JP2020087502A - 表面実装コンタクト - Google Patents

Abstract

【課題】電気特性を改善し、かつ作業性を改善した表面実装コンタクトを提供する。【解決手段】基板２に固定されるベース部１１と、ベース部１１から突出状態に曲げ加工されて導電性部材３に電気的に接触する弾性変形可能なコンタクト部１２と、ベース部１１に設けられてコンタクト部１２の移動を係止するストッパ部１３とを備える。コンタクト部１２は導電性部材３に当接される当接部位１２６と、先端に被係止部位１２５を有する先端部位１２４を備え、コンタクト部１２の基端部位１２１から当接部位１２６までの第１距離が、基端部位１２１から被係止部位１２５までの第２距離よりも長くされる。【選択図】 図１

Description

本発明は基板に表面実装されて導電性部材に電気接触する表面実装コンタクトに関するものである。

金属等の導電性板材を屈曲して形成した表面実装コンタクトとして、基板の表面に半田等で表面実装するための接合部と、この接合部から上方に向けて突出するように曲げ形成した弾性変形可能なコンタクト部を備えたものがある。例えば、特許文献１の表面実装コンタクトは、下面が基板にはんだ付けされる基板部と、この基板部の一端から上方に折り返されて導電性部材に電気接触するスプリングコンタクトを備えている。また、特許文献２の表面実装コンタクトは、基板に固定されるはんだ接合部と、このはんだ接合部の一端から上方に曲げ形成された弾性接触部を備え、この弾性接触部の先端寄りの部位に導電性部材に電気接触する接点部が設けられている。

特許文献１と特許文献２のいずれのコンタクトも、可動部（スプリングコンタクトやはんだ接合部）を下方に曲げ形成した先端部位に被係止部位を設けており、この被係止部位を固定部（基板部やはんだ接合部）に設けた係止部（係合壁やばね先引っかけ部）に係止する構造がとられている。このように可動部の先端を係止する構造により、可動部に外力が加えられたときに可動部が塑性変形されることが防止される。

実用新案登録第３０６４７５６号公報 特許第５２２８２３２号公報

特許文献１，２の技術は、いずれも可動部に設けた被係止部位と、これを係止する係止部がそれぞれ可動部の先端寄りの位置に設けられている。そのため、詳細は後述するが、可動部が導電性部材に当接されて弾性変形されたときに、その初期の早い時点において被係止部位が固定部に衝接されることになる。この衝接により被係止部位に抗力が発生し、この抗力により可動部がダメージを受け易くなる。また、この抗力が可動部と導電性部材とが当接する部位に加えられると、導電性部材に対してもダメージを与えることもあり、コンタクトにおける電気特性が低下するという課題が生じている。さらには、導電性部材を搭載する際の作業性が悪化するという課題も生じる。

本発明の目的は、電気特性を改善し、かつ作業性を改善した表面実装コンタクトを提供するものである。

本発明の表面実装コンタクトは、基板に固定されるベース部と、このベース部から突出状態に曲げ加工されて当該基板に搭載される導電性部材に電気的に接触する弾性変形可能なコンタクト部と、ベース部に設けられてコンタクト部の移動を係止するストッパ部とを備える。コンタクト部は、ベース部の一端に形成された基端部位からベース部の他端に向けて上方に曲げられたばね部位と、このばね部位の先端から延長された平坦面を有する吸着部位と、この吸着部位の先端から基端部位の方向に向けて下方に曲げ返された先端部位と、先端部位の先端に設けられてストッパ部に係止される被係止部位を備える。その上で、ばね部と吸着部の境界が当接部位として構成され、基端部位から当接部位までの第１距離が、基端部位から被係止部位までの第２距離よりも長い構成とされる。

本発明によれば、導電性部材にコンタクト部が当接されて弾性変形されたときに、コンタクト部の先端部位ないし被係止部位が直ぐにはベース部に衝接されることがなく、衝接により発生する抗力を抑制する。これにより、抗力が要因となる表面実装コンタクト及び導電性部材の損傷を防止し、当接における電気特性を改善するとともに、導電性部材を搭載する際の作業性を向上することができる。

