JP2008108663A

JP2008108663A - 回路基板に対するコネクタの実装構造

Info

Publication number: JP2008108663A
Application number: JP2006292319A
Authority: JP
Inventors: Fumio Oshita; 文夫大下
Original assignee: TAKAMATSU MEKKI KK
Current assignee: TAKAMATSU MEKKI KK
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】回路基板のハウジングに対してコネクタを表面実装するに当たり、接続金具を用いることなくはんだ付けの強度的信頼性が得られ、また、リフローによっても品質が維持される回路基板に対するコネクタの実装構造を提供する。
【解決手段】コネクタの樹脂で成形されるハウジングを回路基板に対してはんだ付けしてなり、ハウジングのはんだ付けする箇所に導電性ペーストを塗布し、ハウジングが導電性ペーストの塗膜を介して回路基板にはんだ付けがなされている。
【効果】回路基板のハウジングに対してコネクタを表面実装するに当たり、接続金具を用いることなく、それに代えてスペースを取らない導電性ペーストの塗膜によることにして、はんだ付けの強度的信頼性を確保することができたものであり、また、リフローの反復によっても結合強度が保持されるので、コネクタの実装において省スペース化を不都合なく有効に図り得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、コネクタを介して回路基板に電子部品を接続する際に、接続金具を省くことにより省スペース化を図った回路基板に対するコネクタの実装構造に関する。

回路基板に対するコネクタの実装について、機械的なコネクタが使用されると、コネクタの複雑な構造からその凹凸によりスペースをとるために、最近では、電子機器の小型化の進展に伴い、コネクタを回路基板に平たく表面実装する技術が開発され、これにより電子機器内部の省スペース化およびそれに伴う高密度化が図られている。

図５は、従来の表面実装の一例を概略図で示したもので、これによると、一般的に単に金具と称される接続金具５２，５２を使用し、同図（ａ）に示すように、コネクタの樹脂部を構成するハウジング５０の両端にその金具５２，５２を接着し、同図（ｂ）に示す如く、両金具５２，５２に回路基板５４がはんだ５６，５６で接続される。この場合、コネクタ４８のハウジング５０と板状において回路基板５４が面接するので、従来の器具的なコネクタの使用に比べてスペースが余りとられることはない。

接続金具は、はんだ付けしやすく金属に錫系のめっきを施した材質のものが多用され、上記のようにハウジングに装着し、実装後の回路基板との接合強度が高められる。基本的には、コネクタのリード部が回路基板のパターンに接続するが、その補助的（補強）の役割を果たすもので、そのためはんだ付けの信頼性が要求される。また、アースを果たす役割も期待され導電性であることが望ましいとされる。なお、現在ほとんどのコネクタに装着されている。

図５の場合、接続金具５２，５２は、ハウジング２の下端の両側隅角に嵌まるＬ字形であるが、図６および図７に示すように、板状であってハウジング２の両側面に接着され、下端が下に突き出る形状のものもある。そして、接続金具５２，５２に回路基板５４がはんだ付けされることにより、コネクタ４８のリード部５８が回路基板５４のパターンに接続される。

接続金具５２，５２を用いる上記のような従来の方法であると、それによって回路基板との接続強度が得られるが、接続金具５２，５２がハウジング５０の両側面に突出し食み出しているため、食み出し部分が省スペース化の障害となりこの点の改善が望まれていた。しかしながら、接続金具５２，５２を省いた場合には、はんだ付けの信頼性を如何に確保するか、また、実装後において繰り返されるリフローに伴う温度サイクルに適応可能かどうか等が課題となった。

この発明は、かかる着眼点によるもので、回路基板のハウジングに対してコネクタを表面実装するに当たり、接続金具を用いることなくはんだ付けの強度的信頼性が得られ、また、リフローによっても品質が維持される回路基板に対するコネクタの実装構造を提供することを課題とした。

