JP7158182B2 - リフロー実装構造およびこれを有するコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、リフロー実装構造およびこれを有するコネクタに関し、特に、基板に形成したスルーホールに、電子部品の端子部を挿入し、リフロー処理によって、例えば、通信機器や電子機器等に搭載される基板に電子部品を実装する技術に関する。

通信機器や電子機器等に搭載される基板に電子部品を実装する方法としては、例えば、プリント配線板等の基板上に形成したランドに、半田を塗布（ペースト）し、その上に、例えばコネクタ等の電子部品を載置した後にリフロー槽に入れて加熱（リフロー処理）することによって実装する、いわゆる表面実装法や、電子部品の端子部を基板に形成したスルーホールに挿入した後に、例えばフロー方式の半田噴流槽で半田付けすることによって実装する、いわゆる挿入実装法が挙げられる。

また、基板に実装される電子部品は、用途や顧客の要求に応じて、表面実装されるタイプの電子部品と、挿入実装されるタイプの電子部品とが混在して同一基板に実装される場合もあり、かかる場合には、例えば、リフロー処理により表面実装を行なう工程の後に、挿入実装を行なう工程がさらに必要となり、これは、製造工程を増えて、手間もかかるという問題がある。

このため、近年では、基板のスルーホールに電子部品の端子部を挿入する挿入実装タイプの場合も、表面実装タイプと同様、リフロー処理で、基板に電子部品を実装できる技術の開発が要求されるようになってきた。

例えば、挿入実装タイプの電子部品をリフロー処理で基板に実装する技術を開示したものとしては、特許文献１、２等が挙げられる。

特許文献１には、複数のリード端子を有する電子部品と、電子部品の複数のリード端子を挿入する挿入穴を有するプリント配線板とを備え、リード端子の中心が、プリント配線板のリード端子を挿入する挿入穴の中心に対して偏芯し、リード端子と挿入穴との間隔が狭い間隙部分に、半田接続部が形成されている、リード端子つき電子部品をリフロー工法でプリント配線板に実装する際の電子部品の実装構造が開示されている。

また、特許文献２には、プリント配線基板に形成されたスルーホールに対応する位置に遮蔽体が形成されたメタルマスクの開口部を通してスルーホールの内側にスルーホールを塞がないようにクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷ステップと、クリーム半田を半田付けすることより、スルーホールの一端にリード付部品のリードを挿入するための孔である挿入孔を形成する挿入孔形成ステップと、スルーホールに挿入孔を形成する半田付けが行われた後で、スルーホールの他端からスルーホールの内部に対してクリーム半田を印刷するとともに、他端から挿入孔に向けてリードを挿入するリード挿入ステップとを含むことを特徴とする半田付け方法が開示されている。

特許文献１に記載された電子部品の実装構造は、リード端子の中心を、挿入穴の中心との関係で適正位置に配置することによって、一定の厚みを持った、半田フィレットを確保できることを目的としており、また、特許文献２に記載の半田付け方法は、表面実装部品とリード部品とを一括でリフロー半田付けする半田付け方法であって、特にスルーホールへの半田充填量を確保できるとともに、スルーホールに挿入されたリードを確実に固定することができることを目的としたものであって、いずれも、リード（端子部）が、一定の太さ（径）寸法で形成された一般的なストレート形状（円柱状）を有する場合の例しか示されておらず、かかる構成の場合、端子部をスルーホール内に強固に半田付けすることはできない。

すなわち、端子部の太さ寸法が、スルーホール径との寸法差が小さい場合には、予めスルーホールの内面に塗布（ペースト）してある半田を、スルーホールに端子部が挿入された際に、挿入された端子部の外面が、スルーホールの内面に塗布されている半田を挿入方向に押し出してしまうとともに、リフロー処理時に基板表面上に塗布してある半田がスルーホール内に流入できる隙間もないため、端子部をスルーホール内に強固に半田付けすることはできないという問題がある。

また、端子部の太さ寸法が、スルーホール径との寸法差が大きい場合には、端子部の外面とスルーホールの内面との間に大きな隙間（空間）が生じるため、予めスルーホールの内面に塗布（ペースト）してある半田を、スルーホールに端子部が挿入された際に、端子部の外面とスルーホールの内面との間に存在する半田の一部は、リフロー処理時にスルーホールの外部に流れ出し、加えて、基板上に塗布されていた半田の一部が、リフロー処理時にスルーホール内に流入しても、端子部の外面とスルーホールの内面との間の隙間には、半田がスルーホールの外部に流出するのを防止するための構成が存在しないため、スルーホールに流入した半田がスルーホールの外部に流れ出しやすく、この結果、端子部の外面とスルーホールの内面との間には、健全な半田フィレットが形成されにくくなって、端子部をスルーホール内に強固に半田付けすることはできないという問題がある。

さらに、端子部がストレート形状（円柱状）を有する場合には、実装された電子部品が基板から引き離す方向に外力（引き抜き力）が作用した際に、端子部には、スルーホールの内面や、スルーホール内に存在する半田に対して引抜き方向に引っ掛かる部分が存在しないため、基板に対する電子部品の接続強度（引抜強度）が十分に得られず、しかも、実装された電子部品ごとの接続強度のバラツキも大きいという問題もある。

