(57)【要約】【課題】ＢｔｏＢコネクタの嵌合不良の発生を低減することができる部品実装方法、部品実装構造およびこれを備えた電子機器を提供する。【解決手段】基板２において、ランド２ａの中心２ａ−１から嵌合方向Ａにずれた位置にコネクタ１の接続端子１ｂが配置されたときに位置決め用ボス１ｄが穴中心に挿入される部位に位置決め用穴２ｃを設ける。接続端子１ｂをランド２ａに接合する接合ステップで、加熱溶融されたはんだがコネクタ１の接続端子１ｂをランド２ａの中心側に移動させるセルフアライメント効果によって、コネクタ１の接続端子１ｂを嵌合方向Ａと反対の方向Ｂに移動させ、位置決め用ボス１ｄを位置決め用穴２ｃの側壁に当てることによって、コネクタ１を基板２上で位置決めする。【選択図】図５
2016012627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板対基板コネクタで互いに嵌め合わされて導通する一対のコネクタの少なくとも一方を基板面に平行な方向で嵌め合うように基板に実装する部品実装方法であって、
前記基板の前記基板面に設けられたランド上にはんだ材料を介して前記コネクタの端子を配置する配置ステップと、
前記はんだ材料を加熱溶融させて前記コネクタの端子を前記ランドに接合する接合ステップとを備え、
前記コネクタは、位置決め用ボスを有し、
前記基板は、前記ランドの中心から前記コネクタを嵌め合わす嵌合方向にずれた位置に当該コネクタの端子が配置されたときに前記位置決め用ボスが穴中心に挿入される部位に位置決め用穴が設けられており、
前記接合ステップにおいて、加熱溶融された前記はんだ材料が前記コネクタの端子を前記ランドの中心側に移動させるセルフアライメント効果によって、前記コネクタの端子を前記嵌合方向と反対の方向に移動させ、前記位置決め用ボスを前記位置決め用穴の側壁に当てることによって前記コネクタを前記基板上で位置決めすることを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
基板対基板コネクタで互いに嵌め合わされて導通する一対のコネクタの少なくとも一方を基板面に平行な方向で嵌め合うように基板に実装する部品実装構造であって、
前記コネクタは、位置決め用ボスを備え、
前記基板は、前記基板面に設けられ、前記コネクタの端子がはんだ材料を介して配置されるランドと、前記ランドの中心から前記コネクタを嵌め合わす嵌合方向にずれた位置に当該コネクタの端子が配置されたときに前記位置決め用ボスが穴中心に挿入される部位に設けられた位置決め用穴とを備えており、
加熱溶融された前記はんだ材料が前記コネクタの端子を前記ランドの中心側に移動させるセルフアライメント効果によって、前記コネクタの端子を前記嵌合方向と反対の方向に移動させ、前記位置決め用ボスを前記位置決め用穴の側壁に当てることによって前記コネクタを前記基板上で位置決めすることを特徴とする部品実装構造。
【請求項３】
前記位置決め用穴は、前記嵌合方向と反対側の穴形状が窄まっていることを特徴とする請求項２記載の部品実装構造。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の部品実装構造を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板対基板コネクタ、いわゆるＢｔｏＢコネクタを基板上に実装する部品実装方法、部品実装構造およびこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に部品をリフローはんだ付けにより実装する方法が一般的に行われている。
リフローはんだ付けにおいては、基板のランドにはんだペーストを塗布した後に、このランド上に部品の端子を配置する。そして、この状態の基板をリフロー炉に通してはんだペーストを溶融させることで、部品の端子と基板のランドを電気的に接続する。
