JP2012014919A - ピンヘッダ及び基板モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ハンダブリッジの形成を抑制することが可能なピンヘッダを提供する。
【解決手段】第１及び第２の基板同士を電気的に接続するピンヘッダ４は、第１及び第２の基板同士を所定の間隔で保持するスペーサ６と、スペーサ６から両端が突出するようにスペーサ６に保持された複数の端子ピン５と、を備え、スペーサ６における第１及び第２の基板との接触面６１３，６１４には、凹部６１５，６１６が形成されており、凹部６１５，６１６内には、端子ピン５の間を仕切る堰６１７ａ、６１７ｂが設けられている。
【選択図】図３

Description

回路基板同士を電気的に接続するために用いられるピンヘッダ及びそれを備えた基板モジュールに関する。

ピンヘッダを用いてプリント基板同士を電気的に接続する際、ピンヘッダの端子ピンをプリント基板に半田付けしている。（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２３０８６２号公報

端子ピンをプリント基板に半田付けする際、隣接する端子ピンを固定する半田同士が繋がり、所謂ハンダブリッジが形成される場合がある。特にプリント基板の裏側にハンダブリッジが形成されてしまうと、そのプリント基板は修理不能となり不良品となってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、ハンダブリッジの形成を抑制することが可能なピンヘッダを提供することである。

本発明に係るピンヘッダは、回路基板同士を電気的に接続するピンヘッダであって、前記回路基板同士を所定の間隔で保持するスペーサと、前記スペーサから両端が突出するように前記スペーサに保持された複数の端子ピンと、を備え、前記スペーサにおける前記回路基板との接触面には、凹部が形成されており、前記凹部内には、前記端子ピンの間を仕切る堰が設けられていることを特徴とする。

上記発明において、前記スペーサにおいて、前記接触面と、前記堰の上端と、が実質的に同一平面上に位置していてもよい。

上記発明において、前記スペーサの両端に、前記回路基板同士を締結する締結部材を挿入するための挿入孔が形成されていてもよい。

上記発明において、前記スペーサには、前記端子ピンの突出方向に沿ったスリットが形成されていてもよい。

本発明に係る基板モジュールは、複数の回路基板と、前記回路基板同士を電気的に接続する上記のピンヘッダと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、前記端子ピンの間を仕切る堰が設けられているので、ハンダブリッジの形成が抑制される。

図１は、本発明の第１実施形態における基板モジュールの分解斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態におけるピンヘッダの平面図である。 図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、本発明の第１実施形態における凹部と堰の関係を示す断面図である。 図５は、本発明の第１実施形態におけるピンヘッダの第１変形例を示す平面図である。 図６は、図５のVI-VI線に沿った断面図である。 図７は、本発明の第１実施形態におけるピンヘッダの第２変形例を示す平面図である。 図８は、本発明の第１実施形態におけるピンヘッダの第３変形例を示す平面図である。 図９は、本発明の第１実施形成における基板モジュールの断面図である。 図１０は、図９のX部の拡大図である。 図１１は、本発明の第２実施形態における基板モジュールの分解斜視図である。 図１２は、図１１のXII-XII線に沿った断面図である。 図１３は、本発明の第２実施形態におけるスペーサ本体の長さ調整を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は本実施形態における基板モジュールの分解斜視図、図２及び図３は本実施形態におけるピンヘッダの平面図及び断面図、図４は凹部と堰の関係を示す断面図、図５〜図８は本実施形態におけるピンヘッダの変形例を示す図である。

本実施形態における基板モジュール１は、例えば自動車等に搭載される電子機器を構成するモジュールであり、図１に示すように、第１の基板２と、第２の基板３と、ピンヘッダ４と、を備えている。

第１及び第２の基板２，３は、例えばガラスエポキシ樹脂等から構成されるプリント配線基板であり、ピンヘッダ４を介して相互に電気的に接続される。第１及び第２の基板２,３の表面には、例えば銅等から構成される回路パターン（不図示）が形成されており、これらの回路パターンがピンヘッダ４を介して電気的に接続される。なお、第１及び第２の基板２，３を多層プリント配線基板で構成してもよく、この場合には回路パターンを第１及び第２の基板２,３の内部に形成してもよい。本実施形態における第１及び第２の基板２，３は、本発明における回路基板の一例に相当する。

