JP2016115487A - 回路基板用電気コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】半田実装時においてコネクタと回路基板との熱膨張率の差によるコネクタの変形を最小限に抑えることにより、端子と回路基板の回路部との半田実装状態を良好に確保できる回路基板用電気コネクタを提供する。【解決手段】回路基板の実装面に半田実装される回路基板用電気コネクタ1,2において、回路基板の実装面に対して平行な一方向を配列方向として配列される複数の接続体10,110と、上記配列方向で複数の接続体10,110の配列範囲にわたって延び、該複数の接続体10,110を連結保持する連結部材80,150とを備え、接続体10,110は、相手コネクタに接続される端子及び該端子を保持する樹脂製の端子保持体を有し、互いに隣接する接続体10,110の側面同士間に隙間が形成されるように配列されており、連結部材80,150は、回路基板と同等の熱膨張係数の金属あるいは回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂で作られている。【選択図】図1

Description

本発明は回路基板の実装面に半田実装される回路基板用電気コネクタに関する。
一般に、回路基板用電気コネクタ(以下、単に「コネクタ」ともいう)は回路基板の実装面に配された状態で該回路基板とともにリフローされることにより上記実装面に半田実装される。半田実装時にコネクタが加熱されると、該コネクタのハウジングと回路基板との間の熱膨張率差に起因して、ハウジングに反りや捻じれ等の変形が生じることがある。例えば、ハウジングが直方体外形をなしている場合には、ハウジングの長手方向両端が浮き上がるような谷反り変形やハウジングの長手方向中間部が浮き上がるような山反り変形が生じることがある。
このようなハウジングの変形が生じると、該ハウジングの浮き上がり部分において、端子の接続部(回路基板の実装面の回路部に半田付けされる部分)が回路部から離間してしまい、リフローしても上記接続部と上記回路部とが接続不良となるおそれがある。また、リフロー後、溶融半田が所定の温度(例えば220℃)まで低下すると、ハウジングの反り変形が戻る前に、半田が固まって、ハウジングの反り変形が残ったまま端子の接続部が回路基板の回路部に固定されてしまう。さらに常温にまで低下すると、ハウジングがさらに反り変形から原形に戻ろうとすることにより、端子の接続部と回路基板の回路部との半田実装部分に常に残留応力が生じた状態となり、これは該半田実装部分の破壊につながるおそれがある。
したがって、回路基板用電気コネクタを半田実装する際には、リフローによるコネクタの変形に起因する半田実装部分への影響を最小限に抑えることが要求される。特許文献1では、実装面とは反対側となるコネクタの上面に金属板部材を取り付けた状態で半田実装を行うことにより、該金属板部材によってハウジングの反り変形を強制的に抑えることを開示している。具体的には、該金属板部材は、直方体外形のハウジングの長手方向両端側部分に対応する領域に板厚方向で撓みやすい撓み可能部が形成されており、半田実装時に、加熱されたハウジングの両端側部分が浮き上がろうとすると、該両端側部分に上記撓み可能部からの反力(ばね力)が上方から作用して、ハウジングの反りが規制されるようになっている。
特開2011−060590
しかし、特許文献1では、コネクタの半田実装に際して、上記撓み可能部を有する金属板部材を別途用意し、さらに半田実装後に該金属板部材を取り外す必要がある。また、特許文献1においても、コネクタのハウジングと回路基板との間に熱膨張率の差が存在していることには変わりがなく、半田実装時にハウジングの両端側部分を浮き上がらせようとする応力の発生を避けることはできない。したがって、例えばコネクタのハウジングの材料や形状等に起因して、上記両端側部分に生じる応力が過大であるような場合には、上記金属板部材の撓み可能部によってもハウジングの反りを規制しきれないおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑み、半田実装時においてコネクタと回路基板との熱膨張率の差によるコネクタの変形を最小限に抑えることにより、特許文献1のような金属板部材を用いずとも、端子と回路基板の回路部との半田実装状態を良好に確保できる回路基板用電気コネクタを提供することを課題とする。
本発明に係る回路基板用電気コネクタは、回路基板の実装面に半田実装される。
かかる回路基板用電気コネクタにおいて、本発明では、回路基板の実装面に対して平行な一方向を配列方向として配列される複数の接続体と、上記配列方向で上記複数の接続体の配列範囲にわたって延び、該複数の接続体を連結保持する連結部材とを備え、上記接続体は、相手コネクタに接続される端子及び該端子を保持する樹脂製の端子保持体を有し、互いに隣接する接続体の側面同士間に隙間が形成されるように配列されており、上記連結部材は、回路基板と同等の熱膨張係数の金属あるいは回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂で作られていることを特徴としている。
本発明に係る回路基板用電気コネクタの半田実装時において、接続体、連結部材そして回路基板のそれぞれが熱膨張する。本発明では、連結部材は、回路基板と同等の熱膨張係数の金属あるいは回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂で作られており、上記連結部材と上記回路基板との熱膨張率差がほとんどないので両者の熱膨張量がほぼ等しい。したがって、上記連結部材により保持される接続体の回路基板への実装部分には、熱膨張率差に起因する残留応力が生じないか、あるいは殆ど生じない。本発明では、「回路基板と同等の熱膨張係数」の「同等」とは、熱膨張係数が全く等しい場合に限られず、上記実装部分に生じる残留応力がコネクタの使用に際して許容できる範囲に収まる程度に近い熱膨張係数であればよい。
また、本発明に係る回路基板用電気コネクタは、複数の接続体が連結部材で連結保持されて構成されているので、半田実装時、上記複数の接続体自体が該接続体の配列方向にてそれぞれ小さな熱膨張量で上記隙間を狭めるように熱膨張する。上述のように複数の接続体を配列して回路基板用電気コネクタを構成することにより、コネクタ全体を見たとき、上記配列方向での全域にわたる範囲で分散するようにして該配列方向での接続体の変形が生じる。このとき、複数の接続体は隙間をもって配列されているので、熱膨張した接続体同士での当接力の発生が最小限に抑えられている。したがって、一つのハウジングで複数の端子が保持されている従来のコネクタのように、接続体が局部的に大きな熱膨張量で変形するようなことがない。
また、本発明では、各接続体の熱膨張量が上記隙間の寸法より小さい場合には、各接続体が熱膨張状態にあっても、隣接する接続体同士が当接することはなく、接続体同士の当接力による残留応力が端子と回路基板との半田実装部分に生じることはない。また、各接続体の熱膨張量が大きくて、上記熱膨張状態で隣接する接続体同士が当接したとしても、上記隙間が形成されていなかった場合と比べると、接続体が受ける当接力(外力)ひいては半田実装部分に生じる残留応力を小さく抑えることができる。
本発明において、複数の接続体は、隣接する接続体同士が、回路基板への実装による接続体の配列方向での接続体の熱膨張量よりも大きい寸法の隙間をもって配列されていてもよい。このように寸法の隙間をもって配列すると、半田実装時にて、各接続体は上記配列方向にて上記隙間の範囲内で熱膨張状態となるので、隣接する接続体同士が当接することがない。したがって、半田実装部分での残留応力の発生をより確実に防止できる。
本発明において、接続体の端子保持体は、該接続体の配列方向に突出する突部を側面に有しており、隣接する接続体の突部同士が互いに当接して上記接続体の位置規制が可能となっていてもよい。このとき、隣接する接続体の互いに当接し合う一対の突部は、一方の突部が、回路基板の実装面に対して直角な方向に見て接続体の配列方向に対して傾斜した傾斜面で他方の突部と当接するようになっていてもよい。突部同士を傾斜面で当接可能とすることにより、半田実装時にて、上記配列方向で接続体が熱膨張して上記突部同士が当接しても、その当接力は、上記配列方向に対して直角な方向へ向けても分散される。したがって、上記配列方向で接続体に作用する外力(当接力)ひいては半田実装部分での残留応力をより小さくできる。
本発明において、接続体の突部は、該接続体の両方の側面に複数ずつ設けられており、該接続体の配列方向に見たときに、一方の側面の少なくとも一つの突部が他方の側面の突部と異なる位置に設けられていてもよい。このような位置に突部を設けると、半田実装時、各接続体において、上記配列方向での熱膨張により、隣接する接続体から受けた当接力(外力)が反対側で隣接する接続体へ伝達されることを回避できる。例えば、一方の側面の突部が該一方の側面で隣接する接続体の突部からの当接力を受けた場合、該当接力を受けた接続体の他方の面には、上記当接力を受けた上記一方の側面の突部に対応する位置に突部は存在していない。したがって、上記当接力は、上記他方の側面で隣接する接続体へ伝達されることがなく、該他方の側面に沿った成分をもって分散される。この結果、上記配列方向で接続体に作用する外力(当接力)ひいては半田実装部分での残留応力をより小さくできる。
