JP4455595B2 - 電気コネクタ及び端子 - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタに関し、詳細には、電気コネクタ用はんだ端子及び該電気コネクタ用はんだ端子の製造方法に関する。

典型的な表面実装コネクタは、複数の端子及び各端子と関連したはんだ塊を有する。各はんだ塊は一般にボール形状であり、コネクタを組立てる際に、各はんだ塊をそれぞれの端子に取付けるためにリフロー工程が使用される。コネクタをプリント回路基板に取付ける際には、一般に、はんだ塊を介して端子を回路基板上の接点パッドに融着させるために第２のリフロー工程が使用される。

はんだ塊を端子に確実に取付けることが重要である。これは、一般に、電気コネクタをプリント回路基板等の回路基板に取付ける前に、そのようなはんだ端子を使用するコネクタが、ある場所から別の場所に輸送されるからである。したがって、はんだ塊が運送中に端子から外れないようにするためにはんだ塊を端子に十分に保持する必要がある。端子にはんだ塊を保持する１つの既知の方法は、リフロー式工程を使用することによってはんだ塊を端子に融着させることによるものである。

本発明の主な目的は、新規のはんだ搭載端子を提供することである。

本発明の他の目的は、はんだ搭載端子を製造する方法を提供することである。

本発明の他の目的は、はんだ搭載端子を使用し、プリント回路基板等の回路基板に確実に取付けることができる電気コネクタを提供することである。

本発明の実施形態の目的は、電気コネクタの端子とそれぞれの端子に設けられたはんだ塊との間に機械的係合を提供することである。

本発明の実施形態の目的は、電気コネクタの端子とはんだ塊との間に接着係合を提供することである。

本発明の更に他の目的は、リフロー工程を使用せずにはんだ塊を端子に取付けることである。

本発明の更に他の目的は、コネクタをプリント回路基板に取付ける効率的な方法を提供することである。

簡単に言うと、以上の事柄に従って、コネクタの各端子のテール端にはんだ塊が確実に取付けられたコネクタを提供する。本発明の１つの実施形態においては、はんだ塊の取付は、該はんだ塊と端子間の機械的係合によって達成される。他の実施形態においては、はんだ塊は、めっき工程によって端子に確実に保持される。本発明の更に他の実施形態においては、はんだ塊の取付は、はんだ塊と端子間の接着係合によって達成される。はんだ塊の固定は、前述の方法のいずれかによって個別に、あるいは、前述のメカニズムの内の１つ以上のものの組合せによって達成することができる。各実施形態において、はんだ塊と端子との係合はリフロー工程を使用せずに達成される。

本発明の構造と動作の形態は、本発明の他の目的及び利点とともに、添付図面と関連して行われる以下の説明を参照することによって最もよく理解することができる。なお、図面中、類似の参照符号は類似の要素を示す。

本発明は様々な形態の実施形態が可能であり、図面に示し、特定の実施形態を詳細に記述するが、本開示は、本発明の原理の例示と見なされるべきであり、本発明を本明細書に示し開示したものに限定することを意図しないことを理解されたい。

プリント回路基板２８にモジュール（図示せず）を取付けるコネクタ２０を提供する。このモジュールは、例えば、電圧調整器モジュール、メモリモジュール、インターフェイスカード、若しくは、他の何らかのタイプの補助カード又はドータ回路カードである。図１に示されるように、コネクタ２０は、ハウジング２２、該ハウジング２２内に配設され延在する複数の端子２４及び複数のはんだ塊２６を含む。プリント回路基板２８は、複数の端子２４と位置合せされた複数の接点パッド３０を含む。

ハウジング２２は、絶縁性材料から成り、両端を有する１対の側壁３２、３４と、該側壁３２、３４の各端に設けられ側壁３２、３４と概略垂直な１対の端壁３６、３８とを有する。細長いスロット４０は、端壁３６、３８の前縁から延在し、側壁３２、３４と概略平行となっている。スロット４０は、モジュールの縁を収容する。側壁３２、３４の内側面から複数の内壁４２が垂直に延在している。したがって、内壁４２の間と側壁３２、３４の内側面との間に、端子収容通路４４が形成される。

端子２４は、端子収容通路４４内に取付けられる。端子２４は、端壁３６、３８と概略平行に延在している。端子２４は、一般に、打抜工程を使用して、例えば、銅等の金属から形成され、次に、本明細書で説明する形状に形成される。代替として、端子は、後で金属等の導電性材料でめっきされるプラスチックから形成することができる。