【０００３】
このようなリフローはんだ付けでは、基板に実装する部品の位置精度を維持することが重要である。例えば、ＢｔｏＢコネクタでは、リジットな基板に実装されたコネクタ同士を嵌め合わせる場合、基板上のコネクタの位置ずれに大きく影響を受け、僅かな位置ずれによってもコネクタ同士を正確に嵌合できなくなる。
【０００４】
そのため、例えば、特許文献１では、リフローはんだ付けにより基板に実装される部品において、部品に電気端子よりも大きなはんだ接合面を有する位置決め端子を設け、基板には位置決め端子のはんだ接合面に対応する大きさの位置決めパッドを設けている。この部品を基板に配置した際に、位置決めパッドに塗布したはんだペーストが比較的広い面積を持つ位置決め端子のはんだ接合面に密着するので、はんだペーストの張力（粘着力）によって部品の位置や取り付け角度のずれが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１０５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に代表される従来の技術のようにはんだペーストの張力のみで部品の位置決めを行う場合、リフロー炉内の風圧によって位置決め端子の配置がずれ、部品の位置や取り付け角度がずれる可能性がある。
【０００７】
そこで、従来では、はんだペーストの張力のみならず、部品と基板に位置決め用の係合部を設けて、この位置決め用の係合部を用いて基板上の部品を機械的に位置決めする方法が一般的に行われている。例えば、部品側に位置決め用のボスを設け、基板側にボス穴を設けて、このボスをボス穴の中心に挿入したときに部品が基板上の目標位置に配置されるようにボスとボス穴の位置を設定する。
【０００８】
また、上述のような位置決め方法を自動装着機による部品の自動装着に適用する場合、自動装着機の装着精度やボスの寸法ばらつき（部品公差）などを考慮して、ボス径よりもボス穴径を大きめに設定する必要がある。この場合、穴径が大きいほど自動装着時のボスの挿入ミスは減少するが、ボスがボス穴の側壁との間の空間内を動ける分だけ部品の位置のずれ量も大きくなる。
例えば、リジットな基板の外形端部に実装された第１のコネクタを、もう一方の基板上に実装された第２のコネクタに嵌め合わせるＢｔｏＢコネクタにおいて、ボスがボス穴の中心からずれて第１のコネクタが基板上の内方向に位置ずれした状態で実装された場合、互いの基板で移動が規制されて、第１のコネクタを第２のコネクタに十分に嵌合することができなくなる可能性がある。
【０００９】
また、部品の取り付け位置の精度を優先してボス穴径を小さくした場合、ボス穴に挿入されたボスの動きも減り、部品の取り付け位置のずれ量も減るが、自動装着時の挿入ミスは増加する。例えば、ボスがボス穴に挿入されず、コネクタが基板から浮いた状態で実装される可能性がある。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＢｔｏＢコネクタの嵌合不良の発生を低減することができる部品実装方法、部品実装構造およびこれを備えた電子機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る部品実装方法は、基板対基板コネクタで互いに嵌め合わされて導通する一対のコネクタの少なくとも一方を基板面に平行な方向で嵌め合うように基板に実装する部品実装方法であって、基板の基板面に設けられたランド上にはんだ材料を介してコネクタの端子を配置する配置ステップと、はんだ材料を加熱溶融させてコネクタの端子をランドに接合する接合ステップとを備え、コネクタは、位置決め用ボスを有し、基板は、ランドの中心からコネクタを嵌め合わす嵌合方向にずれた位置に当該コネクタの端子が配置