JP2016058459A

JP2016058459A - 表面実装部品の実装構造

Info

Publication number: JP2016058459A
Application number: JP2014181793A
Authority: JP
Inventors: 勇人宝田; Yuto Takarada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-04-21

Abstract

【課題】本発明は表面実装部品のリードに寸法ばらつき等が生じた場合でも、リードと基板とのはんだ接合不良が発生することを抑制可能な表面実装部品の実装構造を提供する。
【解決手段】コネクタ１のリード１２は、基板２面と平行に延出する接続部１２ａと、接続部１２ａから基板２側へ延出する延出部１２ｃと、延出部１２ｃから基板２面と平行に延出する接合部１２ｃとを有し、延出部１２ｂの途中部に湾曲部１２ｄを有し、コネクタ本体１１は、コネクタ本体１１を基板２に固定可能な固定フック１３を有し、基板２はコネクタ１の実装面に接合部１２ｃが嵌合可能な嵌合溝２１を有し、嵌合溝２１の底面には接合パッド２１ａが形成され、接合部１２ｃを嵌合溝２１に嵌合して接合パッド２１ａに当接させ、固定フック１３によりコネクタ本体１１を基板２に対して固定した状態で、接合部１２ｃと接合パッド２１ａとがはんだ接合されている表面実装部品の実装構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品本体から延出するリードを基板にはんだ接合することにより、前記基板に実装される表面実装部品の実装構造に関する。

従来、部品本体から延出するリードを基板にはんだ接合することにより、前記基板に実装される表面実装部品は知られている。
前記表面実装部品としては、例えば特許文献１に示すような複数のリードを備えたコネクタが知られている。前記コネクタのリードは、コネクタ本体に接続されコネクタ本体から基板面と平行な方向に延出する接続部と、前記接続部から基板側へ向かって延出する延出部と、前記延出部から基板面と平行な方向に延出する接合部とを有しており、前記接合部が前記基板の接合パッドに対してはんだ接合されることで、前記コネクタが基板に実装されている。

前記コネクタを基板に実装する際には、コネクタ本体を基板上に載置することで、前記リードの接合部を基板の接合パッドに当接させた状態としたうえで、前記リードの接合部と基板の接合パッドとのはんだ接合を行うが、前記リードの寸法ばらつきや曲げ角度のばらつき等によって、前記リードの接合部に、基板の接合パッドからの浮きや、前記接合パッドに対する位置ずれが発生する場合がある。
このように、前記リードの接合部に、基板の接合パッドからの浮きや、前記接合パッドに対する位置ずれが発生した場合、前記リードの接合部と基板の接合パッドとの間に、未はんだ等の接合不良が生じるおそれがあった。

例えば、図５に示すように、接続部１１２ａ、延出部１１２ｂ、および接合部１１２ｃを備えたコネクタのリード１１２においては、リードの寸法や曲げ角度が適性であれば、接合部１１２ｃと基板１０２の接合パッド１２１とは全面的に当接して、接合部１１２ｃと接合パッド１２１とのはんだ接合が良好に行われることとなる。
しかし、前記リードの寸法曲げ角度に生じるばらつきによっては、例えば、図６に示すように接合部１１２ｃの先端部が接合パッド１２１から浮いたり、図７に示すように接合部１１２ｃの基端部（延出部１１２ｂ側端部）が接合パッド１２１から浮いたりすることがある。このように、接合部１１２ｃに、接合パッド１２１からの浮きが発生すると、未はんだ等の接合不良が生じる原因となり得る。

特開２０１２−１２８９４９号公報

そこで、本発明においては、表面実装部品のリードに寸法ばらつきや曲げ角度のばらつきが生じた場合でも、リードの基板からの浮きを防止して、リードと基板とのはんだ接合不良が発生することを抑制可能な表面実装部品の実装構造を提供するものである。

上記課題を解決する表面実装部品の実装構造は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、部品本体から延出するリードを基板にはんだ接合することにより、前記基板に実装される表面実装部品の実装構造であって、前記表面実装部品のリードは、部品本体に接続され部品本体から基板面と平行な方向に延出する接続部と、前記接続部から基板側へ向かって延出する延出部と、前記延出部から基板面と平行な方向に延出する接合部とを有し、前記延出部は、その途中部に湾曲部を有し、前記部品本体は、前記部品本体を前記基板に固定可能な固定部を有し、前記基板は、前記表面実装部品の実装面に、前記接合部が嵌合可能であるとともに、前記実装面とは反対側の面にまで達しない深さの溝を有し、前記溝の底面には、前記接合部がはんだ接合される接合パッドが形成され、前記接合部を前記溝に嵌合して前記接合パッドに当接させるとともに、前記固定部により部品本体を前記基板に対して固定した状態で、前記接合部と前記接合パッドとがはんだ接合されている。

