JP2019016554A - 端子金具 - Google Patents

Abstract

【課題】端子金具と回路基板との接続信頼性の低下を抑制することができる端子金具を提供すること。【解決手段】導電部５ｂと半田６を介して導通可能に電気的に接続される接続部３２と、接続部３２より延在方向における後端３６側に設けられるダボ３３と、半田６の主成分でする金属よりも濡れ性の低い第１の金属を主成分とする内層３ｂと、第１の金属よりも濡れ性の高い第２の金属を主成分とする外層３ｃとを含む複数のめっき層とを有する端子金具３であって、ダボ３３は、幅方向において突出する一対の変形部３３ｂと、対向方向における両端のうち一端が表面部３３ａに連結され、他端が変形部３３ｂに連結される内部露出面３３ｃと、を有し、一対の変形部３３ｂは、幅方向における一対の変形部３３ｂを合わせた長さがスルーホール５ａの径よりも大きくなるよう形成され、一対の内部露出面３３ｃは、第１の金属が露出している。【選択図】図８

Description

本発明は、端子金具に関する。

従来、プリント回路基板に半田接続される端子金具は、回路基板に形成されたスルーホールに挿入される端子本体を備えている（特許文献１参照）。回路基板の表面には、錫を主成分とする半田がスルーホールの開口を覆うように印刷されており、半田を貫通させながら端子本体がスルーホールに挿入される。その後、回路基板がリフロー炉に通されて、半田が溶融固化されることにより、端子本体と回路基板との間に、半田のフィレット部が形成され、端子本体に導電可能に接続される。

特開２０１１−１５１２４７号公報

ところで、端子金具は、回路基板への搭載前において、端子金具の先端に錫よりも濡れ性の低い金属によるメッキ層を形成することで、リフロー処理によって溶けた半田が、端子金具の先端より後端側へと吸い上げられる。つまり、端子金具に錫よりも濡れ性の低い金属によるメッキ層を形成することで半田の移動を抑制することが可能となっている。一方で、多極コネクタを回路基板に搭載する際には、多極コネクタが有する複数の端子金具を同時に回路基板と電気的に接続することとなるが、それぞれ端子金具の端子出代が異なってくる為、半田の吸い上がりにばらつきが生じてしまう。従って、端子金具と、スルーホールの内周面やスルーホールの表裏両面の開口縁部に形成された導電部との導通接続性が低下する可能性があり、接続信頼性の低下を招くおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子金具と回路基板との接続信頼性の低下を抑制することができる端子金具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、先端が回路基板に向けて延在方向に延在する端子金具であって、先端側に設けられ、かつ前記回路基板のスルーホールの内周面および開口縁部に形成された導電部と半田を介して導通可能に電気的に接続される接続部と、前記接続部より延在方向における先端側と反対側である後端側に設けられるダボと、前記半田の主成分である金属よりも濡れ性の低い第１の金属を主成分とする内層と、前記第１の金属よりも濡れ性の高い第２の金属を主成分とする最外層とを含むめっき層と、を有し、前記ダボは、延在方向と直交する対向方向において対向する表面部と、延在方向および対向方向と直交する幅方向において前記表面部を間に挟み、かつ幅方向において突出する一対の変形部と、対向方向における両端のうち一端が前記表面部に連結され、他端が前記変形部に連結される内部露出面と、を有し、前記一対の変形部は、幅方向における前記一対の変形部を合わせた長さが前記スルーホールの径よりも大きく形成され、前記一対の内部露出面は、少なくとも前記第１の金属が露出している、ことを特徴とする。

本発明にかかる端子金具は、端子金具と回路基板との接続信頼性の低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態のコネクタを示す斜視図である。 図２は、図１に示すコネクタを別方向から見たときの斜視図である。 図３は、実施形態のコネクタを示す分解斜視図である。 図４は、実施形態の端子金具を示す斜視図である。 図５は、図４の拡大図であり、ダボを示す斜視図である。 図６は、端子金具を回路基板に搭載する前の背面から見た拡大模式図である。 図７は、図６における端子金具を回路基板に搭載した後の拡大模式図である。 図８は、図２のＸ−Ｘ線断面から見た拡大模式図である。