本発明では、連結部材が金属あるいは回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂で作られていることとしたので、リフローでの半田実装により熱膨張率差に起因して接続体と回路基板との実装部分に生じる残留応力を最小限に抑えることができる。また、複数の接続体が連結部材で連結保持されているので、接続体の配列方向での全域にわたる範囲で小さい熱膨張量で接続体の変形が生じることとなり、コネクタの局部に大きな熱膨張量での変形が生じることがない。また、隣接する接続体の側面同士間には隙間が形成されているので、熱膨張した接続体同士での当接力の発生を最小限に抑えられる。この結果、端子と回路基板の回路部との実装不良が生じることがないので半田実装状態を良好に確保できる。
本発明の第一実施形態に係る電気コネクタ組立体の斜視図であり、コネクタ嵌合前の状態を示している。 (A)は、図1のレセプタクルコネクタからレセプタクル側連結部材を抜き出した状態で示した該レセプタクルコネクタの斜視図であり、(B)は(A)のレセプタクル側連結部材の一部を拡大した斜視図である。 (A)は図1のプラグコネクタを上下反転させて示した斜視図であり、(B)は(A)のプラグコネクタからグランド板及びプラグ側連結部材を抜き出した状態で示した該プラグコネクタの斜視図であり、 (A)は図1のレセプタクルコネクタの一部及びこれに対応するプラグコネクタの一部の斜視図であり、コネクタ嵌合前の状態を示しており、(B)は(A)のプラグコネクタを上下反転させて示した斜視図である。 (A)は図1のレセプタクルコネクタの一部の斜視図であり、ケース体を分離させた状態で示しており、(B)は図4(A)のレセプタクルコネクタのコネクタ幅方向に対して直角な面での断面図であり、コネクタ幅方向でのケース体の端部寄り位置での断面を示している。 (A)はレセプタクル側接続体を示す斜視図であり、(B)は(A)のレセプタクル側接続体で保持されるレセプタクル端子の斜視図である。 (A)は図6(A)の接続体を短グランド板側から見た正面図であり、(B)は図6(A)のレセプタクル側接続体を長グランド板側から見た背面図である。 図7(A)のレセプタクル側接続体の断面図であり、(A)はA−A断面、(B)はB−B断面、(C)はC−C断面を示している。 レセプタクル側接続体に保持されるグランド板の斜視図であり、(A)は長グランド板、(B)は短グランド板を示している。 図4(A)のレセプタクルコネクタの底面図である。 (A)は図4(B)のプラグコネクタをコネクタ幅方向に見た側面図である。(B),(C)は図4(B)のプラグコネクタのコネクタ幅方向に対して直角な面での断面図であり、(B)は信号端子の位置での断面、(C)はグランド端子の位置での断面をし得している。 図4(A)の電気コネクタ組立体の信号端子の位置での断面図であり、(A)はコネクタ嵌合前の状態、(B)はコネクタ嵌合後の状態を示している。 電気コネクタ組立体がフローティングした状態を示す断面図であり、(A)は信号端子の位置での断面、(B)は信号端子同士間の位置での断面、(C)はケース体の端部寄り位置での断面を示している。 第二実施形態に係るレセプタクルコネクタの一部を示す底面図であり、互いに当接する一対の突部周辺を拡大して示している。
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態について説明する。
<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態に係る電気コネクタ組立体の斜視図であり、コネクタ嵌合前の状態を示している。第一実施形態に係るコネクタ組立体は、互いに嵌合接続されるレセプタクルコネクタ1とプラグコネクタ2とを有している。レセプタクルコネクタ1及びプラグコネクタ2は、それぞれ異なる回路基板(図示せず)の実装面上に配される回路基板用電気コネクタであり、各回路基板の実装面に対して直角な方向(図1での上下方向)を挿抜方向として互いに嵌合接続される。
本実施形態では、レセプタクルコネクタ1に対するプラグコネクタ2の嵌合方向、すなわち図1でプラグコネクタ2を下方へ向けて移動させる方向(図1の矢印参照)を「コネクタ嵌合方向」とし、その反対方向、すなわち図1での上方へ向かう方向を「コネクタ抜出方向」として説明する。
レセプタクルコネクタ1及びプラグコネクタ2がそれぞれ実装される回路基板は、樹脂製の板状部材の表面あるいは該板状部材の内部に金属製の回路部が配されて構成されている。上記板状部材の材料としては、例えば、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂を浸み込ませた、いわゆるFR4等の一般的な材料が挙げられ、上記回路部の材料としては、例えば、リン青銅等の一般的な銅合金が挙げられる。
[レセプタクルコネクタ1の構成]
本実施形態に係るレセプタクルコネクタ1は、図1に見られるように、回路基板(図示せず)の実装面に対して平行な一方向を長手方向として延びる直方体外形をなしており、該長手方向を配列方向として配列される複数のレセプタクル側接続体10と、互いに隣接する二つのレセプタクル側接続体10を一組として収容するケース体70と、上記配列方向で上記複数のレセプタクル側接続体10の配列範囲にわたって延び、該複数のレセプタクル側接続体10を連結保持する二つのレセプタクル側連結部材80(図2をも参照)とを備えている。該レセプタクルコネクタ1は、上記ケース体70内に収容される二つのレセプタクル側接続体10同士間の空間(後述の受入部76)で、プラグコネクタ2に設けられたプラグ側接続体110の嵌合部(後述の嵌合壁部122(図4(A),(B)参照))を受け入れるようになっている。
レセプタクル側接続体10は、図4(A)によく見られるように、レセプタクルコネクタ1の短手方向であるコネクタ幅方向に配列された複数のレセプタクル端子20と、該複数のレセプタクル端子20を一体モールド成形で配列保持する二つの端子保持体(後述の定置保持体30及び可動保持体40)と、レセプタクル側接続体10の配列方向でレセプタクル端子を挟んだ位置で互いに対面して配される二つグランド板(後述の長グランド板50及び短グランド板60)とを有している。本実施形態では、上記配列方向で隣接するレセプタクル側接続体10は、互いに対称をなすように配されている。
レセプタクル端子20は、図6(B)によく見られるように、上下方向に延びる金属帯状片を板厚方向で部分的に屈曲して作れられている。該レセプタクル端子20は、回路基板の実装面の回路部に半田接続される接続部21を下端部(一端部)に有し、プラグコネクタ2に設けられた後述のプラグ端子130に接触するための接触部22を上端部(他端部)に有している。また、レセプタクル端子20は、その下半部に、接続部21の上方で該接続部21に隣接する下側被保持部23と、該下側被保持部23の上方で該下側被保持部23に隣接する変形可能部24と、該変形可能部24の上方で該変形可能部24に隣接する上側被保持部25とを有している。
本実施形態では、図5(A),図6(A),図7(A),(B)に見られるように、各レセプタクル側接続体10で配列保持される複数のレセプタクル端子20のうち、一部のレセプタクル端子20は信号端子20Sとして使用され、残部のレセプタクル端子20はグランド端子20Gとして使用されている。該信号端子20Sと該グランド端子20Gとは所定の順序で配列されている。本実施形態では、互いに隣接する一対の信号端子20Sの両側にそれぞれグランド端子20Gが位置するように配列されており、上記一対の信号端子20Sには、互いにペアをなす高速差動信号が伝送されるようになっている。以下、レセプタクル端子20について、信号端子20Sとグランド端子20Gとを区別して説明する必要があるときは、信号端子20Sの各部の符号には「S」をグランド端子20Gの各部の符号には「G」を付すものとする。
接触部22は、図8(A),(B)によく見られるように、レセプタクル端子20の板厚方向で凸湾曲するように形成されて板厚方向に弾性を有しており、凸湾曲した板面でプラグ端子130と接圧をもって接触するようになっている。該接触部22は、後述するプラグコネクタ2のプラグ端子130の接触部132よりも幅広に形成されている。下側被保持部23は、端子保持体としての後述の定置保持体30によって保持される部分であり、下部が上記板厚方向で略クランク状に屈曲されて作られている。変形可能部24は、図6(B)に見られるように、下側被保持部23や後述の上側被保持部25よりも幅寸法が大きく形成されており、幅方向での中央域に板厚方向で貫通した孔部24Aが形成されている。このように孔部24Aが形成されていることにより、変形可能部24は、レセプタクル端子20の他の部位よりも上記板厚方向で容易に変形するようになっている。上側被保持部25は、端子保持体としての後述の可動保持体40によって保持される部分であり、図6(B)に見られるように、その下半部がレセプタクル端子20の他の部位よりも幅狭な幅狭部25Aとして形成されている。
