JP2008532234A - 平坦な整列表面を有する表面実装型ヘッダ組立体 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】ヘッダ組立体は、嵌合軸(311)に沿って延びる内部キャビティ(308)を区画する複数の壁を有する絶縁ハウジング(300)と、回路基板(303)に表面実装するためにキャビティ内にハウジングの外部まで一壁(306)を貫通して延びる複数のコンタクト(350,370)とを具備する。絶縁ハウジングは、その外面に嵌合軸にほぼ直交する方向に延びる少なくとも1個の整列リブ(330)を有する。コンタクトは整列リブに当接し、コンタクトが絶縁ハウジング内に取り付けられると整列リブに当接して予荷重が与えられることにより、回路基板に表面実装するためのコンタクトの共平面性を保証する。

Description

本発明は電気コネクタに関し、より具体的にはプラグ組立体と嵌合するための表面実装型ヘッダ組立体に関する。
コネクタ組立体を形成するためにリセプタクル組立体にプラグ組立体を嵌合することは、大きな挿入力を要することが多い。この大挿入力は、コネクタが多数のコンタクトを有する嵌合コネクタハウジングを具備するコネクタである場合に特に生ずる。例えば、自動車の駆動系等の配線システムは代表的には、電気コネクタを有する。代表的には、各電気コネクタは、プラグ組立体及びヘッダ組立体からなる。プラグ組立体は、ヘッダ組立体のシュラウド内に嵌め込まれる。ヘッダ組立体は、接続面に沿って回路基板上に実装される。少なくともいくつかの公知のリセプタクル組立体は、プラグ組立体がヘッダ及び回路基板間の接続面と平行な方向に沿って嵌合される、直角のリセプタクル組立体である。プラグ組立体及びヘッダ組立体の各々は、代表的には多数の電気コンタクトを有する。ヘッダ組立体内のコンタクトは、ヘッダ組立体及びプラグ組立体が嵌合する際にプラグ組立体の各コンタクトに電気的及び機械的に接続される。ヘッダ組立体にプラグ組立体を接続する際の大挿入力を克服するために、プラグ組立体及びヘッダ組立体のコンタクト同士を嵌合させるため駆動レバーが使用されることがある。
表面実装型ヘッダ組立体は、スルーホール実装型ヘッダ組立体を超える多くの利点を提供する。コスト及び工程の利点を提供することに加えて、表面実装は、ヘッダ組立体の設置面積を減少することを可能にするので、回路基板上の貴重な空間を節約し、或いは回路基板の寸法を小さくすることができる。ヘッダ組立体が回路基板に表面実装する際に、半田脚部がヘッダ組立体の一側から回路基板への表面実装用に傾斜して延び、プラグ組立体のコンタクトと嵌合するためにヘッダ組立体の別の面からほぼ直交して延びる。一つの自動車用コネクタシステムにおいて、ヘッダ組立体に52個のコンタクトが使用され、ヘッダ組立体の回路基板への表面実装中の設置の問題と同様に、ヘッダ組立体を製造する上で製造及び組立の課題を提示する。
例えば、表面実装するには、回路基板の平面に実装するためにヘッダ組立体の半田脚部が互いに共平面であることが望ましい。しかし、多数のコンタクトピンの共平面性を達成することは、多数のコンタクトにわたる製造許容差のため困難である。コンタクトの許容差又はヘッダの組立中のピンコンタクトの不整合を補償するために、追加の半田ペーストを使用することがある。しかし、多数のヘッダ組立体にわたり、ヘッダ組立体当たりの半田ペースト量の増加によるコスト増は無視できず、回路基板の平面に対するピンコンタクトの非共平面性はヘッダ組立体の信頼性に悪影響を与えるおそれがある。追加の半田ペーストの厚さはまた、細かいピッチの他の表面実装部品に対する半田ブリッジの問題を起こし、或いは異なるステンシル(型板)を使用する必要がある。半田脚部の非共面性の程度により、基板への接続が弱いコンタクトや、全く接続されないコンタクトが生ずるおそれがあり、いずれも望ましくなく、容認できない結果となる。
また、ヘッダ組立体及びプラグ組立体の係合及び係合解除の際の大挿入力は、ヘッダ組立体の半田接続部に有害である。半田接続部を破損から守るために、ヘッダの隅で回路基板に半田付けされる半田クリップが使用されることがある。このように、半田クリップの機械的接続は、ヘッダ組立体が相手コネクタと嵌合し相手コネクタから嵌合解除される際の機械的歪みを主に負担する。しかし、半田クリップを製造する際の許容差は、ヘッダ組立体が回路基板に半田付けされる際に追加の非共平面の問題を引き起こす。許容差範囲の一端において、半田クリップは、コンタクトが回路基板と完全に接触するのを妨げ、コンタクトの半田接続部の品質を低下させるおそれがある。許容差範囲の他端において、半田クリップは、半田付け中に半田クリップが回路基板に十分に接触せず、ヘッダ組立体が相手コネクタと嵌合し相手コネクタから嵌合解除される際の大挿入力及び大抜去力からコンタクトを保護する半田クリップの能力を低下させるおそれがある。解決すべき課題は、表面実装型ヘッダ組立体のコンタクトの非共平面性である。
本発明の解決策は、嵌合軸に沿って延びる内部キャビティを区画する複数の壁を有する絶縁ハウジングと、回路基板に表面実装するためにキャビティ内にハウジングの外部まで一壁を貫通して延びる複数のコンタクトとを具備するヘッダ組立体により提供される。絶縁ハウジングは、その外面に嵌合軸にほぼ直交する方向に延びる少なくとも1個の整列リブを有する。コンタクトは整列リブに当接することにより、回路基板に表面実装するためのコンタクトの共平面性を保証する。
以下、添付図面を参照して、本発明を例示により説明する。
図1及び図2は、本発明の典型的な一実施形態に従って形成された表面実装型ヘッダ組立体用の、時としてシュラウドと称される典型的なハウジング100のそれぞれ上から及び下から見た斜視図である。
ハウジング100は、1対の縦の側壁102、縦の側壁102の端部間を延びる1対の横の側壁104、並びに縦及び横の側壁間を延びる底壁106を有する。側壁102,104及び底壁106は、ハウジング100の上側(図1参照)にコンタクトキャビティ108を区画し、ハウジング100の下側(図2参照)に接続面110を区画する。第1列すなわち外側列のコンタクト開口112及び第2列すなわち内側列のコンタクト開口114は、ハウジング100の縦の側壁102の各々に対して平行に底壁106を貫通して設けられている。これにより、コンタクトキャビティ108から底壁106を貫通して接続面110まで延びる4列の開口が設けられる。図示の実施形態において、各列のコンタクト開口112,114は13個のコンタクト開口を有するので、52(13x4)極ハウジング100を提供する。しかし、本発明の範囲及び真髄から逸脱することなく、別の種々の実施形態においては、より多い又は少ない列でより多い又は少ない数の開口を設けることもできることを認識されたい。
