JP2021504891A - プラグコネクタ - Google Patents

Abstract

本発明は、プリント回路基板（１６）への外部接続を確立するためのプラグコネクタ（１）であって、相手プラグコネクタとの接点を形成するための第１脚部（８）及び前記プリント回路基板（１６）との接点を形成するための第２脚部（９）を含む角度を有するピン形状の、少なくとも２つの端子（３）と、少なくとも前記第１脚部（８）の領域において端子（３）を収容する絶縁体部（２）と、前記第２脚部（９）において端子（３）を収容する端子キャリア（４）と、を備え、前記端子（３）が、前記第２脚部（９）の領域において、前記第２脚部（９）の軸方向に機能するストッパ（１０）を有し、前記端子キャリア（４）が、前記第２脚部（９）の領域に配置され、前記第２脚部（９）のためのカウンターストッパ（１２）を有する貫通孔（１１）を含み、かつ、前記端子キャリア（４）が収容され、その内部に固定される筐体（５）の内部へ向けて、前記第２脚部（９）の軸方向に移動可能である、プラグコネクタ（１）に関する。これにより、プリント回路基板に対して、すべての端子が単一平面上に位置し、ＳＭＤ又はＴＨＲプロセスの使用を可能にする。【選択図】 図４

Description

本発明は、プリント回路基板への外部接続を確立するためのプラグコネクタに関し、相手プラグコネクタとの接触を形成するための第１脚部、及びプリント回路基板との接触を形成するための第２脚部を含む端子であって、角度が付けられたピン形状を有する少なくとも２つの端子と、少なくとも第１脚部の領域において端子を収容する絶縁体部と、第２脚部の領域において端子を収容する端子キャリアと、を有するプラグコネクタに関する。

このように設計されたプラグコネクタでは、市販されているプラグコネクタに関しては本質的に２つの種類が広く使用されている。１種類目では、角度付き端子が形態適合又は圧入によって絶縁体部に固定される。別の構成要素が、プリント回路基板の面の方を向いている脚部であって、角度が付けられた端子の脚部を径方向にガイドする。これにより製造工程での公差を補償することができ、径方向のガイドは、通常手作業によって、これらがプリント回路基板に取り付けられる際に、端子のねじれに対する付加的な保護を提供する。２種類目はガイドのために追加の構成要素を必要とせず、その代わりに、絶縁体部と端子との間の改良された形状適合に依存し、その結果、特に装着の際、端子のねじれに対する抵抗を効果的に増大させる。

しかしながら、両種類とも、プリント回路基板の表面に対する端子の径方向の位置決めのみが考慮されており、プラグコネクタをプリント回路基板に取り付けるための新しい方法から生じるプリント回路基板の表面に対する端子の軸方向の位置決めに関して増大している要求については考慮されていない。ウェーブはんだ付け及びスルーホールリフロー（ＴＨＲ）プロセスの組合せ、又は表面実装装置（ＳＭＤ）の様式によってプラグコネクタを取り付ける場合、端子、絶縁体部、及び、場合によっては他の構成要素の製造公差等、いくつかの公差が関与する。したがって、端子の径方向へのガイドに加えて、軸方向精度も重要である。

独国特許第１９７５４８７７Ａ１号明細書には、プリント回路基板面に取り付けられるように設計され、複数のリードを含む構成要素が記載されている。この構成要素は、リードがこれらが貫通して延びる調整要素によって所定の相対位置に少なくとも部分的に固定されることを特徴とする。その結果、この構成要素が、プリント回路基板表面に、常に適切に取り付けられることを達成することができる。板状の調整要素はリードの自由端部部分から後者を覆って押し付けられ、ここで、リードが延びる調整要素の凹部、及びリード自体は、調整要素の意図された最終位置で互いにクランプされるように設計される。調整要素によって規定されるリードの所定の相対位置は、とりわけ、リードがプリント回路基板にはんだ付けされる部分が、一平面内に配置されるものである。調整要素は、好ましくは、他で完成されたものが、最後に構成要素上に配置される。最初は本質的に抵抗なく調整要素を押し付けることができが、押し続けることによって相互のクランプが増加するように、リードが設計されている。調整要素が意図された最終位置に到達すると、調整要素とリードは相対的な移動がもはや不可能となるように互いに固定的に接続され、リードはその相対的な位置に固定される。ここで記載のリードの配向は、冒頭で記載のプラグコネクタに求められる設計のため、径方向のガイドには適していない。

