JP2006502534A - 電気接点 - Google Patents

Abstract

実質的に管状のソケット接点が開示される。一態様において、電気接点は、長手軸を有すると共に、第１の端部および第２の端部を有する実質的に管状の中空本体を具備する。第１の端部は、有界開口部を含む。開口部は、長手軸に沿って配置される少なくとも２つの細長いスロットおよび少なくとも２つの接点部材を有する。少なくとも１つの接点部材は、複合曲線を有する。電気コネクタはまた、本体の第２の端部に隣接して配置されるハンダカップを有する。ハンダカップは、本体の第２の端部に対して末端にフレア部分を有する。打抜き加工および成形工程を用いて、電気コネクタを製作することができる。本発明の別の態様において、終端処理された電気コネクタが設けられる。

Description

本発明は、改良した電気接点に関する。さらに詳細には、本発明は、ソケットまたはソケット接点としても周知であり、電気コネクタとして用いられるときに、電気的不連続性を最小限に抑え、それにより帯域幅を改良することができる特徴を備えている雌型の接点に関する。

電気接点は、電流が流れる２つの導電体用の接合点を提供する。同軸ケーブルなどの導電体と共に用いられるとき、電気接点およびケーブルの組合せを他の構成要素と共に電気コネクタと呼ぶことができる。電気コネクタは、許容可能でない信号歪みまたは電力損失を生じることなく、電子システムの２つの素子間に機械接点および電気接点を提供することが好ましい。複数の電気接点およびその個別の電気コネクタシステムは、市販されている。

特許文献１（ヴォルツ（Ｖｏｌｔｚ）ら）は、電気信号伝送システムへの同軸信号ケーブルの終端に用いるための小型化された高密度相互接続システムを開示している。一部の実施形態において、３ビーム円筒本体を含む信号接点が用いられる。特許文献１の図３および図７に示されているように、信号接点におけるビームは矩形の断面を有する。

特許文献２（パレチェク（Ｐａｌｅｃｅｋ）ら）は、ソケットおよび一体のハンダテールを有する電気コネクタを実装する回路基板を開示している。ソケットは、円筒ベース部分から延在する１対の一体ビーム部分を有する。雄型接点は１対の一体ビーム部分の間に挿入されるため、接点を保持し、接点とビーム部分との間の電気接点の接続を確立するために、ビーム部分は外側にそらされ、接点に対して弾性的に偏倚される。また、特許文献３（カール（Ｋａｈｌｅ）ら）は、特に図４、図５および図６において、雄型接点との電気接続のための３ビーム端部を具備する雌型接点を開示している。特許文献４（エンボ（Ｅｍｂｏ）ら）は、特に図２、図４および図５において、２ビームを有するソケット接点を開示している。これらの参考文献によれば、ビームは、自由端であり、接点が最初に挿入される端部である第１の端部と、通常はシャフトまたは円筒部分によって支持される第２の端部と、を有する。

さらに別の参考文献は、特許文献５（ヘンシェン（Ｈｅｎｓｃｈｅｎ））であり、半楕円のばねによって互いに連結される２つの離隔された実質的に正方形の端部分を有する接点ソケットを開示している。各ばねが端部分の一体部品であり、端部分の側部を形成していることを図２は示している。ばねは、接点ピンの挿入時に相当偏向することができ、所与のソケットサイズによって広範囲のピンサイズを適合させることができるようになっていると示されている。この特許文献５によれば、各接点ソケットが４つのばねを有する。
米国特許第５，１９０，４７２号明細書 米国特許第４，３５９，２５８号明細書 米国特許第５，１９９，９１０号明細書 米国特許第６，０４５，４０２号明細書 米国特許第３，４０４，３６７号明細書

前述の技術は有用であるかもしれないが、使用しやすく、電気的不連続性をよりよく最小限に抑えることができ、能率的で経済的な工程で製作することができる他の電気接点および電気コネクタが必要とされている。

本発明は、２つの導電体を接続する際に生じうる電気的不連続性を最小限に抑えるように設計された新規な電気接点を提供する。その結果、よりよい電気接続を実現することができ、電気デバイスに関して向上した帯域幅性能を生じる。

