JP2009194118A - Surface-mount electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は実装基板にSMT実装(表面実装:Surface Mount Technology) する電子部品に関し、特に実装基板に対する電子部品の位置決め精度を高めることを可能にした表面実装型電子部品に関するものである。 The present invention relates to an electronic component that performs SMT mounting (surface mount technology) on a mounting substrate, and more particularly to a surface mounting type electronic component that can increase the positioning accuracy of the electronic component relative to the mounting substrate.
各種電子機器では実装基板に電子部品を搭載する技術としてSMT実装が用いられており、特に近年の携帯電話機や携帯端末等の小型電子機器では、機器の組立工程において実装する電子部品を自動搭載機を用いて実装基板上に搭載し、搭載した後に加熱処理して半田をリフローして半田付けを行う技術が行われている。このような自動搭載機を利用するためには実装基板の所定位置に正確に電子部品を位置決め搭載する必要があり、そのため電子部品には実装基板に対して位置決めするための構造が備えられている。例えば、特許文献1のSMT実装では図1に概念図を示すような位置決め構造が設けられている。同図において、実装基板2の表面には導電膜を所要パターンに形成した配線ランド22が形成されるとともに、電子部品を位置決めするための複数個(ここでは2個)の位置決め穴21が開口されている。一方、電子部品としてのコネクタ1は絶縁ボディ10に複数の弾性コンタクト12が設けられており、図には表れない他の電子部品に対して導電接触される。弾性コンタクト12の基端部は絶縁ボディの底面に沿う位置まで延長されて絶縁ボディ10から突出された端子13として構成され、実装基板2に搭載されたときに前記配線ランド22に半田付けされる。また、絶縁ボディ10の底面には2本の位置決めピン11が突出されており、実装基板2の前記位置決め穴22に嵌入することでコネクタ1を実装基板2に対して位置決めを行っている。
特許文献1のSMT技術では、位置決めピン11と位置決め穴21の公差が問題になる。設計上、位置決めピン11が位置決め穴12に嵌入できないと実装が不可能になり、また自動搭載機器の搭載時の位置精度との関係もあって位置決めピン11の径寸法を公差も含めて位置決め穴21の内径寸法よりも若干小径となるように設計している。そのため、位置決めピン11の外周面と位置決め穴21の内周面にはいわゆるガタと称される間隙が生じ、図1に示したコネクタ1を実装基板2に半田付けする際には、溶融した半田の表面張力によって位置決めピン11と位置決め穴21の間に生じている間隙寸法だけコネクタ1が実装基板2の表面上で移動してしまい実装基板2に対するコネクタ1の実装位置が不安定なものになる。そのため、実装したコネクタ1の弾性コンタクト12が相手方部品や機器に対して好適な状態で電気接触することができなくなるという問題が生じる。
In the SMT technique of
このような問題に対し、位置決めピンを密接状態で位置決め穴に嵌入すれば精度の高い位置決めを行うことが可能であるが、このような高精度の加工は極めて困難であり、また加工コストに伴って部品コストが上昇してしまうことになる。また、位置決めピンを弾性部材で形成し、位置決めピンを弾性変形させながら位置決め穴に嵌入することで両者間の間隙を吸収することも考えられるが、径方向に弾性を有する構造を実現するために位置決めピンの構造が複雑化し、コスト高の要因になる。また、搭載を行う際に弾性力に抗する力が要求されるため、自動搭載機を用いてのスムーズな搭載が難しくなる。 To solve such problems, it is possible to perform highly accurate positioning by inserting the positioning pins into the positioning holes in close contact with each other. However, such high-accuracy processing is extremely difficult, and the processing cost increases. This will increase the cost of parts. It is also possible to absorb the gap between the two by forming the positioning pin with an elastic member and inserting the positioning pin into the positioning hole while elastically deforming the positioning pin, but in order to realize a structure having elasticity in the radial direction. The structure of the positioning pin is complicated, which causes a high cost. Moreover, since the force which resists an elastic force is requested | required when mounting, smooth mounting using an automatic mounting machine becomes difficult.
本発明の目的は、構造の複雑化やコスト高をまねくことなく実装基板に対する位置決め精度を高め、自動搭載機の実装を可能にした表面実装型電子部品を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface-mount type electronic component that can improve the positioning accuracy with respect to a mounting substrate without complicating the structure and increasing the cost, and enables mounting of an automatic mounting machine.
