JP6312335B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電子機器等の内部で導電接続を行なうコネクタに関する。

電子機器の内部で回路基板や電子部品相互の導電接続をするために、導電性のゴムコネクタが用いられてきた。こうしたゴムコネクタにはその全体が導電性ゴムで成形されたものや、絶縁性のゴム内に導電粒子が配向した導電部を備えたものなどが知られており、特開２００９−０４８８９７号公報には、複数の導電部を備えたコネクタが記載されている。

特開２００９−０４８８９７号公報

絶縁性のゴム内に導電粒子が配向した導電部を備える特開２００９−０４８８９７号公報に記載されたコネクタであれば、複数の導電部を備えるため、接続対象面積が広くならざるを得ず、また、その広い面積を有する均一な平面が要求される。しかしながら、電子機器の小型化、デザインの多様化に伴い、電子機器内部に広い面積の均一な平面を設けるスペースが無く、そうした一方で小スペース内での確実な導電接続が求められるようになってきた。
そこで本発明は、スペースが無いところでも確実に導電接続させるころが可能なコネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、接続対象部材間で圧縮されこの接続対象部材を導電接続させるコネクタ部と、コネクタ部に連接し内側に凹部を形成するベース部とを備えるコネクタであって、コネクタ部は、導電体が厚み方向に配列し二つの電極面でそれぞれの接続対象部材と接触する複数の導電部と、この導電部を保持する保持部とを備え、ベース部は、立壁と天井部とを設けてその内側に前記凹部を形成し、接続対象部材に接続した突出部品に沿う部品対応面を該凹部に設けて、この突出部品を収容する収容部を形成し、電極面を、接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面としたコネクタを提供する。

また、接続対象部材間で圧縮されこの接続対象部材を導電接続させるコネクタであって、導電体が厚み方向に配列し二つの電極面でそれぞれの接続対象部材と接触する複数の導電部と、この導電部を保持する保持部とを備え、電極面を、接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面としたコネクタを提供する。

電極面は接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面としたため、電極面と接続対象部材の接続面との間での接触面積を最大限にとることができる。また、電極面に過大な圧縮荷重がかからなくても広範な接触面積を確保することができるため、導電接続を確実にすることができる。
なお、傾斜湾曲対応面は、接触する相手側の接触面形状に沿った面であることを意味する。

厚み方向に保持部から導電部が突出しているコネクタとすることができる。厚み方向に保持部から導電部が突出しているため、確実に導電部を相手方に接続させることができる。

保持部の表面を、接続する接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面とすることができる。保持部の表面を、接続する接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面としたため、導電部とともに保持部が接続対象部材と接触しても保持部の一部が過度に接続対象部材に接触するようなことを起こさないようにすることができる。そのため、導電部に荷重がかからなかったり、導電部に必要以上の荷重がかかったりしないようにすることができる。

接続対象部材間で圧縮されこの接続対象部材を導電接続させるコネクタ部と、コネクタ部に連接し内側に凹部を形成するベース部とを備えるコネクタとしたため、接続対象部材間の導電接続はコネクタ部で担うことができ、接続対象部材からの押圧力は主にベース部で担うことができる。
コネクタ部は、導電体が厚み方向に配列し二つの電極面でそれぞれの接続対象部材と接触する複数の導電部と、この導電部を保持する保持部とを備えたため、一方向への導電を達成するコネクタ機能をコネクタ部で行うことができる。

ベース部は、立壁と天井部とを設けてその内側に前記凹部を形成したため、ベース部を肉厚にすることを防止して、コネクタを押圧する際の大きな荷重が接続対象部材にかからないようにすることができる。また、コネクタ部とは別部位のベース部で接続対象部材から伝わる押圧荷重を受けることができる。そのため、コネクタ部には過度の荷重を伝え難くして、コネクタ部に過度な荷重がかかることによる歪みや変形を無くし確実な導電接続を図ることができる。

