JP7094677B2 - 基板実装端子 - Google Patents

Description

本発明は、棒状に延び、回路基板に設けられているスルーホールに挿し込まれて回路基板に半田付けされるタイプの基板実装端子に関する。

回路基板の必要箇所にペースト状の半田を予め塗布あるいは印刷し、その後半田を加熱するリフロー半田付けが広く行われている。このリフロー半田付けでは、回路基板の、半田ペーストが塗布あるいは印刷された箇所に電子部品等を配置してリフロー炉により加熱する。これにより、その電子部品等が回路基板に半田付けされる。

ここで、回路基板のスルーホールに半田ペーストを予め埋め込んでおき、そこに棒状の端子を挿し込んでリフロー半田付けをすることを考える。この場合、端子をスルーホールに挿し込むことによってスルーホール内の半田ペーストの一部が押し出される。このため、何か対策を講じておかないと、その押し出されて端子の先端に付着していた半田ペーストがリフロー炉で加熱したときに溶けて滴下してしまいがちとなる。半田が滴下すると、半田付けのための半田が不足し、半田付け不良となるおそれがある。

特許文献１には、端子先端部分を、プレス加工によってスルーホールの内周面形状に相似しない形状とすることが提案されている。そして、この特許文献１には、さらに、その端子先端部分に、スルーホールへの挿し込みの向きに延びる凹溝を形成することが提案されている。この特許文献１には、凹溝により毛細管現象が積極的に惹起され凹溝に沿って半田上がりが促進される旨、記載されている。

特開２０１１－５４５２８号公報

上掲の特許文献１に開示されている凹溝は、長手方向に同一断面か、あるいは先端から離れるにしたがって拡大する断面を有する溝である。このため、毛細管現象が十分には惹起されずに溶けた半田の滴下が防ぎきれず、半田付けのための半田が不足するおそれが残る。

本発明は、上記事情に鑑み、回路基板のスルーホールに挿し込むタイプであって、信頼性の高いリフロー半田付けが可能な基板実装端子を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の基板実装端子は、棒状に延び、回路基板に設けられているスルーホールに挿し込まれて回路基板に半田付けされる基板実装端子であって、
この基板実装端子の延びる向きに延びた凹溝を有し、
上記凹溝が、この基板実装端子の延びる向きに順次につながった複数の溝部分であって、この基板実装端子の延びる向きに交わる向きに広がる横断面上の凹溝の窪みの面積が各溝部分内では溝部分ごとに一定であってこの基板実装端子挿し込みの向きの先端部から離れるにしたがって窪みの面積が順次に窄まった複数の溝部分からなることを特徴とする。

本発明の基板実装端子は、先端部から離れるにしたがって窪みの面積が窄まった形状の凹溝を有する。ここで、毛細管現象は、より狭いところを目指して液体が浸入する現象である。このため、本発明の基板実装端子によれば、毛細管現象が強力に惹起され、半田不足のない信頼性の高い半田付けが実現する。

ここで、段階的に順次に窄まった形状の凹溝の場合であっても、同一断面あるいは先端から離れるにしたがって拡大する断面を有する凹溝と比べ、毛細管現象が強く惹起される。

さらに、本発明の基板実装端子において、上記凹溝が、回路基板の厚み寸法よりも長く延びた溝であることが好ましい。

回路基板の厚み寸法よりも長く延びた凹溝とすることで、回路基板の厚み寸法未満の長さの溝と比べ、毛細管現象が強く惹起される。

以上の本発明によれば、回路基板のスルーホールに挿し込むタイプの、信頼性の高いリフロー半田付けが可能な基板実装端子が実現する。

本発明の一実施形態としての基板実装端子の先端部分を示す斜視図である。 回路基板のスルーホールに挿し込まれた状態の、本実施形態の基板実装端子を示した斜視図である。 本実施形態の基板実装端子を示した図である。 凹溝が存在しない基板実装端子の半田付け時に生じる現象を示した模式図である。 本実施形態の基板実装端子の半田付け時に生じる現象を示した模式図である。 第１変形例の基板実装端子を示した図である。 第２変形例の基板実装端子を示した図である。 第３変形例の基板実装端子を示した図である。 凹溝の各種の断面形状を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての基板実装端子の先端部分を示す斜視図である。

この基板実装端子１０は、棒状に延びている。そして、回路基板２０（図２参照）に設けられているスルーホール２１に挿し込まれて、その回路基板２０に半田付けされる。

この基板実装端子１０には、凹溝１１が形成されている。この凹溝１１は、挿し込みの向きの基板実装端子１０の先端部１０ａに先端１１ａを有し、基板実装端子１０の延びる向きに後端１１ｂにまで延びている。本実施形態の基板実装端子１０は、この基板実装端子１０の延びる向きとは交わる向きに広がる横断面上の、この凹溝１１を埋めたときの形状が、略矩形形状を有する。そして、本実施形態の基板実装端子１０には、凹溝１１が、スタンピング加工により、基板実装端子１０の対向する２面に形成されている。そして、この凹溝１１は、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が先端部１０ａから離れるにしたがって連続的に窄まった形状の溝である。この凹溝１１の形状の詳細については、後述する。

