JP6732954B2 - 圧接コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、圧接コネクタに関するものである。
近年、電子機器の小型化の傾向が進んでおり、このような電子機器に内蔵される異なる基板同士を電気的に接続する方法として、圧接コネクタが用いられている。この圧接コネクタは、例えば、金属板を折り曲げることにより形成されており、一方の接続端子と他方の接続端子とを有しており、一方の接続端子と他方の接続端子との間は弾性を有しバネとして機能する。
圧接コネクタは、一方の基板の電極端子に圧接コネクタの一方の接続端子をハンダ等により電気的に接続し、圧接コネクタの他方の接続端子に他方の基板の電極端子を接触させる。これにより、一方の基板の電極端子と他方の基板の電極端子とを圧接コネクタを介し電気的に接続することができる。この際、圧接コネクタの他方の接続端子が他方の基板の電極端子により押され、圧接コネクタの一方の接続端子と他方の接続端子との間が縮むことによりバネの復元力が生じる。この復元力により、圧接コネクタの他方の接続端子が、他方の基板の電極端子を押すことにより、圧接コネクタの他方の接続端子と他方の基板の電極端子との接触を確実にすることができる。
特開2016−1583号公報 国際公開第2005/057734号パンフレット
ところで、他方の基板の電極端子が金等の酸化されにくい金属により形成されている場合には、上記のような圧接コネクタにより電気的に接続することが可能である。しかしながら、他方の基板の電極端子がアルミニウム等により形成されている場合には、電極端子の表面のアルミニウムは大気中の酸素により酸化され、絶縁性を有する酸化アルミニウムの酸化被膜が形成されている。このため、圧接コネクタの他方の接続端子を他方の基板のアルミニウムにより形成された電極端子に接触をさせても、表面には絶縁性を有する酸化被膜が形成されているため、電気的に接続されず、一方の基板の電極端子と他方の基板の電極端子とが電気的に接続されない場合がある。尚、このことは、他方の基板の電極端子がハンダ等により形成されている場合も同様である。
このため、圧接コネクタに接触する基板の電極端子がアルミニウム等の酸化されやすい金属材料により形成されている場合においても、確実に電気的な接続をすることのできる圧接コネクタが求められていた。
本実施の形態の一観点によれば、一方の側に形成された一方の接続端子部と、他方の側に形成された他方の接続端子部と、前記一方の接続端子部と前記他方の接続端子部との間に形成された弾性を有する螺旋形状の第1の弾性部と、を有し、前記一方の接続端子部、前記他方の接続端子部及び前記第1の弾性部は、導電性を有する金属製の材料により形成されており、前記他方の接続端子部は、平坦部と、前記平坦部の周囲に設けられた先端の尖った尖突起部と、を有し、前記尖突起部は、前記他方の接続端子部を折り曲げることにより形成されることを特徴とする。

開示の圧接コネクタによれば、圧接コネクタに接触する基板の電極端子が、アルミニウム等の酸化されやすい金属材料により形成されている場合においても、電気的な接続を確実にすることができる。
従来の圧接コネクタの斜視図 従来の圧接コネクタの側面図 圧接コネクタによる電極端子の接触の説明図(1) 圧接コネクタによる電極端子の接触の説明図(2) 本実施の形態における圧接コネクタの斜視図(1) 本実施の形態における圧接コネクタの斜視図(2) 本実施の形態における圧接コネクタの上面図 本実施の形態における圧接コネクタの底面図 本実施の形態における圧接コネクタの正面図 本実施の形態における圧接コネクタの背面図 本実施の形態における圧接コネクタの右側面図 本実施の形態における圧接コネクタの左側面図 本実施の形態における圧接コネクタの構造の説明図(1) 本実施の形態における圧接コネクタの構造の説明図(2) 本実施の形態における圧接コネクタによる接続の説明図(1) 本実施の形態における圧接コネクタによる接続の説明図(2) 本実施の形態における圧接コネクタによる接続の説明図(3) 本実施の形態における圧接コネクタによる接続の説明図(4) 本実施の形態における圧接コネクタによる接続の説明図(5) 本実施の形態における圧接コネクタの実装の説明図 本実施の形態における圧接コネクタの他方の接続端子部の説明図(1) 本実施の形態における圧接コネクタの他方の接続端子部の説明図(2)
