JP7389774B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、コネクタに関するものである。
従来から、樹脂製のハウジングと、このハウジングに設置される金属製の複数の端子とを有し、基板の載置面上に設置して使用される表面実装型のコネクタが公知である。例えば、下記特許文献1には、図27に示すように、複数の端子の全部が、基板の載置面上に形成された導電性のパッド部に半田付けされる表面実装端子として構成される表面実装型のコネクタが開示されている。
特開2015-210899号公報
上記特許文献1に開示されたコネクタに代表される従来のコネクタは、金属製の複数の表面実装端子を、樹脂製のハウジングに配列した構成を有しているので、半田リフロー工程におけるハウジングの熱膨張によって、表面実装端子の実装部が基板の載置面から持ち上げられる現象が発生することになる。この現象は、金属製の表面実装端子よりも樹脂製のハウジングの方が、熱膨張率が大きいために発生する。
従来のコネクタにおいて、全ての表面実装端子の形状が同じであれば、具体的には、表面実装端子におけるハウジングとの固定部から基板に半田付けされる実装部までの長さ寸法が同じであれば、たとえ半田付け時の熱影響によるハウジングの熱膨張によって表面実装端子の実装部が基板から持ち上げられたとしても、コプラナリティ(平坦性)は維持されるので問題が生じることは無い。
しかしながら、上記特許文献1に開示されたコネクタのように、ハウジングとの固定部から基板に半田付けされる実装部までの長さ寸法が異なる複数の表面実装端子が混在している場合には、固定部の高さが基板面から高い位置にあるほどハウジングの熱膨張による影響が大きくなる。つまり、図27に示される従来のコネクタにおいては、半田付け時の熱影響によって表面実装端子が有する固定部の高さに応じて実装部の持ち上がり量が異なることとなり、コプラナリティが劣化(実装部高さのバラツキが発生)するので、半田付け不良が発生しやすいといった課題が存在していた。
よって本発明は、ハウジングとの固定部から基板に半田付けされる実装部までの長さ寸法が異なる複数の表面実装端子が混在している場合であっても、半田付け時の熱影響による基板からの実装部の持ち上がり量を低減することで、表面実装端子を基板に安定して実装することができるコネクタを提供することを目的とする。
本発明に係るコネクタは、樹脂製のハウジングと、前記ハウジングに設置される金属製の複数の端子と、を有し、互いに直交する第1方向と第2方向とで形成される平面に平行な載置面を有する基板の載置面上に設置されるコネクタであって、前記複数の端子の一部又は全部が、複数の表面実装端子として構成され、前記複数の表面実装端子の夫々は、前記ハウジング内部に配置される端子部と、前記ハウジングに固定される固定部と、前記基板の載置面上に形成された導電性のパッド部に半田付けされる実装部と、を有し、前記複数の表面実装端子は、前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列されており、かつ、前記複数の表面実装端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置されるとともに、第2方向の一方側から他方側への配列順に従って、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列され、第1方向および第2方向とは直交する第3方向から前記基板の載置面を見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列される前記複数の表面実装端子の列が2列以上となるように配列されており、前記複数の表面実装端子の全ての列において、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置され、かつ、第2方向の一方側の最も端に配置される全ての列の表面実装端子は、前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、重なる位置に配置されていることを特徴とするものである。
すなわち、半田リフロー工程中の表面実装端子の実装部には、固定部の高さに依存した持ち上がりが発生し、コプラナリティが劣化するが、コプラナリティが劣化したがゆえに半田リフロー工程中の振動や溶融半田の表面張力によって、コネクタの姿勢が傾きやすくなる。そして、コネクタの姿勢が傾く際には、固定部の高さが最も低い位置にある表面実装端子の実装部が支点(傾く際の回転中心)となる。本発明に係るコネクタでは、支点となる表面実装端子が配列方向の一方側の最も端(外側)に配置されているので、コネクタの姿勢が傾くことによって、全ての表面実装端子の実装部の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、半田付け不良の発生が抑制される。なお、支点となる表面実装端子が配列方向の一方側の最も端(外側)に配置されていない場合は、支点を挟んで一方の側の表面実装端子の実装部の位置は下がるが、他方の側の表面実装端子の実装部の位置は上がる(溶融半田から離れる)ことになるので、他方の側の表面実装端子には半田付け不良が発生しやすくなる。また、本発明のコネクタでは、第3方向から前記基板の載置面を見たときの表面実装端子の列が2列以上となるように配列されている場合であっても、支点となる表面実装端子がハウジングを第1方向から見たときに重なる位置に配置されているので、コネクタの姿勢が傾く際の回転中心は一致しており、全ての配列の表面実装端子の実装部の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することとなる。
また、本発明のコネクタでは、前記複数の端子は、複数のスルーホール端子を含み、前記複数のスルーホール端子の夫々は、前記ハウジング内部に配置される端子部と、前記ハウジングに固定される固定部と、前記基板の載置面上に形成されたスルーホールを導通した状態で半田付けされる実装部と、を有し、前記複数の端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も大きい端子の全てをスルーホール端子とすることができる。すなわち、本発明のコネクタでは、表面実装端子とスルーホール端子が混在するが、固定部の高さが最も高い位置に配置される端子の全てをスルーホール端子とすることで、表面実装端子の固定部の高さは相対的に低くなり、ハウジングの熱膨張による影響は低減されることとなる。