図２は、回路基板のスルーホールに挿し込まれた状態の、本実施形態の基板実装端子を示した斜視図である。

この基板実装端子１０は、その先端部１０ａを先頭にして回路基板２０のスルーホール２１に挿し込まれる。このスルーホール２１の内壁面には、金属めっきが施されている。また、回路基板２０の表裏両面の、スルーホール２１の周りには、金属膜からなるランド２２が広がっている。基板実装端子１０は、回路基板２０のスルーホール２１に、この図２に示すように挿し込まれて、リフロー半田付けにより、スルーホール２１の内壁面のめっき、および回路基板２０の表裏両面のランド２２に半田付けされる。この半田付けにより、回路基板２０の表裏両面の、基板実装端子１０の周りには半田フィレット（不図示）が形成される。

ここで、この基板実装端子１０に形成されている凹溝１１は、回路基板２０の厚み寸法よりも長く延びている。そして、半田付けにあたっては、先端部１０ａから離れた側について、その凹溝１１の終端１１ｂまで覆うように半田フィレットが形成される。すなわち、この凹溝１１は、毛細管現象を惹起させる役割りのほか、その終端１１ｂを半田フィレットが覆っているか否かを観察することで、半田付けの良否判定の指標としても用いることができる。

図３は、本実施形態の基板実装端子を示した図である。ここで、図３（Ｘ）は平面図、図３（Ｙ）は、図３（Ｘ）の右側からみた側面図、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図３（Ｘ）に示す各矢印Ａ－Ａ，Ｂ－Ｂ，Ｃ－Ｃに沿う各断面図である。ここで、この図３において、図３（Ｙ）の側面図、および図３（Ａ）～（Ｃ）の各断面図は、図３（Ｘ）の平面図よりも拡大された図となっている。

この図３に示すように、本実施形態の基板実装端子１０の凹溝１１は、先端部１０ａから離れるにしたがって、横断面上にあらわれる凹溝１１の幅および凹溝１１の深さが連続的に寸法を減じている形状の溝である。さらに具体的には、ここに示す本実施形態の基板実装端子１０の凹溝１１は、横断面上の窪みの形状が三角形である。そして、その凹溝１１は、先端部１０ａから離れるにしたがって、その三角形の底辺の長さ（溝の幅）およびその三角形の高さ（溝の深さ）の双方が連続的に寸法を減じる形状の溝である。

本実施形態の基板実装端子１０は、このように、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が連続的に窄まっているため、後述する半田リフロー時において、毛細管現象が強く惹起される。本実施形態の基板実装端子１０は、この毛細管現象を利用することにより、半田不足のない信頼性の高い半田付けを実現している。

この凹溝１１の毛細管現象に関する作用を説明するにあたり、先ずは比較例として、凹溝１１のない基板実装端子１０について説明する。

図４は、凹溝が存在しない基板実装端子の半田付け時に生じる現象を示した模式図である。

回路基板２０のスルーホール２１には半田ペースト３０が予め埋め込まれている。そして、図４の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）のように、基板実装端子１０をその先端部１０ａからスルーホール２１に挿し込んでいく。すると、スルーホール２１内の半田ペースト３０のうちの一部の半田ペースト３１がスルーホール２１から押し出されて、図４（Ｄ）に示すように、基板実装端子１０の先端部１０ａに付着した状態となる。この状態で、回路基板２０を不図示のリフロー炉に投入して加熱する。すると、半田ペースト３０，３１が溶融して粘度が下がり、基板実装端子１０の先端部１０ａに付着していた半田ペースト３１が滴下してしまうことがある。この滴下が生じると、スルーホール２１内の半田３２が不足し、半田付け不良となるおそれがある。

図５は、本実施形態の基板実装端子の半田付け時に生じる現象を示した模式図である。

本実施形態の基板実装端子１０の場合も、図５（Ａ）～（Ｄ）は、図４（Ａ）～（Ｄ）とそれぞれ同一である。そして、基板実装端子１０の先端部１０ａにスルーホール２１から押し出された半田ペースト３１が付着した状態となる。この状態で、回路基板２０を不図示のリフロー炉に投入して加熱する。すると、半田ペースト３１，３２が溶融して粘度が下がり、基板実装端子１０の先端部１０ａに付着していた半田ペースト３１は、溶融して毛細管現象により凹溝１１を伝って上昇する。そして、その上昇した溶融半田はスルーホール２１内に残っていた溶融半田３２と一体となって基板実装端子１０の半田付けに寄与する。これにより、半田付けのための半田の不足が抑えられ、信頼性の高い半田付けが可能となる。

以下、基板実装端子１０の各種変形例について説明する。

図６は、第１変形例の基板実装端子を示した図である。ここで、図６（Ｘ），（Ｙ）および図６（Ａ）～（Ｃ）は、図３（Ｘ），（Ｙ）および図３（Ａ）～（Ｃ）の各々に対応している。後述する図７および図８についても、同様である。