以下に、本発明にかかる端子金具の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

〔実施形態〕
図１〜図８のＸ方向は、本実施形態における、端子金具３が回路基板５に向かい延在する延在方向であり、コネクタ１の上下方向である。Ｙ方向は、延在方向と直交する幅方向であり、本実施形態におけるコネクタ１の配列方向である。Ｚ方向は、延在方向および幅方向と直交する対向方向であり、本実施形態におけるコネクタ１における前後方向である。Ｘ１方向は端子金具３の先端３５が回路基板５に向かう方向（以下、延在方向の先端３５側と称する）で、Ｘ２方向は端子金具３の先端３５から後端３６に向かう方向で、端子金具３が一直線状のときに回路基板５から離れる方向である。

本実施形態に係るコネクタ１は、図１に示すように、筐体の内部に端子金具３を収容して構成され、この端子金具３を相手側端子と導電接続させるものであり、いわゆる電線対電線接続用の接続機構や電線対基板用の接続機構を構成するものである。本実施形態では、このコネクタの一例として、電線対基板用の接続機構の１つであるコネクタ１を挙げて説明する。コネクタ１は、図２に示すように、ハウジング２（筐体）に支持される複数の端子金具３を回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）５に半田６を介して導通可能に電気的に接続して構成される。コネクタ１は、嵌合相手の相手側コネクタ（図示せず）と嵌合して内部の端子金具３を相手側コネクタに収容される端子金具（図示せず）と導通可能に電気的に接続させる。この導通接続により、端子金具３に接続される回路基板５は、相手側コネクタの端子金具に接続される電線等と電気的に接続することができる。コネクタ１は、ハウジング２と、端子金具３と、アライニングプレート４と、を有する。

ハウジング２は、図３に示すように、絶縁性の合成樹脂からなる略直方体のブロック状をなしており、嵌合口２１と、収容空間２２と、端子保持壁２３と、を有している。嵌合口２１は、相手側コネクタとの嵌合側となる面に形成されており、収容空間２２は、この嵌合口２１から内方に向けて複数の端子金具３の一部を収容するとともに、相手側コネクタを嵌入するよう形成されている。端子保持壁２３は、このハウジング２の収容空間２２を形成する壁のうち、前後方向において嵌合口２１に対向するよう形成されており、複数の端子金具３を圧入して保持するための複数の端子圧入孔２３ａが形成されている。

端子金具３は、先端３５が回路基板５に向けて延在方向に延在するものである。端子金具３は、全体が導電性の金属材等で構成されており、図４に示すように、棒状に形成された角形線材からなる線材端子である。端子金具３は、各端子圧入孔２３ａにそれぞれ対応して、ハウジング２に対して設けられており、各端子圧入孔２３ａおよび回路基板５のスルーホール５ａに対応した矩形柱状に形成されており、延在方向と直交する平面における断面形状が矩形状に形成される。各端子金具３は、相手側コネクタの各端子金具にそれぞれ対応し、端子どうしが接続するように一部を端子保持壁２３から収容空間部２２に向けて突出した状態で保持するようになっている。各端子金具３は、母材３ａに、内層３ｂと、外層３ｃと、からなる２層のめっき層が形成されており、図８に示すように、本体部３１と、接続部３２と、ダボ３３と、圧入部３４と、を有している。

内層３ｂは、図８に示すように、母材３ａの表面に形成されており、半田６の主成分である金属よりも濡れ性の低い第１の金属を主成分としている。また、外層３ｃは、図８に示すように、内層３ｂの表面に形成されており、第１の金属よりも濡れ性の高い第２の金属を主成分としている。母材３ａおよび外層３ｃは、内層３ｂによって離間されている。本実施形態における半田６は、主成分が例えば錫（Ｓｎ）であり、母材３ａは主成分が例えば銅（Ｃｕ）である。また、内層３ｂは、主成分である第１の金属が例えばニッケル（Ｎｉ）であり、母材３ａの表面に対してめっき処理により形成されている。また、外層３ｃは、主成分である第２の金属が例えば錫（Ｓｎ）であり、内層３ｂの表面に対してめっき処理により形成されている。なお、本発明における外層３ｃとは、最外層に設けられためっき層のことである。

本体部３１は、端子金具３における延在方向の後端３６側に設けられている。本実施形態における本体部３１は、ダボ３３よりも後端３６側である。接続部３２は、図４に示すように、端子金具３における延在方向の先端３５側に設けられ、回路基板５に対して半田６を介して導通可能に電気的に接続するように形成されている。本実施形態における接続部３２は、ダボ３３よりも先端３５側である。ダボ３３は、図４に示すように、接続部３２より延在方向における後端３６側に設けられる。ダボ３３は、例えば図５に示すように、比較的単純な構造の突起や段差から成る。ダボ３３は、表面部３３ａと、変形部３３ｂと、内部露出面３３ｃと、を有している。なお、本実施形態におけるダボ３３は、延在方向の後端３６側が本体部３１と連続しており、延在方向の先端３５側が接続部３２に連続している。

