(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなりかつスルーホールが形成されたコネクタ本体と、上記スルーホールに挿入された状態で上記コネクタ本体にろう付けされるストレートな形状の鍔なし導体ピンとを備えたセラミックコネクタであって、
上記スルーホールの両端開口部分のうち、ろう付けが行われる側の開口部分に口径拡大部を設けるとともに、この口径拡大部に収容されかつ上記鍔なし導体ピンの長手方向の所定位置に取着されたろう材を有し、
上記ろう材がコイル状に複数巻かれかつ上記導体ピンに取付ける前の上記ろう材の内径が上記導体ピンの外径よりも僅かに小さく上記導体ピンに対して弾性的に取付けられるコイルばね形ろう材であることを特徴とするセラミックコネクタ。
【請求項２】
上記口径拡大部は上記ろう材の外径以上のザグリ加工もしくはＣ面取りまたはＲ面取りによって形成されたものである請求項１記載のセラミックコネクタ。
【請求項３】
スルーホールを有する絶縁体からなるコネクタ本体に導体ピンをろう付けする際に用いるろう材が、コイル状に複数巻かれかつ上記導体ピンに取付ける前の上記ろう材の内径が上記導体ピンの外径よりも僅かに小さく上記導体ピンに対して弾性的に取付けられるコイルばね形ろう材であり、上記導体ピンはストレートな形状の鍔なし導体ピンであり、
上記鍔なし導体ピンの所定位置に予め上記コイルばね形ろう材をその弾性によって取付けておき、上記ろう材によって上記コネクタ本体に対する導体ピンの長手方向の位置決めを行うことにより、上記ろう材が上記スルーホールの上端開口部分に位置するようにして上記導体ピンを上記スルーホールにセットしたのち加熱し、溶融した上記ろう材の自重を利用してろう材の一部をスルーホールの下方に流してろう付けをすることを特徴とするセラミックコネクタにおける導体ピンのろう付け方法。
【請求項４】
上記ろう材を上記導体ピンの所定位置に取付けるために、上記導体ピンの先端からろう付け位置までの距離に応じた厚さのろう付け治具を用いる請求項３記載のろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、真空装置、通信機、コンピュータ、各種電子機器および電気製品等において、気密性あるいは耐熱性などが要求される部品の接続に使用されるセラミックコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子機器等に使われるコネクタは、絶縁体としてのコネクタ本体と、コネクタ本体に設けられた複数の導体ピンを備えて構成されている。従来のコネクタ本体の一例は熱可塑性樹脂からなり、このコネクタ本体に上記ピンが圧接により接合されている。このような樹脂製コネクタは、コネクタ本体と導体ピンとの接合部における気密性が低く、耐熱性も劣っている。
【０００３】
そこで、セラミックス製のコネクタ本体を用いたものも提案されている。従来のセラミックコネクタは、箔やペースト状のろう材を使用して、導体ピンをセラミック製のコネクタ本体に固定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
箔のろう材を使用する場合、ろう材をワッシャ状に加工しなければならないため、ろう材の材料歩留まりがきわめて悪い。また、ろう材を所定の厚さにするためには箔を多数枚重ねる必要がある。このため、ろう付けを行なう際に、ろう材や導体ピンのセッティングが難しく、作業に長時間を要している。
【０００５】
一方、ペースト状のろう材を用いる場合には、ディスペンサ等の注入機によってろう材を所定の狭い箇所に適量塗布する必要があるが、塗布位置や塗布量等が最適となるように制御することはきわめて難しい。また、ペースト状ろう材の塗布制御を行うには、ろう材の分散性を良くすることも必要であるが、ろう材の粘度調整が困難であった。
【０００６】
従って本発明の目的は、所定量のろう材を所定箇所に正確かつ容易に供給することができるようなセラミックコネクタと、このコネクタにおける導体ピンのろう付け方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を果たすために開発された本発明のコネクタは、セラミックスからなりかつスルーホールが形成されたコネクタ本体と、上記スルーホールに挿入された状態で上記コネクタ本体にろう付けされるストレートな形状の鍔なし導体ピンとを備えたものにおいて、上記スルーホールの両端開口部分のうち、ろう付けが行われる側の開口部分に口径拡大部を設けるとともに、この口径拡大部に収容されかつ上記導体ピンの所定位置に取着されたろう材を有し、上記ろう材がコイル状をなしかつ上記導体ピンに取付ける前の上記ろう材の内径が上記導体ピンの外径よりも僅かに小さく上記鍔なし導体ピンの長手方向の所望位置に弾性的に取付けられるコイルばね形ろう材であることを特徴とするものである。このばね形ろう材は、溶融させる前に導体ピンの長手方向の所望位置に弾性的に止めておくことができる。このろう材によって、コネクタ本体に対する導体ピンの位置決めをなすこともできる。