上記の課題を解決するために、この発明は、コネクタの樹脂で成形されるハウジングを回路基板に対してはんだ付けしてなり、ハウジングのはんだ付けする箇所に導電性ペーストを塗布し、ハウジングが導電性ペーストの塗膜を介して回路基板にはんだ付けがなされていることを特徴とする回路基板に対するコネクタの実装構造を構成した。

上記のような構成によれば、後記実施形態において説明するように、導電性ペースト（特に銀粉含有のもの）が、はんだ付けの濡れ性に良好であるので、容易にはんだ付けをなすことができ、また、はんだ付けやリフローに伴う加熱によっても、はんだや導電性ペーストの塗膜に気泡が生じたりクラックが生じたりするという不都合を招来しない。

以上説明したように、この発明によれば、回路基板のハウジングに対してコネクタを表面実装するに当たり、接続金具を用いることなく、それに代えてスペースを取らない導電性ペーストの塗膜によることにして、はんだ付けの強度的信頼性を確保することができたものであり、また、リフローの反復によっても結合強度が保持されるので、コネクタの実装において省スペース化を不都合なく有効に図り得るという優れた効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２は、この発明の実施形態を示したもので、そのうち図１は、従来例として説明した図５に対応して示す概略説明図であって、図１（ａ）がコネクタ１に対して導電性ペースト５，５を塗布した状態を示し、図１（ｂ）が導電性ペースト５，５の塗膜に回路基板３をはんだ付けし、そのフィレット７，７がそれぞれ塗膜と回路基板３との間に介在している。

この実施形態では、ハウジング２に、前記した図５の接続金具５２，５２が取り付けられていた丁度その箇所に、つまり、ハウジング２の両端の隅角において下面と側面とにわたって導電性ペースト５を塗布したが、このようにしたときは、フィレット７，７がそのＬ字形両面にわたるために、回路基板３のはんだ付けが特に強固なものとなる。そのため、リード部５８（図６，図７参照）が回路基板３のパターンに強固に安定して接続される。

導電性ペースト５としては、例えば、次のようなものを使用することができる。
（１）ポリブタジエン系樹脂とイソシアネート系化合物やカプロラクタムでブロック化したブロック化イソシアネート化合物を結合剤に使用した銀ペースト（特開昭５９−２０６４５９号公報）
（２）フレーク状（りん片状）銀粉と共重合ポリエステル樹脂とブロック化イソシアネート化合物を結合剤に使用した銀ペースト（特開平１−１５９９０６号公報）
これらの導電性ペーストは、それに含有する樹脂の接着性からハウジング２の樹脂との密着性が良好であり、また、含有する銀粉がはんだと溶融における親和性から優れた濡れ性を持っている。この「樹脂部に対する密着性」と、「はんだの濡れ性」が重要であるので、導電性ペースト５の選択においてはこの点が肝要とされる。なお、ここに、「樹脂に対する密着性」とは、樹脂に対する固着強度と塗布容易性とを有していることをいうものとし、これも重要である。

（比較例）
次に、接続金具無しを実現するこの発明の課題として、コネクタ１のハウジング２に対して、回路基板３を如何にはんだ付けするかについて次のような試作をして検討し、数多くの実験・研究を経てこの発明の完成に至った。その経過とともにこの発明を検証する。

（１）まず、最初の頃には、ハウジング２に対して全面めっきを施し、部分的にはんだ付けした。しかし、これによると、はんだ付けの箇所において、めっき境界に剥離の原因となる気泡が生じたために、コネクタ１との密着強度に難点があることが分かった。

これに対して、この発明では、導電性ペースト５の境界に、はんだ熱等を原因とする気泡が生じるということはなかった。すなわち、導電性ペースト５の塗膜の強度が実証された。

