JP2012099440A - 保持部材、電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】引き抜き力に対して大きな耐力を確保しつつも、スルーホールの内面を損傷せずに脚部を嵌入することができ、さらに、はんだ付け後の電気回路基板への電子部品の取付けを強固に行う。
【解決手段】電気回路基板５０にコネクタ２００を保持する保持部材１であって、スルーホール５１に嵌入される一対の第１脚部２０と、一対の第１脚部２０の間に設けられた第２脚部３０とを備える。そして、第１脚部２０には、その板厚方向に貫通するスリット２７が形成されている。保持部材１をスルーホール５１に嵌入させて突出部２６、２６が電気回路基板５０のはんだ面５０ｂに係合した状態において、スリット２７は、その上端部２７ａが、電気回路基板５０の実装面５０ａの近傍、より好ましくは実装面５０ａよりも上方に突出した位置となるよう形成するのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気回路基板に設けられたスルーホールに嵌入されて電気回路基板に電子部品を保持する保持部材、および保持部材を備えた電子部品に関する。

従来より、コネクタのような大型の電子部品を電気回路基板に実装する技術として、電子部品に取り付けた保持部材を電気回路基板に形成されたスルーホールに嵌入させる技術が知られている。また、コネクタを電気回路基板に強固に固定するため、保持部材は、電気回路基板にはんだ付けされる場合がある。ここで、電子部品を保持する保持部材の例として、コネクタを保持する保持部材が特許文献１〜５に示されている。

図８は、従来の保持部材の一例を示す断面図である。
保持部材１０５は、金属板を打ち抜いて形成された平面的なものである。保持部材１０５は、頭部１５１から二股状に延びる固定脚部１５２の両外側に、圧入凸部１５４および引掛り部１５３が設けられた形状を有している。保持部材１０５がコネクタ１０２の取付穴および電気回路基板１０１のスルーホール１０３に圧入されると、引掛り部１５３が、電気回路基板１０１のスルーホール１０３を貫通して、電気回路基板１０１に引っ掛かる。保持部材１０５によって、コネクタ１０２は、電気回路基板１０１から脱落しないよう保持される。

上記したような保持部材においては、圧入時には、固定脚部１５２が方向Ｗに弾性変形することで、引掛り部１５３が電気回路基板１０１のスルーホール１０３を通り抜ける。しかしながら、保持部材１０５は平面的であり、固定脚部１５２は、面内方向で弾性変形するため、弾性変形量が小さい。このため、電気回路基板のスルーホール１０３を精度よく形成する必要がある。
また、電気回路基板１０１のスルーホール１０３の内面には、通常、銅めっきが施されている。このスルーホール１０３の内面に、固定脚部１５２のエッジが接することにより、銅めっきが損傷し易い。
さらに、電気回路基板への保持部材のはんだ付けは、通常、はんだフロー工程により行われる。はんだ付けによる保持部材の固定は、コネクタの端子に過大な力が加わらないように、強固であることが求められている。

そこで、スルーホールの精度を低下させても対応可能であり、スルーホールの内面を損傷せずに脚部が嵌入でき、さらに、はんだ付け後の電気回路基板への電子部品の取付け強度が高い保持部材が提案されている（特許文献６参照。）。この保持部材は、電子部品に固定される板状の基部と、基部から互いに略同じ方向に延び、上記スルーホールの内面に干渉しながらこのスルーホールに嵌入される、互いに対向した向きの一対の板状の第１脚部と、基部から、一対の第１脚部どうしの間に、この第１脚部と同一方向に延びる、この第１脚部に縁面を向けた板状の第２脚部とを備えた構成を有している。
このような保持部材では、スルーホールに嵌入される一対の第１脚部が、互いに対向する向きにあるため、第１脚部は、スルーホールに嵌入される際、幅方向でなく厚さ方向に弾性変形する。したがって、スルーホールの径の精度を従来より低下させても対応可能なので生産性が向上する。また、スルーホールの内面には、通常、銅めっき層が形成されている。本発明の保持部材では、一対の第１脚部が、スルーホールの径方向に変位するように、スルーホールの内面に面接触することとなるため、スルーホールの損傷を低減できる。

