JP4560727B2

JP4560727B2 - 基板用コネクタ

Info

Publication number: JP4560727B2
Application number: JP2005148036A
Authority: JP
Inventors: 寛中野; 憲知岡村
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: US7267577B2; EP1724879A1; JP2006324189A; US20060264097A1

Description

本発明は、基板用コネクタに関する。

一般的に基板用コネクタは、相手側コネクタと嵌合可能なフード状のコネクタハウジングを備えている。コネクタハウジングの奥壁には端子金具が貫通可能とされ、その一端部がコネクタハウジングの内側に突出するとともに、その他端部がコネクタハウジングの外側に露出して基板側に屈曲されその屈曲端にて基板に半田接続されている。
また、コネクタハウジングの両側面下端部には固定部が側方へ張り出して形成され、この固定部に形成されたねじ孔に対し基板側からねじをねじ込むことにより、コネクタハウジングが基板に固定されるようになっている。
実開昭６１−６０４８６号公報

上記の場合、ねじのねじ込み力に耐え得るだけの強度を固定部にもたせる必要があり、それがために固定部が大型化する嫌いがあった。したがって、固定部を金属板によって構成することにより、基板に対する半田接続を可能として固定部の大型化を回避する方法が考えられた。しかし、この場合に、例えばリフロー半田を行うとすると、コネクタハウジングの全体が加熱環境化に晒されて熱膨張をおこし、固定部に対し基板から離れる方向への離反力が作用するから、半田とのつきまわりが悪くなって場合によっては未半田状態になるおそれがあった。特に、近年は環境面を配慮して鉛を使用しない高融点の鉛フリー半田を用いる傾向にあり、この鉛フリー半田を用いてリフロー半田を行うとすれば高温下で長時間リフロー炉に通す必要があることから、固定部へのコネクタハウジングの熱膨張の影響を無視できないという事情があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、固定部の接続状態を良好に維持することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、合成樹脂製のコネクタハウジングを基板に固定するための固定部を備えた基板用コネクタにおいて、前記固定部は、金属板によって構成され、前記コネクタハウジングに装着されたあと前記基板に対して半田付けにより接続されるものであって、前記コネクタハウジングと前記固定部との少なくとも一方には、前記コネクタハウジングの熱膨張に伴い前記固定部に対して前記基板から離れる方向への離反力が作用した場合に、その離反力に抗して前記固定部の前記基板への半田接続状態を保つための変位規制手段が設けられており、前記コネクタハウジングには前記固定部を差し込み可能な装着溝が形成され、この装着溝は前記コネクタハウジングの上下両面に開口することで前記コネクタハウジングの全高に亘って形成されている一方、前記固定部には前記装着溝の溝縁への食い込みによって抜けを防止する抜け止め部が形成されており、前記固定部は、本体部と、その一縁から側方へ突出する半田付け部とを備え、前記本体部における前記半田付け部に連なる根元部が、前記コネクタハウジングの側面から離間するように段差状に形成され、かつ、装着状態における前記抜け止め部と前記装着溝の溝縁との当接位置が、前記基板から離れる方向に関する前記コネクタハウジングの最大高さの半分以下に設定されることにより、前記変位規制手段が構成されている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記装着状態における前記抜け止め部と前記装着溝の溝縁との当接位置が、前記基板と近接する位置に設定されるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
例えばリフロー加熱時によるコネクタハウジングの熱膨張に起因して、固定部に対し基板から離れる方向への離反力が作用したとしても、請求項１の発明によれば、コネクタハウジングと固定部との間に前記離反力に抗して固定部の半田による接続状態を保つための変位規制手段が設けられているから、固定部が未半田状態となって基板から離れたりするのを防止することができる。