第１の基板２には、ピンヘッダ４の端子ピン５（後述）が挿入される６つのピン挿入孔２１が形成されている。それぞれのピン挿入孔２１は、端子ピン５を挿入可能な大きさを有しており、第１の基板２を貫通している。この６つのピン挿入孔２１は、ピンヘッダ４における端子ピン５のピッチに対応するように配置されている。

同様に、第２の基板３にも、ピンヘッダ４の端子ピン５が挿入される６つのピン挿入孔３１が形成されている。それぞれのピン挿入孔３１は、端子ピン５を挿入可能な大きさを有しており、第２の基板３を貫通している。また、この６つのピン挿入孔３１は、ピンヘッダ４における端子ピン５のピッチに対応するように配置されている。

また、第１及び第２の基板２,３には、固定用のネジ７が挿通するためのネジ挿入孔２２,３２が２つずつ形成されている。ネジ挿入孔２２,３２は、第１及び第２の基板２，３を貫通しており、ピンヘッダ４の円筒部６２（後述）に対応するように配置されている。

ピンヘッダ４は、図２及び図３に示すように、第１及び第２の基板２,３を電気的に接続する６本の端子ピン５と、第１及び第２の基板２,３を所定の間隔で保持するスペーサ６と、を有している。なお、この実施形態のピンヘッダ４は６本の端子ピン５を有するものであるが、端子ピン５の本数はこれに限定されない。

端子ピン５は、例えば、表面に錫メッキが施された黄銅製の角柱部材から構成されている。６本の端子ピン５は、上端と下端がスペーサ６から突出するように、スペーサ６に圧入されており、Ｘ方向に沿って一定の間隔で配置されている。なお、端子ピン５を構成する材料は導電性を有していれば特に限定されない。また、端子ピン５の形状は円柱状であってもよい。

スペーサ６は、スペーサ本体６１と、２つの円筒部６２と、を有しており、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ：Polybutylene terephthalate）等の電気絶縁性及び耐熱性に優れた材料から構成されている。

スペーサ本体６１には、当該スペーサ本体６１をＺ方向に貫通する６つの嵌合孔６１１が形成されており、それぞれの嵌合孔６１１には端子ピン５を圧入することが可能となっている。この嵌合孔６１１に圧入された端子ピン５はその上下端がスペーサ６から突出する。

また、このスペーサ本体６１の正面の略中央部分には、嵌合孔６１１に挿入された端子ピン５の中間部分を外部に露出させる放熱穴６１２が形成されている。スペーサ本体６１に圧入された端子ピン５は、この放熱穴６１２を介して放熱される。

スペーサ本体６１の上面６１３は、第１及び第２の基板２，３の間にスペーサ６が介装された際に、第１の基板２の下面に密着する。一方、スペーサ本体６１の下面６１４は、第２の基板３の上面に密着する。なお、本実施形態におけるスペーサ本体６１の上下面６１３，６１４が、本発明における接触面の一例に相当する。

図４に示すように、スペーサ本体６１の上面６１３には、６つの嵌合孔６１１の開口を包含する大きさを有する凹部６１５（図４における点線部分）が形成されている。この凹部６１５によって、第１の基板２とスペーサ６との間での端子ピン５の半田付けが可能となっている。

さらに、本実施形態では、この凹部６１５の中に５つのリブ状の堰６１７ａが形成されており、５本の堰６１７ａは６本の端子ピン５の間を仕切っている。それぞれの堰６１７ａは、凹部６１５の底面から突出しており、その上端６１８がスペーサ本体６１の上面６１３と実質的に同一の平面ＰＬ_０上に位置している。

同様に、図３に示すように、スペーサ６１の下面６１４にも、６つの嵌合孔６１１の開口を包含する大きさを有する凹部６１６が形成されており、この凹部６１６によって、第２の基板３とスペーサ６との間での端子ピン５の半田付けが可能となっている。

そして、この凹部６１６内にも、５つのリブ状の堰６１７ｂが形成されており、５本の堰６１７ｂは６本の端子ピン５の間を仕切っている。それぞれの堰６１７ｂは、凹部６１６の底面から突出しており、その上面がスペーサ本体６１の下面６１４と実質的に同一平面上に位置している。

