JP2016115549A - 圧接コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高周波回路等の電気的接続に適した圧接コネクタを提供する。【解決手段】水平方向に沿って平板状に延設された下側平板部１ｂと、下側平板部１ｂの周縁に位置する第１端部１ｂ１を折り曲げることにより上方向に延設され上下方向を中心として巻回され、上下方向に弾性を備えた第１バネ部１ｃと、を有する。下側平板部１ｂの中心を挟んで第１端部１ｂ１の反対側の周縁に位置する第２端部１ｂ２を折り曲げることにより上方向に延設され第１バネ部１ｃと同じ方向に巻回された第２バネ部１ｄをさらに備え、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとは、上下方向の幅寸法Ｗが水平方向の厚み寸法Ｔよりも大きい板バネ材からなり、第１バネ部１ｃは、下方へ向かう荷重を受けたときに第１端部１ｂ１側を支点として第２端部１ｂ２側に傾倒し、それにより第２バネ部１ｄと圧接するように配置された。【選択図】図３

Description

本発明は、小型の圧接コネクタに関し、特に、高周波回路等の電気的接続に適した圧接コネクタに関する。

近年、携帯機器の小型化と高機能化が進み、限られたスペースに高密度実装基板を取り付けるようになってきた。このため、小型で、且つ、取り付けや取り外しが容易な電気的接続が必要とされている。このような目的に、弾性を備えた接続端子を有する圧接コネクタを一方の基板に設け、他方の基板や部品に設けられた接点部と圧接コネクタとが圧接するように基板同士を配置する構造が増えている。

圧接コネクタは、上から押し付けられた接点部との電気的接続を、その押圧荷重によって行うものである。このような圧接コネクタとして、例えば、特許文献１には、ＩＣパッケージ用ソケットに使われるコンタクト部材が開示されている。

図１１は、特許文献１に記載のコンタクト部材２２０を示す図であり、図１１（ａ）は斜め上方からの斜視図、図１１（ｂ）は上方からの平面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）のＨ−Ｈ線で切断した断面図である。図１２は、上方から押圧された状態を示す図であり、図１２（ａ）は側面図、図１２（ｂ）は図１１（ｂ）に対応する平面図である。

コンタクト部材２２０は、弾性を有する導電性金属の帯状部材を、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、渦巻状に加工したものである。コンタクト部材２２０には、導体パターン２３７が複数本形成してある。この導体パターン２３７は、図１１（ｃ）に示すように、外周側ターン部２２２のうち内周側ターン部２２１に対向する面に凸条部を形成している。

コンタクト部材２２０は、周囲を例えばリング等で囲んで拡がらないように拘束し、且つ、突起部２３２を支えた状態で、第１の接点部２２６を下方に押し込むと、内周側ターン部２２１および外周側ターン部２２２が弾性的に撓んで圧縮される。このコンタクト部材２２０は、弾性的に撓まされて、軸線２２５の方向に図１２（ａ）に符号Ｆで示すばね力が発生する。このときに、内周側ターン部２２１は図１１（ｂ）に示す状態から図１２（ｂ）に示す状態になる方向に向かって撓み、その直径がＤ２からＤ１に大きくなるように変形されて、内周側ターン部２２１が外周側ターン部２２２と接触する。

よって、コンタクト部材２２０には、第１の接点部２２６から信号が伝播するＺ方向に延在する最短の経路が形成される。内周側ターン部２２１は外周側ターン部２２２の内周面に形成してある導体パターン２３７に接触し、接触が線接触的となり、内周側ターン部２２１と外周側ターン部２２２との電気的接触は上記の導体パターン２３７が形成されていない場合に比較して確実になされる。

特開２００８−０８４８７７号公報

しかしながら、この従来構造においては、下方へ向かう荷重を受けて変形しても、内周側ターン部はそれほど拡がらず、外周側ターン部との接触圧を高めることが困難であった。このため、従来の構造では、信号を伝播する最短の経路で短絡させるための電気的接触が得られていても、高周波回路等の電気的接続に適した接触圧で短絡させることができないという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、高周波回路等の電気的接続に適した圧接コネクタを提供することを目的とする。

