(57)【要約】【課題】安価で耐久性に優れ、しかも小型・狭ピッチ化を図ること。【解決手段】本構造体１では、ハウジング１１を、このハウジング１１とプリント基板３０との間に介在させた第一の溶融半田５０ａによりプリント基板３０上に浮かせた状態で支持し、この支持されたハウジング１１を、端子２０とランド３４との間に介在させた第二の溶融半田４０ａによるセルフアライメント効果によって端子２０がランド３４中心にくるように位置決めし、この位置決めされたハウジング１１を、両溶融半田を自然冷却した状態でプリント基板３０上にネジ６０等で固定するように実装されている。【選択図】      図１
2004206924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングから延びる端子を基板上のランドに半田付けすることにより、上記端子と上記ランドとの電気的接続を行うコネクタの実装構造であって、
上記ハウジングと上記基板との間に介在され、ハウジングを基板上に浮かせた状態で支持する第一の溶融半田と、上記端子と上記ランドとの間に介在され、この支持されたハウジングを、その表面張力の作用によって端子がランド中心にくるように位置決めする第二の溶融半田と、この位置決めされたハウジングを、上記第一及び第二の溶融半田を冷却によりそれぞれ固化させた状態で、上記基板上に機械的に固定する固定手段とを備えたことを特徴とするコネクタの実装構造。
【請求項２】
上記第一の溶融半田は、上記ハウジングの底面が接触する上記基板の表面に塗布された半田ペーストをリフローすることにより、ハウジングと基板との間に介在されることを特徴とする請求項１記載のコネクタの実装構造。
【請求項３】
上記半田ペーストは、上記リフロー可能な範囲で上記固定手段に近接させた部位に塗布されることを特徴とする請求項２記載のコネクタの実装構造。
【請求項４】
上記第二の溶融半田は、上記端子が接触する上記ランドの表面に塗布された半田ペーストをリフローすることにより、端子とランドとの間に介在されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコネクタの実装構造。
【請求項５】
ハウジングから延びる端子を基板上のランドに半田付けすることにより、上記端子と上記基板との電気的接続を行うコネクタの実装方法であって、
上記ハウジングを、このハウジングと上記基板との間に介在させた第一の溶融半田により該基板上に浮かせた状態で支持する第一のステップと、この支持されたハウジングを、上記端子と上記ランドとの間に介在させた第二の溶融半田の表面張力の作用によって端子がランド中心にくるように位置決めする第二のステップと、この位置決めされたハウジングを、上記第一及び第二の溶融半田を冷却によりそれぞれ固化させた状態で、上記基板上に機械的に固定する第三のステップとを備えたことを特徴とするコネクタの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装技術を用いて端子と基板との電気的接続を行うコネクタの実装構造及びその実装方法に関するものであって、特に自動車などの車両に搭載されるコネクタに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の表面実装コネクタの実装構造の一例を示す分解斜視図、図４は従来の表面実装コネクタの実装構造の他の例を示す分解斜視図である。なお、両図間で共通する要素には同一番号を付してその重複した説明を省略する。
【０００３】
図３及び図４に示すように、ハウジング１１から延びる端子２０の先端部２１を、この先端部２１に対応してプリント基板３０の基板本体３１の表面３３上に設けられたランド３４に、いわゆるリフロー半田付け（図３中の４０がこの半田付け部分を示す。）することにより、端子２０とランド３４との電気的接続を行ういわゆる表面実装コネクタ１０の実装構造体１Ａ，１Ｂが知られている。
【０００４】
両構造体１Ａ，１Ｂにおける表面実装コネクタ１０は、いずれも端子２０をプリント基板３０の基板本体３１に挿入する部分がないので、端子２０の狭ピッチ化と、これに伴うコネクタの小型化が図れるというメリットがあることから、近年広く用いられるようになった。
【０００５】
しかし、かかる表面実装コネクタ１０では、その相手コネクタ（図示省略）を挿抜するときに、半田付け部分４０に余分な力が加わってその半田付け部分４０が剥離するおそれがあるので、ハウジング１１をプリント基板３０に強固に固定するのが好ましい。その一方、表面実装コネクタ１０のハウジング１１は、通常、合成樹脂等の絶縁性材料で構成されており、プリント基板３０とは直接半田付けすることができない。
【０００６】