コンタクトキャビティ108(図1参照)に連通する縦の各側壁102には、レバー用スロット116が形成されている。レバースロット116は、相手コネクタの電気コンタクトをヘッダ内の電気コンタクト(後述)に係合させるために相手コネクタ(図示せず)の駆動レバーを受容し維持するよう構成されている。種々のスロット及びキー構造118は、相手コネクタの嵌合部を案内してヘッダの電気コンタクトを相手コネクタに整列させるために、ハウジング100の縦の側壁102、横の側壁104及び底壁106に設けられている。しかし、別の実施形態において、レバースロット116及びキー構造118の一方又は双方は、手動式(すなわち補助のない)コネクタ組立体において省略してもよいことを理解されたい。
縦の両側壁102間の各横の側壁104の外面122からは、半田クリップ実装突起120が外側へ延びている。ハウジング100の隅には、横の側壁104の各外面122からは、整列突起124も外側へ延びている。各整列突起124は、その端面127にバイアスリブ126(図1参照)を有する。以下に説明するように、実装突起120、整列突起124及び整列リブ126は、ハウジング100の各横の側壁104に半田クリップ(後述)を配置するよう作用するので、半田クリップの表面は、ハウジング100の接続面110(図2参照)で半田脚部と共平面に配置される。半田クリップを取り付けると突起120の削られた部分を集めるために、実装突起124の周囲に溝すなわちスロット121を設けてもよい。横の側壁104の下端には切欠き129が設けられる。切欠き129は後述するように、半田クリップを横の側壁104に保持するために使用される。
任意であるが、典型的な一実施形態において、ハウジング100の隅で縦の側壁102から突起128が外側へ延びる。突起128は、縦の側壁102の外面130に相手コネクタのためのキー構造を与えることができる。さらに、突起128は、半田クリップが実装される際に半田クリップを保護することができる。突起124,128はほぼ直方体形状で図示されているが、本発明の別の実施形態においては他の形状の突起124,128を使用することもできることを認識されたい。
図2を参照すると、ハウジング100の接続面110は、縦の側壁102と平行に延びる、スロットが形成された位置決め部材132を有する。位置決め部材132には、外側列の開口112及び内側列の開口114の各コンタクト開口に対して1個のスロットが設けられている。コンタクトの半田脚部(後述)が位置決め部材132の各スロット内に受容されると、半田脚部がハウジング100の縦軸133とほぼ平行に延びる矢印Aの方向に移動することが防止される。接続面110は、各縦の側壁102に隣接する整列リブ136上に延びる整列面134をさらに有する。整列面134は互いに共平面であり、位置決め部材132から横方向に離間しているので、位置決め部材132は、整列面134及びコンタクト開口112の各外側列の間に位置する。後述するように、整列面134は、接続面10上の半田脚部の端部が互いに共平面であることを保証する位置決め面を提供する。半田脚部に整列面134に対する予荷重を与えると、後述するように、半田脚部が縦軸133に直交して延びる矢印Bの方向に移動することを防止する。
典型的な一実施形態において、位置決め部材132、整列リブ136及び整列突起124は、互いに一体的に形成される。整列リブ136及び整列突起124を一体に形成することにより、整列突起124の上面127(図1参照)は整列面134から所定距離に配置される。このように、半田クリップは、後述するように整列面に対して正確に配置でき、半田クリップと整列面134との共平面性を達成する。或いは、整列リブ136、位置決め部材132及び整列突起124は、個別に製造されてハウジング100に取り付けられてもよい。
典型的な一実施形態において、上述の各特徴を有するハウジング100は、射出成形法等の公知の方法により、プラスチック等の絶縁物(すなわち、非導電性材料)から一体的に形成される。しかし、ハウジング100は別体の部品で形成されてもよく、当業者であれば理解するように他の材料で形成されてもよいことを認識されたい。
図3は、ハウジング100の外側列のコンタクト開口112(図1及び図2参照)に使用することができる第1コンタクト組150の正面図である。典型的な一実施形態において、コンタクト組150は、接触部152、開口部154及び半田脚部156を有する。開口部154は、コンタクト開口112の列の開口に挿入されると圧入を生成する寸法に設定され、接触部152及び半田脚部156は共通の中心線157に沿って互いに整列する。
横方向キャリアストリップ158は開口部154を結合し、ヘッダの組立中にキャリアストリップ158が剪断されると、コンタクト組150は個々のコンタクトに分離される。図2には2個のコンタクトのみが図示されるが、コンタクト組150は、コンタクト列112のコンタクト開口(図1及び図2参照)の数に対応する多数のコンタクトを有してもよいことを理解されたい。コンタクト組150は、銅又は銅合金等の単一の金属片から製造でき、コンタクト組150の所望の電気的及び機械的特性を得るために必要な、錫、鉛、金等でさらに被覆又はめっきされてもよい。
図4は、半田脚部156の一端160に形成された小さな放射状部を示すコンタクト組150の側面図である。この放射状部は、後述するように、ヘッダが組み立てられるとコンタクト組150の許容差すなわち不整合を軽減する丸みを帯びた端部160を形成する。別の実施形態において、放射状部は省略でき、コンタクト組150は直線状であってもよい。
