JP5067977B2 - 低背表面実装ポークインコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、表面実装技法（ＳＭＴ）を用いて構成された電気デバイスに電線を接続するための低背表面実装電気コネクタ（ＳＭＥＣ）に関する。電気デバイスは印刷回路基板（ＰＣＢ）であってもよいが、これに限定されない。ＰＣＢは発光ダイオード（ＬＥＤ）を有してもよい。本発明は、特に複数のＰＣＢを直列に接続するのによく適合している。

電気デバイスは、電気デバイスの端子をＰＣＢの表面に半田付けすることにより、ＰＣＢに取り付けられることが多い。ＳＭＴは、電気端子をＰＣＢに半田付けする特定の方法である。ＳＭＴは、電気デバイスを自動でＰＣＢに取り付けるために開発されたが、電気デバイスは手動で載置されることもある。ＳＭＴは、多くの用途において、コストを低減し、信頼性を改善し、ＰＣＢの物理的な全体寸法を小さくした。ＳＭＴは、スルーホールへの実装技法の使用では可能ではなかった、ＰＣＢの両面に電気デバイスを実装することを可能にする。

ＳＭＴは、部品がＰＣＢ又は他の適当な部品表面に直接実装される電子回路を構成するための一方法である。ＳＭＴは、ＰＣＢ組立体の比較可能なスルーホール技法と比較したときに、より高度のパッケージ密度を有する電子組立体を形成する実績のある技法である。これらの部品は、ロボット補助組立ライン等の自動化方法により基板に実装されるのが典型的である。これら部品及び基板の電気的な接触点は、半田ペーストを用いて処理することができる。次に、組立後のＰＣＢは、半田を再溶融（リフロー）させるために約265℃までかそれ以上の温度の高温炉内で処理することができる。炉は、空気中か、窒素等の不活性ガス下で作業することができる。

このように製作された電子デバイスは表面実装デバイス（ＳＭＤ）と称される。ＳＭＴは、スルーホール技法と称される電線を有する部品を回路基板の孔に嵌め込む従来の構成方法に大きくとって代わった。ＳＭＴ部品は、リード線を有さないからより小さいリード線を有するので、リード線を有する対応部品よりも小さいのが通常である。ＳＭＴ部品は、部品を基板に固定する際に補助するため、基板及び部品間に伝記的な接続を構築するために、短いピン、種々のタイプのリード線、平坦な接点、マトリクス状のボール、或いは部品の本体上の他の接続部を有してもよい。

ＬＥＤを支持するＰＣＢは、光ディスプレーを形成するために使用することができる。複数のＬＥＤ発光基板が、２本以上の電線により直列に結合され、一連のＰＣＢを形成することが多い。この一連のＰＣＢは、標識に使用される大きな文字の輪郭に適合できる可撓性光源向けに設けられる。今日の実践では、リード線をＰＣＢの上面に半田付けすることにより、ＰＣＢに電線を接続する。リード線を基板に半田付けする工程は、時間がかかり、コスト高である。

従って、本発明が解決しようとする課題は、ＳＭＴ自動化方法等の簡単で、信頼性が高く、低コストの方法により、ＰＣＢに取り付けることができる、リード線をＰＣＢに確実に接続するコネクタを提供することである。コネクタは、ＬＥＤを支持するＰＣＢ内の近隣部品を遮らないように半田付けするために、電線の小さな物理的寸法に近付かなければならない。

解決手段は、リード線を印刷回路基板（ＰＣＢ）又は他の適当な部品表面に接続するための低背表面実装電気コネクタ（ＳＭＥＣ）により提供される。低背のコネクタは、ＬＥＤを支持するＰＣＢに実装される際に、コネクタによる遮断（影）を減少させる。ＳＭＥＣは、表面実装技法、電気及び電子部品をＰＣＢに配置し取り付けるための標準的な自動化方法により、ＰＣＢに取り付けられる。取付は、半田付け、導電性接着剤の使用、又は他の同様の方法による。

ＳＭＥＣは、被覆が剥がされたリード線が挿入され固定されることができる開口を有するハウジングで形成される。ハウジングの開口の内側には、リード線を受容し、所定位置にしっかりと固定し、電線からＰＣＢへの電気経路を構築するコンタクトがある。固定機構は、強い、信頼性の高い電気接続を提供するバレル、ばね、又は他の張力機構の形態であってもよい。ＳＭＥＣは、リード線をＰＣＢに接続する半田接続にとって代わる。