本発明によれば、表面実装部品のリードに寸法ばらつきや曲げ角度のばらつきが生じた場合でも、リードの基板からの浮きを防止して、リードと基板とのはんだ接合不良が発生することを抑制可能である。

本発明に係る実装構造を構成するコネクタおよび基板を示す斜視図である。同じくコネクタおよび基板を示す側面断面図である。コネクタを基板に実装する際の手順を示す側面断面図である。はんだ接合されたリードの接合部および基板の接合パッドを示す側面断面図である。従来の接合構造において、表面実装部品のリードの接合部と基板の接合パッドとが全面的に当接した状態を示す側面断面図である。従来の接合構造において、表面実装部品のリードにおける接合部の先端部が基板の接合パッドから浮いた状態を示す側面断面図である。従来の接合構造において、表面実装部品のリードにおける接合部の基端部が基板の接合パッドから浮いた状態を示す側面断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示すコネクタ１および基板２は、本発明に係る表面実装部品の実装構造を構成する表面実装部品および基板の実施形態である。
コネクタ１は、部品本体であるコネクタ本体１１と、コネクタ本体１１から延出する複数のリード１２とを備えており、リード１２を基板２にはんだ接合することにより、基板２に実装されるものである。

コネクタ本体１１は、直方体形状に形成されており、長手方向が基板２の基板面と並行になるように配置されている。
コネクタ本体１１の長手方向側の一側面１１ａには複数のリード１２が接続されており、複数のリード１２は、一側面１１ａの長手方向に沿って並設されている。

コネクタ本体１１は、その底面（基板２と対向する面）に、コネクタ本体１１を基板２に固定するための固定部である固定フック１３を備えている。
固定フック１３は、コネクタ本体１１の底面から基板２側へ向けて突出しており、先端部に係止部１３ａが形成されている。
係止部１３ａにおけるコネクタ本体１１の底面側端部と、コネクタ本体１１の底面との間の寸法は、基板２の厚み寸法と同等の寸法に構成されている。
固定フック１３は、コネクタ本体１１の底面における長手方向に沿って、複数形成することができる。

図１、図２に示すように、リード１２は、コネクタ本体１１の一側面１１ａに接続され、一側面１１ａから基板面（基板２の表面）と平行な方向に延出する接続部１２ａと、接続部１２ａから基板２側へ向かって延出する延出部１２ｂと、延出部１２ｂから基板面と平行な方向に延出する接合部１２ｃとを有している。また、延出部１２ｂの途中部には、湾曲状に屈曲された湾曲部１２ｄが形成されている。

リード１２は、一本の弾性を有した線状の金属部材を屈曲して構成されている。つまり、コネクタ本体１１の一側面１１ａから基板面と平行な方向に延出する接続部１２ａの先端部（図２における右端部）を基板２側へ屈曲して延出部１２ｂを形成し、延出部１２ｂの途中部を、コネクタ本体１１側へ凸となるように湾曲させて湾曲部１２ｄを形成し、さらに、延出部１２ｂの基板２側端部を基板面と平行な方向へ屈曲して接合部１２ｃを形成している。

リード１２においては、湾曲部１２ｄが他の部分よりも高い弾性を有しており、例えば接合部１２ｃに基板面と平行な方向の力が加わった場合、および基板面と平行な方向に対して交差する方向の力が加わった場合には、湾曲部１２ｄが弾性変形可能となっている。また、接続部１２ａと延出部１２ｂとの間の屈曲部も、例えば延出部１２ｂの延出方向と交差する方向の力が延出部１２ｂにかかった場合、弾性変形可能となっている。

基板２は、例えばプリント配線基板であり、各リード１２の接合部１２ｃが嵌合可能な嵌合溝２１と、コネクタ本体１１の固定フック１３を挿入可能な固定孔２２とを有している。
嵌合溝２１は、基板２におけるコネクタ１の実装面（図２における上面）に形成されており、コネクタ１の実装面とは反対側の面（図２における下面）にまで達しない深さに形成されている（深さ寸法Ｄ）。
嵌合溝２１は、リード１２の接合部１２ｃの形状に合わせた形状に形成されており、また接合部１２ｃを容易に嵌合可能な程度の大きさに形成されている。

嵌合溝２１の底面には接合パッド２１ａが形成されている。接合パッド２１ａは基板２の回路パターンに接続される導電性部材にて構成されており、接合パッド２１ａとリード１２の接続部１２ａとを接合することで、基板２の回路パターンとコネクタ１とを接続することが可能となっている。