図5は、ハウジング100のコンタクト開口114の内側列(図1及び図2参照)に使用できる第2コンタクト組170の正面図である。典型的な一実施形態において、コンタクト組170は、接触部172、開口部174及び半田脚部176を有する。開口部174は、コンタクト開口114の列の開口に挿入されると圧入を生成する形状及び寸法に設定され、接触部172及び半田脚部176は開口部174に対して互いにずれている。すなわち、接触部172は及び半田脚部176は、離間した中心線を有する。接触部172及び半田脚部176のずれは、コンタクト組150,170がハウジング100に取り付けられる際に半田脚部156(図3及び図4参照)に対して半田脚部176の所望の中心線間隔を達成する。コンタクト組170は、内側列のコンタクト開口114に取り付けられるので、ハウジング100の外側列のコンタクト開口112に取り付けられる第1コンタクト組150より大きな長さLを有する。
横方向キャリアストリップ178は開口部174を結合し、ヘッダの組立中にキャリアストリップ178が剪断される際に、コンタクト組170は個々のコンタクトに分離される。図5には2個のコンタクトのみが示されているが、コンタクト組170はコンタクト列のコンタクト開口114に対応する数のコンタクトを有することを理解されたい。コンタクト組170は、銅又は銅合金等の単一の金属片から製造でき、コンタクト組170の所望の電気的及び機械的特性を得るために必要な、錫、鉛、金等でさらに被覆又はめっきされてもよい。
図6は、半田脚部176の一端180に形成された小さな放射状部を示すコンタクト組170の側面図である。この放射状部は、後述するように、ヘッダが組み立てられるとコンタクト組170の許容差すなわち不整合を軽減する丸みを帯びた端部180を形成する。別の実施形態において、放射状部は省略でき、コンタクト組170は直線状であってもよい。
図7は、本発明の典型的な一実施形態に従って形成された半田クリップ190を示す平面図である。クリップ190は、実装開口194及び整列開口196を有する主本体部192を有する。実装開口194は、ハウジング100の実装突起120(図1及び図2参照)上に圧入するための形状及び寸法に設定される。整列開口196は、ハウジング100の整列突起124(図1及び図2参照)を受容する寸法に設定される。このように、半田クリップ109は、ハウジング100の各横壁104に取り付けられる際に、矢印C方向に沿って垂直且つ矢印D方向に沿って水平に整列できる。
本体部192の一縁191には、半田クリップ190が取り付けられる際にハウジング100の接続面110(図2参照)に面する保持タブ198が形成されている。保持タブ198は、横の側壁104上に折り曲げられると共に切欠き127に保持されてもよい。整列開口196の縁202は、ハウジング100の整列突起124のバイアスリブ126(図1参照)と接触する。従って、矢印C及びDにより示される相互に直交する2方向に沿った半田クリップ190の移動に対する保証が得られる。さらに、半田クリップ190をハウジング100に対して適正に整列することが保証される。
典型的な一実施形態において、半田クリップ190は、打抜き及び曲げ加工に従って金属板から製造される。しかし、半田クリップ190は、別の実施形態において当業界では公知の種々の方法に従って種々の材料から製造することができることを認識されたい。
典型的な一実施形態において保持タブ198はT形状に形成されるが、別の実施形態においてはT形状に代えてハウジング100の側壁104に半田クリップ190を保持する種々の形状を使用することができることを理解されたい。
整列タブ204は縁191から突出しており、平坦で滑らかである半田クリップ基板係合面206を有する。基板係合面206は、ヘッダ組立体の表面実装の際に回路基板の平坦面と接触し、回路基板に半田付けされる。整列タブ204の半田付けは、コンタクト組150,170の半田付け接続に対するストレインリリーフを提供する構造的強度及び剛性を提供する。
図8は、製造の第1段階でのヘッダ組立体200を示す断面図である。ヘッダ組立体200は、コンタクト組150,170が外側列のコンタクト開口112及び内側列のコンタクト開口114(図1及び図2参照)に挿入されたハウジング100を有する。各コンタクト組150,170の接触部152,172がコンタクトキャビティ108内に部分的に配置されているのに対し、半田脚部はハウジング100の接続面110から延びている。
図9は、外側列のコンタクト開口112を通るヘッダ組立体200の部分的断面図である。コンタクト組150の開口部154は、所定距離をおいてコンタクト開口の列112内に部分的に延びていると共に、ハウジング100の接続面110から部分的に延びている。キャリアストリップ158(図3参照)がコンタクト組150から剪断されていることにより、コンタクト開口列112の開口に個別のコンタクトが形成される。コンタクト組150の半田脚部156は、コンタクト組170の半田脚部176の間に配置されており、半田脚部176,156の中心線は互いに一定の間隔である。
図10は、内側列のコンタクト開口114を通るヘッダ組立体200の部分的断面図である。コンタクト組170の開口部174は、所定距離をおいてコンタクト開口の列114内に部分的に延びていると共に、ハウジング100の接続面110から部分的に延びている。キャリアストリップ178(図5参照)がコンタクト組170から剪断されていることにより、コンタクト開口列114の開口に個別のコンタクトが形成される。コンタクト組170の半田脚部176は、コンタクト組150の半田脚部156の間に配置されており、半田脚部176,156の中心線は互いに一定の間隔である。
図11は、製造の第2段階のヘッダ組立体200の断面図である。ここで、ハウジング100の接続面110に向かって半田脚部156,176を曲げ加工するために、曲げ金型210,212等の工具が使用される。曲げ金型212が一旦取り外されると、曲げ金型210を矢印E方向に配置して曲げ加工済みの半田脚部156,176を接続面110へ向けることにより、接続面110を通ってコンタクトをさらに挿入することができる。
上述の実施形態は、ハウジング100に部分的に取り付けた後にコンタクト組150,170を曲げ加工しているが、別の実施形態では、ハウジング100への取付けの前にコンタクト組150,170を曲げ加工してもよいことを認識されたい。
