JP2008146995A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来、ＳＭＴ型のコネクタではピン数をあまり多く設定することができず、スルーホール型のコネクタでは、該コネクタが大型化してしまうという問題があった。
【解決手段】回路基板２０に実装されるコネクタ１０であって、前記回路基板２０に接続されるコネクタピンとして、回路基板２０に対して表面実装にて接続されるＳＭＴコネクタピン１２と、回路基板２０のスルーホール２１に挿入された状態で該回路基板２０に対して接続されるスルーホールコネクタピン１３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板に実装されるコネクタに関し、特にＳＭＴコネクタピンとスルーホールコネクタピンとの両方を備えたコネクタに関する。

一般的に、プリント配線板等の回路基板には、該回路基板と外部機器等とを電気的に接続するためのコネクタが実装されている。
このコネクタとしては、該コネクタのピンを回路基板に形成されたスルーホールに挿入してはんだ付け接合することにより、該ピンと回路基板に形成される回路パターンとを接続する、スルーホール型のコネクタがある。
例えば、図７、図８に示すように、スルーホール型のコネクタ１１０は、コネクタハウジング１１１に組み付けられている多数のコネクタピン１１２・１１２が、回路基板１２０に形成されるスルーホール１２１に挿入された状態で、該スルーホール１２１部に形成されるランド１２２とはんだ１４０により接続されている。

また、前記コネクタとしては、コネクタのピンと回路基板の表面に形成されたパッドとを、該パッドに塗布されたはんだペーストにより接続する、ＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）型のコネクタも知られている。
前記ＳＭＴ型のコネクタは、スルーホール型コネクタに比べてピンピッチを狭く構成したり、厚みを薄く形成したりする等、小型化を図ることができるため、回路基板が組み込まれる電子機器の小型化や高密度実装化の要請により、近年多く用いられるようになっている。

図９、図１０に示すように、前記ＳＭＴ型のコネクタ１６０は、コネクタハウジング１６１に組み付けられている多数のコネクタピン１６２・１６２・・・が、回路基板１７０の表面に形成されるパッド１７１とはんだ１４０により接続されている。
このように、コネクタピン１６２・１６２・・・が回路基板１７０表面のパッド１７１とはんだ接続されるＳＭＴ型コネクタとしては、例えば特許文献１に示すようなコネクタがある。
特開２０００−２９４９６０号公報

前述のごとく、回路基板１７０表面のパッド１７１にコネクタピン１６２・１６２・・・が接続されるＳＭＴ型コネクタ１６０においては、各コネクタピン１６２・１６２・・・を回路基板１７０の各パッド１７１に適正にはんだ接合するために、図１１に示すように、該ＳＭＴ型コネクタ１６０を回路基板１７０に載置した際に、全てのコネクタピン１６２・１６２・・・が、パッド１７１に塗布されたペースト状のはんだ１４０と接していることが重要であり、各コネクタピン１６２・１６２・・・の先端部下面（パッド１７１と接続される部分の下面）の平坦度を確保することが必要である。

一般的に、各コネクタピン１６２・１６２・・・の先端部下面の平坦度、即ち該先端部下面の高さ位置のばらつきは、前記パッド１７１に塗布されるペースト状のはんだ１４０の厚み等を考慮すると、１００μｍ程度以下に抑えることが必要である。
このように、各コネクタピン１６２・１６２・・・の先端部下面の平坦度を確保するためには、該コネクタピン１６２・１６２・・・の配列を段方向に所定段数以下（例えば２段以下、図９参照）、列方向に所定列以下（例えば２５列以下、図１１参照）とする必要があり、ＳＭＴ型コネクタ１６０が有するコネクタピン１６２・１６２・・・のピン数をあまり多く設定することができず（段方向に２段、列方向に２５列の場合、ピン数は５０ピンとなる）、回路基板１７０の高密度実装化に対応することが困難となる。

