JP5674498B2 - 電気コネクタ用コンタクト部材 - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタ用の導電性コンタクト部材に関する。コンタクト部材は、少なくとも１個の導体に機械的及び電気的に接続されるよう構成された端子部と、相手コネクタの相手接触部に接触する接触部と、端子部を接触部に電気接続するばね部と、吸着（pick-up）ヘッドに取り付けるための吸着台（picking platform）を有する保持部とを具備する。接触部は、静止位置から変位位置まで弾性変位可能なばね部により支持される。保持部は、静止位置でばね部が押圧される停止部を与える。

携帯電話の無線周波数（ＲＦ）信号回路を、指定周波数で信号を送受信するのに使用される１個又は複数個のアンテナに電気結合させるために、コンタクト部材が使用されることがある。例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ノート型パソコン又はＭＰ３プレーヤ等の無線機器用の代表的なアンテナは、無線機器に組み込まれて無線機器の一体部を形成する。アンテナに接触する一方法は、ばねコンタクトを用いる方法である。アンテナが無線機器のハウジング又は印刷回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれると、ＰＣＢとばねの接触部との機械的インタフェースは弾性変位力を生じさせ、ＰＣＢの接続された導体とアンテナとの電気接触を確保する。

特開２００１−５３４５７号公報

無線機器の小型化が続いているため、このような機器を電気接続するコンタクト部材は、信頼性の高い接触を確保するのに移動量が必要であるにもかかわらず、寸法が小さい。従って、これらのコンタクト部材の機械的及び電気的な性能は、その品質がある程度低下した。

上述の問題に鑑み、本発明は、改良された機械的及び電気的な性能を有する、電気コネクタ用のコンタクト部材を提供することを目的とする。

本発明によれば、上述の問題は、変位位置において吸着台から離間しているばね部により解決される。この解決手段により、電気コネクタのインピーダンスの揺らぎが減少し、より一定で信頼性の高いＲＦ信号という結果となる。ばね部及び吸着台間の距離は、特にばね脚が変位方向に撓むと共にばね曲げ部が上方へ膨らみ又は湾曲する際に、ばね部又はばね曲げ部が保持部に当接することを防止する。このため、従来技術のコンタクト部材で生じており電気接続のインピーダンスの揺らぎを招くおそれがある短絡が回避される。

本発明に係る解決手段は、以下のさらに有利な実施形態をそれぞれ組み合わせ、さらに改良することができる。

本発明に係るコンタクト部材の有利な第１の実施形態によれば、ばね脚は、停止部と平行に延びると共に停止部に当接する平行部を具備する。この平行部により、静止位置における接触部の位置を明確に決められる。ばね脚の平行部及び停止部はほぼ平坦な面を形成する。ほぼ平坦な面は、静止位置では互いに当接すると共にばね部が及ぼすばね力の下で相手コンタクト部材がコンタクト部材に移動する際に意図しない撓みに対して接触部を支持する。

接触部に作用するばね力を生成するために、ばね部は、ばね曲げ部と、ばね曲げ部及び接触部間に位置するばね脚とを具備する。

さらに有利な一実施形態において、ばね脚は、変位方向に対して傾斜する傾斜部を具備する。好適には、傾斜部は、変位方向に対して横断する方向であって保持部に向かって、ばね曲げ部及び接触部間を延びる。このため、傾斜部のため、ばね曲げ部は、保持部から所定距離に位置する。

コンタクト部材の機械的性能を改良するために、ばね脚は、ばね脚から突出すると共に変位方向に直交する方向に保持部と重なる少なくとも１個の制限部を具備する。制限部は、保持部を横方向に且つ変位方向に向かって通過することができる。制限部は、変位方向に対して横断する方向に外力がばね脚に作用する際に、横変位に対してばね脚を制限するよう作用する。このような力は、装置が所定の嵌合方向でなく、互いに正しく接続されていない場合に生ずる。本発明に係るコンタクト部材に関して、嵌合方向は、変位方向に対応するか、或いはばね部又はばね脚の縦方向に少なくとも部分的に向いてもよい。

変位方向に沿う又は変位方向に向かう突出方向において、ばね脚及び接触部は、端子部の上に突出する。このため、端子部又はばね曲げ部に関し、ばね脚及び接触部は、偏心してすなわちオフセットして（ずれて）配置される。