はんだ塊２６は、本明細書で述べる方法を使用して各端子２４に取付けられる。本発明の第１の実施形態を図２〜６に示す。本発明の第２の実施形態を図７〜８に示す。

ここで、端子２４をより詳しく示す図２を参照する。各端子２４は、中央部４６、接点部４８及びテール部５０を含む。各端子２４は、近位面５１ａと遠位面５１ｂとを含む。各接点部４８の外側端に先端部５８が設けられている。該先端部５８は、接点部４８の他の部分に対して傾斜している。

端子の中央部４６は、接点部４８とテール部５０との間に延在する。中央部４６は、概略細長く、ハウジング２２内に端子２４を取付けるための外側に突出する突起５２と窪（くぼ）み５４を含む。中央部４６は、接点部４８の近くで概略長方形に形成され、テール部５０の近くで先細りになっている。

各端子２４のテール部５０は、対向する第１の端６０及び第２の端６２を有する概略管形状の壁５９を有する。スリット６３は管形状の壁５９に設けられ、第１の端６０から第２の端６２まで延在している。概略円筒形の通路６４が、壁５９の内側面によって画定され、壁５９の第１の端６０から壁５９の第２の端６２まで延在している。

はんだ塊２６はコネクタ２０の各端子２４と関連付けられる。はんだ塊２６は、概略円筒形のスラグである。はんだ塊２６の直径は、テール部５０の通路６４の直径とほぼ同じである。はんだ塊を管部に差込む前に概略管部を形成してもよく、はんだ塊の回りに管部を形成してもよい。

次に、ハウジング２２の一部分を２つの端子２４とともに示す図３を参照されたい。コネクタ２０の組立には、ハウジング２２内へ端子２４を取付けることが含まれる。ハウジング２２内に端子２４を取付ける前に、はんだ塊２６は、各端子の通路６４に挿入され、端子２４のテール部５０に機械的に取付けられる。はんだ塊２６を端子２４に取付けるのにリフロー工程は使用されない。図３に示されるように、通路６４内にはんだ塊２６を機械的に取付けると、その結果として、端子２４のテール部５０によってはんだ塊２６が封止される。

図４ａ〜４ｃに示されるように、様々な方法を使用してはんだ塊２６を端子２４に機械的に取付けることができる。図４ａに示されるはんだ塊２６と端子２４とを機械的に取付ける１つの方法はかしめ（crimping）である。例えば、通路６４内にはんだ塊２６を入れ、次に、テール部５０の壁５９とはんだ塊２６をかしめて通路６４内にはんだ塊２６を保持することによって、はんだ塊２６と端子２４を機械的に取付けることができる。これにより、壁５９が５９ａに変形し、はんだ塊２６に係合する。

図４ｂに示されるはんだ塊２６と端子２４とを機械的に取付ける他の方法は、はんだ塊２６と端子２４との間に表面不連続部（surface interruption）６１を設けることを含む。例えば、壁５９に少なくとも１つの窪み６１又は突起を設ける。はんだ塊２６が通路６４に入れられたとき、壁５９上の窪みがはんだ塊２６と係合して、通路６４内にはんだ塊２６が保持される。

図４ｃに示されるはんだ塊２６と端子２４とを機械的に取付ける他の方法は、端子２４の通路６４内にはんだ塊２６を冷間成形することを含む。第２の端６２が、取外可能な部材で塞（ふさ）がれ、はんだが、第１の端６０から通路６４内に圧入される。はんだ塊２６が、通路６４内に圧入されたとき、はんだ塊２６が外側に膨脹し、該はんだ魂２６と壁５９との間に係合が提供される。

図５に示されるように、前述の機械的取付工程の後で、組立てた端子２４とはんだ塊２６を同時にめっきするめっき工程を使用して、端子２４のテール部５０とはんだ塊２６との間の取付を強化することができる。そのようなめっき６３は、一般に、例えば、貴金属、スズ、鉛等の金属で行われる。代替として、はんだ塊２６は、めっき材料６３だけで通路６４内に保持されてもよい。

はんだ塊２６を端子２４の各テール部５０に取付けた後、端子２４は、ハウジング２２内に取付けられる。該ハウジング２２内で端子２４を固定するために突起５２と窪み５４がハウジング２２内の対応する構造と係合される。

