JP4398079B2 - 基板接続用コネクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板同士を電気的に接続するための基板接続用コネクタに関する。特に、コネクタ相互の位置合わせ用のガイドピン及びガイド孔を備えたコネクタの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化や薄型化に伴い、電子回路の実装密度を上げる目的で、あるいは複数の回路基板を立体配置する目的で、回路基板同士を相互に接続する基板接続用コネクタが多く用いられている。
【０００３】
この基板接続用コネクタは、一般にプラグコネクタとレセプタクルコネクタとからなる。この種のコネクタは、プラグコネクタが一方の基板側に、レセプタクルコネクタが他方の基板側にそれぞれ実装される。そして、一対の基板を重ねて接続した状態では、双方のコネクタは一対の基板で挟まれた形態となる。また、両コネクタを結合した状態において、一方の基板表面と他方の基板表面とがほぼ直角に交差する形態あるいは直線状となるものもある。
【０００４】
前者の基板接続用コネクタとしては、例えば特開平５−２７５１４７号公報、特開平１１−３２９６３６号公報に記載されている。後者の基板接続用コネクタとしては、例えば特開平１０−１７２６５２号公報に記載されている。
【０００５】
ところで、この種のコネクタにおいても、基板同士を高精度に位置決めして接続できるように、コネクタ相互の位置合わせ用ガイドピン及びガイド孔を設けた構成とすることがある。後者の特開平１０−１７２６５２号公報に記載のコネクタには、コネクタ相互の位置合わせ用のガイドピン及びガイド孔が設けられている。ガイドピンはプラグコネクタ側に、ガイド孔はレセプタクルコネクタ側に設けられている。また、ガイドピンを導電性金属材料で形成することで、ガイドピンを本来の位置合わせ機能に加えて接地用端子にも兼用可能にした技術が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、コネクタ相互の位置合わせ用ガイドピン及びガイド孔を設けたコネクタは、従来から知られている。さらに、ガイドピンを接地用端子に兼用可能にする技術も知られている。しかし、ガイドピン付きの従来の基板接続用コネクタは、次のような点で解決すべき課題があることが判った。
【０００７】
第１に、コネクタ全体の小型化を図り難いという問題である。即ち、特開平１０−１７２６５２号公報に記載のコネクタでは、ガイドピン及びガイド孔をハウジングの外側に配置している。そのため、プラグコネクタではそのハウジングとガイドピンとが並列配置となり、レセプタクルコネクタではそのハウジングとガイド孔を形成する筒体とが並列配置となり、その分、コネクタ全体の小型化を図り難い問題がある。
【０００８】
第２にコネクタ相互の位置合わせ機能の問題である。対となるガイドピン及びガイド孔は、通常、ハウジングの外側の左右対称位置にそれぞれ配置され、全体で２対設けられる。この点、特開平１０−１７２６５２号公報に記載のコネクでは、小型化を図る目的で、ガイドピン及びガイド孔をハウジングの片側に一対のみ設けている。そのため、二対のものに比べてコネクタ相互の位置合わせに偏りが生じる問題がある。
【０００９】
第３に、ハウジングや基板に対するガイドピンの取付強度及び取付作業性の問題である。ガイドピンは、コネクタ相互の位置合わせのために充分な強度を必要とする。さらに、ハウジングも基板に対してしっかりと固定する必要がある。この点、ガイドピン及びハウジングを基板に対して別々に固定する構成とした場合、強度的に相互に補完し合う構成とならない。そのため、ガイドピンの取付強度が低下したり、取付作業性が悪化したりするという問題が生じる。この問題は、特に、コネクタの小型化が進むに従って顕著な問題となる。
【００１０】
第４に、ガイドピンと基板との電気的接続の信頼性及び接続作業性の問題である。作業性を考慮した場合、ガイドピンと基板とは従来のように手間やコストのかかる半田付け等を行うことなく、簡易な方法で電気的に確実に接続できる構成とすることが望まれるからである。
【００１１】
本発明の第１の課題は、コネクタ全体の小型化を図りやすくすることにある。
【００１２】
本発明の第２の課題は、ガイドピン及びガイド孔を一対のみ設けた場合でも、コネクタ相互の位置合わせ機能を良好にすることにある。
【００１３】
本発明の第３の課題は、ハウジングや基板に対するガイドピンの取付強度や取付作業性を向上させることにある。
【００１４】