一方、前述のスルーホール型のコネクタ１１０においては、各コネクタピン１１２・１１２を、回路基板１２０に形成されるスルーホール１２１に挿入した状態ではんだ１４０により接続されるため、各コネクタピン１１２・１１２の先端部の平坦度はさほど要求されないが（例えば１ｍｍ程度以下の平坦度）、回路基板１２０にスルーホール１２１やランド１２２を形成する関係上、コネクタピン１１２・１１２のピッチをあまり小さくすることができず、該コネクタ１１０が全体的に大型化してしまうという問題がある。

上記課題を解決するコネクタは、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、回路基板に実装されるコネクタであって、前記回路基板に接続されるコネクタピンとして、回路基板に対して表面実装にて接続されるＳＭＴコネクタピンと、回路基板のスルーホールに挿入された状態で該回路基板に対して接続されるスルーホールコネクタピンとを備える。
これにより、スルーホールコネクタピンのみを用いてコネクタを構成した場合に比べて小さなコネクタを簡単な作業かつ小型の設備にて構成することができるとともに、ＳＭＴコネクタピンのみを用いてコネクタを構成した場合よりも多ピンのコネクタを少ない部品点数で構成することができる。

また、請求項２記載のごとく、前記ＳＭＴコネクタピンとスルーホールコネクタピンとは、同一のコネクタハウジングに組み付けられている。
これにより、さらに部品点数を削減するとともに、コネクタの小型化を図ることができる。

また、請求項３記載のごとく、前記ＳＭＴコネクタピンが組み付けられるコネクタハウジングと、前記スルーホールコネクタピンが組み付けられるコネクタハウジングとが別体に形成される。
これにより、スルーホールピンコネクタのみでコネクタを構成した場合に比べて小型しつつ、スルーホールピンコネクタのみのコネクタと同等のピン数のコネクタを構成することができる。
また、適宜ピン数を備えたＳＭＴピンコネクタおよびスルーホールピンコネクタを適宜組み合わせることで、所望のピン数のコネクタを必要に応じて容易に構成することが可能となる。

また、請求項４記載のごとく、前記ＳＭＴコネクタピンおよびスルーホールコネクタピンは、正面視においてマトリックス状に配置され、前記ＳＭＴコネクタピンはスルーホールコネクタピンよりも下段に配置されている。
これにより、ＳＭＴコネクタピンの水平部分の長さが短くなるとともに、前記水平部分から下方に屈曲される垂直部分の長さのばらつきが小さくなるため、
該ＳＭＴコネクタピンの回路基板との接続部の高さ位置のばらつきを減少することができ、ＳＭＴコネクタピンを上段側に配置した場合にくらべて、各ＳＭＴコネクタピンの接続部１２ａの平坦度を高めて（前記接続部の高さ位置ばらつきを小さくして）、該接続部と回路基板のパッドとを適正に接続することが可能となる。

本発明によれば、スルーホールコネクタピンのみを用いてコネクタを構成した場合に比べて小さなコネクタを簡単な作業かつ小型の設備にて構成することができるとともに、ＳＭＴコネクタピンのみを用いてコネクタを構成した場合よりも多ピンのコネクタを少ない部品点数で構成することができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

本実施形態にかかるコネクタ端子の構成について説明する。
図１、図２に示すコネクタ１０は、コネクタハウジング１１、複数のＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・、および複数のスルーホールコネクタピン１３・１３・・・を備えており、該ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・およびスルーホールコネクタピン１３・１３・・・は同じコネクタハウジング１１に組み付けられている。

前記ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・は、外部機器のケーブル等が接続されるコネクタハウジング１１の接続側１１ａから、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・およびスルーホールコネクタピン１３・１３・・・が回路基板２０に接続されるコネクタハウジング１１の実装側１１ｂまで略水平方向に貫通しており、該実装側１１ｂに突出したＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・は下方に屈曲されている。

下方に屈曲された実装側１１ｂのＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の下端には、前記回路基板２０の表面２０ａに形成されるパッド２３と接続される接続部１２ａが形成されている。
前記接続部１２ａは、例えばＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の下方に屈曲された部分の下端を略水平方向外側へ屈曲させて形成している。
そして、前記ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の接続部１２ａは、はんだ４０により前記回路基板２０のパッド２３と接続されている。