（２）次に、ハウジング２に対して導電性ペーストを塗布してから、その上にバレルめっきを施したが、これによると、導電性ペーストの塗布について、バレルめっきの施工との関係で、均一性などの塗布精度が特に要求され、ある程度の精度、処理能力を要求すると、設備投資が過大にコスト高となることが分かった。

これに対して、本願の発明であると、導電性ペースト５の上にバレルめっきを施すことはないので、導電性ペースト５の塗布精度が余り問題とならなく、塗布作業が容易である。特に、上記のようにハウジング２の隅角両面にはその稜線が刷毛の案内となるので導電性ペースト５の塗布が容易である。

（３）さらに、ハウジングに対して部分的に（上記接続金具５２，５２の接着箇所）に金めっきを施し、その部分に回路基板をはんだ付けした。しかし、この場合では、はんだ濡れ性には問題はないが、温度サイクル（温度変化の反復）により金とのはんだ付け境界箇所にクラックが発生することが分かった。クラックの発生程度については、一般民生品には使用可能のレベルにあるが、メーカーによっては、産業機械用として高いレベルを要求するので、これには対応できなかった。また、金めっき部分をパターン間の接続に使うという形態では、電気抵抗値にも高いレベルが要求され、それには対応してないということが分かった。

表１は、温度サイクル試験における１サイクルの温度変化条件を示すものである。上記（３）の金めっきの場合であると、１００サイクルでクラックの発生があったが、本願発明では、同じ条件でクラックの発生がなく、３００サイクル程度でやゝクラックの発生が見られたので、特殊産業機械用としての高いレベル要求に対応できることが分かった。

また、電気抵抗値については、図３，図４に示すように、サンプルＶ２を実装状態において試験を行った。これによると、上記金めっきの場合であると、図４に示すように、矩形立方体の樹脂サンプル（左右幅３ｍｍ、奥行き２．５ミリ、厚み２ｍｍ）の上面と左右側面との全面（斜線部）にわたって金めっきを施し、基板上のパターンに対してはんだ付け（フィレット）し、はんだ接合部間の電気抵抗を測定したものであるが、導体抵抗値はおよそ１５０ｍΩ／ｍｍと高く、グランドや接触を目的に使用するには導電性に不足するという結果であった。

これに対して、本願発明についても同一の条件で試験を行った。つまり、同形同大の樹脂サンプルに上面と左右側面の全面にわたって導電性ペーストを塗布して試験装置に供した。その結果、１２０ｍΩ／ｍｍと導電性が良好に改善されることが分かった。

さらに、上記の他に（４）として、金めっきの代わりに、サンプルにはんだ濡れ性のある導電性塗料を塗布して同様の実験を行った。これによると、温度サイクル試験では、１００サイクルでクラックの発生が見られなかったが、はんだ濡れ性に不足が見られ結合強度や導電性等に懸念があった。

本願の発明では、以上の比較試験の結果から見て、クラックの発生がないことはもとより、結合強度や導電性について高いレベルの要求に応じうるものであることは判明した。

この発明の回路基板に対するコネクタの実装構造について、回路基板の装着前の図（ａ）と、装着後の図（ｂ）とを上下対応に配列して示す概略断面図である。図１のＸ部の拡大断面図である。ハウジングのサンプルについて電気抵抗値を測定する状態を示す斜視図である。同測定に試供するサンプルを示す斜視図である。図１に対応する図（ａ），（ｂ）からなる従来例の説明図である。従来例および本発明を説明するために例示するコネクタの平面図である。同コネクタの正面図である。

符号の説明

１コネクタ
２ハウジング
３回路基板
５塗膜としての導電性ペースト
７はんだ付けのフィレット

Claims

コネクタの樹脂で成形されるハウジングを回路基板に対してはんだ付けしてなり、ハウジングのはんだ付けする箇所に導電性ペーストを塗布し、ハウジングが導電性ペーストの塗膜を介して回路基板にはんだ付けがなされていることを特徴とする回路基板に対するコネクタの実装構造。