(57)【要約】【課題】接続端子と表面電極の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善しつつ、半田フィレットを適切に形成可能な端子接続構造を提供する。【解決手段】回路基板に形成された表面電極と、前記回路基板から信号が伝送される電子部品と、前記表面電極の接合部と半田フィレットを介して接合する接続部を有し、前記電子部品と前記表面電極を接続する接続端子と、を備え、前記接続部は、前記接合部と重なる位置に切り欠きが形成された切り欠き部を有し、前記半田フィレットは、前記切り欠き部の内側面に沿って形成されている端子接続構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に形成された表面電極と、
前記回路基板から信号が伝送される電子部品と、
前記表面電極の接合部と半田フィレットを介して接合する接続部を有し、前記電子部品と前記表面電極を接続する接続端子と、
を備え、
前記接続部は、前記接合部と重なる位置に切り欠きが形成された切り欠き部を有し、
前記半田フィレットは、前記切り欠き部の内側面に沿って形成されている端子接続構造。
【請求項２】
前記接合部の面積の大きさは、前記接続部の面積の大きさ以下である、請求項１に記載の端子接続構造。
【請求項３】
前記接合部の面積の大きさは、前記接続部の面積の大きさよりも小さい、請求項２に記載の端子接続構造。
【請求項４】
前記切り欠き部において、前記接合部に接合する面から反対側の面に亘って切り欠かれている、請求項２又は３に記載の端子接続構造。
【請求項５】
前記切り欠き部において、前記接合部に接合する面から反対側の面へ向かって所定幅だけ切り欠かれている、請求項２又は３に記載の端子接続構造。
【請求項６】
前記切り欠き部は、矩形状の切り欠きが形成されて、凹状の形状を成し、
前記凹状の切り欠き部は、前記内側面の角を面取りした面取り部を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の端子接続構造。
【請求項７】
回路基板に形成された表面電極上に半田を載置するステップと、
前記回路基板から信号が伝送される電子部品に取り付けられた接続端子に設けられた切り欠き部が、前記表面電極の接合部に重なるように、前記接続端子を前記表面電極上に載置するステップと、
前記半田を溶融して、前記切り欠き部の内側面に沿って半田フィレットを形成し、前記内側面と前記接合部を接合するステップと、
を含む、端子接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子接続構造、及び端子接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信装置等の様々な装置に適用される回路装置は、回路基板と電子部品とを接続し、信号の送受信を行う。回路基板と電子部品の接続方法として、例えば、電子部品に取り付けられた接続端子と、回路基板上の表面電極とを、半田フィレットを介して接合する方法を採用している。
【０００３】
下記の特許文献１には、アウターリード端子と回路基板の配線電極とを半田接続する場合に、接続箇所の強度等を高める理由から、アウターリード部に貫通孔を設けた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６０２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、接続端子と接合される表面電極の接合部の面積の大きさによっては、下記のような問題が発生しうる。すなわち、接合部の面積が大きい場合には、接続端子と表面電極の接続箇所で局部的なインピーダンスの不整合が生じ、反射波の発生や高周波数特性の劣化という問題が発生しうる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、接続端子と表面電極の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善しつつ、半田フィレットを適切に形成可能な、新規かつ改良された端子接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回路基板に形成された表面電極と、前記回路基板から信号が伝送される電子部品と、前記表面電極の接合部と半田フィレットを介して接合する接続部を有し、前記電子部品と前記表面電極を接続する接続端子と、を備え、前記接続部は、前記接合部と重なる位置に切り欠きが形成された切り欠き部を有し、前記半田フィレットは、前記切り欠き部の内側面に沿って形成されている端子接続構造が提供される。
【０００８】
かかる端子接続構造においては、前記接続部は、前記接合部と重なる位置に切り欠きが形成された切り欠き部を有し、前記半田フィレットは、前記切り欠き部の内側面に沿って形成されている。これにより、半田フィレットを十分に形成できると共に、接合部の面積を小さくできる。この結果、接続端子と表面電極の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善することができる。