既述したように、本実施形態に係るコネクタ組立体は高速信号の伝送に使用されるので、レセプタクル端子20の長手方向範囲にわたってインピーダンスの変化が小さく抑えられる、いわゆるインピーダンス整合が図られていることが強く要求される。本実施形態では、下側被保持部23は定置保持体30によって、そして上側被保持部25は可動保持体40によって、一体モールド成形により保持されており、それらの周面の少なくとも一部が覆われている。一方、変形可能部24は、その板厚方向で変形させる必要がある関係上、端子保持体で保持されておらず、全周面が空気中に露呈しており、その分、下側被保持部23や上側被保持部25よりもインピーダンスが大きくなる傾向にある。
本実施形態では、該変形可能部24を下側被保持部23や上側被保持部25よりも幅広としてインピーダンスを小さくすることにより、該下側被保持部23や上側被保持部25とのインピーダンスの整合が図られている。そして、孔部24Aを上記変形可能部24の幅の範囲内に形成することにより、該変形可能部24を幅広に維持してインピーダンスの整合を図りつつ、該変形可能部24を板厚方向で容易に変形可能としている。このように、レセプタクル端子20では、インピーダンスの整合性と変形可能部24の容易な変形との両方を確保できるようになっているので、本実施形態に係るレセプタクルコネクタ1は高速信号の伝送に使用できるようになっている。
本実施形態では、孔部24Aを形成することにより変形可能部24が容易に変形するようにしたが、これに代えて、例えば、変形可能部24の幅寸法の範囲内で該変形可能部24の板面から没した凹部を形成することとしてもよい。また、伝送される信号の周波数が低い等、厳密なインピーダンス整合が要求されない場合には、変形可能部を該変形可能部に隣接する他の部位よりも幅狭にすることで変形容易な部位として形成としてもよい。
また、本実施形態では、全てのレセプタクル端子20に変形可能部24が設けられているが、該変形可能部24を全てのレセプタクル端子20に設けることは必須ではなく、例えば、各接続体10において、端子列(レセプタクル端子20の幅方向で配列された該レセプタクル端子20の列)のうちの一部のレセプタクル端子20のみに変形可能部24を設けることとしてもよい。この場合、上記端子列の残部のレセプタクル端子20は、上記一部のレセプタクル端子20から孔部24を省略したような形状をなしている。
本実施形態では、レセプタクル側接続体10は複数のレセプタクル端子20を配列した端子列を有していることとしたが、レセプタクル側接続体10に端子が複数設けられていることは必須ではなく、各レセプタクル側接続体にレセプタクル端子を一つだけ設けて、該レセプタクル端子を例えば電源端子として使用してもよい。
端子保持体は、一つのレセプタクル側接続体10に設けられた全てのレセプタクル端子20の下側被保持部23を一体モールド成形で一括保持する定置保持体30と、上記全てのレセプタクル端子20の上側被保持部25を一体モールド成形で一括保持しコネクタ幅方向(端子幅方向)を回転軸線として定置保持体30に対して相対的な角変位が可能な可動保持体40とを有している。
定置保持体30は、樹脂等の電気絶縁材で作られており、図5(A)や図6(A)に見られるように、レセプタクル端子20の配列方向であるコネクタ幅方向に延びレセプタクル端子20の下側被保持部23を一体モールド成形により保持する保持部31と、該保持部31の両方の側面(レセプタクル側接続体10の配列方向に対して直角な平坦面)から突出する四角柱状の複数の突部32と、コネクタ幅方向での保持部31の両端部に連結され上下方向に延びる被保持壁33とを有している。
突部32は、図7(A),(B)によく見られるように、一方の側面に四つそして他方の側面に三つ形成されている(図10をも参照)。それぞれ側面の突部32は、コネクタ幅方向での両端部及び中間部に等間隔に位置している。つまり、一方の側面と突部32と他方の側面の突部32とは、接続体の配列方向(図7(A),(B)にて紙面に対して直角な方向)に見たときに、上記両端部では同位置に設けられ、上記中間部では異なる位置に設けられている(図10をも参照)。
既述したように、本実施形態では、隣接するレセプタクル側接続体10が互いに対称に配されているので、図10に見られるように、隣接し合うレセプタクル側接続体10同士は、一方の側面同士あるいは他方の側面同士が対面する。この互いに対面する側面の各突部32はそれぞれ対をなしており各対の突部32の突出頂面同士が上記レセプタクル側接続体10の配列方向で当接することにより、該配列方向でのレセプタクル側接続体10の位置が規制されるようになっている。各対の突部32同士は、レセプタクルコネクタ1の半田実装前において、突出頂面同士が当接していてもよく(図10参照)、また、突出頂面同士間に若干の隙間が形成されていてもよい。
被保持壁33は、図7(A),(B)に見られるように、上記配列方向に対して直角な板面をもち上下方向に延びる板状の被保持板部33Aと、該被保持板部33Aの上部の両板面から上記配列方向へ突出した規制部33B(図5(A)をも参照)とを有している。被保持板部33Aは、レセプタクル側連結部材80の保持溝部85(図2(B)参照)へ上方から圧入されることによって保持される。また、図7(A),(B)に見られるように、規制部33Bは、被保持板部33Aの板面のコネクタ幅方向外端寄りに位置しており、図5(A)に見られるように、コネクタ幅方向でのレセプタクル側連結部材80の外側位置で該レセプタクル側連結部材80の板面に対面することにより、コネクタ幅方向にてレセプタクル側連結部材80に対するレセプタクル側接続体10の位置ずれを規制している。
可動保持体40は、樹脂等の電気絶縁材で作られており、図6(A)や図7(A),(B)によく見られるようにレセプタクル端子20の配列方向であるコネクタ幅方向で端子配列範囲全域にわたって延び全てのレセプタクル端子20を一括保持する基保持部41(図8(C)をも参照)と、コネクタ幅方向で隣接する二つの信号端子20Sを跨いだ位置で基保持部41から下方に延びる複数の下方保持部42(図8(C)参照)と、コネクタ幅方向での基保持部41の両端位置で下方に延びる端保持部43(図6(A),図7(A),(B)参照)とを有している。
基保持部41は、図6(A)に見られるように、コネクタ幅方向での両端部(端子配列範囲の外側の部分)の上面が、ケース体70の下方への移動を規制するための規制面41Aとして形成されている(図5(B)をも参照)。下方保持部42は、二つの信号端子20Sを跨いだ位置に設けられており、該二つの信号端子20Sの幅狭部25Aの互いに隣接する側端部(上下方向に延びる部分)を保持しており、該側端部の側端面(板厚面)及び両板面を覆っている。また、該下方保持部42には、該下方保持部42の板面(レセプタクル端子20の配列方向に対して直角な面)から該配列方向へ突出する保持突部44が設けられており、後述するように、該保持突部44によってグランド板50,60が保持されるようになっている(図8(C)参照)。端保持部43は、端子配列範囲の両端に位置するグランド端子20Gの外側の側端部を保持している。また、該保持突部44の突出頂部は、後述するように、ケース体70が変位した際に該ケース体70から押圧力を受ける受圧部44Aとして機能する(図13(B)参照)。
このように本実施形態に係るレセプタクルコネクタ1は、複数のレセプタクル側接続体10が配列されており、各レセプタクル側接続体10にそれぞれ端子列が設けられているとともに、各端子列のレセプタクル端子20の上側被保持部25が端子列毎に可動保持体40によって一括保持されている。つまり、本実施形態では、従来のような一つの保持体によって複数の端子列にわたって端子が一括保持されているコネクタとは異なり、端子列毎に独立して端子の変位が可能となっている。
本実施形態では、上述したように、各レセプタクル側接続体10において、端子列の全ての端子が可動保持体40によって一括保持されているが、全ての端子が一括保持されていることは必須ではない。例えば、上記端子列をなす複数の端子が、複数本ずつ一括保持されていてもよく、また、一本ずつ別個に保持されていてもよい。
長グランド板50は、金属板部材を打ち抜いて板厚方向に屈曲して作られている。該長グランド板50は、図5(A)や図9(A)に見られるように、上下方向を長手方向として延びコネクタ幅方向に配列された複数の長覆板部51と、該長覆板部51の配列範囲の両外側で上下方向に延びる端条部52とを有しており、該長覆板部51同士がそして長覆板部51と端条部52とが互いに連結されて構成されている。