さらに、本発明のコネクタでは、前記スルーホール端子が有する固定部の直下に固定部が位置する前記表面実装端子は、当該表面実装端子が有する固定部と実装部との間にクランク形状に屈曲したクランク部を設けることで、当該表面実装端子が有する実装部を、前記スルーホール端子が有する実装部よりも前記ハウジングから離れた位置で前記基板のパッド部に半田付けすることができる。すなわち、本発明のコネクタでは、最も高い位置のスルーホール端子の直下に位置する表面実装端子の固定部はスルーホール端子の内側(ハウジング側)になるが、表面実装端子の固定部と実装部の間にクランク形状に屈曲したクランク部を設けることで、表面実装端子の実装部を外側に導くことができ、外観検査が容易になる。
本発明に係る他のコネクタは、樹脂製のハウジングと、前記ハウジングに設置される金属製の複数の端子と、を有し、互いに直交する第1方向と第2方向とで形成される平面に平行な載置面を有する基板の載置面上に設置されるコネクタであって、前記複数の端子の一部が、複数の表面実装端子として構成され、前記複数の表面実装端子の夫々は、前記ハウジング内部に配置される端子部と、前記ハウジングに固定される固定部と、前記基板の載置面上に形成された導電性のパッド部に半田付けされる実装部と、を有し、前記複数の表面実装端子は、前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列されており、かつ、前記複数の表面実装端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置されるとともに、第2方向の一方側から他方側への配列順に従って、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列され、前記複数の端子は、複数のスルーホール端子を含み、前記スルーホール端子が有する固定部の直下に固定部が位置する前記表面実装端子は、当該表面実装端子が有する固定部と実装部との間にクランク形状に屈曲したクランク部を設けることで、当該表面実装端子が有する実装部が、前記スルーホール端子が有する実装部よりも前記ハウジングから離れた位置で前記基板のパッド部に半田付けされることを特徴とするものである。
すなわち、半田リフロー工程中の表面実装端子の実装部には、固定部の高さに依存した持ち上がりが発生し、コプラナリティが劣化するが、コプラナリティが劣化したがゆえに半田リフロー工程中の振動や溶融半田の表面張力によって、コネクタの姿勢が傾きやすくなる。そして、コネクタの姿勢が傾く際には、固定部の高さが最も低い位置にある表面実装端子の実装部が支点(傾く際の回転中心)となる。本発明に係るコネクタでは、支点となる表面実装端子が配列方向の一方側の最も端(外側)に配置されているので、コネクタの姿勢が傾くことによって、全ての表面実装端子の実装部の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、半田付け不良の発生が抑制される。なお、支点となる表面実装端子が配列方向の一方側の最も端(外側)に配置されていない場合は、支点を挟んで一方の側の表面実装端子の実装部の位置は下がるが、他方の側の表面実装端子の実装部の位置は上がる(溶融半田から離れる)ことになるので、他方の側の表面実装端子には半田付け不良が発生しやすくなる。また、本発明のコネクタでは、最も高い位置のスルーホール端子の直下に位置する表面実装端子の固定部はスルーホール端子の内側(ハウジング側)になるが、表面実装端子の固定部と実装部の間にクランク形状に屈曲したクランク部を設けることで、表面実装端子の実装部を外側に導くことができ、外観検査が容易になる。
また、本発明に係る他のコネクタは、第1方向および第2方向とは直交する第3方向から前記基板の載置面を見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列される前記複数の表面実装端子の列が2列以上となるように配列されており、前記複数の表面実装端子の全ての列において、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置され、かつ、第2方向の一方側の最も端に配置される全ての列の表面実装端子は、前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、重なる位置に配置することができる。
さらに、本発明に係る他のコネクタでは、前記複数のスルーホール端子の夫々は、前記ハウジング内部に配置される端子部と、前記ハウジングに固定される固定部と、前記基板の載置面上に形成されたスルーホールを導通した状態で半田付けされる実装部と、を有し、前記複数の端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も大きい端子の全てをスルーホール端子とすることができる。
本発明によれば、ハウジングとの固定部から基板に半田付けされる実装部までの長さ寸法が異なる複数の表面実装端子が混在している場合であっても、半田付け時の熱影響による基板からの実装部の持ち上がり量を低減することで、半田付け不良の発生が抑制され、表面実装端子を基板に安定して実装したコネクタを提供することができる。
第1の実施形態のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 第1の実施形態のコネクタの正面図である。 第1の実施形態のコネクタの背面図である。 第1の実施形態のコネクタの左側面図である。 図2中の符号A-A線で示される箇所の縦断面を示す断面図である。 第1の実施形態のコネクタが有する複数の端子を示す斜視図である。 第2の実施形態のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 第2の実施形態のコネクタの上面図である。 第3の実施形態のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 第3の実施形態のコネクタの上面図である。 第4の実施形態のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 第4の実施形態のコネクタの上面図である。 第5の実施形態のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 第5の実施形態のコネクタの上面図である。 第6の実施形態のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 第6の実施形態のコネクタの正面図である。 第6の実施形態のコネクタの上面図である。 第6の実施形態のコネクタが有する複数の端子を示す斜視図である。 本実施例のコネクタを正面右上方から見た場合の斜視図である。 本実施例のコネクタを背面左上方から見た場合の斜視図である。 本実施例のコネクタの正面図である。 本実施例のコネクタを背面左上方から見た場合の分解斜視図である。 本実施例のコネクタから一部の部材(カバーシェル)を取り除いた状態で背面左上方から見た場合の斜視図である。 本実施例のコネクタから一部の部材(カバーシェル)を取り除いた状態で背面側から見た場合の背面図である。 本実施例のコネクタが有する複数の端子を正面左上方から見た場合の斜視図である。 本実施例のコネクタが有する複数の端子を背面右上方から見た場合の斜視図である。 特許文献1の発明に係る表面実装型コネクタの背面図である。
