JP2011108402A - 基板用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】フィレットの強度低下を回避しながら、ハンダの使用量を減らす。
【解決手段】基板用コネクタは、スルーホール１１を有する回路基板１０と、スルーホール１１に貫通された端子金具１３と、スルーホール１１の内周面と端子金具１３の外周面との隙間を埋めるハンダ２０とを備え、ハンダ２０の一部により、スルーホール１１の外部において回路基板の外面１０Ｓ，１０Ｂから端子金具１３の外周面に亘って盛り上がった形態のフィレット２１Ｓ，２１Ｂが形成されている。端子金具１３には、スルーホール１１内に収容されるホール収容部１７と、ホール収容部１７よりも細い形態であって、スルーホール１１の外部においてフィレット２１Ｓ，２１Ｂに接する小径部１６Ｆ，１６Ｒが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板用コネクタに関するものである。

特許文献１には、スルーホールを有する回路基板と、回路基板に取り付けられるハウジングと、ハウジングに取り付けられた端子金具とを備え、スルーホールに端子金具を貫通させた状態で、スルーホールと端子金具との隙間をハンダで埋めるようにした基板用コネクタが開示されている。

この基板用コネクタでは、ハンダの一部をスルーホールの外部にはみ出させ、回路基板の表面から端子金具の外周面に亘って盛り上がった形態のフィレットを形成し、このフィレットにより、サーマルショック等に起因するハンダクラックを防止するようになっている。

特開２００１−０８５０９１号公報

この種の基板用コネクタにおいて、ハンダの使用量を減らすためには、端子金具を太くして、端子金具の外周とスルーホールの内周との隙間の容積を減少させる方法が考えられる。しかし、この方法では、端子金具が太くなった分だけフィレットの体積が増すため、ハンダ全体としての使用量を減少させる効果が薄らぐことになる。

フィレットの体積を小さくする手段としては、フィレットの外径寸法と端子金具に沿った高さが小さくなるように断面積を小さくする方法が考えられる。しかし、フィレットの断面積を小さくすると、その分、フィレットの強度が低下し、ハンダクラック防止の効果が薄らぐことになる。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、フィレットの強度低下を回避しながら、ハンダの使用量を減少させることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、スルーホールを有する回路基板と、前記スルーホールに貫通された端子金具と、前記スルーホールの内周面と前記端子金具の外周面との隙間を埋めるハンダとを備え、前記ハンダの一部により、前記スルーホールの外部において前記回路基板の外面から前記端子金具の外周面に亘って盛り上がった形態のフィレットが形成されている基板用コネクタにおいて、前記端子金具には、前記スルーホール内に収容されるホール収容部と、前記ホール収容部よりも細い形態であって、前記スルーホールの外部において前記フィレットに接する小径部とが形成されているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記スルーホールに対する前記端子金具の貫通方向における前記ホール収容部の長さ寸法は、前記スルーホールの貫通方向の全長よりも短い寸法とされているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記ホール収容部には、前記スルーホールに対する前記端子金具の挿入方向前方側の端部をテーパ状に切欠した形態のガイド部が形成されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記ホール収容部には、前記スルーホールに対する前記端子金具の挿入方向後方側の端部をテーパ状に切欠した形態の逃がし部が形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
スルーホールの内部には比較的太いホール収容部が収容されるので、端子金具の外周面とスルーホールの内周面との間の容積が小さくなり、その分、ハンダの使用量が少なくて済む。一方、スルーホールの外部においてフィレットに接するのは、ホール収容部よりも細い小径部なので、フィレットの断面積を小さくしなくても、フィレットの体積増大、即ちハンダの使用量増加が抑えられる。フィレットの断面積を小さくせずに済むので、フィレットの強度低下が回避される。

＜請求項２の発明＞
スルーホール内においては、回路基板の反り変形やスルーホールに対する端子金具の組付け公差等が原因となって、ホール収容部の位置が貫通方向においてバラツキを生じることは避け難い。しかし、本発明では、ホール収容部の長さをスルーホールの貫通長さよりも短くしているので、スルーホール内でホール収容部の位置が貫通方向にバラツキを生じても、ホール収容部の全体がスルーホールの内部に収容される。

