以下、図面を参照し、本発明のコネクタ構造の実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまで一例であり、本発明のコネクタ構造は、以下の実施形態に限定されない。
コネクタ構造1は、図1~図4に示されるように、第1基板2と、第1基板2に接続され、第1コンタクト31を有する第1コネクタ3と、第1コンタクト31に接触する第2コンタクト41を有し、第1コネクタ3に向かって、第1基板2に対して垂直な方向で嵌合される第2コネクタ4とを有している。また、コネクタ構造1は、本実施形態では、図1~図4に示されるように、第2コネクタ4が接続された第2基板5を有している。
本実施形態のコネクタ構造1は、図3および図4に示されるように、第1コネクタ3と第2コネクタ4とが第1基板2に対して垂直な方向に嵌合して、第1基板2と第2基板5とが接続される垂直嵌合式の基板対基板接続用のコネクタ構造として示されている。より具体的には、コネクタ構造1は、第1コネクタ3と第2コネクタ4とが接続されたときに、第1基板2と第2基板5とが互いに水平な状態(略面一となる状態)で配置される。なお、本明細書において、第1基板2に対して垂直な方向、すなわち第1基板2の厚さ方向(第1コネクタ3と第2コネクタ4との間の嵌合方向)を第1方向D1と呼ぶ。また、第1コネクタ3が設けられた第1基板2の端縁E1と第2コネクタ4が設けられた第2基板5の端縁E2とが対向する方向を第2方向D2と呼ぶ。また、第1方向D1と第2方向D2とに垂直な方向(第1コネクタ3および第2コネクタ4の幅方向)を第3方向D3と呼ぶ。
第1基板2および第2基板5は、本実施形態では、図1に示されるように、液晶表示装置など、バックライトを用いた表示装置のバックライトユニットに設けられる基板である。本実施形態では、バックライトユニットのバックライトシャーシBの中央に第1基板2が設けられ、第1基板2に複数の第2基板5が第1コネクタ3および第2コネクタ4を介して接続されている。第1基板2および第2基板5はそれぞれバックライトシャーシBに固定される。第1基板2は、バックライトシャーシBに対して表示装置の縦方向(短手方向)に沿って延び、第2基板5は、バックライトシャーシBに対して表示装置の横方向(長手方向)に沿って延びている。第2基板5は、長手方向に沿って複数のLEDが設けられている。なお、コネクタ構造1は、図示する構造以外の構造に適用されてもよい。たとえば、コネクタ構造1は、第1コネクタ3と第2コネクタ4とが垂直に嵌合するものであれば、バックライトユニット以外の用途に適用されていてもよいし、第2コネクタ4が基板に接続されないコネクタであってもよい。
第1基板2は、第1コネクタ3が接続される基板である。第1基板2の材料は特に限定されないが、本実施形態では、アルミニウム等の金属製の回路基板が用いられている。第1基板2の一方の面(以下、表面という)2aには、図2に示されるように、複数のコンタクトパッドCPが設けられ、コンタクトパッドCPの位置において第1コンタクト31が半田接続により第1基板2に固定されている。
第1基板2は、図2に示されるように、第1基板2の端縁E1に切欠部Nを有している。切欠部Nは、後述する第1コネクタ3の第1ハウジング部32を配置できる大きさで切り欠かれている。切欠部Nによって形成される、切欠部Nの内側の空間S(図2参照)に、第1ハウジング部32が配置される。切欠部Nの形状は、第1ハウジング部32を配置することができれば、特に限定されない。本実施形態では、切欠部Nは、第1コネクタ3が取り付けられた第1基板2の端縁E1において、矩形状に切り欠かれた部位である。切欠部Nは、図2に示されるように、第1基板2の端縁E1と略平行に第3方向D3に沿って延びる第1端面F1と、第1基板2の端縁E1および第1端面F1に対して垂直な方向(第2方向D2)に沿って延びる第2端面F2および第3端面F3とを有している。本実施形態では、切欠部Nの内側の空間Sは、第1端面F1、第2端面F2および第3端面F3によって画定される。なお、第1基板2の表面2aおよび第1基板2の他方の面(以下、単に裏面という)2bは、絶縁性材料によって被覆されている。切欠部Nは、第1基板2をカットすることにより形成され、切欠部Nの第1端面F1、第2端面F2および第3端面F3は切断面となり絶縁されておらず、導電性を有する金属母材が露出している。後述するように、第1コンタクト31は、第1端面F1において、第1方向D1で第1基板2の表面2aから離れるように延びていることにより、第1コンタクト31と第1端面F1とが接触することによって通電することを抑制している(図6参照)。
第2基板5は、第2コネクタ4が接続される基板である。第2基板5の材料は特に限定されないが、本実施形態では、アルミニウム等の金属製の回路基板が用いられている。本実施形態では、第2基板5は、第2方向D2に沿って細長いLED基板であり、複数のLED(図示せず)が実装されている。図2に示されるように、第2基板5の一方の面(以下、表面という)5aには、複数のコンタクトパッドCPが設けられ、コンタクトパッドCPの位置において第2コンタクト41が半田接続により第2基板5に固定されている。