固定孔２２は、基板２の一面（実装面）から他面（実装面とは反対側の面）にかけて貫通する貫通孔であり、固定フック１３が貫通可能となっている。
固定フック１３を固定孔２２に一面側から貫通させて、固定フック１３の係止部１３ａを基板２の他面における固定孔２２の周縁部に係止させることで、コネクタ本体１１と係止部１３ａとで基板２を挟持して、コネクタ本体１１を基板２に対して固定することが可能となっている。

図２に示すように、リード１２の接続部１２ａから接合部１２ｃの底面（基板２側の面）までの寸法Ｈ１は、自然状態（リード１２に外力が加わっていない状態）において、リード１２の接続部１２ａからコネクタ本体１１の底面（基板２側の面）までの寸法Ｈ２よりも大きく構成されている。寸法Ｈ１と寸法Ｈ２の寸法差ΔＨは、寸法Ｈ１の公差の範囲内で寸法Ｈ１が最も小さくなった場合でも、寸法Ｈ１が寸法Ｈ２と寸法Ｄを合計した寸法（Ｈ２＋Ｄ）よりも大きくなるように設定されている。

また、コネクタ本体１１の固定フック１３からリード１２における接合部１２ｃの先端（図２における右側端）までの寸法Ｌ１は、自然状態（リード１２に外力が加わっていない状態）において、基板２の固定孔２２から嵌合溝２１における固定孔２２側とは反対側の端面（図２における右側端面）までの寸法Ｌ２よりも大きく構成されている。寸法Ｌ１と寸法Ｌ２との寸法差ΔＬは、寸法Ｌ１の公差の範囲内で寸法Ｌ１が最も小さくなった場合でも、寸法Ｌ１が寸法Ｌ２よりも大きくなるように設定されている。なお、固定フック１３を固定孔２２に挿入した状態では、基板２の面方向における固定フック１３の位置と固定孔２２の位置とは同じ位置となる。

次に、コネクタ１を基板２に実装する際の手順について説明する。
コネクタ１を基板２に実装する際には、まず図３（ａ）に示すように、各リード１２の接合部１２ｃを基板２の嵌合溝２１に嵌合させる。この場合、リード１２の接合部１２cの先端面および底面が、それぞれ嵌合溝２１の固定孔２２側とは反対側の端面および底面に当接するように、コネクタ１を斜め下方に押圧しながら、接合部１２ｃを嵌合溝２１に嵌合させる。

さらに、接合部１２ｃを嵌合溝２１に嵌合させた状態を維持させながら、コネクタ本体１１の固定フック１３を固定孔２２に挿入し、固定フック１３の係止部１３ａを基板２の他面に係止させて、コネクタ本体１１を基板２に固定する。
固定フック１３の係止部１３ａが基板２の他面に係合した状態では、基板２の前記実装面にコネクタ本体１１の底面が当接した状態となる。

このように、リード１２の接合部１２ｃが嵌合溝２１に嵌合するとともに、固定フック１３が基板２の固定孔２２に挿入されてコネクタ本体１１が基板２に固定された状態では、接合部１２ｃの先端面が嵌合溝２１の固定孔２２側とは反対側の端面に圧接されるとともに、接合部１２ｃの底面が嵌合溝２１の底面に圧接した状態が維持される。

つまり、固定フック１３から接合部１２ｃの先端までの自然状態における寸法Ｌ１が、固定孔２２から嵌合溝２１における固定孔２２側とは反対側の端面までの寸法Ｌ２よりも寸法差ΔＬだけ大きく構成されているため、接合部１２ｃが嵌合溝２１に嵌合するとともに、コネクタ本体１１が基板２に固定された状態では、リード１２の湾曲部１２ｄが、固定フック１３から接合部１２ｃの先端までの寸法がＬ２となるように弾性変形する。
そして、湾曲部１２ｄの弾性変形に伴い、リード１２の接合部１２ｃには、接合部１２ｃの先端が嵌合溝２１における固定孔２２側とは反対側の端面に押圧される方向の付勢力が発生する。
なお、この場合、湾曲部１２ｄの弾性変形と併せて、リード１２における接続部１２ａと延出部１２ｂとの間の屈曲部も、延出部１２ｂの先端側（基板２側）がコネクタ本体１１側へ近接する方向へ弾性変形することがある。

