JP5044471B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、配線基板とマザーボードなどの回路基板との間の接続を良好に保つコネクタに関する。

以下の特許文献１に記載されたフローティングコネクタは、ＦＰＣ（フレキシブル回路基板）の各ランド１４に接続するためのコンタクト群３０を備えたコネクタボディ２０と、コネクタボディ２０を収納する筐体１３とを有して構成される。

コネクタボディ２０は、筐体１３に対して厚さ（Ｘ）方向および幅（Ｙ）方向に弾性保持されている。コネクタボディ２０の一端側に第１のＦＰＣ１４が装着され、他端側に第２のＦＰＣ１８が取り付けされており、この状態で筐体１３に対してフローティングされている。

このコネクタでは、いずれか一方のＦＰＣに何らかの応力が作用すると、第１のＦＰＣ１４と第２のＦＰＣ１８とがコネクタボディ２０とともに一体で移動して、応力を緩和するというものである。

なお、コネクタボディ２０の幅方向の両側には、筐体１３に対してコネクタボディ２０を弾性支持する短手方向弾性接触脚２３および長手方向弾性接触脚２４が形成されている。
特開２００２−１００３９２号公報

特許文献１に記載されたフローティングコネクタは、第１のＦＰＣと第２のＦＰＣとコネクタボディとが一体となって移動する構成であるため、第１のＦＰＣと第２のＦＰＣに作用するストレスを十分に吸収することができないという問題がある。

またＦＰＣが、固定基板に対してフローティング状態で接続される構成については記載されていない。

また筐体１３の内壁を基準面とし、この基準面に当接したコネクタボディ２０側の短手方向弾性接触脚２３と長手方向弾性接触脚２４がそれぞれ弾性変形してフローティング状態が維持される構成である。

筐体１３とコネクタボディ２０とは合成樹脂で形成されていると考えられ、少なくとも別々に形成される構成であるたため、筐体１３とコネクタボディ２０の一方又は双方の成形精度が低いと、適切なフローティングを確保しにくくなるという問題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、コネクタに装着される配線基板に作用するストレスを十分に吸収することができ、配線基板と回路基板との間の接続を良好に保つことを可能としたコネクタを提供することを目的としている。

本発明は、第１のホルダと、第２のホルダと、前記第1のホルダと前記第２のホルダの双方に固定された金属製の複数の導通部材と、前記第１のホルダを回路基板上に固定する金属カバーとを有し、
それぞれの前記導通部材には、前記第1のホルダに固定されて回路基板に形成されたランドに接続される第１の端子と、前記第２のホルダに挿入される配線基板に形成されたランドに接続される第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子とを連結する連結部とが一体に形成されており、
前記連結部は、前記第１のホルダと前記第２のホルダとの中間に位置して、前記回路基板の面と平行な幅方向と前記面に垂直な厚さ方向の双方へ弾性変形可能であり、前記第２のホルダが、前記連結部を介して前記第1のホルダに片持ち支持されて、前記回路基板から浮き上がった状態で幅方向と厚さ方向へ移動可能であり、
前記第２の端子は、前記第２のホルダに片持ち支持されて厚さ方向へ弾性変形可能であり、前記配線基板に形成されたランドに圧接されることを特徴とするものである。

本発明では、可動部側となる第２のコネクタが移動する範囲を高精度に管理することができる。このため、配線基板に作用する通常のストレスについてはコネクタで十分に吸収できるとともに、過度なストレスに対しては第２のコネクタの移動を制限することにより、いずれの場合も適切なフローティング状態を維持することができ、常に配線基板と回路基板との間の適切な接続状態を保つことができる。

例えば、前記金属カバーに、前記第２のホルダの移動を制限する規制部材が設けられているものとして構成される。

上記においては、前記規制部材が、前記前記金属カバーの両側に設けられているものが好ましい。

上記手段では、より高精度に第２のホルダの移動を規制することができる。
この場合、前記規制部材は、前記金属カバーと前記第２のホルダとの一方に設けられた規制凹部と、他方に設けられて前記規制凹部内に挿入される規制凸部とで形成されるものとして構成することができる。

また前記規制部材は、前記金属カバーとは別体に形成されるとともに、前記規制部材を形成する前記規制凹部または前記規制凸部と前記導通部材とが第２のホルダを形成する樹脂内に埋設された同じ金属材料から形成されるものとして構成される。

