JP2014011048A - コンタクト部材 - Google Patents

Abstract

【課題】自動実装機における吸引性を向上させるとともに、電気的特性の優れたコンタクト部材を提供する。
【解決手段】本願発明のコンタクト部材は、下面を第１の基板に接合する第１の接合部と、第２の基板に接触する接点部と、前記第１の接合部の上面と対向して、前記第１の接合部の上面に接触する第１の接触部と、前記第１の接合部と前記第１の接触部との間に介在して、板バネを折り曲げて形成される第１の屈曲部と、前記第１の接触部と前記接点部との間に介在して、前記第１の屈曲部の前記板バネと反対方向に前記板バネを折り曲げて形成される第２の屈曲部と、前記接点部から前記第２の屈曲部とは反対側に延在する吸着部と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンタクト部材に関する。

携帯電話やスマートフォンをはじめとする電子機器は、小形化や薄型化が進められており、それに対応して機器に内装されるプリント回路基板（以下、「基板」と略す。）へ部品類を実装する形態も、大半がチップ部品を表面実装する形態に変わってきている。

ところで、こうした電子機器の基板においては、基板に搭載されている電子部品の保護とノイズ対策の観点から、基板のＧＮＤ（グランド）ラインを筺体の導体パネル、いわゆるフレームグランドに接続すること（ＦＧ）が行われている。ＦＧは基板同士においても行われ、その場合、基板の導体同士を接続するために表面実装のコンタクト部材が使用される。

基板に電子部品を表面実装するには、通常、自動実装機が利用される。自動実装機は大きな電子部品に対しては爪によるクランプ（挟み込み）で部品を保持して所定位置にマウントする。一方、部品が小型化すると、吸引ノズルによる吸着保持が利用される。従って自動実装機の利用を前提とした電子部品は吸引ノズルで吸着する吸着部が必要であった。

また、ＦＧに使用されるコンタクト部材は、電気的に安定して基板に接続されることが要求されるため、バネ部材の形状設計は、小型化のニーズと合わせて重要となっていた。

この様な表面実装の用途で使用されるコンタクト部材には、従来、以下のようなものがあった。

例えば、特許文献１（特開２００９−２７２２３７号公報）には、吸着のズルによって吸着される吸着面を有する表面実装コンタクトが開示されている。

特許文献２（特開２００２−０１５８０１号公報）には、吸着面部が設けられたコンタクト部材が開示されている。

特開２００９−２７２２３７号公報 特開２００２−０１５８０１号公報

しかし、上記特許文献１、および特許文献２に記載された従来のコンタクト部材は、吸着面が一つのバネによって変位する位置に配置されているため、部品の自動実装機の吸引ノズルが吸着面を押すと、吸着面は一つのバネの屈曲に伴って傾斜するため、ノズル先端とコンタクト部材との間に空隙が生じ、真空漏れが発生して吸着に失敗する場合があった。具体的には、特許文献１においては、図１に記載された表面実装コンタクト１の上面１１ａが吸着面であり、第１折返し部８の屈曲にともない吸着面が傾斜することとなる。同様に、特許文献２においては、図１等に記載された端子金具１の吸着面部４ｂは、第１ばね部３の屈曲により傾斜することとなり、吸引性を悪くする場合があった。

本発明は、コンタクト部材における従来の問題点に鑑みてなされたものであり、自動実装機における吸引性を向上させるとともに、電気的特性の優れたコンタクトを提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明におけるコンタクト部材は、下面を第１の基板に接合する第１の接合部と、第２の基板に接触する接点部と、前記第１の接合部の上面と対向して、前記第１の接合部の上面に接触する第１の接触部と、前記第１の接合部と前記第１の接触部との間に介在して、板バネを折り曲げて形成される第１の屈曲部と、前記第１の接触部と前記接点部との間に介在して、前記第１の屈曲部の前記板バネと反対方向に前記板バネを折り曲げて形成される第２の屈曲部と、前記接点部から前記第２の屈曲部とは反対側に延在する吸着部と、を有する。