されたときに位置決め用ボスが穴中心に挿入される部位に位置決め用穴が設けられており、接合ステップにおいて、加熱溶融されたはんだ材料がコネクタの端子をランドの中心側に移動させるセルフアライメント効果によって、コネクタの端子を嵌合方向と反対の方向に移動させ、位置決め用ボスを位置決め用穴の側壁に当てることによってコネクタを基板上で位置決めすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ＢｔｏＢコネクタの嵌合不良の発生を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る部品実装構造を備えたＢｔｏＢコネクタを示す図である。
【図２】図１のＢｔｏＢコネクタにおける雄側コネクタを示す図である。
【図３】図１のＢｔｏＢコネクタにおける雌側コネクタを示す図である。
【図４】図１の雄側コネクタを実装する基板を示す図である。
【図５】従来および実施の形態１に係る部品実装構造を示す図である。
【図６】実施の形態１における位置決め用穴の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る部品実装構造を備えたＢｔｏＢコネクタを示す図である。図２は図１のＢｔｏＢコネクタにおける雄側コネクタを示す図である。また、図３は図１のＢｔｏＢコネクタにおける雌側コネクタを示す図である。図４は図１の雄側コネクタを実装する基板を示す図である。
【００１５】
この発明におけるＢｔｏＢコネクタにおいては、互いに嵌め合わされて導通する一対のコネクタの少なくとも一方が基板面に平行な方向で嵌め合うように基板に実装される。
例えば、図１（ａ）に示すように、コネクタ１は、その嵌合口を外側に向けて基板面と平行な方向（矢印Ａ方向であり、以降は嵌合方向Ａと記載する）でコネクタ３と嵌め合うように基板２の外形端部に実装されている。
【００１６】
コネクタ３は、図１（ａ）に示すように、基板４の基板面上に嵌合口を上に向けて実装されている。これにより、図１（ｂ）に示すように、基板２が基板４の基板面に直交する方向でコネクタ１とコネクタ３が嵌合される。基板２，４はともにリジットな基板であるので、コネクタ１の嵌合方向Ａへの移動は、コネクタ３および基板４により規制される。
従って、嵌合方向Ａと反対側（基板面の内方向）にコネクタ１の位置がずれた場合は、コネクタ１をコネクタ３に完全に嵌合できなくなる可能性がある。
【００１７】
図２（ａ）は雄側コネクタであるコネクタ１の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印ａ方向からの矢示図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の矢印ｂ方向からの矢示図である。
コネクタ１は、図２（ａ）に示すように、嵌合口から突出した接触端子１ａを有する。接触端子１ａは、コネクタ１をコネクタ３に嵌め合わした際に、コネクタ３の内部の接触端子に当接して電気的に接続される。なお、接触端子１ａはコネクタ１の内部で接続端子１ｂに連結されている。接続端子１ｂは、基板２のランド２ａにはんだ付けによって接合される。また、コネクタ１の左右両側に設けられた位置決め端子１ｃは、基板２のランド２ｂにはんだ付けされる。
【００１８】
コネクタ１の裏面には、図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように接続端子１ｂが露出しており、さらに図２（ｂ）に示すように位置決め用ボス１ｄが設けられている。
位置決め用ボス１ｄは、コネクタ１を基板２に実装する際に、図４に示す位置決め用穴２ｃに挿入される。なお、図２（ｂ）に示す例では、位置決め用ボス１ｄがコネクタ１の左右両側に１つずつ設けられており、コネクタ１は左右両側で位置決めされる。
