JP2006253159A - コネクタ及びこのコネクタを備えた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】リセプタクルコンタクトとプラグコンタクトの間に存在する異物を確実に除去し、接触信頼性及び電気的信頼性を安定させることのできるコネクタを提供する。
【解決手段】リセプタクルコンタクトが、差込溝にプラグを挿抜するときにプラグコンタクトの接触凸部と摺接する接触部を具備し、この接触部が、接触凸部側に突出する突起部と、突起部より狭幅で接触凸部側に突出する凸部とを備え、接触凸部の断面の接触部と摺接する部分が凸部の幅よりも大きな幅を有する直線をなし、接触凸部は、差込溝へプラグを挿入するときに突起部と摺接したあと凸部と摺接するように移動し、突起部から凸部へ移動する間に突起部及び凸部が設けられた面と接触しない。
【選択図】図５

Description

本発明は、互いに結合して電気的に接続されるリセプタクルとプラグとを備えるコネクタに関する。

従来、リセプタクルとプラグとを備え、リセプタクルに設けられた差込溝にプラグを挿入することにより両者を導通させるコネクタにおいて、差込溝の両側に配設されたリセプタクルコンタクトと、プラグ本体の両側にそれぞれリセプタクルコンタクトに対応するように配設されたプラグコンタクトと、の間に異物が挟まり、接続不良が発生するという問題があった。このコネクタでは、プラグの挿抜を繰り返すことにより異物の除去を図っていたが、リセプタクルコンタクトとプラグコンタクトとが面接触していたため、集中荷重をかけることが困難であって、異物除去の効果が低かった。

これに対して、リセプタクルコンタクト（ソケットコンタクト）及びプラグコンタクト（ヘッダコンタクト）のいずれか一方に差込溝へのプラグの挿抜方向に交差する方向に弾性的に突出した接触凸部を設け、他方に差込溝へのプラグの挿抜方向に沿って延びかつ差込溝にプラグを挿抜する際に接触凸部が摺接する接触部を設け、さらに、接触部の接触凸部と接触する面に凹部が設けられたコネクタが提案されていた（特許文献１）。
特開２００４−１１１０８１号公報

上述のコネクタでは、凹部に接触凸部が入り込むと、両者は２点で接触することとなるため、面接触に比して異物除去効果を高くすることができる。しかしながら、凹部の内面または開口縁と接触する接触凸部の部位は、プラグとリセプタクルの嵌合時において他のコンタクトと摺動することがないので異物が除去されにくく、接触抵抗が不安定になるおそれがある。また、プラグとリセプタクルの嵌合時に両者に位置ずれ（特にピッチ方向）が生じた場合は、接触凸部と凹部との接点が１点になったり凹部に入らない等、接触状態、強いては接触性能にバラつきが生じるというおそれがある。

これに対して、接触する部位を他のコンタクトと摺動するように接触凸部の形状を平面もしくはこれに近い形状にして面接触とした場合は、プラグとリセプタクルとの接触時に荷重が集中しづらくなるため異物除去の効果が低減する。

さらに、凹部には、プラグの挿抜を繰り返すことにより異物が堆積しやすく、堆積した異物により接触凸部が凹部に入り込みにくくなるとともに、新たに除去した異物を落とし込みにくくなり、さらには堆積した異物は除去されないことからプラグとリセプタクルとの接触抵抗が不安定となるおそれがある。また、プラグの挿入前に凹部に異物が付着した場合、プラグの挿抜により異物は凹部に深く入り込みやすく、この場合もプラグとリセプタクルとの接触抵抗が不安定となるおそれがある。