実施形態１の表面実装コンタクトの外観斜視図。 実施形態１の表面実装コンタクトの、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）左側面図。 実施形態１の表面実装コンタクトの動作を説明する正面図。 参考例の表面実装コンタクトの動作と課題を説明する正面図。 実施形態２の表面実装コンタクトの構造と動作を説明する正面図。

（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態１の表面実装コンタクト（以下、コンタクトと称する）の外観斜視図である。コンタクト１は導電性のある金属板で形成されており、機器に設けられているプリント配線基板２の接地パターン２１上に半田等の導電性ロウ材を用いたリフロー法により表面実装される。また、プリント配線基板２には、液晶表示パネル等の部材（以下、搭載部材と称する）３が搭載されるが、その際に下面に設けられている導電パッド３１が前記コンタクト１の上面に当接される。これにより、搭載部材３の導電パッド３１はコンタクト１を介してプリント配線基板２の接地パターン２１に電気接続され、接地されることになる。

図２（ａ）〜（ｃ）は前記コンタクト１の平面図、正面図、左側面図である。図１と図２を参照すると、前記コンタクト１は、弾性を有する導電性のある金属板を曲げ加工して形成されている。このコンタクト１は、前記プリント配線基板２の接地パターン２１に実装されるベース部１１と、このベース部１１から図１の上方に向けて曲げ形成されたコンタクト部１２を備えている。また、前記ベース部１１にはストッパ部１３が形成されている。なお、以降において、上下方向は図１を基準にしており、長さ方向は図２（ａ），（ｂ）の左右方向である。

前記ベース部１１は概ね矩形をした平板状に形成され、このベース部１１の長さ方向の一端（図１の右端）から前記コンタクト部１２が上方に向けて、かつ反対の他端方向に向けて曲げ加工されている。また、このベース部１１の一端の幅方向の両端に前記ストッパ部１３が曲げ加工されている。

前記コンタクト部１２は、ベース部１１の一端から上方に向けて概ね円弧状に曲げられた基端部位１２１と、この基端部位１２１からベース部１１の他端に向けて斜め上方にほぼ真直に曲げ返されたばね部位１２２を有する。また、このばね部位１２２から水平方向に向けて曲げられて前記ベース部１１のほぼ他端の上方位置にまで真直に延長され、上面が平坦面として構成された吸着部位１２３を有する。

さらに、この吸着部位１２３から先端が前記基端部位１２１に向けて斜め下方に鋭角にかつ真直に曲げ返された先端部位１２４を有している。ここでは先端部位１２４は前記ばね部位１２２とほぼ平行に形成されているが、当該ばね部位１２２に対して所要の角度を有していてもよい。この先端部位１２４の先端は幅方向の両側縁がそれぞれ外側に突出されて被係止部位１２５として構成されている。なお、前記ばね部位１２２と吸着部位１２３の境界の曲げられた部位は前記導電パッド３１に電気接触する当接部位１２６として構成されている。

前記ストッパ部１３はベース部１１の一端の幅方向の両側において、前記被係止部位１２５に対応する位置に配設されている。このストッパ部１３は、前記ベース部１１の幅方向の両端縁が上方に向けてクランク状に曲げ加工されており、その先端は他端側に向けて水平方向に突出された鉤状の係止部位１３１として構成されるとともに、ベース部１１の上面に対して所定の高さ位置に設定されている。

その上で、前記被係止部位１２５は当該係止部位１３１の下側に配置されるとともに、当該係止部位１３１の下面に弾接した状態とされている。すなわち、コンタクト１を構成する際に、コンタクト部１２を下方に弾性変形させ、この弾性変形した状態で被係止部位１２５を係止部位１３１の下面側に配置させている。コンタクト部１２は弾性復帰力により上方に向けて復帰されるが、被係止部位１２５が係止部位１３１の下面に弾接して係止されていることにより、コンタクト部１２の上方への復帰が係止された定常状態とされている。

