JP2019067650A

JP2019067650A - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP2019067650A
Application number: JP2017192707A
Authority: JP
Inventors: 亨柚木; Toru Yunoki
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-04-25

Abstract

【課題】電気コネクタにおいて、電源端子を流れる電流の増加による温度上昇を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】プリント基板３００に実装されるプラグコネクタ１００であって、絶縁性のハウジング１１０と、ハウジング１１０に結合された第１の電源端子１２０と、ハウジング１１０に結合された放熱部材１４０と、を備え、第１の電源端子１２０は、基板側に位置する第１の実装部１２１を有し、放熱部材１４０は、基板側に位置する第２の実装部１４１と、基板側に位置する放熱部１４２とを有し、放熱部１４２は、嵌合側と基板側の両面が露出している。また、プリント基板３００の金属パターン３１０を介して、第１の実装部１２１と第２の実装部１４１とが接続され、第１の電源端子１２０で発生した熱は、放熱部材１４０から放出される。【選択図】図１

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特に、プリント基板同士の回路を電気的に接続する基板対基板型電気コネクタに関する。

従来、基板の面同士を接続するコネクタとして、基板対基板型電気コネクタが用いられてきた。基板対基板型電気コネクタは、プラグコネクタと、レセプタクルコネクタとが１つの組になっており、レセプタクルコネクタにプラグコネクタが挿入され、互いのコンタクト（導電端子）が接触することにより、電気的に接続される。このような基板対基板型電気コネクタに関する技術としては、例えば、特許文献１（特開２０１７−１６８９７号公報）及び特許文献２（実用新案登録第３２０６９７３号公報）などに記載される技術が挙げられる。

特開２０１７−１６８９７号公報実用新案登録第３２０６９７３号公報

近年、スマートフォン、携帯電話、携帯情報端末などの電子機器の軽薄短小化の要求に伴い、それに使用される部品の小型化・薄型化が進んでいる。しかしながら、それらの電子機器の高機能化に伴い、それらの電子機器に使用される電流も増加する傾向にある。また、これらの電子機器は、電源として、一般に充電式のバッテリを使用することが多いが、短時間充電の要求もあり、小型の電気コネクタに大電流が流れる場合があり、その大電流による発熱が問題になってくる。その発熱により電子機器の温度が上昇すると、電子機器の不具合の原因にもなる。

本発明は、上記のような問題を解決するために完成されたものであり、その目的は、電気コネクタにおいて、電源端子を流れる電流の増加による温度上昇を抑制することができる技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明による電気コネクタは、基板に実装される電気コネクタであって、絶縁性のハウジングと、前記ハウジングに結合された第１の電源端子と、前記ハウジングに結合された放熱部材と、を備え、前記第１の電源端子は、基板側に位置する第１の実装部を有し、前記放熱部材は、基板側に位置する第２の実装部と、基板側に位置する放熱部とを有し、前記放熱部は、嵌合側と基板側の両面が露出していることを特徴とするものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

電気コネクタ内に、ヒートシンク機能を有する放熱部材を設け、基板上の金属パターンを介して電源端子と接続するようにしたので、電源端子に大電流が流れた場合であっても、それによって発生する熱を効果的に放熱することができ、電源端子乃至電気コネクタの温度上昇が抑制される。

本発明に係る電気コネクタとしてのプラグコネクタをプリント基板に実装した状態を示す斜視図である。本発明に係るプラグコネクタの構成を示す下側（基板側）から見た斜視図である。本発明に係るプラグコネクタの構成を示す平面図である。図３のＡ−Ａ切断面における断面図である。図３のＢ−Ｂ切断面における断面図である。本発明に係るプラグコネクタから放熱部材を除いた残りの部分の構成を示す下側（基板側）から見た斜視図である。本発明に係るプラグコネクタからハウジングを除いた残りの部分の構成を示す下側（基板側）から見た斜視図である。本発明に係るプラグコネクタの放熱部材の構成を示す上側（嵌合側）から見た斜視図である。本発明に係るプラグコネクタと嵌合されるレセプタクルコネクタの構成を示す斜視図である。レセプタクルコネクタにプラグコネクタを嵌合させる際の短絡防止機能を説明するための斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

