JP2006019296A - 電子部品用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ストレス緩和の改善された電気コネクタを提供することを目的とする。
【解決手段】ベース部材（４０）と、コンタクト部材（２０）と、ばね部材（６０）とを備えた。コンタクト部材（２０）は、Ｕ字型の帯状の金属片であり、コンタクト部材（２０）の対向する第１と第２の脚部（２４、２６）の自由端（２８）に設けられた接点（３２）を有する。ベース部材（４０）及びコンタクト部材（２０）と一体に形成されているばね部材（６０）は、コンタクト部材（２０）の横方向の動きを可能とする。これにより、コンタクトプラグの横方向のずれが緩和され、ベース部材（４０）にかかる剪断応力が低減される。レセプタクルコネクタ（１０）は、バッテリパック等の着脱可能な電子部品を携帯電話等のモバイル装置に接続するのに適しており、携帯型装置を使用する際に生じる機械的な歪みを緩和する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気コネクタ、特に、携帯電話等のモバイル電子機器に使用される電子部品用のレセプタクルコネクタおよびコネクタ組立体に関する。

電子部品や付属品を電子機器に一時的に接続する手段として、着脱可能な電気コネクタが使用されている。電気コネクタは、抵抗の低い電気的な接続を行うだけでなく、持続的な電気的接続を確保すべく機械的に安定していなければならない。電気的接続の安定の必要性は、機械的なストレスや負荷が電子機器にかかる場合に特に重要である。そのような電子機器は、頑丈な電気コネクタを必要とする。

機械的ストレスを受ける可能性のある電子機器の典型的な例として、携帯電話が挙げられる。携帯電話の場合、機械的ストレスのリスクを減少させる携帯用ケースなどの専用付属品を利用できるが、多くのユーザは携帯電話を不注意に取り扱ってしまう。また、誤って携帯電話を床に落としてしまうことがある。そのような衝撃による機械的ストレスは強く、携帯電話は深刻な損傷を受けてしまう。

上記電子部品の一例として、携帯電話に着脱可能に接続される携帯電話のバッテリパックが挙げられる（特許文献１参照）。このバッテリパックには、ラッチと、配列された複数の電気コンタクトが収められたＵ字型のコンタクトハウジングとを有する電気コネクタ組立体が備えられている。このラッチは、そのコンタクトハウジングにより部分的に囲まれており、バッテリカバーを固定するために携帯電話の筐体と係合する。配列された各電気コンタクトは、コンタクトハウジングに固定される非弾性部分と、携帯電話に固定されたレセプタクルコネクタ内の、対応するレセプタクルコンタクトに接続される弾性部分とを有する。この非弾性部分には、コンタクト取付タブが備えられており、そのコンタクト取付タブは、コンタクトハウジングの対応する部分に形成されているコンタクト位置合わせ挿入口に挿入される。さらに位置を合わせるため、コンタクトハウジングの壁面にも位置合わせ挿入口が設けられており、電気コネクタの接触部分がコンタクトハウジングの外部に出るよう、電気コンタクトの弾性部分がその挿入口を貫通し延びている。バッテリカバーが携帯電話に装着されると、配列された電気コンタクトの上記弾性部分により、上記接触部分が弾力的にレセプタクルコンタクトに押し付けられる。

携帯電話のバッテリパックで使用される電気コネクタ組立体の別の例として、次の例が挙げられる（特許文献２参照）。この組立体は、半田付けにより搭載面に固定されたベースコネクタと、その搭載面に対し垂直に交わる嵌合方向に沿って、そのベースコネクタの挿入空間に挿入されるソケットコネクタとを有する。その挿入空間内には、ソケットコネクタのコンタクトと接触する、互いに平行に延びる３つの板状のコンタクトが配置されており、その板状のコンタクトはそれぞれ相互に平行に延びる接触部材のペアを有する。接触部材はそれぞれ接触部を有し、その接触部は、互いに向かう方向に突出しており、ソケットコネクタが挿入されると、ベースコネクタの板状のコンタクトの側壁と係合する。ソケットコネクタは、さらに、ベースコネクタの搭載面に対し平行に広く延びる導体に接続されている。ソケットコネクタとベースコネクタには、ベースコネクタの搭載面に対し傾いているカム面が設けられており、このカム面によりソケットコネクタに作用する張力が垂直方向の力に変えられる。その結果、リード線が引っ張られる際には、この作用する力が、係合するカム面により搭載面に垂直な引き抜く力に変えられ、ソケットコネクタが引き抜かれる。これにより、ベースコネクタと搭載面の間の半田接合部分に生じる剪断応力が部分的に低減される。

また、据え置き型の電子機器でも、電気的な接続に機械的なストレスがかかる場合があるので、このストレスを緩和し、電気的な接続の信頼性を向上する取り組みが行われてきた。コネクタの電気コンタクトがプリント回路基板（ＰＣＢ）に直接半田付けされる場合には、機械的なストレスの緩和が特に重要となる。機械的なストレスの緩和が改善されたコンタクト部品の一例を、以下に挙げる（特許文献３参照）。このコンタクト部品は、ドーターボード（ＰＣＢ）をマザーボード（ＰＣＢ）に接続するための電気コネクタに使用され、ＰＣＢの主表面に対し垂直に延びるようにＰＣＢに半田付けされる。このコンタクト部品は、ベース部と、そのベース部に一体的に設けられた弾性支持アーム部材により支持される第１及び第２のばね接触部とを有する。その第１及び第２のばね接触部は、ドーターボード（ＰＣＢ）がコンタクト部品に挿入される際に過応力が生じないよう、これらばね接触部が互いにスライドし合う境界分離線上で互いに接触している。