本発明のコネクタでは、可動部側となる第２のコネクタが移動する範囲を高精度に管理することができる。

よって、配線基板に作用するストレスを十分に吸収することができ、配線基板と回路基板との間の接続を良好に保つことが可能となる。

以下、本発明のコネクタについて図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施の形態のコネクタと回路基板を示す斜視図、図２は図１とは別な角度から見たコネクタの分解斜視図、図３はカバーを外した状態を示すコネクタの平面図、図４はコネクタの断面図、図５は導通部材の斜視図、図６は規制部材を示すコネクタの拡大部分斜視図である。

図１ないし図３に示すように、本発明のコネクタは固定側となる第１のホルダ１０と、可動側となる第２のホルダ２０と、第１のホルダ１０と第２のホルダ２０を覆う金属製のカバー３０と、導通部材４０とを有して構成される。

第１のホルダ１０は、合成樹脂によって形成された平面略コの字（またはＣの字）形状をした部材である。第１のホルダ１０のＹ１側には、幅（Ｘ１−Ｘ２）方向に延びる支持部１１が設けられ、この支持部１１のＸ１側に第１の腕部１２が、Ｘ２側に第２の腕部１３が設けられている。第１の腕部１２と第２の腕部１３とは互いに平行な状態で形成されている。

第１の腕部１２と第２の腕部１３のＺ２側の面は支持面１２Ａ，１３Ａとされており、この第１のホルダ１０は支持面１２Ａ，１３Ａが基準面として、ベース側となる回路基板１００に面接触することにより、回路基板１００上に固定される。

第１の腕部１２および第２の腕部１３のＹ２側には、拡張部１２Ｂ，１３Ｂが連続して形成されている。拡張部１２Ｂと拡張部１３Ｂ間のＸ方向の対向寸法は、第１の腕部１２と第２の腕部１３間のＸ方向の対向寸法よりも広い幅寸法で形成されている。

第１の腕部１２とその拡張部１２Ｂの外側（Ｘ１側）の面には係止凸部１２ａ，１２ｂがそれぞれ突出形成され、同様に第２の腕部１３とその拡張部１３Ｂの外側（Ｘ２側）の面には係止凸部１３ａ，１３ｂがそれぞれ突出形成されている。

拡張部１２ＢのＹ２方向の先端には、図示Ｘ１方向の延びる第１の位置決め部材１４が連続して形成され、他方の拡張部１３Ｂの先端には、図示Ｙ２方向の延びる第２の位置決め部材１５が連続して形成されている。第１の位置決め部材１４および第２の位置決め部材１５の端部には、図示Ｚ２方向に突出する位置決め突起１４ａ，１５ａがそれぞれ形成されている。第１のホルダ１０の支持部１１には、後述する複数の第１の接続端子４１がＸ方向に所定の間隔で並設されている。

第２のホルダ２０も合成樹脂により形成されている。第２のホルダ２０は、Ｘ方向を幅方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を厚さ方向とする偏平な直方体形状で形成されている。前後方向Ｙ２側の側面には、開口部２１が形成されている。この開口部２１には、後述する複数の第２の接続端子４２がＸ方向に所定の間隔で並設されている。また第２のホルダ２０の幅（Ｘ）方向の側面には、Ｘ１およびＸ２方向に突出する規制凸部２２，２３がそれぞれ形成されている。

図５に示すように、導通部材４０はＹ方向を長手方向とする金属材料で形成されている。Ｙ１側の一端はクランク状に折り曲げられており、その先端には固定基板に形成されたランドに半田付けするための第１の接続端子４１が形成されている。またＹ２側の他端には主としてＺ１−Ｚ２方向に弾性変形可能な第２の接続端子４２が形成されている。第２の接続端子４２は山折りに折り曲げられており、そのＺ１側の頂点に当接部４２ａが一体形成されている。そして、一端側の第１の接続端子４１と第２の接続端子４２とはその間に設けられた連結部４３によって連結されることにより、一つの導通部材４０が構成されている。

なお、前記第１の接続端子４１、第２の接続端子４２および連結部４３は同じ金属材料で一体形成されている。また連結部４３の断面の縦横比（厚さ方向の寸法と幅方向の寸法との比）は、導通部材４０が厚さ（Ｚ）方向だけでなく、幅（Ｘ）方向にも変形しやすいように、一対一またはこれに近似する比率で形成されているものが好ましい。

図４に示すように、導通部材４０は、第１の接続端子４１（Ｙ１側）側の一部４０ａが第１のホルダ１０の支持部１１内に部分的に埋設され、第２の接続端子４２側（Ｙ１）の一部４０ｂが第２のホルダ２０内に部分的に埋設されている。これにより、第１のホルダ１０と第２のホルダ２０とが弾性変形可能な導通部材４０を介して連結されている。

