JP2012089331A - コネクタの実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成により、基板に不要な応力を印加することがない状態で、コネクタを基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことのできるコネクタの実装構造を提供する。
【解決手段】コネクタ１０、１００は、基板４０の貫通孔４４ａの内径よりも小さな外径を有する小径部２２ｂが設けられた脚部２２ａと、支持体４２に当接自在な姿勢維持部３０ａ、１６ａと、を備え、コネクタが基板に仮止めされる際に、コネクタの脚部における小径部が、基板の貫通孔に挿通されると共に、かかる姿勢維持部が、支持体に当接してコネクタの姿勢を自立して維持させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コネクタの実装構造に関し、特に、基板上にコネクタを実装したコネクタの実装構造に関する。

近年、自動車等の車両に要求される機能は高度化しており、これに伴って車両に搭載される電子機器に要求される機能も格段に高度化している。このため、車両に搭載される各種の電子機器の個数も増加しており、かかる電子機器も小型化かつ集約化して車両に搭載されることが求められている。

同時に、車両に搭載される電子機器では、基板にコネクタや半導体デバイス等を実装してケース内に収容する構成を採ることが多いが、かかる場合には、その信頼性を高めながら量産性を向上するために、コネクタ等を基板に実装する際に、基板に不要な変形等を発生させることなく、迅速かつ確実に位置決めされて実装されることが求められる。

特許文献１は、電子部品の仮止め構造に関し、コネクタ１２において熱膨張による影響が最も大きい方向の両端部の側壁１２ａ、１２ｂに、所定の方向に弾性変形可能な弾性部材２０をそれぞれ一体的に形成し、弾性部材２０が係合されるべき係合孔２４をプリント基板１０に穿設した構成を開示する。

特開２００７−２１４４８６号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する構成では、確かにコネクタ等の電子部品をプリント基板に確実に仮止めし、その後半田付けして電子部品をプリント基板に組み付ける際に、プリント基板に不要な反り等の変形が発生するのを防止することを企図したものであるが、弾性部材２０が爪部を有しているため、プリント基板１０の係合孔２４に系合される際に、プリント基板１０に不要な応力を印加する可能性が考えられる。

一方で、係合孔２４の径を弾性部材２０の径よりも相対的に大きくしていけば、かかる応力は減小していくが、プリント基板１０に実装される部品の中でもコネクタは、その周縁部から外方にはみ出すように配置される場合が多いため、係合孔２４の径を弾性部材２０の径よりも相対的に大きくしていくにつれて、コネクタの姿勢が外方に傾いてしまい、コネクタが、プリント基板上で正規に仮止めされ得ない事態も生じて、半田付け等の作業に支障が生じてしまう可能性も考えられる。

つまり、コネクタの実装構造においては、基板に不要な応力を印加することがない状態で、コネクタを基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行い得る新規な構成を実現することが必要である。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、簡便な構成により、基板に不要な応力を印加することがない状態で、コネクタを基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことのできるコネクタの実装構造を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するため、本発明は、第１の局面においては、コネクタと、貫通孔を有すると共に、前記コネクタを実装する基板と、を備えたコネクタの実装構造であって、前記コネクタは、前記基板の前記貫通孔の内径よりも小さな外径を有する小径部が設けられた脚部と、支持体に当接自在な姿勢維持部と、を備え、前記コネクタが前記基板に仮止めされる際に、前記コネクタの前記脚部における前記小径部が、前記基板の前記貫通孔に挿通されると共に、前記コネクタの前記姿勢維持部が、前記支持体に当接して前記コネクタの姿勢を自立して維持させる構成を有する。

また本発明は、第１の局面に加えて、前記基板は、前記コネクタを実装する部分である基板本体部と、前記コネクタを前記基板本体部に実装した後で切り離される捨て基板部と、を備え、前記支持体は、前記捨て基板部であることを第２の局面とする。

また本発明は、第２の局面に加えて、前記コネクタは、前記基板本体部に接続自在な端子と、前記端子を前記コネクタに固定するハウジングと、前記ハウジングから延出して前記端子を覆う延出壁と、を備え、前記姿勢維持部は、前記ハウジングに設けられることを第３の局面とする。

また本発明は、第３の局面に加えて、前記ハウジングの下面は、前記姿勢維持部として機能する平坦面であることを第４の局面とする。

また本発明は、第３の局面に加えて、前記コネクタは、前記ハウジングの下面から下方に突出する凸部を更に備え、前記ハウジングの前記凸部が、前記姿勢維持部として機能することを第５の局面とする。

