JP2009104816A

JP2009104816A - コネクタ

Info

Publication number: JP2009104816A
Application number: JP2007273105A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Ishii; 憲弘石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】基板に対する信号ピンの浮き不良発生を防ぐコネクタを提供する。
【解決手段】ＵＳＢコネクタ（メスタイプ）１の本体部１７には、信号ピン部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが取り付けられる。これらの信号ピン部の底部は、基板に設けられる信号線と半田フィレットを介して接続される。ＵＳＢコネクタ１のハウジング部と基板とを固定するために設けられる補強ピン１０ａと信号ピン２２ｅとの間に位置する本体部１７に補強ピン１０ａに隣接するように第１の凹部１８ａを設け、補強ピン１０ｂと信号ピン２２ａとの間に位置する本体部１７に補強ピン１０ｂと隣接するように第２の凹部１８ｂを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板に実装されるコネクタに関する。

近年、コンピュータを初めとする情報処理機器では、周辺機器との接続に用いられるインタフェースの一つであるＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタを当該情報処理機器に内蔵されている印刷配線板上に半田付け固定して実装する。

ＵＳＢコネクタを印刷配線板に半田付けすることで固定する場合、特許文献１に開示されているＵＳＢコネクタのように、コネクタに設けられている固定用リードを基板のリード嵌挿用孔に挿入し、固定用リードとリード嵌挿用孔周辺に設けられる固定用パッドとを半田付け固定する。
特開２００４−６５３８号公報（第５頁、第５図）

特許文献１に開示されているように、リード嵌挿用孔の周囲に設けられる固定用パッドと固定用リードとを半田付け固定した場合、この半田がＵＳＢコネクタの底面に接触し、ＵＳＢコネクタを押し上げてしまう場合がある。

ＵＳＢコネクタが固定用リードと固定用パッドとを固定する半田によって基板上面から押し上げられることで、ＵＳＢコネクタに設けられている信号ピンが基板に設けられる信号線に対して浮く浮き不良が生じる場合がある。

そこで、本発明は、基板に対する信号ピンの浮き不良発生を防ぐコネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に関わるコネクタは、基板に実装可能なコネクタにおいて、開口部を有するコネクタハウジング部と、前記開口部と対向するように位置し前記コネクタハウジング部に取り付けられる本体部と、前記本体部に設けられ、このコネクタの前記基板への実装時に前記基板上の信号線と接続される一端を有する信号ピンと、前記コネクタハウジング部を前記基板に取り付けるために設けられる補強ピンと、前記補強ピンに隣接するように設けられ、且つ、前記信号ピンと前記補強ピンとの間に位置する前記本体部に形成される凹部とを具備する。

また、請求項７に関わるコネクタは、基板に実装可能なコネクタにおいて、開口部を有するコネクタハウジング部と、前記コネクタハウジング部に設けられ接続相手のコネクタ端子と嵌合可能なフード状の嵌合凹部と、前記開口部と対向するように設けられ前記コネクタハウジング部と係合するように設けられる本体部と、前記本体部に設けられ、このコネクタの前記基板への実装時に半田付けによって前記基板と接続される一端と前記相手のコネクタ端子と接続するように前記嵌合凹部内に突出して設けられる他端とを有する信号ピンと、前記コネクタハウジング部と一体形成され、且つ、前記本体部における前記信号ピンが設けられる位置よりも外側に位置するように設けられ前記基板と半田付けによって接続される補強ピンと、前記補強ピンに隣接するように設けられ、且つ、前記信号ピンと前記補強ピンとの間に位置する本体部に形成される凹部とを具備する。

本発明によれば、基板に対する信号ピンの浮き不良発生を防ぐコネクタを提供することが可能となる。

図１は、本発明に関わるＵＳＢコネクタ（メスタイプ）の一例を側面から見た図である。

ＵＳＢコネクタ（メスタイプ）１（以下、ＵＳＢコネクタと称す）は、コネクタハウジング部１０と本体部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅから構成される。

本体部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは一体に形成されており、本体部１７ｃ，１７ｄはコネクタハウジング部１０に係合されている。