長覆板部51は、上下方向では、図7(B)や図8(C)によく見られるように、レセプタクル端子20の接触部22と下側被保持部23との間の範囲に対応して延びており、コネクタ幅方向では、図7(B)によく見られるように、隣接し合う二つ信号端子20Sに対応する範囲に延びている。図9(A)に見られるように、該長覆板部51は、上半部のコネクタ幅方向中央域に、下端が自由端をなす片持ち梁状の取付片51Aが切り起こされて形成されている。該取付片51Aは、下方へ向かうにつれて長覆板部51の板厚方向でレセプタクル端子20から離れる方向へ傾斜して延び上記板厚方向で弾性変形可能となっていて、後述するようにケース体70に対する取付部として機能する(図4(A)参照)。また、該長覆板部51は、下半部の略中央域に、可動保持体40の保持突部44によって保持されるための孔部51Bが貫通形成されている。長グランド板50は、可動保持体40の保持突部44が上記孔部51Bに挿通された状態で熱融着(熱かしめ)されることにより、該可動保持体40に保持されている(図8(C)参照)。
端条部52は、図7(B)に見られるように、コネクタ幅方向での可動保持体40の端保持部43に対応する位置で、長覆板部51の下半部に対応する範囲で上下方向に延びている。
図5(A)や図9(A)に見られるように、該長覆板部51同士はそして長覆板部51と端条部52とは、上下方向での三位置で連結部によって互いに連結されている。図5(A)に見られるように、これらの連結部は、コネクタ幅方向でグランド端子20Gの位置に設けられている。最上位置の連結部及び最下位置の連結部は、板厚方向でグランド端子20G側へ向けて突出するように屈曲されており、その突出頂面(平坦面)が該グランド端子20Gの板面に接触するグランド接触部53として形成されている(図8(B)参照)。以下、上記最上位置のグランド接触部53を「上側グランド接触部53A」といい、上記最下位置のグランド接触部53を「下側グランド接触部53B」という。具体的には、図8(B)によく見られるように、上側グランド接触部53Aは、グランド端子20Gの上側被保持部25Gの直上位置に対応して設けられ、また、下側グランド接触部53Bは、上下方向でグランド端子20Gの変形可能部24Gの上半部及び幅狭部25Aの範囲に対応して設けられている。
短グランド板60は、長グランド板50と同様に、金属板部材を打ち抜いて板厚方向に屈曲して作られている。該短グランド板60は、図9(B)によく見られるように、既述の長グランド板50のグランド接触部53Bよりも上方の部分を該長グランド板50から省略したような形状をなしている。具体的には、該短グランド板60は、コネクタ幅方向に配列された複数の短覆板部61と、該短覆板部61の配列範囲の両外側に配された端条部62とを有しており、該短覆板部61同士がそして短覆板部61と端条部62とがグランド接触部63で連結されている。
短覆板部61は、図7(A)によく見られるように、コネクタ幅方向での隣接し合う二つの信号端子20Sに対応する範囲に位置しており、若干上端に寄った位置に、可動保持体40の保持突部44によって熱融着で保持されるための孔部61Bが貫通形成されている。また、該短覆板部61は、長覆板部51とは異なり、ケース体70への取付けのための取付片を有していない。
グランド接触部63は、図7(A)によく見られるように、コネクタ幅方向でのグランド端子20Gに対応する範囲に位置しており、図8(B)に見られるように、該グランド端子20G側へ突出した突出頂面(平坦面)で該グランド端子20Gの板面に接触するようになっている。
ケース体70は、樹脂等の電気絶縁材で作られており、図5(A)に見られるように、コネクタ幅方向を長手方向とする略直方体外形をなしている。該ケース体70は、コネクタ幅方向に延びる二つの側壁71と、レセプタクル側接続体10の配列方向に延び側壁71の端部同士を連結する二つの端壁72と、コネクタ幅方向での該端壁72の外側位置で該端壁72に隣接して位置し該端壁72の外面に連結された被規制壁部73とを有している。
また、ケース体70は、上記配列方向での中央位置で、互いに対向する端壁72同士間をコネクタ幅方向に延び該端壁72の下部同士を連結する中間壁75を有している(図10、図12及び図13を参照)。該中間壁75は、上下方向に貫通する貫通孔部75Aがコネクタ幅方向での複数位置に配列形成されている(図10参照)。
側壁71の内側面には、レセプタクル側接続体10を収容するための収容凹部71Aが形成されている(図12(A),(B)参照)。図5(A)に見られるように、該側壁71の上部には、レセプタクル端子20の上端部を収容するための複数の溝部71Bが配列形成されている。また、側壁71の内側面の上縁部には、上方へ向かうにつれて側壁71同士の対向方向(レセプタクル側接続体10の配列方向)で互いに離れるように傾斜する案内面71Cが形成されている。該案内面71Cは、後述するように、コネクタ嵌合過程にて、上記配列方向でプラグコネクタ2の嵌合部(後述の嵌合壁部122)を後述の受入部76へ向けて案内するようになっている。
また、側壁71には、長グランド板50の長覆板部51の取付片51Aに対応する位置に、該取付片51Aを受け入れるための取付孔部71Dが該側壁71の壁厚方向で貫通して形成されている。図4(A)に見られるように、該取付孔部71Dを形成する縁部のうちの下縁部が上記取付片51Aの下端部(自由端部)に係止することにより、ケース体70からのレセプタクル側接続体10の抜けが防止されている。また、コネクタ幅方向でレセプタクル側接続体10の規制面41A(図5(A)参照)に対応する位置にて、側壁71は、図5(B)に見られるように、壁厚方向で互いに隣接する外壁71Eと内壁71Fとを有しており、外壁71Eと内壁71Fとが上端部で連結されている。内壁71Fの下端は、外壁71Eの下端よりも上方に位置しており、該内壁71Fの下端面(上下方向に対して直角な面)は、上記規制面41Aと当接することによりケース体70の下方への移動が規制される被規制面71F−1として形成されている。
被規制壁部73は、図4(A)に見られるように、その下部で端壁72の外面の上下方向中間部に連結されている。該被規制壁部73は、その内面(端壁72の外面と対面する壁面)から没するとともに下方に開放された被規制凹部73A(図12(A)参照)が形成されている。該被規制凹部73Aは、コネクタ幅方向に対して直角に拡がる凹部であり、レセプタクル側連結部材80の後述の長板部83を下方から受け入れるようになっている(図12(A)参照)。後述するように、該被規制凹部73Aを形成する内壁面のうち、レセプタクル側接続体10の配列方向(図12(A)での左右方向)に対して直角な面は、上記長板部83の側縁と当接可能となっており、これによって、コネクタ幅方向(図12(A)での紙面に対して直角な方向)を回転軸線とするケース体70の所定量以上の角変位が規制されるようになっている。また、被規制壁部73と端壁72との間で上記配列方向及び上方に開放されて形成されたスリット74(図4(A)参照)は、コネクタ嵌合状態にて、プラグコネクタ2の後述のプラグ側連結部材150を受け入れるようになっている。
レセプタクル側連結部材80は、図1及び図2(A)によく見られるように、上記配列方向に延びる金属板部材を打ち抜くとともに板厚方向に屈曲して作られており、その板面がコネクタ幅方向に対して直角をなす姿勢で、コネクタ幅方向でのレセプタクル側接続体10の両端側位置に配されている。該レセプタクル側連結部材80は、上記配列方向でレセプタクル側接続体10の配列範囲の全域にわたって延び、後述するように全てのレセプタクル側接続体10を連結保持している。本実施形態では、レセプタクル側連結部材80は、回路基板と同等の熱膨張係数の金属、例えばリン青銅等の一般的な銅合金で作られている。
レセプタクル側連結部材80は、上記配列方向でレセプタクル側接続体10の配列範囲の全域にわたって直状に延びる直状基部81と、該直状基部81の上縁から上方へ起立し上記配列方向で所定間隔をもって交互に配される短板部82及び長板部83と、上記配列方向での長板部83と同位置で直状基部81の下縁からコネクタ幅方向外方へ延びる半田固定部84とを有している。
短板部82は、互いに隣接するケース体70同士間に対応する位置に設けられており、定置保持体30の被保持壁33とほぼ同じ高さ寸法で延びている。図2(B)に見られるように、該短板部82には上下方向に延びる孔部82Aが板厚方向に貫通して形成されており、該孔部82Aの両側に位置する短腕部82Bが形成されている。
また、長板部83は、各ケース体70に対応する位置に設けられており、図2(B)に見られるように、上下方向では短板部82よりも高く形成され、上記配列方向ではケース体70の被規制壁部73の被規制凹部73Aよりも若干小さく形成されている(図5(B)参照)。該長板部83には上下方向に延びる孔部83Aが板厚方向に貫通して形成されており、該孔部83Aの両側に位置する長腕部83Bが形成されている。両長腕部83Bは、その上端部の外側縁が、上方へ向かうにつれて互いに近づくように傾斜する傾斜縁をなしている。
長板部83の上半部は、後述するようにケース体70の上記被規制凹部73A内に下方から収容される(図5(B)参照)。上述したように、長板部83は上記配列方向で被規制凹部73Aよりも若干小さいので、該配列方向にて該長板部83の上半部と被規制凹部73Aの内壁面との間に隙間が形成されている。そして、長腕部83Bの上端部の外側縁が傾斜縁をなしているので、上記隙間の範囲内にて、コネクタ幅方向を軸線としたケース体70の角変位、すなわち上記配列方向で該ケース体70が傾斜するような変位が可能となっている(図13(A)ないし(C)参照)。換言すると、長板部83の上記上半部は、ケース体70の所定量以上の上記角変位を規制する規制部として機能している。
