JP2004185866A - コネクタ装置およびコネクタ用リード端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、リード端子の表面に金属酸化層を精度よく簡単に形成することができ、リード端子の半田付け強度を高めつつ、リード端子の接続不良を防止できるコネクタ装置の提供を目的とする。
【解決手段】コネクタ装置は、コネクタボディ（９，２１）と、このコネクタボディに支持された複数のリード端子（１０，２２）とを備えている。リード端子は、パッド（３ａ，３ｂ）に半田付けされる第１の部分（１６，２６）と、この第１の部分に連続するとともに、電気的な接点となる第２の部分（１７，２７）と、これら第１の部分と第２の部分との間の表面に形成された金属酸化層（３５，３６）とを有している。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板のパッドにリフロー半田付けされた複数のリード端子を有するコネクタ装置およびコネクタ用リード端子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばポータブルコンピュータや携帯電話のような電子機器では、複数のプリント配線板の間をコネクタ装置を介して電気的に接続することが行なわれている。コネクタ装置は、合成樹脂製のコネクタボディと、このコネクタボディに支持された複数のリード端子とを備えている。
【０００３】
リード端子は、プリント配線板のパッドにリフロー半田付けされた第１の部分と、この第１の部分から起立する第２の部分とを有し、この第２の部分が接続すべき相手側のハーネスや端子に電気的に接触する接点となっている。
【０００４】
ところで、最近では電子機器の小型化要求に伴い、プリント配線板のパッドの高密度化およびコネクタ装置のコンパクト化が進んでいる。このため、特にコネクタ装置にあっては、リード端子のピッチが微細化するとともに、これらリード端子の第１の部分および第２の部分の幅や長さが益々小さくなる傾向にある。
【０００５】
リード端子の第１の部分が小さくなると、第１の部分とパッドとの接触面積が減少し、リード端子の半田付け強度が低下する。この結果、コネクタ装置に接続すべき相手側のハーネスや端子を嵌め込んだ時に、その衝撃により第１の部分とパッドとの半田付け部にクラックが生じることがあり、導通不良が発生し易くなる。
【０００６】
半田付け強度の低下を補うためには、パッドに印刷する半田ペーストの供給量を増やすことが考えられる。しかしながら、リード端子は、第１および第２の部分の小形化によりパッドに接する第１の部分から第２の部分までの距離が短くなっているので、リフロー半田付け時に、リード端子の第２の部分の温度がパッドよりも先に高くなることがあり得る。
【０００７】
この結果、第２の部分の濡れ力の方がパッドの濡れ力よりも大きくなったり、濡れ開始時間が早くなり、パッド上で溶融した半田が第２の部分に這い上がってしまう。よって、パッドに半田が十分に付着せず、リード端子の半田付け強度が不足する。
【０００８】
それとともに、第２の部分に這い上がった半田は、第２の部分を覆うとともに、接続すべき相手側のハーネスや端子との間に介在される。すると、半田は空気との接触により酸化し易いとともに、この半田に含まれるフラックス成分は電気絶縁性を有するので、この酸化した半田およびフラックス成分によって第２の部分とハーネスあるいは端子との間の電気的な導通が妨げられてしまう。よって、半田の這い上がりは、オープン不良を招く原因となる。
【０００９】
一方、アルミ合金製の複数のコンタクトを有する高密度コネクタにおいて、上記コンタクトのうち絶縁を必要とする箇所にアルマイト処理を施したものが知られている。この従来のコネクタでは、コンタクトのうち外部回路導体に半田付けされる部分および電気的な導通をなす部分がめっき層で覆われているとともに、それ以外の箇所が絶縁皮膜によって覆われている（例えば特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２２３２９１号公報（第３頁〜第４頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１は、専ら表面に絶縁処理を施した金属製スペーサを用いて隣り合うコンタクト間の絶縁およびコンタクトの配列を保持するための構成を開示しているに止まっている。