本体部１７ｅには足部１７ａが設けられる。本体部１７ｅと足部１７ａとは一体に形成される。本体部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅおよび足部１７ａの材質は例えば高耐熱性の樹脂製である。

コネクタハウジング部１０と一体形成されるように、補強ピン１０ａ，１０ｇが設けられる。コネクタハウジング部１０および補強ピン１０ａ，１０ｇの材質は、例えば銅合金といった材質である。

図２は、本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を背面から見た図である。

コネクタハウジング部１０には、ＵＳＢコネクタ（オスタイプ）と接合するためのフード状の嵌合凹部３０および接続部２０が設けられる。

接続部２０はコネクタハウジング部１０内に位置し、図１を用いて説明した本体部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅと一体に形成される。

接続部２０には、ＵＳＢコネクタ（オスタイプ）に設けられる信号ピンを受けるための信号ピン受部２１が設けられる。さらに、接続部２０の上部にはＵＳＢコネクタ（オスタイプ）に設けられる信号ピン受部と電気的にコンタクトする信号ピン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが設けられる。

補強ピン１０ｆ，１０ｇは、図１を用いて説明したコネクタハウジング部１０と一体に形成される。また、足部１７ａ，１７ｂは、図１を用いて説明した本体部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅと一体に形成される。

図３は、本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を前面から見た図である。

本体部１７は、図２を用いて説明したＵＳＢコネクタの背面であるコネクタハウジング部１０の開口部と対向するように設けられ、コネクタハウジング部１０ｃ，１０ｄ，１０ｉに係合され、コネクタハウジング部１０によって固定される。コネクタハウジング部１０ｃ，１０ｄ，１０ｉは、図１を用いて説明したコネクタハウジング部１０と一体形成されている。

補強ピン１０ａ，１０ｂは、図１を用いて説明したコネクタハウジング部１０と一体形成されている。

図１を用いて説明した本体部１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、本体部１７の一部である。本体部１７の底部に足部１７ａ，１７ｂが設けられる。

本体部１７には、信号ピン部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが取り付けられる。これらの信号ピン部は、図２を用いて説明したＵＳＢコネクタ（オスタイプ）と接合する接合部２０の上部に設けられた信号ピン部である。また、これらの信号ピン部の底部は、後述にて説明するが、基板に設けられる信号線と半田フィレットを介して接続される。

補強ピン１０ａと信号ピン２２ｅとの間に位置する本体部１７に第１の凹部１８ａを設ける。この第１の凹部１８ａは、補強ピン１０ａに隣接するように設けられる。

同様に、補強ピン１０ｂと信号ピン２２ａとの間に位置する本体部１７に第２の凹部１８ｂを設ける。この第２の凹部１８ｂは、補強ピン１０ｂに隣接するように設けられる。

図４は、本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を底面から見た図である。

コネクタハウジング部１０には、図１、図２および図３を用いて説明した補強ピン１０ａ，１０ｂ，１０ｇ，１０ｆが一体形成して設けられる。

本体部１７は、コネクタハウジング部１０と係合するように設けられる。本体部１７には、図１、図２および図３を用いて説明したように、足部１７ａ，１７ｂが設けられる。

本体部１７には、図３を用いて説明したように、信号ピン部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが取り付けられる。図４に示される信号ピン部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、信号ピンの底部であり、これら信号ピン部の底部が基板上に設けられる信号線と半田フィレットを介して接続される。

図３を用いて説明した、第１の凹部１８ａおよび第２の凹部１８ｂが夫々、補強ピン１０ａと信号ピン２２ｅの間、および補強ピン１０ｂと信号ピン２２ａとの間に設けられる。

図５は、本発明に関わるＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図である。

ＵＳＢコネクタ１に取り付けられている補強ピン１０ａ，１０ｂが夫々、基板４上のパッド５０ｅ，５０ｆおよびパッド５０ｇ、５０ｆに半田付けされることで、基板４上にＵＳＢコネクタ１が実装される。

この場合、補強ピン１０ａとパッド５０ｅとを固定する半田フィレット６０ｅおよび補強ピン１０ｂとパッド５０ｇとを固定する半田フィレット６０ｇの先端部が夫々、本体部１７と接触することは無い。

