JP4639294B2

JP4639294B2 - 基板間コネクタ

Info

Publication number: JP4639294B2
Application number: JP2005307212A
Authority: JP
Inventors: 英治白田; 崇志門脇
Original assignee: 大宏電機株式会社
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: JP2007115582A

Description

本発明は、基板間コネクタに関し、特に、一方の回路基板に実装されたフローティング機能付きコネクタ（例えばソケットコネクタ）と嵌合するため、他方の回路基板に実装される同機能を有さないコネクタ（例えばプラグコネクタ）に関するものである。

対向配置される一方の回路基板にはソケットコネクタを、同他方にはプラグコネクタを、各々実装し、両回路基板を近接せしめて両コネクタを嵌合させ、その間の電気接続を果たす、所謂ボードツーボード式のコネクタにあっては、夫々の回路基板に対するソケットコネクタ又はプラグコネクタの取付許容誤差、及びフレームに対する各回路基板の取付許容誤差に起因する両コネクタの相対的位置ズレを吸収して円滑な嵌合を行わしめるため、少なくともいずれか一方のコネクタにフローティング機能を付与している。

このフローティング機能を備えたソケットコネクタ又はプラグコネクタ、即ちフローティングコネクタには種々の形式のものが広く実用に供されている。その基本的な構造は、例えば下記特許文献１に示される如く、インナーモールディング（インナーハウジング）とアウターモールディング（アウターハウジング）とを備え、両モールディングの間にＵ字状の変位吸収部を持った端子を架け渡し、該端子のインナーモールディング側に延びた一部を相手方コネクタとの接触部とし、且つ同端子のアウターモールディング側に延びた一部をソルダーテール部として回路基板に半田付けし、もって両コネクタが嵌合する際に両者の相対的位置ズレが存在する場合、該位置ズレの量に応じて上記変位吸収部が撓み、インナーモールディングの位置が的確に変位することで円滑な嵌合・接続が達成できるようになっている。

このような基本的構造を有するフローティングコネクタにあっては、上記位置ズレの量に応じて端子の変位吸収部が適度に撓む結果、この撓み量に応じたストレスが該端子に作用することになり、同ストレスは逃げ場が無いので前記ソルダーテール部の半田付け部分に集中し、そこの半田にクラックを発生させたり、該テール部を回路基板から剥離させたりする虞があるため、何らかの対応が求められていた。

そして、前記ストレスは、上記フローティング機能を備えた一方のコネクタ（例えばソケットコネクタ）のソルダーテール部に作用するだけでなく、同じ強さで相手方コネクタ（例えばプラグコネクタ）の同テール部にも作用し、同様に前記半田クラックや剥離を発生させる危惧を持っていた。

下記の特許文献２には、上記課題が記載されていると共に、回路基板に固定される固定ハウジングと、該固定ハウジングに回路基板の平面方向に移動可能に取り付けられた可動ハウジングと、該可動ハウジングに装着された複数の端子とを備え、これら端子が、相手方のコネクタと導通するための接触部と、上記回路基板にプリントされたパターンに当接される接点部とを有するプラグコネクタが開示されている。

このプラグコネクタによれば、相手方のソケットコネクタが嵌合されたとき、固定ハウジングに対してフローティング状態となっている可動ハウジングが移動することで前述の位置ズレを吸収でき、このとき可動ハウジングに装着された端子の接点部が回路基板のパターン上を摺動することで導通が確保され、コネクタの端子が回路基板のパターンに半田付けされることなく摺接されているので、前述した半田のクラックや剥離等と言った問題は完全に解消できる。

加えて、特許文献２には、上記相手方のソケットコネクタも上記プラグコネクタと同様の構成（固定ハウジング、可動ハウジング、端子、端子の接触部及び接点部から成る構成）とすることで、相手方コネクタ側においても、端子の回路基板への半田付部を無くし、前記ストレスの発生を防止することが開示されている。

特開平６−１６３１２５号公報特開２０００−１３３３４２号公報

しかしながら上記文献２に記載されたプラグコネクタ及びソケットコネクタにあっては、各コネクタの端子の接点部が極めて薄い金属製のパターン上を摺動するため、そのパターンが削り落とされて導通不良を招いたり、或いはその削りカスが他の接点部に触れてショートを引き起こし兼ねないと言った課題がある。

また、文献２に記載されたプラグコネクタ及びソケットコネクタの場合、接点部の摺動許容量相当、パターンを幅広にする必要があるため、端子間ピッチを増大せざるを得ず、コネクタの狭ピッチ化が難しいと言う欠点も有していた。