次に、図６を参照する。端子２４がハウジング２２に取付けられたとき、端子２４の接点部４８は、端子２４のそれぞれの一部分がスロット４０内に挿入されたモジュールの縁と接触することができるようにハウジング２２内に配置される。端子２４のテール部５０は、ハウジング２２の後方に延在し、回路基板２８上の接点パッド３０と位置合せされる。

プリント回路基板２８にコネクタ２０を取付けるとき、コネクタ２０のテール部５０が、プリント回路基板２８上の接点パッド３０に接触して配置される。次に、リフロー工程が実行され、端子２４のテール部５０が、封入されたはんだ塊２６とともに、該はんだ塊２６が溶融して端子２４のテール部５０とプリント回路基板２８の接点パッド３０との間にはんだ接合が形成されるまで加熱される。

端子２４のテール部５０にはんだ塊２６を機械的に取付けることによって、端子２４にはんだ塊２６を取付けるリフロー工程が不要になる。したがって、加熱段階がなくなり、その結果、製造工程の効率が向上する。この場合、はんだ塊２６、端子２４及びプリント回路基板２８の接点パッド３０を融着させるためにリフロー工程が使用される。

はんだ塊２６は、例えば、標準的なＳＭＴ脚を使用する従来技術の方法によって接合部を形成するために使用されるものよりも大きい体積と質量のはんだを提供する。封入されたはんだ塊２６によって、コネクタ２０とプリント回路基板２８との間により頑強な取付と、より確実な接合を得るのに適切なはんだフィレットを提供することが容易になる。封入されたはんだ塊２６と端子２４とをめっきすることによって、はんだ塊２６と端子２４との間の接続を更に強化することができる。このようなめっきは、特に、はんだ塊２６と端子２４との間の結合を更に保護するので、コネクタが出荷されるときに有効である。

端子２４のテール部５０を管形状として示し説明し、はんだ塊２６を円筒形として示してきたが、テール部５０とはんだ塊２６は、リフロー工程が必要でない限り、テール部５０とはんだ塊２６との間の機械的係合と、はんだ塊２６の実質的な封入を可能にする任意の構造で形成することができる。

図７ａ及び７ｂに本発明の第２の実施形態を示す。図７ａに示されるように、端子１２４は、中央部１４６と、該中央部１４６から延在するテール部１５０とを含む。図１〜６に示される第１の実施形態と同様に、複数の端子１２４がハウジング内に取付けられ、コネクタが構成される。各端子１２４のテール部１５０は、はんだ塊１５２に取付けられ、該はんだ塊１５２は、プリント回路基板上の接点パッドに取付けられる。

端子１２４は、一般に、打抜工程を使用して、例えば、銅等の金属から形成され、次に、本明細書で説明する形状に形成される。代替として、端子１２４は、金属等の導電性材料でめっきされたプラスチックで形成される。端子１２４のテール部１５０は、端子１２４の両側から延在する２つの湾曲したフィンガ１５４、１５６を含む。ＰＣＢ２８の実装表面に最も近い面１５８は、フィンガ１５４、１５６によって形成される。

一般に、粘着性フラックス（sticky flux ）と呼ばれる接着剤等の接着剤１６０が、テール部１５０の面１５８に付与される。次に、球形状のはんだ塊１５２が粘着性フラックス１６０と接触され、はんだ塊１５２が端子１２４のテール部１５０に確実に取付けられる。

プリント回路基板に端子を取付けるとき、はんだ塊１５２は、プリント回路基板上の接点パッドと接触する。次に、リフロー工程が実行され、はんだ塊１５２が溶融し、端子１２４のテール部１５０とプリント回路基板の接点パッドとの間にはんだ接合部が形成されるまで、端子１２４のテール部１５０とはんだ塊１５２とが加熱される。

粘着性フラックスを使用してはんだ塊１５２を端子１２４のテール部１５０に接着することによって、端子１２４のテール部１５０にはんだ塊１５２を係合するときにリフロー工程を使用する必要がなくなる。前述の第１の実施形態と同様に、加熱段階がなくなり、その結果、製造工程は、はんだ塊１５２を端子１２４のテール部１５０に取付けるためにリフローを必要とする工程よりも効率的になる。

