JP2011060694A - 電気コンタクト - Google Patents

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Abstract

【課題】 ハウジングを要することなく、吸着及び回路基板に対して自立が可能で、被接続体が回路基板に対する水平方向と垂直方向の双方向から接触可能な、被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトを提供する。
【解決手段】電気コンタクト1は、1枚の金属板から一体に形成され、回路基板PCBに対して水平方向に広がった形状をなし回路基板PCB上に載置される基板載置部2と、基板載置部2の少なくとも一部に形成された半田接続部3と、半田接続部3に対してばね領域9を介して設けられた湾曲した接触部8と、ばね領域9に設けられ、回路基板PCBに対して水平方向に延びる水平面7aを有する吸着部7とを備える。接触部8は、接点8aにおける法線nが回路基板PCBに対して水平方向に延び、更に、吸着部7から、回路基板PCBに対する垂直方向に対して傾斜する傾斜面10aを介して延びる。
【選択図】図6

Description

本発明は、携帯電話におけるバッテリー接続、回路基板間の接地接続、スマートフォンと呼ばれる携帯電話やPHSと携帯情報端末(PDA)とを融合させた携帯端末におけるアンテナ接続等に用いられる、被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトに関する。
従来のこの種の被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトとして、例えば、図8に示すものが知られている(特許文献1参照)。
図8に示す電気コンタクト101は、被接続体であるシャーシ120を回路基板110に対して電気的に接続する。電気コンタクト101は、1枚の金属板を打ち抜き及び曲げ加工することによって一体に形成され、半田接続部102及び接触部104を備えている。半田接続部102は、ほぼ矩形板状に形成され、回路基板110に対して水平方向に延びて回路基板110上に半田接続される半田接続面102aを有する。接触部104は、半田接続部102の後端(図8における右端)から延びるばね領域103を介してばね領域103の先端に設けられている。ばね領域103は、半田接続部102の後端から立ち上がる起立部103aと、起立部103aの上端から湾曲部を介して前方に延びる延出部103bとを備えている。接触部104は、延出部103bの先端(前端)から上方に突出し、逆U字状に折り曲げ形成される。接触部104には、上方からシャーシ120が接触する。そして、接触部104の先端から前方に向けて延長部105が延びている。
また、半田接続部102の前端両側縁には、一対の側壁106が延び、各側壁106の上端から半田接続部102の幅方向中央部に向けて頂壁107が延びている。延長部105は、接触部104にシャーシ120が接触しないときには、プリロードがかけられるように頂壁107の下面に接触している。また、側壁106及び頂壁107は、延長部105がめくれ上がってしまうのを防止する。さらに、シャーシ120が頂壁107に当接することにより、ばね領域103に過度の応力がかかるのを防止することができる。
また、被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトを備えた電気コネクタとして、例えば、図9に示すものも知られている(特許文献2参照)。
図9に示す電気コネクタ200は、ハウジング210と、複数の電気コンタクト220と、一対の固定具230と、カバー240とを備えている。
各電気コンタクト220は、被接続体であるバッテリーパック(図示せず)を携帯電話本体側に設けられた回路基板(図示せず)に電気的に接続するようになっている。各電気コンタクト220は、1枚の金属板を打ち抜き及び曲げ加工することによって一体に形成され、固定部221、半田接続部222及び接触部223を備えている。固定部221は、図9(A)に示すように、回路基板に対して垂直方向(上下方向)に延びて上方から見てU字状に形成される。固定部221は、ハウジング210のスリット211にハウジング210の下方から圧入固定される。半田接続部222は、図9(B)に示すように、固定部221の下縁に設けられている。半田接続部222は、固定部221の下縁から回路基板に対して水平方向に延びて回路基板110上に半田接続される。接触部223は、固定部221の側縁から固定部221に対して略直交する方向に延びるばね領域224を介してそのばね領域224の先端に設けられている。接触部223は、湾曲形状に形成され、回路基板に対して水平方向から被接続体が接触する。