上述したコネクタ組立体は、ストレスの緩和又は低減の課題を解決しているが、さらに改善されたコネクタが必要とされている。
米国特許第６１７１１３８号 米国特許出願公開第２００４/０００２２６５号 米国特許第４９９８８９０号

本発明は、上記事情に鑑み、ストレス緩和が改善された、容易に製造でき、かつ容易に電子部品に固定することができる電気コネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の電気コネクタは、
レセプタクルコンタクトを少なくとも１つ備えた、電子部品用レセプタクルコネクタにであって、前記レセプタクルコンタクトが、
相手プラグコネクタのプラグコンタクトが嵌合方向に沿って挿入される、少なくとも１つのコンタクト部材と、
前記コンタクト部材を、前記嵌合方向に対してほぼ横方向に弾性移動させる、少なくとも１つのばね部材とを備えたものであることを特徴とするレセプタクルコネクタ。

上記コンタクト部材により電気的な接続が行われ、上記レセプタクルコンタクトのばね部材がそのコンタクト部材をプラグコンタクトの移動に追従させる。これにより、コンタクト部材が、プラグコンタクトと持続的に接触できる。また、コンタクト部材が外部の力により動かされると、ばね部材によりコンタクト部材が電子部品から機械的に切り離されるため、機械的な歪みが低減される。

さらに、上記レセプタクルコンタクトが、そのレセプタクルコンタクトを電子部品に取り付けるためのベース部材を少なくとも１つ備えていることが好ましい。また、機械的及び／又は電気的な接続を行うために、そのベース部材が、レセプタクルコンタクトを電子部品に半田付けするための半田面を備えていることが好ましい。ワイヤや半田付用の脚等、他の手段を用いて機械的及び／又は電気的な接続を行ってもよい。

また、好ましくは、上記ばね部材により、ベース部材に対するコンタクト部材全体の移動が可能となる。つまり、ばね部材のみで、コンタクト部材とベース部材とが物理的に接続されることが好ましい。このばね部材により、ベース部材からコンタクト部材が切り離されるので、コンタクト部材からベース部材への力の伝達を防ぐ又は低減することができる。

通常、ばねは、その弾性が主方向を有するように設計されている。例えば、コイルばねの場合、その弾性の主方向は軸方向の延びる方向と同軸にある。一方、板ばねの場合、その弾性の主方向は延びる方向に対し垂直である。つまり、上記ばね部材により可能となるコンタクト部材の横移動の場合、ばね部材の弾性の主方向が横方向にあることが好ましい。ただし、その主方向とは異なる方向において、部分的又は全体的に弾性を有することも可能であり、その場合、他の方向でもある程度の弾性移動が可能となる。

上記レセプタクルコンタクトは、好ましくは、そのベース部材、特に接触面又は半田面が電子部品に固定されている。通常、電子部品は、例えばＰＣＢの表面のような主表面を有する。ベース部材の接触面は、例えば、その主表面に平行に広がっており、好ましくは、その主表面に配置された半田付用パッドに半田付けされる。嵌合方向は、嵌合面上にあり、好ましくは、接触面、つまり電子部品の主表面に対してほぼ垂直に延びる。

上記コンタクト部材は、嵌合面の所定の嵌合方向のみに沿って相手プラグコネクタのプラグコンタクトが挿入されるように形成することもできる。しかし、上記コンタクト部材は、プラグコンタクトが嵌合面で複数の嵌合方向に沿って挿入できるようになっていることが好ましい。その複数の嵌合方向には、第１と第２の方向で規定される円の扇形の領域内にある全ての方向が含まれる。例えば、デカルト座標系ＸＹＺで規定すると、嵌合面はＹ−Ｚ面に広がり、第１と第２の方向はそれぞれ、Ｙ方向とＺ方向となる。この場合、Ｙ方向とＺ方向を組み合わせた直線上にある全ての方向に沿って、プラグコンタクトを挿入することができる。

例えば、Ｕ字型のコンタクト部材により、複数の嵌合方向に沿ったプラグコンタクトの挿入が可能となり、そのようなコンタクト部材の脚部が各嵌合方向にほぼ平行に配置される。上記コンタクト部材は、Ｕ字型の帯状の金属片であることが好ましい。これにより、コンタクト部材の広がりに平行又は垂直に、また、これらの方向を組み合わせたどの方向からも、相手プラグのプラグコンタクトを挿入することができ、相手プラグコンタクトの挿入が容易となる。ベース部材の接触面に対する、Ｕ字型のコンタクト部材の平行又は垂直な配置により、そのような複数の嵌合方向が可能となる。