【００１２】
すなわち、半田付けとの関連性は、単に半田付け時の熱によってスペーサの温度が高くなってもコンタクトの配置に狂いを来すことがないという点に集約され、コンタクトの表面の絶縁皮膜が溶けた半田の流れに及ぼす影響に至っては、何等言及されていない。
【００１３】
本発明の目的は、リード端子の表面に金属酸化層を精度よく簡単に形成することができ、リード端子の半田付け強度を高めつつ、リード端子の接続不良を防止できるコネクタ装置およびコネクタ用リード端子の製造方法を得ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るコネクタ装置は、
コネクタボディと、このコネクタボディに支持された複数のリード端子とを具備している。上記リード端子は、パッドに半田付けされる第１の部分と、この第１の部分に連続するとともに、電気的な接点となる第２の部分と、これら第１の部分と第２の部分との間の表面に形成された金属酸化層とを有することを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、金属酸化層は、リード端子の表面を局部的に溶かして酸化させることで得られる。このため、半田の濡れ性が低い別な材料でリード端子の表面を覆うものとの比較において、金属酸化層を精度よく簡単に形成することができ、リード端子一個当たりのコストを低減できる。
【００１６】
リード端子の表面の金属酸化層は、半田濡れ性が劣るために、溶けた半田がリード端子に沿って第２の部分の方向に移動しようとしても、この半田は金属酸化層との接触によりはじかれる。よって、第２の部分に向かう半田の流れが金属酸化層の位置で遮断され、半田の多くがパッドと第１の部分との間に止まる。
【００１７】
この結果、パッドと第１の部分との間に良好な半田フィレットを形成することができ、リード端子の半田付け強度を高めることができる。さらに、リード端子の第２の部分が半田および半田中に含まれるフラックス成分によって覆われずに済み、リード端子の接続不良を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態を、図１ないし図５にもとづいて説明する。
【００１９】
図１および図２において、符号１は第１のプリント配線板、符号２は第２のプリント配線板を示している。第１のプリント配線板１および第２のプリント配線板２は、間隔を存して平行に配置されている。これら第１および第２のプリント配線板１，２は、互いに向かい合う実装面１ａ，２ａを有し、これら実装面１ａ，２ａに夫々多数の短冊状のパッド３ａ，３ｂが形成されている。
【００２０】
パッド３ａ，３ｂは、互いに間隔を存して一列に並んでいる。パッド３ａ，３ｂの表面は、半田層４によって覆われている。半田層４は、半田ペーストをパッド３ａ，３ｂの表面に印刷することにより形成され、この半田ペーストはフラックスを含有している。
【００２１】
第１のプリント配線板１および第２のプリント配線板２は、コネクタ装置としてのスタッキングコネクタ６を介して電気的に接続されている。スタッキングコネクタ６は、着脱可能な第１のコネクタ７と第２のコネクタ８とを備えている。
【００２２】
図２に示すように、第１のコネクタ７は、第１のプリント配線板１の実装面１ａに実装されている。第１のコネクタ７は、合成樹脂製のコネクタボディ９と多数の第１のリード端子１０とを有している。コネクタボディ９は、パッド３ａの配列方向に沿って延びている。このコネクタボディ９は、実装面１ａに支持された底壁１１ａと、この底壁１１ａから起立する一対の側壁１１ｂ，１１ｃとを備えている。側壁１１ｂ，１１ｃは、コネクタボディ９の長手方向に沿って延びているとともに、互いに間隔を存して平行に配置されている。底壁１１ａおよび側壁１１ｂ，１１ｃは、互いに協働してコネクタボディ９の内部に嵌合室１２を構成している。この嵌合室１２は、底壁１１ａとは反対側に向けて開口している。
【００２３】
