技術 電気的接続部材および固体装置

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。

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を電子機器に搭載した際、コンタクトの周りを覆うシェルの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）。

0004

特開２０１０−９２７８６号公報

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。

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。

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。

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。

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や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の遮蔽部材を配置し、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