JP6686136B2 - コネクタ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年６月１７日に日本国に特許出願された特願２０１６−１２１１１８の優先権を主張するものであり、これら先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。

本発明は、回路基板同士を電気的に接続するコネクタに関する。

従来、インシュレータに取り付けられた金属製のコンタクトを通じて、回路基板同士を電気的に接続するコネクタが知られている。当該コネクタにおいて、コンタクトを回路基板に取り付ける際に使用するはんだ及びフラックスが這い上がる、はんだ上がり及びフラックス上がりという現象が知られている。はんだ及びフラックスがコンタクトを這い上がって固まると、コンタクト同士の接触不良などが生じ、コネクタ製品の不具合につながる。そこで、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制するための方法がいくつか開示されている。

例えば、特許文献１に記載のコネクタは、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）を接続するためのコネクタである。当該コネクタは、金属めっきが施されておらず素材面が露出している領域をコンタクトの表面に形成する。これにより、当該コネクタは、はんだ及びフラックスに対して低濡れ性を有する領域を形成し、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制する。

特許文献２に記載のコネクタは、プリント回路基板同士を電気的に接続するためのコネクタである。当該コネクタでは、コンタクトの表面の一部にＮｉめっきが施される。これにより、当該コネクタは、はんだ及びフラックスに対して低濡れ性を有する領域を形成し、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制する。

特開２００４−１３９８９０ 特開２００８−３００１９３

一方で、コンタクトとインシュレータとは近接して実装されるため、毛細管現象によりはんだ上がり及びフラックス上がりが促進される。上記のように、コンタクトの一部に低濡れ性領域を形成する方法のみでは、はんだ上がり及びフラックス上がりを十分に抑制できないという問題があった。

このような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能なコネクタを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の観点に係るコネクタは、
はんだ付けにより回路基板上の回路パターンと接続される実装部を有するコンタクトと、
前記コンタクトが挿入して取り付けられる取付溝を外面に有するインシュレータと、
を備え、
前記インシュレータは、前記取付溝の底面と下方に連続するように形成される底壁を有し、
前記実装部は、前記外面の外側で前記底壁に隣接して配置され、
前記取付溝の少なくとも一部は、前記底壁に平行な方向に沿った前記外面上の溝幅よりも少なくとも一方向に広い幅広部を有し、
前記底壁に垂直な方向において、前記幅広部の底面は、前記取付溝の中央部よりも前記取付溝の底面側に位置し、
前記幅広部は、前記インシュレータの前記外面において、前記底壁に平行な方向の一方の端部から他方の端部に至るまで連続して形成される凹部である。

第２の観点に係るコネクタでは、
前記コンタクトの表面の一部は、下地めっきと、下地めっきに積層される表層めっきとにより形成され、
前記コンタクトの前記下地めっきが露出した領域の少なくとも一部が、前記底壁に垂直な方向に沿った前記幅広部の幅内に位置する。

第３の観点に係るコネクタでは、
前記幅広部の底面は、前記底壁に垂直な方向における位置が前記取付溝の底面と略同一であるように形成される。

第４の観点に係るコネクタでは、
前記コンタクトは、
接続対象物との接続時に弾性変形する接触アームと、
前記接触アームを支持するアーム支持部と、を有し、
前記幅広部の上面は、前記アーム支持部より上方に位置する。

本発明の一実施形態に係るコネクタによれば、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能である。

一実施形態に係るコネクタ及びＦＰＣを上面視により示した分離状態の斜視図である。 図１のコネクタ及びＦＰＣを下面視により示した分離状態の斜視図である。 図１のコネクタを上面視により示した分解斜視図である。 図１のコネクタを下面視により示した分解斜視図である。 図１のＩ−Ｉ矢線に沿うコネクタの断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢線に沿うコネクタの断面図である。 ＦＰＣを挿入した状態でアクチュエータを閉位置まで回転させたときの図５に対応する断面図である。 インシュレータの後面の一部を拡大した拡大図である。 変形例に係るインシュレータの後面の一部を拡大した、図８に対応する拡大図である。