【０００９】
また、前記接合部の面積の大きさは、前記接続部の面積の大きさ以下である。かかる構成によれば、前記接合部の面積の大きさは、前記接続部の面積の大きさ以下であるので、接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を効果的に改善できる。
【００１０】
また、前記接合部の面積の大きさは、前記接続部の面積の大きさよりも小さい。かかる構成によれば、前記接合部の面積の大きさは、前記接続部の面積の大きさよりも小さいので、接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合をより効果的に改善できる。
【００１１】
また、前記切り欠き部において、前記接合部に接合する面から反対側の面に亘って切り欠かれている。かかる構成によれば、前記切り欠き部において、前記接合部に接合する面から反対側の面に亘って切り欠かれているので、接合部と接続部の接合状態を把握しやすい。
【００１２】
また、前記切り欠き部において、前記接合部に接合する面から反対側の面へ向かって所定幅だけ切り欠かれている。かかる構成によれば、前記接合部に接合する面から反対側の面へ向かって所定幅だけ切り欠かれていることで、切り欠き部の剛性が低下することを抑制できる。
【００１３】
また、前記切り欠き部は、矩形状の切り欠きが形成されて、凹状の形状を成し、前記凹状の切り欠き部は、前記内側面の角を面取りした面取り部を有する。かかる構成によれば、前記凹状の切り欠き部は、前記内側面の角を面取りした面取り部を有するので、半田フィレットが円滑に形成されやすくなる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回路基板に形成された表面電極上に半田を載置するステップと、前記回路基板から信号が伝送される電子部品に取り付けられた接続端子に設けられた切り欠き部が、前記表面電極の接合部に重なるように、前記接続端子を前記表面電極上に載置するステップと、前記半田を溶融して、前記切り欠き部の内側面に沿って半田フィレットを形成し、前記内側面と前記接合部を接合するステップと、を含む、端子接続方法が提供される。
【００１５】
かかる端子接続方法においては、前記切り欠き部の内側面に沿って半田フィレットを形成し、前記内側面と前記接合部を接合する。これにより、半田フィレットを十分に形成できると共に、接合部の面積を小さくできる。この結果、接続端子と表面電極の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、接続端子と表面電極の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善しつつ、半田フィレットを適切に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る回路装置１００の概略構成を示す図である。
【図２】接続端子１３０の他端部１３２を示す図である。
【図３】表面電極１２２Ｂ、１２２Ｃを示す図である。
【図４】比較例に係る回路装置２００の構成を示す図である。
【図５】比較例に係る表面電極２２２Ｂ、２２２Ｃを示す図である。
【図６】信号特性を示すＳパラメータのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】周波数が３０ＧＨｚにおけるアイパターンのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】切り欠き部の第１変形例を示す図である。
【図９】切り欠き部の第２変形例を示す図である。
【図１０】接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜回路装置の構成＞
図１を参照しながら、本実施の形態に係る回路装置１００の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る回路装置１００の概略構成を示す図である。
【００２０】
回路装置１００は、回路基板１２０上に電子部品１１０を積層した構成である。回路装置１００は、回路基板１２０と電子部品１１０の間で、高速に信号を伝送可能である。電子部品１１０は、接続端子１３０（図１に示す接続端子１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄ）を介して回路基板１２０と導電接続されている。
【００２１】
回路基板１２０は、例えばプリント配線板やフレキシブル基板等である。回路基板１２０には、表面電極１２２（図１に示す表面電極１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ）が形成されている。
