JPH05506743A - 高密度の多極挿入コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高密度の多極挿入コネクタ 本発明は高密度の電気コネクタに関し、詳しくは、繰り返し連結と分離を行うの に特に適した低挿入力のコネクタに関する。

点の数の増大につれて、そしてデバイスの挿入除去の回数の増加につれて、ます ま困難になっている。接点の数の増大につれて、接触表面の整列と清潔さが益々 重要となる。相互連結の数の増大につれて、保合と離脱を通じてコネクタに加わ る摩擦及び／又は損傷の可能性が大きくなる。

着脱自在な結合を与えるため、個々のはね負荷された保持接点を存するコネクタ の中へ回路基板を挿入することは普通に知られている。接点の数が増大するにつ れて、対応する数のソケットの累積抵抗を克服するのに要する力の大きさが非常 に大きくなり、従って、印刷回路基板やコネクタが損傷を受ける可能性がはるか に大きくなる。遭遇する挿入除去の力は一般に操作段階の間にこすれ接触状態に ある表面により生ずる。例えば、米国特許第４，８２６，４４６号において、間 隔をへだてた可撓性接触アームを有する個々の接触ピンが、そこに挿入されて枢 着される電気的構成要素（例えば印刷回路カート）により受け入れられ、曲げら れて離れるようになっている。このコネクタは挿入に必要とされる力の大きさを 著しく減少させるけれとも、それにも拘らず、接触アームとカードとの接触点に おける垂直力は、結局カードの挿入除去毎に摩耗を引き起こす。

米国特許第３，１０２，７６７号は平らなコンダクタ　ケーブル用の電気コネク タを開示しており、そこではケーブルがＵ字形又は溝形のばねの周りに巻きつけ られている。ケーブルの絶縁被覆ははぎとられてコンダクタリボンを露出させ、 このリボンは、ばねのアームの間に挿入するとき構成要素ボードと強制的に接触 させられる。この装置の挿入と除去の力は、構成要素のボードの表面上の接触回 路とコンダクタにより支持される。米国特許第３，３１９，２１６号は同様な構 造を開示しており、そこでは、マルチ　コンダクタ　ケーブルと印刷回路基板と が、該基板の挿入除去時に互いにこすり接触状態になる。

米国特許第３．４０１．３６９号は積層コネクタを開示しており、この積層コネ クタは、印刷回路技術を用いるための複数の電気接触部材と絶縁材料のシートと を備えている。この引例の第５図に見るように、ラミネートとそこに挿入される 部材との間の接触圧力は、挿入部材上の導体部材とラミネート上の接触ボタンに 集中する。整列と挿入力の問題を克服するために、接触部（即ち接点）を開閉し 、機械的保持力を維持するために機械的作動を用いる電気的コネクタが開発され た。このような装置は一般に複雑でカリ嵩ぼるものである。コネクタの電気的遠 隔操作を与える、形状記憶合金アクチュエータを用いる一層複雑な作動機構もま た開発された。

上述のコネクタは何れも、電気的遠隔操作を与えるコネクタを含む上述したよう な広範囲のコネクタ形状に対し、独立した２面接触と接触摩擦をもつ、簡単で、 手動操作され、低挿入力で高密度の多極挿入コネクタの概念を提供しない。

発明の概要 本発明の目的は、雌部分に対する雄部分の挿入や引き出しにより生ずる摩擦の大 きさを最少にすると共に、それと同時に、種々の全体的形状をもつコネクタの各 部にある電気接触部の間に高い接触力とこすり（拭い）作用を与える、高密度で 低挿入力のコネクタの設計を提供することである。この目的を達成するために、 はぼＣ字形偏倚部材と、該偏倚部材の周りに取りつけられた可撓性回路と、をも つ雌部分を有するコネクタが提供される。可撓性回路は、偏倚部材の端部の近く でそこから僅かに間隔をへだでて位置決めされた電気接触部（接点）を有し、可 撓性回路は、電気接触部の近くに摺動表面を存する。コネクタはまた、可撓性回 路の内側に挿入しつる挿入部材を有する雄部分を備えている。雄部分は、挿入部 材の端に隣接しているがそこがら間隔をへだてて位置決めされた接触部を存し、 また一般に接触部の上と下に摺動表面を存し、摺動表面は互いに接触し可撓性回 路に対する挿入部材を繰り返し挿入し引き出すことにより生ずる摩擦の大きさを 最少にするような材料で構成されている。挿入部材を更に挿入移動させると、一 部分の接触部のす・＼てかこすられ、係合位置に位置決めされる。

