WO2006035767A1

WO2006035767A1 - 基板用コネクタ

Info

Publication number: WO2006035767A1
Application number: PCT/JP2005/017737
Authority: WO
Inventors: Hiroki Hirai; Noritomo Okamura; Masahide Hio; Tetsuya Aihara; Hiroshi Nakano; Shigeki Shimada
Original assignee: Autonetworks Technologies, Ltd.; Sumitomo Wiring Systems, Ltd.; Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-04-06
Also published as: US20080085616A1; JPWO2006035767A1; CN101032057A; CN101032057B; US7467956B2

Description

明細書

基板用コネクタ

技術分野

[0001] 本発明は、リフロー半田付けにより基板に固定されるコネクタに関する。

背景技術

[0002] 従来、基板用コネクタの一例として特許文献 1に記載されたものが知られている。このものは、端子金具を装着したハウジングをプリント回路基板に固定するに当たり、ハウジングの両側面の下端部に側方へ張り出した基板固定部を一体形成し、この基板固定部に形成したねじ孔に対して回路基板の裏側力挿通したねじを締め付けるようにしている。

特許文献 1：特開平 5— 326049号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、このようにねじ止めにより回路基板に固定する構造のものでは、固定作業が面倒であり、また側方へ張り出す基板固定部があるために、回路基板上でのコネクタの配置スペースが大きくなるという問題がある。

[0004] 本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回路基板への固定作業が簡単であり、かつ、配置スペースを小さくできるコネクタを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明は、リフロー式の半田付けにより端子金具を回路基板に接続するとともに、ハウジングの側面に固定金具を取り付け、この固定金具を同時にリフロー式の半田付けにより回路基板に対して固定することを基本原理とする。この方法によれば、ハウジングを回路基板に固定する作業が簡単となり、また省スペース化も図ることができる。

[0006] さらに、本発明は、上記のようにリフロー方式によって端子金具と固定金具とを同時的に回路基板に半田付けするに際し、その際における特有の問題を次のようにして解決している。

[0007] この種のコネクタを回路基板にリフロー式で半田付けを行うには、回路基板の所定位置に半田クリームを印刷しておき、その半田クリーム上に端子金具及び固定金具の半田付け部が接触するようにコネクタを回路基板に搭載し、その状態で全体を半田溶融温度まで上昇させるようにする。すると、半田クリーム中の半田粒子が溶融し、溶融半田となって端子金具及び固定金具の半田付け部に表面張力によって盛り上力 ¾ようにして付着し、これを冷却すれば端子金具の電気的接続とコネクタの固定とが一挙になされる。

[0008] し力ながら、単にハウジングに固定金具を装着した構成とし、端子金具と固定金具とを回路基板にリフロー半田付けを行うと、ハウジングを回路基板上に水平に載置したとしても、半田付けが終了すると、時にはハウジングの前部側 (端子金具が突出している側とは反対側）が回路基板力も浮き上がってしまうことがあった。

[0009] 本発明者らの研究によれば、コネクタのリフロー半田付け時には次のような現象が発生してコネクタが傾くのであった。リフロー半田付け時に半田クリームが溶融すると、コネクタは一時的に溶融半田の上に浮いた状態になる。その一方で、溶融半田の表面張力によって、端子金具や固定金具には回路基板側に引き付ける力が作用する。

[0010] このとき、固定金具はハウジングの側壁部であって前後方向についてはコネクタの重心近くに位置しているため、固定金具によって生ずる引き付け力は重心の前後に位置して分布し、その結果、引きつけ力に起因する回転モーメントはほとんど打ち消される。これに対して、コネクタの端子金具はハウジングの後端面力後方に突出した位置で回路基板に半田付けされるから、引き付け力はコネクタの重心よりも相当に後方に離れた位置で作用する。このため、端子金具に生ずる引き付け力に起因する回転モーメントが大きく作用し、これによつてハウジングはその後壁側が下がるように傾いてしまうのである。

[0011] そこで、本発明は、ハウジングの側壁部に装着される固定金具は、回路基板にリフロー半田付けされる基板固定部の前記側壁部に沿った方向における中心が、コネクタの重心位置よりもハウジングの後壁部とは反対側に位置するように装着される構成とした。これにより、端子金具と固定金具とをリフロー半田付けする際に、固定金具の基板固定部に溶融半田の表面張力によって引き付け力が作用したとき、ハウジングの前面側を引き下げる回転モーメントとして作用するから、端子金具に起因するハウジングの後壁側を引き下げる回転モーメントを減殺し、ハウジングの前面の浮き上がりを防止できる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の一実施形態に係るコネクタを PCB上に取り付けた状態の斜視図 [図 2]コネクタの正面図