一対の固定具230は、ハウジング210を回路基板に固定するものであって、ハウジング210の長手方向両端に設けられた溝212に圧入固定される。また、カバー240は、ハウジング210に取り付けられ、電気コンタクト220のばね領域224を保護する。接触部223は、カバー240に形成された開口241から突出し、被接続体が回路基板に対して水平方向から接触するのを可能としている。
更に、被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトとして、例えば、図10に示すものも知られている(特許文献3参照)。
図10に示す電気コンタクト301は、被接続体であるバッテリーパック(図示せず)を携帯電話本体側に設けられた回路基板340に電気的に接続するようになっている。電気コンタクト301は、導電性の筒部310と、筒部310の空間311内に収容されるスプリング320及び接触ピン330とを具備している。筒部310は、回路基板340に対する水平方向を長手方向として延びている。接触ピン330は、筒部310の空間311内に摺動自在かつ筒部310に対して導通した状態で支持され、スプリング320により付勢されて筒部310の長手方向一端より先端部が突出している。接触ピン330には、被接続体が回路基板340に対して水平方向から接触する。また、筒部310の外周には、筒部310の長手方向に並べて配置され、且つ長手方向と交差する方向に突出した複数の接続用突部312が設けられている。接続用突部312は、その下面が回路基板340上に半田接続されるようになっている。また、筒部310の外周であって接続用突部312の反対側には、吸着用の平面を有する吸着部313が設けられている。
意匠登録第1108677号公報 特開2009−32440号公報 特開2004−55243号公報
ところで、携帯電話におけるバッテリー接続やスマートフォンと呼ばれる携帯端末におけるアンテナ接続等においては、最近、ハウジングを用いずに電気コンタクト単体のみを用いて被接続体を回路基板に接続したいという要望がある。この要望は、小型化を図りたいことと、コストを安くしたいことと、コンタクト配置のバリエーションを増やしたいということが主な理由としてあげられる。コンタクト配置のバリエーションを増やすというのは、ハウジングを用いると、ハウジングで決められたピッチでコンタクトが配置されることになるので、これに限定されずに、自由に回路基板上でコンタクトが配置できるということである。
ハウジングを用いずに電気コンタクト単体のみを用いる場合、電気コンタクトを回路基板上に実装する際に、電気コンタクト単体を部品実装装置で吸着できるようにする必要がある。また、電気コンタクト単体を回路基板上にリフロー半田接続する際に、コンタクトを回路基板の半田クリーム上で自立できるようにする必要がある。
また、携帯電話におけるバッテリー接続や携帯端末におけるアンテナ接続等においては、近年、回路基板上に実装された電気コンタクトに対して、被接続体が回路基板に対する水平方向と垂直方向の双方向から接触可能としたい要望がある。
しかしながら、図8乃至図10に示した電気コンタクト101、220、301にあっては、以下の問題点があった。
即ち、図8に示す電気コンタクト101の場合、延出部103bの上面が平坦に形成されているので吸着面として利用可能であるとともに、半田接続部102が回路基板110の半田クリーム上で自立可能である。また、接触部104におけるシャーシ(被接続体)120との接点は上向きであるので、被接続体が回路基板に対する垂直方向から接触可能である。しかし、接触部104には、被接続体が回路基板に対する水平方向から接触できない。この理由は、接触部104の前方に一対の側壁106及び頂壁107が存在し、被接続体の通過を邪魔するからである。
また、図9に示す電気コンタクト220の場合、回路基板上に自立可能に構成される。しかし、吸着面として利用可能な面がなく、電気コンタクト220単体を吸着できず、ハウジング210の上面を吸着面として利用するようになっている。また、接触部223は、回路基板に対して水平方向から被接続体が接触するようになっているものの、被接続体が回路基板に対する垂直方向から接触可能となっていない。
更に、図10に示す電気コンタクト301の場合、吸着部313で吸着可能であるとともに、接続用突部312で回路基板340上に自立することができる。また、接触ピン330には、被接続体が回路基板340に対して水平方向から接触可能である。しかし、接触ピン330には、被接続体が回路基板に対する垂直方向から接触できない。また、図10に示す電気コンタクト301の場合、筒部310、スプリング320及び接触ピン330の3体から構成されるので、部品点数が多く、コスト高である。更に、筒部310の空間311や接触ピン330を製作する際に、切削加工が必要となり、製造コストも高い。