半田固定部84は、回路基板の実装面の対応部に配され該対応部に半田接続により固定されるようになっている。該半田固定部84は、図2(B)によく見られるように、上下法方向に貫通する固定孔部84Aが形成されており、半田接続時に溶融半田が該固定孔部84A内に流れ込むことにより、上記対応部に対する固定強度が高められるようになっている。
図2(B)に見られるように、互いに隣接する短板部82と長板部83との間で上下方向に延びるとともに上方へ開口した溝部は、レセプタクル側接続体10の定置保持体30の被保持板部33Aを上方から受け入れて圧入保持するための保持溝部85として形成されている。
[レセプタクルコネクタ1の組立て]
このような構成のレセプタクルコネクタ1は、複数のレセプタクル側接続体10をレセプタクル側連結部材80で圧入保持して配列した後、互いに隣接する一対のレセプタクル側接続体10を一つのケース体70で収容するようにして、該ケース体70を各対のレセプタクル側接続体10に取り付けることにより組み立てられる。以下、レセプタクルコネクタ1の組立要領を詳述する。
まず、レセプタクル側接続体10を製造する。具体的には、コネクタ幅方向に配列されたレセプタクル端子20の下側被保持部23を定置保持体30で一体モールド成形により保持する。また、レセプタクル端子20の上側被保持部25を可動保持体40で一体モールド成形により保持する。これらの一体モールド成形の工程は、いずれが先に行われてもよく、また、同時に行われてもよい。次に、可動保持体40の一方の面側の保持突部44を長グランド板50の孔部51Bに挿通させてから、保持突部44を加熱して該保持突部44の突出端部を潰して拡径させることにより該保持突部44をグランド板50に熱融着させる(図8(C)参照)。また、可動保持体40の他方の面側の保持突部44を短グランド板60の孔部61Bに挿通させてから、上記長グランド板50と同じ要領で保持突部44を短グランド板60に熱融着させる(図8(C)参照)。この結果、グランド板50,60が可動保持体40によって保持され、レセプタクル側接続体10が完成する。本実施形態では、長グランド板50を保持する工程と短グランド板60を保持する工程とは同時に行われるが、これに代えて、いずれかの工程が先に行われてもよい。
次に、ケース体70を上下反転させた姿勢(案内面71Cが下方側に位置するような姿勢)とし、該ケース体70の二つの収容凹部71Aのそれぞれに、レセプタクル側接続体10を上方(案内面71Cとは反対側)から仮挿入する。このとき、ケース体70に仮挿入される一対のレセプタクル側接続体10は、レセプタクル端子20の接触部22の凸湾曲面が互いに対向するような向きで仮挿入される。仮挿入されたレセプタクル側接続体10はごく一部が収容凹部71Aに収容された状態で留まる。
次に、各レセプタクル側接続体10に対してレセプタクル側連結部材80を上方からもたらし、該レセプタクル側連結部材80の保持溝部85によって各レセプタクル側接続体10の定置保持体30の被保持板部33Aを仮保持させる。仮保持された状態において、被保持板部33Aはまだ保持溝部85に圧入されておらず、被保持板部33Aのごく一部が保持溝部85に進入した状態で留まっている。
そして、レセプタクル側接続体10及びレセプタクル側連結部材80を上方から同時に押し込む。このとき、レセプタクル側接続体10に設けられた長グランド板50の取付片51Aがケース体70の側壁71の内壁面に押圧されて弾性変位し、該側壁71の取付孔部71Dが該取付片51Aの位置に達すると、該取付片51Aが自由状態に戻って取付孔部71D内に進入する。この結果、レセプタクル側接続体10はケース体70の収容凹部71A内に収容されるとともに、取付片51Aの下端と取付孔部71Dの下縁部とが係止可能な状態となり、ケース体70からの抜けが防止される。該レセプタクル側接続体10の取付けは、該ケース体70の被規制面71F−1がレセプタクル側接続体10の規制面41Aと当接することにより完了する(図5(B)参照)。
また、レセプタクル側連結部材80が押し込まれると、レセプタクル側接続体10の被保持板部33Aがレセプタクル側連結部材80の保持溝部85内へ圧入されて保持される。本実施形態では、上記一対のレセプタクル側接続体10は、コネクタ幅方向に見て、レセプタクル側連結部材80の長板部83の両側に設けられた保持溝部85で保持されている。また、レセプタクル側連結部材80の長板部83がケース体70の被規制壁部73の被規制凹部73A内に上方から進入する。
ケース体70へのレセプタクル側接続体10及びレセプタクル側連結部材80の取付けが完了した状態で、該ケース体70内で二つのレセプタクル側接続体10同士間に形成される空間は、プラグコネクタ2に設けられた接続体110の嵌合部(後述の嵌合壁部122)を受け入れるための受入部76として形成される(図1、図2、図4(A)等を参照)。また、レセプタクル端子20の上端部はそれぞれケース体70の溝部71Bに収容される。また、可動保持体40の両方の側面に形成された保持突部44の突出頂面、すなわち受圧部44Aは、それぞれ側壁71の内側面あるいは中間壁75の側面に近接して対面する(図12(B)参照)。また、ケース体70の被規制壁部73の被規制凹部73A内にレセプタクル側連結部材80の長板部83の一部(図5(B)での上半部)が収容される。このようにして、ケース体70にレセプタクル側接続体10及びレセプタクル側連結部材80が取り付けられることにより、レセプタクルコネクタ1の組立てが完了する。
[プラグコネクタ2の構成]
次に、プラグコネクタ2の構成について説明する。図3(A)に見られるように、回路基板(図示せず)の実装面に対して平行な一方向を配列方向として配列される複数のプラグ側接続体110と、上記配列方向で上記複数のプラグ側接続体110の配列範囲にわたって延び、該複数の接続体110を連結保持する二つのプラグ側連結部材150とを備えている。本実施形態では、図3(A)に見られるように、上記複数のプラグ側接続体110は、隣接するプラグ側接続体110同士に隙間が形成されるように配列されており(図11(A)ないし(C)をも参照)、該隙間の寸法がプラグ側接続体110の熱膨張量よりも大きい寸法に設定されている。
プラグ側接続体110は、図3(A)に見られるように、コネクタ幅方向(レセプタクルコネクタ1のコネクタ幅方向と同じ方向)を長手方向として延びる電気絶縁材製の端子保持体としてのハウジング120と、該ハウジング120によってコネクタ幅方向に配列保持される複数のプラグ端子130と、ハウジング120に保持される二つのグランド板140(図3(B)参照)とを有している。
図4(A)によく見られるように、ハウジング120は、コネクタ幅方向を長手方向として延びていて、同方向でレセプタクルコネクタ1とほぼ同じ寸法で形成されている。図4(B)によく見られるように、ハウジング120は、該ハウジング120の下部なす基部121と、該基部121から上方へ向けて起立する嵌合壁部122とを有している。該嵌合壁部122は、レセプタクルコネクタ1の受入部76へ嵌入する嵌合部として形成されている。図4(B)に見られるように、該嵌合壁部122の上部は、両側面が上方へ向かうにつれて互いに近づくように傾斜した傾斜面が形成されており、コネクタ幅方向に見て先細り形状となっている。上記傾斜面は、コネクタ嵌合過程にて、既述のレセプタクル側接続体10の案内面71Cに案内される被案内面122Aとして形成されている。
また、ハウジング120には、上下方向に延びる複数の端子収容部123がコネクタ幅方向で等間隔をなして配列形成されており、該端子収容部123でプラグ端子130を収容保持するようになっている。図11(B),(C)に見られるように、端子収容部123は、上下方向での嵌合壁部122の範囲では、コネクタ幅方向に延びる該嵌合壁部122の両方の側面(プラグ側接続体110の配列方向に対して直角な面)に溝部として形成され、上下方向での基部121の範囲では、上記溝部に連通し該基部121を貫通する孔部として形成されている。また、後述のグランド端子130Gが収容される端子収容部123は、その溝底(上記配列方向に対して直角な内壁面)に、上記配列方向で内側へ向けて開口する開口部が形成されており、後述するグランド端子130Gの接触部132Gが上記開口部から露呈している。この結果、後述するように、グランド板140のグランド接触部141Aが、グランド端子130Gの接触部132Gと接触できるようになっている(図11(B)参照)。
プラグ端子130は、金属板部材を板厚方向に打ち抜いて作られており、全体形状が上下方向で直状に延びた帯片状をなしている。該プラグ端子130は、その板面が上記配列方向に対して直角となる姿勢でハウジング120の端子収容部123へ下方から圧入されて保持されて、コネクタ幅方向に配列されている。複数のプラグ端子130は、信号端子130Sまたはグランド端子130Gとして使用される。本実施形態では、該信号端子130S及びグランド端子130Gは、レセプタクルコネクタ1に設けられた信号端子20S及びグランド端子20Gの配列に対応して配列されている。具体的には、プラグ端子130は、互いに隣接する二つの信号端子130Sをグランド端子130Gが挟んで位置するように配列されている。以下、信号端子130Sとグランド端子130Gとを特に区別する必要がない場合には、単に「プラグ端子130」として構成を説明する。また、信号端子130Sとグランド端子130Gとを区別して説明する必要があるときは、信号端子130Sの各部の符号には「S」をグランド端子130Gの各部の符号には「G」を付すものとする。
