JP6574049B2 - 二つのプリント回路基板の信号伝送接続のための基板間コネクタ - Google Patents
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Description
本発明は、特に磁気共鳴撮像スキャナの二つのプリント回路基板の相互の信号伝送接続のための基板間コネクタに関する。
基板間コネクタ（ＢＴＢ（board-to-board）コネクタ）は、二つのプリント回路基板（ＰＣＢ（printed circuit board））の電子コンポーネントが電気信号のやりとりにより相互に通信しうるように二つのプリント回路基板を相互に接続するのに使用される。
二つのプリント回路基板の相互の信号伝送接続について、接触ピンのような一方の接続部品をソケットのような相手方部品と挿嵌により接続することが知られており、例えばソケットがプリント回路基板の一方にはんだ付けされる。しかしながら、そのような相手方部品のはんだ付けは面倒である。挿嵌動作中に接触ピンが損傷を受けると、それが修復不能に変形し、挿嵌接続を形成することがもはや可能ではない。これは、影響を受けるプリント回路基板の技術的な不具合をもたらす。また、プリント回路基板は、付加的な機械的保持なしで相互に接続される。そのため、衝撃および振動が単数または複数の電気接点の分断を招きうる。
特許文献１は、二つのプリント回路基板を電気的に接続するためのバネ要素を備える基板間コネクタを開示している。プリント回路基板は、基板間コネクタのハウジングに挿嵌されうる。
特許文献２は、同一面に配設されるプリント回路基板を接続するための基板間コネクタを記載している。
特許文献３も、同一面に配設されるプリント回路基板を接続するための基板間コネクタを開示している。
特許文献４は、導電トレースを持った可撓性ケーブルが弾性絶縁コアに両側から押圧されるプレスコネクタまたは高圧コネクタであって、弾性絶縁コアが導電トレースを含む薄膜フィルムにより囲繞されるものを記載している。
そのため、本発明は、二つのプリント回路基板の信号伝送接続を簡単にするのと同時に故障が生じにくくする手法を考案するという課題に基づいている。
本発明によれば、この課題は、請求項１に挙げられている特徴を持つ上述の種類の基板間コネクタにより解決される。本発明の有利な変形は、別の請求項に記載されている。
本発明による第１プリント回路基板と第２プリント回路基板との信号伝送接続のための基板間コネクタは、第１プリント回路基板の接触区分のための第１ソケットと第２プリント回路基板の接触区分のための第２ソケットとを備える本体を有し、複数のバネ要素を備えるバネ要素支持体が第１ソケットと第２ソケットとの間に設けられ、バネ要素の各々がバネ付勢接触圧を受けて各接触区分の接点と導電的に接触する。
これは、一方では、複雑なはんだ付け接続が行われる必要がなく、それが製造コストを削減し、他方では、バネ接触圧により挿嵌接続の形成の際に繊細なピンが不要になりうるという利点を有する。ゆえに、製造コストが削減され、同時に製造プロセスで故障が生じにくい。さらに、力の印加を伴わず摩擦を生じずに挿嵌により二つのプリント回路基板を接続することが可能であり、それがプリント回路基板の表面の寿命を延ばす。また、機械的固定は挿嵌動作中の二つのプリント回路基板の接点の接触表面の損傷を防止し、機械的固定により、二つのプリント回路基板と基板間コネクタとで構成される組立体は衝撃および振動も受けにくい。そして、基板間コネクタでは、二つのプリント回路基板の相互の工具不要な接続が可能である。
一態様によれば、第１ソケットは第１プリント回路基板の接触区分のための第１挿入方向を予め定めるように設計され、第２ソケットは第２プリント回路基板の接触区分のための第２挿入方向を予め定めるように設計され、第１挿入方向と第２挿入方向とは相互に異なる。例えば、第１挿入方向と第２挿入方向とは事実上は相互に反対でありうる。このようにして、取り扱いが特に簡単な基板間コネクタが設けられる。
別の態様によれば、第１ソケットと第２ソケットとは、挿嵌式スロットの形態でそれぞれ設計される。このようにして、基板間コネクタは特に単純でありうるのと同時に設置が特に簡単でありうるが、それは製造をさらに簡単にする。
第１ソケットは、バネ要素支持体に割り当てられる。また、第１ソケットは、バネ要素支持体に成形されるガイドにより形成される。第１ソケットと第２ソケットとは異なるコンポーネントにそれぞれ割り当てられるため、これはコンポーネントの製造を簡単にする。
