JP4173155B2 - 基板対基板用コネクター - Google Patents

Description

本発明は、基板と基板とを接続可能な基板対基板用コネクターに関し、特に、プラグコネクターとリセプタクルコネクターの接続に関する。

パーソナルコンピュータ等を初めとする電子装置には、複数の回路基板が実装されている。例えば、マザーボードには、複数の回路基板がコネクターを介して接続され、必要に応じて、それらの回路基板の着脱が可能になっている。

特許文献１は、複数の回路基板を組み合わせて特定の機能を実現する基板接続構造に関するものであり、図１２（ａ）に示すように、第１の基板１と第２の基板２を、第１の基板対基板コネクター６にて接続し、第２の基板２上に設けた第２の基板対基板コネクター５に第３の基板３を接続する。第１の基板対基板コネクター６と第２の基板対基板コネクター５に同種類のものを使用し、同図（ｂ）に示すように、第１の基板１に第３の基板３を直接接続できるようにし、第１の基板１の修理調整を容易にする。

特開平１０−２９４１５５号

図１３は、従来の基板対基板用コネクターを示す斜視図、図１４は、その断面構成を示す図である。基板対基板用コネクター１０は、プラグコネクター２０と、プラグコネクター２０を挿入するレセプタクルコネクター３０とを有している。プラグコネクター２０は、中央に突出部２２が形成されたベース部材２４と、ベース部材２４の長手方向に整列して配置された複数のコンタクト２６とを備えている。ベース部材２４の両端部には、基板への取り付けを補強するための補強金具２８が設けられている。

レセプタクルコネクター３０は、その長手方向に凹部または開口３２が形成されたベース部材３４と、ベース部材３４の長手方向に整列された複数のコンタクト３６と、ベース部材３４に取り付けられた補強金具３８とを備えている。例えば、プラグコンタクト２０は、メインボード上に取り付けられ、レセプタクルコネクター３０は、メインボードに実装される回路基板に取り付けられる。プラグコネクター２０の突出部２２を、レセプタクルコネクター３０の開口３２内に挿入したとき、プラグコネクター２０のコンタクト２６が弾性変形し、レセプタクルコネクター３０のコンタクト３６と一定の接圧で接触し、プラグ側基板とレセプタクル側基板との電気的な導通が得られる。

プラグコネクター２０にレセプタクルコネクター３０を接続する際、レセプタクルコネクター３０が当接するまで挿入されるが、プラグコネクターおよびレセプタクルコネクターのコンタクト数が多くなると、コンタクト数に比例して挿入する力が増加し、他方、レセプタクルコネクターを取り外す際の力も増加し、取り扱いに支障が生じてしまうという課題がある。

また、プラグコネクター２０にレセプタクルコネクター３０を挿入する際、挿入が完全となる状態が分かりづらいため、挿入が不完全な状態となってしまい、基板間の導通不良を引き起こすおそれがある。さらに、プラグコネクター２０とレセプタクルコネクター３０の固定は、コンタクト同士の接圧によるものであるため、振動等の外力が加わると、その固定が外れ、導通不良を生じるおそれがある。

さらに、レセプタクルコネクター３０を挿入または抜去する際、プラグコネクター２０に対して垂直に移動させることが困難であり、ねじれ等の負荷が生じ、プラグコネクター２０やレセプタクルコネクター３０のモールドに割れ等の損傷を生じさせていた。また、レセプタクルコネクター３０の外壁が外形方向に押されると、プラグコネクター２０のコンタクトによる接圧が低下し、良好な接続を得ることができなくなるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであり、基板と基板の良好な接続を行うことができるコネクターを提供することを目的とする。
さらに本発明は、基板と基板の着脱の操作性に優れたコネクターを提供することを目的とする。

