JP2024078870A - 基板対基板コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトへの荷重を取り除いたときの接点部の位置を初期位置に近づける技術を提供する。【解決手段】各コンタクト５のバネ片１２は、接点部１３と固定部１０の間で延びる第１バネ部１５と、接点部１３から下方に延びる第２バネ部１６と、を含む。複数のコンタクト５において、基板対基板コネクタ４を主基板２に実装するとき、第２バネ部１６は主基板２から離れている。複数のコンタクト５において、バネ片１２が従基板３から荷重を受けることにより接点部１３が下方に変位すると、第１バネ部１５が変形すると共に第２バネ部１６が主基板２との接触を伴って変形する。複数のコンタクト５のうち少なくとも何れか１つにおいて、荷重が除去されることにより接点部１３が上方に変位した後、第２バネ部１６が主基板２に対して継続して接触している。【選択図】図６

Description

本発明は、基板対基板コネクタに関する。

特許文献１は、本願の図９に示すように、基板対基板コネクタ用のコンタクト１００を開示している。コンタクト１００は、回路基板に半田付けされる半田付け部１０１と、ハウジングに保持される連接部１０２、接触部１０３を有する弾性片１０４、をこの記載順に有する。

中国実用新案第２７３６９７２号明細書

上記特許文献１のコンタクト１００では、伝送特性を改善すべく接触部１０３から半田付け部１０１までの伝送経路長が短くなるように設計されている。即ち、弾性片１０４の長さが十分に確保されていない。従って、弾性片１０４の変形を伴いながら接触部１０３を所定ストローク分降下させたとき、弾性片１０４が塑性変形する虞がある。弾性片１０４が塑性変形した場合、弾性片１０４に対する荷重を取り除いても弾性片１０４には塑性ひずみが残り、接触部１０３を初期位置まで戻すことができない。

本開示の目的は、コンタクトへの荷重を取り除いたときの接点部の位置を初期位置に近づける技術を提供することにある。

本開示の観点によれば、第１基板に実装され、前記第１基板と第２基板の間に挟まれることで、前記第１基板の複数の第１電極パッドと前記第２基板の複数の第２電極パッドをそれぞれ電気的に接続する基板対基板コネクタであって、複数のコンタクトと、前記複数のコンタクトを保持するハウジングと、を含み、前記ハウジングは、前記第１基板と対向可能なハウジング下面と、前記第２基板と対向可能なハウジング上面と、を有し、各コンタクトは、前記ハウジングに固定される固定部と、前記固定部から突出すると共に、対応する第１電極パッドに半田実装可能な、実装部と、前記固定部から延びると共に、対応する第２電極パッドに接触可能な接点部を有するバネ片と、を含み、各コンタクトの前記バネ片は、前記接点部と前記固定部の間で延びる第１バネ部と、前記ハウジング上面から前記ハウジング下面を見る方向で前記接点部から延びる第２バネ部と、を含み、前記複数のコンタクトにおいて、前記基板対基板コネクタを前記第１基板に実装するとき、前記第２バネ部は前記第１基板から離れており、前記バネ片が前記第２基板から荷重を受けることにより前記ハウジング上面から前記ハウジング下面を見る方向で前記接点部が変位すると、前記第１バネ部が変形すると共に前記第２バネ部が前記第１基板との接触を伴って変形し、前記複数のコンタクトのうち少なくとも何れか１つにおいて、前記荷重が除去されることにより前記ハウジング下面から前記ハウジング上面を見る方向で前記接点部が変位した後、前記第２バネ部が前記第１基板に対して継続して接触している、基板対基板コネクタが提供される。
前記第２バネ部は、少なくとも１つの屈曲部を有してもよい。
前記第２バネ部は、前記第１基板に接触可能であって前記ハウジング上面から前記ハウジング下面を見る方向で凸となる湾曲部を有してもよい。
前記固定部は、圧入により前記ハウジングに固定されてもよい。
前記固定部は、インサート成形により前記ハウジングに固定されてもよい。