第２ソケットは、本体に連接されて開位置と閉位置との間で移動されうる旋回可能なカバーに割り当てられる。また、第２ソケットは、カバーに成形されるガイドにより形成される。連接のカバーは例えば、フィルムヒンジによって本体に固定されうる。ゆえに、それは、本体と取り外し不能に接続される。
別の態様によれば、基板間コネクタは、接触区分が第１ソケットおよび／または第２ソケットに正しく挿入される場合にのみ本体のカバーがその開位置からその閉位置に移動されうるように設計される少なくとも一つのピンを有する。これは、第１または第２ソケットでの第１および／または第２プリント回路基板の間違った位置決めにより接触区分の接点が各バネ要素と電気的に接触できないという設置中の誤りを確実に防止する。
別の態様によれば、本体は、カバーに成形される少なくとも一つのピンを有する。これは、製造が特に簡単である本体の使用を可能にする。
別の態様によれば、第１ソケットおよび／または第２ソケットには、リターンバネ要素が割り当てられる。各リターンバネ要素は、バネ要素支持体と反対に配設され、いずれの場合にもバネ要素支持体と各リターンバネ要素との間の間隙が第１または第２ソケットを画定する。リターンバネ要素の結果として、電気接点の接触圧、ゆえに接続品質が高くなる。
別の態様によれば、基板間コネクタは、非磁性材料で製作される。非磁性材料は、およそ１の比透磁率μｒを持つ材料を意味するものと理解される。これらは例えば、常磁性または反磁性材料でありうる。これは、強い磁場を持つ環境、例えば磁気共鳴撮像スキャナでの基板間コネクタの使用を可能にする。
本発明は、そのような基板間コネクタによって信号伝送方式で相互に接続される第１プリント回路基板と第２プリント回路基板とを包含する組立体も含む。組立体は、プリント回路基板の保護フレームとしてプリント回路基板の縁部および／または角部を損傷から保護するフレームも具備しうる。
以下において、図面を参照して本発明についてより詳しく説明する。
先ず、図１を参照する。
図１に示される基板間コネクタ２は、第１プリント回路基板の接触区分の接点と第２プリント回路基板の接触区分の接点とを導電方式で接続するように第１プリント回路基板と第２プリント回路基板との導電的接続のために設計され、その結果、第１プリント回路基板と第２プリント回路基板とは、基板間コネクタ２とともに組立体を形成する。
組立体は、磁気共鳴撮像スキャナ（ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）スキャナ）のコンポーネントであり、二つのプリント回路基板の一方が例えば調節可能な患者用寝台を制御するように設計され、他方のプリント回路基板がチューブ体を作動させるように設計される。片方または両方のプリント回路基板は、特にプリント回路基板の縁部または角部を損傷から保護するために保護フレームとして機能するフレームを具備しうる。
この例示的実施形態において、基板間コネクタ２は、本体４とバネ要素支持体１０と二つのリターンバネ要素２２ａ，２２ｂとを包含する。
この例示的実施形態において、本体４は、実質的に直方体の基本形態を持つ単一部品として形成される射出成形プラスチック部品である。本体４は、カバー１４とベース１６と二つの側壁１８ａ，１８ｂと後壁２０とを有する。
カバー１４は、開位置と閉位置との間で移動されうるものであり、フィルムヒンジの形態で設計される旋回ジョイント２８を介して本体４に取り外し不能に固定される。
バネ要素支持体１０は、本体４の内部に配設されるように設けられる。この例示的実施形態において、バネ要素支持体１０は、ベース体３０と複数のバネ要素１２と固着要素３２とを包含する。この例示的実施形態において、ベース体３０と固着要素３２とは単一部品として形成される射出成形プラスチック部品であり、一方で、バネ要素１２は金のコンポーネントまたは金含有合金で製作されるコンポーネントである。
また、リターンバネ要素２２ａ，２２ｂは、カバー１４の内側およびベース１６の内側に装着されるようにそれぞれ設けられる。この例示的実施形態において、リターンバネ要素２２ａ，２２ｂは、押さえ板の形態でそれぞれ設計される。この例示的実施形態において、リターンバネ要素２２ａ，２２ｂは、打ち抜き加工および折り曲げ加工または曲げ加工された複数のバネ舌片を備える金属薄板でそれぞれ構成される。
