JP4973485B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、コネクタに関し、特に配線基板が挿入されるコネクタに関する。

近年、電子機器の高機能化の進展に伴って、電子部品（配線基板等）間の電気的接続を確保するコネクタにも高い性能が要求されてきている。具体的には、コネクタの構成を簡素化させること、コネクタの接続数を増加させること等のほか、コネクタの信頼性を高めることも強く要求されている。

特許文献１には、カードエッジコネクタが開示されている。このカードエッジコネクタは、可動スペーサを活用することで、接触子と端子間の摩擦に起因した信頼性の低下を抑制している。カード型回路基板が挿入されていないとき、可動スペーサは対向配置された接触子を押し広げている。カード型回路基板が挿入されると、可動スペーサは押し下げられ、接触子の逃げ部に嵌まり込む。このとき、接触子は弾性変形し内側に撓む。そして、複数の接触子夫々は、カード型回路基板の表面上に設けられた複数の端子夫々に接触する。このようにして接触子と端子間の電気的接続が確保される。なお、特許文献１には、可動スペーサを用いない実施形態も開示されている。
特開２００１−２３００３２号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法では、高い確実性を担保しつつ、コネクタの接触子と回路基板の端子間に形成される複数の接続に順序付けをすることは難しい。より具体的には、第１接触子と第１端子間に形成されるべき第１接続を、第２接触子と第２端子間に形成されるべき第２接続よりも先に形成することを確実にすることは難しい。

コネクタの接触子と回路基板の端子間に形成される複数の接続間で順序付けを実現することができない場合、コネクタを介して互いに接続される電子部品の挙動が不安定になることを招来し得る。データ線同士の接続の前に予めグランド線同士が接続されないと、互いに接続される電子部品の挙動は安定しないためである。

上述の説明から明らかなように、本発明は、コネクタを介して互いに接続される電子部品の挙動が不安定になることを抑制可能な構造を有するコネクタを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかるコネクタは、挿入方向に沿って上部及び下部パッドが主面に形成された配線基板が挿入されるコネクタであって、前記下部パットを押圧する第１押圧部を有する第１接触子と、前記上部パットを押圧する第２押圧部を有すると共に、当該コネクタに挿し込まれた状態の前記配線基板の前記主面に対して前記第１接触子よりも離れた位置に設けられた第２接触子と、を備え、前記第１押圧部は、前記配線基板の挿入に伴って前記配線基板から直接的に力を受け、当該第２押圧部は、前記第１接触子から伝達される前記第１押圧部が前記配線基板から受ける力に応じて、前記配線基板の前記上部パッドに接触可能な位置に移動し、前記上部パットを押圧する。

本発明の第１の態様にかかるコネクタは、挿入方向に沿って上部及び下部パッドが両面に形成された配線基板が挿入されるコネクタであって、前記下部パットを押圧する第１押圧部を有する一対の第１接触子と、前記上部パットを押圧する第２押圧部を有すると共に、当該コネクタに挿し込まれた状態の前記配線基板の主面に対して前記第１接触子よりも離れた位置に設けられた一対の第２接触子と、を備え、前記第１押圧部は、前記配線基板の挿入に伴って前記配線基板から直接的に力を受け、当該第２押圧部は、前記第１接触子から伝達される前記第１押圧部が前記配線基板から受ける力に応じて、前記配線基板の前記上部パッドに接触可能な位置に移動し、前記上部パットを押圧する。

本発明によれば、コネクタを介して互いに接続される電子部品の挙動が不安定になることを抑制可能な構造を有するコネクタを提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。

［実施例１］
図１は、コネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。図２は、配線基板の挿入後のコネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。図３及び４は、配線基板の挿入時のコネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。図５は、本発明の効果を説明するための参考図である。

図１にコネクタ５０を示す。図１に示すように、コネクタ５０は、マザーボード（電子部品）２０の主面２０ａ上に設けられている。コネクタ５０には、配線基板（電子部品）６０が挿入される。配線基板６０は、コネクタ５０を介してマザーボード２０に接続される。コネクタ５０は、配線基板６０のマザーボード２０への接続を介在する。

