JP7341943B2

JP7341943B2 - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP7341943B2
Application number: JP2020078065A
Authority: JP
Inventors: 隼也伊賀
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2023-09-11
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: US11637393B2; CN216134006U; US20210336368A1; JP2021174687A; EP3905445A1

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特にプリント配線板などの基板に実装される電気コネクタに関する。

パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話機などの電子機器において、電気ケーブルをプリント配線板等に接続するために、ケーブルと基板配線とを電気接続する電気コネクタが使用されている。このような電気コネクタは、一方のコネクタ（基板側コネクタ）が基板に実装され、他方のコネクタ（ケーブル側コネクタ）がケーブルに接続され、これらのコネクタが嵌合することにより、ケーブルの信号線と基板上の配線が電気接続される。

このような基板に実装される電気コネクタとして、例えば、特許文献１（特開平１１－８６９７５号公報）に記載される技術が挙げられる。特許文献１に記載される電気コネクタは、金属板を屈曲して形成されるシールドカバー、及びシールドカバーに嵌合したハウジングなどを備え、プリント配線基板に対して半田により実装される表面実装コネクタソケットである。

特開平１１－８６９７５号公報

上記のような電子機器において、携帯性向上のため小型化・多ピン化が進んでいるが、それに合わせて電気コネクタの端子間間隔も狭くなってきている。例えば、基板に実装される電気コネクタにおいても、端子の基板接続部の端子間距離も狭くなってきている。そのため、端子間のショート防止、端子間の絶縁性向上のため、電気コネクタを基板に実装した後、基板上に、絶縁材料である液体状の樹脂などのコーティング剤を塗布することが行われる。コーティング剤の塗布は、スプレー、筆などによって行われている。コーティング剤を塗布した後、硬化させることで基板上に樹脂層が形成される。

しかしながら、基板上の端子実装部分にコーティング剤を塗布する際、電気コネクタと基板との間にわずかな隙間があるため、その隙間の毛細管現象により、コーティング剤が基板表面に沿って移動し、電気コネクタの嵌合空間（嵌合口）に流入することがあった。コーティング剤が嵌合空間（嵌合口）に流入すると、嵌合空間（嵌合口）内の端子接点部にコーティング剤が付着したり、嵌合空間内壁に付着したりして、相手側コネクタの端子との接触不良や嵌合不良などの問題が生じるおそれがあった。

本発明は、上記のような問題を解決するために完成されたものであり、その目的は、基板に実装される電気コネクタにおいて、コーティング剤が嵌合空間内に流入するのを防止することができる技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施例のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的な実施例による電気コネクタは、基板に実装される電気コネクタであって、絶縁性材料で形成された絶縁座と、導電性材料で形成されたシェルであって、前記絶縁座の少なくとも一部を覆うシェルと、前記絶縁座によって保持される複数の端子と、を備え、前記複数の端子の各端子は、相手側コネクタの端子と接触する接点部と、前記基板上の回路に接続される基板接続部と、を備え、前記絶縁座は、前記基板と対面する面において、前記基板接続部と前記接点部との間に、前記基板と対面する面に沿ってコーティング剤が流入するのを止めるための空隙部を有するものである。

本願において開示される実施例のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

端子の基板接続部にコーティング剤を塗布する際、コネクタの嵌合空間内へのコーティング剤の流入を防止することが可能になる。

本発明に係る電気コネクタの構成を示す斜視図である。本発明に係る電気コネクタの構成を示す正面図である。図２のＡ－Ａ切断面における断面図である。図３の部分拡大図である。本発明に係る電気コネクタの分解斜視図である。本発明に係る電気コネクタ及び相手側コネクタの構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

図１は、本発明に係る電気コネクタの構成を示す斜視図である。図２は、本発明に係る電気コネクタの構成を示す正面図であり、図３は、図２のＡ－Ａ切断面における断面図、図４は部分拡大図である。図１～図４は、基板に実装（接続）された状態を示す。図５は、本発明に係る電気コネクタの分解斜視図であり、絶縁座及びシェルの詳細構成を示す。図５において、シェルは展開されており、電気コネクタを組み立てる前の状態を示す。図６は、本発明に係る電気コネクタ及び相手側コネクタの構成を示す斜視図であり、嵌合前の状態を示す。