図１は、本発明に係る電気コネクタとしてのプラグコネクタをプリント基板に実装した状態を示す斜視図である。図２は、プラグコネクタの構成を示す下側（基板側）から見た斜視図である。図３は、プラグコネクタの構成を示す平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ切断面における断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ切断面における断面図である。

まず、図１〜図５により、本発明に係る電気コネクタとしてのプラグコネクタの構成の一例を説明する。本実施の形態のプラグコネクタ１００は、例えば、プリント基板同士の回路を電気的に接続する基板対基板型電気コネクタの一種であって、一般に、プリント基板３００に実装されて使用される。プリント基板３００には、例えば、携帯電話、携帯情報端末等の充電式バッテリ、その制御回路などが接続される。相手側コネクタとしてのレセプタクルコネクタ２００（図９参照）も、一般に、プリント基板に実装されて使用される。そして、プラグコネクタ１００とレセプタクルコネクタ２００の端子部分が嵌合し、それぞれの電源端子及び信号端子が接触することにより、それぞれのプリント基板上の回路が電気的に接続される。

図１〜図５に示すように、本実施の形態によるプラグコネクタ１００は、絶縁性のハウジング１１０、ハウジング１１０に結合された第１の電源端子としての電源端子１２０ａ，１２０ｃ、第２の電源端子としての電源端子１２０ｂ，１２０ｄ、ハウジング１１０に結合された信号端子１３０ａ〜１３０ｄ、ハウジング１１０に結合された放熱部材１４０ａ，１４０ｂなどから構成される。プラグコネクタ１００は、例えば、金型内に、電源端子１２０ａ〜１２０ｄ、信号端子１３０ａ〜１３０ｄ、放熱部材１４０ａ，１４０ｂを配置し、樹脂を注入してハウジング１１０を形成する一体成形又はインサート成形などの方法で形成される。

電源端子１２０ａ，１２０ｃ，１２０ｂ，１２０ｄは、嵌合方向（Z₁方向）に向けて突状の形状を有し、それぞれ、基板側（Z₂側）に第１の実装部としての実装部１２１ａ，１２１ｃ、第３の実装部としての実装部１２１ｂ，１２１ｄを備えている。実装部１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｂ，１２１ｄは、それぞれ、プリント基板３００の第１の金属パターンとしての金属パターン３１０ａ，３１０ｃ，第２の金属パターンとしての金属パターン３１０ｂ，３１０ｄに半田付けされる。また、電源端子１２０ａ〜１２０ｄは、大電流を流すことができるように、レセプタクルコネクタ２００の電源端子との接触部分が長手方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）に長くなっており、十分な接触面積を確保している。電源端子１２０ａ〜１２０ｄは、大電流が流れるので、信号端子１３０ａ〜１３０ｄと比較して表面積が広くなっている。電源端子１２０ａ及び１２０ｂは同電位であり、電源端子１２０ｃ及び１２０ｄは同電位である。ここで、電源端子１２０ａ〜１２０ｄに流れる電流量は特に限定されないが、例えば、数アンペアから数十アンペア、より具体的には、５アンペアから３０アンペア程度の電流を流すことができる。

信号端子１３０ａ〜１３０ｄは、嵌合方向（Z₁方向）に向けて突状の形状を有し、それぞれ、基板側に実装部１３１ａ〜１３１ｄを備えている。実装部１３１ａ〜１３１ｄは、それぞれ、プリント基板３００の金属パターン３２０ａ〜３２０ｄに半田付けされる。本実施の形態では、２つの信号端子１３０ａ，１３０ｃは、長手方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）において隣接して配置されているとともに、電源端子１２０ａと電源端子１２０ｃとの間に配置されている。同様に、２つの信号端子１３０ｂ，１３０ｄは、長手方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）において隣接して配置されているとともに、電源端子１２０ｂと電源端子１２０ｄとの間に配置されている。