[図 3]同一部切欠平面図

[図 4]固定金具の斜視図

[図 5]コネクタを PCB上に取り付けた状態の縦断面図

[図 6]同一部切欠側面図

[図 7]端子金具側の半田の付着状態を示す部分断面図

[図 8]固定金具側の半田の付着状態を示す部分断面図

符号の説明

[0013] 10· ··基板用コネクタ

11, 11A, 11Β· ·

13· · '基板接続部

14· · -取付部

20· · 'ハウジング

20A …底壁部

29B …後壁部

29C …側壁部

25· · -支持突部

30· · -固定金具

32· · -基板固定部

35· · -半田進入孔

36· · 'スリット 40 PCB (回路基板）

H…溶融半田

O…（コネクタ 10の）重心位置

発明を実施するための最良の形態

[0014] 本発明の一実施形態を図 1ないし図 7に基づいて説明する。

本実施形態の基板用コネクタ 10は、図 1に示すように、ハウジング 20に対して複数の端子金具 11が装着され、このハウジング 20がプリント回路基板 40 (以下、単に PC B40という）上に載置されて、各端子金具 11がリフロー式の半田付けにより PCB40 に接続されるとともに、ハウジング 20の両側面に固定金具 30が装着され、この固定金具 30が同じくリフロー式の半田付けにより PCB40上に固定されるようになっている

[0015] ノ、ウジング 20は合成樹脂製であって、図 2及び図 3にも示すように、全体としては扁平横長であって一面を開放した直方体状に形成され、 PCB40上に載置される底壁部 20A,この底壁部 20Aに対して直角に連なる後壁部 20B、底壁部 20Aに対して直角に連なると共に前記後壁部 20Bの左右両側に位置する 2つの側壁部 20C、並びに底壁部 20Aとほぼ平行であって前記後壁部 20B及び側壁部 20Cに連なる天井壁部 20Dとを有し、その前面に、雌側の相手ハウジング（図示せず)が嵌合される嵌合凹部 21が形成されている。なお、底壁部 20Aの四隅には、僅かな寸法だけ突出して先端面（下面）が平坦となって！/ヽる矩形の支持突部 25が形成されてヽる。

[0016] 嵌合凹部 21の奥壁であるハウジング 20の後壁部 22には、複数の圧入孔 24が、幅方向に並びかつ上下二段に分かれて形成されている。圧入孔 24は、後記するように、端子金具 11の端子接続部 12が後方力も圧入されるものであって、上段には、幅方向の両端部に例えば 3個ずつが等ピッチで形成され、一方、下段には、全幅にわたつて例えば 9個が同じ等ピッチで形成されており、両端部の 3個ずつは、上下の段で上下方向に真つ直ぐに並んで形成されて、る。

[0017] 端子金具 11には、背の高い第 1端子金具 11Aと、背の低い第 2端子金具 11Bとの 2種類があり、合計 15本が備えられている。端子金具 11は基本的には銅合金材料をプレスによって打ち抜き '成型してなり、その一端側が、上記した相手ハウジングに装着された雌端子（図示せず)と接続される端子接続部 12とされる一方、他端側が、 P CB40上のランド（図示せず）と半田付けにより接続される基板接続部 13となっている基板接続部 13は、端子接続部 12の幅の半分弱といった相対的に幅狭に形成されており、その下端には、後方に向けて略直角曲げされた取付部 14が形成されている。ここで、第 1端子金具 11Aでは、基板接続部 13が、端子接続部 12の後端面において、端子接続部 12の軸線に対して後方から見て右側にオフセットした位置力も形成され、一方第 2端子金具 11Bでは、基板接続部 13が左側にオフセットした位置から形成されている。

[0018] そして、下段側の圧入孔 24に対して第 2端子金具 11Bの端子接続部 12が後方から圧入され、続いて上段側の圧入孔 24に対して第 1端子金具 11Aの端子接続部 12 が圧入されることによって、図 3に示すように、ハウジング 20の嵌合凹部 21内には、上下の端子金具 11A, 11Bの端子接続部 12が同一長さ突出するとともに、上下の端子金具 11A, 11Bの基板接続部 13における取付部 14は、ハウジング 20の後方に所定寸法突出した位置において、横方向に一列に並んで配された状態となる。

[0019] ハウジング 20の左右に位置する両側壁部 20Cには、このハウジング 20を半田付けによって PCB40上に固定するための固定金具 30が装着されるようになっている。固定金具 30は、金属板をプレス加工して形成されており、図 4に示すように、ノヽウジング 20の側面に装着されるハウジング固定部 31と、その下縁から一体に直角曲げされて PCB40上に載せられる基板固定部 32とから構成されている。

[0020] ハウジング固定部 31は、上から下に向けて 3段階に幅が狭められた段付き形状とされ、中段部の両側縁に、食込突起 33が形成されている。一方、ハウジング 20の両側壁部 20Cには、固定金具 30のハウジング固定部 31が上方力も挿入可能とされる装着溝 27が形成されている。

