JP2017130324A - コネクタ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】低背化を維持したまま、嵌合時の電気接点の破損のおそれを低減させる正確な位置合わせと、嵌合の作業者にとって分かり易い位置合わせとの双方を実現する。
【解決手段】第１コネクタ１０と第２コネクタ２０はいずれも回路基板１００，２００に搭載される。各回路基板は、固定用の固定孔１０１，２０１を有する。第１コネクタ１０の差込孔１０Ｃには貫通孔１６Ａを有する案内部材１６が差し込まれている。嵌合時には、先ずは、案内部材１６が第２コネクタ２０の嵌入孔２０Ｃに入り込んで粗い位置決めがなされる。次いで、案内突起１２が案内部２２に嵌め合わされて精密な位置決めがなされる。その後、ピン状コンタクト１３が接触部２３に接触する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ピン状コンタクト、およびそのピン状コンタクトと導通する接触部をそれぞれの絶縁フィルム上に形成した一対のコネクタからなるコネクタ組立体に関する。

近年、様々な分野において、電気的な接続を担うコネクタの小型化、低背化、および多ピン化が求められている。これらの要求を満たすコネクタの１つとして、フレキシブル回路基板をベースとし、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術、およびめっきの技術を駆使して電気接点を形成したコネクタが提案されている（特許文献１）。

また、特許文献２には、一方のフレキシブル回路基板の一面に接続ピンおよび柱状突起が設けられ、他方のフレキシブル回路基板にパッド部が設けられたコネクタが開示されている。さらに、この他方のフレキシブル回路基板側には、柱状突起に対応するリング孔が形成された係合部材が固定配置されている。

特許４０５９５２２号公報 特開２００９−２７７５３４号公報

上掲の特許文献１で提案されている技術は、コネクタに関する、上記の小型化、低背化、および多ピン化の要求に適っている。しかしながら、小型化かつ多ピン化が進むと、互いに嵌合する一対のコネクタの位置合わせが容易ではなくなってくる。また、個々の電気接点は極めて小さくなり、精密に位置合わせをしてからでないと電気接点どうしがうまく結合されない。さらに、個々の電気接点は極めて小さいことから、機械的な力に弱い。このため、僅かでも位置ずれを生じたまま嵌合させようとすると、電気接点が容易に破損されるおそれがある。

また、上掲の特許文献２に提案された構造は、作業者にとって位置合わせがある程度分かりやすい構造となっている。しかしながら、その分、電気接点の微小化、小ピッチ化には限界があり、多ピン化の要請に反することになる。また、特許文献２に提案されたコネクタを回路基板に固定する場合、コネクタと回路基板とを合わせた総合の低背化が困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、低背化を維持したまま、嵌合時の電気接点の破損のおそれを低減させる正確な位置合わせと、嵌合の作業者にとって分かり易い位置合わせとの双方を実現したコネクタ組立体を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のコネクタ組立体は、
第１回路基板に搭載される第１コネクタと、第２回路基板に搭載される第２コネクタとを備え、
第１コネクタが、第１絶縁フィルムと、第１絶縁フィルム上に立設した案内突起およびピン状コンタクトと、第１回路基板と第２回路基板とを貫く固定具が挿通される第１回路基板に設けられた第１孔に連通する第２孔とを有し、
第２コネクタが、第２絶縁フィルムと、第２絶縁フィルムに穿設され第１コネクタとの嵌合時に上記案内突起が嵌入して第１コネクタを位置決めする案内部と、第１コネクタとの嵌合時に案内突起が案内部への嵌合を開始した後でピン状コンタクトへの接触を開始してピン状コンタクトと導通する接触部と、固定具が貫く第２回路基板に設けられた第３孔に連通する第４孔とを有し、さらに
第１コネクタが案内部材を備え、その案内部材は、上記固定具挿通用の第５孔を有し、第２孔に差し込まれた状態に固定され第２コネクタに向かって上記案内突起よりも高く突出し、第２コネクタとの嵌合時に第４孔に嵌入することを特徴とする。

