JP5920173B2 - 表面実装コネクタおよびその固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装コネクタの実装に関するものである。

プリント基板への部品実装においては他基板や他部品と電源および伝送用にケーブル接続を行うための表面実装コネクタが実装されることが多い。表面実装コネクタには、例えば他の部品と同時にリフローによりプリント基板に半田付けされる端子の他に、プリント基板にハウジングを固定させるための固定部材が取り付けられる。

特許文献１には、表面実装コネクタのハウジングに取り付けられた固定金具の貫通穴と、プリント基板側の貫通穴とに、プリント基板への取付強度を増強する補強部材が圧入された表面実装コネクタの取付構造が開示されている。特許文献２には、先端にすり割り部を有する形状記憶合金からなる締結ピンを、コネクタハウジングおよびプリント基板の貫通穴に挿入し、加熱して上記すり割り部を変形させることにより表面実装コネクタを固定させる技術が開示されている。特許文献３には、表面実装コネクタのハウジングの底面にプリント基板の穴に挿入する位置決め用の足を設けるとともに、当該足に弾性的に変形或いは収縮して前記基板の穴を潜り抜け、基板穴を潜り抜けた後に膨出部が基板穴出口側端縁に接触することで表面実装コネクタの固定を行う技術が開示されている。

特開２００９−１９３７４６号公報 特開平３−１１７７１１号公報 実開平６−６００６７号公報

しかしながら、従来の表面実装コネクタの取付構造によれば、ハウジングを固定するための部材をプリント基板の穴に挿入するときに、当該部材が穴に圧入、ねじ込み、摺接などの状態を経る。従って、プリント基板に応力が加わり、既に他の部品や半田材が載置されたプリント基板に振動が発生して、他の部品の位置をずらしてしまったり、他の部品を跳ね飛ばしてしまったりする虞がある。例えば、プリント基板への圧入時に固定部材が弾性変形していれば、その復元力で応力が発生する。

本発明は、斯かる従来の問題点を鑑みてなされたものであり、プリント基板への実装時にプリント基板へ応力を発生させにくい固定部材を備えた表面実装コネクタ、およびその固定方法を提供するものである。

本発明の第１の局面は、ハウジングと、コネクタ端子と、前記ハウジングから突出して設けられており、先端側に発泡剤を内包する、あるいは、先端側が発泡剤からなるピンと、を備えていることを特徴する表面実装コネクタである。前記ピンはボスピンであってもよい。

また、本発明の第２の局面は、前記第１の局面の表面実装コネクタをプリント基板に実装する表面実装コネクタの実装方法であって、前記ピンを、前記ピンよりも開口径の大きな貫通穴が形成された前記プリント基板の前記貫通穴に貫挿することにより前記表面実装コネクタを前記プリント基板上に載置する工程と、前記プリント基板に載置された前記表面実装コネクタを加熱して前記ピンの前記発泡剤を膨張させることにより、前記プリント基板の裏面側に突出した前記ピンの部分の径を前記貫通穴の開口径よりも大きくする工程と、を含んでいることを特徴とする表面実装コネクタの固定方法である。

第１の局面および第２の局面によれば、ピンを、発泡剤の膨張前にプリント基板の貫通穴に挿入してから発泡剤を膨張させるようにすれば、表面実装コネクタをプリント基板に載置するに際してピンがプリント基板に干渉しないとともに、発泡剤の膨張により膨張するピンがプリント基板に係止する。従って、プリント基板への実装時にプリント基板へ応力を発生させにくい固定部材を備えた表面実装コネクタおよびその固定方法を提供することができる。

本発明の実施形態を示すものであり、表面実装コネクタがプリント基板に実装された状態の構成を示す端面図 図１の構成を側面側から見た断面図 本発明の実施形態を示すものであり、表面実装コネクタのプリント基板への実装における第１の段階を説明する断面図 本発明の実施形態を示すものであり、表面実装コネクタのプリント基板への実装における第２の段階およびピンの構成を説明する断面図 本発明の実施形態を示すものであり、表面実装コネクタのプリント基板への実装における第３の段階およびピンの構成を説明する断面図 本発明の実施形態を示すものであり、表面実装コネクタのプリント基板への実装における第４の段階およびピンの構成を説明する断面図 本発明の実施形態を示すものであり、半田リフロー工程を説明する斜視図 本発明の実施形態を示すものであり、第１の変形例に係るピンの構成を説明する断面図 本発明の実施形態を示すものであり、第２の変形例に係るピンの構成を説明する断面図 本発明の実施形態を示すものであり、第３の変形例に係るピンの構成を説明する断面図