また、前記凹部に部品対応面を設けて、接続対象部材に接続した突出部品を収容する収容部を形成したため、接続対象部材に備わるネジなどを収容することとともに、そのネジの位置に位置決めしてコネクタを配置することができる。さらに、凹部内に収容部を形成する一方で、収容部にならない凹部を残すことができる。そのため、凹部を有することによる機能を損なわずに発揮することができる。

ベース部の厚みをコネクタ部の厚みよりも厚く形成したコネクタとすることができる。ベース部の厚みをコネクタ部の厚みよりも厚く形成したため、接続対象部材から伝わる押圧荷重をベース部で主として受けることができる。そのため、コネクタ部に過大な押圧荷重がかからず、電極面と接続対象部材の接触面との間での適切な接触を可能にすることができる。

天井部の表面を、接続する接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面とすることができる。天井部の表面を、接続する接続対象部材の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面としたため、ベース部全体で接続対象部材からの押圧力を均一に受けることができる。そのため、ベース部の一部で過度な押圧荷重を受けないようにすることができ、ひいてはコネクタ部での接続対象部材との適正な接触を図ることができる。

複数の導電部の同一面側の電極面が接続対象部材の接続面の傾斜又は曲面形状に沿った連続する傾斜又は曲面上に配置されるコネクタとすることができる。複数の導電部の同一面側の電極面が接続対象部材の接続面の傾斜又は曲面形状に沿った連続する傾斜又は曲面上に配置されることとしたため、複数ある導電部の複数の電極面で適正に接続対象部材と接触することができ、導電接触を確実にすることができる。

本発明のコネクタによれば、接続対象部材に対して安定・確実に導電接続させることができる。また、スペースの小さな部位に設置することができ、小さな荷重で確実に導電接続させることができる。

第１実施形態のコネクタの正面図である。 図１のコネクタの背面図である。 図１のコネクタの平面図である。 図１のコネクタの使用状態を示す模式図である。 別の実施形態のコネクタの部分拡大正面図である。 また別の実施形態のコネクタの部分拡大正面図である。 さらに別の実施形態のコネクタの正面図である。 図７のコネクタの背面図である。 円柱状の接続対象部材に接続させるコネクタの模式図である。 図９の左側面から見た模式図である。 六つの導電部を有するコネクタの図１０相当の模式図である。

本発明について実施形態に基づきさらに詳細に説明する。以下の各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する材質、製造方法、作用効果等についても重複説明を省略する。

第１実施形態［図１〜図４］：
本実施形態のコネクタ１０の正面図を図１に、背面図を図２に、平面図を図３にそれぞれ示す。コネクタ１０は、図１で示すように、接続対象部材を導電接続させるコネクタ部２０と、コネクタ部２０に連接し内側に凹部３１を形成するベース部３０とを備えている。

コネクタ部２０は、導電性のある導電部２１と絶縁性の保持部２２とを備えている。本実施形態では、図２、図３で示すように、三つの導電部２１が形成されている。導電部２１は導電体を厚み方向に配列して形成しており、この導電部２１を保持する保持部２２から両電極面２１ａ，２１ａが突出している。電極面２１ａ，２１ａは、接続する接続対象部材Ｆ，Ｆ’の接続面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面となっている。

ベース部３０は、立壁３２と天井部３３とを備え、この立壁３２と天井部３３で囲まれた内側に凹部３１を形成している。そしてこの凹部３１には、接続対象部材Ｆ’に接続した突出部品、例えばネジＳ、を好適に収容するように、前記凹部３１内を仕切る仕切壁を設けて部品対応面３１ｂを形成している。そして、ネジＳのを収容するのに好適なネジＳの外形に沿った収容部３１ａを形成している。
ベース部３０の厚み（高さ）は、コネクタ部２０の保持部２２の厚みや導電部２１の厚みよりも厚く（高く）形成されている。また、天井部３３の表面は、コネクタ部２０との結合部分よりその反対側に向かって傾斜した傾斜面とし、接続対象部材Ｆの表面形状に沿った傾斜湾曲対応面としている。

