JP2021072357A - 金属端子及び接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現可能な金属端子及び接続構造を提供する。【解決手段】端子１は、端子本体と、端子本体に設けられ、片面を接合面１２として基板２に接合される接合部１１と、接合面１２に形成された凹部１３とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、金属端子及び接続構造に関する。

特許文献１には、パッケージの周縁から導出されたリード端子の各々に、圧延加工もしくはプレス加工により、リード端子の上面側であって、リード端子（金属端子の一例）の短手方向中央部分に、長手方向に沿い、リブが形成された半導体装置が記載されている。この半導体装置のリード端子の下面側における上記のリブと上下方向において重複する位置には、凹溝が形成されている。

この半導体装置は、基板上にこれを実装する場合、基板上に形成されたランドとリード端子との接地面積（対向面積）を大きく確保できると共に、ランド上に塗布されたはんだペーストをリフローソルダリングによって溶融した際、その接合部に生じた余剰はんだをリード端子の凹溝内に逃がすことができる。ただし、この実装の際、凹溝ははんだで満たされない。

特許文献２には、リード端子（金属端子の一例）の接触部がプリント基板と平行に延在しており、接触部の両側部が上方に折り曲げられ、基板実装面に対して凸形状をなしている表面実装型電子部品が記載されている。

通常、リード端子の側面は成形時にプレスカットされた面であるため、母材である金属が露出して酸化された状態にあるから大きなフィレットを形成できないが、この表面実装型電子部品のリード端子をクリームはんだではんだ付けする際は、クリームはんだが接触部の側面まで付着し、大きなフィレットを形成可能となる。これによりはんだ付けの信頼性が高まり、はんだ付け良否の判別が容易になる。また、リード端子を再度メッキするという手間も不要となる。

特開平６−３１８６６５号公報 特開平９−１３０００７号公報

電子部品が用いられる電子機器等は、小型化が要請されている。従来技術においては、金属端子の側面にフィレットを形成することを要するため、基板に接続（実装）する際に、ランドの幅を大きくとる必要があり、電子部品を実装する基板や、これらを用いた電子機器の小型化の障害となっていた。そのため、ランド幅を縮小可能な接続構造の提案が要請される。

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、小型化を実現可能な金属端子及び接続構造を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る金属端子の特徴構成は、端子本体と、前記端子本体に設けられ、片面を接合面として基板に接合される接合部と、前記接合面に形成された凹部とを備えた点にある。

上記構成によれば、金属端子をランドに接合（例えば、はんだ付け）する際に、金属端子の接合面（下面）における凹部の凹面をランド表面から浮かせることができる。これにより、金属端子の接合面とランド表面との間に接合（はんだ付け）を良好に行うために必要な高さを確保して、接着剤（例えば、はんだ）による良好な接続（接合）の信頼性（以下、単に接続信頼性と記載する）を実現できる。そのため、接続信頼性の向上を目的として金属端子の側部にフィレットを形成する必要がなくなるため、ランド幅、基板、ないしこの金属端子が実装された電子機器の、小型化が可能となる。以下では、接着剤の一例としてはんだを例示して説明する。

本発明に係る金属端子の更なる特徴構成は、前記凹部は、前記端子本体の長手方向に沿う溝状に形成されている点にある。

上記構成によれば、凹部を端子本体の長手方向にわたり広い範囲に形成することができるから、はんだ付けによる良好な接続信頼性の向上と、小型化を実現できる。

本発明に係る金属端子の更なる特徴構成は、前記接合部は目視部を有しており、前記接合面と前記接合面の反対側の面とは前記目視部を介して連通している点にある。

上記構成によれば、はんだ付け時に凹部内のガス抜きを可能として接続信頼性を向上させることができる。また、はんだ付け後の接続状態の目視確認を可能として検査、検品等の品質管理が容易になる。

本発明に係る金属端子の更なる特徴構成は、前記凹部は、前記端子本体の幅方向に沿う溝状に形成されている点にある。

上記構成によれば、凹部を端子本体の幅方向に沿う溝状に形成し、はんだ付けによる良好な接続信頼性の向上と、小型化を実現できる。

上記目的を達成するための本発明に係る接続構造の特徴構成は、ランドを形成された基板と、前記基板に接続される金属端子と、を備え、前記金属端子は、端子本体と、前記金属端子の端子本体に設けられ、片面を接合面として前記基板に接合される接合部と、前記接合面に形成された凹部と、を有し、前記凹部と前記ランドとで囲われた空間内に配置された接合剤を固化させることにより、前記基板と前記金属端子とを接続する点にある。