簡単に要約すれば、一態様において、本発明は、長手軸を有すると共に、第１の端部および第２の端部を有する実質的に管状の中空本体を具備する電気接点に関する。第１の端部は、有界開口部を有する。本体は、少なくとも２つの細長いスロットおよび少なくとも２つの接点部材を有し、いずれも長手軸に沿って配置される。「長手軸に沿って配置される」なる表現は、細長いスロットまたは接点部材が長手軸に略平行にあることを意味する。当業者は、細長いスロットまたは接点部材のいずれかが長手軸に対して一定の角度にある、すなわち長手軸に対して平行でないことを認識されたい。各接点部材は、複合曲線を有する。ハンダカップは、本体の第２の端部に隣接して配置される。ハンダカップは、本体の第２の端部に対して末端にフレア部分を有する。本発明の別の態様において、電気接点は、打抜き加工され、金属基板から形成され、少なくとも１つの接点部材は複合曲線を有する。

さらに別の態様において、本発明は、同軸ケーブルに実装される電気接点を具備する終端処理された電気コネクタに関し、終端処理された電気コネクタおよび同軸ケーブルの少なくとも一部が導電シェルに属する。電気接点は、長手軸を有すると共に、第１の端部および第２の端部を有する実質的に管状の中空本体を具備する。第１の端部は、有界開口部を有する。本体は、長手軸に平行に配置される少なくとも２つの細長いスロットを有するため、接点部材を形成する。各接点部材は、複合曲線を有する。ハンダカップは、本体の第２の端部に隣接して配置される。ハンダカップは、本体の第２の端部に対して末端にフレア部分を有する。同軸ケーブルは、中央の信号導体と、任意に中央の信号導体の周囲に巻き付けられる金属ブレイドと、中央の信号導体および金属ブレイド（使用する場合には）の周囲のコアチューブと、コアチューブを保護するための少なくとも１層の金属ワイヤと、金属ワイヤを包囲する外装と、を具備する。取り付ける際には、電気コネクタにおけるフレア部分は、同軸ケーブルのコアチューブに当接する。同軸ケーブルにおける中央の信号導体は、電気コネクタのハンダカップの少なくとも一部に配置される。

本発明の利点は、接点部材の設計である。本願明細書にさらに記載されるように、各接点部材は複合曲線を有するため、信号ピンとの良好な機械的かつ電気的な接点を形成することができる。したがって、本発明の電気接点は、２つの導電体が接続されるシステムに本来生じる電気的不連続性を最小限に抑える。

本発明の別の利点は、電気接点がばねとして作用する接点部材を有し、ばねが可変の常数を呈することである。接点部材のこの可変のばね常数という性質により、コネクタをより広範囲の信号ピンの直径に適合させることができる。

本発明は図面を参照してさらに説明される。

これらの図面は理想化され、一定の縮尺で描かれておらず、説明のために過ぎず、限定するわけではない。図面において、同様の参照符号は、同様の部分を表す。

図１は、本発明による雌型電気接点１０の一実施形態を示している。電気接点は、第１の端部１４および第２の端部３０を有する実質的に管状の中空本体１２を有する。参考のために、接点は、図１において「ｚ」として示される長手軸を有する。本願明細書で用いられるとき、「実質的に管状」なる表現は、中空本体自体が構造において略円筒であるが、接点が信号ピンと結合していないときには、円筒形の直径がコネクタの長手軸に沿って変化することを意味する。好ましい実施形態において、電気接点が結合されていないとき、中空本体の直径は、第１の端部１４から中空本体の中央部分の最小直径まで徐々に減少し、第２の端部３０に近づくにつれて増大する。第１の端部は、信号ピン（図示せず）を収容するために、有界開口部１６を有する。第１の端部は、信号ピンの結合に役立つように、引込み式食付き部１８を提供するように処理されていることが好ましい。「有界」なる語は、本願明細書で用いられるとき、開口部の境界を形成する環（全体を１８として示す）を指す。「有界」なる語は、開口部が連続開口部によって画定されなければならないことを意味するわけではなく、実際には、継ぎ目１５があることを図１は示している。中空本体は、２つの細長いスロット２０の間にある少なくとも２つの接点部材２２を包含する。接点部材および細長いスロットは、長手軸に対して略並行にある。

