JP5081676B2

JP5081676B2 - コネクタ端子

Info

Publication number: JP5081676B2
Application number: JP2008071600A
Authority: JP
Inventors: 明裕岩崎; 高裕大本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: JP2009230893A

Description

この発明は、表面に配線パターンが形成された基板（所謂、プリント配線基板）上に面実装されるコネクタ端子に関するものである。

製造効率を高めるため、プリント配線基板上にコネクタを面実装する際に、リフローによりコネクタの端子（コネクタ端子）を配線パターンに半田付けすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この場合、リフロー炉において半田付けが確実に行われるように、リフロー炉に入れる前に、コネクタ端子の接続部を配線パターン上の接続部位に載置した状態でコネクタを基板に固定し、コネクタ端子の接続部が配線パターン上の接続部位からずれないようにしている。
特開平７−２１１４０９号公報

しかしながら、コネクタを基板に固定しても、コネクタ端子の接続部を配線パターン上の接続部位に載置しただけであるため、基板のそり返りや面粗度による寸法バラツキが半田付けに影響を与え、半田付けの安定性、信頼性に課題があった。
また、コネクタは複数の端子を備えており、その端子の接続部同士が基板上において互いに接近して配置されることが多い。このような場合、接続部が載置される部位毎に離間してクリーム半田を塗布しておくのであるが、リフロー炉内で加熱したときにクリーム半田が溶融して広がり、分離させておいた半田同士が繋がってしまう虞があり、半田付けの信頼性に課題があった。
そこで、この発明は、コネクタの表面実装において半田付けの安定性、信頼性を向上することができるコネクタ端子を提供するものである。

この発明に係るコネクタ端子では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

請求項１に係る発明は、配線パターン（例えば、後述する実施例における配線パターン５２）が形成された基板（例えば、後述する実施例における基板５０）に固定される筐体（例えば、後述する実施例における筐体２）を有するコネクタ（例えば、後述する実施例におけるコネクタ１）の端子（例えば、後述する実施例における端子１０）であって、一端（例えば、後述する実施例における一端１１）を前記筐体内に突出させ他端（例えば、後述する実施例における他端１２）を前記筐体の側壁（例えば、後述する実施例における側壁３）から外方に突出させて水平に延びる基部（例えば、後述する実施例における基部１３）と、該基部の他端から略直角に曲がり下方へ延びる垂直部（例えば、後述する実施例における垂直部１４）と、該垂直部の下端から略直角に曲がり水平に延びるとともに前記配線パターンに接触して半田付けされる接合部（例えば、後述する実施例における接合部１５）と、該接合部の先端に連なり略逆Ｕ字状に形成される弾性部（例えば、後述する実施例における弾性部３０）と、該弾性部の先端から下方へ延びる脚部（例えば、後述する実施例における脚部１７）と、前記脚部に設けられて前記基板に設けられた係止孔（例えば、後述する実施例における係止孔５３）に係止される係止部（例えば、後述する実施例における係止部３２）と、を備え、前記筐体は、矩形箱形をなして底部に台座（例えば、後述する実施例における台座４）が設けられるとともに、前記係止部を前記係止孔に係止した状態で前記基板に固定され、前記基部における前記筐体から突出する部分の始端から前記台座の下面までの高さが、前記始端から前記接合部の下面までの高さよりも低く構成されており、前記接合部を前記配線パターンに接触させるとともに前記台座の下面を前記基板の表面に載置したときに前記基部における前記始端よりも前記基部の前記他端の方が前記基板の表面からの高さが高くなることで前記基部に弾性力が発生し、この弾性力によって前記接合部が前記配線パターンに押圧されることを特徴とするコネクタ端子である。