また、この図６に示す基板実装端子１０は、凹溝１１の形状が、これまで説明してきた基板実装端子１０の凹溝１１とは異なっている。ただし、分かり易さのため、この図６以降の各図に示す各種変形例においても、基板実装端子を符号‘１０’で表わし、先端部を符号‘１０ａ’で表わし、凹溝を符号‘１１’で表わしている。

この図６に示す第１変形例の基板実装端子１０の凹溝１１は、基板実装端子１０の先端部１０ａから離れるにしたがって横断面上に現れる凹溝１１の深さｄ（三角形の高さ）が連続的にその寸法を減じている溝である。一方、この第１変形例の凹溝１１の幅ｗ（三角形の底辺）は、先端部１０ａからの距離とは無関係に一定の幅となっている。

この第１変形例の凹溝１１の場合、凹溝１１の深さを減じることにより、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が先端部１０ａから離れるにしたがって連続的に窄まった溝となっている。

図７は、第２変形例の基板実装端子を示した図である。

この図７に示す第２変形例の基板実装端子１０の凹溝１１は、基板実装端子１０の先端部１０ａから離れるにしたがって横断面上に現れる凹溝１１の幅ｗ（三角形の底辺）が連続的にその寸法を減じている溝である。一方、この第２変形例の凹溝１１の深さｄ（三角形の高さ）は、先端部１０ａからの距離とは無関係に一定の深さとなっている。

この第２変形例の凹溝１１の場合、凹溝１１の幅を減じることにより、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が先端部１０ａから離れるにしたがって連続的に窄まった溝となっている。

図８は、第３変形例の基板実装端子を示した図である。

これまで説明してきた実施形態、および第１～第２変形例は、いずれも、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が先端部１０ａから離れるにしたがって連続的に窄まった溝である。これに対し、この図８に示す第３変形例の基板実装端子１０は、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が先端部１０ａから離れるにしたがって段階的に順次に窄まった溝となっている。

このように、段階的に順次に窄まった凹溝１１の場合も、毛細管現象が十分に惹起される。

図９は、凹溝の各種の断面形状を示した図である。

これまで説明してきた実施形態および各種変形例は、いずれも、横断面上に現れれる窪みの形状が三角形の溝である。しかしながら、横断面上に現れる窪みの形状は三角形である必要はない。例えば、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような、矩形形状、Ｕ字形状、あるいは半円形状等であってもよい。すなわち、本発明にいう凹溝１１は、横断面上の凹溝１１の窪みの面積が先端部１０ａから離れるにしたがって連続的ないし段階的に順次に窄まった溝であれば、どのような断面形状の溝であってもよい。

また、これまで説明してきた実施形態および各種変形例の場合、この図９（Ａ）～（Ｃ）にも示すように、基板実装端子１０の、互いに対向する２面に凹溝１１が形成されている。これに対し、この図９（Ｄ）～（Ｆ）には、凹溝１１が４面に形成されている。このように、この図９には、凹溝１１が対向する２面に形成された例と、４面の全てに形成された例とが示されている。ただし、凹溝１１を形成する面の数は、２面と４面に限られるものではなく、１本の基板実装端子１０に１つ以上の任意の数の凹溝１１が形成されていればよい。

さらに、これまで説明してきた実施形態および各種変形例の基板実装端子１０は、凹溝１１を埋めた時の横断面上の断面形状が略矩形形状を有している。しかしながら、基板実装端子１０の断面形状は略矩形形状である必要はなく、円形であってもよい。あるいは、基板実装端子１０が棒状に延びる形状でさえあれば、断面形状は任意の形状であってもよい。

以上説明してきた実施形態あるいは各種変形例によれば、回路基板２０のスルーホール２１に挿し込むタイプの、信頼性の高いリフロー半田付けが可能な基板実装端子１０が実現する。

１０ 基板実装端子
１０ａ 先端部
１１ 凹溝
２０ 回路基板
２１ スルーホール
２２ ランド
３０，３１，３２ 半田（半田ペースト）

Claims (3)

1. 棒状に延び、回路基板に設けられているスルーホールに挿し込まれて該回路基板に半田付けされる基板実装端子であって、
   当該基板実装端子の延びる向きに延びた凹溝を有し、
   前記凹溝が、当該基板実装端子の延びる向きに順次につながった複数の溝部分であって、当該基板実装端子の延びる向きに交わる向きに広がる横断面上の該凹溝の窪みの面積が各溝部分内では溝部分ごとに一定であって当該基板実装端子挿し込みの向きの先端部から離れるにしたがって該窪みの面積が順次に窄まった複数の溝部分からなることを特徴とする基板実装端子。
2. 当該基板実装端子の、前記凹溝を埋めた時の前記横断面上の形状が略矩形形状を有し、前記凹溝が、該基板実装端子の対向する２面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板実装端子。
3. 前記凹溝が、前記回路基板の厚み寸法よりも長く延びた溝であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板実装端子。

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