本発明の一局面において提供されるコネクタは次の通りである。即ち、高密度の 多極挿入コネクタにおいて 前記コネクタは、偏倚部材を備え、前記偏倚部材は細長く伸びていてその長さに 沿って縦開口部を存し、前記偏倚部材はほぼＣ形であって、端部を有するアーム 部分と中央部分とを有し。

前記コネクタは、第１組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体を有する可撓性 回路を備え、前記可撓性回路の少なくとも一部分は前記偏倚部材の周りに装着さ れ、前記導電体の末端は第１組と第２組の電気接触部に終端しており、前記第１ 組の接触部は前記開口部の一方側に位置決めされ、前記第２組の接触部は前記開 口部の他方の側に位置決めされ、前記第１組と第２組の電気接触部は、前記開口 部の内側で、前記アーム部分の端部に近いが該端部から僅かに間隔をへだてて位 置決めされており、前記可撓性回路は、前記第１組と第２組の電気接触部の近く に第１摺動表面を存し、前記偏倚部材と前記可撓性回路とは前記コネクタの雌部 分を形成し。

前記コネクタは挿入部材を備え、前記挿入部材は、細長く伸びていて前記開口部 の中へ挿入するための長さ方向端部を有し、前記挿入部材は、第３組と第４組の 平行に間隔をへだてた導電体をその表面に有する追加の可撓性回路を育し、前記 第３組と第４組の導電体は前記挿入部材の各側に位置決めされ、前記第３組と第 ４組の導電体の末端は、前記挿入部材の端部に近いが該端部から間隔をへたてら れた第３組と第４組の電気接触部に終端しており、前記第３組と第４組の電気接 触部の近くの可撓性回路は第２摺動表面を有し、前記第１と第２の摺動表面は、 前記挿入部材の挿入又は除去が前記第１と第２の摺動表面の間に接触を引き起こ して前記偏倚部材の偏倚を克服し、挿入部材の挿入又は除去のための開口を更に 広げるような低摩擦材料で構成されており、前記第１と第２の摺動表面は、挿入 部材の挿入や除去により生ずる最少の＊＊を受け、挿入部材を更に挿入移動させ ると、前記第１組と第２組と第３組と第４組の電気接触部を互いに保合位置へ位 置決めすると共に該接触部を互いにこすり、前記挿入部材が前記コネクタの雄部 分を形成すること： を特徴とする高密度の多極挿入コネクタを提供する。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明のコネクタの一部分解斜視図てあり、挿入部材が挿入前の位置 にある。第１図はまた、所望により挿入力を真のゼロ値にするための電気的遠隔 操作を与えるため、偏倚部材の内側に位置決めされた選択的な形状記憶合金要素 とヒータとを示している。

第２図は、本発明のコネクタの断面図で、挿入部材が十分に挿入されており、更 に周囲の保護斜蔽／ハウジングを有する。

第３図は、挿入部材と可撓性回路の保合部分の部分拡大図で偏倚部材の端部を含 んでいる。

第４図は、本発明のコネクタの雌部分の一方側の接触領域の部分断面図であり、 偏倚部材のアーム部分と可撓性回路の典型的積層構造とを示している。

第５図は、本発明のコネクタの雄部分の一方側の接触領域の、第４図に類似の部 分断面図であり、可撓性の典型的積層構造を示している。

第６図は、本発明のコネクタの雄部分と雌部分の一方側の部分回転図であり、整 列の不釣合いを許容する各部分の接触領域を示している。

第７図は、本発明のコネクタの雄部分と雌部分の接触領域に垂直な部分図であり 、接触部の好ましい相対的な幅を示している。

好ましい実施態様の説明 引き続いて添付図面を参照して説明する。第１図は、高密度多極挿入コネクタを 示し、参照数字ＩＯでその全体を示しである。コネクタ１０は、雌部分１２と雄 部分１４を含み、各部分は、高密度のほぼ平行に間隔をへだてられた導電体を有 し、導電体の末端は接触部（接点）に終わっている。

