JP5600529B2 - Connector device - Google Patents
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Description
本発明は、互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケットとヘッダとからなるコネクタ装置に関する。 The present invention relates to a connector device including a socket and a header that are mechanically coupled to each other and electrically connected to each other.
この種のコネクタ装置は、たとえば一対の回路基板同士を、機械的に結合し且つ電気的に接続するために用いられている。すなわち、ソケットが接続された第1の回路基板と、ヘッダが接続された第2の回路基板とは、ヘッダがソケットに結合された状態で互いに電気的に接続される。 This type of connector device is used for mechanically coupling and electrically connecting a pair of circuit boards, for example. That is, the first circuit board to which the socket is connected and the second circuit board to which the header is connected are electrically connected to each other in a state where the header is coupled to the socket.
携帯電話機等の電子機器では、より一層の小型化、軽量化が求められており、これに伴い、電子機器内での回路基板接続用に一層の薄型化を図ったコネクタ装置が提案されている(たとえば特許文献1参照)。 Electronic devices such as mobile phones are required to be further reduced in size and weight, and accordingly, connector devices that are further reduced in thickness for connecting circuit boards in electronic devices have been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1記載のコネクタ装置(基板接続用コネクタ組立体)では、ヘッダ(雄コネクタ)は、ヘッダ基板(雄側基体)と、ヘッダ基板の表面に複数配列されたヘッダ端子(雄側端子)としてのポスト(バンプ)とを有している。ポストは、ヘッダ基板の表面から突出する断面円形状の首部と、この首部の先端に連続する頭部とを有し、縦断面が所謂マッシュルーム形状に形成されている。ソケット(雌コネクタ)は、各ポストに対応する位置にそれぞれ貫通孔(切欠)が形成されたソケット基板(雌側基体)と、貫通孔の周縁部に形成されたパッド部(雌側端子)とを有している。
In the connector device (board connection connector assembly) described in
このコネクタ装置においては、貫通孔に挿通されたポストがソケットにおける貫通孔の周縁に引っ掛かることによりソケットとヘッダとを結合し、この状態でパッド部とパッド部とが電気的に接続される。これにより、ポストの高さを低くしてもソケットとヘッダとを結合することができ、よって、コネクタ装置を薄型化できる。 In this connector device, the post inserted into the through hole is hooked on the periphery of the through hole in the socket to couple the socket and the header, and in this state, the pad portion and the pad portion are electrically connected. Thereby, even if the height of the post is lowered, the socket and the header can be coupled, and thus the connector device can be thinned.
ここで、特許文献1では、ソケットにおけるソケット基板の貫通孔の周囲部分が、ポストの頭部が貫通孔を通過することを許容する弾性を有している構成が開示されている。この構成では、貫通孔にポストが押し込まれることにより、ソケット基板の貫通孔の周囲部分が弾性変形し、ポストの頭部が貫通孔を通過して、ソケットとヘッダとが結合される。したがって、ソケットとヘッダとの結合作業が比較的容易になる。
Here,
しかし、上記構成のコネクタ装置では、ヘッダ端子としての全てのポストがマッシュルーム形状に形成されており、ソケットとヘッダとの結合時には貫通孔の周縁に引っ掛かるので、端子数によってはソケットとヘッダとの結合に支障がある。すなわち、端子数(つまりポストの数)が少ないと、ソケットとヘッダとの機械的な結合強度が不十分となって、ヘッダがソケットから外れやすくなる可能性がある。一方、端子数が多いと、ソケットとヘッダとの機械的な結合強度が必要以上に大きくなって、ヘッダをソケットから外すのが困難になる可能性がある。 However, in the connector device having the above configuration, all the posts as header terminals are formed in a mushroom shape, and when the socket and the header are coupled, they are caught on the periphery of the through hole. Therefore, depending on the number of terminals, the socket and the header are coupled. Have trouble. That is, when the number of terminals (that is, the number of posts) is small, the mechanical coupling strength between the socket and the header becomes insufficient, and the header may be easily detached from the socket. On the other hand, when the number of terminals is large, the mechanical coupling strength between the socket and the header becomes unnecessarily large, and it may be difficult to remove the header from the socket.
本発明は上記事由に鑑みて為されており、端子数にかかわらずソケットとヘッダとの良好な結合を実現することができるコネクタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a connector device capable of realizing a good coupling between a socket and a header regardless of the number of terminals.
