(57)【要約】【課題】各接続端子が狭ピッチ化されても、はんだ接合部の信頼性が向上するコネクタを提供する。【解決手段】コネクタは、接続端子の一端部が、配線基板１３に形成された挿入孔１４に挿入された状態ではんだ実装されている。接続端子は、一端部側に本体部よりも細く形成された挿入部１６を有している。挿入部１６は、幅Ｂ１及び厚さＢ２が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定され、同挿入部１６が挿入される挿入孔１４は、直径Ｂ４が０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に設定されている。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の接続端子を有し、これら各接続端子の一端部を、配線基板に形成された各挿入孔に挿入するとともに、各挿入孔の周縁部に設けられたランドとはんだ付けする構成とし、前記挿入孔へ挿入される前記各接続端子の一端部に、他の部分よりも細い挿入部を形成し、前記挿入部の一辺を０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲に設定し、かつ前記挿入孔の直径を０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定したことを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
前記挿入孔の直径は０．７５ｍｍ以上０．９５ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板にはんだ実装されるコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８、図９に示すように、コネクタ６０は、ハウジング６１に突設された接続端子６２の一端部６２ａが、配線基板６３に形成された挿入孔６４に挿入された状態で、同配線基板６３上にはんだ実装されている。
【０００３】
近年、車載用として使用される小型のコネクタ６０に対し、より一層の小型化が要望されており、接続端子６２のサイズのみならず、各接続端子６２間の端子ピッチＡ１を一段と狭くする傾向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車部品等の信頼性試験では、炎天下や真冬の外気にさらされるなど厳しい環境下での使用を想定し、家電など他の分野と比べて格段に厳しい耐環境性と信頼性が求められている。このような理由から、上記した車載用のコネクタ６０のはんだ実装品に対しても、信頼性試験の一つとして熱衝撃評価試験をクリアすることが求められている。ここで、熱衝撃評価試験とは、温度の急激な変化または温度変化の繰り返しが、部品、機器等に与える影響を調べる試験のことをいう。しかし、従来構成によるコネクタ６０のはんだ実装品では、各接続端子６２間の端子ピッチＡ１が狭くなるに伴い、ランド６５の直径が小さくなるため、接続端子６２がはんだ付けされるランド６５の接合面積Ｓ１を確保することが困難となっていた。その結果、図１０に示すように、特に、はんだ６６のフィレット６７が配線基板６３の片面にしか形成されない場合、コネクタ６０のはんだ実装品を熱衝撃試験に供すると、はんだ６６の表面及び内部にクラック６８が発生することがあった。これは、接続端子６２と配線基板６３との間で縦方向の熱膨張差が大きいことから、熱衝撃時にはんだ接合部に歪みが生じ、そのため、はんだ６６に引張りや圧縮等の熱応力が加えられたことによるものと推定される。従って、各接続端子６２間の端子ピッチＡ１が狭くなるに伴い、コネクタ６０のはんだ実装品では、はんだ接合部の信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各接続端子が狭ピッチ化されても、はんだ接合部の信頼性が向上するコネクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数本の接続端子を有し、これら各接続端子の一端部を、配線基板に形成された各挿入孔に挿入するとともに、各挿入孔の周縁部に設けられたランドとはんだ付けする構成とし、前記挿入孔へ挿入される前記各接続端子の一端部に、他の部分よりも細い挿入部を形成し、前記挿入部の一辺を０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲に設定し、かつ前記挿入孔の直径を０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定したことをその要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、配線基板に形成された挿入孔の直径が０．６ｍｍ未満であると、挿入孔の加工精度が著しく低下する。また、挿入孔の直径が１．０ｍｍを超えると、接続端子と挿入孔とのクリアランスが大きくなり、また、接続端子がはんだ付けされるランドの接合面積を十分に確保できなくなる。このため、熱衝撃時に生じる熱応力が大きくなるとともに、はんだによる接続端子の接合強度が低下する。その結果、はんだ接合部において、はんだにクラックが発生する可能性が高くなる。従って、挿入孔の直径を０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定することにより、はんだ接合部の信頼性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記挿入孔の直径は０．７５ｍｍ以上０．９５ｍｍ以下の範囲に設定されていることをその要旨とする。