なお、前記文献１のＵ字状の変位吸収部を長大にして、或いは極細にする等してその剛性を極端に弱め、前記ストレスの発生を抑制することも考えられるが、この場合、インナーモールディングをアウターモールディングにフローティング支持する端子の支持剛性が極端に低下するため、ソケットコネクタとプラグコネクタとの連接・離脱に際して生ずる強大な応力に耐え、且つフローティングコネクタとしてアウターモールディングに対してインナーモールディングを自立させ、インナーモールディングを設計位置に保持すること等の条件が満たせなくなり、この考えは成立しない。

本発明はこれらの点に鑑みて成されたものであり、その目的は、回路基板に実装されたフローティング機能付きの相手方コネクタと嵌合するため、別の回路基板に実装される同機能を有しないコネクタにおいて、両コネクタの相対的位置ズレの吸収によって本コネクタの端子のソルダーテール部の半田付け部分にもたらされるストレスを緩和し、該ストレスが原因で引き起こされる半田クラックや剥離を防止できる基板間コネクタを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、回路基板に実装されたフローティング機能付きの相手方コネクタと嵌合するため、別の回路基板に実装される同機能を有しないコネクタであって、コネクタハウジングに、これを上記別の回路基板に固定するための固定金具を設けると共に複数の端子を植設し、該端子が、上記ハウジングに固定された基部と、上記ハウジングの側方に配置されて上記別の回路基板に半田付けされるソルダーテール部と、該ソルダーテール部と上記基部との間に介設され弾性変形可能な変位吸収部とを有し、相手方コネクタとの嵌合時に、両コネクタの相対的位置ズレにより上記ソルダーテール部に生じ得るストレスを、上記固定金具及び上記ソルダーテール部で受け止めると共に上記変位吸収部が撓むことで吸収し、上記ソルダーテール部に作用するストレスを軽減したものである。

上記固定金具を上記ハウジングにその長手方向に間隔を隔てて複数装着し、各固定金具間に上記端子を複数配置することが好ましい。

本発明に係る基板間コネクタによれば、回路基板に実装されたフローティング機能付きの相手方コネクタに嵌合される際に、本コネクタに作用するストレスを、本コネクタの端子のソルダーテール部と固定金具とで受け止めると共に同端子に設けた変位吸収部が撓むことで緩和できるので、上記ソルダーテール部に作用するストレスを軽減でき、その部分に発生し易い前記半田クラックや剥離を略完全に防止することができる。

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１乃至図３において、１０は本実施形態に係る基板間コネクタ（プラグコネクタ）であり、このコネクタ１０は、図示しない回路基板に実装されたフローティング機能を有する相手方コネクタ（ソケットコネクタ）と嵌合するものであって、別の回路基板に実装され、同機能を有さないものである。

上記コネクタ１０は、樹脂等の非伝導性材料から成るコネクタハウジング２０、リン青銅等の良伝導性材料から成る複数の端子３０、銅合金等から成る複数の固定金具４０及び非伝導性材料から成るカバー５０等を備えている。

上記ハウジング２０は、コネクタ１０の長手方向（矢印Ｙ方向）に沿って配置された一対の側壁２１と、それらと直交する方向（矢印Ｘ方向）に沿って配置された一対の端壁２２とを備えて略直方体状を呈するように形成されている。ハウジング２０は、その頂部に図示せぬ相手方コネクタが嵌合する嵌合部２３を有すると共に、その下方に端子挿入溝２４及び端子圧入溝２５(図２参照)を備えている。上記側壁２１には、矢印Ｙ方向に間隔を隔てて矢印Ｘ方向に突出された突出部２９（図３参照）が形成されており、各突出部２９には、金具取付部２７が形成されている。

前記カバー５０は、その断面が逆Ｌ字状を呈し、上記ハウジング２０の側壁２１に沿う如く対向させて一対、配置されており、またカバー圧入溝５１(図２参照)及び側壁２１側に延びる天井部５２を有している。

前記端子３０は、図２に示す如く、前記端子圧入溝２５に対応する圧入部３１を持った第１基部３２（請求の範囲の基部に相当）、前記カバー圧入溝５１に対応する圧入部３３を持った第２基部３４、第１基部３２から延設されて前記嵌合部２３に臨む接触部３５、第１基部３２と第２基部３４とを連結する逆Ｕ字状の変位吸収部３６、更には第２基部３４の下方並びに側方（矢印Ｘ方向）に延設されたソルダーテール部３７を持っており、前記ハウジング２０の中心線に沿って形成された隔壁２６に対して左右対称となるように一対を一組として、１５組、２０組、２０組、１５組の４群の計７０組、１４０本、配置されており(図１参照)、前記嵌合部２３には一対の接触部３５が対向している。なお、上記組数は例示であり、他の組数でもよいことは勿論である。