本発明は、位置決め穴を有する実装基板に搭載され、位置決め穴に挿入可能な位置決めピンを有する表面実装型電子部品であって、位置決めピンには熱変形したときに位置決め穴の内面に当接して位置決めピンを位置拘束するための位置拘束部材を設けていることを特徴とする。この位置拘束部材は加熱されたときに熱膨張する熱膨張部材、あるいは加熱されたときに熱変形する熱変形部材で構成される。例えば、位置拘束部材は半田リフロー温度で熱膨張し、あるいは熱変形して位置決め穴の内面に当接するように構成する。 The present invention relates to a surface-mount electronic component that is mounted on a mounting board having positioning holes and has positioning pins that can be inserted into the positioning holes. The positioning pins contact the inner surface of the positioning holes when thermally deformed. A position restraining member for restraining the position of the positioning pin is provided. This position restricting member is constituted by a thermal expansion member that thermally expands when heated, or a thermal deformation member that thermally deforms when heated. For example, the position restricting member is configured to thermally expand at the solder reflow temperature or to be thermally deformed and contact the inner surface of the positioning hole.
本発明によれば、位置拘束部材が熱変形して位置決め穴の内面に当接することで位置決め穴と位置決めピンとの間の間隙に位置拘束部材が介在される状態となり、位置拘束部材によって位置決め穴内での位置決めピンの移動が拘束される。これにより、位置決めピンの構造をいたずらに複雑化することなく、かつコスト高を生じることなく位置決め穴内における位置決めピンの位置が一義的に決定されることになり、位置決めピンを有している電子部品を実装基板に対して高精度に位置決めすることができ、自動搭載機を用いてSMT実装するのに好適な電子部品が得られる。 According to the present invention, the position restraining member is thermally deformed and abuts against the inner surface of the positioning hole, so that the position restraining member is interposed in the gap between the positioning hole and the positioning pin. The movement of the positioning pins is restricted. As a result, the position of the positioning pin within the positioning hole is uniquely determined without unnecessarily complicating the structure of the positioning pin and without increasing the cost, and the electronic component having the positioning pin Can be positioned with high accuracy with respect to the mounting substrate, and an electronic component suitable for SMT mounting using an automatic mounting machine can be obtained.
本発明の好ましい実施の形態として、位置拘束部材は位置決めピンの円周一部に設けられ、変形したときに位置決め穴の内周面一部に当接されるようにする。位置決めピンは位置拘束部材によって位置決め穴の反対側の内周面に押圧された状態で位置拘束され、この位置に位置決めされる。あるいは、位置拘束部材は位置決めピンの全円周にわたって設けられ、変形したときに位置決め穴の全内周面に当接されるようにする。位置決めピンは位置決め穴と同心位置に位置決めされる。 As a preferred embodiment of the present invention, the position restricting member is provided on a part of the circumference of the positioning pin, and is brought into contact with a part of the inner peripheral surface of the positioning hole when deformed. The positioning pin is restrained by the position restraining member while being pressed against the inner peripheral surface opposite to the positioning hole, and is positioned at this position. Alternatively, the position restraining member is provided over the entire circumference of the positioning pin, and is brought into contact with the entire inner peripheral surface of the positioning hole when deformed. The positioning pin is positioned concentrically with the positioning hole.
