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技術 電気的接続部材および固体装置

出願人 大和電機工業株式会社
発明者 清澤裕一川合智美横内登河合洋行
出願日 2019年2月18日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2019-026357
公開日 2020年8月31日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-136017
状態 未査定
技術分野 雄雌型接触部材 電気メッキ方法,物品
主要キーワード 固体装置 USBソケット 電気めっき浴中 電気的接続部材 ニッケル合金めっき層 略角筒状 ノートブックパソコン スズ層
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
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図面 (6)

課題

半田接続部を黒色金属層被覆した場合でも半田接続を行うことができる電気的接続部材、および固体装置を提供すること。

解決手段

電気的接続部材1aは、コネクタ1であり、金属部材2aとしてのシェル2と、シェル2の内側に配置された絶縁部材3と、絶縁部材3に保持されたコンタクト4とを有する。シェル2の内面26および外面27は、半田接続部25、および半田接続に用いられない非接続部25aのいずれもが、黒色金属層53の積層膜5によって被覆されている。積層膜5では、半田付け性に優れた半田接続用金属層52、および黒色金属層が順に積層されている。このため、半田接続の際の熱膨張によって発生する黒色金属層の破断部分を介して半田が半田接続用金属層52に接するため、半田接続部25での半田接続を行うことができる。

概要

背景

半田による電気的な接続が行われる電気的接続部材では、半田接続に用いられない非接続部の金属色が目立つとの問題や反射が発生するとの問題から、黒色めっき層を形成することが望まれることがある。この場合、黒色めっき層は、通常、半田付け性が低いとして、半田接続部には黒色めっき層が形成されない。

例えば、USBソケット等として用いられるコネクタ電子機器に搭載した際、コンタクト周りを覆うシェル内面の金属色が目立って見栄えが損なわれることから、シェルの内面を黒色めっき層で被覆する一方、シェルにおいて半田接続が行われる部分に黒色めっき層を形成しない技術が提案されている(特許文献1参照)。

概要

半田接続部を黒色金属層で被覆した場合でも半田接続を行うことができる電気的接続部材、および固体装置を提供すること。電気的接続部材1aは、コネクタ1であり、金属部材2aとしてのシェル2と、シェル2の内側に配置された絶縁部材3と、絶縁部材3に保持されたコンタクト4とを有する。シェル2の内面26および外面27は、半田接続部25、および半田接続に用いられない非接続部25aのいずれもが、黒色金属層53の積層膜5によって被覆されている。積層膜5では、半田付け性に優れた半田接続用金属層52、および黒色金属層が順に積層されている。このため、半田接続の際の熱膨張によって発生する黒色金属層の破断部分を介して半田が半田接続用金属層52に接するため、半田接続部25での半田接続を行うことができる。

目的

本発明の課題は、半田接続部を黒色金属層で被覆した場合でも半田接続を行うことができる電気的接続部材、および固体装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

半田接続される半田接続部と、半田接続に用いられない非接続部と、が金属部材に設けられた電気的接続部材において、前記非接続部の少なくとも一部、および前記半田接続部が各々、スズまたは銀を主成分とする半田接続用金属層、および黒色金属層が順に積層された積層膜によって被覆されていることを特徴とする電気的接続部材。

請求項2

請求項1に記載の電気的接続部材において、前記半田接続用金属層は、スズ層であり、前記黒色金属層は、スズとニッケルとの合金層であることを特徴とする電気的接続部材。

請求項3

請求項1または2に記載のコネクタにおいて、前記積層膜のうち、前記半田接続部に被覆された部分は、前記非接続部に被覆された部分より、前記半田接続用金属層の厚さが厚いことを特徴とする電気的接続部材。

請求項4

請求項1から3までの何れか一項に記載の電気的接続部材において、前記積層膜のうち、前記半田接続部に被覆された部分は、前記非接続部に被覆された部分より、前記黒色金属層の厚さが薄いことを特徴とする電気的接続部材。

請求項5

請求項1から4までの何れか一項に記載の電気的接続部材において、前記積層膜のうち、前記半田接続部に被覆された部分は、前記半田接続用金属層の厚さが、前記黒色金属層の厚さ以上であることを特徴とする電気的接続部材。