第2基板5は、本実施形態では、図2に示されるように、第2基板5の端縁E2に第2切欠部N2を有している。第2切欠部N2は、第2コンタクト41の後述する接触部411(図6参照)と、第1コンタクト31の接触部311(図6参照)とが接触したときに、第1ハウジング部32の先端(後述する基部321の先端部321b)が第2切欠部N2の内側の空間S2に収容されるように切り欠かれている。第2切欠部N2の形状は、特に限定されない。本実施形態では、第2切欠部N2は、第2コネクタ4が取り付けられた第2基板5の端縁E2において、矩形状に切り欠かれた部位である。第2切欠部N2は、第2基板5の端縁E2と略平行に第3方向D3に沿って延びる第1端面F4と、第2基板5の端縁E2および第1端面F4に対して垂直な方向(第2方向D2)に沿って延びる第2端面F5および第3端面F6とを有している。本実施形態では、第2切欠部N2の内側の空間S2は、第1端面F4、第2端面F5および第3端面F6によって画定される。なお、第2基板5の表面5aおよび第2基板5の他方の面(以下、単に裏面という)5bは、絶縁性材料によって被覆されている。第2切欠部N2は、第2基板5をカットすることにより形成され、第2切欠部N2の第1端面F4、第2端面F5および第3端面F6は切断面となり絶縁されておらず、導電性を有する金属母材が露出している。後述するように、第2コンタクト41は、第1端面F4において、第1方向D1で第2基板5の表面5aから離れるように延びていることにより、第2コンタクト41と第1端面F4とが接触することによって通電することを抑制している。
第1コネクタ3は、図2~図6に示されるように、第1基板2に設けられ、第2コネクタ4に接続される。第1コネクタ3が第2コネクタ4に接続されることにより、第1コンタクト31と第2コンタクト41とが接触し、電気的に接続される。第1コネクタ3は、第1基板2の端縁E1に沿って設けられている。本実施形態では、第1コネクタ3は、図7~図10に示されるように、第1コンタクト31と、切欠部Nの内側の空間Sに配置された第1ハウジング部32と、保持部材33とを有している。
第1コンタクト31は、第2コンタクト41に接触し、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを電気的に接続する。第1コンタクト31は、金属等の導電性材料によって形成されている。第1コンタクト31は、図6および図8に示されるように、第2方向D2に沿って延び、第1の端部31aおよび第2の端部31bを有している。図8に示されるように、第1の端部31aは後述する基部321の先端部321bの内側の空間に収容され、第2の端部31bは、第1基板2の表面2aのコンタクトパッドCPに半田接続されている。第1コンタクト31は、切欠部Nの第1端面F1を跨いで延び、第1基板2と第1ハウジング部32とを繋いでいる。
第1コンタクト31は、本実施形態では、図6および図8に示されるように、第2コンタクト41に接触する接触部311を第1の端部31aに有している。接触部311は、第2コンタクト41の接触部411に接触し、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを電気的に接続する。本実施形態では、第1コンタクト31の接触部311が雌端子であり、第2コンタクト41の接触部411が雄端子となっている。なお、第1コンタクト31の接触部311を雄端子とし、第2コンタクト41の接触部411を雌端子としてもよい。
接触部311の形状および構造は、第2コンタクト41の接触部411と接触して、第1コンタクト31と第2コンタクト41とを電気的に接続することが可能であれば、特に限定されない。本実施形態では、接触部311は、図6に示されるように、第2方向D2で両側から第2コンタクト41の接触部411を挟み込むように構成されている。より具体的には、接触部311は、第2方向D2で第2コンタクト41の接触部411の幅よりも狭い間隔で離間した一対の挟持部311a、311bを有している。この場合、第2コンタクト41の接触部411が嵌合するときに、一対の挟持部311a、311bの間が弾性変形によって広がって、第2コンタクト41の接触部411を挟み込むように構成されている。接触部311の全体形状は、図6および図8に示されるように、第3方向D3から見たときに略U字状に形成され、挟持部311a、311bよりも第1方向D1で上側は、接触部411を挟持部311a、311bの間の隙間に嵌合しやすいように傾斜している。接触部311が、第2方向D2で第2コンタクト41の接触部411を挟み込むように構成されていることによって、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に、第2方向D2でわずかな位置ズレが生じた場合であっても、接触部311と接触部411とを接続することができる。また、後述するように第1ハウジング部32が第2方向D2に移動する際に、接触部311と接触部411との間の接触状態を維持しやすい。
また、本実施形態では、第1コンタクト31は、図6および図8に示されるように、バネ状のコンタクトであり、後述するように、第1基板2の面に平行な方向(第2方向D2および/または第3方向D3)での、第2コネクタ4の第1コネクタ3に対する位置ズレを吸収可能となっている。