本発明のコネクタ装置は、互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケットとヘッダとを備え、ソケットは、厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されたソケット基板と、導電性材料からなるパッド部とを有し、ヘッダは、ヘッダ基板と、導電性材料からなりヘッダ基板の厚み方向の一面である第1の面上における貫通孔に対応する各位置にそれぞれ設けられた柱状のポストとを有し、ソケット基板は、弾性を有するとともにパッド部が形成された弾性膜を貫通孔の周囲に有し、複数のポストは、ソケットとヘッダとを電気的に接続する接続用ポストと、ソケットとヘッダとを機械的に結合する結合用ポストとを含んでおり、複数の貫通孔は、接続用ポストに対応する位置に形成された接続用貫通孔と、結合用ポストに対応する位置に形成された結合用貫通孔とを含んでおり、接続用ポストは、第1の面に直交する方向において太さが均一となる形状あるいは第1の面から離れるほど細くなる形状に形成されており、ソケットとヘッダとの結合時には、弾性膜を弾性変形させて接続用貫通孔を広げながら接続用貫通孔に挿通され、パッド部と電気的に接続され、結合用ポストは、第1の面から突出する首部と当該首部の先端に連続し首部よりも太い頭部とを有しており、ソケットとヘッダとの結合時には、少なくとも頭部が結合用貫通孔を通過する位置まで、弾性膜を弾性変形させて結合用貫通孔を広げながら結合用貫通孔に挿通されることを特徴とする。 The connector device of the present invention includes a socket and a header that are mechanically coupled and electrically connected to each other, and the socket includes a socket substrate having a plurality of through holes penetrating in the thickness direction, and a conductive material. The header is a columnar post provided at each position corresponding to the through hole on the first surface which is one surface in the thickness direction of the header substrate and made of a conductive material. And the socket substrate has an elastic film having elasticity and a pad portion formed around the through hole, and the plurality of posts are connection posts for electrically connecting the socket and the header, A coupling post that mechanically couples the socket and the header, and the plurality of through holes are a connection through hole formed at a position corresponding to the connection post and a position corresponding to the coupling post. The connecting post is formed in a shape in which the thickness is uniform in the direction orthogonal to the first surface or a shape that becomes thinner as it goes away from the first surface. When the socket and the header are coupled, the elastic membrane is elastically deformed to expand the connection through-hole, and the connection through-hole is inserted into the connection through-hole, and is electrically connected to the pad portion. It has a protruding neck and a head that is continuous with the tip of the neck and is thicker than the neck, and when the socket and header are joined, the elastic membrane is elastic at least until the head passes through the coupling through-hole. It is characterized by being inserted into the coupling through hole while being deformed to widen the coupling through hole.
このコネクタ装置において、ヘッダ基板は第1の面が一方向に長く形成されており、接続用ポストは第1の面の長手方向に複数並んで設けられており、結合用ポストは第1の面の短手方向の中心に設けられていることが望ましい。 In this connector device, the header board has a first surface that is long in one direction, a plurality of connection posts are provided side by side in the longitudinal direction of the first surface, and the coupling posts are the first surface. It is desirable to be provided at the center in the short direction.
