JP2006024524A - コネクタ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子保持部材（基板挿入型コネクタまたはコネクタと基板間に介在するプレート）が保持する棒状をした複数の端子の各先端部が、基板に形成された複数の端子挿通穴を貫通した上で該基板の両面側から半田付けする構造において、半田ブリッジや半田ボールを防止する。
【解決手段】 基板３の半田付け面（上面）３ｂと反対側の面に隣接して配置される上記端子保持部材１の一部であって上記端子挿通穴３ａと対向する部分を凹形の袋構造４とし、この凹形部に半田が溜まるようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板挿入型のコネクタ構造に関する。

コネクタに設けられた棒状をした複数の端子の先端部を、基板に形成された各穴に挿入し、該穴部に設けられた配線パターンなどの基板接点部と該端子とを導通させる基板挿入型のコネクタがある。かかる基板挿入型のコネクタにおいて、端子と基板接点部との導通をはかる手段として半田付けが行なわれる。作業性を考慮し、基板の下側にコネクタを配置し、基板の穴に端子を下から上向きに挿通させた上で、基板の上面（半田付け面）の上方から該穴の隙間より半田を充填することによりなされる。

半田付けに際して、作業者からは基板の裏側は見えないため、半田の充填状況を目視確認できない。一方、基板及びコネクタは溶融した半田に熱せられて高温となっているため、半田は端子が挿通された穴の隙間より際限なく流入可能な状況にある。このため、ともすると、必要量以上の半田が基板の半田付け面と反対側に流入し、半田が隣接する端子間をつないで所謂半田ブリッジを形成し、端子間を短絡させてしまうことがある。或いは、ボール状になって基板の裏側に残留し、やはり端子間を短絡させる原因となる。このように、一旦できてしまった半田ブリッジや半田ボールを後から除くのは容易ではない。

そこで、かかる半田ブリッジを防止抑制する技術として、端子間を仕切るように板状部材からなる隔壁部をコネクタから延設させる提案がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、単に端子間に板状の隔壁部材を介在させるだけでは、半田ブリッジ防止の根本対策としては不十分で、隔壁部の高さ方向でなく、奥行き方向を半田が越えれば半田ブリッジを生じてしまう。
一方、基板挿入型のコネクタにおいて、コネクタと基板との間にプレートを介在させて多極数の端子を該プレートに形成された穴を貫通させてから基板の穴に挿通させる技術が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。しかし、プレートを設けても、半田ブリッジや半田ボールを解消できるわけではない。

特開平１０−２２３３４１号公報 特開平５−２３４６４６号公報 特開２００１−０２３７１３号公報

従来の基板挿入型コネクタにおいて、半田ボールや半田ブリッジの発生を防止することができなかったので、かかる半田ボールや半田ブリッジの発生防止という課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、半田の流入量を規定して半田ブリッジや半田ボールの発生を防止することを目的とする。

この発明に係るコネクタ構造は、多数の端子貫通穴を有する基板と、前記端子貫通穴に挿入する多数の端子を突設した端子保持部材とを有し、袋構造は前記基板と対応する前記端子保持部材面の各突出端子周囲に形成したものである。

この発明によれば、袋構造により基板を貫通した端子側から供給される半田の量が規定されるので、半田ブリッジや半田ボールの発生を防止することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１を説明する。
図１において、端子保持部材１が保持する棒状をした複数の端子の中の任意の一つである端子２の先端部が、基板３に形成された複数の端子挿通穴の一つである端子挿通穴３ａに挿入され、貫通している。なお、この図１には、該端子挿通穴３ａのまわりに設けられた配線パターンなどの基板接点部は簡略化のため図示を省略してある。

