JP5195620B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、コネクタに関する。

プリント配線基板（回路基板）と当該プリント配線基板の外部との電気的接続のために、電気ケーブルと、当該電気ケーブルが接続され、前記プリント配線基板に実装されたコネクタとが用いられることがある。このような態様を図１に示す。図１は、プリント配線基板に、ケーブルコネクタが実装された状態を示す側面図である。

図１に示す例では、プリント配線基板１に、ケーブルコネクタ１０が実装されている。ケーブルコネクタ１０は、コンタクト５と、絶縁ハウジング６と、ケーブル接続部７と、補強用端子８等を含み、これら構成部品が一体となって成型されてなる。

コンタクト５は、図１の紙面に鉛直な方向に複数並んで設けられ、導電性を有する電気接続用端子として機能する。コンタクト５は、樹脂成形された絶縁ハウジング６を貫通して設けられ、絶縁ハウジング６に支持固定されている。

コンタクト５の一方の端部側は、絶縁ハウジング６から露出し、プリント配線基板１の主面に形成された電極２ａに半田３ａを介して接合されている。コンタクト５のもう一方の端部側は、絶縁ハウジング６に接続されたケーブル接続部７内に位置している。ケーブル接続部７には図示を省略する電気ケーブルが接続され、当該電気ケーブルに、コンタクト５の一方の端部側は嵌合し接続される。これにより、プリント配線基板１は、外部の電子機器や他のプリント配線基板と電気的に接続される。

また、ケーブルコネクタ１０をプリント配線基板１上により強固に接続するため、絶縁ハウジング６の側面に、補強用端子８がコンタクト５とは別個に設けられている。補強用端子８は、プリント配線基板１の主面に形成された電極２ｂに半田３ｂを介して接合されている。

そのほか、硬化組成物から形成される力耐性部材を含む電子アセンブリであって、
分子あたり平均で少なくとも２つの不飽和官能基を含む付加硬化性シリコーンポリマーと、分子あたり平均で少なくとも２つのシリコーン-水素結合を含む架橋剤と、触媒とを含み、前記触媒が、約３０℃の温度で約１時間未満内に組成物を硬化することができるのに十分な量で存在する、電子アセンブリが提案されている。

また、複数のコネクタブロックを並べて一体化した回路基板用コネクタにおいて、少なくとも各コネクタブロックの樹脂ケース連結部に応力吸収用の除肉部を設けた回路基板用コネクタが提案されている。

更に、フレキシブル基板の圧下方向に対して傾斜状態でフレキシブル基板と回路基板とを接続する複数の導電線条材と、複数の導電線条材の表面に接着されてフレキシブル基板に接触する第一の支持弾性体と、複数の導電線条材の裏面に接着されて回路基板に接触する第二の支持弾性体とから構成され、フレキシブル基板と回路基板とを導通させるコネクタが提案されている。

特表２００１−５０８５８２号公報 特開昭６１−１２６７８３号公報 特許第３３２８５９６号号公報

しかしながら、コネクタ１０に電気ケーブルが常時取り付けられる状況においては、ケーブル荷重（負荷）等の外力が、継続的に図２において矢印Ａで示す方向にコネクタ１０に作用する。

従って、当該外力に基づく応力が、コネクタ１０のコンタクト５とプリント配線基板１の電極２ａとを接合する半田接合部３ａと、コネクタ１０の補強用端子８とプリント配線基板１の電極２ｂとを接合する半田接合部３ｂに作用する。半田接合部３ａ、３ｂに長時間継続的な応力が作用すると、半田接合部３ａ、３ｂは降伏し、降伏後には塑性変形し、時間経過と共に変形量が連続的に増大する所謂クリープ現象が発生する。

その結果、図２に示すように、コネクタ１０の補強用端子８とプリント配線基板１の電極２ｂとを接合する半田接合部３ｂはクリープ変形する。また、半田接合部３ａを介してプリント配線基板１の電極２ａに接合されたコネクタ１０のコンタクト５は、図２において矢印Ｂで示す方向に、プリント配線基板１から浮き上がる。

その結果、図３に示すように、コネクタ１０のコンタクト５とプリント配線基板１の電極２ａとを接合する半田接合部３ａもクリープ変形する。半田接合部３ａはやがてクリープ破断し、コンタクト５がプリント配線基板１から剥離して、導通不良が発生するおそれがある。

