JP2015088401A - コネクター - Google Patents

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Abstract

【課題】 コンタクト間の良好な電気的接続を得ることができる基板対基板コネクターを提供する。【解決手段】 本発明の基板対基板コネクターは、雄型コネクター10と雌型コネクター20とを含む。雄型コネクター10は、一対の雄型コンタクト100A、100Bを含み、雌型コネクター20は、一対の雌型コンタクト200A、200Bを含む。雄型コンタクト100A、100Bは、弾性変形可能な突起部109A、109Bを含み、雌型コンタクト200A、200Bは、突起部109A、109Bと接触する接点部208A、208Bを含む。接点部208Bは、突起部109Bが移動する方向と直交する方向において傾斜する方向が異なる第1の傾斜面210Bと第2の傾斜面212Bとを有する。【選択図】 図7

Description

本発明は、基板、電子部品、半導体チップ等を接続するためのコネクターに関し、特に基板と基板とを接続するためのコネクターに関する。
パーソナルコンピュータ、遊技機等を初めとする電子装置には、複数の回路基板が実装されている。例えば、マザーボードには、複数の回路基板がコネクターを介して接続され、必要に応じて、それらの回路基板の着脱が可能になっている。
このような基板対基板コネクターは、例えば特許文献1に開示されている。この基板対基板コネクターは、長手方向に延在する突出部が形成されたベース部材および長手方向に整列されたコンタクトを含むプラグコネクターと、長手方向に開口が形成されたベース部材および長手方向に整列されたコンタクトを含むレセプタクルコネクターと、プラグコネクターの両側に設けられた操作レバー機構とを有する。操作レバー機構は、一対のレバーを含み、一対のレバーの回転方向に応じてプラグコネクターとレセプタクルコネクター間の着脱を行うものである。
特開2007−80641号公報
図1(A)は、従来の基板対基板コネクターの平面図、図1(B)は、そのA−A線断面図である。同図に示すように、基板対基板コネクター1は、雄型コネクター10と、雌型コネクター20とを含んで構成される。雄型コネクター10は、長手方向に整列された複数の雄型コンタクト12と、雄型コンタクト12を支持する雄型ボディ14と、雄型ボディ14の端部に取付けられ基板との固定を補助するタブ16とを有する。雌型コネクター20は、複数の雄型コンタクト12の各々と嵌合可能な複数の雌型コンタクト22と、長手方向に整列された雌型コンタクト22を支持する雌型ボディ24と、雌型ボディ24の端部に取付けられ基板との固定を補助するタブ26とを有する。
雄型コネクター10の長手方向に延びる挿入部18が雌型コネクター20の長手方向の延びる開口部28内に挿入されるとき、雄型コンタクト12が雌型コンタクト22に嵌合され、両コンタクト間に電気的導通が形成される。雄型コンタクト12は、片持ち梁状のバネ性を有する可動接点を備え、雌型コンタクト22は、静止接点を備え、雄型コンタクト12が雌型コンタクト22に接触されるとき、可動接点が静止接点に対し一定の荷重を与えながら移動する。この動作によって、雄型コンタクト12が雌型コンタクト22をワイピングし、雌型コンタクト12上に付着した異物を除去する。
しかしながら、コンタクト表面、ボディ等に異物が強固に付着していると、異物をワイピングによって完全に除去することができず、嵌合の際に雌雄のコンタクト間に異物が残ったまま接触されてしまう。このような異物の介在は、コンタクト間の良好な電気的導通の妨げとなり、接触不良を引き起こしてしまう。
本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、コンタクト間の良好な電気的接続を得ることができる基板対基板コネクターを提供する。
本発明に係るコネクターは、雄型のコンタクトと雌型のコンタクトとを接続可能なものであって、前記雄型のコンタクトは、端部に弾性変形可能な突起部を含み、前記雌型のコンタクトは、前記突起部と接触する接触面を含み、前記接触面は前記突起部の移動方向に延在され、前記接触面は、少なくとも前記突起部の移動方向と異なる第1の方向に傾斜する第1の傾斜面および第1の方向とは反対の第2の方向に傾斜する第2の傾斜面を有する。