【０００９】
この構成によれば、熱衝撃時に生じる熱応力が緩和されるとともに、はんだによる接続端子の接合強度が上昇する。その結果、はんだ接合部において、はんだにクラックが発生する可能性が低くなる。従って、挿入孔の直径寸法を０．７５ｍｍ以上０．９５ｍｍ以下の範囲に設定することにより、はんだ接合部の信頼性をより一層向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したコネクタ１０の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００１１】
図１〜図３に示すように、コネクタ１０は、横向きに開口した合成樹脂製のハウジング１１を備え、同ハウジング１１の開口部と反対側には、Ｌ字状の接続端子１２が複数突設された構成となっている。配線基板１３には、その面上に配設されたコネクタ１０の各接続端子１２と対応する箇所に挿入孔１４が形成されている。コネクタ１０は、各接続端子１２の一端部１２ａを配線基板１３の各挿入孔１４に挿入した状態で、同配線基板１３上にはんだ実装されている。
【００１２】
本実施形態におけるコネクタ１０は、小型化のニーズから開発されたもので、０２５コネクタと呼ばれている。コネクタ１０（０２５コネクタ）は、接続端子１２の幅Ａ２及び厚みＡ２が約０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）に設定され、また、各接続端子１２間の端子ピッチＡ１が約２．２ｍｍに設定されている。
【００１３】
図３、図４に示すように、各接続端子１２は、例えば、黄銅からなる金属板材の一部を圧延して他の部分よりも薄くなる部分を形成し、その後、プレス加工により角棒状に打ち抜き形成される。このようにして形成された各接続端子１２は、配線基板１３の挿入孔１４に挿入される側の一端部１２ａに、他の部分である本体部１５よりも細く形成された挿入部１６を有している。挿入部１６の一側面１６ａ（図４に示す下面）は、本体部１５の一側面１５ａ（図４に示す下面）と面一になっている。また、接続端子１２において、挿入部１６とは反対側の他端部は、図示しないコネクタ１０のハウジング１１内に配置されている。
【００１４】
接続端子１２において、本体部１５の断面形状は、一辺が０．６４ｍｍの正方形となっている。また、挿入部１６の断面形状は矩形状となっており、その幅Ｂ１及び厚さＢ２は、後述する挿入孔１４の直径Ｂ４を考慮して、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲に設定されている。このように設定した理由は、幅Ｂ１及び厚さＢ２が０．３ｍｍ未満であると、接続端子１２の挿入部１６が細くなり過ぎるため、金属板材から打ち抜くのが困難となるからである。また、幅Ｂ１及び厚さＢ２が０．５ｍｍよりも大きいと、接続端子１２の挿入部１６と挿入孔１４とのクリアランスが小さくなるため、同挿入部１６の挿入孔１４への挿入性が低下するからである。
【００１５】
また、図１、図５、図６に示すように、配線基板１３は、挿入孔１４の周縁部のランド１７が片面（図１に示す下面及び図５に示す下面）のみに形成された片面基板である。隣り合った挿入孔１４の中心間のピッチは、各接続端子１２間の端子ピッチＡ１と同じで約２．２ｍｍに設定されている。また、各ランド１７の直径Ａ５は約１．８ｍｍに設定され、このため、隣り合ったランド１７間の間隔Ａ７は約０．４ｍｍとなっている。
【００１６】
各挿入孔１４の直径Ｂ４は、接続端子１２と挿入孔１４とのクリアランスが、図１０、図１１に示す従来構成と同程度になるように設定されている。このため、挿入孔１４の直径Ｂ４は、接続端子１２の挿入部１６の幅Ｂ１及び厚さＢ２と、挿入孔１４の加工性とを考慮して、０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定されている。挿入孔１４の直径Ｂ４を０．６ｍｍ以上としたのは、直径Ｂ４を０．６ｍｍ未満としたとき挿入孔１４の加工精度が著しく低下するからである。また、挿入孔１４の直径Ｂ４を１．０ｍｍ以下としたのは、直径Ｂ４を１．０ｍｍよりも大きくすると、接続端子１２と挿入孔１４とのクリアランスが大きくなり、かつ接続端子１２がはんだ付けされるランド１７の接合面積Ｓ２を確保することが困難となるからである。同じ理由から、さらには、挿入孔１４の直径Ｂ４は、０．７５ｍｍ以上０．９５以下の範囲に設定されるのがより一層好ましい。
