JP5236354B2

JP5236354B2 - 電気コネクタ

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Publication number: JP5236354B2
Application number: JP2008131892A
Authority: JP
Inventors: 俊博新津
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: JP2009283182A; WO2009143252A1

Description

一対の電子機器の間に配置され、それらを接続する電気コネクタに関する。

従来、回路基板などの２つの電子機器の間に配置され、それらに設けられた導体部に挟まれることによって、当該２つの電子機器を電気的に接続する電気コネクタがある。特許文献１には、このような電気コネクタの一種として、半導体ウエハの検査装置に設けられるプローブカードと、検査用基板（特許文献１ではパフォーマンスボード）との間に配置されるシート状のコネクタが開示されている。この電気コネクタは、ゴム状の弾性体であるエラストマーを備え、当該エラストマーの中に厚さ方向に導体部が形成されている。また、この電気コネクタでは、伝送線路のインピーダンス整合を図るために、各導体部は、中心導体部と当該中心導体部を囲む外側導体部とを有する同軸構造となっている。
実開平５−５５５５３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される電気コネクタでは、多くの導体部が１つの弾性体内に形成されているため、各導体部の位置が、電子機器の端子に対応した正規の位置からずれ易いという問題があった。つまり、多くの導体部を１つの弾性体内に形成するためには、弾性体の面積を大きくする必要がある。しかしながら、大きい弾性体が熱や外力によって伸張した時には、小さい弾性体に比し、大きさの変化が著しい。そのため、弾性体内に形成された導体部の相対位置も変化し易く、各導体部は正規の位置からずれ易い。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、一対の電子機器の間に配置さる電気コネクタにおいて、各導体部の相対位置の変化を抑制できる電気コネクタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電気コネクタは、一対の電子機器の間に配置され、それらを電気的に接続する電気コネクタであって、弾性を有する誘電体と、当該誘電体中にその厚さ方向に形成され、当該誘電体の表面側と裏面側とを導通する中心導体部と、前記誘電体の表面側と裏面側とを導通するとともに、前記誘電体中において前記中心導体部を囲むよう形成される外側導体部とを備える複数の導電性弾性体と、前記複数の導電性弾性体のそれぞれを保持するフレームとを備える。

本発明によれば、複数の導電性弾性体がそれぞれフレームによって保持されているので、各導電性弾性体の相対位置の変化を抑制できる。その結果、導電性弾性体に形成された中心導体部と外側導体部と、それとは別の導電性弾性体に形成された中心導体部と外側導体部との相対位置の変化を抑制できる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態の例である電気コネクタ１と、電気コネクタ１を介して電気的に接続される回路基板１００Ａ，１００Ｂの分解斜視図である。図２は電気コネクタ１の拡大斜視図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に示す位置での電気コネクタ１及び当該電気コネクタ１を挟んでいる回路基板１００Ａ，１００Ｂの断面図である。図４は電気コネクタ１が備える導電性弾性体５０の斜視図であり、図５は導電性弾性体５０の側面図であり、図６は図５に示すＶＩ−ＶＩ線の断面図である。図７は電気コネクタ１が備えるフレーム１１の拡大斜視図であり、図８は図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。図９は回路基板１００Ａの導体パターンの一例を説明するための、当該回路基板１００Ａの拡大平面図である。

電気コネクタ１は、一対の電子機器の間に配置され、これらを電気的に接続するシート状の電気コネクタである。この説明では、電子機器の一例である回路基板１００Ａ，１００Ｂの間に電気コネクタ１が配置される（図１及び図３参照）。図２に示すように、電子コネクタ１は、その表面と裏面とを導通する複数の導電性弾性体５０と、当該複数の導電性弾性体５０を保持するフレーム１１とを備えている。複数の導電性弾性体５０は同一平面上に並べて配置されている。フレーム１１は、複数の導電性弾性体５０を回路基板１００Ａ，１００Ｂの導体部１０１に対応する位置に保持している。

図４又は図６に示すように、導電性弾性体５０は導体部５２と誘電体５１とを備えている。誘電体５１は弾性を有する誘電体によって円盤状に形成されている。例えば、誘電体５１は、ゴム（例えば、シリコンゴム）や、ゴム状の弾性体であるエラストマーによって構成される。誘電体５１の外周面には凹部５１ｈが形成されている。この凹部５１ｈにフレーム１１の保持孔１２の内周面に形成された凸部１２ａが嵌ることによって、保持孔１２の内側において導電性弾性体５０が保持されている（図３参照）。フレーム１１については後において詳説する。

