JP2008171750A - インタフェース用コネクタを有する機器の製造方法及びこの製造方法に用いる実装端子 - Google Patents

Abstract

【課題】インタフェース用コネクタ等の筐体外部の外部部品と筐体内部の基板とを、安定的に且つ容易に接続することによるインタフェース用コネクタを有する機器の製造方法とこの製造方法に用いる実装端子を提供する。
【解決手段】所定部品と実装端子を基板に載置し、載置された所定部品と実装端子を一括加熱手段によって基板に半田付けし、所定部品と実装端子が半田付けされた基板を筐体内部に設置し、筐体の内部と外部を連絡する貫通孔と基板に設置した実装端子とを略一直線状に整列し、貫通孔を通じて筐体の外部からインタフェース用コネクタの信号端子を挿入し、信号端子と実装端子を接続し、この接続を通じて筐体内部の基板と筐体外部の信号端子を電気的に接続する。
【選択図】図５

Description

本発明は、インタフェース用コネクタ等の筐体外部の外部部品と筐体内部の基板とを電気的に接続してインタフェース用コネクタを有する機器を製造するための製造方法とこの製造方法に用いる実装端子に関する。

機器の筐体外部にインタフェース用コネクタ等の外部部品を設けるにあたり、この外部部品を筐体内部の基板と電気的に接続するために何らかの接続固定を必要とする。図１０に、特開平９−３０６６０４号公報に開示された従来の構造の一例を示す。ここには筐体２の外部に設ける外部部品としてインタフェース用の同軸コネクタ９０が例示してある。この同軸コネクタ９０は、主に、同軸ケーブルの端に設けられる相手同軸コネクタ（図示されていない）の固定に使用されるネジ切り３３を有する外部導体９１と、この外部導体９１の内部に圧入され且つフランジ９２から後方に突出した絶縁樹脂９３と、絶縁樹脂９３によって周囲を囲まれたピン９６を有する中心端子９４から成る。この同軸コネクタ９０を、筐体２内部の基板３に接続する際は、先ず、リフロー等の一括加熱手段によってコンデンサ等の所定部品が予め半田付けされた基板３を筐体２の内部に設置し、その後、この基板３の所定位置にピン９６が配置されるように筐体２の貫通穴９７を通じて絶縁樹脂９３や中心端子９４を挿入し、最後に、同軸コネクタ９０のフランジ９２を筐体２の接触面９８と衝突させた状態でフランジ９２に設けたネジ穴９５を利用して同軸コネクタ９０を基板３が収容された機器の筐体２にネジ固定する。

上にも説明したように、コンデンサ等の所定部品の基板に対する実装は、一般に、自動搬送によって部品が載置された基板３を、基板３ごと、リフロー炉に流して一度に半田付けを行う（リフロー半田付け）こととされている。これにより、作業の効率化を図り、省力化、コスト削減を達成している。しかしながら、上述した従来の接続固定方法では、このような一般的なリフロー半田付けを行うことは不可能である。更に言えば、従来の接続固定方法では、リフロー処理とは別に、ピン９６を手作業で基板３に半田付けする必要が生じる。なぜなら、基板３だけであればリフロー炉に流せるが、筐体２はその大きさ、耐熱性等の理由からリフロー炉に流すことは一般には不可能であり、また、例えば基板の端部のような不安定な場所に外部部品が実装される場合にはリフロー作業中に外部部品が基板から外れてしまう危険があり、更に、例えばインタフェースに使用されるＮ型、ＳＭＡ型等の一般的且つ比較的大きな同軸コネクタ等の外部部品はリフロー作業時に発生される高熱に対応するものになっておらず、熱によりテフロン（登録商標）の座が収縮し、破壊される等の危険があるためである。

特開平９−３０６６０４号公報

しかしながら、この従来の接続固定方法では、一般のリフローによる半田付けに加えて、手作業による半田付けも必要となり、また、手作業による半田付けは煩雑であるとともに、特に、同軸コネクタを使用している場合には、高周波信号を取り扱う関係上、半田付け作業時の位置ずれによって信号に雑音が生じてしまわないよう、中心導体と基板上のパターンを正確に位置合せする必要もある。この結果、作業性は悪化し、コストパフォーマンスは低下する。