上記構成によれば、上述の金属端子と同様の作用効果を奏することができる。

すなわち、上記構成によれば、ランドを形成された基板に、金属端子を備えた電子部品等を、金属端子のはんだ付けにより実装する場合に、金属端子の接合面（下面）における凹部の凹面をランド表面から浮かせることができる。これにより、接合面とランド表面との間にはんだ付けを良好に行うために必要な高さが確保された空間を形成し、当該空間内ではんだなどの接着剤を固化させて（いわゆる「はんだ付け」し）、良好な接続信頼性を実現できる。そのため、接続信頼性の向上を目的として金属端子の側部にフィレットを形成する必要がなくなるため、ランド幅、基板、ないしこの金属端子が実装された電子機器の小型化が可能となる。

小型化を実現可能な金属端子及び接続構造を提供する。

第一実施形態の電子部品の正面図である。 第一実施形態の電子部品の側面図である。 図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ断面を含む斜視断面図である。 第二実施形態の、接合部の延在方向視における、接合部とランドとを含む斜視断面図である。 第三実施形態の接合部及び凹部の態様を説明する斜視図である。 図５のＶＩ‐ＶＩ断面を含む斜視断面図である。 第四実施形態の接合部及び凹部の態様を説明する側面図である。 別の実施形態を説明する斜視図である。 別の実施形態を説明する斜視図である。

図面に基づいて、本発明の実施形態に係る金属端子及び接続構造について説明する。

〔第一実施形態〕
図１、図２には、金属端子（以下、単に端子１と記載する）を有し、電子部品Ｅが実装された板状の電子基板（以下、単に基板２と記載する）を備えた電子機器１００を図示している。図１は、電子機器１００を、基板２の板面に沿う方向、かつ、端子１の延在方向における、基板２の外側から見た正面図である。図２は、電子機器１００を、基板２の板面に沿う方向、かつ、端子１の延在方向に交差する方向における、基板２の外側から見た側面図である。

基板２は、図１、図２に示すように、例えば配線パターンを形成されたプリント基板である。基板２の板面には、配線パターンと電気的に接続されたランド４が形成されている。

電子部品Ｅは、半導体素子やＩＣ、その他の電気的な機能を有する部品やチップである。電子部品Ｅは、一つ以上の端子１を備えている。端子１は、基板２のランド４と、はんだ５（図１参照）を用いたはんだ付けなどによる接合などにより電気的に接続される。

端子１は、一端が電子部品Ｅと電気的に接続され、他端が基板２のランド４と電気的に接続される、金属や金属合金などで形成された導電材であり、端子ピン、バスバーなどと呼ばれる部材を含む。端子１は、針金状や板状に形成されている。端子１において、図２に示すように、例えば板状に形成された端子本体１０の一部（例えば、端子本体１０の先端部分）に、ランド４に接合される接合部１１が形成されている。

図３には、接合部１１（端子本体１０）の延在方向（長手方向）から見た場合における、接合部１１とランド４とを含む断面の斜視図を示している。接合部１１は、その片面が接合面１２とされている。接合部１１は、板面を貫通する貫通孔などの目視部１８を形成されている。図３では、目視部１８は、接合部１１の延在方向にその長手方向が沿う長円形ないし楕円形に形成される場合を図示しているが、目視部１８は、接合部１１の延在方向にその短手方向が沿う長円形ないし楕円形に形成されてもよいし、円形状に形成されてもよい。

接合部１１は、接合面１２とランド４との間にはんだ５（接合剤の一例）を介在させることにより、ランド４と電気的な接続を確立すると共に、ランド４に対して物理的に接合（接続）される（いわゆるはんだ付け）。なお、本実施形態では、接合部１１の幅（短手方向の長さ）と、接合部１１の幅方向（短手方向）におけるランド４の幅は、等しくされている。