配線基板６０は、板状の配線基板であって、両面に複数のパッドが形成されている。配線基板６０は、下部パット７１ａ及び上部パット７２ａを左面（第１主面）６１に有し、下部パット７１ｂ及び上部パット７２ｂを右面（第２主面）６２に有する。下部パット７１ｂは、配線基板６０の基板部分を挟んで、下部パット７１ａの反対に形成されている。上部パット７２ｂは、配線基板６０の基板部分を挟んで、上部パット７２ａの反対に形成されている。なお、図面に垂直な方向（ｚ軸方向）に、複数の下部パット７１及び上部パット７２が互いに離間して配置されているものとする。

コネクタ５０は、一対の下段コンタクト（接触子）１０、一対の上段コンタクト（接触子）１１、一対の絶縁体１２、ハウジング（筐体）２１、および台座２２を有する。なお、下段コンタクト対の数は、ｚ軸に沿って互いに離間して形成された下部パット７１の個数に対応して設けられる。同様に、上段コンタクト対の数は、ｚ軸に沿って互いに離間して形成された上部パット７２の個数に対応して設けられる。

一対の下段コンタクト１０は、コンタクト１０ａ及びコンタクト１０ｂを有する。コンタクト１０は、マザーボード２０のグランド配線に接続されている。コンタクト１０の基部は、マザーボード２０又はハウジング２１に固定されている。コンタクト１０の頂部は、開放状態になっている。

コンタクト１０は、ｙ軸に沿って延在する長尺な板状の導体である。コンタクト１０は、屈曲部１、屈曲部２、及び屈曲部３を有する。屈曲部１乃至３は、コンタクト１０が屈曲されることで形成される。

コクタクト１０は、配線基板６０から力を受けて外側（配線基板６０から離れる方向）へ変位する。コネクタ５０に配線基板６０が挿し込まれると、屈曲部２は、配線基板６０から直接的に力を受ける。屈曲部３は、屈曲部２が配線基板６０から受けた力をコクタクト１１に絶縁体１２を介して伝達する。屈曲部２は、コネクタ５０に配線基板６０が嵌め込まれた状態とき、配線基板６０の下部パット７１を押圧する。屈曲部２は、配線基板６０から力を受ける受け部として機能すると共に、下部パッド７１を押圧する押圧部として機能する。なお、コネクタ５０を上面視すると、屈曲部２は、後述の蓋部２１ａに形成された開口ＯＰ１から突出した部分を有する。

一対の上段コンタクト１１は、コンタクト１１ａ及びコンタクト１１ｂを有する。コンタクト１１は、マザーボード２０のデータ配線に接続されている。コンタクト１１の基部は、マザーボード２０又はハウジング２１に固定されている。コンタクト１１の頂部は、開放状態になっている。

コンタクト１１は、ｙ軸に沿って延在する長尺な板状の導体である。コンタクト１１は、屈曲部４、屈曲部５、屈曲部６、及び屈曲部７を有する。屈曲部４乃至７は、コンタクト１１が屈曲されることで形成される。

コクタクト１０から伝達される力を受けて、コクタクト１１の屈曲部７は内側（配線基板６０に近づく方向）へ変位する。コンタクト１１は、コクタクト１０から伝達される力を受けて、外側へ変位しようとする。しかしながら、当初から、コクタクト１１は、部分的にハウジング２１の内壁に当接している。従って、コクタクト１１を外側へ変位させる力は、屈曲部５の屈曲を平坦化させる力に転換される。屈曲部５の屈曲を平坦化させる力が作用すると、上述のように屈曲部７は内側へ変位する。配線基板６０がコネクタ５０に嵌め合わされた状態のとき、屈曲部７は配線基板６０の上部パット７２を好適に押圧する。

屈曲部５は、コクタクト１０から絶縁体１２を介して伝達された力の受け部として機能する。また、屈曲部５は、コクタクト１０から伝達される力を受けて屈曲部５自体が変位し、屈曲部７を内側へ付勢させる伝達部としても機能する。屈曲部７は、屈曲部５の変位に応じて内側に付勢される。屈曲部７は、配線基板６０がコネクタ５０に嵌め合わされる状態のとき、配線基板６０の上部パット７２を押圧する押圧部として機能する。なお、配線基板６０がコネクタ５０に挿し込まれる過程で、屈曲部６は、ハウジング２１の内側面を押圧する押圧部として機能する。