本発明の実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。

図１および図２に、本実施形態に係る表面実装コネクタ１がプリント基板２に実装された状態の構成を示す。図１は、表面実装コネクタ１に接続される他のインタフェースコネクタの挿入口側から表面実装コネクタ１を見た端面図、図２は、前記挿入口側を正面側としたときの側面側から表面実装コネクタ１を見た断面図である。

表面実装コネクタ１は、ハウジング１１と、複数の電気接続用のコネクタ端子である端子１２と、１つ以上のピン１３とを備えている。ハウジング１１は挿入口側で開口しており、端子１２はハウジング１１内から挿入口側と反対側にある閉塞壁を貫通して、端子のリード先端部１２ａがプリント基板２に半田付けされている。以下では、半田付け方法として例えばリフローによる半田付けを想定する。ピン１３はハウジング１１の底面から突出して設けられたボスピンであり、プリント基板２の貫通穴（後述の貫通穴２ａ）に、貫通するように挿入されている。ピン１３は、表面実装コネクタ１の位置決めピンとして機能するとともに、ハウジング１１をプリント基板２に固定する部材として機能する。

なお、図１および図２には示さないが、表面実装コネクタ１内にインタフェース回路やインピーダンス整合回路などを備えていてもよい。

図３〜図６を用いて、ピン１３の詳細な構成と、表面実装コネクタ１のプリント基板２への実装方法とを説明する。

図３に示すように、表面実装コネクタ１をプリント基板２に実装しようとするときは、まず、ピン１３をプリント基板２の貫通穴２ａに挿入する。このとき、他の部品や半田材が既にプリント基板２上に配置されている状態であってもよいし、まだ配置されていない状態であってもよい。

図４に、ピン１３としての一構成例であるピン１３Ａを基板面に垂直な断面図で示す。ハウジング１１およびプリント基板２については説明に用いる注目箇所以外の図示を省略してある。

ピン１３Ａは、第１ピン部１３ａと第２ピン部１３ｂとを備えている。第１ピン部１３ａはハウジング１１に固定された、ピン１３Ａのベース部分をなす突起であり、ハウジング１１をプリント基板２の所定位置にアライメントするための位置決めピンとして機能する。第１ピン部１３ａは、例えばハウジング１１と同じ樹脂材料で一体成型されている。また、例えば、第１ピン部１３ａの突起先端は丸みを帯びた形状をなす。第２ピン部１３ｂは、第１ピン部１３ａが挿入されるように第１ピン部１３ａに装着される部材である。当該装着には、第１ピン部１３ａと第２ピン部１３ｂとの間に接着剤を介在させてもよい。第２ピン部１３ｂは、挿入路１３１と、発泡剤１３２と、被覆材１３３とを備えている。第１ピン部１３ａは挿入路１３１の途中まで挿入される。発泡剤１３２は、加熱されると発泡して膨張し、熱が除去されても膨張したままとなる性質を有する発泡剤であり、例えばマイクロカプセル（樹脂）が用いられる。ここでは、半田リフロー温度の２２０℃〜２４０℃程度で膨張するものを用いる。被覆材１３３はゴムなどの伸縮性のある樹脂からなり、挿入路１３１を取り囲むとともに挿入路１３１の末端空間に発泡剤１３２を埋め込んでいる。

挿入路１３１を通じて当該末端空間に発泡剤１３２を埋め込んでおき、第１ピン部１３ａが挿入路１３１に挿入されるように第２ピン部１３ｂを装着することにより、ピン１３Ａが組み立てられる。第１ピン部１３ａは、予めプリント基板２の貫通穴２ａの位置に合わせてハウジング１１に形成されているので、第２ピン部１３ｂの装着には位置決めが不要であり、ピン１３Ａは容易に組み立て可能である。

ピン１３Ａは、ハウジング１１の底面側から見て略円形状をなしている。発泡剤１３２を内包している部分の被覆材１３３は球状や楕円球状あるいはそれらに近い形状をなしている。底面側から見たピン１３Ａの最大径は、プリント基板２の貫通穴２ａの開口径Ｄよりも小さい。