図１は両方の接点部材２２が複合曲線を有することを示しているが、図４は少なくとも１つの接点部材（上部部材）が複合曲線を有することを示している。本願明細書で用いられるとき、「複合曲線」なる語は、接点部材が２つの方向の曲率を有することを意味する。電気接点が結合する信号ピンを収容していないときに、複合曲線が存在する。好ましい実施形態において、中空本体の長さに沿って、接点部材２２は、内側に丸みを帯びる。すなわちｚ軸に対して凹状である。接点部材の外面は凸面である。すなわち球面の外面のように湾曲している。図７に示されているように、この複合曲線性は、信号ピン（一般に円形の断面）と接点部材との間の接点を密接にすることによってそれらの間の電気接続を向上させる。本発明は、その接点３が矩形の断面であるために、その明細書の図７に示されているように信号ピン５５に対して局所的な接点を有する米国特許第５，１９０，４７２号明細書とは異なる。

本発明の利点の１つは、その細長い管状の設計のために、信号ピンとの結合が生じうる場所に接点が広い領域（接点部材の周囲の表面領域によって一般に画定される）を有することである。接点と信号ピンとの反復結合によって、ピンおよび接点における結合面は、摩滅する可能性があり、それによってピンと接点との間の電気接続が低下する可能性がある。接点用の表面領域を増大させることによって、長期間にわたってピンと接点部材との間に良好な電気接点を形成する可能性が高い。対照的に、米国特許第４，３５９，２５８号明細書は、ピンとそのソケット１６の結合が生じる場所に、（その明細書の図２において）指定された接点領域３５によって画定されるより局所的な領域を示している。

一実施形態において、中空本体の第２の端部３０にワイヤストップ３２がある。ワイヤストップは、図２においてさらに説明されるように、主に伝送線ケーブルの中央導体用のストップとして機能する。また、同軸ケーブルの中央導体が電気接点に組み立てられるとき、ワイヤストップはハンダのウィッキングを最小限に抑えることができる。ハンダカップ３４が、中空本体の第２の端部に隣接している。ハンダカップは、組み立て中または信号ピンとの結合中、ケーブル線の中に入らないように電気接点を停止するために、伝送ケーブル線の絶縁体に対する支えのための手段を有する。１つの有用な手段は、電気コネクタの第２の端部の末端に位置するフレア部分である。一実施形態において、フレア部分は、図２に３６として示される位置決めアームである。好ましい実施形態において、ハンダカップは、３つの位置決めアームを有する。

図２は、終端処理された電気コネクタ１の一実施形態を示している。微細同軸ケーブル４０が、電気接点１０と結合される。導電シェル６０は、電気コネクタ全体および微細同軸ケーブルの一部を覆っている。微細同軸ケーブルは一般に、中央の信号導体４２、任意に中央導体の周囲に巻き付けられる絶縁フィラメント（図示せず）、中央の信号導体およびフィラメント（使用した場合には）を包囲するコアチューブ４４、コアチューブを保護する一般に金属である少なくとも１層のブレイド４６および金属ワイヤの層を包囲する外装４８を有する。電気コネクタにおける位置決めアーム３６は、微細同軸ケーブルにおけるコアチューブ４４に当接する。また、中央の信号導体４２は、ハンダカップの中でワイヤストップ３２まで存在する。図８は、フィラメント４３および２層のブレイド４６を備えた微細同軸ケーブルの断面図を示している。位置決めアーム３６は、中央導体４２とコアチューブ４４との間の距離「ｄ」に広がる。

ハンダ付け媒体５０を用いて、中央導体をハンダカップに固定することができる。好ましくはブレイド４６でハンダ媒体５４を用いて導電シェル６０をケーブル４０に固定することができる。導電シェル６０は、開口部６４および絶縁体６６を有する。開口部６４は引込み５２を有し、電気接点の第１の端部にある開口部１６と一直線を成しているため、信号ピン（図示せず）を挿入することができる。導電シェル６０は一般に、金属または黄銅などの金属合金から製作され、カプラなどの他の部品と結合しやすいように、引込み用の曲線５１を有することが好ましい。図２は信号ピンと結合していない終端処理された電気コネクタを示しているため、接点部材は空隙５６によって図示されているようなゆったりした状態にある。

