JP2010212138A

JP2010212138A - 中継組立体

Info

Publication number: JP2010212138A
Application number: JP2009057895A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Ezawa; 克也江沢
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】嵌合誤差を許容することができるフローティング機能を有した、基板間接続用の中継装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第一基板に実装された第一基板コネクタと第二基板に実装された第二基板コネクタを中継する中継組立体であり、第一基板コネクタに接続される第一中継コネクタと、第二基板コネクタに接続される第二中継コネクタと、第一中継コネクタと第二中継コネクタを実装し、それらを電気的に接続するフレキシブル基板と、フレキシブル基板の第一中継コネクタ付近を支持する第一支持部材と、フレキシブル基板の第二中継コネクタ付近を支持する第二支持部材と、第一支持部材を第一基板コネクタ側に、第二支持部材を第二基板コネクタ側に、第一支持部材と第二支持部材が互いに接近若しくは離間し得るように支持するガイド部材を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、第一基板と第二基板を接続する際に、第一基板に実装された第一基板コネクタと第二基板に実装された第二基板コネクタとをフレキシブルに中継する中継組立体に関する。

例えば、特開平１１−２６０４９４号公報に、コネクタ間のフレキシブルな中継を可能とする従来の組立体構造が開示されている。この公報に開示された組立構造体は、ラックアンドパネル接続用のフローティングコネクタ８０である。図７に、この従来コネクタの一部断面側面図を示している。この従来コネクタ８０では、フランジ８１と取付パネル９０の間に設けたコイルスプリング８３によって、コネクタ８０を取付パネル９０とは反対方向に常に付勢するようになっており、また、取付パネル９０に設けた貫通孔９１をコネクタ８０の外径よりも大きく設定することによって、取付パネル９０に対するコネクタ８０のＸＹＺ軸方向へのフローティングを可能としている。

特開平１１−２６０４９４号公報

しかしながら、このような従来構成では、コネクタパネル８０と取付パネル９０の間の距離（高さ方向の寸法）に関する設計の自由度が少なく、一旦、装置を組立てた後は容易には寸法変更できず、他装置への応用の自由度が低いといった問題がある。また、多数のコネクタ８０を実装する必要がある場合、コネクタ自体の構成が複雑であり、コネクタ毎にコイルスプリングを設けなければならず、この結果、スペースがかさみ、装置が大型化するといあった問題もある。更に、この従来構成は、そもそも、ケーブル接続用の設計であって、基板間接続における基板間の嵌合誤差を許容できる構成ではなく、基板間接続への応用も困難である。

本発明は、これら従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、基板間接続における設計の自由度を増やし、また、自らはフローティング構造を有しない簡単な構成のコネクタを利用して嵌合誤差を許容することができるフローティング機能を有した、基板間接続用の中継装置を提供することを目的とする。

本発明は、第一基板と第二基板を接続する際に前記第一基板に実装された第一基板コネクタと前記第二基板に実装された第二基板コネクタを中継する中継組立体であって、前記第一基板コネクタに接続される第一中継コネクタと、前記第二基板コネクタに接続される第二中継コネクタと、前記第一中継コネクタと前記第二中継コネクタを実装し、それらを電気的に接続するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の前記第一中継コネクタ付近を支持する第一支持部材と、前記フレキシブル基板の前記第二中継コネクタ付近を支持する第二支持部材と、前記第一支持部材を前記第一基板コネクタ側に、前記第二支持部材を前記第二基板コネクタ側に、前記第一支持部材と前記第二支持部材が互いに接近若しくは離間し得るように支持するガイド部材と、を備える中継組立体を特徴としている。

上記中継組立体において、前記接近若しくは離間する方向と略直交する方向において前記第一中継コネクタ及び前記第二中継コネクタを、前記第一支持部材及び前記第二支持部材にそれぞれ遊挿してもよい。