[0021] 固定金具 30は、そのハウジング固定部 31が装着溝 27に上方力も挿入され、詳しくは図示しな、が、食込突起 33が装着溝 27の側縁に食、込みつつ押し込まれて所定位置で押し込みが停止され、基板固定部 32の下面がハウジング 20の底壁部 20A の下面力少し下方に突出して前記支持突部 25の下面とほぼ同一高さになる位置に位置決めされた状態で、抜け止めされて取り付けられている。

[0022] 固定金具 30の基板固定部 32は、装着溝 27に挿入された場合に、ハウジング 20の側壁部 20C力若干突出する程度の奥行寸法に留められている。この基板固定部 3 2には、図示 4個の半田進入孔 35が、長さ方向に沿って一定間隔を開けて形成されているとともに、各半田進入孔 35の間の位置において、基板固定部 32の長さ方向と直交する向きでスリット 36が形成されており、中央のスリット 36では、基板固定部 32 側からハウジング固定部 31における下端部にわたって立ち上がるようにして形成されている。

[0023] さて、上記構成の固定金具 30の前後方向における装着位置は、その基板固定部 3 2の側壁部 20Cに沿った方向における中心力コネクタ 10の重心位置（図 6に記号 O で示す)よりも前方 (すなわち、ハウジング 20の後壁部 20Bとは反対側）に位置するようになつている。

[0024] より具体的に詳述すると、この実施形態では、上記の重心位置 Oから端子金具 11 の取付部 14の根元までの距離 Laが 3. Ommであるとすると、同重心位置 Oから固定金具 30の中心までの距離 Lbが 5. Ommに設定されている。

[0025] 上記のようなコネクタ 10は、 PCB40上に以下のような手順によってリフロー式の半田付けで取り付けられる。

PCB40の表面における半田付けが予定される各部位には、表面に銅箔（図示せず）が設けられており、ここにリフロー半田付け用の半田クリームが予め付着される。そののち、コネクタ 10が PCB40の表面の所定位置に載置されることで、各端子金具 11の取付部 14が半田クリーム上に重なり、両固定金具 30の基板固定部 32が同じく半田クリーム上に重なる。

[0026] この状態で、コネクタ 10が載置された PCB40を高温炉（図示せず）内に走行させると、 PCB40に予め塗布された半田クリーム中の半田が溶融して溶融半田層が形成され、各端子金具 11の取付部 14に付着するとともに、両固定金具 30の基板固定部 3 2に付着する。そして、 PCB40が高温炉を出て溶融半田が冷却されると、端子金具 1 1の取付部 14が PCB40の銅箔上に固着されて導通接続される。また固定金具 30の基板固定部 32も PCB40の別の銅箔に対して固着され、すなわちハウジング 20が P CB40に対して取り付けられる。

[0027] ここで、半田の付着状態を見ると、端子金具 11側では、図 7に示すように、各取付部 14の周縁にわたって半田 Hが盛り上がって付着し、このとき作用する表面張力の分力によって、取付部 14に対して PCB40側への引き付け力が得られる。 1個の取付部 14に対する引き付け力は、例えば 0. 8 (NZm)程度であり、したがって 15本の端子金具 11側の引き付け力 Faは、 Fa = 0. 8 (NZm) * 15 = 12 (NZm)となる。一方、固定金具 30側では、図 8に示すように、分割された基板固定部 32の周縁や、半田進入孔 35の周縁において半田 Hが盛り上がって付着し、同様に、このとき作用する表面張力の分力によって、基板固定部 32に対して PCB40側への引き付け力が得られる。 1枚の基板固定部 32に対する引き付け力は、例えば 8. O (NZm)程度であり、したがって左右 2枚の固定金具 30側の引き付け力 Fbは、 Fb = 8. 0 (N/m) * 2= 16 (NZm)となる。

[0028] そしてさらに、上記した引き付け力に基づき、例えばコネクタ 10の重心位置 Oを中心として、ハウジング 20の後部側において端子金具 11が PCB40に向力方向の回転モーメント Maと、ハウジング 20の前部側が PCB40に向力う方向の回転モーメント Mbとが作用する。

すなわち後部側の回転モーメント Maは、

Ma=Fa * La= 12 (N/m) * 3. 0 (mm) = 36. O (N)であり、

一方、前部側の回転モーメント Mbは、

Mb=Fb * Lb = 16 (NZm) * 5. 0 (mm) =80. O (N)となる。

[0029] このように「後部側の回転モーメント Maく前部側の回転モーメント Mb」となり、端的にはハウジング 20には、重心位置 Oを中心して前部側力 PCB40に押し付けられる回転力の方がより大きく作用するから、前部側が浮くようなことなぐハウジング 20は確実に PCB40上に固定される。

