JP3072064B2 - コネクタ - Google Patents

コネクタ

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JP3072064B2
JP3072064B2 JP9070627A JP7062797A JP3072064B2 JP 3072064 B2 JP3072064 B2 JP 3072064B2 JP 9070627 A JP9070627 A JP 9070627A JP 7062797 A JP7062797 A JP 7062797A JP 3072064 B2 JP3072064 B2 JP 3072064B2
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3421Leaded components
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    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はコネクタに関し、
特に高融点金属ボールを利用したコネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型・軽量・高性能化が進
み、半導体に対しても高密度実装を実現するパッケージ
の要求が高まっている。高密度実装を実現するパッケー
ジとしてQFP(Quad Flat Packag
e)が開発された。このQFPでは、プリント基板上の
リード接続部に半田ペーストを印刷し、マウント装置に
よりQFPを精度よく搭載した後、リフロー炉を通過さ
せて半田接続を行う。
【0003】QFPの誕生によってリードピッチ0.5
mm、0.4mmのものが製品化され、最近では0.3
mmピッチのものが検討されている。
【0004】しかし、このようなリードのファインピッ
チ化に伴い、プリント基板への実装不良という新たな問
題が生じた。すなわち、いわゆるリード曲り(リード先
端が上を向いたり下を向いたりすること)によって、プ
リント基板にパッケージを確実に実装できないことがあ
った。
【0005】近年、この問題を克服するパッケージとし
てBGA(Bump Grid Array)パッケー
ジが開発された。このBGAパッケージとは、基板上に
チップを実装し、モールド後、基板の反対面に格子状に
電極としての半田ボール(バンプ)を形成したパッケー
ジである。
【0006】BGAパッケージを製造するには、銅箔の
付いた基板上にフラックス転写後、半田ボールを載せ、
リフローする。このようにして、半田ボールが基板上に
固着される。
【0007】このBGAパッケージによれば、電極部を
底面に形成するため、半田ボールのピッチを大きくする
ことができ(例えば1.0mm)、またリードを持たな
いため、小型化でき、しかもリード曲りを考慮する必要
がないので、プリント基板への実装を確実に行うことが
できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高密度実装
用半導体パッケージの小型化に伴い、コネクタに対して
も小型化の要求が高まっている。
【0009】この要求に応えるため本願発明者はBGA
パッケージの技術をコネクタに応用することを思い付い
た。
【0010】すなわち、インシュレータの底面にコンタ
クトを格子状に配列し、コンタクトの接続部に電極とし
ての半田ボールをリフローすることにより固着させるの
である。
【0011】しかし、リフロー炉内の温度分布のむら等
の原因により、コンタクトの接続部に溶着された半田ボ
ールの高さ(インシュレータの底面と直交する方向の半
田ボールの径)にばらつきが生じ、コネクタをプリント
基板に実装したとき、コンタクトとプリント基板の導体
パターンとの間の接続不良が生じるおそれがあった。
【0012】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は高融点金属ボールを利用したコネ
クタをプリント基板に確実に実装することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1記載の発明のコネクタは、インシュレータと、
このインシュレータに保持される複数のコンタクトとを
備えるコネクタにおいて、プリント基板の導体パターン
に融着するための高融点金属ボールが、前記コンタクト
の接続部によって支持されていることを特徴とする。
【0014】高融点金属ボールがコンタクトの接続部に
よって支持されているので、高融点金属ボールを溶融さ
せてコンタクトの接続部に固着させたときに比べ、高融
点金属ボールの高さのばらつきを抑えることができる。
【0015】請求項2に記載の発明のコネクタは、請求
項1に記載のコネクタにおいて、前記接続部は前記高融
点金属ボールを3方から支持する複数の爪部を有するこ
とを特徴とする。
【0016】接続部の爪部によって高融点金属ボールの
2次元方向の移動が規制されるので、高融点金属ボール