かかる導通不良を防止すべく、コネクタ１０の補強用端子８の配設数又は補強用端子８の接合面積等を増加することにより、半田接合部３ｂの接合面積を増加させ、これによって、半田接合部３ｂの単位面積あたりの負荷応力を減少させる態様が考えられる。かかる態様によれば、半田接合部３ａ、３ｂのクリープ変形速度を減少することができ、半田接合部３ａがクリープ破断するまでの時間を遅らせることができる。

しかしながら、コネクタ１０の補強用端子８の配設数又は補強用端子８の接合面積等を増加する態様では、プリント配線基板１におけるコネクタ１０の実装領域を拡大することになり、プリント配線基板１におけるコネクタ１０の実装密度が低下するおそれがある。

また、上述の導通不良を防止すべく、プリント配線基板１に対するコネクタ１０の固定を、半田３を用いた補強構造ではなく、螺子等の締結部材を用いて行う態様が考えられる。かかる態様によれば、クリープ変形による半田接合部３のクリープ破断を防止することができる。

しかしながら、螺子締め工程等、プリント配線基板１に対するコネクタ１０の実装（取り付け）工程の増加を招くおそれがある。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、回路基板に対するコネクタの実装密度の低下および実装工程の増加を招くことなく、半田接合部に応力が作用しても破断を生ぜず、コネクタの電気接続用端子が前記半田接合部からの剥離してしまうことを防止することができるコネクタを提供することを本発明の目的とする。

本発明の実施の形態によれば、一端が回路基板の電極に接続され、他端が電線部材に接続される電気接続用端子と、前記電気接続用端子を支持固定する端子支持部材と、を備え、前記端子支持部材は、少なくとも２つ以上に分割され、回路基板接続側部と電線部材接続側部とが所定間隔離間して設けられていることを特徴とするコネクタが提供される。

本発明によれば、回路基板に対するコネクタの実装密度の低下および実装工程の増加を招くことなく、半田接合部に応力が作用しても破断を生ぜず、コネクタの電気接続用端子が前記半田接合部からの剥離してしまうことを防止することができるコネクタを提供することができる。

プリント配線基板にコネクタが実装された状態を示す側面図である。 図１に示す例の問題点を示す図（その１）である。 図１に示す例の問題点を示す図（その２）である。 本発明の実施の形態に係るケーブルコネクタの斜視図である。 図４に示すケーブルコネクタの側面図である。 図４に示すケーブルコネクタの製造方法の説明図である。 図４に示すケーブルコネクタがプリント配線基板に実装され、電気ケーブルがケーブルコネクタに接続された状態を示す図である。 図７に示す状態において、電気ケーブルの負荷等の外力が継続的に作用した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図４に本発明の実施の形態に係るケーブルコネクタ２０の斜視図を示す。また、図５に図４に示すケーブルコネクタ２０を矢印Ｃで示す方向に見たときの側面図を示す。

図４及び図５に示すように、本発明の実施の形態に係るケーブルコネクタ２０は、コンタクト（電気接続用端子）２５と、絶縁ハウジング（端子支持部材）２６と、ケーブル接続部２７と、補強用端子２８と、応力吸収部２９等を含む。

コンタクト２５は、数個から数十個が並列して配置されており、導電性を有する。コンタクト２５は、全体又は一部において、超塑性合金を含む材料からなる。超塑性合金として、例えば、亜鉛−アルミニウム（Ｚｎ−Ａｌ）合金、アルミニウム−マグネシウム（Ａｌ−Ｍｇ）合金、アルミニウム−ニッケル（Ａｌ−Ｎｉ）合金、アルミニウム−銅（Ａｌ−Ｃｕ）合金、チタン−アルミニウム（Ｔｉ−Ａｌ）合金、又はマグネシウム−リチウム（Ｍｇ−Ｌｉ）合金を用いることができる。亜鉛−アルミニウム（Ｚｎ−Ａｌ）合金は、室温付近でも超塑性を有する。

コンタクト２５のうち、少なくとも、後述する絶縁ハウジング２６の分割箇所（後述するプリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂの離間箇所）に位置する部分が、上述した超塑性合金を含む材料からなる。

また、コンタクト２５の表面に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきを施してもよい。詳細は後述するが、ケーブルコネクタ２０はプリント配線基板（回路基板）３５（図７参照）に実装されると、コンタクト２５の一方の端部側は、半田を介して、プリント配線基板３５の主面に形成された電極３６（図７参照）に接合される。例えば、コンタクト２５のうち当該半田接合される部分に上記めっきを形成することにより、半田の良好な濡れ性を確保することができると共に、腐食防止等を図ることができる。

