JP2009217943A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタの低背化によっても接続の信頼性を保つことができるコネクタを提供する。
【解決手段】ソケットコンタクト５は、端子部５ａと、それに連なる保持部５ｂと、それに連なる接触部５ｃとを含み、保持部５ｂと接触部５ｃとの間に屈曲部を形成し、接触部５ｃは一連の帯状体金属が屈曲部から立ち上がる位置より前で切断されたものなので、その切断面５ｅの縁部５ｆが対応するヘッダコンタクト６に接触することとなる。そして、この屈曲部は、接触部５ｃが対応するヘッダコンタクト６に接触し弾性変形することで、その反作用として接触部５ｃに対して付勢力を与えるものである。したがって、単位面積当たりの荷重が増大し、低背型のコネクタの場合でも振動や落下等の外部からの衝撃に対する接続の信頼性を高めることができるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板に実装する低背型のコネクタに関するものである。

２枚の回路基板間を電気的に結合するコネクタとして、一方の回路基板にヘッダを装着し、他方の回路基板にソケットを装着した構成のものが従来から知られている（特許文献１）。このようなＢｔｏＢ（Ｂｏａｒｄ ｔｏ Ｂｏａｒｄ）コネクタは、回路基板を積み重ねる構成を採るもので、装置のコンパクト化を図る上で回路基板の占める投影面積を小さくできるという点で優れている。

ヘッダは、合成樹脂からなる絶縁体のハウジング（ヘッダ本体）と、帯状体金属からなる導電性のコンタクトとを有する。ハウジングは矩形状で、一方向に並列したコンタクト保持部を具え、この保持部に所定形状に加工されたコンタクトを配置しコネクタを構成する。

ヘッダコンタクトは、帯状体金属の折り曲げ加工によって形成される。一端には、実装される回路基板上の接続端子にはんだ付けされる端子部を具え、この端子部から連なりハウジングとの固定に与る保持部を具え、更にこの保持部から連なり対応するソケットコンタクトに電気的機械的に接続する接触部とを具える。

ソケットは、同じく合成樹脂からなる絶縁体のハウジング（ソケット本体）と、帯状体金属からなる導電性のコンタクトとを有する。ハウジングは矩形状で、中央部には窪みがあり、この窪みに上述したヘッダを受け入れる。ハウジングは、このヘッダを受け入れた際に、ヘッダコンタクトの接触部に電気的機械的に接続するソケットコンタクトを具える。

ソケットコンタクトは、帯状体金属の折り曲げ加工によって形成される。一端には、実装される回路基板上の接続端子にはんだ付けされる端子部を具え、この端子部から連なりハウジングとの固定に与る保持部を具え、更にこの保持部から連なり対応するヘッダコンタクトに電気的機械的に接続する接触部とを具える。接触部は、保持部から連なる線上から弧を描くように凡そ１８０度の曲げ戻しを形成した所から垂下した平坦面である。この平坦面はヘッダコンタクトに向いている。また、１８０度の曲げ戻し箇所でバネ弾性力を発生させ、このバネ弾性力によって対応するヘッダコンタクトに付勢力を持って接触する。

回路基板に実装されたヘッダを、もう一つの回路基板に実装されたソケットに嵌め合わせる際、挿入感を持ちながら、嵌合状態に至る。この過程で、コンタクト接触部は、双方或いは一方からのバネ弾性力を受けた状態で対応する接触面上を摺動し完了に至る。これによって双方の回路基板間に電気的接続がなされる。

特開２００７−１６５１９４号公報

このような回路基板間の接続用コネクタは、機器の小型化の要求により、基板間距離をより一層近づけることが求められている。この要求に対して、ヘッダ及びソケット双方のコネクタ高さを低くする方法が採られている。