雌部分１２は、偏倚部材１６を含み、偏倚部材１６は、細長く伸びていてその長 さに沿って縦方向開口部を有し、偏倚部材１６は、はぼＣ形の形状をなし、中央 部分１８とアーム部分２０とを有し、アーム部分２０の末端は開口部に終わって いる。偏倚部材１６は、ばね材料、好ましくはベリリウム鋼又はその他の適当な 材料から作られる。

図示の偏倚部材１６は、偏倚部材の全体的Ｃ字形状の内側へ延びるアーム部分２ ０を有する。第３図に仮想線で示すように、内側でなく外側へのみ延びる変形例 のアーム部分２２を存することは、本発明の範囲内にある。この実施態様におい て、変形例のアーム部分２２は、外方へ延び、その端部で弯曲する。従って、も しも可撓性回路がアーム部分の端部の上にドレープ状に掛かる場合にも、この可 撓性回路の曲がりに順応することができる。更に、アーム部分とその上に取りつ けられた可撓性回路とが、雄部分の挿入により動かされてコネクタの２つの部分 を結合し又は、分離するものである限り、雌部分の偏倚部材に種々の形状、長さ 及び角度配向のアーム部材を設けることは本発明の範囲内にある。

雌部分１２は、また、第」組と第２組の平行に間隔をへだてられた導電体２６． ２８を夫々有する可撓性回路２４を備え、可撓性回路２４の少なくとも一部が偏 倚部材１６の周りに装着されている。可撓性回路２４の典型的な積層構造を第４ 図に示してあり、これは更に詳しく後で説明する。偏倚部材１６の周りに取りつ けられる可撓性回路に種々の構造を用いることは本発明の範囲内にあることが理 解されよう。第１図及び第３図に示すように、第１組と第２組の平行間隔をへだ てた導電体２６．２８は夫々、アーム部分２００周りに取りつけられている。

第１組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体２６．２Ｂの個々の導電体は夫々 、偏倚部材１６の開口部に対しほぼ垂直に配向されている。

第１組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体２６．２８は夫々、その末端が第 １組と第２組の電気接触部（接点）３０．３２に夫々終端しており、第１組の電 気接触部（接点）３０は前記開口部の一方側に位置決めされ、第２組の電気接触 部（３２）は前記開口部の他方側に位置決めされ、前記第１組と第２組の電気接 触部３０．３２は夫々、前記アーム部分の端部に近いが該端部から僅かに間隔を へだてて前記開口部内に位置決めされている。接触部の近く特に電気接触部の上 方の可撓性回路２４の領域（挿入の線に沿う）は第１摺動表面として定義される 。第３図において、第１組と第２組の電気接触部３０．３２の接触のほぼ中心は 、夫々、中心線３４を存する平面によりほぼ分断される。中心線３４は、アーム 部分２０の端部に近いか該端部から僅かに間隔をへだてられているのがわかるコ ネクタ１０の雄部分１４は挿入部材１５を備え、挿入部材１５は、細長く伸びて いて、雌部分１２の開口部の中へ挿入するための長さ方向端部を有する。挿入部 材１５は、その表面に可撓性回路３８を有し、可撓性回路３８は、第３組と第４ 組の平行に間隔をへだてた導電体４０．４２を夫々有する。第３組と第４組第１ 組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体２６．２８と夫々互いに補足し合う。