すなわち、半田フィレット６０ｅおよび６０ｇの先端部の夫々が、本体部１７に設けられる第１の凹部１８ａおよび第２の凹部１８ｂ中に位置する。

パッド５０ｅ上の半田フィレット６０ｅおよびパッド５０ｇ上の半田フィレット６０ｇが、補強ピン１０ａと信号ピン２２ｅとの間および補強ピン１０ｂと信号ピン２２ａとの間の本体部１７を押し上げること無いので、信号ピン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが基板４上の信号線７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅと半田６０ｉ，６０ｊ，６０ｋ，６０ｌ，６０ｍを介して電気的にコンタクトする。

第１の凹部１８ａおよび第２の凹部１８ｂのサイズとしては、基板４にＵＳＢコネクタ１にセットした状態でリフロー処理した後の補強ピンとパッドとを接続する半田フィレットが、凹部を形成する面に接触することの無いサイズであることが好ましい。この第１の凹部１８ａおよび第２の凹部１８ｂのサイズについては、以下、後述にて詳細に説明する。

図６は、リフロー処理を行うことで本発明に関わるＵＳＢコネクタを基板に実装する過程を示す図である。

図６（１）に示される基板４０には信号線７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅが上面に実装される。また、基板４０に形成されるスルーホール部９０ａの周囲にパッド５０ｆ，５０ｅが設けられ、かつ、スルーホール部９０ｂの周囲にパッド５０ｇ，５０ｈが設けられる。

信号線７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ上には、夫々、メタルマスク８０ｉ，８０ｊ，８０ｋ，８０ｌ，８０ｍが施され、パッド５０ｆ，５０ｅ、およびパッド５０ｇ，５０ｈ上には、夫々、メタルマスク８０ｆ，８０ｅ，８０ｇ，８０ｈが施される。

図６（２）に示される状態は、（１）にて説明した基板４０に、ＵＳＢコネクタをセットした状態である。

基板４０に設けられるスルーホール部９０ａ，９０ｂ夫々に、ＵＳＢコネクタ１に設けられている補強ピン１０ａ，１０ｂを夫々セットする。

図６（３）に示される状態は、（２）を用いて説明したＵＳＢコネクタ１がセットされた基板４０をリフロー処理した後の状態である。

図５を用いて説明したとおり、ＵＳＢコネクタ１に設けられている補強ピン１０ａ，１０ｂが夫々、基板４上のパッド５０ｅ，５０ｆおよびパッド５０ｇ、５０ｆに半田付けされることで、ＵＳＢコネクタ１が基板４上に固定される。

ＵＳＢコネクタ１に設けられている信号ピン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが基板４上の信号線７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅと半田フィレット６０ｉ，６０ｊ，６０ｋ，６０ｌ，６０ｍを介して電気的にコンタクトする。

図７は、ＵＳＢコネクタの本体部に設けられる凹部のサイズと基板上に設けられるメタルマスクのサイズおよびパッドのサイズとの関係を示す図である。

図７に示すＵＳＢコネクタ１と基板４０との関係は、基板４０に設けられるスルーホール部９０ａ，９０ｂ夫々に、ＵＳＢコネクタ１に設けられている補強ピン１０ａ，１０ｂを夫々セットした状態である。

第１の凹部１８ａのサイズを説明するために、本体部１７の底面に対して略垂直方向に伸びる第１の凹部１８ａの辺の長さを"第１の凹部の高さ"１８ｂ２と称す。さらに、本外部１７の底面に対して略水平方向に伸びる第１の凹部１８ａの辺の長さを"第１の凹部の幅"１８ｂ１と称す。

また、基板４０に対して略水平方向に伸びるパッド５０ｅの長さを、"パッドの幅"５０ｅ１と称す。

さらに、基板４０に対して略垂直方向に伸びるメタルマスク８０ｅの長さを"メタルマスクの高さ"８０ｅ１と称す。

図７に示されるように、"第１の凹部の高さ"１８ｂ２と"メタルマスクの高さ"８０ｅ１についての大きさの関係は、"第１の凹部の高さ"１８ｂ２の大きさのほうが"メタルマスクの高さ"８０ｅ１の大きさよりも大きく設けられている。