そこで、本発明の目的は、冒頭に述べたプラグコネクタについて、端子を軸方向にも整列させながら、当該端子を径方向にガイドし、軸精度を向上させるための選択肢を提供することにある。さらに、ハンダ付け前でも安定したプラグコネクタを作ることができるはずである。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴によって達成される。更なる有利な実施形態は、それに依存するそれぞれのサブクレームに見出され得る。

本発明において、端子は、第２脚部の端部領域に、端子の軸方向に作用するストッパを有している。ストッパは、このように、端子の端部の極力近傍に配置されており、更なる取付工程のために端子を安定させ固定するようになっている。この目的ために、端子キャリアは、第２脚部の領域内に配置され、カウンターストッパを含む、端子のための貫通孔を含む。端子キャリアは端子の軸方向に端子キャリアを収容する筐体内に移動させることができ、そこに固定することができる。端子のストッパ及び端子キャリア内のカウンターストッパは、様々な方法で実現することができる。これは例えば、突起として機能する環状カラーによって、又は、直径の変化、すなわち、端子の端部でのより小さい直径を有する一定した（連続した）直径のテーパと、より大きい直径のテーパの対応する貫通孔と、でそれらを隣接させ、突起により分離されたより小さい直径によって、又は、端子ピンの円周に設けられ、外径及び対応する貫通孔を環状に増大させ、同様に、異なる直径を有し、より大きい直径からより小さい直径への非定常的な移行を有し、軸方向への端子の挿入を制限する隆起によって、実現することができる。直径の増大は、円周に設けられた少なくとも１つの点状隆起部によって実現することもできる。カウンターストッパを含む端子キャリアはこの端部をプリント回路基板に接続できるように、端子の端部が端子キャリアから突き出ているように設計されている。プラグコネクタの設計に応じて、端子キャリアを収容する筐体は筐体を形成する絶縁体部の一体成形によって、又は別個の筐体部品として実施することができ、端子キャリアは、筐体内に、端子の自由端部上に径方向に沿って移動され、端子の軸方向だけでなく端子の径方向にも固定することができる。絶縁体部が端子キャリアのための筐体も形成するように、筐体が一体成形として設計されるとき、はんだ付け前のプリント回路基板上のプラグコネクタの遮蔽及び安定性は、別個の構成要素として設計されるときよりも、実現するのがより複雑である。

この構成の結果として、端子は、端子キャリアに対して規定された様式で配置される。端子においてストッパとして機能する環状カラーと、端子キャリアにおいてカウンターストッパとして機能する突起と、は、所定の力で端子を筐体に押し込むのに利用される。このようにして、角度を付けられた端子は、その長手方向公差における個々の端子の製造公差全体をカバーするスケールで上方に曲げられてもよい。これに伴う、通常＋／０．１ｍｍの不正確な製造公差は、端子キャリアの軸受面の精度にまで減少される。

本発明の好ましい一実施態様によれば、少なくとも前記第２脚部におけるストッパ、及び貫通孔内のカウンターストッパは、端子上のより大きい直径からより小さい直径への移行部における環状カラーの形態の突起と、貫通孔内の突起が一平面内に位置する貫通孔と、により形成される。したがって、カウンターストッパは突起（不連続）として設計する必要はなく、一定した直径テーパとして設計することもできる。したがって、＜０．１ｍｍの公差で全ての端子を１つの平面上に配置することができ、その結果、ＳＭＤ技術もこのプラグコネクタで使用することができる。また、各端子の位置を確認することが不要となるため、試験の煩雑さを軽減することができる。

貫通孔内への端子の挿入をより良くするために、好ましい設計によれば、これらは、第１脚部に面する端子キャリアの側面上に円錐状に設計される。

上述したように、筐体は、第１脚部を収容するための、通常長円形の設計を有する絶縁体部に形成された一体成形の適切な構成によって実現することもできる。更なる実施態様によれば、筐体は、後方絶縁体部分状において、その内部に配置された端子を含む絶縁体部上に少なくとも部分的に延在し、端子キャリア上の全域に延在する。この好ましい実施形態では、筐体は、第２脚部に面する絶縁体部の端部（後方絶縁体部分）において、長円形の設計を通常有する絶縁体部上に部分的に延在し、当該絶縁体部は、端子の第１脚部のためであり、相手プラグコネクタとの接点を形成するための前方絶縁体部分を含み、それにより、筐体は、端子キャリアと共に、第１脚部及び第２脚部の端部を完全に覆う。このように、筐体は金属製として設計することもできるため、重量によるこの領域でのプラグコネクタの重心を実装することにより、はんだ付け工程のためにプラグコネクタを自立的にプリント回路基板上に配置することができる。さらに、金属筐体として設計される場合、筐体を遮蔽筐体として構成する選択肢を提供する。