上記端子３０は、その圧入部３１、３３を、前記ハウジング２０、カバー５０の各々の圧入溝２５、５１に対して図中、下方から上方に向けて圧入され、また延設された上記テール部３７は、図示せぬ回路基板の導体パターンに半田付けされている。なお、上記テール部３７には、半田付け強度を増すため半田溜まり３８が形成されている。

前記固定金具４０は、図３から明らかなように、略Ｌ字状を呈しており、前記側壁２１に矢印Ｙ方向に略等間隔を隔てて、複数、取り付けられている。より詳細に説明するに、前記端子３０が１５組、２０組、２０組、１５組の４群の配置構成となっていることから、各端子群の間に該固定金具４０を位置付けすべく、固定金具４０が各々の側壁２１に５箇所づつ対向配置されている。固定金具４０は、上記側壁２１に対して略平行な圧入部４１と、これに略直交して図示せぬ回路基板（請求の範囲の別の回路基板）に対向し得る取付部４２とを有していて、上記圧入部４１が側壁２１の前記金具取付部２７に、図中、上方から下方に向けて圧入され、上記取付部４２が同回路基板に半田付け等によって固定されている。なお、上記取付部４２には、半田付け強度を増すため半田溜まり４３が形成されている。

また、この固定金具４０の幅（矢印Ｙ方向）は、例えば端子３０のそれの約１０倍となっていて、その剛性は比較的高くなっている。但し、この数値、或いは上記固定金具の圧入方向、更には前記半田溜まり３８、４３の存在等については、本発明の理解を助けるためのものであって、本発明を限定するものではない。

本実施形態に係る基板間コネクタ１０の作用について説明する。

上記コネクタ１０（プラグコネクタ）は、前記特許文献１に示されるようなフローティング機能を備えた相手方コネクタ（ソケットコネクタ）に嵌合される。嵌合の際、両者の間に仮に矢印Ｘ方向に相対的な位置ズレがあった場合には、相手方コネクタの端子の変位吸収部が撓んでこれを吸収し、無理のないスムーズな両コネクタの連接を可能にする訳であるが、この変位吸収部の撓みに起因して相手方コネクタの端子のソルダーテール部に働くストレスは、反力として同じ強さで本コネクタ１０にも作用し、本コネクタ１０のソルダーテール部３７での半田クラック、剥離を誘発し兼ねないところ、次のようにしてこれが未然に防止される。

即ち、本実施形態に係るコネクタ１０にあっては、上記反力としてのストレスが端子３０に働いた際、これを該端子３０のソルダーテール部３７と前記固定金具４０の取付部４２とが共同して受け止め、且つ受け止め切れなかったストレスを同端子３０の変位吸収部３６が撓むことで吸収し、上記テール部３７及び取付部４２に作用するストレスを微弱化することができるのである。

この点をより詳しく説明するに、固定金具４０は上記ストレスの作用方向（矢印Ｘ方向）に対して直角に、左右に５対、配列されているので、一方側の５個は圧縮ストレスを、他方側の５個は引張ストレスを受け止め、しかもその各々の幅は端子４０のそれの１０倍もあるから、あたかも同ストレスを受けない端子３０が５０組も追加されたことと同じで、その分、テール部３７に作用するストレスが軽減されるのである。勿論、上記固定金具４０の材料を端子３０のそれより強い剛性のものにしておくことによって、更に同テール部３７に作用するストレスを弱めることができる。

このようにしてソルダーテール部３７に作用するストレスは大幅に軽減されるものの、端子３０の圧入部３１が圧入されたハウジング２０の側壁２１は剛体ではないから、同ストレスによって歪み、一部のテール部３７を矢印Ｘ方向に押圧せんとしてなお少なからぬストレスをそれに与えることになるが、これを端子３０の変位吸収部３６が吸収して同テール部３７に作用するストレスを軽減することができる。

これをミクロ的に見るに、上記ストレスを受けた上記側壁２１は固定金具４０で支えられ部分での歪みは極めて微量であるのに対し、その間に位置する部分の撓みは少なくなく、同固定金具４０、４０の間で矢印Ｘ方向に膨出（他方側の側壁２１は逆に凹没）して円弧状を呈する如く歪み、殊に中央部分の変位量は大きく、そこに圧入されている端子３０のソルダーテール部３７に少なからぬストレスを伝達し兼ねないところ、側壁２１の該撓みに基づく端子３０の変位を上記変位吸収部３６が吸収し、同テール部３７に作用するストレスを軽減するのである。