さらに、"第１の凹部の幅"１８ｂ１と"パッドの幅"５０ｅ１についての大きさの関係は、"第１の凹部の幅"１８ｂ１のほうが"パッドの幅"５０ｅ１よりも大きく設けられている。

図８は、基板にセットされたＵＳＢコネクタをリフロー処理することでＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図である。

リフロー処理を行うことで、ＵＳＢコネクタ１に設けられている補強ピン１０ａが、基板４上のパッド５０ｅ，５０ｆに半田フィレット６０ｆ，６０ｅで固定される。

リフロー処理を行うと、メタルマスク中に含まれる揮発成分が揮発するものの、スルーホール中に存在していた半田が補強ピンに沿って吸い上げられるので、フィレット６０ｅの高さは、"メタルマスクの高さ" ８０ｅ１よりも高くなる。

リフロー処理後、フィレット６０ｅの高さが"メタルマスクの高さ"８０ｅ１よりも高くなるものの、図７を用いて説明したとおり、凹部のサイズとして"第１の凹部の高さ"１８ｂ２を"メタルマスクの高さ"８０ｅ１よりも大きく設けておけば、補強ピンとパッドとを固定する半田フィレットが第１の凹部に接触することが無く、半田フィレットによって本体部１７が押し上げられることがないので、本体部１７に設けられる信号ピンが基板４上の信号線と半田フィレットを介して確実に電気的にコンタクトする。

"第１の凹部の高さ"１８ｂ２の大きさを決める際、上述を持って説明したように"メタルマスクの高さ"８０ｅ１の大きさのみを考慮せずに、基板上に印刷されるメタルマスクのばらつきの値をも考慮して"第１の凹部の高さ"１８ｂ２を"メタルマスクの高さ"８０ｅ１よりも大きい値に設計してもよい。

図９は、半田フィレットと接触しない凹部の高さを有するＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図である。

本体部１７の底面に設けられる凹部の"高さ"を決める場合、リフロー後に形成される半田フィレットの形状を考慮して、凹部の"高さ"を決める。

リフロー処理後、補強ピンとパッドとを固定する半田フィレットの高さの値を計測し、この計測値を考慮して、本体部１７に凹部を形成するための"凹部の高さ"の値を決める、といった凹部の設計が考えられる。

例えば、図９に示すように、半田フィレットが本体部１７の凹部に接触しないようにするために、リフロー処理後の半田フィレットの高さ６０ｅ１の値を考慮して、半田フィレットが本体部１７の凹部に接触しない凹部の"高さ"１８ｂ３の値を決める。

図１０は、補強ピンとパッドとを固定する半田フィレットがＵＳＢコネクタの本体部の底部を押し上げてしまう状態を示す図である。

例えば、"第１の凹部の高さ"１８ｂ２の大きさを、図８を用いて説明した"メタルマスクの高さ"８０ｅ１よりも大きく設けておいたとしても、図１１に示すように、例えば"第１の凹部１８ｂの幅"１８ｂ５が"パッドの幅"５０ｅ１と比較して非常に小さい場合、パッド５０ｅ上に形成される半田フィレット６０ｅが本体部１７の底面と接触し本体部１７を上側に押し上げてしまうことで、本体部１７に取り付けられている信号ピンと基板４０上の信号線とのコンタクト状態が不良状態となる。

図１１は、半田フィレットと接触しないような凹部の幅を有するＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図である。

本体部１７の底面に設けられる凹部の"幅"を決める場合、リフロー後に形成される半田フィレットの形状を考慮して、凹部の"幅"を決める。

凹部と接触する付近の半田フィレットの幅の値を計測しておき、この計測値を考慮して、本体部１７に形成される凹部の幅の値を決める。

例えば、図１１に示すように、半田フィレット６０ｅが凹部１８ｂに接触しないようにするために、半田フィレットの幅６０ｅ２の値を考慮して本体部１７に形成する凹部の幅１８ｂ６の値を決定する。