この例示的実施形態において、本体４と（ベース体３０および固着要素３２ならびに複数のバネ要素１２を備える）バネ要素支持体１０とリターンバネ要素２２ａ，２２ｂとをそのコンポーネントとして備える基板間コネクタ２はいずれの場合にも、およそ１の比透磁率μｒを持つ非磁性、例えば常磁性および／または反磁性材料で製作される。
次に、図２を付加的に参照する。
図２は、バネ要素支持体１０の固着要素３２を示している。
固着要素３２に成形されるのは、二つの対向のガイドレールで構成される第１ガイド３４である。第１ガイド３４は、第１プリント回路基板の接触区分のための第１ソケット６を画定する。プリント回路基板の接触区分はここでは、バネ要素１２と導電方式で接続される接点が配設されるプリント回路基板の区分を意味するものと理解され、一方で、プリント回路基板の他の区分には、様々な異なる電子コンポーネントが配設される。
次に、図３を付加的に参照する。
図３は、カバー１４がその開位置にある状態での本体４を示している。それに関して、リターンバネ要素２２ａ，２２ｂは、カバー１４の内側およびベース１６の内側にすでに固定されている。
この例示的実施形態では、カバー１４をその閉位置に固定するために、カバー１４を閉位置に固定するように閉位置で本体４の対応のくぼみ２６ａ，２６ｂと嵌合されうるスナップ式フック２４ａ，２４ｂがカバー１４に成形される。
二つの対向のガイドレールで構成される第２ガイド３８も、カバー１４に成形される。第２ガイド３８は、第２プリント回路基板の接触区分のための第２ソケット８を画定する。
やはりカバー１４に成形されるのは、コーディングピンの形態で設計されるピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄであり、一方で、固着要素３２（図２参照）には、カバー１４のピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよびスナップ式フック２４ａ，２４ｂを収容するためのピンソケット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆが設けられ、固着要素３２を備えるバネ要素支持体１０が本体４に嵌着されてカバー１４がその閉位置にあるときに、ピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよびスナップ式フック２４ａ，２４ｂがそれらに嵌合する。
この例示的実施形態において、カバー１４とベース１６と二つの側壁１８ａ，１８ｂと後壁２０と第１ガイド３４とピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄとを備える本体４は、単体として製造される射出成形プラスチック部品である。
次に、図４から７を付加的に参照して基板間コネクタ２の設置について説明する。
バネ要素１２がバネ要素１２のためのソケットに嵌着されてその後バネ要素支持体１０が固着要素３２と接続されることで、バネ要素支持体１０はすでに事前取り付けされている。固着要素３２はソケットへのバネ要素１２の挿入のために設けられる挿入開口部を閉じるように設計され、その結果、バネ要素１２はソケットに固着される。したがって、バネ要素１２は浮動方式でソケットに取り付けられる。
第１ステップ（図４参照）において、カバー１４が開いた状態で、この例示的実施形態ではかしめにより、二つのリターンバネ要素２２ａ，２２ｂがカバー１４の内側およびベース１６の内側に固定される。
第２ステップ（図５参照）において、やはりカバー１４が開いた状態で、バネ要素支持体１０が側壁１８ａ，１８ｂの間に挿入されてこの例示的実施形態ではかしめにより固定されることで、事前取り付けのバネ要素支持体１０が本体４と接続される。
第３ステップ（図６参照）において、第１挿入方向Ｉでの挿入移動により第１プリント回路基板の接触区分が第１ソケット６に導入され、第２挿入方向ＩＩでの挿入移動により第２プリント回路基板の接触区分が第２ソケット８に導入される。この例示的実施形態では、第１部分的ステップにおいて第１挿入方向Ｉでの挿入移動により第１プリント回路基板の接触区分が第１ソケット６に導入され、その後、第２部分的ステップにおいて第２挿入方向ＩＩでの挿入移動により第２プリント回路基板の接触区分が第２ソケット８に導入される。
この例示的実施形態において、第１挿入方向Ｉと第２挿入方向ＩＩとは、側方からの挿入にそれぞれ関与する。第１ソケット６と第２ソケット８とは、相互に距離を置いて形成される挿嵌式スロットの形態で設計される。
