JP2013125704A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】雄側コネクタと雌側コネクタとが結合される方向の厚み寸法に斑ができにくいコネクタを提供する。
【解決手段】コネクタ１は、バンプ２１が複数形成された雄側コネクタ２と、バンプ２１に電気的に接続される撓み片３４がフレキシブル回路基板３０に設けられた雌側コネクタ３と、フレキシブル回路基板３０に接着固定されて、撓み片３４が設けられた部位を補強する補強板４０とを備える。雄側コネクタ２は、バンプ２１が一面に設けられて、回路基板に実装されるコネクタ基板２０を有し、コネクタ基板２０の縁部には、バンプ２１に電気的に接続されて、回路基板の表面のパッド部に半田付けされる端面スルーホール２５ａが設けられている。そして、補強板４０は、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態で、コネクタ基板２０の厚み方向と平行な方向から見て端面スルーホール２５ａと重ならない位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタに関するものである。

従来、２枚の回路基板のうち一方の回路に接続された雄側コネクタと、他方の回路に接続された雌側コネクタとを結合することによって、各回路基板にそれぞれ設けられた回路の間を電気的に接続するコネクタが提供されていた（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献１のコネクタアッセンブリーでは、雄側コネクタが帯板状の雄側基体を備えており、この雄側基体の一面には縦断面がマッシュルーム形状のバンプが形成されている。このバンプは、雄側基体の表面に設けられた接続部と、雄側基体の表裏面を貫通するスルーホールメッキ部とを介して、雄側基体の裏面に設けられた実装パッド部に電気的に接続されている。そして、回路基板の表面に設けられた導体パターンに実装パッド部を接続することによって、回路基板に設けられた回路にバンプが電気的に接続された状態で、雄側コネクタが回路基板に固定されている。

一方、雌側コネクタには、バンプが挿入される係止孔が設けられている。係止孔の周囲部分は、バンプの頭部が通過することを許容する弾性を有しており、バンプが係止孔に挿入された状態ではバンプの首部に係止孔の周囲部分が係止することによって、コネクタ同士が結合されている。

特開２０１１−４４３８２号公報

上記特許文献１に開示されたコネクタアッセンブリーにおいて、雄側基体に設けられたスルーホールメッキ部や接続部の表面に半田が流れ込み、その表面に凹凸ができる可能性がある。雄側基体に設けられたスルーホールメッキ部及び接続部には、雌側コネクタの雌側基体（ＦＰＣとカバー部材との２層構造）が対向して配置されるため、スルーホールメッキ部及び接続部の表面に凹凸があると、カバー部材の表面に積層されたＦＰＣが凹凸部分に接触することによって、コネクタの厚みに斑ができる可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、雄側コネクタと雌側コネクタとが結合される方向の厚み寸法に斑ができにくいコネクタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本願のコネクタは、雄側端子を有する雄側コネクタと、雄側端子に電気的に接続される雌側端子がフレキシブル回路基板に設けられた雌側コネクタと、補強部材とを備える。補強部材は、フレキシブル回路基板において雄側コネクタと反対側の面に接着固定されて、雌側端子が設けられた部位を補強する。雄側コネクタは、雄側端子が一面に設けられて、回路基板に実装されるコネクタ基板を有し、コネクタ基板の縁部には、雄側端子に電気的に接続され、且つ、回路基板の表面に設けられたパッド部に半田付けされる半田付け端子が設けられる。そして、補強部材は、雄側コネクタと雌側コネクタとが結合された状態では、コネクタ基板の厚み方向と平行な方向から見て半田付け端子と重ならない位置に設けられている。

このコネクタにおいて、雌側端子は、フレキシブル回路基板に片持ち支持された状態で設けられ、雄側コネクタと雌側コネクタとが結合された状態では自由端側が雄側端子よって撓められた状態で雄側端子に電気的に接続され、フレキシブル回路基板において雌側端子の固定端の周囲に補強部材が固定されることも好ましい。

