JPH0673306B2 - 電気コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気コネクタ、特に印刷回路基板間の電気的
接続を達成する零挿入力または低挿入力コネクタに関す
る。

印刷回路基板間の電気的接続を達成するための低挿入力
電気コネクタは産業界において広く知られている。この
種のコネクタの例は米国特許第3,795,888;3,848,952;3,
920,303;4,136,917;4,185,822;4,575,172等に開示され
ている。これらの特許に開示されるコネクタは一対のス
プリング（ばね）コンタクトを有するタイプのもので、
該スプリングコンタクトにより印刷回路基板が低挿入力
状態でコネクタの接触領域内に挿入し得るようになって
いる。

通常の先行技術コネクタ、特に米国特許第4,575,172
は、多くの場合、低挿入力接続を提供し得る。しかしな
がら、先行技術では、印刷回路基板およびコンタクトの
いずれか一方または両方に薄い膜が形成されている場合
における確実な電気的接続を保証するための積極的な拭
い（ワイピング）作用を提供する機能を有していない。

また、先行技術のコネクタのコンタクトは高い押圧力／
撓み曲線を有しており、このためスプリングコンタクト
が少しでも変位すると該コンタクトが永久歪を起すおそ
れがある。したがって、厚幅のドーターボードがコネク
タ内に挿入された後はコンタクトが永久歪を起してしま
う。コンタクトのこの永久歪は、続いて比較的薄幅のボ
ードが挿入されたときに、コネクタを有効に機能させな
い。コンタクトがドーターボードの接触領域と電気的接
続を達成しない結果、ドーターボードとコネクタのコン
タクト間の電気的接続が確実にかつ有効に行われなくな
り、コネクタが事実上役に立たなくなる。

上記列記の特許に開示されるコンタクトには更に問題が
ある。すなわち、コンタクト自体はそれほど材料を使わ
ないが、コンタクトの支持部材すなわち保持手段が比較
的多くの材料を必要とすることである。そのため、先行
技術に開示される方法でコンタクトをハウジングに固定
する場合には、コンタクト組立体を製造するために必要
とされる材料の量が増大する。かくして、接続の信頼性
に問題を生じるだけでなく、製造に要する材料によりコ
ネクタの価格が比較的に高く維持されるいう問題があ
る。

本発明はドーターボードの接触領域をマザーボードの接
触領域に電気的に接続するための電気コネクタに関す
る。該電気コネクタは適当な誘電性材料のハウジング部
材と複数のコンタクトから成り、前記ハウジング部材が
上面と下面を有する細長い基体から構成されている。

前記上面の両端に近接する部分の上面から固定部材が延
出し、該固定部材は、ドーターボードが最終位置に到達
したときに、該ドーターボードを所定位置に錠止するよ
うにドーターボードと協働する。

前記基体には、前記上面から底面近傍まで延びるコンタ
クト受容孔が設けられている。前記コンタクトは該コン
タクト受容孔内に配置され、かつ第１および第２部分を
有する。各部分は、コンタクトとドーターボード間の電
気的接続を提供するためにドーターボードの接触領域と
協働する接触突起を有する。コンタクトの固定突起は受
容孔の壁および該壁の突起と協働してコンタクトを受容
孔内に固定する。

本発明の一つの目的はドーターボードとマザーボード間
の確実な電気的接続を提供することにある。この接続は
コネクタが温度の変化の中でも維持されなければならな
い。

本発明の他の目的は最少量の材料を使って製造できるコ
ンタクトを提供することにある。小面積のコンタクトは
該コンタクトの電気容量を小さくし、このことは高速信
号が使用される場合重要である。したがって、コンタク
トの形状は最少量の材料を使用して要求される弾性を提
供しなければならない。このために、コンタクトは該コ
ンタクトが緩やかな押圧力／撓み曲線を提供する低弾性
率のものでなければならない。このことは、ドーターボ
ードの厚さに対するコンタクトの許容公差を増大し、弾
性コンタクトの永久歪を防止する。

コンタクトが最少の材料を使用して製造されることによ
る本発明のもう一つの目的は、コンタクトの各部分が他
の部分と独立して可動し得ることである。旋回領域がコ
ンタクトの個々の部分を互いに同時に反対方向に変位さ
せる。