図12は、製造の第3段階のヘッダ組立体200の断面図である。ここで、開口部154,174(図9及び図10参照)は、ハウジング100の各コンタクト開口列112,114内に最終位置まで完全に挿入されている。この最終位置において、半田脚部156,176は位置決め部材132(図2参照)のスロットに嵌っており、各半田脚部156,176の丸みを帯びた端部160,180は、互いに整列すると共に整列リブ136に当接接触状態にある。図12に示されるように、整列面134は丸みを帯びる、すなわちコンタクト組150,170の丸みを帯びた端部160,180と円滑に接触する形状に形成されている。半田脚部156,176は図11に示される位置から撓められ、ハウジング100の接続面110に対して斜めを向くことにより、コンタクト組150,170に、整列リブ136の整列面134に対して半田脚部156,176に予荷重を与える内部付勢力を生成する。半田脚部にこのような付勢力すなわち予荷重を与えることは、ヘッダ組立体200を表面実装前及び表面実装中に扱う際に、矢印Bの方向に半田脚部156,176の垂直方向の移動をほぼ防止する。さらに、横の側壁104の上面230に対する半田脚部156,176の最終角度αは、回路基板への満足な半田接続部を保証する。
整列リブ136の整列面134及び半田脚部156,176の丸みを帯びた端部160,180は、コンタクト組150,170が取り付けられる際に半田脚部156,176のある程度の不整合を許容する。整列面134の丸みを帯びた係合面及びコンタクト組150,170の端部160,180は、コンタクト組150,170が最終位置に移動すると係合面のうちで接触点がずれることができる。半田脚部156,176に整列リブ136に対する予荷重が与えられると、半田脚部の相対的不整合は全てではなくてもほぼ無くなり、コンタクト組150,170の丸みを帯びた端部160,180は、回路基板への実装のための丸みを帯びた端部に接線方向である共平面の接触点を形成するようほぼ整合する。
図示の実施形態では、整列面134は王冠状であり、コンタクト組150,170の端部160,180は丸みを帯びているが、別の実施形態では、回路基板に表面実装するために互いに共平面の関係でコンタクトを整列しながら、整列面はほぼ平坦であり且つコンタクト端部はほぼ直線状であってもよいことを理解されたい。
図13は、製造の最終段階のヘッダ組立体200の断面図である。ここで、半田クリップ190がハウジング100に取り付けられている。半田クリップ整列タブ204の係合面206は、コンタクト組150,170のコンタクト端部160,180と共平面である。従って、接続面110は、回路基板222の平坦面220への表面実装に良好に適合する。
図14は、組立完了時のヘッダ組立体200を下から見た斜視図である。半田クリップ190は、ハウジング100の横の側壁104に結合され、保持タブ198により側壁104に保持されることができる。半田脚部156,176には予荷重が与えられており、ハウジング100の縦の側壁に隣接する整列面134に当接する。コンタクト組150,170の製造における製造許容差は軽減され、半田脚部156,176は、基板222の平坦面220(図13参照)に実装するためにほぼ整列すると共に共平面である。半田クリップ基板整列面206は、半田脚部156,176の平面内で回路基板222への実装を確保するために、半田脚部156,176とほぼ整列すると共に半田脚部156,176と共平面である。従って、回路基板222に対してヘッダ組立体200を信頼性高く半田付けするために、半田ペーストの比較的薄く且つ一様な膜を使用することができる。
上述の全ての理由のため、ヘッダ組立体200が相手コネクタと嵌合し嵌合解除する際の大きな挿入力及び抜去力に抗することができる、表面実装用途のしっかりした信頼性の高いヘッダ組立体が提供される。
図15及び図16は、本発明の別の典型的な実施形態に従って形成された表面実装型ヘッダ組立体用の別のハウジングすなわちシュラウド300を示す、それぞれ上から及び下から見た斜視図である。いくつかの点で、ハウジング300は、上述したハウジング100に類似している。図示の実施形態において、ハウジング300は直角の表面実装型ヘッダ組立体で使用されており、回路基板202(図15には破線で示される)の係合面301に沿って配向されてもよい。
ハウジング100と同様に、ハウジング300は、1対の縦の側壁302、縦の側壁302の端部間を延びる1対の横の側壁304、並びに縦及び横の側壁302,304間を延びる接続面306を有する。図示の実施形態において、縦の側壁302の一つは、ヘッダ組立体が回路基板303に結合される際に係合面301に沿って離間して配向されている。側壁302,304及び接続面306は、ハウジング300内にコンタクトキャビティ308を区画する。プラグ接続部310は、縦の側壁302及び横の側壁304の間に延びており、接続面306とほぼ対向している。プラグ接続面310はプラグ組立体(図示せず)を受容するよう配向されており、コンタクトキャビティ308へのアクセスを可能にする開口(図15及び図16に図示せず)が貫通している。キャビティ軸311は接続面306及びプラグ接続部310間を延びており、接続面306及びプラグ接続部310の各々に対してほぼ直交する。ハウジング100とは対照的に、ハウジング300のキャビティ軸311は、回路基板303の係合面301とほぼ平行に配向されている。
コンタクト開口の第1列すなわち上側列312及びコンタクト開口の第2列すなわち下側列314は、ハウジング300の各縦の側壁302と平行な関係で接続面306を貫通して設けられる。図示の実施形態において、コンタクト開口列312,314は、それぞれ13個のコンタクト開口を有する。しかし、本発明の範囲及び真髄から逸脱することなく、別の種々の実施形態においては、より多い又は少ない列でより多い又は少ない数の開口を設けることもできることを認識されたい。
整列部材316は、接続面306から所定距離318だけ延びている。図示の実施形態において、整列部材316は、1対の横の側壁304の間、且つ下側列のコンタクト開口314及び回路基板303の係合面301近傍の縦の側壁392の間の接続面306から延びている。整列部材316は、縦の側壁302とほぼ平行に延びる1対の縦の側壁320を有する。側壁320間にはコンタクト整列壁322が延びており、接続面306とほぼ平行に配向すると共に接続面306から離間する。