しかし、このようなコネクタの低背化には、次のような問題が生じる。ヘッダコンタクトと、ソケットコンタクトとの接触部同士は、上述したように、対向面をほぼ平行状態に揃えた状態で接触し、１８０度の曲げ戻しによって生じた屈曲部の変形をバネ弾性力の発生源として接触部に接触圧を発生させることで、接続の信頼性を確保しているのだが、コネクタの低背化によるこのような接触長の減少は、接触部同士の嵌合深さの短小化につながり、接続の安定化や信頼性が減殺されるという結果につながる。つまり、コンタクト嵌合深さが浅くなることで、電子機器に振動や落下等の衝撃が加わった際、コネクタは、コンタクトの抜けや瞬断（瞬間的に電気的接続状態が断たれること）が生じるおそれが増し、その結果、耐衝撃性が低下し接続信頼性が損なわれるということになる。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、コネクタの低背化によっても接続の信頼性を保つことができるコネクタを提供することを目的とする。

本発明は、（１）第一の回路基板に装着された第一コネクタに結合する、第二の回路基板に装着された第二コネクタであって、前記第二コネクタは、ハウジングとこのハウジングに保持されるコンタクトとを具え、前記コンタクトは、前記第二回路基板にはんだ付けされる端子部と、該端子部から連なる、前記第二コネクタのハウジングに固定される保持部と、該保持部から連なる、前記第一コネクタのコンタクトと電気的機械的接続の際、変形によってこの接続部に付勢力を発生させる曲げ部に形成された接触部とを具え、該接触部は、対応するコンタクトに当接する際に、対応するコンタクトに対して、その端面の縁部をもって接触することを特徴とするコネクタである。更にその断面が、（２）前記端面の断面形状が前記縁部を上辺とする台形状である（１）記載のコネクタである。なお、特許請求の範囲で使用する「端面」は明細書で使用する「切断面」を含むものである。

（１）及び（２）に記載のコネクタは、第二コネクタのコンタクトの接触部がその切断面の縁部で対応するコンタクトに接触し、接触の際、切断面から連なる屈曲部が変形し、その付勢力が対応するコンタクトにこの縁部を介して伝わることで、単位面積当たり従来品よりも大きな力で接続をおこなうものである。また、切断面の対応するコンタクトへの接触位置は、従来品に見られる、屈曲部から連なる帯状体金属の平坦部分が対応するコンタクトに接触する位置に比べて嵌合方向に対して、挿入完了位置からより遠くに位置するものである。すなわち、コネクタの嵌合の際、コンタクト同士の接触がより嵌合の浅い段階で起きるので、本発明の構造をとることで限られたハイト内で有効嵌合長をより長く取ることができるようになる。ここで、本明細書において、有効嵌合長とは、雌雄コネクタを嵌合させた際に、雌雄コンタクトが接触を開始し、その最初の接触位置から最終嵌合位置に固定されるまでの距離を言うものとする。

すなわち、本発明のコネクタでは、コンタクトは、端子部と、それに連なる保持部と、それに連なる接触部とを含み、保持部から連なる接触部の手前に屈曲部を形成し、接触部は一連の金属帯状体が屈曲部から立ち上がり垂下する位置より手前で切断された所なので、その切断面の縁部が対応するコンタクトに接触することとなる。また、この屈曲部は接触部が対応するコンタクトに接触し弾性変形することで、その反作用として接触部に対して付勢力を与えるものである。

本発明のコネクタは、嵌合時、接触部に形成された切断面の縁部で対応するコンタクトに接触し、コンタクト同士の有効嵌合長が長く、且つ接触部に連なる屈曲部の弾性変形による反作用として付勢力を接触部に集中させるので単位面積当たりの接触荷重が増大し、低背型のコネクタの場合でも振動や落下等の外部からの衝撃に対する接続の信頼性を高めることができるものである。

本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら詳細に説明をおこなう。図１は、本発明の実施形態における回路基板に実装されたヘッダと、回路基板に実装されたソケットとが嵌合している状態の断面図である。図２は、本発明の実施形態におけるソケットの断面図である。図３は、本発明の実施形態におけるヘッダの断面図である。なお、指示する方向を明確にするために、図の示されている紙面上で上下、前後を定義する。前後は紙面に向かって手前を前とする。