特開平１０−１６２８８６号公報 実開平６−６２４８６号公報 特開平９−２７４９７５号公報 特開平１０−４０９７９号公報 特開２００９−１７０３１０号公報 特開２００７−１２８７７２号公報

しかしながら、特許文献６に記載の保持部材においても、保持部材を基板から引き抜く方向への力に対する耐力を向上させようとすると、保持部材の突起部の突出寸法を大きくする等が必要となり、その結果、保持部材がスルーホールを通過する際の一対の第１脚部のスルーホールの内面に対する反力が強くなる。すると、スルーホールの内面の銅めっき層を損傷しやすくなってしまうため、さらなる改善が望まれている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、引き抜き力に対して大きな耐力を確保しつつも、スルーホールの内面を損傷せずに脚部を嵌入することができ、さらに、はんだ付け後の電気回路基板への電子部品の取付けを強固に行うことのできる保持部材、電子部品を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、電気回路基板に設けられたスルーホールに嵌入されて該電気回路基板に電子部品を保持する保持部材であって、電子部品に固定される板状の基部と、基部から互いに略同じ方向に延び、スルーホールの内面に干渉しながら該スルーホールに嵌入される一対の板状の第１脚部と、一対の第１脚部どうしの間に設けられ、基部から第１脚部と同一方向に延びる第２脚部とを備え、第１脚部は、当該第１脚部の先端部に、第２脚部とは反対側に突出する突出部が形成されるとともに、第２脚部に近接する側と第２脚部とは反対側との中間部に、溝または貫通スリットが形成されていることを特徴とする。
このような保持部材によれば、第１脚部に形成された溝または貫通スリットにより、第１脚部の剛性が低くなっているため、第１脚部がスルーホールの内面に干渉しながらスルーホールに嵌入されるときに、第１脚部が容易に弾性変形し、スルーホールの内面と強く干渉するのを抑えることができる。
また、溝または貫通スリットを通してはんだを吸い上げることもできる。

このような溝または貫通スリットは、第１脚部の基部に近接した側から突出部が形成された先端部までの少なくとも一部に形成すればよい。ここで、溝または貫通スリットは、第１脚部の基部に近接した側から突出部が形成された先端部まで連続して形成するのが特に好ましい。
溝または貫通スリットを通してのはんだの吸い上げ効果を有効に発揮させるには、溝または貫通スリットの上端部は、保持部材をスルーホールに嵌入させた状態において、電気回路基板において電子部品が実装される側の表面の近傍に位置するよう形成するのが好ましい。

一対の第１脚部のそれぞれは、第２脚部の縁面との間に、溶融はんだが毛細管現象により流入する隙間をおいた位置に配置されたものであるのが好ましい。これにより、溶融はんだを確実に吸い上げてはんだ付けを確実に行える。

また、本発明は、スルーホールが設けられた電気回路基板に保持される電子部品であって、スルーホールに挿入される脚部を有し、電気回路基板に電子部品を保持させる保持部材を備え、保持部材は、電子部品に固定される板状の基部と、基部から互いに略同じ方向に延び、スルーホールの内面に干渉しながら該スルーホールに嵌入される一対の板状の第１脚部と、一対の第１脚部の間に設けられ、基部から第１脚部と同一方向に延びる第２脚部とを備え、第１脚部は、当該第１脚部の先端部に、第２脚部とは反対側に突出する突出部が形成されるとともに、第２脚部に近接する側と第２脚部とは反対側との中間部に、溝または貫通スリットが形成されていることを特徴とすることができる。