ここで、図２（ｂ）に示すように、基端部位１２１から当接部位１２６までの第１距離Ｌｃは、基端部位１２１から先端部位１２４の先端、つまり被係止部位１２５までの第２距離Ｌｓよりも長くされている。これら距離の比率（Ｌｃ／Ｌｓ）は所定の値、例えば「１．５〜３」程度に設計されることが好ましいが、この実施形態１ではほぼ「２」に設計されている。なお、これらの距離Ｌｃ，Ｌｓの起点は、正確にはばね部１２２が弾性変形する際の支点となる位置であるが、実質的には基端部位１２１に極めて近い位置にあるので、基端部位１２１を起点とすることができる。

また、これら被係止部位１２５と当接部位１２６の位置関係は、ベース部１１の面上において被係止部位１２５が当接部位１２６よりも基端部位１２１に近い位置に配置される構成であってもよい。ここで、ベース部１１の面上における被係止部位１２５と当接部位１２６の位置は、被係止部位１２５と当接部位１２６をベース部１１の上面に垂直方向から投影したときの位置を意味している。

また、ベース部１１を基準とした前記ストッパ部１３の係止部位１３１の高さＨｓは、搭載部材３をプリント回路基板２に搭載する際の両者間の間隔寸法に基づいて設定される。一方、前記当接部位１２６の高さＨｃは係止部位１３１の高さ寸法Ｈｓよりも十分に大きくされており、これら高さの比率（Ｈｃ／Ｈｓ）は、前記した距離の比率（Ｌｃ／Ｌｓ）に準じて「１．５〜３」に設定されている。ここでは比率がほぼ「２」とされている。

以上の構成の実施形態１のコンタクト１は、ベース部１１の下面が図１に示したプリント配線基板２の接地パターン２１の表面上に半田等を用いたリフロー法により固定され、表面実装される。このとき、吸着部位１２３の上面が平坦面であることを利用して真空吸着による表面実装法を適用してもよいが、特にこれに限定されるものではない。

実装されたコンタクト１は、その通常状態においては、前記したようにばね部位１２２での弾性復帰力によって被係止部位１２５が係止部位１３１の下面に弾接されている。また、この通常状態では、コンタクト部１２に外力が加えられても、特に先端部位１２４や吸着部位１２３に上向きの外力が加えられても、被係止部位１２５が係止部位１３１により係止されていることにより、当該外力によってもコンタクト部１２における過度の変形が防止され、コンタクト部１２の塑性変形が防止される。

このコンタクト１において、図３（ａ）に示すように、液晶表示パネル等の搭載部品３をコンタクトの１上方から下降して行くと、導電性部材、すなわち搭載部品に設けられている導電パッド３１がコンタクト部１２の吸着部位１２３に当接され、この当接力によってコンタクト部１２を下方に弾性変形させる。

さらに導電パッド３１が下降されると、図３（ｂ）に示すように、コンタクト部１２の下方への弾性変形によって導電パッド３１は当接部位１２６において当接される状態となり、両者間に電気導通経路が形成される。このとき、コンタクト部１２は自身の弾性復帰力によって導電パッド３１と当接部位１２６との当接状態が保持される。

導電パッドがさらに下降されると、図３（ｂ）に鎖線で示すように、コンタクト部１２の弾性変形により、先端部位１２４の先端、すなわち被係止部位１２５がベース部１１の上面に接触される。これにより、コンタクト１は先端部位１２４とベース部１１との間にも電気導通経路が構成され、コンタクト１における電気接触抵抗が低減される。

そして、図３（ｃ）に示すように、導電パッド３１が所定高さ位置、ここではストッパ部１３の係止部位１３１の上面にほぼ当接する高さ位置まで下降され、この高さ位置において搭載部品３は図には表れない固定部材によりプリント配線基板２に対して固定状態とされる。このとき、ストッパ部１３は搭載部品３を下支えする固定部材として利用してもよい。

