JP2011054548A - 電気回路部材用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 データ伝送の高速化に対応できるとともに、電気的接続の信頼性が良い電気回路部材用コネクタを提供する。
【解決手段】 コイルスプリング３１は、その一端側が第１接続基部２３に係止されるとともにその他端側が第２接続基部４３に係止されており、第１コンタクト２２は、第１接続基部の一端部を基端として延出するフォーク状の第１アーム２４を有し、第２コンタクト４２は、第２接続基部の一端部を基端として延出するフォーク状の第２アーム４４を有し、第１コンタクトと第２コンタクトは、第１アームの先端部２５が第２接続基部を挟んでこれに接触するとともに第２アームの先端部４５が第１接続基部を挟んでこれに接触するように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、（例えばＩＣ、基板モジュールなどの）導電性パッドや導電性ピンを外部接続電極とする電気回路部材と（例えば、プリント配線基板などの）基板とを相互接続するための電気回路部材用コネクタに関するものである。

近年、ＣＰＵ、ＭＰＵ等のＩＣパッケージとして、多数の外部接続電極を有するランドグリッドアレイ型やボールグリッドアレイ型のパッケージが多用され。また、抵抗やコンデンサなどの電子部品を搭載し片面に外部接続電極をグリッド状に配した基板モジュールも多用されている。このような外部接続電極を有するパッケージやモジュールを用いた電気回路部材をプリント配線基板上に着脱可能に取り付け、その電気回路部材の電極とプリント配線基板とを電気的に接続する方式として押圧式のコネクタが用いられている。そして、この種のコネクタとして、特開２００３−１０９７１６号公報にて開示された電子部品用ソケットの形態が知られている。この従来の構造の一例を、図８を参照して簡単に説明する。

図８において、ソケット本体の電極部（コンタクト）は、所定の厚さの板材を打ち抜き加工してプリント基板１０の電極（不図示）と接触する第１接続端部２０ａおよび第１接続端部２０ａから伸びるＵ字状アーム２０ｂを有する音叉形状の導電性の第１可動子２０と、Ｕ字状アーム２０ｂ内に装入された導電性のコイルスプリング３０と、コイルスプリング３０を介して第１可動子２０に接続され、電子部品５０の電極（不図示）と接触する第２接続端部４０ａを有する丸棒形状の導電性の第２可動子４０とを備えている。

このような構成のソケットコネクタによれば、コイルスプリング３０が撓みその弾性力により、電子部品５０の電極自体の個体差及び押圧荷重の不均一に伴う電子部品とソケット本体との接触不良を防止し、電子部品５０の電極とソケット本体６０の電極部との間、並びにプリント基板１０の電極とソケット本体６０の電極部との間における接触を確実に行なわせることができるとされている。

特開２００３−１０９７１６号公報

データ伝送の高速化が進む電子機器において、この種の電気回路部材用コネクタは、その高速化に対応できるとともに、電気的接続の信頼性が良い形態であることが望ましい。

しかしながら、上述の従来例において、電子部品５０とプリント基板１０間の導通（電気的接続）経路は、電子部品５０の電極、第２可動子４０、コイルスプリング３０、第１可動子２０、プリント基板１０の電極の順で形成されるとしており、導電路長が長いためインダクタンスが小さくない（螺旋状の）コイルスプリング３０を導通経路とするこの構造は、高速データ（高周波）伝送用として適当ではない。

また、（上述の特許文献１では説明されていないが）Ｕ字状アーム２０ｂの先端部で第２可動子４０の丸棒形状部分４０ａを挟み、第２可動子４０と第１可動子２０とを直接的に導通させる（導電路長を短くする）ことも想定できる。しかし、（例えば、ＩＣパッケージなどの電子部品に付属する冷却ファンの振動などにより）電子部品５０に振動が加わった場合、第２可動子４０に振動が伝わり、（垂直方向の振動に対しては、コイルスプリング３０の大きな反発付勢力により第２可動子４０が垂直方向に共振することを防ぐことが可能であるが）第２可動子４０がＵ字状アーム２０ｂの弾性変位方向と一致する水平方向に振動し、これを挟むＵ字アーム２０ｂの（電子部品５０に近い側に位置する）先端部を共振させることが有り得る。この共振現象により、（振動によりＵ字状アームが瞬間的に開き）上述の第２可動子４０と第１可動子２０との直接的導通経路に瞬断（導通不良）が発生することがあり、電気的接続の信頼性を低下させる。