図５のように、ピン１３Ａが貫通穴２ａに貫挿されると、ピン１３Ａの先端側に内包された発泡剤１３２がプリント基板２の裏側表面付近の高さに位置する。開口径Ｄがピン１３Ａの径よりも大きいので、表面実装コネクタ１をプリント基板２に載置するに際して、固定部材のピン１３Ａがプリント基板２に干渉しない。

そして、図５のように表面実装コネクタ１が載置され、他の部品および半田材の載置も完了したプリント基板２を半田リフロー工程に通すことによって、図６に示すように、リフローの加熱で同時に発泡剤１３２が発泡により膨張する。発泡剤１３２が膨張することにより、発泡剤１３２の周囲の被覆材１３３も膨張し、プリント基板２の裏側にある貫通穴２ａの開口端Ｃ付近に当接する。リフローの加熱が停止されて温度が常温まで低下しても、膨張したピン１３Ａの形状は維持される。このとき、プリント基板２の裏面側に突出したピン１３Ａの部分を当該裏面側から見た径Ｅは、貫通穴２ａの開口径Ｄよりも大きくなる。これにより、ピン１３Ａがプリント基板２に係止され、ハウジング１１がプリント基板２に対して固定される。同時に、端子１２はプリント基板２の表面に半田付けされる。こうして表面実装コネクタ１全体がプリント基板２に固定され、実装が完了する。

このように、ピン１３Ａを備える表面実装コネクタ１によれば、プリント基板２に載置されるときから固定が完了するまで、ピン１３Ａが貫通穴２ａの側壁、貫通穴２ａ付近の表面などのプリント基板２の一部に、圧入、ねじ込み、摺接などによる応力を発生させるような接触を起こすことを回避することができる。特にリフロー前には、ピン１３Ａに対して、プリント基板２に干渉するような接触をさせないようにすることが可能であるから、各部品の配置を乱すようなトラブルを容易かつ確実に避けることができる。

図７に、半田リフロー工程について説明する。表面実装コネクタ１は他の部品および半田材とともにプリント基板２に載置され、コンベア２０によってリフロー炉内を矢印Ｔ方向に搬送される。搬送中は熱風Ｈが搬送される基板全体に供給され、これによって半田材が溶融するとともに、ピン１３Ａの発泡剤１３２が発泡する。リフロー炉を通過した基板の冷却とともに端子１２のリード先端部１２ａに施された半田が硬化する。

また、ピン１３Ａの加熱はリフローによらずとも別途の加熱手段を用いて任意時に行ってよい。しかし、リフローによる加熱を利用することにより、特別な処理を追加することなく、ピン１３Ａをプリント基板２に固定させることができる。

次に、ピン１３の変形例の構成について説明する。

図８に、第１の変形例に係るピン１３Ｂの構成を基板面に垂直な断面図で示す。ピン１３Ｂは、第１ピン部１３ｃと第２ピン部１３ｄとを備えている。第１ピン部１３ｃは前記第１ピン部１３ａを、上記断面が十字形をなすように形成したものである。十字形の基板面に平行な部分は例えば円盤状部材であってもよいし、特定方向にのみ延伸する１つ以上の棒形状部材であってもよい。第２ピン部１３ｄは、第１ピン部１３ｃが挿入されるように第１ピン部１３ｃに装着される部材である。第２ピン部１３ｄは、前記第２ピン部１３ｂの挿入路１３１を断面十字形の第１ピン部１３ｃが挿入可能な形状に形成した挿入路１４１と、前記発泡剤１３２と同様の発泡剤１４２と、前記被覆材１３３と同様の被覆材１４３とを備えている。

ピン１３Ｂによれば、第２ピン部１３ｄが断面十字形の第１ピン部１３ｃから抜け難いので、表面実装コネクタ１の実装工程中に第２ピン部１３ｄが脱落するなどの不安定さが解消される。

図９に、第２の変形例に係るピン１３Ｃの構成を基板面に垂直な断面図で示す。ピン１３Ｃは、前記第１ピン部１３ｃと第２ピン部１３ｅとを備えている。第２ピン部１３ｅは、前記第２ピン部１３ｄにおいて、前記挿入路１４１を第１挿入路１４１ａと第２挿入路１４１ｂとからなるように変形し、前記被覆材１４３を、当該第１挿入路１４１ａおよび第２挿入路１４１ｂを形成する形状の被覆材１４４とした構成である。

