JP6532877B2 - バッテリコネクタおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の例および非限定的実施形態は、一般に、コネクタに関し、より具体的にはバッテリコネクタおよびその製造方法に関する。

発明の背景

移動電話または他の携帯電子デバイスで使用される従来のバッテリコネクタは、内部に複数の端子凹部を規定する絶縁ハウジングと、それぞれの端子凹部に配置された複数の導電端子とを備えている。導電端子の各々は、対応する端子凹部に受容される基板を有する。基板の縁は、対応する端子凹部に受容される弾性的な部分を形成するため、曲線状に前方へ延びている。弾性部分の自由端は、前方に延びて、対応するバッテリと接触するために絶縁ハウジングの外に伸びる接触部分を形成する。バッテリコネクタが使用中のとき、接触部分はバッテリにより押され、それにより弾性部分を対応する端子凹部に向けて弾性的に圧縮させる。

本発明の例示的実施形態は、より長いワイピング距離を提供し、それにより電気的信頼性を向上する、バッテリコネクタの新しい設計を提案する。

本発明の一態様は、バッテリコネクタに関する。バッテリコネクタは、複数の隔離された端子室を規定する絶縁ハウジングを備え、端子室の各々は、絶縁ハウジングの片側に底部と、絶縁ハウジングの反対側に表面を通る開口部とを有する。バッテリコネクタはさらに、絶縁ハウジングのそれぞれの端子室に配置された複数の導電端子を備え、導電端子の各々は、対応する端子室の底部に固定された固定部分と、開口部から突出している接触部分と、固定部分と接触部分との間に接続され、固定部分の一方の端から固定部分の他方の端に向かって斜行する中央部分とを備え、中央部分および接触部分は、接触部分にかけられる圧力に応じて、底部の方と絶縁ハウジングの長手方向との両方に動くよう構成される。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に係るバッテリコネクタを製造する方法に関する。方法は、複数の導電端子を形成することと、固定部分が、対応する端子室の底部に固定され、接触部分が、開口部から突出し、中央部分および接触部分が、接触部分にかけられる圧力に応じて、底部の方と絶縁ハウジングの長手方向との両方に動かされるように、絶縁ハウジング内に規定される複数の隔離された端子室に配置された複数の導電端子を持つ絶縁ハウジングを、インサート成形工程により形成することとを含む。

本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様に係るバッテリコネクタを製造する方法に関する。方法は、絶縁ハウジングと、導電端子の各々の固定部分が対応する端子室の底部より大きいサイズに形成される複数の導電端子とを、別個に形成することと、固定部分は対応する端子室の底部に固定され、接触部分は開口部から突出し、中央部分および接触部分は、接触部分にかけられる圧力に応じて底部の方と絶縁ハウジングの長手方向との両方に動かされるように、複数の導電端子を、締り嵌め工程により、絶縁ハウジング内に装着することとを含む。

本発明自体、好ましい使用態様およびさらなる目的は、実施形態の下記の詳細の説明が、添付図面と併せて読まれて参照されることで、最も良く理解される。同じ参照番号は、一般的には、本開示の実施形態の同様の要素を示す。

本発明の一実施形態に係るバッテリコネクタを表した例示的図である。 本発明の一実施形態に係る導電端子２０を表した例示的図である。 本発明の一実施形態に係る導電端子２０の作動状態を表す。 本発明の諸実施形態に係るバッテリコネクタを製造する方法４００のフローチャートを表す。 本発明の諸実施形態に係るバッテリコネクタを製造する方法５００のフローチャートを表す。

実施形態の詳細説明

本開示の好適な実施形態を表した添付図面を参照して、複数の好適な実施形態をより詳細に説明する。ただし、本開示は様々多様に実装され得るものであり、したがって、本明細書に開示されている実施形態に限定されるものと解釈してはならない。それとは逆に、これらの実施形態は本開示の徹底した完全な理解のために提示されており、当業者に対し本開示の範囲を完全に伝えるものである。

以下、本発明およびその態様の様々な実施形態および実装が、いくつかの選択肢を使用して説明される。全般的な留意事項として、説明される選択肢のすべては、特定の必要性および制約に従い、単独または考え得る任意の組合わせ（さらに、様々な選択肢の個々の機能の組合わせを含む）で提供され得る。