ゆえに、第１挿入方向Ｉと第２挿入方向ＩＩとは、相互に異なる。この例示的実施形態において、第１挿入方向Ｉと第２挿入方向ＩＩとは、相互に反対に延びる。また、この例示的実施形態において、第１挿入方向Ｉと第２挿入方向ＩＩとは、旋回ジョイント２８の旋回軸線の延在方向Ｅに対して実質的に９０°の角度で延在する。「実質的に」はここでは、製造公差内であることを意味するものと理解される。
第４ステップ（図７参照）において、バネ要素支持体１０を備えるカバー１４がその開位置からその閉位置に動かされる。したがって、カバー１４のピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよびスナップ式フック２４ａ，２４ｂがバネ要素支持体１０の対応のピンソケット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆに嵌合する。
図７は、第１プリント回路基板の接触区分を収容するように設けられる第１ソケット６と第２プリント回路基板の接触区分を収容するように設けられる第２ソケット８とを画定する間隙がバネ要素支持体１０とリターンバネ要素２２ａ，２２ｂとの間にそれぞれ形成されることも示している。
それに関して、カバー１４のピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよびスナップ式フック２４ａ，２４ｂは、第１プリント回路基板が第１ソケット６に正しく挿入されて第２プリント回路基板が第２ソケット８に正しく挿入されると、この例示的実施形態ではこれがピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよびスナップ式フック２４ａ，２４ｂの撓みを生じさせるため、その場合にのみ、カバー１４を閉じることとスナップ式フック２４ａ，２４ｂがスナップ式に嵌合することとが可能になるように、設計される。
こうして、第１プリント回路基板の接触区分がリターンバネ要素２２ａによりバネ要素支持体１０のバネ要素１２に押圧され、その結果、第１プリント回路基板の接触区分の接点と各バネ要素１２との間の確実な導電的接触が保証される。
同時に、第２プリント回路基板の接触区分がリターンバネ要素２２ｂによりバネ要素支持体１０のバネ要素１２に押圧され、その結果、第２プリント回路基板の接触区分の接点と各バネ要素１２との間の確実な導電的接触が保証される。このようにして、接触区分の各接点が対応のバネ要素１２により導電方式で接続される。
図４から７を参照して説明した基板間コネクタ２の設置についての例示的実施形態から離れて、ステップの順序が変わってもよく、例えば第１ステップと第２ステップとの順序が逆にされてもよい。
しかしながら、この例示的実施形態では、カバー１４が開いているときにのみ第１プリント回路基板が第１ソケット６に挿入される。さもなければ、ピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄが第１ソケット６への挿入経路を塞ぐ。ゆえに、この例示的実施形態では、第１プリント回路基板が先ず、すなわち第２プリント回路基板の前に挿嵌または挿入される必要がある。これは、逆の挿嵌順序での挿入、すなわち先ず第２プリント回路基板を第２ソケットに挿嵌してその後第１プリント回路基板を第１ソケットに挿嵌することを防止する。
ゆえに、基板間コネクタ２を使用して、はんだ付け接続を行うことなく二つのプリント回路基板を信号伝送方式で相互に接続して繊細なピンの損傷を回避しうる。
２ 基板間コネクタ
４ 本体
６ 第１ソケット
８ 第２ソケット
１０ バネ要素支持体
１２ バネ要素
１４ カバー
１６ ベース
１８ａ 側壁
１８ｂ 側壁
２０ 後壁
２２ａ リターンバネ要素
２２ｂ リターンバネ要素
２４ａ スナップ式フック
２４ｂ スナップ式フック
２６ａ くぼみ
２６ｂ くぼみ
２８ 旋回ジョイント
３０ ベース体
３２ 固着要素
３４ 第１ガイド
３６ａ ピン
３６ｂ ピン
３６ｃ ピン
３６ｄ ピン
３８ 第２ガイド
４０ａ ピンソケット
４０ｂ ピンソケット
４０ｃ ピンソケット
４０ｄ ピンソケット
４０ｅ ピンソケット
４０ｆ ピンソケット
Ｅ 延在方向
Ｉ 第１挿入方向
ＩＩ 第２挿入方向
４ 本体
６ 第１ソケット
８ 第２ソケット
１０ バネ要素支持体