端子２と上記基板接点部との導通をはかる手段として半田付けが行なわれる。図１に示すように基板３の下側に端子保持部材１を配置し、端子挿通穴３ａに端子２を下から上向きに挿通させた上で、基板３の上面である半田付け面３ｂの上方から該端子挿通穴３ａと端子２との隙間３ｃより半田を流入させることによりなされる。
本実施の形態では、基板３の半田付け面３ｂと反対側の面（裏面）に隣接して配置される端子保持部材１の一部であって、基板３に形成されている端子挿通穴３ａとの対向部を袋構造にした。この袋構造は図１のように断面で見ると凹部４からなり、端子２により貫かれている。凹部４の輪郭は円くてもよいし、或いは矩形、その他、形は問わない。

このような袋構造を形成した場合であって、実際に半田付けした時における半田流入のメカニズムを説明する。
状態１：図２において、上面３ｂの上方から矢印ａで示す方向から、隙間３ｃに半田が流入される。これに伴い半田５が隙間３ｃを伝って下に流れ、隙間３ｃ下端部を基点にして凹部４内に向けて半田が表面張力により球状に成長していく。
状態２：図３において、凹部４内に収まる大きさの球状に半田５が成長している。
状態３：図４において、凹部４内で球状の半田５がある程度の大きさに成長すると、周囲から熱が奪われるため温度が低下して外側から半田５が固化し半田の流入は自動的に止まる。つまり、半田５は凹部４内に充満しさらに凹部４の外部に溢れ出ようとするが、この溢れ出ようとする部分５ａの温度が低いので半田５が固化するため流入が止まる。

従って、作業者は半田の流入が止まったことを認識でき、処置することで、図示しない隣の端子まで溶融した半田５が及ぶことはなく、半田ブリッジは生じない。しかし、これは極端な場合であり、実際は、ここまで流入する以前に作業者は半田の流入量から判断して半田の流入を止める。
このように、袋構造をなす凹部４が溶融状態の半田を閉じ込め、その量を規制するので、最悪の場合でも、凹部４の外に流動しようとする部分５ａから放熱し固化するので半田ブリッジ、半田ボールの発生が防止される。或いは、凹部４の大きさを設定することから、溶融した半田は該凹部４から溢れようとする前の段階で自然放熱して固化する。

図１〜図４に示した構造では端子保持部材１と基板３との間に隙間があるように示しているが、端子保持部材１と基板３との間に常に隙間ができるわけではない。図５に示すように、端子２は端子保持部材１に圧入保持されていて、端子保持部材１と基板３とが密着した構成の場合には、凹部４は隙間３ｃだけを通じて外界と連通するので、半田を隙間３ｃから矢印ａの方向に流入させるとき、凹部４内の空気は流入してくる半田に押されて矢印ｂで示すように同じ隙間３ｃから外部へ放出されるがこの隙間３ｃは狭いため、凹部４の圧縮空気が矢印ａ方向からの半田流入を妨げる抵抗として作用する。

このように、端子保持部材１と基板３との間に隙間がない構成では、凹部４への半田の流入抵抗が大きくなるため、半田の流入が不十分となり、端子２を基板３に正しく保持することができない。そこで、図６、図７に示すように、凹部４の外であって基板３と対面する端子保持部材１の表面部に、この表面部と基板３との間隔を規制して凹部４を外界と連通させるボス部６を設けた。ボス部６は端子保持部材１と基板３との間隔を規制するものであるから、高さが一定であること、空気を通す通路を十分に確保するようにその間隔が空いていることが必要である。ボス部６は点接触もしくは点接触に近い形状とし高さ精度を出し易くしている。ここで、ボス部６は円柱状のものを図示しているが、円球状や角柱状や円錐状などでもよい。