本発明の更に他の目的は、コンタクトに損傷を与えるこ
となく、ドーターボードを不適切な角度で挿入し得るコ
ネクタを提供することにある。これを達成するために、
コンタクトはコンタクトの撓みを制限する一体的過応力
防止部材を具え、コンタクトが永久歪を生じないよう
に、また仮に生じても接触が不確実にならないようにす
る。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明のコネクタの分解斜視図、 第２図はドーターボードがコネクタのコンタクト内に挿
入される直前を示すコネクタの断面図、 第３図はドーターボードがコンタクト内に挿入され、か
つカム作用始動前を示す第２図に類似する断面図、 第４図はドーターボードが完全に挿入されかつカム作用
位置を示す第２図に類似する断面図、 第５図はコネクタハウジングの開口と関連するコンタク
トの頂部を示す部分平面図、 第６図はドーターボードがコネクタのコンタクト内に挿
入される直前を破線で示しかつドーターボードの最終位
置を実線で示す本発明の他の実施例の断面図、 第７図は本発明の補強部材の斜視図、 第８図はドーターボードと係合状態にある補強部材の斜
視図、および 第９図はドーターボードと係合状態にある補強部材を示
す第８図の９−９線に沿う断面図である。

第１図は、本発明による低挿入力電気コネクタ２を示
す。コネクタ２は、必要に応じて、二つの回路板を共に
電気的かつ機械的に接続する。

コネクタ２は、細長い基体８に複数のコンタクト受容孔
６を有する細長いハウジングから成る。ハウジング４は
要求される誘電特性を持ったいかなる材料からも作るこ
とができる。

基体８の両端部10に近接する位置には、基体８の上面14
から突出する錠止部材12が設けられ、各錠止部材12は基
体８の両端部10に実質的に平行でありかつ該錠止部材12
の頂部に隣接する位置に錠止突起16を有する。両錠止部
材12の錠止突起16は相互に対面し後述するドーター印刷
回路基板（子基板）18と協働する。錠止部材12に隣接し
て、停止部材20が前記上面14から突出している。停止部
材20は各錠止部材12の平面に実質的に直角な平面内にあ
る。各停止部材20の頂部に隣接して、位置決め突起22が
設けられ、該位置決め突起は、ドーター回路基板18をコ
ネクタ２に対して適正に位置決めするために、ドーター
回路基板18の開口24と協働する。両端部10に隣接し、錠
止部材12のほぼ真下の基体８の底面30から脚26,28が延
出している。第１図に示すように、脚26は脚28よりも大
きくなっており、これら脚26,28はマザーボード（親基
板）34の対応する孔31,32と協働してマザーボード34と
コネクタ２との間に極性手段を提供し、コネクタ２がボ
ード34上に正しく位置決めされることを保証する。

第１図に示すように、複数のコンタクト受容孔６が基体
８に設けられ、第２図乃至第４図に最もよく見られるよ
うに、該コンタクト受容孔６は基体８の上面14から基体
８の底面30近傍まで延びている。受容孔６は、また、両
端部10と実質的に平行になるように基体８を横断して延
びている。受容孔６は基体８の基板受容開口７と連通し
ている。受容孔６の正確な形状は該受容孔内に固定され
るコンタクトの形状によって決定される。

コンタクト36は各コンタクト受容孔６内に配置されてい
る。各コンタクト36は所望の導電性および弾性を有する
板金材から形成される。第２図に示すように、コンタク
ト36はポスト38、基部48、第１接触部分50、第２接触部
分66、およびばね68とから成る。

コンタクト36は、そのポスト38が基体８の底面30の開孔
44を通って延びるように受容孔６内に配置される。ポス
ト38の下方部分はマザーボード34の対応する孔46と整列
し、かつその中に挿入されてコンタクト36とマザーボー
ド34の導電領域との電気的接続を達成する。コネクタ２
が、脚26,28によって、マザーボード34に対して正しく
整合されるので、マザーボード34の孔46に対するポスト
38の正しい位置決めが保証される。ポスト38は、その下
方部分が垂直に延びる代わりに水平に延びてマザーボー
ド34の導電区域に表面実装し得ることに注目されたい。

ポスト38の上方部分は受容孔６内に在って基部48に連結
されている。ポスト38はコンタクト36の異なる位置から
延出する。したがって、ポスト38は所望の中心線間隔要
求を満たすことができ、それは第２図乃至第４図に破線
および実線で描かれたポスト38で表示されている。これ
は、ポスト38の中心線間隔を近づける一方法を示すにす
ぎない。各コンタクト36の運動および作用はポスト38の
位置によっては影響されない。

各ポスト38の頂部は基部48の一部分と一体的になっい
る。基部48は受容孔６の壁部と係合し、これにより、コ
ンタクト36を受容孔６内に保持、安定させる。

基部48の上方には第１接触部分50が突出している。基部
48と第１接触部分50との間には開口52が設けられてい
る。該開口52からスロット54が延び、このスロット54は
基部48と第１接触部分50とを分離する。スロット54は、
後述すうように、ドーターボード18が挿入されたときに
第１接触部分50が弾性的に動き得るだけの必要な空間を
提供する。