また、コネクタハウジングが熱膨張をおこすと、コネクタハウジングの高さ方向（基板から離れる方向）の高位側は、下位側に比べて下からの積み重ねのある分、熱膨張による変位量が大きくなる。
その点、請求項１の発明によれば、装着状態における抜け止め部と装着溝の溝縁との当接位置が、コネクタハウジングの最大高さの半分以下となる下位側に設定されているから、熱膨張に伴う当接位置の変位量を小さく抑えることができ、固定部の接続状態を良好に維持することができる。
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、装着状態における抜け止め部と装着溝の溝縁との当接位置が基板と近接する位置に設定されているから、当接位置の変位量をより効果的に抑えることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。本実施形態の基板用コネクタは、複数の端子金具３０と、各端子金具３０が装着されるコネクタハウジング（以下、単にハウジング１０という）と、ハウジング１０に装着される一対の固定部６０とから構成されている。ハウジング１０は、固定部６０により基板Ｋに対して固定されるとともに、図示しない相手のハウジングと嵌合可能となっている。なお、以下においては、相手のハウジングとの嵌合面側を前方とし、上下方向については図３を除いた各図を基準とする。

ハウジング１０は、ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）といった高耐熱性の合成樹脂製であって、図２に示すように、全体として横長に形成され、端子金具３０を保持可能な端子保持部１１と、端子保持部１１の周縁から前方へ突出するフード部１２とからなる。
端子保持部１１には、後方から端子金具３０を圧入により装着可能な端子挿入孔（図示せず）が複数設けられている。ここに圧入される端子金具３０は、幅方向及び高さ方向に並列した状態で上下二段に配されている。このうち上段側の端子金具３０は、後述するロック突部１３を挟んで各三個ずつ左右に分かれて配され、下段側の端子金具３０は、九個が幅方向に各々同ピッチで配されている。また、端子保持部１１の左右両側部には、この端子保持部１１の後面から露出する端子金具３０を保護するための一対の保護壁１４が後方へ向けて突出して形成されている。

フード部１２は、前方へ開口する略角筒状に形成されており、前方から相手のハウジングが内嵌可能となっている。フード部１２の上下両壁は、低背化を配慮して端子保持部１１に比べて薄肉化されている。フード部１２の上壁における幅方向略中央には、相手のハウジングのロック受け部と係止することで両ハウジングを嵌合状態に保持可能なロック突部１３が形成されている。そして、フード部１２の両側壁（幅方向両側部）には、対応する固定部６０を個別に装着可能な装着溝１５が一対設けられている。この装着溝１５の構造については、固定部６０とともに後に詳細に説明する。

端子金具３０は、全体として略Ｌの字形をなし、フード部１２内にて略水平に配されて端子保持部１１を貫通し、この端子保持部１１から後方へ突出した部分を所定位置にて下方へ屈曲させ、さらにその下端部を再び後方へ向けて屈曲させた形態となっている。この端子金具３０のうち、フード部１２内に突出して配される前半部が、相手のハウジングに配された相手端子と接続可能なコネクタ側接続部３１とされ、端子保持部１１の後面から露出する後半部が、基板Ｋにプリントされた導電路に対し後述するリフローにより半田接続可能な基板側接続部３２とされる。また、端子金具３０は、後方へ引き出されたあと上下段で対応する者同士を左右方向に偏位させてあり、これにより、図３に示すように、基板側接続部３２が、左右方向で同ピッチで同一直線上に並ぶとともにその後端が前後方向で同じ位置に揃うようになっている。

固定部６０は、ハウジング１０とは別体のペグ状をなす金属板からなり、金属板を所定形状に打ち抜くとともに曲げ加工を施すことで成形されている。詳しくは固定部６０は、図４に示すように、高さ方向（上下方向）に沿った平板状の本体部６１と、本体部６１の下端部６６から側方へ突出する半田付け部６２とからなり、全体として略Ｌの字形をなしている。また、固定部６０には、半田付け部６２から本体部６１の高さ方向途中にかけて、その板幅方向（前後方向)の略中央を切り欠いてスリット６３が形成されている。半田付け部６２はスリット６３を挟んで前後領域に分かれて配されており、後述するハウジング１０の熱膨張により、万一、前後領域のいずれか一方が半田とのつきまわりが悪くなったとしても、他方側にその影響が及ぶのをスリット６３により断ち切ることが可能となっている。