絶縁体１２は、絶縁性の樹脂材料からなる板状部材である。絶縁体１２は、コンタクト１０の屈曲部３とコンタクト１１の屈曲部５の間に挟持される。絶縁体１２は、コンタクト１０とコンタクト１１間の電気的な短絡を遮断する。絶縁体１２は、配線基板６０の挿入に伴ってコンタクト１０が配線基板６０から受けた力をコンタクト１１に伝達する。絶縁体１２は、コンタクト１０からコンタクト１１への力の伝達経路も形成する。

ハウジング２１は、紙面に向かって垂直な方向（ｚ軸）に沿って延在する長尺な部材である。ハウジング２１は、一対の下段コンタクト１０、一対の上段コンタクト１１、および一対の絶縁体１２を収納する。ハウジング２１は、樹脂材料がモールド成形されて製造される。

ハウジング２１は、蓋部２１ａ及び壁部２１ｂを有する。蓋部２１ａは、開口ＯＰ１を有する。開口ＯＰ１には配線基板６０が挿入される。蓋部２１ａの内縁には傾斜面２１ｃが形成されている。換言すると、蓋部２１ａは、開口ＯＰ１側に向かって薄肉になる部分を有する。壁部２１ｂは、コンタクト１０、１１を囲む。壁部２１ｂの内側面には、コンタクト１１が部分的に当接している。ここでは、コンタクト１１の屈曲部４、及び屈曲部６が壁部２１ｂの内側面に当接している。

台座２２は、紙面に向かって垂直な方向（ｚ軸）に沿って延在する長尺な部材である。台座２２の上面には、配線基板６０の先端面が載置される。台座２２を設けることによって、コネクタ５０に挿入された状態の配線基板６０の位置を好適に設定することができる。

ここで、図１を参照しつつ、各部材の厚み、各部材の配置間隔について説明する。配線基板６０の厚み（ｘ軸に沿う幅）はＷ１〜Ｗ２である。配線基板６０の先端は先細りになっている。また、互いに対向配置された屈曲部７ａと屈曲部７ｂ間の配置間隔をＷ３とする。互いに対向配置された屈曲部３ａと屈曲部３ｂ間の配置間隔をＷ４とする。互いに対向して配置された屈曲部２ａと屈曲部２ｂ間の配置間隔をＷ５とする。

配線基板６０がコネクタ５０に嵌め込まれていないとき、次の関係が成立する。なお、配線基板６０がコネクタ５０に嵌め込まれていないとき、コンタクト１０及びコクタクト１１は変位していない初期状態にある。

このとき、Ｗ３＞Ｗ１の関係が成立する。従って、配線基板６０のコネクタ５０への差込みに伴って、配線基板６０のパッド７１が屈曲部７に接触することは抑制される。

このとき、Ｗ２≦Ｗ５＜Ｗ１の関係が成立する。従って、屈曲部２ａと屈曲部２ｂ間に配線基板６０はスムーズに挿入される。また、配線基板６０がコネクタ５０に嵌めあわされた状態のとき、屈曲部２は下部パット７１を好適に抑圧する。

なお、Ｗ４＞Ｗ１の関係が成立する。従って、屈曲部３を屈曲部２よりもコンタクト１０の頂部寄りに設けたとしても、配線基板６０の挿入が妨害されることはない。また、Ｗ４＞Ｗ５の関係が成立する。従って、より簡素な構成で、屈曲部２が配線基板６０から受ける力を外側のコンタクト１１へ伝達することが可能になる。

ここで、図２に、配線基板６０がコネクタ５０に勘合された状態の構成を示す。図２に示すように、コネクタ５０への配線基板６０の嵌合が完了すると、Ｗ５＝Ｗ１、Ｗ３＝Ｗ１になる。屈曲部２は下部パット７１を押圧し、屈曲部７は上部パット７２を押圧する。