このコネクタ装置において、結合用ポストは、第1の面からの突出量が接続用ポストに比べて大きいことがより望ましい。 In this connector device, it is more desirable that the coupling post has a larger amount of protrusion from the first surface than the connection post.
本発明は、端子数にかかわらずソケットとヘッダとの良好な結合を実現することができるという利点がある。 The present invention has an advantage that good coupling between the socket and the header can be realized regardless of the number of terminals.
本実施形態のコネクタ装置1は、図1および図2に示すように互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケット10とヘッダ20とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ソケット10は、一方向に長い短冊状のソケット基板11と、導電性材料からなるパッド部12(図4参照)とを有している。ヘッダ20は、一方向に長い短冊状のヘッダ基板21と、導電性材料からなりヘッダ基板21の厚み方向の一面である第1の面210上に設けられた複数のポストとを有している。ポストには、ソケット10・ヘッダ20間を電気的に接続する接続用ポスト221と、ソケット10・ヘッダ20間を機械的に結合する結合用ポスト222との2種類(以下、各々を特に区別しないときには単に「ポスト22」という)がある。
The
以下では、ソケット基板11・ヘッダ基板21の厚み方向を上下方向、長手方向を左右方向、短手方向を前後方向として、つまり図2の上下左右を上下左右とし、紙面に直交する方向を前後方向として説明する。ただし、これらの方向はコネクタ装置1の使用時の向きを限定する趣旨ではない。
In the following, the thickness direction of the
ヘッダ基板21は、たとえばガラスエポキシ基板(FR4)などの絶縁材料からなるリジッド基板により形成されている。このヘッダ基板21において、図2に示すようにソケット基板11と対向する面(上面)が第1の面210を構成する。ポスト22は、ヘッダ基板21の第1の面210から突出する柱状に形成されている。
The
接続用ポスト221は、第1の面210において前後方向に所定の間隔を空けて並ぶ複数個を1組として、左右方向に所定の間隔を空けて複数組設けられている。本実施形態のヘッダ20においては、2個を1組として10組(計20個)の接続用ポスト221が設けられている。ここで、左右方向に隣接する各組の接続用ポスト221同士は、互いに前後方向の位置がずれるように配置され、接続用ポスト221は所謂千鳥配置とされている。この配置により、接続用ポスト221が配置される領域の面積を小さく抑えながらも、隣接する接続用ポスト221間の距離を比較的大きく確保することができる。
A plurality of
接続用ポスト221は、上下方向(つまり、第1の面210に直交する方向)の全長に亘って太さが均一になるように形成されている。本実施形態では、接続用ポスト221は、第1の面210に沿う断面が円形状となる円柱状に形成されており、その外径が全長に亘って一定値に設定されている。
The
一方、結合用ポスト222は、第1の面210において接続用ポスト221が配置された領域の左右両側方にそれぞれ1個ずつ設けられている。つまり、接続用ポスト221は、第1の面210の長手方向において一対の結合用ポスト222に挟まられた領域内に、千鳥配置されている。ここで、各結合用ポスト222は、それぞれ第1の面210の前後方向(短手方向)の中心に配置されている。
On the other hand, one
結合用ポスト222は、第1の面210から突出する首部223と、首部223の先端に連続する首部223よりも太い頭部224とを有している。ここでは、結合用ポスト222は、首部223と頭部224との各々の第1の面210に沿う断面が円形状に形成されており、その外径が首部223よりも頭部224で大きく設定されている。すなわち、結合用ポスト222は、基端側の首部223よりも先端側の頭部224の方が太く形成されることにより、所謂マッシュルーム形状に形成されている。なお、頭部224は、首部223から離れるほど外径が小さくなる先細り形状に形成されている。
The
ここで、結合用ポスト222は、第1の面210からの突出量が接続用ポスト221に比べて大きく設定されている。本実施形態では、結合用ポスト222の頭部224を除く首部223の高さ寸法が、接続用ポスト221の高さ寸法より大きくなるように両者の高さ寸法が設定されている。なお、首部223の外径は接続用ポスト221の外径よりも大きく設定されている。
Here, the amount of protrusion of the
また、図3に示すように、ヘッダ基板21における第1の面210上には導体パターン23が形成されており、各ポスト22はそれぞれ導体パターン23上に形成されている。導体パターン23は、ポスト22に対応する各位置に形成された円形状のランド部231と、ランド部231から引き出された引出部232と、ヘッダ基板21の表裏面を貫通するスルーホール部233とからなる。
As shown in FIG. 3, the
接続用ポスト221が形成されるランド部231に連続する引出部232は、それぞれヘッダ基板21の前端部あるいは後端部のうちランド部231から近い方の端部まで前後方向に沿って延長されており、その先端がスルーホール部233に連続している。一方、結合用ポスト222が形成されるランド部231に連続する引出部232は、ヘッダ基板21の四隅のうちランド部231から近い2つの角部に向けて延長され、その先端がスルーホール部233に連続している。
The lead-out
スルーホール部233は、ヘッダ基板21の外周端面に導電性のめっきが施されることにより、ヘッダ基板21の表裏面の導体パターン23を電気的に接続する端面スルーホール構造であって、回路基板等へのヘッダ20の実装時に用いられる。