また、上記中継組立体において、前記フレキシブル基板と前記第一支持部材、又は、前記フレキシブル基板と前記第二支持部材が一体的に形成されていてもよい。

更に、上記中継組立体において、前記ガイド部材は棒状のガイドピンであってもよい。

また、上記中継組立体において、前記接近若しくは離間する方向と略直交する方向において前記第二支持部材に前記ガイドピンを遊挿してもよい。

更に、上記中継組立体において、更に、前記接近若しくは離間する方向において前記第一支持部材と前記第二支持部材に弾性作用を生じさせる弾性部材を備え、前記弾性部材は、前記ガイドピンの周囲を取り巻くコイルスプリングであってもよい。

更に、上記中継組立体において、前記第一基板側に設置された前記ガイドピンを利用して前記第二基板側の所定部位を誘い込むことにより、前記第二基板を前記第一基板に対して位置決めすることができる。

更にまた、上記中継組立体において、前記第一基板コネクタと前記第一中継コネクタ、又は、前記第二基板コネクタと前記第二中継コネクタが一体的に形成されていてもよい。

更にまた、上記中継組立体において、前記第一基板コネクタ、前記第二基板コネクタ、前記第一中継コネクタ、又は、前記第二中継コネクタが複数設けられていてもよい。

本発明によれば、基板間接続における位置ずれの許容度を増やして、安定した接続を達成することができる。また、高さのバリエーション対応を容易とし、コネクタ部分の自動実装も可能となる。

本発明の実施形態による中継組立体の使用状態を示す斜視図である。使用状態とする前の中継組立体を周辺部材とともに示す斜視図である。図２と略同じ状態を示す背面図である。中継組立体だけの分解斜視図である。使用状態とする前の本発明の他の実施形態による中継組立体を周辺部材とともに示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態による中継組立体３０について説明する。

図１は、本発明の実施形態による中継組立体３０の使用状態を示す斜視図、図２は、使用状態とする前の中継組立体３０を周辺部材とともに示す斜視図、図３は、図２と略同じ状態を示す背面図、図４は、中継組立体３０だけの分解斜視図である。尚、図２の状態と図３の状態は、中継組立体３０にのみ着目した場合は同じであるが、図２は、中継組立体３０によって接続されるメイン基板（第一基板）１１や子基板（第二基板）１２に支持板３６、３７を取り付ける前の状態を示しているのに対して、図３は、それらを取り付けた後の状態を示している点で両者は多少相違する。

中継組立体３０は、メイン基板１１側のレセプタクルコネクタ（第一基板コネクタ）２１に接続されるプラグコネクタ（第一中継コネクタ）３１と、子基板１２側のレセプタクルコネクタ２２（第二基板コネクタ）に接続されるプラグコネクタ（第二中継コネクタ）３２と、これらプラグコネクタ３１とプラグコネクタ３２を実装してそれらを電気的に接続するフレキシブル基板３４と、フレキシブル基板３４を支持するフレーム（第一支持フレーム）４１及びフレーム（第二支持フレーム）４２と、これらフレーム４１、４２を支持するガイドピン（ガイド部材）３５、３５’、更に、フレーム４１とフレーム４２の間に弾性作用を生じさせるコイルスプリング（弾性部材）３８、３８’を含む。尚、図２と図３の相違点を説明する際に触れたように、メイン基板１１側のレセプタクルコネクタ２１は、レセプタクルコネクタ２１が実装される支持板３６を介して、一方、子基板１２側のレセプタクルコネクタ２２は、レセプタクルコネクタ２２が実装される支持板３７を介して、それぞれ、メイン基板１１、子基板１２に対して実装されるものである。尚、支持板３７は、レセプタクルコネクタ２２のハウジングと一体的に設けられていてもよい。