請求項6

請求項1から5までの何れか一項に記載の電気的接続部材において、前記半田接続部および前記非接続部は、前記金属部材の互いに反対側の面に設けられていることを特徴とする電気的接続部材。

請求項7

請求項1から6までの何れか一項に記載の電気的接続部材が配線基板に接続された固体装置であって、前記半田接続部と前記配線基板とを電気的に接続する半田は、前記半田接続部に被覆された前記積層膜の前記黒色金属層の破断部分を介して前記半田接続用金属層に接していることを特徴とする固体装置。

技術分野

0001

本発明は、半田による電気的な接続が行われる電気的接続部材、および固体装置に関するものである。

背景技術

0002

半田による電気的な接続が行われる電気的接続部材では、半田接続に用いられない非接続部の金属色が目立つとの問題や反射が発生するとの問題から、黒色めっき層を形成することが望まれることがある。この場合、黒色めっき層は、通常、半田付け性が低いとして、半田接続部には黒色めっき層が形成されない。

0003

例えば、USBソケット等として用いられるコネクタ電子機器に搭載した際、コンタクト周りを覆うシェル内面の金属色が目立って見栄えが損なわれることから、シェルの内面を黒色めっき層で被覆する一方、シェルにおいて半田接続が行われる部分に黒色めっき層を形成しない技術が提案されている(特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2010−92786号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、シェルの内面のみを黒色めっき層によって被覆するには、めっき工程の際、シェルを構成する金属板の一方の面をマスキングする必要があるため、多大な手間がかかるという問題点がある。

0006

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、半田接続部を黒色金属層で被覆した場合でも半田接続を行うことができる電気的接続部材、および固体装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、半田接続される半田接続部と、半田接続に用いられない非接続部と、が金属部材に設けられた電気的接続部材において、前記非接続部の少なくとも一部、および前記半田接続部が各々、スズまたは銀を主成分とする半田接続用金属層、および黒色金属層が順に積層された積層膜によって被覆されていることを特徴とする。

0008

本発明に係る電気的接続部材においては、金属部材の非接続部の少なくとも一部、および半田接続部が黒色金属層の積層膜によって被覆されているため、金属色が目立つ等の問題点が発生しにくい。この場合、半田接続部は、黒色金属層の積層膜によって被覆されているが、積層膜では、スズまたは銀を主成分とする半田接続用金属層、および黒色金属層が順に積層されている。このため、黒色金属層の半田付け性が低い場合でも、半田接続部を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層が膨張して黒色金属層が破断され、その破断部分から半田が半田接続用金属層に接する。従って、半田接続部を黒色金属層で被覆した場合でも、半田接続部での半田接続を行うことができる。

0009

本発明において、前記半田接続用金属層は、スズ層であり、前記黒色金属層は、スズとニッケルとの合金層である態様を採用することができる。

0010

本発明において、前記積層膜のうち、前記半田接続部に被覆された部分は、前記非接続部に被覆された部分より、前記半田接続用金属層の厚さが厚い態様を採用することができる。かかる態様によれば、半田接続部を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層が大きく膨張するので、黒色金属層が破断されやすい。従って、黒色金属層の破断部分から半田が半田接続用金属層に接することになる。

0011

本発明において、前記積層膜のうち、前記半田接続部に被覆された部分は、前記非接続部に被覆された部分より、前記黒色金属層の厚さが薄い態様を採用することができる。かかる態様によれば、接続部を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層が大きく膨張するので、黒色金属層が破断されやすい。従って、黒色金属層の破断部分から半田が半田接続用金属層に接することになる。

0012

本発明において、前記積層膜のうち、前記半田接続部に被覆された部分は、前記半田接続用金属層の厚さが、前記黒色金属層の厚さ以上である態様を採用することができる。かかる態様によれば、半田接続部を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層が大きく膨張するので、黒色金属層が破断されやすい。従って、黒色金属層の破断部分から半田が半田接続用金属層に接することになる。