一方、この固定部６０が装着される装着溝１５は、高さ方向に延出するとともにハウジング１０の上下両面に開口して形成され、本体部６１の両側縁部がその板面に沿って挿入可能とされる本体部収容溝１６と、半田付け部６２がその板面と直交する方向に沿って挿入可能とされる半田付け部収容溝１７とからなる。

固定部６０の本体部６１は、上端部６４、中間部６５、下端部６６の順に幅が狭くなるよう三段階の幅寸法を有する段付き状に形成され、半田付け部６２はここに連結される下端部６６とほぼ同幅で形成されている。一方、装着溝１５の本体部収容溝１６は、本体部６１の上端部６４とほぼ同じかそれよりも大きい幅寸法の幅広部１６Ａと、本体部６１の中間部６５とほぼ同じかそれよりも大きい幅寸法の幅狭部１６Ｂとを上下に連ねて構成され、半田付け部収容溝１７は、本体部６１の下端部６６及び半田付け部６２とほぼ同じ幅寸法かそれよりも大きい幅寸法に形成されている。

固定部６０を装着溝１５に差し込むと、上端部６４の下端における段差６４Ａが、幅広部１６Ａの下端における段部１６Ｅに突き当たることで、固定部６０がハウジング１０に対して位置決めされる。この装着状態では、本体部６１の下端部６６と幅狭部１６Ｂとの間に所定の隙間があけられるようになっている。
また、本体部６１の中間部６５における両側縁には、一対の抜け止め部６７が側方へ張り出して形成されている。この抜け止め部６７は、装着に伴って本体部収容溝１６の幅狭部１６Ｂの溝縁に食い込むようになっており、これにより固定部６０を装着溝１５から抜け止め状態で保持可能となっている。また、半田付け部６２の側方への突出寸法は、半田付け部収容溝１７の深さとほぼ同じとされ、装着状態では半田付け部６２の突出外端がハウジング１０の外側面とほぼ面一をなしている。

ところで、装着状態における抜け止め部６７と装着溝１５の溝縁との当接位置は、ハウジング１０の高さ方向（基板Ｋから離れる方向）に関する最大高さＬ１の半分（中央）よりも基板Ｋ寄りとなる下位Ｌ２に設定されている。つまり、上記した当接位置は、加熱によってハウジング１０が熱膨張をおこしたときに、その熱膨張の影響が比較的に少ない下位Ｌ２の領域内に設定されており、これにより、ハウジング１０の熱膨張に伴って固定部６０の半田付け部６２に対し基板Ｋから離れる方向への離反力が作用しても、その離反力に抗して半田付け部６２の半田接続状態を保てるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。まず、ハウジング１０の各端子挿入孔内に対応する端子金具３０を後方から挿入する。続いて、ハウジング１０の装着溝１５に対して固定部６０をその本体部６１の板面に沿って上方から差し込み、本体部６１を本体部収容溝１６に進入させるとともに半田付け部６２を半田付け部収容溝１７に進入させる。かかる装着作業は、図示しない治具等を用いて行うことができる。

中間部６５が幅狭部１６Ｂに進入すると、抜け止め部６７が幅狭部１６Ｂの溝縁に対して食い込みつつ下降する。そして、上端部６４が幅広部１６Ａに進入したあと上端部６４の段差６４Ａが幅広部１６Ａの段部１６Ｅに対して突き当たることでそれ以上の差し込み動作が規制される。この状態では、抜け止め部６７がハウジング１０の最大高さＬ１の半分よりも下位Ｌ２の当接位置に配され、そこに対応する幅狭部１６Ｂの溝縁に食い込むことで抜け出しが防止されるようになっている。なお、固定部６０の装着作業を先に行ってから端子金具３０の装着作業を行ってもよい。