表面部３３ａは、ダボ３３におけるプレス成型時に加工されない部分であり、図５に示すように、対向方向に対向して形成されている。表面部３３ａは、外層３ｃが露出しており、延在方向の後端３６側が本体部３１と連続しており、延在方向の先端３５側が接続部３２に連続している。変形部３３ｂは、ダボ３３におけるプレス成形時に加工される部分であり、図５に示すように、ダボ３３におけるプレス面および突出部分である。変形部３３ｂは、幅方向において表面部３３ａを間に挟み、かつ幅方向において突出して形成されている。一対の変形部３３ｂは、幅方向における一対の変形部３３ｂを合わせた長さがスルーホール５ａの径よりも大きく形成されている。つまり、変形部３３ｂは、延在方向の先端３５側の一部が回路基板５の上方向の面に当接するよう形成されている。本実施形態における変形部３３ｂは、幅方向における一対の変形部３３ｂを合わせた長さが延在方向における先端３５側から後端３６側に向かって小さくなるように、傾斜形状に形成されている。

内部露出面３３ｃは、ダボ３３におけるプレス成型時に内層３ｂが露出される部分であり、図５に示すように、対向方向における両端のうち一端が表面部３３ａに連結され、他端が変形部３３ｂに連結されて形成されている。つまり、内部露出面３３ｃにおいては、第１の金属が露出していることとなる。なお、内部露出面３３ｃは、阻害面３３ｃ₁を有しており、図５に示すように、一対の内部露出面３３ｃにおける延在方向の後端３６側に設けられている。一対の阻害面３３ｃ₁は、幅方向における外側に向かって形成されている。本実施形態における一対の阻害面３３ｃ₁は、延在方向の後端３６側に進むにつれて先細りとなっていき、互いが離れる方向に向かうように湾曲することで、延在方向の後端３６側の端部が、端子金具３における幅方向に対向する面に繋がるよう形成されている。

圧入部３４は、ダボ３３より延在方向の後端３６側に設けられており、ハウジング２の端子圧入孔２３ａに圧入されるものである。本実施形態における圧入部３４は、ダボ３３と同形状であり、幅方向における一対の変形部を合わせた長さが端子圧入孔２３ａの径よりも大きく形成されている。また、幅方向における一対の変形部を合わせた長さが延在方向における先端３５側から後端３６側に向かって小さくなるように、傾斜形状に形成されている。本実施形態におけるダボ３３および圧入部３４は、１つのプレス成型機で成型することができる。

アライニングプレート４は、図３に示すように、樹脂から形成され、細長の平板状に形成されている。アライニングプレート４は、ハウジング２に圧入もしくは係止させる構造を設けることで、ハウジング２に固定することが可能となっており、ハウジング２に取り付けられた状態でハウジング２の底面に沿って配置される。なお、アライニングプレート４は、表裏に貫通する複数の位置決め孔４１が形成されており、各位置決め孔４１に各端子金具３を挿通可能となっている。

回路基板５は、種々の電子部品（図示せず）が実装され、電気的に接続する電子回路を構成するものである。回路基板５は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、紙エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁性の材料からなり、銅等の導電性の材料によって配線パターン（図示せず）が印刷されている。回路基板５は、スルーホール５ａと、導電部５ｂと、を有している。

スルーホール５ａは、図６に示すように、各端子金具３にそれぞれ対応して設けられており、回路基板５において、所定の箇所に端子金具３が挿入されるよう形成されている。各スルーホール５ａの径は、幅方向における一対の変形部３３ｂを合わせた長さよりも小さくなるよう設定されている。導電部５ｂは、図６に示すように、銅等の導電性の材料によってスルーホール５ａの内周面および開口縁部に形成されたものであり、回路基板５に形成された回路パターンに導通接続される。

次に、本実施形態の端子金具３の製造方法について説明する。まず、銅板からプレス成型により端子金具３を成型する。この成型の際に、端子金具３は、直線状に形成するが、ダボ３３は形成しない。次に、端子金具３の全体にニッケル下地めっきを施し、端子金具３の全体に錫めっきを施すようにする。これにより、母材３ａに内層３ａと外層３ｂとからなる２層のめっき層を形成する。次に、端子金具３の延在方向の先端３５側における対向方向において向かい合う表面部分に対して、対向方向にプレスすることで、幅方向における外側に向かって突出する変形部３３ｂを成型するとともに、内部露出面３３ｃを形成する。これにより、端子金具３に対してダボ３３が形成される。次に、端子金具３の延在方向の後端３６側における対向方向において向かい合う表面部分を、対向方向にプレスすることで、圧入部３４を形成する。