以降、添付図面を参照しながら、一実施形態について詳細に説明する。以下の説明中の前後、左右、及び上下の方向は、図中の矢印の方向を基準とする。

以下では、一実施形態に係るコネクタ１０は、一例として、フレキシブルプリント回路基板であるＦＰＣ６０（接続対象物）と接続されるものとして説明するが、これに限定されない。コネクタ１０は、インシュレータに取り付けられた金属製のコンタクトを通じて、回路基板同士を電気的に接続するコネクタであれば、任意のコネクタであってよい。例えば、コネクタ１０は、フレキシブルプリント回路基板に代えて、フレキシブルフラットケーブルと接続されてもよい。

図１は、一実施形態に係るコネクタ１０及びＦＰＣ６０を上面視により示した分離状態の斜視図である。図２は、図１のコネクタ１０及びＦＰＣ６０を下面視により示した分離状態の斜視図である。図３は、図１のコネクタ１０を上面視により示した分解斜視図である。図４は、図１のコネクタ１０を下面視により示した分解斜視図である。図５は、図１のＩ−Ｉ矢線に沿うコネクタ１０の断面図である。図６は、図１のＩＩ−ＩＩ矢線に沿うコネクタ１０の断面図である。図７は、ＦＰＣ６０を挿入した状態でアクチュエータ５０を閉位置まで回転させたときの図５に対応する断面図である。

一実施形態に係るコネクタ１０は、図３に示すとおり、大きな構成要素としてインシュレータ２０、コンタクト３０、固定金具４０、及びアクチュエータ５０を具備する。図１に示すとおり、コネクタ１０は、回路基板ＣＢ上に取り付けられる。コネクタ１０は、ＦＰＣ６０と回路基板ＣＢとを、コンタクト３０を通じて電気的に接続する。

インシュレータ２０は、絶縁性かつ耐熱性の合成樹脂材料を射出成形したものである。インシュレータ２０の上面の前部にはＦＰＣ６０を挿入するためのケーブル挿入溝２１が凹設される。ケーブル挿入溝２１の前面及び前部の上面は開放している。ケーブル挿入溝２１の後部はインシュレータ２０の内部にまで及んでいる（図５、図６参照）。インシュレータ２０の後面には、前後方向に延びる複数の取付溝２２が形成される（図４参照）。複数の取付溝２２は、互いに所定の間隔で離間して左右方向に配列するように形成される。複数の取付溝２２の底面は、それぞれの上下方向位置が略一致するように形成される。インシュレータ２０の後面に沿った取付溝２２の表面形状は、上下方向に長辺を有し、左右方向に短辺を有する、矩形状である。取付溝２２の長辺及び短辺の長さは、後述のとおりコンタクト３０を取付溝２２内に圧入して固定できるように、それぞれ、対応するコンタクト３０の後面の上下幅及び左右幅よりもわずかに大きい。すなわち、コンタクト３０が取付溝２２内で固定状態にあるとき、取付溝２２の内面とコンタクト３０の表面とは近接又は当接する。各取付溝２２の後部は、インシュレータ２０の後部を前後方向に貫通する。各取付溝２２の前部は、ケーブル挿入溝２１の底面に凹設される。インシュレータ２０の下端部には、取付溝２２の底面と下方に連続するように底壁２３が形成される。すなわち、コネクタ１０が回路基板ＣＢ上に取り付けられた場合、底壁２３は、取付溝２２の底面と回路基板ＣＢとの間に位置する。