代替として、粘着性フラックスをテール部１５０の後面１５８に塗布するのではなく、粘着性フラックスをはんだ塊１５２に事前に塗布してもよい。粘着性フラックスをはんだ塊１５２に事前に塗布した場合は、端子のテール部１５０にはんだ塊１５２を取付ける前に粘着性フラックスを活性化しなければならない。粘着性フラックスを活性化するために、はんだ塊１５２の温度が高められ、はんだ塊１５２をタンブリング加熱することによってはんだ塊１５２から揮発成分が除去される。その後で、はんだ塊１５２が、端子１２４のそれぞれのテール部１５０と接触した状態で配設され接着する。粘着性フラックスを活性化させるには熱が必要であるが、粘着性フラックスを活性化させるのに必要な温度は、リフロー工程を実行するのに必要な温度よりも低い。したがって、粘着性フラックスが事前に塗布されたはんだ塊を使用する場合、はんだ魂１５２を端子１２４と接着するために、リフローを実行するのに必要な温度のような高い温度は必要ない。したがって、製造工程の効率が高まる。

図７ｂに、本発明の第２の実施形態によって作成されたコネクタの代替の形状の端子２２４の例を示す。該端子２２４は、中央部２４６とテール部２５０とを有する。端子２２４のテール部２５０は、湾曲した外側面２５２と湾曲した内側面２５４とで形成されたフックである。内側面２５４に粘着性フラックス２６０が塗布される。はんだ塊２６４が、粘着性フラックス２６０と接触して配設され、端子２２４のテール部２５０に接着される。

本発明の第２の実施形態と関連して２つのテール部１５０、２５０を示し説明した。しかしながら、本発明によって、粘着性フラックスを使用してはんだ塊の接着を可能にする任意の方法で端子のテール部を形成することができる。図８ａ〜８ｆに、本発明と関連して使用することができる様々なテール部の例を示す。同様に、図７ａ及び７ｂに示したはんだ塊１５２、２６４はそれぞれ球形に形成されているが、はんだ塊は実質的に任意の形状に形成することができる。好ましくは、はんだ塊は、使用される端子のテール部の形状に対応する形状で形成される。さらに、端子とはんだ塊との間に少なくとも２５〔％〕の表面係合があることは好ましい。

端子１２４のテール部１５０とはんだ塊１５２との間、あるいは、端子２２４のテール部２５０とはんだ塊２６４との間の取付を更に強化するために、めっき工程を使用して、組立てた端子１２４とはんだ塊１５２、あるいは、組立てた端子２２４とはんだ塊２６４とを同時にめっきすることができる。そのようなめっきは、一般に、例えば、スズ、鉛等の金属で実行される。

図９に示されるように、本発明によって１つの端子を１つのはんだ塊に取付ける方法は、１つの端子を形成するステップ３００で始まる。次に、ステップ３０２によって表されているように、機械的取付を使用するか、めっき接続を使用するか又は接着取付を使用するかを決定しなければならない。

機械的取付を使用する場合、次のステップ３０４は、はんだ塊と端子とを機械的に取付けることである。例えば、はんだ塊と端子の表面不連続部を使用、はんだ塊と端子とをかしめ、又は、はんだ塊と端子とを冷間成形するなどの様々な方法で機械的取付を達成することができる。これらの機械的取付方法についてはそれぞれ、前に詳細に説明した。

めっき接続を使用する場合、次のステップ３０５は、端子のテール部の近くにはんだ塊を配置することである。次に、テール部とはんだ塊とをめっきし、その結果、めっき工程によって端子のテール部にはんだ塊が保持される。

端子のテール部とはんだ塊との接着取付を使用する場合は、図９のステップ３０６によって表されるように、接着剤をはんだ塊に事前に塗布するか否かを判断しなければならない。接着剤がはんだ塊に事前に塗布されていない場合は、図９のステップ３０８によって表されているように、接着剤が端子に塗布される。接着剤がはんだ塊に事前に塗布されている場合は、ステップ３１０によって表されるように、事前に塗布されている接着剤が活性化される。接着剤は、例えば、はんだ塊をタンブリング加熱することによって活性化される。端子に接着剤を塗布するか又ははんだ塊上の接着剤を活性化した後で、ステップ３１２によって表されるように、端子とはんだ塊とが、互いに接触して配設され、それにより、互いに接着される。

（機械的ステップ又は接着ステップを使用して）取付けた後、ステップ３１４によって表されているように、はんだ塊と端子との間の取付をめっきによって強化するか否かを判断しなければならない。取付を強化する場合、ステップ３１６によって表されているように、取付けられたはんだ塊と端子とをめっきする。