第１の接続端子４１の端部は、第１のホルダ１０の側面からＹ１方向に突出している。第１の接続端子４１の電極面４１ａは、前記支持面１２Ａ，１３Ａと同一平面となるように設定されるか、または前記支持面１２Ａ，１３Ａよりもわずかに下方（Ｚ２方向）となるように設定されている。

第２の接続端子４２は、第２のホルダ２０に形成された開口部２１内に露出する状態で設けられており、厚さ方向（Ｚ方向）に弾性変形可能となるように片持ち支持されている。なお、開口部２１の上面と第２の接続端子４２の当接部４２ａとの対向距離は、開口部２１内に装着される配線基板１１０の厚さ寸法よりも狭い寸法に設定されている。

複数の導通部材４０は、長手方向をＹ方向に一致させた状態で、三方を支持部１１第１の腕部１２および第２の腕部１３により囲まれた領域内に設置される。この状態では、第１のホルダ１０と第２のホルダ２０とが、複数の導通部材４０を介して互いに弾性的に連結された状態にある。

導通部材４０は、例えばフープ材４４，４４（図５参照）によって複数の導通部材４０が一体的に連結された状態で形成されている。個々の導通部材４０は、図示しない所定の金型内にフープ材４４，４４によって連結された状態の複数の導通部材４０を設置し、金型内に流し込んだ樹脂が硬化して第１のホルダ１０と第２のホルダ２０が同時に形成された後に、Ｘ方向に隣接する連結部４３と連結部４３との間を繋ぐフープ材４４，４４を切断して分離することにより形成される。

カバー３０は、金属板を板金加工することにより形成されている。図２に示すようにカバー３０は、支持部１１、第１の腕部１２および第２の腕部１３で囲まれた領域を覆う蓋部３１と、蓋部３１の幅（Ｙ）方向の両側に設けられた掛止部３２，３３とが一体の形成された部材である。一方の掛止部３２には係止穴部３２ａ，３２ｂが形成され、他方の掛止部３３には係止穴部３３ａ，３３ｂが形成されている。

Ｘ１側では係止穴部３２ａ，３２ｂが第１の腕部１２の係止凸部１２ａ，１２ｂを係止し、Ｘ２側では係止穴部３３ａ，３３ｂが第２の腕部１３の係止凸部１３ａ，１３ｂを係止することにより、カバー３０が第１のホルダ２０に取り付けられる。

図２に示すように、この実施の形態に示すカバー３０では、掛止部３２，３３のＹ２方向の先端に規制部３４，３５が連続して形成されており、この規制部３４，３５に規制凹部３４ａ，３５ａが一体形成されている。

カバー３０を第１のホルダ１０に取り付けると、第２のホルダ２０の側面に形成された規制凸部２２，２３が規制凹部３４ａ，３５ａ内に進入する。

ここで図６に示すように、一方の規制凸部２３の縦寸法及び横寸法は、規制凹部３５ａの縦寸法及び横寸法よりも小さい。カバー３０を第１のホルダ１０に取り付けただけの初期状態では、規制凸部２３と規制凹部３５ａの内側の縁部とは、前後方向（Ｙ方向）および厚さ方向（Ｚ方向）にそれぞれ所定の隙間余裕が形成される。また規制凹部３５ａを形成する内側の面３５Ａと第２のホルダ２０の幅方向の側面２０Ａとは、幅（Ｘ）方向に若干の隙間余裕を有して対向している。このため、初期状態では、規制凸部２３と規制凹部３５ａとは互いに接触することなく離れた状態にある。なお、このような関係は、他方の規制凸部２２と規制凹部３４ａとの間でも同様である。

次に、コネクタの回路基板への取り付け方法について説明する。
図１および図４に示すように、コネクタ１は、第１のホルダ１０の支持面１２Ａ，１３Ａを回路基板１００に向けた状態でベースとなる回路基板１００の表面１００Ａに固定される。このとき、位置決め突起１４ａ，１５ａが、あらかじめ回路基板１００に形成されている位置決め孔１０１，１０２に挿入される。これにより、コネクタ１が、回路基板１００上の所定の位置に位置決めされた状態で取り付けられる。このとき、コネクタ１側の支持面１２Ａ，１３Ａが回路基板１００の表面１００Ａに面接触し、支持面１２Ａ，１３Ａを基準面とする状態で固定基板１００上に固定される。同時に、各導通部材４０に形成された複数の第１の接続端子４１の電極面４１ａが、回路基板１００上に形成された複数の接続用ランド１０３にそれぞれ接触する。さらに、カバー３０の掛止部３２，３３に形成された支持凸部３２ｄ，３３ｄが回路基板１００上にあらかじめ形成されている固定用ランド部１０４，１０４に接触する。