本開示によれば、コンタクトへの荷重を取り除いたときの接点部の位置を初期位置に近づけることができる。

電子機器の斜視図である。 基板対基板コネクタの断面斜視図である。 コンタクトの斜視図である。 基板対基板コネクタの使用方法を示す図である。 基板対基板コネクタの使用方法を示す図である。 基板対基板コネクタの使用方法を示す図である。 接点部の高さ位置の変化を示すグラフである。 基板対基板コネクタの使用方法を示す図である。（比較例） 特許文献１の図１を簡略化した図である。

（実施形態）
以下、図１から図７を参照して、本開示の実施形態を説明する。

図１には、電子機器１を示している。図１に示すように、電子機器１は、主基板２（第１基板）、従基板３（第２基板）、基板対基板コネクタ４を含む。

主基板２は、基板本体２Ａと、基板本体２Ａのコネクタ搭載面２Ｂに設けられた複数の主電極パッド対２Ｃ（第１電極パッド）と、を含む。各主電極パッド対２Ｃは、常時接続パッド２Ｄと一時的接続パッド２Ｅを含む。常時接続パッド２Ｄと一時的接続パッド２Ｅは、互いに導通している。しかし、常時接続パッド２Ｄと一時的接続パッド２Ｅは互いに電気的に絶縁であってもよい。一時的接続パッド２Ｅは省略することができる。

従基板３は、基板本体３Ａと、基板本体３Ａのコネクタ対向面３Ｂに設けられた複数の従電極パッド３Ｃ（第２電極パッド）と、を含む。

主基板２の基板本体２Ａ、及び、従基板３の基板本体３Ａは、例えば紙フェノール基板やガラスエポキシ基板などのリジット基板、又は、フレキシブル基板である。

基板対基板コネクタ４は、主基板２の基板本体２Ａのコネクタ搭載面２Ｂに実装される。基板対基板コネクタ４は、互いに平行な主基板２と従基板３の間に挟まれることで、主基板２の複数の主電極パッド対２Ｃと、従基板３の複数の従電極パッド３Ｃをそれぞれ電気的に互いに接続する。主基板２と基板対基板コネクタ４と従基板３が重なり合う方向を以下、上下方向と称する。基板対基板コネクタ４から主基板２を見る方向を下方とし、基板対基板コネクタ４から従基板３を見る方向を上方とする。ただし、上方、下方、上下方向は、何れも、基板対基板コネクタ４の使用時における基板対基板コネクタ４の姿勢を限定するものではない。

基板対基板コネクタ４は、金属製の複数のコンタクト５と、複数のコンタクト５を収容する絶縁樹脂製のハウジング６と、を含む。

ハウジング６は、平面視で矩形の平板状に形成されている。ハウジング６は、下方を向くハウジング下面６Ａと、上方を向くハウジング上面６Ｂと、を有する。

複数のコンタクト５は、何れも互いに同じ向きでハウジング６に収容されている。各コンタクト５の平面視における長手方向及び短手方向を以下、単に長手方向及び短手方向とそれぞれ称する。

図２に示すように、ハウジング６には、複数のキャビティ７が形成されている。各キャビティ７は、ハウジング６を上下方向に貫通するように形成されている。即ち、各キャビティ７は、ハウジング６のハウジング下面６Ａ及びハウジング上面６Ｂに開口するように形成されている。そして、複数のキャビティ７に、複数のコンタクト５がそれぞれ収容されている。

図３には、各コンタクト５の斜視図を示している。複数のコンタクト５は同一形状であるから、以下、代表的に１つのコンタクト５について説明する。

図３に示すように、コンタクト５は、長手方向から見ると線対称に形成されている。コンタクト５は、固定部１０と実装部１１、バネ片１２を含む。

固定部１０は、圧入によりハウジング６に固定される部分である。固定部１０の板厚方向は長手方向に等しい。

実装部１１は、対応する常時接続パッド２Ｄに半田実装可能な部分である。実装部１１は、固定部１０の下端１０Ａから突出している。実装部１１の板厚方向は上下方向に等しい。以下、説明の便宜上、実装部１１が固定部１０から突出する方向を前方と称し、その反対方向を後方と称する。

