JP5117872B2 - 保持部材、保持部材が電気回路基板に実装された実装構造、および保持部材を備えた電子部品 - Google Patents

保持部材、保持部材が電気回路基板に実装された実装構造、および保持部材を備えた電子部品 Download PDF

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Description

本発明は、電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入されて電気回路基板に電子部品を保持する保持部材、このような保持部材が電気回路基板に実装された実装構造、およびこのような保持部材を備えた電子部品に関する。
従来より、例えばコネクタのような電子部品を電気回路基板に実装する技術として、電子部品に取り付けた保持部材を電気回路基板に形成されたスルーホールに押し込むことによって電気回路基板に電子部品を保持する技術が知られている。また、電子部品を電気回路基板に強固に固定するために、保持部材は、電気回路基板にはんだ付けされる場合がある。
このような保持部材として、例えば、金属板を打抜き加工して形成された平面的な保持部材を面内方向において弾性変形させてスルーホールに押し込む技術が提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。この保持部材は、コネクタに固定される頭部から二股状に延びる一対の脚部それぞれの両外側に引掛り部が設けられた形状を有している。保持部材の脚部が電気回路基板のスルーホールに押し込まれると、引掛り部が、電気回路基板のスルーホールを貫通して、電気回路基板に引っ掛かる。従って、コネクタに固定した保持部材がスルーホールに押し込まれただけでまだはんだ付けされていない状態であってもそのコネクタは保持部材によって電気回路基板から脱落しないよう保持される。しかしながら、この保持部材は平面的であり、一対の脚部は面内方向のみに弾性変形するようにされていることから、板厚方向に弾性変位可能なようにされているばねに比べて、弾性変形させるために大きな力を要し、ばね定数を小さくし難い。しかも、弾性変形量が小さく、塑性変形に至らない範囲が狭い。このため、金属板を打抜き加工してなる一対の脚部の切断面が、押し込む際にスルーホール内面に強く接触することとなり、スルーホール内面を損傷してしまうおそれがある。
このような問題に対処した保持部材として、例えば、コネクタに固定される板状の基部からほぼ同じ向きに延び、板厚方向に弾性変位可能な広幅のばね片を有する、互いに対向する一対の脚部を備えた保持部材が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。この保持部材は、スルーホールに押し込まれたときに、一対の脚部が板厚方向に弾性変形する。そして、この保持部材は、スルーホールに押し込まれただけでまだはんだ付けされていない状態で、一対の脚部の外面がスルーホール内面に面接触することによって電気回路基板から脱落しないよう保持される。また、この保持部材によれば、スルーホールに押し込む際にその一対の脚部の外面がスルーホール内面にソフトに面接触することから、スルーホール内面の損傷が防止される。ところが、この保持部材は、脚部の弾性(ばね定数)を大きくすることが困難であるという短所を有する。従って、この保持部材は、スルーホールに押し込まれただけでまだはんだ付けされていない状態における保持力が小さい。そのため、例えば、その状態でコネクタをロボットで掴んで移動させるハンドリング時や、その状態でこの保持部材が強く引っ張られたときなどに、保持部材の脚部がスルーホールから抜けてしまうおそれがある。
実開平6−62486号公報 米国特許第5529514号明細書 特開2007−128772号公報
本発明は、上記事情に鑑み、スルーホール内面を損傷することなく、スルーホールに挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で脚部がスルーホールから抜けてしまうことを防止した保持部材、このような保持部材が電気回路基板に実装された実装構造、およびこのような保持部材を備えた電子部品を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成する本発明の保持部材は、
電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入されてその電気回路基板に電子部品を保持する保持部材であって、
上記電子部品に固定される板状の基部と、