本発明の実施形態によれば、自動実装機における吸引性を向上させるとともに、電気的特性の優れたコンタクトを提供することができる。

第一の実施の形態におけるコンタクト部材の平面図（ａ）、左側面図（ｂ）、正面図（ｃ）、右側面図（ｄ）、底面図（ｅ）、及び斜視図（ｆ） Ａ−Ａ面における断面図 第一の実施の形態におけるコンタクト部材の変位を説明した図 接点部の拡大図 第二の実施の形態におけるコンタクト部材の平面図（ａ）、左側面図（ｂ）、正面図（ｃ）、右側面図（ｄ）、底面図（ｅ）、及び斜視図（ｆ） 第二の実施の形態におけるコンタクト部材の基板への実装を説明した図 第二の実施の形態におけるコンタクト部材の第１の保護部の立ち上げ方法の変形例１を説明した斜視図（ａ）、及び矢視図（ｂ） 第二の実施の形態におけるコンタクト部材の第１の保護部の立ち上げ方法の変形例２を説明した斜視図（ａ）、及び矢視図（ｂ） コンタクト部材のハンダ付けを説明した図

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
〔第一の実施の形態〕
図１及び図２は、コンタクト部材の第一の実施の形態を説明した一例である。図１は、第一の実施の形態におけるコンタクト部材１の平面図（ａ）、左側面図（ｂ）、正面図（ｃ）、右側面図（ｄ）、底面図（ｅ）、及び斜視図（ｆ）である。図２は、図１（ｄ）のＡ−Ａ線における断面図を示したものである。

本実施の形態によるコンタクト部材は、２枚の基板等に設けられた接点同士を電気的に接続するものであり、ばね性を有する。

コンタクト部材１に用いられる材料には、例えばリン青銅、ベリリウム銅、ＳＵＳ等の導電性ばね性金属板が用いられる。コンタクト部材１の成型は、例えば、０．０８ｍｍ〜０．１５ｍｍの板圧の金属の板バネをプレス加工にて図示の形状に加工する。また、必要に応じてニッケル、銅、又は金などのメッキをコンタクト部材１の全体又は一部に施しても良い。

なお、板バネのプレス加工による曲げ方向を説明するために、図１にて、吸着部１５と同じ板バネの面が内側（谷折り）に折り込まれる曲げ方向を「第１の曲げ方向」、逆に吸着部１５と同じ板バネの面が外側（山折り）に折り込まれる曲げ方向を「第２の曲げ方向」として説明する。

図１において、コンタクト部材１は、基板面に例えばハンダ付けにより接合される第１の接合部２、第１の接合部２から第１の曲げ方向に曲げられて基板面から立ち上げられる立ち上がり部３、立ち上がり部３につながれて基板面から遊離されて形成される遊離部４と、遊離部４の空隙部４ａから延出して基板面に当接する第２の接合部５とを備える。遊離部４をプレスにより打ち抜き、接合部５を残して空隙となった部分が空隙部４ａであり、図１（ｃ）において、接合部５は遊離部４の面から下方向に延出するように曲げられている。なお、接合部５は、第１の接合部２と同じ高さで基板面に当接しても良いし、基板面から僅かに浮いていても良い。

コンタクト部材１は、遊離部４から図１（ｃ）図示斜め上方に第１の曲げ方向に曲げられる第１の曲げ部６と、第１の曲げ部６に接続される第１のバネ部７と、第１のバネ部７につながれて第１の曲げ方向に曲げられる第２の曲げ部８と、第２の曲げ部８につながれる第２のバネ部９とをさらに備える。

ここで、第１の曲げ部６〜第２のバネ部９で形成される屈曲部を「第１の屈曲部」とする。また、第１の屈曲部のバネ定数を第１のバネ定数とする。この第１のバネ定数は第１の屈曲部の形状によって設計が可能である。

第２のバネ部９には、第１の屈曲部が屈曲することにより、第１の接合部２の上面に接近して接触する第１の接触部９ａを備えている。

コンタクト部材１は、第２のバネ部９につながれて第２の曲げ方向に曲げられて形成された第３の曲げ部１０と、第３の曲げ部１０につながれる第３のバネ部１１と、第３のバネ部１１につながれて第２の曲げ方向に曲げられた第４の曲げ部１２と、第４の曲げ部１２につながれる第５のバネ部１３と、第５のバネ部１３に接続につながれて第２の曲げ方向に曲げられた第５の曲げ部１４とをさらに備える。