また、リード１２の接続部１２ａから接合部１２ｃの底面までの自然状態における寸法Ｈ１は、リード１２の接続部１２ａからコネクタ本体１１の底面までの寸法Ｈ２よりも寸法差ΔＨだけ大きく構成されているため、接合部１２ｃが嵌合溝２１に嵌合するとともに、コネクタ本体１１が基板２に当接して固定された状態では、リード１２の湾曲部１２ｄが、接続部１２ａから接合部１２ｃの底面までの寸法がＨ２＋Ｄとなるように弾性変形する。
そして、湾曲部１２ｄの弾性変形に伴い、リード１２の接合部１２ｃには、接合部１２ｃの底面が嵌合溝２１の底面に押圧される方向の付勢力が発生する。

従って、リード１２の接合部１２ｃが嵌合溝２１に嵌合するとともに、固定フック１３が基板２の固定孔２２に挿入されてコネクタ本体１１が基板２固定された状態では、図４に示すように、接合部１２ｃの先端面が嵌合溝２１の固定孔２２側とは反対側の端面に圧接されるとともに、接合部１２ｃの底面が嵌合溝２１の底面（詳しくは、嵌合溝２１の底面に形成された接合パッド２１ａ）に全面的に圧接した状態が維持される。

このように、接合部１２ｃの底面が嵌合溝２１の底面に形成された接合パッド２１ａに全面的に圧接された状態で、接合部１２ｃと接合パッド２１ａとをはんだ接合することにより、コネクタ１の基板２に対する実装が行われる。
これにより、接合部１２ｃの底面が接合パッド２１ａに全面的に圧接された状態で、接合部１２ｃと接合パッド２１ａとのはんだ接合を行うことができ、接合部１２ｃと接合パッド２１ａの接合面積を安定的に確保して、はんだ接合不良が発生することを抑制できる。

特に、リード１２の接続部１２ａから接合部１２ｃの底面までの自然状態における寸法Ｈ１が公差の範囲内でばらついたり、リード１２の接続部１２ａと延出部１２ｂとの間の屈曲角度や延出部１２ｂと接合部１２ｃとの間の屈曲角度が公差の範囲内でばらついたりして、接合パッド２１ａに対する接合部１２ｃの底面の共平面性（コプラナリティ）が悪化したとしても（例えば、接合部１２ｃの底面が、接合パッド２１ａと平行な姿勢に対して傾斜した姿勢となった場合でも）、湾曲部１２ｄの弾性変形に伴う付勢力による接合部１２ｃの接合パッド２１ａへの押圧によって前記共平面性の悪化を吸収して、接合部１２ｃの接合パッド２１ａからの浮きを発生させることなく、接合部１２ｃの底面と接合パッド２１ａとを全面的に圧接させることが可能となる。

また、固定フック１３から接合部１２ｃの先端までの自然状態における寸法Ｌ１が公差の範囲内でばらついたとしても、接合部１２ｃは嵌合溝２１に嵌合した状態で接合パッド２１ａとのはんだ接合が行われるので、接合部１２ｃの接合パッド２１ａに対する位置ずれが発生することがなく、はんだ接合不良の発生を防止することができる。

さらに、リード１２の接合部１２ｃと接合パッド２１ａとをはんだ接合する際には、コネクタ本体１１は固定フック１３により基板２に固定された状態となっているため、コネクタ本体１１を基板２に押え付けて固定させる作業を別途行ったり、コネクタ本体１１を基板２に固定するための器具を別途用意したりすることなくはんだ接合を行うことができ、はんだ接合作業を簡便にすることができる。

１コネクタ
２基板
１１コネクタ本体
１２リード
１２ａ接続部
１２ｂ延出部
１２ｃ接合部
１２ｄ湾曲部
１３固定フック
２１嵌合溝
２１ａ接合パッド
２２固定孔

Claims

部品本体から延出するリードを基板にはんだ接合することにより、前記基板に実装される表面実装部品の実装構造であって、
前記表面実装部品のリードは、部品本体に接続され部品本体から基板面と平行な方向に延出する接続部と、前記接続部から基板側へ向かって延出する延出部と、前記延出部から基板面と平行な方向に延出する接合部とを有し、
前記延出部は、その途中部に湾曲部を有し、
前記部品本体は、前記部品本体を前記基板に固定可能な固定部を有し、
前記基板は、前記表面実装部品の実装面に、前記接合部が嵌合可能であるとともに、前記実装面とは反対側の面にまで達しない深さの溝を有し、
前記溝の底面には、前記接合部がはんだ接合される接合パッドが形成され、
前記接合部を前記溝に嵌合して前記接合パッドに当接させるとともに、前記固定部により部品本体を前記基板に対して固定した状態で、前記接合部と前記接合パッドとがはんだ接合されている、
ことを特徴とする表面実装部品の実装構造。