端子の基部における筐体から突出する部分の始端から台座の下面までの高さが、前記始端から接合部の下面までの高さよりも低く構成されているので、この高さの違いにより端子の基部に弾性力が発生し、この弾性力で接合部を配線パターンに押圧し、接合部を配線パターンに確実に接触させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記コネクタが前記基板に取り付けられる前における前記接合部の下面から前記係止部までの高さは、前記基板に取り付けられた後における前記係止部から前記配線パターンの表面までの高さよりも低く構成されており、前記接合部を前記配線パターンに接触させるとともに前記台座の下面を前記基板の表面に載置し、前記係止部を前記係止孔が設けられる基板の裏面に係止したときに前記弾性部に弾性力が発生し、この弾性力によって前記接合部が前記配線パターンに押圧されることを特徴とする。
このように構成することにより、端子の係止部を基板の係止孔に挿入し基板の裏面に係止させたときに、弾性部に弾性力が発生し、この弾性力で接合部を配線パターンに押圧することができ、接合部を配線パターンに確実に接触させることができる。

請求項１に係る発明によれば、高さの違いにより発生する端子の基部の弾性力で接合部を配線パターンに確実に接触させることができるので、接合部の配線パターンへの接合を確実に行うことができ、半田付けの安定性および信頼性が向上する。
請求項２に係る発明によれば、さらに弾性部に発生した弾性力で接合部を配線パターンに確実に接触させることができるので、接合部の配線パターンへの接合を確実に行うことができ、半田付けの安定性および信頼性が向上する。

以下、この発明に係るコネクタ端子の実施例を図４から図６の図面を参照して説明する。
＜参考例＞
初めに、この発明に係るコネクタ端子に関連する技術の参考例を図１から図３の図面を参照して説明する。
図１は、基板５０の表面５１に面実装される参考例のコネクタ１を基板５０に固定した状態を示し、リフロー炉に入れる前の状態を示している。
基板５０の所定部位には、基板５０の表面５１と面一に配線パターン５２が形成されている。また、基板５０には、配線パターン５２を併せて貫通する円形の係止孔５３が設けられている。なお、この係止孔５３はスルーホールを兼用していてもよい。

コネクタ１は、筐体２と、この筐体２の側壁３から突出し互いに平行に配置された複数の端子（コネクタ端子）１０を備えている。
筐体２は矩形箱形をなし、底部に台座４が設けられていて、この台座４の下面５が基板５０の表面５１に載置される。

端子１０は、細長い金属製平板を屈曲して形成されており、一端１１を筐体２内に突出させ他端１２を筐体２の側壁３から外方に突出させて水平に延びる基部１３と、基部１３の他端１２から略直角に曲がり下方へ延びる垂直部１４と、垂直部１４の下端から略直角に曲がり水平に延びる接合部１５と、接合部１５に連なりその延長上を水平に延びる延長部１６と、延長部１６の先端から略直角に曲がり下方へ延びる脚部１７とを備えている。

接合部１５の底部１８には、互いに長手方向に離間した位置に、下方へ突出する２つの凸部１９が設けられている。凸部１９の下面２０は基板５０の配線パターン５２に当接して配置され、凸部１９の高さは、接合部１５を配線パターン５２に接合する半田の膜厚分に設定されている。また、接合部１５の上面２１には、凸部１９をプレス成形した際に形成された凹部２２が設けられている。
また、接合部１５において凸部１９よりも垂直部１４に近い部位には、幅が狭まるくびれ部２３が設けられており、くびれ部２３の両側部は略半円形に凹む凹部２４，２４とされている。

脚部１７は正方形断面に形成されていて、その４つの各側面には上下２段に係止突起（係止部）２５が設けられている。係止突起２５は先端から遠ざかるにしたがって突出寸法を大きくする三角テーパ状をなし、その最大突出部に外接する外接円半径は基板５０の係止孔５３の内径より若干大きく設定されている。したがって、脚部１７において係止突起２５が設けられている部分は、圧入しなければ基板５０の係止孔５３内に入らないようになっている。