コンタクト２５は、詳細を後述する絶縁ハウジング２６及び応力吸収部２９を貫通して設けられ、絶縁ハウジング２６に支持固定されている。

コンタクト２５の一方の端部は、絶縁ハウジング２６から露出しており、ケーブルコネクタ２０をプリント配線基板３５に実装したときに、当該プリント配線基板３５の主面に形成された電極３６に接触する位置に配置されている。

コンタクト２５のもう一方の端部側は、絶縁ハウジング２６に接続されたケーブル接続部２７内に位置している。ケーブル接続部２７には電気ケーブル（電線部材）４０（図７参照）が接続され、当該電気ケーブル４０に、コンタクト２５の一方の端部側は嵌合し接続される。これにより、ケーブルコネクタ２０が実装されるプリント配線基板３５（図７参照）は、外部の電子機器や他のプリント配線基板と電気的に接続される。

コンタクト２５が貫通して設けられる絶縁ハウジング２６は、例えばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁材料を用いて樹脂成形されてなる。絶縁ハウジング２６は、少なくとも２つ以上に分割された構造を有する。図４及び図５に示す例では、絶縁ハウジング２６は、プリント配線基板接続側部（回路基板接続側部）２６ａと、ケーブル接続側部（電線部材接続側部）２６ｂとに分割され、プリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂとが、所定間隔離間して設けられている。

プリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂの離間箇所には、本例のように、応力吸収部２９が形成されていても良い。

応力吸収部２９は接着性を有し、分割して設けられた絶縁ハウジング２６、即ち、プリント配線基板接続側部２６ａとケーブル接続側部２６ｂとを接続する。また、応力吸収部２９は可撓性を有し、外力に対して変形可能である。応力吸収部２９が変形することにより、ケーブルコネクタ２０に作用する外力を吸収する。更に、応力吸収部２９は、電気絶縁性があることが望ましい。

応力吸収部２９を構成する材料として、例えばエラストマ系粘着剤又は接着剤を用いることができるが、具体的には、以下を含む材料を用いることができる。即ち、例えば、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）等のゴム系粘着剤又は接着剤、アクリル酸エステル共重合体等のアクリル系粘着剤又は接着剤、シリコーンゴム（ポリシロキサン）等のシリコーン系粘着剤又は接着剤を、応力吸収部２９を構成する材料として用いることができる。シリコーン系粘着剤又は接着剤は、ケーブルコネクタ２０をプリント配線基板３５（図７参照）に実装するときの熱に対する耐性（耐熱性）を有する。

但し、プリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂの離間箇所には、必ずしも応力吸収部２９が形成されていなくてもよく、この場合は、プリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂの離間箇所において、コネクタ２５が外部に露出する。

また、ケーブルコネクタ２０をプリント配線基板３５（図７参照）上により強固に接続するため、絶縁ハウジング２６（プリント配線基板接続側部２６ａ及びケーブル接続側部２６ｂ）の側面に、補強用端子２８がコンタクト２５とは別個に設けられている。

補強用端子２８は、一方の端部が絶縁ハウジング２６内に組み込まれて、当該絶縁ハウジング２６に接続されている。補強用端子２８のもう一方の端部は、絶縁ハウジング２６から露出しており、ケーブルコネクタ２０をプリント配線基板３５に実装したときに、当該プリント配線基板の主面に形成された後述する補強用端子用電極３７（図７参照）に接触する位置に配置されている。

補強用端子２８は、例えば銅（Ｃｕ）と亜鉛（Ｚｎ）の合金である黄銅等の基材の表面に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきを施して形成されてもよい。また、補強用端子２８は、接着剤を介して、絶縁ハウジング２６に接続されていてもよい。

このような構造を有するケーブルコネクタ２０の製造方法について、図６を参照して説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、図示を省略する金型のキャビティＤ、Ｅ、Ｆ内を部分的に横断するようにコンタクト２５を配設すると共に、補強用端子２８の一部がキャビティＤ、Ｅの下部に位置するように補強用端子２８を配設する。キャビティＤ、Ｅは、プリント配線基板接続側部２６ａ及びケーブル接続側部２６ｂに対応して、所定長さ離間している。また、キャビティＦは、キャビティＥに接続している。

次いで、金型のランナ３０から、例えばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁樹脂材料を、図６（ａ）の矢印Ｇで示す方向にキャビティＤ、Ｅ、Ｆ内に流し込み、図６（ｂ）に示すように射出成形する。