図５は、密閉ハンダカップ部分７１を有する雌型電気接点１０の別の実施形態を示している。孔７０が設けられ、中央の信号導体がハンダカップにハンダ付けされるときに孔にハンダフラックス気体を出すことができるようになっていることが好ましい。密閉ハンダカップ部分は一定の直径を有するため、図１の電気接点と比較した場合、この実施形態はインピーダンスの不連続性を低減しうる。

図６は使用中、すなわち、信号ピン７２がその中に挿入され、ピンの少なくとも一部が接点部材に接触して外側に偏向しているときの電気接点１０を示している。信号ピンの直径は、接点部材が直面する偏向量を決定する。接点部材が偏向するため、信号ピンに適合するように管状の中空本体１２の直径が変化し、電気接点の公称の直径に近づく。直径におけるこの変化は、一定の直径を有するソケットを効果的に提供するため、接点外径と導電シェル内径との間の幾何構成の変化を有する接点において本質的に生じる電気的不連続性を最小限に抑える。この一定の直径の特徴部が、本発明の１つの重要な利点を提供する。

図７は、図６の線７−７に沿った断面図であり、接点部材が信号ピンをカップ状にして受けるように接点部材２２が信号ピン７２と密接な接点を有することを示している。この種の密接な接点は、米国特許第５，１９０，４７２号明細書に開示されているような接点のタイプとは対照的である。

本発明の電気コネクタを用いて、導電体を結合または接続することができる。図２および図８は微細同軸ケーブルを有する本発明の電気コネクタの使用を示しているが、同軸であろうと同軸でなかろうと、任意の種類のケーブルと共にコネクタを用いることができる。電気コネクタ業界の当業者は、本発明の電気コネクタに関する種々の用途を認識されたい。たとえば、終端処理された電気コネクタは、キャリアに装着され、たとえばカプラなどの雄型同軸コネクタと接合されることができる。

電気接点は、金属基板から製作される。本願明細書で用いられるとき、「金属」なる語は、純金属およびその合金を包含する。適切な金属基板としては、銅およびベリリウム銅合金が挙げられる。好ましい実施形態において、金属基板は、一般にめっき工程を介してニッケル、クロムまたは金などの他の金属層によって被覆される。さらに好ましい実施形態において、ハンダカップは、スズおよび鉛のコーティングをさらに含む。

複数の導電体を結合するために、電気接点は任意の適切な寸法から構成されてもよい。好ましい実施形態において、電気接点は、微細同軸ケーブルと共に用いられる。そのような場合において、電気接点の長さは一般に、約０．１〜０．５インチ（２．５〜１２．７ｍｍ）である。中空本体の第１の端部における開口部は、約０．１〜０．４インチ（２．５〜１０．２ｍｍ）の外径を有する。金属基板の厚さは、約０．００１〜０．０１０インチ（０．０２５〜０．２５ｍｍ）である。

本発明者らは、接点部材の複合曲線性が広範囲の信号ピンの直径に適合するソケットを生じることを発見した。信号ピンに必要な許容差まで緩むため、この結果はユーザによって好都合である。一般に、部品の許容差がきつければきついほど、特に部品の制作方法にある種の機械加工が含まれている場合には、製作に多くの費用がかかる。ピンの直径に関するより広い動作範囲は、２つの偏向しない安定位置の間のゼロ応力点に対して接点部材を偏向することができる結果となると考えられている。たとえだけのために、接点部材は、米国特許第４，７０３，３０１号明細書（ハロウェック（Ｈｏｌｌｗｅｃｋ）ら）に記載される双安定ばねに酷似するように作用する。

本発明の１つの利点は、機械加工工程より経済的である打抜き加工および成形工程を用いて、電気接点を製作することができることである。１つの具体的な打抜き加工および成形工程が、本願明細書に記載される。