図７に例示したように、ボス部６は凹部４のまわりに間隔をおいて設けられている。この間隔は例示であり、必要最小限の個数とする。図６に示したように、矢印ａ方向からの半田流入に伴い、凹部４内の空気は矢印ｃで示すように、流体抵抗の小さい各ボス部６間を通り抜けるので、凹部４内に半田の流入を妨げるような空気の圧縮は生じない。よって、矢印ａ方向からの半田の流入はスムーズに行なわれる。このように凹部４内の空気が良好に抜けるようにボス部６を設けた構造とすることで、半田で端子２を確実に保持することができる。半田による接続部は、図８に示すように基板３を接点部７を介して上下で挟むように同じ大きさの円錐形の半田５の塊５ａ、５ｂ（フィレット）で保持するように半田塊を形成するのが理想の形であり、本例のボス部６を設けることで、半田の流入を円滑にすることでこれに近い状態を得ることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を説明する。この例は、コネクタと基板との間には後述のプレートのようなものは介在させない構成である。図９において、端子保持部材としてのコネクタ７には多数の端子８が設けられている。この端子８を基板３に形成された端子挿通穴３ａに挿通させて、半田付けする。
実際に、半田付けを行なう際には、図９に示した配置を上下逆転させて図１０に示すように基板３を上、コネクタ７を下にし、下から上に向けて端子８を端子挿通穴３ａに通して、半田付け面３ｂ側から端子挿通穴３ａと端子の隙間から半田を流入させて半田付けを
する。

この半田付けを良好に行なうために、コネクタ７の上面には、前記図７に示した凹部４と同様に袋構造としての凹部４０と、隙間を確保するためボス部６と同様のボス部６０を設けておく。この例では、基板３の半田付け面と反対側の面に隣接して配置されるのがコネクタ７であるので、実施の形態１で説明した端子保持部材１はコネクタ７に相当している。なお、ボス部６０を設けるまでもなくコネクタ７と基板３との間に隙間が精度良く確保される構成では、ボス部６０を設ける必要はない。この実施の形態２において、半田ブリッジや半田ボールを防止して端子７を基板３に取り付けることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３を説明する。この例は、コネクタと基板との間に端子保持部材としてのプレートを介在させるケースである。図１１において、コネクタ９には多数の端子１０が設けられている。この端子１０をプレート１１に形成された端子挿通穴１１ａに挿通させ、さらに、基板３の端子挿通穴３ａに挿通させて、基板３と端子１０とを半田付けする。
実際に、半田付けを行なう際には、図１１に示した配置を上下逆転させて図１２に示すように基板３を一番上、中間にプレート１１、一番下にコネクタ９を配置し、下から上に向けて端子１０を端子挿通穴１１ａに挿通させた上でさらに基板３の端子挿通穴３ａに挿通させる。

ここで、プレート１１は、コネクタ９とは別体の端子位置補正プレートであり、該プレート１１に設けられた各端子挿通穴１１ａは該穴間のピッチ及び穴の位置は正確に形成されていて、端子の位置を規定する位置決め穴となっている。一方、コネクタ９の製造時または、端子１０をフォーミング成形等で製造する際、各端子１０間のピッチ、位置精度に多少の製造誤差が生じることがある。そのようなコネクタ９であっても、プレート１１を用いることで、端子１０の先端側は正確な配列ピッチに修正されるので、基板３の端子挿通穴３ａに容易に挿通させることができる。こうして、基板３の端子挿通穴３ａに挿通させ、半田付け面３ｂ側から端子挿通穴３ａと端子１０の隙間から半田を流入させて半田付けをする。

この半田付けを良好に行なうために、プレート１１の上面には、前記図７に示した凹部４と同様に袋構造としての凹部４００と、隙間を確保するためのボス部６と同様のボス部６００を設けておく。この例では、基板３の半田付け面と反対側の面に隣接してプレート１１が配置されており、実施の形態１で説明した端子保持部材１の具体例が本例のプレート１１に相当する。なお、基板３とプレート１１との間に隙間が精度良く確保される構成では、ボス部６００を設ける必要はない。