本発明の第４の課題は、ガイドピンと基板とを簡易な方法で電気的に確実に接続できるようにすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板同士を電気的に接続するための基板接続用コネクタであって、一方の基板表面に実装されるプラグコネクタと、他方の基板表面に実装されるレセプタクルコネクタとを備え、プラグコネクタは、レセプタクルコネクタが挿入される開口を有するハウジングと、そのハウジング内においてハウジングの軸方向に沿って延び、プラグコネクタ及びレセプタクルコネクタ相互の位置合わせ機能を有する導電性ガイドピンとを備え、レセプタクルコネクタは、ガイドピンが挿入されるガイド孔を有するハウジングと、ガイド孔に沿って配置されガイドピンに対して電気的に接触するコンタクトとを備え、ガイドピンは一方の基板に対して電気的に接続され、コンタクトは他方の基板に対して電気的に接続されている構成とした。
【００１６】
本発明によれば、ガイドピンがハウジング内においてハウジングの軸方向に沿って延びているため、ガイドピンをハウジングの外に配置するのに比べて、コネクタ全体の小型化を図りやすい構成とすることができる。また、このように、ガイドピンはハウジング内においてハウジングの軸方向に沿って延びているため、ガイドピン及びガイド孔を一対のみ設けた場合でも、コネクタ相互の位置合わせ機能を良好にすることができる。
【００１７】
本発明の基板接続用コネクタは、プラグコネクタとレセプタクルコネクタとが結合した状態において、一方の基板表面と他方の基板表面とがほぼ直角に交差する形態となる場合に好適に利用できる。また、プラグコネクタとレセプタクルコネクタとが結合した状態において、一方の基板表面と他方の基板表面とが直線状となる場合にも好適に利用できる。
【００１８】
ガイドピンとしては、プラグコネクタのハウジングの中央部又は中央部付近に配置され、そのハウジングの開口からガイドピンの先端部が突出している構成とすることが望ましい。ハウジングの開口からガイドピンの先端部が突出していることで、ガイドピンとガイド孔とが最初に位置合わせ可能になる。その際、ガイドピンはハウジングの中央部付近に配置されているため、ハウジング同士も必然的に位置合わせされる。その結果、コネクタ相互の位置合わせ作業がさらに容易になる。
【００１９】
本発明では、一方の基板に導電層を有するスルーホールを設け、ガイドピンの基端部は、プラグコネクタのハウジングを貫通してスルーホールに挿入することで基板に電気的に接続した構成とすることもできる。このように構成すれば、ガイドピンを基板に対して電気的に接続する構造と、ガイドピンを基板に固定する構造の両方を同時に達成することができる。
【００２０】
その場合、ガイドピンの基端部側の端面にネジ孔を設け、ガイドピンの基端部は、一方の基板の裏面側からネジ孔にねじ込む頭部付きネジによって一方の基板に固定した構成とすることもできる。このようにすれば、基板に対してガイドピンとプラグコネクタのハウジングとを簡易にしかも確実に固定することができる。
【００２１】
また、一方の基板の裏面の、スルーホールの周囲に、スルーホールの導電層に導通するランドを設けた構成とすることもできる。そうすれば、頭部付きネジの頭部を直接的にあるいは導電性の金属ワッシャー等を介して間接的にランドと接触させることができる。これにより頭部付きネジを締め付けるだけでガイドピンと基板との電気的接続をさらに確実なものにすることができる。
【００２２】
また、ガイドピンの基端部近くに、ガイドピンの外周に沿って一周する非円形のフランジが設けられ、プラグコネクタのハウジングには、ガイドピンの基端部が貫通する部分に、フランジが緊密に嵌合する凹部が設けられている構成とすることが望ましい。このように構成すれば、プラグコネクタのハウジング及び一方の基板に対してガイドピンをその軸回りに回転不可能な状態で固定することができる。
【００２３】
本発明では、レセプタクルコネクタのコンタクトは複数設けられ、ガイドピンに対して少なくとも３点接触するように、ガイドピンの周方向に間隔をおいて配置されている構成とすることが望ましい。３点接触により、ガイドピンとコンタクトとの電気的接触を確実にする作用に加え、ガイドピンをコンタクトの中央にガイドする作用も発揮できるからである。
【００２４】
前記コンタクトには、他方の基板に設けられた導電層付きの複数のスルーホールにそれぞれ挿入される複数のテールが設けられ、各テールが他方の基板に対して半田付けされている構成とすることも望ましい。各テールを基板に対して半田付けすることで、レセプタクルコネクタの基板への固定を確実にし、レセプタクルコネクタのハウジングに作用するこじり荷重等に対して充分に耐え得る構造となる。