上記基部から延びて上記スルーホールに挿入され、このスルーホールに挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後にこのスルーホールの縁に係止される係止部を有する第1の脚部と、
上記基部から延び上記スルーホールに上記第1の脚部とともに挿入されこのスルーホールの内面と接触して弾性変形し、上記第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に上記係止部をこのスルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持する第2の脚部とを備えたこと特徴とする。
本発明の保持部材は、スルーホールに挿入される第1の脚部が、挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後にスルーホールの縁に係止される係止部を有する。また、本発明の保持部材は、第1の脚部とともにスルーホールに挿入される第2の脚部が、スルーホールに挿入されるときにスルーホールの内面と接触して弾性変形し、第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付ける。従って、本発明の保持部材によれば、スルーホール内面を損傷することがない。また、この第2の脚部は、スルーホールへの挿入後に、第1の脚部の係止部をスルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持する。従って、本発明の保持部材によれば、スルーホールに挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で、スルーホールの縁に係止される係止部によって電気回路基板から脱落しないよう保持され、第1の脚部および第2の脚部がスルーホールから抜けてしまうことが防止される。
ここで、本発明の保持部材は、上記第1の脚部が、この第1の脚部の先端部分に、上記第2の脚部の先端よりもさらに先端側の、その第2の脚部の先端と対面した位置まで延在し、その第2の脚部の、その先端側への伸びを規制する規制部を有するものであることが好ましい。
このような規制部を有する保持部材によれば、第1の脚部および第2の脚部がスルーホールに挿入されるときに弾性変形する第2の脚部が、その挿入時に過度に変形してしまって、挿入後に復元不可能となることが防止される。
また、本発明の保持部材は、上記第2の脚部が、上記基部から上記スルーホールへの挿入の向きに延び、上記第1の脚部に向けて折れ曲がり、その第1の脚部に近接した点から折り返し、ほぼ円弧状に、その第1の脚部から一旦離れて、先端がその第1の脚部に再び近接する位置まで延びた形状を有するものであることも好ましい形態である。
さらに、本発明の保持部材は、当該保持部材は、表面が溶融はんだによって濡れる金属製であることが好ましい。
このような好ましい形態によれば、はんだフロー工程で、溶融はんだが、スルーホール内に上昇し易い。
また、上記目的を達成する本発明の実装構造は、
スルーホールが設けられた電気回路基板と、
上記スルーホールに挿入された脚部を有し、上記電気回路基板に電子部品を保持させる保持部材と、
上記脚部が挿入された状態の上記スルーホールを埋めて上記電気回路基板に上記保持部材を固定するはんだとを備えた実装構造であって、
上記保持部材は、
上記電子部品に固定される板状の基部と、
上記基部から延びて上記スルーホールに挿入され、このスルーホールに挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後にこのスルーホールの縁に係止される係止部を有する第1の脚部と、
上記基部から延び上記スルーホールに上記第1の脚部とともに挿入されこのスルーホールの内面と接触して弾性変形し、上記第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に上記係止部をこのスルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持する第2の脚部とを備えたものであること特徴とする。
本発明の実装構造は、本発明の保持部材を有する実装構造であるため、その保持部材の利点と同様に、保持部材を電気回路基板にはんだ付けして実装するにあたって、スルーホール内面を損傷することがなく、スルーホールに挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で、スルーホールの縁に係止される係止部によって電気回路基板から脱落しないよう保持され、第1の脚部および第2の脚部がスルーホールから抜けてしまうことが防止される。
また、上記目的を達成する本発明の電子部品は、
