JP2008098052A - コンタクトおよび電気コネクタ - Google Patents

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    • H01R13/113Resilient sockets co-operating with pins or blades having a rectangular transverse section

Abstract

【課題】
電気的接続が途切れ難く、生産性が向上したコンタクトおよび電気コネクタを提供する。
【解決手段】
回路基板に取り付けられ、相手側コンタクトと接触するコンタクト1において、互いに対向し、相手側コンタクトを対向方向Yにおける両側から挟む一対の接触アーム2,3と、接触アーム2,3を支持する板状の支持部4と、支持部の対向方向Y両側から折れ曲がって対向方向Yに略垂直な面に沿って延びた、弾性変形により支持部4を対向方向Yに変位自在に支持する一対のばね部5,6と、ばね部5,6のそれぞれの支持部4とは反対の端側が結合された、回路基板に取り付けられる固定部7とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、相手側コンタクトに接触して電気的に結合するコンタクトおよび電気コネクタに関する。
このようなコンタクトとして、従来より、相手コンタクトが相対的に移動しても接触状態を保持できるように、相手側コンタクトを挟むばね部をコンタクト部に有するタイプのコンタクトが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
図11は、従来技術のコンタクトを製造工程とともに示す図であり、図11のパート(e)は完成状態のコンタクトを示し、パート(a)からパート(d)までは、パート(e)に示すコンタクトの製造工程を順に示している。なお、図11に示す工程の順番は一例を示すものであり、パート(e)に示すコンタクトは、パート(a)からパート(d)に示す順番を入れ替えても製造可能である。
図11のパート(e)に示す従来技術のコンタクト900は、U字型のコンタクト部901と、回路基板に接続される一対の脚部902と、コンタクト部901に設けられた一対の自由端903のそれぞれから、途中2箇所ずつで180°に折れ曲がって脚部902まで延びる一対の板状のばね部904とを有している。脚部902は、回路基板(図示しない)にはんだ接続され、U字型のコンタクト部901は、相手側コンタクトを挟み電気的に結合する。このコンタクト900によれば、相手側コンタクトが外力を受けて、2つの自由端903が対向する方向に移動しても、ばね部904に支持されたコンタクト部901が相手側コンタクトの動きに追従する。
特開2006−19296号公報
コンタクト900は、導電性の金属板を打抜き加工および折曲げ加工することにより製造される。コンタクト900を製造するには、まず、金属板を打抜き加工することで図11のパート(a)に示すコンタクト材料920を得る。コンタクト材料920は、図示しないが、実際には、打抜き加工によってコンタクト材料920とともに形成されたリードフレームに連なった状態で配置されている。次に、このコンタクト材料920に対し、線A,B,C,Dに沿って折曲げ加工を行う。詳細には、まず、線Aに沿って2カ所を90°に折曲げ(パート(b))、次に、線Bに沿って2カ所を180°に折曲げる(パート(c))。さらに、線Cに沿って2カ所を180°に折曲げ(パート(d))、最後に、線Dに沿って2カ所を90°に折曲げ、パート(e)に示すコンタクト900を得る。
コンタクト900において、コンタクト部901が相手側コンタクトを挟むとともに、相手側コンタクトの動きに追従して移動する構造を形成するには、少なくとも線A,B,Cに沿った6回の折曲げが必須である。さらに、線Bおよび線Cに沿った4回の折曲げには、90°の折曲げよりも工程が複雑な180°の折曲げが必要となるため、コンタクト900の生産性が低い。