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
[第1の実施形態]
図1~図6を用いて、第1の実施形態のコネクタ100を説明する。なお、第1の実施形態では、説明の便宜のために第1方向、第2方向、第3方向を定義した。第1の実施形態において、第1方向は、前後方向である。図において、前後方向はX方向として示される。特に、前方を+X方向、後方を-X方向とする。また、第1の実施形態において、第2方向は、左右方向である。図において、左右方向はY方向として示される。特に、右方を+Y方向、左方を-Y方向とする。さらに、第1の実施形態において、第3方向は、上下方向である。図において、上下方向はZ方向として示される。特に、上方を+Z方向、下方を-Z方向とする。
図1~図5に示されるように、第1の実施形態のコネクタ100は、樹脂製のハウジング110と、ハウジング110に設置される金属製の複数の端子である複数の表面実装端子120と、を有している。第1の実施形態のコネクタ100では、本発明に係る複数の端子の全部が表面実装端子120として構成されている。第1の実施形態では、表面実装端子120は7個設置されている。
また、図1に示されるように、第1の実施形態のコネクタ100は、第1方向であるX方向と第2方向であるY方向とで形成されるXY平面に平行な載置面を有する基板10の載置面上に設置して使用される。第1の実施形態の基板10は、例えばプリント配線板と呼ばれるものであり、基板10の載置面上には、7個の表面実装端子120と半田接続される導電性のパッド部11が形成されている。
図1~図5を参照して、第1の実施形態のコネクタ100では、正面側に開口した開口部に不図示の相手側コネクタを挿入することで、第1の実施形態のコネクタ100と相手側コネクタとの電気的な接続が行われる。また、第1の実施形態のコネクタ100では、基板10の載置面上に形成された導電性のパッド部11を介して、コネクタ100と基板10の回路配線との接続を行うことができる。
図5に示されるように、第1の実施形態のハウジング110は、第1方向であるX方向と平行な方向に抜ける開口を備えた樹脂製の部材である。ハウジング110の後方から前方に向けて表面実装端子120を差し込むことで、ハウジング110の開口内部に端子部121を配置することができる。また、ハウジング110の底面には、不図示の脚部などを設け、この不図示の脚部を基板10との接続に用いることで、基板10に対するハウジング110の安定した設置を実現することができる。
図6に示されるように、第1の実施形態の表面実装端子120は、全体の外観形状が金属製の棒状部材を2箇所で互いに逆方向(縦方向と水平方向)に90度折り曲げた概略クランク形状をした部材である。前方に向けて延びる部位は端子部121として構成され、不図示の相手側コネクタとの電気的な接続に用いられる。端子部121は、ハウジング110の後方から前方に向けて表面実装端子120を差し込んだ際に、ハウジング110の開口内部に配置される部位である。
また、第1の実施形態の表面実装端子120は、ハウジング110の後方から前方に向けて表面実装端子120を差し込んだ際に、ハウジング110と固定接続される部位としての固定部122を有している。第1の実施形態の固定部122は、第1方向であるX方向に向けて延びる棒状部材として構成されているが、例えば、ハウジング110との確実な固定接続のために、固定部122の表面形状に凹凸形状を付与してハウジング110との固定のための摩擦力を向上したり、鍔状の部位を追加してハウジング110との固定の補強や位置決めをしたりしてもよい。
さらに、第1の実施形態の表面実装端子120は、後方において、XY平面に平行な載置面を有する基板10の載置面と平行な方向に延びる実装部123を有する。実装部123は、基板10の載置面上に形成された導電性のパッド部11に半田付けされる部位である。実装部123とパッド部11との半田付け方法としては、例えば、あらかじめクリーム半田をパッド部11の位置に印刷しておき、実装部123とパッド部11とが接するように基板10にコネクタ100を配置した状態でリフロー炉に投入し、リフロー炉での加熱によってクリーム半田が溶けることで、実装部123とパッド部11との半田接合を完了させることができる。
図3に示されるように、第1の実施形態のコネクタ100が有する7個の表面実装端子120は、基板10の載置面上に設置されるコネクタ100を第1方向に沿って後方側から見たときに、第2方向である左側面側から右側面側に並んで配列されている。また、第1の実施形態では、7個の表面実装端子120のうち、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120が第2方向である左側面側の最も端(つまり、左端であって、図3における紙面右端)に配置されるとともに、第2方向である左側面側から右側面側への配列順に従って、実装部123から固定部122までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列されるという構成を有している。
ここで、半田リフロー工程中の表面実装端子120の実装部123には、固定部122の高さに依存した持ち上がりが発生し、コプラナリティが劣化するが、コプラナリティが劣化したがゆえに半田リフロー工程中の振動や溶融半田の表面張力によって、コネクタ100の姿勢が傾きやすくなる。そして、コネクタ100の姿勢が傾く際には、固定部122の高さが最も低い位置にある表面実装端子120の実装部123が支点(傾く際の回転中心)となることが、発明者らの研究によって明らかとなっている。
かかる知見に基づいて上掲した特許文献1に開示された従来のコネクタ構造を検証すると、実装部123から固定部122までの長さ寸法が異なる複数の表面実装端子が互い違いに配置されている場合、半田リフロー工程中の熱影響によって、実装部123から固定部122までの長さ寸法が大きいほど膨張する長さ寸法も大きくなり、複数の表面実装端子の実装部の位置は実装部123から固定部122までの長さ寸法に依存して位置変動を起こすので、コプラナリティの劣化による半田付け不良が発生しやすくなる。
また、図3に示されるような第1の実施形態のコネクタ100とは異なり、支点となる表面実装端子120が配列方向の一方側の最も端(例えば、左端や右端などの外側)に配置されていない場合には、支点を挟んで一方の側の表面実装端子120の実装部123の位置は下がるが、他方の側の表面実装端子120の実装部123の位置は上がる(溶融半田から離れる)ことになるので、他方の側の表面実装端子120には半田付け不良が発生しやすくなる。