上記案内部材は、案内突起よりも高く突出していて、第４孔との位置合わせが容易である。このため、本発明によれば、その案内部材を利用することで容易な嵌合作業が実現する。また、この案内部材は、固定具が貫く構造であり、低背化を維持したまま案内部材を備えることができる。さらに、本発明によれば、案内部材による位置合わせよりも嵌合が進むと、案内突起が案内部に案内されて正確な位置決めがなされる。このため、本発明によれば、嵌合時における電気接点（ピン状コンタクトや接触部）の破損のおそれが低減する。

また、本発明のコネクタ組立体において、上記案内部材が、第１コネクタと第２コネクタとの嵌合時に、第４孔を貫通しさらに第３孔に入り込む高さに突出した部材であることが好ましい。

上記案内部材が第３孔に入り込む高さを有するとその案内突起の突出量がさらに大きく、位置合わせがさらに分かり易く、嵌合の作業性がさらに向上する。

さらに、本発明のコネクタ組立体において、上記案内部材および上記ピン状コンタクトが互いにほぼ同一の高さに立設し、上記接触部が、第２絶縁フィルム上に面状に広がり第２絶縁フィルム上の孔と連通する接触孔が形成されてその接触孔の周縁が嵌合時の第１コネクタから離れる向きに屈曲した形状を有することで、第１コネクタとの嵌合時において案内突起が案内部への嵌合を開始した後で接触部がピン状コンタクトへの接触を開始する構成とすることが好ましい。

この構成を採用すると、低背化を維持したまま、案内突起と案内部とにより位置決めされてから、ピン状コンタクトと接触部が接触するという機能が実現する。

なお、本発明にいう案内部は、第２絶縁フィルムの外周から独立した開口の孔であってもよく、その外周に連続する、外方へ開放した切欠きであってもよく、あるいはそれらの孔や切欠きが混在していてもよい。

以上の本発明によれば、低背化を維持したまま、嵌合時の電気接点の破損のおそれを低減させる正確な位置合わせと、嵌合の作業者にとって分かり易い位置合わせとの双方を実現したコネクタ組立体が実現する。

本発明の一実施形態としてのコネクタ組立体を構成する第１コネクタの斜視図である。 図１に示す第１コネクタの、隅の一部分の拡大断面図である。 本発明の一実施形態としてのコネクタ組立体を構成する第２コネクタの斜視図である。 図３に示す第２コネクタの、隅の一部分の拡大断面図である。 第１コネクタと第２コネクタを互いに嵌合する姿勢で示した、本実施形態のコネクタ組立体の斜視図である。 各回路基板に搭載された状態の第１コネクタと第２コネクタを嵌合の姿勢に対面させて示した図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのコネクタ組立体を構成する第１コネクタの斜視図である。

この第１コネクタ１０は、回路基板１００（図６参照）に搭載される。そして、回路基板１００に搭載された状態で、後述する第２コネクタ２０（図３参照）と嵌合する。ここで、図１（Ａ）は、回路基板１００に接する側の面である裏面１０Ｂを上に向けて示した図である。また、図１（Ｂ）は、嵌合相手である第２コネクタ２０を向く面である表面１０Ａを上に向けて示した図である。

この図１に示す第１コネクタ１０は、第１絶縁フィルム１１と、その第１絶縁フィルム１１上に立設した案内突起１２およびピン状コンタクト１３を有する。

第１絶縁フィルム１１は、平板状に広がる矩形の、可撓性のある絶縁フィルムであり、ここではポリイミドフィルムが採用されている。また、案内突起１２は、この第１実施形態においては、矩形の第１絶縁フィルム１１の４隅に１つずつと、上下それぞれの長辺に沿う中央に１つずつの、合計６つ形成されている。また、ピン状コンタクト１３は、第１絶縁フィルム１１の、案内突起１２よりも内側に、２次元的に多数配列されている。ここで、案内突起１２とピン状コンタクト１３は、第１絶縁フィルム１１上にフォトリソグラフィー技術、エッチング技術、およびめっきの技術を使って同時に形成されており、したがって、それらは互いに同一の高さとなっている。