また、図11に示す従来技術のコンタクト900では、相手側コンタクトの両側に配置される2つの自由端903が、それぞれ別のばね部904に直接連なっているため、相手側コンタクトに振動や衝撃が加わると、2つの自由端903と相手側コンタクトとの間に瞬間的に隙間が生じ、電気的接続が途切れてしまうおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑み、衝撃が加わった場合にも電気的接続が途切れ難く、かつ、生産性が向上したコンタクトおよび電気コネクタを提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明のコンタクトは、回路基板に取り付けられ、相手側コンタクトと接触するコンタクトであって、
互いに対向し、上記相手側コンタクトを対向方向両側から挟む一対の接触アームと、
上記一対の接触アームを支持する板状の支持部と、
上記支持部の上記対向方向両側から折れ曲がってこの対向方向に略垂直な面に沿って延びた、弾性変形によりこの支持部をこの対向方向に変位自在に支持する一対のばね部と、
上記一対のばね部のそれぞれの上記支持部とは反対の端側が結合された、上記回路基板に取り付けられる固定部とを備えたことを特徴とする。
本発明のコンタクトでは、相手側コンタクトを挟む一対の接触アームがばね部で支持されているため、衝撃が加わった場合にも電気的接続が途切れ難い。しかも、接触アームが、支持部から折れ曲がって対向方向に略垂直な面に沿って延びた一対のばね部で支持される構造であるため、接触アームが相手側コンタクトを挟むとともに対向方向における相手側コンタクトの動きに追従する構造が、一対の接触アームと支持部の間を2回折曲げ、ばね部と支持部の間を2回折曲げることで得られる。しかも、ばね部が対向方向に略垂直な面に沿って延びる構造が、ばね部を支持部に対し、180°の折曲げよりも単純な90°の折曲げによって形成可能である。したがって、本発明によれば生産性が向上したコンタクトが実現する。なお、ばね部が「略垂直」とは、ばね部が延びる面が上記対向方向と厳密に垂直である状態に限らず、垂直を中心とし、接触アームが対向方向で追従動作する範囲の状態を意味する。
ここで、上記本発明のコンタクトにおいて、上記固定部が、上記一対のばね部の間を結合するものであり、上記回路基板にはんだ接続されるはんだ接続部を有するものであることが好ましい。
はんだ接続部が一対のばね部の間を結合する固定部に設けられているため、1カ所のはんだ接続によって、一対のばね部の双方が固定部を介して回路基板に支持される。したがって、一対のばね部のそれぞれについてはんだ接続する場合に比べ、回路基板への実装における生産性も向上する。
また、上記本発明のコンタクトにおいて、上記一対のばね部のそれぞれが、上記対向方向に略垂直な面内で蛇行した形状を有するものであることが好ましい。
ばね部が蛇行した形状であることにより、上記支持部と上記固定部との間を直線状に結んだ形状とした場合に比べ、限られた収容スペースで、接触アームの追従範囲を増加することができるため、衝撃時の電気的接続がさらに途切れ難くなる。
また、上記本発明のコンタクトが、このコンタクトを取り囲んで設けられるカバーに圧入される、上記固定部と一体に形成された圧入片を備えたものであることが好ましい。
固定部に結合された圧入片がカバーに圧入されて固定されることで、コンタクトの安定性が向上する。
また、上記目的を達成する本発明の電気コネクタは、相手側コンタクトと接触するコンタクトと、このコンタクトを保護するカバーを備え、回路基板に取り付けられる電気コネクタであって、
上記コンタクトが、
互いに対向し、上記相手側コンタクトを対向方向両側から挟む一対の接触アームと、
上記一対の接触アームを支持する板状の支持部と、
上記支持部の上記対向方向両側から折れ曲がってこの対向方向に略垂直な面に沿って延びた、弾性変形によりこの支持部をこの対向方向に変位自在に支持する一対のばね部と、
上記一対のばね部のそれぞれの上記支持部とは反対の端側が結合された、上記回路基板に取り付けられる固定部と、
上記カバーに圧入される、上記固定部と一体に形成された圧入片とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、衝撃が加わった場合にも電気的接続が途切れ難く、しかも生産性が向上したコンタクトが実現する。
以下図面を参照して本発明のコンタクトおよび電気コネクタの実施の形態を説明する。