電気コネクタ１は高周波の信号を伝送する高速伝送用のコネクタであり、伝送線路のインピーダンス整合を図るために、導電性弾性体５０の導体部５２は同軸構造を有している。すなわち、導体部５２は、信号用の導体である円柱状の中心導体部５４と、グランド用の導体である筒状の外側導体部５３とを有している。中心導体部５４は誘電体５１中において、その厚さ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に向くよう形成され、誘電体５１の表面５１ａ側と裏面５１ｂ側とを導通している。外側導体部５３は、誘電体５１中において、中心導体部５４を囲むよう形成されている。また、外側導体部５３も、誘電体５１の厚さ方向に向くよう形成されており、誘電体５１の表面５１ａ側と裏面５１ｂ側とを導通している。回路基板１００Ａと回路基板１００Ｂとの間の伝送線路のインピーダンス整合を図るために必要とされる電気コネクタ１のインピーダンスに応じて、外側導体部５３の径は設定される。誘電体５１は外側導体部５３に対応した径を有している。具体的には、誘電体５１の外径は外側導体部５３の外径より僅かだけ大きくなっている。誘電体５１は、外側導体部５３を囲むとともにその外周面に接する外周部５１ｊ、５１ｋを有し、外周部５１ｊ、５１ｋは薄い環状に形成されている（図６参照）。なお、この説明では、１つの導電性弾性体５０につき１つの中心導体部５４と外側導体部５３とが形成されている。

図６に示すように、中心導体部５４と外側導体部５３は、誘電体５１を貫通するよう設けられ、それらの端部５４ａ，５４ｂ，５３ａ，５３ｂは、それぞれ誘電体５１の表面５１ａ及び裏面５１ｂから露呈している。特に、導電性弾性体５０では、中心導体部５４の端部５４ａと外側導体部５３の端部５３ａは、誘電体５１の表面５１ａより上方に位置し、中心導体部５４の端部５４ｂと外側導体部５３の端部５３ｂは、誘電体５１の裏面５１ｂより下方に位置している。なお、誘電体５１の表面５１ａ及び裏面５１ｂには、中心導体部５４の端部５４ａ，５４ｂを囲む内側環状部５１ｄ，５１ｅが設けられている。また、誘電体５１の表面５１ａ及び裏面５１ｂには、外側導体部５３の端部５３ａ，５３ｂの内周面に沿って、外側環状部５１ｆ，５１ｇが設けられている。

電気コネクタ１は回路基板１００Ａ，１００Ｂの間に配置され、各導電性弾性体５０に回路基板１００Ａ，１００Ｂの導体部１０１が圧接される（図３参照）。図９に示すように、ここで説明する例では、回路基板１００Ａにおける電気コネクタ１と向き合う面に、導体部１０１である信号用の導体パターン１０１ａとグランド用の導体パターン１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄとが設けられている。導体パターン１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄが、１つの導電性弾性体５０に対応する１つの組をなしている。導体パターン１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは、外側導体部５３と概ね同径の円周上に設けられ、その内側に導体パターン１０１ａが位置している。そして、中心導体部５４に導体パターン１０１ａが圧接され、外側導体部５３に導体パターン１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅが圧接される。回路基板１００Ｂにおいて電気コネクタ１に向き合う面にも、回路基板１００Ａと同様の導体パターンが形成されており、各導体パターンが中心導体部５４又は外側導体部５３に圧接される。なお、図９に示す導体パターン１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは、導体パターンの一例であり、回路基板１００Ａには他の導体パターンが設けられていてもよい。

なお、中心導体部５４と外側導体部５３は、例えば厚さ方向に整列するとともに互いに連なった金属フィラー（例えば、ニッケル等の粒子）によって構成される。このような金属フィラーによって構成される中心導体部５４と外側導体部５３は、例えば、誘電体５１の元となる材料に金属フィラーを配合した後に、当該金属フィラーを導電性弾性体５０の厚さ方向の磁界によって整列させるなど、公知の方法によって誘電体５１中に形成することができる。

フレーム１１は、樹脂（例えばプラスチック等）など、誘電体５１より剛性の高い絶縁性の材料によって、矩形の板状に形成されている。また、図７に示すように、フレーム１１には複数の円形の保持孔１２が形成されている。保持孔１２の内径は導電性弾性体５０の外径に相応し、各導電性弾性体５０は各保持孔１２の内側において保持されている。これによって、複数の導電性弾性体５０の相対位置は固定されている（図３参照）。ここでは、保持孔１２の内周面と誘電体５１の外周面とに凹凸が形成されており、それらが互いに嵌り合うことによって、導電性弾性体５０は保持孔１２の内側で保持されている。すなわち、図７又は図８に示すように、保持孔１２の内周面には、保持孔１２の半径方向の中心側に向かって突出する凸部１２ａが形成されている。この凸部１２ａは環状をなし、保持孔１２の内周面において当該保持孔１２の周方向に形成されている。一方、誘電体５１の外周面には、図５又は図６に示すように、半径方向の中心側に凹む凹部５１ｈが形成されている。この凹部５１ｈも誘電体５１の外周面において当該誘電体５１の周方向に形成されている。そして、図３に示すように、凸部１２ａが凹部５１ｈに嵌ることによって、導電性弾性体５０は保持孔１２の内側で保持されている。