挿入部材１５の各側には、第３組と第４組の平行に間隔をへだてた導電体４０． ４２が夫々位置決めされ、導電体４０．４２の末端は夫々第３組と第４組の電気 接触部４４．４６に終わっている。第３組と第４組の電気接触部４４．４６は夫 々、挿入部材１５の長さ方向端部３６に隣接しているが該端部から間隔をへだて られている。可撓性回路３８は、第３組と第４組の電気接触部４４．４６の近く に第２摺動表面４５を有する（これは第５図に明瞭に見られる）。可撓性回路２ ４．３８の第１摺動表面２４と第２摺動表面４５の各々は、その外側に、コネク タの雄部分の挿入除去の際に互いにこすり合う領域に、同様の絶縁性の低摩擦材 料の層を有する。

第３図、第４図及び第５図において、雌部分１２の可撓性回路２４と雄部分１４ の可撓性回路３８は、カプトン（Ｋａｐｔｏｒｌ　商標名）のような絶縁材料の 層２５．３３．３５を含み、第１組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体２６ ．２８、及び第３組と第４組の平行に間隔をへだてた導電体４０．４２が夫々の 対応する絶縁材料の＠２５と２５及び３３と３５の間に夫々配置されている。

第４図には、偏倚部材１６に取りつけられた可撓性回路２４の好ましい積層構造 が断面図で示しである。第１組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体２６．２ ８は夫々、表面にニッケルメッキし次に金メッキした接触領域をもつ銅で構成す るのが好ましい。絶縁材料の層２５は、第１組の平行に間隔をへだてた導電体２ ６の上と下に位置決めされる。絶縁材料２５の外層の一部特に電気接触部の上方 部分は、第１摺動表面３１を備えている。鋼接地面２７は、絶縁材料２５の内側 層の下に位置決めされ、接着剤層２９により偏倚部材１６に取りつけられる。

コネクタの雄部分と雌部分の両方について、上述した以外のタイプの可撓性回路 を用いることは、本発明の範囲内にあることか理解されよう。

第１図、第３図及び第５図において、好ましい積層構造の可撓性回路（全体を３ ８で示す）か、挿入部材１５に取りつけられており、挿入部材１５は、アルミニ ウム、液晶ポリマ、ステンレス網又はポリエーテル−エーテル−ケトンで作られ ている。第３組と第」組の電気接触部４４．４６は夫々鋼製の導電体４０．４２ の上にニッケルメッキされたバリヤをもつ全表面を有し、絶縁部材２５の層に用 いられたような絶縁材料の層３３と３５の間に挟まれている。絶縁材料３３の外 層は、第２摺動表面４５を有する。第２［動表面４５は、第３組と第４組の電気 接触部４４．４６の各側に夫々設けた絶縁材料３３の層と共に、第３組と第４組 の電気接触部４４．４６をほとんど包囲している。鋼接地面３７は、絶縁材料３ ５０層の下に位置決めされ、接着剤層３９により挿入部材１５に取りつけられ第 １摺動表面３１と第２摺動表面４５は夫々、カプトン（商標名Ｋａｐｔｏｎ）で 作られているけれとも、これらの表面は、テフロン（商標名Ｔｅｆｌｏｎ）を含 む任意の低摩擦材料で構成しうろことが理解されよう。

引き続いて、第３図を参照して説明する。雄部分１４を挿入するとき、中心線５ ４より下方の外側表面４５（先に第２摺動表面４５として定義した）は、中心線 ５６より上方の雌部分１２の外側層４８（先に第２摺動表面として定義した）に 接触する。はぼ球根形の雄部分１４を更に移動させると、アーム部分２０が広が り、同様な材料の第１表面と第２表面との間に滑り接触を引き起こす。同様な材 料が用いられているので、第１組と第２組の電気接触部３０．３２か第３組と第 ４組の電気接触部４４．４６と夫々係合する点まで、雄部分Ｉ４を挿入線に沿っ て挿入することにより生ずる摩擦の大きさが最少になる。第２摺動表面４５によ り作られる球根形状は、例えば点５２のような所で雄部分１４の厚さを薄くする ことにより誇張し、アーム部分２０を押しあける際に機械的利点を得するように することができる。この球根形状と挿入角度に対するアーム部分２０の相対角度 は、第２摺動表面４５が接触部３０．３２を通過する点まで第】摺動表面３１に 平行な摩擦力を減少させる。第２摺動表面表面４５が接触部３０．３２を通過し た所で、アーム部分２６．２０は互いの方向へ逆戻りし、その相対角度を変化さ せ、実質的に平行となり、垂直力の大きさを最大値まで増大させて、従って接触 部を互いに擦り合わせ、操作中の電気的連続製を維持することができる。電気接 触部のす・＼ての間に接触かなされたとき、寸法５８て示した僅かな量だけ更に 移動させると、第１組と第２組と第３組と第４組の電気接触部３０．３２．４４ ．４６か夫々位置決めされ、擦り合わされ、清浄にされる。