図1および図2は、本発明の第1実施形態であるコンタクトの外観図である。図1のパート(a)は、コンタクト1を相手側コンタクトを受容する正面側を斜め上方から見た斜視図であり、図1のパート(b)は背面側を斜め上方から見た斜視図である。また、図2のパート(a)はコンタクト1の平面図であり、パート(b)は正面図であり、パート(c)は底面図であり、パート(d)は背面図であり、パート(e)は右側面図である。
コンタクト1は、例えば、導体パターンが形成されたプリント回路基板といった回路基板の導体部分に機械的に取り付けられるとともに電気的に接続され、後述する相手側コンタクトに接触して電気的に結合する部品であり、一対の接触アーム2,3と、接触アーム2,3を支持する支持部4と、支持部4の、接触アーム2,3が対向する対向方向Yにおける両側から折れ曲がって延びた一対のばね部5,6と、ばね部5,6の支持部とは反対の端側が結合された固定部7と、固定部7の両端に結合された圧入片8,9とを有している。コンタクト1は、金属板を打抜き加工および曲げ加工することによって製造されたものであり、接触アーム2,3、支持部4、ばね部5,6、固定部7、および圧入片8,9は一体に形成されている。金属板としては、例えば、銅合金の高弾性を有する薄板が用いられる。なお、コンタクト1において、接触アーム2,3が延びる方向を前後方向Xとし、前後方向Xおよび対向方向Yの双方に略垂直な方向を上下方向Zとする。
接触アーム2,3は互いに対向して配置されており、先端には球面状の接触部21,31が設けられている。支持部4は、接触アーム2,3が結合されたアーム結合部41と、このアーム結合部41に結合され、アーム結合部41と略垂直な支持板部42とを有している。接触アーム2,3のそれぞれは、アーム結合部41の対向方向Yにおける両端から90°に折れ曲がって前後方向Xに延びている。接触アーム2,3は、接触部21と接触部31の隙間が相手側コンタクトの厚さよりも狭く配置されている。板状の相手側コンタクトが接触アーム2,3の間に挿入されると、接触アーム2,3が弾性変形し、接触部21,31で相手側コンタクトを対向方向Yにおける両側から挟む。
ばね部5,6は、支持部4の対向方向Yにおける両側から90°に折れ曲がって、対向方向Yに略垂直なXZ面P1,P2(図2のパート(a)参照)に沿って延びており、支持部4とは反対の端側が固定部7に結合されている。より具体的には、ばね部5,6は、それぞれ、対向方向Yに略垂直なXZ面P1,P2に沿って配置された板が、前後方向Xに蛇行して延びた形状に切り取られた形状を有しており、XZ面P1,P2内で蛇行した形状となっている。ばね部5,6の蛇行した形状により接触アーム2,3が変位する範囲が増大する。
固定部7は、回路基板の導体部分に機械的に取り付けられるとともに、この導体部分に電気的に接続される。固定部7は、支持板部42と共通のYZ面P3(図2のパート(a)参照)に沿って配置されたベース部71と、ベース部の対向方向Yにおける両側から略垂直に折れ曲がって前方に延び、ばね部5,6に結合された一対の固定翼部73,74とを有している。固定部7の固定翼部73、ベース部71、および固定翼部74は、ばね部5,6の間を結合しており、これによって、コンタクト1は、支持部4、ばね部5,6、および固定部7からなる閉じた環状の構造を有している。また、ベース部71の対向方向Yにおける中央部には、上下方向Zに延び、回路基板303(図9参照)にはんだ接続されるはんだ接続部75が設けられ、対向方向Yにおける中央の両脇には、突起76,77が形成されている。ベース部71の対向方向Yにおける両側と固定翼部73,74との結合部分、すなわち、ベース部71の両側から固定翼部73,74が折曲げられた折れ曲がり線D,Eは、支持部4の両側からばね部5,6が折曲げられた折れ曲がり線D,Eと同一である。なお、はんだ接続部75が設けられる位置は、ベース部71の中央部に限られず、コンタクト1が使用される状態によって適宜変更することも可能である。
圧入片8,9は、固定翼部73,74のそれぞれのばね部5,6が結合された箇所から上方に延びた突起からなり、コンタクト1を保護するためのカバーに、圧入によって固定される。固定翼部73,74のそれぞれの圧入片8,9と結合した部分は、コンタクト1が収容される空間に合わせて2カ所で折り曲げられている。