【００１９】
図３（ａ）は雌側コネクタであるコネクタ３の正面図であり、図３（ｂ）はコネクタ３の上面側の斜視図、図３（ｃ）はコネクタ３の裏面側の斜視図である。
コネクタ３は、図３（ａ）および図３（ｃ）に示すように、下面に接続端子３ａが露出して実装面となっており、上面には図３（ｂ）に示すように嵌合口３ｃが開口している。この嵌合口３ｃにコネクタ１の接触端子１ａが挿入されて、コネクタ３の内部にある接触端子に当接する。この接触端子は、コネクタ３の内部で接続端子３ａに連結されており、接続端子３ａは、基板４の基板面上に設けられたランドにはんだ付けされる。
【００２０】
また、コネクタ３の下面には、図３（ａ）および図３（ｃ）に示すように、位置決め用ボス３ｂが設けられている。位置決め用ボス３ｂは、コネクタ３を基板４に実装する際、基板４の基板面に設けられた位置決め用穴（不図示）に挿入される。
なお、図３（ｃ）に示す例では、位置決め用ボス３ｂがコネクタ３の下面の対角位置に１つずつ設けられており、コネクタ３は下面の対角位置で位置決めされる。
【００２１】
この発明に係る部品実装構造は、ＢｔｏＢコネクタの少なくとも一方のコネクタを基板面に平行な方向で嵌め合うように基板に実装する構造であり、上述したコネクタ１の基板２への実装に適用される。そこで、以下では、コネクタ１を基板２に実装する処理を詳細に説明する。前処理として、図４に示す基板２の基板面上に設けられたランド２ａ，２ｂにはんだペーストを塗布しておく。
【００２２】
まず、配置ステップとして、コネクタ１の位置決め用ボス１ｄを基板２の位置決め用穴２ｃに挿入しながら、コネクタ１を基板２の基板面上に配置する。これにより、コネクタ１の接続端子１ｂがはんだペーストを介してランド２ａ上に配置され、位置決め端子１ｃがはんだペーストを介してランド２ｂ上に配置される。なお、この配置ステップは、自動装着機を用いて実施してもよい。
【００２３】
続いて、上述したようにしてコネクタ１が配置された基板２を、リフロー炉に通してはんだペーストを加熱溶融させる。加熱溶融されたはんだによりコネクタ１の接続端子１ｂはランド２ａに接合される。ここまでの処理が、加熱溶融させたはんだペーストによってコネクタ１の接続端子１ｂをランド２ａに接合し、位置決め端子１ｃをランド２ｂに接合する接合ステップに相当する。
【００２４】
図５は、従来および実施の形態１に係る部品実装構造を示す図である。
図５（ａ）は、従来例１の部品実装構造を示している。従来例１では、基板２に設けられた位置決め用穴１００にコネクタ１の位置決め用ボス１ｄを挿入することにより基板２の基板面上の目標位置にコネクタ１が配置される。
例えば、配置ステップにおいて位置決め用ボス１ｄを位置決め用穴１００の中心に挿入した場合に、コネクタ１の接続端子１ｂが基板２のランド２ａの中心に位置する位置関係となっている。
【００２５】
従来例１では、自動装着機の装着精度やボスの寸法ばらつき（部品公差）などを考慮して、位置決め用穴１００の穴径ａ１を位置決め用ボス１ｄの径ａよりも十分に大きくしている。例えば、ボス径＋０．２ｍｍの穴径とする。
このように構成することで、自動装着時の位置決め用ボス１ｄの挿入ミスは減少する。しかし、穴径をａ１とした場合、位置決め用ボス１ｄが位置決め用穴１００の側壁との間の空間内を動ける分だけコネクタ１の位置のずれ量も大きくなる。
【００２６】
例えば、図５（ａ）に示すように位置決め用ボス１ｄがコネクタ１の嵌合方向Ａと反対側に移動した場合、コネクタ１が基板面の内方向に位置ずれすることになる。この状態で接続端子１ｂとランド２ａが接合されると、コネクタ１が内方向に引っ込んだ状態が維持されるため、コネクタ１をコネクタ３に完全に嵌合できなくなる可能性がある。
【００２７】
