JP5717472B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、家庭用、業務用の電子装置と基板相互間又は電子装置内の基板相互間等の電気的接続に適用されて好適なコネクタに関する。

基板と電子装置相互間又は電子装置内の基板相互間等において、例えば、電源、信号線、接地線、シールド線等のいずれかを含んで脱着可能に電気的に接続するにあたっては、一般的にコネクタが用いられる。このような用途のコネクタとしては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。

特許文献１中の第９図中に示されるように、被接続対象となる基板の表面上には複数のパッドが挿抜方向に垂直な平面上に等間隔に並列されており、コネクタ側には挿抜方向に垂直に並列するコンタクトが、複数のパッドに対応して、接続時においてパッドを接触可能な位置に適宜配置され設けられている。

特許文献１に記載のコネクタにおいては、コネクタに仮止め用の一対の円筒状突起部を有して、基板側にはこれらの円筒状突起部に対応する丸穴と長穴が形成されており、コネクタの一対の円筒状突起部を丸穴と長穴に挿入して仮止めした後、パッドにコンタクトをリフロー又ははんだ付けにより固定して電気的に接続することが行われる。

特許第４２８００１３号公報

ところが、このようなコネクタにおいては、コンタクトを対応するパッドに対してリフロー又ははんだ付けにより電気的に接続するため、以下のような問題が生じる。

まず、リフロー又ははんだ付けによる接続に適した上記構造は一旦実装した後分解する場合には、はんだ部分を溶解する工程が必要となる。このため、コネクタを基板に対して交換可能とする所謂リペア性を向上するにあたっては、不適切となる。また、コネクタを基板に対して単にネジ止めにより固定することを考慮した場合に、コンタクトのパッドに対する接圧を確保することが困難となる。つまり、リペア性を高めた上で電気的接続性を確保することが課題となる。

さらに、コネクタにおいてコンタクトを撓ませて上述した接圧を確保するにあたっては、コンタクトを支持する絶縁体と基板との間には、接離方向に隙間を設けることが必須となり、この隙間に位置する任意の組合せのコンタクト相互間には絶縁体が位置しないこととなる。このため、任意の組合せのコンタクト相互間の離隔距離を確保して、コンタクト相互間の電気信号の干渉を防止して、この観点からも電気的接続性の信頼性を確保することが課題となる。

また、コネクタのコンタクトが並列する並列方向及び挿抜方向に垂直な幅方向における寸法について、リフロー又ははんだ付けの性質上、コンタクトの基板と反対側の接離方向にはんだ載置のための空間を確保する必要がある。このことから、コンタクトのパッドに接触する接触部を特許文献１の第９図のように幅方向に突出させざるを得ない。特に、コンタクトを複数列に並列させる場合には幅方向の双方向に接触部が突出されることを招き、幅方向における寸法を狭小化してコンパクト性を高めることが困難となる。

本発明は、上記問題に鑑み、電気的接続の信頼性を確保できかつリペア性とコンパクト性を向上することが可能なコネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
一対以上の被接触部を含む基板に実装され、
挿入側コネクタが挿入される開口部を形成する側壁を有するハウジングと、
前記側壁の内側又は外側のいずれか一方に保持され、前記一対以上の被接触部の一方に対応する一方接触部を有する一方接触子と、
前記側壁の内側又は外側のいずれか他方に保持され、前記一対以上の被接触部の他方に対応する他方接触部を有する他方接触子とを含むコネクタであって、
前記一方接触子及び前記他方接触子は、前記並列方向視において、前記コネクタの前記基板に対する接近方向の反対側に位置する基部と、当該基部から幅方向の外側に延びる拡大部と、当該拡大部の終端から前記接近方向に延びる延在部と、当該延在部の末端から前記幅方向の内側に延びる縮小部を含み、
前記拡大部と前記延在部と前記縮小部は、前記コネクタを前記基板に固定する実装時において前記固定力に対応した弾性力を撓みとして蓄積する弾性部を構成し、
前記一方接触部と前記他方接触部が、前記実装時に前記固定力に基づいて相互に逆方向に移動することにより、前記一方接触部と前記他方接触部の間隔が、前記コネクタが前記基板に実装される前よりも後において拡大されることを特徴とする。