ソケット１は、絶縁性の合成樹脂成形品のソケット本体３と、ソケット本体３の長手方向に並列配置された銅合金を基材とするソケットコンタクト５とで構成される。

ソケット本体３は、外形が矩形状でこの矩形を画定するように外周に側壁３ａおよび３ａを具え、その内側に窪み３ｂおよび３ｂが凹設されており、更に窪み３ｂおよび３ｂの間には側壁３ａと高さを揃える凸部３ｃが設けられている。側壁３ａおよび３ａの窪み３ｂおよび３ｂに面する側は、ソケットコンタクト５を保持するための圧入室３ｄおよび３ｄが形成されており、凸部３ｃの内部には、ソケットコンタクト５の先端部を収容するための収容室３ｅおよび３ｅが設けられている。

ソケットコンタクト５は、一端に回路基板２０上の接続端子にはんだ実装される端子部５ａを具える。端子部５ａは直線状でソケット本体３の下面側部からこれに平行を保ちつつやや下方向に突出した状態で外側へ延びる。このソケット本体３下面に設けられた突出部の段差は、はんだ実装を確実に行なうためのものである。ソケットコンタクト５は、端子部５ａの一端から９０度上方向に曲げられた所から延伸し上部で弧を描くように１８０度曲げ折られて保持部５ｂを形成する。保持部５ｂには、幅方向に突出した圧入突部５ｄおよび５ｄが具わる。圧入突部５ｄおよび５ｄは、ソケットコンタクト５がソケット本体３に圧入された際に、ソケット本体３の圧入室３ｅに設けられた図示しない溝部に圧入されてソケット本体３にソケットコンタクト５を固定するものである。更に、ソケットコンタクト５は、保持部５ｂから下方向に延伸し、端子部５ａの接触面の位置する延長面よりもやや上方で９０度延伸方向に曲げられた所から、更に直線状に延伸し先端に接触部５ｃを形成する。

ソケットコンタクト５は、上記の延伸端から９０度上方向に曲げられた所から更に延伸し、そこより延伸方向と逆方向に曲げ戻されて、１８０度の曲げ戻しより手前で切断されて終端と成り、ここに接触部５ｃを構成する。したがって、接触部５ｃの先端の切断面は、板面に対して直角だから、水平面に対しては平行位置でなく、垂直面に対して切断面の縁部が当接するようにやや傾きを持っている。更に、終端（切断面）が曲げ戻しの１８０度手前に位置し、この状態で切断面の縁部が対応するヘッダコンタクト６の接触部６ｃに接触するのだから、従来品に見られるような１８０度の曲げ部から延伸したところに位置する平面部が接触する場合に比べて、その接触箇所はより高い所（上方）に位置する。換言すれば、コネクタを嵌合した際、より深い有効嵌合長が得られということである。また、保持部５ｂから接触部５ｃにかけての直線部は、ソケット本体３の下面に沿うように延びており、その先に位置する接触部５ｃは、ソケット本体３の収容室３ｅに収容されている。このような構成で、ソケットコンタクト５は、ソケット本体３に圧入された状態で固定されている。

次にヘッダ２の説明をおこなう。ヘッダ２は、絶縁性の合成樹脂成形品のヘッダ本体４と、ヘッダ本体４の長手方向に並列配置された銅合金を基材とするヘッダコンタクト６とで構成される。

ヘッダ本体４は、外形が矩形状でこの矩形を画定するように外周に側壁４ａおよび４ａを具え、その内側に窪み４ｂが凹設されている。ヘッダ２とソケット１とが嵌合した際に、窪み４ｂは、ソケット１の中央部に形成された凸部３ｃと嵌め合い、側壁４ａの凸形状は、ソケット１の側壁３ａと中央部の凸部３ｃとで形成された窪み３ｂと嵌め合う関係にある。

ヘッダコンタクト６は、一端に回路基板１０上の接続端子にはんだ実装される端子部６ａを具え、端子部６ａは直線状でヘッダ本体４の上面側部からこれに平行を保ちつつ外側へ延びている。ヘッダコンタクト６は、端子部６ａの一端から９０度下方向に曲げられた所から延伸し下端で１８０度曲げ折られて保持部６ｂを形成している。本実施の形態では、ヘッダ本体４へのヘッダコンタクト６の固定は、ヘッダ本体４の成形時に行なわれ（同時成形）、成形後にヘッダ本体４の凸状の側壁４ａにヘッダコンタクト６の保持部６ｂの凹状部が嵌め込まれるようにして成形される。保持部６ｂから連なる先に接触部６ｃが具わり終端となる。接触部６ｃは、ほぼ垂直方向に伸びる平坦面状のものである。このような構成で、ヘッダコンタクト６は、ヘッダ本体４に同時成形によって固定されている。