なお、配置ステップにおいて位置決め用ボス１ｄがコネクタ１の嵌合方向Ａと反対側にずれ、これに伴い接続端子１ｂがランド２ａの中心から嵌合方向Ａと反対側にずれた状態であったとしても、接合ステップにおける溶融はんだのセルフアライメント効果によってコネクタ１の位置ずれが解消する可能性がある。
しかし、セルフアライメント効果は、溶融はんだの表面張力や、接続端子１ｂとはんだとの接触長さといった個体ごとの条件によって異なるため、接続端子１ｂをランド２ａの中心に正確に移動させるものではない。
すなわち、位置決め用ボス１ｄがコネクタ１の嵌合方向Ａと反対側に大きくずれていると、接続端子１ｂがランド２ａの中心に戻りきらず、嵌合方向Ａと反対側にずれた状態が維持される可能性が高い。
【００２８】
図５（ｂ）は、従来例２の部品実装構造を示している。従来例２においても、基板２に設けられた位置決め用穴１０１にコネクタ１の位置決め用ボス１ｄを挿入することにより基板２の基板面上の目標位置にコネクタ１が配置される。
例えば、配置ステップにおいて位置決め用ボス１ｄを位置決め用穴１０１の中心に挿入した場合に、コネクタ１の接続端子１ｂが基板２のランド２ａの中心に位置する位置関係となっている。
【００２９】
従来例２では、コネクタ１の取り付け位置の精度を優先して、位置決め用穴１０１の穴径ａ２を、位置決め用ボス１ｄの径ａよりも大きいが、従来例１の穴径ａ１よりも小さくしている。例えば、ボス径＋０．１ｍｍの穴径とする。
このように構成することで、位置決め用ボス１ｄが正確に位置決め用穴１０１に挿入されれば、位置決め用ボス１ｄの動きも減り、コネクタ１の取り付け位置のずれ量も減る。
しかし、穴径ａ２では穴径ａ１よりも小さくなった分だけ、図５（ｂ）に示すように、位置決め用ボス１ｄの挿入ずれによって位置決め用穴１０１への挿入自体ができない場合が多くなる。
【００３０】
そこで、この発明に係る基板２においては、図５（ｃ）に示すように、コネクタ１の接続端子１ｂの中心１ｂ−１が、ランド２ａの中心２ａ−１から嵌合方向Ａに距離Ｃだけずれた位置に配置されたときに位置決め用ボス１ｄが穴中心に挿入される部位に位置決め用穴２ｃが設けられている。すなわち、位置決め用穴２ｃは従来例１の位置決め用穴１００の位置よりも距離Ｃだけ嵌合方向Ａにずれた位置にある。
なお、距離Ｃは、コネクタ１をコネクタ３に正確に嵌合可能な距離範囲（以下、嵌合許容範囲と呼ぶ）を規定する距離であり、本発明を適用したＢｔｏＢコネクタの寸法やコネクタの種類などから決定される。
例えば、位置決め用穴２ｃを嵌合方向Ａに距離Ｃずらした基板２において、位置決め用穴２ｃの嵌合方向Ａと反対の方向の側壁に位置決め用ボス１ｄが当接した位置（位置決め用ボス１ｄが嵌合方向Ａと反対側に最も離れた位置）にある状態で接続端子１ｂがランド２ａに接合されても、コネクタ１が嵌合許容範囲内になるように距離Ｃを設定する。
【００３１】
なお、位置決め用穴２ｃは、従来例１と同様に穴径ａ１であることから、自動装着時の位置決め用ボス１ｄの挿入ミスは減少する。
また、自動装着時に、嵌合方向Ａとは反対側にずれて位置決め用ボス１ｄが位置決め用穴２ｃに挿入されたとしても、位置決め用穴２ｃは、予め嵌合方向Ａにずれているため、コネクタ３との嵌合が不完全になるほどコネクタ１が内方向に引っ込んだ状態で位置決めされることはない。
【００３２】
なお、この発明では、図５（ｃ）示すように配置ステップにおいてコネクタ１の接続端子１ｂの中心１ｂ−１がランド２ａの中心２ａ−１から嵌合方向Ａにずれて配置される。
しかし、接続端子１ｂは、図５（ｄ）に示すように、接合ステップにおいて加熱溶融されたはんだのセルフアライメント効果によってランド２ａの中心側の方向Ｂに移動する。
これにより、位置決め用ボス１ｄは位置決め用穴２ｃの側壁に当たって、コネクタ１が基板２の基板面上に位置決めされる。すなわち、位置決め用穴２ｃに挿入された位置決め用ボス１ｄが、嵌合方向Ａと反対の方向に移動することが規制される。