本発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、インタフェース用コネクタ等の筐体外部の外部部品と筐体内部の基板とを、安定的に且つ容易に接続することによるインタフェース用コネクタを有する機器の製造方法とこの製造方法に用いる実装端子を提供することを目的とする。

本発明は、所定部品と実装端子を基板に載置し、載置された前記所定部品と前記実装端子を一括加熱手段によって前記基板に半田付けし、前記所定部品と前記実装端子が半田付けされた前記基板を筐体内部に設置し、前記筐体の内部と外部を連絡する貫通孔と前記基板に設置した前記実装端子とを略一直線状に整列し、前記貫通孔を通じて前記筐体の外部からインタフェース用コネクタの信号端子を挿入し、該信号端子と前記実装端子を接続し、該接続を通じて前記筐体内部の基板と前記筐体外部の前記信号端子を電気的に接続することを特徴とするインタフェース用コネクタを有する機器の製造方法を特徴としている。

上記接続方法において、前記実装端子は対向位置に平坦な吸着面と実装面を有し、前記実装端子を基板に載置する際、前記吸着面を利用した吸着処理により前記基板に自動搬送され、また、前記実装面を利用して前記基板の所定位置に載置されてもよい。

また、上記接続方法において、前記孔は前記信号端子の挿入方向に沿って徐々に狭まるように形成されていてもよい。
更に、前記孔はスリットを利用して設けた円筒状接触片によって形成されていてもよい。

また、上記接続方法において、前記信号端子は同軸コネクタのピンであってもよい。

更に、上記接続方法において、前記同軸コネクタの信号端子は、一部を誘電体によって囲まれ、且つ、前記実装端子に挿入される側においては前記誘電体から突出した状態で設けられており、前記貫通孔を通じて前記筐体の外部から前記ピンを挿入する際、前記ピンは、前記誘電体と前記貫通孔との接触を通じて案内されてもよい。

また、本発明は、挿入されてくる信号端子と接触し得る接触片よって形成される孔を有し、該孔は前記信号端子の挿入方向に沿って徐々に狭まるように形成されており、基板に底面側の実装面にて表面実装されて該基板と前記信号端子を電気的に接続させる実装端子を特徴としている。

上記実装端子において、前記実装端子は、前記孔を形成する金属製の第１部品と、この第１部品が挿入される略円筒状の金属製の第２部品から成っていてもよい。
また、前記第２部品は、対向位置に平坦な吸着面と実装面を有し、前記吸着面を利用した吸着処理により前記基板に自動載置され、また、前記実装面を利用して前記基板の所定位置に載置されてもよい。

また、上記実装端子において、前記孔は、前記挿入方向に沿うスリットを利用して設けた円筒状接触片によって形成されていてもよい。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な一実施形態による実装端子を説明する。

図１に、本発明による実装端子５０の一使用形態を示す。この図は、特に、機器（筐体２）の断面を実装端子５０に機器のインタフェースとしての同軸コネクタ１０を取り付けている最中の状態として示したものである。実装端子５０に信号端子、例えばピン２３が挿入され、実装端子５０と同軸コネクタ１０が電気的に接続されることにより、同軸コネクタ１０は、実装端子５０を介して、筐体（機器の回路）２に電気的に接続される。実装端子５０は、このように、同軸コネクタ１０を筐体２に電気的に接続固定するために使用され得る。

ただし、同軸コネクタ１０の構成は、本発明にとってそれ程重要ではない。図１は、本発明の実装端子５０に使用可能な、一般的に使用されるインタフェース用コネクタの一例としての、従来同軸コネクタ１０の構造を示しているだけのものである。同軸コネクタ１０は、本発明の実装端子５０に使用できる形状を有していれば足り、その形状が唯一つに限定されるわけではない。逆に言えば、機器製造者の必要に応じてインタフェース用同軸コネクタを交換することも可能となる。図１に示した一例としての同軸コネクタ１０は、例えば、最外部を形成する外部導体１１と、この外部導体１１の内部に後方より挿入される第１誘電体（フッ素樹脂：４フッ化エチレン樹脂）１３及び第２誘電体１５と、これら第１誘電体１３や第２誘電体１５の抜け防止のためのリング１７と、第１誘導体１３や第２誘電体１５によって中央周囲付近のみを圧入固定され且つ囲まれた状態で誘電体１３、１５の中心を貫通する中心端子１９とから成る。中心端子１９の前方には、スリット２５を設けることによって弾性変形可能にされた円筒掴み部２１が設けてあり、筐体２に接続されるべき相手同軸コネクタ（図示されていない）は、外部導体１１の外側に設けたネジ切り３３を利用して同軸コネクタ１０に固定されるとともに、この円筒掴み部２１によって、その中心端子（ピン）を保持される。棒状部２７を介して円筒掴み部２１と接続された中心端子１９の後方には、棒状部２７よりも小径とされたピン２３が第１誘電体１３を超えて後方に突出した状態で露出して設けてある。