厚さ約０．００５インチ（０．１３ｍｍ）の銅などの加工素材用金属のストリップが、半連続工程では一般にロールの形で供給される。加工素材用金属は、複数の処理ステーションによってパンチおよびダイを用いて打抜かれる。打抜き工程中、一般にキャリアが加工素材用金属の上面および底面に沿って形成される。キャリアは、種々の処理ステーションを通して加工素材用金属を誘導するのに役立つようにするために、パイロットホールを有してもよい。また、打抜き工程中、一般に、電気コネクタの形状が加工素材用金属から打抜かれる。この段階では、電気接点は実質的に平坦である。電気接点は、一般に複数のバーを用いて、キャリアと共に搬送される。電気接点が打抜かれた後、種々の形状のダイを用いて、実質的に管状の形状に成形し、フレア部分も成形される。

図３は、１つの具体的な電気接点の製作工程における１つの具体的なステップ、この場合には打抜き加工工程を概略的に示している。加工中のコネクタ１００は、キャリア１０４およびパイロットホール１０６を形成するために部分的に打ち抜かれた前駆物質である加工素材用金属１０２を有する。電気接点は、この処理段階では実質的に平坦なパターン形成される金属シートとして現れ、タイバー１０８によってキャリアに接続される。電気接点は、本体部分１１２、第１のウィング部分１１４、中間部分１２２、細長いスロット１２０、第２のウィング部分１３０およびハンダカップとなる延長部１３４を有する。成形ステップにおいて、第１および第２のウィング部分および中間部分は折畳まれ、全体を図１に示されているような第１の端部および第２の端部を有する管状の本体を形成する。成形ステップの結果、２つのスロットが形成され、一方はスロット１２０に対応し、他方は中間部分の両側にある溝２２０の結果として形成される。一旦折畳まれると、縁２２４が出会うときに継ぎ目が形成される。他の成形ステップにおいて、本体部分は、接点部材に複合曲線を形成するようにさらに処理される。打抜き加工および成形方法における前述の一般的な説明は本発明の電気接点を製作するために有用であるが、当業者は電気接点を製作するためにこの説明に対する変形を用いることができることを認識されたい。

背景部分の参考文献も含め、本願明細書に記載されるすべての参考文献は、各参考文献の全体に関して、参照によって援用されるものとする。

雌型電気接点の具体的な実施形態の等角図である。 具体的な終端処理された電気コネクタの断面図である。 電気接点の製作における打抜き加工ステップの概略図である。 雌型電気接点の別の具体的な実施形態の等角図である。 雌型電気接点の別の具体的な実施形態の等角図である。 信号ピンを挿入した図１の実施形態の等角図である。 図６の線７−７に沿った断面図である。 具体的な微細同軸ケーブルの断面図である。

Claims (19)