【０００８】
ろう材はコイル状のものが使用され、ろう付け前に予め導体ピンに取付けられている。導体ピンに対するろう材の位置決めは、所定厚みのろう付け治具を使用するなどによって行われる。スルーホールの口径拡大部は、ろう材の外径よりも径の大きいザグリ加工やＣ面取りあるいはＲ面取りなどによって形成される。
【０００９】
【作用】
上記ろう材を導体ピンの所定位置に予め取付けておき、ろう材がスルーホールの上端開口部分に位置するようにして導体ピンをセットする。そしてろう付け温度まで加熱し、溶融したろう材の自重を利用して、ろう材の一部をスルーホールの下方に流してろう付けをする。
【００１０】
上記ろう材は導体ピンの上端側すなわちコネクタ本体の上面側にあるため、ろう付け時には自然に重力に従って下端へ向かってろう材が流れるので、導体ピンの円周方向および長さ方向に均一なろう付け状態が得られる。
【００１１】
また、ろう付け時間を適宜に選定することにより、ろう付け長さ（ろう付け下端の位置）を調整できる。例えば、導体ピンの接触抵抗や導体ピンのめっき処理等の関係からコネクタ本体の下面よりも下側にろうが流れて導体ピンの下部にろう材が付着することを避ける必要がある場合には、コネクタ本体の下面でろうが止まるようなろう付け時間を選択すればよい。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の一実施例について、図１ないし図５を参照して説明する。
図５に示されるセラミックコネクタ１０は、絶縁体としてのアルミナセラミックス焼結体からなるコネクタ本体１１と、複数本の導体ピン１２と、各導体ピン１２をコネクタ本体１１に接合するためのろう付け部１３とを備えて構成されている。導体ピン１２の本数や配置は図示例に限るものではない。
【００１３】
導体ピン１２は、熱サイクルがかかるような使途に用いる場合には、熱膨張係数の関係からフェルニコ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）が好適である。なお、用途によってはＣｕ合金、ステンレス鋼、あるいはＦｅ−Ｎｉ合金等のコネクタ用ピン材を用いてもよい。
【００１４】
図１に示されるように、コネクタ本体１１に、導体ピン１２が挿通されるスルーホール１５が形成されている。スルーホール１５はコネクタ本体１１の厚み方向に貫通している。スルーホール１５は、図示上側に位置する一方の開口部分１６と、図示下側に位置する他方の開口部分１７と、これら開口部分１６，１７の間に位置するストレート状の主孔部１８とを備えている。
【００１５】
スルーホール１５の両端開口部分１６，１７のうち、ろう付けが行われる側である上側の開口部分１６に口径拡大部２０が設けられている。口径拡大部２０は、いわゆるざぐり加工によって浅い丸穴状に形成されている。
【００１６】
また、スルーホール１５の主孔部１８と口径拡大部２０の内面に、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層２５が均一に形成されているとともに、メタライズ層２５の表面に全面にわたってＮｉめっき層２６が施されている。
【００１７】
Ｎｉめっき層２６に、Ａｇろうを用いたろう材３０によって、導体ピン１２がろう付けされる。ろう付けは、口径拡大部２０側から行われる。ろう付け深さは、口径拡大部２０の開口端から主孔部１８の長手方向中間部すなわち下端側開口部分１７の手前の位置、または下端側開口部分１７の位置までとする。
【００１８】
本実施例のろう材３０は、ろう付けが行われる前の状態（加熱前の状態）において、ワイヤ状のＡｇろうを複数回巻いたコイル状をなしている。このろう材３０は、内径を導体ピン１２の外径と同等もしくは導体ピン１２の外径よりも僅かに小さくすることにより、導体ピン１２に巻き締まるようにして導体ピン１２の長手方向の所定位置に固定される。
【００１９】