さらに、好ましくは、上記コンタクト部材が、間に前記相手プラグコネクタのプラグコンタクトを挟む少なくとも２つの対向する接点を有し、該プラグコンタクトが挿入時されると、該接点が該プラグコンタクトに直接接触する。また、好ましくは、これら接点が横方向に配置される。必要であれば、これら接点のサイズや形状は異なるものであってもよく、点や面で形成されていてもよい。嵌合面に平行に広がるＵ字型のコンタクト部材は、そのようなコンタクト部材の一例である。プラグコネクタとレセプタクルコネクタが相互に横方向に移動した場合、コンタクト部材全体が弾力的に動いても、コンタクト部材の横方向に配置された接点は、プラグコンタクトに接触し続ける。接点間の係合を確実にするには、コンタクト部材が、例えば、プラグコンタクトが挿入されるとプラグコンタクトに接点を押しつけるような、プラグコンタクトを挟むばね部を備えていてもよい。好ましくは、そのばね部は、ばね部材のばね定数よりも高いばね定数を有し、これにより、強い横方向の力がかかっても、コンタクト部材とプラグコンタクトが互いに密着し続ける。このばね部により、プラグコンタクトに接点を押し当て続けるために必要な接触力が与えられる。そのばね部は、好ましくは、弾性を有する第１と第２の脚部で構成され、それぞれの脚部には、固定端と、前記２つの接点のうちの１つを含む接触端が備わっている。Ｕ字型のコンタクト部材に戻って説明すると、接触端はそのＵ字の脚部の自由端であって、そのＵ字の接続部分がこれらの固定端をつないでいる。また、コンタクト部材の２つの脚が一体に形成されていることが好ましい。

プラグコンタクトの挿入をさらに容易にすべく、コンタクト部材には、プラグコンタクトが挿入されると、該プラグコンタクトの位置合わせを行うガイド手段が備えられている。このガイド手段は、嵌合方向又は嵌合面に対し角度をつけて設けられている。このガイド手段は、好ましくは、つば状であり、各レセプタクルコンタクトにより部分的に囲まれている。

さらに好ましくは、前記レセプタクルコンタクトが、ばね部材を少なくとも２つ備え、各ばね部材が、コンタクト部材の２つの脚部のうちの１つに取りつけられている。そのばね部材は、帯状又は梁状の形をしており、コンタクト部材と一体に形成されている。好適な構成においては、帯状の部材が、脚部の接触端に、又は、接触端と固定端との間の部分に取りつけられる。他の構成も可能である。ばね部材は、２つに折り畳まれた帯状の金属片のような、折畳構造を有することが好ましい。さらに、ばね部材又はその一部が帯状、弓形、又は蛇行形状であってもよい。折畳構造や蛇行形状は、レセプタクル自体のサイズを小さくしつつ、ばね部材の十分な弾性を確保することを目的とする。また、好ましくは、レセプタクルコンタクトの全ての部分が一体的に形成される。これにより、ばね部材を介した、コンタクト部材と接触面との間の電気的接続が可能となる。レセプタクルコンタクトは、折り畳まれた帯状又は梁状の金属片であることが好ましい。

上記レセプタクルコネクタは、好ましくは、機械的な衝撃や振動を受けるモバイル電子装置の電子部品を接続するのに用いられる。そのようなモバイル電子装置には、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｉｓｔａｎｔｓ）が含まれる。そのレセプタクルコネクタは、特に、バッテリパックを携帯電話のようなモバイル機器に接続するのに好適である。

さらに好ましくは、上記レセプタクルコネクタが、プラグコネクタのプラグコンタクトをコンタクト部材に挿入させるための、該コンタクト部材に対応して設けられた細長い開口を少なくとも１つ有するハウジングを備えている。

上記目的を達成する本発明のコネクタ組立体は、上述のレセプタクルコネクタとプラグコネクタとを備えたコネクタ組立体である。好ましくは、レセプタクルコネクタがバッテリパック等の着脱可能な電子部品に設けられ、プラグコネクタが携帯電話のようなモバイル機器に接続されるが、逆の構成も可能である。本発明の他の態様としては、プラグコネクタが、レセプタクルコネクタのコンタクト部材が少なくとも１つ挿入されるプラグコンタクトを少なくとも１つ備えており、そのプラグコンタクトが、ほぼ平行な２つの接触面を備えており、その接触面の各々が、プラグコンタクトがコンタクト部材に挿入されると、レセプタクルコネクタの接点のうちの１つと係合する。このプラグコンタクトが板状であり、コンタクト部材がＵ字型であることが好ましい。

さらに、上記プラグコンタクトが、接触面にほぼ垂直に延びる第１の狭小部又は狭小端でプラグハウジングに固定されることが好ましい。また、そのプラグコンタクトが、接触面にほぼ垂直かつ第１の狭小部に垂直な第２の狭小部又は狭小端を有し、その第２の狭小部が、ＰＣＢ等の電子部品を半田付けするための半田面を形成することが好ましい。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図に示されている各例は、本発明の説明を目的とするものであり、本発明を限定するものではない。例えば、図示されるとともに一実施形態として説明されている機能は、他の実施形態において、又は他の実施形態とともに使用可能であり、これにより別の実施形態を形成してもよい。本発明は、そのような変更や変形を含むことを意図するものである。

図１、図７、及び図１４には、それぞれ、以下の説明全体で使用される、本発明の構成上の特徴に関する空間的関係を表すためのデカルト座標系が示されている。これによると、詳細は後述するが、嵌合面がＹ−Ｚ面上に広がっており、横方向はＸ軸と同軸であり、ベース部の接触面と電子部品の主表面がＸ−Ｚ面上にある。さらに、レセプタクルコネクタの前方側は、通常、相手プラグコネクタに向かう側を意味する。