コネクタ１０の製造方法の一例として、液状ゴム中に磁性導電粒子が分散した原料液を、磁性ピンを配した金型に注入し、磁性導電粒子を磁場配向させて液状ゴムを硬化して形成する方法が挙げられる。即ち、磁性ピンに対応する部分で磁性導電粒子を配列させて導電部２１を形成し、それ以外の部分で液状ゴムの硬化した部分として保持部２２を形成することが好ましい。液状ゴム中で磁性導電粒子を磁場配向させる方法は、少ない導電体量で導電率を高め、また柔らかい導電部２１を形成できる点で好ましい。さらに、細く小さな導電部２１を容易に形成することができる点でも好ましい。

導電体には、例えば、ニッケル、コバルト、鉄などの強磁性体金属又はそれらを含む合金の粒子が挙げられる。このほかに、ニッケル、コバルト、鉄、フェライトなどの強磁性体金属を良導電性金属で被覆した粒子、導電性又は絶縁性の粒子の表面をニッケル、コバルト、鉄などで被覆した粒子を用いることもできる。なかでも強磁性体を良導電性金属で被覆した粒子が好ましい。良導電性金属としては、金、銀、白金、アルミニウム、銅、パラジウム、クロムなどの金属類やステンレスなどの合金類、樹脂、絶縁性セラミックなどを磁性導電体でめっきしたもの、あるいは磁性導電体に良導電性の金属をめっきしたものなどを用いることができる。導電体の形状は、粒子状、繊維状、細線状、あるいは鱗片状などとすることができる。

導電体の表面には、導電体とゴム状弾性体との接着性を高めるために表面処理を行うこともできる。例えば、導電体の表面をシランカップリング剤などのカップリング剤で処理することができる。具体的な方法としては、導電体に対し予めカップリング剤を分散処理する方法（湿式法、乾式法）や、ゴム状弾性体と導電体と混ぜる際にカップリング剤を添加する方法（インテグラルブレンド法）などがある。

液状ゴムには、硬化タイプや溶融タイプのゴム状弾性体を用いることができる。例えば、天然ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスリホンゴム、ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ化系熱可塑性エラストマー、イオン架橋系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。
液状ゴムに導電粒子を分散させた原料液の成形加工時の粘度は、含有された導電粒子が磁場によって流動可能な粘度であることが必要であり、成形加工時の温度条件において、好ましくは１Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓであり、より好ましくは１０Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓである。

コネクタ１０は、二つの接続対象部材Ｆ，Ｆ’の間で圧縮された状態で用いられ、その二つの接続対象部材Ｆ，Ｆ’間を導電接続する。図４では、携帯用電子機器のアルミ製筐体Ｆと、携帯用電子機器の内部に位置する金属板Ｆ’との間でコネクタ１０が挟持されている。接続対象部材Ｆ，Ｆ’は、こうした例以外にも、携帯用電子機器の筐体（機器ケース）どうしや、筐体と電子機器内部に設けられる金属板、筐体と回路基板などとすることもできる。

コネクタ１０を携帯電子機器内部に取り付けるには、金属板Ｆ’に取り付けたネジＳにコネクタ１０の収容部３１ａをかぶせ、位置合わせすることでコネクタ１１を設置し、筐体Ｆを閉じることでコネクタ１０のベース部３０を筐体Ｆと金属板Ｆ’とで圧縮し保持することができる。このとき導電部２１もまた筐体Ｆと金属板Ｆ’との間で挟持される。

ベース部３０を形成する天井部３３の表面は筐体Ｆの表面形状に沿って傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面として形成しているため、接続対象部材Ｆ，Ｆ’間で挟持する際の押圧力をベース部３０で受けることができる。また、ベース部３０がコネクタ部２０の高さよりも高く形成されていることから、ベース部３０に主な押圧力が加わり、コネクタ部２０には過大な押圧力が加わりにくい。そのため、ベース部３０でコネクタ１０が圧縮挟持され、コネクタ部２０にはベース部３０が受けるほどの荷重がかからない。そのため、導電部２１が曲げられたり、激しく潰されたりすることがない。

