JP4723324B2 - 基板実装型コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路基板等に実装される基板実装型コネクタに関するものである。

一般に、基板実装型のコネクタにおいては、その各端子が回路基板と平行な方向に配列されて共通の絶縁ハウジングに保持され、各端子に設けられた実装端部が回路基板上に半田付け等で接続及び固定される構成となっている。さらに、当該コネクタでは、前記半田付け部分の強度的負担を減らすため、これとは別に、前記絶縁ハウジングを前記回路基板上に固定することが行われる。

このように絶縁ハウジングを回路基板上に固定する手段としては、例えば特許文献１に記載されるように、前記絶縁ハウジングに半田付け用の金具（固定部材）を固定し、この金具を前記端子とともに例えばリフロー処理で回路基板上に半田付けするものが知られている。

当該コネクタの構成を図５に示す。この図は従来の基板実装型コネクタ９０をその斜め下方から見た斜視図である。このコネクタ９０は、左右方向に配列された複数本の端子９２と、これらの端子９２を保持する絶縁ハウジング９４とを備え、この絶縁ハウジング９４の左右両端部に固定部材である金具９６が固定されている。これらの金具９６は、単一の板材を略Ｌ字状に曲げ加工することにより構成されており、前記絶縁ハウジング９４の垂直方向の溝９４ａに圧入されて固定されるハウジング固定部９６ａと、このハウジング固定部９６ａの下端から左右方向両外側に延びる基板固定部９６ｂとを一体に有している。そして、これらの基板固定部９６ｂが、前記端子９２の脚部９２ａとともに、図略の回路基板上に設けられた半田ペースト上に載せられ、リフロー処理されることにより、前記基板固定部９６ｂが前記脚部９２ａとともに前記回路基板上に半田付けされる。
特開２００２−１２４３２９号公報

前記リフロー処理は、例えば、前記回路基板上に前記コネクタ９０やその他の回路構成要素を載せた状態で当該回路基板を加熱炉内に入れ、同炉内で全体を高温（半田融点よりも高い温度）まで加熱することにより行われる。このとき、端子９２の配列方向に延びる絶縁ハウジング９４が同方向に大きく熱膨張することにより、その左右両端部に位置する金具９６の基板固定部９６ｂが常温時よりも左右両外側に大きく変位し、その変位した位置で半田付けされるため、その後、絶縁ハウジング９４が常温まで自然冷却されると、前記基板固定部９６ｂの半田付け部分には前記熱膨張の向きとは逆向きのせん断応力が作用することになる。

また、このようなリフロー処理時に限らず、例えば車載用コネクタのように過酷な温度環境下で使用されるコネクタにおいては、その使用時に環境温度が大きく変動することにより、前記絶縁ハウジングも端子配列方向に熱膨張及び伸縮を繰返し、その結果として前記半田付け部分に繰返し応力が発生することとなる。

このようにして基板固定部９６ｂの半田付け部分に発生する応力は、前記絶縁ハウジング９４の端子配列方向への熱膨張量が大きいほど、換言すれば、同方向のハウジング寸法が大きくなるほど増大し、当該応力が過大になると当該半田付け部分に割れ等の瑕疵が生ずるおそれがある。従って、このような半田付け不良を回避するためには、前記絶縁ハウ
ジング９４の端子配列方向の寸法を制限せざるを得ず、これがコネクタ９０の多極化（端子数増加）の妨げとなっている。

本発明は、このような事情に鑑み、絶縁ハウジングの端子配列方向の寸法にかかわらず、当該ハウジングの熱変形に起因して固定部材と回路基板との半田付け部分に生ずる応力を低く抑えることにより良好な実装状態を維持することができる基板実装型コネクタを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、回路基板上に実装される基板実装型コネクタにおいて、前記回路基板の実装面と平行な方向に複数個配列される端子と、前記回路基板に対向するように配置される底壁を有するとともに、前記端子の配列方向と平行な方向に延びて前記各端子を保持する絶縁ハウジングと、前記絶縁ハウジングと前記回路基板とを連結する固定部材とを備え、前記固定部材は、前記絶縁ハウジングの底壁に固定されるハウジング固定部と、前記回路基板上に半田付けにより固定される基板固定部と、前記基板固定部が前記絶縁ハウジングの底壁から下方に離間した位置に配置されるように当該基板固定部と前記ハウジング固定部とを連結する連結部とを有し、前記絶縁ハウジングの底壁のうち前記ハウジング固定部が固定される部位は、前記端子の配列領域よりもその配列方向内側の部位であって前記端子の配列方向中央位置を含む部位に設定され、当該部位に前記端子の配列方向と平行な方向に延びる溝が形成され、前記固定部材のハウジング固定部は、前記端子の配列方向への前記絶縁ハウジングの熱変形にかかわらず当該配列方向への前記固定部材の変位を防ぐように前記溝に嵌入される形状を有するものである。