コンタクト部材の電気性能をさらに改良するために、ばね脚及び接触部の一方又は両方の中心平面は、端子部の中心平面及びばね曲げ部の中心平面の一方又は両方から変位することができる。ばね脚、接触部、ばね曲げ部の中心平面は、変位方向に沿って又は変位方向に向かって延びる。中心平面の変位すなわちオフセットにより、特に変位方向に直交する、ばね脚及び保持部間の距離は、増大する。この増大した距離のため、偶発的に生ずる短絡のリスクは減少する。

好適には、ばね脚及び保持部、支持部間の変位方向の距離は、接触部の方へ減少し、ばね曲げ部の方へ増大する。相手導体によりばね脚が撓む際に定められるばね部及びばね脚の移動線は、保持部及び支持部からの距離において好適には変位する。

さらに、保持部の支持部及びばね脚間の間隙を拡大するために、ばね脚は、支持部から離れる方向に少なくとも部分的に延びることができる。或いは、又はさらに、ばね脚は、支持部に対向して配置された凹部を具備することができる。

本発明に係るコンタクト部材のさらに有利な一実施形態において、停止部は、変位方向にほぼ直交して延びる停止面を具備してもよい。このため、停止面及びばね脚間の間隙は、ばね脚が変位する際に可能な最大寸法を有する。本発明に係るコンタクト部材の実装を容易にするために、保持部及び停止面の一方又は両方は、ほぼ平坦な吸着台で連続する。平坦な吸着台は、真空吸着器に結合されるよう構成することができる。好適には、吸着台は、実装方向に直交し且つほぼばね曲げ部の方向に突出する。実装方向は変位方向に対応する。ばね曲げ部は、吸着台から少なくとも実装方向に離間するのが好適である。

真空吸着器と嵌合するために、吸着台は、実装方向及び変位方向の一方又は両方を向く平坦な吸着面を有する。さらに、短絡のインピーダンスの揺らぎのリスクを減少させるために、吸着台は、接触部から離れる方向を向く方向に沿って停止面から延びる。

本発明のさらに有利な一実施形態において、ばね部は、端子部及び保持部間に少なくとも部分的に配置されてもよい。保持部は、端子部から延びると共にばね部の背後に係止する。

コンタクト部材は、導電性材料、好適にはステンレス鋼で形成されている。コンタクト部材はニッケルめっきされ、フラッシュ金めっきを具備する。製造コストを低減するため、特に大規模生産でコンタクト部材を製造するために、コンタクト部材は、好適には１枚の金属板から一体的に形成される。ブランク（曲げ加工前の半製品）は金属板から打抜き加工され、続いて曲げ加工により形成される。

コンタクト部材が小型コネクタに適用されるよう構成されるので、コンタクト部材の最大外形寸法は3.5mmより小さい。コンタクト部材の全長は3.5mmより小さく、全幅は１mmより小さく、変位方向に沿った全高は約1.8mmである。接触部の全幅は約0.5mmである。

ばね脚及び保持部間に作用する予加重は、約0.3〜0.5Ｎである。ばね部の最大撓み量では、予加重又は結果として得られる接触力は、約１Ｎまで増大する。

本発明に係るコンタクト部材の典型的な第１実施形態を示す斜視図である。 図１の実施形態の正面図である。 図１及び図２の実施形態の平面図である。 図１ないし図３の実施形態の側面図である。 図１ないし図４の実施形態の底面図である。 本発明に係るコンタクト部材の典型的な第２実施形態を示す斜視図である。 図６の第２実施形態の正面図である。 図６及び図７の第２実施形態の平面図である。 図６ないし図８の第２実施形態の側面図である。 図６ないし図９の第２実施形態の底面図である。 図６のコンタクト部材の変位位置での側面図である。 図１のコンタクト部材の変位位置での側面図である。

以下、添付図面を参照して有利な実施形態を使用して本発明を詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、可能な構成のみである。しかし、上述した個別構成は、互いに独立して設けてもよいし、省略してもよい。

最初に、図１を参照して、本発明に従って構成されたコンタクト部材を説明する。図１は、ばね部３が静止位置にある非嵌合位置における第１実施形態のコンタクト部材を示す。

コンタクト部材１は、図１に示された形状に打抜き加工及び曲げ加工される、例えば金属製、好適には一体品の金属板である導電性材料製である。コンタクト部材１は端子部２を具備する。端子部２は、少なくとも１個の導体に機械的及び電気的に接続するよう構成されている。端子部２は、印刷回路基板上の導体等の導体に半田付けで機械的及び電気的に接続される。端子部２は、ほぼ平坦な形状をなし、変位方向Ｄに対して横断する前方向Ｆに延びる。端子部２は、端子部２の半田付け状態において機械的接続を強化する開口２ａ及び凹部２ｂを具備する。