【００２２】
電子部品１１０は、例えばコネクタやＩＣであり、回路基板１２０上に実装されている。電子部品１１０は、導電接続された回路基板１２０から信号が伝送される。
【００２３】
接続端子１３０は、回路基板１２０の表面電極１２２と電子部品１１０とを接続する。接続端子１３０は、長手方向の一端部１３１が電子部品１１０に接続し、長手方向の他端部１３２が回路基板１２０の表面電極１２２（図１に示す表面電極１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ）に接続するように、配置されている。
【００２４】
接続端子１３０の他端部１３２は、半田フィレット１４０を介して表面電極１２２の接合部１２４（図１に示す接合部１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ）と接合する接続部である。なお、接続端子１３０の中間部１３３は、段差を有し、一端部１３１と他端部１３２を繋ぐ。
【００２５】
図２は、接続端子１３０の他端部１３２を示す図である。接続端子１３０（具体的には、図１に示す接続端子１３０Ｂ、１３０Ｃ）の他端部１３２は、切り欠き部１３４を有する。切り欠き部１３４の切り欠きは、表面電極１２２の接合部１２４（図１に示す接合部１２４Ｂ、１２４Ｃ）と重なる位置に形成されている。
【００２６】
また、切り欠き部１３４は、側面から内側へ向けて矩形状に切り欠かれ、凹状の形状を成している。また、切り欠き部１３４の切り欠きは、接合部１２４に接合する面（底面）から反対側の面（上面）に亘って切り欠かれている。
【００２７】
切り欠き部１３４の内側の内側面と、表面電極１２２の接合部１２４（図１に示す接合部１２４Ｂ、１２４Ｃ）との間には、図１及び図２に示すように半田フィレット１４０が形成されている。半田フィレット１４０は、例えばリフロー半田付けによって形成される。
【００２８】
本実施の形態において、図１に示すように、半田フィレット１４０は、切り欠き部１３４の内側面に沿って形成されている。すなわち、半田フィレット１４０が他端部１３２よりも外側には、形成されない。このため、表面電極１２２の接合部１２４の面積を他端部１３２の面積より大きくしなくても、半田フィレット１４０の形成領域を確保できるので、半田フィレット１４０を適切に形成できる。
【００２９】
図３は、表面電極１２２Ｂ、１２２Ｃを示す図である。本実施形態の表面電極１２２Ｂ、１２２Ｃの接合部１２４Ｂ、１２４Ｃは、それぞれ他端部１３２Ｂ、１３２Ｃと重なるように位置する。また、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの図３に示す幅Ｙ１、Ｙ２は、それぞれ、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの図１に示す幅Ｘ１、Ｘ２と同じ大きさである。すなわち、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの面積の大きさは、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの面積の大きさと同じである。
【００３０】
上述したように表面電極１２２Ｂ、１２２Ｃの接合部１２４の面積を小さくすることで、表面電極１２２Ｂ、１２２Ｃと他端部３２０の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善することができる。この結果、反射波の発生や高周波数特性の劣化という問題も防止できる。
【００３１】
＜電子部品の回路基板への実装手順＞
上述した構成の回路装置１００において、接続端子１３０を介した電子部品１１０の回路基板１２０への実装手順について説明する。
【００３２】
まず、表面電極１２２が形成された回路基板１２０を準備する。そして、表面電極１２２の接合部１２４上に、半田フィレットを形成する半田を載置する。
【００３３】
その後、接続端子１３０が取り付けられた電子部品１１０を準備する。そして、接続端子１３０の他端部１３２が接合部１２４に重なるように、回路基板１２０上に接続端子１３０（電子部品１１０）を載置する。このとき、接合部１２４上の半田は、他端部１３２の切り欠き部１３４の内側の側面よりも中央側に位置する。
【００３４】
その後、加熱処理して、半田を溶融する。溶融した半田は、切り欠き部１３４の内側面と、接合部１２４とに接触して、他端部１３２と接合部１２４を接合する。このような端子接続方法によれば、切り欠き部１３４の内側面に沿って半田フィレット１４０が形成されることとなる。
【００３５】
＜切り欠き部１３４の有効性＞
上述した切り欠き部１３４の有効性について、図４と図５に示す比較例と対比しながら、説明する。
【００３６】
図４は、比較例に係る回路装置２００の構成を示す図である。図５は、比較例に係る表面電極２２２Ｂ、２２２Ｃを示す図である。