そこで、かかる表面実装コネクタ１０のプリント基板３０への固定方法として、例えば図３の構造体１Ａのように、表面実装コネクタ１０のハウジング１１の少なくとも底面１４に金属板７０を取付け、その部分をプリント基板３０の基板本体３１の表面３３上に設けられた金属パッド９０に、いわゆるリフロー半田付け（図４中の９０がこの半田付け部分を示す。）することにより、ハウジング１１をプリント基板３０に固定する方法が公知である（例えば特許文献１参照）。なお、同図中の金属板７０の形状は、特許文献１では、ハウジング１１への取付方法によって異なるが、ここでは説明の簡単化のため平板状の金属板を表示している。
【０００７】
また、例えば図４の構造体１Ｂのように、ハウジング１１の左右の基板取付部１２にそれぞれ設けたネジ穴１３に、プリント基板３０の基板本体３１に設けた貫通孔３２を挿通させたネジ６０を螺合させて、ハウジング１１をプリント基板３０に固定する方法が公知である（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−６００６６号公報
【特許文献２】
特開平５−２５６８０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の構造体１Ａでは、金属板７０が余分にいることとなって、製品のコストアップを招く。また、表面実装コネクタ１０のハウジング１１をプリント基板３０に強固に固定するための半田付け部分９０の固着力が、経年変化により不足するようになるおそれがあるため、特に自動車等の高温環境下で、しかも振動や衝撃が加わるような用途では表面実装コネクタ１０の耐久性の問題があった。
【００１０】
一方、上記特許文献２の構造体１Ｂでは、上記不具合は解消できるものの、表面実装コネクタ１０のハウジングを基板上に位置決めするために、その表面実装コネクタ１０とプリント基板３０とを高い精度で製作することが要求されるので、生産性が低下して、製品のコストアップを招く。
【００１１】
ここで、生産性を確保するためには、この位置決めを容易化する必要があり、そのためには、さらに複雑かつ大型の位置決め構造等が必要となる（上記図４では示していないが、例えば特許文献２では、ハウジングに凹部を形成し、固定用ネジに対応するナットをこの凹部内に後付けで収納するような位置決め構造が採用されている。）ので、この点からも、製品のコストアップを招く。
【００１２】
この位置決め構造の複雑かつ大型化は、特に小型・狭ピッチ化を阻害して、表面実装コネクタ１０本来の上記したようなメリットを生かすことができない。
【００１３】
本発明は、こうした従来技術の課題を解決するものであり、安価で耐久性に優れ、しかも小型・狭ピッチ化を図ることができるコネクタの実装構造及びその実装方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記従来例を単純に組み合わせてみたとすると、この場合には、金属板が余分にいることとなって、製品のコストアップを招くのみならず、その性能面においても大きな問題があることがわかった。
【００１５】
すなわち、一般に、リフローにより溶融させた半田（以下、溶融半田という。）は表面張力の作用によって、溶融半田を載せた金属製物体に対する、同溶融金属に載せられた金属製物体のセンタリングを自動的に行う、いわゆるセルフアライニング効果を発揮し、このセルフアライニング効果は、溶融半田の表面積に比例して大きくなることが知られている。
【００１６】
ここで、端子とランドとの間に介在させた溶融半田の表面積は上記金属板と金属パッドとの間に介在させた溶融半田の表面積と比べて無視できない大きさとなるので、端子とランドとの間に介在させた溶融半田による表面張力で発生するセルフアライニング効果は、金属板と金属パッドとの間に介在させた溶融半田による表面張力で発生するセルフアライニング効果によって阻害されることとなる。
【００１７】
したがって、上記従来例を単純に組み合せただけでは、コネクタのハウジングを基板上への位置決めする作業をさらに困難なものとする。例えば、せっかく端子がランド上に正確に載るように、ハウジングを基板上に位置決めしたとしても、上記金属板と金属パッドとの間に介在させた溶融半田による表面張力で発生するセルフアライニング効果によって、端子がランドからひとりでに外れてしまうので、ネジ等を用いて、ハウジングをプリント基板の所定位置に固定することがさらに困難になってしまう。
【００１８】