具体的には、第1コンタクト31は、図6および図8に示されるように、接触部311と、第1コンタクト31の第2の端部31bとの間にバネ部312を有している。バネ部312は、第2方向D2で伸縮することが可能である。これにより、第2コネクタ4に、第1コネクタ3に対して第2方向D2で位置ズレが生じたときに、バネ部312が撓むことにより、位置ズレを吸収することができる。バネ部312は、後述するように、第3方向D3への撓みが生じるように構成されていてもよい。この場合、第2方向D2および第3方向D3の両方での位置ズレを吸収することができる。
バネ部312の形状および構造は、バネ部312が第2方向D2および/または第3方向D3に撓むことが可能であれば、特に限定されない。本実施形態では、バネ部312は、第2方向D2で第2基板5に向かって、第1基板2の表裏方向(第1方向D1)に蛇行しながら延びている。この場合、バネ部312が第1方向D1で蛇行するので、第2方向D2に幅を取らない。したがって、本実施形態のように、複数の第1コンタクト31を隣接して配置する構成であっても、第1コネクタ3を第2方向D2にコンパクトにすることができる。また、本実施形態では、後述するように、第1ハウジング部32の基部321が切欠部Nの内側の空間Sに落とし込まれている。したがって、バネ部312を第1方向D1に延ばしても全体としての第1方向D1での高さはそれほど大きくならないうえ、バネ部312を伸縮しやすくすることができる。
第1ハウジング部32は、第1コンタクト31の接触部311が設けられ、第2コネクタ4が嵌合する部位である。本実施形態では、第1ハウジング部32は、第3方向D3に複数の第1コンタクト31を収容しており、第1コンタクト31のそれぞれの接触部311は第3方向D3に並んでいる。第1ハウジング部32は、それぞれの第1コンタクト31が第2方向D2に延びるように第1コンタクト31を収容している。第1ハウジング部32を構成する材料は特に限定されないが、たとえば、合成樹脂等の電気絶縁材とすることができる。第1ハウジング部32の詳細については後述する。
第2コネクタ4は、図2~図4に示されるように、第2基板5に設けられ、第1コネクタ3に接続される。第2コネクタ4は、第2基板5の端縁E2に沿って設けられている。本実施形態では、第2コネクタ4は、図6および図11に示されるように、第2コンタクト41と、第2ハウジング部42とを有している。
第2コンタクト41は、図6に示されるように、第1コンタクト31に接触し、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを電気的に接続する。第2コンタクト41は、金属等の導電性材料によって形成されている。図6および図11に示されるように、第2コンタクト41は、第2方向D2に沿って延び、第1の端部41aおよび第2の端部41bを有している。第1の端部41aは接触部411を有し、第2の端部41bは、第2基板5の表面5aのコンタクトパッドCPに半田接続されている。
接触部411の形状および構造は、第1コンタクト31の接触部311と接触して、電気的に接続することが可能であれば、特に限定されない。本実施形態では、接触部411は、図6に示されるように、第1方向D1で下側に突出する突状に形成されている。接触部411は、上述したように、接触部311の一対の挟持部311a、311bによって挟み込まれる。
本実施形態では、第2コンタクト41は、図6に示されるように、第2の端部41bから第1方向D1で第2基板5の表面5aから離れる方向に延び、第2基板5の表面5aから上方へと所定の距離で離間した状態で、第1基板5に向かって第2方向D2に延びている。これにより、第2コンタクト41が、第2切欠部N2の第1端面F4に接触することが防止され、第2コンタクト41と第2基板5との間の通電が防がれている。
第2ハウジング部42は、第2コンタクト41の接触部411が設けられ、第1コネクタ3に向かって嵌合される部位である。本実施形態では、第2ハウジング部42は、第3方向D3に複数の第2コンタクト41を収容しており、第2コンタクト41のそれぞれの接触部411は第3方向D3に並んでいる。第2ハウジング部42は、それぞれの第2コンタクト41が第2方向D2に延びるように第2コンタクト41を収容している。第2ハウジング部42を構成する材料は特に限定されないが、たとえば、合成樹脂等の電気絶縁材とすることができる。
第2ハウジング部42の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、図6および図13に示されるように、接触部411が設けられた部位に対して、第2方向D2で第1基板2側に突出した突出部421を有している。第2ハウジング部42は、突出部421の先端において、第1方向D1で下方へ向かって板状の係合突部422を有している。係合突部422は、後述するように、第1ハウジング部32の案内部G1、G2と係合する。第2ハウジング部42は、第3方向D3での両側部に補強金具423を有している。補強金具423は、第2基板5の表面5aに半田接続され、第2ハウジング部42が第2基板5からの離脱強度を高めている。本実施形態では、補強金具423は、第1方向D1および第2方向D2に延びる板状に形成されているが、補強金具423の形状は特に限定されない。また、第2ハウジング部42の上面42aは、平坦に形成され、第2ハウジング部42を第1ハウジング部32へ嵌合するときの押圧面として機能する。