これらの堰６１７ａ，６１７ｂは、隣接する端子ピン５同士の間を仕切っているので、第１の基板２とスペーサ６の間や第２の基板３とスペーサ６の間でのハンダブリッジの形成が抑制される。

なお、スペーサ６が備える端子ピンの数や配列は特に限定されない。例えば、図５及び６に示すように、ピンヘッダが１２本の端子ピン５を備えてもよく、１２本の端子ピン５は２行６列にマトリクス状に配列されている。この場合には、Ｙ方向に沿った第１の堰６１７ａ，６１７ｂに加えて、Ｘ方向に沿った第２の堰６１７ｃ，６１７ｄが形成されている。第１の堰６１７ａ，６１７ｂは、Ｘ方向に隣接する端子ピン５の間を仕切っているのに対し、第２の堰６１７ｃ，６１７ｄは、Ｙ方向に隣接する端子ピンの間を仕切っている。

また、スペーサ本体６１に形成された凹部の形状は上記のものに特に限定されない。図２に示す例では、凹部６１５はＹ方向に開放された形状であるが、例えば、図７に示すように、凹部６１５ＢをＹ方向に閉じた形状としてもよい。

さらに、図２に示す例では堰６１７ａが凹部６１５内を縦断しているが、端子ピン５の間に堰が位置していれば堰の形状は特に限定されない。例えば、図８に示すように、凹部６１５を縦断しない堰６１７ｅを端子ピン５の間に設けてもよい。

スペーサ６の円筒部６２は、図２及び図３に示すように、スペーサ本体６１の両側に配置されており、第１及び第２の基板２，３に対向する面のそれぞれの中央部分には、ネジ７を螺合可能なネジ孔６２１がＺ方向に沿って形成されている。この円筒部６２の上面６２２は、スペーサ本体６１の上面６１３と実質的同一平面ＰＬ_０上に位置していると共に、円筒部６２の下面６２３も、スペーサ本体６１の下面６１４と実質的に同一平面上に位置している。

次に、本実施形態における基板モジュール１の組立方法について説明する。図９は本実施形成における基板モジュールの断面図、図１０は図９のX部の拡大図である。

図１に示すように、第１の基板２と第２の基板３との間にピンヘッダ４を挟み込んで、ピン挿入孔２１,３１に端子ピン５をそれぞれ貫通させる。次いで、ネジ７を、第１の基板２のネジ挿入孔２２に挿通し、スペーサ６の円筒部６２のネジ孔６２１に螺合させることにより、第１の基板２とスペーサ６とを固定する。また同様に、ネジ７を、第２の基板３のネジ挿入孔３２に挿通し、スペーサ６の円筒部６２のネジ孔６２１に螺合させることにより、第２の基板３とスペーサ６とを固定する。このネジ７とネジ孔６２１の螺合によって、第１の基板２、ピンヘッダ４、及び第２の基板３が締結され、スペーサ６によって第１の基板２と第２の基板３との間に所定の間隔が維持される。

次いで、端子ピン５を第１及び第２の基板２，３に半田付けして、ピンヘッダ４を介して第１及び第２の基板２,３を電気的に接続する。半田付けの具体的な手法としては、例えば、ディッピングやスポッティング等を例示することができる。

この半田付けの際、第１及び第２の基板２,３のピン挿入孔２１,３１は、端子ピン５よりも若干大きく形成されているので、図９及び図１０に示すように、溶融した半田９が、ピン挿入孔２１，３１を介して、第１及び第２の基板２,３の内側に流れ込む。スペーサ本体６１の凹部６１５,６１６内に流入した半田９は、第１及び第２の基板２，３上の回路パターンと端子ピン５とを接合するが、さらに周囲に向かって拡張しようとする。この際、本実施形態では、端子ピン５の間を堰６１７ａ,６１７ｂが仕切っているので、半田９の拡張が抑制される。このため、第１及び第２の基板２,３の裏面でのハンダブリッジの形成が抑制される。