の2次元方向の位置精度を高めることができる。
【0017】請求項3に記載の発明のコネクタは、請求
項2に記載のコネクタにおいて、前記爪部の先端部と前
記高融点金属ボールとの接点が、前記高融点金属ボール
の中心よりも前記プリント基板側に位置することを特徴
とする。
【0018】爪部の先端部によって高融点金属ボールの
高さ方向の移動が規制されるので、高融点金属ボールの
高さ方向の位置精度を高めることができる。
【0019】請求項4に記載の発明のコネクタは、請求
項1乃至3のいずれかに記載のコネクタにおいて、前記
高融点金属ボールは半田ボールであることを特徴とす
る。
【0020】半田ボールを用いたので、プリント基板と
の接続が容易であり、接続信頼性が高まる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0022】図1はこの発明の一実施形態に係るコネク
タの正面図、図2はその平面図、図3はその底面図、図
4はその側面図、図5は図2のV−V矢視断面図であ
る。
【0023】コネクタ1は、インシュレータ10と、イ
ンシュレータ10に圧入されるコンタクト20と、コン
タクト20の三又状の接続部24に支持される半田ボー
ル(高融点金属ボール)30とからなる。
【0024】インシュレータ10は、矩形の底面部10
aと、底面部10aの周囲に立ち上げられた側壁部10
b,10cとで構成されている。
【0025】コンタクト20は、直線的な接触部21
と、インシュレータ10の底面部10aに埋め込まれる
埋込み部22と、嵌合方向A(図8)と直交する方向へ
突出すように埋込み部22に一体に設けられた突起部2
3と、プリント基板40に接続される接続部24とで構
成されている。
【0026】接続部24は、インシュレータ10の底面
部10aに格子状に並んでいる。
【0027】半田ボール30を介して、コンタクト20
がプリント基板40の導体パターンに接続される。すな
わち、半田ボール30を溶融させてコンタクト20をプ
リント基板40の導体パターンに固着する(半田付
け)。
【0028】半田ボール30としては共晶半田(例え
ば、Sn:Pb=63:37(重量比)、融点183
℃)を使用する。但し、半田ボール30を溶かしたくな
い場合は高融点半田(例えば、Sn:Pb=5:95
(重量比)、融点315℃)ボールを用いる。この場合
にはプリント基板40にあらかじめ半田ペーストを印刷
し、コネクタ1を搭載後半田だけを溶かす。
【0029】図6はコンタクトの展開図、図7は半田ボ
ールの支持状態を示す拡大断面図である。
【0030】コンタクト20の接続部24は半田ボール
30の下部を支持する平面部24bと、平面部24bの
周囲に立ち上げられ、半田ボール30を3方(プリント
基板40の表面40aとほぼ平行な面)から支持する3
つの爪部24aとを有している。
【0031】このコンタクト20は次の手順で製造され
る。
【0032】まず、所定の厚さの板材を図6に示すよう
に打ち抜き加工を行う。
【0033】接続部24の爪部24aの間隔は120゜
である。
【0034】次に、曲げ加工を行う。
【0035】この工程では、接続部24の平面部24b
を接触部21に対してほぼ直角に折曲げ、爪部24aを
くの字に折り曲げ、図7に示すように爪部24aを立ち
上げる。
【0036】コンタクト20の製造後、半田ボール30
を接続部24に挿入すると、半田ボール30は3方から
爪部24aのバネ力を受けて支持される。爪部24aの
先端部と半田ボール30との接点26は、半田ボール3
0の中心Oよりプリント基板40側に位置する。
【0037】このコネクタ1をプリント基板40へ実装
するには、プリント基板40上の導体パターン(図示せ
ず)上にフラックスをぬりマウント装置によりコネクタ
1を搭載した後(図4参照)、リフローすることにより
半田ボール30を溶融させればよい。
【0038】図8は他のコネクタとの接続状態を示す断
面図である。
【0039】コネクタ2は、インシュレータ60と、イ
ンシュレータ60に収容され、接触部23と接触するベ
ローズ形コンタクト70とからなる。
【0040】このコンタクト70は複雑な形状に曲げて
形成されているので、ばね長が長くとれ、コネクタ2を
コネクタ1に挿入したとき、小さなばね定数でコンタク
ト20と安定した接触を得ることができる。
【0041】なお、このコンタクト70の接続部70a
をこの実施形態の接続部24と同様の構造にするように
してもよい。
【0042】この実施形態のコネクタ1によれば、以下
の効果を発揮できる。 半田ボール30はコンタクト20の接続部24に支持
されているので、半田ボール30をコンタクト20の接
続部24に溶着させたときに比べ、半田ボール30の高
さのばらつきを抑えることができ、コネクタ1のプリン
ト基板40に実装したとき、コンタクト20とプリント
基板40の導体パターンとが確実に接続する。したがっ
て、支障(接続不良)なくコネクタの小型化を実現する
ことができる。 半田ボール30はコンタクト20の接続部24の3つ