次に、本発明を図1に示したコネクタに適用した実施例1について説明する。図2(a),(b)はコネクタ1を実装基板2に搭載する際にコネクタ1の位置決めピン11を実装基板2の位置決め穴21に挿入した状態の側面図と一部を破断した底面図である。コネクタ1は図1に示したように絶縁ボディ10の前面側(図2の右側、以下同じ)に2つの弾性コンタクト12が並んで配設され、後面側にこれら弾性コンタクト12から延長された端子13が絶縁ボディ10の底面に沿って突出した状態に配設されている。また、コネクタ1の絶縁ボディ10の底面には2本の位置決めピン11が下方に向けて絶縁ボディ10と一体に突出形成されている。実装基板2も図1に示したと同様に表面に配線ランド22が設けられ、また実装基板2を厚さ方向に貫通するように位置決め穴21が設けられている。配線ランド22には図には表れないが半田層がメッキ等によって形成されており、前記コネクタ1の端子13を半田リフローによって半田付けして表面実装することが可能とされている。
Next, a first embodiment in which the present invention is applied to the connector shown in FIG. 1 will be described. FIGS. 2A and 2B are a side view and a bottom view in which a part of the
図3は前記した2本の位置決めピン11の詳細を示す外観図である。位置決めピン11は下方に向けられた下端部が円錐台形状をした円柱状に形成されている。この位置決めピン11の円柱状の部分の外径寸法は位置決め穴21の内径よりも小径に形成されているが、ここで前記位置決めピン11は円柱周面の前面側の円周部位が実装基板に対するコネクタの位置基準となるように加工されている。また、位置決めピン11の後面側の円周部位には径方向に凹んだ切欠溝112が形成されており、この切欠溝112内に本発明の位置拘束部材としての熱膨張部材111が接着により一体的に取着されている。この熱膨張部材111は前記切欠溝112内に対応して半円筒状に形成されており、その外側円弧面は位置決めピン11の円周面に沿うように前記切欠溝112内に埋設された状態に配設されている。この熱膨張部材111は、半田リフロー時の加熱温度に対する耐熱性を有するとともに、位置決めピン11を構成している絶縁ボディ10の樹脂よりも熱膨張率が格段に大きな材料であれば良い。例えば、ゴム、高熱膨張樹脂、高熱膨張金属等が適用できる。
FIG. 3 is an external view showing details of the two
図2において、平面状態に置かれた実装基板2上に、図には表れない自動搭載機によりコネクタ1を搭載する。このとき、コネクタ1の位置決めピン11を実装基板2の位置決め穴21に挿入させることにより、コネクタ1の端子12はそれぞれ実装基板2の配線ランド22上に配置される。このとき、位置決めピン11の外径は位置決め穴21の内径に対して間隙が生じているので自動搭載機によってもスムーズな搭載が可能になる。しかる上で、加熱処理を行うと配線ランド22に設けられていた半田がリフローし、端子13は配線ランド22に半田付けされる。このとき、図4(a),(b)に縦断面図と一部破断底面図を示すように、加熱によって切欠溝112内の熱膨張部材111が熱膨張される。この熱膨張によって熱膨張部材111は位置決めピン11の後面側の円周部位と位置決め穴21の後面側内周部位との間で拡張して両者間に充填される状態となり、このときに熱膨張部材111と位置決め穴21の後面側内周部位との間に生じる抗力によって位置決めピン11は図4(b)の矢印のように移動され、その前面側の円周部位が位置決め穴21の前面側の内周部位に当接される。したがって、位置決め穴21の前面側の内周部位がコネクタ1に対する位置基準となるように位置決め穴21を位置設定して開口しておけば、2本の位置決めピン11と位置決め穴21のそれぞれの位置基準が当接することになり、少なくとも実装基板2に対してコネクタ1の前面側の位置を高精度に自己整合的に位置決めすることができる。この状態で加熱を終了すると半田が固化して端子13を配線ランド22に一体化して実装基板2へのコネクタ1の実装が終了する。
In FIG. 2, a
図5は実施例2の位置決めピン11の詳細図である。実施例2では位置決めピン11は円柱部分の径寸法を下端部の径寸法よりも小径に形成して全円周にわたる円周溝112Aを形成する一方で、位置拘束部材として熱膨張部材111Aを円筒状に形成し、これを位置決めピン11の円周溝112Aに嵌着させている。ここでは熱膨張部材111Aの円周一部にスリット111aを設け、このスリット111aを利用して嵌着を行うようにしている。この位置決めピン11の構造によれば、実施例1と同様にコネクタ1を実装基板2に実装する際に、位置決めピン11を位置決め穴21に挿入して半田リフローのための加熱処理を行うと、図6(a),(b)に縦断面図と一部破断底面図を示すように、熱膨張部材111Aは全円周部位にわたって径寸法が拡大することになり、その全円周面において位置決め穴21の内周面の全面に当接した状態となる。これにより、位置決めピン11の中心が位置決め穴21の中心に位置合わせされることになる。したがって、ここでは位置決めピン11の中心位置をコネクタ1の位置基準となるように形成し、位置決め穴21も中心位置を位置基準となるように形成しておけば、コネクタ1を実装基板2に対して自己整合的に位置合わせすることができる。
FIG. 5 is a detailed view of the
図7(a),(b)は実施例3の位置決めピンを備えたコネクタ1の実装状態の縦断面図と一部破断底面図である。実施例3では位置決めピン11の円柱部分に円周溝112Bとこれにつながる直径穴112Cを設けておき、位置拘束部材として形状記憶合金線111Bを直径穴112Cに挿通し、その両端部を円周溝112Bに沿って円弧状に曲げ形成し、底面から見た形状がほぼS字状に近い形状となるようにしたものである。これによれば、実施例1と同様にコネクタ1を実装基板2に実装する際に、位置決めピン11を位置決め穴21に挿入して半田リフローのための加熱処理を行うと、形状記憶合金線111Bは両端部が外径方向に向けて形状復帰して位置決め穴21の内周面に衝接した状態となる。これにより、位置決めピン11の中心が位置決め穴21の中心に位置合わせされることになる。したがって、実施例2と同様に位置決めピン11の中心位置を位置基準となるように形成し、位置決め穴21も中心位置を位置基準となるように形成しておけば、コネクタ1を実装基板2に対して自己整合的に位置合わせすることができる。なお、図示は省略するが、形状記憶合金線111Bを位置決めピン11の後面側に向けてのみ形成しておけば、実施例1と同様に位置決めピン11を位置決め穴21内で前面方向に移動させて位置合わせを行うことができ、この場合には位置決めピン11の前面側の周面部と位置決め穴21の前面側の内周面部とを位置基準とした位置合わせが実現できる。
