JP2010146954A - 圧接型コネクタの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電気部品が横方向に動くのを規制し、電気部品の電極部とピン部材を良好に導通接続させることのできる圧接型コネクタの接続構造を提供する。
【解決手段】回路基板１０と電気部品２０の間に圧接型コネクタ４０を介在させ、圧接型コネクタ４０のハウジング４１から露出したピン部材４３により、回路基板１０と電気部品２０の電極部１１・２８間を導通接続する構造で、ピン部材４３を、ハウジング４１に内蔵されて電極部１１に接触する第一の導電ピン４４と、第一の導電ピン４４にスライド可能に嵌合されてハウジング４１から突出し、電極部２８に接触可能な第二の導電ピン４５と、電極部２８に第二の導電ピン４５を接触させる導電コイルバネ４９とから構成する。そして、電極部２８と第二の導電ピン４５の先端部の一方を凹部２９に形成するとともに、他方を凸部３１に突出形成し、これらを嵌合接触させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯機器の回路基板と電池との電極部間等を導通接続する圧接型コネクタの接続構造に関するものである。

携帯電話の回路基板と電池とを導通接続する場合には、様々な技術が使用されるが、その一つとして圧接型コネクタがあげられる（特許文献１、２、３参照）。この種の圧接型コネクタの接続構造は、図示しないが、携帯電話に内蔵された回路基板と着脱自在の電池との間に圧接型コネクタを介在させ、この圧接型コネクタから露出した複数のピン部材により、回路基板と電池との電極部間を導通接続するようにしている。

各ピン部材は、回路基板と電池との間に介在するハウジングに内蔵されて回路基板の電極部にハンダ付けされる第一の導電ピンと、この第一の導電ピン内に挿入されてハウジングから突出し、電池の電極に点接触可能な第二の導電ピンと、電池の電極に第二の導電ピンを圧接させる導電コイルバネとから構成されている。各第二の導電ピンは、柱形に形成され、先端部が略半球形に湾曲形成されている。

上記において、携帯電話の回路基板と電池とを導通接続する場合には、携帯電話の筐体に別体の電池を装着して一体化すれば良い。すると、電池の電極に圧接型コネクタの第二の導電ピンが導電コイルバネを圧縮しながら圧接し、この第二の導電ピンの圧接により、回路基板と電池とを電気的に導通接続することができる。この際、電池の電極に第二の導電ピンが弾接するので、例え装着された電池が高さ方向（Ｚ方向）に動いても、第二の導電ピンが導電コイルバネにより追従して回路基板と電池との導通接続を確保する。
特開２００６−１５６３２６号公報 特開２００２−２７０２７１号公報 特開２００４−４７２６８号公報

従来における圧接型コネクタの接続構造は、以上のように電池の電極に圧接型コネクタの第二の導電ピンが圧接するので、装着された電池が高さ方向（Ｚ方向）に動く場合には、第二の導電ピンを追従させて回路基板と電池とを導通接続することができるものの、装着された電池が横方向（ＸＹ方向）に動く場合には、第二の導電ピンを横方向に追従させることができず、回路基板と電池との導通接続を確保できないおそれが考えられる。

係る問題を解消する手段としては、装着された電池の電極に第二の導電ピンを強く圧接し、摩擦力により電池の横方向への位置ずれを規制する方法が考えられるが、例えこの方法を採用したとしても、携帯電話が落下等する場合には、電池の横方向への位置ずれを防ぐことは困難である。さらに、第二の導電ピンがあまりに強く圧接すると、電池の電極と第二の導電ピンとの接触領域のメッキが剥離し、これらの導通接続に支障を来たすおそれがある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、電気部品が横方向に動くのを規制し、電気部品の電極部とピン部材とを良好に導通接続させることのできる圧接型コネクタの接続構造を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、回路基板と電気部品との間に圧接型コネクタを介在させ、この圧接型コネクタのハウジングから露出したピン部材により、回路基板と電気部品との電極部間を導通接続するものであって、
ピン部材は、ハウジングに内蔵されて回路基板の電極部に接触する第一の導電ピンと、この第一の導電ピンにスライド可能に嵌め合わされてハウジングから突出し、電気部品の電極部に接触可能な第二の導電ピンと、これら第一、第二の導電ピンの間に介在されて電気部品の電極部に第二の導電ピンを接触させる導電バネとを含み、
電気部品の電極部と第二の導電ピンの先端部のいずれか一方を凹部に形成するとともに、他方を凸部に形成し、凹部内に凸部を嵌めて接触させるようにしたことを特徴としている。