導電端子の接触部分の表面の汚れや酸化物は、バッテリコネクタの電気伝導性に影響を与える可能性がある。ワイピング距離はバッテリコネクタの設計のパラメータであり、本明細書では、接触部分の頂上部の、圧力がかかっていない自由状態から、バッテリにより押圧されたときの圧縮状態への、水平変位として定義される。ワイピング距離はコネクタの電気的信頼性に影響し得る。より長いワイピング距離が有益であり得るのは、より長いワイピング距離は、汚れまたは酸化物の清掃の効果を確実にし、かつ製造公差に適合しやすくなるからである。ただし、従来のコネクタは、コネクタの電気的性能を最適化するために十分なワイピング距離を出すことはできない。

最初に参照するのは図１で、本発明の一実施形態に係るバッテリコネクタを表している。バッテリコネクタは絶縁ハウジング１０と、絶縁ハウジング１０に配置された複数の導電端子２０とを含む。導電端子２０の数は図１に示すように３つでもよいが、諸実施形態は異なる数のコネクタ、例えば２つまたは４つのコネクタを備えてもよい。

図１に表すように、絶縁ハウジング１０は直方体形状であり、複数の端子室を含む。端子室は規則的間隔で、絶縁ハウジング１０の長手方向に沿って配列されてもよい（すなわち、図１に示すｘ方向）。絶縁ハウジング１０は絶縁材料でつくられることができ、それにはナイロンまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）が含まれるが、これに限定されない。端子室は絶縁材料により、隣接する任意の２つの端子室の間の抵抗が１０００ＭΩを上回ることができるように、十分に絶縁される。

端子室の各々は、絶縁ハウジング１０の後側に底部１０１と、絶縁ハウジング１０の前側の表面１０３を通る開口部１０２とを備える。各端子室の底部１０１と開口部１０２との間の中央部分は、導電端子２０の動きを許容するための空間１０４を規定する。空間１０４は導電端子２０の少なくとも一部が長手方向、例えば、別の導電端子に向かって動くことを可能にしてもよい。図１で、端子室の中央部分は、左側に蛇行し右側が長方形になるように表されている。ただし、端子室の形状は、導電端子の動きを許容することができ、かつ隣接する２つの端子室の間の中間部が、そこに配置されている対応する導電端子を十分に絶縁できる限りにおいて、どのような形状でも可能であることを、当業者は留意されたい。

図１に示す許容空間１０４の右側壁１０５には、開口部１０２の幅を許容空間１０４の幅より小さくする段部１０６が形成される。段部１０６は、導電端子の突支部分（詳細は後述）が端子室の外に出ないように制止するよう、一定の厚みを持つ阻止部分の働きをする。

次に図２を参照すると、本発明の実施形態に係る導電端子２０が表されている。本実施形態では、導電端子２０は固定部分２０１、接触部分２０３、および固定部分２０１と接触部分２０３との間に接続され、固定部分２０１の一方の端から他方の端に向かって、例えば図２（ａ）に示すように左端から右端へ、斜行する中央部分２０２を含む。本実施形態では、導電端子２０の中央部分２０２は、導電端子が圧縮されたときに応力を解放するために構成された、固定部分２０１に接続された第１曲げ部２０２１を備える。好ましくは、中央部分２０２は、接触部分２０３に接続され、接触部分２０３の移動を制限してバッテリパッドの有効領域と接触するのに離れすぎないようにするよう構成された第２曲げ部２０２２をさらに備えてもよい。第１曲げ部２０２１の曲げ半径は、第２曲げ部２０２２の曲げ半径より小さいことが好ましい。第１曲げ部２０２１は、第２曲げ部２０２２の曲げ方向と異なる曲げ方向に曲げられている。図２（ｂ）に示すように、第１曲げ部２０２１の幅は、第２曲げ部２０２２の幅より大きく、第２曲げ部２０２２は第１曲げ部２０２１から接触部分２０３に向かって先細りになることが好ましい。