従って、本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングを要することなく、吸着及び回路基板に対して自立が可能で、被接続体が回路基板に対する水平方向と垂直方向の双方向から接触可能な電気コンタクトであって、部品点数が1点で済み、切削加工も不要でコストを安価にできる、被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に係る電気コンタクトは、1枚の金属板から一体に形成され、被接続体を回路基板に対して電気的に接続するための電気コンタクトであって、前記回路基板に対して水平方向に広がった形状をなし前記回路基板上に載置される基板載置部と、該基板載置部の少なくとも一部に形成され、前記回路基板上に半田接続される半田接続部と、該半田接続部に対してばね領域を介して設けられ、前記被接続体に接触する湾曲した接触部と、前記ばね領域に設けられ、前記回路基板に対して水平方向に延びる水平面を有する吸着部とを備え、前記接触部は、湾曲した部分の頂点を前記被接続体との接点とするとともに、該接点における法線が前記回路基板に対して水平方向に延び、更に、前記接触部は、前記吸着部から、前記回路基板に対する垂直方向に対して傾斜する傾斜面を介して延びていることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項2に係る電気コンタクトは、請求項1記載の電気コンタクトにおいて、前記基板載置部が、前記半田接続部と、該半田接続部に近接した部分に設けられ、前記回路基板に接触する基板接触部とを備え、前記半田接続部と前記基板接触部との間に、逆U字状の折り返し曲げ部を設けたことを特徴としている。
更に、本発明のうち請求項3に係る電気コンタクトは、請求項1又は2記載の電気コンタクトにおいて、前記傾斜面が直線状に形成されていることを特徴としている。
本発明に係る電気コンタクトによれば、1枚の金属板から一体に形成され、被接続体を回路基板に対して電気的に接続するための電気コンタクトであって、回路基板上に半田接続される半田接続部と、前記被接続体に接触する湾曲した接触部とを備えている。このため、部品点数が1点で済み、切削加工も不要でコストを安価にできる電気コンタクトを提供できる。
また、回路基板に対して水平方向に広がった形状をなし回路基板上に載置される基板載置部を備えているので、ハウジングを要することなく、回路基板上に自立することができる。
また、回路基板に対して水平方向に延びる水平面を有する吸着部をばね領域に備えたので、ハウジングを要することなく、吸着部を利用して電気コンタクト単体を部品実装装置で吸着できる。
また、接触部は、湾曲した部分の頂点を被接続体との接点とするとともに、該接点における法線が回路基板に対して水平方向に延びるので、接触部に対して、被接続体が回路基板に対する水平方向から接触することができる。更に、接触部は、吸着部から、回路基板に対する垂直方向に対して傾斜する傾斜面を介して延びているので、被接続体が回路基板に対する垂直方向から傾斜面を介して接触部に対して接触することができる。
本発明に係る電気コンタクトの実施形態を正面斜め上方側から見た斜視図である。 図1に示す電気コンタクトを背面斜め上方側から見た斜視図である。 図1に示す電気コンタクトの平面図である。 図1に示す電気コンタクトの正面図である。 図1に示す電気コンタクトの背面図である。 図1に示す電気コンタクトの右側面図であり、回路基板及び回路基板に対する水平方向から電気コンタクトに接触する被接続体を共に一点鎖線で示してある。 図1に示す電気コンタクトの右側面図であり、回路基板及び回路基板に対する垂直方向から電気コンタクトに接触する被接続体を共に一点鎖線で示してある。 従来例の電気コンタクトを回路基板及びシャーシと共に示す断面図である。 従来の他の例の電気コンタクトを備えた電気コネクタの分解斜視図であり、(A)は正面斜め上方側から見た分解斜視図、(B)は背面斜め下方側から見た分解斜視図である。 従来のもう一つ他の例の電気コンタクトを回路基板と共に示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図7に示す電気コンタクト1は、被接続体20を回路基板PCBに対して電気的に接続するものである。電気コンタクト1は、例えば、携帯電話におけるバッテリー接続、回路基板間の接地接続、スマートフォンと呼ばれる携帯端末におけるアンテナ接続等に用いられる。電気コンタクト1は、目的に応じ単数あるいは複数用いられる。
ここで、電気コンタクト1は、1枚の金属板を打ち抜き及び曲げ加工することによって形成された一体部品とされる。電気コンタクト1は、回路基板PCBに対して水平方向に広がった形状をなし回路基板PCB上に載置される基板載置部2を備えている。基板載置部2は、回路基板PCBに対して水平方向に広がった形状をなして回路基板PCB上に載置されるので、リフロー半田接続の際に半田クリーム上に電気コンタクト1単体で自立することができる。基板載置部2は、半田接続部3と、基板接触部4とを備えている。