なお、電気部品は、携帯機器用の電池と、この電池と圧接型コネクタとの間に介在するアダプタとを含み、このアダプタを、電池と圧接型コネクタとの間に介在されるアダプタハウジングと、このアダプタハウジングに支持されて電池の電極と圧接型コネクタの第二の導電ピンとの間を導通接続するアダプタピンとから構成し、このアダプタピンの第二の導電ピンの先端部に対向する対向面を電極部とすることができる。

また、電気部品を携帯機器用の電池としてその電極を電極部とすることができる。
また、凹部を、電気部品の電極部あるいは第二の導電ピンの先端部に断面略Ｖ字形の溝を複数切り欠くことにより形成し、この複数の溝を交わるよう組み合わせて溝の端部を電極部あるいは第二の導電ピンの周面に連通させ、凸部を略半球形に形成して複数の溝の交点に嵌め入れると良い。
また、凸部には溝を切り欠くことができる。

ここで、特許請求の範囲における回路基板には、少なくともプリント配線板、フレキシブルプリント配線板、検査基板等が含まれる。電気部品には、少なくとも電池、接続用のアダプタ、表面実装型の半導体パッケージ、液晶モジュール等が含まれる。また、圧接型コネクタのピン部材の本数は、必要に応じ、単数複数いずれにも変更することができる。導電バネは、少なくとも板バネ、コイルバネ、捻りバネ等が該当する。

凹部は、すり鉢形、断面略Ｃ字形、Ｕ字形、Ｖ字形、半円弧形、あるいはこれらに類似する形等とすることができる。また、凸部は、略半球形、略半楕球形、円錐台形、あるいはこれらに類似する形等とすることが可能である。この凸部の表面には、面接触により導通安定性を向上させる観点から、断面略Ｃ字形、Ｕ字形、Ｖ字形の溝を切り欠くことができる。

携帯機器には、少なくとも携帯電話、携帯音楽機器、電子手帳等が含まれる。さらに、アダプタピンは、特に限定されるものではないが、例えばハウジングに内蔵されて電池の電極に接触する第一の導電アダプタピンと、この第一の導電アダプタピンにスライド可能に挿入されてアダプタハウジングから突出し、圧接型コネクタの第二の導電ピンに接触可能な第二の導電アダプタピンと、これら第一、第二の導電アダプタピンの間に介在されて第二の導電ピンに第二の導電アダプタピンを接触させる導電コイルバネとを含むと良い。

本発明によれば、電気部品の電極部と圧接型コネクタの第二の導電ピンとが単に接触するのではなく、凹凸に嵌まり合って接合するので、電気部品が横方向にずれるのを規制し、回路基板と電気部品との導通接続を確保することができる。

本発明によれば、電気部品が横方向に動くのを規制し、電気部品の電極部とピン部材とを良好に導通接続させることができるという効果がある。
また、電気部品を携帯機器用の電池としてその電極を電極部とすれば、電池と圧接型コネクタとを中継部品により接続する必要がなく、構成の簡素化の他、中継部品用のスペースを削減して携帯機器の省スペース化が期待できる。

また、凹部を、電気部品の電極部あるいは第二の導電ピンの先端部に断面略Ｖ字形の溝を複数切り欠くことにより形成し、この複数の溝を交わるよう組み合わせて溝の端部を電極部あるいは第二の導電ピンの周面に連通させれば、接触に伴い発生する塵埃を溝の端部から外部に排出することができ、塵埃による導通不良を抑制することができる。さらに、断面略Ｖ字形の溝の斜面が凸部を円滑に誘導するので、接続作業の円滑化や容易化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における圧接型コネクタの接続構造は、図１ないし図４に示すように、携帯電話１の回路基板１０と電気部品２０との間に圧接型コネクタ４０を介在させ、この圧接型コネクタ４０のハウジング４１から露出した複数のピン部材４３により、回路基板１０と電気部品２０との複数の電極部１１・２８間を導通接続する構造であり、電気部品２０の各電極部２８と各ピン部材４３を形成する第二の導電ピン４５の先端面の一方を凹部２９に形成するとともに、他方を凸部３１に突出形成し、凹部２９内に凸部３１を嵌合接触させて装着された電気部品２０のガタツキを抑制するようにしている。

携帯電話１は、図１に示すように、例えば折り畳み可能な筐体２を備え、この筐体２の背面に略矩形の収容穴が穿孔されており、この収容穴に電気部品２０の電池２１が着脱自在に装着されて一体化する。