図１と図４を参照すると、本発明の第１の実施形態であるレセプタクルコンタクト１０は、コンタクト部材２０、ベース部材４０、および２つのばね部材６０を有する。レセプタクルコンタクト１０は、金属板から型に沿った帯状の金属片を打ち抜き、その金属片を曲げることにより、一体に形成される。レセプタクルコンタクト１０は、好ましくは、Ｙ−Ｚ嵌合面について対称的であり、ベース部材４０の接触面４２に対し垂直に延びる。

ベース部材４０は、底部４４および側壁部４６を有し、曲げ端４８に沿って上方に向かって曲げられ、レセプタクルコンタクト１０の側壁の外側を形成する。その曲げ端４８には、底部４４と側壁部４６との間に、内側に窪んだ中央凹部５０が形成されている。その上端では、側壁部４６がばね部材６０へとつながっている。ばね部材６０は、上部曲げ端６４に至るまで上方向に延びる第１部分６２と、上部曲げ端６４から下方向に延びる第２部分６６と、下部曲げ端６８から上方向に延びる第３部分７０とで構成されている。第１部分６２と第３部分７０は、直線の帯状になっており、第２部分６６は、蛇行した形の帯状になっている。各部とも同じ厚みを有する。ただし、ばね部材６０、ベース部材４０、及び／又はコンタクト部材２０は、異なる厚みで形成されてもよく、追加部材で補強してもよい。

ばね部材６０の第１部分６２、第２部分６６、および第３部分７０はそれぞれ、異なる面上に広がっており、Ｙ−Ｚ嵌合面に対しほぼ平行に配置されている。ただし、傾斜して配置した構成にしてもよい。第１部分６２は外側部分を、第２部分６６は中間部分を、第３部分７０は内側部分を構成している。さらに、ベース部材４０の側壁部４６も外側部分を構成しており、また、詳細は後述するが、コンタクト部材２０の弾性を有する脚部が内側部分に延びている。ばね部材６０は、上部曲げ端６４において外側部分から中間部分へと、さらに、下部曲げ端６８において中間部分から内側部分へと続いている。

また、ばね部材６０は、第３部分７０の上端から、コンタクト部材２０へと続いている。コンタクト部材２０は、接触面４２に対し平行なほぼＵ字型の帯状の金属片であり、レセプタクルの前面に向かって広がる空間を有する。レセプタクルコンタクトの背面には、コンタクト部材２０の第１の脚部２４と第２の脚部２６を接続する接続部２２が設けられており、第１の脚部２４と第２の脚部２６の固定端３０に固定されている。コンタクト部材２０を形成する帯状の金属片の幅、つまり、矩形となっているその断面図の長手方向の長さは、第１の脚部２４と第２の脚部２６の自由端又は接触端２８から固定端３０に向かって長くなっており、接続部２２の広がりに沿って、例えば図４に示すような最長の長さとなっている。

自由端２８では、第１の脚部２４と第２の脚部２６が、内側に突出するとともに互いに対向する接点３２を有する。接点３２は、Ｙ−Ｚ嵌合面に対し垂直な横方向Ｘ上に配置されており、挿入された相手プラグのコンタクトの両側に接触する。本実施形態では、接点３２は内側に向かって突出した円錐形の突起である。
第１の脚部２４と第２の脚部２６の自由端２８には、プラグコンタクトの挿入及び位置合わせを容易にするためのガイド手段３４が形成されている。ガイド手段３４は、ばね部材６０の第３部分７０の湾曲した前端および第１と第２の脚部２４と２６の上端の拡張部分を通る仮想の線に沿って広がり、Ｙ−Ｚ嵌合面から離れるように曲げられている。ガイド手段３４のつば状又は部分的に円錐形の内面が、ガイド面を構成しており、プラグコンタクトが挿入される際には、そのプラグコンタクトがこのガイド面に沿ってスライドする。

本実施形態のレセプタクルコンタクトは、コンタクト部材２０の第１の脚部２４と第２の脚部２６の間に広がるＹ−Ｚ嵌合面に対し対称となっているので、このレセプタクルコンタクトには、ベース部材４０及びばね部材６０が２つずつ設けられている。各ばね部材６０は、１つのベース部材４０と一体的に形成され、コンタクト部材２０の第１の脚部２４と第２の脚部２６のうちの１つと接触する。この構成は容易に製造でき、ＰＣＢなどの電子部品に組み入れられる。

さらに、図１と図４に示すように、コンタクト部材２０は、接触面４２に平行に配置され、Ｚ軸に沿って延びている。このＵ字形状の構成により、プラグコンタクトは、Ｚ軸に沿って、つまり、コンタクト部材２０に平行に、かつ、Ｙ軸に沿って、つまり、コンタクト部材２０に垂直に、又は、Ｙ−Ｚ四半分内のいずれかの角度で挿入される。さらに、プラグコンタクトを、曲線に沿って挿入する又は回転させることができる。これは、直線的な挿入に対しては狭い空間しか設けることのできない小型なモバイル機器に接続される電子部品にとっては、特に重要である。