本発明の第１の局面におけるコネクタの実装構造においては、コネクタが基板に仮止めされる際に、コネクタの脚部に設けられ、基板の貫通孔の内径よりも小さな外径を有する小径部が、その基板の貫通孔に挿通されると共に、コネクタの姿勢維持部が、支持体に当接してコネクタの姿勢を自立して維持させることにより、簡便な構成により、基板に不要な応力を印加することのない状態で、コネクタを基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことができる。

本発明の第２の局面におけるコネクタの実装構造においては、コネクタが基板に仮止めされる際に、コネクタの姿勢維持部が、コネクタを基板本体部に実装した後で切り離される捨て基板部の上面に当接し得るものであるため、コネクタ等が実装される基板本体部の有効面積を減ずることなく、基板に不要な応力を印加することのない状態で、コネクタを基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことができる。

本発明の第３の局面におけるコネクタの実装構造においては、コネクタの姿勢維持部が、基板本体部に接続自在な端子をコネクタに固定するハウジングに設けることにより、コネクタの重心が位置する部分に整合的に姿勢維持部を設けることができ、コネクタを自立した姿勢に確実に維持しながら基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことができる。

本発明の第４の局面におけるコネクタの実装構造においては、ハウジングの下面が、姿勢維持部として機能する平坦面であることにより、ハウジングの下面の平坦面を全体的に支持体である捨て基板部の上面に当接させて、簡便な構成でコネクタを自立した姿勢に確実に維持しながら基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことができる。

本発明の第５の局面におけるコネクタの実装構造においては、コネクタのハウジングの下面から下方に突出する凸部が、姿勢維持部として機能することにより、かかる凸部をコネクタの重心位置に応じて支持体である捨て基板部の上面に当接させて、簡便な構成でコネクタを自立した姿勢に確実に維持しながら基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことができる。

本発明の実施形態におけるコネクタの実装構造の斜視図である。 本実施形態におけるコネクタの実装構造の縦断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面図に相当する。 本実施形態におけるコネクタの実装構造の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図に相当する。 本実施形態の変形例におけるコネクタの実装構造の縦断面図であり、位置的には図２に相当する。

以下、本発明の実施形態におけるコネクタの実装構造につき、適宜図１から図３を参照して、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｘ軸の方向が前後方向（ｘ軸の正方向が前方）に相当し、ｙ軸の方向が幅方向に相当し、ｚ軸の方向が上下方向に相当し、かつ、ｘ−ｙ平面に平行な方向が水平方向に相当する。

図１は、本発明の実施形態におけるコネクタの実装構造の斜視図である。図２は、本実施形態におけるコネクタの実装構造の縦断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面図に相当する。また、図３は、本実施形態におけるコネクタの実装構造の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図に相当する。

図１から図３に示すように、コネクタの実装構造は、コネクタ１０と、コネクタ１０を実装した基板４０と、を備える。なお、図１では、隣り合って一体的に連続した状態の一対の基板４０、４０のそれぞれに、１個のコネクタ１０が仮止めされて載置された状態が示されている。もちろん、基板４０の個数や、基板４０に実装されるコネクタ１０の個数は、限定的なのもではなく、量産性等を考慮して所望の個数を採用し得る。

具体的には、コネクタ１０は、典型的には合成樹脂製の成形品であるハウジング１２を備え、基板４０に実装される。かかるハウジング１２は、互いに上下方向で対向する上壁１４及び底壁１６と、互いに幅方向で対向して上壁１４及び底壁１６の間を連絡する一対の側壁１８、１８と、上壁１４及び底壁１６の間を連絡してハウジング１２の前端部を塞ぐ中間壁２０と、を備える。

より詳しくは、コネクタ１０のハウジング１２の各側壁１８には、中間壁２０より前方に延出するように延出壁２２が連なる。また、各延出壁２２は、それから外方に突出しながら下方に延在する脚部２２ａを有すると共に、かかる脚部２２ａの下部には下方に延在する円柱状の小径部２２ｂが設けられている。なお、各脚部２２ａの下面は、基板４０の上面から離間するものであってもよいし、当接するものであってもよい。

コネクタ１０のハウジング１２の中間壁２０には、複数の挿通孔２０ａが形成され、各挿通孔２０ａには端子５０の複数のピンが対応して挿通されて固定される。また、ハウジング１２の底壁１６の下面１６ａ及び各延出壁２２の下面２２ｃには、それらから下方に突出する一対のリブ３０、３０が、幅方向で対向しながら前後方向に延在して設けられている。かかる一対のリブ３０、３０を設けることにより、ハウジングの強度を増強するこ
とができ、作業中にコネクタが不要に変形や損傷されることが防止できる。