バネ片１２は、対応する従電極パッド３Ｃに接触可能な接点部１３を有している。バネ片１２は、固定部１０の上端１０Ｂから延びている。

バネ片１２は、第１バネ部１５及び第２バネ部１６を含む。固定部１０、第１バネ部１５、接点部１３、第２バネ部１６は、コンタクト５の展開図において、この記載順で連なっている。

第１バネ部１５は、固定部１０と接点部１３の間で延びている。第１バネ部１５は、前方に向かって上り坂となるように傾斜している。

接点部１３は、第１バネ部１５の先端に設けられている。接点部１３は、上方に向かって凸となるように湾曲している。

第２バネ部１６は、接点部１３から下方に向かって延びている。第２バネ部１６は、後方に向かって下り坂となるように傾斜する上傾斜部１６Ａと、前方に向かって下り坂となるように傾斜する下傾斜部１６Ｂと、を含む。上傾斜部１６Ａ及び下傾斜部１６Ｂは、接点部１３から下方に向かってこの記載順に連なっている。上傾斜部１６Ａと下傾斜部１６Ｂの間には、後方に凸となるように屈曲する屈曲部１６Ｃが形成されている。即ち、上傾斜部１６Ａと下傾斜部１６Ｂは、屈曲部１６Ｃを介して互いに連なっている。第２バネ部１６の下端には、下方に向かって凸となる湾曲部１６Ｄが形成されている。第２バネ部１６の下端は、バネ片１２の自由端に相当している。

そして、図４に示すように、バネ片１２の無負荷状態において、接点部１３はハウジング上面６Ｂよりも上方に突出している。また、この状態で、実装部１１はハウジング下面６Ａよりも下方に突出している。同様に、バネ片１２の第２バネ部１６の湾曲部１６Ｄは、ハウジング下面６Ａよりも下方に突出している。

コンタクト５は、典型的には、１枚の金属板を打ち抜き加工及び曲げ加工することで製造される。ハウジング６は、典型的には、射出成形により形成される。

次に、図４から図６を参照して、基板対基板コネクタ４の使用方法を説明する。

まず、基板対基板コネクタ４を主基板２のコネクタ搭載面２Ｂに実装する。具体的には、各コンタクト５の実装部１１を主基板２の対応する常時接続パッド２Ｄに半田実装する。図４には、各コンタクト５を対応する常時接続パッド２Ｄに半田実装した後であって、各コンタクト５のバネ片１２が従基板３とまだ一度も接触していない状態を示している。この状態において、バネ片１２の第２バネ部１６の湾曲部１６Ｄは、主基板２の対応する一時的接続パッド２Ｅから上方に若干離れている。端的に言えば、基板対基板コネクタ４を主基板２に実装するとき、第２バネ部１６は主基板２から上方に離れている。これにより、各コンタクト５において、実装部１１が第２バネ部１６よりも主基板２に近いことが担保されるので、各コンタクト５の実装部１１を主基板２の対応する常時接続パッド２Ｄに容易に半田実装することができる。

この状態で、主基板２と従基板３を電気的に接続するには、従基板３の従電極パッド３Ｃを接点部１３に対して上下方向で対向させ、従基板３を基板対基板コネクタ４に向かって押し付ける。すると、図５に示すように、従電極パッド３Ｃが接点部１３に接触すると共に、バネ片１２が従基板３から下向きの荷重を受けることにより、接点部１３が下方に所定のストローク量、変位する。このストローク量は、典型的には、基板対基板コネクタ４のハウジング６と従基板３の間に所定厚みを有するスペーサを介在させることにより容易に管理することができる。接点部１３が下方に所定のストローク量、変位すると、第１バネ部１５が変形すると共に第２バネ部１６が主基板２との接触を伴って変形する。

具体的には、第１バネ部１５は、下方に撓むように変形する。上記のように接点部１３が下方に所定のストローク量、変位するとき、第１バネ部１５の変形は弾性域を超えて塑性変形となり得る。

また、第２バネ部１６は、接点部１３が下方に変位すると共に第２バネ部１６が主基板２の一時的接続パッド２Ｅと接触することにより、上下方向で圧縮されるように変形する。具体的には、第２バネ部１６は、上傾斜部１６Ａ及び下傾斜部１６Ｂが成す角度θが小さくなるように変形する。このときの第２バネ部１６の変形は、第２バネ部１６のバネ長が十分に確保されているので典型的には弾性変形となる。