好ましくは第1の傾斜面と第2の傾斜面とが連続し、第1の傾斜面と第2の傾斜面との間の段差には傾斜が形成されている。好ましくは第1の傾斜面の傾斜角は、第2の傾斜面の傾斜角と等しい。好ましくは第1の傾斜面および第2の傾斜面は、球面状の傾斜である。好ましくは一対の接触面が対向するように一対の雌型のコンタクトが配置され、一対の突起部が前記一対の接触面に接触するように一対の雄型のコンタクトが配置される。好ましくは前記一対の接触面が開口部の上面および底面に接するように支持され、前記一対の突起部が前記開口部内に挿入される挿入部の上面および底面に弾性的に支持される。好ましくはコネクターはさらに、雄型のコネクターと、雌型のコネクターとを含み、前記雄型のコネクターが複数の雄型のコンタクトと前記挿入部とを含み、前記雌型のコネクターが複数の雌型のコンタクトと前記開口部とを含み、前記挿入部が前記開口部内に挿入されるとき、複数の雄型のコンタクトの各々が複数の雌型のコンタクトの各々に接続される。好ましくは前記雄型のコネクターおよび前記雌型のコネクターは、前記雄型のコンタクトおよび雌型のコンタクトを介してそれぞれ基板が固定される。
本発明によれば、雌型のコンタクトの接触面に第1の傾斜面と第2の傾斜面を設けたことにより雄型のコンタクトの突起部によるワイピングを2次元的に行わせ、これにより、従来では除去することができなかったコンタクト表面に強固に付着した異物を取り除くことができる。
図1(A)は、基板対基板コネクターの概略平面図、図1(B)は、そのA−A線断面図である。 本発明の実施例に係る雄型ボディの背面図である。 本発明の実施例に係る雄型コンタクトの側面図である。 本発明の実施例に係る雌型ボディの背面図である。 本発明の実施例に係る雌型コンタクトの側面図である。 図6(A)は、本実施例に係る雌型コンタクトの斜視図、図6(B)は、そのB1−B1線断面図、図6(C)は、そのB2−B2線断面図である。 本実施例のコンタクト間のワイピング動作を説明する斜視図である。 本実施例のコンタクト間のワイピング動作を説明する断面図である。 本実施例の雄型コネクターと雌型コネクターの接続状態を表す断面図である。 本発明の実施例に係る雌型コネクターの変形例を示す断面図である。
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明は、雄型コンタクトと雌型コンタクトを有するコネクターに適用され、そのようなコネクターは、基板、電子部品、半導体パッケージなど種々のデバイスとの電気的インターフェースを提供する。本発明の好ましい態様として、基板対基板コネクターに適用される例を説明する。
本発明の実施例に係る基板対基板コネクターは、図1に示すような雄型のコネクター10と、雌型のコネクター20とを含んで構成されるが、そこに用いられる雄型コンタクトおよび雌型コンタクトは、従来の雄型コンタクトおよび雌型コンタクトと構成を異にする。
図2に、本実施例の雄型コネクター10の雄型ボディの背面図を示す。図1と同一構成については同一参照番号を付す。雄型コネクター10は、長手方向に延在する概ね矩形状の雄型ボディ14を含み、雄型ボディ14には、図3に示すような一対の雄型コンタクト100A、100Bを複数取付けるためのスリット状の複数のコンタクト取付け部30が形成される。複数のコンタクト取付け部30が雄型ボディ14の長手方向に配列され、1つのコンタクト取付け部30には、一対の雄型コンタクト100A、100Bが取付けられる。
コンタクト取付け部30は、一対の矩形状の開口32A、32Bを含み、開口32Aと開口32Bとの間に隔壁34が形成される。この隔壁34は、雄型ボディ14の挿入部18を構成する。開口32Aには、雄型コンタクト100Aが挿入され、開口32Bには、雄型コンタクト100Bが挿入される。コンタクト取付け部30はさらに、雄型コンタクト100A、100Bを整列させるための矩形状の溝36と、コンタクトの端部102Bを固定するための溝38とを含む。