導体ピン１２の一例として、長手方向の途中に凸部の無いストレートな形状のものを使用する場合には、導体ピン１２の所定位置にろう材３０を取付けるための手段として、図４に示されるようなろう付け治具３５を用いるとよい。ろう付け治具３５には、厚み方向に貫通する導体挿通部３６が設けられていて、この挿通部３６に導体ピン１２を通すことができるようになっている。
【００２０】
ろう付け治具３５の厚さＴ１  は、ろう材３０の取付け高さＬに応じて選定される。すなわち、ろう付け治具３５の厚さＴ１  とコネクタ本体１１の厚さＴ２  との和が、導体ピン１２の先端１２ａからろう付け位置までの高さＬに相当する。この場合、ろう付け治具３５の厚さＴ１  を適宜に選定することにより、ろう材３０の取付け位置を調整可能である。
【００２１】
上記ろう付け治具３５を基盤４０の上に載置し、ろう付け治具３５の上にコネクタ本体１１を乗せる。そして導体ピン１２をスルーホール１５と貫通孔３６に通すとともに、ろう材３０が口径拡大部２０に入るようにする。これにより、ろう材３０が導体ピン１２の長手方向の所定位置にセットされる。
【００２２】
導体ピン１２のろう付けを実施する場合、上記のようにして導体ピン１２の所定位置に予めろう材３０を取付けておき、ろう材３０をスルーホール１５の口径拡大部２０に入れた状態で、所定のろう付け温度まで加熱する。こうすることにより、溶融したろう材３０の一部が、その自重によってスルーホール１５の内部を下方に流れ、冷却されることで硬化して、図６に示されるようにろう付けが完了する。
【００２３】
上記のように、本実施例では導体ピン１２に固定されるコイル状のろう材３０を採用したことにより、ろう材３０のセッティング作業を簡易化することができ、ろう付けに要する工数の削減化が図れる。
【００２４】
また、ろう材３０の線径や長さを調整することにより、ろうの定量化が容易となり、導体ピン１２の径やスルーホール１５の内径、あるいはろう付け長さなどが変化した場合にも対応が可能である。上記ろう材３０は導体ピン１２に固定された状態で扱われるから、ろう付け前にろう材３０が脱落したり紛失することがなくなり、取り扱いも容易である。
【００２５】
また、スルーホール１５の上端開口部分１６に導体ピン１２の外径よりも大きい内径のザグリ加工による口径拡大部２０を設けてあるので、ろう付け時に溶融したろう材３０が、コネクタ本体１１の上面において広がり過ぎることを防止できる。このため、導体ピン１２の本数が多くて導体ピン１２のピン間隔が狭い場合などにおいて、導体ピン１２，１２間でろう材３０が接触して導通状態になってしまうことを防止する上で有効である。
【００２６】
なお、ろう材３０の位置決めをなすための手段として、図６（ａ）に示されるように導体ピン１２の長手方向中間位置に鍔状の凸部４５を設け、この凸部４５の下側からろう材３０を凸部４５の位置まで挿着するようにしてもよい。あるいは図６（ｂ）に示されるように、鍔状の凸部４５の上方からろう材３０を挿着することによって、ろう材３０の位置決めをなすようにしてもよい。
【００２７】
また、図７（ａ）に示されるように、円筒状のろう材５０を用いてもよいし、あるいは図７（ｂ）に示されるように、円筒状のろう材５１に軸線方向のスリット５２を形成したものを採用してもよい。上記いずれのろう材５０，５１も、内径を導体ピン１２の外径と同等もしくは導体ピン１２の外径よりも僅かに小さくすることにより、導体ピン１２に固定しておくことができる。なお、図７（ａ）に示した円筒状のろう材５０を設けた導体ピン１２は、導体ピン１２の所定位置の周りに、円筒状にろう材を鋳込んで形成した一体ものであってもよい。
【００２８】
また、ろう材５０，５１の内径や外径もしくは肉厚を調整することにより、ろう材の定量化が容易となり、導体ピン１２の径やスルーホール１５の径およびろう付け部の長さなどが変化しても対応できる。
【００２９】
図８は本発明の他の実施例を示すものであり、前記実施例と同様のフェルニコ製の導体ピン１２の所定位置に、Ａｇろうからなる円筒状のろう材５５が取着されている。コネクタ本体１１はアルミナセラミックスからなる。
【００３０】
そしてスルーホール１５の上端開口部分１６に、ろう材５５の外径以上のＣ面取りを施すことによって、口径拡大部５６を設けている。また、スルーホール１５の主孔部１８と口径拡大部５６の内面に、Ｗメタライズ層６０が形成され、かつその表面にＮｉめっき層６１が施されている。このアルミナ製コネクタ本体１１に、ろう材５５を取付けた導体ピン１２をセットする。加熱によって溶融したろう材５５の一部がスルーホール１５の内部を下方に流れ、硬化することによって、ろう付けがなされる。