次に、本発明の特徴部分であるコンタクトの構成について、上述した部分と重複しない範囲で図４及び図５を参照しながら詳細に説明をおこなう。図４は本発明の実施形態におけるソケットコンタクトの側面図である。図５は本発明の実施形態におけるヘッダコンタクトの側面図である。

ソケットコンタクト５の接触部５ｃは、保持部５ｂから水平方向に延伸した所から垂直に立ち上がり、上方へ延びた所から１８０度内側に曲げ戻した、その曲げ戻し部分である。曲げ戻し部分の先端は、１８０度の弧を描く前に切断された切断面５ｅである。つまり、１８０度曲げ戻し曲面の各点の法線方向は、曲げの先端にいくほどに水平方向に近づくのだが、本実施の形態では、水平方向と一致する前に接触部５ｃの切断面は位置するわけである。したがって、ヘッダコンタクト６の接触部６ｃと接触する所は、この接触部５ｃの切断面５ｅの縁部５ｆであり、縁部５ｆが接触部６ｃに付勢力を与えながら接触するのである。

このように、ソケットコンタクト５の接触部５ｃの接触状態は、従来品に見られるような平坦面で接触する場合に比べて、より挿入初期に接触ポイントがありより深い有効嵌合長を可能にするものである。且つバネ弾性力が同じ条件ならば、より大きな単位荷重の付勢力をその接触部に発生させるものである。

次に、ソケット１とヘッダ２との嵌合について、主に図１を参照しながら詳細に説明をおこなう。回路基板に実装されたソケット１と、別の回路基板に実装されたヘッダ２とが嵌合することで、これら回路基板間に電気的接続がなされる。嵌合は、ヘッダ２をソケット１に差し込むことである。上述したようにヘッダ２の両端に具わる側壁４ａおよび４ａは、ソケット１の両端に位置する側壁３ａおよび３ａと、中央に位置する凸部３ｃとから形成される窪み３ｂおよび３ｂと嵌め合い、ヘッダ２の両端に具わる側壁４ａおよび４ａで形成される中央部の窪み４ｂは、ソケット１の中央部に形成された凸部３ｃと嵌め合う。

このようにソケット１と、ヘッダ２とが嵌め合ったときに、ソケットコンタクト５と、ヘッダコンタクト６とは、電気的機械的に接続がなされる状態にある。この状態を詳しく見てみると、ヘッダ２をソケット１に嵌め込んでいく過程で、ヘッダ２の側壁４ａの内側に形成されたヘッダコンタクト６の接触部６ｃの立ち上がり部に形成された曲率形成部が、ソケットコンタクト５の先端部に形成された接触部５ｃの切断面５ｅの縁５ｆに当接し、接触部５ｃはソケット１の中央方向に弾性変形を受けることとなる。続けてヘッダ２を嵌め込んでいくと、当接箇所がヘッダコンタクト６の接触部６ｃの曲率形成部から平坦部に移行するにつれて、ソケットコンタクト５の接触部５ｃの弾性変形量は増し、より大きな付勢力を接触箇所に作用させることとなる。一方この嵌合過程で、ソケットコンタクト５の接触箇所は、常に接触部５ｃの切断面５ｅの縁部５ｆである。このような過程を経て最終深さの嵌合位置で双方のコネクタは固定される。本実施の形態では、この固定位置での回路基板間距離は０．６ｍｍを実現している。

次に、ソケット１とヘッダ２とが嵌合した際の、ソケットコンタクト５とヘッダコンタクト６との接触状態について図６を参照しながら詳細に説明をおこなう。図６の（ａ）は、本発明の実施形態に係るソケットコンタクトの斜視図である。（ｂ）は、本発明の実施形態に係るソケットコンタクトとヘッダコンタクトとが嵌合した状態の側面図である。