次いで、固定部６０を装着したハウジング１０を基板Ｋに固定する作業を行う。これには、まず基板Ｋの表面におけるランドに予め半田を塗布しておき、端子金具３０の基板側接続部３２及び固定部６０の半田付け部６２をそれぞれ対応するランド上に当接させて、ハウジング１０を基板Ｋ上に載せる。この状態でハウジング１０付きの基板Ｋをリフロー炉（図示せず）内に走行させて半田を溶融し、基板側接続部３２及び半田付け部６２をそれぞれ対応するランド上に付着させる。そののち半田が冷却固化すると、端子金具３０が基板Ｋの導電路に導通接続されるとともに固定部６０が基板Ｋに対して固定される。

ここで、ハウジング１０はリフロー炉内における加熱により熱膨張をおこすことが憂慮されるが、本実施形態の場合には、ハウジング１０の成形にあたって高耐熱性の樹脂を用いているので、加熱環境下にあってもハウジング１０の熱膨張率を小さく抑えることができる。もっとも、例えば、鉛フリー半田を使用すると、これを溶融するべくリフロー炉を高温にした上で同リフロー炉内に長時間ハウジング１０を走行させる必要があり、それがためにハウジング１０の熱膨張による影響が固定部６０側に及んで、固定部６０に対し基板Ｋから離れる方向への離反力が作用する事態を無視できなくなる。

その点、本実施形態においては、抜け止め部６７と装着溝１５の溝縁との当接位置が、ハウジング１０の最大高さＬ１の半分よりも下位Ｌ２に設定されているから、熱膨張に伴う変位量（以下、熱変位量という）の下から（基板Ｋ側から）の積み重ねがさほど加算されることがなく、熱変位量を小さく抑えることができる。その結果、固定部６０の熱変位量も小さく抑えることができ、固定部６０が半田とのつきまわりが悪くなって基板Ｋから離れる等といった事態を招くのを回避することができる。

以上のように本実施形態によれば、リフロー半田に起因して固定部６０に対し基板Ｋから離れる方向への離反力が作用しても、抜け止め部６７と装着溝１５の溝縁との当接位置を基板Ｋ寄りの下位Ｌ２に設定することで変位規制部を構成し、これにより、前記離反力に対して固定部６０の半田による接続状態を保つようにしたから、固定部６０が未半田状態となって基板Ｋから離れたりするのを防止することができる。

＜参考例１＞
次に、本発明の参考例１を図５及び図６によって説明する。参考例１は、上記した変位規制手段を変更した一例を示し、固定部６０と装着溝１５の各形態が実施形態１とは異なる。その他は実施形態１と同様であり、同じ構造部位には同一符号を付して重複する説明は省略する。

固定部６０には、その本体部６１の板幅方向（前後方向）及び高さ方向の略中央に、係止孔６８が板厚方向に貫通して形成されている。一方、ハウジング１０には、その装着溝１５における本体部６１の板面と対向する溝面に、係止孔６８に緊密に嵌入可能な係止突起１８が突設されている。一つの固定部６０については一つの係止孔６８のみ形成され、これが対応する一つの係止突起１８と係止可能となっている。

参考例１によれば、固定部６０の係止孔６８にハウジング１０の係止突起１８を圧入気味に装着することにより、ハウジング１０の装着溝１５に対して固定部６０を組み付け可能となっている。このとき、一つの固定部６０に対して係止突起１８と係止孔６８とが唯一箇所で係止し合うから、固定部６０がハウジング１０と接触する領域を極力減らすことができる。その結果、固定部６０に対するハウジング１０の熱膨張による影響力も減らすことができ、固定部６０の接続状態を良好に維持することができる。

また、係止突起１８と係止孔６８との係止位置が固定部６０の板幅方向の略中央に設定されているから、ハウジング１０に対する固定部６０の係止姿勢のバランスが良くなる。しかも、ハウジング１０の熱膨張に起因して係止突起１８が外向きに拡張することにより、係止突起１８が係止孔６８の内面に緊密に密着するから、ハウジング１０に対する固定部６０の係止力を強固にすることができる。