以下、本発明の好適な一実施形態が示される添付図面を参照して、本発明をより完全に説明する。しかし、本発明は、他の多くの形態で実施してもよく、本明細書に述べられた実施形態に限定して解釈してはならない。むしろ、本開示は完全且つ徹底的に当業者に本発明の範囲が十分に伝わるように、実施形態が提供される。

図１を参照すると、表面実装電気コネクタ（ＳＭＥＣ）１０の一実施形態が示される。ＳＭＥＣ１０は、少なくとも１個の開口３０及び少なくとも１個のコンタクト４０を有するハウジング２０で形成されている。ハウジング２０は、デュポン社の耐熱液晶ポリマー「Ｚｅｎｉｔｅ６３３０」（商標）で形成される。ハウジングの熱抵抗性により、コネクタをＰＣＢ表面にリフロー半田付けするのに使用される温度でハウジングを取り付けることが可能になる。

ハウジング２０は、耐熱液晶ポリマー「Ｚｅｎｉｔｅ６３３０」（商標）等の耐熱液晶ポリマー（ＬＣＰ）、「Ｓｔａｎｙｌ４６ＨＦ」（商標）等の耐熱ナイロン、又は業界で受け入れられている他の公知の非導電性耐熱樹脂で形成されてもよい。

ＳＭＥＣ１０は、リード線をＰＣＢに半田付けすることを要することなく、リード線をＰＣＢに電気的に接続することを可能にする。ハウジング２０は、低背且つ小設置面積で設計されるので、ＬＥＤの発光を遮断することなく、発光中のＬＥＤを支持するＰＣＢ上に載置することができる。

ハウジング２０は、最初はハウジング２０内に形成された少なくとも１個の開口３０を有する。ハウジング２０は射出成形で形成され、この工程中に開口３０が形成される。開口３０は、ハウジング２０の最初の形成の際ではなく、その後に形成されてもよい。ハウジング２０は、コンタクト４０がその後のスナップ係合により摩擦嵌合しハウジング２０に保持されることができるよう設計される。

半田付け等の従来のＳＭＴ法によりコンタクト４０をＰＣＢに結合することができるよう、コンタクト４０には取付点５０が形成される。コンタクト４０への挿入の際にリード線を固定するよう、コンタクト４０にはスロット６０及びランス７０が形成される。

図２は、図１の取付点５０とは異なる形状の取付点５２が設けられたコンタクト４０を示す。取付点５２の形状は、ＰＣＢ表面に接触するのに望まれる表面積に依存して変更してもよい。

コンタクト４０は、取付点５０をＰＣＢ表面に半田付けすることによりＰＣＢに取り付け、次に、ハウジング２０をコンタクト４０に取り付けて、ＳＭＥＣ１０を形成してもよい。或いは、コンタクト４０をハウジング２０に取り付けてＳＭＥＣ１０を形成し、次に、半田付け等の従来のＳＭＴ法により、ＳＭＥＣ１０をＰＣＢに取付点５０で取り付けてもよい。

別の取付方法として、ＰＣＢ表面に形成されたスルーホールに取付点を挿入できるように、取付点５０を90°下向きに形成してもよい。

図３は、スロット６０及びランス７０がコンタクト４０の底側に形成された、コンタクト４０の一実施形態のより詳細な図である。図３に示されるように、ランス７０は、コンタクト４０に挿入される際にリード線と係合するように、コンタクト４０内に若干押し込まれている。コンタクト４０は最初に、錫めっきされたリン青銅板から平坦なブランクに打ち抜かれて形成される。この板は、約３〜４μmの錫がめっきされた約320μmのリン青銅である。本発明は、この板及びこのめっき厚に限定されず、電線線番及び用途により決定されるようにより薄い又はより厚い板及びめっきを選択してもよいことに留意されたい。次に、平坦なブランクは、コンタクト４０をＰＣＢ等の基板に取り付けるための取付点５２及び筒状部４２を有する図２及び図３に示されるように、部分的に曲げられコンタクト４０を形成するよう加工される。

筒状部４２には、ハウジング２０との嵌合時に補助することによりＳＭＴ処理時に補助し、コンタクト４０の取付点５０の方向性及び整列を補助する方向性切欠４１、表面に絶縁物を有する電線を受容するための拡大筒状部４４、絶縁物が剥がされた電線を受容するためのリード線部４５が形成される。コンタクト４０は、コンタクト４０の寸法を小さくするよう、拡大筒状部４４を有さないで形成されてもよい。リード線部４５は、約４〜７mmの間の長さを有する標準的な電線ストリップを受容するよう形成されてもよい。リード線は、単線、融合した撚り線、撚り線、撚られたツイスト線、又は他の任意の適当なワイヤ構成であってもよい。図３により詳細に示されるように、ランス７０は、挿入されたリード線にしっかりと係合するのを補助する鋭い縁７２を具備する。