整列部材316のコンタクト整列壁322は、縦の側壁302と平行に延びる、スロットが形成された位置決め部材324を有する。位置決め部材324には、上側列の開口312及び内側列の開口314の各コンタクト開口に対して1個のスロットが設けられている。コンタクト(後述)が位置決め部材324の各スロット内に受容されると、コンタクトが整列部材の縦軸326とほぼ平行に延びる矢印Fの方向に移動することが防止される。
図16を参照すると、整列部材316は、縦の側壁320の一つに隣接する整列リブ330上に延びる整列面328をさらに有する。整列面328は、整列壁322とほぼ平行に延びると共に整列壁322から離間する第1部分と、第1部分に対して非直交すなわち斜めに延びる第2部分と、第1部分及び第2部分間を延びる過渡部とを有する。過渡部は、第1部分及び第2部分間で滑らかに変化するよう湾曲してもよい。図示の実施形態において、整列リブ330は縦の側壁320に隣接するハウジングの隅に配置され、回路基板303の係合面301近傍に配向される。整列面328は平坦であり、ハウジング組立体が回路基板303に実装される際に係合面301と略平行に延びる。さらに、整列面328は、ハウジング組立体が回路基板303に実装される際にコンタクトが整列面328及び係合面301間を延びることができるように、係合面301と離間関係にある。整列リブ330及び整列面328は位置決め部材332から横方向に離間しているので、位置決め部材332は、整列面328及びハウジング300の接続面306の間に配置される。後述するように、整列面328は、コンタクトの端部が互いに共平面であることを保証する位置決め面を与える。コンタクトに整列面328に対する予荷重を与えると、後述するように、コンタクトが縦軸326に直交して延びる矢印Gの方向に移動することを防止する。
典型的な一実施形態において、各横の側壁304の外面336及び整列部材316から、半田クリップ実装突起334が外方へ延びる。実装突起334はハウジング300の各横の側壁304上に半田クリップ(図示せず)配置するよう作用するので、半田クリップの表面はコンタクト(図15及び図16に図示せず)と共平面に配置される。別の一実施形態において、固定具等の基板実装構造、又は固定具を受容するための開口は、回路基板303に対して所定位置にハウジング300を保持するために外面336から外方へ延びてもよい。
典型的な一実施形態において、ハウジング300及び整列部材316は、互いに一体に形成されてもよい。さらに、実装突起334は、ハウジング300及び整列部材316と一体に形成されてもよい。整列リブ330及び整列突起334を一体に形成することにより、半田クリップを整列面328に対して精確に配置し、後述するようにコンタクトの整列面328との共平面性を得ることができる。或いは、整列部材316、整列リブ330及び実装突起334は、個別に製造されてハウジング300に取り付けられてもよい。
典型的な一実施形態において、上述の各特徴を有するハウジング300は、射出成形法等の公知の方法により、プラスチック等の絶縁物(すなわち、非導電性材料)から一体的に形成される。しかし、ハウジング300は別体の部品で形成されてもよく、当業者であれば理解するように他の材料で形成されてもよいことを認識されたい。
図17は、ハウジング300の上側列のコンタクト開口312(図15参照)に使用することができる第1コンタクト350の正面図である。典型的な一実施形態において、コンタクト350は、接触部352、開口部354、フォーミング部356及び半田脚部358を有する。フォーミング部356は、ハウジング300及び整列リブ330(図15及び図16参照)の一方又は双方に対して所定位置にコンタクトをほぼ配向させるよう、ヘッダ組立体の組立中に曲げ加工され、操作されてもよい。開口部354は、上側列のコンタクト開口312の開口に挿入されると圧入を生成する寸法に設定され、接触部352及びフォーミング部356は開口354に対して互いにずれている。すなわち、接触部352は及びフォーミング部356は、離間した中心線を有する。接触部352及びフォーミング部356のずれは、フォーミング部356の、及びコンタクト350がハウジング300に取り付けられる際のハウジング300及び上側列のコンタクト開口312(図15参照)に対する半田脚部358の所望の中心線間隔を達成する。
図17には単一のコンタクト350のみが示されているが、コンタクト350はコンタクト列のコンタクト開口312(図15参照)に対応する数のコンタクトを有するコンタクト組の一部であることを理解されたい。コンタクト組は、銅又は銅合金等の単一の金属片から製造でき、コンタクト組の所望の電気的及び機械的特性を得るために必要な、錫、鉛、金等でさらに被覆又はめっきされてもよい。
図18は、ハウジング300の下側列のコンタクト開口314(図15参照)に使用することができる第2コンタクト370の正面図である。典型的な一実施形態において、コンタクト370は、接触部372、開口部374、フォーミング部376及び半田脚部378を有する。フォーミング部376は、ハウジング300及び整列リブ330(図15及び図16参照)の一方又は双方に対して所定位置にコンタクトをほぼ配向させるよう、ヘッダ組立体の組立中に曲げ加工され、操作されてもよい。開口部374は、コンタクト開口314の列の開口に挿入されると圧入を生成する形状及び寸法に設定され、接触部372及びフォーミング部376は共通の中心線380に沿って互いに整列する。コンタクト370は下側列のコンタクト開口314に取り付けられるので、コンタクト370は整列リブ330(図15及び図16参照)に比較的接近している。このため、第2コンタクト370は、ハウジング300の上側列のコンタクト開口312に取り付けられる第1コンタクト350よりも短い長さMを有する。
図18には単一のコンタクトのみが示されているが、コンタクト370はコンタクト列のコンタクト開口314に対応する数のコンタクトを有するコンタクト組の一部であることを理解されたい。コンタクト組は、銅又は銅合金等の単一の金属片から製造でき、コンタクト組の所望の電気的及び機械的特性を得るために必要な、錫、鉛、金等でさらに被覆又はめっきされてもよい。