次に、主基板２と従基板３の電気的な接続状態を解除するには、まず、従基板３を上方に移動させることにより従基板３を基板対基板コネクタ４から上方に遠ざける。すると、バネ片１２が従基板３から受けていた荷重が除去されるので、図６に示すように接点部１３が上方に変位する。このとき、バネ片１２は主基板２に対して継続して接触したままとなる。具体的には、第２バネ部１６は主基板２の対応する一時的接続パッド２Ｅに対して継続して接触したままとなる。このようにバネ片１２が従基板３から受けていた荷重が除去された後も継続して第２バネ部１６が主基板２に対して接触したままであることは、第２バネ部１６の弾性復元力が接点部１３に対して上方に作用していることに他ならない。従って、バネ片１２が第２バネ部１６を備えずに第１バネ部１５のみを備える場合と比較して、接点部１３の位置を図４に示す接点部１３の初期位置に近づけることができる。以下、説明の便宜上、接点部１３の高さ位置Ｚを定義する。即ち、図６に示すように、接点部１３の高さ位置Ｚは、ハウジング６のハウジング下面６Ａから接点部１３の頂点までの上下方向における距離として定義する。以下、この高さ位置Ｚに着目して、第２バネ部１６の弾性復元力による技術的意義を詳しく説明する。

図７は、接点部１３の高さ位置Ｚの変化を示すグラフを示している。図７のグラフにおいて横軸は時刻であり、縦軸は接点部１３の高さ位置Ｚである。図７のグラフにおける実線Ａは、本実施形態に対応している。時刻ｔ０において、基板対基板コネクタ４は主基板２に実装される。以下、時刻ｔ０における高さ位置Ｚを初期位置Ｚ０と称する。次に、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、従基板３を基板対基板コネクタ４に向かって押し付けて主基板２と従基板３を電気的に接続させる。以下、時刻ｔ２における高さ位置Ｚを接続位置Ｚ１と定義する。次に、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、従基板３を基板対基板コネクタ４から上方に遠ざけることで、主基板２と従基板３の電気的な接続状態を解除する。以下、時刻ｔ４における高さ位置Ｚを復元位置ＺＡと定義する。以降、時刻ｔ５から時刻ｔ６にかけて基板間接続が実行され、時刻ｔ７から時刻ｔ８にかけて基板間接続が解除され、時刻ｔ９から時刻ｔ１０にかけて基板間接続が実行される。時刻ｔ４以降では、基板間接続状態において高さ位置Ｚは接続位置Ｚ１となり、基板間接続解除状態において高さ位置Ｚは復元位置ＺＡとなる。このように、接点部１３の高さ位置Ｚは、接続位置Ｚ１と復元位置ＺＡの間を往復することになる。

ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、従基板３を基板対基板コネクタ４に向かって押し付けて主基板２と従基板３を電気的に接続させる際に第１バネ部１５が塑性変形した場合、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、主基板２と従基板３の電気的な接続状態を解除したときに第１バネ部１５には残留歪が残ることになる。端的に言えば、第１バネ部１５は元の形状に戻れない。これにより、復元位置ＺＡは初期位置Ｚ０よりも低くなっている。

図７のグラフにおける太線Ｂは、本開示の比較例に対応している。本比較例において、バネ片１２は、第２バネ部１６を備えることなく第１バネ部１５のみを備えている。本比較例では、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、従基板３を基板対基板コネクタ４から上方に遠ざけることで、主基板２と従基板３の電気的な接続状態を解除したとき、解除後の高さ位置Ｚは、復元位置ＺＡよりも低くなっている。以下、説明の便宜上、本比較例において、基板間接続解除状態における高さ位置Ｚを復元位置ＺＢと定義する。