上述したコンタクト1は、ばね部5,6が弾性変形することで支持部4を接触アーム2,3ごと対向方向Yに変位可能に支持する。したがって、コンタクト1が接触アーム2,3で相手側コンタクトを挟んだ状態において、相手側コンタクトが外力によって対向方向Yに移動した場合には、ばね部5,6が弾性変形し、接触アーム2,3が支持部4ごと、相手側コンタクトの移動に追従して移動する。
例えば、図11に示す従来技術のコンタクト900では、相手側コンタクトの両側に配置される2つの自由端903が、それぞれ直接に別のばね部904に直接連なっている。このため、相手側コンタクトに振動や衝撃が加わると、2つの自由端903のうちの一方の動きに他方が追従できず、2つの自由端903と相手側コンタクトとの間に瞬間的に隙間が生じ電気的接続が途切れてしまうおそれがある。
これに対し、上述した実施形態のコンタクト1では、一対の接触アーム2,3が支持部4に集中して連なり、一対のばね部5,6もこの支持部4に連なった構造であるため、一対の接触アーム2,3は、ばね部5,6に支持された支持部4ごと一体となって移動する。したがって、衝撃が加わった場合にも、接触アーム2,3が相手側コンタクト331を挟んだ状態が維持され、電気的接続が途切れ難い。
続いて、コンタクト1を製造する工程を説明する。
図3は、図1に示すコンタクト1を製造する工程において、金属板が打抜き加工された直後の状態を示す図である。
コンタクト1は、導電性の金属板を打抜き加工および折曲げ加工することにより製造されるが、このうち前段階である打抜き加工によって、図3に示すように、最終的にコンタクト1となるコンタクト材料100が複数形成される。打抜き加工では、複数の枠体がテープ状に連なった形状のリードフレーム102が同時に形成される。コンタクト材料100は、リードフレーム102と結合した状態で配列されている。コンタクト材料100は、次に、線Vに沿って切断され、最終的に突起76,77(図1パート(b)参照)となる部分でリードフレーム102に結合したまま折曲げ加工され、図5に示す状態となる。
図4は、図3に示すコンタクト材料100を折曲げ加工する工程を示す図である。
図4には、1個のコンタクト材料100を折曲げ加工する工程がパート(a)からパート(e)まで順に示されている。図4では、図3に示したリードフレーム102を省略している。パート(a)に示すコンタクト材料100は、主に線Aから線Eまでの各線に沿って折曲げられる。
まず、パート(a)に示すコンタクト材料100の先端部21p,31pを球面状に曲げることでコンタクト1の接触部21,31を形成し、また、コンタクト材料100を線Aおよび線Bに沿って90°に折り曲げて接触アーム2,3を形成する(パート(b))。
次に、コンタクト材料100を線Cに沿って90°に折曲げて、アーム結合部41を形成する(パート(c))。
次に、コンタクト材料100を線Dおよび線Eに沿って90°に折曲げて、支持板部42、ばね部5,6、ベース部71、および固定翼部73,74を形成する(パート(d))。また、必要に応じ、圧入片8,9の固定翼部73,74との結合部分を折曲げて、圧入片8,9の間隔を拡げる。
次に、下端部75pを折曲げて、はんだ接続部75を形成する。
図5は、折り曲げ加工された状態のコンタクト材料100を、リードフレーム102とともに示した斜視図である。
最後に、図5に示すコンタクト材料100を、リードフレーム102から切り離すことで図1に示すコンタクト1が完成する。なお、図4に示す工程の順番は一例を示すものであり、コンタクト1は、パート(b)からパート(d)に示す折曲げの順番を入れ替えても製造可能である。
図1のコンタクト1において、接触アーム2,3が相手側コンタクトを対向方向Y両側から挟む構造は、図4に示すコンタクト材料100を線Aおよび線Bに沿って1回ずつ90°に折り曲げることで得られる。また、コンタクト1において、支持部4から折れ曲がって対向方向Yに略垂直なXZ面P1,P2に沿って延びた一対のばね部5,6によって接触アーム2,3が支持される構造は、図4に示すコンタクト材料100を線Dおよび線Eに沿って1回ずつ90°に折り曲げることで得られる。またこのとき、固定部7が、支持板部42と同一面内に設けられたベース部71と、ばね部5,6のそれぞれと同一面内に設けられた一対の固定翼部73,74を有し、一対のばね部5,6の間を結合する構造も同時に得られる。
続いて、本発明の第2実施形態を説明する。