図19は、本発明の別の実施形態に従って形成されたヘッダ組立体400の製造の第1段階を示す断面図である。ヘッダ組立体400は、コンタクト350,370が上側列のコンタクト開口312及び下側列のコンタクト開口314(図15参照)にキャビティ軸311と平行に挿入されたハウジング100を有する。各コンタクト350,370の接触部352,372がコンタクトキャビティ108内に部分的に配置されているのに対し、フォーミング部356,376及び半田脚部358,378はハウジング300の接続面306から延びている。
図示の実施形態において、各フォーミング部356,376の上側部分402は約90°の角度に曲げ加工されるので、各半田脚部358,378は各接触部352,372に対してほぼ直交している。典型的な一実施形態において、各フォーミング部356,376の上側部分402は、各フォーミング部356,376の下端すなわち末端404が整列リブ330と接触することを確保するために、90°より若干大きな角度まで曲げ加工される。さらに、フォーミング部356,376を90°より大きな角度まで曲げ加工することにより、コンタクト350,370は、ハウジング300に取り付けられる際に整列リブ330に対する予荷重が与えられる。このように、製造の第1段階において、ヘッダ組立体は第1曲げ部を有するコンタクト350,370を有するので、コンタクト350,370の一部はコンタクトキャビティ308の内部及び外部の双方でキャビティ軸311とほぼ平行に延びると共に、コンタクト350,370の他の一部は整列リブ330に向かってキャビティ軸311に対してほぼ直交して延びる。
一実施形態において、コンタクト350,370をハウジング300に挿入完了する前に、整列部材316及び整列リブ330に向かってフォーミング部356,376を曲げ加工するために、曲げ金型(図示せず)等の工具が使用される。曲げ金型が一旦取り外されると、曲げ金型を矢印H方向に配置して各コンタクト350,370の下側部404を整列リブ330に接触させることにより、接続面306を通ってコンタクト350,370をさらに挿入することができる。また、コンタクト350,370を、接続面306を通ってさらに挿入すると、フォーミング部356,376は位置決め部材324(図15及び図16参照)のスロットを通って嵌まり、半田脚部358,378は互いに整列すると共に整列リブ330と当接状態にある。或いは、コンタクト350,370は、コンタクト開口312,314への装填の前に予め曲げ加工されていてもよい。
上述の実施形態は、ハウジング300に部分的に取り付けた後にコンタクトを曲げ加工しているが、別の実施形態では、ハウジング300への取付けの前にコンタクトを曲げ加工してもよいことを認識されたい。
図示の実施形態において、下側コンタクト370は上側の縦の側壁320の外面から所定距離410をおいて配置されているので、下側コンタクト370及び側壁320の間に間隙が形成される。上側コンタクト350は上側の縦の側壁320の外面から所定距離412をおいて配置されているので、上側コンタクト350及び側壁320の間に間隙が形成される。距離412は距離410よりも大きい。さらに、各コンタクト350,370はコンタクト整列壁322の外面から所定距離414をおいて配置されているので、各コンタクト350,370及び整列壁322の間に間隙が形成される。この間隙は、上側の側壁320から整列リブ330まで形成されている。換言すると、整列リブ330は、コンタクト350,370と整列壁322との間に形成される間隙の下端をほぼ埋める。
図20は、製造の第2段階のヘッダ組立体400の断面図である。ここで、フォーミング部356,376が整列部材316の方へ、特に側壁320の方へ撓められる。また、整列部材の外面及びコンタクト350,370間に形成された間隙は、コンタクト350,370を撓めることを可能にする。典型的な一実施形態において、コンタクト350,370は、図20に破線で示される曲げ金型等の工具416を用いて撓められる。具体的には、上側部分402付近の各コンタクト350,370の上面420に力が加えられ、矢印I方向に距離422だけコンタクト350,370を変位させるので、整列リブ330の整列面328に対して同様の距離だけコンタクトの下側部分404を下げる。さらに、コンタクト350,370に加えられた力はコンタクト350,370を撓めるが、コンタクト350,370を永久変形させるのではない。具体的には、コンタクト350,370は、力がコンタクト350,370から一旦除かれると、元のすなわち非撓み位置へ戻る能力を有する。
図21は、製造の第3段階のヘッダ組立体400の断面図である。ここで、フォーミング部356,376は整列リブ330に当接して曲げ加工される。典型的な一実施形態において、整列面328は丸みを帯びる、すなわちフォーミング部356,376及び半田脚部358,378と円滑に接触する形状に形成されている。曲げ加工の際、半田脚部358,378は、矢印J方向等のほぼ時計回りに、整列面328に向かう内方且つ整列面328に沿った上方へ曲げ加工される。一実施形態において、半田脚部は、曲げ金型(図示せず)等の工具を用いて曲げ加工される。この結果、コンタクト350,370は、フォーミング部356,376及び半田脚部358,378が整列部材316をほぼ取り囲む丸みを帯びた部分すなわち台部430を有する湾曲部を有する。
曲げ加工の際、コンタクト350,370の少なくとも一部が整列部材316に当接する。具体的には、フォーミング部356,376の下側部分404及び半田脚部358,378の少なくとも一部が、曲げ加工中に整列リブ330と係合する。丸みを帯びた部分430はコンタクト350,370の最下端を画定し、回路基板303(図15参照)の係合部301(図15参照)と係合し且つ半田付けされるコンタクト350,370の部分である。このように、製造の第3段階において、ヘッダ組立体は、第1曲げ部及び第2曲げ部を有するコンタクト350,370を有するので、コンタクト350,370の一部は、コンタクトキャビティ308の内部及び外部の双方でキャビティ軸311とほぼ平行に延びる。コンタクト350,370の他の一部は、整列リブ330に向かってキャビティ軸311に対してほぼ直交して延びる。コンタクト350,370の別の一部は、整列リブ330の一部に沿ってキャビティ軸に対して斜めに延びる。