放熱部材１４０ａ，１４０ｂは、ヒートシンク機能を有し、それぞれ、第２の実装部としての実装部１４１ａ、第４の実装部としての実装部１４１ｃ、第２の実装部としての実装部１４１ｃ、第４の実装部としての実装部１４１ｄ、放熱部１４２ａ，１４２ｂ、補強部１４３ａ，１４３ｂを有する。実装部１４１ａ〜１４１ｄ及び放熱部１４２ａ，１４２ｂは、基板側に設けられている。放熱部１４２ａは、短手方向（Ｙ₁Ｙ₂方向）において電源端子１２０ａと電源端子１２０ｂとの間に設けられ、放熱部１４２ｂは、短手方向（Ｙ₁Ｙ₂方向）において電源端子１２０ｃと電源端子１２０ｄとの間に設けられている。放熱部１４２ａ，１４２ｂは、嵌合側と基板側の両面が露出しており、プラグコネクタ１００の嵌合側及び基板側の上下両方向から視認可能になっている。ハウジング１１０の底壁（１１２）は、嵌合側から基板側に貫通する開口部１１１ａ，１１１ｂ（図６参照）を有し、放熱部１４２ａ，１４２ｂは、その開口部内に位置する。補強部１４３ａ，１４３ｂは、コネクタの強度を補強するためのものである。

プラグコネクタ１００が、プリント基板３００に実装されるとき、実装部１２１ａ及び実装部１４１ａが金属パターン３１０ａに半田付けされ、実装部１２１ｂ及び実装部１４１ｂが金属パターン３１０ｂに半田付けされ、実装部１２１ｃ及び実装部１４１ｃが金属パターン３１０ｃに半田付けされ、実装部１２１ｄ及び実装部１４１ｄが金属パターン３１０ｄに半田付けされる。このように、それぞれ別体の電源端子と放熱部材とを、同一の金属パターンに半田付けすることにより、金属パターン及び半田を介して、電源端子と放熱部材とを同電位にすることができるとともに、電源端子と放熱部材との間の熱伝導性を高めることができる。また、本実施の形態では、金属パターン３１０ａ〜３１０ｄは、それぞれ個別の金属パターンであるが、金属パターン３１０ａ及び金属パターン３１０ｂは、電気的に結合された１つのパターンであってもよく、金属パターン３１０ｃ及び金属パターン３１０ｄは、電気的に結合された１つのパターンであってもよい。すなわち、本実施の形態では、２つの電源端子１２０ａ，１２０ｂと放熱部材１４０ａとが金属パターン３１０ａ，３１０ｂを介して電気的、熱的に連結されていてもよく、同様に、２つの電源端子１２０ｃ，１２０ｄと放熱部材１４０ｂとが金属パターン３１０ｃ，３１０ｄを介して電気的、熱的に連結されていてもよい。なお、放熱部１４２ａ，１４２ｂの基板側の面をプリント基板３００に半田付けすることも可能である。

電源端子１２０ａ〜１２０ｄに大電流が流れることにより熱が発生した場合、実装部１２１ａ〜１２１ｄ、半田、金属パターン３１０ａ〜３１０ｄ、実装部１４１ａ〜１４１ｄ、放熱部１４２ａ，１４２ｂを介して熱が放出されるので、プラグコネクタ１００の温度上昇が抑制される。そのためには、放熱部材１４０ａ，１４０ｂの表面積は、なるべく広い方がよい。主に、放熱部１４２ａ，１４２ｂが放熱の機能を果たすが、放熱部材１４０ａ，１４０ｂの実装部１４１ａ〜１４１ｄ、補強部１４３ａ，１４３ｂも同時に放熱の役目を果たす。

図６は、プラグコネクタから放熱部材を除いた残りの部分の構成を示す下側（基板側）から見た斜視図である。図６に示すように、ハウジング１１０は、嵌合側から基板側に貫通する開口部１１１ａ，１１１ｂを有し、ここに、放熱部材１４０ａ，１４０ｂの放熱部１４２ａ，１４２ｂが嵌まり込んで成形される。

