JP2008010292A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】電気コネクタをプリント基板にハンダ付けする際、フラックスおよび接続ハンダがコネクタ接点部等に付着することを防止する。
【解決手段】コネクタリード６には、ハウジングモールド２による固定箇所とハンダ接続端子１６との間に、ハンダ接続時のフラックス上昇防止用の鍔部７を設ける。またはコネクタリード２６には、これを収納する空間部３７のハンダ接続端子側位置において、ハンダ接続時のフラックスおよび接続ハンダの上昇防止用の鍔部２７を設ける。鍔部７，２７は、少なくともスルーホール８，２８の周囲を覆う面積を有し、ハンダ接続端子側にフラックスまたは接続ハンダ溜り用の凹部１０，３０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に実装される電気コネクタに係り、ハンダ付け時にコネクタリードの接点部へフラックスおよび接続ハンダが付着するのを防止する電気コネクタに関する。

近年、ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）等の環境に対する規制が強化されており、プリント基板に部品を実装する際に使用する接続ハンダ材料の鉛フリー化が一般的になってきている。これに伴い接続ハンダ材料は、従来のＳｎ−ＰｂからＳｎＡｇ０．５Ｃｕに代表される鉛フリー接続ハンダ材料への移行が進んでいる。一般に鉛フリー接続ハンダ材料の融点は、従来のＳｎ−Ｐｂの約１８３℃に対してＳｎＡｇ０．５Ｃｕの場合は約２２０から２３０℃と高くなっている。このため、プリント基板に部品をハンダ付けするプロセス温度が高くなり、実装される電気コネクタのコネクタリードを通じてフラックスおよびハンダの噴出が起こりやすい条件となっている。

フラックスがコネクタリードの接点部にまで上昇して付着すると、接点部の導電性が著しく低下し、電気コネクタの接触不良を招く恐れがある。このため、従来はハンダ付け処理の後、コネクタリードの接点部に付着したフラックスを洗浄して落とすなどの後処理が必要であった。また同様に、接続ハンダが上昇しコネクタリードの接点部に付着した場合、凹凸形状が発生することで電気コネクタに嵌合する相手側プラグとの接触性が悪化し接触不良となることがあった。

フラックスの噴出の対策として、コネクタリードの形状を工夫する提案がなされている。例えば特許文献１には、電気コネクタのコネクタリードにおいて、そのプリント基板上面とコネクタ底部との間の部分を幅広く形成しフラックス溜りを設けることで、フラックスがリードの接点部まで上昇するのを阻止する構成が記載される。

特開昭６２−２１３０６９号公報

電気コネクタをプリント基板に実装する場合の、フラックスおよびハンダの噴出による課題を図面を用いて説明する。

図４は、従来のピンヘッダ型の電気コネクタ１の構造を示す断面図である。ストレートタイプのコネクタリード６は、その中間部がハウジングモールド２で固定されつつ、プリント基板３にハンダで接続される。電気コネクタ１をプリント基板３に実装するには、その底部４から突出したコネクタリード６をプリント基板３上に形成されたスルーホール８に挿入し、フラックス１１を使用してプリント基板３にハンダ付けされる。各コネクタリード６はハウジングモールド２のコネクタリード取付孔１４内で固定されるが、コネクタリード６とコネクタリード取付孔１４の間には僅かな隙間１３が形成されやすい。このため、コネクタリード６とプリント基板３とをフラックス１１を使用してハンダ付け処理を行う際に、融解したフラックスが毛細現象により矢印Ａで示すように隙間１３に浸入して、コネクタリード２の接点部９にまで上昇することになる。その結果、コネクタリード６の接点部９にフラックスが付着して、電気コネクタの接触不良を招くことになる。

図５は、従来の一般にＤＩＭＭコネクタ（またはＰＣＩコネクタ）と呼ばれる形式の電気コネクタ２１の構造を示す断面図である。コネクタリード２６は、嵌合相手側のプラグ挿入時にバネ性を持たせて接触させるため、接点部２９を屈曲させた曲線状としている。コネクタのハウジングモールド２２内には、コネクタリード２６を収納するための空間をもつ空間部３７を設けている。電気コネクタ２１をプリント基板２３に実装するには、その空間部下面３７ａから突出したコネクタリード２６をプリント基板２３上に形成されたスルーホール２８に挿入し、フラックス３１を使用してプリント基板にハンダ付けされる。ハウジングモールド２２内には空間部３７が存在するので、ハンダ付け処理を行う際に融解したフラックスおよび接続ハンダ３８は、矢印Ｃおよび矢印Ｄで示すように空間部下面３７ａから空間部上面３７ｂ、３７ｃへ向けて噴出する。その結果、噴出物は空間部３７の内部だけでなく、電気コネクタ２１に隣接して実装された周辺部品にまで飛散する。狭いピッチで実装された部品およびパターン間、部品リード間、またはコネクタ接点等にこれらの飛散した接続ハンダおよびフラックスが付着した場合、回路がショートする恐れがあるとともに、接続ハンダ屑がプリント基板上に残るため実装基板の機能に障害が起きる恐れがある。