本発明の追加の一実施形態では、ハウジング２０のないＰＣＢ上でバレルを使用してもよい。この追加の実施形態は、バレルを不要な接触から遮蔽することがあまり重要でないユーザーにおいて、製造コスト及び材料コストを低減することができる。

図４及び図５に示されるような取付点の別の一実施形態において、バレル２０は、別の取付点５５を具備する。取付点５５は、ＰＣＢへの取付中に半田リフローを補助する面取り部８２を有して示される。図５にさらに示されるように、取付点５５は、ほぼ水平な底部９０及び平坦な側壁部１００を具備する。取付点５５の全厚さの約50〜70％の厚さである面取り部８２は、改善された半田リフロー特性を提供する。コイニング処理で取付点５５の縁を打ち付けることで形成される面取り部８２により、底面の錫めっきは所定角度で形成される。面取り部８２により、傾斜した錫面を半田がより容易に濡らすことができ、他の方法では形成されないであろう半田フィレットを形成することができる。

図６は、ＰＣＢ７３０に電線を取り付けるためのシステム及び方法としてのＳＭＥＣ７２０の取付を示す。この例において、ＳＭＥＣ７２０は、ＰＣＢ７３０の一面に取り付けられる。ＳＭＥＣ７２０は、導電性接着剤又は半田によりＰＣＢ７３０に取り付けることができる。ＰＣＢ７３０はまた、抵抗７４０及びＬＥＤ７５０を支持する。リード線７６０は、ＳＭＥＣ７２０を介してＰＣＢ７３０に取り付けられる。この方法において、ＬＥＤを支持するいくつかのＰＣＢは、光信号を形成するよう直列に配線してもよい。

好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を加え、本発明の要素を等価物に置換できることを理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示を特定の状況又は材料に適用する多くの変更を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられた最良の実施形態として開示された特定実施形態に限定しないことが意図されているが、特許請求の範囲の技術的範囲内の全ての実施形態を含む。

表面実装電気コネクタの一実施形態の構造を示す斜視図である。 コンタクトの詳細図である。 コンタクトの断面図である。 コンタクトの取付点の別の実施形態を示す詳細図である。 コンタクトの取付点の別の実施形態を示す断面図である。 ＬＥＤを有するＰＣＢ上に取り付けた表面実装電気コネクタを示す図である。

１０ 表面実装電気コネクタ（表面実装プラグインコネクタ）
２０ ハウジング
３０ 開口
４０ コンタクト
４２ 筒状部
５０ 取付点
６０ スロット
７０ ランス
８２ 面取り部

Claims (7)

1. ハウジング（２０）と、該ハウジングの開口（３０）と、該開口を通過するリード線を受容し固定するための、前記ハウジングにより少なくとも部分的に覆われるコンタクト（４０）とを具備する表面実装プラグインコネクタ（１０）であって、
   前記コンタクトは、導電性材料からなると共に、筒状部（４２）と、前記コンタクトを印刷回路基板に結合することができる取付点（５０）とを有し、
   前記筒状部は、該筒状部に挿入されるリード線に保持力を与えるランス（７０）及びスロット（６０）と、絶縁物を有する前記リード線を受容する拡大筒状部（４４）と、前記絶縁物が剥がされた前記リード線を受容する、前記拡大筒状部より小径のリード線部（４５）とを有し、
   前記ランスは、前記スロットにより前記拡大筒状部から離間した状態で、前記拡大筒状部から前記リード線部内へ延びることを特徴とする表面実装プラグインコネクタ。
2. 前記導電性材料は、錫が被覆されたリン青銅であることを特徴とする請求項１記載の表面実装プラグインコネクタ。
3. 前記取付点は、前記印刷回路基板に導電固定することができる平坦部を有することを特徴とする請求項１記載の表面実装プラグインコネクタ。
4. 前記取付点は、前記印刷回路基板への半田付け中に半田リフローを改善するための面取り部（８２）を有することを特徴とする請求項３記載の表面実装プラグインコネクタ。
5. 前記取付点は、該取付点を前記印刷回路基板のスルーホールに挿入することができるよう下方を向くことを特徴とする請求項１記載の表面実装プラグインコネクタ。
6. 前記ハウジングは２個以上の固定機構を具備することを特徴とする請求項１記載の表面実装プラグインコネクタ。
7. 前記印刷回路基板が前記コンタクトに接続されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装プラグインコネクタ。

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