前記スルーホールコネクタピン１３・１３・・・は、前記コネクタハウジング１１の接続側１１ａから、前記実装側１１ｂまで略水平方向に貫通しており、該実装側１１ｂに突出したスルーホールコネクタピン１３・１３・・・は下方に屈曲されている。
下方に屈曲された実装側１１ｂのスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の下端部１３ａは、前記回路基板２０に形成されたスルーホール２１に挿入されており、
スルーホール２１に挿入されたスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の下端部１３ａと、回路基板２０のスルーホール２１部に形成されるランド２２とが、はんだ４０により接続されている。

なお、前記ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・および前記スルーホールコネクタピン１３・１３・・・は、金属部材等の導電部材にて構成されており、前記コネクタハウジング１１は、合成樹脂等の絶縁部材にて構成されている。

また、図２、図３に示すように、前記ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・およびスルーホールコネクタピン１３・１３・・・は、それぞれ列方向（図２における左右方向）に複数列、段方向（図２における上下方向）に複数段設けられ、マトリックス状に配置されている。
前記ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・は、例えば列方向に２５列、段方向に２段設けられ、前記スルーホールコネクタピン１３・１３・・・は、例えば列方向に２５列、段方向に２段設けられており、該ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・はスルーホールコネクタピン１３・１３・・・よりも下段に配置されている。

段方向に２段設けられるＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・のうち、下段側に配置されるＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の接続部１２ａとコネクタハウジング１１との距離ｄ１は、上段側に配置されるＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の接続部１２ａとコネクタハウジング１１との距離ｄ２よりも小さくなるように短く構成されている。
また、前記距離ｄ２は、段方向に２段設けられるスルーホールコネクタピン１３・１３・・・のうち下段側に配置されるスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の下端部１３ａとコネクタハウジング１１との距離ｄ３よりも小さくなるように構成されている。
さらに、前記距離ｄ３は、段方向に２段設けられるスルーホールコネクタピン１３・１３・・・のうち上段側に配置されるスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の下端部１３ａとコネクタハウジング１１との距離ｄ４よりも小さくなるように構成されている。

つまり、前記距離ｄ１・ｄ２・ｄ３・ｄ４の大きさは、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４の関係にあり、前記ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の接続部１２ａ・１２ａとコネクタハウジング１１との距離ｄ１および距離ｄ２は、該ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・よりも上段に配置される前記スルーホールコネクタピン１３・１３・・・の下端部１３ａ・１３ａとコネクタハウジング１１との距離ｄ３および距離ｄ４よりも小さく構成されている。

これは、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・およびスルーホールコネクタピン１３・１３・・・が、コネクタハウジング１１の実装側１１ｂで下方に屈曲されているためであり、下段に配置されるＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・と上段に配置されるスルーホールコネクタピン１３・１３・・・を交差させることなく回路基板２０に接続するために、段方向において下段に配置されているＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の前記距離ｄ１・ｄ２を上段に配置されているスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の前記距離ｄ３・ｄ４よりも小さく構成している（さらには、上下２段のＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・のうち、下段のＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の前記距離ｄ１を上段のＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の前記距離ｄ２よりも小さく構成するとともに、上下２段のスルーホールコネクタピン１３・１３・・・のうち、下段のスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の前記距離ｄ３を上段のスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の前記距離ｄ４よりも小さく構成している）。

前述のように、下段に配置されるＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の前記距離ｄ１・ｄ２は、上段に配置されているスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の前記距離ｄ３・ｄ４よりも小さく構成されているので、該ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・におけるコネクタハウジング１１の実装側１１ｂに突出する水平部分の長さが、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・におけるコネクタハウジング１１の実装側１１ｂに突出する水平部分の長さより短くなる。

これにより、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・における実装側１１ｂに突出する水平部分の長さが短くなり、該水平部分の水平方向からの傾きによる前記接続部１２ａの高さ位置のばらつきが小さくなるとともに、下方に屈曲される垂直部分の長さのばらつきが小さくなる（該垂直部分の長さが短くなることによる）ため、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・を上段側に配置した場合にくらべて、各ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の接続部１２ａの平坦度を高めて（接続部１２ａの高さ位置ばらつきを小さくして）、該接続部１２ａと回路基板２０のパッド２３とを適正に接続することが可能となっている。