ここで、第３の曲げ部１０〜第５のバネ部１３で構成される屈曲部を「第２の屈曲部」とする。また、第２の屈曲部のバネ定数を第２のバネ定数とする。この第２のバネ定数は第２の屈曲部の形状によって設計が可能である。

コンタクト部材１は、第５の曲げ部１４につながれて第１の接合部２と略平行に形成された、自動装着機の吸引ノズルによるピックアップで吸引される平面である吸着部１５を備える。また、吸着部１５の中で基板フレームの導体と接触する接点部１５ａを備える。

ここで、接点部１５ａは吸着部１５の一部であり、接点部１５ａを吸引ノズルで吸引しても良い。

コンタクト部材１は、また、吸着部１５につながれて第２の曲げ方向に曲げられた第６の曲げ部１６と、第６の曲げ部１６につながれて第２のバネ部９に接近して接触する先端部１７を備える。先端部１７は、第２の屈曲部が屈曲することにより第２のバネ部９に接触する第２の接触部１７ａを備えている。但し、コンタクト部材の使用においては、第２の接触部１７ａが第２のバネ部９に接触する必要はなく、接触の手前で第２の屈曲部が屈曲を停止させる位置を第２の屈曲部の最大屈曲とすることもできる。

コンタクト部材１は、第１の接合部２から曲げられて接合部２の基板接合面から立ち上げられる保護部１８をさらに備えている。保護部１８は、コンタクト部材１の第１の屈曲部が正しく屈曲するためのガイドとして機能するとともに、自動装着機のクランプ装置での挟持位置として利用することもできる。

第一の実施の形態においては、上記のように、曲げ部とバネ部が順次つながれて形成されているが、上記第１の屈曲部及び第２の屈曲部を形成する曲げ部とバネ部は、上記構成に限定されるものではない。例えば、第１の曲げ部６、第１のバネ部７、第２の曲げ部８、及び第２のバネ部９を、第１のバネ定数を有する一つの曲げ部として形成することもできる。同様に、第２の屈曲部の形状もこの実施の形態に限定されるものではない。本実施の形態における屈曲部の形状は、第一の実施の形態におけるコンタクト部材としての形状の一例である。

次に、第一の実施の形態におけるコンタクト部材１の変位について図３、及び図４を用いて説明する。図３は、第一の実施の形態において、第１の基板１００に表面実装されたコンタクト部材１を第２の基板２００で押圧していったときの、コンタクト部材１の変位を、図３（ａ）、図３（ｂ）、さらに図３（ｃ）の順で説明した図の一例である。図３において、第１の基板１００の上面には図示しない導電部を有している。コンタクト部材１は第１の基板１００の表面に実装されて、第１の接合部２が基板面の導電部にハンダ付け等により接合される。コンタクト部材１は、その上部にて、第２の基板２００の下面に配された図示しない導電部に接する。これにより、第１の基板１００と第２の基板２００の間でＦＧが取られることになる。

図３（ａ）は、第２の基板２００がコンタクト部材１に最初に当接したときの状態を説明している。コンタクト部材１は、まだ第２の基板２００より下方向の力を受けていないため、変位をしていない。従って、吸着部１５は、略水平であり、広い面積で第２の基板２００の基板面の導電部に接し得ることになる。

次に、図３（ｂ）にて、第２の基板が押し下げられたときの様子を説明する。本実施の形態では、図１で説明した第１のバネ定数を第２のバネ定数に対して小さく設計している。このため、第２の基板２００により吸着部１５に下方の力が加えられたときには、バネ定数のより小さい第１の屈曲部が大きく屈曲し、バネ定数の大きい第２の屈曲部が小さく屈曲することになる。