端子キャリアは、好ましくはラッチ係合によって筐体内に固定される。このように、端子キャリア及び筐体は、例えば、筐体における好適な突起若しくは開口と、端子キャリアにおける対応する戻り止めフックとによって、又はその逆によって、互いにマッチングされる。絶縁体部は、有利にはプリント回路基板上のボアホールに挿入するための少なくとも１つの位置合わせアペンデージと、筐体を水平に位置合わせさせるための位置合わせ手段とを備え、それにより、プラグコネクタをプリント回路基板上の所定位置に正確に配置することができる。筐体そのものは、プラグコネクタとプリント回路基板との間に追加的な連結を確立するように、はんだ付け可能であるように設計することができる。

筐体は有利にはＵ字型であり、２つの側壁を連結するカバーを備え、その結果、筐体は絶縁体部と共に、プリント回路基板上に容易に配置され、端子キャリアを部分的に覆って、絶縁体部を完全に覆うように延びることができる。

筐体に遮蔽機能を付与するために、筐体は金属であり、できるだけ広い範囲で全ての側面を覆うように設計されるべきである。筐体は有利にはこのために、２つの側壁を接続するカバーを備えるＵ字型であり、更に好ましくは後部壁と、対向する端部壁とを備える遮蔽板として設計され、端部壁は絶縁体部の前方絶縁体部分上及び側部の周囲に延在する。製造に応じて、端部壁は筐体に固定的に接続することができ、又は絶縁体部に取り付けることができ、筐体と電気的に端子する端部壁の部分によって実施することができる。後者は特に、端部壁がコンタクトスプリングを含むか、それによって形成され、それに対して相手プラグコネクタがプラグコネクタへの固定のために当接し、シールド及び筐体との相手プラグコネクタによって充分な接点が形成されることを確実にする場合に必要となり得る。

筐体は好ましくは金属製であり、重心がはんだ付け前のプラグコネクタ全体の安定した位置決めを確実にするように、重量の観点から設計することができる。筐体の重量が十分であれば、筐体を使用して、はんだ付け工程、特にＳＭＤはんだ付け工程中の製造公差への適合を保証することに加えて、プラグコネクタがプリント回路基板上に真っ直ぐに配置されることを保証することができる。筐体はプラグコネクタレベルを保持することにより、第１脚部を有する端子は一つの平面内に水平に位置する。重心は、はんだ付け工程中のプラグコネクタの傾斜が回避されるようにシフトされる。また、筐体は、コネクタとプリント回路基板との間に追加的な接続を確立し、シールド透過性及び強度の増加を保証するように、金属シールド筐体としてはんだ付け可能であるように設計される。プラグコネクタは、原則として、ＴＨＲプロセスのような他のはんだ付けプロセスによってもプリント回路基板に取り付けることができる。

要約すれば、上述したプラグコネクタは、一方では、軸方向において＜０．１ｍｍの製造公差を達成するために使用することができ、ここで、端子はプリント回路基板に面する端部のできるだけ多くが１つの平面上に配置され、かつ、遮蔽が、プラグコネクタの最適安定性で達成されることが留意されるべきである。

本明細書において上述した特徴及び特徴の組合せ、並びに図面の説明において以下に述べる及び／又は図面においてのみ示される特徴及び特徴の組合せは、それぞれ示された組み合わせにおいてのみ使用されるのではなく、他の組み合わせにおいても、又は単独で使用されることができる。請求項１のすべての特徴が、発明を実施するために実施される必要はない。独立請求項又は従属請求項の個々の特徴を、他の開示された特徴又は特徴の組合せで置換することも可能である。

特許請求の範囲、明細書、又は図面から明らかな特徴及び／又は利点のすべては、設計の詳細、空間的配置、及び方法ステップを含めて、単独で、及び多種多様な組合せの両方で、本発明に不可欠であり得る。図面において、同一又は類似の構成要素は、同一又は類似の参照番号によって示される。