これに対して請求項１記載の発明は、ハウジングから延びる端子を基板上のランドに半田付けすることにより、上記端子と上記ランドとの電気的接続を行うコネクタの実装構造であって、上記ハウジングと上記基板との間に介在され、ハウジングを基板上に浮かせた状態で支持する第一の溶融半田と、上記端子と上記ランドとの間に介在され、この支持されたハウジングを、その表面張力の作用によって端子がランド中心にくるように位置決めする第二の溶融半田と、この位置決めされたハウジングを、上記第一及び第二の溶融半田を冷却によりそれぞれ固化させた状態で、上記基板上に機械的に固定する固定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、上記ハウジングを、このハウジングと上記基板との間に介在させた第一の溶融半田により該基板上に浮かせた状態で支持することにより、ハウジングは基板上をスライド自在な状態となるが、ハウジングと基板との間では表面張力の作用によるセルフアライメント効果が働かない。一方、この支持されたハウジングを、上記端子と上記ランドとの間に介在させた第二の溶融半田の表面張力の作用によって端子がランド中心にくるように位置決めすることにより、上記表面張力の作用によるセルフアライメント効果が端子とランドとの間では積極的に利用されて、このセルフアライニング効果により端子とランドとの間の位置決めが自動的に行われる。そして、この位置決めされたハウジングを、上記第一及び第二の溶融半田を冷却によりそれぞれ固化させた状態で、上記基板上に機械的に固定する固定手段により、ハウジングは基板上に正確に位置決めされたままの状態で固定される。ここでは、従来例のような金属板が不要となって、その分製品のコストダウンが図られる。また、コネクタと基板との間の固着力は機械的な固定手段によって確保される。したがって、半田付けによる場合と異なり、その固着力が経年変化により不足するおそれはなくなり、特に自動車等の高温環境下で、しかも振動や衝撃が加わるような用途であっても耐久性の問題がなくなる。
【００２０】
また、従来例のように位置決めのためにコネクタと基板とに高い精度が要求されないので、生産性に優れるとともに、この位置決めのために複雑で大型の構造を必要としないので、これらの点からも製品のコストダウンが図られ、特に小型・狭ピッチ化を図るという、表面実装コネクタとしてのメリットも十分に生かされる。
【００２１】
請求項２記載の発明のように、上記第一の溶融半田は、上記ハウジングの底面が接触する上記基板の表面に塗布された半田ペーストをリフローすることにより、ハウジングと基板との間に介在されることとすれば、その半田付け作業が高速化されるので、コネクタの生産性が向上される。
【００２２】
ところで、ハウジングはその絶縁性を確保するために、通常熱伝達の悪い非金属材料で製作されるので、半田ペーストの塗布位置によっては、リフローの作業性が悪くなる。その一方、固定手段による固定時に、ハウジングの安定した姿勢が得られるように、半田ペーストの塗布位置は固定手段になるべく近いことが好ましい。そこで、請求項３記載の発明のように、上記半田ペーストは、上記リフロー可能な範囲で上記固定手段に近接させた部位に塗布されることとすれば、そのリフローの作業性を確保して安定した固定姿勢が得られるので、コネクタの生産性がより向上される。
【００２３】
請求項４記載の発明のように、上記第二の溶融半田は、上記端子が接触する上記ランドの表面に塗布された半田ペーストをリフローすることにより、端子とランドとの間に介在されることとすれば、その半田付け作業が高速化されるので、コネクタの生産性がより向上される。
【００２４】
請求項５記載の発明は、ハウジングから延びる端子を基板上のランドに半田付けすることにより、上記端子と上記基板との電気的接続を行うコネクタの実装方法であって、上記ハウジングを、このハウジングと上記基板との間に介在させた第一の溶融半田により該基板上に浮かせた状態で支持する第一のステップと、この支持されたハウジングを、上記端子と上記ランドとの間に介在させた第二の溶融半田の表面張力の作用によって端子がランド中心にくるように位置決めする第二のステップと、この位置決めされたハウジングを、上記第一及び第二の溶融半田を冷却によりそれぞれ固化させた状態で、上記基板上に機械的に固定する第三のステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
この構成によれば、ハウジングが、このハウジングと上記基板との間に介在させた第一の溶融半田により該基板上に浮かされた状態で支持され、この支持されたハウジングが、上記端子と上記ランドとの間に介在させた第二の溶融半田の表面張力の作用によって端子がランド中心にくるように位置決めされ、この位置決めされたハウジングが、上記第一及び第二の溶融半田を冷却によりそれぞれ固化された状態で、上記基板上に機械的に固定されるので、この実装されたコネクタでは、上記従来例のような金属板が不要となって、その分製品のコストダウンが図られる。また、実装後に、コネクタと基板との間の固着力が経年変化により不足するおそれがなくなり、特に自動車等の高温環境下で、しかも振動や衝撃が加わるような用途であっても耐久性の問題がなくなる。
【００２６】