図２は、図１に示す第１コネクタの、隅の一部分の拡大断面図である。この図２は、図６（Ａ）に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う、左上隅の部分の断面を表わしている。また、この図２では、裏面１０Ｂが上向き、表面１０Ａが下向きの姿勢に示されている。

第１絶縁フィルム１１の表面１０Ａ側に、互いに同一高さの案内突起１２とピン状コンタクト１３が突き出ている。また、第１絶縁フィルム１１の裏面１０Ｂ側の、案内突起１２やピン状コンタクト１３に対応する位置には、回路基板１００への半田付け用のバンプ１２Ａ，１３Ａが形成されている。

ここで、ピン状コンタクト１３に対応するバンプ１３Ａは、第１絶縁フィルム１１に形成されている孔１１Ａを貫通してピン状コンタクト１３と一体につながっていて、ピン状コンタクト１３と回路基板１００上の配線（不図示）との接続を担っている。一方、案内突起１２の裏面１０Ｂ側のバンプ１２Ａはその途中が第１絶縁フィルム１１で区切られていて、案内突起１２とはつながっていない。これは、案内突起１２を回路基板１００上の配線に接続する必要がないからである。ただし、案内突起１２についても第１絶縁フィルム１１に孔を開けてバンプ１２Ａと繋いでもよい。また、第１絶縁フィルム１１の裏面側には、全面に絶縁コーティングが施された金属板（スティフナプレート）１４が配置される。金属板１４は、その第１絶縁フィルム１１に接着剤で貼り付けられている。

その金属板１４には、各バンプ１２Ａ，１３Ａに対応する位置に孔１４Ａが設けられている。それらの孔１４Ａは、バンプ１２Ａ，１３Ａの径よりも大きな径の孔である。

図１に戻って説明を続ける。

図１（Ａ）に示すように、この第１コネクタ１０の裏面１０Ｂ側には、位置決め用のバンプ１５が形成されている。これらのバンプ１５は、４角柱形状を有する。一方、金属板１４の、バンプ１５に対応する位置には、これらのバンプ１５が軽圧入で挿入される丸孔（不図示）が形成されている。これらのバンプ１５がそれらの丸孔に挿入されることにより、第１絶縁フィルム１１と金属板１４との間の位置決めがなされている。第１絶縁フィルム１１と金属板１４は、この位置合わせされた状態で、互いに接着されている。

ここで、これらのバンプ１５も、第１絶縁フィルム１１上にフォトリソグラフィー技術、エッチング技術、およびめっきの技術を使って案内突起１２やピン状コンタクト１３と同時に形成されており、したがって、それらと同一の高さを有する。

さらに、この第１コネクタ１０には、案内部材１６が備えられている。この案内部材１６は、貫通孔１６Ａを有する略円筒形状の部材であり、第１コネクタ１０に形成されている差込孔１０Ｃに差し込まれ第２コネクタ２０（図３参照）側に向かって、案内突起１２の突出量よりもはるかに大きな突出量で突き出ている。この差込孔１０Ｃは、第１絶縁フィルム１１と金属板１４との双方に連通する孔である。この差込孔１０Ｃは、本発明にいう第２孔の一例に相当する。また、案内部材１６に設けられている貫通孔１６Ａは、本発明にいう第５孔の一例に相当する。

この案内部材１６には、２つのフランジ１６Ｂが設けられている。これらのフランジ１６Ｂには孔（不図示）が設けられていて、その孔にバンプ１７が差し込まれている。ただし、ここではバンプ１７と表現したが、これらのバンプ１７は、バンプとしての本来の使い方ではなく、そのバンプ１７を使ったリベット絞めにより、この案内部材１６を第１絶縁フィルム１１および金属板１４に固定する役割を担っている。なお、このバンプ１７も他のバンプ１２Ａ，１３Ａ，１５と同一工程で作製され、リベット締めの前において同一の高さを有するバンプである。