The through-
ソケット基板11は、図4に示すように厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されている。この貫通孔は、ソケット10・ヘッダ20の結合時にヘッダ20のポスト22が挿通される孔であって、複数のポスト22と対応する各位置にそれぞれ形成されている。貫通孔には、接続用ポスト221に対応する位置に形成された接続用貫通孔131と、結合用ポスト222に対応する位置に形成された結合用貫通孔132との2種類(以下、各々を特に区別しないときには単に「貫通孔13」という)がある。
As shown in FIG. 4, the
つまり、ソケット基板11の厚み方向の一面において、接続用貫通孔131は接続用ポスト221と同様に千鳥配置され、結合用貫通孔132は接続用貫通孔131が形成された領域の左右両側方にそれぞれ1個ずつ形成されている。
That is, on one surface in the thickness direction of the
また、ソケット基板11は、図4に示すように剛性基板111と可撓性基板112とから構成されている。剛性基板111はたとえばステンレス鋼(SUS材)製のリジッド基板からなり、この剛性基板111のうちヘッダ基板21側になる面(図2の下面)に対して、シート状の可撓性基板112が貼り付けられることによりソケット基板11が構成される。可撓性基板112は、可撓性を有するたとえばポリイミド樹脂製の絶縁フィルムの一面に、パッド部12を含む導体パターン120が形成されたフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible printedcircuits)からなる。
Further, the
なお、ここでは可撓性基板112は、剛性基板111と長手方向(左右方向)の寸法は同一であるが、剛性基板111に比べて短手方向の寸法が大きく形成されている。そのため、可撓性基板112は、剛性基板111の一表面(ヘッダ基板21側の面)に貼り付けられた状態で、余った短手方向の両端部分が剛性基板111の裏面に回り込むように、剛性基板111に対して巻き付けられている。
Here, the
貫通孔13は、可撓性基板112に形成されている。本実施形態では、各貫通孔13は、左右方向に延びるスリットと、前後方向に延びるスリットとが互いの中心で交差することにより、それぞれ十字形状に形成されている。さらに、貫通孔13のうち結合用貫通孔132に関しては、左右方向のスリットと前後方向のスリットとの交点部分に、円形状の小孔がスリットと連続するように形成されている。これら貫通孔13の左右方向、前後方向の寸法はいずれも、各貫通孔13に対応するポスト22の外径よりも大きく設定されている。
The through hole 13 is formed in the
剛性基板111には、それぞれ円形状に開口し、剛性基板111を厚み方向に貫通する逃し孔14が複数形成されている。各逃し孔14は、貫通孔13に対応する各位置にそれぞれ貫通孔13と中心を一致させるように形成されており、貫通孔13と連通している。ここで、貫通孔13は逃し孔14よりも開口面積が小さく、剛性基板111における各逃し孔14の周縁からは可撓性基板112が逃し孔14内に張り出している。したがって、貫通孔13にヘッダ20のポスト22が挿通された状態では、ポスト22は貫通孔13を通して逃し孔14に挿入されることになる。これら複数の逃し孔14の内径はいずれも、各逃し孔14に対応するポスト22の外径よりも大きく設定されている。
The
また、接続用貫通孔131に連通する逃し孔14のうち、一部の逃し孔14は他の逃し孔14に比べて内径が小さく形成されており、ソケット10とヘッダ20との位置合わせの機能を持つ。位置合わせの機能を持つ逃し孔14は、内径が接続用ポスト221の外径よりもやや大きく形成されている。これにより、位置合わせの機能を持つ逃し孔14は、接続用ポスト221が挿入された状態で、第1の面210に沿う面内でソケット10とヘッダ20とが相対的に移動して位置ずれが生じることを防止する。本実施形態では、位置合わせの機能を持つ逃し孔14は、ソケット基板11の中心から最も遠い位置であって、ソケット基板11の中心に対して対称となる2箇所(図1の左上および右下)に設けられている。
Of the escape holes 14 communicating with the connection through
導体パターン120は、可撓性基板112の厚み方向における剛性基板111とは反対側の面上に形成されている。導体パターン120は、各貫通孔13の周囲にそれぞれパッド部12を有し、さらに接続用貫通孔131の周囲に形成された各パッド部12にそれぞれ接続されたリード部121を有している。リード部121は、それぞれ可撓性基板112の前端縁あるいは後端縁のうちパッド部12から近い方の端縁まで前後方向に沿って延長され、可撓性基板112と共に剛性基板111の裏面側(上面側)に回り込んでいる。
The
なお、結合用貫通孔132の周囲に形成されたパッド部12は外周形状が円弧状であるのに対し、接続用貫通孔131の周囲に形成されたパッド部12は外周形状が接続用貫通孔131に沿った形である。
The
ここにおいて、パッド部12は、導電性だけでなく弾性(形状復元性)をも有するように、材料および厚み寸法が決められている。これにより、可撓性基板112のうち少なくともパッド部12が形成された部分には、弾性が付与されることになる。すなわち、本実施形態では、可撓性基板112のうち逃し孔14内に張り出した部分が、弾性を有する材料からなりパッド部12が形成された弾性膜15を構成する。
Here, the material and thickness dimensions of the
導電性および弾性を有する材料としては、たとえば銅(Cu)、ニッケル(Ni)などがある。本実施形態では、絶縁フィルムの一面上に形成された銅パターンにニッケルあるいはニッケル系合金のめっきが施されることにより、導電性および弾性を有するパッド部12が形成されている。厚み寸法は、一例として絶縁フィルムが25μm、銅パターンが8μm、ニッケルめっきが2μmであるとするが、これらの値に限定されない。
Examples of the material having conductivity and elasticity include copper (Cu) and nickel (Ni). In this embodiment, the