よって、本発明の目的とするところは、上述のごとき従来技術の有する問題点を解決するものであって、データ伝送の高速化に対応できるとともに、電気的接続の信頼性が良い電気回路部材用コネクタを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の電気回路部材用コネクタは、基板の電極と電気回路部材の電極とを接続するコネクタであって、基板と電気回路部材の間に位置される絶縁材料製のコネクタ基体と、そのコネクタ基体に配列されるコンタクト組立体とを有し、コンタクト組立体は、基板の電極に当接される第１接続基部を有する導電材料製の第１コンタクトと；電気回路部材の電極に当接される第２接続基部を有する導電材料製の第２コンタクトと；第１コンタクトと第２コンタクトとを反発付勢するコイルスプリングと；を有し、コイルスプリングは、その一端側が第１接続基部に係止されるとともにその他端側が第２接続基部に係止されており、第１コンタクトは、第１接続基部の一端部近傍を基端として延出するフォーク状の第１アームを有し、第２コンタクトは、第２接続基部の一端部近傍を基端として延出するフォーク状の第２アームを有し、第１コンタクトと第２コンタクトは、第１アームの先端部が第２接続基部を挟んでこれに接触するとともに第２アームの先端部が第１接続基部を挟んでこれに接触するように構成されている。

このように、基板および電気回路部材の電極にそれぞれ当接する第１および第２接続基部が、そのそれぞれから（コイルスプリンブ内を貫通、もしくはコイルスプリングを跨いで）延出するアームにより相互に接触し合う構成は、第１および第２接続基部の間に（コイルスプリングに因らない）直接的な複数の導通経路を形成できる。

また、第１接続基部と第２アームの先端部との接触箇所は、上述の構成から必然的に（電気回路部材と当接する）第２接続基部とは離れた位置となり、電気回路部材の振動による悪影響（共振による瞬断）を受け難い導通経路が形成できる。さらに、第２接続基部と第１アームの先端部との接触箇所は、上述の構成から必然的に（基板と当接する）第１接続基部とは離れた位置となり、基板の振動による悪影響（共振による瞬断）を受け難い導通経路が形成できる。

また、請求項２によれば、第１アームおよび第２アームは二股フォーク状に形成され、第１コンタクトと第２コンタクトは、第１コンタクトが第１アームの先端部側を先頭にコイルスプリングの一端側よりコイルスプリング内に挿入されて、第２コンタクトが第２アームの先端部側を先頭にコイルスプリングの他端側よりコイルスプリング内に挿入されて、前記（第１アームの先端部が第２接続基部を挟んでこれに接触するとともに第２アームの先端部が第１接続基部を挟んでこれに接触するように）構成されている。

このように、アームを簡素な二股構造とする構成は、その外形を小さく（アームやアーム間を細く）することを容易とし、コンタクト組立体の外形（特に、アームが挿入されるコイルスプリングの外径）が小さくなることにより（コネクタ基体における）その配列の狭ピッチ化が図れる。また、アーム部分を（その先端部から挿入して）コイルスプリング内に収める構成は、不用意な外力に対して、（延出する）アームを保護でき、コンタクト組立体としてこれをコネクタ基体に配列（装着）する際の作業が容易となる。さらに、その作業性をより向上させるために、アーム先端部がコイルスプリング内に挿入されて相手接続基部を挟む過程においてアーム先端部が相手接続基部に仮保持可能となるように、アーム先端部に（相手接続基部と接触する側に突出する）突部を形成し、接続基部にアーム先端部の突部が係止できる凹部を形成させても良い。

上述したように、本発明の電気回路部材用コネクタは、データ伝送の高速化に対応できるとともに電気的接続の信頼性が良く、さらに小型化が可能で組立性も良いものである。

本発明の電気回路部材用コネクタ及びこれに係わる電気回路部材、基板を示した斜視図 本発明の電気回路部材用コネクタを構成するコンタクト組立体の第一実施例の正面図および側面図 図２で示したコンタクト組立体を構成する第１コンタクトの斜視図 図２で示したコンタクト組立体を用いた本発明の電気回路部材用コネクタの部分断面図 図４で示した電気回路部材用コネクタが基板と電気回路部材を接続する状態を示した部分断面図 本発明の電気回路部材用コネクタを構成するコンタクト組立体の第二実施例の正面図および側面図 図６で示したコンタクト組立体を構成する第１コンタクトの斜視図 従来の電子部品用ソケット及びこれに係わる電子部品、プリント基板を示した部分断面斜視図

以下、添付図面の図１から図７に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の電気回路部材用コネクタの基本構造例を示し、図２から図５は、本発明の電気回路部材用コネクタの第一実施例を示している。（図中、コイルスプリングは、一部断面をカット）