第１のリード端子１０は、コネクタボディ９に支持されている。第１のリード端子１０は、コネクタボディ９の側壁１１，１１ｃに沿うとともに、互いに間隔を存して一列に並んでおり、隣り合う第１のリード端子１０のピッチＰ１は、パッド３ａのピッチと対応している。
【００２４】
図４に示すように、第１のリード端子１０は、例えば銅を主要材料とする基材１４を有し、この基材１４の表面が金めっき層１５で覆われている。この第１のリード端子１０は、第１の部分１６と第２の部分１７とを備えている。第１の部分１６は、上記パッド３ａに対応する大きさの断面角形のピン状をなしている。この第１の部分１６は、コネクタボディ９の底壁１１ａに沿って配置されているとともに、上記パッド３ａと向かい合うように底壁１１ａの外方に露出している。
【００２５】
第２の部分１７は、上記コネクタボディ９の側壁１１ｂ，１１ｃの内面に一列に並べて配置され、上記嵌合室１２に露出している。このため、第２の部分１７は、上記第１の部分１６と直交する方向に延びており、これら第１の部分１６と第２の部分１７との境界部分に直角に折り曲げられた角部１８が形成されている。
【００２６】
さらに、第２の部分１７は、底壁１１ａに開けた嵌合孔１９に嵌め込まれている。この嵌め込みにより、第２の部分１７のうち角部１８に連なる端部が底壁１１ａに保持され、この角部１８が底壁１１ａの外方に露出している。
【００２７】
図２および図４の（Ａ）に示すように、第１のリード端子１０の第１の部分１６は、第１のプリント配線板１のパッド３ａにリフロー半田付けされている。この半田付け作業は、第１のコネクタ７が搭載された第１のプリント配線板１をリフロー炉に収容して加熱することで行なわれる。この加熱により、パッド３ａに積層された半田層４が溶融する。この溶けた半田は、パッド３ａや第１のリード端子１０の第１の部分１６に沿って広がり、第１の部分１６の外周縁部とパッド３ａとの間に跨る半田フィレット２０を形成する。これにより、パッド３ａと第１のリード端子１０とが機械的かつ電気的に接合される。
【００２８】
一方、上記第２のコネクタ８は、第２のプリント配線板２の実装面２ａに実装されている。第２のコネクタ８は、合成樹脂製のコネクタボディ２１と多数の第２のリード端子２２とを有している。コネクタボディ２１は、パッド３ｂの配列方向に沿って延びている。このコネクタボディ２１は、実装面２ａに支持された底壁２３ａと、この底壁２３ａの中央から起立する端子支持壁２３ｂとを有している。端子支持壁２３ｂは、第１のコネクタ７の嵌合室１２に取り外し可能に嵌まり込み、この嵌合により、第１のコネクタ７のコネクタボディ９と第２のコネクタ８のコネクタボディ２１とが互いに結合される。
【００２９】
第２のリード端子２２は、コネクタボディ２１に支持されている。第２のリード端子２２は、コネクタボディ２１の端子支持壁２３ｂに沿うとともに、互いに間隔を存して一列に並んでおり、隣り合う第２のリード端子２２のピッチは、パッド３ｂのピッチおよび第１のリード端子１０のピッチＰ１と対応している。
【００３０】
第２のリード端子２２は、上記第１のリード端子１０と同様に、例えば銅を主要材料とする基材２４を有し、この基材２４の表面が金めっき層２５で覆われている（図５参照）。この第２のリード端子２２は、第１の部分２６と第２の部分２７とを備えている。第１の部分２６は、上記第２のプリント配線板２のパッド３ｂに対応する大きさの断面角形のピン状をなしている。この第２の部分２６は、コネクタボディ２１の底壁２３ａに沿って配置されているとともに、上記パッド３ｂと向かい合うように底壁２３ａの外方に露出している。
【００３１】
第２の部分２７は、端子支持壁２３ｂの側面に一列に並べて配置されている。この第２の部分２７は、板状の基部２８、接触片２９およびばね部３０を有している。基部２８は、底壁２３ａに開けた嵌合孔３１に嵌め込まれており、この基部２８のうち上記第１の部分２６に連なる端部が底壁２３ａの外方に露出している。
【００３２】
接触片２９は、基部２８から一体に延出されて、上記第１の部分２６と略直交する方向に延びている。この接触片２９は、端子支持壁２３ｂの側面に露出しており、上記第１のコネクタ７のコネクタボディ９と第２のコネクタ８のコネクタボディ２１とを互いに結合した時に、上記第１のリード端子１０の第２の部分１７に接触する。したがって、第１のリード端子１０の第２の部分１７および第２のリード端子２２の接触片２９は、第１のコネクタ７と第２のコネクタ８との間の電気的な接続をなす接点となっている。