しかしながら、第1の実施形態のコネクタ100では、図3で示すように、支点となる表面実装端子120が配列方向の左側面側の最も左端(外側)に配置されているので、コネクタ100の姿勢が傾くことによって、全ての表面実装端子120の実装部123の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、半田付け不良の発生が抑制されることになる。つまり、図3で示されるように、第1の実施形態のコネクタ100は、7個の表面実装端子120のうち、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120が左側面側の最も左端(図3における紙面右端)に配置されるとともに、左側面側から右側面側への配列順に従って、実装部123から固定部122までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列されるという構成を有しているので、コプラナリティの劣化を最小限に抑えることができ、半田付け不良が発生し難いコネクタ100を実現することができている。なお、これらの効果は、発明者らによるシミュレーションや実証研究によって、効果確認が成されていることを付言しておく。
以上、図1~図6を用いることで、第1の実施形態のコネクタ100が備える構成と、当該構成により発揮される有意な作用効果についての説明を行った。ただし、本発明の技術的範囲は上記した第1の実施形態に記載の範囲には限定されない。上記第1の実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。そこで次に、本発明のコネクタが取り得る多様な変形形態例である第2の実施形態から第6の実施形態について、図7~図18を用いて説明を行う。なお、以下に説明する第2の実施形態から第6の実施形態において、上述した第1の実施形態と同一又は類似する部材については、同一符号を付すことで説明を省略する場合がある。また、第1の実施形態で定義した第1方向、第2方向、第3方向についても、同様の定義として説明を行う。
[第2の実施形態]
図7および図8を参照して、第2の実施形態のコネクタ200を説明する。
第2の実施形態のコネクタ200は、図8に示されるように、第3方向に沿って上方から基板10の載置面を見たときに、第2方向である左側面側から右側面側に並んで配列される複数の表面実装端子120の列が2列となるように配列されている。つまり、第2の実施形態では、図8において、符号Bを付した一点鎖線で示すハウジング110に近い列と、符号Cを付した一点鎖線で示すハウジング110から遠い列との2列で、複数の実装部123が配列されている。
そして、図7に示されるように、第2の実施形態のコネクタ200は、複数の表面実装端子120の全ての列で見たときに、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120を左側面側の最も左端に配置する構成を有している。また、第2の実施形態では、第2方向である左側面側から右側面側への配列順に従って、実装部123から固定部122までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように、複数の表面実装端子120が配列されている。
つまり、第2の実施形態のコネクタ200では、図7で示すように、半田リフロー工程中で支点となる表面実装端子120が配列方向の左側面側の最も左端(外側)に配置されているので、たとえ複数の表面実装端子120の列が2列となるように配列されている場合であっても、最も左端(外側)に配置されている表面実装端子120が支点となってコネクタ100の姿勢が傾くので、全ての表面実装端子120の実装部123の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、従来技術に比べて半田付け不良の発生が抑制されることになる。したがって、第2の実施形態のコネクタ200によれば、半田付け不良の発生を好適に防止することができる。
[第3の実施形態]
図9および図10を参照して、第3の実施形態のコネクタ300を説明する。
第3の実施形態のコネクタ300は、図10に示されるように、第3方向に沿って上方から基板10の載置面を見たときに、第2方向である左側面側から右側面側に並んで配列される複数の表面実装端子120の列が2列となるように配列されている。つまり、第3の実施形態では、図10において、符号Dを付した一点鎖線で示すハウジング110に近い列と、符号Eを付した一点鎖線で示すハウジング110から遠い列との2列で、複数の実装部123が配列されている。
また、図9に示されるように、第3の実施形態のコネクタ300は、複数の表面実装端子120の全ての列(符号Dの列と、符号Eの列の両方の列)において、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120が第2方向である左側面側の最も左端に配置される構成を有している。さらに、図9および図10に示されるように、第3の実施形態のコネクタ300において、第2方向である左側面側の最も左端に配置される全ての列の表面実装端子120が、基板10の載置面上に設置されるコネクタ300を第1方向である前後方向から見たときに、図10中の符号Fを付した一点鎖線で示す位置の線上に重なるように配置される構成を備えている。
そして、第3の実施形態では、複数の表面実装端子120の全ての列(符号Dの列と、符号Eの列の両方の列)において、第2方向である左側面側から右側面側への配列順に従って、実装部123から固定部122までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように、複数の表面実装端子120が配列されている。
つまり、第3の実施形態のコネクタ300では、図9で示すように、半田リフロー工程中で支点となる表面実装端子120が配列方向の左側面側の最も左端(外側)に配置されており、さらに、かかる配置構成は、複数の表面実装端子120の全ての列(符号Dの列と、符号Eの列の両方の列)に対して採用されているので、たとえ複数の表面実装端子120の列が2列となるように配列されている場合であっても、コネクタ300全体として、最も左端(外側)に配置されている表面実装端子120が支点となってコネクタ100の姿勢が傾くので、全ての表面実装端子120の実装部123の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、従来技術に比べて半田付け不良の発生が抑制されることになる。したがって、第3の実施形態のコネクタ300によれば、半田付け不良の発生を好適に防止することができる。
[第4の実施形態]
図11および図12を参照して、第4の実施形態のコネクタ400を説明する。