ばね部３は、端子部２及び接触部４を電気接続する。ばね部３は、ばね曲げ部３ａ及びばね脚３ｂを具備する。ばね脚３ｂは、ばね曲げ部３ａ及び接触部４の間に配置される。さらに、ばね部３は、解放部３ｃ及び静止部３ｄを具備する。端子部２及び静止部３ｄの間に配置された解放部３ｃは、ばね部３が発生する曲げ圧力から端子部２を解放するのに役立つ。静止部３ｄは、下に横たわるＰＣＢ又はハウジングにより支持され、接触部４に作用する接触力Ｃに抗するばねを強化するよう役立つ。

接触部４は、ばね部３により弾性的に支持されると共に弾性的に偏倚される。接触部４は、相手コネクタのために突出した機械的接点を与えるよう変位方向Ｄに向かって延びる。湾曲した接触面を形成するために、接触部４は、ほぼＵ形状又はフック状舌片の金属板で形成される。凸状接触面を形成する接触部４の弓状部は、ほぼ変位方向Ｄに向かう方向を向く。

コンタクト部材１は、ばね部３を偏倚させるための保持部５をさらに具備する。保持部５は、端子部２から延びると共にばね部３の背後にクランプ状に係止する。保持部５は、ばね部３が当接する停止部５ａと、停止部５ａを端子部２に物理的に接続する支持部５ｂとを具備する。停止部５ａは、ばね部３の平行部に重なるよう前方向Ｆに突出するほぼ矩形形状を有する。停止部５ａは、停止部５ａに向かって押圧され又は停止部５ａにより偏倚されるばね脚３ｂを制限するよう作用する。支持部５ｂは、停止部５ａ及び端子部２間に延びており、停止部５ａを端子部２にしっかりと接続する。

ばね脚３ｂ及び保持部５の支持部５ｂ間の間隙を拡大するために、ばね脚３ｂは、支持部５ｂに対向して配置された凹部３ｊを具備する。

停止部５ａから、ほぼ平坦な吸着台６が、変位方向Ｄに直交し且つほぼばね曲げ部３ａの方向に延びている。吸着台６は、変位方向を向くと共に小型コンタクト部材１を真空吸着器に結合させるよう作用するほぼ平坦な吸着面を具備する。

図２は、前方向Ｆを向くコンタクト部材１を示す、図１の実施形態の正面図である。

接触部４は膨出部４ａを具備する。膨出部４ａは、変位方向Ｄに向かって突出し、凸状の湾曲接触面を提供する。膨出部４ａは、ほぼフック状接触部４の凸状外面から突出する。膨出部４ａはほぼ鎌状をなし、膨出部４ａの環状点すなわちピークは、接触部４が変位位置にある嵌合状態で、変位方向Ｄ（図４参照）を向く。支持部５ｂは、変位方向Ｄに真っ直ぐ延びる板状又は壁状の形状を有する。接触部４は、ばね曲げ部３ａに対して支持部５ｂから離間した、少なくとも変位方向Ｄに直交する方向に変位する。

ばね部３は非対称の形状を有する。ばね曲げ部３ａは、ばね脚３ｂまで中心平面Ｍ１に関して対称的に構成される。ばね脚３ｂの少なくとも一部及び接触部４は、中心平面Ｍ２に関してほぼ非対称な形状である。中心平面Ｍ１，Ｍ２は、互いに平行に延びると共に所定距離で離間している。

ばね部３の非対称形状及び接触部４の変位により、変位方向Ｄに直交する方向に沿って、接触部４及び支持部５ｂの間、並びに接触部４及び保持部５の間の距離Ｂが増大する結果となる。コンタクト部材１が相手コンタクトと嵌合する際にばね３が変位方向Ｄに沿って撓むと、撓んでいる間、距離Ｂが維持される。

ばね部３、特にばね脚３ｂは、ばね脚から突出すると共に変位方向Ｂに直交する方向に沿って保持部５に重なる制限部７を具備する。制限部７はほぼフック形状をなし、保持部５及び停止部５ａ（図１参照）を横方向に且つ変位方向Ｄに向かって通過する。外力により変位方向Ｄに対して横断する方向にばね部３が撓む場合、制限部７は、コンタクト部材の少なくとも非嵌合状態で、制限方向Ａに沿ったばね部３の最大撓み量を制限する。