中継組立体３０を用いてメイン基板１１と子基板１２を基板間接続することによって、メイン基板１１に実装されたレセプタクルコネクタ２１と、子基板１２に実装されたレセプタクルコネクタ２２は、フレキシブル基板３４を介したレセプタクルコネクタ３１、３２と嵌合させることによって、ずれを許容した状態で接続させることができる。フレキシブルに接続される。更に言えば、レセプタクルコネクタ２１、２２は、それらを電気的に接続した後も、フレーム４１とフレーム４２が互いに接近若しくは離間する方向（レセプタクルコネクタ２１とレセプタクルコネクタ２２の接続方向に対応）（以下、「接近離間方向」と呼ぶ）、及び、この接近離間方向と略直交する方向において、互いに関してフローティングされ得る。これにより、基板間接続におけるずれを許容することができる。

明らかなように、本構成３０では、レセプタクルコネクタ２１とレセプタクルコネクタ２２は直接的に接続されることはなく、中継組立体３０を介して間接的（電気的）に接続されるだけである。実際、レセプタクルコネクタ２１はプラグコネクタ３１に接続され、レセプタクルコネクタ２２はプラグコネクタ３２に接続される。尚、レセプタクルコネクタ２１、２２、及び、プラグコネクタ３１、３２の構成は、従来から使用されているもので足りる。例えば、金属の薄板をプレス加工等することによっても製造できるため、切削品に比べて、安価に且つ短時間で大量生産することができる。尚、レセプタクルコネクタ２１とプラグコネクタ３１の間の接続、或いは、レセプタクルコネクタ２２とプラグコネクタ３２の間の接続を容易にするため、プラグコネクタ３１、３２の挿入口を拡げてレセプタクルコネクタ２１、２２のための誘込部３３を形成してもよい。

プラグコネクタ３１、３２は、それぞれ、ＦＰＣのようなフレキシブル基板３４に実装される。フレキシブル基板３４に実装することにより、プラグコネクタ３１とプラグコネクタ３２は、互いに電気的に接続されるとともに、それらの間の相対運動の自由度が大きくされている。フレキシブル基板３４は、容易に切断、折曲して形状を整えることができるため、設計の自由度も大きい。ここで使用するフレキシブル基板３４は全体として略矩形であり、略左右対称形状である。フレキシブル基板３４の対向する両端にはそれぞれ、複数のプラグコネクタ３１、３２が、フレキシブル基板３４の幅方向に沿って装着される。尚、プラグコネクタ同士の間の運動の自由度を大きくするため、これら複数のプラグコネクタ３１同士の間、或いは、複数のプラグコネクタ３２同士の間に、切込み３９を設けるのが好ましい。

フレキシブル基板３４は、フレーム４１、４２によって支持される。各フレーム４１、４２は略平板状であるが、中央の幅広付近に折返部５５、６５を設けることによって、それぞれが、２枚構造として形成されている。２枚構造とすることにより、フレーム４１については、第一板状体６６と第二板状体６７によって隙間６４が、一方、フレーム４２については、第一板状体５６と第二板状体５７によって隙間５４（図３によく示されている）が、それぞれ形成され得る。更に、フレーム４１の第一板状体６６には、プラグコネクタ３１が挿入され得る挿入部６３が、一方、フレーム４２の第一板状体５６には、プラグコネクタ３２が遊挿され得る遊挿部５３が、それそれ設けられている。上述した接近離間方向と略直交する方向において、フレーム４１の隙間６４には、フレキシブル基板３４のプラグコネクタ３１側が、一方、フレーム４２の隙間５４には、フレキシブル基板３４のプラグコネクタ３２側が、それぞれ挿入される。また、これと同時に、フレーム４１の第一板状体６６に設けた挿入部６３には、プラグコネクタ３１が挿入され、一方、フレーム４２の第一板状体５６に設けた遊挿部５３には、プラグコネクタ３２が遊挿される。これらの作業によって、フレキシブル基板３４を位置決めすることができ、また、このような構成とすることにより、コネクタ自体はフローティング構造を有していなくともよい。部品点数は減少する。特に、フレキシブル基板３４のプラグコネクタ３２については、比較的大きく設定された遊挿部５３によって、プラグコネクタ３２の周囲との間に遊びが形成される。この結果、特にプラグコネクタ３２に関しては、フレキシブル基板３４に加えて、遊挿部５３の働きによっても、上述した接近離間方向と略直交する方向においても比較的大きなフローティングが可能とされ、嵌合誤差をより効果的に許容できる。尚、この場合、遊挿部５３の入口付近には、プラグコネクタ３２の抜け落ちを防止するため、幅狭部５０を形成しておく必要がある。