スルーホールが設けられた電気回路基板に保持される電子部品であって、
上記スルーホールに挿入される脚部を有し、上記電気回路基板に上記電子部品を保持させる保持部材を備え、
上記保持部材は、
上記電子部品に固定される板状の基部と、
上記基部から延びて上記スルーホールに挿入され、このスルーホールに挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後にこのスルーホールの縁に係止される係止部を有する第1の脚部と、
上記基部から延び上記スルーホールに上記第1の脚部とともに挿入されこのスルーホールの内面と接触して弾性変形し、上記第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に上記係止部をこのスルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持する第2の脚部とを備えたものであること特徴とする。
本発明の電子部品は、本発明の保持部材を有する電子部品であるため、その保持部材の利点と同様に、スルーホール内面を損傷することがなく、スルーホールに挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で、スルーホールの縁に係止される係止部によって電気回路基板から脱落しないよう保持され、第1の脚部および第2の脚部がスルーホールから抜けてしまうことが防止される。
本発明によれば、スルーホール内面を損傷することなく、スルーホールに挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で脚部がスルーホールから抜けてしまうことを防止した保持部材、このような保持部材が電気回路基板に実装された実装構造、およびこのような保持部材を備えた電子部品が提供される。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図4は、本発明の保持部材についての一実施形態である保持部材1が電気回路基板50に設けられたスルーホール51に挿入される過程を示す図である。図1〜図4において、図1(a),図2(a),図3(a),図4(a)は斜視図、図1(b),図2(b),図3(b),図4(b)は縦断面図である。
電気回路基板50には、あらかじめスルーホール51が形成されており、スルーホール51の内面およびスルーホール51近傍の電気回路基板50上には、図示しない銅めっき層が形成されている。電気回路基板50の典型的な厚さは、1.2mm〜1.6mmである。
保持部材1は、電気回路基板50に設けられたスルーホール51に実装面50a側から挿入されて電気回路基板50にコネクタを保持するものである。保持部材1は、銅合金、例えば真ちゅう製の板が、打抜き、印圧及び曲げ加工されることにより形成されている。また、保持部材1には、表面が溶融はんだによって濡れるように、例えば錫めっき処理が施されている。尚、保持部材1のめっき処理は、錫めっき処理に限らず、例えばはんだめっき処理や金めっき処理などでもよい。保持部材1は、基部10と、第1の脚部20と、第2の脚部30とから構成されている。
基部10は、矩形状の一辺から下向きに突出した突出部16を有する。基部10の側縁11には、突起12が設けられている。基部10は、コネクタの絶縁ハウジングの側面に設けられた溝に圧入されて固定される。突起12は抜止めのためのものである。また、基部10の上端の折曲部14には、突起15が設けられている。この突起15も、突起12と同様に抜止めのためのものであって、コネクタの絶縁ハウジングへの取付け方に応じて、突起12と突起15のいずれを用いても良い。また、基部10には、曲げモーメントに対する強度を高めるためのリブ13が、印圧加工により形成されている。基部10のうちの、矩形状の一辺から下向きに突出した突出部16からは、第1の脚部20および第2の脚部30が、互いにほぼ同じ向きに延びている。
第1の脚部20は、電気回路基板50に設けられたスルーホール51に、スルーホール51の内面に押し付けられながら挿入される部分である。この第1の脚部20は、スルーホール51に挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後にスルーホール51の縁に引っ掛かる係止部21を有する。また、この第1の脚部20は、第1の脚部20の先端部分に、第2の脚部30の先端31よりもさらに先端側の、第2の脚部30の先端31と対面した位置まで延び、第2の脚部30の、先端側への伸びを規制する規制部22を有する。