本発明に係るコネクターは、長手方向に延在する突出部が形成された第１のベース部材、および長手方向に複数整列された第１の複数のコンタクトを含む第１のコネクターと、長手方向に延在する開口が形成された第２のベース部材、および開口内に複数整列された第２のコンタクトとを含み、第２のベース部材の開口内に第１のベース部材の突出部が挿入されたとき、第１のコンタクトと第２のコンタクトの電気的接続を可能にする第２のコネクターと、第１のベース部材の長手方向の両側に取り付けられた操作レバー機構とを備えている。操作レバー機構は、第２のベース部材の端部と係合可能な一対のレバーを有し、一対のレバーが第１の方向に回転されるとき、第２のベース部材が第１のベース部材に接近する方向に移動され、一対のレバーが第２の方向に回転されるとき、第２のベース部材が第１のベース部材から離間する方向に移動されるようになっている。

好ましくは操作レバー機構は、第１のベース部材に回転可能に取り付けられた一対のレバーの位置を固定する固定手段を含む。好ましくは、固定手段は、一対のレバーに形成されたフックと、一対のレバーが第１の位置に回転されたとき当該フックを係止する係止部（例えば、第１のベース部材のロック面）とを含み、一対のレバーを第１の位置にロックする。好ましくは、フックは、弾性変形部を介して形成されている。

また固定手段は、一対のレバーに形成された突起と、一対のレバーが第２の位置に回転されたとき当該突起を受容する位置決め用溝とを含み、一対のレバーを第２の位置に位置決めする。これにより、一対のレバーを退避位置に保持した状態で、第２のコネクターを挿入させることができる。

好ましくは操作レバー機構はさらに、第１の位置にロックされた一対のレバーのロックを解除するロック解除手段を含む。ロック解除手段は、一対のレバーに回転可能に取り付けられたロック解除レバーを含み、一対のロック解除レバーを回転させることにより前記フックを変位させ、フックと係止部の係止を解除させる。

好ましくは一対のレバーは、第２のベース部材の端部に形成された突出部と係合する。また、一対のレバーが第１の位置にロックされるとき、溝内に第２のベース部材の突出部が嵌合されるようにしてもよい。これにより、第２のコネクターが第１のコネクターに挿入された時点を、クリック感を持って認識させることができる。

好ましくは第１のベース部材はさらに、長手方向に延在する一対の壁部を有し、一対の壁部は、突出部との間に一対の空隙を形成し、第２のベース部材の開口を規定する一対の脚部がそれぞれ一対の空隙内に挿入される。これにより、コンタクトの接圧により、第２のコネクターの短手方向に力が加わった場合でも、第２の脚部は、第１のコネクターの壁部によって外形の変形や損傷が防止され、コンタクトの接圧のバラツキを抑えた安定したコンタクトの接触が得られる。

第１のコネクターは、好ましくは、プラグコネクターであり、第２のコネクターは、リセプタクルコネクターである。例えば、第１のコネクターは第１の回路基板に取り付けられ、第２のコネクターは、第２の回路基板に取り付けられる。また、第２の回路基板は、第１の回路基板に直交するように接続される。

本発明によれば、第１のコネクターに取り付けられた一対のレバー部材を介して第２のコネクターを第１のコネクターに対して接近もしくは離間する方向へ移動させることようにしたので、コンタクト数が増加しても、レバーによって少ない操作力で容易にコネクターの挿入または抜去が可能となる。また、第１のコネクターに第２のコネクターを挿入する際、挿入が完全となるロック位置を決定することにより、挿入が不完全となることを防止することができる。さらに、レバーの位置に固定することで、第１および第２のコネクターが固定されるため、振動等の外力に対して、第１と第２のコネクターが外れにくくなる。さらに、レバーによって、第２のコネクターは第１のコネクターに対し、垂直に挿入・抜去されるため、ねじりの発生が防止され、コネクターを形成するモールドやコンタクトの損傷を防止することができる。

本発明の最良の実施形態について、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例に係る基板対基板用コネクターの構成を示す斜視図であり、図２は、プラグコネクターとレセプタクルコネクターが接続された状態の断面構造を示す図である。

本実施例に係るコネクター１２は、プラグコネクター１００と、レセプタルコネクター２００と、操作レバー機構３００とを有する。プラグコネクター１００は、例えばメイン回路基板に取り付けられ、レセプタクルコネクター２００は、他の回路基板に取り付けられる。プラグコネクター１００にレセプタクルコネクター２００を接続することで、メイン回路基板に他の回路基板が直交する方向で接続される。