本発明によれば、第１脚部に形成された溝または貫通スリットにより、第１脚部の剛性が低くなっているため、第１脚部がスルーホールの内面に干渉しながらスルーホールに嵌入されるときに、第１脚部が容易に弾性変形し、スルーホールの内面と強く干渉するのを抑えることができる。これにより、保持部材を、スルーホールの内面を損傷せずに脚部を嵌入することができる。その結果、突起部の突出寸法を大きくすることが可能となるので、引き抜き力に対して大きな耐力を確保して、はんだ付け後の電気回路基板への電子部品の取付けを強固に行うことが可能となる。
また、溝または貫通スリットを通してはんだを吸い上げることもできるため、この点においても、はんだ付け後の電気回路基板への電子部品の取付けを強固に行うことが可能となる。

本実施の形態における保持部材を示す斜視図である。 保持部材を基板のスルーホールに嵌入させた状態を示す断面図である。 保持部材を基板のスルーホールに挿入していくときの流れを示す断面図である。 電気回路基板に取り付けられたコネクタを示す斜視図である。 電気回路基板に取り付けられたコネクタを示す側面図である。 保持部材の他の例を示す斜視図である。 保持部材のさらに他の例を示す斜視図である。 従来の保持部材を基板のスルーホールに嵌入させた状態を示す断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１および図２に示すように、保持部材１は、電気回路基板５０に設けられたスルーホール５１（図２参照）に嵌入されて電気回路基板５０にコネクタ（電子部品）２００を保持するものである。保持部材１は、真ちゅう製の板が、打抜き、印圧及び曲げ加工されることにより形成されている。また、保持部材１には、表面が溶融はんだによって濡れるように、錫めっき処理が施されている。保持部材１は、基部１０と、一対の第１脚部２０と、これら一対の第１脚部２０との間に設けられた第２脚部３０とから構成されている。
なおここで、両側の第１脚部２０、２０と第２脚部３０とが並ぶ方向を「幅方向」と称する。

基部１０は、矩形状で、コネクタ２００の絶縁ハウジングの側面に設けられた溝に圧入される。基部１０の側縁１１には凹部１２が設けられている。
また、基部１０には、曲げ強度を高めるためのリブ１３が、印圧加工により形成されている。基部１０の一辺から、一対の板状の第１脚部２０が、略同じ方向に延びて形成されている。また、基部１０からは、板状の第２脚部３０が、第１脚部２０と同一方向に延びている。

一対の第１脚部２０は、電気回路基板５０に設けられるスルーホール５１に干渉しながら嵌入されるものである。一対の第１脚部２０は、それぞれ、基部１０の端部から細長く延びる板が曲げ形成されたものである。各第１脚部２０は、基部１０から延びる撓み変形部２１と、撓み変形部２１から連続して延びる嵌入部２２とから構成されている。

撓み変形部２１は、基部１０から実装面５０ａに略平行となるよう略９０°に折り曲げられた基部２１ａから、第２脚部３０とは反対側に延び、基部１０に略垂直でかつ実装面５０ａに略平行とされた第一平行部２１ｂと、第一平行部２１ｂから略Ｕ字状に折り返された折り返し部２１ｃと、折り返し部２１ｃから第２脚部３０側に延び、基部１０に略垂直でかつ実装面５０ａに略平行な第二平行部２１ｄとから構成されている。これにより、帯状の撓み変形部２１が、基部１０に直交するように形成され、第１脚部２０の嵌入部２２を第２脚部３０に接近・離間する方向に変位させたときに、この撓み変形部２１が、その厚み方向に容易に弾性変形するようになっている。

嵌入部２２は、スルーホール５１に嵌入される部分である。嵌入部２２は、第二平行部２１ｄから略９０°に折り曲げられ、基部１０に平行で、実装面５０ａに略垂直に延びて形成されている。
嵌入部２２の先端部には、第２脚部３０とは反対側に突出する突出部２６が形成されている。嵌入部２２は、先端２２ａから突出部２６に向けて、その幅が漸次拡大するテーパ状とされている。この突出部２６は、スルーホール５１を貫通し、電気回路基板５０の反対側の面に係合する。