このプラグコンタクトは、コンタクト部材２０の接続部２２又は電子部品の主表面（図１、図４には図示せず）に突き当たるまで、Ｙ−Ｚ面上を移動する。最終的な挿入位置においては、プラグコンタクトがその接続部２２と主表面の双方から離れた状態となる。Ｙ−Ｚ面において、プラグコンタクトがコンタクト部材２０に対して自由に動けるため、プラグコンタクトの移動がレセプタクルコンタクトに及ぼす影響は少ない。接点３２とプラグコンタクトとの係合に起因して生じる、プラグコンタクトとコンタクト部材２０の間の摩擦力は、通常、そのような移動を抑制するほど強くない。加えて、後述するが、Ｙ方向とＺ方向において多少の可撓性を示すばね部材６０もまた、部分的にそのような移動を緩和する。一方、プラグコンタクトとコンタクト部材２０の間に持続的な接触を維持しつつ、Ｘ方向の移動はばね部材６０により完全に吸収される。

上記の構成および断面図からわかるように、ばね部材６０の弾性方向は主にＸ方向となる。ばね部材６０は、その断面図の矩形の長手方向がＹ−Ｚ面に延びる、つまりＸ方向に垂直であり、その第２部分６６はＳ字又は蛇行した形をしており、これにより、その弾性が決まる。特に、第２部分６６のこの蛇行形状は、ばね部材６０をコンパクトに形成することを可能にしつつ、ばね部材６０の全長をかなり長くし、これにより弾性を有するようになっている。一方、ばね部材６０のＺ方向及Ｙ方向の弾性は、多少ではあるがＸ方向の弾性よりも充分に低い。

コンタクト部材２０をみると、ばね部を構成する第１の脚部２４と第２の脚部２６の弾性方向は、主にＸ方向と同軸にある。よって、ばね部材６０の弾性の方向は、主にＸ方向となり、実質的にＹ方向とＺ方向には弾性が存在しない。第１の脚部２４と第２の脚部２６の断面が固定端３０に向かって連続的に拡大しているため、ばね部はＸ方向に高いばね定数を有している。このため、接点３２がプラグコンタクトにしっかりと押しつけられている。持続的な接触を維持すべく、ばね部又は第１と第２の脚部２４、２６のばね定数は、ばね部材６０のＸ方向のばね定数よりもかなり高い。プラグコンタクト又はレセプタクルコンタクトに対し、横方向（Ｘ方向）に外部から力が与えられると、ばね部は全く又はほとんど曲がることがないが、より弾力的なばね部材６０であれば、コンタクト部材２０全体の横方向への移動が可能となる。つまり、強い動きや衝撃的な負荷がかけられた場合でも、コンタクト部材２０がプラグコンタクトの横方向の移動に追従しつつ、プラグコンタクトがコンタクト部材２０にしっかりと接触し続ける。

プラグコンタクトの横の動きにより生じる張力は、ばね部材６０により打ち消される、又は、吸収される。このため、レセプタクルコンタクト、ひいては、ベース部材４０においては、傾斜する力が全く又はほとんど生じない。これにより、ベース部材４０と電子部品との間の接続部分にかかる機械的なストレスが減少する。半田接合では、この点が特に重要であるため、本発明のレセプタクコンタクトを有するレセプタクルコネクタは、ＰＣＢに直接半田付けされる場合に好適である。

ばね部材６０及びばね部の所望の弾性は、適正な断面を選ぶこと、及び／又は、ばねの長さを調節することにより、調整できる。特に、ばね部材６０の折り畳み構造および蛇行形状により、ばね部材６０全体の長さをかなり長くすることができ、これにより、可撓性が向上する。

レセプタクルコンタクトに対するプラグコンタクトの横移動には、固定されたレセプタクルコンタクトに対するプラグコンタクトの横移動、及び、固定されたプラグコンタクトに対するレセプタクルコンタクトの横移動の双方が含まれる。よって、プラグコンタクトの横移動とは、これらの間の全ての相対的な動きを意味する。

図５と図６は、図１と図４に示すレセプタクルコンタクトと同様の３つのレセプタクルコンタクト８２、８４、８６を有する、組み立て後のレセプタクルコネクタ５を示す図である。レセプタクルコンタクト８２、８４、８６のそれぞれの接触面は、ＰＣＢ（図示せず）に半田付けされている。これらレセプタクルコンタクト８２、８４、８６は、上部壁９７と前方壁９８とを有するレセプタクルハウジング９０で覆われている。レセプタクルハウジング９０は、さらに、嵌合方向に平行に延びる細長い開口９２、９４、９６が上部壁９７と前方壁９８に沿って形成されており、レセプタクルコンタクト８２、８４、８６のコンタクト部材に自由にアクセスできるようになっている。