コネクタ１および回路基板１００は、この状態でリフロー工程に送られる。リフロー工程では、複数の第１の接続端子４１と複数の接続用ランド１０３とが半田付けされてそれぞれ導通接続される。同時に、カバー３０の支持凸部３２ｄ，３３ｄが固定用ランド部１０４，１０４に半田付けされる。これにより、コネクタ１が回路基板１００に固定される。このとき、第２のホルダ２０は、第１のホルダ１０を固定端側として片持ち支持された導通部材４０の自由端側に弾性支持されるフローティング状態にある。

図４に示すように、配線基板１１０は、第２のホルダ２０の開口部２１に挿入される。回路基板１１０の先端の下面側（Ｚ１側）には、Ｙ方向を長手方向とする細線状の複数の接続パット１１１がＸ方向に並設されている。

配線基板１１０の先端を第２のホルダ２０の開口部２１に挿入すると、配線基板１１０の下面が導通部材４０の第２の接続端子４２に当接し、第２の接続端子４２をＺ２方向に撓み変形させる。

さらに配線基板１１０を開口部２１の奥部に挿入すると、第２の接続端子４２の当接部４２ａが接続パット１１１の表面に接触するため、各接続パット１１１と第２の接続端子４２との間がそれぞれ導通接続される。配線基板１１０を開口部２１に挿入する過程では、当接部４２ａが接続パット１１１の表面を摺動し、接続パット１１１の表面および当接部４２ａの表面に形成されている酸化膜を除去するため、両者の間の接触不良を防止し良好な導通状態とすることが可能である。

例えば、配線基板１１０がフレキシブル配線基板である場合において、フレキシブル配線基板に何らかのストレスが加わると、このストレスがフレキシブル配線基板を介して片持ち支持された導通部材４０に作用する。上記のように導通部材４０の連結部４３の断面の縦横比は、一対一またはこれに近似する比率で形成されている、このため、導通部材４０は厚さ（Ｚ）方向および幅（Ｘ）方向に容易に変形することが可能である。このため、第２のホルダ２０全体が、前記ストレスに応じて自在に移動し、フレキシブル配線基板、さらには導通部材４０の第１の接続端子４１に作用する前記ストレスを吸収することができる。よって、配線基板１１０と導通部材４０の第１の接続端子４１との間の良好な接続状態を維持することが可能となる。

本発明のコネクタ１では、第２のホルダ２０が移動すると、第２のホルダ２０のＸ方向の両側面に設けられた規制凸部２２，２３も一緒に移動するが、第２のホルダ２０の板厚方向（Ｚ１方向）、前後方向（Ｙ方向）および幅方向（Ｘ方向）の移動量が所定の許容範囲を越えると、規制凸部２２，２３が規制凹部３４ａ，３５ａの内側の縁部に当接する。あるいは、規制凹部３４ａ，３５ａの内面３５Ａが、第２のホルダ２０の幅方向（Ｘ方向）の側面２０Ａに接触する。これにより、第２のホルダ２０の前後方向、厚み方向および幅方向の移動を制限することができる。

第２のホルダ２０およびこれに一体的形成されている規制凸部２２，２３はインサート成形により高精度に形成することが可能である。一方、規制部３４，３５を備えたカバー３０は金属材料で形成されているため、合成樹脂に比較して仕上がり寸法精度が高い。このため、第２のホルダ２０側の規制凸部２２，２３とカバー３０側の規制凹部３４ａ，３５ａの寸法を高精度に管理することが可能であり、これにより常に適切なフローティング状態に第２のホルダ２０を設定することができる。

このように、本発明では過度なストレスに対しては、第２のホルダ２０側の規制凸部２２，２３とカバー３０側の規制凹部３４ａ，３５ａとが当接することにより、あるいは第２のホルダ２０の側面２０Ａが規制凹部３４ａ，３５ａの内面３５Ａに接触することにより、第２のホルダ２０が必要以上移動することを規制する。このため、常に配線基板１１０側の各接続パット１１１と回路基板１００側の各接続用ランド１０３との接続状態を良好に保つことが可能である。