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。尚、本願においては、X1−X2方向、Y1−Y2方向、Z1−Z2方向を相互に直交する方向とする。また、X1−X2方向及びY1−Y2方向を含む面をXY面と記載し、Y1−Y2方向及びZ1−Z2方向を含む面をYZ面と記載し、Z1−Z2方向及びX1−X2方向を含む面をZX面と記載する。
最初に、従来の圧接コネクタについて図1及び図2に基づきより詳細に説明する。この圧接コネクタは、図1及び図2に示されるように、一方の接続端子部910、他方の接続端子部920、一方の接続端子部910と他方の接続端子部920との間に設けられたバネ部930とを有している。圧接コネクタの一方の接続端子部910は一方の基板の電極端子にハンダ等により接続されており、他方の基板の電極端子が、圧接コネクタの他方の接続端子部920に接触することにより、一方の基板の電極端子と他方の基板の電極端子とが電気的に接続される。
このため、他方の接続端子部920には、凸状の接触部921が設けられている。この圧接コネクタは、金属板を打ち抜き加工した後、折り曲げることにより形成されており、他方の接続端子部920の接触部921は、金属板を裏から押し出すことにより形成されているため、他方の接続端子部920の接触部921の表面は曲面となっている。
ところで、他方の基板の電極端子が金等で形成されているか、表面に金メッキ等が施されている場合には、他方の基板の電極端子と圧接コネクタの他方の接続端子部920とを接触させることにより電気的に接続される。従って、上記の圧接コネクタを用いて、一方の基板の電極端子と他方の基板の電極端子とを電気的に接続することができる。しかしながら、図3に示すように、他方の基板120の電極端子121がアルミニウムにより形成されている場合には、電極端子121の表面のアルミニウムは大気中の酸素により酸化される。このように、表面のアルミニウムが酸化されると、絶縁性を有する酸化アルミニウムが形成され、この酸化アルミニウムが酸化被膜121aとなる。この場合、図3Aに示すように、他方の基板120の電極端子121に他方の接続端子部920の接触部921を接触させて、図3Bに示すように、他方の接続端子部920の接触部921により、他方の基板120の電極端子121を押しても、他方の基板120の電極端子121の表面に形成された酸化被膜121aを破ることはできない。即ち、他方の接続端子部920の接触部921を、他方の基板120の電極端子121の酸化被膜121aの下の内部のアルミニウムの金属部分121bと接触させることができない。このため、圧接コネクタの他方の接続端子部920と、他方の基板120の電極端子121とが電気的に接続されない。
(圧接コネクタ)
次に、本実施の形態における圧接コネクタについて、図4から図8に基づき説明する。尚、図4は、本実施の形態における圧接コネクタを正面側から見た斜視図であり、図5は、背面側から見た斜視図である。図6Aは、本実施の形態における圧接コネクタの上面図、図6Bは底面図、図7Aは正面図、図7Bは背面図、図8Aは右側面図、図8Bは左側面図である。
本実施の形態における圧接コネクタは、一方の側に設けられた一方の接続端子部10、他方の側に設けられた他方の接続端子部20、一方の接続端子部10と他方の接続端子部20とを接続する第1のバネ部30を有している。また、他方の接続端子部20の裏側には、平坦支持部40が設けられており、平坦支持部40と一方の接続端子部10とは第2のバネ部50により接続されている。この圧接コネクタは、導電性を有する材料により形成されている。具体的には、金属板を打ち抜き加工した後、折り曲げることにより形成されており、この金属板の厚さは、例えば、約100μmである。
一方の接続端子部10は、不図示の一方の基板の電極端子にハンダ等により接続される面が、略平坦となるように形成されており、一辺が約1.4mmの略正方形の形状で形成されている。図面に示されるように、一方の接続端子部10は、不図示の一方の基板の電極端子に接続される面が、XY面と平行となるように略平坦に形成されている。