上記課題を解決するために、本発明のコネクタにおいては、絶縁部材からなるプラグ本体、及び、このプラグ本体に保持された少なくとも１以上のプラグコンタクトを有するプラグと、絶縁部材からなりプラグが挿抜される差込溝が設けられたリセプタクル本体、及び、差込溝にプラグが挿入されたときにプラグコンタクトに接触導通するようにリセプタクル本体に保持された少なくとも１以上のリセプタクルコンタクトを有するリセプタクルと、を備えたコネクタであって、リセプタクルコンタクト及びプラグコンタクトのいずれか一方のコンタクトには、差込溝へ前記プラグを挿抜するときに他方のコンタクトに向けて弾性的に突出する接触凸部が設けられ、リセプタクルコンタクト及び前記プラグコンタクトの他方のコンタクトには、差込溝に前記プラグを挿抜するときに接触凸部が摺接する接触部が設けられ、接触部には、差込溝へ前記プラグを挿抜するときに接触凸部に向けて突出する突起部と、突起部より狭幅で差込溝へプラグを挿抜するときに接触凸部に向けて突出する少なくとも１つの凸部と、が設けられ、接触凸部は、前記プラグの挿抜方向直交断面における接触部と摺接する部分が、凸部の幅よりも大きな幅を有する直線をなし、接触凸部は、差込溝へプラグを挿入するときに突起部と摺接したあと、接触部と接触せずに凸部と摺接するように移動することを特徴としている。

上記凸部は、プラグの挿抜方向に沿って延びた形状を有していることが好ましい。

上記接触凸部は、リセプタクルとコネクタとが嵌合されたときに凸部と当接していることが好ましい。

上記突起部と凸部との間に凹部が形成されていないことがよい。

上記凸部は、前記突起部側である一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって、差込溝へプラグを挿入するときに接触凸部から離間するように形成されていることが好ましい。

上記プラグ及びリセプタクルのいずれか一方は表示装置ユニット上に配置され、他方は基板上に配置され、差込溝に前記プラグを挿入することにより表示装置ユニットと基板とが導通するように構成することができる。

上記プラグ及びリセプタクルのいずれか一方は撮像素子ユニット上に配置され、他方は基板上に配置され、差込溝にプラグを挿入することにより撮像素子ユニットと基板とが導通するように構成することができる。

上記コネクタは、携帯端末に適用することができる。

本発明によると、プラグのリセプタクルへの挿入時に、接触凸部が突起部と広い範囲で摺接して異物を除去した後に、突起部より幅狭である凸部と集中荷重で摺接する過程を得ることができるため、優れた電気的性能及び信頼性を得ることができる。
また、接触凸部の摺接する部分の断面が接触凸部の幅よりも大きな幅を有している直線であることから、プラグとリセプタクルの嵌合時に位置ズレが生じたとしても、バラつきの少ない安定した接触性能を維持することができる。

本実施形態に係るコネクタは、互いに結合して電気的に接続されるリセプタクル１（図１）とプラグ２（図４）とを備える。例えば、リセプタクル１とプラグ２の一方をＬＣＤ（液晶ディスプレイ）（表示装置）ユニットやＣＣＤ（電荷結合素子）（撮像素子）ユニット側に配置し、他方をこれらのユニットと導通して動作を制御する基板側に配置して、リセプタクル１とプラグ２とを結合することによってユニットと基板とを電気的に接続する。また、本実施形態に係るプラグ２とリセプタクル１は、携帯端末（例えば、携帯電話、携帯可能なコンピュータを含むＰＤＡ（Personal Digital Assistant））内における接続や、携帯端末と外部機器との接続に適用することができる。なお、リセプタクル１及びプラグ２は、ＬＣＤユニットのほかに、表示装置として、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)ディスプレイユニット、プラズマディスプレイユニット、有機エレクトロルミネッセント素子ディスプレイユニットにも適用することができる。また、ＣＣＤユニットのほかに、撮像素子として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ユニットにも、リセプタクル１及びプラグ２を適用することができる。

図１に示すリセプタクル１は、絶縁部材である合成樹脂の射出成形品からなりプラグ２が挿抜される差込溝３１が設けられたリセプタクル本体３と、差込溝３１の両側にそれぞれ配設された複数のリセプタクルコンタクト４と、を備える。

図２に示すリセプタクルコンタクト４は、スタンピング成形により形成された帯状の金属材からなり、Ｕ字状に曲成され差込溝３１の縁部を挟む形でリセプタクル本体３に保持された保持部４１と、保持部４１における差込溝３１の内側に位置する一端から保持部４１とともにＳ字状を形成する形で延設され保持部４１との間の距離を変化させる方向（差込溝３１へのプラグ２の挿抜方向に交差する方向）に撓み可能な撓み部４２と、保持部４１における差込溝３１の外側に位置する一端からリセプタクル本体３におけるプラグ２が差込溝３１に挿入される方向の端よりも突出する位置まで延設された端子部４３と、が設けられている。端子部４３は例えば回路基板の導電パターンに半田固定される。