次に、図２乃至図４を参照して、実装端子５０の構成を詳細に説明する。図２に、本発明の好適な一実施形態による実装端子５０の斜視図を、図３の（ａ）、（ｂ）に、この実装端子５０の正面図、横断面図を、図４の（ａ）、（ｂ）に、この実装端子５０の一構成部品である雌ばね部材５３の正面図、横断面図を、それぞれ示す。

実装端子５０は、例えば金属製の筒部材５１（第１部品）と雌ばね部材５３（第２部品）の２部品から成る。これらは互いに組み合わせて使用される。筒部材５１及び雌ばね部材５３ともに、それらの中心付近に円形の貫通穴７１、貫通孔６１を有し、いずれも略円筒形状を成す。特に、筒部材５１の外側上面及び下面の対向位置には、それぞれ、平坦とされた上側の吸着面７５と底面側の実装面７７が設けてある。実装端子５０を実装する際、実装端子５０は、吸着面７５を利用した吸着搬送により、基板３縁部の所定位置に自動載置され、また、実装面７７を利用して基板３に安定的に載置され得る。尚、自動載置は、必ずしも吸着搬送による必要はなく、これ以外のチャッキング等の方法であってもよい。筒部材５１の一部７０の外径が、その他の部分の外形より小さく設定されているのは、リフロー時の半田上がり、フラックス上がりなどによる雌ばね部材の汚染を防ぐと共に、筒部材５１（実装端子５０）の長手方向における寸法が例えば約４ｍｍ程度のものであることから、実装端子５０の前後の向きを誤ることも多く、従って、小径部７０を設けることにより、実装端子５０の向きを分かりやすくして、このような誤りを防止するためである。

雌ばね部材５３は、筒部材５１の貫通穴７１に挿入して、筒部材５１の内部に保持された状態で使用する。筒部材５１、雌ばね部材５３ともに、金属製であり導電性を有するため、筒部材５１に雌ばね部材５３を組み合わせることによって形成された実装端子５０も全体としても導電性を有する。雌ばね部材５３は、圧入部５９に比べて小径の前方側（円筒状接触片５７）から、筒部材５１の貫通穴７１へと挿入され、円筒状接触片５７に比べて大径の圧入部５９を利用して圧入によってそこに固定される。雌ばね部材５３の挿入側（円筒状接触片５７）の径は、筒部材５１の貫通穴７１の径よりも多少小さく、一方、圧入部５９の径は、筒部材５１への圧入を可能とするために筒部材５１の貫通穴７１よりも若干大きく設定してある。挿入を容易にするため、貫通穴７１の挿入側の縁には、挿入側に向かって大径となるように切られたテーパー７３が設けてある。雌ばね部材５３の挿入側には、同軸コネクタ１０の信号端子であるピン２３との接触を確実にするため、例えば４つのスリット５５を利用して挿入方向に沿って４つの円筒状接触片５７が形成してある。これらの円筒状接触片５７は貫通穴７１への挿入前に、予め、スリット５５を利用して先端側に向かって先細になるよう変位させる。これにより、円筒状接触片５７は、雌ばね部材５３の先端に向かって徐々に狭まる形状の孔（貫通孔６１）を形成し、径を大きくする方向において弾性変形可能とされる。このように弾性変形可能とすることにより、円筒状接触片５７を、例えば、太いピンや細いピン、半割れのピン等、様々な大きさや形状のピンと確実に接触させることができ、また、ピン２３が挿入される位置が貫通孔６１から多少ずれたとしても、その誤差を遊び部分で許容できる。