複数のコンタクト３０は、ばね弾性を備えた銅合金（例えばリン青銅、ベリリウム銅、チタン銅など）又はコルソン系銅合金の薄板を順送金型（スタンピング）を用いて図示形状に成形加工したものである（図５参照）。コンタクト３０の表面には、下地となる下地めっきが形成される。下地めっきの上面の一部に表層めっきが積層される。下地めっきは、例えば、ニッケル、パラジウムニッケル合金、銅などの材料により構成され、はんだ及びフラックスに対して低濡れ性を有する。一方で、表層めっきは、例えば、金、銀、錫、錫銅合金などの材料により構成され、はんだ及びフラックスに対して高濡れ性を有する。コンタクト３０の表面は、例えば、電気信号を伝達するために重要となる回路基板ＣＢへの実装部、及びＦＰＣ６０との接触部に対してのみ部分的に表層めっきが形成され、それ以外の部分では下地めっきにより形成されてもよい。コンタクト３０の表面は、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制するために、最適な領域においてのみ下地めっきにより形成され、それ以外の部分では全て表層めっきにより形成されてもよい。はんだ上がり及びフラックス上がりを効果的に抑制するためには、コンタクト３０の最適な領域において、当該領域に含まれる全方向の表面に対して下地めっきが露出する必要がある。

図３、図４、図５などに示すように、コンタクト３０は、側面視略コ字形である。コンタクト３０は、先端に接触突部３２を有する接触アーム３１と、接触アーム３１を支持するアーム支持部３３と、を具備する。コンタクト３０は、接触アーム３１の直上に位置し下面の先端近傍に支持凹部３５を有する押えアーム３４と、後端に突設したテール片３６（実装部）と、を具備する。後述するとおり、コンタクト３０のテール片３６（実装部）は、はんだ付けにより回路基板ＣＢ上の回路パターンと接続される。

各コンタクト３０は、各取付溝２２に取り付けられることで、インシュレータ２０に支持される。より具体的には、各コンタクト３０は、インシュレータ２０の各取付溝２２に対して後方から圧入される。図５に示すように各コンタクト３０を取付溝２２に圧入すると、アーム支持部３３が、インシュレータ２０の底壁２３の上面に支持される。接触アーム３１（接触突部３２）が、ケーブル挿入溝２１内に位置する。押えアーム３４の上面に突設した係止突起３７が、対応する取付溝２２の上面に食い込む（図５及び図７参照）。以上により、コンタクト３０が取付溝２２に対して固定状態となる。前述のとおり、コンタクト３０が取付溝２２に対して固定状態となると、コンタクト３０の表面は、取付溝２２の内面に対して近接又は当接する。テール片３６は、インシュレータ２０の後面より後方に突出する。テール片３６の下面は、インシュレータ２０の下面より下方に位置する。

左右一対の固定金具４０は、金属板のプレス成形品である。固定金具４０は、インシュレータ２０の左右両端部に取り付けられる（図３参照）。固定金具４０の上面には、水平面からなる支持面４１が形成される。固定金具４０の前端部には、下向きのテール片４２が突設される。固定金具４０は、インシュレータ２０に対して前方から圧入することによりインシュレータ２０に固定される。

左右方向に延びる板状部材である回転式のアクチュエータ５０は、耐熱性の合成樹脂材料を金属製の成形型を利用して射出成形したものである。左右両側部には側部アーム５１がそれぞれ設けられる。アクチュエータ５０の下端部近傍には、アクチュエータ５０を板厚方向に貫通する複数のアーム挿通用貫通孔５２が左右方向に並んで形成される。各アーム挿通用貫通孔５２の直下には、各アーム挿通用貫通孔５２の下端を塞ぐ回転中心軸５３が形成される（図５参照）。隣り合うアーム挿通用貫通孔５２の間に位置する部分の下端部には、複数のカム部５４が設けられる（図４及び図６参照）。

アクチュエータ５０は、図１、図３に示すようにインシュレータ２０に対して略直交させた状態で、各アーム挿通用貫通孔５２に対応するコンタクト３０の押えアーム３４を挿入しつつ回転中心軸５３に支持凹部３５を係合し（図５参照）、さらに左右の側部アーム５１の基端部を左右の固定金具４０の支持面４１に載せることにより、コンタクト３０及び固定金具４０に支持される。

このように支持面４１によって側部アーム５１の基端部を支持すると、各コンタクト３０の支持凹部３５と対応する回転中心軸５３との係合関係が維持される。したがって、アクチュエータ５０はインシュレータ２０（ＦＰＣ６０の挿脱方向）に対して回転中心軸５３回りに回転可能になる。