図３は、本発明の一実施形態としてのコネクタ組立体を構成する第２コネクタの斜視図である。

図１に示した第１コネクタ１０が回路基板１００に搭載されるのと同様、この第２コネクタ２０も回路基板２００（図６参照）に搭載される。そして、この第２コネクタ２０も、回路基板２００に搭載された状態で、回路基板１００に搭載されている第１コネクタ１０と嵌合する。ここで、図３（Ａ）には、第１コネクタ１０と嵌合する側の面である表面２０Ａを上に向けた姿勢の第２コネクタ２０が示されている。また、図３（Ｂ）には、回路基板２００に接する側の裏面２０Ｂを上に向けた姿勢の第２コネクタ２０が示されている。

この図３に示す第２コネクタ２０は、第２絶縁フィルム２１と、案内部２２と、接触部２３とを有する。

第２絶縁フィルム２１は、図１に示す第１絶縁フィルム１１と同様、平板状に広がる矩形の、可撓性のある絶縁フィルムである。この第２絶縁フィルム２１も、ここではポリイミドフィルムが採用されている。

また、案内部２２は、図１に示す案内突起１２に対応して、矩形の第２絶縁フィルム２１の４隅に１つずつと、２つの長辺それぞれに沿う中央に１つずつとの、合計６つ形成されている。この案内部２２には、第１コネクタ１０との嵌合時に案内突起１２が嵌め合わされる。これらの嵌め合わせにより、第１コネクタ１０の、第２コネクタ２０に対する精確な位置決めがなされる。

また、接触部２３は、第２絶縁フィルム２１の、案内部２２よりも内側に、ピン状コンタクト１３の配列に対応して２次元的に多数配列されている。この接触部２３は、第１コネクタ１０との嵌合によりピン状コンタクト１３と電気的に導通することで、信号の伝達を担っているコンタクトである。

図４は、図３に示す第２コネクタの、隅の一部分の拡大断面図である。

この図４は、第１コネクタ１０の、図２に示す断面部分に対応する部分の断面を表わしている。また、この図４には、その対応する一部分が、第１コネクタ１０と嵌合する側の表面２０Ａを上向き、回路基板２００に搭載される側の裏面２０Ｂを下向きにした姿勢で示されている。

この図４には、案内部２２と接触部２３が１つずつ示されている。上述の通り、案内部２２には、第１コネクタ１０の案内突起１２が嵌め合わされて第１コネクタ１０と第２コネクタ２０との位置決めがなされる。

また、接触部２３は、第２絶縁フィルム２１上に面状に広がる、本実施形態では４片の薄い銅又は銅合金製の導電板２４で形成されている。そして、その導電板２４には、第２絶縁フィルム２１に形成された孔２１Ａと連通する接触孔２４Ａが形成されていて、その接触孔２４Ａの周縁が嵌合時の第１コネクタ１０から離れる向きに屈曲した形状となっている。接触部２３がこの形状を有することで、第１コネクタ１０との嵌合時に、案内突起１２が案内部２２に先ず嵌合を開始する。この嵌合により、第１コネクタ１０が第２コネクタ２０に対し位置決めされる。そして、案内突起１２が案内部２２に嵌入を開始した後、すなわち位置決めされた後で、ピン状コンタクト１３の接触部２３への接触が開始される。

ピン状コンタクト１３が、仮に位置ずれを生じたまま接触部２３に接触すると、接触部２３の導電板２４が塑性変形したり、あるいはピン状コンタクト１３が曲がったりするおそれがある。そうなると、接触不良が生じ易く、接触の信頼性が低下する。

本実施形態では、案内突起１２が案内部２２に先に嵌入を開始して位置決めされ、それよりも遅れて、ピン状コンタクト１３が接触部２３に接触を開始する。このように、本実施形態は、接触の信頼性が高度に維持される構造となっている。

この導電板２４は、図３（Ａ）に示すように、斜め横に延びた舌部２４Ｂを有し、第２絶縁フィルム２１の、その舌部２４Ｂに対応する位置に形成されているバイア（不図示）を通って裏面２０Ｂのバンプ２４Ｃに繋がっている。このバンプ２４Ｃが回路基板２００上の配線に半田付けされることで、接触部２３がその配線と電気的に接続される。