【００３１】
図９に示される更に別の実施例においては、フェルニコ製の導体ピン１２の所定位置に、Ｔｉ等の活性金属入りのＡｇろうからなるパイプ状のろう材６５が取付けられている。コネクタ本体１１には、絶縁体の一例として窒化アルミニウムを使用する。スルーホール１５のろう付け側である上端開口部分１６には、ろう材６５の外径よりも大きいＲ面取りを施すことにより、口径拡大部６５を形成しておく。このＲ面取りの凸形状は、図９中に２点鎖線Ｐで示すように、逆方向すなわち凹面状に窪む形状であってもよい。
【００３２】
上記コネクタ本体１１に、ろう材６５を取付けた導体ピン１２をセットし、加熱することにより、溶融したろう材６５の一部を下方に流してろう付けを行う。この場合、活性金属入りのＡｇろうによって導体ピン１２がスルーホール１５に直接ろう付けされるから、前記実施例で述べたようなメタライズ層２５，６０やＮｉめっき層２６，６１を省略である。
【００３３】
そして上記のようなＣ面取りあるいはＲ面取りによる口径拡大部５６，６６を設けたことにより、ろう付け時に溶融したろう材がコネクタ本体１１の上面において広がり過ぎることを防止できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ストレートな鍔なし導体ピンをコネクタ本体にろう付けする際に、この導体ピンに取付ける前の内径が導体ピンの外径よりも小さいコイル状のろう材を用い、導体ピンの所望位置にこのばね形ろう材を、それ自身の弾性によって弾性的に取付けておくことができるようにしたため、ピン径が数ｍｍ以下（場合によっては１ｍｍ以下）しかない細い導体ピンに対しても、ろう材の所定位置へのセッティング作業を単純化することができ、作業性が著しく向上するとともに、作業時間の短縮が図れる。本発明ではストレートな鍔なし導体ピンを用いるため、冷間鍛造等の成形工程によって鍔部を形成する必要がなく、しかもピンの長手方向の任意の位置にろう材を取付けることができ、このろう材を利用してコネクタ本体に対する導体ピンの位置決めを行うこともできる。また、従来の箔やペースト状のろう材を用いる場合に比べて、ろう材の歩留まりが格段に向上する。本発明におけるろう材はコネクタ本体の上面側にのみ取付けるので、ろう材の数が導体ピンと同数でよい。そして上記ろう材は導体ピンの上端側すなわちコネクタ本体の上面側にあるため、ろう付け時に加熱され溶融したろう材が自然に重力に従って下端へ向かって流れるので、導体ピンの円周方向および長さ方向に均一なろう付け状態が得られる。
コイルばね形ろう材は、リング形状やワッシャ形状のろう材と異なり、コネクタのピン径が１ｍｍ以下の小さな寸法になっても、連続した長さのろう材をコイリング加工によって容易に製作することができ、ろう材を所定量の長さで切断することができる。また、コイルばね形ろう材は、ろう付けの際に、ろう材の下端部から順次コネクタピンの周方向に渦巻き状に溶けてスルーホール内に流れ込むことができるため、ろう付け部にボイド（空隙）等の欠陥が生じにくく、スルーホール部の気密性も優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すコネクタの一部のろう付け前の状態を示す断面図。
【図２】図１に示されたコネクタに使われる導体ピンとろう材の斜視図。
【図３】図１に示されたコネクタの一部のろう付け前の状態の斜視図。
【図４】図１に示されたコネクタのろう付けに使われる治具を示す断面図。
【図５】ろう付けされたコネクタの一例を示す斜視図。
【図６】互いに異なる態様の凸部を備えた２種類の導体ピンの変形例を示す斜視図。
【図７】ろう材の変形例を示す２種類の導体ピンの斜視図。
【図８】本発明の他の実施例を示すコネクタの一部の断面図。
【図９】本発明の更に別の実施例を示すコネクタの一部の断面図。
【符号の説明】
１０…セラミックコネクタ、１１…コネクタ本体、１２…導体ピン、１５…スルーホール、１６…開口部分、２０…口径拡大部、３０…ろう材、３５…ろう付け治具、４５…鍔状の凸部、５０，５１…ろう材、５５…ろう材、５６…口径拡大部、６５…ろう材、６６…口径拡大部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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