なお、上記とは逆に、図７に示すように、固定部６０に内向きに突出する係止突起１８Ａを設けるとともに、装着溝１５の溝面に係止孔（図示せず）を設け、両者の凹凸嵌合に基づいて固定部６０をハウジング１０に組み付けるようにしてもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）本発明によれば、固定部を基板に半田接続したあと公知の固定手段にて固定することにより、変位規制手段を構成してもよい。
（２）上記実施形態１及び参考例１では、端子金具を半田付けにて基板に接続するものを示したが、端子金具の基板側接続部を基板に圧入して接続する、プレスフィット端子を用いたものにも本発明を適用することができる。また、端子金具の形態は、略Ｌの字形をなすものに限らず、全長に亘って真直ぐ延びるストレート型であっても構わない。さらに、相手のハウジングに雄端子金具を設けたものであって、コネクタ側接続部を雌型に形成したものにも本発明を適用することができる。

（３）上記実施形態１では、装着状態における抜け止め部と装着溝の溝縁との当接位置をコネクタハウジングの最大高さの半分よりも基板寄りの位置に設定していたが、本発明によれば、装着状態における抜け止め部と装着溝の溝縁との当接位置をコネクタハウジングの最大高さのちょうど半分の位置に設定しても構わない。
（４）本発明によれば、装着状態における抜け止め部と装着溝の溝縁との当接位置を実施形態１よりもさらに下位に設定することにより、該当接位置を基板にできるだけ近接させるとよい。これにより、抜け止め部と装着溝の溝縁との当接位置の熱変位量をより小さく抑えることができ、固定部の接続状態をより良好に維持することができる。

（５）本発明は、基板に対する端子金具の接続と、基板に対する固定部の接続のいずれか一方のみリフロー半田を行って他方は手半田等によっても構わない。
（６）本発明は、ハウジングの熱膨張を引き起こす熱源がリフロー炉に限らず、ハウジングの全体が温度変動を受ける環境化に晒されるものに広く適用することができる。

実施形態１の基板用コネクタの側面図その正面図その平面図その側断面図参考例１の基板用コネクタの側面図その要部拡大した縦断面図他の実施例の側面図

符号の説明

１０…ハウジング（コネクタハウジング）
１２…フード部
１５…装着溝
６０…固定部
６１…本体部
６２…半田付け部
６７…抜け止め部
Ｌ１…コネクタハウジングの最大高さ

Claims

合成樹脂製のコネクタハウジングを基板に固定するための固定部を備えた基板用コネクタにおいて、
前記固定部は、金属板によって構成され、前記コネクタハウジングに装着されたあと前記基板に対して半田付けにより接続されるものであって、
前記コネクタハウジングと前記固定部との少なくとも一方には、前記コネクタハウジングの熱膨張に伴い前記固定部に対して前記基板から離れる方向への離反力が作用した場合に、その離反力に抗して前記固定部の前記基板への半田接続状態を保つための変位規制手段が設けられており、
前記コネクタハウジングには前記固定部を差し込み可能な装着溝が形成され、この装着溝は前記コネクタハウジングの上下両面に開口することで前記コネクタハウジングの全高に亘って形成されている一方、前記固定部には前記装着溝の溝縁への食い込みによって抜けを防止する抜け止め部が形成されており、
前記固定部は、本体部と、その一縁から側方へ突出する半田付け部とを備え、前記本体部における前記半田付け部に連なる根元部が、前記コネクタハウジングの側面から離間するように段差状に形成され、かつ、装着状態における前記抜け止め部と前記装着溝の溝縁との当接位置が、前記基板から離れる方向に関する前記コネクタハウジングの最大高さの半分以下に設定されることにより、前記変位規制手段が構成されていることを特徴とする基板用コネクタ。
前記装着状態における前記抜け止め部と前記装着溝の溝縁との当接位置が、前記基板と近接する位置に設定されることを特徴とする請求項１に記載の基板用コネクタ。