JP7175442B2 - コンタクト部材 - Google Patents

Description

本発明は、コンタクト部材に関する。

特許文献１には、コンデンサの機能を有するコンタクト部材が開示されている。特許文献１の図１に示すように、コンタクト部材１は、ベース部材２と、絶縁層３と、接触部材４と、からなる。ベース部材２は、銅合金の薄板をプレス加工などにより折り曲げて形成される。絶縁層３は、ベース部材２の表面に形成された薄膜であって、エポキシ系樹脂からなり、ベース部材２と接触部材４とを絶縁する。また、接触部材４は、絶縁層３の上に形成された薄膜であって、ＮｉにＡｇコーティングのインクペーストからなり、導電性を有している。

絶縁層３および接触部材４は、ベース部材２の延出部２ｄと突出部２ｅとを覆うように形成されている。このように構成されたコンタクト部材１は、ベース部材２および接触部材４を平行な電極板とし、絶縁層３を誘電体とするコンデンサとして機能するようになっている。

特開２０１１－９６６０１号公報

上述したようなコンタクト部材は、例えば導体パターンが形成されたプリント基板に実装されて用いられる。このようなコンタクト部材を利用すれば、プリント基板のアースパターンと、グランド電位を有する筐体等の一部とを電気的に接続することにより、ノイズ対策などを図ることができる。

しかしながら、このようなコンタクト部材の導体部分には、導体の断面積および長さに依って決定される抵抗成分の他に、寄生的な誘導成分も発生する。この誘導成分によってコンタクト部材のインピーダンスが所望の周波数帯域で大きくなる場合、ノイズ対策の効果が十分に発揮されないことが考えられる。

また、コンタクト部材の構造によっては、寄生的な容量成分が上述した誘導成分に対して電気的に並列に発生する。この場合、コンタクト部材のインピーダンスが共振周波数にて極大になることが知られている。この共振周波数と上述の所望の周波数帯域とが一致する場合、ノイズ対策の効果が更に小さくなることが知られている。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、所望の周波数帯域においてインピーダンスを、導電部材に含まれる誘導成分のインピーダンスよりも小さくすることができるコンタクト部材を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るコンタクト部材は、導体によって形成され、二つの導電性部材間を電気的に接続する導電部と、導電部の寄生成分に対して電気的に並列に接続されたコンデンサである蓄電部と、を備え、蓄電部の静電容量は、導電部の寄生成分とからなる等価回路の共振周波数が、所望の周波数帯域の下限値より低くなるように設定されている。

これにより、コンタクト部材の蓄電部は、導電部の寄生成分とからなる等価回路の共振周波数が、所望の周波数帯域の下限値より低くなるように設けられている。よって、所望の周波数帯域においてコンタクト部材のインピーダンスを、導電部に含まれる誘導成分のインピーダンスよりも小さくすることができる。

本発明の第一実施形態に係るコンタクト部材の概要を示す縦断面図であり、コンタクト部材がプリント基板に実装された状態を示す図である。 図１に示すコンタクト部材が、プリント基板と筐体とを電気的に接続した状態を示す図である。 図１に示すコンタクト部材の蓄電部と寄生成分とからなる等価回路を示す図である。 図１に示すコンタクト部材のインピーダンスを示す図である。 本発明の第二実施形態に係るコンタクト部材の概要を示す縦断面図である。 図５に示すコンタクト部材のインピーダンスを示す図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態に係るコンタクト部材について図面を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１および図２における上側および下側をそれぞれコンタクト部材１の上方および下方として説明する。

コンタクト部材１は、二つの導電性部材間を電気的に接続するものである。導電性部材は、導電性を有する部材であり、第一の導電性部材は、導体パターン(図示なし)が形成されたプリント基板２である。導体パターンは、交流回路（例えば高周波回路）である。第二の導電性部材は、プリント基板２を収納し、グランド電位を有する筐体３である。

コンタクト部材１は、プリント基板２に発生するノイズを筐体３に逃がす役割を有する。コンタクト部材１は、図１および図２に示すように、導電部１０およびチップ形のコンデンサである蓄電部２０を備えている。

導電部１０は、導体によって形成され、二つの導電性部材間を電気的に接続するものである。導体は、電気導電体であり、本実施形態においては銅合金である。導電部１０は、導体の薄板をプレス加工等により折り曲げられて形成されている。導電部１０は、断面Ｓ字状に形成されている。なお、前記導電部１０を構成する導体は、二つの導電性部材間に所定の導通性を与える電気的に接続するものであれば良く、例えばステンレス等の金属一般を利用し得る。

導電部１０は、第一接続部１１、弾性部１２、第二接続部１３および第三接続部１４を備えている。第一接続部１１、弾性部１２、第二接続部１３および第三接続部１４は、一体的に形成されている。

第一接続部１１は、導電部１０の底部に設けられ、下面において、導体パターンと電気的に接続される部位である。また、第一接続部１１は、上面において、蓄電部２０における第一の外部電極２１と電気的に接続される。プリント基板２が筐体３に収納されていない状態において、第一接続部１１と、プリント基板２および蓄電部２０とが、はんだによって固定される。