このリセプタクルコンタクト４は、基材（例えばりん青銅、ベリリウム銅、チタン銅）上に、下地めっき（例えばニッケルめっき）を施した後に、仕上げめっき（例えば金めっき）を施して作製する。リセプタクルコンタクト４の板厚は、コネクタの小型化、低背化を考慮し、ばね設計や加工性の観点から、例えばコネクタのピッチが０．３〜０．５ｍｍの場合には、０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。このときの下地めっきは、０．５μｍ〜４μｍであることが好ましい。これは、０．５μｍ未満であると下地めっきとしての効果が得られず、４μｍを超えるとプラグ２との摺接時の変形によってクラックが生じやすくなるためである。

保持部４１には、リセプタクルコンタクト４をリセプタクル本体３に確実に保持させるために、その幅方向に延びる係止部４６が設けられている。

撓み部４２には、保持部４１から離れる方向に突出した接触凸部４４が曲げにより形成されている。この接触凸部４４は差込溝３１へのプラグ２の挿抜方向に交差する方向に弾性的に突出している。さらに、この接触凸部４４は後述する接触部６１と摺接する部分において、断面でみると直線で形成されるとともに凸部の幅Ｗ１（並設された凸部６８と凸部６９との間の間隙と凸部６８、６９の幅を加算したもの）より大きな幅Ｗ２を備えている（図３）。このように、接触凸部は、板厚が薄い場合にとくに設計形状を出しにくくなる曲面としていないため、精度良く、かつ、効率良く生産することができる。

接触凸部４４からは、プラグ２挿入時の誘い込みのため及び座屈防止のために、先端部４５が保持部４１側へ延出している。

図４に示すプラグ２は、絶縁部材である合成樹脂のインサート成形品からなる略直方体形状のプラグ本体５と、それぞれ帯状の金属部材からなりプラグ本体５の長手方向に沿った両側にそれぞれリセプタクル１におけるリセプタクルコンタクト４と対応して同じピッチで配設された複数のプラグコンタクト６とを備える。

図５に示すプラグコンタクト６は、スタンピング成形により形成された帯状の金属材からなり、表裏の一面をプラグ本体５から離れる方向へ向けて、差込溝３１へのプラグ２の挿抜方向に沿って延びる形でプラグ本体５に保持された接触部６１と、接触部６１から離れる方向に延設された端子部６２とを有する。端子部６２は例えば回路基板の導電パターンに半田固定される。端子部６２において接触部６１の付近には、厚さ寸法を他の部位よりも薄くする保持凹所６５が設けられている。なお、図６に示すように、接触部６１からプラグ２の挿抜方向に沿って延び、端子部６２に連結され、かつ接触凸部４４側へ突出する段部７０を形成することもできる。

一方、プラグ本体５の長手方向に沿った両側面において、短手方向の一端には、それぞれ長手方向に沿って延びた鍔部５１が突設されていて、プラグコンタクト６の端子部６２は鍔部５１を貫通している。プラグコンタクト６はプラグ本体５の成形時にインサートされており、鍔部５１を形成する合成樹脂が保持凹所６５に流入して固化することにより、プラグコンタクト６のプラグ本体５からの抜けが防止されている。さらに、鍔部５１は、コネクタが回路基板等に実装されるときに、溶融した半田が毛細管現象等によってプラグコンタクト６上を這い上がること（半田上がり）を防止することができる。

このプラグコンタクト６は、基材（例えばリン青銅）上に、下地めっき（例えばニッケルめっき）を施した後に、仕上げめっき（例えば金めっき）を施して作製する。プラグコンタクト６の板厚は、コネクタの小型化、低背化を考慮し、ばね設計や加工性の観点から、例えばコネクタのピッチが０．３〜０．５ｍｍの場合には、０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。

