JP2014515172A - プラグコネクタ及び回路基板のアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、プラグコネクタ及び回路基板（２００；５００）のアセンブリであって、前記プラグコネクタ（１００；４００；８００）は前記回路基板（２００；５００；８０１）のエッジに配置されたアセンブリにおいて、前記回路基板の平面の中、下側及び上側に接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）が配置され、前記接触要素が、前記回路基板（２００；５００；８０１）の両面から、前記接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）に適合した前記回路基板（２００；５００；８０１）における開口部の中に至り、そこで半田付けが可能となるように、少なくとも前記回路基板の下側及び上側に配置された前記接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）が、前記回路基板（２００；５００；８０１）に対向した前記接触要素の側において屈曲していることを特徴とするアセンブリに関する。
【選択図】図４ｂ

Description

本発明は、プラグコネクタ及び回路基板のアセンブリであって、プラグコネクタが回路基板のエッジに配置されるものに関する。

回路基板のエッジに配置されたプラグコネクタは、長らく先行技術として知られている。

例えば、独国実用新案公報第２９６０１６５５Ｕ１号は、プラグコネクタを備える回路基板モジュールを提案する。当該回路基板は、ガルバニック絶縁の目的のために両面が粘着性を有する中間の絶縁フィルムとともにプレスされた２つのマルチレイヤからなり、プラグコネクタの接続領域は、あらかじめ穿孔され適宜めっきスルーされる。短い端子ピンを備えるプラグコネクタが、回路基板の両面に位置するマルチレイヤ回路に押し込まれる。このようにして、プラグコネクタの接続部が、回路基板の中心軸について対称的に配置される。マルチレイヤ回路基板の両面における相互のプラグコネクタの配置は、複雑で、多くの製造工程を含む。

独国実用新案公報第８８１１８７７Ｕ１号は、コンポーネントの両面に搭載されるプリント回路モジュールのプラグコネクタを開示している。一つの実施形態は、二つのシェルとして発展したプラグコネクタを有している。また、別の実施形態では、プラグコネクタの接触ピンはプリント回路モジュールの両面に位置している。

接触ピンは、プラグコネクタのプラスチック筐体に埋め込まれている。

独国実用新案公報第８９０５４３４Ｕ１号は面実装のための回路基板コネクタを開示するが、これもまた、回路基板のエッジに配置されており、プラグイン接触部、つまりいわゆる「プラグフェイス」が回路基板の中心軸について対称的に配置されている。回路基板の平面の上側及び下側にそれぞれの接触要素が配置され、おおよそ回路基板の前面の高さに位置する中間領域に追加の接触要素が配置される。プラグの接触ピンは、フレキシブルな導電要素の手段によって接触を形成する。当該導電要素は、一方の端部において接触要素に接続され、他の端部は回路基板上の接触面に接続される。第３の接触要素は、接触の手段として、回路基板の上側の他の接触面に固定される堅いソルダーテールを備える。これらの回路基板プラグコネクタを実装するために必要とされる製造コスト及び、特に労力は、無視できるものではない。

欧州特許公報第０４１０４２７Ａ１号は、設定された固有のインピーダンスを実現するために、シグナルコンダクタ及びポテンシャルコンダクタに交互のレベルを与えるマルチレイヤのフレキシブルな導体ホイルを備える、回路基板のプラグコネクタを開示する。各レイヤ上のコンダクタは、それぞれ与えられた固有のインピーダンス値を達成するために、互いに固定された幾何学的形状で位置している。この場合、導体ホイルの助けによって、接続がまた達成される。

独国実用新案公報第２０２００９００８１８２Ｕ１号は、取り付けの目的に応じて配置された回路基板の開口部に挿入される電気コネクタを開示する。これらの接触は、直角にされている。プラグコネクタは回路基板に取り付けられる。エッジへの取り付けは、さらなる作業なしでは不可能である。