つぎに、第1ハウジング部32をより詳細に説明する。
第1ハウジング部32は、図7~図10に示されるように、第1コンタクト31の第1の端部31a(接触部311)が接続され、切欠部Nの内側の空間Sに位置する基部321と、基部321から延び、切欠部Nの周縁部において第1基板2と係合する支持部322とを有している。
基部321は、第2コネクタ4が嵌合する部位であり、第1ハウジング部32のうち、切欠部Nの内側の空間Sに位置する部位である。具体的には、基部321は、第1ハウジング部32のうち、第2方向D2において、第1端面F1よりも第2基板5側で、かつ、第3方向D3において、第2端面F2および第3端面F3の間に配置される。基部321の形状は、切欠部Nの内側の空間Sに配置することができれば特に限定されないが、本実施形態では、切欠部Nの形状に対応して略矩形箱状に形成されている。
基部321は、本実施形態では、図8および図10に示されるように、基部321の底面321aが、第1基板2の表面2aに対して第1方向D1で落とし込まれるように配置されている。本実施形態では、基部321は、基部321の底面321aが第1基板2の裏面2bと略面一となるように設けられている。なお、基部321の一部は、切欠部Nの内側の空間Sから、第1方向D1で第1基板2の表面2aよりも上方へ突出している。
基部321は、本実施形態では、図7~図10に示されるように、4つの第1~第4側面Su1、Su2、Su3、Su4を有している。第1~第4側面Su1、Su2、Su3、Su4は、第1方向D1に沿って延びる面である。第1側面Su1は、切欠部Nの第1端面F1に第2方向D2で対向している。第2側面Su2は、切欠部Nの第2端面F2に第3方向D3で対向している。第3側面Su3は、切欠部Nの第3端面F3に第3方向D3で対向している。第4側面Su4は、第2方向D2で第1側面Su1と反対側の側面である。第1側面Su1は、第1端面F1に第2方向D2で所定の距離L1(図9参照。後述する位置ズレに対応可能な距離)で離間して配置されている。第2側面Su2は、第2端面F2に第3方向D3で所定の距離L2(図10参照。後述する位置ズレに対応可能な距離)で離間して配置されている。第3側面Su3は、第3端面F3に第3方向D3で所定の距離L3(図10参照。後述する位置ズレに対応可能な距離)で離間して配置されている。
本実施形態では、基部321は、第1基板2に対して直接固定されておらず、支持部322によって切欠部Nの内側の空間Sに落とし込まれた状態で支持されている。また、基部321は、第1基板2に対して第1コンタクト31を介して接続されている。すなわち、基部321は、第1コンタクト31と支持部322とによって第1基板2に接続されている。
基部321は、図8に示されるように、第1コンタクト31の接触部311を収容する先端部321bと、第1コンタクト31の第1の端部31aと第2の端部31bとの間の中間部分を収容する基端部321cとを有している。基部321の先端部321bは、基部321のうち、第2基板5に近い側の端部領域(切欠部Nの第1端面F1に対して遠い側となる端部領域)である。本実施形態では、基部321の先端部321bは、図9に示されるように、第2方向D2で、第1基板2の端縁E1に対して第2基板5側に突出するように構成されている。
また、基部321の基端部321cは、基部321のうち、第2基板5から遠い側の端部領域(切欠部Nの第1端面F1に対して近い側となる端部領域)である。本実施形態では、基端部321cは、図8に示されるように、第1コンタクト31のバネ部312を収容する収容部Hを有している。収容部Hは、第1ハウジング部32が第2方向D2に移動したときに、バネ部312が第2方向D2に伸縮できるように、バネ部312を収容している。本実施形態では、バネ部312の蛇行した部分は、第2方向D2で基部321と接触していない。
支持部322は、切欠部Nの内側の空間Sに落とし込まれた基部321を空間S内で支持する部位である。本実施形態では、支持部322は、図9および図10に示されるように、基部321から第1基板2の面に平行な方向に延び、第1基板2の表面2aと係合することによって、基部321を支持している。より具体的には、支持部322は、基部321に対して、第3方向D3で両側に延びており、切欠部Nの周縁部のうち、第2端面F2および第3端面F3に沿った第1基板2の表面2aと係合している。