【００３３】
ばね部３０は、接触片２９の先端に連続して形成されており、Ｕ字状に折れ曲がった一対の曲げ部を有している。このばね部３０は、接触片２９と端子支持壁２３ｂとの間に介在されて、接触片２９を端子支持壁２３ｂから遠ざかる方向に弾性的に付勢している。
【００３４】
図２および図５に示すように、第２のリード端子２２の第１の部分２６は、第２のプリント配線板２のパッド３ｂにリフロー半田付けされている。この半田付け作業は、第２のコネクタ８が搭載された第２のプリント配線板２をリフロー炉に収容して加熱することで行なわれる。この加熱により、パッド３ｂに積層された半田層４が溶融する。この溶けた半田は、パッド３ｂや第２のリード端子２２の第１の部分２６に沿って広がり、第１の部分２６の外周縁部とパッド３ｂとの間に跨る半田フィレット３２を形成する。これにより、パッド３ｂと第２のリード端子２２とが機械的かつ電気的に接合される。
【００３５】
図１、図２および図４に示すように、第１のコネクタ７の第１のリード端子１０は、その角部１８の付近の表面に金属酸化層３５を有している。金属酸化層３５は、上記角部１８の付近の表面にレーザービームを照射し、表面の金めっき層１５を空気中で加熱して例えば数μｍ〜数十μｍの深さに亘って溶かすことにより形成したものである。この金属酸化層３５は、第１のリード端子１０の表面に露出する金めっき層１５よりも半田濡れ性およびフラックス濡れ性が低い。
【００３６】
本実施形態の場合、上記レーザービームの照射作業は、第１のリード端子１０の第２の部分１７をコネクタボディ９の嵌合孔１９に嵌め込んだ後、言い換えれば、角部１８の表面を底壁１１ａの外方に露出させた状態で実行される。この金属酸化層３５は、第１のリード端子１０の第１の部分１６よりも第２の部分１７の方向に僅かにずれた位置に形成されており、第１の部分１６が重なり合うパッド３ａから離れている。さらに、図４の（Ｂ）に示すように、金属酸化層３５は、第１のリード端子１０の周方向に連続して形成されている。
【００３７】
図１、図２および図５に示すように、第２のコネクタ８の第２のリード端子２２は、その基部２８と第１の部分２６との境界部分に金属酸化層３６を有している。金属酸化層３６は、上記第１のリード端子１０の金属酸化層３５と同様に、上記境界部分の表面にレーザービームを照射し、表面の金めっき層１５を空気中で加熱して例えば数μｍ〜数十μｍの深さに亘って溶かすことにより形成したものである。この金属酸化層３６は、第２のリード端子２２の表面に露出する金めっき層２５よりも半田濡れ性およびフラックス濡れ性が低い。
【００３８】
上記レーザービームの照射作業は、第２のリード端子２２の基部２８をコネクタボディ２１の嵌合孔３１に嵌め込んだ後、言い換えれば、基部２８と第１の部分２６との境界部分の表面を底壁２３ａの外方に露出させた状態で実行される。この金属酸化層３６は、第１の部分２６が重なり合うパッド３ｂから離れているとともに、第２のリード端子２２の周方向に連続して形成されている。
【００３９】
このような構成のスタッキングコネクタ６によると、第１および第２のリード端子１０，２２は、夫々パッド３ａ，３ｂに半田付けされる第１の部分１６，２６と電気的な接点となる第２の部分１７，２７との間に金属酸化層３５，３６を有し、これら金属酸化層３５，３６は、半田濡れ性およびフラックス濡れ性が第１および第２のリード端子１０，２２の表面の金めっき層１５，２５よりも低い。
【００４０】
このため、第１および第２のコネクタ７，８を第１および第２のプリント配線板１，２にリフロー半田付けする時に、パッド３ａ，３ｂの上で溶けた半田が第１および第２のリード端子１０，２２の第２の部分１７，２７に向けて這い上がろうとしても、この半田は金属酸化層３５，３６との接触によりはじかれる。よって、第２の部分１７，２７に向かう半田の流れが金属酸化層３５，３６の位置で遮断され、溶けた半田の多くがパッド３ａ，３ｂと第１の部分１６，２６との間に止まる。
【００４１】