その結果、キャビティＤ、Ｅ、Ｆ内に、プリント配線基板接続側部２６ａ、ケーブル接続側部２６ｂ、ケーブル接続部２７が形成される。プリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続部２７が接続形成されたケーブル接続側部２６ｂとは所定長さ離間して形成される。また、コンタクト２５がプリント配線基板接続側部２６ａ及びケーブル接続側部２６ｂに支持固定され、コンタクト２５の一方の端部側が外部に露出し、もう一方の端部側は、ケーブル接続部２７内に位置する。また、プリント配線基板接続側部２６ａとケーブル接続側部２６ｂの離間箇所においては、コンタクト２５は外部に露出している。更に、補強用端子２８が、プリント配線基板接続側部２６ａとケーブル接続側部２６ｂの下部に位置する。

しかる後、プリント配線基板接続側部２６ａとケーブル接続側部２６ｂの離間箇所に例えばエラストマ系粘着剤等を充填し、図６（ｃ）に示すように、当該箇所に応力吸収部２９を形成する。

このようにして、コンタクト２５を支持固定する絶縁ハウジング２９のプリント配線基板接続側部２６ａとケーブル接続側部２６ｂとを離間（分離）して設け、更に、当該離間（分離箇所）に応力吸収部２９を形成してなるケーブルコネクタ２０が完成となる。

次に、上述の構造を有するケーブルコネクタ２０をプリント配線基板に実装し、電気ケーブルをケーブルコネクタに接続した状態を、図７を参照して説明する。

図７を参照するに、ケーブルコネクタ２０が表面実装されるプリント配線基板３５の主面には、ケーブルコネクタ２０のコンタクト２５が接続される電極３６と、補強用端子２８が接続される補強用端子用電極３７が形成されている。

絶縁ハウジング２６のプリント配線基板接続側部２６ａから露出しているコンタクタ２５の端部側は、プリント配線基板３５の主面に形成された電極３６に半田３９ａを介して接合されている。また、コンタクト２５のもう一方の端部側は、絶縁ハウジング２６のケーブル接続側部２６ｂに接続されたケーブル接続部２７内に位置する電気ケーブル４０に、嵌合し接続されている。これにより、プリント配線基板３５は、外部の電子機器や他のプリント配線基板と電気的に接続される。

また、補強用端子２８は、プリント配線基板３５の主面に形成された補強用端子用電極３７に半田３９ｂを介して接合され、ケーブルコネクタ２０はプリント配線基板３５に固定されている。

図７に示すケーブルコネクタ２０に、電気ケーブル４０の負荷等の外力が継続的に作用した状態を図８に示す。

図８に示すように、例えば電気ケーブル４０の負荷等の外力が矢印Ｈで示す方向に継続的に作用すると、当該外力に基づく応力が、ケーブルコネクタ２０の補強用端子２８とプリント配線基板３５の補強用端子用電極３７とを接合する半田接合部３９ｂに作用する。半田接合部３９ｂは降伏し、降伏後には塑性変形して、時間経過と共に変形量が連続的に増大する所謂クリープ現象が発生する。その結果、半田接合部３９ｂはクリープ変形する。

また、絶縁ハウジング２６のケーブル接続側部２６ｂには、前記外力が作用する方向、即ち、図７に矢印Ｈで示す方向に傾く変位が発生する。

更に、応力吸収部２９と、コンタクト２５のうち応力吸収部２９内に位置する部分は、絶縁ハウジング２６のケーブル接続側部２６ｂの前記変位に伴う変形が発生し、絶縁ハウジング２６の分割箇所（後述するプリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂの離間箇所）において、前記外力に因る応力が緩和・吸収される。

従って、絶縁ハウジング２６のプリント配線基板接続側部２６ａ及びケーブルコネクタ２０のコネクタ２５とプリント配線基板３５の電極３６とを接合する半田接合部３９ａにおいては、外力からの応力や変位が低減される。よって、ケーブルコネクタ２０のコネクタ２５はプリント配線基板３５の電極３６に固定されたままであり、半田接合部３９ａのクリープ破断や、半田接合部３９ａからのコンタクト２５の剥離を防止することができる。

更に、プリント配線基板接続側部２６ａとケーブル接続側部２６ｂの離間箇所に可撓性を有する応力吸収部２９が設けられている。従って、応力吸収部２９は、外力に対して変形するため、ケーブルコネクタ２０のコネクタ２５とプリント配線基板３５の電極３６とを接合する半田接合部３９ａは変形せず、ケーブルコネクタ２０のコネクタ２５とプリント配線基板３５の電極３６とが固定されたままの状態を維持することができる。

更に、コンタクト２５は、全体又は一部において超塑性合金を含む材料からなるため、外力の作用に対し、コンタクト２５が変形して、ケーブルコネクタ２０のコネクタ２５とプリント配線基板３５の電極３６とを接合する半田接合部３９ａへの応力を低減することができる。