【００３３】
図６は、実施の形態１における位置決め用穴の変形例を示す図である。図６（ａ）は、位置決め用穴２ｃａの上面図であり、図６（ｂ）は、位置決め用ボス１ｄが位置決め用穴２ｃａの側壁に当たった状態を示す図である。
図６（ａ）に示すように、位置決め用穴２ｃａは、コネクタ１の嵌合方向Ａとは反対側の穴形状が窄まった窄まり部２ｃａ−１を有する。このように構成することで、加熱溶融されたはんだのセルフアライメント効果によって、接続端子１ｂがランド２ａの中心側に移動したとき、図６（ｂ）に示すように位置決め用ボス１ｄが窄まり部２ｃａ−１に当接する。
【００３４】
窄まり部２ｃａ−１は、位置決め用ボス１ｄと嵌合方向Ａと反対の方向で当接する他、左右方向Ｄ１，Ｄ２にも当接する。そのため、位置決め用穴２ｃａに挿入された位置決め用ボス１ｄの移動を左右方向Ｄ１，Ｄ２から規制し、コネクタ１を左右方向Ｄ１，Ｄ２においても位置決めすることが可能となる。
すなわち、位置決め用ボス１ｄに窄まり部２ｃａ−１が当接した方向においてもコネクタ１を位置決めすることができる。
なお、図６では円形の穴の一部を窄めた形状を示したが、位置決め用穴は、嵌合方向Ａと反対の方向に形状が窄まっていれば、多角形の穴であってもよい。
【００３５】
また、実施の形態１では、ランド２ａ上にはんだペーストを塗布する場合を示したが、ランド２ａにはんだバンプを設けた構成であってもよい。
【００３６】
以上のように、この実施の形態１によれば、基板２の基板面に設けられたランド２ａ上にはんだペーストを介してコネクタ１の接続端子１ｂを配置し、はんだペーストを加熱溶融させてコネクタ１の接続端子１ｂをランド２ａに接合する。コネクタ１は、位置決め用ボス１ｄを有している。基板２には、ランド２ａの中心２ａ−１から嵌合方向Ａにずれた位置にコネクタ１の接続端子１ｂが配置されたときに、位置決め用ボス１ｄが穴中心に挿入される部位に位置決め用穴２ｃが設けられている。接続端子１ｂをランド２ａに接合する接合ステップにおいて、加熱溶融されたはんだがコネクタ１の接続端子１ｂをランド２ａの中心側に移動させるセルフアライメント効果によって、コネクタ１の接続端子１ｂを嵌合方向Ａと反対の方向Ｂに移動させ、位置決め用ボス１ｄを位置決め用穴２ｃの側壁に当てることによってコネクタ１を基板２上で位置決めする。
このように構成することにより、コネクタ３との嵌合が不完全になるほどコネクタ１が内方向に引っ込んだ状態で実装されることがなく、ＢｔｏＢコネクタの嵌合不良の発生を低減することができる。
【００３７】
また、この実施の形態１によれば、位置決め用穴２ｃａは、コネクタ１の嵌合方向Ａとは反対側の穴形状が窄まった窄まり部２ｃａ−１を有する。このように構成することで、位置決め用ボス１ｄに窄まり部２ｃａ−１が当接した方向においてもコネクタ１を位置決めすることができる。
【００３８】
さらに、この実施の形態１によれば、電子機器が上述の部品実装構造を備える。これにより、上記効果が得られる電子機器を提供することができる。
【００３９】
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１，３  コネクタ、１ａ  接触端子、１ｂ，３ａ  接続端子、１ｂ−１，２ａ−１  中心、１ｃ  位置決め端子、１ｄ，３ｂ  位置決め用ボス、２，４  基板、２ａ，２ｂ  ランド、２ｃ，２ｃａ，１００，１０１  位置決め用穴、２ｃａ−１  窄まり部、３ｃ  嵌合口。
【図１】
2016012627.tif 000003
【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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