図3(A)、(B)に一対の雄型コンタクト100A、100Bの側面図を示す。雄型コンタクト100Aは、例えば銅合金などの板状の金属をスタンピングすることにより形成される。雄型コンタクト100Aは、基部102Aと、基部102Aから直線状に延在する延在部104Aと、延在部104Aから略直角に折り曲げられた折曲部106Aと、折曲部106Aから幾分の傾斜を持つように片持ち梁状に延在する接点部108Aとを有する。基部102Aから接点部108Aまでの幅は概ね等しい。
基部102Aは、概略L字型を有し、その平坦な端部は、図示しない基板の電極パッド等に半田等によって接続される。接点部108Aは、折曲部106Aから片持ち梁となるように傾斜され、接点部108Aの中腹には突起部109Aが形成され、先端にも突起部107Aが形成される。突起部109Aは、例えば、接点部108Aを折り曲げることにより形成され、突起部109Aには、摩耗を防止するためのメッキ等が施されてもよい。より好ましい態様では、突起部109Aは、先端が尖るような形状、例えば球面状、円錐状、角錐状に加工されることが好ましく、これにより異物を除去するワイピング機能をより向上させることができる。突起部107Aも同様に折り曲げることにより形成され、突起部107Aは、後述するように隔壁34の上面S1と当接することで突起部109Aに一定の接圧を与えることができる。
延在部104Aが溝36内に収容され、かつ接点部108Aが開口32A内に挿入されたとき、折曲部106Aが開口30Aの側面間に圧入された状態にあり、突起部107Aが隔壁の上面S1に当接し、接点部108Aが隔壁34の上面S1から離間するように支持される。これにより接点部108Aの突起部109Aが可動接点として機能し得る。
雄型コンタクト100Bは、雄型コンタクト100Aと同様の構成を有する。すなわち、雄型コンタクト100Bは、例えば銅合金などの板状の金属をスタンピングすることにより形成され、基部102Bと、基部102Bから直線状に延在する延在部104Bと、延在部104Bから略直角に折り曲げられた折曲部106Bと、折曲部106Bから幾分の傾斜をもつように片持ち梁状に延在する接点部108Bとを有する。基部102Bから接点部108Bまでの幅は概ね等しく、その幅は、雄型コンタクト100Aの幅にほぼ等しい。
基部102Bは、概略L字型を有し、その平坦な端部は図示しない基板の電極パッド等に半田等によって接続される。接点部108Bは、折曲部106Bから片持ち梁となるように傾斜され、接点部108Bの中腹には突起部109Bが形成され、先端にも突起部107Bが形成される。突起部109Bは、例えば、接点部108Bを折り曲げることにより形成され、突起部109Bには、摩耗を防止するためのメッキ等が施されてもよい。より好ましい態様では、突起部109Bは、先端が尖るような形状、例えば球面状、円錐状、角錐状に加工されることが好ましく、これにより異物を除去するワイピング機能をより向上させることができる。突起部107Bも同様に折り曲げることにより形成され、突起部107Bは、後述するように隔壁34の底面S2と当接することで突起部109Bに一定の接圧を与えることができる。
延在部104Bが溝36内に収容され、かつ接点部108Bが開口32B内に挿入されたとき、折曲部106Bが開口30Bの側面間に圧入された状態にあり、突起部107Bが隔壁の底面S2に当接し、接点部108Bが隔壁34の底面S2から離間するように支持される。これにより接点部108Aの突起部109Aが可動接点として機能し得る。また、溝38内に挿入された基部102Bが雄型ボディの底面において基部102Aと反対方向に配置される。
こうして一対の雄型コンタクト100A、100Bがコンタクト取付け部30内に取付けられたとき、図1(B)に示すように挿入部18を構成する隔壁34の上下に弾性変形可能な一対の接点部108A、108Bが配置される。
図4に、本実施例の雌型コネクター20の雌型ボディの背面図を示す。雌型コネクター20は、長手方向に延在する概ね矩形状の雌型ボディ24を含み、雌型ボディ24には、雌型コンタクト200A、200Bを取付けるためのスリット状のコンタクト取付け部40が形成される。複数のコンタクト取付け部40は雌型ボディ24の長手方向に配列され、1つのコンタクト取付け部40には、一対の雌型コンタクト200A、200Bが取付けられる