本発明によれば、電気的接続の信頼性を確保できかつリペア性とコンパクト性を向上することが可能なコネクタを提供することができる。

本発明に係る実施例のコネクタ１の一実施形態について示す模式斜視図である。 実施例のコネクタ１の一実施形態について接近方向視と断面ＸＸの位置と断面ＸＸにおける初期状態を含んで示す模式図である。 実施例のコネクタ１の一実施形態について図２の断面ＸＸにおける初期状態を含んで示す模式図である。 実施例のコネクタ１の一実施形態について図２の断面ＸＸにおける実装状態を含んで示す模式図である。 実施例のコネクタ１の一実施形態について接近方向視と断面ＸＸの位置と断面ＸＸにおける実装状態を含んで示す模式図である。 実施例のコネクタ１の一実施形態におけるコンタクト２とコンタクト３の距離確保の態様を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施例のコネクタ１は、一対以上の図示しないパッド（被接触部）を含む図示しない基板に実装されるコネクタであって、一対以上のパッドの一方の対に含まれるパッドにそれぞれ対応する一方接触部２ａを有するコンタクト２（一方接触子）と、一対以上のパッドの他方に対応する他方接触部３ａを有するコンタクト３（他方接触子）を含み、一方接触部２ａと他方接触部３ａが、コネクタ１を基板に固定する実装時において図１中の接近方向Ｓ１に向けて作用する固定力に基づいて相互に逆方向に移動することを特徴としている。

コネクタ１は、コンタクト２及びコンタクト３の基部２ｂ、３ｂを保持するハウジング４（筐体）を含む。ハウジング４は適宜の材質の絶縁体により構成される。なお、コンタクト２、コンタクト３は、銅合金等の導電性と弾性を有する単一の弾性部材を適宜プレス加工、折り曲げ加工等を施すことにより構成される。一方接触部２ａ及び他方接触部３ａの表面については必要により適宜メッキ処理がなされる。図示しない基板のパッドについても適宜メッキ処理がなされる。

コンタクト２及びコンタクト３の基部２ｂ、３ｂは、ハウジング４に図１に示す並列方向Ｌ１Ｌ２に等間隔に並列されて穿設された孔部４ａに、図１に示す接近方向Ｓ１から圧入されて保持される。コンタクト２及びコンタクト３の基部２ｂ、３ｂ以外の部分が、ハウジング４から接近方向Ｓ１に向けて突出される。

図１の接近方向Ｓ１視において、一方接触部２ａ及び他方接触部３ａは千鳥配列される。これに対応して図示しない基板上のパッドも千鳥配列される。接近方向Ｓ１の反対方向Ｓ２視において、コンタクト２及びコンタクト３の基部２ｂ、３ｂは並列方向Ｌ１Ｌ２の位置を相互に一致させて格子配列される。

図示しない基板は図１中のコネクタ１の接近方向Ｓ１側に位置しており、基板の接近方向Ｓ１と反対方向Ｓ２側の対向面には雌ネジ状の被螺合部が形成されており、この被螺合部に対応するネジ５（螺合部）が挿通される挿通部４ｂをハウジング４が含んでいる。本実施例のコネクタ１においては、図示しない被螺合部とネジ５の螺合力が、コネクタ１を基板に固定する前述した固定力である。

本実施例のコネクタ１のコンタクト２及びコンタクト３は、被螺合部とネジ５による固定力に対応した弾性力を撓みとして蓄積する図１に示す幅方向Ｗ１Ｗ２の内側に開口するコの字状の弾性部を含み、コンタクト２の弾性部とコンタクト３の弾性部は幅方向において対向する形態としている。この弾性部に蓄積される弾性力に基づいて一方接触部２ａと他方接触部３ａが、相互に逆方向に移動するものとしている。