図１の状態から図２の状態へ変化する過程について、図３乃至図５を参照して説明する。図３から図４に示すように、配線基板６０がコネクタ５０へ挿入されると、屈曲部２ａと屈曲部２ｂ間の間隔Ｗ５が次第に広げられる。このとき、屈曲部３ａと屈曲部３ｂ間の間隔Ｗ４も次第に広げられる。屈曲部３ａと屈曲部３ｂ間の間隔Ｗ４が広げられるに従って、屈曲部５ａと屈曲部５ｂ間の間隔も広げられる。屈曲部５ａと屈曲部５ｂ間の間隔が広げられることに伴って、屈曲部６ａと屈曲部６ｂ間の間隔は広げられようとする。しかしながら、壁部２１ｂの内側面によって、屈曲部６ａと屈曲部６ｂ間の間隔が広げられることは妨げられる。従って、屈曲部５ａと屈曲部５ｂ間の間隔が広げられるに従って、屈曲部６ａと屈曲部６ｂよりも頂部側に形成された屈曲部７ａと屈曲部７ｂ間の間隔Ｗ３が狭くなる。換言すると、屈曲部５の屈曲が平坦化されるに従って、屈曲部７は内側へ付勢される。

屈曲部７ａと屈曲部７ｂ間の間隔Ｗ３がＷ１以下になったときに、屈曲部７は上部パット７２に接触可能な位置にある。このように上部パット７２に対して屈曲部７を押圧可能な位置に移動するためには、屈曲部２ａと屈曲部２ｂ間に十分な間隔Ｗ５が予め形成されていることが必要である。屈曲部２ａと屈曲部２ｂ間に十分な間隔Ｗ５が形成されている場合には、配線基板６０はコネクタ６０にある程度の深さまで差し込まれている。従って、コンタクト１０とコクタクト１１の屈曲形状を本実施例のように適宜設定することによって、屈曲部２が下部パット７１に接触するタイミングを屈曲部７が上部パット７２に接触するタイミングよりも先にすることができる。

このように、本実施形態においては、複雑な構成を採用することなく、コンタクトとパッド間の複数の接続に順序付けを実現することができる。従って、まずグランド線同士の接続を確保し、次にデータ線同士の接続を確保することもできる。ここでは、コンタクト１０は、マザーボード２０のグランド線に接続されている。従って、コネクタ５０を介して相互に接続される配線基板６０とマザーボード２０間でグランド接続をはじめに確保することができる。結果的にマザーボード２０に電源が接続されている状態で配線基板６０を安全に挿し込むことができる。

コネクタの信頼性を高めようとする場合、コネクタの接触子と回路基板の端子間の摩擦といった物理的な問題（特許文献１参照）のほか、コネクタを介して電子部品同士を接続する際に生じうる電気的な問題（例えば、コネクタへの配線基板の挿入に伴って、コネクタが設けられた電子部品の動作が不安定になること）も検討することが重要である。

図５に示すコネクタ３００の場合、次のような問題が生じうる。

配線基板４００をコネクタ３００に挿入すると、上段コンタクト３０１の屈曲部３０２は、配線基板４００の下部パッド４０１に当接してしまう。なお、上段コンタクト３０１は、上部パッド４０２に接続されるべきであり、下部パッド４０１には接続されるべきではない。

コネクタ３００が設けられた電子部品に電源が接続されている場合に屈曲部３０２と下部パッド４０１とが接触すると、互いに対向して配置された一対の上段コンタクト３０１ａ、３０１ｂ間で短絡が生じ、コネクタ３００が設けられた電子部品の動作状態を不安定にさせるおそれがある。

本実施形態においては、この点に鑑みて、まず屈曲部２を下部パット７１に接触させ、次に屈曲部７を上部パット７２に接触させる。これによって、コネクタ５０を介して相互に接続される配線基板６０とマザーボード２０間でグランド接続をはじめに確保することができる。結果的にマザーボード２０に電源が接続されている状態で配線基板６０を安全に挿し込むことができる。

なお、コネクタ５０の製造方法は任意である。予めコネクタ５０をモジュール化したうえで、このコネクタ５０をマザーボード２０に実装しても良い。コンタクトの基部を、マザーボードの上面に固着させても良いし、マザーボードを貫通させても良い。コンタクトは、通常の工作機械を活用することで製造される。

