には適度に大きな力を加えることになるが、単に圧入させた第１工程の時点でスルーホールに対して電気的な接続を確実に得ることができる。

この場合、スルーホールの円形孔に多角形状のものを嵌め合わせるので両者の間には隙間が生じ、角柱部位の外周の平坦面とスルーホールの内面との間にできた隙間にはリフロー炉での加熱の際に溶融半田が流れ込むことになり、半田が十分に流れ込むスペースを確保することができる。

また、角柱部位の長さをスルーホールの孔全長よりも短く設定しているので、角柱部位の先端面がスルーホールの孔内に位置し、回路基板の実装面側から見てくぼみ部位ができる。このため、第２工程で行うクリーム半田の印刷ではクリーム半田をくぼみ部位の容積分は増量させて多量に充填でき、リフロー炉での加熱において、上記した角柱部位によるスルーホールとの隙間に十分な量を流し込ませることができる。その結果、機械的な強度も十分に得ることができ、電気的な接続を確実に得ることができる半田付けが行える。

また、角柱部位には他方端側にフランジを設けているので、第１工程の圧入ではフランジがスルーホールの縁部に突き当たる状態で止まり、圧入長さを一義に決めることができ、ピン端子の組み付けを適正に行える。そして、スルーホールの縁部に対してフランジが蓋になるので、リフロー炉での加熱では溶融半田が下側へ流出することを防止できる。

以上のように、本発明に係るピン端子のリフロー半田付け方法では、ピン端子は回路基板には表面実装部品とともに組み付けでき、同時にリフロー半田付けが行える。このため、半田付け工程はただ一度の工程だけで済み、手間が省けて作業性がよい。そして、ピン端子はスルーホールに対して十分な量の半田により接続できる。

したがって、ピン端子は電力供給のための接続用途に好ましく利用でき、例えば主回路基板と副回路基板との接続にピン端子を配置し、これにより両回路基板間に大電流を流すことが行える。

図１は、本発明の一実施の形態を示すピン端子の斜視図である。本形態においてピン端子１は、一方端を断面が多角形状の角柱部位２とし、この角柱部位２には他方端側にフランジ３を設けている。角柱部位２は、回路基板のスルーホールへ圧入させる部位になっていて、その長さｈ２はスルーホールの孔全長よりも短く設定している。角柱部位２は本形態では断面形状を正六角形としてある。また、角柱部位２の断面形状は例えば三角形や四角形など、適宜な多角形状に形成でき、何れにしても多角形状とすることにより後述するような特徴的な機能を実現できる。さらに、本実施形態では、角柱部位２の角部は、面取りを施してある。

ところで、ピン端子１は他の回路基板との接続点や、コネクタに対する接続点などに利用することが多く、棒状の形態なので外径を比較的に細くしたものでも電流容量が大きく、スルーホール５との半田付けを確実にすることにより、大電流を流すための接続用途に適用が好ましい。

このピン端子１は回路基板に対しては他の表面実装部品とともに組み付け、リフロー半田付けを行う。これには図２（ａ）に示すように、まず第１工程において角柱部位２を回路基板４のスルーホール５へ圧入させる。このとき、角柱部位２の角部に面取りを施してあるので、スルーホールの内周面に傷が付かない。ピン端子１にはフランジ３を設けてあるので、この圧入により当該フランジ３がスルーホール５の縁部に突き当たる状態となる。次に第２工程では図２（ｂ）に示すように、回路基板４の実装面にメタルマスク６を載せてクリーム半田７を印刷する。そして第３工程では図２（ｃ）に示すように、回路基板４上に表面実装部品８を所定に載せて、続く第４工程では図２（ｄ）に示すように、回路基板４をリフロー炉に入れて加熱する。これにより、ピン端子１は回路基板４のスルーホール５に起立姿勢で固着し、半田付けが完了する。

このように、本発明に係るピン端子１の組み付けは、回路基板４のスルーホール５へ角柱部位２を圧入させるので、スルーホール５との嵌め合いは図３に示すように、スルーホール５の円形孔の内面に対して角柱部位２の角部だけが接触する状態となる。したがって、従来の単なる円柱形状のピン端子を圧入させる嵌め合い関係と比べて接触点が減り、圧入に要する力（圧入力）を安定した低い力にすることができる。

さらに本実施の形態では、角柱部位２については多角形状の対角寸法（外接円の直径）をスルーホール５の内径に対して幾分大きく設定し、角柱部位２の角部がスルーホール５の内周にわずかに食い込むような取り合い関係にしている。このため、圧入には適度に大きな力を加えることになるが、単に圧入させた第１工程の時点でスルーホール５に対して電気的な接続を確実に得ることができる。つまり、本実施の形態では、スルーホール５の内周面に形成されメッキ層５ａの膜厚を４０μｍ程度と比較的厚く設定したため、上述の寸法設定にし角柱部位２の角部がメッキ層５ａ内に食い込んだとしても、当該メッキ層５ａが破断等されず強固な嵌め合い状態を保持できる。これにより、大電流に適したものとなる。