7A and 7B are a longitudinal sectional view and a partially broken bottom view of the
前記各実施例では2本の位置決めピンを備えるコネクタの例を示しており、これはコネクタ1の弾性コンタクト12が存在する前面側の位置決めを行うために構成されたものであるが、これと直交する方向の位置決めを併せて行うために3本以上の位置決めピンが設けられている場合には、これらの位置決めピンの全て、あるいは選択した位置決めピンに対して本発明の位置拘束部材を設けるようにすればよい。
In each of the above embodiments, an example of a connector having two positioning pins is shown, which is configured for positioning on the front side where the
また、本発明の位置拘束部材は、前記実施例1〜3の材料や形状に限られるものではなく、半田リフロー工程時の加熱によって熱膨張、あるいは熱変形し、その際に位置決め穴の内面の全面、あるいは一部に当接して位置決め穴内における位置決めピンを位置拘束することが可能な形態であれば本発明が適用可能である。 The position restraining member of the present invention is not limited to the materials and shapes of the first to third embodiments, and is thermally expanded or deformed by heating during the solder reflow process. The present invention can be applied as long as the positioning pin can be restrained in position by contacting the entire surface or a part thereof.
以上の実施例では本発明を実装基板に搭載するコネクタに適用した例を示したが、実装基板に半田リフロー等の加熱を行いながらSMT実装し、その際に実装基板に設けた位置決め穴に対して位置決めを行うための位置決めピンを備える電子部品であれば本発明を同様に適用することができる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a connector mounted on a mounting board. However, SMT mounting is performed on the mounting board while performing solder reflow or the like, and the positioning hole provided in the mounting board at that time is mounted. The present invention can be similarly applied to any electronic component provided with a positioning pin for positioning.
1 コネクタ(電子部品)
2 実装基板
11 位置決めピン
12 弾性コンタクト
13 端子
21 位置決め穴
22 配線ランド
111 熱膨張部材(位置拘束部材)
111A 熱膨張部材(位置拘束部材)
111B 形状記憶合金線(位置拘束部材)
112 切欠溝
112A 円周溝
1 Connector (electronic component)
2 Mounting
111A Thermal expansion member (position restraint member)
111B shape memory alloy wire (position restraint member)
112
Claims (6)
5. The surface mounting type according to claim 1, wherein the position restraining member is provided over the entire circumference of the positioning pin, and abuts against the entire inner peripheral surface of the positioning hole when deformed. Electronic components.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008032665A JP2009194118A (en) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Surface-mount electronic component |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159710A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Omron Corp | Mounting component, electronic device, and mounting method |
JP2012049346A (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Fujitsu Ltd | Alignment method, junction structure, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device |
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2008
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US9124057B2 (en) | 2010-01-29 | 2015-09-01 | Omron Corporation | Mounting component, electronic device, and mounting method |
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