本発明の圧接コネクタは、水平方向に沿って平板状に延設された下側平板部と、前記下側平板部の周縁に位置する第１端部を折り曲げることにより上方向に延設され上下方向を中心として巻回され、上下方向に弾性を備えた第１バネ部と、を有する圧接コネクタであって、前記下側平板部の中心を挟んで前記第１端部の反対側の周縁に位置する第２端部を折り曲げることにより上方向に延設され前記第１バネ部と同じ方向に巻回された第２バネ部をさらに備え、前記第１バネ部と前記第２バネ部とは、上下方向の幅寸法が水平方向の厚み寸法よりも大きい板バネ材からなり、前記第１バネ部は、下方へ向かう荷重を受けたときに前記第１端部側を支点として前記第２端部側に傾倒し、それにより前記第２バネ部と圧接するように配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、第１バネ部は、下方へ向かう荷重を受けて、弾性変形により第２バネ部に近づく方向に傾倒して、第１バネ部と第２バネ部とが接触するので、電気的接触が安定し、確実に短絡させることができる。

また、本発明の圧接コネクタにおいて、前記第２バネ部は、下方へ向かう荷重を受けたときに前記第２端部側を支点として前記第１端部側に傾倒することを特徴とする。

この構成によれば、第１バネ部と第２バネ部は、弾性変形により互いに近づく方向に傾倒して、第１バネ部と第２バネ部とがより強い接触圧で接触するので、電気的接触が安定し、確実に短絡させることができる。

また、本発明の圧接コネクタにおいて、水平方向に沿って平板状に延設された上側平板部と、前記上側平板部から上下方向に離間して配置された補助上側平板部と、を備え、前記第１バネ部は、前記第１端部側から上方向に延設された上端で前記上側平板部に連結され、前記第２バネ部は、前記第２端部側から上方向に延設された上端で前記補助上側平板部に連結されたことを特徴とする。

この構成によれば、上側平板部が第１バネ部に下方へ向かう荷重を伝え、上側平板部と補助上側平板部とが接触することによって補助上側平板部が第２バネ部に下方へ向かう荷重を伝え、第１バネ部と第２バネ部が互いに近づく方向に傾倒する。

また、本発明の圧接コネクタにおいて、前記第１バネ部と前記第２バネ部とが、上方からの平面視で矩形状に巻回されていることを特徴とする。

この構成によれば、略矩形状に巻回された第１バネ部と第２バネ部とすることにより、第１バネ部と第２バネ部とが接触する接触圧を、より強めることができる。

また、本発明の圧接コネクタにおいて、前記第１バネ部は、前記第２端部に近い距離で前記第２バネ部と圧接可能であることを特徴とする。

この構成によれば、第１バネ部は、下側平板部に近い距離で第２バネ部と接触するので、電気的な経路を短くすることができる。

本発明によれば、第１バネ部と第２バネ部とは、上下方向の幅寸法が水平方向の厚み寸法よりも大きい板バネ材からなり、第１バネ部は、下方へ向かう荷重を受けたときに第１端部側を支点として第２端部側に傾倒し、第２バネ部と圧接するように配置された。これにより、第１バネ部は、下方へ向かう荷重を受けて、弾性変形により第２バネ部に近づく方向に傾倒して、第１バネ部と第２バネ部とが接触するので、電気的接触が安定し、確実に短絡させることができる。したがって、高周波回路等の電気的接続に適した圧接コネクタを提供することができる。

本発明の実施形態の圧接コネクタを斜め上方から見た斜視図である。 図１とは反対方向の斜め上方から見た斜視図である。 本発明の実施形態の圧接コネクタを示す図であり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は正面図である。 下方へ向かう荷重を受けた状態における図１と同方向の斜め上方から見た斜視図である。 下方へ向かう荷重を受けた状態において、図１とは反対方向の斜め上方から見た斜視図である。 下方へ向かう荷重を受けた状態における圧接コネクタを示す図であり、図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は正面図である。 圧接コネクタの断面図であり、図７（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図７（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 第１変形例の圧接コネクタを斜め上方から見た斜視図である。 図８とは反対方向の斜め上方から見た斜視図である。 第１変形例の圧接コネクタを示す平面図である。 従来の圧接コネクタであるコンタクト部材を示す図であり、図１１（ａ）は斜め上方からの斜視図、図１１（ｂ）は上方からの平面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）のＨ−Ｈ線で切断した断面図である。 上方から押圧された状態を示す図であり、図１２（ａ）は側面図、図１２（ｂ）は図１１（ｂ）に対応する平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。

図１は、本発明の実施形態の圧接コネクタ１を斜め上方から見た斜視図である。なお、本明細書において、説明を分かりやすくするため、図１のＺ１側を上方、Ｚ２側を下方、Ｚ１−Ｚ２方向に直交するＸ−Ｙ平面を水平方向と呼称する。図２は、図１とは反対方向の斜め上方から見た斜視図である。図３は、本発明の実施形態の圧接コネクタ１を示す図であり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は正面図である。