また、接触部６１においてリセプタクルコンタクト４の接触凸部４４が摺接する面には、差込溝３１へプラグ２を挿抜するときに接触凸部４４に向けて突出する突起部６６と、端部の一方が突起部６６と一体に形成されてプラグ２の挿抜方向に沿って延び、差込溝３１へプラグ２を挿抜するときに接触凸部４４に向けて突出する２本の凸部６８、６９と、が設けられている。この凸部６８、６９の、プラグ２の挿抜方向直交断面は、接触凸部４４側に円弧が存在する半円形である。また、凸部６８、６９の平面視形状は、対向する長辺が互いに平行な略長方形形状である。凸部６８、６９は、この形状と同一のくぼみ形状を備えた金型を接触部６１の一面に押圧することにより、凸部６８、６９を設けない部分を圧潰して形成する。このとき、金型の長さによっては、接触部６１の下部において金型で圧潰されない部分が段部７０として形成される。これに対して、凸部６８、６９の形状と同一の突起形状を備えた金型を接触部６１の裏面（凸部６８、６９を設けない面）に押圧することによっても形成することができる。ここで、突起部６６からは、プラグ２挿入時の誘い込みのため及び座屈防止のために、先端部６７が接触部６１から離間する方向へ延出している。この先端部６７は、保持凹部６５とともにインサートの保持機能を発揮する。

接触部６１から突出する凸部６８、６９の高さは、例えばコネクタのピッチが０．３〜０．５ｍｍの場合は、０．０１〜０．１ｍｍとすることが好ましい。これは、高さが０．０１ｍｍ未満となると、凸部６８、６９により異物除去効果が低下し、０．１ｍｍを超える凸部６８、６９を、接触部６１の裏面を押圧して形成しようとすると材料が伸びきらずにクラックや破断が発生するおそれがあるからである。また、異物除去機能及び加工性の観点から見ると、凸部６８、６９の高さは０．０２〜０．０５ｍｍであることがさらに好ましい。凸部６８、６９形成時のクラックや破断を予防するには、凸部６８、６９の形状と同一のくぼみ形状を備えた金型を接触部６１の一面（凸部６８、６９を設ける面）に押圧することにより、凸部６８、６９を形成することが好ましい。

凸部は１本でも複数でもよいが、凸部を複数設ける場合は、プラグ２の挿抜方向と交差する方向において並設すると異物除去の効果が高まるため好ましい。さらに、一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって、差込溝３１へプラグ２を挿抜するときに接触凸部４４から離間するように傾斜させて形成すると異物が除去しやすくなるため好ましい。また、凸部６８、６９の、プラグ２の挿抜方向直交断面は、半円形のほか、接触凸部４４側に頂点を有する略三角形、接触凸部４４側に任意の曲率半径を備える曲線を配した半曲線形状とすることもできる。凸部６８、６９の平面視形状は、対向する長辺が互いに平行な略長方形形状のほか、長辺が徐々に接近する略三角形形状とすることもできる。

以上の構成によれば、図７に示すように、プラグ２のリセプタクル１への挿抜時に、リセプタクルコンタクト４の接触凸部４４に対して、プラグコンタクト６の突起部６６及び突起部６６より幅狭の凸部６８、６９がそれぞれ摺接する。すなわち、特にプラグ２の挿入時には、幅の広い突起部６６が広い範囲で摺接して異物を除去した後にこの清浄した接触凸部の表面を幅の狭い凸部６８、６９における集中荷重による強い力で摺接することにより、さらに異物を除去することができ、極めて優れた電気的性能を得ることが可能である。

一方、コネクタを実装するときには、フラックス等が飛散して接触部６１に付着して異物となる場合がある。この場合に、プラグ２をリセプタクル１に挿入（嵌合）したとしても、プラグ２の挿抜により異物を凸部６８、６９の外側に移動させることができるため、異物を確実に除去して接触抵抗を安定させることができる。

また、接触凸部４４は、プラグの挿抜方向直交断面における接触部６１と摺接する部分が、凸部６８、６９の幅よりも大きな幅を有する直線で接触部６１と摺接するため、プラグコンタクト６とリセプタクルコンタクト４とが位置ずれしたとしても、ばらつきが少なく安定した電気的性能及び信頼性を得ることができる。

さらに、凸部６８、６９の端部の一方を突起部６６と一体に形成する場合は突起部６６と凸部６８、６９との間に凹部が形成されないため、挿抜回数が多くなったとしても、異物が堆積するおそれが少なく、安定した接触抵抗を得ることができる。