本実施例においては、一方接触部２ａと他方接触部３ａの間隔が、コネクタ１が基板に実装される前よりも後において拡大されるものとしている。一方接触部２ａは他方接触部３ａに対して、コンタクト２又はコンタクト３の並列方向Ｌ１Ｌ２における並列間隔Ｐの半分１／２Ｐずれて設置される。

本実施例のコネクタ１においては、図１に示すように、一方接触子２ａ及び他方接触子３ａの並列方向Ｌ１Ｌ２における並列群を複数列、ここでは二列含んでいる。なお、本実施例においては並列群が並ぶ方向を幅方向Ｗ１Ｗ２とし、一方を幅方向Ｗ１側、他方を幅方向Ｗ２側としている。

さらに、本実施例のコネクタ１においては、並列群を並列方向Ｌ１Ｌ２において二分割して配置しており、ハウジング４の並列方向Ｌ１Ｌ２の両端と、二分割された並列群の中間の合計三箇所に上述したネジ５を挿通する挿通部４ｂが配置されている。両端に位置する挿通部４ｂのさらに並列方向Ｌ１Ｌ２の外側かつ幅方向Ｗ１側の隅部には基板に対する位置決め用の円柱状のガイド部４ｃが設けられている。

なお、本実施例のコネクタ１のハウジング４の接近方向Ｓ１と反対方向Ｓ２側には、中空四角状の二の開口部４ｄが形成されており、開口部４ｄの幅方向Ｗ１側の壁部の両面と幅方向Ｗ２側の壁部の両面に、コンタクト２、３の基部２ｂ、３ｂが並列されている。この開口部４ｄは、ここでは図示されない相手側コネクタに接続可能とされている。

加えて、図２中の左下図に示すように、幅方向Ｗ１Ｗ２に隣接する並列群の幅方向Ｗ１側の一方が含む他方接触部３ａに対して隣接する、並列群の幅方向Ｗ２側の他方が含む一方接触部２ａが並列方向Ｌ１Ｌ２に並列間隔Ｐの半分１／２Ｐずれて設置される。

なお、図２中左下図は、図１に示したコネクタ１を接近方向Ｓ１から視て示す模式図である。また、図２中左上図は、図１に示したコネクタ１を幅方向Ｗ２から視て示す模式図であり、図２中右上図は、図２中左上図の断面ＸＸを示す模式断面図であって、図３は、図２中右上図を拡大して示す模式断面図である。

図３に示す並列方向Ｌ１視において、コンタクト２及びコンタクト３はコネクタ１の基板に対する接近方向Ｓ１の反対方向Ｓ２側に位置する基部２ｂ、３ｂと、基部２ｂ、３ｂの接近方向Ｓ１側の端部から幅方向Ｗ１Ｗ２の外側に延びる拡大部２ｃ、３ｃと、拡大部２ｃ、３ｃの終端Ｅ１から接近方向Ｓ１に延びる延在部２ｄ、３ｄと、延在部２ｄ、３ｄの末端Ｅ２から幅方向Ｗ１Ｗ２の内側に延びる縮小部２ｅ、３ｅを含む。

縮小部２ｅ、３ｅは幅方向Ｗ１Ｗ２の内側に対して接近方向Ｓ１に指向しながら傾斜して延びて、折り曲げ部２ｆ、３ｆよりも幅方向Ｗ１Ｗ２の内側に位置する内側端部２ｇ、３ｇが接近方向Ｓ１の反対方向Ｓ２側に指向して、折り曲げ部２ｆ、３ｆが一方接触部２ａ又は他方接触部３ａを構成する。

ここで、折り曲げ部２ｆ、３ｆが終端Ｅ１に対して幅方向Ｗ１Ｗ２の内側に位置することとしている。拡大部２ｃ、３ｃと延在部２ｄ、３ｄと縮小部２ｅ、３ｅは前述した弾性部を構成する。