図１において、本発明の電気回路部材用コネクタ１は、グリッド状に配された外部接続用の電極５１を底面５２に配した電気回路部材５０とグリッド状に配された外部接続用の電極１１を上面１２に配した基板１０とを位置決めするための構造体２と、電極１１，５１に当接するための端部を有したコンタクト組立体２１とで基本構成されている。構造体２は、任意の電極５１とコンタクト組立体２１の端部とを当接可能とするように、電気回路部材５０の収容位置を定めるための内側壁５を備えたガイド部材３およびコンタクト組立体２１を電極５１の配列に対応して配列せしめる絶縁材料製のコネクタ基体４を有し、さらに、電気回路部材５０を押し込むためのカバー部材６と、カバー部材６をガイド部材３に固定しガイド部材３を基板１０に固定するための固定手段７，８とを有している。なお、電気回路部材５０は、１列１０極（中間の列は６極）で１０列に配された電極５１を外部接続電極とするＩＣパッケージを、また、基板１０は、同状に配された電極１１を外部接続電極とするプリント配線基板を例として示している。したがって、この実施例による電気回路部材用コネクタ１では、電極１１，５１の配置に対応してコンタクト組立体２１を配列しているが、その構成は、接続対象となる電気回路部材５０や基板１０の外部接続電極の配置や配線回路によって変わるものである。また、電気回路部材５０の押し込み方法は、カバー部材６をネジ式の固定手段７にて締め付ける方法を例として示しているが、ガイド部材３に対して回転開閉式に軸支されるカバー構造としたり、カバーを付加せずに他の着脱手段（例えば自動ＩＣハンドラー）を用いて電気回路部材５０をガイド部材３に位置決めしても良い。さらに、ガイド部材３とコネクタ基体４とを一体化した形態としても良い。

図２は、コンタクト組立体の第一実施例を示しており、図２（ａ）は、その正面図、図２（ｂ）は、その側面図、図３は、これを構成する第１コンタクトの斜視図である。コンタクト組立体２１は、薄板状で弾性を有する導電性金属板から打ち抜き加工された第１および第２コンタクト２２，４２と、ばね用線材からなる螺旋状の（圧縮コイルばねとも称される）コイルスプリング３１とで基本構成されて組み立てられている。なお、本実施例において、第１コンタクト２２と第２コンタクト４２は、同一形状としている。

第１コンタクト２２は、伸長する板状の第１接続基部２３の一端部２３ａ側を基端として延出する二股フォーク状の第１アーム２４を有しており、また、第１接続基部２３には、他端部２３ｂ側に突出する突状の第１接続端部２６とコイルスプリング３１の一端側３２が突き当たる幅広状の係止部２７とが形成されている。そして、第２コンタクト４２は、第１コンタクト２２と同様に第２接続基部４３と第２アーム４４を有しており、第２接続基部４３には、第１接続基部と同様に突状の第２接続端部４６とコイルスプリング３１の他端側３３が突き当たる幅広状の係止部４７とが形成されている。

次に、コンタクト組立体２１の組み立て手順を説明する。先ず、第１コンタクト２２が第１アーム２４の先端部２５側を先頭にコイルスプリング３１の一端側３２よりコイルスプリング３１内に挿入される。次に、第２コンタクト２２が第２アーム４４の先端部４５側を先頭にコイルスプリング３１の他端側３３よりコイルスプリング３１内に挿入される。この際、第１アーム２４の先端部２５と第２アーム４４の先端部４５とは、その先端部４４，４５同士が突き当たらないように、互いに（アームの延出方向に直交する断面視で十字状になるような）交差する向きに角度調整されて挿入を開始する。

そして、第１コンタクト２２と第２コンタクト４２は、第１アーム２４の先端部２５が第２接続基部４３を挟むまで、第２アーム４４の先端部４５が第１接続基部２３を挟むまで挿入を進め、組み立てが完了される。この状態で、先端部２５と第２接続基部４３との当接部および先端部４５と第１接続基部２３との当接部に（アームの弾性力により）任意の接触力が発生するように、予め（例えば、アームの先端部の隙間と接続基部の厚みとの差の設定などの）設定がなされている。また、この状態で、コイルスプリング３１は、その一端側３２および他端部３３が係止部２７、４７に突き当たって係止されているが、第１コンタクト２２と第２コンタクト４２に対して（第１コンタクト２２と第２コンタクト４２との当接部に働く摩擦力を上回って第１コンタクト２２と第２コンタクト４２とが外れる程の）大きな反発付勢力が発生しないように、僅かに縮む程度に設定されている。また、第１アーム２４および第２アーム４４を簡素な二股構造とした構成は、その外形を小さくすることを容易とし、これが挿入されるコイルスプリング３１の外径を（例えば、線径０．１ｍｍでコイル外径が０．６ｍｍ程度の）小径にすることができ、コンタクト組立体２１の配列ピッチの（例えば、０．８ｍｍピッチ程度の）狭小化を実現できる。また、第１および第２アーム２４，４４の延出部分がコイルスプリング内に収められている構成は、コンタクト組立体としてこれをコネクタ基体に装着する際、その延出部分の変形を防ぎ、装着作業を容易にさせることができる。