本発明のコネクタについては、図11および図12に示す第4の実施形態のコネクタ400のように、複数の端子として、複数の表面実装端子120と、複数のスルーホール端子130とが混在する構成を採用することができる。第4の実施形態では、表面実装端子120が5個設置され、スルーホール端子130が4個設置される形態例が示されている。
図11で示すように、複数のスルーホール端子130の夫々は、ハウジング110内部に配置される端子部131と、ハウジング110に固定される固定部132と、基板10の載置面上に形成されたスルーホール12を導通した状態で半田付けされる実装部133と、を有している。そして、第4の実施形態のコネクタ400では、複数の表面実装端子120と、複数のスルーホール端子130とで構成される複数の端子のうち、実装部123,133から固定部122,132までの長さ寸法が最も大きい端子の全てが、スルーホール端子130となるように構成されている。
本発明のコネクタでは、表面実装端子のコプラナリティの劣化による半田付け不良の問題を解決するために、半田リフロー工程中で支点となる表面実装端子120が配列方向の左側面側の最も左端(外側)に配置されている必要がある。そのため、本発明のコネクタが有する複数の表面実装端子120のうち、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120が、第2方向である左側面側の最も左端(もしくは、右側面側の最も右端)に配置される構成を採用する必要がある。しかしながら、スルーホール端子にはコプラナリティの劣化による半田付け不良の問題は生じないので、スルーホール端子130は実装部133から固定部132までの長さ寸法を考慮することなく自由に配置できる。そこで、複数の端子のうち、実装部123,133から固定部122,132までの長さ寸法が最も大きい端子の全てに対して、スルーホール端子130を採用すれば、半田リフロー工程中で支点となる表面実装端子120が配列方向の左側面側の最も左端(もしくは、右側面側の最も右端)に配置するという本発明の構成を適用しやすくなる。つまり、第4の実施形態のコネクタ400によれば、本発明のコネクタの適用範囲を拡大することができる。また、第4の実施形態のコネクタ400では、表面実装端子120とスルーホール端子130が混在するが、固定部122,132の高さが最も高い位置に配置される端子の全てをスルーホール端子130とすることで、表面実装端子120の固定部122の高さは相対的に低くなるので、ハウジング110の熱膨張による影響は低減されることとなる。
[第5の実施形態]
図13および図14を参照して、第5の実施形態のコネクタ500を説明する。この第5の実施形態のコネクタ500は、第4の実施形態のコネクタ400の変形例である。
図11および図12で示した第4の実施形態のコネクタ400では、表面実装端子120とスルーホール端子130のそれぞれが同一の列となるように配置されていた。しかし、本発明の適用範囲は、第4の実施形態で示されたような同一種類の端子が隣り合うように整列された構成には限られず、複数種類の端子が混在して配置される場合の構成も含まれる。
すなわち、図13および図14で示される第5の実施形態のコネクタ500のように、ハウジング110に近い列に対して、1個の表面実装端子120と、3個のスルーホール端子130が配列される構成を採用することができる。第5の実施形態のコネクタ500の場合でも、半田リフロー工程中で支点となる、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120が配列方向の左側面側の最も左端(外側)に配置されているので、たとえ複数の表面実装端子120と複数のスルーホール端子130が混在して配列されている場合であっても、最も左端(外側)に配置されている表面実装端子120が支点となってコネクタ100の姿勢が傾くので、全ての表面実装端子120の実装部123の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、従来技術に比べて半田付け不良の発生が抑制されることになる。したがって、第5の実施形態のコネクタ500においても、半田付け不良の発生を好適に防止することができる。
[第6の実施形態]
図15~図18を参照して、第6の実施形態のコネクタ600を説明する。
図15~図18に示す第6の実施形態のコネクタ600は、複数の端子として、複数の表面実装端子120,140と、複数のスルーホール端子130とが混在する構成を有している。ただし、第6の実施形態のコネクタ600については、図16に示すように、表面実装端子140の端子部141とスルーホール端子130の端子部131とが、図16中の符号Gを付した一点鎖線で示す線上に配置されるように、第3方向である上下方向で重なるように配置されている。この配置構成の場合、ハウジング110の背面側から出る端子が干渉してしまうことになる。
そこで、第6の実施形態では、スルーホール端子130が有する固定部132の直下に固定部142が位置する表面実装端子140については、図18に示すように、当該表面実装端子140が有する固定部142と実装部143との間で水平方向のクランク形状となるように屈曲したクランク部144を設けることとした。表面実装端子140にクランク部144を設けることで、当該表面実装端子140がスルーホール端子130を避けて配置されるとともに、当該表面実装端子140が有する実装部143が、スルーホール端子130が有する実装部133よりもハウジング110から離れた位置で基板10のパッド部11に半田付けされるので、本発明のコネクタにおける端子部の配置の自由度が増すことになる(特に、図15参照)。つまり、表面実装端子にクランク部を設けることで、本発明は、様々な形式のコネクタ形状に対して適用しやすくなり、実装部143の半田付け状態の外観検査も容易になる。
また、第6の実施形態においても、コネクタ600が有する複数の端子120,130,140のうち、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子120が、第2方向である左側面側の最も左端に配置されている。また、第6の実施形態のコネクタ600では、表面実装端子120,140とスルーホール端子130が混在するが、固定部122,132,142の高さが最も高い位置に配置される端子の全てをスルーホール端子130とすることで、表面実装端子120,140の固定部122,142の高さは相対的に低くなるので、ハウジング110の熱膨張による影響は低減されることとなる。したがって、第6の実施形態のコネクタ600においても、半田付け不良の発生を好適に防止することができる。
以上、図1~図18を用いることで、本発明のコネクタが取り得る種々の実施形態例としての第1の実施形態から第6の実施形態を説明した。次に、本発明のコネクタが取り得る具体的な構成としての実施例について、図19~図26を用いて説明を行う。なお、以下に説明する実施例において、上述した第1の実施形態から第6の実施形態と同一又は類似する部材については、同一符号を付すことで説明を省略する場合がある。また、第1の実施形態から第6の実施形態で定義した第1方向、第2方向、第3方向についても、同様の定義として説明を行う。