この構成によれば、前記絶縁ハウジングに対して前記固定部材のハウジング固定部が固定される部位が、前記端子の配列領域よりも端子配列方向内側の部位に設定されているので、前記ハウジング固定部が前記絶縁ハウジングの端子配列方向両端部（すなわち前記端子配列領域よりも端子配列方向外側の部位）に固定されている従来のコネクタに比べて、前記端子配列方向と同方向への絶縁ハウジングの熱変形に伴う前記固定部材の変位を小さく抑えることができる。その結果、この固定部材の基板固定部が前記回路基板に半田付けされる部分に大きなせん断応力が発生するのを回避することができる。

特に、前記ハウジング固定部の固定部位が前記端子の配列方向中央位置を含む部位に設定されているので、前記絶縁ハウジングの熱変形に伴う前記固定部材の変位をより有効に低減させることができる。

より具体的に、前記絶縁ハウジングが、回路基板に対向するように配置される底壁を含み、この底壁に前記ハウジング固定部の固定部位が設定されているので、当該固定部材と各端子との干渉を避けながら、当該固定部材におけるハウジング固定部の固定部位を前記端子の配列方向中央位置を含む部位に容易に設定することが可能となる。

そして、前記絶縁ハウジングの底壁において前記ハウジング固定部が固定される部位に前記ハウジング固定部が固定される部位には、前記端子の配列方向と平行な方向に延びる溝が形成され、前記固定部材のハウジング固定部の形状は、前記端子の配列方向への前記絶縁ハウジングの熱変形にかかわらず当該配列方向への前記固定部材の変位を防ぐように前記溝に嵌入される形状であるから、前記絶縁ハウジングの底壁の端子配列方向への熱変形にかかわらず、同方向に前記固定部材が変位するのをより有効に防ぐことができる。

また、前記基板固定部は、絶縁ハウジングの底壁から下方に離間した位置に配置され、前記固定部材は前記基板固定部と前記ハウジング固定部とを連結する連結部を有するから、前記基板固定部を前記絶縁ハウジングから離間させた状態で前記回路基板上により安定した状態で半田付けすることが可能になる。

この固定部材は例えば単一の板材を曲げ加工することにより形成することが可能であり
、この構成により部品点数の削減を図ることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、端子の配列方向の絶縁ハウジングの寸法にかかわらず、当該ハウジングに固定される固定部材と回路基板との半田付け部分に生ずる応力を低く抑えて良好な実装状態を維持することができる効果がある。

本発明の実施の形態を図１及び図２を参照しながら説明する。

図１（ａ）及び図２に示すコネクタ１２は、回路基板１０上に実装されるものであり、複数本の端子１４と、これらの端子１４を保持する絶縁ハウジング１６とを備えている。

この絶縁ハウジング１６は、合成樹脂等の絶縁材料で一体成形され、前側（図１（ａ）では手前側）に開口する形状を有している。具体的には、回路基板１０の実装面（上面）と平行な左右方向に延びて立直する背壁１８と、この背壁１８の上端から前方に延びる天壁２０と、前記背壁１８の下端から前方に延びる底壁２２と、前記背壁１８の左右両端から前方に延びる左右両側壁２４とを一体に有し、これらの側壁２４により前記天壁２０の左右両端部と前記底壁２２の左右両端部とが上下方向に連結されている。そして、前記底壁２２の底面が回路基板１０の上面に対向する姿勢で当該回路基板１０上にコネクタ１２が実装されるようになっている。

前記各端子１４は、図例では単一の棒材を曲げ加工することにより形成され、回路基板１０の実装面と平行な左右方向に一列に配列されており、その中間部位が前記絶縁ハウジング１６の背壁１８をその厚み方向に貫く状態で当該背壁１８に保持されている。この保持されている中間部位よりも前側でハウジング内空間に突出する部分は、相手方コネクタの雌型端子と嵌合される雄型の電気接触部２６とされ、前記中間部位よりも前記背壁１８の後ろ側に突出する部位は、前記中間部位から回路基板１０に向かって垂下する脚部２８とされており、この脚部２８の下端は、前記回路基板１０上に半田付け可能な形状の実装端部２９とされている。

なお、前記端子１４は上下方向に複数段にわたって配列されていてもよいし、上下に位置をずらしながら左右方向に千鳥状に配列されていてもよい。

前記コネクタ１２は、その絶縁ハウジング１６を前記回路基板１０上に半田付けによって固定するための固定金具（固定部材）３０を具備している。この固定金具３０は、図１（ｂ）に示すような形状の単一の金属板を曲げ加工することにより形成されたものであり、回路基板１０に半田付けされる基板固定部３２と、連結部３４と、左右一対の立直部３６と、絶縁ハウジング１６に固定されるハウジング固定部３８とを有している。