半田接続部3は、回路基板PCBに対して水平方向に広がった矩形板状に形成され、回路基板PCB上に半田接続される。基板接触部4は、半田接続部3に対して近接した後方部分(図6における右方部分)に設けられ、U字状に形成されて回路基板PCBに対して接触するようになっている。半田接続部3と基板接触部4との間には、逆U字状の折り返し曲げ部5が設けられている。折り返し曲げ部5の作用効果については後述する。
そして、電気コンタクト1は、半田接続部3に対してばね領域9を介して設けられた接触部8と、ばね領域9に設けられた吸着部7とを備えている。ばね領域9は、折り返し曲げ部5と、基板接触部4と、基板接触部4から立ち上がる起立部6と、起立部6から延びる吸着部7と、傾斜部10とで構成されている。
起立部6は、基板接触部4から立ち上がり、図5に示すように、背面から見て略矩形形状に形成される。起立部6の両側には、一対の切欠6aが形成されている。
吸着部7は、起立部6の上端から回路基板PCBに対して水平方向前方に延びる水平面7aを有する。この水平面7aの平面形状は、図3に示すように、略矩形となっている。この吸着部7の水平面7aを利用して電気コンタクト1単体を部品実装装置で吸着できる。半田接続部3の底面から吸着部7の水平面7aまでの高さH(図4参照)は、本実施形態の場合、約2.86mmとなっている。また、吸着部7の幅w(図3参照)及び起立部6の幅は、本実施形態の場合、約2mmとなっている。更に、水平面7aの前後方向長さLH(図3及び図6参照)は、本実施形態の場合、約1.0mmとなっている。
接触部8は、被接続体20に接触するよう湾曲して形成されている。接触部8は、図6によく示すように、湾曲した部分の頂点を被接続体20との接点8aとするとともに、接点8aにおける法線nが回路基板PCBに対して水平方向に延びている。また、接触部8は、吸着部7から、回路基板PCBに対する垂直方向に対して傾斜する傾斜面10aを有する前記傾斜部10を介して延びている。傾斜面10aは、直線状に形成されている。傾斜部10の吸着部7に対する傾斜角度θ(図6参照)は、本実施形態の場合、約136°となっている。また、接触部8の幅WC(図3参照)は、本実施形態の場合、約1.2mmとなっている。更に、起立部6の背面から接触部8の前方向前端までの長さL(図3参照)は、本実施形態の場合、約2.8mmとなっている。
次に、この電気コンタクト1を回路基板PCB上に実装する方法について説明する。先ず、電気コンタクト1を、図6に示すように、基板載置部2によって回路基板PCB上に載置し、電気コンタクト1単体を回路基板PCB上に自立させる。この作業の際に、吸着部7の水平面7aを利用して電気コンタクト1単体を部品実装装置で吸着できる。ここで、基板接続部2の半田接続部3を回路基板PCBの導電パッド(図示せず)上の半田クリーム上に位置させる。このとき、基板載置部2は、回路基板PCBに対して水平方向に広がった形状をなしているので、電気コンタクト1は転倒し難い。
その後、半田接続部2をリフロー半田接続する。これにより、電気コンタクト1は回路基板PCB上に実装される。
ここで、ハウジングを用いずに電気コンタクト1単体のみを回路基板PCB上に実装するので、小型化を達成できるとともに、コストを安くすることができる。そして、ハウジングを用いていないから、コンタクト配置のバリエーションを自由に設定できる。
次に、被接続体20を回路基板PCB上に実装された電気コンタクト1に接触させる方法について説明する。
図6に示すように、被接続体20が電気コンタクト1に対して回路基板PCBに対する水平方向(矢印A方向、すなわち前から後ろへの向き)から接続される際には、被接続体20に設けられた導電パッド(図示せず)が回路基板PCBに対する水平方向から接触部8の接点8aに接触する。このとき、接点8aにおける法線nが回路基板PCBに対して水平方向に延びているから、被接続体20は何ら支障なく接点8aに接触する。これにより、被接続体20と回路基板PCBとが電気的に接続される。そして、被接続体20が水平方向に更に押し込まれ、ばね領域9が弾性変形して接触部8が水平方向に所定位置まで移動した状態で接触完了する。電気コンタクト1は、この接触が完了した状態では、ばね領域9における吸着部7に応力が集中しやすい構造となっている。しかし、起立部6の両側部に切欠6aを設け、起立部6の方に応力を分散させるようにしている。
一方、図7に示すように、被接続体20が電気コンタクト1に対して回路基板PCBに対する垂直方向(矢印B方向、すなわち上から下への向き)から接続される際には、先ず、被接続体20が傾斜部10の傾斜面10aに接触する。そして、被接続体20を更に垂直方向に押し込むと、被接続体20は傾斜部10及び接触部8を移動させつつ下方に移動する。これにより、ばね領域9が弾性変形して接触部8の接点8aが水平方向に所定位置まで移動して被接続体20の導電パッドに接触する。これにより、被接続体20と回路基板PCBとが電気的に接続され、接触が完了する。