【００１７】
このとき、ランド１７の直径Ａ５が約１．８ｍｍであるため、挿入孔１４の直径Ｂ４が０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定されると、ランド１７の幅Ａ８は０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲に設定される。さらには、挿入孔１４の直径Ｂ４が０．７５ｍｍ以上０．９５以下の範囲に設定されると、ランド１７の幅Ａ８は０．４３ｍｍ以上０．５２ｍｍ以下の範囲に設定される。従って、ランドの幅Ａ８は、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲に設定されるのが好ましい。さらには、ランドの幅Ａ８は、０．４３ｍｍ以上０．５２ｍｍ以下の範囲に設定されるのがより一層好ましい。
【００１８】
また、接続端子１２において、挿入部１６は幅Ｂ１及び厚さＢ２が０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲であるため、その断面積Ｔ２は０．０９ｍｍ２以上０．２５ｍｍ２以下の範囲である。挿入孔１４は、直径Ｂ４が０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定されると、その孔面積Ｕ２は０．２８ｍｍ２以上０．７９ｍｍ２以下の範囲に設定されるため、この場合、挿入部１６の断面積Ｔ２と挿入孔１４の孔面積Ｕ２との比Ｔ２／Ｕ２の値は、０．１１以上０．８９以下の範囲に設定される。また、挿入孔１４は、直径Ｂ４が０．７５ｍｍ以上０．９５以下の範囲に設定されると、その孔面積Ｕ２は０．４４ｍｍ２以上０．７１ｍｍ２以下の範囲に設定されるため、この場合、Ｔ２／Ｕ２の値は０．１３以上０．５７以下の範囲に設定される。従って、接続端子１２と挿入孔１４とのクリアランスは、Ｔ２／Ｕ２の値が０．１１以上０．８９となるように設定されるのが好ましく、さらには、Ｔ２／Ｕ２の値が０．１３以上０．５７以下となるように設定されるのがより一層好ましい。
【００１９】
上記構成において、コネクタ１０を配線基板１３上に配置し、各接続端子１２の挿入部１６を配線基板１３の挿入孔１４に挿入した状態ではんだ付けを行う。これにより、各接続端子１２は、対応する挿入孔１４のランド１７にはんだ付けされる。そして、はんだ２０によるはんだフィレット２１は、配線基板１３が片面基板であることから、ランド１７が存在する配線基板１３の下面のみに形成される。
【００２０】
（実施例）
以下、前記実施形態を具体化した実施例及び比較例について説明する。
図１〜図６に示すように、コネクタ１０は、横向きに開口したハウジング１１に、２列に１０本ずつ計２０本の接続端子１２を有する水平タイプのコネクタが使用される。隣り合った挿入孔１４の中心間のピッチは、接続端子１２の端子ピッチＡ１と同じく２．２ｍｍとなっている。
【００２１】
各接続端子１２は、黄銅の板材の一部を圧延し、プレス加工によって角棒状に打ち抜き形成される。このとき、接続端子１２の本体部１５は、幅Ａ２及び厚みＡ２が０．６４ｍｍに形成され、挿入部１６は、幅Ｂ１が０．４ｍｍ、厚さＢ２が０．４５ｍｍに形成される。この場合、接続端子１２の挿入部１６の断面積Ｔ２は０．１８ｍｍ２となる。
【００２２】
配線基板１３は、挿入孔１４の周縁部のランド１７が片面のみに形成された片面基板であり、紙フェノール銅張積層板（住友ベークライト製）が使用される。配線基板１３の厚さＡ３は１．６ｍｍであり、同配線基板１３には、その面上に配設されるコネクタ１０の各接続端子１２と対応する箇所に挿入孔１４が形成される。挿入孔１４の直径Ｂ４は、同挿入孔１４の加工性及び挿入部１６とのクリアランスを考慮して０．８ｍｍに設定される。この場合、挿入孔１４の孔面積Ｕ２は０．５ｍｍ２となり、挿入部１６の断面積Ｔ２と挿入孔１４の孔面積Ｕ２との比Ｔ２／Ｕ２の値は０．３６に設定される。
【００２３】
挿入孔１４の周縁部には、直径Ａ５が１．８ｍｍであるランド１７が形成される。この場合、ランド１７の幅Ｂ８は０．５ｍｍとなり、隣り合ったランド１７間の間隔Ａ７は０．４ｍｍとなる。上記構成において、各接続端子１２の挿入部１６を、挿入孔１４の周縁部のランド１７にはんだ付けし、コネクタ１０のはんだ実装品を作製する。
（比較例）
図８〜図１１に示すように、接続端子６２は、全長に亘って幅Ａ２及び厚みＡ２がほぼ等しくなるように形成される。接続端子６２の幅Ａ２及び厚みＡ２は、上記実施例の接続端子１２の本体部１５と同じく０．６４ｍｍに設定される。この場合、接続端子６２の断面積Ｔ１は０．４１ｍｍ２となる。
【００２４】