本発明に係るプラグコネクタの組立前の個々の構成要素を示す立体斜視図である。 図１に対応する表示であり、プラグコネクタ及び差し込まれた端子を背面側から示す部分断面図である。 取り付けられた筐体と、整列されているが挿入されていない端子キャリアとを含む、図２と同様の図である。 完全に装着された状態のプラグコネクタを通る縦断面図である。 プリント回路基板上の図２及び図３に対応するプラグコネクタを通る断面図である。 プリント回路基板上のプラグコネクタの斜視図である。

図１に、組立て前の、絶縁体部２、端子３、端子キャリア４、及び筐体５を備えるプラグコネクタ１を示す。絶縁体部２は、前方絶縁体部分６と、後方絶縁体部分７とを備え、管状の前方絶縁体部分６は直角の角度を有する端子３の第１脚部８を、それぞれが軸方向において絶縁された様式で収容する。９０°の角度を有するピン状の端子３は、設置された状態で水平方向に配置された第１脚部８と、それに対して垂直に配置され、プリント回路基板１６との接点が確立される第２脚部９と、を含む（図５、図６）。第２脚部は、その自由端部において、ストッパとして機能する環状カラー１０を備え、その結果、環状カラー１０の後の自由端部における第２脚部９の径は第２脚部９の残りの領域における径よりも小さい。後方絶縁体部分７は、プラグコネクタ１をプリント回路基板１６上に固定するために使用され、一方では、プリント回路基板１６内の対応する開口に挿入するためのロックピン１７と、他方では、絶縁体部２及び筐体５を安定させるために筐体５のカバー２０内の対応する開口１９に係合する高さの様式の位置合わせ手段１８とを備える。原則として、筐体５は、２つの側壁２１を備えるＵ字型筐体として単純に設計される。例示的な実施形態では、筐体は遮蔽体として働き、したがって金属製として設計され、更に金属後部壁２２が設けられる。金属での設計のため、重量の点で、筐体５は装着のためにプリント回路基板１６上にプラグコネクタ１全体を安定して位置決めすることを確実にするように構成することができる。そうでなければ、前方絶縁体部分６がプラグコネクタ１を傾斜させることになる。さらに、筐体５は、端子キャリア４のキャッチラグ１４の係合のための戻り止め開口２３を側壁２１に含む。脚２４もまた、側壁に一体的に形成され、それによって、はんだ付けされた接合部をプリント回路基板１６上に作製することができる（図６）。

図１に示す筐体５は、表側面を含まないが、これが形成されることにより、この例示的な実施形態では、後方絶縁体部分７の上側に挿入可能な金属シートインサート２９（図４）と併せて、符号３０で示す部位で上から後方絶縁体部分７にクランプできるコンタクトスプリング２８（図６）によって構成される。したがって、コンタクトスプリング２８は金属シートインサート２９を介して筐体５に電気的に接続され、金属シールド筐体が生成される。ここで、コンタクトスプリングは後部壁２２に対向して配置された端部壁を形成する。コンタクトスプリング２８により、図示しない相手プラグコネクタの金属製のコネクタ筐体との接点を形成することができ、これは、前方絶縁体部分６を筐体５及びコンタクトスプリング２８の方へ押圧し、その結果、相手プラグコネクタを介して接続できるケーブルの編組シールドに確実に接続される。

図２において、貫通孔１１は端子キャリア４の断面図において明らかであり、改善された挿入のために、第２脚部９の挿入領域において円錐形である。プリント回路基板１６に対向する端子キャリア４の底面側２６の近傍において、貫通孔１１はストッパを形成する突起１２の形状のテーパを有し、これは、取付けの際、端子の第２脚部９における環状カラー１０でのストッパによって、筐体５内への端子キャリア４の軸方向の動きを制限する。取付けの際の端子キャリア４の動きは図３に示されており、そこでは筐体５が既に絶縁体部２に差し込まれており、その第２脚部９を有する端子３が端子キャリア４内の貫通孔１１の直前に位置している。