上述したように、支持部322は、基部321が切欠部Nの内側の空間Sに落とし込まれた状態で基部321を支持する。そのため、第1コネクタ3と第2コネクタ4とは、第1基板2の上ではなく、切欠部Nの内側の空間S内で嵌合される。したがって、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを垂直嵌合する際に、嵌合に必要な高さとして、第1基板2の厚さ分が不要となる。よって、本実施形態のコネクタ構造1の場合、コネクタ構造1の第1方向D1での低背化が可能となる。また、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間の垂直嵌合時に、基部321に第1方向D1に加わった負荷は、支持部322を介して第1基板2の表面2aで支持される。したがって、コネクタ構造1を低背化しながらも、嵌合時の負荷を第1基板2によって吸収することができる。
支持部322の形状および構造は、基部321が切欠部Nの内側の空間Sに落とし込まれた状態で基部321を支持することができれば、特に限定されない。本実施形態では、支持部322は、基部321の第2側面Su2および第3側面Su3のそれぞれから、第3方向D3に延びる矩形板状の支持部として示されている。
また、本実施形態では、第1コネクタ3は、図7および図10に示されるように、第1方向D1で支持部322に対向する保持部材33を有している。本実施形態では、保持部材33は、板状の支持部322に第1方向D1で対向し、支持部322を上から抑えている。保持部材33は、支持部322と対向する対向面と、支持部322の上面との間にわずかなクリアランスを有している。
保持部材33が設けられていることによって、支持部322が保持部材33と当接して、第1ハウジング部32が第1基板2に対して垂直な方向、すなわち第1方向D1に持ち上がることが規制される。たとえば、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間の垂直嵌合時に、第1コネクタ3の基部321の先端部321bに対して第1方向D1に力が加わった場合に、基部321の基端部321c側が持ち上がるようなモーメントが基部321に加わったとしても、保持部材33が設けられていることによって、基部321の基端部321c側が持ち上がることが防止される。また、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間の嵌合を解除する場合に、第1方向D1で保持部材33に支持部322が係合することによって、第2コネクタ4の取り外し時に、第2コネクタ4とともに基部321が持ち上がることが防止される。また、基部321が第1基板2に対して第1方向D1に移動したり、第1基板2に対して傾斜したりすることによる、第1コンタクト31とコンタクトパッドCPとの間の接合部位の破損や、第1コンタクト31の折れ曲がりなどの塑性変形を防ぐことができる。
保持部材33の形状および構造は、支持部322に対向して、基部321が持ち上がることを規制することができれば、特に限定されない。本実施形態では、保持部材33は、図7および図10に示されるように、切欠部Nの第2端面F2および第3端面F3に沿って設けられている。支持部322は、図10に示されるように、第2方向D2に垂直な方向に切断した断面が略L字状となるように設けられている。具体的には、保持部材33は、第1基板2の表面2aに対して垂直に延びる立設部331と、立設部331の上部から切欠部Nの内側に向かって延び、支持部322と第1方向D1で対向する保持部332とを有している。立設部331は第1基板2の表面2aに固定される。具体的には、図3および図4に示されるように、補強金具334を有し、補強金具334が第1基板2の表面2aに半田接続されることによって、保持部材33が第1基板2に固定される。立設部331が第2端面F2および第3端面F3に沿って第1基板2に固定されることによって、支持部322に上向きの力がかかった場合に、保持部332によってその力を受け止めて、第1ハウジング部32の離脱や第1コンタクト31の変形などを防止することができる。なお、図10に示されるように、保持部材33(立設部331)と支持部322との間には、第3方向D3に所定の隙間が形成され、後述する支持部322の第3方向D3への移動を可能にしている。
また、保持部材33は、本実施形態では、図8に示されるように、一対の立設部331を第3方向D3に接続する連結部333を有している。連結部333は、本実施形態では、切欠部Nの第1端面F1に沿って第1基板2の表面2aから壁状に形成されている。第1コンタクト31の基端側(第2の端部31b側)は、連結部333に沿って第1方向D1で上側に延びて、その後第2方向D2へと折り曲げられて延びている。連結部333が設けられていることにより、第1コンタクト31の第2の端部31b近傍での変形を抑制し、第1コンタクト31と第1端面F1との間で通電することがさらに防止される。
また、本実施形態では、支持部322は、第1基板2の面に平行な方向(第2方向D2および/または第3方向D3)に、第1基板2に対して摺動できるように第1基板2と係合している。これにより、第2基板5および第2コネクタ4の位置が、本来の設計時の位置など所定の位置から位置ズレしてしまった場合に、第1コネクタ3と第2コネクタ4との嵌合時または嵌合後に支持部322が摺動して、基部321を第1基板2の面に対して平行な方向に移動させることができる。これにより、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に位置ズレが生じた場合であっても、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを適切に嵌合させることができる。