次に、本実施形態のコネクタ１の組み立て方法について説明する。まず、直線状に形成された各端子金具３の後端３６側に設けられた圧入部３４をハウジング２の各端子圧入孔２３ａにそれぞれ圧入する。次に、各端子金具３の先端３５側を９０度曲げて、下方向と平行にすることで、ハウジング２の底面から突出させる。次に、各端子金具３の先端３５側をアライニングプレート４の各位置決め孔４１に挿入し、各位置決め孔４１に対して各端子金具３の接続部３２およびダボ３３を挿通させることで、アライニングプレート４がハウジング２に固定され、コネクタ１の組み立てが完了する。

次に、コネクタ１の回路基板５に対する実装方法について説明する。まず、図６に示すように、回路基板５の上面に、スクリーン印刷機でクリーム状の半田６をスルーホール５ａの開口に印刷することにより、クリーム状の半田６を回路基板５に対して塗布する。次に、各スルーホール５ａに対して各端子金具３をそれぞれ挿入する。ここで、図７に示すように、各端子金属３のダボ３３は、回路基板５の上面にそれぞれ当接する。次に、回路基板５をリフロー炉（図示せず）に通してリフロー半田付けを行う。ここで、クリーム状の半田６は、リフロー炉の熱によって溶融し、半田６に包含されるフラックスが各端子金具３の外層３ｃに濡れ広がる。このとき、各ダボ３３の内部露出面３３ｃには、半田６の主成分である錫よりも濡れ性の低いニッケルを露出しているので、各ダボ３３においては、半田６の吸い上がりを抑制することができる。また、各端子金具３の接続部３２には、ニッケルよりも濡れ性の高い錫を主成分とする外層３ｃが露出していることとなるので、各接続部３２においてニッケルが露出していないので、半田６が溜まり易くなる。

以上で説明したコネクタ１によれば、ダボ３３が、表面部３３ａを間に挟み、延在方向と対向方向と直交する幅方向に延びる一対の変形部３３ｂを有しており、幅方向における一対の変形部３３ｂを合わせた長さがスルーホール５ａの径よりも大きくなるよう形成されている。この形状により、ダボ３３の一対の変形部３３ｂが回路基板５にそれぞれ当接するため、回路基板５から端子金具３の先端３５までの端子出代を一定に保つことが可能となる。また、ダボ３３の内部露出面３３ｃに半田６の主成分である金属よりも濡れ性の低い第１の金属を露出させ、端子金具３の表面に第１の金属よりも濡れ性の高い第２の金属を主成分とする最外層からなる複数のめっき層が形成されている。これにより、ダボ３３における半田６の吸い上がりを抑制することができる。以上のことから、接続部３２における半田６の濡れ性のばらつきを抑制し、また、複数の端子金具３を同時に回路基板５に搭載する場合であっても、回路基板５とダボ３３の内部露出面３３ｃとの相対位置を一定に保つことが可能となる。また、端子金具３が回路基板５の導電部５ｂと確実に導通接続させることができ、複数の端子金具３を同時に回路基板５に搭載する場合であっても、端子金具３において、半田６の吸い上がりが均一となり、端子金具３回路基板１０との接続信頼性の低下を抑制することができる。

また、内部露出面３３ｃはプレスにより形成されるが、プレス工程により、内部露出面３３ｃに濡れ性の低い第１の金属を露出させつつ、端子金具３に濡れ性の高い第２の金属を形成することが可能となるため、従来通りのめっき工程、プレス工程で接続部３２および内部露出面３３ｃを製造することができる。

また、半田６は錫を主成分とする金属とし、第１の金属はニッケルとし、第２の金属は錫をすることで、接続部３２においてめっき層の最外層である外層３ｃが錫を主成分とする金属を形成させ、内部露出面３３ｃにニッケルを露出させる。従って、従来通りの電気的性能を維持し、かつ従来通りの材料で内部露出面３３ｃおよび接続部３２が形成された端子金具３を製造することができる。

また、一対の内部露出面３３ｃに設けた阻害面３３ｃ₁が、幅方向における外側に向かうよう形成されていることで、半田６が延在方向の後端３６側に吸い上がるのを阻害面３３ｃ₁が阻むこととなる。従って、ダボ３３における半田６の吸い上がりをさらに抑制することができる。