図４は、コンタクト組立体がコネクタ基体に配（装着）された状態を示しており、図５は、コネクタ基体にコンタクト組立体が配された電気回路部材用コネクタが基板の電極と電気回路部材の電極とを接続する状態を示している。

図４において、コネクタ基体４には、（図１に示す）電気回路部材５０の電極５１の配列ピッチに合わせた装着孔９が形成されており、その装着孔９には、コンタクト組立体２１が電気回路部材５０の電極５１に当接可能な第２接続端部４６と（図１に示す）基板１０の電極１１に当接可能な第１接続端部２６とがそれぞれ上下（図４における上下方向）に向く配置で装着されている。そして、第１接続端部２６および第２接続端部４６は、装着孔９から先端が（図４における上下方向に）出没可能であり、基板１０側および電気回路部材５０側から押圧された場合は、コイルスプリング３１によって反発力が発生できる。また、第１コンタクト２２と第２コンタクト４２とは、常に、第１アーム２４の先端部２５が第２接続基部４３を挟んで接触し、第２アーム４４の先端部４５が第１接続基部２３を挟んで接触しているため、電気的導通経路が複数形成されており、さらに、第１コンタクト２２と第２コンタクト４２とにコイルスプリング３１に抗して圧力が加わった状態においても、先端部２５が第２接続基部４３上を摺動し、先端部４５が第１接続基部２３上を摺動して両コンタクト間の電気的導通が引き続き確保される構成であることがわかる。

図５において、基板１０と電気回路部材５０の間に位置される（コネクタ基体４に配された）コンタクト組立体２１は、（図１に示すカバー部材６により押し込まれた）電気回路部材５０と基板１０に挟まれて（コイルスプリング３１が圧縮されつつ）第１接続基部２３と第２接続基部４３間の距離が縮められている。この状態で、コイルスプリング３１は、第１コンタクト２２と第２コンタクト４２とに対して、これらを引き離す方向（図５における上下方向）に反発付勢しており、この付勢力により、基板１０の電極１１と第１接続端部２６との当接箇所、および、電気回路部材５０の電極５１と第２接続端部４６との当接箇所には接触力が働いており、確実な電気的接続を可能としている。

また、第１接続基部２３と第２接続基部４３とは、そのそれぞれから延出する第１アーム２４および第２アーム４４により相互に接触し合っており、第１接続基部２３と第２接続基部４３との間には、（コイルスプリング３１に因らない）直接的な複数の導通経路が確保されていることがわかる。また、第１接続基部２３と第２アーム４４の先端部４５との接触箇所は、（電気回路部材５０と当接する）第２接続基部４３とは離れた下方（図５における下方向）の位置にあり、電気回路部材５０の（特に水平方向の）振動が伝わり難いことがわかる。さらに、第２接続基部４３と第１アーム２４の先端部２５との接触箇所は、（電気回路部材５０と当接する）第１接続基部２３とは離れた上方（図５における上方向）の位置にあり、基板１０の（特に水平方向の）振動が伝わり難いことがわかる。よって、この電気回路部材用コネクタ１は、振動による悪影響（共振による瞬断）を受け難い導通経路が形成された接続信頼性の高いコネクタであるといえる。なお、本実施例において、第１アーム２４および第２アーム４４は、二股フォーク状としたが、二股以上に分岐された形態でも良い。また、対象形の２片のアームの長さを異なる長さとしても良い。

図６は、コンタクト組立体の第二実施例を示しており、図６（ａ）は、その正面図、図６（ｂ）は、その側面図、図７は、これを構成する第１コンタクトの斜視図である。コンタクト組立体１２１は、上述の第一実施例と同様に薄板状で弾性を有する導電性金属板から打ち抜き加工された第１および第２コンタクト１２２，１４２と、ばね用線材からなる螺旋状の（圧縮コイルばねとも称される）コイルスプリング３１とで基本構成されて組み立てられている。なお、本実施例においても、第１コンタクト１２２と第２コンタクト１４２は、同一形状としている。そして、上述の第一実施例と比較して、第１コンタクト１２２および第２コンタクト１４２は、接続基部の形状を一部変えている。