本発明の技術的範囲は上述の実施の形態に限定されない。本発明は、コクタクト対以外の場合にも適用できる。コンタクトの個数は任意である。コンタクトの具体的な形状は任意である。コンタクトの屈曲部の数は任意である。コンタクトは複数の材料が組み合わされて形成されていても良い。つまり、コクタクトは、単一材料の導体から形成される必要はない。コクタクトが配線基板から直接的に力を受けるという意味は広義に解すべきである。つまり、この文意は、コクタクトと配線基板との接触部分に他の部材を介在させることを排除するものではない。絶縁体の材料は任意である。コネクタが取り付けられる電子部品は任意である。同様に、コネクタに嵌め合わされる電子部品も任意である。配線基板の両面にパットが形成されていなくても良い。配線基板の端部は先細りになっていなくても良い。

本発明の実施例１にかかるコネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。 本発明の実施例１にかかる配線基板の挿入後のコネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。 本発明の実施例１にかかる配線基板の挿入時のコネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。 本発明の実施例１にかかる配線基板の挿入時のコネクタの断面構成を示す概略的な模式図である。 本発明の実施例１が奏する効果を説明するための参考図である。

符号の説明

５０ コネクタ

１０ 下段コンタクト
１１ 上段コンタクト
１〜７ 屈曲部
１２ 絶縁体

２１ ハウジング
２１ａ 蓋部
２１ｂ 壁部
２１ｃ 傾斜面
２２ 台座

２０ マザーボード
２０ａ 主面

６０ 配線基板
７１ 下部パット
７２ 上部パット

Claims (8)

1. 挿入方向に沿って上部及び下部パッドが主面に形成された配線基板が挿入されるコネクタであって、
   前記下部パットを押圧する第１押圧部を有する第１接触子と、
   前記上部パットを押圧する第２押圧部を有すると共に、当該コネクタに挿し込まれた状態の前記配線基板の前記主面に対して前記第１接触子よりも離れた位置に設けられた第２接触子と、を備え、
   前記第１押圧部は、前記配線基板の挿入に伴って前記配線基板から直接的に力を受け、
   当該第２押圧部は、前記第１接触子から伝達される前記第１押圧部が前記配線基板から受ける力に応じて、前記配線基板の前記上部パッドに接触可能な位置に移動し、前記上部パットを押圧する、コネクタ。
2. 前記第１接触子は、前記配線基板の挿入方向に沿って延在する導体であって、固定された基部、開放状態の頂部、及び前記配線基板の挿入に伴って前記配線基板から前記第１押圧部が受ける力を伝達する第１伝達部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記第１伝達部は、前記第１押圧部よりも当該第１接触子の前記頂部寄りに形成されることを特徴とする請求項２に記載のコネクタ。
4. 前記第２接触子は、固定された基部、開放状態の頂部、及び前記第１伝達部から伝達される力を受ける第２伝達部を更に有することを特徴とする請求項２に記載のコネクタ。
5. 前記第２伝達部は、前記第２押圧部より当該第２接触子の前記基部寄りに形成されることを特徴とする請求項４に記載のコネクタ。
6. 前記第１押圧部及び前記第１伝達部は、前記第１接触子が屈曲されて形成され、
   前記第２押圧部及び前記第２伝達部は、前記第２接触子が屈曲されて形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコネクタ。
7. 挿入方向に沿って上部及び下部パッドが両面に形成された配線基板が挿入されるコネクタであって、
   前記下部パットを押圧する第１押圧部を有する一対の第１接触子と、
   前記上部パットを押圧する第２押圧部を有すると共に、当該コネクタに挿し込まれた状態の前記配線基板の主面に対して前記第１接触子よりも離れた位置に設けられた一対の第２接触子と、を備え、
   前記第１押圧部は、前記配線基板の挿入に伴って前記配線基板から直接的に力を受け、
   当該第２押圧部は、前記第１接触子から伝達される前記第１押圧部が前記配線基板から受ける力に応じて、前記配線基板の前記上部パッドに接触可能な位置に移動し、前記上部パットを押圧する、コネクタ。
8. 前記第１接触子はグランド接続されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコネクタ。

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