また、前記スルーホールコネクタピン１３・１３・・・の先端部１３ａの平坦度は、各ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の接続部１２ａの平坦度に比べてさほど要求されないため、該スルーホールコネクタピン１３・１３・・・における実装側１１ｂに突出する水平部分が長くなって、該水平部分の水平方向からの傾きによる先端部１３ａの高さ位置のばらつきが若干大きくなったとしても、該先端部１３ａと前記ランド２２とを適正に接続することができる。

このように構成され、一体のコネクタハウジング１１に、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・およびスルーホールコネクタピン１３・１３・・・を組み付けて構成されたコネクタ１０においては、複数段に積層した複数列のＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・および複数段に積層した複数列のスルーホールコネクタピン１３・１３・・・を備えたコネクタを一体的に構成することができ、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・のみで構成したコネクタに比べて多ピンのコネクタを構成することができる。

ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・のみであれば、例えば一つのコネクタで最大２５列×２段の５０ピンのコネクタを構成することが可能であるが、本コネクタであれば例えば２５列×２段（ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・）+２５列×２段（スルーホールコネクタピン１３・１３・・・）の計１００ピンのコネクタを一つのコネクタで構成することが可能となる。
これに対し、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・のみで１００ピンのコネクタを構成しようとすると、２個のコネクタ（５０ピン×２個）が必要となり、部品点数が増加するとともにコネクタが大型化してしまう。

また、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・のみを用いてコネクタを構成した場合、多ピン（例えば１００ピン）のコネクタを一つのコネクタとして構成することができるが、コネクタが大型化してしまう。
さらに、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・のみを用いて構成したコネクタの場合、該コネクタを回路基板２０に実装する際にコネクタハウジング１１をビス等により回路基板２０に固定する等のコネクタ組み付け作業が必要となるため、実装時における作業が煩雑となる。
また、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・をはんだ４０にて回路基板２０と接続するためには、半導体素子等を回路基板に実装するためのリフロー炉等とは別に局所フローはんだ槽を設ける必要があるが、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・の数が多くなるため、大型の局所フローはんだ槽が必要となる。

しかし、本コネクタ１０の場合は、リフロー炉にて他の半導体素子等を実装する際に、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・を同時に回路基板にはんだ付けすることができるため、コネクタハウジング１１をビス等により回路基板２０に固定する等のコネクタ組み付け作業が不要であり、コネクタ１０の実装時における作業が簡単となる。

また、同じピン数のコネクタを構成した場合、本コネクタ１０は、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・のみを用いて構成したコネクタに比べてスルーホールコネクタピン１３・１３・・・の数が少なくなるので（例えば１００ピンのコネクタを構成した場合、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・のみの構成したコネクタではスルーホールコネクタピン１３・１３・・・が１００ピンとなるが、本コネクタではスルーホールコネクタピン１３・１３・・・を５０ピンとすることができる）、局所フローはんだ槽を小型にすることができ、はんだ付け設備を全体的に小さく設備費を削減することができる。

また、図４に示すように、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・を用いてコネクタを構成する場合、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・を用いてコネクタを構成する場合のピン段数Ｓ１（例えばＳ１＝ＭＡＸ２）およびピン列数Ｌ１（例えばＬ１＝ＭＡＸ２５）よりも多いピン段数Ｓ２（例えばＳ２＝ＭＡＸ４）およびピン列数Ｌ２（例えばＬ２＝ＭＡＸ５０）にてコネクタを構成することができる。
従って、例えば図５に示すように、２段×２５列に配置したＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・の左右および上端にスルーホールコネクタピン１３・１３・・・を配置して、全体として４段×５０列（＝２００ピン）の多ピンのコネクタを構成することが可能となる。