次に、リフロー炉に収容する前にコネクタ１を基板５０に取り付ける手順を説明する。
まず、基板５０の配線パターン５２において端子１０の接合部１５が載置される部位に、クリーム半田４０を塗布する。クリーム半田４０を塗布する範囲としては、図１および図２に示すように、前後方向範囲は接合部１５の２つの凸部１９，１９の間とし、左右方向範囲は接合部１５の幅よりも若干大きめとし、隣に配置される接合部１５のために塗布されるクリーム半田４０と繋がらないようにする。
次に、筐体２を基板５０に接近して配置し、各端子１０の脚部１７の先端を基板５０においてそれぞれ対応する係止孔５３に挿入しつつ、筐体２を基板５０の上に載置する。

そして、基板５０の下側に受け台６０を配置し、端子１０の接合部１５の上側に加圧治具６１を配置し、加圧治具６１によって全ての端子１０の接合部１５を同時に基板５０に押し付けるように加圧する。すると、脚部１７が基板５０の係止孔５３内に圧入されていき、接合部１５の凸部１９の下面２０が基板５０の配線パターン５２に接触したところで、脚部１７の係合孔５３への進入が停止し、停止した位置で脚部１７の係止突起２５が係止孔５３の内周面に係止する。

この状態で、筐体２を例えばボルト６によって基板５０に固定する。なお、受け台６０と加圧治具６１で基板５０と端子１０の接合部１５を挟み込み加圧しているので、基板５０にそり返りがあった場合にも、この反り返りを矯正した上でコネクタ１を基板５０に取り付けることができる。

この後、受け台６０と加圧治具６１を取り外す。ここで、端子１０の接合部１５に加えられていた圧力を取り除いても、脚部１７の係止突起２５が基板５０の係止孔５３に係止しているため、接合部１５が基板５０から浮き上がることがなく、凸部１９の下面２０が配線パターン５２の表面に接触した状態に保持される。

この後、図示しないリフロー炉において、クリーム半田４０を溶融し、固化させて端子１０の接合部１５と配線パターン５２とを半田付けする。ここで、クリーム半田４０が溶融すると、その溶融した半田（以下、溶融半田という）が表面張力によって接合部１５と配線パターン５２の間を垂直部１４に接近する方向へ流れていくとともに、接合部１５の幅方向へ広がって流れる場合がある。

しかしながら、この端子１０の場合には、接合部１５にくびれ部２３が設けられ、このくびれ部２３の両側に凹部２４，２４が設けられているので、図３に示すように、溶融半田４１は凹部２４に進入し、これにより溶融半田４１は、垂直部１４に接近する方向への流れが抑制されるとともに、接合部１５の幅方向への流れが抑制される。特に、溶融半田４１が接合部１５の幅方向に流れると、隣の接合部１５を接合するための溶融半田４１と繋がる虞があるが、この端子１０の場合には、接合部１５の幅方向への流れが抑制されるので、そのような事態に陥るのを防止することができる。その結果、隣接する端子１０，１０が半田により短絡するのを防止することができ、半田付けの信頼性が向上する。

また、接合部１５の凸部１９が配線パターン５２に当接していることにより、接合部１５の底部１８と配線パターン５２との間で固化した半田の膜厚を常に一定にすることができ、半田の膜厚管理が精確にできる。その結果、半田付けの信頼性、および、電気的信頼性が向上する。
なお、筐体２を基板５０に固定する手段はボルト６に限るものではなく、溶着やカシメなどを用いてもよい。

＜実施例１＞
次に、この発明に係るコネクタ端子の実施例１を図４から図６の図面を参照して説明する。なお、実施例１のコネクタ端子は前記参考例のコネクタ端子と共通する構成を有しているので、重複説明を避けるため、前記参考例のコネクタ端子と同一態様部分には同一符号を付して説明を省略し、実施例１に特有の構成についてだけ説明する。