このように、本実施形態にあっては、接触部8は、接点8aにおける法線nが回路基板PCBに対して水平方向に延びるので、接触部8に対して、被接続体20が回路基板PCBに対する水平方向から接触することができる。また、接触部8は、吸着部7から、回路基板PCBに対する垂直方向に対して傾斜する傾斜面10aを介して延びているので、被接続体20が回路基板PCBに対する垂直方向から傾斜面10aを介して接触部8に対して接触することができる。
また、電気コンタクト1は、1枚の金属板から一体に形成され、回路基板PCB上に半田接続される半田接続部3と、半田接続部3に対してばね領域9を介して設けられ、被接続体20に接触する湾曲した接触部8とを備えている。このため、被接続体を回路基板に接続する電気コンタクトとして、部品点数が1点で済み、切削加工も不要でコストを安価にできる、被接続体を回路基板に電気的に接続するための電気コンタクトを提供できる。
次に、折り返し曲げ部5の作用、効果について説明する。
図6に示すように、基板載置部2(半田接続部3)の前端は、接触部8の接点8aよりも後方に位置した状態にある。これはレイアウト上の制約によるものである。この場合、接触部8の接点8aが基板載置部2(半田接続部3)の前端よりも突出しているので、電気コンタクト1を回路基板PCB上に自立させた際に、接触部8にかかる荷重によって電気コンタクト1が転倒してしまうことも考えられる。しかし、折り返し曲げ部5を半田接続部3と基板接触部4との間に設けると、その分だけ基板載置部2における質量が増加する。このため、電気コンタクト1を回路基板PCB上に自立させた際に、接触部8にかかる荷重によって電気コンタクト1が転倒してしまうおそれを極力回避することができる。
また、逆U字状の折り返し曲げ部5を設けることにより、ばね領域9におけるばね長をその分だけ長くすることができる。
更に、逆U字状の折り返し曲げ部5を設けることにより、半田接続部3に対して折り返し曲げ部5がクッションの役割を果たし、半田接続部3への負荷を軽減することができる。
また、逆U字状の折り返し曲げ部5は、接触部8への半田上りを防止し、且つ半田によるばね領域9の硬直化を低減する機能も併せ持つ。
なお、本実施形態において、傾斜面10aは直線状に形成されている。この傾斜面10aは、曲線状や湾曲状に形成されてもよい。しかし、傾斜面10aが、曲線状や湾曲状に形成されている場合、湾曲して形成された接点8aを含む接触部8が傾斜面10aの湾曲部と混同して、接触部8の位置が傾斜面10a側に移動してしまうおそれがある。この場合、ばね領域9のばね長が短くなるから、傾斜面10aは直線状に形成されていることが好ましい。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、基板載置部2は、半田接続部3と、基板接触部4とで構成され、半田接続部3が基板載置部2の一部に形成された形になっているが、半田接続部3のみで基板接続部2を構成してもよい。この場合、半田接続部3は、起立部6の基端にまで延長されて基板接触部4及び折り返し曲げ部5をなくしたものとする。
また、電気コンタクト1の寸法(半田接続部3の底面から吸着部7の水平面7aまでの高さH、吸着部7の幅w及び起立部6の幅、水平面7aの前後方向長さLH、傾斜部10の吸着部7に対する傾斜角度θ、接触部8の幅WC、起立部6の背面から接触部8の前方向前端までの長さLを含む寸法)は、本実施形態で挙げた例に限られない。
1 電気コンタクト
2 基板載置部
3 半田接続部
4 基板接触部
5 折り返し曲げ部
7 吸着部
7a 水平面
8 接触部
8a 接点
9 ばね領域
10a 傾斜面
20 被接続体
n 法線
PCB 回路基板

Claims (3)

  1. 1枚の金属板から一体に形成され、被接続体を回路基板に対して電気的に接続するための電気コンタクトであって、
    前記回路基板に対して水平方向に広がった形状をなし前記回路基板上に載置される基板載置部と、
    該基板載置部の少なくとも一部に形成され、前記回路基板上に半田接続される半田接続部と、
    該半田接続部に対してばね領域を介して設けられ、前記被接続体に接触する湾曲した接触部と、
    前記ばね領域に設けられ、前記回路基板に対して水平方向に延びる水平面を有する吸着部とを備え、
    前記接触部は、湾曲した部分の頂点を前記被接続体との接点とするとともに、該接点における法線が前記回路基板に対して水平方向に延び、
    更に、前記接触部は、前記吸着部から、前記回路基板に対する垂直方向に対して傾斜する傾斜面を介して延びていることを特徴とする電気コンタクト。
  2. 前記基板載置部が、前記半田接続部と、該半田接続部に近接した部分に設けられ、前記回路基板に接触する基板接触部とを備え、前記半田接続部と前記基板接触部との間に、逆U字状の折り返し曲げ部を設けたことを特徴とする請求項1記載の電気コンタクト。
  3. 前記傾斜面が直線状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の電気コンタクト。
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