基板４０は、典型的にはプリント基板であり、捨て基板部４２と、基板本体部４４と、を備える。ここで、捨て基板部４２は、コネクタ１０のハウジング１２に対応して、その下方の位置に配される。また、コネクタ１０の重心位置は、捨て基板部４２側に存在する。

また、基板本体部４４は、コネクタ１０の各延出壁２２に対応して、その下方の位置に配されるもので、コネクタ１０や図示を省略する電子部品が実装される部分である。かかる基板本体部４４は、上下方向で基板４０をそれぞれ貫通する一対の貫通孔４４ａ、４４ａを有すると共に、一対の貫通孔４４ａ、４４ａで挟まれた領域にも、上下方向で基板４０をそれぞれ貫通する複数の貫通孔４４ｂを有する。かかる各貫通孔４４ａの内径は、コネクタ１０の対応する延出壁２２に設けられた脚部２２ａの小径部２２ｂの外径よりも大きく設定されている。また、基板本体部４４においては、一対の貫通孔４４ａ、４４ａや複数の貫通孔４４ｂが形成される他に、図示は省略するが、電子部品のリードが半田等を介して電気的に接続され得るパッド部等も設けられる。また、一対の基板４０、４０の切断線Ｌ１及びＬ２に沿ってこれらを切断すると、捨て基板部４２と基板本体部４４とが、切り離されて分離され得る。

コネクタ１０を基板４０に実装した状態では、端子５０の複数のピンの一端が、基板４０の対応する貫通孔４４ｂに挿入されてその周囲の接続部に半田等を介して電気的に接続されると共に、コネクタ１０の各延出壁２２に設けられた脚部２２ａの小径部２２ｂが、基板４０の対応する貫通孔４４ａに挿通される。ここで、各貫通孔４４ａの内径は、コネクタ１０の対応する延出壁２２に設けられた脚部２２ａの小径部２２ｂの外径よりも大きく設定されているため、各貫通孔４４ａは、対応する脚部２２ａの小径部２２ｂに対していわゆる馬鹿穴的に機能して、基板４０に対するコネクタ１０の水平方向における位置を概略的に規定する。なお、端子５０の複数のピンの他端は、図示を省略する相手コネクタの対応する接続部に電気的に接続され得るものである。

また、コネクタ１０を基板４０に実装した状態では、コネクタ１０のハウジング１２の底壁１６に設けられた各リブ３０は、基板４０の上面に当接して、基板４０に対するコネクタ１０の上下方向の位置を規定する。ここで、各リブ３０は、コネクタ１０の重心位置に対応して、ハウジング１２における底壁１６の下面１６ａから下方に突設され、捨て基板部４２の上面に当接自在な捨て基板部側凸部３０ａと、コネクタ１０の対応する延出壁２２の下面２２ｃから下方に突設され、基板本体部４４の上面に当接自在な基板本体部側凸部３０ｂと、が前後方向で連なった１本のリブを構成している。もちろん、捨て基板部側凸部３０ａ及び基板本体部側凸部３０ｂは、連続せずに分断された構成のものであってもよく、かかる場合には、各リブ３０は、捨て基板部側凸部３０ａ及び基板本体部側凸部３０ｂから構成される２個のリブから構成されることになる。また、典型的には、捨て基板部側凸部３０ａにおけるコネクタ１０のハウジング１２の底壁１６の下面１６ａからの突出高さと、基板本体部側凸部３０ｂにおけるコネクタ１０の延出壁２２の下面２２ｃからの突出高さと、は、捨て基板部側凸部３０ａの平坦面である下面の位置及び基板本体部側凸部３０ｂの平坦面である下面の位置が上下方向で同じ位置になるように設定され、互いに上下方向に面一の平坦面である基板本体部４４の上面と捨て基板部４２の上面とに対応して当接している。なお、図中では、各リブ３０、特に各捨て基板部側凸部３０ａは、コネクタ１０のハウジング１２の底壁１６の幅方向における端部に配設された構成として示しているが、もちろんかかる位置に限定されるものではなく、底壁１６等の任意の位置に配設されることが可能である。また、構成は複雑になるが、捨て基板部側凸部３０ａは、基板本体部４４以外の部分に当接自在であればよいのであるから、例えば、捨て基板部４２の上面に当接する代わりに又は捨て基板部４２の上面に当接すると同時に、図示を省
略する治具の支持部に当接自在であってもよい。