フレーム４１、４２は、それぞれ、２本の棒状のガイドピン３５、３５’によって、互いに接近若しくは離間し得るように支持される。ガイドピン３５、３５’は、切削作業によって比較的安価に生産することができる。ガイドピン３５、３５’の中央付近には、コイルスプリング３８、３８’を配置するため、縮径部４６、４６’が形成される。

ガイドピン３５、３５’を利用してフレーム４１を支持するため、フレーム４１の第二板状体６７の各両端部に、ガイドピン３５、３５’が挿通される貫通孔６２、６２’が設けてある。これらの貫通孔６２、６２’の孔径は、ガイドピン３５、３５’の先端側の外径と略同じ僅かに大きく、これらの貫通孔６２，６２’にガイドピン３５、３５’の先端側をそれぞれ挿入し、縮径部４６、４６’の下部終端位置付近に設けた拡径されたフランジ４７によって第二板状体６７を支持することによって、フレーム４１をレセプタクルコネクタ２１側に支持することができる。

同様に、ガイドピン３５、３５’を利用してフレーム４２を支持するため、フレーム４２の第二板状体５７の各端部に、第一板状体５６の遊挿部５３と同様の遊挿部５２、５２’が設けてある。これらの遊挿部５２、５２’に、前述した接近離間方向と略直交する方向において、ガイドピン３５、３５’の縮径部４６、４６’をそれらの上部終端位置付近にて挿入することにより、フレーム４２をレセプタクルコネクタ２２側に支持することができる。これら遊挿部５２、５２’は、縮径部４６、４６’に、遊びをもって嵌められることから、フレーム４１、４２は、ガイドピン３５、３５’に対して移動可能となり、この結果、基板間接続におけるずれを吸収することができる。尚、この場合、遊挿部５２、５２’の入口付近には、遊挿部５３、５３’と同様に、ガイドピン３５、３５’の抜け落ちを防止するため幅狭部５１を設けておく必要がある。

コイルスプリング３８、３８’は、ガイドピン３５、３５’の略中央領域に設けた縮径部４６、４６’付近に、ガイドピン３５、３５’の周囲を取り巻くように設置される。また、コイルスプリング３８、３８’は、ガイドピン３５、３５’によって支持されたフレーム４１とフレーム４２との間に挟み込むように設置され、これにより、フレーム４１とフレーム４２の間に、これらのコイルスプリング３８、３８’の働きによって、接近離間方向と略直交する方向（Ｘ、Ｙ方向）のみならず、接近離間方向（Ｚ方向）においても弾性作用を生じさせることができる。但し、コイルスプリング３８、３８’は、必ずしも必要なものではなく、省略することもできる。尚、コイルスプリング３８、３８’は、各ガイドピン３５、３５’に１つずつ、従って計２つ設けておけば足り、複数のコネクタ（２１、２２、３１、３２）のそれぞれに１つずつ（従って、３つ以上となることもある）設ける必要はない。この結果、装置の省スペース化、小型化が図られる。