しかも、金属酸化層３５，３６は、パッド３ａ，３ｂから離れているので、溶けた半田がパッド３ａ，３ｂと第１の部分１６，２６との間に十分に回り込む。したがって、良好な半田フィレット２０，３２を形成することができ、第１および第２のリード端子１０，２２の半田付け強度が向上する。
【００４２】
さらに、金属酸化層３５，３６の存在により、溶けた半田の這い上がりが阻止されるので、第１および第２のリード端子１０，２２の第２の部分１６，２６が半田および半田中に含まれるフラックス成分によって覆われ難くなる。この結果、第１のコネクタ７と第２のコネクタ８とを結合した時に、互いに接触し合う第２の部分１７，２７の間に酸化した半田やフラックス成分が介在されることはなく、第１および第２のリード端子１０，２２の接続不良を防止できる。
【００４３】
加えて、金属酸化層３５，３６は、単に第１および第２のリード端子１０，２２の表面を局部的に加熱して溶かし、酸化させることによって得られる。このため、リード端子の表面に半田の濡れ性が低いニッケルめっきを施したり、あるいは半田レジストを付着させるものとの比較において、金属酸化層３５，３６を精度よく簡単に形成することができる。
【００４４】
したがって、特にスタッキングコネクタ６の小型化によって第１および第２のリード端子１０，２２の形状が小さい場合でも、第１および第２のリード端子１０，２２に対するレーザービームの照射位置を定めるだけの作業で金属酸化層３５，３６を高精度に形成することができる。よって、高精度な半田印刷装置やレジスト塗布装置が不要となり、コストの低減が可能となるといった利点がある。
【００４５】
なお、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。
【００４６】
図６は、本発明の第２の実施の形態を開示している。この第２の実施の形態は、例えば第１のリード端子１０の表面の金めっき層１５に、複数の金属酸化層４１を周方向に間隔を存して形成したものである。
【００４７】
この構成によると、個々の金属酸化層４１が点状となり、第１のリード端子１０の周方向に不連続の状態で形成される。そのため、酸化による第１のリード端子１０の強度低下が抑えられ、金属酸化層４１で半田の這い上がりを防止しつつ、第１のリード端子１０の変形や折損事故を回避することができる。
【００４８】
上記第１および第２の実施の形態では、第１および第２のリード端子の表面の金めっき層を溶かして金属酸化層を形成したが、例えばリード端子の基材を露出させて、この基材の表面に直接金属酸化層を形成しても良い。
【００４９】
さらに、上記第１の実施の形態では、リード端子の第１および第２の部分の全てを金めっき層で覆うようにしたが、本発明はこれに制約されない。例えば銅が基材の場合に、第１の部分では基材の表面を半田めっき層あるいは錫めっき層で覆うとともに、第２の部分では基材の表面を金めっき層で覆い、第１の部分と第２の部分とでめっき層の材質を異ならせてもよい。
【００５０】
図７は、本発明の第３の実施の形態を開示している。
【００５１】
この第３の実施の形態は、例えば第２のリード端子２２の成形過程において、この第２のリード端子２２に金属酸化層３６を形成するようにしたものであって、第２のリード端子２２の構成は上記第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
図７は、複数の第２のリード端子２２を金属素材から打ち抜いた状態のリードフレーム５０を開示している。リードフレーム５０は、複数の第２のリード端子２２を一列に並べて保持する外枠５１を有している。第２のリード端子２２は、夫々その第１の部分２６および第２の部分２７の基部２８が複数の切り離し可能な連結バー５２を介して外枠５１に保持されている。
【００５３】
そして、この第３の実施の形態では、第２のリード端子２２を外枠５１から切り離す以前の段階で、リードフレーム５０にレーザ加工を施している。これにより、各第２のリード端子２２の第１の部分２６と基部２８との境界部分にレーザービームが照射され、この境界部分に金属酸化層３６が形成される。
【００５４】