特開２０１２－２４３７９６号公報 特許第５３１００８１号公報

本発明の目的は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、特に、基板に形成したスルーホールに電子部品の端子部を挿入した状態でリフロー処理することによって、基板に電子部品を挿入実装することができ、しかも、実装された電子部品が基板から引き離す方向に引っ張られた場合であっても、基板に対する電子部品の接続強度（引抜強度）が高く、かつ、バラツキの少ない安定した接続強度を得られるリフロー実装構造およびこれを有するコネクタを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）スルーホールを有する基板と、端子部を有する接続対象物とを具え、前記スルーホールに前記端子部を挿入した状態でのリフロー処理により、前記基板に前記接続対象物が実装されているリフロー実装構造において、前記端子部を、挿入先端から前記端子部の延在方向に３分割して、先端側挿入部分、中間挿入部分および基端側挿入部分とするとき、前記中間挿入部分は、前記スルーホールの内面に向かって迫り出している突出部を有し、前記基端側挿入部分は、前記突出部の上面との境界をなす一端から、前記端子部の挿入基端まで延在する特定外面を有し、前記基端側挿入部分の外面から前記スルーホールの対向する内面までの距離を測定したとき、前記特定外面は、前記距離が最も長い部分をもち、前記特定外面と、前記突出部の上面と、前記特定外面および前記突出部の上面を取り囲む前記スルーホールの内面とによって、半田溜まり空間を区画形成してなることを特徴とするリフロー実装構造。
（２）前記先端側挿入部分は、前記スルーホールの挿入側開口に対して挿入しやすい形状をもつ誘い部を有する、上記（１）に記載のリフロー実装構造。
（３）上記（１）または（２）に記載のリフロー実装構造を構成するコネクタであって、相手コネクタの端子と接触する第１接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される前記端子部を有する前記接続対象物であるコンタクトと、該コンタクトが配列・保持されるハウジングとを具えるコネクタ。
（４）上記（１）または（２）に記載のリフロー実装構造を構成するコネクタであって、相手コネクタの端子と接触する第１接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される第１接続部を有するコンタクトと、前記基板の前記スルーホールに挿入される前記端子部を有する前記接続対象物である固定具と、前記コンタクト及び前記固定具が配列・保持されるハウジングとを具えるコネクタ。
（５）前記コンタクトの前記第１接続部が、さらに前記端子部である、上記（４）に記載のコネクタ。
（６）上記（１）または（２）に記載のリフロー実装構造を構成する同軸コネクタであって、相手コネクタの端子と接触する第２接触部、および前記基板に実装される第２接続部を有する内部導体と、該内部導体が配列・保持されている絶縁体と、該絶縁体を覆うとともに前記相手コネクタと接触する第３接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される前記端子部を有する前記接続対象物である外部導体とを具える同軸コネクタ。
（７）前記第２接続部は、挿入先端側部分が、前記基板の前記スルーホールの孔径よりも細い、上記（６）に記載の同軸コネクタ。
（８）前記第２接続部は、挿入先端に向かってテーパー形状を有する、上記（６）または（７）に記載の同軸コネクタ。
（９）上記（１）または（２）に記載のリフロー実装構造を構成する同軸コネクタであって、相手コネクタの端子と接触する第２接触部、および前記基板に実装される前記接続対象物である端子部を有する内部導体と、該内部導体が配列・保持されている絶縁体と、該絶縁体を覆うとともに前記相手コネクタと接触する第３接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される第３接続部を有する外部導体とを具える同軸コネクタ。
（１０）前記第３接続部は、挿入先端側部分が、前記基板の前記スルーホールの孔径よりも細い、上記（９）に記載の同軸コネクタ。
（１１）前記第３接続部は、挿入先端に向かってテーパー形状を有する、上記（９）または（１０）に記載の同軸コネクタ。
（１２）前記第３接続部が、さらに前記端子部である、上記（９）に記載の同軸コネクタ。