これらの課題は、電気コネクタ全体の構造に起因するものであって、上記特許文献１に記載の技術では、フラックスおよび接続ハンダが多量に噴出した場合、必ずしも有効でない。すなわち、フラックスおよび接続ハンダがコネクタリードを伝わって、あるいは空間部に飛散して上昇し、上部のコネクタ接点部等に付着することを十分防止することは困難となる。そのため、プリント基板にコネクタを実装した後の付着物の洗浄作業が必要とされる。

本発明の目的は、多量に噴出したフラックスおよび接続ハンダが、コネクタ接点部等に付着することをより効果的に防止できる電気コネクタを提供することである。

本発明は、コネクタリードをハウジングモールドで固定し、スルーホールを有するプリント基板に対しハンダ接続にて実装可能な電気コネクタにおいて、上記コネクタリードは、一端には上記スルーホールに挿入し上記プリント基板とハンダ接続されるハンダ接続端子を、他端には他の電気部品と導通するための接点部を有し、上記ハウジングモールドは、上記コネクタリードの上記ハンダ接続端子と上記接点部の略中間部を固定し、上記コネクタリードには、上記ハウジングモールドによる固定箇所と上記ハンダ接続端子との間に、ハンダ接続時のフラックス上昇防止用の鍔部を設けた構造とする。

また本発明は、コネクタリードをハウジングモールドに収納し、スルーホールを有するプリント基板に対しハンダ接続にて実装可能な電気コネクタにおいて、上記コネクタリードは、一端には上記スルーホールに挿入し上記プリント基板とハンダ接続されるハンダ接続端子を、他端には他の電気部品と導通するための曲線状の接点部を有し、上記ハウジングモールドは、上記コネクタリードを収納するための空間部を有し、上記コネクタリードには、上記空間部の上記ハンダ接続端子側位置において、ハンダ接続時のフラックスおよび接続ハンダの上昇防止用の鍔部を設けた構造とする。

ここに前記鍔部は、少なくとも前記スルーホールの周囲を覆う面積を有し、前記ハンダ接続端子側にフラックスまたは接続ハンダ溜り用の凹部を設けた構造とする。

本発明によれば、電気コネクタ実装後の接点部の接触不良や周辺部品間ショートなどの障害の発生をなくし、信頼性が向上する。またハンダ付け処理後の洗浄作業が不要になり、工数を低減できる。

以下本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明によるピンヘッダ型の電気コネクタ１の一実施例を示す断面図である。前記図４と同一要素には同一符号を付している。ストレートタイプのコネクタリード６を用い、他の電気部品と導通するための接点部９と接続ハンダでプリント基板３に接続されるハンダ接続端子１６の略中間位置にて、ハウジングモールド２で固定される形式である。

ハウジングモールド２の両脚部には、プリント基板３を実装する際にハウジングモールド２の底部４がプリント基板３と密着しないようにスペーサ５を設けている。コネクタリード６は、このスペーサ５の高さの区間、すなわち、ハウジングモールド２による固定箇所とハンダ接続端子１６の間において、フラックス上昇防止部材として鍔部７を設ける。この鍔部７の大きさは、少なくとも対向するプリント基板３のスルーホール８の周囲を覆う面積を有している。かつ鍔部７は、コネクタリード６のハンダ接続端子１６側、つまりプリント基板３側にフラックス溜り用の凹部１０を設けている。また、各コネクタリード６の間にはハウジングモールド２と一体成形されたピン間絶縁部１５を設け、隣接する各コネクタリード６のリード間ショートを防止する構造としている。