このような第１脚部２０において、嵌入部２２および突出部２６には、その板厚方向に貫通するスリット（貫通スリット）２７が形成されている。このスリット２７が形成されることで、嵌入部２２および突出部２６は、その外形に沿って延びるほぼ一定幅のビーム状の部材２８によって形成されたごとき構成となっている。

第１脚部２０は、基部１０に支えられたばねであり、それ全体が、基部１０を中心として、嵌入部２２の先端部が幅方向に弾性変位する。さらに、第１脚部２０は、スリット２７により、幅方向の外側（第２脚部３０とは反対側）に位置する外側ビーム部２８ａと、幅方向内側（第２脚部３０側）に位置する内側ビーム部２８ｂがそれぞれ弾性変形可能となっている。

第２脚部３０は、一対の第１脚部２０どうしの間に、基部１０の基部１０から、第１脚部２０と同一方向に延びている。より詳細には、第２脚部３０は、基部１０から略９０°に折り曲げられて延びる繋ぎ部３１と、繋ぎ部３１から略９０°に折り曲げられて連続して延びる嵌入部３２とで構成される。嵌入部３２は、電気回路基板５０のスルーホール５１に挿入される。第２脚部３０は、第１脚部２０の間に配置されているため、第１脚部２０とともに電気回路基板５０のスルーホール５１に挿入されても、スルーホール５１の内面に直接的に干渉しない。
第２脚部３０の縁面３３と、第１脚部２０との隙間は、溶融はんだが毛細管現象により流入する幅を有している。より具体的には、幅の平均は、例えば約０．４ｍｍとすることができる。

図２に示したように、このような保持部材１が嵌入される電気回路基板５０には、スルーホール５１が形成されている。スルーホール５１の内面およびスルーホール５１近傍の電気回路基板５０上には、銅めっき層５２が形成されている。電気回路基板５０の厚さとしては、１．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下が好ましい。

保持部材１は、電気回路基板５０の実装面５０ａ側から矢印の方向に押し込まれることにより、保持部材１は、スルーホール５１に挿入される。詳細には、一対の第１脚部２０および第２脚部３０がスルーホール５１に挿入される。
図３（ａ）に示す状態から保持部材１をスルーホール５１に挿入していくと、図３（ｂ）に示すように、両側の第１脚部２０が、それぞれ幅方向内側の第２脚部３０側に弾性変形することで、両側に突出した突出部２６、２６が幅方向内側に変位してスルーホール５１を通過する。そして、突出部２６、２６がスルーホール５１を完全に通過すると、幅方向内側に弾性変形していた第１脚部２０、２０が幅方向外側に復帰し、この状態で、突出部２６、２６が電気回路基板５０のはんだ面５０ｂに係合する。これにより、保持部材１は、はんだ付け前に電気回路基板５０が裏返されても、コネクタ２００が自重で脱落しないよう、コネクタ２００を保持する。これを、コネクタ２００に対して見ると、コネクタ２００が電気回路基板５０を保持するかたちとなる。

ここで、保持部材１をスルーホール５１に嵌入させて突出部２６、２６が電気回路基板５０のはんだ面５０ｂに係合した状態において、スリット２７は、その上端部２７ａが、電気回路基板５０の実装面５０ａの近傍、より好ましくは実装面５０ａよりも上方に突出した位置となるよう形成するのが好ましい。

さて、上記のように保持部材１をスルーホール５１に嵌入させると、第１脚部２０は、スリット２７により剛性が落とされているので、突出部２６、２６がスルーホール５１を通過するときに、容易に弾性変形する。したがって、保持部材１がスルーホール５１から抜け難くするために突出部２６、２６の突出寸法を大きくしても、第１脚部２０とスルーホール５１の銅めっき層５２との干渉を弱めることができる。これにより、スルーホール５１の銅めっき層５２の損傷を低減できる。ここで、第１脚部２０がスルーホール５１から抜け難くするためには、突出部２６、２６の幅方向両側への突出寸法を大きくすることが必要である。この保持部材１によれば、突出部２６、２６の幅方向両側への突出寸法を大きくしても、スルーホール５１の銅めっき層５２を損傷することがないので、コネクタ２００の電気回路基板５０に対する係合力を十分に強くすることができる。