図6は、本発明の第2実施形態の電気コネクタの外観を示す斜視図である。図6のパート(a)は、電気コネクタ200(以下、電気コネクタを単にコネクタという。)を相手側コネクタが接続される側から見た斜視図であり、パート(b)は、コネクタ200の回路基板が外された状態をパート(b)とは反対側から見た図である。また、図7は、相手側コネクタの外観を示す斜視図である。
コネクタ200は、図7の相手側コネクタ330(図8のパート(b)参照)が接続される部品であり、第1実施形態で説明したコンタクト1が3個と、コンタクト1を取り囲んで保護するドーム状のカバー220とを有している。コネクタ200は、例えば、携帯電話機の内部に取り付ける薄型電池ユニットに使用されるものであり、薄型電池ユニット内の回路基板にはんだ接続され、携帯電話機に設けられた相手側コネクタ(図7参照)に結合するコネクタとして使用される。カバー220は電池ユニットの筐体の一部となる。
一方、図7に示す相手側コネクタ330は、金属材料からなり、互いに略平行に配置された3つの板状の相手側コンタクト331と、この相手側コンタクト331を固定する絶縁性材料からなる固定部材332とを有している。
図6に戻ると、カバー220には、3つのコンタクト収容室221が設けられており、それぞれのコンタクト収容室221毎に窓222が形成されている。このカバー220の窓222を通して、相手側コネクタのコンタクトがコンタクト1と電気的に結合する。また、コンタクト収容室221の内部には、固定溝223が形成されている。コンタクト1は、コンタクト収容室221に収容され、圧入片8,9が固定溝223に圧入される。コンタクト1は、はんだ接続部75が回路基板230の孔230aを貫通し、回路基板230にはんだ付けされる。
例えば、図11に示す従来技術のコンタクトは、はんだ付けされる部分を2カ所に有しており、また、はんだ付けされる部分が細長い脚部902の先端に配置されているため、はんだ接続する場合に、回路基板の導体部に対し位置精度を確保することが困難である。これに対し、本実施形態のコンタクト1は、それぞれ1カ所のはんだ接続部75をはんだ付けすることによって回路基板230に固定されるため、実装の生産性が向上する。
続いて、本発明の第3実施形態を説明する。
図8は、本発明の第3実施形態のコネクタを示す斜視図であり、図9は、図8に示すコネクタ300と図7に示す相手側コネクタ330が接続された状態を示す図である。 コネクタ300は、3つのコンタクト1と、カバー301とを有しており、カバー301には3つのコンタクト1に対応した3つの窓302が形成されている。3つのコンタクト1は回路基板に取り付けられる。
図9に示すように、コネクタ300の3つのコンタクト1は、回路基板303の導体部分にはんだ付けされ取り付けられた状態で使用される。また、相手側コンタクト331は、回路基板333にはんだ接続された状態で使用される。コネクタ300と相手側コネクタ330が接続される場合には、相手側コンタクト331がコネクタ300の窓302を貫通し、コンタクト1と電気的に結合する。これにより、コネクタ300と相手側コネクタ330が接続される。コネクタ300と相手側コネクタ330が、図9に示すように接続された状態で、相手側コネクタ330がコネクタ300に対し外力により対向方向Yに移動しても、コンタクト1が相手側コンタクト331に追従するため、確実な結合が図られる。例えば、機器の落下等により、相手側コネクタ330とコネクタ300に衝撃が加わった場合にも電気的接続が途切れ難い。
第1実施形態で説明したコンタクト1は、線A,B,D,E以外でも、回路基板やカバーのレイアウトに応じて付加的に折曲げ加工されているが、続いて、付加的な折曲げ加工を省略した第4実施形態のコンタクトについて説明する。
以下の第4実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた第1実施形態における各要素と同一の要素について同一の符号を付けて示し、第1実施形態との相違点について説明する。
図10は、本発明の第4実施形態のコンタクトの外観を示す斜視図である。