導電性弾性体５０は、弾性変形することによって、保持孔１２に嵌め入れられる。すなわち、導電性弾性体５０を保持孔１２に嵌め入れる際には、誘電体５１の外周縁５１ｉは、僅かに縮むことによって、保持孔１２の凸部１２ａを乗り越え、その後、外周縁５１ｉが弾性復帰することによって、導電性弾性体５０は保持孔１２の内側で保持される。なお、保持孔１２の内側で導電性弾性体５０を保持する構造は、これに限られず、例えば、保持孔１２の内面に凹部が形成され、誘電体５１の側面に凸部が形成されてもよい。

導電性弾性体５０はフレーム１１より厚く形成されており、中心導体部５４の端部５４ａと外側導体部５３の端部５３ａは、それぞれフレーム１１の表面より上方に位置し、中心導体部５４の端部５４ｂと外側導体部５３の端部５３ｂは、それぞれフレーム１１の裏面より下方に位置している（図３参照）。

導電性弾性体５０は、フレーム１１によって、回路基板１００Ａ，１００Ｂの導体部１０１に対応した位置に保持されている。ここでは、図１又は図２に示すように、複数の導電性弾性体５０は、複数（ここでは４つ）の列（Ｘ１−Ｘ２方向の列）をなすよう配置されている。また、複数の導電性弾性体５０は斜め格子状に配置されており、各導電性弾性体５０は、隣接する列の導電性弾性体５０に対して、斜めの方向（図２においてＤの方向）に位置している。すなわち、同じ列において隣り合う２つの導電性弾性体５０，５０の中間の位置（図２においてＰが示す位置）を通り、当該列に対して垂直な方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に、隣の列の導電性弾性体５０の中心が位置している。

なお、図７又は図８に示すように、同じ列に位置し互いに隣接する２つの保持孔１２の間には、フレーム１１の他の部分より肉厚の薄い連結部１１ｂが形成されている。各保持孔１２は連結部１１ｂによって、隣に位置する保持孔１２と区画されている。上述したように、凸部１２ａは、保持孔１２の内周面において内側に突出する環状となっている。また、ここで説明する例では、同じ列において隣接する２つの保持孔１２は、それらの最も外側の縁が接するように配置されている。そして、当該隣接する２つの保持孔１２の凸部１２ａの一部が、当該２つの保持孔１２を区画する連結部１１ｂとなっている。これによって、互いに区画された複数の保持孔１２を極力近い位置に配置することができる。

また、図１に示すように、フレーム１１は、回路基板１００Ａ，１００Ｂを当該フレーム１１に固定する複数（ここでは２つ）の締結部１３，１３を有している。締結部１３，１３は、フレーム１１の縁に形成されるとともに、当該フレーム１１の対角線上に位置している。この説明では、締結部１３はリベットであり、フレーム１１から上方及び下方に突出する突出部１３ａ，１３ｂを有している（図２又は図７参照）。回路基板１００Ａには締結部１３，１３に対応する位置に孔１０２Ａ，１０２Ａが形成され、回路基板１００Ｂにも締結部１３，１３に対応する位置に孔１０２Ｂ，１０２Ｂが形成されている。これらの孔１０２Ａ，１０２Ｂに、締結部１３の突出部１３ａ，１３ｂは嵌められる。そして、回路基板１００Ａ，１００Ｂを電気コネクタ１に圧接した状態で、突出部１３ａ，１３ｂの頂部をかしめることによって、回路基板１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ電気コネクタ１に固定される（図３参照）。なお、図３では突出部１３ａ，１３ｂの頂部をかしめた後の状態が示されている。

以上説明したように、電気コネクタ１は、弾性を有する誘電体５１と、当該誘電体５１中にその厚さ方向に形成され、当該誘電体５１の表面５１ａ側と裏面５１ｂ側とを導通する中心導体部５４と、誘電体５１の表面５１ａ側と裏面５１ｂ側とを導通するとともに、誘電体５１中において中心導体部５４を囲むよう形成される外側導体部５３とを備える複数の導電性弾性体５０を備えている。そして、各導電性弾性体５０はフレーム１１によって保持されている。これによって、各導電性弾性体５０の相対位置の変化を抑制できる。その結果、導電性弾性体５０に形成された中心導体部５４及び外側導体部５３と、それとは別の導電性弾性体５０に形成された中心導体部５４及び外側導体部５３との相対位置の変化を抑制できる。