このように実施形態１のコンタクト１では、搭載部品３の搭載が行われて導電性部材である導電パッド３１がコンタクト１を介してプリント回路基板２の接地パターン２１に電気接続されるが、この際における電気特性を改善することができる。また、これと同時に搭載に際しての作業性が改善できる。このことを図４に示す参考例のコンタクト１Ｘと比較して説明する。

図４（ａ）に参考例のコンタクト１Ｘの通常状態を示すが、このコンタクト１Ｘについては、実施形態１のコンタクト１との対比を判り易くするために、当該コンタクト１と等価な部位には同一符号を付している。ここで、当接部位１２６と係止部位１３１の各高さ（Ｈｃ，Ｈｓ）と、基端部位１２１から当接部位１２６までの第１距離（Ｌｃ）は実施形態１と等しくしている。一方、基端部位１２１から先端部位１２４の先端、すなわち被係止部位１２５までの第２距離（Ｌｓ）は実施形態１よりも長く、その比率（Ｌｃ／Ｌｓ）はここではほぼ「１」となっている。なお、特許文献１，２もこの参考例と同等な構成であると言える。

図４（ｂ）に示すように、この参考例のコンタクト１Ｘに導電パッド３１を下降させると、コンタクト部１２が当接されて下方に弾性変形される。導電パッド３１がほぼストッパ部１３の高さ寸法だけ下降されると、先端部位１２４も下降されてその先端、すなわち被係止部位１２５がベース部１１の上面に衝接され、この衝接により抗力が生じる。すなわち、このコンタクト１Ｘは、基端部位１２１から当接部位１２６までの距離と、基端部位１２１から被係止部位１２５までの距離がほぼ同じであるので、当接部位１２６が下降する距離と、これに伴って被係止部材１２５が下降する距離はほぼ同じとなる。

発生した抗力はコンタクト部１２に伝えられ、コンタクト部１２は塑性変形され易くなる。そして、コンタクト部１２の一部、特に当接部位１２６が塑性変形されると、導電パッド３１との電気接触状態が悪化することがある。また、この抗力は当接部位１２６における導電パッド３１との当接力に加えられ、当接力が増大される。導電パッド３１を下降させるときには、当接部位１２６は導電パッド３１の表面上を滑動されるが、このように当接力が増大されることにより滑動に際しての摩擦力が大きくなり、導電パッド３１の表面が摩耗される等の損傷が生じることがある。

さらに、このような当接力の増加により、導電パッド３１を下降するために必要とされる力、すなわち搭載部品３を搭載する際の作業力が増大されることになる。この作業力の増大は、１つのコンタクトについては微小であると言えるが、実際には複数個、ないし多数個のコンタクトを実装していることが多く、このような場合には、作業力の増大はコンタクトの個数倍となるため、トータルの作業力の増大は無視できなくなり、作業性が悪化することがある。

なお、参考例のコンタクト１Ｘにおいても、導電パッド３１が所定位置まで下降された状態では、図４（ｃ）に示すように、コンタクト１Ｘの先端部位１２４が広い領域においてベース部１１に衝接され、導電パッド３１との電気接触が行われる。

参考例のコンタクト１Ｘに対し、実施形態１のコンタクト１は、図２（ｂ）に示したように、先端部位１２４の先端、すなわち被係止部位１２５が当接部位１２６よりも基端部位１２１に近い位置、すなわちベース部１１の一端側に位置されており、基端部位１２１から当接部位１２６までの第１距離Ｌｃが、基端部位１２１から被係止部位１２５までの第２距離Ｌｓよりも長く、両者の比率（Ｌｃ／Ｌｓ）がほぼ「２」に設計されている。したがって、図３（ｂ）に示したように、コンタクト部１２が弾性変形されて当接部位が基端部位１２１を支点にして回動しながら下降されると、被係止部位１２５は当接部位１２６に対して比率（Ｌｃ／Ｌｓ）の逆数倍の距離だけ下降されるのに留まる。ここでは、被係止部位１２５が下降する距離は当接部位１２６が下降する距離のほぼ半分になる。