回路基板１０は、図２に示すように、例えばプリント配線板やフレキシブルプリント配線板等からなり、表面に平坦な複数の電極部１１がパターン形成されており、携帯電話１に内蔵されて電気部品２０に対向する。

電気部品２０は、図２に示すように、携帯電話１の筐体２の収容穴に収容されて筐体２の背面を形成する電池２１と、この電池２１と圧接型コネクタ４０との間に介在するアダプタ２３とを備えて構成される。アダプタ２３は、電池２１と圧接型コネクタ４０との間に介在される絶縁性のアダプタハウジング２４を備え、このアダプタハウジング２４に複数のアダプタピン２５が所定の間隔をおいて配列挿着されており、各アダプタピン２５が電池２１の各電極２２と圧接型コネクタ４０の第二の導電ピン４５との間を導通接続するよう機能する。

アダプタハウジング２４は、樹脂（例えばＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等）を含む所定の成形材料により略ブロック形に成形され、電池２１の電極数に応じ、複数の貫通孔が所定の間隔をおいて穿孔される。このアダプタハウジング２４は、必要に応じ、平面矩形、多角形、円形、楕円形等に形成される。

各アダプタピン２５は、アダプタハウジング２４の貫通孔に挿着されて電池２１の電極２２に接触する中空の第一の導電アダプタピン２６と、この第一の導電アダプタピン２６にスライド可能に挿入されてアダプタハウジング２４から突出し、圧接型コネクタ４０の第二の導電ピン４５に接触可能な第二の導電アダプタピン２７と、これら第一、第二の導電アダプタピン２６・２７の間に導通可能に介在されて第二の導電ピン４５に第二の導電アダプタピン２７を接触させる導電コイルバネ３２とから構成される。

第一の導電アダプタピン２６は、金メッキされた導電材料、具体的には銅、真鍮、アルミニウム等を使用して有底円筒形に形成され、平坦な底部がアダプタハウジング２４から露出して電池２１の電極２２に接触するよう機能する。また、第二の導電アダプタピン２７は、金メッキされた導電材料、具体的には銅、真鍮、アルミニウム等を使用して細長い円柱形に形成されるとともに、第一の導電アダプタピン２６の内周面に摺接され、第二の導電ピン４５の先端部に対向する対向面が電極部２８とされており、この電極部２８が凹部２９あるいは凸部３１に形成される。

第二の導電アダプタピン２７の電極部２８は、凹部２９とされる場合には、第二の導電アダプタピン２７の対向面に誘導に資する断面略Ｖ字形の溝３０がやや湾曲して一対切り欠かれることで形成され、この一対の溝３０が平面十字形に組み合わされて各溝３０の両端部を第二の導電アダプタピン２７の周面に連通させる。これに対し、凸部３１とされる場合には、第二の導電アダプタピン２７の対向面中心部に小さな略半球形に突出形成される。この凸部３１の表面には、面接触で導通安定性を向上させる観点から、必要に応じ、断面略Ｖ字形の溝が選択的に必要数切り欠かれる。

導電コイルバネ３２は、金メッキされた金属細線を使用してコイル形に形成され、第一の導電アダプタピン２６内に嵌入されて第二の導電アダプタピン２７の平坦な底部に圧接しており、第二の導電ピン４５方向に第二の導電アダプタピン２７を絶えず弾圧付勢する。

圧接型コネクタ４０は、図２に示すように、回路基板１０とアダプタ２３との間に介在される絶縁性のハウジング４１を備え、このハウジング４１に複数のピン部材４３が所定の間隔をおいて配列されており、各ピン部材４３が回路基板１０の各電極部１１とアダプタ２３の第二の導電アダプタピン２７との間を導通接続するよう機能する。この圧接型コネクタ４０のハウジング４１と複数のピン部材４３とは、アダプタ２３と同様の材料により構成される。

ハウジング４１は、樹脂を含む所定の成形材料により略ブロック形に成形され、電池２１の電極数に応じ、複数の貫通孔４２が所定の間隔をおいて穿孔される。このハウジング４１も、必要に応じ、平面矩形、多角形、円形、楕円形等に形成される。

各ピン部材４３は、ハウジング４１の貫通孔４２に挿着されて回路基板１０の電極部１１に接触する有底円筒形の第一の導電ピン４４と、この第一の導電ピン４４にスライド可能に挿入されてハウジング４１から突出し、アダプタ２３の電極部２８に接触可能な第二の導電ピン４５と、これら第一、第二の導電ピン４４・４５の間に導通可能に介在されてアダプタ２３の電極部２８に第二の導電ピン４５を接触させる導電コイルバネ４９とから構成される。