コンタクト２は、基部２ｂに対して一方接触部２ａを並列方向Ｌ１に並列間隔Ｐの半分１／２Ｐだけオフセットするオフセット部２ｈを含む。

上述した本実施例のコネクタ１の基板に対する実装作業について図３〜図５を用いて説明する。図４は、図３に示したコネクタ１を基板６に対して実装した後の状態を示し、図５は、図２に示したコネクタ１を基板６に対して実装した後の状態を示している。

基板６のコネクタ１に対向する接近方向Ｓ１と反対方向Ｓ２側の面には、上述した図示しないパッドが、一方接触部２ａ及び他方接触部３ａの図３に示す初期位置と、図４に示す実装位置の双方において接触する矩形状又は楕円状の設置範囲に設けられている。

本実施例においては、図３に示した初期状態のコネクタ１を基板６に実装するにあたっては、上述したように、基板６に設けられた被螺合部とコネクタ１のネジ５の螺合力を固定力として利用する。

基板６にはコネクタ１のハウジング４の並列方向Ｌ１Ｌ２の両端に位置する一対のガイド部４ｃに対応する、図示しないガイド穴部が設けられており、実装作業を行う作業者は、基板６のガイド穴部にガイド部４ｃを挿入して、合計三個のネジ５を基板６に設けられた雌ネジ状の被螺合部に螺合させる作業を行う。

この際、被螺合部とネジ５との螺合力すなわち固定力は基板６のパッドとコネクタ１の一方接触部２ａ及び他方接触部３ａとの接触面に接近方向Ｓ１と反対方向Ｓ２に向けて作用する。この固定力が一方接触部２ａ及び他方接触部３ａに作用すると、コンタクト２の拡大部２ｃ、延在部２ｄ、縮小部２ｅにより構成されるコの字状の一方の弾性部と、コンタクト３の拡大部３ｃ、延在部３ｄ、縮小部３ｅにより構成されるコの字状の他方の弾性部はともに、反対方向Ｓ２に向けて圧縮されて撓み、弾性力を蓄積する。

この蓄積された弾性力により、一方接触部２ａには基部２ｂの接近方向Ｓ１側の端部を支点として図３中時計回りに回転するモーメントが作用し、他方接触部３ａには基部３ｂの接近方向Ｓ１側の端部を支点として図３中反時計回りに回転するモーメントが作用する。

実装作業においてネジ５を被螺合部に徐々に螺合していくにあたって、一方接触部２ａ及び他方接触部３ａと基板６側のパッドには上述したモーメントに対向する摩擦力が作用しているが、この摩擦力に対して相対的に螺合力すなわち固定力が徐々に大きくなると、モーメントが摩擦力に打ち勝って、一方接触部２ａ及び他方接触部３ａはパッドの表面を摺動しながら図４のＦに示すように相互に離隔する方向に移動する。

つまり、初期状態で図２左下図に示すように、ハウジング４の外輪郭線側に隣接して位置するコンタクト３及びコンタクト２は、図５中左下図に示すように、幅方向Ｗ１及び幅方向Ｗ２に突出変位し、幅方向内側に位置するコンタクト２及びコンタクト３は幅方向中央に接近変位する。なお、図５中左上図は図５中のＸＸ断面におけるコンタクト２及びコンタクト３の実装状態を示している。

以上述べた本実施例のコネクタ１によれば、以下に述べるような有利な作用効果を得ることができる。すなわち、コネクタ１を基板に実装するにあたっての固定力により弾性部に蓄えられる弾性力に基づいて、コンタクト２の一方接触部２ａとコンタクト３の他方接触部３ａが基板上のパッドに適切に押圧されることを招来して接圧を確保することができる。

これにより、リフロー又ははんだ付けによらずに、コネクタ１のコンタクト２、３と基板のパッドとの電気的接続性を確保することができる。従って、本実施例においては、リフロー又ははんだ付けによる接続をなくして、実装後において基板又はコネクタ１のいずれかを交換するリペアを行う場合に、はんだ部分を溶解する加熱工程を必要のないものとすることができる。これにより、リペア性を向上することができる。つまり、リペア性を高めた上で電気的接続性を確保することが実現できる。