ホール収容部の全体がスルーホール内に収容されることは、端子金具の外周面とスルーホールの内周面との間の容積を最大限に小さくして、ハンダの使用量を最少に抑えることができることを意味する。また、フィレットは小径部よりも太いホール収容部には接触しないので、フィレットの断面積が小さくならず、フィレットの強度が確保される。

＜請求項３の発明＞
ホール収容部と小径部との境界部に、両者の太さの違いに起因する段差が存在する場合には、端子金具をスルーホールに挿入するときに、ホール収容部がスルーホールの開口縁に引っ掛かり、端子金具の挿入動作に支障を来すことが懸念される。その点、本発明では、ホール収容部の挿入方向における前端部、即ち小径部との境界部にテーパ状のガイド部を形成しているので、スルーホールの開口縁にホール収容部が引っ掛かることがなく、端子金具の挿入を支障なく行うことができる。

＜請求項４の発明＞
スルーホール内のハンダのうちフィレットに連なる部分は、フィレットの強度を高める補強効果を発揮し、その補強効果は、フィレットに連なるハンダの体積が大きいほど高くなる。そこで、本発明では、ホール収容部の挿入方向後端部にテーパ状に切欠した形態の逃がし部を形成し、逃がし部を形成するためにテーパ状に切欠した容積分だけハンダの体積を増やすようにした。この構成によれば、公差等のためにホール収容部の挿入方向後端部がフィレットの近傍に位置する状態になった場合でも、スルーホール内のハンダのうちフィレットに連なる部分の体積が極力大きく確保されるので、フィレットに対する補強効果が損なわれずに済む。

実施形態１の基板用コネクタの側面図 スルーホールに端子金具を貫通した状態をあらわす拡大断面図 スルーホールに端子金具を貫通した状態をあらわす拡大底面図

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図３を参照して説明する。本実施形態の基板用コネクタは、複数のスルーホール１１を有する回路基板１０と、回路基板１０に取り付けられたハウジング１２と、ハウジング１２に取り付けられてスルーホール１１に貫通された複数の端子金具１３と、各スルーホール１１の内周面と端子金具１３の外周面との隙間を埋めるハンダ２０とを備えて構成されている。

回路基板１０の表面１０Ｓ（図１及び図２における上面）には導電路（図示省略）が印刷されているとともに、実装部品（図示省略）が取り付けられている。スルーホール１１は、回路基板１０をその板面と直角に表面１０Ｓから裏面１０Ｂへ直線状に貫通した形態である。図３に示すように、スルーホール１１の貫通方向と直角に切断した断面形状は、真円形である。図２に示すように、スルーホール１１の内径寸法は、貫通方向の全長に亘って一定である。

図１に示すように、端子金具１３は、側方から見て略Ｌ字形に屈曲されており、端子金具１３のうちハウジング１２外に露出した側の端部は、直線状に延びた形態であって、スルーホール１１に貫通される基板接続部１４となっている。また、基板接続部１４はその先端部（図１及び図２における下端部）を先に向けてスルーホール１１に挿入されるが、その挿入動作の円滑化を図るために、基板接続部１４の先端部には先細り部１５が形成されている。

基板接続部１４は、図２に示すように、前方側小径部１６Ｆとホール収容部１７と後方側小径部１６Ｒを、スルーホール１１に対する挿入方向における前方側から後方側に向かって順に且つ同軸状に連ねた形態となっている。上記の先細り部１５は、前方側小径部１６Ｆの挿入方向における前端部に位置する。

基板接続部１４のうち先細り部１５を除いた部分の長さ方向（即ち、スルーホール１１に対する挿入方向であって、スルーホール１１の貫通方向と平行な方向）と直角な断面形状は、図３に示すように、全体として正方形をなしていて、４つの角部を同じ曲率の四半円弧状に丸めた形状となっている。前方側小径部１６Ｆと後方側小径部１６Ｒは、互いに同じ太さであり、ホール収容部１７よりも細く形成されている。両小径部１６Ｆ，１６Ｒの断面形状とホール収容部１７の断面形状は、相似形の関係となっている。ホール収容部１７は、基板接続部１４の中では最も太いのであるが、このホール収容部１７の最大外形寸法（対角方向の寸法）は、スルーホール１１の内径よりも少し小さい寸法とされている。