プラグコネクター１００は、電気的絶縁性のモールド樹脂によって成型され長手方向に延在するベース部材１１０と、ベース部材１１０の長手方向に整列して配置される複数のコンタクト１２０とを備えている。ベース部材１１０は、長手方向に沿って形成された突出部１１２と、ベース部材１１０の側部に沿って突出部１１２よりも高さの低い一対の壁部１１４と、突出部１１２と壁部１１４の間に形成された空隙１１６と、ベース部材１１０の底部に形成され空隙１１６と連通する孔１１８とを備え、ベース部材１１０は、その長手方向の中心線に関し対称構造となっている。

コンタクト１２０は、導電性金属材料を加工して形成されたものであり、図２に示すように、ベース部材１１０の空隙１１６内に配されるＵ字型の接点部１２２と、接点部１２２から延在し、ベース部材１１０の孔１１８から外部へ導出される端子部１２４とを有している。突出部１１２の両側に一対のコンタクト１２０が配置され、一対のコンタクト１２０がベース部材１１０の長手方向に複数配置されている。

レセプタクルコネクター２００は、電気的絶縁性のモールド樹脂によって成型され長手方向に延在するベース部材２１０と、ベース部材２１０に取り付けられた複数のコンタクト２２０と、ベース部材２１０の両端部に一体に形成された一対の突出部２３０とを備えている。ベース部材２１０は、長手方向に沿って形成された開口２１２と、開口２１２の側壁を形成する一対の脚部２１４とを備えている。開口２１２は、ベース部材１１０の突出部１１２に対応する形状を有しており、開口２１２内の脚部２１４の対向する面には、一対のコンタクト２２０が配置されている。この一対のコンタクト２２０は、ベース部材２１０の長手方向に複数整列されている。レセプタクルコネクター２００がプラグコネクター１００に挿入されるとき、コンタクト２２０は、弾性変形されたコンタクト１２０の接点部１２２と接触する。好ましくは、コンタクト１２０の接点部１２２に突起を形成し、コンタクト２２０との電気的接続を確実にするようにしてもよい。一対の突出部２３０は、後述するように、操作レバー機構３００のレバーと係合する。

次に、操作レバー機構３００について説明する。操作レバー機構３００は、レバーと、ロック解除レバーとを含んで構成される。図３は、レバーの構成を示す図である。同図に示すように、レバー３１０には、２つの円形状の開口３１２、３１４が形成されている。開口３１４内には、シャフト４００が挿通され、シャフト４００によりレバー３１０がベース部材１１０に対して回転自在に取り付けられている。レバー３１０の頂部には、操作部３１６が設けられ、操作部３１６の中央にはスリット３１８が形成され、スリット３１８は開口３１２を越える位置Ｐまで延びている。スリット３１８には、後述するロック解除レバーが挿入される。

レバー３１０の一方の側面には、切欠き３２０により規定された下方に延在する弾性変形部３２２が形成され、弾性変形部３２２の端部には、外側へ突出するフック３２４が形成されている。レバー３１０の他方の側面には、ほぼ矩形状の溝３２６が形成されている。溝３２６は、レセプタクルコネクター２００のベース部材２１０の端部に形成された突出部２３０と係合する。さらに、レバー３１０の両面には、２つの円形状の突起３２８が形成され、突起３２８は、ベース部材１１０に形成された位置決め溝１３４（図７を参照）と係合し、レバーを退避位置に位置決めさせる。

図４は、ロック解除レバーの構成を示す図である。ロック解除レバー３３０は、板状のモールド金属から構成され、上端部には、直交する方向に延びるつまみ３３２が形成され、下端部には、つまみ３３２と同方向に延びる爪３３４が形成されている。また、レバー３３０の中央部には、円形状の開口３３６が形成されている。