【００３７】
比較例に係る回路装置２００の接続端子２３０の他端部２３２においては、本実施の形態に係る回路装置１００とは異なり、切り欠き部が形成されていない。また、比較例における半田フィレット２４０は、本実施の形態とは異なり、他端部２３２の周囲に形成されている。なお、図４では、説明の便宜上、４つの接続端子２３０Ａ〜２３０Ｄのうち接続端子２３０Ｂ、２３０Ｃの他端部２３２の周囲に形成された半田フィレット２４０が示されている。
【００３８】
一方で、表面電極２２２の接合部２２４は、半田フィレット２４０の形成領域を確保するために、他端部２３２よりも広く形成されている。すなわち、比較例にかかる接合部２２４は、本実施の形態に係る接合部１２４よりも面積が大きい。
【００３９】
比較例に示すように接合部２２４の面積が広い場合には、他端部２３２と接合部２２４の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合が生じ、反射波の発生や高周波数特性の劣化という問題が発生する。一方で、局部的なインピーダンスの不整合を改善するため、接合部の面積を小さくすることも検討されうる。しかし、かかる場合には、比較例に示す他端部２３２の周囲に位置する半田フィレット２４０の形成が不十分となり、接合の破断やクラック等の不良が発生する恐れがある。
【００４０】
これに対して、本実施の形態においては、他端部１３２に切り欠き部１３４を設けると共に、切り欠き部１３４の内側面と接合部１２４との間に半田フィレット１４０を形成する端子接続構造を用いている。これにより、半田フィレット１４０を十分に形成できると共に、接合部１２４の面積を小さくできる。このため、他端部１３２と接合部１２４の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善することができると共に、接合の破断やクラック等の発生も防止できる。
【００４１】
次に、図６及び図７に示す本実施の形態と比較例とのシミュレーション結果を対比しながら、切り欠き部１３４の有効性について更に説明する。図６及び図７に示すシミュレーション結果は、３次元電磁界解析により計算されている。
【００４２】
図６は、信号特性を示すＳパラメータのシミュレーション結果を示すグラフである。図６（ａ）が本実施の形態の場合の結果を示し、図６（ｂ）が比較例の場合の結果を示す。なお、図６の縦軸はデシベル（ｄＢ）である。
【００４３】
Ｓパラメータは、高周波数電子回路や電子部品の特性を表すためのパラメータであり、信号の透過特性と反射特性を示す。一般的に、Ｓパラメータにおける信号の透過特性が高く、かつ反射特性が低い程、信号の伝送状態が良好であることが知られている。
【００４４】
図６（ａ）と図６（ｂ）を対比すると分かるように、図６（ａ）の本実施の形態は、図６（ｂ）の比較例に比べて、透過特性Ｓ２１が高く、反射特性Ｓ１１が低い。例えば、透過特性Ｓ２１が−３ｄＢである時の周波数は、本実施の形態においては約３２ＧＨｚであり、比較例においては約１２ＧＨｚである。すなわち、本実施の形態の方が、高周波数時の信号特性が良い。また、図６（ａ）に示すように、本実施の形態の場合には、反射波の発生が抑制される。
【００４５】
図７は、周波数が３０ＧＨｚにおけるアイパターンのシミュレーション結果を示すグラフである。図７（ａ）が本実施の形態の場合の結果を示し、図７（ｂ）が比較例の場合の結果を示す。
【００４６】
アイパターンは、信号波形の遷移を多数サンプリングし、重ね合わせたものである。一般的に、波形が同じ位置（タイミング、電圧）で複数重なっていれば、品質の良い波形であり、波形の位置（タイミング、電圧）がずれている場合には、品質が悪い波形であることが知られている。
【００４７】
図７（ａ）と図７（ｂ）を対比すると分かるように、図７（ａ）の本実施形態の場合には波形のずれ量が小さく、図７（ｂ）の比較例の場合には波形のずれ量が大きい。そして、本実施形態の場合のアイ（図７に示すＩ）が大きく開いているのに対して、比較例の場合のアイが小さく開いている。このため、本実施の形態の信号の波形の品質が良い。
【００４８】
＜変形例＞
上記では、接続端子１３０に設けられた切り欠き部として、図２に示す切り欠き部１３４を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、図８や図９に示す切り欠き部であっても良い。
【００４９】
図８は、切り欠き部の第１変形例を示す図である。第１変形例に係る切り欠き部１６４は、面取り部１６５を有する。面取り部１６５は、切り欠き部１６４の内側面の角を面取りして形成されている。
【００５０】
このような面取り部１６５を設けることで、面取りされていない場合に比べて半田フィレット１４０が円滑に形成されやすくなり、接合の破断やクラック等をより有効に防止できる。
【００５１】