まず、図１により、本実施形態による電気コネクタの構成の一例を説明する。図１に示すように、本実施形態による電気コネクタは、例えば基板側コネクタ（レセプタクル）１とされ、プリント配線基板等の基板２に実装される。基板側コネクタ１は、樹脂等の絶縁性材料で形成された絶縁座１０と、絶縁座１０の少なくとも一部を覆う金属等の導電性材料で形成されたシェル２０と、絶縁座１０によって保持される複数（図１では１０個）の端子３０などから構成される。シェル２０は、金属板が打ち抜き加工され、折り曲げられて形成される。絶縁座１０は、端子３０とともに一体成形やインサート成形などによって形成される。

絶縁座１０は、嵌合方向前部（Ｙ₂方向）の嵌合凸部１１、嵌合方向後部（Ｙ₁方向）の底部でコネクタ幅方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）に広がった形状の台座部１２などを備えている。嵌合凸部１１は、シェル２０に囲まれた空間内（嵌合空間２１）に存在し、嵌合凸部１１の側面に沿って複数の端子３０の接点部３１が整列して設けられている。図１では、嵌合凸部１１の両側面に合計１０個の端子が設けられている。

シェル２０は、嵌合方向前部（Ｙ₂方向）の内側の嵌合空間（嵌合凹部）２１、嵌合空間２１の上部及び下部のロック孔２２、嵌合方向後部（Ｙ₁方向）の固定部２３、嵌合方向後部（Ｙ₁方向）の底部でコネクタ幅方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）に広がった形状の台座部支持部２４、下部において基板方向（Ｚ₂方向）に伸長する４つの実装部２５，２６などを備えている。嵌合空間（嵌合凹部）２１は、ケーブル側コネクタ５のシェルが嵌合する空間であるとともに、相手側コネクタの端子が挿入される空間である。ロック孔２２は、ケーブル側コネクタ５との嵌合時に、ケーブル側コネクタ５の係止片と係合し、ロックするための孔である。固定部２３は、絶縁座１０とシェル２０を組み立てる際、絶縁座１０をシェル２０内に挿入した後、固定部２３の根元４４を折り曲げて、絶縁座１０が抜けないように固定するものである。

嵌合方向後部（Ｙ₁方向）の台座部支持部２４は、絶縁座１０の台座部１２を保持する形状を有し、その先端部からは、実装部２５が基板２に向けて伸長している。また、シェル２０の嵌合側（Ｙ₂方向）の先端部の両側が、それぞれ外側に折り曲げられ折り曲げ部２８を形成し、その先端部からは、実装部２６が基板２に向けて伸長している。実装部２６と折り曲げ部２８との間には、コネクタ幅方向外側（Ｘ₁方向、Ｘ₂方向）に突出するように湾曲した屈曲部（凸部）２７が形成されている。後部（Ｙ₁方向）に位置する２つの実装部２５及び嵌合側（Ｙ₂方向）に位置する２つの実装部２６は、それぞれ、基板２に形成された対応する４つのスルーホール３に挿入され、スルーホール３にハンダが注入され、基板２に固定されるとともに電気的に接続される。

コネクタを基板に実装する際、実装部２６が基板２のスルーホール３に挿入され、スルーホール３にハンダが注入され、コネクタが基板に固定される。このとき、シェル２０の外壁４５と実装部２６との間の隙間が狭い場合、毛細管現象により、実装部２６に沿って熔融ハンダが上昇する場合がある。すると、スルーホール内のハンダが減って実装強度が低下してしまう。また、ハンダが浪費することにもなる。そこで、実装部２６と折り曲げ部２８との間に、熔融ハンダの上昇を防止する屈曲部（凸部）２７を設けている。屈曲部（凸部）２７により、シェル２０の外壁４５との間に空間ができ、毛細管現象が遮断され、熔融ハンダの上昇が防止される。