復元位置ＺＡが復元位置ＺＢよりも初期位置Ｚ０に近くなるのは、以下の理由による。即ち、本実施形態では、前述したように、バネ片１２が従基板３から受けていた荷重が除去された後も継続して第２バネ部１６が主基板２に対して接触したままとなっている。これは即ち、第２バネ部１６の弾性復元力が接点部１３に対して上方に作用していることに他ならない。従って、本実施形態では、比較例と比較して、接点部１３の高さ位置Ｚを初期位置Ｚ０に近づけることができる。なお、図６に示す基板間接続解除状態において、接点部１３には、第１バネ部１５の弾性復元力が下向きに作用し、第２バネ部１６の弾性復元力が上向きに作用し、第１バネ部１５の弾性復元力と第２バネ部１６の弾性復元力が上下方向で互いに釣り合っている。仮に、図６に示す基板間接続解除状態において、第２バネ部１６を切り取ることができたとしたら、第１バネ部１５は、第２バネ部１６から受けていた第２バネ部１６の弾性復元力を失うので、第１バネ部１５の弾性復元力によって降下する。その結果、接点部１３の高さ位置Ｚは、図７に示す復元位置ＺＢへと変化することになる。

以上、実施形態を説明したが、上記実施形態は以下の特徴を有する。

図１から図６に示すように、基板対基板コネクタ４は、主基板２（第１基板）に実装され、主基板２と従基板３（第２基板）の間に挟まれることで、主基板２の複数の主電極パッド対２Ｃ（第１電極パッド）と従基板３の複数の従電極パッド３Ｃ（第２電極パッド）をそれぞれ電気的に接続する。
基板対基板コネクタ４は、複数のコンタクト５と、複数のコンタクト５を保持するハウジング６と、を含む。
ハウジング６は、主基板２と対向可能なハウジング下面６Ａと、従基板３と対向可能なハウジング上面６Ｂと、を有する。
各コンタクト５は、ハウジング６に固定される固定部１０と、固定部１０から突出すると共に、対応する主電極パッド対２Ｃに半田実装可能な、実装部１１と、固定部１０から延びると共に、対応する従電極パッド３Ｃに接触可能な接点部１３を有するバネ片１２と、を含む。
各コンタクト５のバネ片１２は、接点部１３と固定部１０の間で延びる第１バネ部１５と、接点部１３から下方に延びる第２バネ部１６と、を含む。
複数のコンタクト５において、基板対基板コネクタ４を主基板２に実装するとき、第２バネ部１６は主基板２から離れている。
複数のコンタクト５において、バネ片１２が従基板３から荷重を受けることにより接点部１３が下方に変位すると、第１バネ部１５が変形すると共に第２バネ部１６が主基板２との接触を伴って変形する。
複数のコンタクト５のうち少なくとも何れか１つにおいて、図６に示すように、荷重が除去されることにより接点部１３が上方に変位した後、第２バネ部１６が主基板２に対して継続して接触している。
以上の構成によれば、コンタクト５への荷重を取り除いたときの接点部１３の高さ位置Ｚを初期位置Ｚ０に近づけることができる。

なお、上記実施形態では、複数のコンタクト５のうち少なくとも何れか１つにおいて、荷重が除去されることにより接点部１３が上方に変位した後、第２バネ部１６が主基板２に対して継続して接触しているとした。しかし、これに代えて、複数のコンタクト５のすべてにおいて、図６に示すように、荷重が除去されることにより接点部１３が上方に変位した後、第２バネ部１６が主基板２に対して継続して接触していてもよい。

コンタクト５への荷重を取り除いたときの接点部１３の高さ位置Ｚを初期位置Ｚ０に近づけることができる上記の技術的効果は、図６に示す状態における複数のコンタクト５の接点部１３のコプラナリティを改善するだろう。更に、上記の技術的効果は、ワイピング作用の改善にも寄与するだろう。

また、図４に示すように、第２バネ部１６は、屈曲部１６Ｃを有する。以上の構成によれば、第２バネ部１６のバネ長を効果的に確保することができる。なお、本実施形態では、第２バネ部１６は１つの屈曲部１６Ｃを有しているが、これに代えて、第２バネ部１６は複数の屈曲部１６Ｃを有してもよい。

また、図４に示すように、第２バネ部１６は、主基板２に接触可能であって下方に凸となる湾曲部１６Ｄを有している。以上の構成によれば、第２バネ部１６が主基板２と接触したときに第２バネ部１６が長手方向に滑るので、第２バネ部１６の円滑な弾性変形が実現される。