第１接触部分50は薄い弧状部分56によって基部48に連結
されている。該弧状部分56のその形状は第１接触部分50
が最少量の材料の使用で所望の押圧力と弾性を有するこ
とを可能にする。

第１接触部分50には弧状のカム表面58が設けられ、該表
面58はドーターボード18と協働して、後述するように、
ドーターボード18の回動の際に確実な拭い（wiping）を
提供する。第１接触部分50は弧状の接触突起60を有し、
該接触突起は弧状のカム表面58の上方に位置し、かつ受
容孔６の中央に向けて突出している。導入表面62が突起
60から第１接触部分50の頂部に向けて延びている。表面
62および突起60は共に、ドーターボード18が受容孔６に
挿入されると、該ドーターボード18と協働する。

第１接触部分50、特に薄肉部分56は、スロット54の両表
面の協働によって、過応力を受けることを防止される。
前記表面は、第１接触部分50が永久変形する前に、互い
に係合する。第１接触部分50は、また、その頂部が受容
孔６の側壁と協働し該接触部分50の永久変形を防止す
る。したがって、第１接触部分50の弾性は、繰返し使用
に耐え、その結果、ボード18の繰返し挿入に対しても適
切な状態に維持される。

第２接触部分66は、第２図乃至第４図に示すように、第
１接触部分50と同じ方向に基部48から延出し、かつ基体
８の底面30の近傍から上面14の近傍に延びている。接触
突起72がドーターボード18と協働する部分に設けられて
いる。

第２接触部分66の各端部には旋回領域67,69が設けられ
ている。該旋回領域のその位置によって、第２接触部分
66が最小弾性力を提供することが可能となる。コンタク
ト36の弾性は、部分66の旋回領域69に連結されたばね68
によって提供される。旋回領域67,69の採用により、第
１接触部分50が第２接触部分から独立して動くことを可
能にする。

コンタクト36が確実な電気的接続を提供するには、適当
な接触力がばね68によって加えられなければならず、そ
の結果、接触突起60,72とドーターボード18の接触領域7
4（第１図）との電気的接触が確実に実現しかつ維持さ
れる。ばね68は、第２図に示すように、Ｕ字型をなしか
つドーターボード18が挿入されていないときは静止して
いる。過応力防止部材78がＵ字型ばね68の一方の脚の頂
部に隣接して配置されている。ばね68が圧縮力を受ける
と、部分78がばね68の他方の脚と係合し、これにより、
ばね68の永久変形が防止される。また、部分86、該部分
86がばね68の過応力を防ぐために受容孔６の壁と協働す
るので、ばね68が永久変形しないことを保証する。第５
図に見られるように、ばね68は、また、第２部分66が受
容孔６内へ深く突出することを防止する。ばね68の部分
78は基体８の開口80と協働し、これにより、ばね68が大
きく開くことが防止され、その結果、コネクタ２の低挿
入力特性が維持される。

突起82,84,86はコンタクト36の種々の異なる場所に位置
し、コンタクト36を受容孔６内に維持するために受容孔
６の壁と協働する。コンタンクト36をハウジングに固定
する方法は更に詳しく後述する。

突起81は基体８の底面30から延び基体８とボード34との
間に空隙を形成する。これはボード34と基体８との間の
フラックスの洗浄を可能にする。

第８図に示すように、補強部材88がドーターボードに配
置される。該補強部材88は所望の導電性および剛性を有
する材料から形成される。補強部材88は、該補強部材が
補強部材として作用すると共にシールド部材として作用
するようにドーターボード18と協働する。第７図に示す
ように、補強部材88は細長い上部分90、細長い側部分92
と二つの端部分94とを有する。

側部分92はドーターボード18の第１表面95に隣接して配
置されている。該側部分92の高さは使用材料の種類によ
って異なる。側部分92の長さはドーターボード18の長さ
に対応する。側部分92の上縁に上部分90が連結されてい
る。上部分90は、該上部分90が第１表面95から第２表面
97を越えて延出するだけの十分な寸法を有している。上
部分90の両端からは端部分94が延びており、該端部分94
の平面は側部分92の平面に対して実質的に直角になって
いる。端部分94と側部分との間にはスロットル96が形成
され、該スロット96の幅はドーターボード18の幅と実質
的に等しいかあるいはやや小さくなっており、補強部材
88がボード上に干渉嵌合によって保持されるようになっ
ている。また、錠止突起98が上部分90の中央部から端部
分94と略同一方向に延びている。錠止突起98は側部分92
から隔離し、したがって、補強部材88がボード18と係合
すると錠止突起98がその第２表面と接触する。