図７は、プラグコネクタからハウジングを除いた残りの部分の構成を示す下側（基板側）から見た斜視図である。

図８は、プラグコネクタの放熱部材の構成を示す上側（嵌合側）から見た斜視図である。放熱部材１４０ａと放熱部材１４０ｂは、同一形状・同一寸法であり、プラグコネクタ１００の両端に対称的に配置される。放熱部材１４０ａ，１４０ｂは、熱伝導性及び放熱性の高い材料が好ましく、例えば、銅、銅合金、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの材料で形成される。補強部１４３ａ，１４３ｂは、実装部１４１ａ〜１４１ｄ及び放熱部１４２ａ，１４２ｂの結合部分から上側方向（Ｚ₁方向）にハウジング１１０の内壁面に沿って立ち上がって形成されている。補強部１４３ａ，１４３ｂは、コネクタの強度を補強する機能と同時に、その表面積を広く取ることにより、放熱部と同様に、放熱の機能（ヒートシンク機能）も果たす。

したがって、本実施の形態の電気コネクタによれば、ヒートシンク機能を有する放熱部材を電気コネクタに設け、電源端子と接続するようにしたので、電源端子に大電流が流れた場合であっても、それによって発生する熱を効率的に放熱し、電源端子乃至電気コネクタの温度上昇が抑制される。

図９は、プラグコネクタと嵌合されるレセプタクルコネクタの構成を示す斜視図である。図９に示すように、本実施の形態によるレセプタクルコネクタ２００は、絶縁性のハウジング２１０、ハウジング２１０に結合された電源端子２２０ａ〜２２０ｄ、ハウジング２１０に結合された信号端子２３０ａ〜２３０ｄ、ハウジング２１０に結合された補強金具２４０ａ，２４０ｂ及び補強金具２５０ａ〜２５０ｄなどから構成される。レセプタクルコネクタ２００は、例えば、金型内に、電源端子２２０ａ〜２２０ｄ、信号端子２３０ａ〜２３０ｄ、補強金具２４０ａ，２４０ｂ及び補強金具２５０ａ〜２５０ｄを配置し、樹脂を注入してハウジング２１０を形成する一体成形又はインサート成形などの方法で形成される。

電源端子２２０ａ〜２２０ｄは、嵌合方向（Ｚ₁方向）に向けて凹状の形状（「Ｕ」字状）を有し、それぞれ、基板側（Ｚ₂側）に実装部２２１ａ〜２２１ｄを備えている。実装部２２１ａ〜２２１ｄは、それぞれ、プリント基板の金属パターン（図示せず）に半田付けされる。また、電源端子２２０ａ〜２２０ｄは、大電流を流すことができるように、プラグコネクタ１００の電源端子との接触部分が長手方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）に長くなっている。電源端子２２０ａ〜２２０ｄは、大電流が流れるので、信号端子２３０ａ〜２３０ｄと比較して表面積が広くなっている。電源端子２２０ａ及び２２０ｂは同電位であり、電源端子２２０ｃ及び２２０ｄは同電位である。

信号端子２３０ａ〜２３０ｄは、嵌合方向（Ｚ₁方向）に向けて凹状の形状（「Ｕ」字状）を有し、それぞれ、基板側に実装部２３１ａ〜２３１ｄを備えている。実装部２３１ａ〜２３１ｄは、それぞれ、プリント基板の金属パターン（図示せず）に半田付けされる。

補強金具２４０ａ，２４０ｂは、それぞれ、実装部２４１、ロック突部２４２を有する。補強金具２５０ａ〜２５０ｄは、それぞれ、実装部２５１、ロック突部２５２を有する。実装部２４１，２５１は、基板側に設けられている。補強金具２４０ａ，２４０ｂ，２５０ａ〜２５０ｄは、コネクタの強度を補強するためのものである。

プラグコネクタ１００とレセプタクルコネクタ２００とが嵌合される際、レセプタクルコネクタ２００の「ロ」の字状の嵌合凹部２１１に、プラグコネクタ１００の電源端子及び信号端子が配列された突状部が嵌まり込み、端子同士が電気的に接続される。電源端子２２０ａ〜２２０ｄ及び信号端子２３０ａ〜２３０ｄは、横方向（Ｙ₁Ｙ₂方向）に拡がる弾性を有し、プラグコネクタ１００の電源端子及び信号端子を両側から挟み込むようになっている。