図３（ｂ）を用いて、第１の屈曲部による屈曲と、第２の屈曲部による屈曲とが、吸引部１５の傾きにどの様に影響するかを説明する。第１の屈曲部が屈曲すると、吸引部１５の面は、時計方向に回転することになる。一方、第２の屈曲部が屈曲すると、吸引部１５の面は、今度は反時計方向に回転することになる。従って、吸引部１５の面は、お互いの回転方向が打ち消し合うため、第２の基板２００の押圧でコンタクト部材１全体が縮んだ場合であっても水平を保ちやすくなる。つまり、第１の屈曲部と第２の屈曲部の先に吸引部を設けることによって、この動作を得ることができる。このコンタクト部材１の動きは、自動実装機の吸引ノズルが吸引部１５を押し下げた場合も同様であり、すなわち、吸引ノズルを吸引部に押し当てても、吸引部１５の面が傾きにくくなり、吸引ミスを減らすことが可能となる。

なお、第１のバネ定数と第２のバネ定数は、コンタクト部材１に求められる機械的な特性に応じて適宜設計が可能となる。例えば、第１のバネ定数を第２のバネ定数より、より小さな値とした場合には、第１の屈曲部が屈曲して第１の接触部９ａが第１の接合部２に接触して係止されるまで第２の屈曲部はあまり屈曲しないようにすることができる。一方、第１のバネ定数と第２のバネ定数の値を近づけた場合には、第１の接触部９ａが第１の接合部２に係止される前に第２屈曲部も第２のバネ定数に合わせて相当に屈曲することとなる。

ここで、第１の屈曲部と第２の屈曲部のそれぞれの形状を設計する際に、吸引部１５は、それぞれのバネ定数に影響を与えない位置にあるため、吸引部１５の形状はバネ性能を設計する上で考慮しなくても良いことになる。

次に、図３（ｃ）にて、第１の接触部９ａが接合部２に接触して係止される様子を説明する。第１の接触部９ａは、第１の屈曲部の第１のバネ定数と第１の接合部２との距離に相応する力にて接合部２に到達して係止される。第１の接触部９ａが接合部２に接触することにより、電気的に導体の距離が短縮されて、インピーダンスを低下させることができる。このインピーダンスの低下は、特に高周波を使用する基板のＦＧにおいて有効となる。

さらに第２の基板２００を第１の基板１００に近づける様に押下すると、今度は、第２の屈曲部が屈曲して、第２の接触部１７ａがバネ部９に接近する。このときには、吸着部１５は第１の接触部９ａを略中心に反時計回り回転して傾斜するため、接点部１５ａはその傾斜にともない、第２の基板２００の導電部に接する位置を徐々に変えていく。これにより、接点部１５ａにおいて第２の基板２００の導通部との摩擦が発生し、接点部１５ａでは接点の表面の酸化皮膜が摩擦力で剥がされる、所謂ワイピング効果を発揮して接点性能を向上させることができる。

図４は、接点部を拡大して説明した図の一例である。図４において吸着部１５の初期位置を１５−Ｉとすると、位置１５−Ｉにおいて吸着部１５はほぼ水平（第１の基板１００の基板面に対して平行）であるのに対して、第２の基板２００が最も押下された位置１５−ＩＩにおいては、吸着部１５は、第２の屈曲部の屈曲にともない、反時計方向に回動して、図４において左下がりで傾斜する。このため、接点部１５ａにおいて、吸着面１５の傾き角度に応じて接点部１５ａは第２の基板２００との接触位置を右方向（第５の曲げ部１４の方向）に移動していく。
[第二の実施の形態]
図５は、コンタクト部材の第二の実施の形態を説明した一例である。図５は、第二の実施の形態におけるコンタクト部材１ａの平面図（ａ）、左側面図（ｂ）、正面図（ｃ）、右側面図（ｄ）、底面図（ｅ）、及び斜視図（ｆ）である。第二の実施の形態におけるコンタクト部材１ａにおいて、第一の実施の形態におけるコンタクト部材１と同じ部位については、同じ符号を付して説明を省略する。