第1のバネ部30は、一方の接続端子部10より他方の接続端子部20まで矩形の螺旋形状により形成されている。具体的には、第1のバネ部30には、XY面と平行な一方の接続端子部10に対し、下側折り曲げ部11においてZ1方向に略直角に折り曲げることにより、ZX面に平行な第1の側面部31が形成されている。また、第1の側面部31に対し第1の折り曲げ部32においてY2方向に略直角に折り曲げることにより第2の側面部33が形成されている。また、第2の側面部33に対し第2の折り曲げ部34においてX2方向に略直角に折り曲げることにより第3の側面部35が形成されている。また、第3の側面部35に対し第3の折り曲げ部36においてY1方向に略直角に折り曲げることにより第4の側面部37が形成されている。
従って、第1のバネ部30は、第1の側面部31、第1の折り曲げ部32、第2の側面部33、第2の折り曲げ部34、第3の側面部35、第3の折り曲げ部36、第4の側面部37により形成されており、Z1−Z2方向に伸縮するバネ性を有している。尚、第1のバネ部30における第1の側面部31、第2の側面部33、第3の側面部35、第4の側面部37の金属板の面は、Z1−Z2方向と略平行である。
他方の接続端子部20は、第4の側面部37に対し上部折り曲げ部38においてX1方向に略直角に折り曲げることにより形成されており、全体が、XY面に略平行に形成されている。このため、第1のバネ部30は、一方の接続端子部10と他方の接続端子部20との間が伸縮する方向においてバネ性を有している。本願においては、第1のバネ部30を第1の弾性部と記載する場合がある。
他方の接続端子部20は、不図示の他方の基板の電極端子と接触し電気的に接続されるものであり、円形の形状の一部となる平坦部21と平坦部21の周囲に設けられた第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24を有している。平坦部21は、一方の接続端子部10と略平行となるように形成されている。また、第1の突起部22の先端22a、第2の突起部23の先端23a、第3の突起部24の先端24aは尖っている。このように、第1の突起部22の先端22a、第2の突起部23の先端23a、第3の突起部24の先端24aを尖らせることにより、先端22a、23a及び24aにより、他方の基板のアルミニウムにより形成された電極端子の表面の酸化被膜を破ることができる。これにより、内部の酸化されていない金属アルミニウムと、第1の突起部22、第2の突起部23及び第3の突起部24のうちのいずれか、または全てと接触させることができ、他方の接続端子部20と、不図示の他方の基板の電極端子とを電気的に接続することができる。
また、図9及び図10にも示されるように、第2のバネ部50は、一方の接続端子部10より平坦支持部40まで、矩形の螺旋形状により形成されている。尚、図9は、図8Bにおいて、一点鎖線8A−8Bにおいて切断し、他方の接続端子部20を取り除いた状態の上面図であり、図10は、この状態の斜視図である。
具体的には、第2のバネ部50には、XY面と平行な一方の接続端子部10に対し、下側折り曲げ部12においてZ1方向に略直角に折り曲げることにより、ZX面に平行な第1の側面部51が形成されている。また、第1の側面部51に対し第1の折り曲げ部52においてY1方向に略直角に折り曲げることにより第2の側面部53が形成されている。また、第2の側面部53に対し第2の折り曲げ部54においてX1方向に略直角に折り曲げることにより第3の側面部55が形成されている。また、第3の側面部55に対し第3の折り曲げ部56においてY2方向に略直角に折り曲げることにより第4の側面部57が形成されている。また、第4の側面部57に対し第4の折り曲げ部58においてX2方向に略直角に折り曲げることにより第5の側面部59が形成されている。
従って、第2のバネ部50は、第1の側面部51、第1の折り曲げ部52、第2の側面部53、第2の折り曲げ部54、第3の側面部55、第3の折り曲げ部56、第4の側面部57、第4の折り曲げ部58、第5の側面部59により形成されており、Z1−Z2方向に伸縮するバネ性を有している。尚、第2のバネ部50における第1の側面部51、第2の側面部53、第3の側面部55、第4の側面部57、第5の側面部59の金属板の面は、Z1−Z2方向と平行となっている。
平坦支持部40は、第5の側面部59に対し上部折り曲げ部41においてY1方向に略直角に折り曲げることにより形成されており、全体がXY面に略平行に形成されている。平坦支持部40は、他方の接続端子部20の裏側、即ち、一方の接続端子部10の側となるZ2方向の側に形成されており、平坦支持部40と他方の接続端子部20の平坦部21とは略平行となるように形成されている。従って、第2のバネ部50は、一方の接続端子部10と平坦支持部40との間が伸縮する方向、即ち、一方の接続端子部10と他方の接続端子部20との間が伸縮する方向にバネ性を有している。本願においては、第2のバネ部50を第2の弾性部と記載する場合がある。