このような構成によれば、複数の第２のリード端子２２に一括して金属酸化層３６を形成することができる。このため、量産性が向上し、第２のリード端子２２の一個当たりのコストが下がるといった利点がある。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、金属酸化層を精度よく簡単に形成することができ、低コストを維持しつつ、リード端子の半田付け強度を高め、なおかつリード端子の接続不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態において、第１のコネクタと第２のコネクタとを互いに接続した状態を示すスタッキングコネクタの断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態において、第１のコネクタと第２のコネクタとを互いに分離した状態を示すスタッキングコネクタの断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る第１のコネクタの斜視図。
【図４】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態において、第１のリード端子をパッドに半田付けした状態を示す断面図。（Ｂ）は、図４の（Ａ）のＦ４−Ｆ４線に沿う断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態において、第２のリード端子をパッドに半田付けした状態を示す断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る第１のリード端子の断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す平面図。
【符号の説明】
３ａ，３ｂ…パッド
９，２１…コネクタボディ
１０，２２…リード端子（第１のリード端子、第２のリード端子）
１６，２６…第１の部分
１７，２７…第２の部分
３５，３６，４１…金属酸化層

Claims (10)

1. コネクタボディと、このコネクタボディに支持された複数のリード端子とを有するコネクタ装置において、
   上記リード端子は、パッドに半田付けされる第１の部分と、この第１の部分に連続するとともに、電気的な接点となる第２の部分と、これら第１の部分と第２の部分との間の表面に形成された金属酸化層とを有することを特徴とするコネクタ装置。
2. 請求項１の記載において、上記金属酸化層は、上記リード端子の第１の部分よりも半田濡れ性およびフラックス濡れ性が低いことを特徴とするコネクタ装置。
3. 請求項１又は請求項２の記載において、上記リード端子の第２の部分は、上記第１の部分と交差する方向に延びていることを特徴とするコネクタ装置。
4. 請求項３の記載において、上記リード端子の金属酸化層は、上記第１の部分よりも上記第２の部分の方向にずれた位置に形成され、この金属酸化層が上記パッドから離れていることを特徴とするコネクタ装置。
5. 請求項１又は請求項２の記載において、上記リード端子は、金属基材と、この金属基材を覆うめっき層とを有し、上記金属酸化層は、上記めっき層に一体に形成されていることを特徴とするコネクタ装置。
6. 請求項１又は請求項２の記載において、上記金属酸化層は、上記リード端子の周方向に連続して形成されていることを特徴とするコネクタ装置。
7. 請求項１又は請求項２の記載において、上記金属酸化層は、上記リード端子の周方向に間隔を存して形成されていることを特徴とするコネクタ装置。
8. 請求項１の記載において、上記コネクタボディに支持されたリード端子は、このコネクタボディを他のコネクタボディに嵌合させた時に、この他のコネクタボディに支持されたリード端子に接触することを特徴とするコネクタ装置。
9. パッドに半田付けされる第１の部分と、この第１の部分に連続するとともに、電気的な接点となる第２の部分とを有するコネクタ用リード端子を製造する方法であって、
   上記第１の部分と上記第２の部分との間の表面を加熱することにより、この表面に金属酸化層を形成したことを特徴とするコネクタ用リード端子の製造方法。
10. 請求項９の記載において、上記金属酸化層は、上記表面にレーザビームを照射することにより得られることを特徴とするコネクタ用リード端子の製造方法。

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