図５は、レバー３１０にロック解除レバー３３０が取り付けられたときの断面構造を示す図である。ロック解除レバー３３０は、レバー３１０の操作部３１６間に形成されたスリット３１８内に挿入される。このとき、ロック解除レバー３３０の先端が位置Ｐ付近にあり、ロック解除レバー３３０の開口３３６が、レバー３１０の開口３１２に整合される。両開口３１２、３３６内にシャフトを挿通することで、ロック解除レバー３３０がレバー３１０に対して回動自在に取り付けられる。つまみ３３２は、操作部３１６から幾分突出した位置にあり、また、爪３２４は、弾性変形部３２２に当接している。ロック解除レバー３３０のつまみ３３２を図５の時計方向に押圧すると、ロック解除レバー３３０がシャフト４１０を中心に回転してスリット３１８内に移動し、同時に、爪３３４が、弾性変形部３２２を押圧して弾性変形させ、フック３２４がレバー３１０の側面から内側へ移動される。

次に、コネクターの動作について説明する。図６は、レバー３１０が閉じた位置（ロック位置）にあり、レセプタクルコネクター２００が未装着のときの断面を示している。この状態のとき、レバー３１０のフック３２４は、ベース部材１１０のロック面１３０に係止し、レバー３１０の位置が固定されている。つまり、レバー３１０の操作部３１６を時計方向に回転させようとしても、フック３２４により、レバー３１０は時計方向に回転されない。

レバー３１０のロックを解除する場合には、ロック解除レバー３３０のつまみ３３２を摘むことで、ロック解除レバー３３０をシャフト４１０を中心に回転させ、爪３３４により弾性変形部３２２を介してフック３２４を内側へ移動させる。ベース部材１１０には、ロック面１３０から延在する円弧状の摺動面１３２が形成されており、レバー３１０がシャフト４００を介して回転されるとき、フック３２４が摺動面１３２を摺動する。

図７は、レバーが開いた位置にあるときの状態を示している。ロック解除レバー３３０によりレバー３１０のロックを解除し、レバー３１０を一定の角度回転させると、レバー３１０の両面に形成された位置決め突起３２８がベース部材１１０に形成された位置決め溝１３４に挿入される。これにより、レバー３１０が比較的弱い力で位置決め固定される。このとき、レバー３１０は退避位置となり、レバー３１０の溝３２６が斜め上方を臨み、レセプタクルコネクター２００を待機する状態となる。

レバー３１０が退避位置にある状態から、図８に示すようにレセプタクルコネクター２００を真上方向からほぼ垂直に挿入する。このとき、レセプタクルコネクター２００のベース部材２１０の両端部に形成された突出部２３０の下面が、レバー３１０の溝３２６の下端３２６ａに当接し、この状態でレセプタクルコネクター２００が停止する。

次に、図９に示すように、レバー３１０の操作部３１６を介して、レバー３１０をロック位置へ向けてＳ１方向に押圧する。一定の操作力が加わると、レバーの位置決め突起３２８が位置決め溝１３４から離脱し、レバー３１０がシャフト４００を中心に回転をする。レバー３１０の回転により、レセプタクルコネクター２００の突出部２３０が溝３２６の下端３２６ａから離れ、次いで、溝３２６の上端３２６ｂが突出部２３０の上面に当接する。レバー３１０の回転が続くと、溝３２６の上端３２６ｂが突出部２３０を垂直方向Ｖ１に向けて押圧し、移動させる。これにより、レセプタクルコネクター２００がプラグコネクター１００に接続される。レバー３１０の回転中、フック３２４は、ベース部材１１０の摺動面１３２を摺動する。

次に、図１０（ａ）に示すように、レバー３１０がほぼ直立する状態まで回転すると、フック３２４が摺動面１３２から離れ、弾性変形部３２２の復元力によりフック３２４が外側へ移動し、ロック面１３０と係止する。このタイミングとほぼ同時に、図１０（ｂ）に示すように、レセプタクルコネクター２００の挿入が完了し、ベース部材２１０の突出部２３０が溝３２６内に完全に収容される。このとき、ユーザーが操作部３１６を介して挿入の完了をクリック感をもって認識できるようにするため、突出部２３０に凹部２３０ａを形成し、その凹部２３０ａに溝３２６の上端３２６ｂがはまり込むようにしてもよい。

レセプタクルコネクター２００の挿入が完了すると、図２に示すように、プラグコネクター１００のベース部材１１０の突出部１１２が、レセプタクルコネクター２００のベース部材２１０の開口２１２内に挿入され、コンタクト１２０がコンタクト２２０に電気的に接続される。レバー３１０は、フック３２４によりロック位置に固定され、レバー３１０の回転が禁止されるため、振動等の外力がコネクターに与えられても、レセプタクルコネクター２００がプラグコネクター１００から離脱されない。