導電部２１の電極面２１ａ，２１ａは、この電極面２１ａ，２１ａが接触する筐体Ｆや金属板Ｆ’それぞれの接続面形状に沿った形状に形成されているため、導電部２１に大きな荷重がかからなくても、導電部２１と筐体Ｆや金属板Ｆ’との間での精緻な接触を行うことができる。また、保持部２２の表面形状も接続対象部材の表面形状に沿った形状の傾斜湾曲対応面としている。仮に保持部２２が突き出したような形状としていれば、その部分で接続対象部材から過度の押圧力を受け、コネクタ部２０が歪むなどして導電部２１で接続阻害が起こる場合があるが、保持部２２も傾斜湾曲対応面としているため、そうした接続阻害を起こさない。

ベース部３０には、薄い立壁３２と天井部３３とで、ベース部３０全体が凹状になるような大きな凹部３１を設けたため、ベース部３０自体を軽くすることができる。
また、ベース部３０に設けた凹部３１には、仕切壁で部品対応面３１ｂを設け収容部３１ａを形成したため、金属板Ｆ’に設けたネジＳに対応した形状に収容部３１ａを形成することができ、収容部３１ａでコネクタ１０の位置合わせを行うことができる。そのため、電極面２１ａと接続対象部材Ｆ，Ｆ’との傾斜又は曲面を正確に合わせることができる。本実施形態では、三角形形状のベース部３０に、部品対応面３１ｂを形成する仕切壁を凹部３１の内側に設けることで、３つの導電部３１の配列方向に対して２つのネジＳの配列方向が異なる場合の位置決めに好適である。

さらに、凹部３１の形成により、ネジＳの収容に関与しない空隙部分を有するため、コネクタ１０を軽くし、コネクタ１０を押圧する際に接続対象部材Ｆ，Ｆ’に過度な反力がかからないようにすることができる。

実施形態の変更例［図５〜図１１］：
二つの電極面２１ａ，２１ａは、導電部２１の上下で異なる形状であっても良く、また、部分的に傾きの異なる傾斜面を組合わせたような立体的に起伏した面としても良い。
図５、図６には、一つの導電部２１に二つある電極面２１ａ，２１ａのうちの何れか一方については、傾斜湾曲対応面とせずに、導電方向に対して垂直面となる従来の電極面として形成した例を示す。このうち、図５では、図面下側のみが傾斜湾曲対応面としたコネクタであり、図６では図面上側のみが傾斜湾曲対応面としたコネクタである。
本実施形態で示したように、何れか一方の電極面２１ａのみを傾斜湾曲対応面とすることもできるが、電極面２１ａ，２１ａの両面を傾斜湾曲対応面とした方が好ましい。

接続対象部材に備わるネジＳの配置等に従って、凹部３１や部品対応面３１ｂの位置、形状を変更することができる。図７、図８には、３つの導電部２１の配列方向に対して２つのネジＳの配列方向が同じ場合のベース部３０に形成する凹部３１の形状や部品対応面３１ｂの変更例を示す。このコネクタ１１は、図１、図２で示すコネクタ１０と比較して、ベース部３０のコネクタ部２０側に厚肉部分を設けている。そのため、接続対象部材から大きな力が加わるような場合であってもベース部３０でその力を緩衝し、コネクタ部２０に必要以上の負荷がかからないようにすることができ、コネクタ部２０が歪んだり、ちぎれたりすることを防止できる。