前述のプラグコネクタは、ＳＭＴ（表面実装技術）工程を用いて簡単に取り付けることはできない。両面実装回路基板は、各面が自動半田付け工程を経て、最初に片側を実装し、その後他方の側を実装しなければならないため、特に、プラグコネクタを回路基板のエッジに配置するよう取り付けることは、容易には可能ではない。一般的に、ＳＭＴ接続は、接触を阻害することなく半田付けを可能とするために、プラグコネクタなどの表面に実装することのできるコンポーネントを有する半田面に、極めて正確に整列されなければならない。

本発明の目的は、コネクタが回路基板のエッジに配置され、簡単な方法で実装することができ、また、表面実装を可能とする、プラグコネクタ及び回路基板からなるアセンブリを提供することである。コネクタ及び回路基板からなるアセンブリはまた、コネクタが回路基板に可能な限り安定的に付着されるように設計される。

プラグコネクタが回路基板のエッジに位置した、プラグコネクタ及び回路基板からなるアセンブリの目的は、回路基板の平面の中、下側、及び上側に配置された接触要素の手段により達成される。少なくとも回路基板に対向した側における、回路基板の平面の上側及び下側の接触要素は屈曲し、斜めに伸長した接触要素にフィットするように適合した回路基板の開口部において終端し、そこで半田付け可能となっている。プラグコネクタの接触要素が、回路基板の平面の上側、下側及び中に位置し、それらにフィットするように適合した開口部と相互に作用するという事実のために、表面実装（完全に自動化された実装工程）を含め、プラグコネクタを簡単に実装することが可能となる。さらに、接触要素のそのようなアセンブリは、回路基板のプラグコネクタの安定性を増加させる。

従属請求項に明記された手段によって、独立請求項に明記された装置を有利に開発及び改良することが可能となる。

したがって、プラグコネクタ及び回路基板の配置にとって有利な設計は、回路基板の上側及び下側において屈曲される接触要素だけでなく、回路基板内に配置されて屈曲され、特に一度屈曲されて斜めに伸長される接触要素も、提供することができる。このようにして、接触要素の密度を高めることができる。

その結果、有利な実施形態は、斜めの接触要素をガイド及び支持するための傾斜面を有するプラグコネクタの絶縁体を設けることができる。結果として、特に半田付けプロセスの間、接触要素が安定化されるだけでなく、コネクタ及びプリント回路基板からなるアセンブリ全体の安定性が増す。

側面の開口部を有し、回路基板に対向する境界面が、異なる厚さの回路基板に適応するように、回路基板の上面に配置される段差となって伸長している筐体もまた有利に提供される。このようにして、製造プロセス（実装及び半田付け）の間、プラグコネクタがその重心に追従して、回路基板の下側に向かって反転することがなくなる。さらに、プラグコネクタはまた、側面の開口部と回路基板の間の相互作用を通じて、側面にそって固定される。この配置により、製造中の追加の支持装置が不要となり、プラグコネクタは、さらなる工程に必要な正確に再現可能な位置（位置及び角度）に置かれる。

これらの段差は、回路基板に対向するプラグコネクタの筐体の側面にある開口部の前述の境界面における段差に対応する。このようにして、回路基板におけるプラグコネクタに対して、非常に安定した２点支持がつくられる。

遮蔽を備えた筐体を設けることもまた可能である。好ましくは、この遮蔽は、筐体の外側を取り囲み、プラグコネクタに据え付けられる、弾力性のある接触ブレードを備える。

加えて、プリント回路基板に対向する筐体の側面が突起を有し、回路基板に対向する境界面が段差となって伸長し、各段差が回路基板の上側に設置されるようにすることもまた可能である。

特に好ましくは、開口部の境界面における段差に対応する段差が突起に設けられ、当該段差はそれぞれ、組み立てた状態のプラグコネクタにおける回路基板の上側に位置する、マッチした段差の組に設置される。この場合、回路基板の上側においてプラグコネクタ筐体の２点支持が達成される。このようにして、製造工程中、すなわち半田付け工程中のみならず、半田付けが完了した状態においても、プラグコネクタ筐体が回転する傾向が大幅に減少する。このようにして、製造中及びその後の差し込み中、レバレッジ効果によって、効果的に半田付け接続への損傷に対処することができる。