図１は、本発明に従うリフロー実装構造を説明するための斜視図であって、スルーホール内の端子部が視認できるようにして示す。 図２は、図１に示す同軸コネクタを構成する１つの端子部を、スルーホール内に挿入された状態を拡大して示した斜視図である。 図３は、図１に示す同軸コネクタを構成する１つの端子部を、スルーホール内に挿入し、リフロー処理した後に、スルーホール内の半田溜まり空間に半田が充填された状態を拡大して示した斜視図である。 図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すリフロー実装構造に用いた同軸コネクタを示したものであって、図４（ａ）が同軸コネクタを相手コネクタと接触する側から眺めた斜視図、図４（ｂ）が同軸コネクタを基板に実装される側から眺めた斜視図、そして、図４（ｃ）が同軸コネクタの断面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、図４に示す同軸コネクタを構成する内部導体を示したものであって、図５（ａ）が内部導体を、同軸コネクタが相手コネクタと接触する側（先端側）から眺めた斜視図、そして、図５（ｂ）が内部導体を、同軸コネクタが基板に実装される側（後端側）から眺めた斜視図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、図４に示す同軸コネクタを構成する絶縁体を示したものであって、図６（ａ）が絶縁体を、同軸コネクタが相手コネクタと接触する側（先端側）から眺めた斜視図、そして、図６（ｂ）が絶縁体を、同軸コネクタが基板に実装される側（後端側）から眺めた斜視図である。 図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４に示す同軸コネクタを構成する外部導体を示したものであって、図７（ａ）が外部導体を、同軸コネクタが相手コネクタと接触する側（先端側）から眺めた斜視図、図７（ｂ）が外部導体を、同軸コネクタが基板に実装される側（後端側）から眺めた斜視図、そして、図７（ｃ）が外部導体の断面図である。 図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すリフロー実装構造を製造するための主要工程を説明するためのものであって、図８（ａ）が同軸コネクタの端子部を、基板のスルーホールに挿入する前の状態を示す図、図８（ｂ）が同軸コネクタの端子部を、基板のスルーホールに挿入して、同軸コネクタを基板に載置した状態を示す図、そして、図８（ｃ）が図８（ｂ）の状態でリフロー処理した後の状態を示す図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）～（ｃ）に示す外部導体とは異なる形状を有する他の実施形態の外部導体を示したものであって、図９（ａ）が外部導体を、同軸コネクタが相手コネクタと接触する側（先端側）から眺めた斜視図、そして、図９（ｂ）が外部導体を、同軸コネクタが基板に実装される側（後端側）から眺めた斜視図である。 図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図７（ａ）～（ｃ）に示す外部導体とは異なる形状を有する他の実施形態の外部導体を示したものであって、図１０（ａ）が外部導体を、同軸コネクタが相手コネクタと接触する側（先端側）から眺めた斜視図、図１０（ｂ）が外部導体を、同軸コネクタが基板に実装される側（後端側）から眺めた斜視図、そして図１０（ｃ）が外部導体の断面図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）～（ｃ）に示す外部導体とは異なる形状を有する他の実施形態の外部導体を示したものであって、図１１（ａ）が外部導体を、同軸コネクタが相手コネクタと接触する側（先端側）から眺めた斜視図、そして、図１１（ｂ）が外部導体を、同軸コネクタが基板に実装される側（後端側）から眺めた斜視図である。 図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、他の実施形態のリフロー実装構造に用いた多極コネクタを示したものであって、図１２（ａ）が多極コネクタの平面図、図１２（ｂ）が多極コネクタの側面図、そして、図１２（ｃ）が多極コネクタの端子部側から眺めたときの斜視図である。 図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来のリフロー実装構造を製造するための主要工程を説明するためのものであって、図１３（ａ）が同軸コネクタの（円柱状の）端子部を、基板のスルーホールに挿入する前の状態を示す図、図１３（ｂ）が同軸コネクタの端子部を、基板のスルーホールに挿入して、同軸コネクタを基板に載置した（リフロー処理前の）状態を示す図、そして、図１３（ｃ）が図１３（ｂ）の状態でさらにリフロー処理した後の状態を示す図である。

次に、本発明に従うリフロー実装構造の実施形態について図面を参照しながら以下で説明する。

（リフロー実装構造の実施形態）
図１～図８は、本発明に従う実施形態のリフロー実装構造を有する同軸コネクタを示したものであって、図１は、本発明に従うリフロー実装構造を説明するための斜視図、図２は、図１に示す同軸コネクタを構成する１つの端子部を、スルーホール内に挿入された状態を拡大して示した斜視図、図３は、図１に示す同軸コネクタを構成する１つの端子部を、スルーホール内に挿入し、リフロー処理した後に、スルーホール内の半田溜まり空間に半田が充填された状態を拡大して示した斜視図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すリフロー実装構造に用いた同軸コネクタを示した図、図５（ａ）、（ｂ）は、図４に示す同軸コネクタを構成する内部導体を示した図、図６（ａ）、（ｂ）は、図４に示す同軸コネクタを構成する絶縁体を示した図、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４に示す同軸コネクタを構成する外部導体を示した図、そして、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すリフロー実装構造を製造するための主要工程を説明するための図である。

図１は、本実施形態のリフロー実装構造を説明するための斜視図であり、スルーホール内に挿入されている端子部の状態が視認できるようにして示したものである。

本実施形態のリフロー実装構造１は、端子部を有する接続対象物である同軸コネクタ１０と、スルーホールを有する基板１００とを具えている。

＜基板＞
基板１００は、ガラスエポキシ樹脂などの公知の絶縁材料で形成された絶縁基板であって、基板１００には、同軸コネクタ１０を構成する、後述の外部導体の端子部（または第３接続部）や、内部導体の第２接続部（または端子部）に対応して、略円形断面形状のスルーホール１０２が貫設されている。また、スルーホール１０２の内周面には全面にわたって、図示しない銅めっき等の表面処理が施されていると共に、基板１００の表面側および裏面側においてスルーホール１０２の開口部の周囲には、フランジ状のランド部１０４が設けられている。さらに、スルーホール１０２の内面に施されためっき層は、ランド部１０４を介して基板１００の表面に形成されているプリント配線（図示せず）と相互に接続されるように形成されている。加えて、スルーホール１０２の内面に施されためっき層の表面には、クリーム半田（半田粉末と液体のフラックスを適当な粘度になるように混合してクリーム状にしたもの）が塗布（ペースト）されている。（図８参照）