図21に図示されるように、フォーミング部356,376が整列リブ330に当接して形成されると、コンタクト350,370は撓んだ位置にあるので、各コンタクト350,370の上側部分402は整列部材316の方向に沿って変位する。しかし、曲げ加工中、製造の第3段階において、各コンタクト350,370は、その降伏強度のばらつきのために若干異なって形成されるおそれがあるので、若干異なる極率の曲げ部を有する可能性がある。さらに、各コンタクト350,370は、整列リブ330に沿って若干異なる位置で整列リブ330に当接することができる。しかし、後述するように、これらのばらつきは、後述の組立完了時に各コンタクト350,370が互いに共平面の関係で整列330に当接するように、各コンタクト350,370の上面420に印加される力が解放される際に吸収される。
図22は、製造の最終段階のヘッダ組立体400の断面図である。ここで、コンタクト350,370に整列リブ330に対して付勢されすなわち予荷重が与えられることにより、回路基板303(図15参照)に表面実装するために各コンタクト350,370の共平面性を確保する。製造のこの最終段階において、製造の第2段階(図20参照)で上側部分402付近の各コンタクト350,370の上面420に印加される力が除去すなわち解放される。このように、コンタクト350,370は、元のすなわち非撓み位置に戻ろうとする。しかし、半田脚部358,378及びフォーミング部356,376の下側部分404は整列リブ330に当接して曲げ加工され、整列リブ330を部分的に囲むので、コンタクト350,370は、図19に示されるように、完全な非撓み位置まで戻ることが阻止される。このように、コンタクト350,370は距離424だけ部分的に撓むことができ、この距離424は距離422(図20参照)より小さい。
コンタクト350,370に力が最早印加されていない場合、半田脚部358,378及びフォーミング部356,376の下側部分404は、整列リブ330に当接してより完全に着座するようになる。具体的には、半田脚部358,378及びフォーミング部356,376の下側部分404は整列リブ330に当接し、コンタクト350,370が元の非撓み位置に戻ろうとすると矢印Kの方向に沿って負荷がかかったままである。具体的には、各フォーミング部356,376の上側部分402は図19に示される位置から部分的に撓んだままであり、ハウジング300の接続面306に対して斜めを向く。これにより、半田脚部358,378及びフォーミング部356,376の下側部分404に整列リブ330の整列面328に対する予荷重を与える内部付勢力をコンタクト350,370に生じさせる。このような付勢力すなわち予荷重は、ヘッダ組立体400が表面実装前及び表面実装中に扱われると、矢印K方向に沿って半田脚部358,378及びフォーミング部356,376の垂直方向の移動をほぼ防止する。さらに、係合面301(図15参照)から上方へ傾斜して延びる各半田脚部358,378の部分は、回路基板303への満足できる半田接合部を確保する。
力が除去されると、コンタクト350,370はほぼ同様の位置に整列面328に当接してそれぞれ着座するので、コンタクトの丸みを帯びた部分430は、互いにほぼ整列すると共に互いに共平面である。整列リブ330の整列面328は及びコンタクト350,370の丸みを帯びた部分430は、取付け時にコンタクト350,370のいくらかの不整合を許容する。丸みを帯びた整列面328及びコンタクト350,370の丸みを帯びた部分430は、コンタクト350,370が最終位置に移動すると、面301のうちで接触点がずれることができる。コンタクト350,370に整列リブ330に対する予荷重が与えられると、フォーミング部356,376の相対的不整合は全てではなくてもほぼ無くなり、丸みを帯びた部分430は、回路基板303への実装のための丸みを帯びた部分430に接線方向である共平面の接触点を形成するようほぼ整合する。
図示の実施形態では、整列面328は王冠状であり、丸みを帯びた部分430は湾曲しているが、別の実施形態では、回路基板303に表面実装するために互いに共平面の関係でコンタクト350,370を整列しながら、整列面328はほぼ平坦であり且つ丸みを帯びた部分430はほぼ直線状であってもよいことを理解されたい。
図23及び図24は、組立完了後のヘッダ組立体400のそれぞれ下から及び上から見た斜視図である。半田クリップ440が、ハウジング300の横の側壁304及び整列部材316に結合されており、実装突起334により整列されている。具体的には、半田クリップ440は実装突起334の傾斜部に係合するので、半田クリップ440の底部は、コンタクト350,370の丸みを帯びた部分430とほぼ整列すると共に共平面である。任意であるが、半田クリップ440は、実装突起334と係合すると共に実装突起334に対して半田クリップ440を固定する保持構造を有してもよい。
コンタクト350,370には予荷重がかけられると共に、コンタクト350,370は整列部材316の底縁に隣接する整列面328に当接する。コンタクト350,370を製造する際の製造許容差は軽減され、丸みを帯びた部分430は、回路基板303(図15参照)の係合面301(図15参照)に実装するためにほぼ整列すると共に共平面である。従って、回路基板303に対してヘッダ組立体400を信頼性高く半田付けするために、半田ペーストの比較的薄く且つ一様な膜を使用することができる。別の一実施形態において、コンタクト350,370は異なる厚さを有する。このように、整列リブ330は、異なる寸法のコンタクト350,370を収容するよう段が設けられている。従って、各コンタクト350,370の丸みを帯びた部分430は、ほぼ整列し共平面である。
上述の全ての理由のため、ヘッダ組立体400が相手コネクタと嵌合し嵌合解除する際の大きな挿入力及び抜去力に抗することができる、表面実装用途のしっかりした信頼性の高いヘッダ組立体が提供される。
種々の特定実施形態で本発明を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲内で変形しながら本発明を実施できることを理解するであろう。