ここにおいて、接続用ポスト221は、ソケット10とヘッダ20との結合時には、図5に示すように弾性膜15を弾性変形させて接続用貫通孔131を広げながら接続用貫通孔131に挿通される。この状態で、接続用貫通孔131の周囲の弾性膜15がその弾性によってパッド部12を接続用ポスト221の外周面に押し付けるので、接続用ポスト221は接続用貫通孔131の周囲のパッド部12と電気的に接続される。
Here, when the
ただし、接続用ポスト221は、上述したように上下方向の全長に亘って外径が一定値に設定されている。そのため、接続用ポスト221は、接続用貫通孔131に挿通された状態で弾性膜15に対して引っ掛かる部分がなく、ソケット10・ヘッダ20間の機械的結合には殆ど寄与しない。
However, the outer diameter of the
一方、結合用ポスト222は、ソケット10とヘッダ20との結合時には、弾性膜15を弾性変形させて結合用貫通孔132を広げながら結合用貫通孔132に挿通される。結合用ポスト222は、上述したように基端側の首部223より先端側の頭部224の方が太くなるマッシュルーム形状に形成されている。
On the other hand, the
そのため、結合用ポスト222の結合用貫通孔132への挿入時に頭部224が結合用貫通孔132を通過すると、結合用貫通孔132の周囲の弾性膜15がその弾性によって結合用貫通孔132の開口を狭めるように変形する。したがって、結合用ポスト222は、図5に示すように頭部224が弾性膜15における結合用貫通孔132の周縁に引っ掛かり、結合用貫通孔132から抜け止めされる。
Therefore, when the
ここで、結合用貫通孔132は、上述のように両スリットの交点部分に円形状の小孔が形成されているので、結合用ポスト222が結合用貫通孔132に挿通された状態で、結合用貫通孔132の小孔に首部223が挿通される。そのため、接続用ポスト221に比較すると、結合用ポスト222の方が、貫通孔13へ挿通された状態における弾性膜15の変形量(曲率)は小さくなる。
Here, since the coupling through
さらに、結合用貫通孔132に結合用ポスト222が挿通されると、結合用貫通孔132の周囲の弾性膜15がパッド部12を首部223の外周面に押し付けるので、結合用ポスト222は結合用貫通孔132の周囲のパッド部12と電気的に接続される。ただし、本実施形態では結合用貫通孔132の周囲のパッド部12にはリード部121が接続されていないため、結合用ポスト222はソケット10・ヘッダ20間の電気的接続には寄与しない。
Further, when the
また、ソケット10とヘッダ20との結合の解除時には、結合用ポスト222は弾性膜15を弾性変形させて結合用貫通孔132を広げながら結合用貫通孔132から引き抜かれる。このとき、頭部224は弾性膜15における結合用貫通孔132の周縁に引っ掛かるものの、ある程度大きな力で引き抜かれれば、弾性膜15が弾性変形することにより頭部224が結合用貫通孔132を通過する。
Further, when the coupling between the
すなわち、ソケット10とヘッダ20とを結合する際には、ユーザは、貫通孔13とポスト22との位置を合わせた上で、ヘッダ基板21に対してソケット基板11を上方から(図5中の矢印の向きに)押し付ければよい。これにより、接続用ポスト221が接続用貫通孔131に挿通されてソケット10とヘッダ20とが電気的に接続される。さらに、結合用ポスト222は頭部224が弾性膜15における結合用貫通孔132の周縁に引っ掛かって結合用貫通孔132から抜け止めされ、これによりソケット10とヘッダ20とが機械的に結合される。
That is, when connecting the
また、ソケット10とヘッダ20との結合を解除する際には、ユーザは、ヘッダ基板21からソケット基板11を上方に引き離せばよい。これにより、結合用ポスト222が結合用貫通孔132から引き抜かれてソケット10とヘッダ20との機械的結合が解除され、さらに、接続用ポスト221が接続用貫通孔131から引き抜かれてソケット10とヘッダ20との電気的接続が解除される。
Further, when releasing the connection between the
したがって、上記構成のコネクタ装置1では、ソケット10・ヘッダ20の着脱作業が簡単になるという利点がある。
Therefore, the
上述した構成のコネクタ装置1は、たとえば図6に示すように一対の回路基板同士を機械的に結合し且つ電気的に接続するために用いられる。図6の例では、ソケット10は第1の回路基板101に接続され、ヘッダ20は第2の回路基板102に接続されている。ここでは一例として第2の回路基板102はコンピュータ(図示せず)のマザーボードであって、第1の回路基板101はカメラ(図示せず)に接続されており、ソケット10とヘッダ20との結合時には、コンピュータとカメラとが接続される。
The
第1の回路基板101は、ここではフレキシブルプリント基板からなり、その上面側に形成された回路パターン103に、ソケット基板11の導体パターン120のリード部121が接続されている。第2の回路基板102は、ここではリジッド基板からなり、その上面側に形成された回路パターン(図示せず)に、ヘッダ基板21のスルーホール部233が半田付けされることにより、ヘッダ20が表面実装される。これにより、第1の回路基板101に対するヘッダ20の固定と、電気的な接続とが同時に為されることになる。
Here, the
以上説明した本実施形態のコネクタ装置1によれば、ヘッダ20に設けられているポスト22は、ソケット10・ヘッダ20間を電気的に接続する接続用ポスト221と、ソケット10・ヘッダ20間を機械的に結合する結合用ポスト222とに分けられている。したがって、端子数(つまり接続用ポスト221の数)に関わらず、結合用ポスト222の数を調節することでソケット10とヘッダ20との機械的な結合強度を適切な大きさに調節し、ソケット10・ヘッダ20間の良好な結合を実現することができる。
According to the
すなわち、端子数(つまり接続用ポスト221の数)に関わらず、結合用ポスト222の数を減らせば、ソケット10とヘッダ20との機械的な結合強度が小さくなって、ヘッダ20がソケット10から外れやすくなる。一方、結合用ポスト222の数を増やせば、ソケット10とヘッダ20との機械的な結合強度が大きくなって、ヘッダ20がソケット10から外れにくくなる。