雄部分１４を除去するとき、中心線５４より下の雄部分１４の外側表面４５は、 まず最初に、第」組と第２組の電気接触部３０．３２の表面に接触し、次いで中 心線より上方の雌部分１２の外側層４８に接触する。それ故、雌部分１２に対す る雄部分Ｉ４の挿入と除去は、最少の大きさの摩擦で行われ、電気接触部や夫々 の可撓性回路の導電体に過大な摩耗を生じさせないことがわかる。

第１図において、雄部分１４は印刷回路基板（姉妹板６０）に取りつけられてい るのがわかる。雄部分１４は姉妹板６０と一体的に構成しうることが理解されよ う。

また、雄部分の可撓性回路の末端は、リフロー半田付は又は一点接着により印刷 回路基板に面取りつけられるようになっている。印刷回路基板は可撓性回路の精 度に作られないことが多いので、雄部分の可撓性回路の末端を外側へ張り出すよ うに作るか、又は、格子パターンの接触部を用いることにより、印刷回路基板し うることがわかる。本発明のコネクタ１０は、種々のタイプの永久的接続が技術 分野において知られているので、可撓性回路２４を母板６２に接続する特定の手 段により限定されるものではない。

第１図は、選択的な形状記憶合金要素６４を示し、形状記憶合金要素６４と偏倚 部材１６との間にヒータ６６を位置決めしである。形状記憶合金要素６４とヒー タ６６は、米国特許第４，８８１．９０８号（本件出願人に請渡されている）に 十分に記載されたタイプのものであり、その内容は引用により本明細書に組み入 れることとする。形状記憶合金要素６４に電流を通すことによりそれを加熱する こと（抵抗加熱）は本発明の範囲内にあることが理解されよう。この抵抗加熱を 選択すると、挿入力（開閉力）を真にゼロにしつるが、所望により低い挿入力の 機能を与えてもよい。

第６図及び第７図は、雄接触部を雌接触部より狭べする（又はその逆も）ことの 利点を示している。狭い方の接触部は、他方の接触部の上で±（Ｙ−Ｘ）／２の 量だけ芯かずれることができ、しかも尚、両要素の闇に電気的接触をする。

雄部材上に取りつけられ、超鋼の重合体シール６８上でシールされた周囲のほこ り防護斜蔽６３（第２図参照）は、コネクタｌＯの任意の選択的な特徴である上 述の説明から、当業者の活動範囲に入るような、本発明の多（の変更、適用、修 正が存在することは明らかである。