以上のような構成において、コネクタ１０を基板４０に実装するには、以下のような実装工程を経ることになる。

まず、端子５０の複数のピンの一端を、基板４０の対応する貫通孔４４ｂに挿入する一方で、各延出壁２２に設けられた脚部２２ａの小径部２２ｂを、基板４０の対応する貫通孔４４ａに挿通し、かつ、各捨て基板部側凸部３０ａを対応する捨て基板部４２の上面に当接させると共に各基板本体部側凸部３０ｂを基板本体部４４の上面に当接させて、コネクタ１０を基板本体部４４上に仮止め状態で載置する。この際には、併せて、他の電子部品も基板本体部４４上に載置する。

ここで、コネクタ１０の重心位置は捨て基板部４２側にあり、かつ、貫通孔４４ａの内径は対応する脚部２２ａの小径部２２ｂの外径に対して大きいものであるため、基板本体部側凸部３０ｂ等だけでコネクタ１０を支持したとすると、コネクタ１０は外方に傾いてしまい、コネクタ１０を正規の位置に維持することができない。しかし、本実施形態の構成では、捨て基板部側凸部３０ａを対応する捨て基板部４２の上面に当接させることにより、捨て基板部側凸部３０ａが、コネクタ１０の姿勢を自立して維持させる姿勢維持部として機能して、コネクタ１０を正規の姿勢で正規の位置に維持することができる。

次に、典型的にはリフロー半田付け工程で、基板４０の対応する貫通孔４４ｂに挿入された状態にある端子５０の複数のピンの一端を、貫通孔４４ｂの周囲の接続部に半田等を介して電気的に接続する。この際には、併せて、他の電子部品の各リードも半田等を介して基板本体部４４のパッド部等に電気的に接続する。かかる状態で、各コネクタ１０は、対応する基板４０の基板本体部４４上に実装されることになる。

そして、最後に、一対の基板４０、４０の切断線Ｌ１及びＬ２に沿ってこれらを切断して、捨て基板部４２を基板本体部４４から切り離すと、各基板本体部４４上に対応するコネクタ１０や電子部品が実装された実装品が得られることになる。なお、かかる実装品は、図示を省略するケース等に収容された後、必要に応じて樹脂材等で封止されて最終的な製品となる。

さて、以上の本実施形態においては、コネクタ１０が基板本体部４４上に仮止めされる際に、コネクタ１０の姿勢を自立して維持させる姿勢維持部として、コネクタ１０のハウジング１２の底壁１６に設けられた各リブ３０を設けた例、より具体的には各捨て基板部側凸部３０ａを設けた例について説明したが、かかる姿勢維持部としては、各リブ３０を省略した簡便な構成を備える変形例が考えられる。

以下、かかる本実施形態の変形例におけるコネクタ１００につき、更に、図４をも参照して、特にその相違点に着目しながら詳細に説明することとし、コネクタ１０と同様な構成について適宜説明を省略又は簡略化する。

図４は、本変形例におけるコネクタ１００の実装構造の縦断面図であり、位置的には図２に相当する。

図４に示すように、本変形例のコネクタ１００においては、ハウジング１２の底壁１６における下面１６ａと、ハウジング１２の各側壁１８から対応して延出する各延出壁２２における下面２２ｃと、は、上下方向に面一の平坦面を構成し、コネクタ１０で見られた一対のリブ３０、３０は設けられていない。

つまり、各延出壁２２における下面２２ｃについては、各延出壁２２が、コネクタ１０の中間壁２０に設けられた複数の挿通孔２０ａに対応して挿通されて固定される端子５０の複数のピンを側方から覆って保護しながら基板本体部４４の平坦面である上面に載置される必要があるため、かかる下面２２ｃは、基板本体部４４の上面に確実に当接するような平坦面に設定される。

更に、ハウジング１２の底壁１６における下面１６ａについては、コネクタ１００が基板４０に仮止めされる際に、かかる下面１６ａが、基板本体部４４の上面と上下方向に面一の平坦面である捨て基板部４２の上面に確実に当接して、コネクタ１０の姿勢を自立して維持させる姿勢維持部として機能する必要があるから、かかる下面１６ａは、捨て基板部４２の上面に確実に当接するような平坦面に設定されている。

換言すれば、本変形例におけるコネクタ１００の構成は、コネクタ１００が基板４０に仮止めされる際に、ハウジング１２の底壁１６における下面１６ａが、基板本体部４４の上面と上下方向に面一の平坦面である捨て基板部４２の上面に確実に当接することを前提として、下面１６ａが、コネクタ１０の姿勢を自立して維持させる姿勢維持部として機能する構成であるといえる。