1. 長手軸を有する電気接点であって、前記接点（１０）が、
   （ａ）第１の端部（１４）および第２の端部（３０）を有し、前記第１の端部がその中に有界開口部（１６）を有する実質的に管状の中空本体（１２）であって、前記中空本体が少なくとも２つの細長いスロットおよび少なくとも２つの接点部材を有し、前記細長いスロットおよび前記接点部材が前記長手軸に沿って配置され、各接点部材が複合曲線（２２）を有する中空本体と、
   （ｂ）前記中空本体の前記第２の端部に隣接して配置されるハンダカップ（３４）であって、前記中空本体の前記第２の端部に対して末端にフレア部分（３６）を有するハンダカップとを具備する、電気接点。
2. 前記中空本体の前記第２の端部が、ワイヤストップ（３２）をさらに具備する、請求項１に記載の電気接点。
3. 前記中空本体の長さに沿って、前記接点部材が凹状であり、前記接点部材が凸面である外面を有する、請求項１に記載の電気接点。
4. 前記中空本体が前記長手軸に沿って配置される少なくとも１つの継ぎ目を有し、前記継ぎ目が前記細長いスロットから延在する、請求項１に記載の電気接点。
5. 前記フレア部分が位置決めアームである、請求項１に記載の電気接点。
6. 前記コネクタが銅およびベリリウム銅からなる群から選択される金属である、請求項１に記載の電気接点。
7. 前記金属がニッケル、クロムおよび金からなる群から選択される少なくとも１つの材料によって被覆される、請求項６に記載の電気接点。
8. 長さが約０．１〜０．５インチ（２．５〜１２．７ｍｍ）であり、前記本体の前記第１の端部における前記開口部が約０．１〜０．４インチ（２．５〜１０．２ｍｍ）の外径を有する、請求項１に記載の電気接点。
9. 長手軸を有する電気接点であって、前記接点が
   （ａ）第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端部が有界開口部を有する実質的に管状の中空本体であって、前記本体が少なくとも２つの細長いスロットおよび少なくとも２つの接点部材を有し、前記細長いスロットおよび前記接点部材が前記長手軸に沿って配置され、少なくとも１つの前記接点部材が複合曲線を有する中空本体と、
   （ｂ）前記中空本体の前記第２の端部に隣接して配置されるハンダカップ（３４）と、を具備し、
   （ｃ）前記電気接点が打抜かれ、金属基板から成形される電気接点。
10. 前記金属が銅およびベリリウム銅合金からなる群から選択される、請求項９に記載の電気接点。
11. 前記金属がニッケル、クロムおよび金からなる群から選択される材料によって被覆される、請求項１０に記載の電気接点。
12. 前記ハンダカップがスズ−鉛合金によって被覆される、請求項１０に記載の電気接点。
13. 前記金属基板が約０．００１〜０．０１０インチ（０．０２５〜０．２５ｍｍ）の厚さを有する、請求項９に記載の電気接点。
14. 前記中空本体の長さに沿って、前記接点部材が凹状であり、前記接点部材が凸面である外面を有する、請求項９に記載のコネクタの電気接点。
15. 同軸ケーブル（４０）に実装され、導電シェルに配置される電気接点を具備し、
    前記電気接点が、長手軸を有すると共に、（ｉ）第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端部が有界開口部を有する実質的に管状の中空本体であって、前記長手軸に沿って配置される少なくとも２つの細長いスロットおよび少なくとも２つの接点部材を有し、少なくとも１つの前記接点部材が複合曲線を有する中空本体と、（ｉｉ）前記中空本体の前記第２の端部に隣接して配置されるハンダカップであって、前記中空本体の前記第２の端部に対して末端に少なくとも１つのフレア部分を有するハンダカップと、を具備し、
    前記同軸ケーブルが、中央の信号導体、前記中央の信号導体の周囲に巻き付けられるフィラメント、前記中央の信号導体および前記フィラメントを包囲するコアチューブ、前記コアチューブを保護する少なくとも１層の金属ワイヤおよび前記金属ワイヤを包囲する外装を具備し、
    前記電気接点における前記フレア部分が前記同軸ケーブルの前記コアチューブに当接し、前記同軸ケーブル中の前記中央の信号導体が前記電気接点の前記ハンダカップの少なくとも一部に配置される終端処理された電気コネクタ。
16. 前記導電シェルが長手軸、前記シェルの一部に配置される開口部および絶縁層を有し、前記電気接点が前記導電シェルの内側に配置され、前記電気接点の前記長手軸が前記導電シェルの前記長手軸と平行であり、前記導電シェルにおける前記開口部が前記電気接点における前記有界開口部と一直線を成すようになっている、請求項１５に記載の終端処理された電気コネクタ。
17. 前記導電シェルの前記開口部と摺動可能に係合される信号ピンをさらに具備し、前記信号ピンが前記電気接点の前記接点部材と接触して偏向し、前記接点部材が実質的に直線を成すようになっている、請求項１６に記載の終端処理された電気コネクタ。
18. 前記電気接点が銅およびベリリウム銅合金からなる群から選択される金属である、請求項１７に記載の終端処理された電気コネクタ。
19. 前記金属がニッケルと、金と、スズおよび鉛の合金とからなる群から選択される少なくとも１つの材料によって被覆される、請求項１８に記載の終端処理された電気コネクタ。
    
    

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