＜同軸コネクタ＞
同軸コネクタ１０は、図１に示す第１実施形態のリフロー実装構造を構成する同軸コネクタであって、図４～図７に示すように、内部導体３０と絶縁体５０と外部導体７０とで主に構成されている。なお、本実施形態では、同軸コネクタ１を、ジャックコネクタとして構成した場合を示しているが、プラグコネクタとして構成してもよい。

［内部導体］
内部導体３０は、相手コネクタ（図示せず）の端子と接触する第２接触部３２、および基板１００に実装される第２接続部３４を有している。また、図５に示す内部導体３０は、第２接触部３２が略円筒状をなし、第２接続部３４が略円柱状または略円錐状をなしている。内部導体３０は、金属製であり、公知技術のプレス加工や切削加工によって製作されている。内部導体３０の材質としては、バネ性や導電性や寸法安定性などが要求されるので、黄銅やベリリウム銅やリン青銅等を挙げることができる。本実施形態では、内部導体３０に、絶縁体５０の内部に位置決め固定される保持部３６をさらに有している。

第２接触部３２は、相手コネクタの端子と接触し易いように相手コネクタの形状に合わせて適宜設計しているが、本実施例では略円筒状に形成されている。また、第２接触部３２の先端は、弾性（バネ性）を付加するために２箇所にスリットが形成されている。

第２接続部３４は、基板１００に接続される部分である。基板への接続方法としては、基板１００のスルーホール１０２に、内部導体３０の第２接続部３４を挿入した後に、リフロー処理を施すことによって挿入実装（半田実装）すればよい。本実施例においては、前記スルーホール１０２に挿入した後に半田付けする一般的なものを図示したが、本発明の接続構造である後述する外部導体７０の端子部７４と同様の構造にしたものであってもよい。

保持部３６は、絶縁体５０に位置決め固定できる部分であればよく、例えば、圧入や引っ掛け（ランス）や溶着や一体成形等によって、絶縁体３０に位置決め固定する場合が挙げられる。図４に示す同軸コネクタでは、内部導体３０を絶縁体５０への圧入によって保持または固定をした場合を示している。保持部３６の形状・大きさは、保持力、加工性、強度等を考慮して適宜設計する。保持部３６は、第２接触部３２と第２接続部３４の間、図５では内部導体３０のほぼ中間位置に形成されている場合を示しており、矢尻状の突起を設けて絶縁体５０の凹部５２に引っ掛ける（係合させる）ことにより固定することができる。

内部導体３０は、図５に示すように、第２接続部３４の挿入先端側部分が、基板１００のスルーホール１０２の孔径よりも細いことが、自動搬送で実装を行なう際の、基板１００のスルーホール１０２への内部導体３０の第２接続部３４の挿入を容易にする点で好ましく、さらに、内部導体３０の第２接続部３４を、挿入先端に向かってテーパー形状に形成することがより好適である。

［絶縁体］
絶縁体５０は、電気絶縁性のプラスチックであり、公知技術の射出成形や切削加工によって製作され、この材質としては寸法安定性や加工性やコスト等を考慮して適宜選択するが、一般的にはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリアミド（６６ＰＡ、４６ＰＡ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリカーボネート（ＰＣ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、これらの合成材料を挙げることができる。本実施形態では、切削加工によって製作した場合を示している。

絶縁体５０は、内部導体３０と外部導体７０との間を電気的に絶縁するために設けられる部材であって、内部導体３０が配列・保持されている。絶縁体５０は、断面形状が、図６に示すように同軸コネクタ１０の開口端Ｆ側に向かって延びる円筒状先端部分５６と、この円筒状先端部分５６よりも外径が大きい円筒状後端部分５８とを備えて、全体として略凸形状を有している。円筒状先端部分５６は、挿入される相手コネクタの円筒状部分が嵌合連結される部分であり、また、円筒状後端部分５８は、外部導体７０の内部に位置決めするための部分である。円筒状先端部分５６の大きさおよび形状は、相手コネクタの円筒状部分が嵌合連結できるように適宜設計すればよく、また、円筒状後端部分５８の大きさおよび形状は、外部導体７０に挿入かつ保持できればよく、保持力、強度、加工性等を考慮して適宜設計すればよい。

また、絶縁体５０には、内部導体３０が貫通して両端側に突出した状態で保持する挿入孔５４が設けられている。絶縁体５０の挿入孔５４は、内部導体３０を圧入や引っ掛け（ランス）や溶着等によって固定することができる。本実施形態では、内部導体３０を圧入によって絶縁体５０に固定している。