一実施形態では、導電端子２０の固定部分２０１の上縁は上方に延び、さらに垂直に外方に曲げられて、半田付け部２０１１を形成する。半田付け部２０１１は、移動電話にバッテリコネクタが取付けられるときに、移動電話のＰＣＢ基板に半田付けされてもよい。半田付け部２０１１は、図２（ａ）に示すように、長方形であることが好ましい。ただし、半田付け部２０１１の形は長方形だけに限定するものではないことを理解されたい。半田付け部２０１１がＰＣＢ基板に強固に半田付けされ得る、どの形でも可能である。

本実施形態では、接触部分２０３は、接触部分２０３に圧力が加えられていない自由状態のとき、固定部分２０１に面して開口部のある横臥のＶ字形である。導電端子２０の接触部分２０３は、突支部２０３１を規定する自由端を備える。突支部２０３１は、導電端子が自由状態のとき、接触部分２０３の自由端が端子室の外に出るのを回避し、それにより意図しない外力による導電端子の損傷を防ぐよう、阻止部分１０６に置かれる。

好ましくは、接触部分２０３は、例えば、バッテリのパッドとの点接触をつくるために、接触部分の頂上部に１つまたは複数のビードを埋設するなど、さらに形づくられてもよい。好ましくは、接触部分の頂上部は、接触信頼性を向上させるために、さらに金メッキを施してもよい。

図１に戻って参照すると、組み立てられたバッテリコネクタにおいて、複数の導電端子が対応する端子室に配置されている。各導電端子２０の固定部分２０１は、対応する端子室１０の底部１０１に固定されている。接触部分２０３は、例えば、接触部分の頂上部の接触ビードによって、バッテリ（図示なし）に接触するために、開口部１０２から突出している。突支部２０３１は、接触部分２０３の自由端が許容空間の外に出ないように制止し、それにより意図しない外力による導電端子の損傷を防ぐよう、対応する阻止部分１０６に置かれる。半田付け部２０１１は、移動電話または携帯デバイスのＰＣＢ基板に半田付けされるために絶縁ハウジングの外側に置かれる。

使用の際には、接触部分２０３は、バッテリにより押されて、中央部分２０２および接触部分２０３が底部１０１の方と長手方向（すなわち、図１に示すｘ方向）との両方に動かされる。本例では、中央部分２０２および接触部分２０３の長手方向の動きは、ワイピング距離を向上させる。チタン銅合金Ｃ１９９０−１／２Ｈでつくられた導電端子では、ワイピング距離は１．６ｍｍまで可能である。バッテリがバッテリコネクタから取り外されると、中央部分２０２の弾性は自由になり、接触部分２０３を押して突支部２０３１が制止されるまで外方に動かす。

本発明の実施形態に係る導電端子２０の作動状態を図３に表す。導電端子２０は、導電端子２０の接触部分２０３に圧力が加えられていない場合は、自由状態にある（図３（ａ）に「Ｆ」として表示）とされ、そうではなく、接触部分２０３に一定の圧力が加えられている場合は、圧縮状態にある（図３（ａ）に「Ｃ」として表示）とされる。図３（ａ）はさらに、本発明の実施形態に係るチタン銅合金Ｃ１９９０−１／２Ｈでつくられた特定の導電端子のワイピング距離および作動範囲を示す。図３（ａ）に示す最大ワイピング距離Ｌ（すなわち、ｘ方向の変位）は１．６ｍｍであり、垂直方向の作動範囲Ｗ（すなわち、ｙ方向の変位）は０．９±０．４ｍｍである。図３（ｂ）は、接触部分２０３に加えられた通常の力と、接触部分の垂直方向の変位との間の関係のシミュレーションを表している。上の曲線は、バッテリコネクタが最初に押圧された場合を示し、下の曲線は、導電端子に加えられた圧力が解除された場合を示し、「戻り曲線」とも呼ばれる。このシミュレーション結果から分かるように、特定の導電端子のすべての戻り曲線は、互いに一致する。