本実施例の電気コネクタ１において、プリント基板３とハンダ付を行う場合のフラックス１１の挙動について説明する。スルーホール８を通じて供給されるフラックス１１は、コネクタリード６の周囲を伝わって上昇していく。フラックス１１は、まず毛管作用によりプリント基板３の上面まで瞬時に上昇する。ここで空間が形成されているため毛管作用は解放され、その後は供給されるフラックス１１の量に応じて、徐々にコネクタリード６を伝わり上方に向かい濡れていく（矢印Ａ’）。しかしながら、ここでコネクタリード６の鍔部（フラックス上昇防止部材）７およびこれに設けられた凹部（フラックス溜り）１０により、これ以上のフラックスの上昇は阻止される。その結果、コネクタリード６とコネクタリード取付孔１４の間に隙間１３が存在しても、フラックスがコネクタリード６の接点部９に付着することを防止する。通常のプリント基板３のハンダ付においては、フラックス１１の供給は短時間（数秒）で終了するため、フラックスが多量に噴出しても凹部（フラックス溜り）１０に滞留捕捉され、コネクタリード６の接点部９までフラックス１１が上昇することはない。

このように本実施例によれば、コネクタリード６に鍔部（フラックス上昇防止部材）７および凹部（フラックス溜り）１０を設けたことにより、フラックスがコネクタ接点部等に付着することを効果的に防止できる。

図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施例の電気コネクタに用いるコネクタリード６の各種形状の例を示す断面図である。いずれも、コネクタリード６の途中にフラックス上昇防止部としての鍔部７を有する。

（ａ）は図１の実施例で説明したように、鍔部７の下面（ハンダ接続端子１６側）に、その中が空洞である凹部１０を設けている。この凹部１０は、ハンダ接続時にハンダ接続端子１６側から上昇するフラックスを滞留させるためのフラックス溜りとして作用する。ハンダ付け時に使用されるフラックスは、矢印Ｂで示すようにハンダ接続端子１６側からコネクタリード６を通じて上昇するが、コネクタリード６に設けられた鍔部７内の凹部１０によって、コネクタリード６の接点部９までフラックスが上昇するのを阻止することができる。

鍔部７の形状は（ａ）に限らず様々な変形が可能である。（ｂ）は、鍔部７の下面側を凹曲面としたもの、（ｃ）は傘型としたもの、（ｄ）は円板（又は矩形板）としたものである。いずれもこれらの鍔部がフラックス溜りとして作用し、フラックスの上昇を防止する効果がある。

コネクタリード６はストレートタイプとしたが、一部に曲線部分を含んでも構わない。コネクタリード６に上記の鍔部７を形成するために、各種方法が可能である。例えば、金型による一体成型加工によれば、機械強度と信頼性に優れるコネクタリード６を提供できる。

図３は、本発明によるＤＩＭＭコネクタ（またはＰＣＩコネクタ）と呼ばれる形式の電気コネクタ２１の一実施例を示す断面図である。前記図５と同一要素には同一符号を付している。コネクタリード２６は、嵌合相手側のプラグ挿入時にバネ性を持たせて接触させるため、接点部２９を屈曲させた曲線状としている。コネクタのハウジングモールド２２内には、コネクタリード２６を収納するための空間部３７を設けている。

コネクタリード２６は、空間部３７の下面３７ａ位置、すなわちハンダ接続端子３６側位置において、フラックスおよび接続ハンダの上昇防止部材として鍔部２７を設ける。この鍔部２７の大きさは、少なくともプリント基板２３のスルーホール２８の周囲を覆う面積を有している。かつ鍔部２７は、コネクタリード２６のハンダ接続端子３６側、つまりプリント基板２３側にフラックスおよび接続ハンダ溜り用の凹部３０を設けている。また、各コネクタリード２６の間にはハウジングモールド２２と一体成形されたピン間絶縁部３５を設け、隣接する各コネクタリード２６のリード間ショートを防止する構造としている。

本実施例の電気コネクタ２１において、プリント基板２３とハンダ付を行う場合のフラックス３１および接続ハンダ３８の挙動について説明する。スルーホール２８を通じて供給されるフラックス３１および接続ハンダ３８は、コネクタリード２６の周囲を伝わって上昇していく。また、ハウジングモールド２２内の空間部下面３７ａを通じて空間部３７内へ噴出し、さらには空間部上面３７ｂ，３７ｃを通じて外部へ飛散しようとする（矢印Ｃ、矢印Ｄ）。これは、スルーホール２８の径とコネクタリード２６の径の隙間が大きい場合や、ハンダ付け処理時間が長い（ハンダプロセスのコンベア送り速度が遅い）場合などに顕著になる。