図４及び図９に示されるように、端子部２及び停止部５ａの間に延びる保持部５の壁状支持部５ｂもまた、ばね脚３ｂが制限方向Ａとは逆向きに撓む場合に、ばね脚３ｂを制限するよう作用する。

図３は、本発明に係るコンタクト部材１の第１実施形態の平面図である。変位方向Ｄに沿って延びる中心平面Ｍ１は、接触部４の中心平面Ｍ２から離間している。両中心平面Ｍ１，Ｍ２は変位方向Ｄに沿って延びる。中心平面Ｍ１，Ｍ２の変位のため、接触部４及び保持部５間の距離Ｂが増大する。コンタクト部材１が駆動されると、接触部４は、支持部５ｂと平行状態で連続する中心平面Ｍ２に沿って移動する。このため、ばね部３及び支持部５ｂ間の距離は、コンタクト部材１が駆動される際には変化しない。

吸着台６は、変位方向Ｄを向くと共にほぼ平坦である。コンタクト部材１が真空吸着器等の吸着装置と嵌合するために、吸着台６は平坦な吸着面６ａを具備する。吸着台６は、真空吸着器の円形吸着ヘッドと嵌合するよう構成された吸着領域６ｂを具備する。吸着領域６ｂは真空吸着器と嵌合するためのほぼ円形形状を有し、従来技術のコンタクト部材用に使用された標準的な真空吸着器と嵌合するよう構成されるのが好適である。

停止部５ａは、保持部５の突起から形成される。この突起は、ほぼ矩形形状を有すると共に接触部４に向かって前方向Ｆに沿って延びる。非嵌合状態且つ接触部４の静止位置において、停止部５ａは、その直下に配置されたばね部３の一部に当接する。

図４は、図１のコンタクト部材の側面図である。静止位置において、ばね脚３ｂは停止部５ａに当接する。停止部５ａは、変位方向Ｄに沿ってばね部３を向く停止面５ｃを具備する。停止面５ａの下には、ばね脚３ｂは、停止部５ａのほぼ平坦な停止面５ｃと平行に延びる平行部３ｅを有する。コンタクト部材１の非嵌合状態すなわち接触部４の静止位置において、停止面５ｃは、ばね脚３ｂの平行部３ｅに当接する。前方向Ｆとは逆向きに、ばね脚３ｂは、ばね曲げ部３ａ及び平行部３ｅを架橋する傾斜部３ｆに向かって通る。前方向Ｆに沿って、傾斜部３ｆ及び保持部５間の距離は減少する。

図５は、図１ないし図４に示された実施形態に従ったコンタクト部材１の底面図である。ばね部３の幅は、端子部２の方向に沿ってばね曲げ部３ａから先細になる。この幅の減少は、解放部３ｃの膨出した形態と同様に、端子部２を解放するよう作用する。

変位方向Ｄに沿った又は変位方向Ｄに向かった突出方向において、ばね脚３ｂ及び接触部４は、端子部２上に突出する。このため、端子部２又はばね曲げ部３ａに関して、ばね脚３ｂ及び接触部４は、偏心してすなわちオフセットして配置される。

図６ないし図１０は、本発明の第２実施形態を示し、同じ参照符合が使用される。以下に示される詳細の殆どは第１実施形態と同等であるので、第１実施形態との差異のみを詳細に説明する。

図６に示されるように、ばね曲げ部３ａは、上述の実施形態のばね曲げ部３ａのような半円形の形状ではない。図６に示された第２実施形態のばね曲げ部３ａは、変位方向Ｄ（図９参照）に沿って延びると共に２つの被駆動部３ｈ，３ｉを物理的に接続する直線部３ｇを具備する。直線部３ｇは、傾斜部３ｆ及び静止部３ｄ間の距離を増大させる。

図９に見られるように、本発明の第２実施形態のコンタクト部材のばね部３も、傾斜部３ｆ及び平行部３ｅを具備する。第１実施形態の平行部３ｅと比べると、変位方向Ｄに直交して連続する第２実施形態の平行部３ｅは長く形成されている。ばね曲げ部３ａ及び平行部３ｅ間に延びる傾斜部３ｆは、短く形成されている。