ホール収容部１７には、そのスルーホール１１に対する端子金具１３（基板接続部１４）の挿入方向前方側（図２における下側）の端部（即ち、前方側小径部１６Ｆとの境界部）をテーパ状に切欠した形態のガイド部１８が形成されている。同じくホール収容部１７には、スルーホール１１に対する端子金具１３の挿入方向後方側（図２における上側）の端部（即ち、逃がし部１９との境界部）をテーパ状に切欠した形態の逃がし部１９が形成されている。このガイド部１８と逃がし部１９はホール収容部１７の一部を構成するものであり、このガイド部１８と逃がし部１９を含むホール収容部１７の長さ寸法（スルーホール１１への挿入方向と平行な方向の寸法）は、スルーホール１１の貫通方向の全長寸法よりも短く設定されている。

かかる基板接続部１４は、ハウジング１２を回路基板１０に固定する際に、回路基板１０の表面１０Ｓ側からスルーホール１１に対して同軸状に挿入され、回路基板１０の裏面１０Ｂ側へ突出するように貫通した状態で取り付けられている。挿入の際には、基板接続部１４の挿入方向先端部に先細り部１５が形成されているので、基板接続部１４の挿入方向前端部がスルーホール１１の表面１０Ｓ側の開口縁に引っ掛かる虞はない。また、挿入の途中においても、ホール収容部１７における挿入方向前端部にテーパ状のガイド部１８が形成されているので、ホール収容部１７がスルーホール１１の表面１０Ｓ側の開口縁に引っ掛かる虞もない。

基板接続部１４をスルーホール１１に取り付けた状態では、図２に示すように、ガイド部１８と逃がし部１９を含むホール収容部１７の全体が、スルーホール１１の内部に収容されている。ホール収容部１７の挿入方向前端は、スルーホール１１の裏面１０Ｂ側の開口縁よりもスルーホール１１の内側（図２における上側）に位置する。一方、ホール収容部１７の挿入方向後端は、スルーホール１１の表面１０Ｓ側の開口縁よりもスルーホール１１の内側（図２における下側）に位置する。

したがって、端子金具１３がスルーホール１１に取り付けられた状態では、前方側小径部１６Ｆは、そのホール収容部１７（ガイド部１８）に連なる後端側部分（図２における上側部分）のみをスルーホール１１内に収容させているが、それ以外の部分（先細り部１５を含む）は、スルーホール１１の外部、つまり回路基板１０の裏面１０Ｂ側に位置している。一方、後方側小径部１６Ｒは、そのホール収容部１７（逃がし部１９）に連なる前端側部分（図２における下側部分）のみをスルーホール１１内に収容させているが、それ以外の部分は、スルーホール１１の外部、つまり回路基板１０の表面１０Ｓ側に位置している。

ハンダ２０は、リフロー方式と称される方法によってスルーホール１１と基板接続部１４との隙間に埋められているとともに、スルーホール１１の外部において表面側フィレット２１Ｓと裏面側フィレット２１Ｂとを形成している。リフローの工程では、まず、回路基板１０の表面１０Ｓに、各スルーホール１１に近接するように所定量のハンダ２０を印刷しておき、スルーホール１１に基板接続部１４を挿入した後、これをリフロー炉（図示省略）内で加熱する。

加熱により溶融したハンダ２０は、スルーホール１１内に流入し、スルーホール１１の内周面と基板接続部１４（端子金具１３）の外周面との筒状の隙間を埋める。また、ハンダ２０の一部は、スルーホール１１の外部において、回路基板１０の表面１０Ｓから端子金具１３の後方側小径部１６Ｒの外周面に亘って盛り上がった形態の表面側フィレット２１Ｓと、回路基板１０の裏面１０Ｂから端子金具１３の前方側小径部１６Ｆの外周面に亘って盛り上がった形態の裏面側フィレット２１Ｂを形成する。

この表面側フィレット２１Ｓと裏面側フィレット２１Ｂを形成したことにより、サーマルショック等に起因してハンダ２０に亀裂が生じること（ハンダ２０クラック）を防止するようになっている。フィレット２１Ｓ，２１Ｂは、その外径寸法と端子金具１３に沿った高さ寸法（図２における上下方向の寸法）が大きくなるように断面積を増大させることによって強度が増すので、フィレット２１Ｓ，２１Ｂによるハンダ２０クラック防止の効果の信頼性が向上する。