本発明の実施形態に係るバッテリコネクタは、例えば、インサート成形工程により、１つに一体成形され得る。図４に、本発明の実施形態に係るバッテリコネクタの製造のための方法４００を表す。ブロック４０１で、導電端子の各々が固定部分、接触部分、および固定部分と接触部分との間に接続され、固定部分の一方の端から固定部分の他方の端に向かって斜行する中央部分を備えるように、複数の導電端子が形成され、ブロック４０２で、端子室の各々が、絶縁ハウジングの片側に底部と、絶縁ハウジングの反対側に表面を通る開口部とを備え、固定部分が、対応する端子室の底部に固定され、接触部分が、開口部から突出し、中央部分および接触部分が、接触部分にかけられる圧力に応じて底部の方と絶縁ハウジングの長手方向との両方に動かされるように、絶縁ハウジング内に規定される複数の隔離された端子室に配置された複数の導電端子を持つ絶縁ハウジングが、例えば、インサート成形工程により形成される。

代わりに、本発明の実施形態に係るバッテリコネクタは、事前に別個に形成された複数の導電端子を、例えば、締り嵌め工程などにより、絶縁ハウジング内に装着することにより製造され得る。図５に、本発明の実施形態に係るバッテリコネクタを製造する方法５００が表されている。ブロック５０１で、端子室の各々が、絶縁ハウジングの片側に底部と、絶縁ハウジングの反対側に表面を通る開口部とを備えるように、複数の隔離された端子室を規定する絶縁ハウジングが、例えば、成形工程により形成され、ブロック５０２で、導電端子の各々が固定部分、接触部分、および固定部分と接触部分との間に接続され、固定部分の一方の端から固定部の他方の端に向かって斜行する中央部分を備えるように、複数の導電端子が形成され、次にブロック５０３で、固定部分が、対応する端子室の底部に固定され、接触部分が、開口部から突出し、中央部分および接触部分が、接触部分にかけられる圧力に応じて底部の方と絶縁ハウジングの長手方向との両方に動かされるように、複数の導電端子が、例えば、各導電端子の固定部分のサイズが対応する端子室の底部よりわずかに大きいことによる締り嵌め工程により、絶縁内ハウジング内に装着される。当業者は、バッテリコネクタを製造する動作は、必ずしも図５に表すのと同じ順序で行われるものでないことを理解されたい。例えば、ブロック５０１の動作およびブロック５０２の動作は、逆にまたは並行して行い得る。

本発明の例示的実施形態が、模式図および方法のフローチャート図を参照して上記で説明された。フローチャート図の各ブロックと、フローチャート図の中のブロックの組合わせは、それぞれ、開示されたどの特定の実施形態にも限定されることなく、様々な手段により、実装され得ることが理解されよう。

本明細書に明記された本発明の、多くの変更および他の実施形態が、先行の説明および関連付けられた図面で提起された教示の恩恵を有する、本発明のこれら実施形態が属する技術分野の当業者に思い当たるであろう。したがって、本発明の実施形態は、開示された特定の実施形態に限定されるものではないことと、変更および他の実施形態は、付属の請求項の範囲内に含まれることが意図されていることとが理解されるべきである。本明細書には特定の用語が採用されているが、それらは一般的および記述的意味においてのみ使用されているのであって、限定を目的とするものではない。

Claims (17)