次いで、図５乃至図９を参照して、実装端子５０を用いた筐体外部の外部部品と筐体内部の基板との接続方法を説明する。先ず、図５に示すように、チップコンデンサ等の所定部品５４と実装端子５０を基板３に自動載置する。このとき、実装端子５０は、その吸着面７５や実装面７７を利用して基板３に自動載置される。次いで、実装端子５０や所定部品５４を実装した基板３をリフロー炉（図示されていない）へ流し、実装端子５０や所定部品５４をリフローによって一度に基板３に半田付けして実装する。次いで、図６に示すように、リフローによって実装端子５０等が実装された基板３を、筐体２内部の所定位置に設置し固定する。但し、固定作業は最終段階として行っても良く、また、固定方法はネジ止め等であってよい。実装端子５０が筐体２の所定位置に設置されたとき、実装端子５０の中心に設けた貫通孔６１は、パネル４に設けた内部と外部とを連絡する貫通孔７に対して略一直線状に整列される。その後、図７に示すように、実装端子５０の貫通孔６１に対して、パネル４の衝突面６の側、即ち、筐体２の外部から、この貫通孔７を通じて、同軸コネクタ１０のピン２３が図示矢印Ａ方向にて挿入される。この挿入に伴い、誘電体１３の後方に突出したピン２３は、挿入方向に沿って徐々に狭まるように設けた実装端子５０の貫通孔６１に弾性的且つ安定的に、しかも確実に接触される。また、このとき、ピン２３は、その周囲の少なくとも一部を囲む誘電体１３と貫通孔７との接触を通じて貫通孔７へ容易に案内され得る。最終的には、図８に示すように、同軸コネクタ１０のフランジ２９の環状面３１がパネル４の導電性を有する衝突面６に衝突させられ、外部導体１１のフランジ２９が（図示しないネジ等により）筐体２の衝突面６に接触状態で取り付けられて、グランド回路としての電気的接続が出される。このように、実装端子５０を設けたことにより、同軸コネクタ１０の中心端子１９のピン２３を実装端子５０に挿入するだけで簡単に同軸コネクタ１０のピン２３と実装端子５０を接続でき電気的接続が得られ、また、ここでは、同軸コネクタ１０の中心導体たるピン２３を基板３に半田付けによって固定する作業が不要とされるため、例えば、リフローによる半田付けの他に手作業でピン２３と実装端子５０の半田付けを行う必要もない。更に、このような半田付けを行わないことから、他の同軸コネクタ１０との交換も容易となり、また、基板３自体を筐体２から取り外すことも可能であるため、基板３の修理や交換も容易となる。また、実装端子５０が同軸コネクタ１０に比して十分に小さいので実装に支障をきたすこともない。

図９に、本発明による実装端子の他の実施形態を示す。この図において、図１乃至図８に示した部材と同様の部材には、図１乃至図８中の参照番号に「’」を付して示す。この他の実施形態に示す実装端子８０は、図１等に示した実施形態と異なり、１枚の薄い金属板を打ち抜き、四角筒状に折り曲げることによって形成されている。従って、図１の実施形態に比べて、その製造は容易である。ここでは同軸コネクタのピン２３（図１等参照）は、中心付近に設けた矩形の貫通孔６１’へ挿入される。挿入されたピンは、左右両側面８５の壁面の一部を切り抜いて内部に向かって折り曲げることによって形成された２個の接触片８１と接触し得る。これら２個の接触片８１は、図１の実施形態の円筒状接触片５７に相当し得る。接触片８１とピンとの接触がより確実になるように、接触片８１の先端付近を内側に向かって折り曲げて一対の凸状の接触部８３を設けてもよい。この実施形態においても、図１の実施形態と同様に、その上面に吸着面７５’が、その下面に実装面７７’が形成してある。更に、その前方下側に突出部７８を設けて、実装端子８０の向きを決定する目印としてある。

本願発明を、同軸コネクタを外部部品として用いる場合を例に挙げて説明したが、本願発明は、同軸コネクタに限らず、インタフェース用コネクタのフランジ面から延出する信号端子を有する様々なコネクタを用いて、機器外部のインタフェース用コネクタとするものに応用することができる。従って、本願発明の方法は同軸コネクタにおける使用に限定されるものではない。