図１０は、レセプタクルコネクタにプラグコネクタを嵌合させる際の短絡防止機能を説明するための斜視図である。レセプタクルコネクタ２００の信号端子２３０ａ〜２３０ｄのすべての上端２３４は、信号端子２３０ａ〜２３０ｄ周囲のハウジング２１０の上端２１２より、低くなっている。そのため、プラグコネクタ１００と嵌合する際、放熱部材１４０が信号端子２３０ａ〜２３０ｄに接触しないような構造になっている。また、信号端子２３０ａ〜２３０ｄを囲む溝の幅２１３も、放熱部材１４０が信号端子２３０ａ〜２３０ｄに接触しないように充分に狭くなっている。このような構造により、電源端子及び信号端子に電圧が印加された状態で嵌合しようとした場合であっても、電源端子及び信号端子が接触して導通することがなく、短絡による不具合を回避することができる。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、プリント基板同士を接続する基板対基板コネクタについて説明したが、これに限定されるものではなく、他の電気コネクタについても適用可能である。

また、前記実施の形態においては、放熱部材を電気コネクタの電源端子に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電気コネクタの信号端子についても適用可能である。

また、前記実施の形態においては、放熱部材をプラグコネクタに設けたが、これに限定されるものではなく、レセプタクルコネクタに設けてもよい。

本発明に係る電気コネクタは、産業用、業務用、家庭用など広く利用することができる。

１００プラグコネクタ
１１０ハウジング
１１１ａ，１１１ｂ開口部
１１２底部
１２０ａ，１２０ｃ電源端子（第１の電源端子）
１２０ｂ，１２０ｄ電源端子（第２の電源端子）
１２１ａ，１２１ｃ実装部（第１の実装部）
１２１ｂ，１２１ｄ実装部（第３の実装部）
１３０ａ〜１３０ｄ信号端子
１３１ａ〜１３１ｄ実装部
１４０ａ，１４０ｂ放熱部材
１４１ａ，１４１ｃ実装部（第２の実装部）
１４１ｂ，１４１ｄ実装部（第４の実装部）
１４２ａ，１４２ｂ放熱部
１４３ａ，１４３ｂ補強部
２００レセプタクルコネクタ
２１０ハウジング
２１１嵌合凹部
２１２ハウジングの上端
２１３溝の幅
２２０ａ〜２２０ｄ電源端子
２２１ａ〜２２１ｄ実装部
２３０ａ〜２３０ｄ信号端子
２３１ａ〜２３１ｄ実装部
２３４信号端子の上端
２４０ａ，２４０ｂ補強金具
２４１実装部
２４２ロック突部
２５０ａ〜２５０ｄ補強金具
２５１ａ〜２５１ｄ実装部
２５２ロック突部
３００プリント基板
３１０ａ，３１０ｃ金属パターン（第１の金属パターン）
３１０ｂ，３１０ｄ金属パターン（第２の金属パターン）
３２０ａ〜３２０ｄ金属パターン

Claims

基板に実装される電気コネクタであって、
絶縁性のハウジングと、
前記ハウジングに結合された第１の電源端子と、
前記ハウジングに結合された放熱部材と、を備え、
前記第１の電源端子は、基板側に位置する第１の実装部を有し、
前記放熱部材は、基板側に位置する第２の実装部と、基板側に位置する放熱部とを有し、
前記放熱部は、嵌合側と基板側の両面が露出している、電気コネクタ。
前記電気コネクタが前記基板に実装されるとき、前記第１の実装部及び前記第２の実装部が前記基板の第１の金属パターンに半田付けされるように構成されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
前記ハウジングに結合された、前記第１の電源端子と同電位の第２の電源端子をさらに備え、
前記第２の電源端子は、基板側に位置する第３の実装部を有し、
前記放熱部材は、基板側に位置する第４の実装部をさらに有し、
前記放熱部は、前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間に位置する、請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
前記電気コネクタが前記基板に実装されるとき、前記第３の実装部及び前記第４の実装部が前記基板の第２の金属パターンに半田付けされるように構成されている、請求項３に記載の電気コネクタ。
前記ハウジングは、嵌合側から基板側に貫通する開口部を有し、
前記放熱部は、前記開口部内に位置する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
前記放熱部材は、さらに補強部を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気コネクタ。