コネクタ１０は前後方向と略平行な回路基板ＣＢ（図１の仮想線参照）の上面（回路形成面）に対して実装可能である。具体的には、各コンタクト３０のテール片３６を回路基板ＣＢ上の回路パターン（図示略）に塗布したはんだペーストに載せ、左右の固定金具４０のテール片４２を回路基板ＣＢ上の接地パターン（図示略）に塗布したはんだペーストに載せる。そして、リフロー炉などにおいて各はんだペーストを加熱溶融し、各テール片３６を上記回路パターンにはんだ付けし、各テール片４２を上記接地パターンにはんだ付けする。これにより、コネクタ１０の回路基板ＣＢへの実装は完了する。

図１及び図２に示すように、ＦＰＣ６０は、複数の薄膜材を互いに接着して構成した積層構造である。ＦＰＣ６０は、長手方向の両端部を構成しかつその他の部分に比べて硬い端部補強部材６１と、ＦＰＣ６０の延長方向に沿って直線的に延びかつ端部補強部材６１の下面まで延びる複数の回路パターン６２と、を備える。

ＦＰＣ６０（接続対象物）を接続するには、アクチュエータ５０を開位置まで回転させる。アクチュエータ５０を開位置まで回転させた後に、ケーブル挿入溝２１に対してＦＰＣ６０の後端部を前斜め上方から挿入する。アクチュエータ５０を閉位置まで前方に回転させると、側部アーム５１の固定金具４０側の面が支持面４１に接触する。アクチュエータ５０の各カム部５４がＦＰＣ６０の上面に面接触してＦＰＣ６０を下方に押圧する。したがって、ＦＰＣ６０の回路パターン６２が各コンタクト３０の接触アーム３１を下方に弾性変形させながら接触突部３２に対して確実に接触する（図７参照）。

複数の取付溝２２が形成されているインシュレータ２０の後面の構造について、より詳細に説明する。図８は、インシュレータ２０の後面の一部を拡大した拡大図である。

インシュレータ２０の後面（外面）には、底壁２３よりも上方で、幅広部２４が形成される。幅広部２４は、取付溝２２の少なくとも一部において、左右方向（底壁２３に平行な方向）に沿った後面上の溝幅よりも少なくとも一方向に広くなるように形成される。図４及び図８では、一例として、幅広部２４は、インシュレータ２０の後面に形成される複数の取付溝２２のうち、最左端に位置する取付溝２２の左周縁部から、最右端に位置する取付溝２２の右周縁部に至るまで、連続して形成される凹部である。幅広部２４の底面は、上下方向（底壁２３に垂直な方向）の位置が取付溝２２の底面と略同一であるように形成される。すなわち、幅広部２４は、底壁２３の上面と幅広部２４の底面とが一致するように、底壁２３上に形成される。図５又は図６に示すとおり、幅広部２４の上面は、アーム支持部３３より上方に位置する。図６では、一例として、幅広部２４の上面の上下方向位置は、テール片３６の上面の上下方向位置と略一致する。このように、幅広部２４は、全体として、左右方向に長辺を有し、上下方向に短辺を有する矩形状として、インシュレータ２０の後面に形成される（図４参照）。

コンタクト３０は、前述のとおり、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制するために、下地めっきが露出した領域Ｒ１を有する。コンタクト３０の下地めっきが露出した領域Ｒ１の少なくとも一部は、底壁２３に垂直な方向、すなわち上下方向に沿った幅広部２４の幅内に位置するのが好適である。一実施形態に係るコネクタ１０では、一例として、領域Ｒ１は、図５及び図８に示すテール片３６の一部の外面にわたる領域である。すなわち、領域Ｒ１では、図８に示すテール片３６の後面、図５に示すテール片３６の一方の側面、テール片３６の他方の側面、並びにテール片３６の領域Ｒ１に対応する部分の上面及び下面にわたって、全ての方向の外面が下地めっきにより形成される。