［外部導体］
外部導体７０は、絶縁体５０を覆うとともに相手コネクタと接触する第３接触部７２と、基板１００のスルーホール１０２に挿入される端子部７４を有し、本実施形態では、第３接触部７２と端子部７４とが、同一材料で一体に形成されている場合を示しているが、第３接触部７２と端子部７４とを、異なる材料からなる部材を連結して一体的に構成することもできる。外部導体７０は、本発明では、導電性を有していれば、ばね弾性力を必ずしも有している必要はなく、剛体であってもよいことから、外部導体７０としては、黄銅、ベリリウム銅、リン青銅、ステンレス鋼、アルミニウム系材料などのあらゆる金属材料や、導電性カーボン材料、導電性プラスチック材料、導電性セラミックス材料などの導電性材料を用いることも可能である。

外部導体７０は、公知技術のプレス加工、射出成形、切削加工等によって作製することができる。本実施形態では、切削加工によって作製されている場合を示している。外部導体７０の内部に、絶縁体５０が圧入によって位置決め保持されている。本実施形態では、外部導体７０の内部に、絶縁体５０が圧入によって固定されているが、固定できれば如何なる固定方法を採用してもよく、引っ掛け（ランス）、溶着、一体成形（インサート成形）などで固定すればよい。

第３接触部７２は、絶縁体５０を覆うとともに相手コネクタと接触する部分であって、相手コネクタに対して分離可能な係合（嵌合）連結および接続を行うことができる形状を有していればよい。第３接触部７２は、本実施形態では略円筒形状をなしている。

端子部７４については、本発明の最も重要な部分であるので、以下で詳細に述べる。
ところで、接続対象物、例えば同軸コネクタは、その端子部を基板のスルーホールに挿入した後にリフロー処理することにより、基板に同軸コネクタを実装することができるが、従来のリフロー実装構造では、基板のスルーホールに挿入される接続対象物の端子部が、一定の太さ（径）寸法で形成されたストレート形状（円柱状）を有する場合が一般的であるため、端子部をスルーホール内に強固に半田付けすることはできなかった。

図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来のリフロー実装構造の製造方法を説明した図である。従来のリフロー実装構造の製造方法は、まず、端子部を有する接続対象物、図１３（ａ）では、同軸コネクタ１１０と、スルーホールを形成した基板１００とを用意する。この場合、同軸コネクタ１１０は、端子部１７４が一定の太さ（径）寸法をもつ円柱状を有し、また、基板１００には、スルーホール１０２が形成されており、スルーホール１０２の内面には、銅めっきが形成されているとともに、スルーホール１０２内にはクリーム半田が充填されている。そして、図１３（ａ）では、このような端子部を有する同軸コネクタの端子部を基板のスルーホールに挿入する。図１３（ｂ）は、スルーホール内への端子部の挿入が完了し、同軸コネクタが基板に載置された状態を示したものである。このように、スルーホール内への端子部の挿入が完了した後は、端子部の先端面や側面によって、スルーホール内に予め充填されていたクリーム半田がスルーホールの外部に押し出されることになる結果、スルーホールの内面と端子部と外面との間に残存するクリーム半田の量は少なくなる。そして、スルーホール内への端子部の挿入が完了した後に、図１３（ｃ）に示すようにリフロー処理を行なって挿入実装したとしても、スルーホールの内面と端子部と外面との間に存在するクリーム半田の量は、リフロー処理後もほとんど増加することがないので、スルーホール内に挿入された端子部の半田付け性は十分に得られない場合が多い。さらに、実装された同軸コネクタが基板から引き離す方向に引っ張られた場合に、スルーホールの内面や、スルーホール内に存在する半田に対して、端子部の引っ掛かる部分が存在しないため、基板に対する同軸コネクタの引抜強度も低い。

このため、本発明のリフロー実装構造は、図２に示すように、端子部７４を、挿入先端Ｔから端子部７４の延在方向Ｄに３分割して、先端側挿入部分７６、中間挿入部分７８および基端側挿入部分８０とするとき、中間挿入部分７８は、スルーホール１０２の内面に向かって迫り出している突出部８２を有し、基端側挿入部分８０は、突出部８２の上面８２ａとの境界をなす一端Ｅ１から、端子部７４の挿入基端Ｅ２まで延在する特定外面８４を有し、基端側挿入部分８０の外面からスルーホール１００の対向する内面までの距離ｄを測定したとき、特定外面８４は、距離ｄが最も長い部分をもち、特定外面８４と、突出部８２の上面８２ａと、特定外面８４および突出部８２の上面８２ａを取り囲むスルーホール１００の内面とによって、半田溜まり空間Ｓを区画形成する構成を採用したことにある。この構成を採用することによって、基板１００に形成したスルーホール１０２に、同軸コネクタ１０の端子部７４を挿入し、リフロー処理によって、基板１００に同軸コネクタ１０を挿入実装することができ、しかも、実装された同軸コネクタ１０が基板１００から引き離す方向に引っ張られた場合であっても、基板１００に対する同軸コネクタ１０の接続強度（引抜強度）が高く、かつ、バラツキの少ない安定した接続強度を得られるリフロー実装構造を形成することができる。