本実施形態では、スルーホール１１の内部に比較的太いホール収容部１７を収容しているので、端子金具１３の外周面とスルーホール１１の内周面との間の空間のうち、ホール収容部１７と対応する領域の容積が小さくなっており、その分、スルーホール１１と端子金具１３との隙間を埋めるためのハンダ２０の使用量が少なくなっている。また、スルーホール１１の内周面とホール収容部１７の外周面との間隔が狭められているので、スルーホール１１に対して基板接続部１４が傾こうとしても、ホール収容部１７がスルーホール１１の内周に当接することにより、基板接続部１４の大きな傾きが防止されている。

一方、端子金具１３のうちスルーホール１１の外部においてフィレット２１Ｓ，２１Ｂに接するのは、ホール収容部１７よりも細い小径部１６Ｆ，１６Ｒなので、フィレット２１Ｓ，２１Ｂの内周長が長くならない。したがって、フィレット２１Ｓ，２１Ｂの外径寸法と端子金具１３に沿った高さ寸法（図２における上下方向の寸法）が小さくなるように断面積を減らさなくても、フィレット２１Ｓ，２１Ｂの体積が小さく抑えられ、換言すると、フィレット２１Ｓ，２１Ｂを形成するためのハンダ２０の使用量が抑えられている。

このように本実施形態においては、ホール収容部１７をスルーホール１１内に収容するように配置するとともに、ホール収容部１７よりも細い小径部１６Ｆ，１６Ｒをフィレット２１Ｓ，２１Ｂに接触させる構成としているので、ハンダ２０の全体の使用量が抑えられているとともに、ハンダ２０の使用量を減らすことに起因するフィレット２１Ｓ，２１Ｂの強度低下を回避することができた。

また、スルーホール１１内においては、回路基板１０の反り変形やスルーホール１１に対する端子金具１３の貫通方向における組付け公差等が原因となって、ホール収容部１７の位置が貫通方向においてバラツキを生じることは避け難い。しかし、本実施形態では、ホール収容部１７の長さをスルーホール１１の貫通長さよりも短くしているので、スルーホール１１内でホール収容部１７の位置が貫通方向にバラツキを生じても、ホール収容部１７の全体がスルーホール１１の内部に確実に収容されるようになっている。

このようにホール収容部１７の全体がスルーホール１１内に収容されることは、端子金具１３の外周面とスルーホール１１の内周面との間の容積を最大限に小さくして、ハンダ２０の使用量を最少に抑えることができることを意味する。また、フィレット２１Ｓ，２１Ｂは小径部１６Ｆ，１６Ｒよりも太いホール収容部１７には接触しないので、フィレット２１Ｓ，２１Ｂの断面積が小さくならず、フィレット２１Ｓ，２１Ｂの強度が確保される。

また、ホール収容部１７と前方側小径部１６Ｆとの境界部（即ち、ホール収容部１７の挿入方向における前端部）に、両者１７，１６Ｆの太さの違いに起因する段差が存在する場合には、端子金具１３をスルーホール１１に挿入するときに、ホール収容部１７の挿入方向前端部がスルーホール１１の開口縁に引っ掛かり、端子金具１３の挿入動作に支障を来すことが懸念される。その点、本実施形態では、ホール収容部１７の挿入方向における前端部に、挿入方向に向かって次第に縮径する形態のテーパ状のガイド部１８を形成しているので、スルーホール１１の開口縁にホール収容部１７が引っ掛かることがなく、端子金具１３の挿入を支障なく行うことができる。

また、スルーホール１１内のハンダ２０のうちフィレット２１Ｓ，２１Ｂに連なる部分は、フィレット２１Ｓ，２１Ｂの強度を高める補強効果を発揮し、その補強効果は、フィレット２１Ｓ，２１Ｂに連なるハンダ２０の体積が大きいほど高い。そこで、本実施形態では、ホール収容部１７の挿入方向における後端部にテーパ状に切欠した形態の逃がし部１９を形成し、逃がし部１９を形成するためにテーパ状に切欠した容積分だけスルーホール１１内におけるハンダ２０の体積を増やすようにした。この構成によれば、公差等のためにホール収容部１７の挿入方向後端部が表面側フィレット２１Ｓの近傍に位置する状態になった場合でも、スルーホール１１内のハンダ２０のうち表面側フィレット２１Ｓに連なる部分の体積が極力大きく確保されるので、表面側フィレット２１Ｓに対する補強効果が損なわれずに済む。