【００２５】
前記各コンタクトは、その先端同士が互いに接近する方向にプリロードされた状態で、各コンタクトの先端がガイド孔の入口近くの壁部に係止されている構成とすることも望ましい。このように構成すれば、各コンタクトがプリロードされた状態となるため、ガイドピンと各コンタクトとの接触が強まり、電気的接続をより確実にすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１は本発明に係るプラグコネクタの断面図であり、図２はレセプタクルコネクタの断面図である。図３はプラグコネクタの正面図である。図４はコンタクトの正面図、平面図及び側面図を示す。
【００２８】
この実施の形態は、本発明を、基板表面が直角に交差するいわゆるＬ字形接続となる基板間に配置されて基板同士を電気的に接続するための基板接続用コネクタに適用した例を示す。この基板接続用コネクタは、一方の基板Ｋ１の表面に実装されるプラグコネクタ１０と、他方の基板表面に実装されるレセプタクルコネクタ２０とを備える。
【００２９】
プラグコネクタ１０は、図１に示すように、レセプタクルコネクタ２０が挿入される開口１１を有するハウジング１２と、そのハウジング１２内においてハウジング１２の軸方向に沿って延び、プラグコネクタ１０及びレセプタクルコネクタ２０相互の位置合わせ機能を有する導電性ガイドピン１３とを備えている。ガイドピン１３は一方の基板Ｋ１に対して電気的に接続されている。
【００３０】
ハウジング１２は絶縁性樹脂で形成され、全体として箱の３面が開放された断面コ字形に形成されている。即ち、開口１１部分と、図３に示すように相対する両側面とが開放されている。したがって、背面板１４と、上板１５と底板１６とを有する。
【００３１】
レセプタクルコネクタ２０は、図２に示すように、ガイドピン１３が挿入されるガイド孔２１を有するハウジング２２と、ガイド孔２１に沿って配置されガイドピン１３に対して電気的に接触するコンタクト２３とを備えている。コンタクト２３は他方の基板Ｋ２に対して電気的に接続されている。
【００３２】
ガイドピン１３は、図１に示すように、プラグコネクタ１０のハウジング１２の中央部付近に配置され、そのハウジング１２の開口１１からガイドピン１３の先端部１３ａが突出している。ハウジング１２の開口１１からガイドピン１３の先端部１３ａを突出させることで、ガイドピン１３とガイド孔２１とを最初に位置合わせ可能にしている。さらに、ガイドピン１３をハウジング１２の中央部付近に配置することで、ハウジング１２、２２同士も必然的に位置合わせされるように配慮している。
【００３３】
一方の基板Ｋ１には、内表面に導電層（図示せず）を有するスルーホール１が設けられている。ハウジング１２の背面板１４の中央部付近には、ガイドピン１３の基端部１３ｂを貫通させるための貫通孔１４ａが設けられている。ガイドピン１３の基端部１３ｂには、その周面にローレット１３ｃが設けられている。ローレット１３ｃは、基端部１３ｂの周方向に間隔をおいて軸方向に延びる複数のリブ（突条）により形成されている。
【００３４】
そして、ガイドピン１３の基端部１３ｂを、背面板１４の貫通孔１４ａを貫通させてスルーホール１に挿入（圧入）することで、ガイドピン１３を一方の基板Ｋ１に電気的に接続した構成としている。この構成により、ガイドピン１３を一方の基板Ｋ１に対して電気的に接続する構造と、ガイドピン１３を一方の基板Ｋ１に固定する構造の両方を同時に達成できるように配慮している。
【００３５】
さらに、ガイドピン１３の基端部１３ｂ側の端面にネジ孔（図示せず）が設けられている。そして、ガイドピン１３の基端部１３ｂは、一方の基板Ｋ１の裏面側からネジ孔にねじ込む頭部付きネジ１７によって一方の基板Ｋ１に固定している。これにより、一方の基板Ｋ１に対してガイドピン１３とプラグコネクタ１０のハウジング１２とを簡易にしかも確実に固定できるように配慮している。
【００３６】
一方の基板Ｋ１の裏面には、スルーホール１の周囲に、スルーホール１の導電層に導通するランド２が設けられている。このランド２を設けた理由は、頭部付きネジ１７の頭部１７ａを直接的にあるいは導電性のある金属ワッシャー３を介して間接的にランド２と接触させることができるようにするためである。したがって、頭部付きネジ１７を締め付けるだけでガイドピン１３と一方の基板Ｋ１との電気的接続をさらに確実にすることができる。
【００３７】