(圧接コネクタによる接続)
次に、本実施の形態における圧接コネクタによる基板と基板の接続について、図11から図13に基づき説明する。尚、図11から図13における圧接コネクタの断面は、図6における一点鎖線6A−6Bにおいて切断した断面に対応している。
最初に、図11に示すように、一方の基板110の電極端子111に、本実施の形態における圧接コネクタの一方の接続端子部10をハンダ等により接続し固定する。
次に、図12に示すように、本実施の形態における圧接コネクタの他方の接続端子部20の第1の突起部22等に他方の基板120の電極端子121を接触させて、他方の基板120を他方の接続端子部20の側に押す。このように他方の基板120により他方の接続端子部20が押されると、最初に、第1のバネ部30が変形し、他方の接続端子部20は一方の接続端子部10の側に動き、他方の接続端子部20と一方の接続端子部10との間が狭くなる。これにより、他方の接続端子部20は他方の接続端子部20の裏面に設けられている平坦支持部40と接触し、他方の接続端子部20により平坦支持部40は一方の接続端子部10の側に押されるため、第2のバネ部50も変形する。
更に、図13に示すように、他方の基板120を圧接コネクタの他方の接続端子部20の側に押す。これにより、第1のバネ部30及び第2のバネ部50が、更に変形し、他方の接続端子部20は裏面が平坦支持部40と接触している状態のまま一方の接続端子部10の側に動き、他方の接続端子部20と一方の接続端子部10との間が狭くなる。
この際、圧接コネクタの他方の接続端子部20の第1の突起部22の先端22a、第2の突起部23の先端23a、第3の突起部24の先端24aの各々が、他方の基板120の電極端子121の表面に形成されている酸化被膜を破る。これにより、圧接コネクタの他方の接続端子部20と、他方の基板120の電極端子121とを電気的に接続することができる。
具体的には、最初に、図14Aに示されるように、圧接コネクタの他方の接続端子部20の第1の突起部22の先端22a等が、他方の基板120の電極端子121の表面に形成された酸化被膜121aと接触し、他方の基板120により押され力が加わる。これにより、図14Bに示すように、尖った第1の突起部22の先端22aが、他方の基板120の電極端子121の表面に形成された酸化被膜121aを破り、内部のアルミニウムの金属部分121bと接触する。このようにして、他方の基板120の電極端子121の内部の金属部分121bと、圧接コネクタの他方の接続端子部20の第1の突起部22の先端22a等とが接触し、他方の基板120の電極端子121と圧接コネクタの他方の接続端子部20とが電気的に接続される。従って、本実施の形態における圧接コネクタは、他方の基板120の電極端子121の表面に絶縁性を有する酸化被膜が形成されている場合であっても、一方の基板110の電極端子111と他方の基板120の電極端子121とを電気的に接続することができる。
本実施の形態においては、他方の基板120により圧接コネクタの他方の接続端子部20が押されると、第1のバネ部30及び第2のバネ部50が変形するため、第1のバネ部30及び第2のバネ部50において復元力が生じる。この復元力は他方の接続端子部20が、他方の基板120の電極端子121を押す方向に働く。本実施の形態における圧接コネクタは、第2のバネ部50及び平坦支持部40が設けられていない構造、即ち、一方の接続端子部10、他方の接続端子部20、第1のバネ部30により形成されてるものであってもよい。しかしながら、強い復元力を得るためには、平坦支持部40及び第2のバネ部50も設けられている構造のものが好ましい。
また、本実施の形態における圧接コネクタは、他方の接続端子部20の平坦部21は、外観形状が円形の一部となるように形成されており、中央部分は略平坦に形成されている。これは、本実施の形態における圧接コネクタを実装する際には、図15に示されるように、ノズル吸着により実装されるからである。即ち、他方の接続端子部20の平坦部21がノズル吸着の際のノズル吸着部となりノズル吸着される。ノズル吸着では、細長い円筒状のノズル130が用いられ、円筒状のノズル130の内部の空洞部分を減圧することにより、ノズル130の先端部に、本実施の形態における圧接コネクタの他方の接続端子部20の平坦部21の表面を吸着させる。