前記基板固定部３２は、前記ハウジング固定部３８の左右両端よりもさらに両外側に拡がる矩形板状をなし、前記絶縁ハウジング１６の底壁２２の下方に当該底壁２２と平行な状態で配される。

前記連結部３４は図例では帯状をなし、前記基板固定部３２の前端（図１（ａ）では手前側端）の左右方向中央の位置から前方に突出し、さらに、その途中で上向きに１８０°転回して後方に延びる形状を有している。そして、この連結部３４の後部の左右両縁部から前記両立直部３６が垂直方向に立ち上がり、かつ、これら立直部３６の上端から左右方
向両外側に前記両ハウジング固定部３８が延びている。すなわち、これらのハウジング固定部３８は前記連結部３４を介して前記基板固定部３２と一体に連結されている。

一方、絶縁ハウジング１６においては、その特徴として、前記ハウジング固定部３８が固定される固定部位が底壁２２とされ、かつ、その左右方向中央の位置を含む部位に設定されている。

具体的に、この底壁２２の左右方向中央位置には、当該底壁２２の前側領域（図２では左側領域）で当該底壁２２の底面から上向きに延びる縦溝２３Ａと、この縦溝２３Ａの上端から左右両外側に延びる横溝２３Ｂとが形成されている。そして、前記縦溝２３Ａの内側に前記固定金具３０の両立直部３６がほぼ隙間なく嵌まり込むように当該縦溝２３Ａの幅寸法が設定されるとともに、前記各横溝２３Ｂ内に前記両ハウジング固定部３８がハウジング前方から圧入されて固定されるように、これら横溝２３Ｂ及びハウジング固定部３８の形状が設定されている。

このハウジング固定部３８の圧入及び固定により、前記基板固定部３２が前記底壁２２の下方に配置された状態となる。

一方、前記回路基板１０上には、前記各端子１４の実装端部２９及び前記基板固定部３２が載置される位置にそれぞれ半田ペースト４０，４２が印刷等の手段で配設されている。そして、これら半田ペースト４０，４２の上にそれぞれ前記実装端部２９及び基板固定部３２を載せた状態で回路基板１０全体を半田溶融温度以上の温度まで加熱することにより（リフロー処理）、前記実装端部２９及び前記基板固定部３２がそれぞれ回路基板１０上に半田付けされるようになっている。

このようなコネクタ１２によれば、ハウジング固定部３８の固定部位が絶縁ハウジング１６の左右方向中央位置を含む部位に設定されているので、当該絶縁ハウジング１６が例えば前記リフロー処理時に左右方向に大きく熱膨張しても、固定金具３０の基板固定部３２は同方向にほとんど変位しない。従って、当該リフロー処理後に絶縁ハウジング１６が常温まで冷却されたときに前記基板固定部３２に大きなせん断応力が生ずるのを有効に回避することができる。また、使用中に大きな温度変動が生じる場合にも、同様に前記せん断応力の発生を抑止することができる。

特に、この実施の形態では、前記絶縁ハウジング１６の底壁２２に前記端子配列方向と平行な方向に延びる横溝２３Ｂを形成し、この横溝２３Ｂに前記ハウジング固定部３８を嵌入するようにしているので、前記ハウジング底壁２２の端子配列方向への熱変形にかかわらず、同方向に前記固定金具３０が変位するのをより有効に防ぐことができる。

なお、本発明に係る固定部材の形状は適宜設定が可能である。例えば、本発明の実施の形態とは異なるが、図３に示すような固定金具５０を用いることも可能である。この固定金具５０は、コネクタ前後方向に延びる帯板状の基板固定部５２と、この基板固定部５２の左右両縁部から垂直方向に沿って立ち上がる立直部５４と、これら立直部５４の上端から左右両外側に延びるハウジング固定部５６とを一体に有し、前記実施の形態と同様に、前記立直部５４がハウジング底壁２２の縦溝２３Ａ内に入り込み、かつ、両ハウジング固定部５６が同底壁２２の横溝２３Ｂ内に嵌入された状態で、当該固定金具５０が前記ハウジング底壁２２に固定されている。そして、前記基板固定部５２の底面がハウジング底壁２２の底面から僅かに下方に突出していて回路基板１０上に半田付け可能となっている。

この構成においても、ハウジング底壁２２の左右方向（端子配列方向）の熱変形に伴って同方向に固定金具５０が変位するのを回避しながら、この固定金具５０の基板固定部５
２を回路基板１０に半田付けすることにより当該回路基板１０に絶縁ハウジング１６を固定することができ、これにより当該半田付け部分に大きな応力が生ずるのを回避することができる。