然しなから、本発明の精神から離脱しないかかる変更はすべて、本発明の範囲内 にあるものと考えられ、請求の範囲によってのみ限定されることが意図されてい る。

１巨ｆ　４１１　３−１ ＦＩ１ロシ６− 数要素間の摺動表面を分離する。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．高密度の多極挿入をコネクタにおいて：前記コネクタは、偏倚部材を備え、 前記偏倚部材は細長く伸びていてその長さに沿って縦開口部を有し、前記偏倚部 材はほぼＣ形であって、端部を有するアーム部分と中央部分とを有し； 前記コネクタは、第１組と第２組の平行に間隔をへだてた導電体を有する可撓性 回路を備え、前記可撓性回路の少なくとも一部分は前記偏倚部材の周りに装着さ れ、前記導電体の末端は第１組と第２組の電気接触部に終端しており、前記第１ 組の接触部は前記開口部の一方側に位置決めされ、前記第２組の接触部は前記開 口部の他方の側に位置決めされ、前記第１組と第２組の電気接触部は、前記開口 部の内側で、前記アーム部分の端部に近いが該端部から僅かに間隔をへだてて位 置決めされており、前記可撓性回路は、前記第１組と第２組の電気接触部の近く に第１摺動表面を有し、前記偏倚部材と前記可撓性回路とは前記コネクタの雌部 分を形成し； 前記コネクタは挿入部材を備え、前記挿入部材は、細長く伸びていて前記開口部 の中へ挿入するための長さ方向端部を有し、前記挿入部材は、第３組と第４組の 平行に間隔をへだてた導電体をその表面に有する追加の可撓性回路を有し、前記 第３組と第４組の導電体は前記挿入部材の各側に位置決めされ、前記第３組と第 ４組の導電体の末端は、前記挿入部材の端部に近いが該端部から間隔をへだてら れた第３組と第４組の電気接触部に終端しており、前記第３組と第４組の電気接 触部の近くの可撓性回路は第２摺動表面を有し、前記第１と第２の摺動表面は、 前記挿入部材の挿入又は除去が前記第１と第２の摺動表面の間に接触を引き起こ して前記偏倚部材の偏倚を克服し、挿入部材の挿入又は除去のための開口を更に 広げるような低摩擦材料で構成されており、前記第１と第２の摺動表面は、挿入 部材の挿入や除去により生ずる最少の摩擦を受け、挿入部材を更に挿入移動させ ると、前記第１組と第２組と第３組と第４組の電気接触部を互いに係合位置へ位 置決めすると共に該接触部を互いにこすり、前記挿入部材が前記コネクタの雄部 分を形成すること； を特徴とする高密度の多極挿入コネクタ。
2. ２．前記第１摺動表面は、前記第１組と第２組の電気接触部の、前記雄部分の挿 入方向に最も近い側に沿って主として延在していること、を特徴とする請求の範 囲第１項に記載のコネクタ。
3. ３．前記第２摺動表面は、主として、前記第３組と第４組の電気接触部の間で、 前記挿入部材の長さ方向端部の周りに延在していること、を特徴とする請求の範 囲第１項に記載のコネクタ。
4. ４．前記挿入部材は、前記第２摺動表面の領域において前記長さ方向端部に沿っ て形状がほぼ球根状であり、該球根形状は、初期の挿入移動時に前記アーム部分 の角度を増加させることにより挿入力を更に減少させ、更に挿入移動させるとき 接触力とこすり力とを増大させること、を特徴とする請求の範囲第３項に記載の コネクタ。
5. ５．偏倚部材のアーム部分が、その中央部分から外方へ延びていること、を特徴 とする請求の範囲第１項に記載のコネクタ。
6. ６．偏倚部材のアーム部分が、外方へ延び、次いで曲がり偏倚部材のほぼＣ形の 形状の内部で内側へ延在していること、を特徴とする請求の範囲第１項に記載の コネクタ。
7. ７．前記偏倚部材の内側に位置決めされた形状記憶合金要素を備え、前記形状記 憶合金要素の移動が前記偏倚部材を克服して前記コネクタを開くこと、を特徴と する請求の範囲第１項に記載のコネクタ。
8. ８．前記挿入部材は、印刷回路基板の端に取りつけられ電気的に相互接続しうる 別体の構成要素であること、を特徴とする請求の範囲第１項に記載のコネクタ。
9. ９．前記挿入部材が、印刷回路基板の端部と一体的であること、を特徴とする請 求の範囲第１項に記載のコネクタ。
10. １０．前記第１組及び第２組の電気接触部は、前記第３組及び第４組の電気接触 部と異なる幅を有し、それによって不整合を許容しうるようになっていること、 を特徴とする請求の範囲第１項に記載のコネクタ。