ここで、端子部７４の中間挿入部分７８に突出部８２を設けた理由は、従来のようにストレート状（円柱状）の端子部の場合と比べて、スルーホールの内面に塗布（ペースト）してある半田を、端子部の外面で擦って挿入方向に押し出す量が減り、特に、スルーホールの内面の下側部分がそのまま内面に付着したままであるので、端子部はスルーホール内に強固に半田付けすることができる。

なお、突出部８２は、中間挿入部分７８の周方向（端子部７４の延在方向Ｄに対して直交する方向）の全周にわたって配設してもよいが、端子部７４の強度を確保する点から、外面側（図７、図９、図１０）あるいは内面側（図１１）に部分的に設けることが好ましい。

また、基端側挿入部分８０の外面（外周面）からスルーホール１００の対向する内面までの距離ｄを測定したときに、特定外面８４が、スルーホール１００の対向する内面までの距離ｄが最も長い部分をもつように構成したのは、かかる構成によって、半田溜まり空間Ｓの容積を有効に大きくすることができ、半田溜まり空間Ｓ内に十分な量の半田が、リフロー時に流れ込んで、端子部７４の突出部８２の引き抜き方向への障害物として存在する結果、引抜強度が高いリフロー実装構造を形成することができる。

端子部７４は、突出部８２を有する中間挿入部分７８が、スルーホール１００に対して緊密に圧入されていてもよいが、端子部７４の突出部８２を有する中間挿入部分７８の太さ（径）寸法を、スルーホールの内径寸法よりも小さく、好ましくは寸法比で５～３０％だけ小さく設定することが好ましい。これによって、自動搬送での実装を容易にするとともに、端子部７４の挿入時における突出部８２でのスルーホール１０２の内面に塗布されている半田が、スルーホール内から押し出されにくくなって、半田付け性が向上するからである。

また、端子部７４を構成する、先端側挿入部分７６、中間挿入部分７８および基端側挿入部分８０の延在方向の寸法比率は、端子部の全体比率を１００％とするとき、それぞれ、２０～８０：１０～４０：１０～４０の範囲であることが好ましい。

さらに、端子部７４の先端側挿入部分７６は、スルーホール１０２の挿入側開口１０６に対して挿入しやすい形状をもつ誘い部８６を有することが好ましい。これによって、端子部７４が、スルーホール１０２内への挿入が容易になるため、自動搬送での実装が可能になる。また、誘い部８６の形成によって、スルーホール１０２内に塗布（ペースト）されていた半田が、挿入された端子部７４によって押し出される現象も抑制され、さらに、スルーホール１０２内に存在する半田の基板１００の裏面への回りこみも容易になる結果として、基板１００に対する同軸コネクタ１０の引抜強度はより一層高くすることができる。

図１に示す本実施形態では、誘い部８６が、中間挿入部分７８に設けた突出部８２との境界端Ｅ３から端子部７４の挿入先端Ｔに向かってテーパー形状となるように形成した場合を示している。

他の実施形態として、図７に示す同軸コネクタ１０の外部導体７０を、例えば、図９～図１１に示す外部導体７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに設計変更する場合が挙げられる。図９に示す外部導体７０Ａは、誘い部８６Ａを、端子部７４Ａの先端側挿入部分７６Ａの内面側にテーパー状に形成したものである。また、図１０に示す外部導体７０Ｂは、誘い部８６Ｂを、端子部の先端側挿入部分７６Ｂの全周面にわたってテーパー状（円錐状）に形成したものである。さらに、図１１に示す外部導体７０Ｃは、突出部８２Ｃを、端子部７４Ｃの中間挿入部分７８Ｃの内面側に形成するとともに、誘い部８６Ｃを、端子部７４Ｃの先端側挿入部分７６Ｃの外面側にテーパー状に形成したものである。

加えて、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、他の実施形態のリフロー実装構造を構成するのに用いられる多極コネクタ１１を示したものであって、各７本が２列で配置され、合計１４本のコンタクト１２と、これらのコンタクト１２を配列・保持するハウジング１４と、固定具１６とを具えている場合を示す。コンタクト１２は、相手コネクタ（図示せず）の端子と接触する第１接触部、および基板のスルーホールに挿入される端子部７４Ｄを有し、この端子部７４Ｄは、上述した同軸コネクタ１０を構成する外部導体７０の端子部７４と同様、突出部８２Ｄを有する構成を有している。また、ハウジング１４は、コンタクト１２を配列・保持する部材であって、上述した絶縁体５０と同様な材質で構成されている。さらに、固定具１６も、基板１００のスルーホール１０２に挿入される端子部７４Ｅを有している。この端子部７４Ｅも、上述した同軸コネクタ１０を構成する外部導体７０の端子部７４と同様、突出部８２Ｅを有する構成を有している。このため、図１２に示す多極コネクタの端子部は、上述した本実施形態の同軸コネクタ１０の端子部７４と同様の構成および効果を有している。このため、本実施形態の多極コネクタへの適用については、これ以上の説明は省略する。なお、端子部７４Ｄ、７４Ｅに関しては、固定具１６の端子部７４Ｅのみを、同軸コネクタ１０を構成する外部導体７０の端子部７４と同様の構成にし、コンタクト１２の端子部７４Ｄは、従来の構造とすることもできる。多極用コネクタの場合、特に基板１００への接続強度を鑑みると、固定具１６の端子部７４Ｅを、同軸コネクタ１０を構成する外部導体７０の端子部７４と同様の構成にすることが好ましい。