複数の端子３０は、それぞれ、ケーブル側コネクタ５の端子と接触する接点部３１と、基板上の回路に接続される基板接続部３２とを備えている。図１では、端子の個数は、１０個であるが、これは一例であり、この数に限定されるものではなく、端子の個数は、いくつであってもよい。絶縁座１０の嵌合凸部１１のコネクタ幅方向（Ｘ₁方向及びＸ₂方向）における両側において、基板垂直方向（Ｚ₁方向及びＺ₂方向）に所定の間隔で並んで接点部３１が設けられている。接点部３１は嵌合空間２１内に存在する。ケーブル側コネクタ５との嵌合時に、端子３０が、ケーブル側コネクタ５の端子と接触して、それぞれ電気的に接続される。また、端子３０の嵌合方向後部（Ｙ₁方向）には、端子ごとに基板接続部３２が設けられており、基板接続部３２は、絶縁座１０から露出して嵌合方向後部（Ｙ₁方向）に向けて伸長している。基板接続部３２は、コネクタ幅方向（Ｘ₁方向及びＸ₂方向）において所定の間隔で配置されているとともに、基板２の回路パターンにハンダ付けされ、電気的に接続される。

また、各端子の基板接続部３２は密集しており、基板接続部３２の間隔が狭いため、各端子のショート防止のために、基板接続部３２上に、コーティング剤が塗布される。コーティング剤は、絶縁材料であり、スプレー、筆などによって塗布される。コーティング剤は、樹脂などを含み、塗布後に固形化する。従来、コーティング剤を基板接続部３２上に塗布する際、基板表面とコネクタとの間の間隔が狭いため、その間隔に沿って、コーティング剤が移動し、コネクタの嵌合空間内にコーティング剤が流入してしまうことがあった。コーティング剤がコネクタの嵌合空間内に流入すると、コーティング剤が端子の接点部に付着したり、嵌合空間内に堆積したりして、接触不良又は嵌合不良などの問題が生じることがある。そこで、本実施形態の電気コネクタでは、コーティング剤が嵌合空間内に流入するのを防止する機構が設けられている。

次に、図２～図５により、コーティング剤が、嵌合空間（嵌合凹部）２１に流入するのを防ぐ機構を説明する。図２は、基板側コネクタ（レセプタクル）１の構成を示す正面図であり、図３は、図２のＡ－Ａ切断面における断面図、図４は部分拡大図である。図５は、基板側コネクタ（レセプタクル）１の分解斜視図であり、絶縁座１０及びシェル２０の詳細な構成を示す。図５において、シェルは展開されており、電気コネクタを組み立てる前の状態を示す。

図３～図５に示すように、絶縁座１０は、端子３０の基板接続部３２と接点部３１との間に、嵌合空間２１を構成する嵌合空間壁部１６を有する。また、絶縁座１０は、基板２と対面する底面１７において、基板接続部３２と嵌合空間壁部１６との間に、底面１７に沿ってコーティング剤が流入するのを止める（ブロック、遮断する）ための空隙部１３を有する。空隙部１３は、コネクタ幅方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）に沿った切れ込み状の形状を有する。空隙部１３の形状は、これに限定されるものではなく、半円柱状、多角柱状などの他の形状であってもよい。すなわち、基板２の表面２ａ（又はシェル２０の基板側内面２０ａ）と絶縁座１０の底面１７ａとの間の距離が広くなっていればよい。

空隙部１３は、コーティング剤の流入を防止するため、コネクタ幅方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）全体に設けられている。基板側コネクタ１を基板２に実装した後、端子間の絶縁性向上のため、液体状の樹脂などのコーティング剤を基板接続部３２上に塗布する。このとき、基板２の表面に沿ってコーティング剤が矢印６方向に流れることがある。基板２の表面と底面１７との間の間隔が狭いため、毛細管現象により、コーティング剤が、基板２の表面と底面１７との間を通って、基板接続部３２から嵌合空間（Ｙ₂方向）の方へ移動することが考えられるが、空隙部１３の存在により毛細管現象が遮断され、コーティング剤の嵌合空間２１への流入を防ぐことができる。また、嵌合空間壁部１６によっても、コーティング剤の流入が防止される。図４に示すように、空隙部１３は、毛細管現象を遮断するのに十分な広さの空間を有する。また、空隙部１３は、コーティング剤を吸収するのに十分な広さを有する。図４では、空隙部１３の下に、シェル２０の基板側内面２０ａが存在しているが、空隙部１３の下に、シェル２０の基板側内面２０ａが存在しなくてもよい。