図９は、切り欠き部の第２変形例を示す図である。図９（ａ）は、第２変形例に係る切り欠き部１７４を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。切り欠き部１７４は、図２示す切り欠き部１３４とは異なり、切り欠き部の上面１７４ａが切り欠かれていない。
【００５２】
すなわち、切り欠き部１７４において、接合部１２４に接合する面（底面）から反対側の面（上面１７４ａ）へ向かって所定幅だけ切り欠かれている。このように切り欠き部１７４の上面１７４ａを切り欠かないことで、切り欠き部１７４の剛性を高めることができる。
【００５３】
また、上記では、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの図３に示す幅Ｙ１、Ｙ２は、それぞれ、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの図１に示す幅Ｘ１、Ｘ２と同じ大きさである（すなわち、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの面積の大きさが、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの面積の大きさと同じである）こととしたが、これに限定されない。例えば、図１０に示すような関係であっても良い。
【００５４】
図１０は、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの変形例を示す図である。図１０に示すように、変形例に係る接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの幅Ｙ１、Ｙ２は、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの幅Ｘ１、Ｘ２よりも小さい。すなわち、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの面積の大きさが、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの面積の大きさよりも小さい。これにより、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの面積を更に小さくできるので、接合部１２４と他端部１３２の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合をより効果的に改善することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態の回路装置１００においては、接合部１２４Ｂ、１２４Ｃの面積の大きさが、他端部１３２Ｂ、１３２Ｃの面積の大きさ以下であれば、局部的なインピーダンスの不整合を改善することができる。
【００５６】
＜まとめ＞
以上説明したように、本実施の形態に係る回路装置１００において、他端部１３２は、接合部１２４と重なる位置に切り欠きが形成された切り欠き部１３４を有し、半田フィレット１４０は、切り欠き部１３４の内側面に沿って形成されている。これにより、半田フィレット１４０を十分に形成できると共に、接合部１２４の面積を小さくできる。この結果、他端部１３２と接合部１２４の接続箇所での局部的なインピーダンスの不整合を改善することができる。
【００５７】
本実施の形態に係る回路装置１００は、高速の信号を伝送する通信装置や電子計算機等に適用できる。特に、高周波数を用いて信号を伝送する装置に適用する場合に、より効果的である。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５９】
上記では、切り欠き部が、矩形状に切り欠かれていることとしたが、これに限定されない。例えば、切り欠き部は、円形状や他の多角形状に切り欠かれていても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１００    回路装置
１１０    電子部品
１２０    回路基板
１２２    表面電極
１２４    接合部
１３０    接続端子
１３１    一端部
１３２    他端部
１３３    中間部
１３４    切り欠き部
１４０    半田フィレット
１６４    切り欠き部
１６５    面取り部
１７４    切り欠き部
【図１】
2013125842.tif 000003
【図２】
2013125842.tif 000004
【図３】
2013125842.tif 000005
【図４】
2013125842.tif 000006
【図５】
2013125842.tif 000007
【図６】
2013125842.tif 000008
【図７】
2013125842.tif 000009
【図８】
2013125842.tif 000010
【図９】
2013125842.tif 000011
【図１０】
2013125842.tif 000012