図１１は、変位位置すなわち嵌合状態にある、本発明の第２実施形態に係るコンタクト部材を示す。接触部４に接触力Ｃが作用した結果、ばね部３により移動可能に支持された接触部４とばね部３とは、変位方向Ｄに沿って移動する。

変位位置において、ばね部３のばね曲げ部３ａから延びる傾斜部３ｆは、停止部５ａ、停止面５ｃ又は吸着台６と平行に配置することができる。このため、ばね部３及び吸着部６の間、すなわちばね脚部３ｂ及び保持部５の間の距離Ｈ１が定められる。好適には、吸着台６及びばね脚３ｂ間の距離は、ＲＦ性能を改善しコンタクト部材１内の短絡を回避するのに十分な大きさである。

図１２は、変位位置にある、本発明の第１実施形態に係るコンタクト部材を示す。図１１の実施形態と比べると、ばね部３及び吸着部６間、すなわちばね部３の傾斜部３ｆ及び保持部５間の距離Ｈ２距離は拡大されている。さらに、ばね曲げ部３ａの寸法が小さいことにより、ばね曲げ部３ａ及び保持部５間の距離は、嵌合状態でも非嵌合状態でも拡大されている。

１ コンタクト部材
２ 端子部
３ ばね部
３ａ ばね曲げ部
３ｂ ばね脚
３ｅ 平行部
３ｊ 凹部
４ 接触部
５ 保持部
５ａ 停止部
５ｂ 支持部
５ｃ 停止面
６ 吸着台
６ａ 吸着面
７ 制限部
Ｄ 変位方向
Ｍ１ 中心平面
Ｍ２ 中心平面

Claims (13)

1. 少なくとも１個の導体に機械的及び電気的に接続されるよう構成された端子部（２）と、
   相手コネクタの相手接触部と接触するよう構成された接触部（４）と、
   前記端子部を前記接触部に電気接続すると共に静止位置から変位位置まで前記接触部を弾性変位可能に支持するばね部（３）と、
   吸着ヘッド取付け用の吸着台（６）を具備する保持部（５）と
   を具備し、
   前記保持部は、前記静止位置では前記ばね部が当接する停止部（５ａ）を与え、
   前記ばね部は、前記変位位置では前記吸着台から離間している、電気コネクタ用の導電性コンタクト部材（１）において、
   前記ばね部は、ばね曲げ部（３ａ）と、該ばね曲げ部及び前記接触部間に配置されたばね脚（３ｂ）とを具備し、
   前記ばね脚及び前記接触部の一方又は両方の中心平面（Ｍ２）は、前記端子部及び前記ばね曲げ部の一方又は両方の中心平面（Ｍ１）から変位していることを特徴とするコンタクト部材。
2. 前記ばね脚は、前記保持部の前記停止部と平行に延びると共に該停止部に当接する平行部（３ｅ）を具備することを特徴とする請求項１記載のコンタクト部材。
3. 前記ばね脚は、前記変位方向に対して傾斜する傾斜部（３ｆ）を具備することを特徴とする請求項１又は２記載のコンタクト部材。
4. 前記ばね脚は、該ばね脚から突出すると共に前記変位方向に直交する方向に前記保持部と重なる少なくとも１個の制限部（７）を具備することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。
5. 前記制限部は前記保持部から離間していることを特徴とする請求項４記載のコンタクト部材。
6. 前記保持部は、ほぼ前記変位方向に延びると共に前記端子部を前記停止部に物理的に接続する支持部（５ｂ）を具備することを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。
7. 前記ばね脚及び前記保持部間の前記変位方向に沿った距離は、前記接触部に向かうに従って減少することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。
8. 前記ばね脚は、前記支持部に対向して配置された凹部（３ｊ）を具備することを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。
9. 前記停止部は、前記変位方向にほぼ直交して延びる停止面（５ｃ）を具備することを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。
10. 前記吸着台は、前記変位方向に向う平坦な吸着面（６ａ）を有することを特徴とする請求項９記載のコンタクト部材。
11. 前記吸着台は、前記接触部から離れる方向を向く方向に沿って前記停止面から延びることを特徴とする請求項９又は１０記載のコンタクト部材。
12. 前記ばね部は、前記端子部及び前記保持部間に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。
13. １枚の金属板から一体的に形成されることを特徴とする請求項１ないし１２のうちいずれか１項記載のコンタクト部材。

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