第一の導電ピン４４は、有底円筒形に形成され、平坦な底部がハウジング４１から露出して回路基板１０の電極部１１にハンダ付けされる。また、第二の導電ピン４５は、細長い円柱形に形成され、第一の導電ピン４４の内周面に摺接されており、第二の導電アダプタピン２７の電極部２８に対向する先端面が凹部２９あるいは凸部３１に形成される。

第二の導電ピン４５の先端面は、凹部２９の場合には図３や図４に示すように、第二の導電ピン４５の先端面に誘導に資する断面略Ｖ字形の溝３０がやや湾曲して一対切り欠かれることで形成され、この一対の溝３０が平面十字形に組み合わされて各溝３０の両端部を第二の導電ピン４５の周面に連通させており、一対の溝３０の交点と第二の導電アダプタピン２７の凸部３１とが嵌合する。

これに対し、凸部３１の場合には、第二の導電ピン４５の先端面中心部に小さな略半球形に突出形成され、第二の導電アダプタピン２７の一対の溝３０の交点に嵌入される。この凸部３１の表面にも、必要に応じ、断面略Ｖ字形の溝が選択的に必要数切り欠かれる。

導電コイルバネ４９は、コイル形に形成され、第一の導電ピン４４内に嵌入されて第二の導電ピン４５の平坦な底部に圧接しており、第二の導電アダプタピン２７方向に第二の導電ピン４５を絶えず弾圧付勢する。

上記構成において、携帯電話１の回路基板１０と電池２１とを導通接続する場合には、筐体２に別体の電池２１をアダプタ２３と共に装着して一体化すれば、回路基板１０、電池２１、アダプタ２３、圧接型コネクタ４０とが導通するので、これらを電気的に導通接続することができる。具体的には、電池２１の電極２２とアダプタ２３の第一の導電アダプタピン２６とが接触し、第二の導電アダプタピン２７と圧接型コネクタ４０の第二の導電ピン４５とが接触し、第一の導電ピン４４と回路基板１０の電極部１１とが接触する。

この際、例え装着された電池２１が高さ方向（Ｚ方向）に動いても、第二の導電アダプタピン２７と第二の導電ピン４５とが導電コイルバネ３２・４９によりそれぞれ追従するので、回路基板１０と電池２１との導通接続を容易に確保することができる。また、第二の導電アダプタピン２７の凹んだ電極部２８と第二の導電ピン４５の突き出た先端面とが面接触又は線接触状態で嵌合接触するとともに、第二の導電アダプタピン２７の突き出た電極部２８と第二の導電ピン４５の凹んだ先端面とが面接触又は線接触状態で嵌合接触し、これらが電池２１の横方向（ＸＹ方向）への動作時に微摺動する。

上記構成によれば、アダプタ２３と圧接型コネクタ４０とが誤差を吸収可能に凹凸嵌合し、噛合するので、携帯電話１に振動や衝撃が加わる際、装着された電池２１が横方向に位置ずれするのを有効に規制し、回路基板１０と電池２１との導通接続を確保することができ、しかも、耐衝撃性を向上させることができる。また、従来のように、電池２１の電極２２に第二の導電ピン４５を強く圧接して電池２１の横方向への位置ずれを規制する必要が全くないので、第二の導電ピン４５のメッキが剥離し、導通接続に支障を来たすおそれがない。

また、各溝３０の両端部が第二の導電アダプタピン２７あるいは第二の導電ピン４５の周面に連通するので、接触に伴い発生する塵埃を各溝３０の端部から外部に排出することができ、塵埃の堆積による導通不良を抑制防止することができる。さらに、電池２１と圧接型コネクタ４０との間にアダプタ２３が介在するので、電池２１の各電極２２を凹部２９や凸部３１に加工する必要性を排除することが可能になる。

次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、電気部品２０のアダプタ２３を省略し、電気部品２０を電池２１のみとしてその複数の電極２２を電極部２８とするとともに、各電極部２８を凸部３１に形成し、圧接型コネクタ４０の各第二の導電ピン４５の先端面を凹部２９に形成するようにしている。

電池２１の電極部２８は、凸部３１とされる場合、電極２２の表面に小さな略半球形に突出形成され、第二の導電ピン４５の凹部２９を形成する一対の溝３０の交点に嵌合する。この凸部３１の表面にも、必要に応じ、断面略Ｖ字形の溝が選択的に必要数切り欠かれる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、アダプタ２３を省略して部品点数を削減したり、回路基板１０と電池２１間の距離を短縮して携帯電話１の薄型化や小型化に資することができるのは明らかである。