また、本実施の形態における圧接コネクタは、他方の接続端子部20における突起部が3つ以上設けられている。これは、他方の基板120の電極端子121を3点以上で安定的に支持するためである。尚、突起部の数が増えると、他方の基板120の電極端子121に接触する部分は増えるが、その分各々の突起部の先端に加わる力が分散するため、力が分散されることを避けるためには、突起部の数は少ない方が好ましく、よって、突起部の数は、3つが好ましい。
また、本実施の形態においては、第1の突起部22、第2の突起部23及び第3の突起部24のすべての先端22a、23a及び24aが尖っていることが好ましいが、このうちの少なくとも1つの先端22a、23a及び24aが尖っているものであってもよい。
また、他方の接続端子部20に突起部を3つ設ける場合には、各々の突起部の間隔は、等間隔であることが好ましいが、他方の接続端子部20は、上部折り曲げ部38と接続されているため、等間隔には形成することができない場合がある。このため、図16に示すように、第1の突起部22の先端22aと第2の突起部23の先端23aの間隔Laと、第2の突起部23の先端23aと第3の突起部24の先端24aの間隔Lbとが等しくなるように形成されている。また、他方の接続端子部20の平坦部21は円の一部により形成されているが、この円の中心21aと第1の突起部22の先端22aを結ぶ線と、中心21aと第2の突起部23の先端23aを結ぶ線とのなす角度θaが90°以上となるように形成されている。同様に、中心21aと第2の突起部23の先端23aを結ぶ線と、中心21aと第3の突起部24の先端24aを結ぶ線とのなす角度θbが90°以上となるように形成されている。尚、本実施の形態においては、角度θaと角度θbとは等しい。
また、図17に示すように、他方の接続端子部20の平坦部21の周囲には、平坦部21の周囲をZ1方向に約45°の角度で曲げることにより周囲補強部25が形成されている。このような周囲補強部25は、他方の接続端子部20の平坦部21の周囲に設けられた第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24の形状を維持するために設けられている。具体的には、他方の基板120の電極端子121により、第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24に力が加えられても、周囲補強部25が形成されているため、第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24の形状の変形が抑制される。従って、周囲補強部25は、第1の突起部22と第2の突起部23との間、及び、第2の突起部23と第3の突起部24との間に設けられている。このように、周囲補強部25は、第1の突起部22と第2の突起部23との間、及び、第2の突起部23と第3の突起部24との間をつないでいる。
また、3つの突起部、即ち、第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24により形成される三角形の面積が最大になるよう配置されていてもよい。
第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24は、周囲補強部25と同時に絞り加工により折り曲げられることにより形成されている。図17では、他方の接続端子部20の平坦部21の面と、曲げられている第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24とのなす角度φは約45°となる場合を示しているが、他方の接続端子部20の平坦部21の面と、曲げられている第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24とのなす角度φは30°以上60°以下であることが好ましい。言い換えるならば、第1の突起部22、第2の突起部23、第3の突起部24は、平坦部21に対し、30°以上60°以下の角度で起き上がっていることが好ましい。
上記においては、他方の基板120の電極端子121がアルミニウムにより形成されている場合について説明したが、他方の基板120の電極端子121がハンダにより形成されている場合についても同様である。