上述したところは、この発明の実施形態の例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、これまでの説明では、同軸コネクタや多極コネクタについて説明してきたが、本発明のリフロー実装構造は、これらのコネクタだけには限定されず、端子部を有しかつ端子部がスルーホールに挿入実装される構成を採用する、あらゆるコネクタに適用することができる。例えば、同軸コネクタで示した（図７、図９～１１）端子部の構造を、図１２に示す多極コネクタ１１のコンタクト１２や固定具１６に適用してよく、また、多極コネクタで示した（図１２）端子部の構造を、同軸コネクタの内部導体や外部導体に適用してもよい。

［リフロー実装構造の製造方法］
次に、本発明の同軸コネクタを基板に、リフロー処理によって挿入実装した代表的なリフロー実装構造の製造方法の例を説明する。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示すリフロー実装構造の製造方法を説明した図である。本発明のリフロー実装構造の製造方法は、まず、端子部を有する接続対象物、図８（ａ）では、上述した突出部８２をもつ端子部７４を有する同軸コネクタ１０と、基板１００とを用意する。基板１００は、スルーホール１０２が形成されており、スルーホール１０２の内面には、銅めっきＣが形成されているとともに、スルーホール１０２内にはクリーム半田Ｗが充填されている。そして、図８（ａ）では、このような端子部７４を有する同軸コネクタ１０の端子部７４を基板１００のスルーホール１０２に挿入する。図８（ｂ）は、スルーホール１０２内への端子部７４の挿入が完了し、同軸コネクタ１０が基板１００に載置された状態を示したものである。このように、スルーホール１０２内への端子部７４の挿入が完了した後は、端子部７４の先端面や側面に、スルーホール１０２内に予め充填されていたクリーム半田Ｗが満遍なく付着するため、スルーホール１０２の外部に押し出される半田は少なくなる。そして、スルーホール１０２内への端子部７４の挿入が完了した後に、図８（ｃ）に示すようにリフロー処理を行なって挿入実装を行なうと、半田溜まり空間Ｓに、基板表面に塗布していた半田Ｗが流れ込んで充填されることによって、端子部７４の外面全体は、スルーホール１０２内に存在する半田Ｗによって強固に半田付けされる。また、本発明のリフロー実装構造は、半田溜まり空間Ｓに充填された半田Ｗによって、端子部７４の突出部８２の上面側に位置するため、実装された同軸コネクタ１０が基板１００から引き離す方向に引っ張られた場合であっても、半田溜まり空間Ｓに充填された半田Ｗによって、端子部７４の突出部８２が引っ掛かることで、基板１００に対する同軸コネクタ１０の引抜強度が高いリフロー実装構造を製造することができる。図３は、図１に示す同軸コネクタ１０を基板１００に挿入実装したときの１つの端子部７４の外面と、スルーホール１０２の内面との間に充填された半田Ｗの状態を拡大して示したものである。

以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

（本発明品）
本発明品のリフロー実装構造は、同軸コネクタとしては、型番：ＭＣＸ型であり、図１に示す形状の端子部を有する同軸コネクタを使用し、また、基板としては、スルーホールのサイズがφ１．４ｍｍ、厚み１．６ｍｍであるプリント配線基板を使用した。端子部の外形寸法と、スルーホールの径寸法の関係は、端子部の長さ寸法が２．０～２．５ｍｍ、端子部の特定外面から測定したスルーホールの内面までの距離ｄが０．３～０．８ｍｍ、端子部の突出部８２の先端面８２ｂから測定したスルーホールの内面までの距離ｄ１が０～０．５ｍｍとなるように設定し、前記距離ｄと前記距離ｄ１の差ｄ－ｄ１は、少なくとも０．２ｍｍ以上となるようにした。

（従来品）
従来品のリフロー実装構造は、同軸コネクタの端子部が一定の太さ寸法をもつ四角柱状を有し、端子部の寸法が０．８ｍｍ×０．８ｍｍ×長さ２．０～２．５ｍｍ、スルーホール径を１．４ｍｍとしたことを除いては、本発明品と同様の同軸コネクタと基板を使用した。

［接続強度（引抜強度）］
端子部の接続強度は、リフローにて挿入実装した本発明品および従来品を各５個ずつ用意し、引張試験機により測定し、平均値および標準偏差σを算出した。評価結果を表１に示す。

表１に示す評価結果から、本発明品は、従来品に比べて、接続強度が約２３％向上するとともに、接続強度のバラツキ（標準偏差σ）が約３分の１に抑えられており、バラツキが少なく、安定して高い接続強度が得られているのがわかる。