0013

本発明において、前記半田接続部および前記非接続部は、前記金属部材の互いに反対側の面に設けられている態様を採用することができる。

0014

本発明に係る電気的接続部材が配線基板に接続された固体装置において、前記半田接続部と前記配線基板とを電気的に接続する半田は、前記半田接続部に被覆された前記積層膜の前記黒色金属層の破断部分を介して前記半田接続用金属層に接していることを特徴とする。

発明の効果

0015

本発明においては、金属部材の非接続部の少なくとも一部、および半田接続部が黒色金属層の積層膜によって被覆されているため、金属色が目立つ等の問題点が発生しにくい。この場合、半田接続部は、黒色金属層の積層膜によって被覆されているが、積層膜では、スズまたは銀を主成分とする半田接続用金属層、および黒色金属層が順に積層されている。このため、黒色金属層の半田付け性が低い場合でも、半田接続部を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層が膨張して黒色金属層が破断され、その破断部分から半田が半田接続用金属層に接する。従って、半田接続部を黒色金属層で被覆した場合でも、半田接続部での半田接続を行うことができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明を適用した電気的接続部材の一態様を模式的に示す斜視図。
図1に示す電気的接続部材の構成を模式的に示す断面図。
図1に示す電気的接続部材の金属部材に形成された黒色金属層等の説明図。
図1に示す電気的接続部材の半田接続部を配線基板と半田接続する様子を模式的に示す説明図。
図1に示す電気的接続部材の製造に用いた金属板の説明図。

実施例

0017

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施形態を説明するにあたって、「電気的接続部材1a」としてコネクタ1を例示する。また、以下の説明において、電気的接続部材1aに用いた「金属部材2a」は、コネクタ1のシェル2である。

0018

[実施形態1]
(全体構成)
図1は、本発明を適用した電気的接続部材1aの一態様を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示す電気的接続部材1aの構成を模式的に示す断面図である。

0019

図1および図2に示す電気的接続部材1aはコネクタ1である。かかるコネクタ1は、USBソケット等として用いられ、ノートブックパソコンデスクトップパソコン携帯端末等の電子機器のI/Oコネクタとして使用される。コネクタ1は、金属部材2aとしてのシェル2と、シェル2の内側に配置された絶縁部材3と、絶縁部材3に保持されたコンタクト4とを有しており、絶縁部材3は、シェル2の内側に固定されている。

0020

シェル2は、略角筒状に形成されており、上板部21と、上板部21に対向する底板部22と、底板部22と上板部21とを繋ぐ2つの側板部23、24とを有している。従って、シェル2の前側の開口部29から相手コネクタ(図示せず)を装着すると、コンタクト4は、相手コネクタのコンタクトと接し、電気的に接続される。シェル2は、1枚の金属板に対する抜き加工曲げ加工によって筒状に構成され、底板部22に繋ぎ目が存在する。

0021

シェル2は、配線基板9と半田接続される半田接続部25を複数、有しており、半田接続部25以外の部分は非接続部25aになっている。コネクタ1と配線基板9とは、シェル2の半田接続部25が配線基板9のグランドパターンに半田接続されて、電気的接続部材1aが配線基板9に実装された固体装置10a(コネクタ実装基板10)を構成する。従って、シェル2は、内側をシールドすることができる。また、コンタクト4の後端部も配線基板9に半田接続される。

0022

半田接続部25は、例えば、シェル2の底板部22や側板部23、24から幅方向の両側に張り出すように切り起こされた部分であり、配線基板9のグランドパターンに表面実装される。かかる構成の場合、張り出し部のうち、配線基板9側の面が半田接続部25であり、半田接続部25とは反対側の面は非接続部25aとなる。なお、半田接続部25は、シェル2の底部に設けられることもある。また、半田接続部25は、底板部22や側板部23、24から下方に切り起こされて配線基板9のスルーホールに挿入される場合もある。図1には、半田接続部25が計2箇所に設けられているが、さらに多くの半田接続部25が設けられることもある。