また、図３～図５に示すように、絶縁座１０は、基板２と対面する底面１７において、基板接続部３２と空隙部１３との間に、コーティング剤を付着させるための凸状のトラップ１４，１５を有する。本実施形態では、トラップ１４，１５は、コネクタ幅方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）に延びる凸状の形状として形成されており、嵌合方向（Ｙ₁Ｙ₂方向）において２か所に設けられている。コネクタ幅方向（Ｘ₁Ｘ₂方向）において、嵌合方向後部（Ｙ₁方向）に位置するトラップ１４は、嵌合側（Ｙ₂方向）に位置するトラップ１５よりコネクタ幅方向に大きく形成されている。このような構成により、基板接続部３２から嵌合空間（Ｙ₂方向）の方へ移動するコーティング剤の大部分をトラップ１４に付着させることができる。トラップの形状は凸状に限定されるものではなく、凹状の形状であってもよい。また、本実施形態では、トラップ１４，１５は、直方体の形状であるが、これに限定されるものではなく、半円柱状、多角柱状などの他の形状であってもよい。また、トラップ１４とトラップ１５との間にもコーティング剤を蓄積することもできる。このように、凸状又は凹状のトラップ１４，１５を底面１７に設けることにより、基板接続部３２から嵌合空間２１に至る途中の底面１７の表面積が大きくなり、ここにコーティング剤が付着することにより、空隙部１３へのコーティング剤の移動量を減らすことができる。また、トラップ１４，１５の個数は、本実施の形態では２個であるが、１個でもよく、３個以上であってもよい。

次に、図５により、絶縁座１０及びシェル２０の詳細な構成を説明する。図５は、本発明に係る電気コネクタの分解斜視図であり、絶縁座１０及びシェル２０の詳細構成を示す。図５において、シェル２０は展開されており、電気コネクタを組み立てる前の状態を示す。図５に示すように、絶縁座１０は、嵌合方向後部（Ｙ₁方向）の中央付近の両側に、圧入凸部１８を備えている。圧入凸部１８は、嵌合側（Ｙ₂方向）の先端部に面取り部１９を有する。また、シェル２０は、圧入凸部１８と対応する位置に被圧入凹部２９を備えている。被圧入凹部２９は、内側に向けて突出した圧入突起４１を備えている。圧入突起４１は、嵌合方向後方（Ｙ₁方向）に傾斜面を有する。

絶縁座１０及びシェル２０を組み立てる際、絶縁座１０の嵌合凸部１１を嵌合方向前方（Ｙ₂方向）に移動してシェル２０の嵌合空間２１に挿入し、圧入凸部１８を被圧入凹部２９に圧入し、絶縁座１０とシェル２０とを合体する。このとき、圧入凸部１８は、嵌合側（Ｙ₂方向）の先端部に面取り部１９を有し、圧入突起４１はＹ₁側に傾斜を有するので、圧入が容易になる。絶縁座１０とシェル２０とが合体した後は、圧入突起４１の先端部が圧入凸部１８の側部に食い込むので外れにくくなる。また、圧入凸部１８及び被圧入凹部２９は、合体時の位置決め及びガイドにもなる。絶縁座１０とシェル２０とが合体した後、シェル２０の固定部２３を基板垂直方向下方（Ｚ₂方向）に折り曲げて、絶縁座１０は、シェル２０に包囲されて固定される。このとき、シェル２０側面の係合凸部４２が、固定部２３上の係合孔４３に係合して、絶縁座１０とシェル２０との合体を強固なものとする。係合凸部４２は、傾斜を有するため、係合は容易であるが、係合の解除は困難なものとなる。

次に、図６により、相手側コネクタの構成を説明する。図６は、ケーブル側コネクタ（プラグ）の構成を示す斜視図である。図６に示すように、相手側コネクタは、例えばケーブル側コネクタ（プラグ）５とされ、ケーブル４が接続される。ケーブル側コネクタ５は、金属等の導電性材料で形成されたシェル５１、樹脂等の絶縁性材料で形成されたハウジング５２、弾性的に上下移動が可能なロック操作部５３、及び弾性的に上下移動が可能なロック片５４などを備えている。シェル５１は、嵌合側（Ｙ₂方向）に設けられ、シェル５１の内部には、基板側コネクタ１の端子３０と同数の端子（図示せず）が設けられている。基板側コネクタ１とケーブル側コネクタ５との嵌合時に、基板側コネクタ１の端子３０の接点部３１と、ケーブル側コネクタ５の端子が、それぞれ接触することにより、お互いの端子が電気的に接続され、基板２上の回路と、ケーブル４の信号線が電気的に接続される。