本実施形態では、支持部322は、第1基板2に対して第2方向D2および第3方向D3の両方に摺動可能に構成されている。この場合、第2方向D2での位置ズレと第3方向D3での位置ズレの両方に対処することができる。
また、本実施形態では、第1基板2と第2基板5との間に第2方向D2での位置ズレが生じた場合に、支持部322が第1基板2に対して摺動して、第1ハウジング部32が、第2方向D2に移動するとともに、バネ部312が伸縮するように構成されている。ここで、第1基板2と第2基板5との間の位置ズレは、設置位置の位置ズレや嵌合時の位置ズレの他、嵌合後に基板の熱などによる膨張・収縮による相対位置の変化や、部品の寸法誤差に起因する位置ズレなども含む。このように、第1基板2と第2基板5との間に位置ズレが生じた際に、上述したように支持部322が第1基板2に対して摺動するとともに、バネ部312が伸縮する。これによって、位置ズレがある程度大きくてもバネ部312の伸縮によって、コネクタ構造1の構成要素を破損することなく、接触部311と接触部411との間の接触を維持することができる。なお、バネ部312が設けられていない場合であっても、ある程度の第2方向D2での位置ズレであれば、第1コンタクト31の接触部311が接触部411を第2方向D2で挟み込むように構成されている場合は、位置ズレを吸収することができる。
また、上述した支持部322の摺動と基部321の移動をアシストするために、基部321が、第2コネクタ4の第2ハウジング部42が第1コネクタ3の第1ハウジング部32に接続されるときに、基部321を所定方向に移動させるための案内部を有していてもよい。本実施形態では、基部321は、図12および図13に示されるように、第2方向D2での位置ズレを調整するための、第2方向案内部G1と、第3方向D3での位置ズレを調整するための第3方向案内部G2とを有している。
第2方向案内部G1は、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に第2方向D2での位置ズレが生じている場合に、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを垂直嵌合したときに、基部321を第2方向D2に移動させるように案内する部位である。第2方向案内部G1は、図12に示されるように、第2ハウジング部42に設けられた係合部EN1と当接するように構成されている。第1コネクタ3と第2コネクタ4との間の嵌合時に、係合部EN1が第2方向案内部G1に対して第1方向D1に移動する際に、第2方向案内部G1は、第2方向案内部G1に対して第1方向D1に加わる力を、位置ズレを調整できるように基部321が第2方向D2へ移動する力に変換する。これによって、基部321を第2方向D2に移動させる。したがって、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に位置ズレが生じても、基部321が第2方向D2に移動することをアシストし、接触部311および接触部411の間の接触を確実にする。本実施形態では、第2方向案内部G1および係合部EN1は、ともに第2方向D2に沿って傾斜したテーパー部を有している。これにより、テーパー部を有する第2方向案内部G1および係合部EN1が当接したときに、基部321を第2方向D2に移動させることが容易になる。また、本実施形態では、基部321は、第2方向D2で両方向での位置ズレを調整できるように、第2方向D2で2か所に一方の第2方向案内部G11および他方の第2方向案内部G12を有している。一方の第2方向案内部G11および他方の第2方向案内部G12は、第2方向D2に沿って互いに逆方向に傾斜したテーパー部を有している。より具体的には、基部321は、基部321の底面321aから第1方向D1に突出した案内突起321dを有し、案内突起321dに一方の第2方向案内部G11および他方の第2方向案内部G12が設けられている。案内突起321dは、第3方向D3で隣接する一対の第1コンタクト31の間に設けられている。また、第2ハウジング部42は、2か所の第2方向案内部G11、G12のそれぞれに係合するように、第2方向D2で2か所に、第1係合部EN11および第2係合部EN12を有している。本実施形態では、図12に示されるように、第1係合部EN11は係合突部422の下端に設けられ、第2係合部EN12は、第2ハウジング部42の上面42aから第1方向D1で下方に突出する係合突部422の下端に設けられている。第1係合部EN11および第2係合部EN12は、第2方向D2に沿って互いに逆方向に傾斜したテーパー部を有している。