なお、本発明の理解を容易ならしめるべく、変位吸収部３６と固定金具４０の作用について分けて説明を行ったが、現実は分けて捉えるべきものでは無い。また、上記説明はこのコネクタ１０と相手方コネクタとの相対位置ズレが矢印Ｘ方向に存在する例をもって行ったが、同ズレが矢印Ｙ方向であっても或いは両方向の混合であっても、端子３０にねじり力が作用するに過ぎず、これを上記変位吸収部３６が吸収する点は同じで、その理解は簡単であることからその説明を省略する。

以上のように、本実施形態に係るプラグコネクタ１０においては、ハウジング２０の側壁２１に複数の固定金具４０を取り付けてこれを回路基板に支承させ、且つ端子３０に変位吸収部３６を設けることにより、ソルダーテール部３７に作用するストレスを軽減したので、このストレスに起因する前記半田クラックや剥離の発生を防止することができる。

また、このコネクタ１０においては、前述の文献２に記載されたもののように、「端子の接点部が回路基板のパターン上を摺動」することによってパターンが削り落され、導通不良を招いたり、或いはその削りカスがショートを引き起こすようなこと、更には摺動を許容するために端子間ピッチが増大するようなことも生じない。

加えて、本実施形態では、複数の端子３０を数組の群に分け、その間に固定金具４０をバランス良く配置したので、前述した位置ズレによって生じるストレスを各端子３０にバランス良く分散させて、各端子３０が受けるストレスのバラツキをミニマイズすることができ、各テール部３７における前記半田クラックや剥離の発生を略完全に防止できる。更に、コネクタ１０は、端子３０のテール部３７と固定金具４０の取付部４２とを矢印Ｙ方向に一直線状に並べているので、固定金具４０を備えても回路基板への実装面積が矢印Ｘ方向に増大することは無い。

更に、本実施形態では、ハウジング２０の側壁２１の外側に端子３０の変位吸収部３６が配置されることから、これに塵埃が付着すること、或いは組立時等に何かがぶつかってこれを変形・ショートさせるような事象が懸念されるところ、天井部５２を備えたカバー５０で上記変位吸収部３６を覆うことで、斯様な問題を未然に防止している。

なお、本実施形態は、プラグコネクタ１０に本発明を適用し、相手方コネクタがフローティング機能付きのソケットコネクタである例を示したが、これとは逆に、ソケットコネクタに本発明を適用し、相手方コネクタがフローティング機能付きのプラグコネクタであってもよい。

また、カバー５０は必須ではなく、更にその天井部５２に相当する部位をハウジング２０の側壁２１から延設することも可能である。この場合、端子３０に第２基部３４及びにその圧入部３３を用意する必要はなく、変位吸収部３６から直接テール部３７が延設される構造とすることができる。

更に、固定金具４０は、ハウジング２０の側壁２１に設けた例のみを示したが、端壁２２に設けることを妨げるものではない。

本発明の好適実施形態に係る基板間コネクタ（プラグコネクタ）の全体斜視図である。図１のII−II線断面図である。図１のIII−III線断面図である。

符号の説明

１０基板間コネクタ（プラグコネクタ）
２０ハウジング
３０端子
３２基部としての第１基部
３６変位吸収部
３７ソルダーテール部
４０固定金具
５０カバー

Claims

回路基板に実装されたフローティング機能付きの相手方コネクタと嵌合するため、別の回路基板に実装される同機能を有しないコネクタであって、
コネクタハウジングに、これを上記別の回路基板に固定するための固定金具を設けると共に複数の端子を植設し、該端子が、上記ハウジングに固定された基部と、上記ハウジングの側方に配置されて上記別の回路基板に半田付けされるソルダーテール部と、該ソルダーテール部と上記基部との間に介設され弾性変形可能な変位吸収部とを有し、
相手方コネクタとの嵌合時に、両コネクタの相対的位置ズレにより上記ソルダーテール部に生じ得るストレスを、上記固定金具及び上記ソルダーテール部で受け止めると共に上記変位吸収部が撓むことで吸収し、上記ソルダーテール部に作用するストレスを軽減したことを特徴とする基板間コネクタ。
上記固定金具を上記ハウジングにその長手方向に間隔を隔てて複数装着し、各固定金具間に上記端子を複数配置した請求項１記載の基板間コネクタ。