なお、上記実施形態ではアダプタピン２５を、第一、第二の導電アダプタピン２６・２７により構成したが、何らこれに限定されるものではなく、例えば単一の導電ピンにより形成しても良い。また、アダプタハウジング２４の貫通孔に第一の導電アダプタピン２６を導電コイルバネを介し進退動可能に挿入しても良い。また、凹部２９を形成する場合、断面略Ｖ字形の溝３０を一対切り欠き、この一対の溝３０を平面十字形に組み合わせたが、断面略Ｖ字形の溝３０を複数切り欠き、この複数の溝３０を交わるよう組み合わせても良い。また、溝３０を傾斜させて塵埃を溝３０の端部から外部に容易に排出するようにしても良い。

また、圧接型コネクタ４０の第一の導電ピン４４の外周に導電コイルバネ４９を嵌合してその端部を第二の導電ピン４５の周面から外方向に張り出したフランジに圧接させることもできる。さらに、電気部品２０を電池２１のみとしてその電極２２を電極部２８とした場合、各電極部２８を凸部３１に形成したが、各電極部２８を凹部２９に形成しても良いし、複数の電極部２８を凸部３１又は凹部２９に形成することも可能である。

本発明に係る圧接型コネクタの接続構造の実施形態における携帯電話の背面を模式的に示す斜視説明図である。 本発明に係る圧接型コネクタの接続構造の実施形態を模式的に示す一部断面説明図である。 本発明に係る圧接型コネクタの接続構造の実施形態における凹部と凸部との接触状態を模式的に示す拡大説明図である。 本発明に係る圧接型コネクタの接続構造の実施形態における凹部を模式的に示す拡大説明図である。 本発明に係る圧接型コネクタの接続構造の第２の実施形態を模式的に示す一部断面説明図である。

符号の説明

１ 携帯電話（携帯機器）
２ 筐体
１０ 回路基板
１１ 電極部
２０ 電気部品
２１ 電池
２２ 電極
２３ アダプタ
２５ アダプタピン
２６ 第一の導電アダプタピン
２７ 第二の導電アダプタピン
２８ 電極部
２９ 凹部
３０ 溝
３１ 凸部
３２ 導電コイルバネ
４０ 圧接型コネクタ
４１ ハウジング
４３ ピン部材
４４ 第一の導電ピン
４５ 第二の導電ピン
４９ 導電コイルバネ

Claims (4)

1. 回路基板と電気部品との間に圧接型コネクタを介在させ、この圧接型コネクタのハウジングから露出したピン部材により、回路基板と電気部品との電極部間を導通接続する圧接型コネクタの接続構造であって、
   ピン部材は、ハウジングに内蔵されて回路基板の電極部に接触する第一の導電ピンと、この第一の導電ピンにスライド可能に嵌め合わされてハウジングから突出し、電気部品の電極部に接触可能な第二の導電ピンと、これら第一、第二の導電ピンの間に介在されて電気部品の電極部に第二の導電ピンを接触させる導電バネとを含み、
   電気部品の電極部と第二の導電ピンの先端部のいずれか一方を凹部に形成するとともに、他方を凸部に形成し、凹部内に凸部を嵌めて接触させるようにしたことを特徴とする圧接型コネクタの接続構造。
2. 電気部品は、携帯機器用の電池と、この電池と圧接型コネクタとの間に介在するアダプタとを含み、このアダプタを、電池と圧接型コネクタとの間に介在されるアダプタハウジングと、このアダプタハウジングに支持されて電池の電極と圧接型コネクタの第二の導電ピンとの間を導通接続するアダプタピンとから構成し、このアダプタピンの第二の導電ピンの先端部に対向する対向面を電極部とした請求項１記載の圧接型コネクタの接続構造。
3. 電気部品を携帯機器用の電池としてその電極を電極部とした請求項１記載の圧接型コネクタの接続構造。
4. 凹部を、電気部品の電極部あるいは第二の導電ピンの先端部に断面略Ｖ字形の溝を複数切り欠くことにより形成し、この複数の溝を交わるよう組み合わせて溝の端部を電極部あるいは第二の導電ピンの周面に連通させ、凸部を略半球形に形成して複数の溝の交点に嵌め入れるようにした請求項１、２、又は３記載の圧接型コネクタの接続構造。

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