図11(B),(C)によく見られるように、プラグ端子130は、ハウジング120の嵌合壁部122の両方の側面に設けられており、該嵌合壁部122の壁厚方向(プラグ側接続体110の配列方向)で該嵌合壁部122に対して対称な二列をなして設けられている。プラグ端子130は、図11(B),(C)に見られるように、回路基板の実装面の回路部に半田接続される接続部131を下端部(一端部)に有し、レセプタクルコネクタ1に設けられたレセプタクル端子20に接触するための接触部132を上端部(他端部)側に有し、ハウジング120の基部121で圧入保持される被保持部133によって接続部131と接触部132とが連結されている。図11(B),(C)に見られるように、接触部132は、端子収容部123の溝部内で上下方向に延びており、嵌合壁部122の側面から板面が露呈している。
グランド板140は、金属板部材にプレス加工および屈曲加工を施して作られている。該グランド板140は、図3(B)に見られるように、プラグ側接続体110の配列方向に対して直角な板面をもちコネクタ幅方向にてプラグ側接続体110のほぼ全域にわたって延びるグランド本体部141と、該グランド本体部141のコネクタ幅方向両端部の下縁から下方へ向けて延出するグランド脚部142とを有している。また、二つのグランド板140のうち一方のグランド板140は、後述する連結片部143をも有しており、該連結片部143によりグランド本体部141が後述のプラグ側連結部材150に連結されている。つまり、上記一方のグランド板140とプラグ側連結部材150とは、一体をなし同一部材として作られている。本実施形態では、グランド板140及び該プラグ側連結部材150は、回路基板と同等の熱膨張係数の金属、例えばリン青銅等の一般的な銅合金で作られている。
グランド本体部141は、図11(B),(C)に見られるように、ハウジング120の嵌合壁部122の内部、換言するとプラグ端子130の端子列同士間をコネクタ幅方向(図11(B),(C)の紙面に直角な方向)に延びている。つまり、グランド本体部141は、プラグ端子130の二つの板面のうち、接触部132の接触面と反対側に位置して設けられている。また、図11(B),(C)に見られるように、グランド本体部141は、上下方向でプラグ端子130の接触部132に対応する範囲に位置している。
グランド本体部141は、図11(C)に見られるように、プラグ端子130の配列方向でのグランド端子130Gと同位置にて、該グランド端子130G側へ向けて突出するとともに上下方向に延びるグランド接触部141Aが、プレス加工により形成されている(図3(B)をも参照)。図11(C)に見られるように、該グランド接触部141Aは、その突出頂面(平坦面)でグランド端子130Gの接触部132Gの板面に接触している。
本実施形態では、図3(B)及び図11(C)に見られるように、二つのグランド板140は、上記配列方向(嵌合壁部122の壁厚方向)でグランド接触部141Aが互いに反対側へ向けて突出するように対称をなした姿勢で設けられており、ハウジング120に一体モールド成形により保持されている。
グランド脚部142は、その下端で回路基板の対応グランド回路部(図示せず)と半田接続されるようになっている。
また、プラグ側連結部材150に連結されているグランド板140は、グランド本体部141の両端側に、プラグ側連結部材150とグランド本体部141とを連結する連結片部143が形成されている。該連結片部143は、図3(B)に見られるように、上方から見たときに、上下方向に対して直角な板面をもって略L字状に延びており、グランド本体部141の上縁とプラグ側連結部材150の上縁とを連結している。
プラグ側連結部材150は、図3(A)に見られるように、その板面がコネクタ幅方向に対して直角をなす姿勢で、コネクタ幅方向でのプラグ側接続体110の両端側位置に配され、上記配列方向でプラグ側接続体110の配列範囲の全域にわたって延びている。既述したように、該プラグ側連結部材150は、連結片部143を介して各プラグ側接続体110に設けられたグランド板140に連結されており、これによって、全てのプラグ側接続体110を連結保持している。
本実施形態では、各グランド板140同士はプラグ側連結部材150によって電気的に接続されているので、グランド効果を向上させることができる。さらには、プラグ側連結部材150は、その板面で、プラグ側接続体110の端面(コネクタ幅方向に対して直角な面)を覆っているので、シールド板としても使用できる。
また、本実施形態では、グランド板140とプラグ側連結部材150とが同一の金属板部材から一体的に作られていることとしたたが、このように同一部材で作られることは必須ではなく、該グランド板140と該プラグ側連結部材150とが異なる部材として別個に形成されることとしてもよい。
[プラグコネクタ2の組立て]
このような構成のプラグコネクタ2は、以下の要領で作られる。まず、二つのグランド板140のグランド本体部141の板面同士を上記配列方向で対面させた状態で一体モールド成形を行うことにより、これらのグランド本体部141をハウジング120で保持する。この一体モールド成形の際、プラグ側連結部材150が連結されているグランド板140は、連結片部143とプラグ側連結部材150との連結部分が屈曲されておらず、該プラグ側連結部材150の板面が上下方向に対して直角をなしている。
次に、連結片部143とプラグ側連結部材150との連結部分を板厚方向で直角に屈曲して該プラグ側連結部材150をハウジング120の端面に近接して対面させる(図3(A)参照)。そして、ハウジング120の端子収容部123にプラグ端子130を下方から圧入して保持させることにより、プラグコネクタ2が完成する。
[回路基板へのコネクタ1,2の実装]
次に、レセプタクルコネクタ1及びプラグコネクタ2の回路基板への実装について説明する。レセプタクルコネクタ1は、全てのレセプタクル側接続体10に設けられたレセプタクル端子20の接続部21を回路基板の対応回路部へ半田接続するとともに、レセプタクル側連結部材80の半田固定部84を上記回路基板の対応部へ半田接続することにより、該回路基板に半田実装される。
レセプタクルコネクタ1の半田実装は、例えば、レセプタクルコネクタ1が回路基板の実装面に配された状態で該回路基板とともにリフローされることにより行われる。その半田実装時において、レセプタクル側接続体10(特に定置保持体30及び可動保持体40)、レセプタクル側連結部材80そして回路基板のそれぞれが熱膨張する。本実施形態では、レセプタクル側連結部材80が回路基板と同等の熱膨張係数の金属で作られていて、レセプタクル側連結部材80と上記回路基板との熱膨張率差がほとんどないので、両者の熱膨張量がほぼ等しい。したがって、レセプタクル側連結部材80により保持されるレセプタクル側接続体10の回路基板への実装部分には、熱膨張率差に起因する残留応力が生じないか、あるいは殆ど生じない。
また、レセプタクルコネクタ1は、複数のレセプタクル側接続体10がレセプタクル側連結部材80で連結保持されて構成されているので、半田実装時、上記複数のレセプタクル側接続体10の端子保持体(定置保持体30及び可動保持体40)自体がそれぞれ小さな熱膨張量で熱膨張する。つまり、コネクタ全体を見たとき、レセプタクル側接続体10の配列方向での全域にわたる範囲で分散するようにして該配列方向での端子保持体の変形が生じる。したがって、一つのハウジングで複数の端子が保持されている従来のコネクタのように、接続体が局部的に大きな熱膨張量で変形するようなことがない。この結果、レセプタクル端子20と回路基板の回路部との半田実装状態を良好に確保できる。
既述したように、定置保持体30は、上記配列方向での位置規制のための突部32が保持部31の側面から上記配列方向へ突出して形成されている。該定置保持体30は、レセプタクル端子20との一体モールド成形の際に作られるが、その一体モールド成形時において、溶融した電気絶縁材料(例えば樹脂材料)が成形金型内に注入されると、該電気絶縁材料は、上記突部32に対応する金型部分内では上記配列方向に流れることとなる。一般に、コネクタに利用される、ガラス繊維を含んだ樹脂等(LCP等)の電気絶縁材料は、溶融した材料の流れに沿った方向での熱膨張率が、該流れに対して直角な方向での熱膨張率と比べて極めて小さいことが知られている。したがって、上記配列方向に流された電気絶縁材料で形成された突部32は、その流れに沿った方向である上記配列方向での熱膨張率が小さく、また、その熱膨張率はレセプタクル側連結部材80の熱膨張率よりも小さい。したがって、半田実装時での上記配列方向での突部32の熱膨張量が小さくなるので、互いに当接する突部32の熱膨張がレセプタクルコネクタ1全体の上記配列方向での変形に与える影響を極力抑えることができる。