また、レセプタクルコネクター２００の脚部２１４が、プラグコネクター１００の壁部１１４に接することで（図２を参照）、コンタクトの接圧により、第２のコネクターの短手方向に力が加わった場合でも、第２の脚部は、第１のコネクターの壁部によって外形の変形や損傷が防止され、コンタクトの接圧のバラツキを抑えた安定したコンタクトの接触が得られる。

レセプタクルコネクター２００を取り外す場合には、図１１に示すように、ロック解除レバー３３０のつまみ３３２を方向Ｔに向けて摘んだ状態で、レバー３１０を方向Ｓ２に移動させる。つまみ３３２を摘むことで、ロック解除レバー３３０がシャフト４１０を介してレバー３１０上を相対的に回転し、ロック解除レバー３３０の爪３３４が、レバー３１０の弾性変形部３２２を押圧し、フック３２４が内側に向けて移動する。これにより、フック３２４とロック面１３０との係止が解除され、レバー３１０は、方向Ｓ２に回転可能となる。

レバー３１０がシャフト４００を介して方向Ｓ２に向けて回転されると、フック３２４は、ベース部材１１０の摺動面１３２を摺動し、また、溝３２６の下端３２６ａが、レセプタクルコネクター２００の突出部２３０と係合し、ベース部材２１０を垂直方向Ｖ２へ持ち上げる。さらに、レバー３１０を回転させると、レバー３１０の位置決め用突起３２８がベース部材１１０の位置決め溝１３４にはまり込み、レバー３１０が退避位置へ位置決め固定される（図７および図８を参照）。このとき、レセプタクルコネクター２００のベース部材２１０の開口２１２から、プラグコネクター１００のベース部材１１０の突出部１１２が抜けた状態（あるいは、互いのコンタクトの接触が解除された状態）となる。

このように、レセプタクルコネクター２００の抜去は、ロック解除レバー３３０およびレバー３１０によりワンタッチで実行でき、レセプタクルコネクター２００に直接操作して抜く必要がないので、操作が非常に簡単である。また、しかも、レセプタクルコネクター２００の移動は、ほぼ垂直方向Ｖ２に規制されるため、プラグコネクター１００に対してねじれを生じさせず、プラグコネクター１００およびレセプタクルコネクター２００のベース部材１１０、２１０の変形や損傷から保護することができる。

また本実施例では、レバー操作機構３００の取り付け位置をプラグコネクター１００の長手方向とし、短手方向の幅は、プラグコネクターとほぼ同等としたことで、外形サイズの拡大を抑制しながら、従来のコネクターと比較して、小さな挿入力または抜去力で、基板の着脱を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例では、メイン回路基板に対し直交するように他の回路基板を取り付けれる例を示したが、プラグコネクターおよびレセプタクルコネクターを取り付ける基板は、広く解釈されるものであって、上記のような回路基板に限定されるものではない。同様に、基板の取り付け方向は、直交する以外にも、他の角度、例えば平行であってもよい。また、レバー３１０とロック解除レバー３３０を別体で構成する例を示したが、これらのレバーを一体に構成するようにしてもよい。さらに、プラグコネクターやレセプタクルコネクターの構成は一例であって、コンタクトの数やベース部材の形状等は、目的や用途に応じて設計変更することが可能である。

本発明に係るコネクターは、基板対基板用のコネクターとして、特に回路基板の着脱を必要とする電子装置において利用される。

本発明の実施例に係る基板対基板用コネクターの斜視図である。 プラグコネクターとレセプタクルコネクターとが接続されたときの断面構造を示す図である。 レバーの構成を示す図である。 ロック解除レバーの構成を示す図である。 レバーにロック解除レバーが取り付けられたときの縦方向の断面構造を示す図である。 レバーが閉じた位置（ロック位置）にあるときの断面構造を示す図である。 図７（ａ）は、レバーが開いた位置（退避位置）にあるときの上面図、図７(ｂ)は、その断面図である。 プラグコネクターにレセプタクルコネクターが挿入される動作を示す図である。 レバーの回転によりレセプタクルコネクターがプラグコネクターに挿入される動作を説明する図である。 レバーがロック位置に固定され、レセプタクルコネクターの挿入が完了したときの動作を説明する図である。 レセプタクルコネクターを取り外すときの動作を説明する図である。 従来の基板対基板用コネクターを示す図である。 従来の基板対基板用コネクターを示す斜視図である。 従来の基板対基板用コネクターの断面図である。