本発明は、様々な機器の実装端子として利用することができる。

本発明による実装端子の一使用形態を示す図である。 本発明の好適な一実施形態による実装端子の斜視図である。 図２に示す実装端子の正面図と横断面図である。 図２に示す実装端子の一構成部品である雌ばね部材の正面図と横断面図である。 図２に示す実装端子を用いた筐体外部の外部部品と筐体内部の基板の接続方法を説明する図である。 図２に示す実装端子を用いた筐体外部の外部部品と筐体内部の基板の接続方法を説明する図である。 図２に示す実装端子を用いた筐体外部の外部部品と筐体内部の基板の接続方法を説明する図である。 図２に示す実装端子を用いた筐体外部の外部部品と筐体内部の基板の接続方法を説明する図である。 本発明の他の実施形態による実装端子の斜視図である。 従来例によるインタフェース方法の一例を示す図である。

符号の説明

２ 筐体
３ 基板
４ パネル
６ 衝突面
７ 貫通孔
１０ 同軸コネクタ（インタフェース用コネクタ）
１１ 外部導体
１３ 第１誘電体
１５ 第２誘電体
１７ リング
１９ 中心端子
２１ 円筒掴み部
２３ ピン
２５ スリット
２７ 棒状部
２９ フランジ
３１ 環状面
３３ ネジ切り
５０ 実装端子
５１ 筒部材
５３ 雌ばね部材
５５ スリット
５７ 円筒状接触片
５９ 圧入部
６１ 貫通孔
７０ 小径部
７１ 貫通穴
７３ テーパー
７５ 吸着面
７７ 実装面
７８ 突出部
８０ 実装端子
８１ 接触片
８３ 接触部
８５ 側面
９０ 同軸コネクタ（インタフェース用コネクタ）
９１ 外部導体
９２ フランジ
９３ 絶縁樹脂
９４ 中心端子
９５ ネジ穴
９６ ピン
９７ 貫通穴
９８ 衝突面

Claims (10)

1. 所定部品と実装端子を基板に載置し、
   載置された前記所定部品と前記実装端子を一括加熱手段によって前記基板に半田付けし、
   前記所定部品と前記実装端子が半田付けされた前記基板を筐体内部に設置し、
   前記筐体の内部と外部を連絡する貫通孔と前記基板に設置した前記実装端子とを略一直線状に整列し、
   前記貫通孔を通じて前記筐体の外部からインタフェース用コネクタの信号端子を挿入し、該信号端子と前記実装端子を接続し、
   該接続を通じて前記筐体内部の基板と前記筐体外部の前記信号端子を電気的に接続することを特徴とするインタフェース用コネクタを有する機器の製造方法。
2. 前記実装端子は対向位置に平坦な吸着面と実装面を有し、前記実装端子を基板に載置する際、前記吸着面を利用した吸着処理により前記基板に自動搬送され、また、前記実装面を利用して前記基板の所定位置に載置される請求項１に記載の方法。
3. 前記孔は前記信号端子の挿入方向に沿って徐々に狭まるように形成されている請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記孔はスリットを利用した円筒状接触片によって形成されている請求項３に記載の方法。
5. 前記信号端子は同軸コネクタのピンである請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記同軸コネクタの信号端子は、一部を誘電体によって囲まれ、且つ、前記実装端子に挿入される側においては前記誘電体から突出した状態で設けられており、前記貫通孔を通じて前記筐体の外部から前記ピンを挿入する際、前記ピンは、前記誘電体と前記貫通孔との接触を通じて案内される請求項５に記載の方法。
7. 挿入されてくる信号端子と接触し得る接触片よって形成される孔を有し、該孔は前記信号端子の挿入方向に沿って徐々に狭まるように形成されており、基板に底面側の実装面にて表面実装されて該基板と前記信号端子を電気的に接続させることを特徴とする実装端子。
8. 前記実装端子は、前記孔を形成する金属製の第１部品と、この第１部品が挿入される略円筒状の金属製の第２部品から成る請求項７に記載の実装端子。
9. 前記第２部品は、対向位置に平坦な吸着面と実装面を有し、前記吸着面を利用した吸着処理により前記基板に自動載置され、また、前記実装面を利用して前記基板の所定位置に載置される請求項７又は８に記載の実装端子。
10. 前記孔は、前記挿入方向に沿うスリットを利用して設けた円筒状接触片によって形成されている請求項７乃至９のいずれかに記載の実装端子。

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