本発明によれば、コネクタ基板の縁部に半田付け端子が設けられ、この半田付け端子を回路基板の表面のパッド部に半田付けすることによって、雄側コネクタが回路基板に接続されるので、半田付け端子と回路基板のパッド部との接続状態を容易に確認できる。ここで、半田付け端子の表面に半田が流れ込むことによって、半田が盛り上がったような形状の半田フィレットができ、半田付け端子の表面に凹凸ができる可能性があるが、補強部材は、雄側コネクタと雌側コネクタとが結合された状態で、コネクタ基板の厚み方向と平行な方向から見て半田付け端子と重ならない位置に設けられている。したがって、半田付け端子の表面に半田フィレットが形成され、その表面に凹凸ができたとしても、半田付け端子と重なる位置に補強部材が配置されないから、半田付け端子の表面にできた凹凸形状がコネクタの厚み寸法に影響しにくくなる。よって、雄側コネクタと雌側コネクタとが結合される方向に沿った厚み寸法に斑ができにくくなるという効果がある。

（ａ）（ｂ）は本実施形態のコネクタの分解斜視図である。 同上を構成する雄側コネクタを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下側から見た側面図、（ｄ）は背面図である。 同上を構成する雌側コネクタの要部を示す平面図である。 同上を構成する補強板の平面図である。 （ａ）（ｂ）は同上の結合状態を示すの断面図である。

本実施形態のコネクタについて図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態のコネクタ１は、それぞれ回路基板の回路に電気的に接続された雄側コネクタ２及び雌側コネクタ３を備え、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とを接続することによって、２枚の回路基板の間を電気的且つ機械的に接続するために用いられる。尚、以下の説明では特に断りがないかぎり、図１（ｂ）中の矢印ａ−ｂ方向を左右方向、矢印ｃ−ｄ方向を前後方向、矢印ｅ−ｆ方向を上下方向として説明を行うこととする。

雄側コネクタ２は、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料により帯板状に形成されたコネクタ基板２０を有し、コネクタ基板２０の一面には複数個のバンプ２１，２２，２３が形成されている。

コネクタ基板２０の前後両端面には、左右方向の両側位置に端面スルーホール２５ｂが１個ずつ設けられ、両側位置にある端面スルーホール２５ｂ，２５ｂの間には複数（例えば１４個）の端面スルーホール２５ａが一定の間隔で設けられている。

各々の端面スルーホール２５ａからはコネクタ基板２０の短手方向（前後方向）に沿って延びる導体パターン２４ａが形成されている。導体パターン２４ａの長さは長短２種類あり、左右方向及び前後方向においてそれぞれ隣り合う導体パターン２４ａの長さは互いに異なっている。各導体パターン２４ａの先端側には、導電性の良好な金属により丸棒状に形成されてコネクタ基板２０と直交する方向に突出するバンプ２１（雄側端子）が形成されている。本実施形態では合計２８個のバンプ２１が、コネクタ基板２０の短手方向において４列に分かれて配置されている。すなわち、各々の列には、７個のバンプ２１がコネクタ基板２０の長手方向に沿って略一定のピッチで配置されている。隣接する２列のバンプ２１は、前後方向において位置が重ならないように、左右方向において半ピッチずつずらして配置されており、複数のバンプ２１は千鳥状に配置されている。ここで、後側（図２（ａ）の下側）の２列のバンプ２１は、後側の端面に設けられた端面スルーホール２５ａに電気的に接続され、前側（図２（ａ）の上側）の２列のバンプ２１は、前側の端面に設けられた端面スルーホール２５ａに電気的に接続されている。