したがって、被係止部位１２５がベース部１１に衝接して抗力が発生するまでに当接部位１２６が下降する距離は、参考例のコンタクト１Ｘにおける距離のほぼ２倍になる。換言すれば、当接部位１２６が参考例のコンタクト１Ｘの下降距離の２倍に達するまでの間は、被係止部位１２５がベース部１１に衝接されることはなく、被係止部位１２５において抗力は発生しない。これにより、抗力が要因となるコンタクト部１２の塑性変形のおそれはない。また、当接部位１２６における当接力の増大もなく、当接部位１２６が導電パッド３１の表面を滑動する際における導電パッド３１の損傷が防止される。さらに、当接部位１２６における当接力が増大されないので、多数のコンタクト１を実装している場合でも搭載作業での作業力が増大することはなく、作業性が悪化することもない。

導電パッド３１がストッパ部の高さＨｓにほぼ等しい高さ位置まで下降されたときに、図３（ｃ）に示したように、被係止部位１２５がベース部１１に衝接され、抗力が発生する。このとき、先端部位１２４はばね部位１２２とほぼ平行な形状であるので、先端部位１２４はほぼ全面においてベース部１１に衝接される。したがって、先端部位１２４に生じる抗力は先端部位１２４において分散され、抗力が一部に集中されることが防止され、コンタクト部１２における塑性変形が防止される。その一方で、先端部位１２４とベース部１１との衝接により生じた抗力は、その直上に位置されている当接部位１２６での導電パッド３１との当接力に加えられることになり電気特性が改善される。

以上のように、実施形態１のコンタクト１は、コンタクト部１２の先端部位１２４の先端に設けた被係止部位１２５の位置を適切に設計することにより、当接部位１２６における導電パッド３１等の導電性部材との当接力を適宜に調整することができ、導電性部材に対する電気接触の電気特性を改善することができ、かつ導電性部材を基板に搭載する際の作業性が改善できる。なお、比率（Ｌｃ／Ｌｓ）が１．５よりも小さいと十分な効果を得ることが難しくなる。また、３よりも大きいと、コンタクト部１２が外力を受けたときにストッパ部１３の係止部位１３１に加えられるトルクが増大し、本来のストッパ効果を得ることが難しくなる。

また、当接部位１２６の高さや、当接部位１２６の上下方向の弾性変形量はストッパ部１３の高さに制約を受けることがないので、コンタクト部１２の形状、寸法等を任意に設計することが可能になる。これにより、種々の異なる導電性部材に対応して、それぞれ好ましい弾性変形量や当接力のコンタクトを製造する際の設計の自由度が高められる。

（実施形態２）
図５は実施形態２の表面実装コンタクト１Ａの正面図であり、実施形態１と等価な部分には同一符号を付してその説明は省略する。図５（ａ）はコンタクト１Ａの通常状態を示しており、このコンタクト１Ａは実施形態１とは先端部位１２４Ａの形状が相違している。すなわち、実施形態２のコンタクト１Ａでは、先端部位１２４Ａは長さ方向の中間部が下方に凸となるように、換言すれば、ばね部１２２に対して緩やかな曲率の凸曲面状に曲げ形成されている構成が実施形態１とは相違している。

このコンタクト１Ａにおいても、実施形態１と同様に、先端部位１２４Ａの先端である被係止部位１２５は当接部位１２６よりも基端部位１２１側、すなわちベース部１１の一端側に配置されている。具体的には、基端部位１２１から当接部位１２６までの第１距離Ｌｃが、基端部位１２１から先端部位１２４Ａの先端である被係止部位１２５までの第２距離Ｌｓよりも大きくされ、その比率（Ｌｃ／Ｌｓ）は「１．５〜３」の範囲内であるほぼ「２」に設計されている。