また、実装時には、上記従来例のように位置決めのためにコネクタと基板とに高い精度が要求されないので、生産性が向上されるとともに、この位置決めのために複雑で大型の構造を必要とされないので、これらの点からも製品のコストダウンが図られ、特に小型・狭ピッチ化を図るという、表面実装コネクタとしてのメリットも十分に生される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る表面実装コネクタの実装構造体を示す分解斜視図、図２はその表面実装コネクタのプリント基板への実装状態を示す側面図である。以下、自動車などの車両に搭載される表面実装コネクタの実装構造体を例にとって説明する。図１において、本実施形態に係る構造体１では、コネクタとしての表面実装コネクタ１０は、例えば合成樹脂製等の絶縁性材料からなるハウジング１１と、このハウジング１１から平行に延びる複数の金属製のピン状端子２０とを備えており、このハウジング１１が基板としてのプリント基板３０の上方に配置されている。そして、各端子２０を各ランド３４に、いわゆるリフロー半田付けすることにより、両者間での電気的接続を行うようになっている。
【００２８】
ハウジング１１は、同図中の左右方向に長尺となる略直方体状であって、その左右両端にフランジ状の基板取付部１２がそれぞれ形成され、さらに各基板取付部１２の略中央に、ネジ６０を螺合可能なネジ穴１３が設けられている。このネジ穴１３とネジ６０とが固定手段の一例を構成する。
【００２９】
各端子２０は、同図では、ハウジング１１から水平方向に突出した後、下向きに直角に屈曲されて、さらにその先端がもとの突出方向と平行な方向に屈曲されて、側面視でＳ字状に形成されている。そして、各端子２０同士が干渉しないように、ハウジング１１の長手方向に１７本づつ、これと直角方向に２本ずつ並べられて配列されている。なお、各端子２０の形状、数は表面実装コネクタ１０の種類、サイズによって異なる。
【００３０】
プリント基板３０は、薄板状の基板本体３１と、各端子２０の先端部２１に接触させるべく、基板本体３１の表面３３上の上記先端部２１に対応させた部位に形成された金属性ランド３４とを有している。各ランド３４の表面積は、対応する各先端部２１の底面積よりも若干大きく設定されており、これらのランド３４の表面上に半田ペースト（ソルダーペースト）４０ａがスクリーン印刷等によってそれぞれ均一に塗布されている。
【００３１】
この半田ペースト４０ａが遠赤外線や熱風等でリフローされることにより、端子２０とランド３４との間に介在される第二の溶融半田（図１及び図２中、半田ペースト４０ａと同符号で示す。）となる。このようなリフロー半田付けにより、半田付け作業が高速化されるので、生産性の向上が図られる。
【００３２】
また、このプリント基板３０には、ハウジング１１の底面１４をその表面３３に接触させるべく、上記基板取付部１２のネジ穴１３に対応した部位（例えば、基板取付部１２の境界部付近の左右２箇所づつ）に半田ペースト５０ａがスクリーン印刷等によって塗布されている。この部位に限って半田ペースト５０ａを塗布するのは、各端子２０とは異なり、ハウジング１１の熱伝達が悪いことを考慮し、その半田ペースト５０ａのリフローの作業性が悪くなることを回避するためである。また、ネジ６０をネジ穴１３に螺合して固定する時に、ハウジング１１の安定した姿勢が得られるように、半田ペースト４０ａの塗布位置はその固定部分になるべく近いことが好ましいからでもある。
【００３３】
この半田ペースト５０ａが遠赤外線や熱風等でリフローされることにより、ハウジング１１とプリント基板３０との間に介在される第一の溶融半田（図１及び図２中、半田ペースト５０ａと同符号で示す。）となる。このようなリフロー半田付けは、上記した半田ペースト４０ａのリフロー半田付けと同時になされるので、半田付け作業がさらに高速化され、生産性の向上が図られる。
【００３４】
この表面実装コネクタのプリント基板への実装は、例えば以下のように行われる。図１及び図２を参照してさらに説明を続ける。
【００３５】
まず、図１に示すように、プリント基板３０の基板本体３１の表面３３側の上記部位に、半田ペースト５０ａがスクリーン印刷等で均一に塗布される。この半田ペースト５０ａが塗布された状態で、図２に示すように、表面実装コネクタ１０がプリント基板３０上に重ねられる。そして、遠赤外線や熱風によるリフローが行われることにより、半田ペースト５０ａが溶融されて、ハウジング１１とプリント基板３０との間に介在する第一の溶融半田となる。表面実装コネクタ１０のハウジング１１は、この第一の溶融半田によりプリント基板３０上に浮かせた状態で支持される（第一のステップ）。
【００３６】
この第一のステップと同時に、プリント基板３０の基板本体３１のランド３４に、半田ペースト４０ａがスクリーン印刷等で均一に塗布される。この半田ペースト４０ａが塗布された状態で、遠赤外線や熱風によるリフローが行われることにより、半田ペースト４０ａが溶融されて、端子２０とランド３４との間に介在する第一の溶融半田となる。表面実装コネクタ１０のハウジング１１は、上記第一の溶融半田とともに、この第二の溶融半田によって、前後左右にバランスよくプリント基板３０上に浮かせられてスライド自在な状態で支持される。