[実施例]
図19~図26に示されるように、本実施例のコネクタ700は、樹脂製のハウジング110と、ハウジング110に設置される金属製のカバーシェル112と、ハウジング110に設置される金属製の複数の端子の一部である複数の表面実装端子120,140と、ハウジング110に設置される金属製の複数の端子の残りの一部である複数のスルーホール端子130と、を有している。本実施例のコネクタ700では、クランク部144が無い表面実装端子120は2個設置されており、スルーホール端子130は3個設置されており、クランク部144を備える表面実装端子140は2個設置されている。
また、図19~図24に示されるように、本実施例のコネクタ700は、第1方向であるX方向と第2方向であるY方向とで形成されるXY平面に平行な載置面を有する基板10の載置面上に設置して使用される。本実施例の基板10は、例えばプリント配線板と呼ばれるものであり、基板10の載置面上には、合計で4個ある表面実装端子120,140と半田接続される4個の導電性のパッド部11と、3個あるスルーホール端子130と半田接続される3個のスルーホール12が形成されている。
図19~図24を参照して、本実施例のコネクタ700では、正面側に開口した開口部に不図示の相手側コネクタを挿入することで、本実施例のコネクタ700と相手側コネクタとの電気的な接続が行われる。また、本実施例のコネクタ700では、基板10の載置面上に形成された導電性のパッド部11とスルーホール12を介して、コネクタ700と基板10の回路配線との接続を行うことができる。
図19に示されるように、本実施例のハウジング110は、第1方向であるX方向と平行な方向に抜ける開口を備えた樹脂製の部材である。ハウジング110の後方から前方に向けて表面実装端子120,140やスルーホール端子130を差し込むことで、ハウジング110の開口内部に端子部121,131,141を配置することができる。
図19、図20および図22に示されるように、本実施例のカバーシェル112は、2つの側面112aと、1つの天面112bと、1つの後面112cとを有している。カバーシェル112は金属製の部材であり、ハウジング110の左右側面と上面と背面を覆うように設置されることで、コネクタ700の電磁的なシールド性能を向上させることができる。
カバーシェル112を構成する2つの側面112aの下方には、各側面112aで2本ずつ、合計4本の脚部113が形成されている。4本の脚部113をハウジング110の上方から下方に向けて-Z方向に差し込んで圧入することで、ハウジング110に対するカバーシェル112の固定が実施される。また、4本の脚部113は、基板10に形成された取付孔13に対して嵌め込むことで、基板10に対するコネクタ700の安定した設置を実現することができる。
図25および図26に示されるように、本実施例の表面実装端子120は、全体の外観形状が金属製の棒状部材を2箇所で互いに逆方向(縦方向と水平方向)に90度折り曲げた概略クランク形状をした部材である。前方に向けて延びる部位は端子部121として構成され、不図示の相手側コネクタとの電気的な接続に用いられる。端子部121は、ハウジング110の後方から前方に向けて表面実装端子120を差し込んだ際に、ハウジング110の開口内部に配置される部位である。
また、本実施例の表面実装端子120は、ハウジング110の後方から前方に向けて表面実装端子120を差し込んだ際に、ハウジング110と固定接続される部位としての固定部122を有している。本実施例の固定部122は、第1方向であるX方向に向けて延びる棒状部材として構成されており、また、ハウジング110との確実な固定接続のために、固定部122の表面形状には凹凸形状からなる凹凸形状部122aが形成されるとともに、鍔状の部位からなる鍔形状部122bが付与されている。凹凸形状部122aによってハウジング110との固定のための摩擦力が向上されるとともに、鍔形状部122bによってハウジング110との固定の補強や位置決めが行われる。
さらに、本実施例の表面実装端子120は、後方において、XY平面に平行な載置面を有する基板10の載置面と平行な方向に延びる実装部123を有する。実装部123は、基板10の載置面上に形成された導電性のパッド部11に半田付けされる部位である。実装部123とパッド部11との半田付け方法としては、例えば、あらかじめクリーム半田をパッド部11の位置に印刷しておき、実装部123とパッド部11とが接するように基板10にコネクタ700を配置した状態でリフロー炉に投入し、リフロー炉での加熱によってクリーム半田が溶けることで、実装部123とパッド部11との半田接合を完了させることができる。
図25および図26に示されるように、本実施例のスルーホール端子130は、全体の外観形状が金属製の棒状部材を1箇所で縦方向に90度折り曲げた概略L字形をした部材である。スルーホール端子130は、ハウジング110内部に配置される端子部131と、ハウジング110に固定される固定部132と、基板10の載置面上に形成されたスルーホール12を導通した状態で半田付けされる実装部133と、を有している。
本実施例のスルーホール端子130の固定部132は、第1方向であるX方向に向けて延びる棒状部材として構成されており、また、ハウジング110との確実な固定接続のために、固定部132の表面形状には凹凸形状からなる凹凸形状部132aが形成されるとともに、鍔状の部位からなる鍔形状部132bが付与されている。凹凸形状部132aによってハウジング110との固定のための摩擦力が向上されるとともに、鍔形状部132bによってハウジング110との固定の補強や位置決めが行われる。
本実施例のスルーホール端子130の実装部133とスルーホール12との半田付け方法としては、例えば、あらかじめクリーム半田をスルーホール12の位置に付与しておき、実装部133がスルーホール12を導通するように基板10にコネクタ700を配置した状態でリフロー炉に投入し、リフロー炉での加熱によってクリーム半田が溶けることで、実装部133とスルーホール12との半田接合を完了させることができる。
さらに、本実施例では、スルーホール端子130が有する固定部132の直下に固定部142が位置する表面実装端子140が存在している。この表面実装端子140については、図25および図26に示されるように、当該表面実装端子140が有する固定部142と実装部143との間で水平方向のクランク形状となるように屈曲したクランク部144を設けることとした。表面実装端子140にクランク部144を設けることで、当該表面実装端子140がスルーホール端子130を避けて配置されるとともに、当該表面実装端子140が有する実装部143が、スルーホール端子130が有する実装部133よりもハウジング110から離れた位置で基板10のパッド部11に半田付けされるので、本発明のコネクタにおける端子部の配置の自由度が増すことになる(特に、図23参照)。また、図23に示すように、クランク部144を設けた表面実装端子140を採用することで、最も高い位置のスルーホール端子130の直下に位置する表面実装端子140の固定部142は、スルーホール端子130の外側(ハウジング110から遠い後方側)になるので、表面実装端子140の実装部143を外側に導くことができ、外観検査が容易になるといった効果を得ることができる。