ソケットコンタクト５の接触部５ｃは、水平部からの立ち上がりに続く１８０度の曲げ戻しの途中で先端が切断された構造である。したがって、この曲げ戻しの先端部の法線方向は、水平方向と平行に在らず、水平方向からやや傾きを持った方向である。また、接触部５ｃの幅方向の断面は、外側両角のつぶし加工によって上方にいくほど幅が狭くなる台形状をしている。

また、ソケットコンタクト５と、ヘッダコンタクト６とは、ソケットコンタクト５の接触部５ａからそれに連なる保持部５ｂによって形作られたポケットに、ヘッダコンタクト６のカップ形状が収まることで、両者間に電気的接続が実現される。接続の保持力は、ソケットコンタクト５の接触部５ｃの弾性変形によって生じる付勢力である。付勢力は当接部に集中し、当接部は、上述した台形の上辺部分（縁部５ｆ）であるから、単位面積当たりにして大きな付勢力が得られるものである。

このように、本発明の実施形態によれば、ソケットコンタクト５の接触部５ｃは、１８０度の曲げ戻しの戻し途中に切断面５ｅを含み、ヘッダコンタクト６の接触部６ｃに接触する部分が、この切断面５ｅの縁５ｆであることから、有効嵌合長が長く取れ、単位面積当たりの保持力が大きく、低背型のコネクタでありながら振動や落下等による瞬断が生じにくい耐衝撃性の強いコネクタが得られるものである。また、嵌合の際、コンタクトの当接部分は、切断面５ｅの縁部５ｆによる引っ掻き効果（ワイピング効果）によって、信頼性の高い接続が得られるものである。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施可能である。上記実施例では、ソケットコンタクト５の接触部５ｃの切断面５ｅは台形状であるが、台形状に限るものではなく、図７に示したように切断面１５ｅが矩形状であってもよい。

本発明の実施形態における回路基板に実装されたヘッダと、回路基板に実装されたソケットとが嵌合している状態の断面図である。 本発明の実施形態におけるソケットの断面図である。 本発明の実施形態におけるヘッダの断面図である。 本発明の実施形態におけるソケットコンタクトの側面図である。 本発明の実施形態におけるヘッダコンタクトの側面図である （ａ）は、本発明の実施形態におけるソケットコンタクトの斜視図である。（ｂ）は、本発明の実施形態におけるソケットコンタクトとヘッダコンタクトとが嵌合した状態の側面図である 本発明の別の実施態様におけるソケットコンタクトの斜視図である。

符号の説明

１ ソケット
２ ヘッダ
３ ソケット本体
３ａ 側壁
３ｂ 窪み
３ｃ 凸部
３ｄ 圧入室
３ｅ 収容室
４ ヘッダ本体
４ａ 側壁
４ｂ 窪み
５ ソケットコンタクト
５ａ 端子部
５ｂ 保持部
５ｃ 接触部
５ｄ 圧入凸部
５ｅ 切断面
５ｆ 縁部
６ ヘッダコンタクト
６ａ 端子部
６ｂ 保持部
６ｃ 接触部
１０、２０ 回路基板

Claims (2)

1. 第一の回路基板に装着された第一コネクタに結合する、
   第二の回路基板に装着された第二コネクタであって、
   前記第二コネクタは、ハウジングと、このハウジングに保持されるコンタクトとを具え、
   前記コンタクトは、前記第二回路基板にはんだ付けされる端子部と、
   該端子部から連なる、前記第二コネクタのハウジングに固定される保持部と、
   該保持部から連なる、前記第一コネクタのコンタクトと電気的機械的接続の際、この接続箇所に変形によって付勢力を発生させる曲げ部に形成された接触部とを具え、
   該接触部は、対応するコンタクトに当接する際に、対応するコンタクトに対して、その端面の縁部をもって接触することを特徴とするコネクタ。
2. 前記端面の断面形状が前記縁部を上辺とする台形状である請求項１記載のコネクタ。