【００３７】
すると、この支持されたハウジング１１には、第一の溶融半田は非金属間に介在するためその第一の溶融半田によるセルフアライメント効果が働かず、第二の溶融半田のみが金属間に介在するためその第二の溶融半田によるセルフアライメント効果だけが働くようになる。これにより、端子２０がランド３４中心上に自動的にかつ正確にアライメントされて位置決めされる（第二のステップ）。
【００３８】
そして、上記第一及び第二の溶融半田が例えば自然冷却された後に、図２に示すように、上記位置決めされたハウジング１１の左右の基板取付部１２のネジ穴１３に、プリント基板３０の基板本体３１に形成された貫通穴３２を挿通したネジ６０が螺合され、これによりハウジング１１がプリント基板３０上に確実に固定される（第三のステップ）。
【００３９】
このようにして実装された表面実装コネクタ１０では、従来例のような金属板が不要となって、その分製品のコストダウンを図ることができる。また、この表面実装コネクタ１０のハウジング１１とプリント基板３０との間の固着力はネジ６０とネジ穴１３とのような機械的手段によって確保される。したがって、従来のような半田付けによる場合と異なり、その固着力が経年変化により不足するおそれはなくなり、特に自動車等の高温環境下で、しかも振動や衝撃が加わるような用途であっても耐久性の問題をなくすことができる。
【００４０】
また、従来例のように、位置決めのために表面実装コネクタ１０とプリント基板３０との製作に高い精度が要求されないので、生産性を向上させることができるとともに、この位置決めのために複雑で大型の構造を必要とされないので、これらの点からも製品のコストダウンを図ることができ、特に小型・狭ピッチ化を図るという、表面実装コネクタとしてのメリットをも十分に生すことができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、固定手段として、ネジ６０とネジ穴１３とを用いたが、例えばクランプ構造等の他の機械的な締結方法を用いてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、第一の溶融半田となる半田ペーストの塗布位置をハウジング１１の左右の基板取付部１２の境界付近での２箇所づつとしているが、１箇所づつでもよいし、３箇所以上づつとしてもよい。ただし、ハウジング１１をプリント基板３０上に浮かした状態での左右方向でのバランスを確保するためには、できるだけ左右対称となる位置であることが好ましい。
【００４３】
また、上記実施形態では、自動車などの車両用の表面実装コネクタ１０について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、家電製品その他の用途に使用される表面実装コネクタにも適用できるのはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、生産性を向上させることができるとともに、製品のコストダウンを図ることができ、特に小型・狭ピッチ化を図るという、表面実装コネクタとしてのメリットを十分に生すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面実装コネクタの実装構造を示す分解斜視図である。
【図２】本表面実装コネクタのプリント基板への実装状態を示す側面図である。
【図３】従来の表面実装コネクタの実装構造の一例を示す分解斜視図である。
【図４】従来の表面実装コネクタの実装構造の他の例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  表面実装コネクタの実装構造体
１０  表面実装コネクタ（コネクタの一例である。）
１１  ハウジング
１２  基板取付部
１３  ネジ穴（固定手段の一部に相当する。）
１４  底面
２０  端子
２１  先端部
３０  プリント基板（基板に相当する。）
３２  貫通穴
３４  ランド
４０ａ  半田ペースト（例えばリフローされて第二の溶融半田となる。）
５０ａ  半田ペースト（例えばリフローされて第一の溶融半田となる。）
６０  ネジ（固定手段の一部に相当する。）
【図１】
2004206924.tif 000003
【図２】
2004206924.tif 000004
【図３】
2004206924.tif 000005
【図４】
2004206924.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月29日(2003.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【特許文献１】
実開平６−６００６６号公報
【特許文献２】
実開平５−２５６８０号公報