また、本実施形態では、レセプタクル側接続体10の両方の側面に複数ずつ設けられた突部32は、コネクタ幅方向での中間範囲(両端部を除いた範囲)にて、上記配列方向に見たときに、一方の側面の突部32と他方の側面の突部32とが異なる位置に設けられている。このように互いに異なる位置に突部32を設けると、半田実装時、各レセプタクル側接続体10において、上記配列方向での熱膨張により、隣接するレセプタクル側接続体10から受けた当接力(外力)が反対側で隣接するレセプタクル側接続体10へ伝達されることを回避できる。例えば、一方の側面の突部32が該一方の側面で隣接するレセプタクル側接続体10の突部32からの当接力を受けた場合、該当接力を受けたレセプタクル側接続体10の他方の面には、上記当接力を受けた上記一方の側面の突部32に対応する位置に突部が存在していない。したがって、上記当接力は、上記他方の側面で隣接するレセプタクル側接続体10へ伝達されることがなく、該他方の側面に沿った成分をもって分散される。この結果、上記配列方向でレセプタクル側接続体10に作用する外力(当接力)ひいては半田実装部分での残留応力をより小さくできる。
本実施形態では、レセプタクル側接続体10の一方の側面の突部32と他方の側面の突部32とが上記配列方向に見たときに異なる位置に設けられていることは必須ではなく、半田実装部分に生じる残留応力を十分に小さくできるのであれば、全ての突部32が同位置に設けられていてもよい。
プラグコネクタ2は、全てのプラグ側接続体110に設けられたプラグ端子130の接続部131及びグランド板140のグランド脚部142をそれぞれ回路基板の対応回路部へ半田接続することにより、該回路基板に半田実装される。
プラグコネクタ2の半田実装も、レセプタクルコネクタ1の場合と同様に、プラグコネクタ2が回路基板の実装面に配された状態で該回路基板とともにリフローされることにより行われる。また、本実施形態では、プラグ側連結部材150が回路基板と同等の熱膨張係数の金属で作られており、該プラグ側連結部材150と上記回路基板との熱膨張率差がほとんどないので両者の熱膨張量がほぼ等しい。したがって、プラグ側連結部材150により保持されるプラグ側接続体110の回路基板への実装部分には、熱膨張率差に起因する残留応力が生じないか、あるいは殆ど生じない。
また、プラグコネクタ2は、複数のプラグ側接続体110がプラグ側連結部材150で連結保持されて構成されているので、既述のレセプタクルコネクタ1の場合と同様に、コネクタ全体を見たとき、レセプタクル側接続体10の配列方向での全域にわたる範囲で分散するようにして該配列方向でのハウジング120の変形が生じる。この結果、プラグ端子130と回路基板の回路部との半田実装状態を良好に確保できる。
また、本実施形態では、隣接するプラグ側接続体110同士が、回路基板への実装によるプラグ側接続体110の配列方向での該プラグ側接続体110の熱膨張量よりも大きい寸法の隙間をもって配列されている。したがって、半田実装時にて、各プラグ側接続体110は上記配列方向にて上記隙間の範囲内で熱膨張状態となるので、隣接するプラグ側接続体110同士が当接することがない。この結果、コネクタ全体で見たときに接続体同士の当接によるコネクタの反りや捻じれを防止でき、半田実装部分での残留応力の発生をより確実に防止できる。
本実施形態では、連結部材80,150は回路基板と同等の熱膨張係数の金属で作られていることとしたが、これに代えて、例えば、連結部材が回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂で作られていてもよい。連結部材を該樹脂で作った場合においても、半田実装時での連結部材と回路基板との熱膨張量がほぼ等しくなり、接続体10,110の回路基板への実装部分に、熱膨張率差に起因する残留応力の発生を最小限に留めることができる。回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂としては、例えばクラレ社の9Tナイロン等のポリアミド系樹脂が挙げられる。
[コネクタ嵌合動作]
次に、それぞれ回路基板に実装されたレセプタクルコネクタ1とプラグコネクタ2との嵌合動作を説明する。まず、図1、図4(A)、図12(A)に示されるように、レセプタクルコネクタ1の受入部76が上方へ開口した姿勢とするとともに、プラグコネクタ2の嵌合壁部122(嵌合部)が基部121から下方へ向けて延びるような姿勢として該レセプタクルコネクタ1の上方位置へもたらす。そして、各プラグ側接続体110の嵌合壁部122を、それぞれ対応するケース体70の受入部76に対応させて位置させる。
次に、プラグコネクタ2を下方へ移動させて、各プラグ側接続体110をそれぞれ対応するレセプタクル側接続体10に上方から嵌合させる。このとき、各プラグ側接続体110の嵌合壁部122は、上記配列方向で対向する二つのレセプタクル側接続体10のレセプタクル端子20を互いに離れる方向に弾性変位させて、すなわちレセプタクル端子20同士間を押し広げるようにして、受入部76に進入する。また、プラグコネクタ2のプラグ側連結部材150がケース体のスリット74に進入する。
図12(B)に見られるように、レセプタクル側接続体10とプラグ側接続体110とが嵌合すると、レセプタクル端子20の接触部22とプラグ端子130の接触部132とが互いに接圧をもって接触して電気的に導通する。具体的には、信号端子20Sの接触部22Sが信号端子130Sの接触部132Sと接触し(図12(B)参照)、グランド端子20Gの接触部32Gがグランド端子130Gの接触部132Gと接触する。このようにして、全てのレセプタクル側接続体10とプラグ側接続体110とが嵌合することにより、レセプタクルコネクタ1とプラグコネクタ2との嵌合動作が完了する。
次に、レセプタクルコネクタ1とプラグコネクタ2との相対位置が接続体10,110
の配列方向でずれていた場合におけるコネクタ嵌合動作について説明する。コネクタ嵌合直前にてコネクタ1,2同士の相対位置が上記配列方向で若干ずれている場合には、コネクタ嵌合開始直後、まず、上方からもたらされた各プラグ側接続体110の嵌合壁部122の被案内面122Aがレセプタクルコネクタ1のケース体70の案内面71Cに当接する。さらにプラグコネクタ2を下方へ移動させると、該ケース体70が案内面71Cでプラグ側接続体110の被案内面122Aから、上記配列方向でプラグ側接続体110がずれている側へ向けた押圧力を受ける。その結果、ケース体70は、コネクタ幅方向を回転軸線として、プラグ側接続体110がずれている側へ傾斜するようにして、定置保持体30に対して相対的に角変位する。
ケース体70が上述のように角変位すると、該ケース体70内の二つのレセプタクル側接続体10は、可動保持体40の受圧部44Aが、ケース体70の側壁71あるいは中間壁75からの押圧力を受ける(図13(B)参照)。また、これと同時に、該可動保持体40は、長グランド板50を介して側壁71の外壁71Eから、あるいは短グランド板60を介して中間壁75からの押圧力を受ける(図13(C)参照)。
本実施形態では、既述したように、レセプタクル端子10の端子列(各レセプタクル側接続体10にてコネクタ幅方向で配列されたレセプタクル端子10の列)及び該端子列を保持する可動保持体40は、レセプタクル側接続体10毎に独立して上記配列方向での変位が可能となっている。したがって、上記可動保持体40の受圧部44Aが上記配列方向での上記押圧力を受けると、可動保持体40は、ずれの方向に直動変位するのではなく、図13(A)ないし(C)に見られるように、ケース体70に伴って定置保持体30に対して相対的に角変位する。
その結果、該可動保持体40の角変位に伴って、図13(B)に見られるように、可動保持体40に保持されているレセプタクル端子20の変形可能部24がその板厚方向で屈曲するように変形する。したがって、レセプタクル端子20は、変形可能部24を支点として、該変形可能部24から上端部(接触部22側の端部)にわたる部分が傾斜するように変位する。該変形可能部24の変形は弾性変形及び塑性変形のいずれであってもよい。このように、レセプタクルコネクタ1は、ケース体70を角変位させるとともに、該角変位にともなってレセプタクル側接続体10をも上記相対位置のずれの方向に変位させることにより、ずれに追従してフローティングすることとなる。
本実施形態では、レセプタクル端子20が傾斜するように変位するので、従来のように端子の接触部が傾斜することなくずれの方向で直動変位する場合と比べて、該ずれの方向でのレセプタクル端子20の接触部22の変位量が大きくなる。つまり、本実施形態によれば、端子の全長ひいてはコネクタを大きくすることなく、また、端子の形状を複雑にすることなく、大きいフローティング量を得ることができ、コネクタ同士の大きい位置ずれに対処できる。
また、本実施形態では、変形可能部24は、下側被保持部23と上側保持部25との間、換言すると固定保持体30と可動保持体40との間に位置することとなる。したがって、レセプタクル端子20は、固定保持体30で保持されている下側被保持部23及び可動保持体40で保持されている上側保持部25では撓むことがないので、フローティングの際、確実に変形可能部24に応力を集中させて該変形可能部24を屈曲変形させることができる。