[0030] ここで、前部側の回転モーメント Mbを増大できた要因として以下のことが考えられる。

[0031] まず、半田の表面張力は、半田が盛り上がって付着する周縁箇所が長くなる程大きくなる。そこで固定金具 30の基板固定部 32については、スリット 36が入れられて分割され、また半田進入孔 35が形成された構造となっており、分割された基板固定部 3 2の周縁や、半田進入孔 35の周縁において半田が盛り上がって付着し、すなわち半田が盛り上がって付着される周縁の長さが大きく取られていることで、表面張力も大きくなる。結果、前部側の回転モーメント Mbを増大させることができる。

また、固定金具 30の装着位置を、重心位置 O力も前方に離間させた構造となっている。これにより、前部側の回転モーメント Mbを得る場合のいわゆる腕の長さが大きくなり、結果、同回転モーメント Mbを増大させることができる。

[0032] なお、上記実施形態では、ハウジング 20の底壁部 20Aの四隅に支持突部 25を設けたから、ハウジング 20の PCB40に対する接触位置が四隅部に確定される。このため、支持突部 25がない場合にはハウジング 20の成型精度や PCB40表面の平坦度によってはハウジング 20の底壁部 20Aの中央付近が PCB40表面と局部的に接触してハウジング 20の傾きを許容な、し助長することも懸念されるのに対し、本実施形態ではハウジング 20の傾きを一層確実に防止することができる。

[0033] また、端子金具を予めハウジングに形成したキヤビティ内に挿入して装着するタイプのコネクタでは、その端子金具の挿入を許容するためにキヤビティ内壁と端子金具との間に僅かな隙間があり、そのために溶融半田が端子金具の基板接続部に付着するときの表面張力によって端子金具に引っ張り力が作用しても、端子金具が僅かに動くことでハウジングに対して引っ張り力が及ばない場合があるという事情がある。これに対して、本実施形態のように端子金具 11をノ、ウジング 20に圧入するのではなく、上述のような端子金具 11の移動が全く許容されていないため、端子金具 11に作用する引っ張り力が直ちにハウジング 20に対する引っ張り力として作用すると!、う事情がある。しかし、既に述べたように、本実施形態では、ハウジング 20の前部側が PCB 40に押し付けられる回転モーメントが大きく作用するから、前部側が浮くようなことなく、ハウジング 20は確実に PCB40上に固定される。

[0034] 本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

[0035] (1)上記実施形態に記載した表面張力の数値や、重心位置力ゝらの距離の数値等はあくまでも一例であって、他の数値に置換し得るものである。 (2)上記実施形態では、固定金具 30の基板固定部 32には、スリット 36と孔 35とを併せて形成した力これらはいずれか一方でもよぐまた、スリット 36及び孔 35の双方とも設けない構成としてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 回路基板にリフロー半田付けされることによって電気的接続と固定とが行われる基板用コネクタであって、

前記回路基板上に載置される底壁部、この底壁部と連なる後壁部及び側壁部を有するハウジングと、

端部に前記回路基板に半田付けされる基板接続部を有し、その基板接続部を前記ハウジングの後壁部力突出させた状態で前記ハウジングに装着された端子金具と、

前記回路基板に半田付けされる基板固定部を有して前記ハウジングの側壁部に装着された固定金具とを有し、

その固定金具は、前記基板固定部の前記側壁部に沿った方向における中心が、前記コネクタの重心位置よりも前記ハウジングの後壁部とは反対側に位置するように装着されている基板用コネクタ。

[2] 前記固定金具は、前記側壁部に沿ったハウジング固定部と、このハウジング固定部力一体に延びて前記回路基板に沿う形状となる前記基板固定部とを有し、前記基板固定部には切欠部及び Z又は孔が形成されている請求の範囲第 1項記載の基板用コネ、クタ。

[3] 前記ハウジングの底壁部には、四隅に支持突部が形成されている請求の範囲第 1 項記載の基板用コネクタ。

[4] 前記ハウジングの底壁部には、四隅に支持突部が形成されている請求の範囲第 2 項記載の基板用コネクタ。

[5] 前記端子金具は、前記ハウジングの後壁部を後方から貫通させるように圧入することで前記ハウジングに装着されている請求の範囲第 1項記載の基板用コネクタ。

[6] 前記端子金具は、前記ハウジングの後壁部を後方から貫通させるように圧入することで前記ハウジングに装着されている請求の範囲第 2項記載の基板用コネクタ。

[7] 前記端子金具は、前記ハウジングの後壁部を後方から貫通させるように圧入することで前記ハウジングに装着されている請求の範囲第 3項記載の基板用コネクタ。

[8] 前記端子金具は、前記ハウジングの後壁部を後方から貫通させるように圧入することで前記ハウジングに装着されている請求の範囲第 4項記載の基板用コネクタ。