第１コンタクト１２２の第１接続基部１２３および第２コンタクト１４２の第２接続基部１４３には、凹状の凹部１２９，１４９が形成されており、第１コンタクト１２２と第２コンタクト１４２とが組み合わされた状態で、第１アーム１２４の先端部１２５および第２アーム１４４の先端部１４５に形成された突部１２８，１４８が、それぞれ凹部１４９，１２９に（落ち込むように）係合している。この状態で、第１コンタクト１２２と第２コンタクト１４２とは外れないように互いに保持し合っており、コンタクト組立体１２１としてコネクタ基体４に装着されるまで、この仮保持状態を維持できる。なお、凹部１２９，１４９の段差部には、コンタクト組立体１２１がコネクタ基体４に装着されて、電気回路部材５０と基板１０とを接続するする過程において、（突部１２８，１４８が凹部１４９，１２９を容易に乗り越えて）この仮保持状態が解かれ、第１コンタクト１２２と第２コンタクト１４２とが、（第１接続基部１２３と第２接続基部１４３間の距離が縮められる方向に）互いに移動し易いように面取りが施されている。

また、第１接続基部１２３および第２接続基部１４３の係止部１２７、１４７の片側部分１２７ａ、１４７ａは、（断面視で）約４５度の角度で曲げ起こされている。第１コンタクト１２２および第２コンタクト１４２を順送プレス方式で製作する場合、この片側部分１２７ａ、１４７ａの端縁部１２７ｂ，１４７ｂを（キャリアとの）繋ぎ部分として連鎖状に複数繋げた形態とすれば、連鎖状態のままで（キャリアに対して約４５度の角度で傾いて繋がっているため、第１アーム１２４の先端部１２５と第２アーム１４４の先端部１４５とを向かい合わせた時、断面視で先端部１２５と先端部１４５とが十字状に交差して）上述の組み合わせが可能となり、組み合わせ作業の効率が上げられる。

なお、本実施例において、第１コンタクト２２，１２２と第２コンタクト４２，１４２とは、同一形状とする形態にて説明したが、用途に応じて、別形状としても良い。

４ コネクタ基体
１０ 基板
１１ 基板の電極
２１，１２１ コンタクト組立体
２２，１２２ 第１コンタクト
２３，１２３ 第１接続基部
２４，１２４ 第１アーム
２５，１２５ 第１アームの先端部
３１ コイルスプリング
３２ コイルスプリングの一端側
３３ コイルスプリングの他端側
４２，１４２ 第２コンタクト
４３，１４３ 第２接続基部
４４，１４４ 第２アーム
４５，１４５ 第２アームの先端部
５０ 電気回路部材
５１ 電気回路部材の電極

Claims (2)

1. 基板の電極と電気回路部材の電極とを接続するコネクタであって、前記基板と前記電気回路部材の間に位置される絶縁材料製のコネクタ基体と、そのコネクタ基体に配列されるコンタクト組立体とを有し、
   前記コンタクト組立体は、前記基板の電極に当接される第１接続基部を有する導電材料製の第１コンタクトと；前記電気回路部材の電極に当接される第２接続基部を有する導電材料製の第２コンタクトと；前記第１コンタクトと前記第２コンタクトとを反発付勢するコイルスプリングと；を有し、
   前記コイルスプリングは、その一端側が前記第１接続基部に係止されるとともにその他端側が前記第２接続基部に係止されており、
   前記第１コンタクトは、前記第１接続基部の一端部近傍を基端として延出するフォーク状の第１アームを有し、前記第２コンタクトは、前記第２接続基部の一端部近傍を基端として延出するフォーク状の第２アームを有し、前記第１コンタクトと前記第２コンタクトは、前記第１アームの先端部が前記第２接続基部を挟んでこれに接触するとともに前記第２アームの先端部が前記第１接続基部を挟んでこれに接触するように構成されていることを特徴とする電気回路部材用コネクタ。
2. 前記第１アームおよび前記第２アームは二股フォーク状に形成され、前記第１コンタクトと前記第２コンタクトは、前記第１コンタクトが前記第１アームの先端部側を先頭に前記コイルスプリングの一端側より前記コイルスプリング内に挿入されて、前記第２コンタクトが前記第２アームの先端部側を先頭に前記コイルスプリングの他端側より前記コイルスプリング内に挿入されて、前記構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気回路部材用コネクタ。

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