本発明は上記実施形態をそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示されている全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を側面から見た図。本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を背面から見た図。本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を前面から見た図。本発明に関わるＵＳＢコネクタの一例を底面から見た図。本発明に関わるＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図。リフロー処理を行うことで本発明に関わるＵＳＢコネクタを基板に実装する過程を示す図。ＵＳＢコネクタの本体部に設けられる凹部のサイズと基板上に設けられるメタルマスクのサイズおよびパッドのサイズとの関係を示す図。基板にセットされたＵＳＢコネクタをリフロー処理することでＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図。半田フィレットと接触しない凹部の高さを有するＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図。補強ピンとパッドとを固定する半田フィレットがＵＳＢコネクタの本体部の底部を押し上げてしまう状態を示す図。半田フィレットと接触しないような凹部の幅を有するＵＳＢコネクタを基板に実装した状態を示す図。

符号の説明

１…ＵＳＢコネクタ（メスタイプ）、１０…コネクタハウジング部、
１０ａ，１０ｂ…補強ピン、１７…本体部、１８ａ…第１の凹部、
１８ｂ…第２の凹部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ…信号ピン、
６０ｅ…半田フィレット、８０ｅ…メタルマスク、

Claims

基板に実装可能なコネクタにおいて、
開口部を有するコネクタハウジング部と、
前記開口部と対向するように位置し前記コネクタハウジング部に取り付けられる本体部と、
前記本体部に設けられ、このコネクタの前記基板への実装時に前記基板上の信号線と接続される一端を有する信号ピンと、
前記コネクタハウジング部を前記基板に取り付けるために設けられる補強ピンと、
前記補強ピンに隣接するように設けられ、且つ、前記信号ピンと前記補強ピンとの間に位置する前記本体部に形成される凹部と、
を具備することを特徴とするコネクタ。
前記凹部は、前記補強ピンと前記基板とを固定する半田フィレットが位置する凹部であることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略平行方向に設けられる前記凹部の幅の大きさは、前記基板に設けられ前記補強ピンが挿入されるスルーホールの周辺に設けられるパッドの幅の大きさ以上であることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略垂直方向に設けられる前記凹部の高さは、前記補強ピンと前記基板とを固定する半田フィレットが前記凹部に接触しない高さであることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略平行方向に設けられる前記凹部の幅の大きさは、前記補強ピンと前記基板とを固定する半田フィレットが前記凹部に接触しない幅の大きさであることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略垂直方向に設けられる前記凹部の高さは、リフロー処理前の前記基板に施されるメタルマスクの高さ以上の高さであることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
基板に実装可能なコネクタにおいて、
開口部を有するコネクタハウジング部と、
前記コネクタハウジング部に設けられ接続相手のコネクタ端子と嵌合可能なフード状の嵌合凹部と、
前記開口部と対向するように設けられ前記コネクタハウジング部と係合するように設けられる本体部と、
前記本体部に設けられ、このコネクタの前記基板への実装時に半田付けによって前記基板と接続される一端と前記相手のコネクタ端子と接続するように前記嵌合凹部内に突出して設けられる他端とを有する信号ピンと、
前記コネクタハウジング部と一体形成され、且つ、前記本体部における前記信号ピンが設けられる位置よりも外側に位置するように設けられ前記基板と半田付けによって接続される補強ピンと、
前記補強ピンに隣接するように設けられ、且つ、前記信号ピンと前記補強ピンとの間に位置する本体部に形成される凹部と、
を具備することを特徴とするコネクタ。
前記凹部は、前記補強ピンと前記基板とを固定する半田フィレットが位置する凹部であることを特徴とする請求項７記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略平行方向に設けられる前記凹部の幅の大きさは、前記基板に設けられ前記補強ピンが挿入されるスルーホールの周辺に設けられるパッドの幅の大きさ以上であることを特徴とする請求項７記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略垂直方向に設けられる前記凹部の高さは、前記補強ピンと前記基板とを固定する半田フィレットが前記凹部に接触しない高さであることを特徴とする請求項７記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略平行方向に設けられる前記凹部の幅の大きさは、前記補強ピンと前記基板とを固定する半田フィレットが前記凹部に接触しない幅の大きさであることを特徴とする請求項７記載のコネクタ。
前記基板の信号線が配置される面に対して略垂直方向に設けられる前記凹部の高さは、リフロー処理前の前記基板に施されるメタルマスクの高さ以上の高さであることを特徴とする請求項７記載のコネクタ。