また、各々の端面スルーホール２５ｂから、コネクタ基板２０の短手方向（前後方向）に沿って伸びる導体パターン２４ｂが形成され、導体パターン２４ｂの先端には円形のパッド２６が形成されている。このパッド２６には、導電性の良好な金属により縦断面がマッシュルーム形状に形成されたバンプ２２が設けられている。バンプ２２は、パッド２６からコネクタ基板２０と直交する方向に突出する円柱状の軸部２２ａと、軸部２２ａの先端部に形成された略ドーム型の傘部２２ｂとを一体に備えている。傘部２２ｂは軸部２２ａと同心状であって、軸部２２ａよりも大径に形成されている。またパッド２６は、バンプ２２の傘部２２ｂと略同心の円形状であり、傘部２２ｂよりも大径に形成されている。

また、コネクタ基板２０の一面には、長手方向（左右方向）の両側部に２個ずつ設けられたバンプ２２の中間位置に、位置決め用のバンプ２３が形成されている。バンプ２３は、コネクタ基板２０の表面に形成された円形のパッド２７から突出する円柱状の大径部２３ａと、この大径部２３ａの先端部から突出する小径部２３ｂとを一体に備えている。ここで、図２（ｂ）に示すように、大径部２３ａの先端面の高さ（コネクタ基板２０の表面からの高さ）は、バンプ２１の先端面の高さと略同じであって、バンプ２２の傘部２２ｂの上面よりは低く且つ傘部２２ｂの下面よりは高い寸法に設定されている。また小径部２３ｂは大径部２３ａと同心状に設けられ、小径部２３ｂの先端面の高さは、傘部２２ｂの上端よりも高い寸法に設定されている。尚、パッド２７の周縁部からは、コネクタ基板２０の長手方向（左右方向）に沿って伸びる導体パターン２４ｃが、コネクタ基板２０の端面まで形成されている。

一方、雌側コネクタ３は、雌側端子が設けられたフレキシブル回路基板３０と、このフレキシブル回路基板３０に接着固定される補強板４０とで構成される。

フレキシブル回路基板３０は可撓性を有する絶縁材料（例えばポリイミド樹脂）からフィルム状に形成され、雄側コネクタ２に設けられたバンプ２１，２２，２３にそれぞれ対向する位置に、厚み方向に貫通する挿入孔３１，３２，３３がそれぞれ設けられている。バンプ２１が挿入される挿入孔３１は、丸穴を中心として十字状のスリットが形成されたような形状（クローバー形）に形成されており、挿入孔３１の周部にはスリットで分割された４つの撓み片３４が形成されている。またバンプ２２が挿入される挿入孔３２は、丸穴を中心として十字状のスリットが形成されたような形状（クローバー形）に形成されている。ここで、図３において左上及び右下にある挿入孔３２の周部には、スリットで分割された４つの撓み片３５が形成され、左下及び右上にある挿入孔３２の周部には、スリットで分割された４つの撓み片３６が形成される。図３において左上及び右下にある挿入孔３２は、左下及び右上にある挿入孔３２に比べて中心の孔の直径が小さくなっているので、撓み片３５の方が撓み片３６よりも長く、したがって撓みやすくなっている。またバンプ２３の小径部２３ｂが挿入される挿入孔３３は、丸穴を中心として８本のスリットが等間隔に放射状に延びるような形状に形成されており、挿入孔３３の周囲にはスリットで分割された８つの当接片３７が形成されている。ここにおいて、フレキシブル回路基板３０の一面（雄側コネクタ２との対向面）には、挿入孔３１，３２，３３をそれぞれ囲む円形領域に銅箔メッキが施され、撓み片３４，３５，３６及び当接片３７の表面にそれぞれ導電部が一体に形成されている。尚、４列に分かれて設けられた挿入孔３１のうち、フレキシブル回路基板３０の端部から遠い位置にある２列の挿入孔３１の周りに設けられた撓み片３４と、挿入孔３２，３３の周りに設けられた撓み片３５，３６及び当接片３７は、フレキシブル回路基板３０に形成された導体パターン３８を介して互いに導通している。