はんだ塊と端子が取付けられた場合、ステップ３１８によって表されているように、端子とはんだ塊とをコネクタハウジング内に取付ける。最後に、図９のステップ３２０によって表されているように、リフロー工程を実行し、端子のテール部を回路基板上の接点パッドと位置合せし、はんだ塊と端子とを加熱して、端子のテール部とプリント回路基板の接点パッドとの間の結合を提供するはんだ塊を溶融する。

本明細書において上、下、前方、後方等の用語が使用されているが、これらの用語は、本発明の説明を容易にするために使用され、プリント回路基板２８に取付けられたときにコネクタ２０の必要な向きを示すものではない。

本発明の好ましい実施形態を示し説明したが、当業者は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び意図から逸脱することなく本発明の様々な修正を考え出すことができると思われる。

本発明の第１の実施形態の特徴を含むコネクタと該コネクタを取付ける回路基板の分解斜視図である。 図１に示されるコネクタの端子のうちの１つの分解斜視図である。 図１に示されるコネクタの２本の端子とコネクタのハウジングの一部分の部分分解斜視図である。 端子のテール部にはんだ塊を機械的に取付ける様々な方法を示す端子のテール部とはんだ塊の断面図である。 端子のテール部にはんだ塊を機械的に取付ける様々な方法を示す端子のテール部とはんだ塊の断面図である。 端子のテール部にはんだ塊を機械的に取付ける様々な方法を示す端子のテール部とはんだ塊の断面図である。 めっきした端子のテール部とはんだ塊の断面図である。 分解状態で示されるプリント回路基板に取付ける準備をすることができた図１のコネクタの組立て状態での斜視図である。 端子に取付けられるはんだ塊の側面図とともに、本発明の第２の実施形態によって製造された電気コネクタの端子の一部分の側面図である。 端子に取付けられるはんだ塊の側面図とともに、本発明の第２の実施形態によって製造された電気コネクタの端子の一部分の側面図である。 異なるタイプの端子テール部の斜視図である。 異なるタイプの端子テール部の斜視図である。 異なるタイプの端子テール部の斜視図である。 異なるタイプの端子テール部の斜視図である。 異なるタイプの端子テール部の斜視図である。 異なるタイプの端子テール部の斜視図である。 本発明によってはんだ塊と端子とを取付ける方法を表す概略図である。

Claims (7)

1. ハウジングと、
   該ハウジング内に取付けられ、接点部とテール部とを含み、該テール部が管形状であるとともに円筒形の通路を含む少なくとも１つの端子と、
   前記テール部によって実質的に包込まれ、円筒形に形成され、前記テール部の前記通路内に配設される少なくとも１つのはんだ塊と、
   前記少なくとも１つの端子のテール部と前記少なくとも１つのはんだ塊とを覆い、円筒形の通路の開口を覆うめっきとを有する電気コネクタ。
2. 前記少なくとも１つのはんだ塊が、前記テール部と前記少なくとも１つのはんだ塊とをかしめることによって前記少なくとも１つの端子の前記テール部に機械的に取付けられる、請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記少なくとも１つのはんだ塊が、該少なくとも１つのはんだ塊と前記テール部とを冷間成形することによって前記少なくとも１つの端子の前記テール部に機械的に取付けられる、請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 前記少なくとも１つの端子の前記テール部が表面不連続部を含み、該表面不連続部が前記少なくとも１つのはんだ塊と係合する、請求項１に記載の電気コネクタ。
5. 電気的な端子であって、
   接点部、及び、管形状であるとともに円筒形の通路を含むテール部と、
   前記テール部によって実質的に包込まれ、一部が前記接点部から遠ざかる方向にテール部の円筒形の通路から延出する少なくとも１つのはんだ塊とを有し、
   少なくとも１つの端子のテール部が表面不連続部を含み、該表面不連続部が少なくとも１つのはんだ塊と係合する端子。
6. 前記端子の前記テール部が管形状にされるとともに円筒形の通路を含み、前記少なくとも１つのはんだ塊が円筒状に形成され、前記はんだ塊が、前記テール部の前記通路内に配設される、請求項５に記載の端子。
7. 前記端子の前記テール部と前記はんだ塊上とを覆うめっきを更に含む、請求項５に記載の端子。

Images