図７から図９は、他の実施形態として、レセプタクルコンタクト１１０を示す図である。レセプタクルコンタクト１１０は、コンタクト部材１２０、ベース部材１４０、及びばね部材１６０を有する。ここでも、レセプタクルコンタクト１１０は、嵌合面Ｙ−Ｚに対し対称的な構成となっている。ベース部材１４０には、レセプタクルコンタクト１１０を半田付けするための接触面１４２が形成された底部１４４、および側壁部１４６が含まれ、曲げ端１４８に沿って上方に向かって曲げられる。本実施形態では、各ばね部材１６０は、Ｚ方向において接触面１４２に対し実質的に平行となっており、ベース部材１４０の後端に一体に形成されている。各ばね部材１６０は、嵌合面Ｙ−Ｚと実質的に同じ面にあり、かつ異なる面に広がる、第１部分１６２と第２部分１６６とで構成されている。しかし、第１部分１６２と第２部分１６６を、嵌合面Ｙ−Ｚに対し傾けることも可能。これは、例えば、レセプタクルコンタクトの第２部分１６６を上から見た図である、図９に示されている。第１部分１６２は、接触面１４２に垂直に延びる第１の曲げ端１６４を介して、第２部分１６６へつながっている。各ばね部材１６０は、第２の曲げ端１６８に沿って曲げられ、Ｓ字形状となっている。第２の曲げ端１６８では、各ばね部材１６０が、第１の脚部１２４と第２の脚部１２６の中間部分でコンタクト部材１２０と一体に形成されている。コンタクト部材１２０の形状は、第１実施形態のコンタクト部材２０と同様に、Ｕ字であるが、接触面１４２に垂直な方向に広がっている。ここでも、第１の脚部１２４と第２の脚部１２６の断面は、ばね部材１６０の断面よりもかなり広くなっており、高いばね定数が得られる。第１の脚部１２４と第２の脚部１２６は、それぞれの固定端３０で、接続部１２２を介して互いにつながっている。第１の脚部１２４と第２の脚部１２６のそれぞれの自由端又は接触端１２８は、つば状のガイド手段１３４により部分的に囲まれている接点１３２を有する。ガイド手段１３４の形状として、最も良い形が、レセプタクルコンタクト１１０を前から見た図である図８に示されている。図８に示すように、接点１３２は、内側に向かって突出した、接触端１２８に形成された円錐形の突起である。このレセプタクルコネクタは、第１実施形態のレセプタクルコンタクトと実質的に同じ機能を有するものであるので、重複を避け、同様の機能の説明は第１実施形態を参照することとする。

図１１と図１２は、図７と図９に示すレセプタクルコンタクト１１０と同様の３つのレセプタクルコンタクト１８２、１８４、１８６を有する、組み立て後のレセプタクルコネクタ１０５を示す図である。組み立て後のレセプタクルコネクタ１０５もまた、これらレセプタクルコンタクト１８２、１８４、１８６を覆う、上部壁１９７と前方壁１９８と備えたレセプタクルハウジング１９０を有する。レセプタクルハウジング１９０は、さらに、嵌合面Ｙ−Ｚに平行に延びる細長い開口１９２、１９４、１９６が上部壁１９７と１前方壁９８に沿って形成されており、レセプタクルコンタクト１８２、１８４、１８６のコンタクト部材１２０への自由なアクセスが可能となっている。

レセプタクルハウジング１９０に対するレセプタクルコンタクト１８２、１８４、１８６の位置合わせと固定のため、各レセプタクルコンタクト１８２、１８４、１８６は、レセプタクルハウジング１９０内の対応する位置合わせ口（図示せず）と係合する、位置合わせピン１８８を有する。

図１０、図１３及び図１４は、第１実施形態および第２実施形態に対応するプラグコネクタ２００を示す図である。図１３に示すように、プラグコネクタ２００は、プラグハウジング２０２、プラグコンタクト２０４、半田付用脚部２０６を有する。横方向に延びるプラグハウジング２０２は、Ｙ−Ｚ面と同じ面の板状のプラグコンタクト２０４を支持する。各プラグコンタクト２０４は、プラグコンタクト２０４を固定するための第１の延長部分２０８を有する。この第１の延長部分２０８は、プラグハウジング２０２の上部に配置され、スリット開口２１０を通る。また、プラグハウジング２０２の底側には、プラグコンタクト２０４の半田付用脚部２０６でもある第２の延長部分２１２を通すための、別のスリット開口が形成されている。プラグコンタクト２０４をより強く固定し、ＰＣＢ２３０の半田付用パッド２１４により確実に電気的接続を行うべく、プラグコンタクト２０４が、その狭い底部又は端部分の全体に沿って半田付けされ、半田接合部２２８が形成される。プラグハウジング２０２は、直接ＰＣＢ２３０に固定されないが、横方向にプラグコンタクトを安定させる。各プラグコンタクト２０４は、２つの平行な接触面２０９を有し、それぞれ、嵌合時には２つとの接点のいずれかと係合する。

図１３と図１４に示す通り、プラグコネクタ２００及びレセプタクルコネクタ２２０は、それぞれのＰＣＢ２３０とＰＣＢ２３２に半田付けされる。図１４のレセプタクルコネクタ２２０は、図１と図７に示すＸ軸に対し、９０度に回転して示してあるので、図１４の座標系も同様に回転していることになる。

図１４のＰＣＢ２３０、２３２のいずれか一方がモバイル装置に、他方が着脱可能な電子部品に備わっていることになるが、どちらに備わっているかによって、プラグコネクタ２００又はレセプタクルコネクタ２２０が、それぞれの相手コネクタに挿入される。プラグコネクタ２００が携帯電話のＰＣＢ２３０に半田付けされ、レセプタクルコネクタ２２０がバッテリパックの半田付用パッド２２６に半田付けされるとすると、バッテリパックが携帯電話に装着され、レセプタクルコネクタ２２０が、例えばＺ方向でプラグコネクタ２００に嵌合する。図１４からも明らかなように、レセプタクルコネクタ２２０は、Ｙ軸に沿って、又は、斜めの方向から、又は、Ｘ軸について回転させて嵌合することもできる。最終的な嵌合位置では、レセプタクルハウジング２２２とプラグハウジング２０２は互いに接触していない。さらに、レセプタクルハウジング２２２は、ＰＣＢ２３０に接触していない。レセプタクルコンタクト２２４とプラグコンタクト２０４によってのみ、コネクタ２００と２２０の間の接続が行われる。プラグコンタクト２０４は、レセプタクルコンタクトのコンタクト部材の接続部と係合しない方が好ましい。こうすると、プラグコネクタ２００に対するレセプタクルコネクタ２２０のＹ‐Ｚ面における自由な動きが確保される。一方、最深挿入位置では、ハウジング２０２、２２２は互いに接触してもよい。