コンタクト取付け部40は、一対の矩形状の開口42A、42Bを含み、開口42Aと開口42Bとの間に隔壁44が形成される。隔壁44は、挿入部18が開口部28内に挿入されたときのストッパー28Aを提供する(図9参照)。開口42Aには、雌型コンタクト200Aが挿入され、開口42Bには、雌型コンタクト200Bが挿入される。コンタクト取付け部40はさらに、雌型コンタクト200A、200Bを整列させるための矩形状の溝46と、コンタクトの端部202Bを固定するための溝48とを含む。
図5(A)、(B)に一対の雌型コンタクト200A、200Bを示す。雌型コンタクト200Aは、例えば銅合金などの板状の金属をスタンピングすることにより形成される。雌型コンタクト200Aは、基部202Aと、基部202Aから直線状に延在する延在部204Aと、延在部204Aから略直角に折り曲げられた折曲部206Aと、折曲部206Aからほぼ水平に延在する接点部208Aとを有する。基部202Aから接点部208Aまでの幅は概ね等しい。延在部204Aが溝46内に固定され、かつ接点部208Aが開口42A内に挿入されたとき、接点部208Aが開口部28の上面を押圧する。
雌型コンタクト200Bは、雌型コンタクト200Aと同様の構成を有する。すなわち、雌型コンタクト200Bは、例えば銅合金などの板状の金属から構成され、基部202Bと、基部202Bから直線状に延在する延在部204Bと、延在部204Bから略直角に折り曲げられた折曲部206Bと、折曲部206Bからほぼ水平に延在する接点部208Bとを有する。基部202Bから接点部208Bまでの幅は概ね等しく、その幅は、雌型コンタクト200Aの幅にほぼ等しい。延在部204Bが溝46内に固定され、かつ接点部208Bが開口42B内に挿入されたとき、接点部208Bが開口部28の底面を押圧し、溝48内に挿入された基部202Bが雌型ボディ24の底面において基部202Aと反対方向に配置される。
こうして一対の雌型コンタクト200A、200Bがコンタクト取付け部40内に取付けられたとき、図1(B)に示すように開口部28を構成する上下の面に一対の接点部208A、208Bが対向するように配置される。雄型コネクター10の挿入部18が雌型コネクター20の開口部28内に挿入されたとき、雄型コンタクト100A、100Bの接点部108A、108Bがそれぞれ雌型コンタクト200A、200Bの接点部208A、208Bに接触する。
図6(A)は、本実施例による雌型コンタクト200Bの斜視図、図6(B)、(C)は、そのB1−B線断面図、B2−B2線断面図である。雌型コンタクト200Bの接点部208Bは、その延在する方向(軸方向)に2つの傾斜面210B、212Bと平坦な面214Bとを含み、雄型コンタクト100Bの突起部109Bへの接触面を提供する。すなわち、傾斜面210B、212Bおよび平坦な面214Bは、雄型コンタクト100Bの突起部109Bが接点部208B上を移動する方向に延在される。傾斜面210Bは、軸方向、すなわち接点部108Bの移動方向とほぼ直交する方向に傾斜した表面を有し、軸方向に距離L1で延在する。さらに傾斜面210Bに連続して傾斜面212Bが形成される。傾斜面212Bは、傾斜面210Bと反対方向に傾斜した表面を有し、軸方向に距離L2で延在する。そして傾斜面212Bに連続して平坦な面214Bが形成される。
図6(B)に示すように、傾斜面210Bは、傾斜していない平坦な面214Bと比較して角度θ1で傾斜される。一方、傾斜面212Bは、図6(C)に示すように、傾斜していない平坦な面214Bと比較して角度θ2で傾斜する。但し、角度θ1とθ2の傾斜する方向は反対である。ある態様では、L1=L2、θ1=θ2となるように傾斜面210B、212Bが形成される。但し、これに限らず、傾斜面210B、212Bは、L1≠L1、θ1≠θ2の関係であってもよい。