そして、円形孔に多角形状のものを嵌め合わせるので両者の間には隙間が生じ、角柱部位２の外周の平坦面とスルーホール５の内面との間にできた隙間にはリフロー炉での加熱の際に溶融半田が流れ込むことになり、半田が十分に流れ込むスペースを確保することができる。

また、角柱部位２の長さｈ２をスルーホール５の孔全長よりも短く設定しているので、角柱部位２の先端面がスルーホール５の孔内に位置し、回路基板４の実装面側から見てくぼみ部位ができる。このため、第２工程で行うクリーム半田７の印刷ではクリーム半田をくぼみ部位の容積分は増量させて多量に充填でき、リフロー炉での加熱（第４工程）において、上記した角柱部位２によるスルーホール５との隙間へ溶融半田を十分に多量に流し込ませることができる。その結果、機械的な強度も十分に得ることができ、電気的な接続を確実に得ることができる半田付けが行える。

また、角柱部位２には他方端側にフランジ３を設けているので、第１工程の圧入ではフランジ３がスルーホール５の縁部に突き当たる状態で止まり、圧入長さを一義に決めることができ、ピン端子１の組み付けを適正に行える。そして、スルーホール５の縁部に対してフランジ３が蓋になるので、リフロー炉での加熱（第４工程）では溶融半田が下側へ流出することを防止できる。

ここに本発明では、ピン端子１は回路基板４には表面実装部品８とともに組み付けでき、同時にリフロー半田付けが行える。このため、半田付け工程はただ一度の工程だけで済み、手間が省けて作業性がよい。そして、ピン端子１はスルーホール５に対して十分な量の半田により接続できる。したがって、ピン端子１は電力供給のための接続用途に好ましく利用でき、例えば主回路基板と副回路基板との接続にピン端子を配置し、これにより両回路基板間に大電流を流すことが行える。

前記ピン端子の角柱部位の各部には面取りを施してあり尖っていないので、スルーホールの内周に食い込む際にスルーホールの内周面に傷を付けず、スルーホール信頼性を損なうことが無く、切りくずも出ないので絶縁部位の短絡不具合の心配も不要な接続が可能となる。

本発明の一実施の形態を示すピン端子の斜視図である。 本発明に係る作業工程を順に示す側面図である。 スルーホールに対するピン端子の嵌め合いを説明する平面図である。

符号の説明

１ ピン端子
２ 角柱部位
３ フランジ
４ 回路基板
５ スルーホール
５ａ メッキ層
６ メタルマスク
７ クリーム半田
８ 表面実装部品

Claims (6)

1. 回路基板のスルーホールに挿入して起立姿勢に固着させるピン端子のリフロー半田付け方法であって、
   前記ピン端子は少なくとも一方端を断面が多角形状の角柱部位とし、第１工程では当該角柱部位を前記スルーホールへ圧入させ、第２工程では前記回路基板の実装面にクリーム半田を印刷し、第３工程では前記回路基板上に表面実装部品を所定に載せて、第４工程では前記回路基板をリフロー炉に入れて加熱することを特徴とするピン端子のリフロー半田付け方法。
2. 前記ピン端子は前記角柱部位の長さを前記スルーホールの孔全長よりも短く設定し、前記第１工程から前記第４工程までを順に行うことを特徴とする請求項１に記載のピン端子のリフロー半田付け方法。
3. 前記ピン端子は前記角柱部位の他方端側にフランジを有し、前記第１工程において当該フランジが前記スルーホールの縁部に突き当たる状態とし、前記第２工程から前記第４工程までを順に行うことを特徴とする請求項１または２に記載のピン端子のリフロー半田付け方法。
4. 前記ピン端子の角柱部位の外接円の直径は、スルーホールの内径に対して大きく、かつ、前記角柱部位の角部がスルーホールの内周に食い込む量がスルーホールの内周面に形成されたメッキの厚さよりも小さく設定し、スルーホールの内周面のメッキ層部位に前記角部が食い込むようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のピン端子のリフロー半田付け方法。
5. 回路基板のスルーホールに挿入して起立姿勢に固着させるピン端子であって、
   前記ピン端子は少なくとも一方端を断面が多角形状の角柱部位とし、当該角柱部位の長さを前記スルーホールの孔全長よりも短く設定し、前記角柱部位の他方端側にはフランジを設けることを特徴とするピン端子。
6. 前記ピン端子の角柱部位の各部には面取りを施してあることを特徴とする請求項５に記載のピン端子。

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