１２ バネ要素
１４ カバー
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１８ａ 側壁
１８ｂ 側壁
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ＩＩ 第２挿入方向
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- 特に磁気共鳴撮像スキャナの第１プリント回路基板と第２プリント回路基板との信号伝送接続のための基板間コネクタ（２）であって、前記基板間コネクタ（２）が前記第１プリント回路基板の接触区分のための第１ソケット（６）と前記第２プリント回路基板の接触区分のための第２ソケット（８）とを備える本体（４）を有し、複数のバネ要素（１２）を備えるバネ要素支持体（１０）が前記第１ソケット（６）と前記第２ソケット（８）との間に設けられ、前記バネ要素（１２）の各々がバネ付勢接触圧を受けて各接触区分の接点と導電的に接触する、基板間コネクタ（２）において、前記第２ソケット（８）が前記本体（４）に連接されて開位置と閉位置との間で移動されうる旋回可能なカバー（１４）に割り当てられ、前記第２ソケットが前記カバーに成形されるガイドにより形成され、前記第１ソケット（６）が前記バネ要素支持体（１０）に割り当てられ、前記第１ソケットが前記バネ要素支持体に成形されるガイドにより形成されることを特徴とする基板間コネクタ（２）。
- 前記第１ソケット（６）が前記第１プリント回路基板の前記接触区分のための第１挿入方向（Ｉ）を予め定めるように設計され、前記第２ソケット（８）が前記第２プリント回路基板の前記接触区分のための第２挿入方向（ＩＩ）を予め定めるように設計され、前記第１挿入方向（Ｉ）と前記第２挿入方向（ＩＩ）とが相互に異なることを特徴とする、請求項１に記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記第１ソケット（６）と前記第２ソケット（８）とが挿嵌式スロットの形態でそれぞれ設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記基板間コネクタ（２）が、前記接触区分が前記第１ソケット（６）および／または前記第２ソケット（８）に正しく挿入される場合にのみ前記本体（４）のカバー（１４）がその開位置からその閉位置に移動されうるように設計される少なくとも一つのピン（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記少なくとも一つのピン（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ）が前記カバー（１４）に成形されることを特徴とする、請求項４に記載の基板間コネクタ（２）。
- リターンバネ要素（２２ａ，２２ｂ）が前記第１ソケット（６）および／または前記第２ソケット（８）に割り当てられることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記第１ソケットと前記第２ソケットとを画定する間隙が前記バネ要素支持体と前記リターンバネ要素との間に形成されることを特徴とする、請求項６に記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記基板間コネクタ（２）が非磁性材料で製作されることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記カバーに成形されるのが、コーディングピンの形態で設計され、前記カバーがその閉位置にあるときにピンソケットに嵌合するピンであることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の基板間コネクタ（２）。
- 前記カバーのピンが前記バネ要素支持体の対応のピンソケットに嵌合するように設計されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の基板間コネクタ（２）。
- 請求項１から１０のいずれかに記載の基板間コネクタ（２）によって信号伝送方式で相互に接続される第１プリント回路基板と第２プリント回路基板とを包含する、特に磁気共鳴撮像スキャナの組立体。
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