接合面１２には、凹部１３が形成されている。図３では、接合面１２全体が滑らかな曲面の凹面状に形成されることで凹部１３が形成されている場合を図示している。凹部１３は、例えば、接合部１１を、その延在方向における断面が上面（接合面１２の反対側の面）側に凸になるように、接合部１１をプレス加工するなどして形成することができる。接合部１１は、凹部１３とランド４とで囲われた空間内（以下では接合空間と記載する）に配置されたはんだ５を固化させる（はんだ付けする）ことにより、基板２と端子１とを接続する接続構造を実現する。

接続空間により、接合面１２とランド４との間にはんだ付けを良好に行うために必要な高さを確保して、はんだ５による良好な接続（接合）の信頼性を実現できる。これにより、接続の信頼性の向上を目的として端子１の端部（側部）にフィレットを形成する必要がなくなるため、ランド４の幅を、例えば端子１の幅（接合部１１の幅）と同じ程度の狭い幅とすることができる。また、ランド４の幅を狭くすることにより、基板２、ないしこの端子１が実装された電子機器１００の小型化が可能となる。以下では、接合部１１とランド４との接続の信頼性について述べる場合は、単に接続信頼性と記載する。

凹部１３は、接合部１１の延在方向に沿う溝状に形成されている。これにより、凹部１３を、接合部１１の長手方向にわたり広く形成することができるため、接合部１１とランド４との接続（接合）の信頼性が向上する。なお、本実施形態では、接合部１１の延在方向における、接続空間の少なくとも一方の端部は、外部に開放されている。

目視部１８により、接合面１２側の空間と、接合部１１の上面（接合面１２の反対側の面）側の接合空間は連通している。目視部１８により、接合空間をはんだ５で満たす際やはんだ５を固化させる際に、接合空間内の空気などのガスを接合空間から排出する（ガス抜きする）ことができる。これにより、接合面１２、ランド４、及びはんだ５の接続界面にガスが介在することを回避し、また、はんだ５の内部への気泡の混入を防止して、接合面１２とランド４と接続信頼性の向上を実現できる。

また、目視部１８により、はんだ５のはんだ付け後の目視確認が可能となるため、接合面１２とランド４との接続状態、ないし、電子機器１００の検査、検品等の品質管理が容易になる。

なお、本実施形態では、上記のように、接合部１１の延在方向における、接続空間の少なくとも一方の端部が外部に開放されているため、この開放端からもガス抜きや、目視確認が可能である。そのため、目視部１８を省略することも可能である。

〔第二実施形態〕
第一実施形態では、図３に示すように、接合部１１における接合面１２に凹部１３が形成されており、接合面１２全体が凹面状に形成されることで凹部１３が形成されている場合を説明したが、第二実施形態は、接合部１１、接合面１２、及び凹部１３の態様が異なり、その他は第一実施形態と同じである。図４には、第二実施形態の場合の、接合部１１（端子本体１０）の延在方向（長手方向）視における、接合部１１とランド４とを含む斜視断面図を示している。

第二実施形態では、図４に示すように、接合部１１の接合面１２において、接合部１１の短手方向（幅方向）の両側部（凹部１３の両側部）に平面部１２ａが形成されている。凹部１３は、第一実施形態と同様に、滑らかな曲面の凹面状に形成される。

接合部１１は、第一実施形態の場合と同様に、接合面１２とランド４との間にはんだ５を介在させることにより、ランド４と電気的な接続を確立すると共に、ランド４に対して物理的に接合される。はんだ５は、接合部１１の凹部１３とランド４とで囲われた接合空間、及び、平面部１２ａとランド４との間に配置される。

〔第三実施形態〕
上記実施形態では、図３、図４に示すように、凹部１３が、接合部１１の延在方向に沿う溝状に形成されている場合を説明したが、第三実施形態は、凹部１３の態様が異なり、その他は上記実施形態と同じである。

第三実施形態では、図５、図６に示すように、凹部１３が、接合面１２の一部を窪ませた形状（いわゆる、エンボス形状）に形成されている。凹部１３は、上記実施形態と同様に、滑らかな曲面の凹面状に形成される。図５、図６では、凹部１３が、接合部１１の延在方向に長手方向が沿う窪み形状である場合を図示しているが、この場合の凹部１３は、接合部１１の延在方向に短手方向が沿う窪みであってもよいし、円形状の窪みでもよい。窪みとしての凹部１３の底面（接合部１１の側から見た場合は、凹部１３に対応する凸面の頂部）に目視部１８が形成されている。なお、図６は、図５における、接合部１１の長手方向から見た断面であって、目視部１８を含む斜視断面を図示している。