設計により、回路基板との関係でプラグコネクタが中心から外れて位置するか、または、中心に位置するように、段差は有利に構成される。

開口部は、傾斜した接触要素に適合され、原則としてどのようにも設計することができる。有利な実施形態では、これらの開口部は細長い開口部として提供される。好ましくは、これら細長い開口部は一部分、特に端部のみが、めっきスルーされるように設けられる。また、この細長い開口部は、端部においてめっきスルーホールを有し、回路基板の平面に垂直に、回路基板へと挿入される。そのような設計は、特に簡単に製造することができる。プラグコネクタ自体は、如何様にも設計することができる。特に、プラグコネクタは、重なった複数の平面において、複数の接触要素を備えてもよい。コネクタ及び回路基板の両方からなる配置の一つの有利な実施形態において、回路基板の平面に位置する接触要素が設けられる。当該接触要素は、屈曲せずに、細長い開口部内に半田付けすることができるように設けられる。

半田付けの前に、公知のアセンブリプロセスによるスクリーン印刷を用いて、半田ペーストが、細長い開口部の端部に位置するこれらのめっきスルー領域内に塗布される。特に、回路基板の下に位置する接触要素の傾斜したコースが、接触要素の浸漬の間に半田ペーストが「引きずられる（ｄｒａｇｇｅｄ ａｌｏｎｇ）」のを防止する。このようにして、半田付けされる接触要素の先端のみが、ペースト内に浸される。これにより、一定の半田ペースト量を有する再現可能な半田ポイントがもたらされる。

プラグコネクション自体は、例えば円形、多角形、楕円形、台形または長方形などの任意の形状であってもよい。

本発明の実施形態を図に示し、以下詳細に説明する。

本願発明の一実施形態に係るプラグ及びプラグコネクタからなるアセンブリの正面図である。 図１に示されたプラグコネクタのII−II断面図である。 回路基板における接触要素の配置の模式図である。 本願発明のさらなる一実施形態に係るプラグコネクタ及び回路基板からなるアセンブリを示した図である。 図４ａに示されたアセンブリのＶ−Ｖ断面図である。 本願発明の一実施形態に係るプラグコネクタを示した様々な図である。 本発明の一実施形態に係る遮蔽構造を有するプラグコネクタの正面からみた等角の斜視図である。 図５ａに示したプラグコネクタの背後からみた等角の斜視図である。 本発明に係る異なった厚さの回路基板のプラグコネクタアセンブリの側面図である。 本発明に係る異なった厚さの回路基板のプラグコネクタアセンブリの側面図である。 本発明に係る異なった厚さの回路基板のプラグコネクタアセンブリの側面図である。 回路基板における図４及び図５に示されたプラグコネクタを固定するための部分の略図である。 回路基板の平面の表面及び外側における接触要素の配置を示す図である。 回路基板の平面の表面及び外側における接触要素の配置を示す図である。 本発明のさらなる一実施形態に係る回路基板のプラグコネクタのみを示す図である。 図８に示されたアセンブリの断面図である。 回路基板における接触要素の配置を示した略図である。

図１から図３に示されたプラグコネクタ及び回路基板からなるアセンブリは、例えば、いわゆるＤサブプラグコネクタの形状を有し得るプラグコネクタ１００からなり、本質的に台形である金属筐体を備え、該筐体の内部において接触要素１１０、１２０が二平面、つまり回路基板２００の上側及び下側に配置されている。回路基板２００自体は、プラグコネクタ１００が配置されたエッジ２０２に隣接した開口部２１０、２２０を備える。開口部２１０はめっきスルー穿孔である一方で、開口部２２０はその端部２２２のみで接触する細長い開口部である。上側平面に配置された接触要素１１０は本質的には直角に屈曲し、接触要素１１２の終端は開口部２１０に挿入される。

下側平面に配置された接触要素１２０もまた屈曲し、その角度は約１３５度であり、接触要素１２２の終端が約４５度で回路基板２００に進入するようになっている。この目的のために、細長い開口部２２０は、その端部２２２におけるより広いエッジ２０２に対向する前部２２４を有する。開口部の直径は、例えばめっきスルー穿孔として開発されることができ、接触要素の終端１２２の幅と本質的に一致する。