図４および図５に示すように、保持部材１により電気回路基板５０に保持されるコネクタ２００は、電子機器に内蔵される電気回路基板５０に実装され、対となる他のコネクタ２００（図示しない）と嵌合することにより、電気回路基板５０上の回路と、電気回路基板５０上以外の回路とを電気的に接続するものである。

コネクタ２００は、上述した保持部材１と、電気回路基板５０上の回路と接続するコンタクト２０１と、保持部材１およびコンタクト２０１を固定するハウジング２０２とを備えている。保持部材１の基部１０が、コネクタ２００に設けられた溝（図示無し）に圧入されることで、保持部材１がコネクタ２００に取付けられる。

そして、保持部材１がスルーホール５１に嵌入されることにより、コネクタ２００が、電気回路基板５０に保持される。この状態の電気回路基板５０がはんだフロー工程を経ると、保持部材１は、はんだフロー工程において、コネクタ２００の端子と共に電気回路基板５０にはんだ付けされる。これにより、コネクタ２００が電気回路基板５０に保持される。

はんだフロー工程では、保持部材１がスルーホール５１に嵌入された状態で、電気回路基板５０のはんだ面５０ｂが、溶融はんだに浸される。すると、スルーホール５１の銅めっき層５２と、保持部材１が、溶融はんだで濡れる。溶融はんだは、第１脚部２０の表面、およびスルーホール５１の銅めっき層５２を伝ってスルーホール５１内に吸い上げられる。第１脚部２０の間には、第２脚部３０が配置されているため、溶融はんだは、第２脚部３０の表面も伝って吸い上げられる。しかも、第２脚部３０の縁面３３と、第１脚部２０との隙間は、溶融はんだが毛細管現象により流入する幅を有している。このため、溶融はんだは、毛細管現象により、第２脚部の縁面３３と第１脚部との隙間を伝って吸い上げられる。さらに、第１脚部２０に形成されたスリット２７を通しても、溶融はんだが毛細管現象により吸い上げられる。
やがて、スルーホール５１内に吸い上げられた溶融はんだは、第１脚部２０の第二平行部２１ｄの表面を伝って実装面５０ａまで上昇する。

この結果、溶融はんだは、スルーホール５１を完全に埋め、さらに、電気回路基板５０の実装面５０ａ上には、第１脚部２０の第二平行部２１ｄと、電気回路基板５０の実装面５０ａとを覆うはんだフィレット７０が形成される。
このとき、第１脚部２０に形成されたスリット２７を通しても、溶融はんだが毛細管現象により吸い上げられる。保持部材１をスルーホール５１に嵌入させて突出部２６、２６が電気回路基板５０のはんだ面５０ｂに係合した状態において、スリット２７の上端部２７ａが、電気回路基板５０の実装面５０ａの近傍に位置するよう形成しておくことで、フィレット７０をさらに良好に形成できる。
この溶融はんだが冷えて固化することにより、電気回路基板５０にコネクタ２００が固定される。

なお、上記実施形態では、第１脚部２０にスリット２７を形成する構成としたが、図６に示すように、スリット（貫通スリット）２７’は、突出部２６よりも基部１０側における第１脚部２０のみに形成してもよいし、また、図７に示すように、スリット（貫通スリット）２７”は、突出部２６の部分のみに形成してもよい。さらに、スリット２７を、場所によってその深さを異ならせることもできる。例えば、スリット２７を突出部２６の部分においては貫通させ、突出部２６よりも基部１０側における第１脚部２０、２０においては非貫通とすること等も可能である。
このような第１脚部２０は、スリット２７に代えて溝を形成することもでき、その断面形状は、略Ｕ字状、Ｈ字状等とすることができる。もちろんこれ以外であってもよい。

なお、上記実施形態では、本発明の電子部品の一例としてコネクタ２００を説明したが、本発明は、これに限るものではなく、保持部材により電気回路基板５０に保持される他の電子部品にも適用される。