また補強板４０は、例えば洋白により、左右方向の幅寸法がフレキシブル回路基板３０と略同じ矩形板状に形成されており、フレキシブル回路基板３０において雄側コネクタ２と対向する面と反対側の面に接着固定されている。この補強板４０には、フレキシブル回路基板３０に設けられた挿入孔３１，３２，３３とそれぞれ対応する部位に、補強板４０を厚み方向に貫通する貫通孔４１，４２，４３が設けられている。補強板４０がフレキシブル回路基板３０に接着固定されることによって、撓み片３４，３５，３６及び当接片３７の各々で基端側（すなわち片持ち梁の固定端）の位置がそれぞれ一定に定まるから、撓み片３４，３５，３６及び当接片３７のそれぞれでバネ力を均一にできる。また補強板４０の前後方向の幅寸法は、雄側コネクタ２のコネクタ基板２０に比べて小さい寸法に形成されている。したがって、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態では、フレキシブル回路基板３０の長手方向一端側に位置する補強板４０の端面は、コネクタ基板２０の端面よりも内側に位置することになる。ここで、雄側コネクタ２が回路基板に実装される場合、コネクタ基板２０の左右両側辺に設けられた端面スルーホール２５ａ，２５ｂが半田付け端子として回路基板に半田付けされるのであるが、端面スルーホール２５ａ，２５ｂの上面に半田が流れ込んで、こぶ状に盛り上がった半田フィレットが形成される可能性がある。そのため、補強板４０がコネクタ基板２０の端面付近まで張り出していると、半田フィレットが形成されることによって端面スルーホール２５ａ，２５ｂの上面にできた凹凸部分に補強板４０が載ることで、コネクタ１の厚みに斑が発生する可能性がある。

それに対して、本実施形態では雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態で、フレキシブル回路基板３０の長手方向一端側に位置する補強板４０の端面が、コネクタ基板２０の端面よりも内側に位置している。すなわち、補強板４０は、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態では、コネクタ基板２０の厚み方向と平行な方向から見て半田付け端子である端面スルーホール２５ａ，２５ｂと重ならない位置に配置されている。よって、端面スルーホール２５ａ，２５ｂの上面にできた凹凸部分に補強板４０が載っかることはなく、端面スルーホール２５ａ，２５ｂの上面にできた凹凸部分がコネクタ１の厚み寸法に影響することはなく、コネクタ１の厚み寸法を均一にできる。尚、コネクタ基板２０の反対側の端面（図１における後側の端面）の上側にはフレキシブル回路基板３０が位置しているので、反対側の端面に設けられた端面スルーホール２５ａ，２５ｂの上面に半田が流れ込んで半田フィレットが形成された場合、この半田フィレットがフレキシブル回路基板３０の表面に設けられた導体パターンに接触する可能性がある。しかし、反対側の端面に設けられた端面スルーホール２５ａ，２５ｂも、これらの端面スルーホール２５ａ，２５ｂに対向して設けられた導体パターンも同電位（回路グランド）に接続されているので、これらの端面スルーホール２５ａ，２５ｂにフレキシブル回路基板３０の導体パターンが接触しても問題はない。また、反対側の端面にある端面スルーホール２５ａ，２５ｂに半田フィレットが形成された場合に、この半田フィレットがフレキシブル回路基板３０に当接しても、端面スルーホール２５ａ，２５ｂと重なる位置には補強板４０が存在しないから、フレキシブル回路基板３０が撓むことで、半田フィレットによる凹凸を吸収でき、コネクタ１の厚みに凹凸ができるのを抑制できる。