嵌合時に、コネクタ２００と２２０の位置合わせを誤っても、深刻な問題とはならない。なぜなら、ガイド手段により、プラグコンタクトが確実に中心にくるようになっているからである。嵌合過程の最初の段階で、例えＹ軸とＺ軸の周りに小さな回転する不良位置合わせが生じたとしても、大した問題ではない。Ｙ軸とＺ軸の周りで生じる許容できる不良位置合わせは、典型的には、±５°である。図１４に示す最終嵌合位置に至るまでの嵌合過程の最初の段階では、Ｘ軸の周りにおける、コネクタ２００、２２０双方のねじれ、または不良位置合わせは、９０度まで許容される。

図１５と図１６は、レセプタクルコネクタ２５０とプラグコネクタ２６０を含むコネクタ組立体を使った、携帯電話のバッテリパック２４０とＰＣＢ２４２の接続をより明確に示す図である。図には、個々の携帯電話によって異なる、最終嵌合位置のＹ方向とＺ方向における作業領域ｄＹとｄＺが示されている。作業領域は、それぞれの方向における最大許容移動範囲を規定する。Ｙ方向とＺ方向において、バッテリパック２４０の接点は、移動する際、プラグコンタクトの接触面に沿って単にスライドするだけである。一方、Ｘ方向においては、コンタクト部材全体が弾力的に動かされる。各プラグコンタクトは単に２つの接点により接点ベースで接触するため、最終嵌合位置での回転移動さえ可能となる。典型的な作業範囲の値は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向では±１ｍｍ未満であり、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の周りでは±３度である。

各コネクタは、ロボットによる吸着でそれぞれのＰＣＢに半田付けされることが好ましい。そのため、図１７に示すように、レセプタクルハウジング２２２の上部壁には、吸着面２７０が設けられている。プラグハウジング２０２には、吸着面として機能するのに十分な大きさの面が無いので、補助キャップ２７２が、吸着面２７４として、一次的にプラグコンタクトに取り付けられる。この補助キャップ２７２は、半田付けが行われた後で取り除かれる。

図１８は、半田付け工程の温度特性の例を示す図である。熱風又は赤外線で加熱することが好ましい。

本発明のレセプタクルコンタクトの第１実施形態の外観斜視図である。 本発明のレセプタクルコンタクトの第１実施形態の外観斜視図である。 本発明のレセプタクルコンタクトの第１実施形態の外観斜視図である。 本発明のレセプタクルコンタクトの第１実施形態の外観斜視図である。 ３つのレセプタクルコンタクトを有するレセプタクルコネクタの外観斜視図である。 図５のレセプタクルコネクタがハウジングで覆われた場合を示す図である。 本発明のレセプタクルコンタクトの第２実施形態の外観斜視図である。 本発明のレセプタクルコンタクトの第２実施形態を前から見た図である。 本発明のレセプタクルコンタクトの第２実施形態を上から見た図である。 プラグコネクタを示す図である。 ３つのレセプタクルコンタクトを有するレセプタクルコネクタの外観斜視図である。 図１１のレセプタクルコネクタがハウジングで覆われた場合を示す図である。 ＰＣＢに半田付けされたレセプタクルコネクタとプラグコネクタとを有するコネクタ組立体を示す図である。 図１３のコネクタ組立体が嵌合した場合を示す図である。 携帯電話に接続されたバッテリパックの一部の外観斜視図である。 コネクタ組立体によりＰＣＢに接続されたバッテリパックの側面図である。 レセプタクルコネクタとプラグコネクタとをそれぞれのＰＣＢに半田付けする組み立て工程を示す図である。 レセプタクルコネクタとプラグコネクタとをそれぞれのＰＣＢに半田付けする組み立て工程の温度特性を示す図である。

符号の説明

５、１０５、２５０ レセプタクルコネクタ
１０、８２、８４、８６、１１０、１８２、１８４、１８６ レセプタクルコンタクト
２０、１２０ コンタクト部材
２２、１２２ 接続部
２４、１２４ 第１の脚部
２６、１２６ 第２の脚部
２８、１２８ 自由端
３０ 固定端
３２、１３２、２２４ 接点
３４、１３４ ガイド手段
４０、１４０ ベース部材
４２ 半田面
４４、１４４ 底部
４６、１４６ 側壁部
４８、１４８ 曲げ端
５０ 中央凹部
６０、１６０ ばね部材
６２ 第１部分
６４、１４８ 曲げ端
６６ 第２部分
６８ 下部曲げ端
７０ 第３部分
９０ １９０ レセプタクルハウジング
９２、９４、９６、１９２、１９４、１９６ 開口
９７、１９７ 上部壁
９８、１９８ 前方壁
１４２ 接触面
２００、２６０ プラグコネクタ
２０２ プラグハウジング
２０４ プラグコンタクト
２２６ 半田付用パッド
２２８ 半田接合部
２３０、２３２ ＰＣＢ
２４０ バッテリパック
２７０、２７４ 吸着面
２７２ 補助キャップ