以上のような一実施形態に係るコネクタ１０は、インシュレータ２０の後面に形成された幅広部２４により、はんだ上がり及びフラックス上がり、特に毛細管現象によるはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能である。すなわち、取付溝２２の少なくとも一部において幅広部２４が形成されることで、当該一部では、コンタクト３０の表面に近接していた取付溝２２の内面が除去される。これにより、コンタクト３０の表面とインシュレータ２０の内面との間により大きな空隙が形成され、毛細管現象が抑制される。

はんだ及びフラックスに対する低濡れ性を示す下地めっきが露出する領域Ｒ１をコンタクト３０の外面に形成することで、コネクタ１０は、従来のはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制できる。

一実施形態に係るコネクタ１０は、幅広部２４の形成と、対応する領域Ｒ１における下地めっきの露出という２つの構成による相乗効果で、従来のコネクタと比べてはんだ上がり及びフラックス上がりをさらに抑制できる。これにより、コネクタ１０は、はんだ上がり及びフラックス上がりによって接触アーム３１が固まることを防止でき、接触アーム３１の弾性率の変化を抑止できる。すなわち、コネクタ１０は、コンタクト３０とＦＰＣ６０の回路パターン６２とをより確実に接触させることができ、接触不良などのコネクタ製品の不具合を防止できる。このように、コネクタ１０は、例えば低背化した任意のコネクタであっても、接続対象物との接触安定性を維持できる。同様に、コネクタ１０は、はんだ上がり及びフラックス上がりによって、はんだ及びフラックスが支持凹部３５及び回転中心軸５３の係合部において固まることを防止できる。すなわち、コネクタ１０は、安定したアクチュエータ５０の開閉操作を可能にする。

コネクタ１０は、幅広部２４の底面の上下方向位置が、取付溝２２の底面と略同一となることで、はんだ上がり及びフラックス上がりを取付溝２２の下端部で抑制することができる。すなわち、コネクタ１０は、より安定してはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制でき、コネクタ１０の回路基板ＣＢへの実装安定性を向上させることができる。

コネクタ１０は、幅広部２４の上面がアーム支持部３３より上方に位置することで、はんだ上がり及びフラックス上がりをさらに効果的に抑制できる。すなわち、コネクタ１０は、幅広部２４の上下幅をアーム支持部３３の上下幅よりも大きくすることで、毛細管現象が生じる領域を縮小し、毛細管現象によるはんだ上がり及びフラックス上がりをさらに効果的に抑制できる。

本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。

図９は、変形例に係るインシュレータ２０の後面の一部を拡大した、図８に対応する拡大図である。上記では図４に示すとおり、幅広部２４は、インシュレータ２０の後面の左端から右端にわたって連続して形成されるものとして説明したが、これに限定されない。幅広部２４は、取付溝２２の少なくとも一部において形成され、毛細管現象を抑制可能であれば、任意の形状で形成されてもよい。

例えば、図９では、幅広部２４は、取付溝２２ごとに形成される。隣り合う取付溝２２に形成された各幅広部２４は、左右方向に所定の間隔で離間する。一方で、幅広部２４の底面の上下方向位置は、取付溝２２の底面と略同一である。すなわち、幅広部２４は、底壁２３の上面と幅広部２４の底面とが一致するように、底壁２３上に形成される。このように、幅広部２４は、取付溝２２の下方において左右両縁部にわたるように取付溝２２ごとに形成される。

図８及び図９では、幅広部２４は、凹部であるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、幅広部２４は、インシュレータ２０の後面に開口として形成されてもよく、毛細管現象によるはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能な任意の形状であってよい。幅広部２４は、取付溝２２の溝幅よりも両方向に広いものとして説明したが、これに限定されず、左右方向のいずれか一方にのみ広くてもよい。

インシュレータ２０は、取付溝２２の底面と回路基板ＣＢとの間に位置する底壁２３を有するものとして説明したが、これに限定されない。コネクタ１０が幅広部２４により毛細管現象を抑制可能であれば、インシュレータ２０は、底壁２３を有さなくてもよい。