That is, regardless of the number of terminals (that is, the number of connection posts 221), if the number of connection posts 222 is reduced, the mechanical connection strength between the
また、接続用ポスト221は第1の面210の長手方向に複数組並んで設けられており、結合用ポスト222は第1の面210の短手方向の中心に設けられているので、少ない個数の結合用ポスト222でソケット10・ヘッダ20間の結合強度を確保できる。つまり、結合用ポスト222は第1の面210の短手方向の中心に設けられているので、第1の面210の短手方向において1箇所でソケット10・ヘッダ20を機械的に結合することができ、且つ安定した結合状態を実現することができる。
In addition, a plurality of connecting
さらにまた、結合用ポスト222は、第1の面210からの突出量が接続用ポスト221に比べて大きいので、ソケット10とヘッダ20とを結合する際には、接続用ポスト221よりも先に結合用ポスト222が貫通孔13に挿入されることになる。これにより、第1の面210に沿う面内でのソケット10とヘッダ20との相対的な位置がずれた状態で、接続用ポスト221がパッド部12に接続されることを回避できる。要するに、接続用ポスト221は結合用ポスト222より後で貫通孔13に挿入されるので、ソケット10とヘッダ20との相対的な位置が合って結合用ポスト222が結合用貫通孔132に挿入されてから、ソケット10・ヘッダ20間が電気的に接続される。
Furthermore, since the
しかも、頭部224が弾性膜15における結合用貫通孔132の周縁に引っ掛かることにより、ヘッダ20とソケット10とが機械的に結合されるので、ソケット10・ヘッダ20間の結合強度は、弾性膜15の弾性等によって調節することができる。また、接続用貫通孔131の周囲の弾性膜15によりパッド部12と接続用ポスト221との間の接圧が確保されるので、ソケット10・ヘッダ20間の電気的な接続部位の接圧は、弾性膜15の弾性等によって調節することができる。したがって、上記コネクタ装置1では、ソケット10やヘッダ20の高さ寸法によらず、所望の結合強度や所望の接圧を確保することができるので、ソケット10やヘッダ20の低背化を図ることができる。
In addition, the
なお、ソケット10・ヘッダ20の着脱作業時に、第1の面210に沿う面内でソケット10とヘッダ20とが相対的に移動させられることはないので、第1の面210に沿う面内でのコネクタ装置1の小型化を図ることができる。
In addition, since the
次に、上述した本実施形態のコネクタ装置1の製造方法について説明する。ここではまず、ヘッダ20の製造方法について図7を参照して説明する。
Next, the manufacturing method of the
作業者は、まず、ヘッダ基板21のもとになるリジッド基板30の一表面(第1の面210に相当)上に、図7(a)に示すように導体パターン23を形成する(回路形成工程)。この回路形成工程において、作業者は、端面スルーホール構造のスルーホール部233を形成するために、図8に示すようにリジッド基板30のうちヘッダ基板21の外周縁となるカットライン300上に、厚み方向に貫通するスルーホール301を形成する。さらに、作業者はこのスルーホール301に対してめっき(たとえば無電解銅めっき)を施すことにより、スルーホール301の内周面にスルーホール部233となるスルーホールめっきを形成する。
First, the worker forms the
それから、作業者は、導体パターン23上にめっきによりポスト22を形成するために使用する第1のレジスト31(図7(d)参照)を、リジッド基板30の一表面上に形成する(第1のレジスト形成工程)。ここで、第1のレジスト31はリジッド基板30の他表面側に対しても形成されてもよい。第1のレジスト形成工程では、作業者は、リジッド基板30のうちポスト22を形成する側の表面に形成された第1のレジスト31に、フォトリソグラフィ技術を用いてランド部231の中央部を露出させる円形状に開口した成型孔を形成する。
Then, the operator forms a first resist 31 (see FIG. 7D) used for forming the
具体的には、第1のレジスト31は、図7(b)に示すように、リジッド基板30上に積層され、露光、現像により所望の形状にパターニングすることができるネガ型のドライフィルム32から形成される。なお、本実施形態では、作業者は厚さ75μmのドライフィルム32を3枚重ねてラミネートしている。
Specifically, as shown in FIG. 7B, the first resist 31 is laminated on a
作業者は、図7(c)に示すように、開口部が形成されたマスク33をドライフィルム32に積層した上で光(紫外線光)を照射する(露光)。その後、作業者は、ドライフィルム32のうちマスク33により光が遮られた部分(開口部以外の部分)を、現像により除去することによって図7(d)に示すように成型孔34が形成された第1のレジスト31を形成する。
As shown in FIG. 7C, the operator irradiates light (ultraviolet light) after laminating a
レジスト形成工程の後、作業者は、酸性脱脂と、過硫酸ソーダ(50g/L)を用いたソフトエッチングと、硫酸(10wt%希釈)を用いた硫酸処理とを行い、酸化銅を除去して、めっきの密着性を向上させる。 After the resist formation step, the operator performs acidic degreasing, soft etching using sodium persulfate (50 g / L), and sulfuric acid treatment using sulfuric acid (diluted by 10 wt%) to remove copper oxide. , Improve the adhesion of plating.