図４及び図５において、端子キャリア４は戻り止め開口２３内のキャッチラグ１４を介して筐体５内に固定的にアンカー固定され、プリント回路基板に対向する第２脚部９の端部２５は端子キャリア４から突出し、端子のために、プリント回路基板１６内に適宜配置された端子と共に、低許容度を有する規定された長さを有する。図４及び図５は、絶縁体部２に配置された端子３と、遮蔽として作用する金属製の筐体５の配置と、その中に固定された端子キャリア４とを含む、完成したプラグコネクタ１を断面図で示す。端子３の第２脚部９の軸方向への端子キャリア４の動きの結果として、個々の端子の製造公差は、本質的に水平に延びる第１脚部８の筐体５の領域２７における上方への曲げによって補償することができる。絶縁材料、例えばプラスチックからなる端子キャリア４内のストッパ１２は、その自由端部を有する全ての端子がプリント回路基板１６上の単一平面上に所定の製造公差で配置されることを確実にするように、単一平面内に配置される。脚１５の結果、端子キャリア４は理想的には筐体５の脚２４と共にプリント回路基板１６上に載置される。ここで、キャッチラグ１４の構成及び筐体５内の戻り止め開口２３内でのそれらの係合による第２脚部の軸方向の製造公差は、必要に応じて端子キャリア４が筐体５に対して上方に移動できるようにする。

Claims (10)

1. プリント回路基板（１６）への外部接続を確立するためのプラグコネクタ（１）であって、
   相手プラグコネクタとの接点を形成するための第１脚部（８）及び前記プリント回路基板（１６）との接点を形成するための第２脚部（９）を含む角度を有するピン形状の、少なくとも２つの端子（３）と、
   少なくとも前記第１脚部（８）の領域において端子（３）を収容する絶縁体部（２）と、
   前記第２脚部（９）において端子（３）を収容する端子キャリア（４）と、を備え、
   前記端子（３）が、前記第２脚部（９）の領域において、前記第２脚部（９）の軸方向に機能するストッパ（１０）を有し、
   前記端子キャリア（４）が、前記第２脚部（９）の領域に配置され、前記第２脚部（９）のためのカウンターストッパ（１２）を有する貫通孔（１１）を含み、かつ、前記端子キャリア（４）が収容され、その内部に固定される筐体（５）の内部へ向けて、前記第２脚部（９）の軸方向に移動可能である、プラグコネクタ（１）。
2. 少なくとも前記第２脚部（９）における前記ストッパ（１０）、及び前記貫通孔（１１）におけるカウンターストッパ（１２）が、前記第２脚部（９）及び前記貫通孔（１１）においてより大きい直径からより小さい直径への遷移部分に環状カラーとして形成され、少なくとも、前記貫通孔（１１）内の前記環状カラーが単一平面内に位置する、請求項１に記載のプラグコネクタ（１）。
3. 前記第１脚部（８）に面する端子キャリア（４）側において、前記貫通孔（１１）が円錐形状である、請求項１又は請求項２に記載のプラグコネクタ（１）。
4. 前記筐体（５）が、後方絶縁体部分（７）内で前記端子が配置される絶縁体部（２）の少なくとも一部を覆って延在し、かつ、前記端子キャリア（４）を覆って延在する、先行請求項のうちいずれかに１項以上に記載のプラグコネクタ（１）。
5. 前記端子キャリア（４）が、前記筐体（５）内にラッチ係合可能である、先行請求項のうちいずれかに１項以上に記載のプラグコネクタ（１）。
6. 前記絶縁体部（２）が、前記プリント回路基板（１６）上のボアホールへ挿入される、少なくとも１つの位置合わせアペンデージと、前記筐体（５）を水平方向に位置合わせするための位置合わせ手段（１８）と、を備える、先行請求項のうちいずれかに１項以上に記載のプラグコネクタ（１）。
7. 前記筐体（５）が、２つの側壁（２１）を接続するカバー（２０）を有するＵ字形状である、先行請求項のうちいずれかに１項以上に記載のプラグコネクタ（１）。
8. 前記筐体（５）が、後部壁（２２）と、前記絶縁体部（２）の前方絶縁体部分（６）及びその側方にわたって延在する端部壁を備えるシールドプレートとして設計される、請求項７に記載のプラグコネクタ（１）。
9. 前記筐体（５）が、前記プリント回路基板（１６）へ、はんだ付け可能に設計される、先行請求項のうちいずれかに１項以上に記載のプラグコネクタ（１）。
10. 前記筐体（５）が、金属製であり、はんだ付けの前に、重心が前記プラグコネクタ全体の位置を安定させるよう、重量の観点から設計された、特に先行請求項のうちいずれかに１項以上に記載のプラグコネクタ（１）。

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