JP4941564B2

JP4941564B2 - 嵌合型コネクタ

Info

Publication number: JP4941564B2
Application number: JP2009541013A
Authority: JP
Inventors: 和哉大類
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: WO2009063571A1; US8021196B2; US20100216348A1; JPWO2009063571A1

Description

本発明は嵌合型コネクタに関し、特に、凹部を有する雌型コネクタに、凸部を有する雄型コネクタを嵌め合わせて結合する嵌合型コネクタに関する。

近年、電子機器に内蔵される基板にはピン数の多い集積回路が多数搭載されるようになってきており、基板同士を電気的に接続する２ピースタイプのベローズコンタクトを有する嵌合型コネクタのコンタクトの総数も増大している。嵌合型コネクタの雌型コネクタは、直方体状の凹部を有するハウジングの内周面に複数のコンタクトが並んで設けられたものであり、雄型コネクタは、凸部を有するハウジングの外周面に前記コンタクトに対向する複数のコンタクトが並んで設けられたものである。

嵌合型コネクタは、雌型コネクタに雄型コネクタを嵌め合わせて結合するが、コネクタの小型化に伴い、雌雄のコネクタのコンタクトの位置ずれを矯正することが、コネクタのハウジングの寸法精度の制約から難しくなってきている。また、コネクタの小型化を図りつつ、コンタクトの数を増やすために、雌型コネクタに雄型コネクタにあるコンタクトの接触圧力を低くすることが行われている。

このため、嵌合型コネクタでは、雌型コネクタにごみが付着しても、小型のコンタクト同士の摺動によるごみ除去が困難になってきている。このようなコンタクト同士の間に異物（ごみ）が付着した場合の解決方法として、特許文献１に記載のように接触子（雄型コネクタのコンタクト）を複数点でパッド（雌型コネクタのコンタクト）に接触させる技術がある。

特開平５−０２６９０４号公報

しかしながら、特許文献１の技術はスプリングコンタクトに適用できる技術であるので、本発明の対象である小型の嵌合型コネクタにおけるごみの除去には適用できない。また、コネクタの小型化に伴う嵌合型コネクタの雌雄のコネクタのコンタクトの位置ずれの矯正を行う解決策はこれまでなかった。

そこで本発明は、小型の嵌合型コネクタにおける雌雄のコネクタの嵌合時のコンタクトの位置ずれの防止、及び雌型コンタクトに付着したごみの除去を実現することができる嵌合型コネクタを提供することを目的としている。

前記目的を達成する本発明の嵌合型コネクタは、ハウジングによって区画される長手方向と短手方向と垂直方向とで構成される空隙の、長手方向と垂直方向で規定される平坦な内周面に複数の平坦な雌コンタクトが並設された雌型コネクタと、凸部の外周面に前記雌コンタクトに対応する雄コンタクトを備える雄型コネクタとからなる嵌合型コネクタにおいて、平坦な内周面を窪ませることによって、平坦な雌コンタクトの全てを、雄型コネクタの雌型コネクタに対する着脱方向に垂直な方向であって且つ、長手方向に平行な方向に対して、傾斜させたことを特徴としている。

更に、以上のような構成雌雄のコネクタを備えた嵌合型コネクタが実装される回路基板、及びこの回路基板を内蔵する電子装置が可能である。

本発明の嵌合型コネクタによれば、小型の嵌合型コネクタにおける雌雄のコネクタの嵌合時のコンタクトの位置ずれを防止することができると共に、雌型コンタクトに付着したごみの除去を実現することができる。