0023

(黒色金属層53等の構成)
図3は、図1に示す電気的接続部材1aの金属部材2aに形成された黒色金属層53等の説明図である。図3において、コネクタ1(電気的接続部材1a)では、鉄系金属からなるシェル2(金属部材2a)にめっきが施されており、シェル2の内面26および外面27は、半田接続部25および非接続部25aに関わらず、下地金属層51、スズまたは銀を主成分とする半田接続用金属層52、および黒色金属層53が順に積層された積層膜5によって被覆されている。従って、半田接続部25も、下地金属層51、半田接続用金属層52、および黒色金属層53が順に積層された積層膜5によって被覆されている。黒色金属層53は、黒色スズ−ニッケル合金めっき層、黒色亜鉛−ニッケル合金めっき層、黒色ニッケルめっき層、黒色亜鉛めっき層等からなり、半田接続用金属層52より半田付け性に劣っている。

0024

本形態において、シェル2はSUS304からなり、下地金属層51はニッケル層であり、半田接続用金属層52はスズ層であり、黒色金属層53は、スズとニッケルとの合金層からなる黒色めっき層である。

0025

半田接続用金属層52の厚さは、黒色金属層53の厚さ以上である。例えば、下地金属
層51は、厚さが1μmから10μmのニッケルめっき層であり、半田接続用金属層52は、厚さが0.1μmから5.0μmのスズめっき層であり、黒色金属層53は、厚さが0.1μmから1.0μmのスズ−ニッケル合金めっき層である。本形態において、積層膜5は、シェル2の全域にわたって同一の膜構成を有している。

0026

(シェル2と配線基板9との半田接続)
図4は、図1に示す電気的接続部材1aの半田接続部25を配線基板9と半田接続する様子を模式的に示す説明図である。本形態のコネクタ1(電気的接続部材1a)において、シェル2の内面26および外面27が各々、表面が黒色金属層53の積層膜5によって被覆されているため、半田接続部25も、表面が黒色金属層53の積層膜5によって被覆されている。ここで、黒色金属層53は半田付け性が低いが、積層膜5では、下地金属層51、スズを主成分とする半田接続用金属層52、および黒色金属層53が順に積層されているため、シェル2の半田接続部25を配線基板9に半田接続することができる。

0027

その理由は、電子顕微鏡等による観察結果から、以下のように考えることができる。半田接続部25を配線基板9に半田接続する際、図4に示す第1段階ST1において、積層膜5の表面にペースト状の半田6が接触する状態で加熱すると、第2段階ST2では、半田接続用金属層52が膨張する。このため、黒色金属層53は、部分的に破断し、溶融した半田6は、黒色金属層53の破断部分530から半田接続用金属層52と黒色金属層53との間に侵入する。その結果、図4に示す第3段階ST3では、半田6が半田接続用金属層52と接し、半田6と半田接続用金属層52との合金化が発生する。しかる後、図4に示す第4段階ST4では、半田6が黒色金属層53の下に潜り込む。それ故、半田接続部25が、表面が黒色金属層53の積層膜5によって被覆されている場合でも、半田接続を適正に行うことができる。

0028

このように、本形態では、金属製のシェル2の内面26および外面27の各々が、表面が黒色金属層53の積層膜5によって被覆されているため、電子機器に搭載された際、シェル2の内面26から金属色が見えることがない。また、金属製のシェル2の外面27も、表面が黒色金属層53の積層膜5によって被覆されているため、電子機器に搭載された際、シェル2の外面27からも金属色が見えることがない。また、半田接続部25も、表面が黒色金属層53の積層膜5によって被覆されているが、積層膜5では、半田付け性に優れた半田接続用金属層52、および黒色金属層が順に積層されているため、シェル2の内面26および外面27を黒色金属層53で被覆した場合でも、半田接続部25での半田接続を行うことができる。

0029

(コネクタ1の製造方法の第1例)
図5は、図1に示す電気的接続部材1aの製造に用いた金属板の説明図である。本形態のコネクタ1の製造工程において、シェル2を製造するには、まず、図5に示す金属板200の第1面200a、および第2面200bにめっきを行い、下地金属層51、半田接続用金属層52、および黒色金属層53が順に積層された積層膜5を形成する。

0030

次に、積層膜5を形成した金属板200に対して抜き工程、および曲げ工程等を行い、シェル2を製造する。しかる後に、シェル2の内側に、コンタクト4を保持した絶縁部材3を固定する。なお、抜き工程または曲げ工程を行う際、半田接続部25の周りにスリットを形成する。