第１挿入路１４１ａは、前記第１挿入路１４１と同様に断面十字形の第１ピン部１３ｃが挿入可能な空間を有している。第２挿入路１４１ｂは、第１挿入路１４１ａのピン１３Ｃ先端側に続く挿入路であり、発泡剤１４２が埋め込まれる末端空間に至るまでの第１挿入路１４１ａ先端よりも幅の小さい部分を有している。被覆材１４４は第２挿入路１４１ｂを形成するために、第２挿入路１４１ｂを取り囲む部分１４４ａの管内径が第１挿入路１４１ａを取り囲む部分１４４ｂよりも小さくなるように形成されている。

ピン１３Ｃによれば、挿入路の末端空間に埋め込まれた発泡剤１４２が加熱時に膨張しても、第２挿入路１４１ｂの大きな抵抗を受けるので、第１挿入路１４１ａ側へはみ出して本来の固定動作のための適正な方向への膨張が阻害されたり、第１ピン部１３ｃを損傷させたりするといった不具合が生じること防止できる。

図１０に、第２の変形例に係るピン１３Ｄの構成を基板面に垂直な断面図で示す。ピン１３Ｄは、前記第１ピン部１３ｃと第２ピン部１３ｆとを備えている。第２ピン部１３ｆは、前記第２ピン部１３ｄにおいて、被覆材１４４を被覆材１４５とした構成である。

被覆材１４５は、前記被覆材１４４のピン１３Ｄの側面の周囲に沿って連続的にまたは部分的に切欠き部１４５ａを形成したものである。切欠き部１４５ａが設けられていることにより、ピン１３Ｄの加熱時に、発泡剤１４２の膨張に伴って被覆材１４５が基板面に平行な方向に伸びやすくなる。これにより、被覆材１４５がプリント基板２に係止しやすくなるので、効率的な膨張過程を実現することができる。

以上、本実施形態について説明した。なお、図示しないが、前記例のように、被覆材と発泡剤とを用いてピンを構成することに限らず、前記例の被覆材の先端側と発泡剤とを合わせた全体を発泡剤で構成することも可能である。

また、上述した各実施例を組み合わせた実施例の構成をとることも可能である。

本発明は、例えば車載ネットワークを構成する基板を含め、部品が搭載されたプリント基板を備える装置一般に適用可能である。

１ 表面実装コネクタ
２ プリント基板
１１ ハウジング
１２ 端子
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ ピン
１３ａ、１３ｃ 第１ピン部
１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ 第２ピン部
１３２、１４２ 発泡剤
Ｄ 開口径
Ｅ 径

Claims (3)

1. ハウジングと、
   コネクタ端子と、
   前記ハウジングから突出して設けられており、先端側に発泡剤を内包する、あるいは、先端側が発泡剤からなるボスピンと、
   を備えていることを特徴する表面実装コネクタ。
2. 請求項１に記載の表面実装コネクタをプリント基板に固定する表面実装コネクタの固定方法であって、
   前記ボスピンを、前記ボスピンの径よりも大きな開口径の貫通穴が形成された前記プリント基板の前記貫通穴に貫挿することにより前記表面実装コネクタを前記プリント基板上に載置する工程と、
   前記プリント基板に載置された前記表面実装コネクタを加熱して前記ボスピンの前記発泡剤を膨張させることにより、前記プリント基板の裏面側に突出した前記ピンの部分の径を前記貫通穴の開口径よりも大きくする工程と、
   を含んでいることを特徴とする表面実装コネクタの固定方法。
3. ハウジングと、プリント基板に半田リフロー工程により半田付けされるコネクタ端子と、前記ハウジングから突出して設けられており、先端側に発泡剤を内包する、あるいは、先端側が発泡剤からなるボスピンと、を備えている表面実装コネクタをプリント基板に固定する表面実装コネクタの固定方法であって、
   前記ボスピンを、前記ボスピンの径よりも大きな開口径の貫通穴が形成された前記プリント基板の前記貫通穴に貫挿することにより前記表面実装コネクタを前記プリント基板上に載置する工程と、
   前記プリント基板に載置された前記表面実装コネクタを前記半田リフロー工程におけるリフロー加熱により加熱して前記ボスピンの前記発泡剤を膨張させることにより、前記プリント基板の裏面側に突出した前記ピンの部分の径を前記貫通穴の開口径よりも大きくする工程と、
   を含んでいることを特徴とする表面実装コネクタの固定方法。

Images