本実施形態の圧接コネクタ１は、図１〜図３に示すように、水平方向に沿って平板状に延設された下側平板部１ｂと、下側平板部１ｂの周縁に位置する第１端部１ｂ１および第２端部１ｂ２からそれぞれ延設された第１バネ部１ｃおよび第２バネ部１ｄとを備える。第１バネ部１ｃは、第１端部１ｂ１を折り曲げることにより上方向に延設されて上下方向を中心として巻回され、上下方向に弾性を備えている。また、第１バネ部１ｃは、第１端部１ｂ１側から上方向に延設された上端で、上端折り曲げ部１ａ１から水平方向に沿って平板状に延設された上側平板部１ａに連結されている。同様に、第２バネ部１ｄは、第２端部１ｂ２を折り曲げることにより上方向に延設されて第１バネ部１ｃと同じ方向に巻回され、上下方向に弾性を備えている。なお、第２端部１ｂ２は、下側平板部１ｂの中心を挟んで第１端部１ｂ１の反対側の周縁に位置する。また、第２バネ部１ｄは、第２端部１ｂ２側から上方向に延設された上端で、上側平板部１ａから上下方向に離間して配置された補助上側平板部１ｈに連結されている。本実施形態では、図１〜図３に示すように、最上部に上側平板部１ａが配置され、その下側に離間して補助上側平板部１ｈが配置されている。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、第１バネ部１ｃは、上下方向の幅寸法Ｗが水平方向の厚み寸法Ｔよりも大きい板バネ材からなり、上方からの平面視で矩形状に巻回されている。同様に、第２バネ部１ｄは、上下方向の幅寸法Ｗが水平方向の厚み寸法Ｔよりも大きく、上方からの平面視で矩形状に巻回されている。また、外部から荷重を受けていない初期状態では、図３（ａ）に示すように、平面視で第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとの間隙Ｄが設けられて巻回されている。なお、この間隙Ｄは、後述する使用状態において第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとが弾性変形して接触するように設定される。

本実施形態の圧接コネクタ１は、１枚の金属板から打ち抜き加工と折り曲げ加工によって形成することができる。なお、本実施形態の圧接コネクタ１は、弾性変形による接触で上側平板部１ａに上から押し付けられた接点部との電気的接続を行うため、導電性の板バネ材が用いられている。より具体的には、リン青銅の金属板を使用することができる。また、導電性を高めるように、メッキ処理を行うことが好ましい。

次に、圧接コネクタ１の動作について説明する。図４は、下方へ向かう荷重を受けた状態における図１と同方向の斜め上方から見た斜視図である。図５は、下方へ向かう荷重を受けた状態において、図１とは反対方向の斜め上方から見た斜視図である。図６は、下方へ向かう荷重を受けた状態における圧接コネクタ１を示す図であり、図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は正面図である。図７は、圧接コネクタ１の断面図であり、図７（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図７（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

圧接コネクタ１が実際に使用される場合には、搭載される電子機器の回路基板の配線パターンに下側平板部１ｂが半田等で接続される。そして、上から他の回路基板やフレキシブル基板（ＦＰＣ）等に設けられた接点部が上側平板部１ａに押し付けられ、その荷重によって、圧接コネクタ１は図４〜図６に示すように弾性変形する。なお、この上下方向とは説明を分かりやすくするための表現であって、電子機器の使用状態や製造における向きを限定するものではない。

図１〜図３に示す初期状態から、図４〜図６に示す使用状態まで弾性変形する過程において、上側平板部１ａが下方へ向かう荷重を受けたときに、第１バネ部１ｃは上下方向の幅寸法Ｗが水平方向の厚み寸法Ｔよりも大きいので、第１端部１ｂ１側を支点として第２端部１ｂ２側に傾倒する。続いて、上側平板部１ａが補助上側平板部１ｈに接触し、補助上側平板部１ｈが受けた荷重によって第２バネ部１ｄは第２端部１ｂ２側を支点として第１端部１ｂ１側に傾倒する。上側平板部１ａと図示しない接点部との接触は、第１バネ部１ｃおよび第２バネ部１ｄが捩れるように弾性変形する板バネとして付勢するので、電気的接続を確実にすることができ、例えば、高周波回路等の電気的接続に適した接触圧を保持することが可能である。なお、第１バネ部１ｃの弾性変形に伴い、上側平板部１ａの突起部分の平面位置が移動するので、図示しない接点部との摺接することになり、電気的な接触をより安定させる効果も奏する。