配線基板６３には、その面上に配設されるコネクタ６０の各接続端子６２と対応する箇所に挿入孔６４が形成される。挿入孔６４の直径Ａ４は、挿入孔６４の加工性及び接続端子６２とのクリアランスを考慮して１．２ｍｍに設定される。この場合、挿入孔６４の孔面積Ｕ１は１．１ｍｍ２となり、接続端子６２の断面積Ｔ１と挿入孔６４の孔面積Ｕ１との比Ｔ１／Ｕ１の値は０．３６に設定される。
【００２５】
挿入孔６４の周縁部には、直径Ａ５が１．８ｍｍであるランド１７が形成される。この場合、ランド６５の幅Ａ８は０．５ｍｍとなり、隣り合ったランド６５間の間隔Ａ７は０．４ｍｍとなる。上記構成において、各接続端子６２の一端部６２ａを、挿入孔６４の周縁部のランド６５にはんだ付けし、コネクタ６０のはんだ実装品を作製する。
【００２６】
そして、実施例におけるコネクタ１０のはんだ実装品と、比較例におけるコネクタ６０はんだ実装品とについて、それぞれ熱衝撃試験に供し、その後、接合強度試験や外観観察等を行い、はんだ接合部の信頼性評価を行った。
【００２７】
＜熱衝撃試験＞
熱衝撃試験とは、温度の急激な変化または温度変化の繰り返しが、部品、機器等に与える影響を調べる試験のことをいう。本実施形態では、最低温度を−３０度、最高温度を＋８０度に設定し、最低温度と最高温度とを３０００回以上繰り返した後に、接続端子の接合強度測定や外観観察等を行った。試験結果を図７に示し、その結果を実施例と比較例とに基づいて説明する。
【００２８】
図７に示すように、接続端子の接合強度試験の結果、比較例の接続端子６２では、ランド６５との接合強度が２０Ｎ〜３５Ｎであるのに対し、実施例の接続端子１２では、ランド１７との接合強度が４０Ｎ〜５５Ｎであった。また、比較例の接続端子６２では、はんだ接合部のはんだ６６にはクラックが発生していたのに対し、実施例の接続端子１２では、はんだ２０にクラックは発生していなかった。
【００２９】
まず、接続端子１２，６２と挿入孔１４，６４とのクリアランスについて、比較例と実施例とを比較してみる。実施例での挿入部１６の断面積Ｔ２と挿入孔１４の孔面積Ｕ２との比Ｔ２／Ｕ２の値は、比較例での接続端子６２の断面積Ｔ１と挿入孔６４の孔面積Ｕ１との比Ｔ１／Ｕ１と同じく０．３６に設定されている。このことは、実施例での接続端子１２と挿入孔１４とのクリアランスが、比較例での接続端子６２と挿入孔６４とのクリアランスと同等に設定されていることを意味する。
【００３０】
次に、接続端子１２，６２とランド１７，６５との接合面積Ｓ１，Ｓ２について、比較例と実施例とを比較してみる。実施例では、直径Ｂ４が０．８ｍｍである挿入孔１４の周縁部に幅が０．５ｍｍのランド１７が形成され、この場合、ランド１７による接合面積Ｓ２は約２．０４ｍｍ２となる。比較例では、直径Ａ４が１．２ｍｍである挿入孔６４の周縁部に幅が０．３ｍｍのランド６５が形成され、この場合、ランド６５による接合面積Ｓ１は約１．４１ｍｍ２となる。従って、実施例では、ランド１７による接合面積Ｓ２が、比較例でのランド６５による接合面積Ｓ１に比べ約１．４５倍大きくなっている。
【００３１】
上記結果から、実施例では、接続端子１２の挿入部１６と挿入孔１４とのクリアランスが、比較例の場合と同等に設定されている。このため、熱衝撃時に、はんだ接合部に歪みが生じた場合、接続端子１２と挿入孔１４とのクリアランスが、はんだ２０に加えられた熱応力を緩和している。また、実施例でのランド１７による接合面積Ｓ２は、比較例でのランド６５による接合面積Ｓ１に比べ約１．４５倍大きくなっている。このことから、実施例では比較例と比べ、接続端子１２がはんだ付けされるランド１７の接合面積Ｓ２が十分に確保されるため、はんだ２０による接続端子１２の接合強度が上昇している。従って、実施例では、はんだ接合部において、熱応力の緩和と接合強度の上昇とが相互に作用し合い、その結果、はんだ接合部のはんだ２０にクラックが生じないようになっている。
【００３２】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）接続端子１２は、挿入部１６における幅Ｂ１及び厚さＢ２が０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲に設定され、挿入孔１４の直径Ｂ４は０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定されている。この場合、挿入孔１４の直径Ｂ４が０．６ｍｍ以上であることから、挿入孔１４の加工精度が著しく低下することはない。また、挿入孔１４の直径Ｂ４が１．０ｍｍ以下であることから、接続端子１２と挿入孔１４とのクリアランスが従来と同等に維持され、かつ接続端子１２がはんだ付けされるランド１７の接合面積Ｓ２を十分に確保することが可能となる。この場合、はんだ接合部において、熱衝撃時に生じる熱応力が緩和されるとともに、はんだ２０による接続端子１２の接合強度が上昇する。その結果、はんだ２０にクラックが発生する可能性は低くなる。従って、はんだ接合部の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