ガイドピン１３の基端部近くには、ガイドピン１３の外周に沿って一周する六角形（非円形）のフランジ１３ｆが設けられている。ハウジング１２の背面板１４の中央付近には、ガイドピン１３の基端部が貫通する貫通孔１４ａの周囲に、フランジ１３ｆが緊密に嵌合する凹部１４ｂが設けられている。このフランジ１３ｆと凹部１４ｂとの組合せは、プラグコネクタ１０のハウジング１２及び一方の基板Ｋ１に対してガイドピン１３をその軸回りに回転不可能な状態で固定できるようにするためである。
【００３８】
一方の基板Ｋ１には、スルーホール１から離れた部位に、位置決め孔４が複数設けられている。ハウジング１２の背面板１４の背面（一方の基板Ｋ１と接する面）には、位置決め孔４に嵌合する円柱状の突起（ペグ）１４ｐが複数設けられている。この位置決め孔４と突起１４Ｐは、プラグコネクタ１０のハウジング１２を一方の基板Ｋ１に対して回転不可能に位置決めするために設けたものである。
【００３９】
なお、ハウジング１２の上板１５の内面には、図３に示すように、溝幅の異なる２つのキー溝１５ａ、１５ｂが設けられている。これらのキー溝１５ａ、１５ｂは、レセプタクルコネクタ２０のハウジング２２の上面に設けられた２つのリブ２２ａ、２２ｂがそれぞれ嵌合する。これは、コネクタ相互が天地逆に結合されたりするのを防止するためのものである。
【００４０】
レセプタクルコネクタ２０のハウジング２２のガイド孔２１は、図２に示すように、入口側が広がったガイド部２４と、そのガイド部２４に連なる端子装着部２５とを有する。端子装着部２５内には、複数（図では３つ）のコンタクト２３を有するコンタクト装置２３０が装着されている。
【００４１】
コンタクト装置２３０の各コンタクト２３は、ガイドピン１３に対して３点接触するように、ガイドピン１３の周方向に間隔を有するように配置されている。３点接触により、ガイドピン１３と各コンタクト２３との電気的接触を確実にする作用に加え、ガイドピン１３を各コンタクト２３の中央にガイドする作用も発揮できるからである。勿論４点接触あるは２点接触する構成としても構わない。しかし、上記ような作用とコンタクト装置２３０の製作性の点から、３点接触する構成とする方が望ましい。
【００４２】
コンタクト装置２３０は、図４に示す例では１枚の金属板の加工により形成されている。即ち、金属板の打ち抜き加工、プレス加工、曲げ加工等により形成されている。これらの加工によって、３つのコンタクト２３と、左右にそれぞれ３つ、合計６つのテール２６と、ハウジング２２内の左右の側面に係止させる一対の側部係止片２７と、ハウジング２２の前部側の内面に係止させる前部係止片２８とが形成されている。
【００４３】
各コンタクト２３、テール２６、側部係止片２７、及び前部係止片２８はそれぞれ分離することなく、接続プレート部分Ｐを介して一体に構成されている。接続プレート部分Ｐは、いわゆる金属板の打ち抜き残余の部分である。この接続プレート部分Ｐは、図４（Ｃ）に示すように、正面から見て逆Ｕ字状に曲げ加工されている。即ち、両側板部２７ａ、２７ａと、天板部２７ｂとを有するように形成されている。
【００４４】
これにより、二つのコンタクト２３は両側板部２７ａ、２７ａから突出し、残り一つのコンタクト２３は天板部２７ｂから突出する形態となっている。側部係止片２７は天板部２７ｂから側方へ突出する形態となっている。テール２６は側板部２７ａ、２７ａから下方（基板Ｋ２側）に突出する形態となっている。
【００４５】
ハウジング２２の内部には、コンタクト装置２３０をハウジング内の定位置にしっかりと固定できるように、側部係止片２７の進入部（図示せず）や前部係止片２８の進入凹部２８ａが設けられている。
【００４６】
コンタクト装置２３０の各テール２６は、他方の基板Ｋ２に設けられた導電層付きの複数のスルーホール３０にそれぞれ挿入され、各テール２６が他方の基板Ｋ２に対して半田付けされている。各テール２６を基板Ｋ２に対して半田付けすることで、レセプタクルコネクタ２０の基板Ｋ２への固定を確実にし、レセプタクルコネクタ２０のハウジング２２に作用するこじり荷重等に対して充分に耐え得る構造となる。なお、各テール２６には、曲げ剛性を高めるためのプレス加工により膨出部２６ａが設けられている。
【００４７】