弾性部１２は、プリント基板２と筐体３とが電気的に接続された際に弾性変形するものである。弾性部１２は、導電部１０の上下方向の長さが変化するように弾性変形する。弾性部１２は、具体的には、プリント基板２が筐体３に収納される場合に、プリント基板２と筐体３の内側面との隙間に応じて、導電部１０の上下方向長さが短くなるように弾性変形する（図２参照）。

第二接続部１３は、弾性部１２が弾性変形することにより、蓄電部２０における第二の外部電極２２と電気的に接続される部位である。第二接続部１３は、第一接続部１１より上方の部位に設けられている。上述したように導電部１０が弾性変形することにより、第二接続部１３と第二の外部電極２２とが接触して電気的に接続される（図２参照）。

第三接続部１４は、導電部１０の天井部に設けられ、プリント基板２が筐体３に収納される場合に、筐体３の内側面と電気的に接続される部位である。また、導電部１０は、案内部１５をさらに備えている。

案内部１５は、弾性部１２が弾性変形する方向を案内するものである。案内部１５は、第一接続部１１から連続して上下方向に沿って延びるように設けられている。案内部１５は、弾性部１２および第二接続部１３と隙間を有するように形成されている。

また、導電部１０は、寄生成分１６を有している。寄生成分１６は、導電部１０の構造によって導電部１０が発現する電気的な成分である。寄生成分１６は、図３に示すように、抵抗成分１６ａ、誘導成分１６ｂ（インダクタンス成分）および容量成分１６ｃ（キャパシタンス成分）を備えている。

導電部１０は、抵抗成分１６ａおよび誘導成分１６ｂを、抵抗成分１６ａと誘導成分１６ｂとが電気的に直列に接続された状態で有している。また導電部１０は、容量成分１６ｃを、抵抗成分１６ａおよび誘導成分１６ｂに対して電気的に並列に接続された状態で有している。容量成分１６ｃは、弾性部１２および第二接続部１３と、案内部１５との隙間によって形成される。

蓄電部２０は、導電部１０の寄生成分１６に対して電気的に並列に接続されたコンデンサである。蓄電部２０は、チップ形の積層セラミックコンデンサである。蓄電部２０は、弾性部１２が弾性変形することにより、寄生成分１６に対して電気的に並列に接続される。上述したように弾性部１２が弾性変形した場合、各外部電極２１，２２が各接続部１１，１３にそれぞれ接触するため、蓄電部２０が第一接続部１１および第二接続部１３に電気的に接続される（図２参照）。換言すれば、第一接続部１１と第二接続部１３とが蓄電部２０を介して電気的に接続される。

この場合、蓄電部２０は、図３に示すように、抵抗成分１６ａおよび誘導成分１６ｂに対して電気的に並列に接続される。また、蓄電部２０は、容量成分１６ｃに対して電気的に並列に接続される。蓄電部２０の静電容量は、蓄電部２０と寄生成分１６とからなる等価回路ＥＣの共振周波数ｆｒが、所望の周波数帯域ｆｂの下限値より低くなるように設定されている。

等価回路ＥＣの共振周波数ｆｒは、数式（１）によって示される。Ｌは、誘導成分１６ｂのインダクタンスである。Ｃｓは、容量成分１６ｃの静電容量である。Ｃｐは、蓄電部２０の静電容量である。また、蓄電部２０の静電容量は、容量成分１６ｃの静電容量より大きくなるように設定されている。

所望の周波数帯域ｆｂは、プリント基板２が使用される環境で用いられる周波数帯域である。所望の周波数帯域ｆｂは、具体的には、５３０ｋＨｚ～１６０５ｋＨｚや、７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚである。

このように、蓄電部２０の静電容量が設定されることにより、図４の実線にて示すように、所望の周波数帯域ｆｂにおいて、コンタクト部材１のインピーダンスＺは小さくなる。インピーダンスＺは、式（２）によって示される。Ｒは、抵抗成分１６ａの抵抗値である。ωは、角周波数である。

なお、コンタクト部材１が蓄電部２０を備えない場合、共振周波数ｆｒは高くなることが考えられる。この場合において、図４の一点鎖線にて示すように、共振周波数ｆｒが所望の周波数帯域ｆｂに含まれるとき、所望の周波数帯域ｆｂにおいてコンタクト部材１のインピーダンスＺは極大となる。これに対して、蓄電部２０は、所望の周波数帯域ｆｂにおいて、コンタクト部材１のインピーダンスＺが小さくなるように設けられている。

本第一実施形態によれば、コンタクト部材１は、導体によって形成され、プリント基板２と筐体３とを電気的に接続する導電部１０と、導電部１０の寄生成分１６に対して電気的に並列に接続されたコンデンサである蓄電部２０と、を備えている。蓄電部２０の静電容量は、蓄電部２０と寄生成分１６とからなる等価回路ＥＣの共振周波数ｆｒが、所望の周波数帯域ｆｂの下限値より低くなるように設定されている。