しかしながら、ここでコネクタリード６の鍔部（フラックス／ハンダの上昇防止部材）２７及びこれに設けられた凹部（フラックス／ハンダ溜り）３０により、フラックス３１と接続ハンダ３８がコネクタリード６を伝わってこれ以上上昇することを阻止する。さらには、空間部３７内へ空中を伝わって噴出し外部へ飛散することを阻止することができる。その結果、空間部３７が存在しても、コネクタリード２６の接点部２９へフラックスや接続ハンダが付着し、外部に実装された周辺部品にまで付着することを防止する。通常のプリント基板２３のハンダ付においては、フラックス３１および接続ハンダ３８の供給は短時間（数秒）で終了するため、フラックス３１および接続ハンダ３８が多量に噴出しても凹部（フラックス／ハンダ溜り）３０に滞留捕捉され、さらに上昇・飛散することはない。

このように本実施例によれば、コネクタリード２６に鍔部（フラックス／ハンダの上昇防止部材）２７および凹部（フラックス／ハンダ溜り）３０を設けたことにより、フラックスや接続ハンダがコネクタ接点部や周辺部品に付着することを効果的に防止できる。

本実施例においても、コネクタリード２６の途中に設ける鍔部２７の形状は上記図３の実施例のものに限らない。上記図２の（ａ）〜（ｄ）に示した各種形状のものを用いることができる。

また本実施例において、コネクタリード２６の表面処理として、接点部２９とハンダ付け部の区間に酸化ニッケル層を設けるなどの処理を施すことにより、ハンダに対する濡れ性を低下させ、接点部２９へのハンダ上昇をさらに抑圧することが可能である。

以上、各実施例によれば、電気コネクタのハンダ付け処理において、接点部へのフラックスおよび接続ハンダの付着を効果的に防止でき、信頼性が向上する。特に、従来よりプロセス温度が高い鉛フリーハンダ材料を用いる場合にも、有効に適用できる。また、ハンダ付け後に接点部に付着したフラックスを除去するための洗浄作業が不要になり、工数を低減してコストダウンを図ることができる。

本発明によるピンヘッダ型の電気コネクタの一実施例を示す断面図。 本実施例におけるコネクタリードの各種形状の例を示す断面図。 本発明によるＤＩＭＭ型の電気コネクタの一実施例を示す断面図。 従来のピンヘッダ型の電気コネクタの構造を示す断面図。 従来のＤＩＭＭ型の電気コネクタの構造を示す断面図。

符号の説明

１，２１…電気コネクタ
２，２２…ハウジングモールド
３，２３…プリント基板
４…底部
５…スペーサ
６，２６…コネクタリード
７，２７…鍔部
８，２８…スルーホール
９，２９…接点部
１０，３０…凹部
１１，３１…フラックス
１４，３４…コネクタリード取付孔
１５，３５…ピン間絶縁部
１６，３６…ハンダ接続端子
３７…空間部
３８…接続ハンダ。

Claims (3)

1. コネクタリードをハウジングモールドで固定し、スルーホールを有するプリント基板に対しハンダ接続にて実装可能な電気コネクタであって、
   上記コネクタリードは、一端には上記スルーホールに挿入し上記プリント基板とハンダ接続されるハンダ接続端子を、他端には他の電気部品と導通するための接点部を有し、
   上記ハウジングモールドは、上記コネクタリードの上記ハンダ接続端子と上記接点部の略中間部を固定し、
   上記コネクタリードには、上記ハウジングモールドによる固定箇所と上記ハンダ接続端子との間に、ハンダ接続時のフラックス上昇防止用の鍔部を設けたことを特徴とする電気コネクタ。
2. コネクタリードをハウジングモールドに収納し、スルーホールを有するプリント基板に対しハンダ接続にて実装可能な電気コネクタであって、
   上記コネクタリードは、一端には上記スルーホールに挿入し上記プリント基板とハンダ接続されるハンダ接続端子を、他端には他の電気部品と導通するための曲線状の接点部を有し、
   上記ハウジングモールドは、上記コネクタリードを収納するための空間部を有し、
   上記コネクタリードには、上記空間部の上記ハンダ接続端子側位置において、ハンダ接続時のフラックスおよび接続ハンダの上昇防止用の鍔部を設けたことを特徴とする電気コネクタ。
3. 請求項１または２に記載の電気コネクタにおいて、
   前記鍔部は、少なくとも前記スルーホールの周囲を覆う面積を有し、前記ハンダ接続端子側にフラックスまたは接続ハンダ溜り用の凹部を設けたことを特徴とする電気コネクタ。

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