また、この第２コネクタ２０においても、第１コネクタ１０と同様、全面が絶縁コーティングされた金属板（スティフナプレート）２５が第２絶縁フィルム２１に接着剤で接着されている。

この金属板２５には、案内部２２や接触部２３に対応する各位置に切欠きないし孔２５Ａが形成されている。また、この金属板２５は、第２絶縁フィルム２１上に形成されている４角柱形状のバンプ２６が挿入される孔（不図示）を有する。そして、その孔にバンプ２６が軽圧入で挿入されることにより、第２絶縁フィルム２１と金属板２５とが位置合わせされている。第２絶縁フィルム２１と金属板２５は、この位置合わせされた状態で、互いに接着されている。

さらに、第２コネクタ２０には、図３に示すように、第１コネクタ１０に備えられている案内部材１６が嵌入する嵌入孔２０Ｃを有する。この嵌入孔２０Ｃは、第２絶縁フィルム２１と金属板２５との双方に連通する孔である。この嵌入孔２０Ｃは、本発明にいう第４孔の一例に相当する。

図５は、第１コネクタと第２コネクタを互いに嵌合する姿勢で示した、本実施形態のコネクタ組立体の斜視図である。ここで、図５（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、第１コネクタ１０を上にして示した斜視図、第２コネクタ２０を上にして示した斜視図である。

このコネクタ組立体３０を構成している第１コネクタ１０と第２コネクタ２０を互いに嵌合させるにあたっては、この図５に示すように、案内部材１６を嵌入孔２０Ｃに対面させ、６つの案内突起１２を６つの案内部２２に対面させ、その姿勢で互いを近づける。すると、案内部材１６が嵌入孔２０Ｃに嵌入し、各案内突起１２が各案内部２２に嵌め合わされる。

図６は、各回路基板に搭載された状態の第１コネクタと第２コネクタを嵌合の姿勢に対面させて示した図である。ただし、図６（Ｂ）は、回路基板１００，２００にそれぞれ搭載された状態の第１コネクタ１０と第２コネクタ２０の、嵌合の姿勢に向き合った状態の側面図である。さらに、図６（Ｃ）は、その向き合った状態における図６（Ａ）に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

第１コネクタ１０が搭載されている回路基板１００には、回路基板１００，２００どうしを固定するボルト等の固定具（不図示）を挿通させる固定孔１０１が形成されている。また、これと同様に、第２コネクタ２０が搭載されている回路基板２００にも、固定具が挿通される固定孔２０１が形成されている。これらの固定孔１０１，２０１は、本発明にいう、それぞれ第１孔、第３孔の一例に相当する。

第１コネクタ１０に備えられている案内部材１６は、第２コネクタ２０に向かって最も高く突き出ている。このため、第１コネクタ１０と第２コネクタ２０の嵌合にあたっては、先ずは、その案内部材１６が第２コネクタ２０の嵌入孔２０Ｃに入り込む。そして、本実施形態においては、この案内部材１６はさらに、この嵌入孔２０Ｃを貫通して、回路基板２００に形成されている固定孔２０１に入り込む。ただし、この案内部材１６は、回路基板２００の下面から突出しない高さに設定されている。本実施形態における第１コネクタ１０と第２コネクタ２０は、それらの双方が回路基板１００，２００に搭載されている。このため、第１コネクタ１０と第２コネクタ２０の嵌合にあたっては、それらの第１コネクタ１０，第２コネクタ２０を視認することができず、手探りに近い状態で嵌合させることになる。本実施形態では、第１コネクタ１０が、大きく突出した案内部材１６を備えているため、手探りに近い状態であっても、その案内部材１６を差込孔１０Ｃおよび固定孔２０１に容易に嵌め合わせることが可能である。

第１コネクタ１０と第２コネクタ２０とが嵌合の向きにさらに互いに近づくと、今度は第１コネクタ１０に設けられている案内突起１２が第２コネクタ２０の案内部２２に嵌まり込む。これにより、第１コネクタ１０と第２コネクタ２０が精密に位置合わせされる。