なお、ここには図示しないが、もう一方の雌型コンタクト200Aの接点部208Aにも、同様の傾斜面210A、212Aが形成される。また、傾斜面210B、212B、および平坦な面214Bが軸方向に連続的に形成されたとき、それらの境界に段差が生じる。段差は、突起部109Bの移動の障害または摩擦となり得るため、段差が緩和されるように傾斜または曲面からなる緩和面230が形成される(図8を参照)。
次に、雄型コンタクトと雌型コンタクト間の接触およびワイピング動作について説明する。図7(A)、(B)、(C)は、雄型コンタクトが雌型コンタクト上を移動するときの斜視図、図8は、傾斜面210B、212Bと雄型コンタクト100Bの接点部108Bの突起部109Bの関係を示す断面図、図9は、雄型コネクター10と雌型コネクター20との接続状態を示す断面図である。
図1(B)に示すように雄型コネクター10の挿入部18が雌型コネクター20の開口部28内に挿入されるとき、一対の雄型コンタクト100A、100Bと一対の雌型コンタクト200A、200Bとの接触が開始される。また、図9に示すように、雄型ボディ14には、雄型コンタクト100A、100Bを介して基板300Aが接続され、雌型ボディ24には、雌型コンタクト200A、200Bを介して基板300Bが接続されている。
図7(A)は、1つの雄型コンタクト100Bの接点部108Bが雌型コンタクト200Bの接点部208B上を移動する様子を表している。まず、雄型コンタクト100Bの突起部109Bが、雌型コンタクト200Bの接点部208Bの端部と接触を開始する。このとき、突起部109Bが接点部208Bの略軸中心Cを移動するように設計されている。雄型コネクター10が雌型コネクター20に向けて移動されるに伴い、突起部109Bが雌型コンタクト200Bの接点部208B上を軸方向に向けて移動する。
図7(B)に示すように、雄型コンタクト100Bの突起部109Bが雌型コンタクト200Bの接点部208Bの傾斜面210Bに差し掛かると、突起部109Bは傾斜面210Bにより傾斜する方向の力F1を受ける(図8(A)を参照)。この力F1により突起部109Bの移動は、接点部208Bの軸中心Cから傾斜する方向へシフトされる。
突起部109Bが傾斜面210Bを通過した後、突起部109Bは、傾斜面212B上を移動される。このとき、突起部109Bは、図8(B)に示すように、傾斜面210Bのときと反対方向の力F2を受ける。この力F2により突起部109Bの移動は、接点部208Bの軸中心Cに戻るようにシフトされ、さらに軸中心Cから傾斜する方向へシフトされる。傾斜面210Bと傾斜面212B間の段差には緩和面230が形成されているので、仮に突起部109Bが段差上を通過する場合であっても、その移動に障害または大きな負荷が与えられることはない。
突起部109Bは、傾斜面212Bを通過した後、平坦な面214B上を移動する。傾斜面212Bと平坦な面214B間の段差にも緩和面232が形成されているので突起部109Bの移動が円滑化される。最終的に、雄型ボディ10の挿入部18が雌型ボディ14の開口部28内のストッパー28A(図9を参照)に当接したとき、雌雄のコネクター間の接続が完了する。
図7(C)に示す破線Wは、ワイピングの軌跡を示している。突起部109Bが傾斜面210B、212B上を移動するとき、ワイピング軌跡Wは、傾斜面210B、212Bの傾斜によってジグザグ状に蛇行し3次元的となる。このため、突起部109Bは、従来のワイピング軌跡Wが突起部109Bの移動方向と同じでときと比較して、接点部208B上に付着した異物をより効果的に取り除くことができる。このことは、雄型コンタクト100Aと雌型コンタクト200Aについても同様である。その結果、雄型コンタクト100A、100Bと雌型コンタクト200A、200B間の良好な電気的な接続を得ることができる。
上記例では、傾斜面210Bに連続して傾斜面212Bが形成されたが、傾斜面210Bと傾斜面212Bとの間に一定の距離の平坦な面が介在されてもよい。つまり、傾斜面210Bと傾斜面212Bとが必ずしも連続的に形成されなくてもよい。さらに傾斜面の数は、3つ以上であってもよいが、その場合、傾斜が交互に異なるように傾斜面が接続される。