接触要素は、定点において簡単に屈曲されるよう、テーパー１１３、１２３を有し得る。

回路基板２００及びプラグコネクタ１００からなるアセンブリの際だった特徴は、プラグコネクタ１００の接触要素１１０、１２０が回路基板の両面に、すなわち、回路基板の上側だけでなく下側にも配置されることである。このことにより、特に有利な態様で、プラグコネクタをエッジに配置することが可能となる。接触要素の終端は種々の角度に曲がるため、回路基板２００の対応する接触要素２１０、２２０に最適に適合することが可能となり、また、自動的なローディングプロセス及び種々の厚さの回路基板の使用が可能となる。

図４ないし７は、本発明のさらなる実施形態に係るプラグコネクタ４００及び回路基板５００からなるアセンブリを示している。図７は、図７ａ及び図７ｂという二つの分離した図に分けられる。図７ａは、回路基板の平面の外側、すなわち、回路基板の平面の上側及び下側における、接触要素の配置を示している。図７ｂは回路基板の平面における接触要素の配置を示している。

当該区別は、単により良い概観を提供するために選択されたものである。この場合において、プラグコネクタ４００は丸みを帯びた形状をしており、プラスチック製の筐体４０１を備えている。接触要素はプラグコネクタ４００自身における三平面上に配置される。回路基板５００の上側の第一の平面には、接触要素４１０が配置される。接触要素４２０は回路基板５００の高さに配置され、さらなる接触要素４３０は回路基板５００の平面の下側に配置される。回路基板の平面の上側に配置された接触要素４１０は、直角に曲げられ、回路基板５００に到達し、接触要素終端４１５を有する。接触要素４３０は、回路基板の平面の下側に回路基板５００に対して約１３５度で配置され、接触要素終端４３５を有する。中央の接触要素４２０は、屈曲がなく直線状に延伸され、接触要素４２５を有する。この中央の接触要素４２０は、回路基板５００における開口部５２０の内部に延伸されている。開口部５２０は、接触領域５２２よりも大きい断面を有する進入開口部５２４を有する細長いくぼみの形状をしている。同様に、１３５度に曲げられた接触要素終端４３５に対する開口部５３０もまた、細長いくぼみ様の開口部となっており、適宜接触領域５３２よりも大きい断面を有する進入領域５３４を備えている。直角に曲げられた接触要素に対する開口部５１０は、例えば、めっきスルー穿孔となっている。

傾斜面４４１、４４２がプラグコネクタ４００の筐体４０１に備えられる。これら傾斜面は、斜めに伸長した接触要素終端４３５をガイド及び支持している。同様に、屈曲し直角になった接触要素４１０もまた、対応する筐体部分４０７、４０５の内部に沿って伸長する場合がある（図４ｂ）。

図５ａ及び図５ｂは、プラグコネクタの等角図を示しており、図４ａ及び図４ｂに示されたものと同様の要素が、それら図におけるものと同様の参照記号でもって、示されている。図４ａ及び図４ｂに概略的に示されたプラグコネクタとは対照的に、図５ａ及び図５ｂに示されたプラグコネクタは、外部周囲が取り付けられ、回路基板５００に対向する後方領域においては遮蔽４９０を備えている。遮蔽４９０は、プラグコネクタの筐体４０１を環状に取り囲み、外側に屈曲した弾力性のある接触ブレード４９１を取り囲んでいる。接触ブレード４９１は例えば、金属筐体において導電性を有する接続（示されていない）をつくるために用いられる。内側に屈曲したブレード４９２もまた、プラグコネクタの筐体内部に保持され、このように遮蔽を筐体４０１に固定することが可能となる。

さらに、遮蔽には少なくとも一つのくさび型の隙間が設けられ、その内部に対応するプラグコネクタのリブ４０９が噛み合うようになっている。これにより、挿入されたケーブルプラグを通して回転力がプラグ筐体の内部に伝わった際にパイプが回転するのが阻止される。