実施例１の端子１０には、接合部１５に凸部１９と凹部２０がない。
また、実施例１の端子１０においては、前記参考例における延長部１６に代えて、略逆Ｕ字状の弾性部３０によって接合部１５と脚部１７が連結されている。
図４に示すように、コネクタ１が基板５０に取り付けられる前の状態において、弾性部３０の先端部３１は若干斜め下前方に傾斜しており、この先端部３１の延長上に脚部１７が設けられている。

前記参考例においては脚部１７の全側面に上下２段の係止突起２５が設けられていたが、実施例１の端子１０では、脚部１７において筐体２から離間する側の側面にだけ係止部３２が設けられている。この係止部３２は前記側面の先端部から前方に突出するように形成されており、基板５０の裏面５４に係止可能に構成されている。

また、図４に示すようにコネクタ１を基板５０に固定する前の状態において、端子１０の基部１３において筐体２の側壁３から突出する部分の始端（以下、突出始端という）３３から筐体２の台座４の下面５までの高さＸ１が、基部１３の突出始端３３から接合部１５の底部（下面）１８までの高さＸ２よりも若干低く設定されている（Ｘ１＜Ｘ２）。

さらに、図４に示すようにコネクタ１を基板５０に固定する前の状態において、端子１０の接合部１５の底部１８から係止部３２までの高さＸ３が、係止孔５３が設けられている部位における基板５０の厚さＴよりも若干低く設定されている。

次に、リフロー炉に収容する前にコネクタ１を基板５０に取り付ける手順を説明する。
まず、図４に示すように、基板５０の配線パターン５２において端子１０の接合部１５が載置される部位に、クリーム半田４０を塗布する。クリーム半田４０の塗布範囲は前記参考例の場合と同じとする。
次に、図５に示すように、筐体２を基板５０に接近させていき、各端子１０の脚部１７の先端を基板５０においてそれぞれ対応する係止孔５３に挿入する。そして、筐体２を基板５０の設置位置の上方に配置する。このときに、図５に示すように、端子１０の弾性部３０が弾性に抗して筐体２に接近する側に曲げられるように、筐体２の設置位置と係止孔５３との離間寸法を予め設定しておく。

そして、筐体２を基板５０の設置位置に載置させるとともに、端子１０の脚部１７を係止孔５３内に前進させていく。ここで、端子１０の基部１３の突出始端３３から筐体２の台座４の下面５までの高さＸ１が、基部１３の突出始端３３から接合部１５の底部１８までの高さＸ２よりも若干低く設定されているので、接合部１５の底部１８が配線パターン５２に載置され台座４の下面５が基板５０の表面５１に載置されたときに、端子１０の基部１３は突出始端３３よりも他端１２の方が基板５０の表面５１からの高さが高くなるため、基部１３に他端１２を下方へ付勢する弾性力が発生し、この弾性力によって端子１０の接合部１５は基板５０に押圧される。なお、前記高さＸ１と高さＸ２との偏差は、温度変化に伴う寸法変化があっても弾性領域内での変化となるように設定する。

また、端子１０の接合部１５の底部１８から係止部３２までの高さＸ３が、係止孔５３が設けられている部位における基板５０の厚さＴよりも若干低く設定されているので、接合部１５が配線パターン５２に接触したときには係止部３２は未だ係止孔５３を突き抜けていない。そこで、端子１０の弾性部３０をさらに弾性変形させて係止部３２を基板５０の裏側まで押し込むと、図６に示すように、弾性部３０が弾性復帰して、係止部３２が基板５０の裏面５４に係止する。このとき、弾性部３０には接合部１５を基板５０に接近させる方向に弾性力が発生し、この弾性力によって接合部１５は基板５０に押圧される。なお、前記高さＸ３と厚さＴとの偏差は、温度変化に伴う寸法変化があっても弾性領域内での変化となるように設定する。

これにより、端子１０の接合部１５は、端子１０の基部１３と弾性部３０の弾性力によって、前後両端を配線パターン５２に圧接された状態となり、接合部１５全体が安定した荷重で配線パターン５２に圧接される。また、基板５０と端子１０の膨張係数が相違することで温度変化により生じる寸法変化も端子１０の弾性変形により吸収することができるので、接合部１５の基板５０（配線パターン５２）に対する押し付け荷重を安定させることができる。その結果、配線パターン５２および基板５０にストレスによる変形を起こさせないようにすることができる。