本実施形態のコネクタ１は上記のような構成を有しており、回路基板（図示せず）に実装された雄側コネクタ２に雌側コネクタ３を結合する際の各部の動作について以下に説明する。組立作業者は、図１（ｂ）に示すようにフレキシブル回路基板３０を雄側コネクタ２側に向け、挿入孔３１，３２，３３と対応するバンプ２１，２２，２３との位置を合わせた状態で、雌側コネクタ３を雄側コネクタ２に近付ける。位置決め用のバンプ２３は他のバンプ２１，２２よりも高さが高いので、先ずバンプ２３の小径部２３ｂが挿入孔３３内に挿入される。この時、各挿入孔３３に設けられた６個の当接片３７が小径部２３ｂの周面に当接することによって、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが相対的に位置決めされるとともに、雌側コネクタ３が接続方向においてガイドされる。

そして、組立作業者が雌側コネクタ３を雄側コネクタ２にさらに近付けると、バンプ２２の傘部２２ｂが撓み片３５，３６に当接し、撓み片３５，３６が撓められる。ここで、傘部２２ｂの下面の高さよりもバンプ２１の突出高さの方が背が高いので、撓み片３５，３６が傘部２２ｂを乗り越えるよりも前に、バンプ２１が挿入孔３１内に挿入される。そして、図５（ｂ）に示すように撓み片３４がバンプ２１の周面に当接することによって、雄側端子であるバンプ２１が雌側端子である撓み片３４の導電部に電気的に接続される。この時、撓み片３４はバンプ２１に当接して撓められており、撓み片３４のバネ力によって雄側端子と雌側端子との接圧が確保される。

その後、組立作業者が雌側コネクタ３を雄側コネクタ２にさらに近付けると、撓み片３５，３６が対応するバンプ２２の傘部２２ｂを乗り越える。この時、撓み片３５，３６は元の状態に戻ろうとするが、撓み片３５が設けられた挿入孔３２（図３中の左上及び右下にある挿入孔３２）の穴径はバンプ２２の軸部２２ａの径よりも小さいので、図５（ａ）に示すように撓み片３５の先端側は軸部２２ａと当接し、撓められた状態となる。この時、撓み片３５の先端が傘部２２ｂと係止することによって抜け止めが行われ、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態が保持される。一方、撓み片３６が設けられた挿入孔３２（図３中の左下及び右上にある挿入孔３２）の穴径は、撓み片３５が設けられた挿入孔３２の穴径よりも大きく、且つ、バンプ２２の軸部２２ａの径と略同じに形成されているので、図５（ｂ）に示すように、撓み片３６は、撓められる前の初期状態にほぼ戻っており、撓み片３５よりも撓み量が小さい状態となっている。このように、撓み片３５，３６が傘部２２ｂを乗り越えた後の結合状態では、撓み片３５に比べて撓み片３６の方が撓み量が小さくなっているので、傘部２２ｂを乗り越えた後に開放されるバネ力は撓み片３５に比べて撓み片３６の方が大きくなる。したがって、撓み片３６が対応するバンプ２２の傘部２２ｂを乗り越えた際により大きなクリック感を発生させることができ、組立作業者は、雌側コネクタ３と雄側コネクタ２とが完全に結合されことを感触により判別することができる。

また、撓み片３５，３６がバンプ２２の傘部２２ｂを乗り越えた状態では、撓み片３７がバンプ２３の大径部２３ｂの周面に当接することによって、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３との位置決めが行われている。

以上説明したように本実施形態のコネクタ１は、バンプ２１（雄側端子）を有する雄側コネクタ２と、バンプ２１に電気的に接続される撓み片３４（雌側端子）がフレキシブル回路基板３０に設けられた雌側コネクタ３と、補強板４０（補強部材）とを備える。補強板４０は、フレキシブル回路基板３０において雄側コネクタ２と反対側の面に接着固定されて、雌側端子である撓み片３４が設けられた部位を補強する。雄側コネクタ２は、バンプ２１が一面に設けられて、回路基板に実装されるコネクタ基板２０を有し、コネクタ基板２０の縁部には、バンプ２１に電気的に接続され、且つ、回路基板の表面に設けられたパッド部（図示せず）に半田付けされる端面スルーホール２５ａ（半田付け端子）が設けられる。そして、補強板４０は、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態では、コネクタ基板２０の厚み方向と平行な方向から見て端面スルーホール２５ａと重ならない位置に設けられている。