このコンタクト１Ａによれば、基端部位１２１から当接部位１２６までの第１距離Ｌｃと、基端部位１２１から被係止部位１２５までの第２距離Ｌｓとの比率（Ｌｃ／Ｌｓ）が「２」に設計されていることにより、図５（ｂ）のように、導電パッド３１を下降してコンタクト部１２を弾性変形したときに、直ぐには先端部位１２４Ａの先端の被係止部位１２５がベース部１１に衝接されることはなく、抗力が生じることはない。これにより、導電パッド３１と当接部位１２６との当接力の増大が防止され、コンタクト部１２における塑性変形のおそれはなく、かつ導電パッド３１の損傷が防止される。同時に導電性部材の搭載に際しての作業力の増大が防止できる。

このコンタクト１Ａにおいては、図５（ｃ）のように、導電パッド３１が搭載される所定の高さ位置まで下降されてきたときには、被係止部位１２５はベース部１１に衝接されることなく、凸曲面をした先端部位１２４Ａがベース部１１の表面を滑動しながら衝接される。これにより、ベース部１１との間に生じる抗力は先端部位１２４Ａの長さ方向に分散され、コンタクト部１２の一部に集中することが緩和され、コンタクト部１２の塑性変形が防止される。その一方で、先端部位１２４Ａの曲面形状を適切に設計することにより、先端部位１２４Ａとベース部１１との衝接位置を当接部位１２６の直下位置となるように設計することができ、衝接により上向きに生じた抗力を当接部位１２６にそのまま加えることも可能であり、当接力を有効的に増大させることができる。

以上のように、実施形態２のコンタクトにおいても、導電性部材に対する電気特性を改善することができ、かつ導電性部材を基板に搭載する際の作業性が改善できる。

本発明は実施形態１，２の構成や形状に限定されるものではなく、ベース部の平面形状が異なるコンタクトについても本発明が適用できる。また、コンタクト部を構成する基端部位、ばね部位、吸着部位、先端部位、被係止部位の各構成や形状が相違するコンタクトについても本発明が適用できる。

１，１Ａ 表面実装コンタクト
２ プリント配線基板
３ 搭載部材
１１ ベース部
１２ コンタクト部
１３ ストッパ部
２１ 接地パターン
３１ 導電パッド（導電性部材）
１２１ 基端部位
１２２ ばね部位
１２３ 吸着部位
１２４ 先端部位
１２５ 被係止部位
１２６ 当接部位
１３１ 係止部位
Ｌｃ 第１距離
Ｌｓ 第２距離

Claims (5)

1. 基板に固定されるベース部と、このベース部から突出状態に曲げ加工されて前記基板に搭載される導電性部材に電気的に接触する弾性変形可能なコンタクト部と、前記ベース部に設けられて前記コンタクト部の移動を係止するストッパ部とを備える表面実装コンタクトであって、前記コンタクト部は、前記ベース部の一端に形成された基端部位から前記ベース部の他端に向けて上方に曲げられたばね部位と、このばね部位の先端から延長された平坦面を有する吸着部位と、この吸着部位の先端から前記基端部位の方向に向けて下方に曲げ返された先端部位と、前記先端部位の先端に設けられて前記ストッパ部に係止される被係止部位を備え、前記ばね部と前記吸着部の境界が当接部位として構成され、前記基端部位から前記当接部位までの第１距離が、前記基端部位から前記被係止部位までの第２距離よりも長いことを特徴とする表面実装コンタクト。
2. 前記被係止部位は前記ベース部の面上において前記当接部位よりも前記基端部位に近い位置に配設されている請求項１に記載の表面実装コンタクト。
3. 前記先端部位は前記ばね部とほぼ平行な真直形状である請求項１又は２に記載の表面実装コンタクト。
4. 前記先端部位は前記ばね部に対して外側に凸の曲面形状である請求項１又は２に記載の表面実装コンタクト。
5. 前記第１距離は前記第２距離の１．５〜３倍である請求項１ないし４のいずれかに記載の表面実装コンタクト。
   

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