回路基板２００、５００の両面に接触要素が配置され、それ故にプラグコネクタの中心軸が回路基板の中心軸と同一の平面に配置されることにより、例えば差し込みが進行している間に発生する力が均等に分配されるようになる。この力の分配は、回路基板の片側のみにプラグコネクタが配置される場合よりも、相当によいものとなる。そのタイプのプラグコネクタは、回路基板の平面の外部において回路基板の片側に配置されるため、回路基板の外側にその重心が位置し、特定のプラグコネクタの「頭重（ｔｏｐ ｈｅａｖｉｎｅｓｓ）」が生じる。この頭重に対抗するために、本発明に基づいて、プラグコネクタの筐体４００の開口部４００１が設けられる。回路基板５００に対向するその一つの境界面４０１０は、異なる回路基板の厚さに適合するための段差４０１１、４０１２、４０１３を備える。これは、模式的に図５ｃから図５ｅにおいて示されており、当該図において、異なる厚さ５００’、５００’’、５００’’’の回路基板におけるプラグコネクタの配置が模式的に示されている。この実施例において、境界面４０１０には、３つの段差４０１１、４０１２、４０１３が備えられている。段差４０１１は、例えば２．０計量単位の厚さを有する回路基板５００’上に位置する。段差面４０１２は、１．６計量単位の厚さを有する回路基板５００’’上に位置する。段差面４０１３は、１．０計量単位の厚さを有する回路基板５００’’’上に位置する。回路基板５００’、５００’’、５００’’’上のプラグコネクタ筐体４００に対する特に良好な支持を提供するために、回路基板にそれぞれ対向した筐体４００の後端部において、筐体の突起４０２０がさらに提供される。この突起はまた、回路基板５００’、５００’’、５００’’’に対向した段差境界面を有している。第１の段差４０２１は、２．０計量単位の厚さの回路基板５００’上に位置する支持面を形成する。この段差は、プラグ筐体の付帯的な開口部４００１の段差４０１１に対応する。同様に、段差４０２２により形成される支持面は、開口部４００１の支持面４０１２に対応し、段差４０２３により形成される支持面は、開口部４００１の支持面４０１３に対応する。このようにして、異なった厚さの回路基板上に取り付けるために、一つの同じプラグコネクタを提供することが可能となる。プラグコネクタは、これら支持面のおかげで、反転するリスクなく、回路基板上に配置される。これは、製造プロセス中に適宜保持装置を追加することを不要とすることができるため、製造プロセス（搭載および半田付け）が非常に簡素化されることを意味する。

図８は、本発明に係るアセンブリの別の実施例を模式的に示している。プラグコネクタ８００は、重層し、互いに隣接する複数の高さのコンタクト８０５を有する。これら接触要素に対して、めっきスルーされた開口部８１０が回路基板８０１に配置されている。直線上に延伸した接触要素に対する細長い開口部８３０が、その端部でめっきスルー穿孔により閉じられている。また、細長い開口部８４０、８５０もその端部で、例えばめっきスルー穿孔８４１、８５１により閉じられている。しかしながら、上述した実施例とは対照的に、回路基板の平面上の接触要素のうちいくつかもまた屈曲される。すなわち、例えば、回路基板の平面上に位置した接触要素８０５の屈曲部８０５１及び８０５２により示されているように、回路基板の平面の下側及び上側において回路基板の平面に向かって屈曲されるのではなく、回路基板の平面自体の中で屈曲される。接触要素は、例えば接触要素８０５の屈曲部８０５３のように、同時に、回路基板の平面内だけでなく、回路基板の平面に垂直な方向に曲げられることを想定してもよい。いずれの場合も、この屈曲は、異なった厚さの回路基板に対してさえも接触要素が可能な限り最適に配置されるように施される。