中継組立体３０の組立、実装手順を簡単に説明する。先ず、プラグコネクタ３１、３２をフレキシブル基板３４に実装する。次いで、支持板３６上に実装されたレセプタクルコネクタ２１と、支持板３７上に実装されたレセプタクルコネクタ２２を、メイン基板１１と子基板１２にそれぞれ実装する。その後、プラグコネクタ３１、３２が実装されたフレキシブル基板３４と、フレーム４１を、ガイドピン３５、３５’に組み込み、更に、コイルスプリング３８、３８’とフレーム４２をガイドピン３５、３５’に組み込む。次に、メイン基板１１に中継組立体３０を実装し、ネジ等の固定具１５で固定する。最後に、子基板をガイドピンにガイドさせてプラグコネクタとレセプタクルコネクタ３２を嵌合させる。尚、メイン基板１１と子基板１２を接続する際は、メイン基板１１側に設置された中継組立体３０のガイドピン３５、３５’の先端テーパー４５を利用して、子基板１２の位置決穴（１３）を誘い込むことにより、容易に位置決めすることができる。

以上の構成によれば、接近離間方向（Ｚ方向）に関しては、コイルスプリング３８、３８’やフレキシブル基板３４の働きによって、また、接近離間方向と略直交する方向（Ｘ、Ｙ方向）に関しては、フレキシブル基板３４の働きや、フレーム４２のプラグコネクタ遊挿部５３とプラグコネクタ３２との間の遊び、及び、フレーム４２のガイドピン遊挿部５２、５２’とガイドピン３５、３５’の縮径部４６、４６’との間の遊びによって、フローティングが可能となる。この結果、基板間接続におけるずれの許容度を増やし、また、フレーム４１とフレーム４２の間の誤差（高さ方向における誤差）を吸収して、安定した接続を達成することができる。更に、プラグコネクタ３１とプラグコネクタ３２を、フレキシブル基板３４を介して接続しているため、高さの調整は、基本的に、ガイドピン３５、３５’とコイルスプリング３８、３８’を変更することだけで対応でき、高さのバリエーションへ容易に対応することができる。また、中継組立体３０に使用するプラグコネクタ３１はフローティング構造を有しない単体構造であるため、従来のように、手半田で接続する必要はなく、リール梱包が可能であり、特にレセプタクルコネクタ２１、２２に関しては自動実装を行うこともできる。

最後に、図５を参照して、本発明の他の実施形態を説明する。この図は、上述した図２に略対応するものである。図５において、他の図面中の部材と同じ部材には同じ参照番号を、同じではないが対応する部材には参照番号の後に「Ａ」を付して示している。図２に示した実施形態では、子基板１２自体に位置決穴１３を設けることとしていたのに対し、図５の実施形態では、子基板１２Ａ自体には位置決穴（１３）を設けず、支持板３７Ａの両端に位置決穴１３Ａを設けることとしている。ただし、図５では、理解を容易にするため、図５の（ａ）に支持板３７Ａの裏面を、（ｂ）に同支持板３７の表面を、それぞれ分けて示している。このように、支持板３７Ａに位置決穴１３Ａを設けることにより、子基板１２に位置決穴を設ける必要がなくなり、支持板３７の設計変更だけで、子基板１２Ａ自体に位置決穴を設けた場合と同じ効果を得ることができる。尚、位置決穴１３Ａには、誘い込みのためのテーパー１６を設けておくのが好ましい。また、特に図示しないが、子基板に位置決穴を設ける場合も、同様にテーパーを設けるのが好ましい。

上述した実施形態では、フレキシブル基板３４とフレーム４１、又は、フレキシブル基板３４とフレーム４２を、別部材として形成することとしていたが、それらを一体的に形成することもできる。これにより、部品点数を減らすことができる。但し、この場合であっても、プラグコネクタ３１、３２は、フレキシブル基板３４の働きによって、接近離間方向、及び、接近離間方向と略直交する方向においてフローティングされ得るため、何ら、不都合はない。同様に、中継するフレキシブル基板を設けるならば、レセプタクルコネクタ２１とプラグコネクタ３１、或いは、レセプタクルコネクタ２２とプラグコネクタ３２も、必ずしも別部材として形成する必要はなく、それらを一体的に形成して、部品点数を減らすこともできる。更に、上述した実施形態では、レセプタクルコネクタ２１、２２、プラグコネクタ３１、３２を複数設けた例を示していたが、勿論、これらの数は限定されるものではない。例えば、それらを一組のみとしてもよいし、更に数を増やしてもよい。