本発明の典型的な一実施形態に従って形成された表面実装型ヘッダ組立体用のハウジングを上から見た斜視図である。 図1に示されたハウジングを下から見た斜視図である。 図1及び図2に示されるハウジングと共に使用される第1コンタクトを示す正面図である。 図3に示されるコンタクトの側面図である。 図1及び図2に示されるハウジングと共に使用される第2コンタクトを示す正面図である。 図5に示されるコンタクトの側面図である。 本発明の典型的な一実施形態に従って形成された半田クリップの平面図である。 本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたヘッダ組立体の製造の第1段階を示す断面図である。 図8に示されたヘッダ組立体の図2の9−9線に沿った断面図である。 図8に示されたヘッダ組立体の図2の10−10線に沿った断面図である。 ヘッダ組立体の製造の第2段階を示す断面図である。 ヘッダ組立体の製造の第3段階を示す断面図である。 ヘッダ組立体の製造の最終段階を示す断面図である。 図13に示されたヘッダ組立体を下から見た斜視図である。 本発明の別の実施形態に従って形成された表面実装型ヘッダ組立体用の別のハウジングを上から見た斜視図である。 図15に示されたハウジングを下から見た斜視図である。 図15及び図16に示されるハウジングと共に使用される第1コンタクトを示す正面図である。 図15及び図16に示されるハウジングと共に使用される第2コンタクトを示す正面図である。 本発明の別の実施形態に従って形成されたヘッダ組立体の製造の第1段階を示す断面図である。 図19に示されるヘッダ組立体の製造の第2段階を示す断面図である。 図19に示されるヘッダ組立体の製造の第3段階を示す断面図である。 図19に示されるヘッダ組立体の製造の第4段階を示す断面図である。 図19に示されたヘッダ組立体を下から見た斜視図である。 図19に示されたヘッダ組立体を上から見た斜視図である。
符号の説明
300 ハウジング
302 縦の側壁(壁)
303 回路基板
304 横の側壁(壁)
306 接続面(壁)
308 コンタクトキャビティ(内部キャビティ)
311 嵌合軸
316 整列部材
320 縦の側壁(上面、下面)
322 コンタクト整列壁(外壁)
328 整列面(非直交面)
330 整列リブ
350,370 コンタクト
412,410 間隙(距離)
430 丸みを帯びた端部

Claims (8)

  1. 嵌合軸(311)に沿って延びる内部キャビティ(308)を区画する複数の壁(302,304,306)を有する絶縁ハウジング(300)と、回路基板に表面実装するために前記内部キャビティ内に前記絶縁ハウジングの外部まで前記壁のうちの一壁(306)を貫通して延びる複数のコンタクト(350,370)とを具備するヘッダ組立体において、
    前記絶縁ハウジングは、該絶縁ハウジングの外面に前記嵌合軸にほぼ直交する方向に延びる少なくとも1個の整列リブ(330)を有し、
    前記コンタクトは前記整列リブに当接すると共に、前記コンタクトが前記絶縁ハウジングに取り付けられる際に前記整列リブに対する予荷重を前記コンタクトに加えることにより、前記回路基板に表面実装するための前記コンタクトの共平面性を保証することを特徴とするヘッダ組立体。
  2. 前記コンタクトは、前記内部キャビティ内では前記嵌合軸と平行に、前記内部キャビティの外部では前記嵌合軸にほぼ直交して、前記整列リブに隣接する位置では前記嵌合軸に対して斜めに延びていることを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
  3. 前記コンタクトは、前記絶縁ハウジングの隅で前記整列リブに対する予荷重が与えられていることを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
  4. 前記ヘッダ組立体は、上面(320)、下面(320)、及び前記上面及び下面の間を延びる外壁(322)を有する整列部材(316)をさらに具備し、
    前記外壁は、前記絶縁ハウジングの前記複数の壁のうちの一つとほぼ平行であると共に該一つの壁から離間しており、
    前記整列リブは、前記絶縁ハウジングの隅を画定する前記外壁及び前記下面の各々から外方へ延びていることを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
  5. 前記ヘッダ組立体は、上面(320)、下面(320)、及び前記上面及び下面の間を延びる外壁(322)を有する整列部材(316)をさらに具備し、
    前記整列リブは、前記下面及び前記外壁の交点により画定される前記整列部材の隅から外方へ延びており、
    前記コンタクトが前記上面及び前記外壁から離間していることにより、前記上面及び前記外壁の各々と前記コンタクトとの間に間隙が形成されていることを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
  6. 前記ヘッダ組立体は整列部材(316)をさらに具備し、
    前記コンタクトが前記整列部材から離間していることにより、前記コンタクト及び前記整列部材間に間隙(412,410)が形成され、
    前記コンタクトは、前記間隙内で前記整列リブの方向に沿って前記整列部材の方へ撓むことを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
  7. 前記整列リブは複数の非直交面を具備し、
    前記コンタクトは、前記整列リブの少なくとも2個の非直交面と係合することを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
  8. 前記コンタクトは丸みを帯びた端部(430)を有し、
    前記整列リブは王冠状の面を有し、
    前記丸みを帯びた端部は、前記コンタクトに予荷重が与えられると前記王冠状の面と係合し、
    前記コンタクトの全ては、前記整列リブの単一の縁上に配列されていることを特徴とする請求項1記載のヘッダ組立体。
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