この状態で、筐体２を例えばボルト６によって基板５０に固定した後、図示しないリフロー炉において、クリーム半田４０を溶融し、固化させて端子１０の接合部１５と配線パターン５２とを半田付けする。この実施例１の端子１０にもくびれ部２３および凹部２４が設けられているので、凹部２４が溶融半田の流れを規制し、隣接する端子１０，１０が半田により短絡するのを防止することができ、半田付けの信頼性が向上する。

なお、実施例１では端子１０の係止部３２を基板５０の裏面５４に係止させたが、前記参考例の場合と同様に係止部３２を係止孔５３の内周面に係止させてもよい。その場合には、コネクタ１を基板５０に取り付ける前における接合部１５の底部１８から係止部３２までの高さＸ３を、コネクタ１を基板５０に取り付けた後において係止孔５３の内周面に係止した係止部３２の位置から配線パターン５２の表面までの高さよりも低く設定することで、弾性部に弾性力が発生するようにすればよい。
また、前記参考例の場合と同様に、実施例１の端子１０にも接合部１５の底部１８に凸部１９を設け、半田の膜厚管理を行うようにしてもよい。

この発明に係るコネクタ端子に関連する技術の参考例における断面図である。前記参考例のコネクタ端子のリフロー炉に入れる前を示す平面図である。前記参考例のコネクタ端子においてクリーム半田が溶融した状態を示す平面図である。この発明に係るコネクタ端子の実施例１における断面図であり、基板に取り付ける前の状態を示す図である。実施例１のコネクタ端子を基板に取り付ける途中を示す断面図である。実施例１のコネクタ端子を基板に取り付けた状態を示す断面図である。

符号の説明

１コネクタ
２筐体
１０端子（コネクタ端子）
１５接合部
２３くびれ部
２５係止突起（係止部）
３０弾性部
３２係止部
３３突出始端
５０基板
５２配線パターン
５３係止孔

Claims

配線パターンが形成された基板に固定される筐体を有するコネクタの端子であって、
一端を前記筐体内に突出させ他端を前記筐体の側壁から外方に突出させて水平に延びる基部と、該基部の他端から略直角に曲がり下方へ延びる垂直部と、該垂直部の下端から略直角に曲がり水平に延びるとともに前記配線パターンに接触して半田付けされる接合部と、該接合部の先端に連なり略逆Ｕ字状に形成される弾性部と、該弾性部の先端から下方へ延びる脚部と、前記脚部に設けられて前記基板に設けられた係止孔に係止される係止部と、を備え、
前記筐体は、矩形箱形をなして底部に台座が設けられるとともに、前記係止部を前記係止孔に係止した状態で前記基板に固定され、
前記基部における前記筐体から突出する部分の始端から前記台座の下面までの高さが、前記始端から前記接合部の下面までの高さよりも低く構成されており、
前記接合部を前記配線パターンに接触させるとともに前記台座の下面を前記基板の表面に載置したときに前記基部における前記始端よりも前記基部の前記他端の方が前記基板の表面からの高さが高くなることで前記基部に弾性力が発生し、この弾性力によって前記接合部が前記配線パターンに押圧されることを特徴とするコネクタ端子。
前記コネクタが前記基板に取り付けられる前における前記接合部の下面から前記係止部までの高さは、前記基板に取り付けられた後における前記係止部から前記配線パターンの表面までの高さよりも低く構成されており、
前記接合部を前記配線パターンに接触させるとともに前記台座の下面を前記基板の表面に載置し、前記係止部を前記係止孔が設けられる基板の裏面に係止したときに前記弾性部に弾性力が発生し、この弾性力によって前記接合部が前記配線パターンに押圧されることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ端子。