本発明は、フレキシブルな中継を必要とするコネクタ間接続、例えば、基板間接続に幅広く使用することができる。

１１メイン基板（第一基板）
１２子基板（第二基板）
１３位置決穴
１５ネジ
１６テーパー（誘込部）
２１レセプタクルコネクタ（第一基板コネクタ）
２２レセプタクルコネクタ（第二基板コネクタ）
３０中継組立体
３１プラグコネクタ（第一中継コネクタ）
３２プラグコネクタ（第二中継コネクタ）
３３誘込部
３４フレキシブル基板
３５ガイドピン（ガイド部材）
３６支持板
３７支持板
３８コイルスプリング（弾性部材）
３９切込み
４１フレーム（第一支持部材）
４２フレーム（第二支持部材）
４５テーパー
４６縮径部
４７フランジ
５０幅狭部
５１幅狭部
５２遊挿部
５３遊挿部
５４隙間
５５折返部
５６第一板状体
５７第二板状体
６２貫通孔
６３レセプタクル挿入部
６４隙間
６５折返部
６６第一板状体
６７第二板状体

Claims

第一基板と第二基板を接続する際に前記第一基板に実装された第一基板コネクタと前記第二基板に実装された第二基板コネクタを中継する中継組立体であって、
前記第一基板コネクタに接続される第一中継コネクタと、
前記第二基板コネクタに接続される第二中継コネクタと、
前記第一中継コネクタと前記第二中継コネクタを実装し、それらを電気的に接続するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の前記第一中継コネクタ付近を支持する第一支持部材と、
前記フレキシブル基板の前記第二中継コネクタ付近を支持する第二支持部材と、
前記第一支持部材を前記第一基板コネクタ側に、前記第二支持部材を前記第二基板コネクタ側に、前記第一支持部材と前記第二支持部材が互いに接近若しくは離間し得るように支持するガイド部材と、
を備えることを特徴とする中継組立体。
前記接近若しくは離間する方向と略直交する方向において前記第一中継コネクタ及び前記第二中継コネクタが、前記第一支持部材及び前記第二支持部材にそれぞれ遊挿される請求項１に記載の中継組立体。
前記フレキシブル基板と前記第一支持部材、又は、前記フレキシブル基板と前記第二支持部材が一体的に形成されている請求項１に記載の中継組立体。
前記ガイド部材は棒状のガイドピンである請求項１乃至３のいずれかに記載の中継組立体。
前記接近若しくは離間する方向と略直交する方向において前記第二支持部材に前記ガイドピンが遊挿される請求項４に記載の中継組立体。
前記中継組立体は、更に、前記接近若しくは離間する方向において前記第一支持部材と前記第二支持部材に弾性作用を生じさせる弾性部材を備え、前記弾性部材は、前記ガイドピンの周囲を取り巻くコイルスプリングである請求項４又は５に記載の中継組立体。
前記第一基板側に設置された前記ガイドピンを利用して前記第二基板側の所定部位を誘い込むことにより、前記第二基板は前記第一基板に対して位置決めされる請求項４乃至６のいずれかに記載の中継組立体。
前記第一基板コネクタと前記第一中継コネクタ、又は、前記第二基板コネクタと前記第二中継コネクタが一体的に形成されている請求項１乃至７のいずれかに記載の中継組立体。
前記第一基板コネクタ、前記第二基板コネクタ、前記第一中継コネクタ、又は、前記第二中継コネクタが複数設けられている請求項１乃至８のいずれかに記載の中継組立体。