動作において、コンタクト36はコンタクト受容孔６内に
配置され、該コンタクト36の突起82,84,86が受容孔６の
壁および壁の突起83,85と協働してコンタクト36をその
中に保持する。コンタクト36を基体８に保持するこの方
法は、コンタクト36が基体８に関して可動し得るように
する。このことは、コネクタ２が種々の温度に晒されそ
の膨張係数により膨張、収縮するので重要な特徴と成
る。コンタクト36はコネクタ２に強固に固定されていな
いので、該コンタクト36はコネクタ２の変動に追従しな
い。したがって、コネクタ２の変動はコンタクト36に有
害な応力を与えることはない。

補強部材88はボード18のそりによるボードの変形や曲が
りを防ぐためにボード18上に配置される。ボード18は側
部分92と錠止突起98（第９図）との間のスロット96内に
すべり込み、干渉嵌合によって補強部材88をボード18上
に維持する。補強部材の剛性がボード18をほぼ水平状に
維持する。補強部材は、また、シールド手段としての機
能をも有する。補強部材88の両端には導電部材（図示し
ない）が配置され、該導電部材はコネクタ２のコンタク
ト36に電気的に接続され、ボード18用のシールド手段を
提供する。

ドーターボード18は、第２図に示すように、受容孔６内
にある角度をもって挿入される。この挿入は零挿入力ま
たは低挿入力状態で行われ、これはドーターボード18の
サイズによって異なる。ドーターボード18の幅が接触突
起60,72の間の間隔よりも小さい場合は、その挿入力が
零となり、またドーターボード18の幅が接触突起60,72
の間の間隔よりも大きい場合は、その挿入は低力状態で
行われる。

低挿入状態が生じるのはコンタクトの形状が低弾性率を
提供するためである。ばね68の使用は緩やかな押圧力／
撓み曲線を考慮に入れている。すなわち、これはばね68
が最小の力で撓むことを意味する。換言すれば、ボード
18を受容孔６内に挿入するために必要な挿入力は他のコ
ネクタに比較して減小する。

第２図に示すように、ドーターボード18の開口７への挿
入はある角度をもって行われる。ドーターボード18は、
第３図に示すように、該ドーターボード18の先導端部87
が第１接触部分50の弧状のカム表面58と係合するまで挿
入される。次にドーターボード18は、第４図に示すよう
に、該ドーターボード18がマザーボード34の平面に対し
て略垂直位置になるまで回動される。

ドーターボード18が回動されると、ドーターボード18の
先導端部87が弧状のカム表面58と協働し、その結果、そ
の回転が、コネクタ２に関して、ドーターボード18の垂
直運動に変換される。このことは本発明の重要な点であ
る。すなわち、ボード18が垂直方向に運動するとき、接
触突起60,72とボード18の接触領域74との間に拭い作用
が生じる。

ボード18が回動すると、第１および第２接触部分50,66
が受容孔６の壁に押付けられる。ばね68が圧縮されて弾
力が生じると第２接触部分66がドーターボード18を押付
ける。ばね68によって加えられる力は、接触突起72をド
ーターボード18に対して維持し、また、ボード18を接触
突起60に対して維持するだけの十分な大きさである。突
起60は、また、第１接触部分50の弾性により押圧力をボ
ード18上に加える。かくして、突起60,72と接触領域74
との間の確実な電気的接続が保証される。

更に、前述したとおり、突起60,72と接触領域74と拭い
作用が増大された垂直力状況下で行われるので確実な電
気的接続が保証される。ボード18が回転されると、拭い
を行いながら、弾性力が増大する。このため、確実な拭
いが、ボード18が平行位置に到達するまで続き、かつそ
のために、最大垂直力状態にあるときに拭いが生じる。

ドーターボード18が最終回動位置に近づくと、錠止突起
16と係合する。これにより、錠止部材12の頂部が基体８
の両端部10に向けて押圧され、ボード18の回動運動が継
続される。ボード18がマザーボード34に対して略垂直に
なると、ボード18は突起16から外れ、錠止部材が弾性的
に定位置に復帰する。したがって、ボード18が錠止突起
16と停止部材20との間に垂直に固定される。