なお、図25および図26に示されるように、本実施例の表面実装端子140の固定部142についても、表面実装端子120やスルーホール端子130と同様に、ハウジング110との確実な固定接続のために、固定部142の表面形状には凹凸形状からなる凹凸形状部142aが形成されるとともに、鍔状の部位からなる鍔形状部142bが付与されている。凹凸形状部142aによってハウジング110との固定のための摩擦力が向上されるとともに、鍔形状部142bによってハウジング110との固定の補強や位置決めが行われる。
図24に示されるように、本実施例のコネクタ700が有する7個の端子のうち、2個の表面実装端子120と2個の表面実装端子140は、基板10の載置面上に設置されるコネクタ700を第1方向に沿って後方側から見たときに、第2方向である左側面側から右側面側に並んで配列されている。また、本実施例では、合計4個の表面実装端子120,140のうち、実装部123から固定部122までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子140が第2方向である左側面側の最も端(つまり、左端であって、図24における紙面右端)に配置されるとともに、第2方向である左側面側から右側面側への配列順に従って、実装部123から固定部122までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列されるという構成を有している。
また、本実施例のコネクタ700が有する7個の端子のうち、合計4個の表面実装端子120,140以外の端子は、スルーホール端子130として構成されており、特に、本実施例では、複数の表面実装端子120,140と、複数のスルーホール端子130とで構成される複数の端子のうち、実装部123,133,143から固定部122,132,142までの長さ寸法が最も大きい端子(図24における紙面右側から2番目の端子)が、スルーホール端子130となるように構成されている。
ここで、半田リフロー工程中の表面実装端子120,140の実装部123,143には、固定部122,142の高さに依存した持ち上がりが発生し、コプラナリティが劣化するが、コプラナリティが劣化したがゆえに半田リフロー工程中の振動や溶融半田の表面張力によって、コネクタ700の姿勢が傾きやすくなる。そして、コネクタ700の姿勢が傾く際には、固定部122,142の高さが最も低い位置にある表面実装端子120,140の実装部123,143が支点(傾く際の回転中心)となることが、発明者らの研究によって明らかとなっている。
かかる知見に基づいて上掲した特許文献1に開示された従来のコネクタ構造を検証すると、実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法が異なる複数の表面実装端子120,140が互い違いに配置されている場合、半田リフロー工程中の熱影響によって、実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法が大きいほど膨張する長さ寸法も大きくなり、複数の表面実装端子120,140の実装部123,143の位置は実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法に依存して位置変動を起こすので、コプラナリティの劣化による半田付け不良が発生しやすくなる。
また、図24に示されるような本実施例のコネクタ700とは異なり、支点となる表面実装端子120,140が配列方向の一方側の最も端(例えば、左端や右端などの外側)に配置されていない場合には、支点を挟んで一方の側の表面実装端子120,140の実装部123,143の位置は下がるが、他方の側の表面実装端子120,140の実装部123,143の位置は上がる(溶融半田から離れる)ことになるので、他方の側の表面実装端子120,140には半田付け不良が発生しやすくなる。
しかしながら、本実施例のコネクタ700では、図24で示すように、支点となる表面実装端子140が配列方向の左側面側の最も左端(外側)に配置されているので、コネクタ700の姿勢が傾くことによって、全ての表面実装端子120,140の実装部123,143の位置が下がる方向(溶融半田に近づく方向)に移動することになり、半田付け不良の発生が抑制されることになる。つまり、図24で示されるように、本実施例のコネクタ700は、合計4個の表面実装端子120,140のうち、実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子140が左側面側の最も左端(図24における紙面右端)に配置されるとともに、左側面側から右側面側への配列順に従って、実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列されるという構成を有しているので、コプラナリティの劣化を最小限に抑えることができ、半田付け不良が発生し難いコネクタ700を実現することができている。なお、これらの効果は、発明者らによるシミュレーションや実証研究によって、効果確認が成されている。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
例えば、上述した実施例等では、複数の表面実装端子120,140のうち、実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法が最も小さく、半田リフロー工程中に支点となる表面実装端子120,140が左側面側の最も左端に配置される場合の形態例が例示されていた。しかしながら、本発明では、支点となる表面実装端子120,140を配列方向の右側面側の最も右端(外側)に配置するとともに、右側面側から左側面側への配列順に従って、実装部123,143から固定部122,142までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように複数の表面実装端子120,140を配列する構成を採用することもできる。かかる構成を採用した場合であっても、上述した実施例等と同様の作用効果を得ることができる。
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
10 基板
11 パッド部
12 スルーホール
13 取付孔