また、ホール収容部１７の挿入方向における前端部に形成されているガイド部１８も、逃がし部１９と同様、ガイド部１８を形成するためにテーパ状に切欠した容積分だけスルーホール１１内におけるハンダ２０の体積を増やすことに寄与している。したがって、公差等のためにホール収容部１７の挿入方向前端部が裏面側フィレット２１Ｂの近傍に位置する状態になった場合でも、スルーホール１１内のハンダ２０のうち裏面側フィレット２１Ｂに連なる部分の体積が極力大きく確保されるので、裏面側フィレット２１Ｂに対する補強効果が発揮される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、前方側小径部の一部と後方側小径部の一部がスルーホール内に収容されるようにしたが、これに限らず、前方側小径部の全体と後方側小径部の全体がスルーホールの外部に配される形態としてもよく、前方側小径部の一部がスルーホール内に収容されて、後方側小径部の全体がスルーホールの外部に配される形態としてもよく、前方側小径部の全体がスルーホールの外部に配されて、後方側小径部の一部がスルーホール内に収容される形態としてもよい。
（２）上記実施形態では、ホール収容部に、スルーホールに対する端子金具の挿入方向前方側の端部（前方側小径部との境界部）をテーパ状に切欠した形態のガイド部を形成したが、このようなテーパ状のガイド部を形成しない形態としてもよい。
（３）上記実施形態では、ホール収容部に、スルーホールに対する端子金具の挿入方向後方側の端部（後方側小径部との境界部）をテーパ状に切欠した形態の逃がし部を形成したが、このようなテーパ状の逃がし部を形成しない形態としてもよい。
（４）上記実施形態では、スルーホールの断面形状を真円形としたが、スルーホールの断面形状は、真円以外の形状であってもよい。
（５）上記実施形態では、端子金具の断面形状を、全体として正方形をなしていて４つの角部を四半円弧状に丸めた形状としたが、端子金具の断面形状は、全体として長方形をなしていて４つの角部を四半円弧状に丸めた形状、４つの角部を四半円弧状に丸めない方形状、真円形、長円形、楕円形等、実施形態以外の形状であってもよい。
（６）上記実施形態では、小径部の断面形状とホール収容部の断面形状を相似形としたが、小径部の断面形状とホール収容部の断面形状を相似形でなくてもよい。

１０…回路基板
１０Ｓ…回路基板の表面（外面）
１０Ｂ…回路基板の裏面（外面）
１１…スルーホール
１３…端子金具
１６Ｆ…前方側小径部
１６Ｒ…後方側小径部
１７…ホール収容部
１８…ガイド部
１９…逃がし部
２０…ハンダ
２１Ｓ…表面側フィレット
２１Ｂ…裏面側フィレット

Claims (4)

1. スルーホールを有する回路基板と、
   前記スルーホールに貫通された端子金具と、
   前記スルーホールの内周面と前記端子金具の外周面との隙間を埋めるハンダとを備え、
   前記ハンダの一部により、前記スルーホールの外部において前記回路基板の外面から前記端子金具の外周面に亘って盛り上がった形態のフィレットが形成されている基板用コネクタにおいて、
   前記端子金具には、
   前記スルーホール内に収容されるホール収容部と、
   前記ホール収容部よりも細い形態であって、前記スルーホールの外部において前記フィレットに接する小径部とが形成されていることを特徴とする基板用コネクタ。
2. 前記スルーホールに対する前記端子金具の貫通方向における前記ホール収容部の長さ寸法は、前記スルーホールの貫通方向の全長よりも短い寸法とされていることを特徴とする請求項１記載の基板用コネクタ。
3. 前記ホール収容部には、前記スルーホールに対する前記端子金具の挿入方向前方側の端部をテーパ状に切欠した形態のガイド部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の基板用コネクタ。
4. 前記ホール収容部には、前記スルーホールに対する前記端子金具の挿入方向後方側の端部をテーパ状に切欠した形態の逃がし部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基板用コネクタ。

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