これにより、半田付け端子である端面スルーホール２５ａの表面に半田が流れ込み、半田フィレットが形成されることによって、端面スルーホール２５ａの表面に凹凸ができたとしても、この凹凸部分に補強板４０が載っかることはなく、コネクタ１の厚みに斑が発生しにくくなる。

また、雌側端子である撓み片３４は、フレキシブル回路基板３０に片持ち支持された状態で設けられ、雄側コネクタ２と雌側コネクタ３とが結合された状態では自由端側がバンプ２１によって撓められた状態でバンプ２１に電気的に接続されている。そして、フレキシブル回路基板３０において撓み片３４の固定端の周囲に補強板４０が固定されている。

これにより、補強板４０に形成された貫通孔４１の周縁部によって撓み片３４の基端側が押さえられるから、撓み片３４の基端側（すなわち片持ち梁の固定端）の位置が一定に定まり、各々の撓み片３４でバネ力を均一にできる。また、嵌合用の撓み片３５や、クリック感を発生させるための撓み片３６や、ガイド用の当接片３７の基端側も、補強板４０に形成された貫通孔４２，４３の周縁部で押さえられるから、撓み片３５，３６及び当接片３７の基端側の位置が一定に定まり、各々の撓み片３５，３６及び当接片３７でバネ力を均一にできる。

また本実施形態のコネクタ１は、回路基板同士を電気的に接続するために用いられ、雌側コネクタ３は回路基板であるフレキシブル回路基板３０と一体に設けられているのに対して、雄側コネクタ２は、回路基板とは別部品として形成され、回路基板に実装されている。ここで、雄側コネクタ２ではコネクタ基板２０の表面にマスクを形成した後に例えば電解めっき法によってバンプ２１〜２３を形成しているので、電子部品が実装される回路基板にバンプ２１〜２３を直接形成しようとすると、一般的な回路基板の製造工程にはない製造工程が追加されることになり、回路基板の生産性が悪化するという問題がある。それに対して、本実施形態ではバンプ２１〜２３を備えた雄側コネクタ２が回路基板とは別部品として形成されているので、回路基板の生産性の低下を招くことはない。

１ コネクタ
２ 雄側コネクタ
３ 雌側コネクタ
２０ コネクタ基板
２１ バンプ（雄側端子）
２５ａ 端面スルーホール（半田付け端子）
３０ フレキシブル回路基板
３４ 撓み片（雌側端子）
４０ 補強板（補強部材）
４１ 貫通孔

Claims (2)

1. 雄側端子を有する雄側コネクタと、前記雄側端子に電気的に接続される雌側端子がフレキシブル回路基板に設けられた雌側コネクタと、前記フレキシブル回路基板において前記雄側コネクタと反対側の面に接着固定されて、前記雌側端子が設けられた部位を補強する補強部材とを備え、
   前記雄側コネクタは、前記雄側端子が一面に設けられて、回路基板に実装されるコネクタ基板を有し、前記コネクタ基板の縁部には、前記雄側端子に電気的に接続され、且つ、前記回路基板の表面に設けられたパッド部に半田付けされる半田付け端子が設けられ、
   前記補強部材は、前記雄側コネクタと前記雌側コネクタとが結合された状態では、前記コネクタ基板の厚み方向と平行な方向から見て前記半田付け端子と重ならない位置に設けられたことを特徴とするコネクタ。
2. 前記雌側端子は、前記フレキシブル回路基板に片持ち支持された状態で設けられ、前記雄側コネクタと前記雌側コネクタとが結合された状態では自由端側が前記雄側端子によって撓められた状態で前記雄側端子に電気的に接続され、
   前記フレキシブル回路基板において前記雌側端子の固定端の周囲に前記補強部材が固定されたことを特徴とする請求項１記載のコネクタ。

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