また、接触凸部４４のうち接触部６１と摺接する部分は、断面視で直線であるため、精度良く加工することができる。一方、接触部６１に凸部６８、６９を設けることによって、プラグコンタクト６を薄くしたとしても、プラグコンタクト６に対するリセプタクルコンタクト４の接点を確保することができる。

なお、本実施形態においてリセプタクルコンタクト４の機能とプラグコンタクト６の機能とを入れ替えてもよい。つまり、接触凸部４４と同様の構成をプラグコンタクト６に設けるとともに、突起部６６、凸部６８、６９と同様の構成をリセプタクルコンタクト４に設けてもよい。

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

本発明の実施形態に係るリセプタクルの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るリセプタクルコンタクトの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリセプタクルコンタクトの接触凸部とプラグコンタクトの凸部が摺接したときの両者の幅の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るプラグの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るプラグコンタクトの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態のプラグコンタクトの別の例の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリセプタクルをプラグに挿入したときの状態を示す断面図である。

符号の説明

１ リセプタクル
２ プラグ
３ リセプタクル本体
４ リセプタクルコンタクト
５ プラグ本体
６ プラグコンタクト
３１ 差込溝
４４ 接触凸部
６１ 接触部
６３ 凹部
６６ 突起部
６８ 凸部
６９ 凸部

Claims (8)

1. 絶縁部材からなるプラグ本体、及び、このプラグ本体に保持された少なくとも１以上のプラグコンタクトを有するプラグと、
   絶縁部材からなり前記プラグが挿抜される差込溝が設けられたリセプタクル本体、及び、前記差込溝に前記プラグが挿入されたときに前記プラグコンタクトに接触導通するように前記リセプタクル本体に保持された少なくとも１以上のリセプタクルコンタクトを有するリセプタクルと、
   を備えたコネクタであって、
   前記リセプタクルコンタクト及び前記プラグコンタクトのいずれか一方のコンタクトには、差込溝へ前記プラグを挿抜するときに他方のコンタクトに向けて弾性的に突出する接触凸部が設けられ、前記リセプタクルコンタクト及び前記プラグコンタクトの他方のコンタクトには、差込溝に前記プラグを挿抜するときに前記接触凸部が摺接する接触部が設けられ、
   前記接触部には、前記接触凸部側に突出する突起部と、該突起部より狭幅で前記接触凸部側に突出する少なくとも１つの凸部と、が設けられ、
   前記接触凸部は、前記プラグの挿抜方向直交断面における前記接触部と摺接する部分が、前記凸部の幅よりも大きな幅を有する直線をなし、
   前記接触凸部は、差込溝へ前記プラグを挿入するときに前記突起部と摺接したあと前記凸部と摺接するように移動し、前記突起部から前記凸部へ移動する間に前記突起部及び前記凸部が設けられた面と接触しないように構成してあることを特徴とするコネクタ。
2. 前記凸部は、前記プラグの挿抜方向に沿って延びた形状を有する請求項１記載のコネクタ。
3. 前記接触凸部は、前記リセプタクルと前記コネクタとが嵌合されたときに前記凸部と当接している請求項１又は２に記載のコネクタ。
4. 前記突起部と前記凸部との間に凹部が形成されていない請求項１から３のいずれか１項記載のコネクタ。
5. 前記凸部は、前記突起部側である一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって、前記差込溝へ前記プラグを挿入するときに前記接触凸部から離間するように形成された請求項１から４のいずれか１項記載のコネクタ。
6. 前記プラグ及び前記リセプタクルのいずれか一方は表示装置ユニット上に配置され、他方は基板上に配置され、前記差込溝に前記プラグを挿入することにより前記表示装置ユニットと前記基板とが導通する請求項１から５のいずれか１項記載のコネクタ。
7. 前記プラグ及び前記リセプタクルのいずれか一方は撮像素子ユニット上に配置され、他方は基板上に配置され、前記差込溝に前記プラグを挿入することにより前記撮像素子ユニットと前記基板とが導通する請求項１から５のいずれか１項記載のコネクタ。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載のコネクタを備えたことを特徴とする携帯端末。
   
   

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