符号の説明

１０、１２：基板対基板用コネクター １００：プラグコネクター
１１０：ベース部材 １１２：突出部
１１４：壁部 １１６：空隙
１１８：孔 １２０：コンタクト
１２２：接点部 １２４：端子部
２００：レセプタクルコネクター ２１０：ベース部材
２１２：開口 ２１４：脚部
２２０：コンタクト ２３０：突出部
３００：操作レバー機構 ３１０：レバー
３１２、３１４：開口 ３１６：操作部
３１８：スリット ３２０：切欠き
３２２：弾性変形部 ３２４：フック
３２６：溝 ３２８：突起
３３０：ロック解除レバー ３３２：つまみ
３３４：爪 ３３６：開口

Claims (9)

1. 長手方向に延在する突出部が形成された第１のベース部材、および長手方向に複数整列された第１の複数のコンタクトを含む第１のコネクターと、
   長手方向に延在する開口が形成された第２のベース部材、および開口内に複数整列された第２のコンタクトとを含み、第２のベース部材の開口内に第１のベース部材の突出部が挿入されたとき、第１のコンタクトと第２のコンタクトの電気的接続を可能にする第２のコネクターと、
   第１のベース部材の長手方向の両側に取り付けられた操作レバー機構とを備え、
   操作レバー機構は、第２のベース部材の端部と係合可能な一対のレバーを有し、一対のレバーが第１の方向に回転されるとき、第２のベース部材が第１のベース部材に接近する方向に移動され、一対のレバーが第２の方向に回転されるとき、第２のベース部材が第１のベース部材から離間する方向に移動され、
   操作レバー機構は、第１のベース部材に回転可能に取り付けられた一対のレバーの位置を固定する固定手段を含み、固定手段は、一対のレバーに形成されたフックと、一対のレバーが第１の位置に回転されたとき当該フックを係止する係止部とを含み、一対のレバーを第１の位置にロックし、
   操作レバー機構はさらに、第１の位置にロックされた一対のレバーのロックを解除するロック解除手段を含み、ロック解除手段は、一対のレバーに回転可能に取り付けられたロック解除レバーを含み、一対のロック解除レバーを回転させることにより前記フックを変位させ、フックと係止部の係止を解除させる、
   コネクター。
2. フックは、弾性変形部を介して形成されている、請求項１に記載のコネクター。
3. 固定手段は、一対のレバーに形成された突起と、一対のレバーが第２の位置に回転されたとき当該突起を受容する位置決め用溝とを含み、一対のレバーを第２の位置に位置決めする、請求項１に記載のコネクター。
4. 一対のレバーは、第２のベース部材の端部に形成された突出部と係合する、請求項１に記載のコネクター。
5. 一対のレバーが第１の位置にロックされるとき、一対のレバーにそれぞれ形成された溝内に第２のベース部材の突出部が嵌合される、請求項１に記載のコネクター。
6. 第１のベース部材はさらに、長手方向に延在する一対の壁部を有し、一対の壁部は、突出部との間に一対の空隙を形成し、第２のベース部材の開口を規定する一対の脚部がそれぞれ一対の空隙内に挿入される、請求項１に記載のコネクター。
7. 第１のコネクターは、プラグコネクターであり、第２のコネクターは、リセプタクルコネクターである、請求項１ないし６いずれか１つに記載のコネクター。
8. 第１のコネクターは、第１の回路基板に取り付けられ、第２のコネクターは、第２の回路基板に取り付けられる、請求項１ないし７いずれか１つに記載のコネクター。
9. 第１の回路基板に対して第２の回路基板が直交する、請求項８に記載のコネクター。

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