以上のような構成において、本変形例のコネクタ１００を基板４０に実装する際には、コネクタ１０を基板４０に実装する場合と同様に、まず、端子５０の複数のピンの一端を、基板４０の対応する貫通孔４４ｂに挿入する一方で、各延出壁２２に設けられた脚部２２ａの小径部２２ｂを、基板４０の対応する貫通孔４４ａに挿通し、かつ、ハウジング１２の底壁１６における下面１６ａを対応する捨て基板部４２の上面に当接させると共に各延出壁２２における下面２２ｃを基板本体部４４の上面に当接させて、コネクタ１０を基板本体部４４上に仮止め状態で載置する。なお、脚部２２ａの下面は、基板本体部４４の上面に当接した構成を例示している。

ここで、コネクタ１００の重心位置は捨て基板部４２側にあり、かつ、貫通孔４４ａの内径は対応する脚部２２ａの小径部２２ｂの外径に対して大きいものであるため、各延出壁２２における下面２２ｃだけでコネクタ１００を支持したとすると、コネクタ１００は外方に傾いてしまい、コネクタ１００を正規の位置に維持することができないが、ハウジング１２の底壁１６における下面１６ａを捨て基板部４２の上面に当接させることにより、かかる下面１６ａが、コネクタ１０の姿勢を自立して維持させる姿勢維持部として機能して、コネクタ１００を正規の姿勢で正規の位置に維持することができる。これに対して、特に、ハウジング１２の底壁１６における下面１６ａが各延出壁２２における下面２２ｃよりも下方に位置するような一般的なコネクタの構成であると、その重心位置がより下方に位置するため、基板本体部４４上に仮止め状態で載置する際にその姿勢を維持することは難しい。

そして、基板４０の対応する貫通孔４４ｂに挿入された状態にある端子５０の複数のピンの一端を、貫通孔４４ｂの周囲の接続部に半田等を介して電気的に接続すると共に、他の電子部品の各リードも半田等を介して基板本体部４４のパッド部等に電気的に接続して、各コネクタ１００は、対応する基板４０の基板本体部４４上に実装されることになる。

なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、簡便な構成により、基板に不要な応力を印加するこ
とがない状態で、コネクタを基板に正確に仮止めして半田付け等の作業を行うことのできるコネクタの実装構造を提供することができ、その汎用普遍的な性格から車両等のコネクタの実装構造に広範に適用され得るものと期待される。

１０、１００…コネクタ
１２…ハウジング
１４…上壁
１６…底壁
１６ａ、２２ｃ…下面
１８…側壁
２０…中間壁
２０ａ…挿通孔
２２…延出壁
２２ａ…脚部
２２ｂ…小径部
３０…リブ
３０ａ…捨て基板部側凸部
３０ｂ…基板本体部側凸部
４０…基板
４２…捨て基板部
４４…基板本体部
４４ａ、４４ｂ…貫通孔
５０…端子

Claims (5)

1. コネクタと、
   貫通孔を有すると共に、前記コネクタを実装する基板と、
   を備えたコネクタの実装構造であって、
   前記コネクタは、前記基板の前記貫通孔の内径よりも小さな外径を有する小径部が設けられた脚部と、支持体に当接自在な姿勢維持部と、を備え、
   前記コネクタが前記基板に仮止めされる際に、前記コネクタの前記脚部における前記小径部が、前記基板の前記貫通孔に挿通されると共に、前記コネクタの前記姿勢維持部が、前記支持体に当接して前記コネクタの姿勢を自立して維持させることを特徴とするコネクタの実装構造。
2. 前記基板は、前記コネクタを実装する部分である基板本体部と、前記コネクタを前記基板本体部に実装した後で切り離される捨て基板部と、を備え、
   前記支持体は、前記捨て基板部であることを特徴とする請求項１に記載のコネクタの実装構造。
3. 前記コネクタは、前記基板本体部に接続自在な端子と、前記端子を前記コネクタに固定するハウジングと、前記ハウジングから延出して前記端子を覆う延出壁と、を備え、前記姿勢維持部は、前記ハウジングに設けられることを特徴とする請求項２に記載のコネクタの実装構造。
4. 前記ハウジングの下面は、前記姿勢維持部として機能する平坦面であることを特徴とする請求項３に記載のコネクタの実装構造。
5. 前記コネクタは、前記ハウジングの下面から下方に突出する凸部を更に備え、前記ハウジングの前記凸部が、前記姿勢維持部として機能することを特徴とする請求項３に記載のコネクタの実装構造。

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