その後、作業者は、電気銅(Cu)めっきを施すことにより、ランド部231の表面に金属材料(ここでは銅)を析出させる(第1のめっき工程)。第1のめっき工程では、図7(e)に示すように第1のレジスト31における成型孔34に金属材料を充填することで接続用ポスト221と、結合用ポスト222の首部223とを形成する。このとき、作業者は、銅めっきの厚み寸法(つまり接続用ポスト221の高さ寸法)を電流値および時間の管理によって170μm±10%に調整する。
Thereafter, the operator deposits a metal material (copper here) on the surface of the
それから、作業者は、図7(f)に示すように、接続用ポスト221が形成された成型孔34の部分を覆うように、第1のレジスト31の上に第2のレジスト35を形成する(第2のレジスト形成工程)。第2のレジスト形成工程では、作業者は、第1のレジスト31上にマスクテープを貼り付けることにより第2のレジスト35を形成する。
Then, as shown in FIG. 7 (f), the worker forms a second resist 35 on the first resist 31 so as to cover the portion of the
その後、作業者は、さらに電気銅めっきを施すことにより、図7(g)に示すように成型孔34の外側に結合用ポスト222の頭部224を形成する(第2のめっき工程)。つまり、第2のレジスト35で覆われた部分を除き成型孔34の開口面から金属材料が溢れるまで銅めっきが施されることにより、金属材料のうち成型孔34内に充填された部分が首部223、成型孔34から溢れた部分が頭部224となる。
Thereafter, the operator further performs electrolytic copper plating to form the
第2のめっき工程で結合用ポスト222の頭部224が形成された後、作業者は、図7(h)に示すように第1のレジスト31および第2のレジスト35を剥離する(レジスト剥離工程)。その後、作業者は、リジッド基板30上に形成されているポスト22に対してニッケルめっき、金(Au)めっきを施す。
After the
最後に、作業者はリジッド基板30から各ヘッダ基板21をそれぞれ切り出す(ダイシング工程)。このダイシング工程において、ヘッダ基板21はリジッド基板30のうちスルーホール301を結ぶカットライン300(図8参照)でカットされることにより、端面スルーホール構造のスルーホール部233が形成される。
Finally, the operator cuts out each
なお、第1および第2のめっき工程においては、電気銅めっきとして一般的に多く用いられている可溶性電極銅めっきではなく、不溶性電極銅めっきが用いられることが望ましい。つまり、可溶性の電極(銅極板)を使用する可溶性電極銅めっきでは、めっきと共に電極の形状が変化し、形成されるポスト22の高さにばらつきが生じる可能性がある。これに対し、不溶性電極銅めっきは、通常酸化イリジウム電極を使用し、薬液で銅イオンを補充しながらめっきを行うことにより、電極の形状が変化しないため、ポスト22の高さのばらつきを低減できる利点がある。
In the first and second plating steps, it is desirable to use insoluble electrode copper plating instead of soluble electrode copper plating generally used as electrolytic copper plating. That is, in soluble electrode copper plating using a soluble electrode (copper electrode plate), the shape of the electrode changes with plating, and the height of the
また、ヘッダ20の製造方法としては、結合用ポスト222の頭部224の形状を安定させるために、以下のような方法が採用されていてもよい。
Moreover, as a manufacturing method of the
すなわち、第2のレジスト形成工程において、作業者は、成型孔34より開口面積が大きく且つ成型孔34に連通する頭部成型孔(図示せず)を第2のレジスト35に形成する。第2のめっき工程においては、作業者は頭部成型孔の開口面から金属材料が溢れないように銅めっきを施す。これにより、第2のめっき工程において金属材料のうち成型孔34の開口面から溢れた部分が頭部成型孔内に収まることになる。したがって、頭部成型孔の開口形状によって第1の面210に沿う面内での頭部224の形状を規制でき、頭部224の形状が安定する。
That is, in the second resist formation step, the operator forms a head molding hole (not shown) having a larger opening area than the
さらにまた、結合用ポスト222は、第1のめっき工程では首部223の一部のみが形成され、首部223の残りの部分が第2のめっき工程において形成されてもよい。この場合、接続用バンプ221の高さ寸法と、結合用バンプ222の首部223のみの高さ寸法とを異ならせることが可能である。
Furthermore, only a part of the
次に、ソケット10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
作業者は、まず、可撓性基板112のもとになる絶縁フィルムに貫通孔13を形成する(貫通孔形成工程)。その後、作業者は、絶縁フィルムの一面上にめっきを施すことにより、パッド部12を含む導体パターン120を形成する(パッドめっき工程)。このパッドめっき工程によって、可撓性基板112における貫通孔13の周囲にパッド部12による弾性が付与された弾性膜15が形成される。
The operator first forms the through hole 13 in the insulating film that is the basis of the flexible substrate 112 (through hole forming step). Then, an operator forms the
それから、作業者は、逃し孔14が形成された剛性基板111に可撓性基板112を巻き付けて、接着剤により可撓性基板112を剛性基板111に貼り付けることによって、ソケット10を形成する。
Then, the operator wraps the
以上説明したコネクタ装置1の製造方法によれば、第1のレジスト形成工程と第1のめっき工程とによって、接続用ポスト221と結合用ポスト222のうち首部(の少なくとも一部)223とを形成することができる。さらに、その後の第2のレジスト形成工程と第2のめっき工程とによって、結合用ポスト222の頭部224を形成することができる。
According to the manufacturing method of the
要するに、互いに形状が異なるポスト22が、一連の製造工程の中で、途中(接続用ポスト221の形成および結合用ポスト222の首部223の形成)までは同時に形成される。したがって、互いに形状が異なるポスト22を有するコネクタ装置1であっても、これらのポスト22を全く別々に製造する場合に比べて、工数を減らすことができ、製造方法の簡略化を図ることができる。
In short, the
ところで、上記実施形態では、ソケット基板11は、剛性基板111と可撓性基板112との2層構造であるが、この例に限らず1層構造であってもよい。すなわち、ソケット基板11は単一の基板から構成され、貫通孔13の周囲の部分のみ薄肉に形成されることにより可撓性が付与されていてもよい。この構成では、剛性基板111に可撓性基板112を貼り付ける工程が不要になり、製造工程の簡略化を図ることができる。
By the way, in the said embodiment, although the socket board |
また、上記実施形態では、結合用貫通孔132の周囲のパッド部12は、弾性膜15の弾性を確保するために設けられており、ソケット10・ヘッダ20間の電気的接続には寄与していないが、この例に限定されない。つまり、結合用貫通孔132の周囲のパッド部12にリード部121が接続され、結合用ポスト222が結合用貫通孔132が挿入された状態でソケット10・ヘッダ20間の電気的接続に寄与する構成であってもよい。
In the above embodiment, the