このように、本発明の実施の形態に係るケーブルコネクタ２０によれば、電気ケーブル４０の負荷等の外力が矢印Ｈで示す方向に継続的に作用しても、絶縁ハウジング２６の分割箇所（後述するプリント配線基板接続側部２６ａと、ケーブル接続側部２６ｂの離間箇所）において、前記外力に因る応力が緩和・吸収される。従って、ケーブルコネクタ２０のコネクタ２５とプリント配線基板３５の電極３６とを接合する半田接合部３９ａへの応力を低減することができる。よって、半田接合部３９ａのクリープ破断や、半田接合部３９ａからのコンタクト２５の剥離を防止でき、ケーブルコネクタ２０のコネクタ２５とプリント配線基板３５の電極３６とが固定されたままの状態を維持することができる。

従って、プリント配線基板３５に対するコネクタの実装密度の低下および実装工程の増加を招くことなく、プリント配線基板３５とケーブルコネクタ２０間での導通不良を防止することが出来る。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は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、種々の変形及び変更が可能である。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
一端が回路基板の電極に接続され、他端が電線部材に接続される電気接続用端子と、
前記電気接続用端子を内部で支持固定する端子支持部材と、を備え、
前記端子支持部材は、少なくとも２つ以上に分割され、回路基板接続側部と電線部材接続側部とが所定間隔離間して設けられていることを特徴とするコネクタ。
（付記２）
付記１記載のコネクタであって、
前記回路基板接続側部と前記電線部材接続側部の離間箇所に、可撓性を有する応力吸収部を備えたことを特徴とするコネクタ。
（付記３）
付記２記載のコネクタであって、
前記応力吸収部を構成する材料は、エラストマ系粘着剤又は接着剤を含むことを特徴とするコネクタ。
（付記４）
付記１乃至３いずれか一項記載のコネクタであって、
前記電気接続用端子は、全体又は一部において、超塑性合金を含む材料からなることを特徴とするコネクタ。
（付記５）
付記４記載のコネクタであって、
前記電気接続用端子のうち、少なくとも、前記回路基板接続側部と前記電線部材接続側部の離間箇所に位置する部分は、前記超塑性合金を含む材料からなることを特徴とするコネクタ。
（付記６）
付記４又は５記載のコネクタであって、
前記超塑性合金は、亜鉛−アルミニウム（Ｚｎ−Ａｌ）合金、アルミニウム−マグネシウム（Ａｌ−Ｍｇ）合金、アルミニウム−ニッケル（Ａｌ−Ｎｉ）合金、アルミニウム−銅（Ａｌ−Ｃｕ）合金、チタン−アルミニウム（Ｔｉ−Ａｌ）合金、及びマグネシウム−リチウム（Ｍｇ−Ｌｉ）合金から構成される群から選択されることを特徴とするコネクタ。
（付記７）
付記１乃至６いずれか一項記載のコネクタであって、
前記電気接続用端子の前記一端は、半田を介して、前記回路基板の前記電極に接続されることを特徴とするコネクタ。

２０ コネクタ
２５ コンタクト
２６ 絶縁ハウジング
２６ａ プリント配線基板接続側部
２６ｂ ケーブル接続側部
２９ 応力吸収部
３５ プリント配線基板
３６ 電極
３９ 半田
４０ 電気ケーブル

Claims (5)

1. 一端が回路基板の電極に接続され、他端が電線部材に接続される電気接続用端子と、
   前記電気接続用端子を支持固定する端子支持部材と、を備え、
   前記端子支持部材は、少なくとも２つ以上に分割され、回路基板接続側部と電線部材接続側部とが所定間隔離間して設けられていることを特徴とするコネクタ。
2. 請求項１記載のコネクタであって、
   前記回路基板接続側部と前記電線部材接続側部の離間箇所に、可撓性を有する応力吸収部を備えたことを特徴とするコネクタ。
3. 請求項２記載のコネクタであって、
   前記応力吸収部を構成する材料は、エラストマ系粘着剤又は接着剤を含むことを特徴とするコネクタ。
4. 請求項１乃至３いずれか一項記載のコネクタであって、
   前記電気接続用端子は、全体又は一部において、超塑性合金を含む材料からなることを特徴とするコネクタ。
5. 請求項４記載のコネクタであって、
   前記電気接続用端子のうち、少なくとも、前記回路基板接続側部と前記電線部材接続側部の離間箇所に位置する部分は、前記超塑性合金を含む材料からなることを特徴とするコネクタ。

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