このように、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・とＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・との両方のピンを用いてコネクタ１０を構成することで、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・のみを用いてコネクタを構成した場合に比べて小さなコネクタを簡単な作業かつ小型の設備にて構成することができるとともに、ＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・のみを用いてコネクタを構成した場合よりも多ピンのコネクタを少ない部品点数で構成することができる。
特に、コネクタ１０は、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・とＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・とが同一のコネクタハウジング１１に組み付けられているので、部品点数を削減するとともに、コネクタ１０の小型化を図ることができる。

また、スルーホールコネクタピン１３・１３・・・とＳＭＴコネクタピン１２・１２・・・との両方のピンを用いて構成したコネクタは、次のように構成することもできる。
つまり、図６に示すコネクタ６０は、ＳＭＴコネクタピン６１ｂ・６１ｂ・・・をコネクタハウジング６１ａに組み付けたＳＭＴ型コネクタ６１と、スルーホールコネクタピン６２ｂ・６２ｂ・・・をコネクタハウジング６２ａに組み付けたスルーホール型コネクタ６２とを積層して構成されている。なお、前記ＳＭＴ型コネクタ６１はスルーホール型コネクタ６２の下段に配置されている。

このように、ＳＭＴコネクタピン６１ｂ・６１ｂ・・・を備えたＳＭＴ型コネクタ６１と、スルーホールピン６２ｂ・６２ｂ・・・を備えたスルーホール型コネクタ６２とを別体に構成して、両者を積層させることでも、ＳＭＴコネクタピン６１ｂ・６１ｂ・・・とスルーホールピン６２ｂ・６２ｂ・・・との両方を備えたコネクタを構成することができる。

本例の構成のコネクタ６０は、ＳＭＴコネクタピン６１ｂ・６１ｂ・・・とスルーホールピン６２ｂ・６２ｂ・・・とを備えているので、スルーホール型コネクタ６２のみでコネクタを構成した場合に比べて小型しつつ、スルーホール型コネクタ６２のみのコネクタと同等のピン数のコネクタを構成することができる。
また、ＳＭＴ型コネクタ６１とスルーホール型コネクタ６２とが別体に構成されているので、適宜ピン数を備えたＳＭＴ型コネクタ６１およびスルーホール型コネクタ６２を適宜組み合わせることで、所望のピン数のコネクタを必要に応じて容易に構成することが可能となる。

コネクタを示す側面断面図である。 コネクタを示す正面断面図である。 コネクタを模式的に示した正面断面図である。 ＳＭＴ型コネクタのピン段数およびピン列数と、スルーホール型コネクタのピン段数およびピン列数との関係を示す図である。 コネクタを４段×５０列の多ピンのコネクタに構成した場合を模式的に示した正面断面図である。 コネクタの第２実施例を示す側面断面図である。 従来のスルーホール型コネクタを示す側面断面図である。 従来のスルーホール型コネクタにおけるコネクタピンの回路基板との接続部を示す側面断面図である。 従来のＳＭＴ型コネクタを示す側面断面図である。 従来のＳＭＴ型コネクタにおけるコネクタピンの回路基板との接続部を示す側面断面図である。 ＳＭＴ型コネクタにおける各コネクタピンの先端部下面の平坦度を示す図である。

符号の説明

１０ コネクタ
１１ コネクタハウジング
１２ ＳＭＴコネクタピン
１３ スルーホールコネクタピン
２０ 回路基板

Claims (4)

1. 回路基板に実装されるコネクタであって、
   前記回路基板に接続されるコネクタピンとして、回路基板に対して表面実装にて接続されるＳＭＴコネクタピンと、回路基板のスルーホールに挿入された状態で該回路基板に対して接続されるスルーホールコネクタピンとを備える、
   ことを特徴とするコネクタ。
2. 前記ＳＭＴコネクタピンとスルーホールコネクタピンとは、同一のコネクタハウジングに組み付けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記ＳＭＴコネクタピンが組み付けられるコネクタハウジングと、前記スルーホールコネクタピンが組み付けられるコネクタハウジングとが別体に形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
4. 前記ＳＭＴコネクタピンおよびスルーホールコネクタピンは、正面視においてマトリックス状に配置され、
   前記ＳＭＴコネクタピンはスルーホールコネクタピンよりも下段に配置されている、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコネクタ。
   

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