図10に示すコンタクト400は、第1実施形態と同様に接触アーム402,403および支持部404を有する。しかし、コンタクト400は、接触アーム402,403を支持する支持部404のうち、アーム結合部441と支持板部442との間が略垂直に折れ曲がっておらず、同一面に沿って配置されている。また、接触アーム402,403は、支持部404上下方向Zに延びた構成となっている点が第1実施形態のコンタクト1と異なる。他の点は第1実施形態のコンタクト1と同様である。したがって、接触アーム402,403が、支持部404から折れ曲がって対向方向Yに略垂直な面に沿って延びた一対のばね部5,6で支持される構造は、第1実施形態のコンタクト1と同様に、図4のパート(a)に示すコンタクト材料100を線Dおよび線Eに沿って1回ずつ90°に折り曲げることで得られる。図10に示すコンタクト400は、図4のパート(a)に示す線Cに相当する部分で、折り曲げ加工をせずに製造される。
なお、上述した実施形態1のコンタクト1および実施形態4のコンタクト400においては、線A,B,D,E以外に、圧入片8,9や、はんだ接続部75、そして突起76,77で折曲げ加工されているが、本発明のコンタクトはこれに限られるものではなく、回路基板やカバーのレイアウトのための付加的な折曲げ加工を省略したものであってもよい。
本発明の第1実施形態であるコンタクトの外観を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態であるコンタクトの外観を示す投影図である。 図1に示すコンタクトを製造する工程において、金属板が打抜き加工された直後の状態を示す図である。 図3に示すコンタクト材料を折曲げ加工する工程を示す図である。 折り曲げ加工された状態のコンタクト材料を、リードフレームとともに示した斜視図である。 本発明の第2実施形態のコネクタの外観を示す斜視図である。 相手側コネクタの外観を示す斜視図である。 本発明の第3実施形態のコネクタを示す斜視図である。 図8に示すコネクタ300と図7に示す相手側コネクタ330が接続された状態を示す図である。 本発明の第4実施形態のコンタクトの外観を示す斜視図である。 従来技術のコンタクトを製造工程とともに示す図である。
符号の説明
1,400 コンタクト
2,3,402,403 接触アーム
4,404 支持部
5,6 ばね部
7 固定部
8,9 圧入片
71 ベース部
75 はんだ接続部
200,300 コネクタ(電気コネクタ)
220,301 カバー
230,303 回路基板

Claims (5)

  1. 回路基板に取り付けられ、相手側コンタクトと接触するコンタクトであって、
    互いに対向し、前記相手側コンタクトを対向方向両側から挟む一対の接触アームと、
    前記一対の接触アームを支持する板状の支持部と、
    前記支持部の前記対向方向両側から折れ曲がって該対向方向に略垂直な面に沿って延びた、弾性変形により該支持部を該対向方向に変位自在に支持する一対のばね部と、
    前記一対のばね部のそれぞれの前記支持部とは反対の端側が結合された、前記回路基板に取り付けられる固定部とを備えたことを特徴とするコンタクト。
  2. 前記固定部が、前記一対のばね部の間を結合するものであり、前記回路基板にはんだ接続されるはんだ接続部を有するものであることを特徴とする請求項1記載のコンタクト。
  3. 前記一対のばね部のそれぞれが、前記対向方向に略垂直な面内で蛇行した形状を有するものであることを特徴とする請求項1記載のコンタクト。
  4. このコンタクトが、このコンタクトを取り囲んで設けられるカバーに圧入される、前記固定部と一体に形成された圧入片を備えたものであることを特徴とする請求項1記載のコンタクト。
  5. 相手側コンタクトと接触するコンタクトと、このコンタクトを保護するカバーを備え、回路基板に取り付けられる電気コネクタであって、
    前記コンタクトが、
    互いに対向し、前記相手側コンタクトを対向方向両側から挟む一対の接触アームと、
    前記一対の接触アームを支持する板状の支持部と、
    前記支持部の前記対向方向両側から折れ曲がって該対向方向に略垂直な面に沿って延びた、弾性変形により該支持部を該対向方向に変位自在に支持する一対のばね部と、
    前記一対のばね部のそれぞれの前記支持部とは反対の端側が結合され、回路基板に取り付けられる固定部と、
    前記カバーに圧入される、前記固定部と一体に形成された圧入片とを備えたことを特徴とする電気コネクタ。
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