このようにレセプタクルコネクタ1がフローティングする結果、プラグ側接続体110の嵌合壁部22がケース体70の案内面71Cによって受入部76内へ向けて案内され、プラグ端子130の接触部132がレセプタクル端子20の接触部22との接触可能位置へもたらされる。そして、プラグ側接続体110をさらに下方へ移動させることにより、コネクタ嵌合動作が完了する。図13(A)ないし(C)に見られるように、コネクタ嵌合動作の完了した状態においても、ケース体70およびレセプタクル側接続体10が傾斜した姿勢は維持されている。
本実施形態では、レセプタクルコネクタ1がコネクタ嵌合過程でフローティングすることとしたが、フローティングするのはコネクタ嵌合過程には限られない。例えば、コネクタ同士が正規の嵌合位置で嵌合した場合であっても、コネクタ嵌合状態において、コネクタ1,2が上記配列方向で不用意な外力を受けることがあり得る。コネクタ嵌合状態にて、このような外力によってコネクタ1,2同士の相対位置がずれた場合であっても、レセプタクルコネクタ1がそのずれの方向にフローティングすることにより、コネクタ1,2同士が電気的に接続された状態が良好に維持される。
本実施形態では、レセプタクル端子20の接触部22がプラグ端子130の接触部132よりも幅広に形成されている。したがって、コネクタ嵌合過程及びコネクタ嵌合状態にて、レセプタクル端子20とプラグ端子130との相対位置がコネクタ幅方向(端子の幅方向)でずれていても、プラグ端子130の接触部132がレセプタクル端子20の接触部22の幅の範囲内に位置しているのであれば、これらの接触部22,132同士を接触させることができる。本実施形態では、レセプタクル端子20の接触部22が幅広であることとしたが、これに代えて、プラグ端子の接触部が幅広であってもよく、また、両方の端子の接触部が幅広であってもよい。
また、本実施形態では、角変位したケース体70がレセプタクル側接続体10の可動保持体40の受圧部44Aを押圧することによりレセプタクル側端子20を変位させる。つまり、ケース体70が可動保持体40を介してレセプタクル端子20を間接的に押圧していたが、これに代えて、ケース体70がレセプタクル端子20を直接押圧して変位させるようになっていてもよい。
本実施形態では、コネクタ1,2同士の相対位置のずれに応じてケース体70が角変位することとしたが、これに代えて、例えば、ケース体70が、上記配列方向で直動変位するようになっていてもよく、また、上記角変位と上記直動変位の両方を含んだ変位をするようになっていてもてよい。
本実施形態では、レセプタクル端子20は板厚方向に変位するとともに板面でプラグ端子130と接触するようになっていたが、これに代えて、レセプタクル端子はその板面に平行な方向に変位するとともに板厚面(破断面)でプラグ端子と接触するようになっていてもよい。
また、本実施形態では、レセプタクル端子20の接触部22が凸湾曲していて弾性をもっており、プラグ端子130の接触部132には弾性がないこととしたが、これに代えて、レセプタクル端子の接触部とともに、あるいは該接触部に代えて、プラグ端子の接触部が弾性をもつようにしてもよい。また、本実施形態では、レセプタクル端子20は変形可能部24で変形できるようになっているので、レセプタクル端子の接触部22が弾性をもっていることは必須ではなく、仮に、該接触部22が弾性をもっていなくても、同じく弾性をもたないプラグ端子130の接触部132に対して接圧をもって接触することができる。
本実施形態では、回路基板の実装面に対して直角な方向をコネクタ嵌合方向とするコネクタ組立体に本発明を適用する形態について説明したが、これに代えて、本発明は、例えば、回路基板の実装面に対して平行な方向を嵌合方向とする、いわゆるライトアングルタイプのコネクタ組立体にも適用可能である。
<第二実施形態>
第一実施形態では、レセプタクルコネクタ1において対をなして互いに当接可能なレセプタクル側接続体10の突部32同士は同じ形状で作られていたが、第二実施形態は、当接可能な突部同士が異なる形状をなしており、この点で第一実施形態と異なっている。図14は、第二実施形態に係るレセプタクルコネクタ1の一部を拡大した底面図であり、互いに当接可能な突部を示している。この図14では、第一実施形態のレセプタクルコネクタ1の各部に対応する部分には、第一実施形態での符号に「200」を加えた符号が付されている。
本実施形態では、各レセプタクル側接続体210の一方の側面の突部232には後述の凸当接部232Aが形成されており、他方の側面の突部232’には後述の凹当接部232A’が形成されている。突部232は、第一実施形態の突部32の突出頂面から半円柱状の凸当接部232Aを突出させたような形状をなしている。該凸当接部232Aは上下方向(図14の紙面に対して直角な方向)に見て半円形状をなし上下方向に延びている。一方、該突部232と当接可能な突部232’は、第一実施形態の突部32の突出頂面にV字溝状の凹当接部232A’を形成したような形状をなしている。該凹当接部232A’は上下方向に見てV字状をなし上下方向に延びている。
互いに隣接するレセプタクル側接続体210同士間で互いに対向して対をなす突部232と突部232’は、図14に見られるように、凹当接部232A’内に凸当接部232Aが進入し、該凸当接部232Aの凸湾曲面が凹当接部232A’の溝内面、すなわちレセプタクル側接続体210の配列方向に対して傾斜した傾斜面に当接するようになっている。
このように突部232と突部232’とを傾斜面をもって当接可能とすることにより、半田実装時にて、上記配列方向でレセプタクル側接続体210が熱膨張して凸当接部232Aと凹当接部232A’とが当接しても、その当接力は、コネクタ幅方向(図14での上下方向)へ向けても分散される。したがって、上記配列方向でレセプタクル側接続体210に作用する当接力(外力)をより小さくできる。このように上記当接力を分散させることができれば、例えば、全ての突部がコネクタ幅方向で同位置に設けられているような場合であっても、半田実装部分での応力をより確実に小さくできる。
また、互いに当接し合う突部の形状は図14の形状に限られず、互いに当接し合う一対の突部のうち一方の突部が、上下方向(回路基板の実装面に対して直角な方向)に見て上記配列方向に対して傾斜した傾斜面で他方の突部と当接するような関係となっていればよい。このとき、一方の突部及び他方の突部のいずれかに傾斜面を形成してもよく、あるいは両方の突部に傾斜面を形成してもよい。
1 レセプタクルコネクタ 44A 受圧部
2 プラグコネクタ 70 ケース体
10,210 レセプタクル側接続体 71C 案内面
20 レセプタクル端子 80 レセプタクル側連結部材
21 接続部 110 プラグ側接続体
22 接触部 120 ハウジング(端子保持体)
24 変形可能部 130 プラグ端子
23 下側被保持部 131 接続部
25 上側被保持部 132 接触部
30 定置保持体(端子保持体) 150 プラグ側連結部材
40 可動保持体(端子保持体) 232,232’ 突部
32 突部

Claims (5)

  1. 回路基板の実装面に半田実装される回路基板用電気コネクタにおいて、
    回路基板の実装面に対して平行な一方向を配列方向として配列される複数の接続体と、
    上記配列方向で上記複数の接続体の配列範囲にわたって延び、該複数の接続体を連結保持する連結部材とを備え、
    上記接続体は、相手コネクタに接続される端子及び該端子を保持する樹脂製の端子保持体を有し、互いに隣接する接続体の側面同士間に隙間が形成されるように配列されており、
    上記連結部材は、回路基板と同等の熱膨張係数の金属あるいは回路基板と同等の熱膨張係数の樹脂で作られていることを特徴とする回路基板用電気コネクタ。
  2. 複数の接続体は、隣接する接続体同士が、回路基板への実装による接続体の配列方向での接続体の熱膨張量よりも大きい寸法の隙間をもって配列されていることとする請求項1に記載の回路基板用電気コネクタ。
  3. 接続体の端子保持体は、該接続体の配列方向に突出する突部を側面に有しており、隣接する接続体の突部同士が互いに当接して上記接続体の位置規制が可能となっていることとする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の回路基板用電気コネクタ。
  4. 隣接する接続体の互いに当接し合う一対の突部は、一方の突部が、回路基板の実装面に対して直角な方向に見て接続体の配列方向に対して傾斜した傾斜面で他方の突部と当接するようになっていることとする請求項3に記載の回路基板用電気コネクタ。
  5. 接続体の突部は、該接続体の両方の側面に複数ずつ設けられており、該接続体の配列方向に見たときに、一方の側面の少なくとも一つの突部が他方の側面の突部と異なる位置に設けられていることとする請求項3又は請求項4に記載の回路基板用電気コネクタ。
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