加えて、実装作業時において、コンタクト２の一方接触部２ａとコンタクト３の他方接触部３ａが基板上のパッドに適切に押圧されながら、相互に逆方向かつ間隔を拡大する方向に移動するので、コンタクト２、３によりパッドをワイピングして、パッド表面上の汚れ、塵埃、酸化被膜、錆等の異物を除去する機能を有することができる。これにより、電気的接続性をさらに高めることができる。また、一方接触部２ａ及び他方接触部３ａは基板のパッドに対して初期状態から接触しているため、一方接触部２ａ及び他方接触部３ａの実装時の相互離隔変位をより円滑なものとすることができる。

なお、本実施例のコネクタ１においてもコンタクト２、３の弾性部を撓ませて上述した接圧を確保するにあたっては、コンタクト２、３を支持するハウジング４と基板との接近方向Ｓ１の間には、隙間を設けることが必要であって、この隙間に位置する任意の組合せのコンタクト２、３相互間には絶縁体が位置していない。

これに対しても、本実施例のコネクタ１においては、対となるコンタクト２、３相互間の間隔を実装後において拡大することができるため、対となるコンタクト２、３相互間の離隔距離を確保し、コンタクト２、３相互間の電気信号の干渉を防止して、ノイズ防止上の観点からも電気的接続性の信頼性を確保することができる。

さらに、本実施例においては、幅方向Ｗ１Ｗ２において並列するコンタクト２、３の並列群相互間においても、隣接するコンタクト２、３を千鳥配列することとしている。このため、図５の左下図を拡大して示す図６に示すように幅方向中央Ｃ１又はＣ２を挟んで対となるコンタクト２、３相互間の離隔距離を実装後に拡大しても、幅方向中央Ｃ１又はＣ２を挟まないで隣接するコンタクト２、３は並列方向Ｌ１Ｌ２において１／２Ｐだけずれているので、相互間の距離は幅方向距離の二乗値と１／２Ｐの二乗値を加えて平方根をとった値とすることでき、十分な距離を確保することができる。つまり、対となるコンタクト２、３以外の組合せにおいても電気信号の干渉を防止することができる。

また、本実施例においてはコネクタ１のコンタクト２、３が並列する並列方向Ｌ１Ｌ２及び接近方向Ｓ１に垂直な幅方向Ｗ１Ｗ２における寸法について、リフロー又ははんだ付けを利用しないことから、コンタクト２の一方接触部２ａ、コンタクト３の他方接触部３ａの基板と反対方向Ｓ２側にはんだ載置のための空間を確保する必要がない。

このことと、コの字状の弾性部の形状効果に基づいて、コンタクト２、３のパッドに接触する一方接触部２ａ、３ａを幅方向中央側に集中的に配置させることができる。すなわち、コンタクトを複数列に並列させる場合においても、コネクタ１の幅方向Ｗ１Ｗ２の寸法を狭小化することが実現できる。また、実装後においてのみコンタクト２、３を相互離隔変位させることから、実装前のコネクタ１の幅方向寸法についても、狭小化することができる。これによりコンパクト化を実現することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば上述した実施例においては、基板側のパッドをコンタクト２、３の初期位置においても接触させる形態としているが、上述したワイピング効果の必要性が低い場合で基板のコンタクト２、３に対する耐摩耗性、摺動にあたっての低摩擦性が確保できる場合においては、実装位置のみで接触する形態とすることも可能である。

また、幅方向におけるコンタクト２、３の並列群の配列形態、並列方向における分割形態、ネジ５の挿通部４ｂの配置態様、についても、上述した実施例に対して適宜変更することが可能である。オフセット部についても本実施例においてはコンタクト２が含むこととしているが、コンタクト２に換えてコンタクト３に含ませることとすることもできる。

本発明は、コネクタに関するものであり、電気的接続の信頼性を確保できかつリペア性を高めてコンパクト性をも向上することが可能なコネクタを提供することができるので、家庭用、オフィス用、産業上の電子機器に適用して有益なものである。