各コンタクト２３は、その先端同士が互いに接近する方向にプリロードされた状態で、各コンタクト２３の先端２３ｂがガイド孔２１の入口近くの壁部２３ｃに係止されている。この構成により、各コンタクト２３がプリロードされた状態となるため、ガイドピン１３と各コンタクト２３との接触が強まり、電気的接続をより確実にすることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の基板接続用コネクタによれば、コネクタ全体の小型化を図りやすくすることができる。また、ガイドピン及びガイド孔を一対のみ設けた場合でも、コネクタ相互の位置合わせ機能を良好にすることができる。また、ハウジングや基板に対するガイドピンの取付強度や取付作業性を向上させることができる。さらに、ガイドピンと基板とを簡易な方法で電気的に確実に接続できることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラグコネクタの断面図である。
【図２】本発明に係るレセプタクルコネクタの断面図である。
【図３】本発明に係るプラグコネクタの正面図である。
【図４】本発明に係るコンタクト装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（Ｃ）は断面図である。
【符号の説明】
１ スルーホール
２ ランド
３ ワッシャー
１０ プラグコネクタ
１１ 開口
１２ ハウジング
１３ ガイドピン
１４ 背板
１４ａ 貫通孔
１４ｂ 凹部
１７ 頭部付きネジ
２０ レセプタクルコネクタ
２１ ガイド孔
２２ ハウジング
２３ コンタクト
２３０ コンタクト装置
２３ａ 接点部
２６ テール

Claims (9)

1. 基板同士を電気的に接続するための基板接続用コネクタであって、
   一方の基板表面に実装されるプラグコネクタと、他方の基板表面に実装されるレセプタクルコネクタとを備え、
   前記プラグコネクタは、前記レセプタクルコネクタが挿入される開口を有するハウジングと、そのハウジング内においてハウジングの軸方向に沿って延び、プラグコネクタ及びレセプタクルコネクタ相互の位置合わせ機能を有する導電性ガイドピンとを備え、
   前記レセプタクルコネクタは、前記ガイドピンが挿入されるガイド孔を有するハウジングと、前記ガイド孔に沿って配置され前記ガイドピンに対して電気的に接触するコンタクトとを備え、
   前記ガイドピンは前記一方の基板に対して電気的に接続され、前記コンタクトは前記他方の基板に対して電気的に接続され、
   前記一方の基板は、内表面に導電層を有するスルーホールを備え、
   前記ガイドピンの基端部の周面には、該ガイドピンの軸方向に延びる複数のリブを有するローレットを備え、
   前記ローレットが、前記導電層と接触することにより、前記ガイドピンが前記一方の基板に対して電気的に接続され、且つ、前記プラグコネクタのハウジングを貫通して前記スルーホールに挿入されることにより、前記ガイドピンが前記一方の基板に対して固定される、基板接続用コネクタ。
2. 前記プラグコネクタと前記レセプタクルコネクタとが結合した状態において前記一方の基板表面と前記他方の基板表面とがほぼ直角に交差する形態である、請求項１記載の基板接続用コネクタ。
3. 前記ガイドピンは、前記プラグコネクタのハウジングの中央部又は中央部付近に配置され、そのハウジングの開口から前記ガイドピンの先端部が突出している、請求項１記載の基板接続用コネクタ。
4. 前記ガイドピンの基端部側の端面にネジ孔が設けられ、前記ガイドピンの基端部は、前記一方の基板の裏面側から前記ネジ孔にねじ込む頭部付きネジによって前記一方の基板に固定されている、請求項１記載の基板接続用コネクタ。
5. 前記一方の基板の裏面の、前記スルーホールの周囲に、そのスルーホールの導電層に導通するランドが設けられている、請求項１又は４に記載の基板接続用コネクタ。
6. 前記ガイドピンの基端部近くに、ガイドピンの外周に沿って一周する非円形のフランジが設けられ、前記ハウジングには、前記ガイドピンの基端部が貫通する部分に、前記フランジが緊密に嵌合する凹部が設けられている、請求項１〜５の何れかに記載の基板接続用コネクタ。
7. 前記レセプタクルコネクタのコンタクトは複数設けられ、前記ガイドピンに対して少なくとも３点接触するように、ガイドピンの周方向に間隔をおいて配置されている、請求項１記載の基板接続用コネクタ。
8. 前記コンタクトには、前記他方の基板に設けられた導電層付きの複数のスルーホールにそれぞれ挿入される複数のテールが設けられ、各テールが前記他方の基板に対して半田付けされている、請求項１又は７記載の基板接続用コネクタ。
9. 前記各コンタクトは、その先端同士が互いに接近する方向にプリロードされた状態で、各コンタクトの先端が前記ガイド孔の入口近くの壁部に係止されている、請求項１又は請求項７記載の基板接続用コネクタ。

Images