そのようなプラグコネクタの特定の利点は、それらを異なった厚さの回路基板上に実装することができることである。プラグは、固定した回路基板の厚さに制限されない。

ある意味で、回路基板の両面に位置する接触要素が屈曲する結果として、プラグコネクタは回路基板の厚さを含めた公差に対して「無感覚（ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）」である。さらに、それは簡単に、異なる回路基板の厚さに適合することができる。さらなる利点は、そのようなプラグコネクタは、簡単な方法により製造することができることであるが、それは特に、屈曲した接触要素を簡単な方法により製造することができるからである。

Claims (15)

1. プラグコネクタ及び回路基板（２００；５００；８０１）のアセンブリであって、
   前記プラグコネクタ（１００；４００；８００）は前記回路基板（２００；５００；８０１）のエッジに配置されたアセンブリにおいて、
   前記回路基板の平面の中、下側及び上側に接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）が配置され、
   前記接触要素が、前記回路基板（２００；５００；８０１）の両面から、前記接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）に適合した前記回路基板（２００；５００；８０１）における開口部の中に至り、そこで半田付けが可能となるように、少なくとも前記回路基板の下側及び上側に配置された前記接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）が、前記回路基板（２００；５００；８０１）に対向した前記接触要素の側において屈曲していることを特徴とするアセンブリ。
2. 前記回路基板の平面の中に位置する前記接触要素（８０５）は屈曲、特に一度屈曲し、傾斜した態様で伸長していることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記プラグコネクタの筐体（４００）は、特に絶縁体により形成され、前記接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）を収容し、
   斜めに伸長した接触要素をガイド及び支持するための斜めに伸長した領域（４４１、４４２）を有することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記筐体は側面の開口部（４００１）からなり、前記回路基板（５００、５００’、５００’’、５００’’’）に対向するその一つの境界面（４０１０）が異なる回路基板の厚さに適合するための段差（４０１１、４０１２、４０１３）となって伸長し、該段差はそれぞれ前記回路基板の上側に位置することを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記筐体（４００）は前記回路基板（５００’、５００’’、５００’’’）に対向する側に突起（４０２０）を備え、前記回路基板に対向する前記突起の境界面が、それぞれ前記回路基板の上側に位置する段差（４０２１、４０２２、４０２３）となって伸長していることを特徴とする請求項３または４に記載のアセンブリ。
6. 前記プラグコネクタの実装状態において、連携する段差のそれぞれの組が前記回路基板の上側に位置するように、前記突起（４０２０）に配置された前記段差（４０２１、４０２２、４０２３）が、前記開口部（４００１）の前記境界面（４０１０）に配置された前記段差（４０１１、４０１２、４０１３）に対応することを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。
7. 前記プラグコネクタ（４００）が前記回路基板（５００、５００’、５００’’、５００’’’）との関係において、中心から外れて、または、正確に中心に、位置することを可能とするために、前記段差（４０１１、４０１２、４０１３、４０２１、４０２２、４０２３）が設置されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
8. 前記筐体は遮蔽（４９０）を備えることを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
9. 前記遮蔽は、前記筐体の外側を取り囲み、固定及び前記プラグコネクタとの接触の実現のために用いられる弾力性のある接触トング（４９１）を備えることを特徴とする請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）に適合された前記回路基板（２００；５００；８０１）の前記開口部は細長い開口部（２２０；５２０、５３０；８３０；８４０）であることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
11. 前記細長い開口部（２２０；５２０、５３０；８３０；８４０）は、特にその端部において、一部のみスルーホールめっきが施されていることを特徴とする請求項１０に記載のアセンブリ。
12. 前記細長い開口部（２２０；５２０、５３０；８３０；８４０）は、その端部においてスルーホールめっきを有する穿孔を備えることを特徴とする請求項１０に記載のアセンブリ。
13. 前記回路基板の平面に位置する前記接触要素（４２０）は、屈曲せず、前記細長い開口部（５２０）内に半田付けすることができるよう設置されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
14. 前記プラグコネクタ（１００；４００；８００）は、いくつかのレベルにおいて互いの上に配置されたいくつかの接触要素（１１０、１２０；４１０、４２０、４３０；８０５）からなることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一項に記載のアセンブリ。
15. 前記プラグコネクタ（１００；４００；８００）は、円形、多角形、楕円形、台形又は長方形の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。

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