この場合でも、接続用ポスト221の数に関わらず、結合用ポスト222の数を調節することでソケット10とヘッダ20との機械的な結合強度を適切な大きさに調節できることに変わりはない。このように、結合用ポスト222が電気的な接続に用いられることにより、接続用ポスト221の個数を減らすことができ、コネクタ装置1の更なる小型化を図ることができる。
Even in this case, the mechanical coupling strength between the
さらにまた、ポスト22は、断面が円形となる円柱状に限らず、たとえば断面が多角形となる角柱状など、他の形状であってもよい。ここで、接続用ポスト221は、上記実施形態のように上下方向の全長に亘って太さが均一でなくても、接続用貫通孔131への挿通時にパッド部12との接圧を確保できる形状であればよい。つまり、接続用ポスト221は、結合用ポスト222のように先端側が太くなっていなければよく、第1の面210に直交する方向において第1の面210から離れるほど細くなる先細り形状であってもよい。
Furthermore, the
貫通孔13の形状についても、十字形状に限らず、たとえば3本以上のスリットを互いの中心で交差させて形成される孔形状や、円形状、星形状などでもあってもよい。また、貫通孔13は、弾性膜15に形成された切込みからなり、ソケット10・ヘッダ20の結合時にのみ弾性膜15の変形に伴って開口する構成であってもよい。貫通孔13の形状によっても、弾性膜15の弾性を調節することができる。
The shape of the through hole 13 is not limited to a cross shape, and may be a hole shape formed by intersecting three or more slits at the center of each other, a circular shape, a star shape, or the like. Further, the through-hole 13 may be formed by a cut formed in the
なお、上記実施形態にて例示したコネクタ装置1の各部の材料や寸法は一例であって、必要な機能・性能に応じて適宜変更可能である。
In addition, the material and dimension of each part of the
1 コネクタ装置
10 ソケット
11 ソケット基板
12 パッド部
15 弾性膜
20 ヘッダ
21 ヘッダ基板
131 接続用貫通孔
132 結合用貫通孔
210 第1の面
221 接続用ポスト
222 結合用ポスト
223 首部
224 頭部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ソケットは、厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されたソケット基板と、導電性材料からなるパッド部とを有し、
前記ヘッダは、ヘッダ基板と、導電性材料からなり前記ヘッダ基板の厚み方向の一面である第1の面上における前記貫通孔に対応する各位置にそれぞれ設けられた柱状のポストとを有し、
前記ソケット基板は、弾性を有するとともに前記パッド部が形成された弾性膜を前記貫通孔の周囲に有し、
複数の前記ポストは、前記ソケットと前記ヘッダとを電気的に接続する接続用ポストと、前記ソケットと前記ヘッダとを機械的に結合する結合用ポストとを含んでおり、
複数の前記貫通孔は、前記接続用ポストに対応する位置に形成された接続用貫通孔と、前記結合用ポストに対応する位置に形成された結合用貫通孔とを含んでおり、
前記接続用ポストは、前記第1の面に直交する方向において太さが均一となる形状あるいは前記第1の面から離れるほど細くなる形状に形成されており、前記ソケットと前記ヘッダとの結合時には、前記弾性膜を弾性変形させて前記接続用貫通孔を広げながら前記接続用貫通孔に挿通され、前記パッド部と電気的に接続され、
前記結合用ポストは、前記第1の面から突出する首部と当該首部の先端に連続し前記首部よりも太い頭部とを有しており、前記ソケットと前記ヘッダとの結合時には、少なくとも前記頭部が前記結合用貫通孔を通過する位置まで、前記弾性膜を弾性変形させて前記結合用貫通孔を広げながら前記結合用貫通孔に挿通されることを特徴とするコネクタ装置。 A socket and a header mechanically coupled to each other and electrically connected;
The socket has a socket substrate formed with a plurality of through holes penetrating in the thickness direction, and a pad portion made of a conductive material,
The header includes a header substrate and a columnar post provided at each position corresponding to the through hole on the first surface that is made of a conductive material and is one surface in the thickness direction of the header substrate,
The socket substrate has elasticity and an elastic film formed with the pad portion around the through hole,
The plurality of posts includes a connection post that electrically connects the socket and the header, and a coupling post that mechanically couples the socket and the header;
The plurality of through holes include a connection through hole formed at a position corresponding to the connection post, and a coupling through hole formed at a position corresponding to the coupling post,
The connection post is formed in a shape having a uniform thickness in a direction perpendicular to the first surface or a shape that becomes thinner as the distance from the first surface increases. When the socket and the header are coupled, , While elastically deforming the elastic membrane and expanding the through hole for connection, the elastic film is inserted into the through hole for connection, and electrically connected to the pad portion,
The coupling post has a neck projecting from the first surface and a head that is continuous with the tip of the neck and is thicker than the neck. At the time of coupling the socket and the header, at least the head The connector device, wherein the elastic membrane is elastically deformed to widen the coupling through-hole to a position where the portion passes through the coupling through-hole, and the coupling through-hole is inserted.
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