図１は本発明が適用される嵌合型コネクタの構成及び使用状況を示す斜視図である。図２のＡは図１に示した嵌合型コネクタの嵌合前の状態を示す説明図、図２のＢは図２のＡの嵌合型コネクタが位置ずれ状態で嵌合された状態を示す説明図である。図３のＡは本発明の第１の実施例に係る雌コネクタの平面図、図３のＢは図３のＡに示す雌コネクタに雄コネクタが位置ずれ状態で嵌合される状態を示す説明図、図３のＣは図３のＢの状態から雄コネクタの雌コネクタへの挿入位置が修正され、正常に嵌合された状態を示す説明図である。図４のＡは本発明の第２の実施例に係る雌コネクタの平面図、図４のＢは本発明の第３の実施例に係る雌コネクタの平面図、図４のＣは本発明の第４の実施例に係る雌コネクタの平面図である。図５のＡは本発明の第５の実施例に係る雌コネクタの平面図、図５のＢは本発明の第６の実施例に係る雌コネクタの平面図である。図６は、図３のＡに示す第１の実施例、図４のＢに示す第３の実施例、及び図５のＡに示す第５の実施例において、隣接するコンタクトのうち、傾斜面が対向する２つのコンタクトの間隔を、傾斜面が逆向きの２つのコンタクトの間隔より広げた第７の実施例を示す部分拡大断面図である。図７のＡは本発明の雌コネクタに使用するコンタクトがキャリアに取り付けられている状態を正面図、図７のＢは図７のＡのコンタクトが同じ角度だけ同じ方向に折り曲げられた状態を示す平面図、図７のＣは図７のＡのコンタクトが図７のＢと反対の方向に同じ角度だけ折り曲げられた状態を示す平面図、図７のＤは図７のＢ，Ｃに示すコンタクトがインサートモールド用の金型内に設置された状態を示す説明図、図７のＥは図７のＢに示すコンタクトがインサートモールド用の金型内に圧入された状態を示す説明図、図７のＦは図７のＥに示した状態に図７のＣに示すコンタクトが更にインサートモールド用の金型内に共に圧入された状態を示す説明図である。図８は本発明に係る嵌合型コネクタが取り付けられた回路基板と、本発明に係る嵌合型コネクタが取り付けられたフレキシブル回路基板との結合を示す斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の好適な実施例を説明するが、同じ構成部品については同じ符号を付して説明する。

図１は本発明が適用される嵌合型コネクタ５の構成及び使用状況を示すものである。嵌合型コネクタ５は雄型コネクタ１０と雌型コネクタ２０から構成されている。雄型コネクタ１０は、図示しないピンにより回路基板１の上に実装されており、雌型コネクタ２０は、図示しないピンにより回路基板２の上に実装されている。回路基板１と２は、雄型コネクタ１０に雌型コネクタ２０を嵌め合わせて接続することにより、基板上の回路部品（図示せず）が電気的に接続される。

雄型コネクタ１０は、樹脂製のハウジング１１を備えており、このハウジング１１は回路基板１に取り付けられるベース部１１Ｂとベース部１１Ｂの上に突設されたウォール部１１Ｗとから成る。ウォール部１１Ｗに囲まれた部分は、後述する雌型コネクタ２０のウォール部２１Ｗを挿入するための空隙１２となっており、この空隙１２の中に複数のコンタクト１４が設けられたコンタクトホルダ１３が突設されている。

雄型コネクタ１０に結合される雌型コネクタ２０は、樹脂製のハウジング２１を備えており、このハウジング２１は回路基板２に取り付けられるベース部２１Ｂとベース部２１Ｂの上に突設されたウォール部２１Ｗとから成る。ウォール部２１Ｗは雄型コネクタ１０の空隙１２に挿入されるものであり、その外形寸法は雄型コネクタ１０の空隙１２よりも小さい。また、ハウジング２１のウォール部２１Ｗによって区画される長手方向と短手方向と垂直方向で構成される空隙２２は、雄型コネクタ１０のコンタクトホルダ１３を挿入するようになっており、この空隙２２の長手方向と垂直方向で規定される内周面２３に複数のコンタクト２４が設けられている。

雌型コネクタ２０の空隙２２の内周面２３に設けられた複数のコンタクト２４は、雄型コネクタ１０のコンタクトホルダ１３に設けられているコンタクト１４に対応している。即ち、雄型コネクタ１０と雌型コネクタ２０が嵌め合わされて結合されると、雄型コネクタ１０のコンタクトホルダ１３に設けられているコンタクト１４と、雌型コネクタ２０の空隙２２の内周面２３に設けられた複数のコンタクト２４とが電気的に接続される。

図２のＡは図１に示した嵌合型コネクタ５の嵌合前の状態を示す説明図である。この図は、説明を分かり易くするために、雄型コネクタ１０のコンタクト１４の数と、雌型コネクタ２０のコンタクト２４の数は少なく記載してあり、雄型コネクタ１０と雌型コネクタ２０の実際の断面を示すものではない。また、この図における雌型コネクタ２０のコンタクト２４は、紙面に対して雄型コネクタ１０のコンタクト１４の手前側にあるものとし、使用されている符号は図１で使用した符号と同じ部位を示すものとする。

図２のＢは図２のＡの嵌合型コネクタ５が位置ずれ状態で結合された状態を示す説明図である。雄型コネクタ１０の空隙１２は、雌型コネクタ２０のウォール部２１Ｗよりも大きいために、
雄型コネクタ１０を雌型コネクタ２０に嵌め合わせる時に、雌型コネクタ２０が雄型コネクタ１０の正しい結合位置に対して、図２のＢに示すように位置ずれを起こすことがある。このような場合、雄型コネクタ１０のコンタクト１４と雌型コネクタ２０のコンタクト２４同士の接触が僅かになり、接触不良を起こす虞があった。