0031

かかる製造方法を採用した場合、シェル2の内面26および外面27は積層膜5で被覆される一方、シェル2の端面28は積層膜5で被覆されない。

0032

(コネクタ1の製造方法の第2例)
本例では、図5に示す金属板200に抜き工程、および曲げ加工を行って、シェル2を形成し、その後、シェル2に対してめっきを行い、下地金属層51、半田接続用金属層52、および黒色金属層53が順に積層された積層膜5を形成する。しかる後に、シェル2の内側に、コンタクト4を保持した絶縁部材3を固定する。なお、抜き工程または曲げ工程を行う際、半田接続部25の周りにスリットを形成する。

0033

かかる製造方法を採用した場合、シェル2の内面26、外面27、および端面28が積層膜5で被覆されるため、コネクタ1を電子機器に搭載した際、シェル2の金属色が見えないことになる。

0034

(コネクタ1の製造方法の第3例)
本例では、図5に示す金属板200に抜き工程を行った後、めっきを行い、下地金属層51、半田接続用金属層52、および黒色金属層53が順に積層された積層膜5を形成する。次に、積層膜5を形成した金属板に曲げ加工を行ってシェル2を製造する。しかる後に、シェル2の内側に、コンタクト4を保持した絶縁部材3を固定する。なお、抜き工程または曲げ工程を行う際、半田接続部25の周りにスリットを形成する。

0035

かかる製造方法を採用した場合も、第2例と同様、シェル2の内面26、外面27、および端面28が積層膜5で被覆されるため、コネクタ1を電子機器に搭載した際、シェル2の金属色が見えないことになる。

0036

[実施形態2]
上記実施形態1では、シェル2の全域において、積層膜5の構成が同一であったが、本形態では、積層膜5のうち、半田接続部25に被覆された部分は、シェル2の半田接続部25以外の領域に被覆された部分より、半田接続用金属層52の厚さが厚い。かかる態様によれば、半田接続部25を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層52が大きく膨張するので、黒色金属層53が確実に破断される。従って、黒色金属層53の破断部分530から半田6が半田接続用金属層52により確実に接することになる。

0037

かかる態様は、例えば、半田接続用金属層52をめっきする際、電気めっき浴中に対して、シェル2の半田接続部25以外の領域と対向電極との間に絶縁性遮蔽部材を配置し、半田接続部25に半田接続用金属層52が厚く形成することより実現可能である。

0038

[実施形態3]
上記実施形態1では、シェル2の全域において、積層膜5の構成が同一であったが、本形態では、積層膜5のうち、半田接続部25に被覆された部分は、シェル2の半田接続部25以外の領域(非接続部25a)に被覆された部分より、黒色金属層53の厚さが薄い。かかる態様によれば、半田接続部25を半田接続する際、その熱で半田接続用金属層52が膨張したとき、黒色金属層53が確実に破断される。従って、黒色金属層53の破断部分530から半田6が半田接続用金属層52により確実に接することになる。

0039

かかる態様は、例えば、黒色金属層53をめっきする際、電気めっき浴中に対して、シェル2の半田接続部25と対向電極との間に絶縁性の遮蔽部材を配置し、半田接続部25に黒色金属層53が薄く形成することより実現可能である。

0040

[他の実施形態]
上記実施形態では、電気的接続部材1aとしてコネクタ1を例示したが、端子等、コネクタ1以外の電気的接続部材1aに本発明を適用してもよい。また、黒色金属層53を形成する目的については、見栄えに限らず、反射を防止する目的であってもよい。

0041

1…コネクタ、1a…電気的接続部材、2…シェル、2a…金属部材、3…絶縁部材、4…コンタクト、5…積層膜、6…半田、9…配線基板、10…コネクタ実装基板、10a…固体装置、21…上板部、22…底板部、23、24…側板部、25…半田接続部、25a…非接続部、26…内面、27…外面、28…端面、29…開口部、51…下地金属層、52…半田接続用金属層、53…黒色金属層、200…金属板、200a…第1面、200b…第2面、530…破断部分

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