の爪部24aによって3方から支持されているので、半
田ボール30の2次元方向の移動が規制され、半田ボー
ル30の2次元方向の位置精度を向上させることができ
る。 3つの爪部24aの先端部と半田ボール30との接点
26が半田ボール30の中心Oよりプリント基板40側
に位置するので、爪部24aの先端部のバネ力が半田ボ
ール30の中心Oへ作用し、半田ボール30の高さ方向
の移動が規制され、半田ボール30の3次元方向の位置
精度を向上させることができる。
【0043】なお、上記実施形態においては、高融点金
属ボールとして半田ボール30を用いたが、例えばCu
ボールを用いてもよい。
【0044】プリント基板40への実装においてはプリ
ント基板40及びコンタクト20(爪部25)に、例え
ば10%Snの半田をコーティングしておき、Cuボー
ルをプリント基板40に搭載後、半田リフロー中にCu
ボールが溶解しないようにリフローパラメータ(半田溶
融ピーク温度や溶融時間等)を管理しながら行なえばよ
い。
【0045】また、爪部24aは弧状に湾曲させて形成
してもよく、要は爪部24aの先端部と半田ボール30
との接点が、半田ボール30の中心Oよりもプリント基
板40側に位置する形状であればよい。
【0046】更に、爪部24aに半田ボール30を挟み
込み、固定した後にコンタクト20をインシュレータ1
0に圧入してもよい。
【0047】
【発明の効果】以上に説明したように請求項1に記載の
発明のコネクタによれば、高融点金属ボールを接続部に
よって支持するので、高融点金属ボールを溶融によって
くコンタクトに固着させたときに比べ、高融点金属ボー
ルの高さのばらつきを抑えることができ、コネクタのプ
リント基板に実装したとき、コンタクトとプリント基板
の導体パターンとが確実に接続される。したがって、支
障(接続不良)なくコネクタの小型化を実現することが
できる。
【0048】請求項2に記載の発明のコネクタによれ
ば、接続部によって高融点金属ボールの2次元方向の移
動が規制されるので、高融点金属ボールの2次元方向の
位置精度を向上させることができる。
【0049】請求項3に記載の発明のコネクタによれ
ば、爪部の先端部のバネ力によって高融点金属ボールの
高さ方向の移動が規制されるので、高融点金属ボールの
3次元方向の位置精度を向上させることができる。
【0050】請求項4に記載の発明のコネクタによれ
ば、高融点金属ボールとして半田ボールを用いたので、
プリント基板との接続が容易であり、接続信頼性が高ま
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の一実施形態に係るコネクタの
正面図である。
【図2】図2はこの発明の一実施形態に係るコネクタの
平面図である。
【図3】図3はこの発明の一実施形態に係るコネクタの
底面図である。
【図4】図4はこの発明の一実施形態に係るコネクタの
側面図である。
【図5】図5は図2のV−V矢視断面図である。
【図6】図6はコンタクトの展開図である。
【図7】図7は半田ボールの支持状態を示す拡大断面図
である。
【図8】図8は他のコネクタとの接続状態を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 コネクタ 10 インシュレータ 20 コンタクト 24 接続部 24a 爪部 26 接点 30 半田ボール(高融点金属ボール) 40 プリント基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−284192(JP,A) 特開 平10−172620(JP,A) 特開 平10−173081(JP,A) 特開 平9−55273(JP,A) 特開 平8−203644(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01R 12/00 - 12/38

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インシュレータと、このインシュレータ
    に保持される複数のコンタクトとを備えるコネクタにお
    いて、 プリント基板の導体パターンに融着するための高融点金
    属ボールが、前記コンタクトの接続部によって支持され
    ていることを特徴とするコネクタ。
  2. 【請求項2】 前記接続部は前記高融点金属ボールを3
    方から支持する複数の爪部を有することを特徴とする請
    求項1に記載のコネクタ。
  3. 【請求項3】 前記爪部の先端部と前記高融点金属ボー
    ルとの接点が、前記高融点金属ボールの中心よりも前記
    プリント基板側に位置することを特徴とする請求項2に
    記載のコネクタ。
  4. 【請求項4】 前記高融点金属ボールは半田ボールであ
    ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の
    コネクタ。
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