さらに弾性変形すると、第１バネ部１ｃの第１端部１ｂ１側の第１側板部１ｃ１は、第２バネ部１ｄの第４側板部１ｄ２に接触する。同様に、第２バネ部１ｄの第２端部１ｂ２側の第３側板部１ｄ１は、第１バネ部１ｃの第２側板部１ｃ２に接触する。この接触後、引き続き、図４〜図６に示す使用状態まで弾性変形すると、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄの付勢力によって、接触圧をより強めることができる。

図７に示すように、図７（ａ）の初期状態では、上側平板部１ａと補助上側平板部１ｈは離間している。また、第１側板部１ｃ１と第４側板部１ｄ２は離間している。さらに、第２側板部１ｃ２と第３側板部１ｄ１は離間している。図７（ｂ）に示す使用状態では、上側平板部１ａと補助上側平板部１ｈ、第１側板部１ｃ１と第４側板部１ｄ２、第２側板部１ｃ２と第３側板部１ｄ１は、それぞれ接触し、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄの付勢力によって、強い接触圧で保持される。なお、略矩形状に巻回された第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとすることにより、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとが接触する接触圧を、より強めることができる。

また、図示しない接点部と接触している上側平板部１ａに連接した第１バネ部１ｃは、第２側板部１ｃ２で第２端部１ｂ２側の第３側板部１ｄ１に接触するので、下側平板部１ｂへの電気的な経路を短くすることができる。同様に、上側平板部１ａに接触した補助上側平板部１ｈから、第２バネ部１ｄは第４側板部１ｄ２で第１端部１ｂ１側の第１側板部１ｃ１に接触するので、下側平板部１ｂへの電気的な経路を短くすることができる。これにより、電気的接触が安定し、電気的な経路を確実に短絡させることができる。

なお、本実施形態の圧接コネクタ１は、ストッパ部１ｅが設けられており、図６（ｂ）に示す使用状態からさらに過剰に変形されてしまう虞がない。これにより、第１バネ部１ｃおよび第２バネ部１ｄの上下方向の変位量を制限することができ、第１バネ部１ｃおよび第２バネ部１ｄの破損を防止することができる。また、第１バネ部１ｃおよび第２バネ部１ｄが第１端部１ｂ１および第２端部１ｂ２以外の中間部分で下側平板部１ｂに当接して塑性変形してしまうことを防止することができる。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の圧接コネクタ１は、水平方向に沿って平板状に延設された下側平板部１ｂと、下側平板部１ｂの周縁に位置する第１端部１ｂ１を折り曲げることにより上方向に延設され上下方向を中心として巻回され、上下方向に弾性を備えた第１バネ部１ｃと、を有する。また、下側平板部１ｂの中心を挟んで第１端部１ｂ１の反対側の周縁に位置する第２端部１ｂ２を折り曲げることにより上方向に延設され第１バネ部１ｃと同じ方向に巻回された第２バネ部１ｄをさらに備える。そして、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとは、上下方向の幅寸法Ｗが水平方向の厚み寸法Ｔよりも大きい板バネ材からなり、第１バネ部１ｃは、下方へ向かう荷重を受けたときに第１端部１ｂ１側を支点として第２端部１ｂ２側に傾倒し、それにより第２バネ部１ｄと圧接するように配置される。

この構成によれば、第１バネ部１ｃは、下方へ向かう荷重を受けて、弾性変形により第２バネ部１ｄに近づく方向に傾倒して、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとが接触するので、電気的接触が安定し、確実に短絡させることができる。

また、本実施形態の圧接コネクタ１において、第２バネ部１ｄは、下方へ向かう荷重を受けたときに第２端部１ｂ２側を支点として第１端部１ｂ１側に傾倒する。

この構成によれば、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄは、弾性変形により互いに近づく方向に傾倒して、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとがより強い接触圧で接触するので、電気的接触が安定し、確実に短絡させることができる。

また、本実施形態の圧接コネクタ１において、水平方向に沿って平板状に延設された上側平板部１ａと、上側平板部１ａから上下方向に離間して配置された補助上側平板部１ｈと、を備える。そして、第１バネ部１ｃは、第１端部１ｂ１側から上方向に延設された上端で上側平板部１ａに連結され、第２バネ部１ｄは、第２端部１ｂ２側から上方向に延設された上端で補助上側平板部１ｈに連結される。

この構成によれば、上側平板部１ａが第１バネ部１ｃに下方へ向かう荷重を伝え、上側平板部１ａと補助上側平板部１ｈとが接触することによって補助上側平板部１ｈが第２バネ部１ｄに下方へ向かう荷重を伝え、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄが互いに近づく方向に傾倒する。

また、本実施形態の圧接コネクタ１において、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとが、上方からの平面視で矩形状に巻回されている。