1. 端子室の各々が、絶縁ハウジングの片側に底部と、前記絶縁ハウジングの反対側に表面を通る開口部とを有する、複数の隔離された前記端子室を規定する前記絶縁ハウジングと；
   前記絶縁ハウジングのそれぞれの端子室に配置された複数の導電端子とを備えるコネクタであって、前記導電端子は、
   対応する端子室の前記底部に固定された固定部分と；
   前記開口部から突出している接触部分と；
   前記固定部分と前記接触部分との間に接続され、前記固定部分の一方の端から前記固定部分の他方の端の方へ斜行する中央部分と；
   を備え、
   前記中央部分および前記接触部分は、前記接触部分にかけられる圧力に応じて、前記底部の方と、前記絶縁ハウジングの長手方向であって他の導電端子が存在する方向との両方に動くよう構成され、
   前記中央部分は、前記固定部分に接続する第１曲げ部と、前記接触部分に接続する第２曲げ部とを有し、前記第２曲げ部は、前記第１曲げ部の曲げ方向とは異なる方向に曲げられ、前記第１の曲げ部の曲げ半径は、前記第２の曲げ部の曲げ半径より小さい、
   コネクタ。
2. 前記第１曲げ部の幅は、前記第２曲げ部の幅より大きく；
   前記第２曲げ部は前記第１曲げ部から前記接触部分に向かって先細りになっている、
   請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記導電端子の各々の前記固定部分は、前記固定部分の縁から前記絶縁ハウジングの外側に延びる半田付け部を備える、
   請求項１に記載のコネクタ。
4. 前記導電端子の各々の前記接触部分は、前記固定
   部分に面して開口部のある横臥のＶ字形につくられた、
   請求項１に記載のコネクタ。
5. 前記導電端子の各々の前記接触部分は、突支部を規定する自由端を備え；
   前記端子室の各々は、対応する前記導電端子の前記中央部分および前記接触部分の動きを許容するための空間を規定し；
   前記表面を通る前記開口部の幅は、前記突支部を制止するために、前記表面を通る前記開口部と前記空間との間に阻止部分が形成されるように、前記空間の幅より小さい、
   請求項４に記載のコネクタ。
6. 前記絶縁ハウジングはナイロンまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ）素材でつくられており；
   前記導電端子はチタン銅合金からつくられる、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のコネクタ。
7. 前記接触部分の頂上部は金メッキされている、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のコネクタ。
8. 前記接触部分は、バッテリの電気パッドと点接触になるよう形づくられる、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のコネクタ。
9. 端子室の各々が、絶縁ハウジングの片側に底部と、前記絶縁ハウジングの反対側に表面を通る開口部とを有する、複数の隔離された前記端子室を規定する前記絶縁ハウジングを準備することと；
   前記絶縁ハウジングのそれぞれの端子室に複数の導電端子を配置することと；
   を含む方法であって、前記導電端子は、
   対応する端子室の前記底部に固定された固定部分と；
   前記開口部から突出している接触部分と；
   前記固定部分と前記接触部分との間に接続され、前記固定部分の一方の端から前記固定部分の他方の端の方へ斜行する中央部分と；
   を備え、
   前記中央部分および前記接触部分は、前記接触部分にかけられる圧力に応じて、前記底部の方と、前記絶縁ハウジングの長手方向であって他の導電端子が存在する方向との両方に動くよう構成され、
   前記中央部分は、前記固定部分に接続する第１曲げ部と、前記接触部分に接続する第２曲げ部とを有し、前記第２曲げ部は、前記第１曲げ部の曲げ方向とは異なる方向に曲げられ、前記第１の曲げ部の曲げ半径は、前記第２の曲げ部の曲げ半径より小さい、
   方法。
10. 前記第１曲げ部の幅は、前記第２曲げ部の幅より大きく；
    前記第２曲げ部は前記第１曲げ部から前記接触部分に向かって先細りになっている、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記導電端子の各々の前記固定部分は、前記固定部分の縁から前記絶縁ハウジングの外側に延びる半田付け部を備える、
    請求項９に記載の方法。
12. 前記導電端子の各々の前記接触部分を、前記固定部分に面して開口部のある横臥のＶ字形に形成すること、
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記導電端子の各々の前記接触部分は、突支部を規定する自由端を備え；
    前記端子室の各々は、対応する前記導電端子の前記中央部分および前記接触部分の動きを許容するための空間を規定し；
    前記表面を通る前記開口部の幅は、前記突支部を制止するために、前記表面を通る前記開口部と前記空間との間に阻止部分が形成されるように、前記空間の幅より小さい、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記絶縁ハウジングを、ナイロンまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ）素材で形成することと；
    前記導電端子を、チタン銅合金で形成することと、
    をさらに含む、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記接触部分の頂上部を金メッキすること、
    をさらに含む、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記接触部分を、バッテリの電気パッドと点接触になるよう形づくること、
    をさらに含む、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記絶縁ハウジングのそれぞれの端子室に複数の導電端子を前記配置することは、インサート成形工程または締り嵌め工程により実装される、請求項９〜１６のいずれか一項に記載の方法。