〔第四実施形態〕
上記第一、第二実施形態では、図３、図４に示すように、凹部１３が、接合部１１の延在方向に沿う溝状に形成されている場合を説明したが、第四実施形態は、図７に示すように、凹部１３が接合部１１の短手方向に沿い形成されている点で異なり、その他は上記実施形態と同じである。凹部１３は、上記実施形態と同様に、滑らかな曲面の凹面状に形成される。図７には、接合部１１の長手方向に沿う断面であって、接合部１１、凹部１３、ランド４、及びはんだ５を含む断面を図示している。本実施形態では、接合部１１の短手方向における、接続空間の両端部は、外部に開放されている。本実施形態では、接続空間の端部からガス抜きが容易であり、また、当該端部から目視確認も容易であることから、目視部１８の形成を省略することができる。

以上のようにして、小型化を実現可能な金属端子及び接続構造を提供することができる。これにより、ランド幅、基板、ないしこの金属端子ないし接続構造を有する電子機器の、小型化が可能となる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、凹部１３が、滑らかな曲面の凹面状に形成される場合を説明したが、凹部１３の態様はこれに限られない。凹部１３が、多面体状に形成されてもよい。図８には、第一実施形態の変形例を例示として、凹部１３が三つの平面で形成された場合の、接合部１１の先端部を図示している。図８では、凹部１３（接合面１２）が、ランド４におよそ平行な第一平面１３ａと、第一平面１３ａと交差し、第一平面１３ａの両側部に沿う一対の第二平面１３ｂ，１３ｂとで形成されている場合を図示している。

（２）上記実施形態では、凹部１３が、目視部１８が一つ形成されている場合、ないし、目視部１８が省略される場合を例示して説明したが、図８に示すように、目視部１８は、ガス抜きの容易さの向上や目視確認の視認性向上を考慮して二つ以上形成してもよい。

（３）上記実施形態では、目視部１８が、貫通孔である場合を例示して説明した。しかしながら、目視部１８は、図９に示すように、長手方向に沿う切り欠き状に形成されてもよい。図９には、第一実施形態の変形例を例示として、目視部１８が長手方向に沿う切り欠き状に形成された場合の、接合部１１の先端部を図示している。目視部１８は、接合部１１の端部から奥側に向けて切り欠いた切り欠き状に形成されている。

（４）上記実施形態では、接合部１１は、接合面１２とランド４との間に接合剤としてのはんだ５を介在させることにより、ランド４と電気的な接続を確立すると共に、ランド４に対して物理的に接合される、いわゆるはんだ付けの場合を例示して説明した。しかし、接合部１１とランド４との接合等は、はんだ５を用いるものに限られない。接合部１１とランド４との接合等は、はんだ５に代えて、例えば、カーボンやカーボンナノファイバなどの導電性材料を樹脂等に練りこんだ導電性接着剤を用いた接合であってもよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、金属端子及び接続構造に適用できる。

１ ：端子（金属端子）
２ ：基板
４ ：ランド
５ ：はんだ（接着剤）
１０ ：端子本体
１１ ：接合部
１２ ：接合面
１２ａ ：平面部
１３ ：凹部
１３ａ ：第一平面
１３ｂ ：第二平面
１８ ：目視部
１００ ：電子機器
Ｅ ：電子部品

Claims (5)

1. 端子本体と、
   前記端子本体に設けられ、片面を接合面として基板に接合される接合部と、
   前記接合面に形成された凹部とを備えた金属端子。
2. 前記凹部は、前記端子本体の長手方向に沿う溝状に形成されている請求項１に記載の金属端子。
3. 前記接合部は目視部を有しており、
   前記接合面と前記接合面の反対側の面とは前記目視部を介して連通している請求項２に記載の金属端子。
4. 前記凹部は、前記端子本体の幅方向に沿う溝状に形成されている請求項１に記載の金属端子。
5. ランドを形成された基板と、
   前記基板に接続される金属端子と、を備え、
   前記金属端子は、
   端子本体と、
   前記金属端子の端子本体に設けられ、片面を接合面として前記基板に接合される接合部と、
   前記接合面に形成された凹部と、を有し、
   前記凹部と前記ランドとで囲われた空間内に配置された接合剤を固化させることにより、前記基板と前記金属端子とを接続する接続構造。

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