第2の脚部30は、スルーホール51に第1の脚部20とともに挿入されるものである。この第2の脚部30は、突出部16の他端側からほぼ直角に折り曲げられてスルーホールへの挿入の向きに延び、第1の脚部20に向けてほぼ直角に折れ曲がり、第1の脚部20に近接した点から折り返し、ほぼ円弧状に、第1の脚部20から一旦離れて、先端31が第1の脚部20の規制部22に再び近接する位置まで延びた形状を有する。このほぼ円弧状部分はばねである。また、この第2の脚部30の幅、すなわち、スルーホール51の内面と接触する部分である、第1の脚部20と対面する面に対する裏面の幅は、板厚よりも大きな幅を有する。そのため、第2の脚部30は、スルーホール51に挿入されるときに、上記裏面がスルーホール51の内面と接触して弾性変形し、第1の脚部20を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に係止部21をスルーホール51の縁に引っ掛かった状態に弾性的に保持する。
本実施形態の保持部材1によれば、スルーホール51内面を損傷することなく、スルーホール51に挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で、スルーホール51の縁に引っ掛かる係止部21によって電気回路基板50から脱落しないよう保持され、第1の脚部20および第2の脚部30がスルーホール51から抜けてしまうことが防止される。
また、本実施形態の保持部材1によれば、規制部22を有することから、第1の脚部20および第2の脚部30がスルーホール51に挿入されるときに弾性変形する第2の脚部30が、その挿入時に過度に変形してしまって、挿入後に復元不可能となることが防止される。
また、本実施形態の保持部材1は、第1の脚部20が、挿入後にスルーホール51の縁に引っ掛かる係止部21を有し、第2の脚部30が、挿入後に係止部21をスルーホール51の縁に引っ掛かった状態に弾性的に保持するといったように、一対をなす第1の脚部20および第2の脚部30が機能を分担し合うように構成されている。そのため、本実施形態の保持部材1は、第2の脚部30が過度に変形(塑性変形)し難いといった利点を有する。
スルーホール51に挿入された保持部材1は、はんだフロー工程において、コネクタの端子と共に電気回路基板50にはんだ付けされる。
続いて、保持部材1が電気回路基板50にはんだにより固定された実装構造を、はんだフロー工程によりはんだ付けが行われる過程とともに説明する。
図5は、上述の保持部材1が、はんだによって電気回路基板50に固定された実装構造60を示す図である。
また、図5は、保持部材1が電気回路基板50にはんだによって固定された実装構造60を示すと同時に、はんだフロー工程で、溶融はんだが電気回路基板50と保持部材1とに付着する様子も示している。ここで、はんだフロー工程での溶融状態にあるはんだ、および固化した状態にあるはんだの双方に同一の符号61を付して説明する。
はんだフロー工程では、保持部材1がスルーホール51に挿入された状態で、電気回路基板50のはんだ面50bが、溶融はんだ61に浸される。すると、スルーホール51の内面51aおよびスルーホール51近傍の実装面50aに形成されている銅めっき層(図示しない)と、保持部材1とが、いずれも溶融はんだ61で濡れる。溶融はんだ61は、第1の脚部20および第2の脚部30の表面およびスルーホール51の内面51aを伝って、スルーホール51内を上昇する。また、溶融はんだ61は、毛細管現象によっても吸い上げられる。やがて、スルーホール51内に吸い上げられた溶融はんだ61は、第1の脚部20および第2の脚部30の表面を伝って上昇する。
この結果、図5に示すように、溶融はんだ61は、スルーホール51を完全に埋め、さらに、スルーホール51から電気回路基板50の実装面50a上に吸い上げられる。そして、電気回路基板50の実装面50a上には、第1の脚部20および第2の脚部30と、電気回路基板50の実装面50aとにまたがるはんだフィレットが形成される。
実装構造60は、はんだフロー工程の後に、溶融はんだ61が冷えて固化することにより形成される。電気回路基板50のはんだ面50b上には、はんだ61により、第1の脚部20および第2の脚部30と、はんだ面50bとにまたがるはんだフィレットが形成され、さらに、実装面50a上にも、第1の脚部20および第2の脚部30と、実装面50aとにまたがるはんだフィレットが形成されている。なお、図5に示す実装構造60が、本発明の実装構造の一例に相当する。
本実施形態の実装構造60によれば、電気回路基板50と、保持部材1の第1の脚部20および第2の脚部30とが、相互にはんだ付けされるため、保持部材1が、電気回路基板50に強固に固定される。つまり、保持部材1を備えるコネクタは、はんだ付け工程を経ることによって電気回路基板50に強固に固定される。