また、図４に示すように、固定部１０は、圧入によりハウジング６に固定されている。しかし、これに代えて、固定部１０は、インサート成形によりハウジング６に固定されてもよい。

（変形例）
上記実施形態は、例えば以下のように変更できる。

即ち、図４に示すように、上記実施形態において第２バネ部１６は、後方に凸となるように屈曲する屈曲部１６Ｃを有している。しかし、これに代えて、図８に示すように、第２バネ部１６は、前方に凸となるように屈曲する屈曲部１６Ｅを有してもよい。以上の構成によっても、第２バネ部１６のバネ長を効果的に確保することができる。

１ 電子機器
２ 主基板
２Ａ 基板本体
２Ｂ コネクタ搭載面
２Ｃ 主電極パッド対
２Ｄ 常時接続パッド
２Ｅ 一時的接続パッド
３ 従基板
３Ａ 基板本体
３Ｂ コネクタ対向面
３Ｃ 従電極パッド
４ 基板対基板コネクタ
５ コンタクト
６ ハウジング
６Ａ ハウジング下面
６Ｂ ハウジング上面
７ キャビティ
１０ 固定部
１０Ａ 下端
１０Ｂ 上端
１１ 実装部
１２ バネ片
１３ 接点部
１５ 第１バネ部
１６ 第２バネ部
１６Ａ 上傾斜部
１６Ｂ 下傾斜部
１６Ｃ 屈曲部
１６Ｄ 湾曲部
１６Ｅ 屈曲部
θ 角度
Ｚ 高さ位置
Ａ 実線
Ｂ 太線
Ｚ０ 初期位置
Ｚ１ 接続位置
ＺＡ 復元位置
ＺＢ 復元位置

Claims (5)

1. 第１基板に実装され、前記第１基板と第２基板の間に挟まれることで、前記第１基板の複数の第１電極パッドと前記第２基板の複数の第２電極パッドをそれぞれ電気的に接続する基板対基板コネクタであって、
   複数のコンタクトと、
   前記複数のコンタクトを保持するハウジングと、
   を含み、
   前記ハウジングは、前記第１基板と対向可能なハウジング下面と、前記第２基板と対向可能なハウジング上面と、を有し、
   各コンタクトは、
   前記ハウジングに固定される固定部と、
   前記固定部から突出すると共に、対応する第１電極パッドに半田実装可能な、実装部と、
   前記固定部から延びると共に、対応する第２電極パッドに接触可能な接点部を有するバネ片と、
   を含み、
   各コンタクトの前記バネ片は、
   前記接点部と前記固定部の間で延びる第１バネ部と、
   前記ハウジング上面から前記ハウジング下面を見る方向で前記接点部から延びる第２バネ部と、
   を含み、
   前記複数のコンタクトにおいて、
   前記基板対基板コネクタを前記第１基板に実装するとき、前記第２バネ部は前記第１基板から離れており、
   前記バネ片が前記第２基板から荷重を受けることにより前記ハウジング上面から前記ハウジング下面を見る方向で前記接点部が変位すると、前記第１バネ部が変形すると共に前記第２バネ部が前記第１基板との接触を伴って変形し、
   前記複数のコンタクトのうち少なくとも何れか１つにおいて、
   前記荷重が除去されることにより前記ハウジング下面から前記ハウジング上面を見る方向で前記接点部が変位した後、前記第２バネ部が前記第１基板に対して継続して接触している、
   基板対基板コネクタ。
2. 請求項１に記載の基板対基板コネクタであって、
   前記第２バネ部は、少なくとも１つの屈曲部を有する、
   基板対基板コネクタ。
3. 請求項１又は２に記載の基板対基板コネクタであって、
   前記第２バネ部は、前記第１基板に接触可能であって前記ハウジング上面から前記ハウジング下面を見る方向で凸となる湾曲部を有する、
   基板対基板コネクタ。
4. 請求項１又は２に記載の基板対基板コネクタであって、
   前記固定部は、圧入により前記ハウジングに固定されている、
   基板対基板コネクタ。
5. 請求項１又は２に記載の基板対基板コネクタであって、
   前記固定部は、インサート成形により前記ハウジングに固定されている、
   基板対基板コネクタ。

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