１ リフロー実装構造
１０ 同軸コネクタ
１１ 多極コネクタ
１２ コンタクト
１４ ハウジング
１６ 固定具
３０ 内部導体
３２ 第２接触部
３４ 第２接続部
３６ 保持部
５０ 絶縁体
５２ 凹部
５４ 挿入孔
５６ 円筒状先端部分
５８ 円筒状後端部分
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ 外部導体
７２ 第３接触部
７４、７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ 端子部（または第３接続部）
７４Ｄ 端子部（または第１接続部）
７４Ｅ 端子部
７６、７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ 先端側挿入部分
７８ 中間挿入部分
８０ 基端側挿入部分
８２、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄ，８２Ｅ 突出部
８２ａ 突出部の上面
８４ 特定外面
８６、８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ 誘い部
１００ 基板
１０２ スルーホール
１０４ ランド部
１０６ スルーホールの挿入側開口
１１０ 同軸コネクタ
１７４ 端子部
ｄ 基端側挿入部分８０の外面からスルーホール１００の対向する内面までの距離
Ｔ 端子部の挿入先端
Ｓ 半田溜まり空間
Ｗ 半田

Claims (12)

1. スルーホールを有する基板と、前記基板の上面に位置する、前記スルーホールの挿入側開口から挿入される端子部を有する接続対象物とを具え、前記スルーホールに前記端子部を挿入した状態でのリフロー処理により、前記基板に前記接続対象物が実装されているリフロー実装構造において、
   前記端子部を、挿入先端から前記端子部の延在方向に３分割して、先端側挿入部分、中間挿入部分および基端側挿入部分とするとき、
   前記中間挿入部分は、
   前記中間挿入部分の周方向に部分的に設けられ、かつ前記スルーホールの内面に向かって迫り出している１つの突出部を有し、
   前記突出部の上面が、前記端子部の延在方向に対して略直交する方向に延在する面であり、
   前記基端側挿入部分は、
   前記突出部の上面との境界をなす一端から、前記端子部の挿入基端まで延在する特定外面を有し、前記基端側挿入部分の外面から前記スルーホールの対向する内面までの距離を測定したとき、前記特定外面は、前記距離が最も長い部分をもち、
   前記特定外面と、前記突出部の上面と、前記特定外面および前記突出部の上面を取り囲む前記スルーホールの内面とによって区画形成される、前記スルーホールの、前記基板の上面側の空間部分が、半田溜まり空間になることを特徴とするリフロー実装構造。
2. 前記先端側挿入部分は、前記スルーホールの挿入側開口に対して挿入しやすい形状をもつ誘い部を有する、請求項１に記載のリフロー実装構造。
3. 請求項１または２に記載のリフロー実装構造を構成するコネクタであって、
   相手コネクタの端子と接触する第１接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される前記端子部を有する前記接続対象物であるコンタクトと、
   該コンタクトが配列・保持されるハウジングと
   を具えるコネクタ。
4. 請求項１または２に記載のリフロー実装構造を構成するコネクタであって、
   相手コネクタの端子と接触する第１接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される第１接続部を有するコンタクトと、
   前記基板の前記スルーホールに挿入される前記端子部を有する前記接続対象物である固定具と、
   前記コンタクト及び前記固定具が配列・保持されるハウジングと
   を具えるコネクタ。
5. 前記コンタクトの前記第１接続部が、さらに前記端子部である、請求項４に記載のコネクタ。
6. 請求項１または２に記載のリフロー実装構造を構成する同軸コネクタであって、
   相手コネクタの端子と接触する第２接触部、および前記基板に実装される第２接続部を有する内部導体と、
   該内部導体が配列・保持されている絶縁体と、
   該絶縁体を覆うとともに前記相手コネクタと接触する第３接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される前記端子部を有する前記接続対象物である外部導体と、
   を具える同軸コネクタ。
7. 前記第２接続部は、挿入先端側部分が、前記基板の前記スルーホールの孔径よりも細い、請求項６に記載の同軸コネクタ。
8. 前記第２接続部は、挿入先端に向かってテーパー形状を有する、請求項６または７に記載の同軸コネクタ。
9. 請求項１または２に記載のリフロー実装構造を構成する同軸コネクタであって、
   相手コネクタの端子と接触する第２接触部、および前記基板に実装される前記接続対象物である端子部を有する内部導体と、
   該内部導体が配列・保持されている絶縁体と、
   該絶縁体を覆うとともに前記相手コネクタと接触する第３接触部、および前記基板の前記スルーホールに挿入される第３接続部を有する外部導体と、
   を具える同軸コネクタ。
10. 前記第３接続部は、挿入先端側部分が、前記基板の前記スルーホールの孔径よりも細い、請求項９に記載の同軸コネクタ。
11. 前記第３接続部は、挿入先端に向かってテーパー形状を有する、請求項９または１０に記載の同軸コネクタ。
12. 前記第３接続部が、さらに前記端子部である、請求項９に記載の同軸コネクタ。

Images