図５において、コンタクト部材１ａは、吸着部１５の上面を平滑加工した平滑部１５ｂを備えている。平滑部１５ｂはプレスにより平滑加工を行うが、例えば別途研磨加工、ブラスト加工、メッキ加工等により平滑加工を行っても良い。この平滑部１５ｂにより、自動実装機の吸引ノズルがより確実にコンタクト部材１ａを吸着することが可能となる。

また、コンタクト部材１ａは、接点部１９を備えている。接点部１９は、吸着部１５の面から突出した形状を有するため、図３において説明した第２の基板２００が押下されたときに接点部１９の基板面との接触性を向上させることができる。また、接点部１９は、第５の曲げ部１４より曲がり半径を小さくすることができ、基板２００に接する面積が第一の実施の形態で説明した接触部１５ａに比べて小さくなることから、強い接触圧力が生じて、ワイピング効果がさらに強くなる。

図６は、図５で説明した第二の実施の形態におけるコンタクト部材１ａの基板への実装を説明した図の一例である。図６において、コンタクト部材１ａは、基板１００に設けられた複数の凹部１０１にそれぞれ埋設されている。この実装方法によって、接点部１９と接する基板と基板１００とを接合する場合の実装においてもＦＧが可能となる。

図７、及び図８を用いて、コンタクト部材の接合部２の面から保護部１８を立ち上げる方法の変形例を説明する。

図７は、第二の実施の形態におけるコンタクト部材の保護部１８の立ち上げ方法の変形例１を説明した斜視図（ａ）、及び矢視図（ｂ）である。また、図８は、第一の実施の形態におけるコンタクト部材の保護部１８の立ち上げ方法の変形例２を説明した斜視図（ａ）、及び矢視図（ｂ）である。

図７において、コンタクト部材１ｂは、接合部２は立ち上がり部３から徐々に絞られて幅が狭くなるテーパー部２ａを備えている。保護部１８は、テーパー部２ａによって幅が狭くなった部分からが立ち上げられている。これにより、第１の屈曲部による屈曲により第２のバネ部９あるいは第３の曲げ部１０が上下する保護部１８の間隔も狭く設計することができる。

一方、図８において、コンタクト部材１ｃは、接合部２は立ち上がり部３と同じ幅である直線部２ｂを備えている。保護部８は、図７で説明した保護部８の立ち上げよりも広い幅にて立ち上げられる。これにより、図７で説明した保護部８より幅の広い第２のバネ部９あるいは第３の曲げ部１０に対応することができる。また、テーパー部を設ける必要が無いため、コンタクト部材のプレス加工も簡略化ができる。

次に、コンタクト部材のハンダ付けの方法について、図９を用いて説明する。

図９は、コンタクト部材のハンダ付けを説明した図の一例である。なお、この図で例示しているコンタクト部材は、第二の実施形態で説明したコンタクト部材１ｃである。図９において、コンタクト部材１ｃは、第１の接合部２と第２の接合部５が、ハンダペーストが印刷された第１の基板１００の導電部に、図示しない自動実装機の吸引ノズルにて載置される。第１の基板１００を加熱することにより、コンタクト部材１ｃは、第１の接合部２と第２の接合部５にて、第１の基板１００にハンダ付けされて接合される。

コンタクト部材１ｃは、第１の接合部２から曲げられて基板面から立ち上げられる立ち上がり部３と、立ち上がり部３につながれて基板面から遊離されて形成される遊離部４と、遊離部４の空隙部４ａから延出して基板面に接合する第２の接合部５とを備えているため、
第１の基板１００と遊離部４との間に空隙が生じ、この空隙に充填されるハンダやフラックスは第１の基板１００からコンタクト部材１ｃに上がってくることが困難になる。従って、ハンダやフラックスがコンタクト部材１ｃの基板に面した面以外に付着する、所謂ハンダ上がりやフラックス上がりの不具合を防止することができる。

この実施例においては、ハンダ付けは第１の接合部２の全面に施されている。しかし、一部をスポット的にハンダ付けしても良い。

また、この実施例においては、第２の接合部５は、第１の接合部２の底面と同じ高さで基板に接するようにしている。しかし、第２の接合部５を第１の接合部２より僅かに短くすることもできる。ここで、もし、第２の接合部５が第１の接合部２より長くなると第１の接合部２の基板に接する面に浮きが生じてしまうが、予め第２の接合部５を第１の接合部２より僅かに短く設計することにより、第２の接合部５の長さに加工誤差等が生じた場合であっても、第２の接合部５が第１の接合部２よりも短い範囲の誤差であれば第１の接合部２の浮きが生じることはない。