上記実施の形態では、規制凹部３４ａ，３５ａを備えた規制部３４，３５をカバー３０と一体的に形成した場合を説明したが、第１および第２のホルダ１０、２０を形成する際に、規制部３４，３５を導通部材４０と同じ金属材料で形成するようにすると、規制凹部３４ａ，３５ａと規制凸部２２，２３の寸法精度をさらに高めることができる点で好ましい。

すなわち、導通部材４０と規制凹部３４ａ，３５ａを備えた規制部３４，３５とがフープ材で連結した金属部材を形成し、この金属部材を金型内に設置して樹脂を流し込んで硬化させ、その後にフープ材の不用部分を除去して導通部材４０と規制部３４，３５とに分離する。このようにすると、第２のホルダ２０に形成された規制凸部２２，２３と、規制部３４，３５に形成された規制凹部３４ａ，３５ａとの位置関係を常に高精度に設定することが可能である。これにより、第２のホルダ２０が移動することが可能な範囲を高精度に管理することができる。

上記実施の形態では、カバー３０側に規制凹部３４ａ，３５ａを、第２のホルダ２０側に規制凸部２２，２３を備えた構成を示して説明したが、この関係は逆であってもよく、カバー３０側に規制凸部を備え、第２のホルダ２０側に規制凹部を備えた構成であってもよい。

また上記実施の形態では、規制凹部３４ａ，３５ａと規制凸部２２，２３とが、第２のホルダ２０の動作を前後方向、幅方向および厚さ方向の３方向に規制する構成を示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、規制する方向はいずれか一方向であってもよい。

図１は本発明の実施の形態のコネクタと回路基板を示す斜視図、 図１とは別な角度から見たコネクタの分解斜視図、 カバーを外した状態を示すコネクタの平面図、 コネクタの断面図、 導通部材の斜視図、 規制部材を示すコネクタの拡大部分斜視図、

符号の説明

１ コネクタ
１０ 第１のホルダ
１１ 支持部
１２ 第１の腕部
１３ 第２の腕部
１２Ａ，１３Ａ 支持面
１４ 第１の位置決め部材
１５ 第２の位置決め部材
１４ａ，１５ａ 位置決め突起
２０ 第２のホルダ
２１ 開口部
２２，２３ 規制凸部
３０ カバー
３１ 蓋部
３２，３３ 掛止部
３２ａ，３２ｂ 係止穴部
３４，３５ 規制部
３４ａ，３５ａ 規制凹部
４０ 導通部材
４１ 第１の接続端子
４２ 第２の接続端子
４３ 連結部
４４ フープ材
１００ 回路基板
１０１，１０２ 位置決め孔
１１０ 配線基板

Claims (5)

1. 第１のホルダと、第２のホルダと、前記第1のホルダと前記第２のホルダの双方に固定された金属製の複数の導通部材と、前記第１のホルダを回路基板上に固定する金属カバーとを有し、
   それぞれの前記導通部材には、前記第1のホルダに固定されて回路基板に形成されたランドに接続される第１の端子と、前記第２のホルダに挿入される配線基板に形成されたランドに接続される第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子とを連結する連結部とが一体に形成されており、
   前記連結部は、前記第１のホルダと前記第２のホルダとの中間に位置して、前記回路基板の面と平行な幅方向と前記面に垂直な厚さ方向の双方へ弾性変形可能であり、前記第２のホルダが、前記連結部を介して前記第1のホルダに片持ち支持されて、前記回路基板から浮き上がった状態で幅方向と厚さ方向へ移動可能であり、
   前記第２の端子は、前記第２のホルダに片持ち支持されて厚さ方向へ弾性変形可能であり、前記配線基板に形成されたランドに圧接されることを特徴とするコネクタ。
2. 前記連結部は、幅方向の寸法と厚さ方向の寸法が一対一である請求項１記載のコネクタ。
3. 前記金属カバーと前記第２のホルダとの一方に規制凹部が、他方に規制凸部が設けられ、前記規制凸部が前記規制凹部内に挿入されて、前記第２のホルダの厚さ方向の移動量が規制され、前記第２のホルダが前記金属カバーと対向して前記第２のホルダの幅方向の移動量が規制されている請求項１または２記載のコネクタ。
4. 前記規制凹部が前記金属カバーに形成されている請求項３記載のコネクタ。
5. 前記規制凹部が前記導通部材と同じ金属材料から形成されている請求項３記載のコネクタ。

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