また、傾斜面210Bの両側の側面の高さP1、P2は、図6(B)に示すように、P1<P2であり、傾斜面212Bの両側の側面の高さQ1、Q2は、図6(C)に示すように、Q1>Q2であるようにしてもよい。この場合、傾斜面210B、212Bの表面の傾斜はスタンピングにより形成される。ある態様では、P1=Q2、P2=Q1であるが、他の態様では、P1≠Q2、P2≠Q1であってもよい。さらに他の態様では、傾斜面210B、212Bが形成される側面の高さが、P1=P2、Q1=Q2であってもよく、この場合、傾斜面210B、212Bの表面の傾斜は、接点部208Bに捻りを加えることで形成される。
図10は、本実施例の雌型コンタクトの接点部の他の変形例を示す断面図である。図10(A)に示すように、傾斜面210B、212Bは、両側面に一定の平坦な面240、242を備えるものであってもよい。この場合、平坦な面240と242間には段差を緩和する傾斜面または曲面が形成される。さらに図10(B)に示すように、傾斜面210B、212Bの表面の傾斜は、直線状のスロープに限らず、曲線状の傾斜であってもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、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。
10:雄型コネクター
14:雄型ボディ
18:挿入部
20:雌型コネクター
24:雌型ボディ
28:開口部
28A:ストッパー
30:コンタクト取付け部
32A、32B:開口
34:隔壁
36、38:溝
40:コンタクト取付け部
42A、42B:開口
44:隔壁
46、48:溝
100A、100B:雄型コンタクト
102A、102B:基部
104A、104B:延在部
106A、106B:折曲部
108A、108B:接点部
109A、109B:突起部
200A、200B:雄型コンタクト
202A、202B:基部
204A、204B:延在部
206A、206B:折曲部
208A、208B:接点部
210B、212B:傾斜面
214B:平坦な面
230、232:緩和面
240、242:平坦な面

Claims (8)

  1. 雄型のコンタクトと雌型のコンタクトとを接続可能なコネクターであって、
    前記雄型のコンタクトは、端部に弾性変形可能な突起部を含み、
    前記雌型のコンタクトは、前記突起部と接触する接触面を含み、
    前記接触面は前記突起部の移動方向に延在され、前記接触面は、少なくとも前記突起部の移動方向と異なる第1の方向に傾斜する第1の傾斜面および第1の方向とは反対の第2の方向に傾斜する第2の傾斜面を有する、コネクター。
  2. 第1の傾斜面と第2の傾斜面とが連続し、第1の傾斜面と第2の傾斜面との間の段差には傾斜が形成されている、請求項1に記載のコネクター。
  3. 第1の傾斜面の傾斜角は、第2の傾斜面の傾斜角と等しい、請求項1または2に記載のコネクター
  4. 第1の傾斜面および第2の傾斜面は、球面状の傾斜である、請求項1ないし3いずれか1つに記載のコネクター。
  5. 一対の接触面が対向するように一対の雌型のコンタクトが配置され、一対の突起部が前記一対の接触面に接触するように一対の雄型のコンタクトが配置される、請求項1ないし4いずれか1つに記載のコネクター。
  6. 前記一対の接触面が開口部の上面および底面に接するように支持され、前記一対の突起部が前記開口部内に挿入される挿入部の上面および底面に弾性的に支持される、請求項1ないし5いずれか1つに記載のコネクター。
  7. コネクターはさらに、雄型のコネクターと、雌型のコネクターとを含み、
    前記雄型のコネクターが複数の雄型のコンタクトと前記挿入部とを含み、
    前記雌型のコネクターが複数の雌型のコンタクトと前記開口部とを含み、
    前記挿入部が前記開口部内に挿入されるとき、複数の雄型のコンタクトの各々が複数の雌型のコンタクトの各々に接続される、請求項1ないし6いずれか1つに記載のコネクター。
  8. 前記雄型のコネクターおよび前記雌型のコネクターは、前記雄型のコンタクトおよび雌型のコンタクトを介してそれぞれ基板が固定される、請求項1ないし7いずれか1つに記載のコネクター。
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