また、シェル５１は、上面及び下面にロック片用孔５５を有し、ロック片用孔５５からロック片５４が突き出ている。ロック片５４は、嵌合側（Ｙ₂方向）に傾斜を有する。基板側コネクタ１とケーブル側コネクタ５とを嵌合するとき、シェル２０の嵌合空間２１にシェル５１を挿入して嵌合する。このとき、ロック片５４は、嵌合側（Ｙ₁方向）に傾斜を有するので、そのまま嵌合方向（Ｙ₁方向）に押し込めば、弾性によりロック片５４が内側に移動し、容易に嵌合することができる。そして、弾性によりロック片５４が外側に戻り、ロック片５４がロック孔２２に係合してロックされる。ロックを解除するときは、ロック操作部５３を内側（Ｚ₁Ｚ₂方向）に挟み込むことにより、それに連動してロック片５４が内側に移動してロックが解除され、コネクタ間の嵌合解除が容易になる。

したがって、本実施の形態の電気コネクタによれば、端子の基板接続部にコーティング剤を塗布する際、コーティング剤が、底面を伝わってコネクタの嵌合空間内に入り込むのを防止することが可能になる。それにより、コーティング剤の端子接点部への付着又は嵌合空間内への付着がなくなり、電気コネクタの信頼性が向上する。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器に利用することができる。

１基板側コネクタ（レセプタクル）
２基板
３スルーホール
４ケーブル
５ケーブル側コネクタ（プラグ）
６矢印
１０絶縁座
１１嵌合凸部
１２台座部
１３空隙部
１４トラップ
１５トラップ
１６嵌合空間壁部
１７底面
１８圧入凸部
１９面取り部
２０シェル
２１嵌合空間（嵌合凹部）
２２ロック孔
２３固定部
２４台座部支持部
２５実装部
２６実装部
２７屈曲部（凸部）
２８折り曲げ部
２９被圧入凸部
３０端子
３１接点部
３２基板接続部
４１圧入突起
４２係合凸部
４３係合孔
４４根元
４５外壁
５１シェル
５２ハウジング
５３ロック操作部
５４ロック片
５５ロック片用孔

Claims

基板に実装される電気コネクタであって、
絶縁性材料で形成された絶縁座と、
導電性材料で形成されたシェルであって、前記絶縁座の少なくとも一部を覆うシェルと、
前記絶縁座によって保持される複数の端子と、を備え、
前記複数の端子の各端子は、相手側コネクタの端子と接触する接点部と、前記基板上の回路に接続される基板接続部と、を備え、
前記絶縁座は、前記基板と対面する面において、前記基板接続部と前記接点部との間に、前記基板と対面する面に沿ってコーティング剤が流入するのを止めるための空隙部を有し、
前記絶縁座は、前記基板と対面する面において、前記基板接続部と前記空隙部との間であって前記空隙部と離間した位置に、前記コーティング剤を付着させるための凸状又は凹状の複数のトラップを有し、
前記複数のトラップは、コネクタ幅方向に延びる形状を有する、電気コネクタ。
前記シェルは、前記相手側コネクタの一部が嵌合するための嵌合空間を有し、
前記接点部は前記嵌合空間内に存在し、前記基板接続部は前記絶縁座から伸長しており、
前記空隙部は、前記基板接続部から前記嵌合空間内への前記コーティング剤の流入を止めるように構成されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
前記空隙部は、前記絶縁座の面上に設けられた切れ込み状の形状を有する、請求項１又は２に記載の電気コネクタ。
前記複数のトラップのうち前記基板接続部側に位置するトラップは、前記空隙部側に位置するトラップよりコネクタ幅方向の長さが大きい、請求項１～３のいずれか１項に記載の電気コネクタ。
請求項１～４のいずれか１項に記載の電気コネクタを実装した、電気コネクタ付き基板。