また、上記実施形態では、はんだフロー工程によりはんだ付けされる例を説明したが、本発明は、これに限るものではない。はんだ付けは、例えば、はんだペーストをスルーホール５１内に予め充填することにより、はんだリフロー工程で行うことも可能である。

また、保持部材１の実施形態では、一対の第１脚部２０のそれぞれは、第２脚部３０の縁面３３から溶融はんだが毛細管現象により流入する隙間をおいて配置されたものとして説明したが、本発明はこれに限るものではない。スルーホール５１の銅めっき層５２に干渉しない第２脚部３０は、縁面３３を第１脚部２０に向けたものであればよく、スルーホール５１の形状や第１脚部２０の形状に拘束されずに配置されたものであってよい。ただし、実施形態で説明したように、毛細管現象により流入する隙間をおいて配置されることにより、溶融はんだが、スルーホール５１内にさらに吸い上げられ易くなる。

また、保持部材１は、錫めっき処理が施された真ちゅう製であるとして説明したが、本発明はこれに限るものではない。保持部材は、表面が溶融はんだによって濡れる金属製であればよく、例えば、保持部材が銅合金製であれば、錫めっき処理は必要とされない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１…保持部材、１０…基部、２０…第１脚部、２１…撓み変形部、２２…嵌入部、２６…突出部、２７、２７’、２７”…スリット（貫通スリット）、２７ａ…上端部、３０…第２脚部、５０…電気回路基板、５０ａ…実装面、５０ｂ…はんだ面、５１…スルーホール、５２…銅めっき層、７０…フィレット、２００…コネクタ（電子部品）、２０１…コンタクト、２０２…ハウジング

Claims (6)

1. 電気回路基板に設けられたスルーホールに嵌入されて該電気回路基板に電子部品を保持する保持部材であって、
   前記電子部品に固定される板状の基部と、
   前記基部から互いに略同じ方向に延び、前記スルーホールの内面に干渉しながら該スルーホールに嵌入される一対の板状の第１脚部と、
   一対の前記第１脚部どうしの間に設けられ、前記基部から前記第１脚部と同一方向に延びる第２脚部とを備え、
   前記第１脚部は、
   当該第１脚部の先端部に、前記第２脚部とは反対側に突出する突出部が形成されるとともに、
   前記第２脚部に近接する側と前記第２脚部とは反対側との中間部に、溝または貫通スリットが形成されていることを特徴とする保持部材。
2. 前記溝または前記貫通スリットは、前記第１脚部の前記基部に近接した側から前記突出部が形成された先端部までの少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の保持部材。
3. 前記溝または前記貫通スリットは、前記第１脚部の前記基部に近接した側から前記突出部が形成された先端部まで連続して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の保持部材。
4. 前記溝または前記貫通スリットは、その上端部が、前記第１脚部を前記スルーホールに嵌入させた状態において、前記電子回路基板において前記電子部品が実装される側の表面の近傍に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項３に記載の保持部材。
5. 一対の前記第１脚部のそれぞれは、前記第２脚部の縁面との間に、溶融はんだが毛細管現象により流入する隙間をおいた位置に配置されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の保持部材。
6. スルーホールが設けられた電気回路基板に保持される電子部品であって、
   前記スルーホールに挿入される脚部を有し、前記電気回路基板に前記電子部品を保持させる保持部材を備え、
   前記保持部材は、
   前記電子部品に固定される板状の基部と、
   前記基部から互いに略同じ方向に延び、前記スルーホールの内面に干渉しながら該スルーホールに嵌入される一対の板状の第１脚部と、
   一対の前記第１脚部の間に設けられ、前記基部から前記第１脚部と同一方向に延びる第２脚部とを備え、
   前記第１脚部は、
   当該第１脚部の先端部に、前記第２脚部とは反対側に突出する突出部が形成されるとともに、
   前記第２脚部に近接する側と前記第２脚部とは反対側との中間部に、溝または貫通スリットが形成されていることを特徴とする電子部品。

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