１ コネクタ
２ コンタクト（一方接触子）
２ａ 一方接触部
２ｂ 基部
２ｃ 拡大部
２ｄ 延在部
２ｅ 縮小部
２ｆ 折り曲げ部
２ｇ 内側端部
２ｈ オフセット部
３ コンタクト（他方接触子）
３ａ 一方接触部
３ｂ 基部
３ｃ 拡大部
３ｄ 延在部
３ｅ 縮小部
３ｆ 折り曲げ部
３ｇ 内側端部
Ｅ１ 終端
Ｅ２ 末端
４ ハウジング（筐体）
４ａ 孔部
４ｂ 挿通部
４ｃ ガイド部
５ ネジ（螺合部）
６ 基板（パッド：被接触部を含む）
Ｌ 並列方向
Ｓ 接離方向
Ｗ 幅方向

Claims (13)

1. 一対以上の被接触部を含む基板に実装され、
   挿入側コネクタが挿入される開口部を形成する側壁を有する筐体と、
   前記側壁の内側又は外側のいずれか一方に保持され、前記一対以上の被接触部の一方に対応する一方接触部を有する一方接触子と、
   前記側壁の内側又は外側のいずれか他方に保持され、前記一対以上の被接触部の他方に対応する他方接触部を有する他方接触子とを含むコネクタであって、
   前記一方接触子及び前記他方接触子は、並列方向視において、前記コネクタの前記基板に対する接近方向の反対側に位置する基部と、当該基部から幅方向の外側に延びる拡大部と、当該拡大部の終端から前記接近方向に延びる延在部と、当該延在部の末端から前記幅方向の内側に延びる縮小部を含み、
   前記拡大部と前記延在部と前記縮小部は、前記コネクタを前記基板に固定する実装時において前記固定力に対応した弾性力を撓みとして蓄積する弾性部を構成し、
   前記一方接触部と前記他方接触部が、前記実装時に前記固定力に基づいて相互に逆方向に移動することにより、前記一方接触部と前記他方接触部の間隔が、前記コネクタが前記基板に実装される前よりも後において拡大されることを特徴とするコネクタ。
2. 前記一方接触部は前記他方接触部に対して、前記一方接触子又は前記他方接触子の並列方向における並列間隔の半分ずれて設置されることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記縮小部は前記幅方向の内側に対して前記接近方向に傾斜して延びて、折り曲げ部よりも前記幅方向の内側に位置する内側端部が前記接近方向の反対側に指向して、前記折り曲げ部が前記一方接触部又は前記他方接触部を構成することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
4. 前記折り曲げ部が前記終端に対して前記幅方向の内側に位置することを特徴とする請求項３に記載のコネクタ。
5. 前記基部に対して前記一方接触部又は前記一方他方部を前記並列方向に半分だけオフセットするオフセット部を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコネクタ。
6. 前記一方接触子及び前記他方接触子の前記並列方向における並列群を複数列含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコネクタ。
7. 前記幅方向に隣接する前記並列群の一方が含む前記一方接触部又は前記他方接触部に対して隣接する、前記並列群の他方が含む前記他方接触部又は前記一方接触部が前記並列方向に半分ずれて設置されることを特徴とする請求項６に記載のコネクタ。
8. 前記一方接触子及び前記他方接触子の前記基部は、前記筐体に穿設された孔部に前記接近方向から圧入されて保持されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコネクタ。
9. 前記一方接触子及び前記他方接触子の前記基部以外の部分が、前記筐体から前記接近方向に向けて突出されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のコネクタ。
10. 前記接近方向視において、前記一方接触部及び前記他方接触部は千鳥配列されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコネクタ。
11. 前記接近方向の反対視において、前記一方接触子及び前記他方接触子の前記基部は格子配列されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のコネクタ。
12. 前記基板に形成された被螺合部に対応する螺合部が挿通される挿通部を前記筐体が含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のコネクタ。
13. 前記被螺合部と前記螺合部の螺合力が前記固定力であることを特徴とする請求項１２に記載のコネクタ。

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