（２）接続端子１２は、挿入部１６における幅Ｂ１及び厚さＢ２が０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲に設定され、挿入孔１４の直径Ｂ４は０．７５ｍｍ以上０．９５ｍｍ以下の範囲に設定されている。この場合、はんだ２０にクラックが発生する可能性はさらに低くなることから、はんだ接合部の信頼性をより一層向上させることができる。
【００３４】
（３）挿入部１６の断面積Ｔ２と挿入孔１４の孔面積Ｕ２との比Ｔ２／Ｕ２の値は、０．１１以上０．８９以下の範囲に設定されている。この場合、熱衝撃時に、はんだ接合部に生じる歪みを抑制し、はんだ２０に加えられる熱応力を緩和することができる。
【００３５】
（４）接続端子１２がはんだ付けされるランド１７の幅Ｂ８は、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲に設定されている。この場合、接続端子１２がはんだ付けされるランド１７の接合面積Ｓ２は十分に確保されるため、はんだ２０による接続端子１２の接合強度をより一層大きくすることができる。
【００３６】
（５）接続端子１２は、挿入部１６の一側面１６ａが、本体部１５の一側面１５ａと面一に形成されている。このため、接続端子１２の挿入部１６を容易に形成することが可能となる。
【００３７】
（変形例）
なお、本実施形態は、次のように変形して具体化することも可能である。
・前記実施形態では、横向きに開口した水平タイプのコネクタ１０に具体化されていた。しかし、コネクタ１０は、水平タイプに限らず垂直タイプのコネクタにも適用できる。
【００３８】
・前記実施形態では、配線基板１３は、挿入孔１４の周縁部のランド１７が片面のみに設けられた片面基板であった。しかし、配線基板１３は、ランド１７が両面に設けられた両面スルーホール基板であっても差し支えない。
【００３９】
・前記実施形態では、コネクタ１０は、配線基板１３上にはんだ実装されていた。しかし、コネクタ１０は、はんだ以外にも、例えば、銅ろう、アルミろう、ニッケルろう、金ろう、銀ろう等によって、配線基板１３上にろう付けされてもよい。
【００４０】
次に、上記実施形態及び別例によって把握される技術的思想を以下に記載する。
（１）前記接続端子は角棒状をなしていて、前記挿入部の一側面は、他の部分の一側面と面一に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ。このようにすれば、接続端子の挿入部を容易に形成することができる。
【００４１】
（２）前記接続端子がはんだ付けされるランドの幅は、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１、２に記載のコネクタ。このようにすれば、接続端子がはんだ付けされる接合面積が十分に確保されるため、はんだ接合部の接合強度を高くすることができる。
【００４２】
（３）前記挿入部の断面積と、前記挿入孔の面積との比の値は０．１１以上０．８９以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１、２または技術的思想（２）に記載のコネクタ。このようにすれば、熱衝撃時に、はんだ接合部のはんだに生じる熱応力を緩和することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、各接続端子が狭ピッチ化されても、コネクタのはんだ接合部における信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるはんだ実装されたコネクタの側面図。
【図２】同じくはんだ実装されたコネクタの平面図。
【図３】接続端子の挿入部付近の拡大斜視図。
【図４】接続端子の挿入部付近の拡大側面図。
【図５】同じくコネクタのはんだ接合部の拡大断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】はんだ接合部の接合強度試験結果を示す図。
【図８】従来のはんだ実装されたコネクタの側面図。
【図９】同じくはんだ実装されたコネクタの平面図。
【図１０】同じくコネクタのはんだ接合部の拡大断面図。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
１０…コネクタ、１２…接続端子、１２ａ…一端部、１３…配線基板、１４…挿入孔、１６…挿入部、１７…ランド。
【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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【図１０】
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【図１１】
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