さらに、この実施例においては、第１の接合部２と第２の接合部５を離してハンダ付けしている。これにより、例えば立ち上がり部３、遊離部４、及び第２の接合部５が存在せずに、第１の接合部２が基板面に全面で接するような形状の場合に比べて基板への接触面積が少ないため、必要なハンダの量を減らすことができる。さらに、ハンダ付け時の熱による基板とコンタクト部材１との膨張率が違う場合であっても、延出した形状の第２の接合部５の延出部分が変形することにより膨張差を吸収し、コンタクト部材１ｃの歪みを吸収することができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、コンタクト部材において、第２の接合部５と同様に基板面に延出した形状の接合部を複数配置することもできる。

また、第１の接合部２の基板への設置面積を減らすべく、第１の接合部２の一部を中抜き加工することもできる。
（付記１）
下面を第１の基板に接合する第１の接合部と、
第２の基板に接触する接点部と、
前記第１の接合部から立ち上げられる立ち上がり部と、
前記立ち上がり部につながれて前記第１の基板から遊離されて形成される遊離部と、
前記遊離部から延出して前記第１の基板に接合する第２の接合部と、
前記第１の接合部の上面と対向して、前記第１の接合部の上面に接触する第１の接触部と、
前記第１の接合部と前記第１の接触部との間に介在して、前記第１の接触部が前記第１の接合部の上面に接触することにより係止される、板バネを折り曲げて形成される第１の屈曲部と、
前記第１の接触部と前記接点部との間に介在して、前記第１の屈曲部の板バネと反対方向に板バネを折り曲げて形成される第２の屈曲部と、を備えたコンタクト部材。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ コンタクト部材
２ 第１の接合部
２ａ テーパー部
２ｂ 直線部
３ 立ち上がり部
４ 遊離部
４ａ 遊離部４の空隙部
５ 第２の接合部
６ 第１の曲げ部
７ 第１のバネ部
８ 第２の曲げ部
９ 第２のバネ部
９ａ 第１の接触部
１０ 第３の曲げ部
１１ 第３のバネ部
１２ 第４の曲げ部
１３ 第５のバネ部
１４ 第５の曲げ部
１５ 吸着部
１５ａ 接点部
１５ｂ 平滑部
１６ 第６の曲げ部
１７ 先端部
１７ａ 第２の接触部
１８ 保護部
１００ 第１の基板
１０１ 凹部
２００ 第２の基板

Claims (6)

1. 下面を第１の基板に接合する第１の接合部と、
   第２の基板に接触する接点部と、
   前記第１の接合部の上面と対向して、前記第１の接合部の上面に接触する第１の接触部と、
   前記第１の接合部と前記第１の接触部との間に介在して、板バネを折り曲げて形成される第１の屈曲部と、
   前記第１の接触部と前記接点部との間に介在して、前記第１の屈曲部の前記板バネと反対方向に前記板バネを折り曲げて形成される第２の屈曲部と、
   前記接点部から前記第２の屈曲部とは反対側に延在する吸着部と、を有するコンタクト部材。
2. 前記第１の接合部と前記第１の屈曲部の間に介在する、前記第１の基板に前記コンタクト部材を設置した際に前記第１の基板から遊離するように形成される遊離部、及び、前記遊離部から延出して前記第１の基板に接合する第２の接合部と、をさらに備えた請求項１に記載のコンタクト部材。
3. 前記吸着部は、前記第１の接合部と略平行に形成されている請求項１又は２に記載のコンタクト部材。
4. 前記吸着部は、表面を平滑に加工した吸着面を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンタクト部材。
5. 前記吸着部の幅は、前記第２の屈曲部の板バネの幅よりも広く形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコンタクト部材。
6. 前記接点部は、前記吸着部から突出した形状である請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコンタクト部材。

Images