なお、第2方向案内部G11、G12は、本実施形態では、基部321のうち、接触部311の近傍に設けられているが、第2方向案内部G11、G12が設けられる位置は、本実施形態の位置に限定されない。また、第1係合部EN11、第2係合部EN12は、第2方向案内部G11、G12に係合することができる位置に設けられていればよい。また、本実施形態では、第2方向案内部G11、G12、および、第1係合部EN11、第2係合部EN12は、共にテーパー部を有しているが、第2方向案内部G11、G12および係合部EN11、EN12のうち、いずれか一方にテーパー部が形成されていればよい。
第3方向案内部G2は、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に第3方向D3での位置ズレが生じている場合に、第1コネクタ3と第2コネクタ4とを垂直嵌合したときに、基部321を第3方向D3に移動させるように案内する部位である。第3方向案内部G2は、図13に示されるように、第2ハウジング部42に設けられた係合部EN2と当接するように構成されている。第1コネクタ3と第2コネクタ4との間の嵌合時に、係合部EN2が第3方向案内部G2に対して第1方向D1に移動する際に、第3方向案内部G2に対して第1方向D1に加わる力を、位置ズレを調整できるように基部321が第3方向D2へ移動する力に変換する。これによって、基部321を第3方向D3に移動させる。したがって、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に位置ズレが生じても、基部321が第3方向D3に移動することをアシストし、接触部311および接触部411の間の接触を確実にする。本実施形態では、第3方向案内部G2および係合部EN2は、ともに第3方向D3に沿って傾斜したテーパー部を有している。これにより、テーパー部を有する第3方向案内部G2および係合部EN2が当接したときに、基部321を第3方向D2に移動させることが容易になる。また、本実施形態では、基部321は、第3方向D2で両方向での位置ズレを調整できるように、第3方向D3で2か所に一方の第3方向案内部G21および他方の第3方向案内部G22を有している。一方の第3方向案内部G21および他方の第3方向案内部G22は、第3方向D2に沿って互いに逆方向に傾斜したテーパー部を有している。より具体的には、基部321は、第2ハウジング部42の係合突部422を挿入可能な係合凹部321eを有し、係合凹部321eの第3方向D3で両側の側壁に、一方の第3方向案内部G21および他方の第3方向案内部G22が設けられている。また、第2ハウジング部42は、2か所の第3方向案内部G21、G22のそれぞれに係合するように、第3方向D3で2か所に、第3係合部EN21および第4係合部EN22を有している。本実施形態では、第3係合部EN21および第4係合部EN22は、係合突部422の第3方向D3で両側の下端部に設けられている。第3係合部EN21および第4係合部EN22は、第3方向D3に沿って互いに逆方向に傾斜したテーパー部を有している。
つぎに、実施例に基づいて、本実施形態のコネクタ構造1の作用効果をより詳細に説明する。
第1コネクタ3と第2コネクタ4とを垂直嵌合する場合、図3および図4に示されるように、第1基板2に設けられた第1コネクタ3に対して、第2基板5および第2基板5に設けられた第2コネクタ4を第1方向D1で下方に移動させる。第2コネクタ4が嵌合する前の状態では、図7および8に示されるように、第1ハウジング部32の基部321は、第1基板2の表面2aに対して落とし込まれており、支持部322によって、切欠部Nの内側の空間S内で支持されている。この構造によって、コネクタ構造1の低背化が可能となる。
図3に示される状態から、第2コネクタ4の接触部411が第1コネクタ3の接触部311に嵌合するように、第2コネクタ4を第1方向D1で下方に移動させる。第2コネクタ4が第1コネクタ3に嵌合する際、第1コネクタ3の基部321に対して第1方向D1で下側に力が加わる。この基部321に対して加わる力は、図9および図10に示されるように、支持部322が切欠部Nの第2端面F2および第3端面F3に沿う切欠部Nの周縁領域で第1基板2の表面2aに係合していることによって受け止められる(なお、図9は、保持部材33は取り除いた状態で示している)。これにより、切欠部Nの内側の空間Sに基部321を配置して低背化を図りながら、基部321に加わる負荷は支持部322と第1基板2の表面2aとの係合によって吸収している。
また、本実施形態では、図14に示されるように、第2コンタクト41に接触する第1コンタクト31の接触部311が、第1基板2の端縁E1よりも第2基板5側に配置され、接触部411が、図11に示されるように、第2基板5の端縁E2よりも第1基板2側に配置され、接触部311と接触部411とが、第1基板2の端縁E1と第2基板5の端縁E2との間の領域(図14の破線で示される領域A参照)で嵌合するように構成されている。なお、図14において、第2基板5および第2コネクタ4は二点鎖線で示している。第2コネクタ4および第2基板5を第1コネクタ3に嵌合する際、第2コネクタ4には嵌合時の反力によって、第2基板5から剥がれるようにモーメントがかかる(図6の矢印M参照)。本実施形態では、第1コンタクト31の接触部311を第1基板2の端縁E1よりも第2基板5側に配置して、図14の破線で示される領域Aにおいて嵌合するように構成している。これにより、第2コネクタ4の第2基板5への実装位置に近い位置で、接触部311と接触部411とが嵌合し、接触部411から第2コネクタ4に加わるモーメントを小さくしている。そのため、第2コネクタ4の第2基板5に対する剥離強度を高めることができる。なお、この第2コネクタ4の第2基板5からの剥離をより防ぐために、本実施形態では補強金具423によって第2コネクタ4が第2基板5に固定されている。