これを防止するために、コンタクト幅を広くすると、大きな位置ずれが生じた場合に隣接するコンタクト同士が短絡する可能性があった。本発明は、このような嵌合型コネクタにおける嵌め合せ時の課題を解消するものである。

以下に図３のＡから図７を用いて本発明の実施例を説明するが、これらの実施例においては、図面を簡単にするために、雄型コネクタ１０のコンタクト１４の数と、雌型コネクタ２０のコンタクト２４の数は少なく記載してある。また、図１、図２のＡとＢで説明した部位と同じ部位、部材には同じ符号を付してある。

図３のＡは本発明の第１の実施例に係る雌コネクタ２０の平面図である。図１で説明した従来の雌型コネクタ２０では、図３のＡに仮想線で示す位置が内周面であった。ここではこの仮想線の位置を仮想内周面２３ｉと呼ぶことにする。第１の実施例では、ハウジング２１のウォール部２１Ｗによって区画される長手方向と短手方向と垂直方向で構成される空隙２２の長手方向に配置する雌コンタクト２４の全てを、仮想内周面２３ｉに対して傾斜させている。即ち、雄型コネクタの雌型コネクタ２０に対する嵌脱方向に垂直な方向であって且つ長手方向の仮想内周面２３ｉに平行な方向に対して、雌コンタクト２４の全てを傾斜させている。特に、第１の実施例では、隣接する２つの雌コンタクト２４をペアとし、このペアでは、雌コンタクト２４の傾斜面を対向させている。そして、２つの傾斜面は、仮想内周面２３ｉからの傾斜角度を同じとした。空隙２２の長手方向の長さＮと、短手方向の長さＭは、従来の空隙２２の寸法と同じで良い。

ここで、以上のように構成された第１の実施例の雌コネクタ２０に雄コネクタが嵌め合わされるとする。説明を分かり易くするために、雌コネクタ２０の長手方向の一方の側をＲ側、他方の側をＬ側とする。また、以後は仮想内周面２３ｉからの傾斜角度は単に、空隙２２の長手方向に対する傾斜角度と言う。

図３のＢは、図３のＡに示す雌コネクタ２０に雄コネクタ１０が位置ずれ状態、ここでは、Ｒ側にずれた状態で嵌め合わされる状態を示している。なお、図３のＢには雄コネクタ１０のコンタクトホルダ１３及び雄コンタクト１４のみが示してあり、ハウジングの図示は省略してある。

雌コネクタ２０に対して雄コネクタ１０がＲ側にずれた状態で嵌め合わされると、雄コネクタ１０のコンタクトホルダ１３にある雄コンタクト１４が、１つ置きに雌コネクタ２０の傾斜した雌コンタクト２４に当接する。すると、当接した雄コネクタ１０の雄コンタクト１４は、雌コネクタ２０の雌コンタクト２４の傾斜面の上を接圧によって傾斜方向に滑る。この結果、矢印Ｆで示す方向に雄コネクタ１０の雄コンタクト１４が移動する。この移動は、雌コンタクト２４に当接していなかった雄コネクタ１０の雄コンタクト１４が、雌コネクタ２０の雌コンタクト２４に当接するまで続く。

雌コネクタ２０の雌コンタクト２４の、対向する傾斜面の空隙２２の長手方向に対する傾斜角度は同じである。このため、雄コネクタ１０の雄コンタクト１４の移動が停止した状態では、雄コネクタ１０の２つの雄コンタクト１４は、雌コネクタ２０の雌コンタクト２４の対向する傾斜面内の中央にセンタリングされる。この状態が図３のＣに示す状態である。

図３のＡに示す雌コネクタ２０に対して、雄コネクタ１０がＬ側にずれた状態で嵌め合わされた場合も同様である。このように、第１の実施例の嵌合型コネクタ５によれば、雌雄のコネクタ１０，２０の嵌合時のコンタクトの位置ずれを防止することができる。また、ペアの雌コンタクト２４の空隙２２に対する傾斜角度は同じ角度がベストであるが、多少ランダムに角度を変化させても良い。これは以後の実施例でも同様である。

図４のＡは本発明の第２の実施例に係る雌コネクタ１０の平面図である。第２の実施例でも、ハウジング２１の内周面２３に配置する雌コンタクト２４の全てを、雄型コネクタの雌型コネクタ２０に対する嵌脱方向に垂直な方向であって且つ空隙２２の長手方向に対して同じ傾斜角度で傾斜させている。