このように多極数の基板挿入型コネクタにおいて、端子の基板への挿入性を改善してなおかつ、半田付け時に端子間に発生する半田ブリッジおよび半田ボールによる端子間の短絡を防止することができる。また、半田付けに際しては使用する材料によっては、熱に弱いコネクタもあり得るが、基板３とコネクタ９との間にコネクタ９とは別体のプレート１１を介在させる本例の構成では、プレート１１の材質として耐熱性のものを選択するなど自由度があるので、例えコネクタが熱に弱い材料であっても該プレート１１が熱遮断部材として機能するので、コネクタ９が半田付けの熱から保護される。

図１３に示すように、プレート１１に形成される端子挿通穴１１ａには位置決め穴１１ａの端子挿入側（図中、下側）の開口稜線部を外広がりに面取りした斜面１１ｂ（いわゆる誘い）を有する形状にする。かかる斜面１１ｂを有する構成により、端子の挿入性が良好になり、作業が容易となる。

図１４に示すように、コネクタ１２の端子１３が途中で９０度折曲した構成のものがある。かかる構成では端子１３はコネクタ１２から片持ち構造で延出し、しかも途中で折曲しているため基板３に挿入される端子の自由端側は不安定であるし、位置精度に誤差を生じているため、基板３への挿入も難しい。しかし、かかる場合でも、本例のようなプレート１１を用いることにより、斜面１１を介しての端子の挿入性を良好にしており、プレート１１を挿通した端子１３の先端側は配置ピッチがプレート１１に設けた端子挿通穴１１aにより正確に寸法規定されており、かつ、プレート１１により端子強度も強化される。

袋構造を説明した基板及び端子保持部材の断面図である。 半田付け時における半田の状態を半田流入の経過順に説明した半田付け部の要部断面図である。 半田付け時における半田の状態を半田流入の経過順に説明した半田付け部の要部断面図である。 袋構造及びボス部を説明した端子保持部材及び端子の斜視図である。 ボス部を設けないときの凹部からの空気の逃げ道を説明した基板及び端子保持部材の断面図である。 ボス部を設けたときの凹部からの空気の逃げ道を説明した基板及び端子保持部材の断面図である。 袋構造及びボス部を説明した端子保持部材及び端子の斜視図である。 基板を挟むように形成された理想的な半田塊を説明した基板及び端子保持部材の断面図である。 コネクタ及び基板の斜視図である。 半田付け時におけるコネクタ及び基板の斜視図である。 コネクタ、プレート及び基板の斜視図である。 半田付け時におけるコネクタ、プレート及び基板の斜視図である。 プレートに形成した端子挿通穴の面取り部を説明した断面図である。 端子がながくのびてかつ折曲しているタイプのコネクタ、プレート、基板の斜視図である。

符号の説明

１ 端子保持部材、２，８，１０ 端子、３ａ 端子挿通穴、４，４０，４００ 袋構造としての凹部、６，６０，６００ ボス部、７ 端子保持部材としてのコネクタ、９ コネクタ、１１ 端子保持部材としてのプレート。

Claims (7)

1. 多数の端子貫通穴を有する基板と、前記端子貫通穴に挿入する多数の端子を突設した端子保持部材と、前記基板と対向する前記端子保持部材面の各突出端子周囲に形成した袋構造とを備えた多極コネクタ。
2. 袋構造は端子保持部材の基板との対向面で保持する端子周囲に形成した凹部であることを特徴とする請求項１記載のコネクタ構造。
3. 端子保持部材と基板との間隔を規制して凹部を外界と連通させるボス部を、前記端子保持部材の前記基板との対向面に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコネクタ構造。
4. 端子保持部材がコネクタであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のコネクタ構造。
5. 端子保持部材がコネクタとは別体の端子位置補正プレートであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のコネクタ構造。
6. 端子位置補正プレートには、端子の位置を規定する多数の位置決め穴が形成されていることを特徴とする請求項５記載のコネクタ構造。
7. 位置決め穴の端子挿入側の開口稜線部を外広がりに面取りしたことを特徴とする請求項６記載のコネクタ構造。

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