続いて、保持部材により電気回路基板に保持されるコネクタについて説明する。
図6および図7は、本発明の電子部品の一実施形態であるコネクタ80を示す図である。図6はコネクタ80を斜め後方から見た斜視図である。また、図7において、(a)は側面図であり、(b)は正面図である。
コネクタ80は、電子機器に内蔵される電気回路基板に実装され、対となる他のコネクタ(図示しない)と嵌合することにより、電気回路基板上の回路と、他の回路とを電気的に接続するものである。
コネクタ80は、上述した保持部材1と、電気回路基板上の回路と接続するコンタクト81と、保持部材1およびコンタクト81を固定するハウジング82とを備えている。保持部材1の基部10が、コネクタ80に設けられた溝83に圧入されることで、保持部材1がコネクタ80に取付けられる。
図8は、図6および図7に示すコネクタ80が、電気回路基板50に保持された状態を示す図である。
保持部材1がスルーホール51に挿入されることにより、コネクタ80が、電気回路基板50に保持される。この状態の電気回路基板50がはんだフロー工程を経ると、保持部材1は、電気回路基板50にはんだ付けされる。
本実施形態のコネクタ80によれば、スルーホール51内面を損傷することなく、スルーホール51に挿入されただけでまだはんだ付けされていない状態で、スルーホール51の縁に引っ掛かる係止部21によって電気回路基板50から脱落しないよう保持される。すなわち、第1の脚部20および第2の脚部30がスルーホール51から抜けてしまうことが防止される。
尚、本実施形態では、本発明の電子部品の一例としてコネクタ80を説明したが、本発明は、これに限るものではなく、保持部材により電気回路基板に保持される他の電子部品にも適用される。
また、本実施形態のコネクタ80については、まず、コネクタ80に保持部材1が取付けられた後に、はんだフロー工程においてはんだ付けされる例を説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、まず図5に示すように、保持部材1が電気回路基板50にはんだ付けされた後に、保持部材1がコネクタ80に固定されることとしてもよい。
また、本実施形態では、はんだフロー工程によりはんだ付けされる例を説明したが、本発明は、これに限るものではない。はんだ付けは、例えば、はんだペーストをスルーホール内に予め充填することにより、はんだリフロー工程で行うことや、半田ごてによるはんだ付け(いわゆる手はんだ)工程で行うことも可能である。
また、本実施形態では、保持部材1は、錫めっき処理が施された真ちゅう製であるとして説明したが、本発明はこれに限るものではない。保持部材は、表面が溶融はんだによって濡れる金属製であればよく、例えば、本実施形態の保持部材のように真ちゅうなどといった銅合金製であれば、錫めっき処理を省略することができる。
本発明の保持部材についての一実施形態である保持部材が電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入される過程を示す斜視図および縦断面図である。 本発明の保持部材についての一実施形態である保持部材が電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入される過程を示す斜視図および縦断面図である。 本発明の保持部材についての一実施形態である保持部材が電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入される過程を示す斜視図および縦断面図である。 本発明の保持部材についての一実施形態である保持部材が電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入される過程を示す斜視図および縦断面図である。 はんだフロー工程により、保持部材が電気回路基板にはんだにより固定された実装構造を示す断面図である。 本発明の電子部品の一実施形態であるコネクタを示す斜視図である。 本発明の電子部品の一実施形態であるコネクタを示す側面図および正面図である。 図5および図6に示すコネクタが、電気回路基板に保持された状態を示す図である。
符号の説明
1 保持部材
10 基部
11 側縁
12 突起
13 リブ
14 折曲部
15 突起
16 突出部
20 第1の脚部
21 係止部
22 規制部
30 第2の脚部
31 先端
50 電気回路基板
50a 実装面
50b はんだ面
51 スルーホール
51a 内面
60 実装構造
61 溶融はんだ、はんだ
80 コネクタ
81 コンタクト
82 ハウジング
83 溝

Claims (6)