また、導電部２１の電極面２１ａ，２１ａは、接触する対象の接続対象部材Ｆ，Ｆ’の表面に対応した形状であり、種々の変更が可能である。例えば、接続対象部材Ｆ，Ｆ’が球面や円柱側面などの凸曲面の場合には、電極面２１ａを前記凸曲面に沿って窪ませた凹曲面に形成することができる。反対に接続対象部材Ｆ，Ｆ’が凹曲面の場合には、この凹曲面に沿って突出した凸曲面に形成することができる。このように、平面形状や凸、凹形状、球または円柱形、さらにそれらを傾斜させた形状など種々の形状にすることができる。

図９には、別の実施形態として、接続対象部材Ｆ”の形状が円柱状であり、その周面に接触する三つの導電部２１を備えたコネクタ１２を模式的に示す（ベース部は省略している）。また、図１０にはその左側面から見た模式図を示す。図面下側の電極面２１ａは、円柱状の接続対象部材Ｆ”の周面に対応する円弧状である。一方で、図面上側の電極面２１ａは、図面手前側から奥側に向かって上に傾斜した傾斜面となっており、三つの導電部２１の三つの傾斜面は、図面手前側から奥側に向かって上に傾斜した一の平面内に存在している。

図１１には、六つの導電部２１を設けたコネクタ１３の図１０相当の左側面図である。図面下側の電極面２１ａは、図面右側及び左側の両方の電極面２１ａとも接続対象部材Ｆ”の表面形状に沿った形状としている。

こうした種々の導電部２１は、型成形によって得ることができ、電極面２１ａの向きや形状が複雑であっても形状が同じ導電部２１を有するコネクタ１０を大量生産することができる。なお、導電ゴムで成形した導電部をインサート成形して保持部と一体化したコネクタとすることもできるが、複数の電極面の向きを正確に合わせることが困難であるため、型成形の方が好ましい。

上記各実施形態で示した構成要素は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができ、例えば、他の実施形態で説明した構成要素に適宜変更し、一部を組合せて適用することができる。そして、こうした変更、組合せも本発明の技術的思想の範囲に含まれるものである。導電部２１の形状を、円柱形状とせずに角柱形状などとすることももちろん可能である。

１０，１１，１２，１３ コネクタ
２０ コネクタ部
２１ 導電部
２１ａ 電極面
２２ 保持部
３０ ベース部
３１ 凹部
３１ａ 収容部
３１ｂ 部品対応面
３２ 立壁
３３ 天井部
Ｓ ネジ
Ｆ，Ｆ’，Ｆ” 接続対象部材

Claims (7)

1. 接続対象部材間で圧縮されこの接続対象部材を導電接続させるコネクタ部と、コネクタ部に連接したベース部とを備えるゴムコネクタであって、
   コネクタ部は、導電体が厚み方向に配列し二つの電極面でそれぞれの接続対象部材と接触する複数の導電部と、この導電部と一体化して当該導電部を保持する保持部とを備え、
   導電部は、保持部に対して突出しており、
   電極面を、接続対象部材の傾斜又は湾曲した接続面形状に沿って予め傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面としたゴムコネクタ。
   
2. 保持部の表面を、接続する接続対象部材の傾斜又は湾曲した接続面形状に沿って予め傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面とした請求項１記載のゴムコネクタ。
   
3. 複数の導電部の同一面側の電極面が接続対象部材の接続面の傾斜又は曲面形状に沿って連続する傾斜又は曲面上に配置される請求項１または請求項２記載のゴムコネクタ。
   
4. ベース部は、接続対象部材間で圧縮されてその押圧力を受ける請求項１〜請求項３何れか１項記載のゴムコネクタ。
   
5. ベース部は、接続対象部材に接続した突出部品を収容する凹部を有する請求項１〜請求項４何れか１項記載のゴムコネクタ。
   
6. ベース部の厚みをコネクタ部の厚みよりも厚く形成した請求項１〜請求項５何れか１項記載のゴムコネクタ。
   
7. ベース部の表面を、接続対象部材の傾斜又は湾曲する接続面形状に沿って予め傾斜又は湾曲させた傾斜湾曲対応面とした請求項１〜請求項６何れか１項記載のゴムコネクタ。
   

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