これにより、コンタクト部材１の蓄電部２０は、導電部１０の寄生成分１６とからなる等価回路ＥＣの共振周波数ｆｒが、所望の周波数帯域ｆｂの下限値より低くなるように設けられている。よって、上述の所望の周波数帯域ｆｂにおいてコンタクト部材１のインピーダンスＺを、導電部１０に含まれる誘導成分１６ｂのインピーダンスよりも小さくすることができる。

また、導電部１０の寄生成分１６は、容量成分１６ｃを備えている。蓄電部２０の静電容量は、容量成分１６ｃの静電容量より大きくなるように設定されている。
これにより、所望の周波数帯域ｆｂにおいてコンタクト部材１のインピーダンスＺを、確実に小さくすることができる。

また、導電部１０は、プリント基板２と筐体３とが電気的に接続された際に弾性変形する弾性部１２を備えている。蓄電部２０は、弾性部１２が弾性変形することにより寄生成分１６に対して電気的に並列に接続される。

これにより、コンタクト部材１をプリント基板２に実装される前に、蓄電部２０における二つの外部電極２１，２２の一方のみを導電部１０に接続しておけば良いため、予め二つの外部電極２１，２２の両方を導電部１０に接続する場合に比べて、コンタクト部材１を簡便に製造することができる。

また、蓄電部２０は、チップ形のコンデンサである。
これにより、コンタクト部材１の小型化を図ることができる。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態に係るコンタクト部材１について、主として上述した第一実施形態のコンタクト部材１と異なる部分を、図５を用いて説明する。本第二実施形態の導電部１１０は、第四接続部１１７および第五接続部１１８を備えている。

第四接続部１１７は、第一接続部１１より上方にて、弾性部１２に隣接して設けられている。第五接続部１１８は、第四接続部１１７より上方の位置に設けられている。プリント基板２が筐体３に収納されていない状態において、第四接続部１１７は、蓄電部２０における第一の外部電極２１にはんだによって固定される。また、プリント基板２が筐体３に収納されていない状態において、第五接続部１１８は、蓄電部２０における第二の外部電極２２にはんだによって固定される。このように、本第二実施形態において、第一接続部１１および第二接続部１３には、蓄電部２０が接続されない。

また、本第二実施形態において、導電部１１０は、案内部１５を備えない。これにより、導電部１１０の寄生成分１６は、容量成分１６ｃを有さない。この場合、コンタクト部材１のインピーダンスＺは、図６の一点鎖線に示すように、共振点が現れずに、周波数に比例して増加する。

なお、上述した各実施形態において、コンタクト部材の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、導電部１０，１１０は、弾性部１２を備えなくても良い。

また、上述した各実施形態において、第一接続部１１、第四接続部１１７および第五接続部１１８と蓄電部２０とは、はんだにてそれぞれ固定されているが、これに代えて、第一接続部１１、第四接続部１１７および第五接続部１１８と蓄電部２０とを、導電性接着剤や溶接を用いて固定しても良い。

また、上述した各実施形態において、導電性部材は、プリント基板２および筐体３であるが、これに代えて、ヒートシンクとしてもよい。この場合、コンタクト部材１がプリント基板２とヒートシンクとを電気的に接続しても良い。また、コンタクト部材１がプリント基板２と、このプリント基板２とは別に設けられたプリント基板２とを電気的に接続しても良い。

また、上述した第一実施形態において、蓄電部２０における第一の外部電極２１が第一接続部１１に固定されているが、これに代えて、第一の外部電極２１を第一接続部１１に固定せずに、第二の外部電極２２を第二接続部１３に固定しても良い。

また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、導電部１０，１１０の材質および形状、各接続部１１，１３，１４，１１７，１１８の導電部１０，１１０における位置、大きさおよび導電部１０，１１０に占める範囲、蓄電部２０の種類および形状、導電性部材の種類、並びに、導電性部材の材質および形状を変更しても良い。

１…コンタクト部材、２…プリント基板（導電性部材）、３…筐体（導電性部材）、１０…導電部、１２…弾性部、１６…寄生成分、１６ｃ…容量成分、２０…蓄電部、ＥＣ…等価回路、ｆｂ…所望の周波数帯域、ｆｒ…共振周波数。

Claims (4)

1. 導体によって形成され、二つの導電性部材間を電気的に接続する導電部と、
   前記導電部の寄生成分に対して電気的に並列に接続されたコンデンサである蓄電部と、を備え、
   前記蓄電部の静電容量は、前記蓄電部と前記寄生成分とからなる等価回路の共振周波数が、所望の周波数帯域の下限値より低くなるように設定されているコンタクト部材。
2. 前記寄生成分は、容量成分を備え、
   前記蓄電部の静電容量は、前記容量成分の静電容量より大きくなるように設定されている請求項１に記載のコンタクト部材。
3. 前記導電部は、前記二つの導電性部材間が電気的に接続された際に弾性変形する弾性部を備え、
   前記蓄電部は、前記弾性部が弾性変形することにより、前記寄生成分に対して電気的に並列に接続される請求項１または請求項２に記載のコンタクト部材。
4. 前記蓄電部は、チップ形のコンデンサである請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のコンタクト部材。

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