この構成によれば、略矩形状に巻回された第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとすることにより、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとが接触する接触圧を、より強めることができる。

また、本実施形態の圧接コネクタ１において、第１バネ部１ｃは、第２端部１ｂ２に近い距離で第２バネ部１ｄと圧接可能である。

この構成によれば、第１バネ部１ｃは、下側平板部１ｂに近い距離で第２バネ部１ｄと接触するので、電気的な経路を短くすることができる。

以上のように、本発明の実施形態の圧接コネクタ１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、第１側板部１ｃ１と第４側板部１ｄ２、および、第２側板部１ｃ２と第３側板部１ｄ１がそれぞれ接触する位置に、凸部を設けるように変更してもよい。図８は、第１変形例の圧接コネクタ２を斜め上方から見た斜視図である。図９は、図８とは反対方向の斜め上方から見た斜視図である。図１０は、第１変形例の圧接コネクタ２を示す平面図である。図８〜図１０に示すように、第１側板部１ｃ１に設けた凸部１ｃ３と、第３側板部１ｄ１に設けた凸部１ｄ３が配置されたことによって、それぞれ第４側板部１ｄ２、第２側板部１ｃ２との接触を集中させて、接触圧を高めることができる。

（２）本実施形態において、上側平板部１ａから上下方向に離間して配置された補助上側平板部１ｈと、を備え、補助上側平板部１ｈへの荷重によって第２バネ部１ｄが変形する構成としたが、補助上側平板部１ｈを設けなくてもよい。例えば、上側平板部１ａの中央位置の下に第２バネ部１ｄの上端が配置されるように形成すればよい。

（３）本実施形態において、第２バネ部１ｄが傾倒する構成としたが、第１バネ部１ｃの傾倒のみによって接触する構成としてもよい。この場合、傾動によって接触する接触圧が確保できるように初期状態の間隙Ｄを狭めておくことが好ましい。

（４）本実施形態において、第１バネ部１ｃと第２バネ部１ｄとが、上方からの平面視で矩形状に巻回されているとしたが、略円形の渦巻形状であってもよい。この場合、傾動によって接触する接触圧が確保できるように初期状態の間隙Ｄを狭めておくことが好ましい。

１、２ 圧接コネクタ
１ａ 上側平板部
１ａ１ 上端折り曲げ部
１ｂ 下側平板部
１ｂ１ 第１端部
１ｂ２ 第２端部
１ｃ 第１バネ部
１ｃ１ 第１側板部
１ｃ２ 第２側板部
１ｃ３ 凸部
１ｄ 第２バネ部
１ｄ１ 第３側板部
１ｄ２ 第４側板部
１ｄ３ 凸部
１ｅ ストッパ部
１ｈ 補助上側平板部
Ｄ 間隙
Ｔ 厚み寸法
Ｗ 上下方向の幅寸法

Claims (5)

1. 水平方向に沿って平板状に延設された下側平板部と、
   前記下側平板部の周縁に位置する第１端部を折り曲げることにより上方向に延設され上下方向を中心として巻回され、上下方向に弾性を備えた第１バネ部と、を有する圧接コネクタであって、
   前記下側平板部の中心を挟んで前記第１端部の反対側の周縁に位置する第２端部を折り曲げることにより上方向に延設され前記第１バネ部と同じ方向に巻回された第２バネ部をさらに備え、
   前記第１バネ部と前記第２バネ部とは、上下方向の幅寸法が水平方向の厚み寸法よりも大きい板バネ材からなり、
   前記第１バネ部は、下方へ向かう荷重を受けたときに前記第１端部側を支点として前記第２端部側に傾倒し、それにより前記第２バネ部と圧接するように配置されたことを特徴とする圧接コネクタ。
2. 前記第２バネ部は、下方へ向かう荷重を受けたときに前記第２端部側を支点として前記第１端部側に傾倒することを特徴とする請求項１に記載の圧接コネクタ。
3. 水平方向に沿って平板状に延設された上側平板部と、前記上側平板部から上下方向に離間して配置された補助上側平板部と、を備え、
   前記第１バネ部は、前記第１端部側から上方向に延設された上端で前記上側平板部に連結され、
   前記第２バネ部は、前記第２端部側から上方向に延設された上端で前記補助上側平板部に連結されたことを特徴とする請求項２に記載の圧接コネクタ。
4. 前記第１バネ部と前記第２バネ部とが、上方からの平面視で矩形状に巻回されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧接コネクタ。
5. 前記第１バネ部は、前記第２端部に近い距離で前記第２バネ部と圧接可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧接コネクタ。