コネクタ１０は、幅広部２４が底壁２３よりも上方で形成されるものとして説明したが、これに限定されない。幅広部２４は、毛細管現象によるはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能であれば、取付溝２２から底壁２３にわたって形成されてもよい。すなわち、コネクタ１０は、幅広部２４の底面の上下方向位置が取付溝２２の底面と同一でなくてもよい。逆に、幅広部２４は、その底面の上下方向位置が取付溝２２の底面よりもさらに上方であるように形成されてもよい。

コネクタ１０は、幅広部２４の上面がアーム支持部３３より上方に位置するものとして説明したが、これに限定されない。コネクタ１０は、幅広部２４の上面が毛細管現象によるはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能な任意の位置にあるように形成されてもよい。

図８及び図９では、幅広部２４は、矩形状であるものとして説明したが、これに限定されない。幅広部２４は、毛細管現象によるはんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能であれば、任意の形状であってよい。幅広部２４は、取付溝２２の下方のみに形成されるものとして説明したがこれに限定されない。幅広部２４は、取付溝２２の下方から上方にわたって上下方向に広く形成されてもよい。

コネクタ１０では、コンタクト３０の下地めっきが露出した領域Ｒ１の少なくとも一部が、幅広部２４の上下幅内に位置するものとして説明したがこれに限定されない。領域Ｒ１は、はんだ上がり及びフラックス上がりを抑制可能であれば、コンタクト３０表面の任意の領域であってよい。例えば、領域Ｒ１は、幅広部２４よりも下方に位置し、底壁２３の上下幅内に位置するように形成されてもよい。

１０ コネクタ
２０ インシュレータ
２１ ケーブル挿入溝
２２ 取付溝
２３ 底壁
２４ 幅広部
３０ コンタクト
３１ 接触アーム
３２ 接触突部
３３ アーム支持部
３４ 押えアーム
３５ 支持凹部
３６ テール片（実装部）
３７ 係止突起
４０ 固定金具
４１ 支持面
４２ テール片
５０ アクチュエータ
５１ 側部アーム
５２ アーム挿通用貫通孔
５３ 回転中心軸
５４ カム部
６０ ＦＰＣ（接続対象物）
６１ 端部補強部材
６２ 回路パターン
ＣＢ 回路基板
Ｒ１ 領域

Claims (4)

1. はんだ付けにより回路基板上の回路パターンと接続される実装部を有するコンタクトと、
   前記コンタクトが挿入して取り付けられる取付溝を外面に有するインシュレータと、
   を備え、
   前記インシュレータは、前記取付溝の底面と下方に連続するように形成される底壁を有し、
   前記実装部は、前記外面の外側で前記底壁に隣接して配置され、
   前記取付溝の少なくとも一部は、前記底壁に平行な方向に沿った前記外面上の溝幅よりも少なくとも一方向に広い幅広部を有し、
   前記底壁に垂直な方向において、前記幅広部の底面は、前記取付溝の中央部よりも前記取付溝の底面側に位置し、
   前記幅広部は、前記インシュレータの前記外面において、前記底壁に平行な方向の一方の端部から他方の端部に至るまで連続して形成される凹部である、
   コネクタ。
2. 前記コンタクトの表面の一部は、下地めっきと、下地めっきに積層される表層めっきとにより形成され、
   前記コンタクトの前記下地めっきが露出した領域の少なくとも一部が、前記底壁に垂直な方向に沿った前記幅広部の幅内に位置する、
   請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記幅広部の底面は、前記底壁に垂直な方向における位置が前記取付溝の底面と略同一であるように形成される、
   請求項１又は２に記載のコネクタ。
4. 前記コンタクトは、
   接続対象物との接続時に弾性変形する接触アームと、
   前記接触アームを支持するアーム支持部と、を有し、
   前記幅広部の上面は、前記アーム支持部より上方に位置する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコネクタ。

Images