100 (第1の実施形態の)コネクタ
110 ハウジング
112 カバーシェル
112a 側面
112b 天面
112c 後面
113 脚部
120 表面実装端子(端子)
121 端子部
122 固定部
122a 凹凸形状部
122b 鍔形状部
123 実装部
130 スルーホール端子(端子)
131 端子部
132 固定部
132a 凹凸形状部
132b 鍔形状部
133 実装部
140 表面実装端子(端子)
141 端子部
142 固定部
142a 凹凸形状部
142b 鍔形状部
143 実装部
144 クランク部
200 (第2の実施形態の)コネクタ
300 (第3の実施形態の)コネクタ
400 (第4の実施形態の)コネクタ
500 (第5の実施形態の)コネクタ
600 (第6の実施形態の)コネクタ
700 (本実施例の)コネクタ

Claims (6)

  1. 樹脂製のハウジングと、
    前記ハウジングに設置される金属製の複数の端子と、
    を有し、互いに直交する第1方向と第2方向とで形成される平面に平行な載置面を有する基板の載置面上に設置されるコネクタであって、
    前記複数の端子の一部又は全部が、複数の表面実装端子として構成され、
    前記複数の表面実装端子の夫々は、
    前記ハウジング内部に配置される端子部と、
    前記ハウジングに固定される固定部と、
    前記基板の載置面上に形成された導電性のパッド部に半田付けされる実装部と、
    を有し、
    前記複数の表面実装端子は、
    前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列されており、かつ、
    前記複数の表面実装端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置されるとともに、第2方向の一方側から他方側への配列順に従って、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列され
    第1方向および第2方向とは直交する第3方向から前記基板の載置面を見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列される前記複数の表面実装端子の列が2列以上となるように配列されており、
    前記複数の表面実装端子の全ての列において、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置され、かつ、
    第2方向の一方側の最も端に配置される全ての列の表面実装端子は、前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、重なる位置に配置されていることを特徴とするコネクタ。
  2. 請求項1に記載のコネクタであって、
    前記複数の端子は、複数のスルーホール端子を含み、
    前記複数のスルーホール端子の夫々は、
    前記ハウジング内部に配置される端子部と、
    前記ハウジングに固定される固定部と、
    前記基板の載置面上に形成されたスルーホールを導通した状態で半田付けされる実装部と、
    を有し、
    前記複数の端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も大きい端子の全てがスルーホール端子であることを特徴とするコネクタ。
  3. 請求項に記載のコネクタであって、
    前記スルーホール端子が有する固定部の直下に固定部が位置する前記表面実装端子は、当該表面実装端子が有する固定部と実装部との間にクランク形状に屈曲したクランク部を設けることで、当該表面実装端子が有する実装部が、前記スルーホール端子が有する実装部よりも前記ハウジングから離れた位置で前記基板のパッド部に半田付けされることを特徴とするコネクタ。
  4. 樹脂製のハウジングと、
    前記ハウジングに設置される金属製の複数の端子と、
    を有し、互いに直交する第1方向と第2方向とで形成される平面に平行な載置面を有する基板の載置面上に設置されるコネクタであって、
    前記複数の端子の一部が、複数の表面実装端子として構成され、
    前記複数の表面実装端子の夫々は、
    前記ハウジング内部に配置される端子部と、
    前記ハウジングに固定される固定部と、
    前記基板の載置面上に形成された導電性のパッド部に半田付けされる実装部と、
    を有し、
    前記複数の表面実装端子は、
    前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列されており、かつ、
    前記複数の表面実装端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置されるとともに、第2方向の一方側から他方側への配列順に従って、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が大きくなる、もしくは同じ寸法となるように配列され
    前記複数の端子は、複数のスルーホール端子を含み、
    前記スルーホール端子が有する固定部の直下に固定部が位置する前記表面実装端子は、当該表面実装端子が有する固定部と実装部との間にクランク形状に屈曲したクランク部を設けることで、当該表面実装端子が有する実装部が、前記スルーホール端子が有する実装部よりも前記ハウジングから離れた位置で前記基板のパッド部に半田付けされることを特徴とするコネクタ。
  5. 請求項に記載のコネクタであって、
    第1方向および第2方向とは直交する第3方向から前記基板の載置面を見たときに、第2方向の一方側から他方側に並んで配列される前記複数の表面実装端子の列が2列以上となるように配列されており、
    前記複数の表面実装端子の全ての列において、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も小さい表面実装端子が第2方向の一方側の最も端に配置され、かつ、
    第2方向の一方側の最も端に配置される全ての列の表面実装端子は、前記基板の載置面上に設置されるコネクタを第1方向から見たときに、重なる位置に配置されていることを特徴とするコネクタ。
  6. 請求項又はに記載のコネクタであって、
    前記複数のスルーホール端子の夫々は、
    前記ハウジング内部に配置される端子部と、
    前記ハウジングに固定される固定部と、
    前記基板の載置面上に形成されたスルーホールを導通した状態で半田付けされる実装部と、
    を有し、
    前記複数の端子のうち、前記実装部から前記固定部までの長さ寸法が最も大きい端子の全てがスルーホール端子であることを特徴とするコネクタ。
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