また、フレーム１１は複数の保持孔１２が形成された板状であり、複数の導電性弾性体５０は、それぞれ保持孔１２の内側において保持されている。これによって、簡単な構造で各導電性弾性体５０を保持できる。

また、導電性弾性体５０は、弾性変形することによってフレーム１１の保持孔１２に嵌められている。これによって、導電性弾性体５０を保持孔１２の内側において、さらに確実に保持できる。

また、フレーム１１は、一対の電子機器（ここでは回路基板１００Ａ，１００Ｂ）をフレーム１１に固定する締結部１３，１３を有している。これによって、電気コネクタ１によって回路基板１００Ａと回路基板１００Ｂとを連結できる。

なお、本発明は以上説明した電気コネクタ１に限られず、種々の変更が可能である。例えば、以上の説明では、１つの誘電体５１に１つの導体部５２が形成されていた。しかしながら、１つの誘電体５１に複数の導体部５２が形成され、複数の導体部５２を有する導電性弾性体がフレームによって保持されてもよい。

また、以上の説明では、複数の導電性弾性体５０は、フレーム１１によって斜め格子状に保持されていた。しかしながら、導電性弾性体５０の位置は、これに限られず、電気コネクタ１に接続される電子機器の導体部の位置に応じて適宜変更されてもよい。

また、以上の説明では、締結部１３としてリベットが用いられていたが、締結部はこれに限られず、例えば、ボルトなどでもよい。

本発明の実施形態の例である電気コネクタと、電気コネクタを介して電気的に接続される回路基板との分解斜視図である。上記電気コネクタの拡大斜視図である。図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に示す位置での電気コネクタ１及び回路基板の断面図である。上記電気コネクタが備える導電性弾性体の斜視図である。上記導電性弾性体の側面図である。図５に示すＶＩ−ＶＩ線の断面図である。上記電気コネクタが備えるフレームの拡大斜視図である。図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。上記回路基板の導体パターンの一例を説明するための、当該回路基板の拡大平面図である。

符号の説明

１電気コネクタ、１１フレーム、１１ｂ連結部、１２保持孔、１２ａ凸部、１３締結部、１３ａ突出部、５０導電性弾性体、５１誘電体、５１ａ表面、５１ｂ裏面、５１ｄ内側環状部、５１ｆ外側環状部、５１ｈ凹部、５１ｉ外周縁、５１ｊ，５１ｋ外周部、５２導体部、５３外側導体部、５３ａ端部、５３ｂ端部、５４中心導体部、５４ａ端部、５４ｂ端部、１００Ａ，１００Ｂ回路基板（電子機器）、１０１導体部、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ導体パターン、１０２Ａ，１０２Ｂ孔。

Claims

一対の電子機器の間に配置され、それらを電気的に接続する電気コネクタであって、
弾性を有する誘電体と、当該誘電体中にその厚さ方向に形成され、当該誘電体の表面側と裏面側とを導通する中心導体部と、前記誘電体の表面側と裏面側とを導通するとともに、前記誘電体中において前記中心導体部を囲むよう形成される外側導体部とを備える複数の導電性弾性体と、
前記誘電体よりも高い剛性を有し、前記複数の導電性弾性体のそれぞれを保持し、前記導電性弾性体よりも薄いフレームと、
を備えることを特徴とする電気コネクタ。
請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
前記フレームは複数の孔が形成された板状であり、
前記複数の導電性弾性体は、それぞれ前記フレームの前記孔の内側において保持されている、
ことを特徴とする電気コネクタ。
請求項２に記載の電気コネクタにおいて、
前記導電性弾性体は、弾性変形することによって前記フレームの前記孔に嵌められている、
ことを特徴とする電気コネクタ。
請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
前記フレームは、前記一対の電子機器を当該フレームに固定する締結部を有する、
ことを特徴とする電気コネクタ。
請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
前記フレームには複数の孔が形成され、
前記フレームの前記複数の孔のそれぞれの内周面と前記誘電体の外周面とには凹凸が形成されており、それらが互いに嵌まり合うことで前記複数の導電性弾性体はそれぞれ前記複数の孔の内側で保持されている、
ことを特徴とする電気コネクタ。
請求項５に記載の電気コネクタにおいて、
前記フレームの前記複数の孔のそれぞれの内周面には凸部が形成され、
前記誘電体の外周面には凹部が形成され、
前記フレームに形成された隣接する２つの孔の間には、前記凸部によって構成される連結部が形成されている、
ことを特徴とする電気コネクタ。