Claims (21)

1. レセプタクルコンタクト（１０）を少なくとも１つ備えた、電子部品用レセプタクルコネクタにおいて、
   前記レセプタクルコンタクト（１０）が、
   嵌合方向に沿って挿入される相手プラグコネクタ（２００）のプラグコンタクト（２０４）を収容する、少なくとも１つのコンタクト部材（２０）と、
   前記コンタクト部材（２０）を、前記嵌合方向に対してほぼ横方向に弾性移動させる、少なくとも１つのばね部材（６０）とを備えたものであることを特徴とするレセプタクルコネクタ。
2. 前記コンタクト部材（２０）が、間に前記相手プラグコネクタ（２００）のプラグコンタクト（２０４）を挟む少なくとも２つの対向する接点（３２）を有し、該プラグコンタクト（２０４）が挿入時されると、該接点が該プラグコンタクト（２０４）に直接接触するものであることを特徴とする請求項１記載のレセプタクルコネクタ。
3. 前記接点（３２）が横方向に配置されたものであることを特徴とする請求項２記載のレセプタクルコネクタ。
4. 前記コンタクト部材（２０）が、前記プラグコンタクト（２０４）が挿入時されると該プラグコンタクト（２０４）を挟むばね部（２４、２６）を備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
5. 前記コンタクト部材（２０）が、前記ばね部材を構成する弾性を有する第１の脚部（２４）と第２の脚部（２６）とを備えており、該第１の脚部（２４）と第２の脚部（２６）が、それぞれ、固定端（３０）と、前記２つの接点（３２）のうちの１つを含む接触端（２８）とを備えたことを特徴とする請求項４記載のレセプタクルコネクタ。
6. 前記コンタクト部材（２０）が、ほぼＵ字型の帯状の金属片であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
7. 前記コンタクト部材（２０）が、該コンタクト部材（２０）に前記プラグコンタクト（２０４）が挿入されると、該プラグコンタクト（２０４）の位置合わせを行うガイド手段（３４）を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
8. 前記ガイド手段（３４）が、前記嵌合方向に対し角度をつけて設けられたことを特徴とする請求項７記載のレセプタクルコネクタ。
9. 前記レセプタクルコンタクト（１０）が、ばね部材（６０）を少なくとも２つ備え、各ばね部材（６０）が、前記コンタクト部材（２０）の２つの脚部（２４、２６）のうちの１つに取りつけられたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
10. 前記ばね部材（６０）が、その接触端（２８）で前記脚部（２４、２６）に取りつけられていることを特徴とする請求項９記載のレセプタクルコネクタ。
11. 前記ばね部材（６０）が、前記接触端（２８）と前記固定端（３０）との間で前記脚部（２４、２６）に取りつけられていることを特徴とする請求項９記載のレセプタクルコネクタ。
12. 前記又は各ばね部材（６０）が帯状であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
13. 前記又は各ばね部材（６０）と前記コンタクト部材（２０）とが一体に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
14. 前記レセプタクルコンタクト（１０）が、該レセプタクルコンタクト（１０）を前記電子部品に取り付けるためのベース部材（４０）を少なくとも１つ備えたことを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
15. 前記ベース部材（４０）が、前記レセプタクルコンタクト（１０）を前記電子部品に半田付けするための半田面（４２）を備えたことを特徴とする請求項１４記載のレセプタクルコネクタ。
16. 前記ばね部材（６０）の少なくとも１つが、前記ベース部材（４０）に対する前記コンタクト部材（２０）の弾性移動を可能とすることを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載のレセプタクルコネクタ。
17. 前記電子部品が、携帯電子装置のバッテリパック（２４０）であることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
18. 前記プラグコネクタ（２００）のプラグコンタクト（２０４）を前記コンタクト部材（２０）に挿入させるための、該コンタクト部材（２０）に対応して設けられた細長い開口（９２、９４、９６）を少なくとも１つ有するハウジング（９０）を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか記載のレセプタクルコネクタ。
19. 請求項１から請求項１８のいずれか記載のレセプタクルコネクタ（５、１０５）とプラグコネクタ（２００）とを備えた電子部品用コネクタ組立体。
20. 前記プラグコネクタ（２００）が、前記レセプタクルコネクタのコンタクト部材（２０、１２０）が少なくとも１つ挿入される、ほぼ平行な２つの接触面（２０９）を備えたプラグコンタクト（２０４）を少なくとも１つ備えており、該プラグコンタクト（２０４）が該コンタクト部材（２０、１２０）に挿入されると、該接触面（２０９）の各々が該レセプタクルコネクタの接点（３２、１３２、２２４）のうちの１つと係合することを特徴とする請求項１９記載のコネクタ組立体。
21. 前記レセプタクルコネクタ（５）が、横方向に相互に相対的に配置された３つのレセプタクルコンタクト（８２、８４、８６）を備え、前記プラグコネクタ（２００）が、該レセプタクルコンタクト（８２、８４、８６）に対応付けられるとともに相互に相対的に配置された３つのコンタクト（２０４）を備えたことを特徴とする請求項１９又は請求項２０記載のコネクタ組立体。

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