ドーターボード18をコネクタ２から取外すには、錠止部
材12を基体８の両端部10に向けて押圧して錠止突起をボ
ード18から外し、ボード18を前述した方向と反対方向に
回動する。ボード18は挿入時の角度と同じ角度まで復帰
し、挿入時と同一の零力あるいは低力状態で取外され
る。ボード18が取外されると、コンタクト36は弾性的に
初期位置に復帰し、前述の工程を繰返すために、コネク
タ２を適切な位置に配置する。

第６図には、本発明の他の実施例が示されている。この
実施例の構造は前述のものとは異なるが、機能および作
用は第１実施例と非常に類似している。

二つの実施例の異なる点は、ボード118の最終位置が、
第７図に示すように、ボード134に対して垂直でなくあ
る角度（たとえば、25度）をもっていることである。し
たがって、コンタクト136の形状も異なっている。各コ
ンタクト136は、ポスト138基部148、第１接触部分150お
よび第２接触部分166とから成る。しかしながら、第１
および第２接触部分150,166の形状は追加のばね部材を
必要としない。第１および第２接触部分150,166は接触
突起160,172をボード118の接触領域174と電気的係合状
態に維持するための必要な弾性力を提供する。この機能
を達成するために、第１および第２接触部分150,166
は、該部分150,166が確実に作用のために必要な弾性力
を提供するだけの十分な材料から形成されなければなら
ない。

動作において、ドーターボード118が、受容孔106と連通
するコネクタ102の開口内に挿入される。ボード118は、
次に、マザーボード134に向けて回動される。回動が起
ると、部分150,166の弾性力が接触突起160,172をドータ
ーボード118の接触領域と係合せしめる。前記回動はボ
ード118をコネクタ102に関して移動せしめ、ボード118
の接触領域174を接触突起160,172に関して移動せしめ
る。この移動は、接触領域174と突起160,172の表面のあ
らゆる薄膜を確実に除去するために必要な拭い作用を提
供する。ボード118がその最終位置に近づくと、錠止部
材112および停止部材120が、前述の同様に、ボード118
を定位置に固定する。したがって、確実な電気的接続が
行われ、かつ維持される。

ドーターボード118のコネクタ102からの取外しは、ドー
ターボード118が異なる方向に回動されること以外は第
１実施例の場合と同じである。

異なる実施例ではコンタクトの形状が異なるが、本発明
の基本的態様は同じである。ボードは零挿入力あるいは
低挿入力でコネクタ内に挿入され、そして錠止部材によ
って定位置に固定されるまで回動される。回動が起る
と、コンタクトの接触突起が押圧されてボードの接触領
域と係合する。電気的接続は、接触領域と接触突起との
間に垂直力状態下で起る拭い作用により保証される。

本発明のいくつかの態様を詳細に説明、図示したが、当
業者に明白な本発明の他の態様および変形は添付クレー
ムの精神および範囲に包含されるものと理解されるべき
である。

上述の説明から理解されるごとく、本発明の電気コネク
タは、片持ち梁状の第１ばね接触部分と、略Ｕ字状ばね
手段を有する第２接触部分と、子基板の端面に当接する
カム表面とを具える略平板状のコンタクトを使用してい
る。したがって、第１および第２接触部分間に十分良好
なばね特性が得られ、挿入される子基板の動きや寸法形
状のバラツキを効果的に吸収すると共に、挿入された子
基板を回動（旋回）すると、接触手段と子基板表面間で
拭い（ワイピング）作用を生じて、高信頼性の電気的接
続を親及び子基板間に確立することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−33483（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】子基板の端部が挿入される基板受容開口及
   び該基板受容開口と交差する複数のコンタクト受容孔を
   有するハウジングと、該ハウジングの前記コンタクト受
   容孔内に挿入保持される複数のコンタクトとを具え、前
   記子基板及び前記ハウジングを載置する親基板の回路間
   を相互接続する電気コネクタにおいて、 前記各コンタクトは、前記ハウジングの底面に略平行な
   基部から外方へ突出し前記親基板の回路に接続されるポ
   ストと、 前記基部から前記ハウジングの前記コンタクト受容孔の
   内壁の一側に沿って片持ち梁状に起立し、自由端近傍に
   前記子基板の一面に電気的接触する接触手段を有する第
   １ばね接触部分と、 前記基部から前記ハウジングの前記コンタクト受容孔の
   内壁の他側に沿って起立し、前記子基板の他面に接触す
   る接触手段及び該接触手段と前記内壁の他側間にばね特
   性を付与する略Ｕ字状ばね手段を有する第２接触部分
   と、 前記第１及び第２接触部分間に挿入され且つ回動される
   前記子基板の端面に当接するカム表面と を具える略平板状の導電性金属板にて形成されているこ
   とを特徴とする電気コネクタ。