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
尚、本国際出願は、2017年1月13日に出願した日本国特許出願第2017−004635号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容は本国際出願に援用する。
10 一方の接続端子部
20 他方の接続端子部
21 平坦部
22 第1の突起部
22a 先端
23 第2の突起部
23a 先端
24 第3の突起部
24a 先端
25 周囲補強部
30 第1のバネ部
40 平坦支持部
50 第2のバネ部
110 一方の基板
111 電極端子
120 他方の基板
121 電極端子
121a 酸化被膜

Claims (14)

  1. 一方の側に形成された一方の接続端子部と、
    他方の側に形成された他方の接続端子部と、
    前記一方の接続端子部と前記他方の接続端子部との間に形成された弾性を有する螺旋形状の第1の弾性部と、
    を有し、
    前記一方の接続端子部、前記他方の接続端子部及び前記第1の弾性部は、導電性を有する金属製の材料により形成されており、
    前記他方の接続端子部は、
    平坦部と、
    前記平坦部の周囲に設けられた先端の尖った尖突起部と、
    を有し、
    前記尖突起部は、前記他方の接続端子部を折り曲げることにより形成されることを特徴とする圧接コネクタ。
  2. 前記平坦部の周囲における端部には複数の突起部が設けられ、そのうちの少なくとも1つが前記尖突起部であることを特徴とする請求項1に記載の圧接コネクタ。
  3. 前記突起部は、前記平坦部の周囲に3つ設けられていることを特徴とする請求項2に記載の圧接コネクタ。
  4. 前記3つの突起部は、第1の突起部、第2の突起部、第3の突起部であって、
    前記第1の突起部と前記第2の突起部との間隔と、前記第2の突起部と前記第3の突起部との間隔は等しいことを特徴とする請求項3に記載の圧接コネクタ。
  5. 前記平坦部に設けられた前記3つの突起部により形成される三角形の面積が最大になるよう配置されたことを特徴とする請求項3に記載の圧接コネクタ。
  6. 前記一方の接続端子部は基板に固定され、前記他方の接続端子部は前記突起部により電気部品に当接することを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の圧接コネクタ。
  7. 前記平坦部の周囲には、各々の前記突起部の間をつなぐ周囲補強部が設けられていることを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の圧接コネクタ。
  8. 前記周囲補強部は絞り加工により形成されていることを特徴とする請求項7に記載の圧接コネクタ。
  9. 前記尖突起部は、前記平坦部の周囲に3つ設けられてい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圧接コネクタ。
  10. 前記平坦部の形状は、円の一部により形成されてい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圧接コネクタ。
  11. 前記平坦部は、前記圧接コネクタをノズル吸着する際のノズル吸着部であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の圧接コネクタ。
  12. 前記平坦部に対し前記尖突起部の起き上がっている角度は、30°以上60°以下であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の圧接コネクタ。
  13. 前記他方の接続端子部の前記一方の接続端子部の側に設けられた平坦支持部と、
    前記平坦支持部と前記一方の接続端子部との間に形成された弾性を有する螺旋形状の第2の弾性部と、
    を有することを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の圧接コネクタ。
  14. 前記圧接コネクタは、1枚の金属板を打ち抜き、折り曲げることにより、形成されていることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の圧接コネクタ。
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