また、上記実施形態においては、各端子金具３の母材３ａは銅からなるが、この形状に限定されるものではなく、例えば銅合金や鉄からなる金属材料であっても良い。

また、上記実施形態においては、各端子金具３の内層３ｂはニッケルからなるが、この形状に限定されるものではなく、半田６の主成分である金属よりも濡れ性の低い金属であれば、ニッケル以外の金属材料であってもよく、例えばニッケル合金からなる金属材料であってもよい。

また、上記実施形態においては、各端子金具３の外層３ｃは錫からなるが、この形態に限定されるものではなく、内層３ｂの主成分である第１の金属よりも濡れ性の高い金属であれば、錫以外の金属材料であっても良く、例えば錫合金や金からなる金属材料であっても良い。

また、上記実施形態においては、一対の内部露出面３３ｃは内層３ｂが露出されているが、この形態に限定されるものではなく、例えば内層３ｂおよび母材３ａが露出されていてもよい。

また、上記実施形態においては、一対の内部露出面３３ｃは、延在方向の後端３６側に阻害面３３ｃ₁を設けているが、この形状に限定されるものではなく、阻害面３３ｃ₁を設けなくとも良い。

また、上記実施形態においては、一対の阻害面３３ｃ₁は、互いが離れる方向に向かうよう湾曲しているが、この形状に限定されるものではなく、例えば、延在方向の後端３６側の端部が、端子金具３における幅方向に対向する面に繋がるよう屈曲し、延在することで、一対の阻害面３３ｃ₁が延在方向の後端３６側に向かう方向と対向するよう形成されていても良い。

また、上記実施形態においては、各端子金具３は、母材３ａに、内層３ｂ、外層３ｃからなる２層のめっき層が形成されている。しかし、この形態に限定されるものではなく、例えば、３層やそれ以上の層からなるめっき層であっても良い。この形態の場合、いずれかの内層３ｂに半田６の主成分である金属よりも濡れ性の低い第１の金属を主成分とする層が含まれており、最外層である外層３ｃに第１の金属よりも濡れ性の高い第２の金属を主成分とする層であれば良い。

また、上記実施形態においては、一対の変形部３３ｂは、幅方向における外側に向かって突出するが、この形状に限定されるものではなく、例えば、対向方向に延びていても良い。

また、上記実施形態においては、圧入部３４は、ダボ３３と同形状であるが、この形状に限定されるものではなく、圧入部３４とダボ３３が異なる形状であっても良い。

１ コネクタ
２ ハウジング
３ 端子金具
３ｂ 内層
３ｃ 外層
３２ 接続部
３３ ダボ
３３ａ 表面部
３３ｂ 変形部
３３ｃ 内部露出面
３３ｃ₁ 阻害面
３５ 先端
３６ 後端
４ アライニングプレート
５ 回路基板
５ａ スルーホール
５ｂ 導電部
６ 半田

Claims (3)

1. 先端が回路基板に向けて延在方向に延在する端子金具であって、
   先端側に設けられ、かつ前記回路基板のスルーホールの内周面および開口縁部に形成された導電部と半田を介して導通可能に電気的に接続される接続部と、
   前記接続部より延在方向における先端側と反対側である後端側に設けられるダボと、
   前記半田の主成分である金属よりも濡れ性の低い第１の金属を主成分とする内層と、前記第１の金属よりも濡れ性の高い第２の金属を主成分とする最外層とを含むめっき層と、
   を有し、
   前記ダボは、
   延在方向と直交する対向方向において対向する表面部と、
   延在方向および対向方向と直交する幅方向において前記表面部を間に挟み、かつ幅方向において突出する一対の変形部と、
   対向方向における両端のうち一端が前記表面部に連結され、他端が前記変形部に連結される内部露出面と、
   を有し、
   前記一対の変形部は、幅方向における前記一対の変形部を合わせた長さが前記スルーホールの径よりも大きく形成され、
   前記一対の内部露出面は、少なくとも前記第１の金属が露出している、
   ことを特徴とする端子金具。
2. 請求項１に記載の端子金具において、
   前記半田は、錫を主成分とするものであり、
   前記第１の金属は、ニッケルであり、
   前記第２の金属は、錫である、
   端子金具。
3. 請求項１または２に記載の端子金具において、
   前記一対の内部露出面は、延在方向の後端側に阻害面がそれぞれ形成され、
   前記阻害面は、幅方向において外側に向かって形成される、
   端子金具。