基板モジュール１が組み立てられると、第１及び第２の基板の裏側に形成されたハンダブリッジを修理することができずに、基板モジュール１自体が不良品となってしまう。これに対し、本実施形態では、ピンヘッダ４のスペーサ６に形成された堰６１７ａ，６１７ｂによってハンダブリッジの形成が抑制されるので、基板モジュール１の不良率の大幅な低減を図ることができる。

また、本実施形態では、上述のように、堰６１７ａの上端６１８が、スペーサ本体６の上面６１３と実質的に同一平面ＰＬ_０上に位置しているので、スペーサ本体６１と第１の基板２とが接触した状態で、堰６１７ａの上端６１８が第１の基板２の裏面と当接し、端子ピン５同士を完全に隔離する。このため、ハンダブリッジの形成が効果的に抑制される。同様に、第２の基板３においても、堰６１７ｂの上端が基板３の裏面と当接するので、堰６１７ｂによって端子ピン５が完全に隔離され、ハンダブリッジの形成が効果的に抑制される。

さらに、本実施形態では、スペーサ６が、その両端でネジ７によって第１及び第２の基板２，３に固定されているので、堰６１７ａ，６１７ｂの上面が第１及び第２の基板２，３に強く押し当てられ、ハンダブリッジの形成を更に効果的に抑制することができる。

《第２実施形態》
次に、第２実施形態について説明する。

図１１及び図１２は本発明の第２実施形態における基板モジュールの分解斜視図及び断面図、図１３は本実施形態におけるスペーサ本体の長さ調整を説明する図である。

本実施形態では、ピンヘッダ４Ｂのスペーサの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態との同様の構成である部分については同一の符号を付して説明する。

図１１に示すように、本実施形態におけるスペーサ６Ｂは、スペーサ本体６１Ｂと円筒部６２Ｂとが別体で構成されている。そして、図１２に示すように、スペーサ本体６１Ｂの両側面にはスリット６１９が形成されている。このスリット６１９は、隣接する端子ピン５の間に形成されているが、スリットを端子ピン５と重なるように形成してもよい。

本実施形態におけるスペーサ本体６１Ｂは、図１３に示すように、もともと端子ピン１０本分の長さを有するものを、同図中左から４番目のスリット６１９で折り、不要部分６１Ｃを取り外すことで形成されている。このように、端子ピン５の必要本数に応じてスペーサ本体６１Ｂの長さを調整することで、スペーサ本体６１Ｂの品種数を低減することができる。

１…基板モジュール
２,３…第１及び第２の基板
２１,３１…ピン挿入孔
２２,３２…ネジ挿入孔
４,４Ｂ…ピンヘッダ
５…端子ピン
６,６Ｂ…スペーサ
６１,６１Ｂ…スペーサ本体
６１１…嵌合孔
６１２…放熱穴
６１３…上面
６１４…下面
６１５，６１６，６１５Ｂ…凹部
６１７ａ〜６１７ｅ…堰
６１８…上端
６１９…スリット
６２，６２Ｂ…円筒部
６２１…ネジ孔
６２２…上面
６２３…下面
７…ネジ
９…半田

Claims (5)

1. 回路基板同士を電気的に接続するピンヘッダであって、
   前記回路基板同士を所定の間隔で保持するスペーサと、
   前記スペーサから両端が突出するように前記スペーサに保持された複数の端子ピンと、を備え、
   前記スペーサにおける前記回路基板との接触面には、凹部が形成されており、
   前記凹部内には、前記端子ピンの間を仕切る堰が設けられていることを特徴とするピンヘッダ。
2. 請求項１記載のピンヘッダであって、
   前記スペーサにおいて、前記接触面と、前記堰の上端と、が実質的に同一平面上に位置していることを特徴とするピンヘッダ。
3. 請求項１又は２記載のピンヘッダであって、
   前記スペーサの両端に、前記回路基板同士を締結する締結部材を挿入するための挿入孔が形成されていることを特徴とするピンヘッダ。
4. 請求項１記載のピンヘッダであって、
   前記スペーサには、前記端子ピンの突出方向に沿ったスリットが形成されていることを特徴とするピンヘッダ。
5. 複数の回路基板と、
   前記回路基板同士を電気的に接続する請求項１〜４の何れかに記載のピンヘッダと、を備えたことを特徴とする基板モジュール。

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