ただし、前記図１及び図２に示すように、前記基板固定部３２をハウジング底壁２２から下方に離間した位置に配置し、この基板固定部３２と前記ハウジング固定部３８とを連結部３４を介して連結するようにすれば、この基板固定部３２を前記ハウジング底壁２２から離間させた状態で前記回路基板１０上により安定した状態で半田付けすることが可能となる。また、この基板固定部３２の形状設定の自由度が高いため、例えば当該基板固定部３２を図示のようにハウジング底壁２２の底面と略平行に拡がる平板状とすることにより、当該基板固定部３２をより安定した状態で回路基板１０上に半田付けすることが可能になる。

また、いずれの実施の形態においても、固定金具３０，５０を単一の板材を曲げ加工することにより形成することが可能であり、この構成により部品点数の削減を図ることができる。

なお、本発明において固定部材の個数は適宜設定可能であり、その固定部位も端子配列領域の内側となる範囲で自由に設定すればよい。例えば、図１〜図３に示すハウジング底壁２２において、その左右方向中央位置を挟む両側の位置にそれぞれ固定部材のハウジング固定部を固定するようにしてもよい。

また、本発明の実施の形態ではないが、例えば図１〜図３に示す絶縁ハウジング１６においてその左右両側壁２４の間に天壁２０および底壁２２を上下に連結する中間壁が存在する場合には、その中間壁に固定部材のハウジング固定部を固定することが可能であり、あるいは図４に示すように中間壁と前記底壁とに跨る部位に固定部材を固定することも可能である。図４に示すコネクタ１２のハウジング１６は、左右両側壁２４の間の中間位置に天壁２０と底壁２２とを上下に連結する中間壁２５を有しており、この中間壁２５の前部に下向きに開口する凹溝２５ａが形成されている。

このコネクタ１２の固定部材も、単一の金属板を曲げ加工することにより形成された固定金具６０により構成されている。この固定金具６０は、前記金属板を山折りにして重ね合せることにより形成されたハウジング固定部６２と、その金属板の両端部を前記ハウジング固定部６２から左右両外側に展開させた基板固定部６４とを一体に有している。そして、前記ハウジング固定部６２が前記凹溝２５ａ内に下から圧入されることにより、当該ハウジング固定部６２が前記ハウジング１６に固定されるとともに、このハウジング１６の底壁２２から下方に離間した位置で当該底壁２２と平行に左右両基板固定部６４が配置された状態となり、これら基板固定部６４を回路基板上に半田付けすることにより、当該回路基板上に前記ハウジング１６を固定することが可能となっている。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る基板実装型コネクタの斜視図、（ｂ）はその固定金具の展開図である。 本発明の実施の形態に係る基板実装型コネクタの断面側面図である。 本発明の実施の形態とは異なる形態の基板実装型コネクタの斜視図である。 本発明の実施の形態とは異なる形態の基板実装型コネクタの斜視図である。 従来の基板実装型コネクタの例を示す斜視図である。

１０ 回路基板
１２ コネクタ
１４ 端子
１６ 絶縁ハウジング
１８ 背壁
２０ 天壁
２２ 底壁
２３Ｂ 横溝
２５ａ 凹溝
３０，５０，６０ 固定金具
３２，５２，６４ 基板固定部
３６，５４ 立直部
３８，５６，６２ ハウジング固定部
４２ 半田ペースト

Claims (2)

1. 回路基板上に実装される基板実装型コネクタにおいて、
   前記回路基板の実装面と平行な方向に複数個配列される端子と、前記回路基板に対向するように配置される底壁を有するとともに、前記端子の配列方向と平行な方向に延びて前記各端子を保持する絶縁ハウジングと、
   前記絶縁ハウジングと前記回路基板とを連結する固定部材とを備え、
   前記固定部材は、前記絶縁ハウジングの底壁に固定されるハウジング固定部と、前記回路基板上に半田付けにより固定される基板固定部と、前記基板固定部が前記絶縁ハウジングの底壁から下方に離間した位置に配置されるように当該基板固定部と前記ハウジング固定部とを連結する連結部とを有し、
   前記絶縁ハウジングの底壁のうち前記ハウジング固定部が固定される部位は、前記端子の配列領域よりもその配列方向内側の部位であって前記端子の配列方向中央位置を含む部位に設定され、当該部位に前記端子の配列方向と平行な方向に延びる溝が形成され、前記固定部材のハウジング固定部は、前記端子の配列方向への前記絶縁ハウジングの熱変形にかかわらず当該配列方向への前記固定部材の変位を防ぐように前記溝に嵌入される形状を有することを特徴とする基板実装型コネクタ。
2. 請求項１記載の基板実装型コネクタにおいて、前記固定部材は単一の板材を曲げ加工することにより形成されたものであることを特徴とする基板実装型コネクタ。
   

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