つぎに、第1基板2と第2基板5との間の位置ズレの吸収について説明する。
図5および図6は、第1基板2と第2基板5との間に位置ズレがない、設計上の配置の状態で第1コネクタ3と第2コネクタ4とが嵌合した状態である。
この状態からたとえば、第2基板5が熱膨張によって第2方向D2に伸長する場合(または第1基板2または第2基板5の配置ズレが生じる場合)がある。具体的には、たとえば、第2基板5がLED基板で、LEDの熱によってアルミ基板である第2基板5が膨張する場合である。このような場合、第2基板5が第2方向D2に膨張すると、第2基板5に固定された第2コネクタ4も第2基板5の膨張に伴い、図5および図6の状態から、第2方向D2で変位する(図15および図16参照)。(第1基板2および第1コネクタ3も変位しても構わないが)第1基板2および第1コネクタ3の位置が変わらない場合、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に第2方向D2で相対移動が生じる。
具体的には、図15および図16に示されるように、第2コネクタ4が第2方向D2で矢印方向に移動すると、切欠部Nの内側の空間Sにおいて、切欠部Nの第1端面F1、第2端面F2および第3端面F3から離間して配置された基部321は、第2コネクタ4の移動によって、切欠部Nの内側の空間S内で、第2コネクタ4の移動方向と同じ方向に移動する。基部321が移動する際、第1ハウジング部32の支持部322は、第1基板2の表面2aに沿って摺動する。さらに、第1ハウジング部32の内部では、第1コンタクト31のバネ部312が図16に示されるように弾性変形して第2方向D2で収縮する。これにより、第2基板5が膨張した場合などの位置ズレを吸収することができ、かつ、接触部311と接触部411との嵌合を維持することができる。また、この場合、接触部311と接触部411との間の嵌合位置と、第1コンタクト31の第1基板2との接合部(第2の端部31bとコンタクトパッドCPとの接合部)までの距離は、位置ズレがないときの距離DT1(図6参照)から距離DT2(図16参照)となり、短くなる(DT2<DT1)。しかし、図16に示されるように、バネ部312が変形することにより、第1コンタクト31の接合部へ第2方向D2に加わる力が抑制され、第1コンタクト31の接合部の破損を抑制することができる。
また、図5および図6に示された状態から、たとえば第2基板5が第2方向D2に収縮する場合(または第1基板2または第2基板5の配置ズレが生じる場合)がある。この場合、図5および図6の状態から、図17および図18に示されるように、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に、第2方向D2で相対移動が生じる。
図17および図18に示されるように、第2コネクタ4が第2方向D2で矢印方向に移動すると、基部321は、切欠部Nの内側の空間S内で、第2コネクタ4の移動方向と同じ方向に移動し、支持部322は第1基板2の表面2aに沿って摺動する。さらに、第1ハウジング部32の内部では、第1コンタクト31のバネ部312が図18に示されるように弾性変形して第2方向D2で伸長する。これにより、第2基板5が収縮した場合などの位置ズレを吸収することができ、かつ、接触部311と接触部411との嵌合を維持することができる。また、この場合、接触部311と接触部411との間の嵌合位置と、第1コンタクト31の第1基板2との接合部までの距離は、位置ズレがないときの距離DT1(図6参照)から距離DT3(図18参照)となり、長くなる(DT3>DT1)。しかし、図18に示されるように、バネ部312が変形することにより、第1コンタクト31の接合部へ第2方向D2に加わる力が抑制され、第1コンタクト31の接合部の破損を抑制することができる。
また、図5および図6に示された状態から、たとえば第2基板5が第1基板2に対して第3方向D3に位置ズレする場合がある。この場合、図5および図6の状態から、図19または図20に示されるように、第1コネクタ3と第2コネクタ4との間に、第3方向D3で相対移動が生じる。
基部321は、切欠部Nの内側の空間Sにおいて、第2端面F2と第3端面F3との間に第3方向D3で所定の間隔で離間して配置されており、支持部322が第1基板2の表面2aに対して第3方向D3に摺動が可能である。したがって、図19または図20に示されるように、支持部322が第1基板2の表面2aに対して第3方向D3に摺動し、第2コネクタ4は第1コネクタ3に対して第3方向D3に移動可能となり、位置ズレを吸収することができる。また、第1コンタクト31はバネ部312を有していることにより、バネ部312が第2方向D2に対して傾斜しつつ、接触部311と接触部411とが嵌合を維持することができる。