  1. 電気回路基板に設けられたスルーホールに挿入されて該電気回路基板に電子部品を保持する、板の曲げ加工により形成された保持部材において
    前記電子部品に固定される板状の基部と、
    前記基部から延びて前記スルーホールに挿入され、該スルーホールに挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後に該スルーホールの縁に係止される係止部を有する第1の脚部と、
    前記基部からほぼ直角に折れ曲がり、前記スルーホールへの挿入の向きに延びた第2の脚部であって、該スルーホールに前記第1の脚部とともに挿入され、前記第1の脚部と対面する面の裏面が該スルーホールの内面と接触して弾性変形する第2の脚部とを備え、
    前記裏面は前記板の板厚よりも大きな幅を有するものであり、
    前記第2の脚部は、弾性変形して、前記第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に前記係止部を該スルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持するものであることを特徴とする保持部材。
  2. 前記第1の脚部が、該第1の脚部の先端部分に、前記第2の脚部の先端よりもさらに先端側の、該第2の脚部の先端と対面した位置まで延在し、該第2の脚部の、該先端側への伸びを規制する規制部を有するものであることを特徴とする請求項1記載の保持部材。
  3. 前記第2の脚部が、前記基部から前記スルーホールへの挿入の向きに延び、前記第1の脚部に向けて折れ曲がり、該第1の脚部に近接した点から折り返し、ほぼ円弧状に、該第1の脚部から一旦離れて、先端が該第1の脚部に再び近接する位置まで延びた形状を有するものであることを特徴とする請求項1または2記載の保持部材。
  4. 当該保持部材は、表面が溶融はんだによって濡れる金属製であることを特徴とする請求項1、2または3記載の保持部材。
  5. スルーホールが設けられた電気回路基板と、
    前記スルーホールに挿入された脚部を有し、前記電気回路基板に電子部品を保持させる、板の曲げ加工により形成された保持部材と、
    前記脚部が挿入された状態の前記スルーホールを埋めて前記電気回路基板に前記保持部材を固定するはんだとを備えた実装構造であって、
    前記保持部材は、
    前記電子部品に固定される板状の基部と、
    前記基部から延びて前記スルーホールに挿入され、該スルーホールに挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後に該スルーホールの縁に係止される係止部を有する第1の脚部と、
    前記基部からほぼ直角に折れ曲がり、前記スルーホールへの挿入の向きに延びた第2の脚部であって、該スルーホールに前記第1の脚部とともに挿入され、前記第1の脚部と対面する面の裏面が該スルーホールの内面と接触して弾性変形する第2の脚部とを備え、
    前記裏面は前記板の板厚よりも大きな幅を有するものであり、
    前記第2の脚部は、弾性変形して、前記第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に前記係止部を該スルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持するものであること特徴とする実装構造。
  6. スルーホールが設けられた電気回路基板に保持される電子部品であって、
    前記スルーホールに挿入される脚部を有し、前記電気回路基板に前記電子部品を保持させる、板の曲げ加工により形成された保持部材を備え、
    前記保持部材は、
    前記電子部品に固定される板状の基部と、
    前記基部から延びて前記スルーホールに挿入され、該スルーホールに挿入される挿入方向に対し横向きかつ外向きに突出し挿入後に該スルーホールの縁に係止される係止部を有する第1の脚部と、
    前記基部からほぼ直角に折れ曲がり、前記スルーホールへの挿入の向きに延びた第2の脚部であって、該スルーホールに前記第1の脚部とともに挿入され、前記第1の脚部と対面する面の裏面が該スルーホールの内面と接触して弾性変形する第2の脚部とを備え、
    前記裏面は前記板の板厚よりも大きな幅を有するものであり、
    前記第2の脚部は、弾性変形して、前記第1の脚部を対面側の内面に向けて押し付け、挿入後に前記係止部を該スルーホールの縁に係止した状態に弾性的に保持するものであること特徴とする電子部品。
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