そして、第１コネクタ１０と第２コネクタ２０の嵌合がさらに進むと、今度はピン状コンタクト１３の、接触部２３への接触が開始される。

第１コネクタ１０と第２コネクタ２０が完全に嵌合すると、その状態で、回路基板１００と回路基板２００に固定孔１０１，２０１を貫くように固定具（不図示）が差し込まれて、回路基板１００と回路基板２００が互いに固定される。

ここで、本実施形態において、第１コネクタが案内部材を有し、第２コネクタが嵌入孔を有する。この組合せを逆にすることも考えられるが、その場合、第１コネクタ及び第２コネクタを手探りで嵌合させると、第２コネクタの案内部材と第１コネクタのピン状コンタクトとが衝突する。本実施形態においては、案内部材が第１コネクタに備えられているので、その不具合はない。

以上に説明した実施形態によれば、良好な作業性が確保されるとともにピン状コンタクト１３や接触部２３の破損のおそれが低減し、小型化、低背化、および多ピン化を実現した高信頼性のコネクタ組立体が実現する。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ピン状コンタクト１３は角ピン状であってもよいし、案内突起１２も角ピン状であってもよい。

また、上記の実施形態における案内突起１２および案内部２２は６か所に１つずつ設けられていたが、例えば各隅に複数設けられていてもよく、設ける位置や個数が制限されるものではない。

さらに、案内突起１２およびピン状コンタクト１３は、高さが完全に同一でなくてもよい。

また、第１および第２の絶縁フィルムは、ポリイミド製のみならず、液晶ポリマ（ＬＣＰ）等の他の樹脂製であってもよい。

１０ 第１コネクタ
１０Ｃ 差込孔（第２孔）
１１ 第１絶縁フィルム
１２ 案内突起
１３ ピン状コンタクト
１４ 金属板
１６ 案内部材
１６Ａ 貫通孔（第５孔）
２０ 第２コネクタ
２０Ｃ 嵌入孔（第４孔）
２１ 第２絶縁フィルム
２２ 案内部
２３ 接触部
２４ 導電板
２４Ａ 接触孔
２５ 金属板
３０ コネクタ組立体
１００ 回路基板（第１回路基板）
１０１ 固定孔（第１孔）
２００ 回路基板（第２回路基板）
２０１ 固定孔（第３孔）

Claims (3)

1. 第１回路基板に搭載される第１コネクタと、第２回路基板に搭載される第２コネクタとを備え、
   前記第１コネクタが、第１絶縁フィルムと、該第１絶縁フィルム上に立設した案内突起およびピン状コンタクトと、前記第１回路基板と前記第２回路基板とを貫く固定具が挿通される該第１回路基板に設けられた第１孔に連通する第２孔とを有し、
   前記第２コネクタが、第２絶縁フィルムと、該第２絶縁フィルムに穿設され前記第１コネクタとの嵌合時に前記案内突起が嵌入して該第１コネクタを位置決めする案内部と、該第１コネクタとの嵌合時に該案内突起が該案内部への嵌合を開始した後で前記ピン状コンタクトへの接触を開始して該ピン状コンタクトと導通する接触部と、前記固定具が貫く前記第２回路基板に設けられた第３孔に連通する第４孔とを有し、さらに
   前記第１コネクタが案内部材を備え、前記案内部材は、前記固定具挿通用の第５孔を有し、前記第２孔に差し込まれた状態に固定され前記第２コネクタに向かって前記案内突起よりも高く突出し、該第２コネクタとの嵌合時に前記第４孔に嵌入することを特徴とするコネクタ組立体。
2. 前記案内部材が、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの嵌合時に、前記第４孔を貫通しさらに前記第３孔に入り込む高さに突出した部材であることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ組立体。
3. 前記案内突起およびピン状コンタクトが互いにほぼ同じ高さに立設し、
   前記接触部が、前記第２絶縁フィルム上に面状に広がり該第２絶縁フィルムの孔と連通する接触孔を有し該接触孔の周縁が嵌合時の前記第１コネクタから離れる向きに屈曲した形状を有することで、前記第１コネクタとの嵌合時において前記案内突起が前記案内部への嵌合を開始した後で該接触部が前記ピン状コンタクトへの接触を開始することを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ組立体。

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