そして、第２の実施例では、雌コネクタ２０の中央部から一方の側（Ｌ側）では、隣接する雌コンタクト２４の傾斜方向を同じにしている。一方、雌コネクタ２０の中央部から他方の側（Ｒ側）では、Ｌ側の雌コンタクト２４と傾斜方向を逆にし、且つ隣接する雌コンタクト２４の傾斜方向は同じにしてある。

第２の実施例の雌コネクタ２０に、雄コネクタ１０が位置ずれ状態、例えばＲ側にずれて嵌め合わされた場合の動作は、第１の実施例と同じである。即ち、この場合は、雄コネクタ１０のコンタクトホルダ１３にある雄コンタクト１４のうち、Ｒ側の半分の雄コンタクト１４が雌コネクタ２０の傾斜した雌コンタクト２４に当接する。

この結果、当接した雄コネクタ１０の雄コンタクト１４は、雌コネクタ２０の雌コンタクト２４の傾斜面の上を接圧によって傾斜方向に滑り、雄コネクタ１０の雄コンタクト１４が移動する。この移動は、雌コンタクト２４に当接していなかった雄コネクタ１０のＬ側の半分の雄コンタクト１４が、雌コネクタ２０の雌コンタクト２４に当接するまで続き、雄コネクタ１０が雌コネクタ２０に正しく位置決めされる。

ところで、雌コネクタ２０に雄コネクタ１０が位置ずれ状態で嵌め合わされた場合は、雄コネクタ１０の雄コンタクト１４が雌コネクタ２０の雌コンタクト２４上を移動する。このため、雌コネクタ２０の雌コンタクト２４の上にごみが存在した場合は、雄コネクタ１０の雄コンタクト１４の移動により、このごみも雌コネクタ２０の雌コンタクト２４の傾斜方向に押し出される。

図４のＢは、本発明の第３の実施例に係る雌コネクタ２０を示すものである。第３の実施例に係る雌コネクタ２０は、図３のＡで説明した第１の実施例の変形例であり、対向状態で隣接する２つの雌コンタクト２４を備えたペアにおいて、２つの傾斜面の間の部分の内周面２３に、前述のごみを収容可能な凹部２５を設けたものである。凹部２５の形状は第３の実施例の形状に限定されるものではない。

図４のＣは、本発明の第４の実施例に係る雌コネクタ２０を示すものである。第４の実施例に係る雌コネクタ２０は、図４のＡで説明した第２の実施例の変形例であり、隣接する２つの雌コンタクト２４の間の部分の内周面２３に、前述のごみを収容可能な凹部２６を設けたものである。凹部２６の形状は第３の実施例の形状に限定されるものではない。

図５のＡは、本発明の第５の実施例に係る雌コネクタ２０を示すものである。第５の実施例に係る雌コネクタ２０は、図３のＡで説明した第１の実施例の変形例である。第１の実施例では、ハウジング２１の空隙２２内に配置する雌コンタクト２４の全てを、雄型コネクタの雌型コネクタ２０に対する嵌脱方向に垂直な方向であって且つ空隙２２の長手方向に対して同じ傾斜角度で傾斜させた。

一方、第５の実施例では、雌コネクタ２０の空隙２２の長手方向において対向する２つの面の一方の側の雌コンタクト２４は傾斜させたが、他方の側の雌コンタクト２７は傾斜させずに従来例と同じ形状にしている。第５の実施例の雌コネクタ２０は、第１の実施例の雌コネクタ２０と同様の機能を有する。第５の実施例でも第３の実施例と同様に、対向する雌コンタクト２４の間の部分の内周面２３に凹部２５を設けても良い。

図５のＢは、本発明の第６の実施例に係る雌コネクタ２０を示すものである。第６の実施例に係る雌コネクタ２０は、図４のＡで説明した第２の実施例の変形例である。第２の実施例では、ハウジング２１の空隙２２内に配置する雌コンタクト２４の全てを、雄型コネクタの雌型コネクタ２０に対する嵌脱方向に垂直な方向であって且つ空隙２２の長手方向に対して同じ傾斜角度で傾斜させた。

一方、第６の実施例では、雌コネクタ２０の空隙２２の長手方向において対向する２つの面の一方の側の雌コンタクト２４は傾斜させたが、他方の側の雌コンタクト２７は傾斜させずに従来例と同じ形状にしている。第６の実施例の雌コネクタ２０は、第２の実施例の雌コネクタ２０と同様の機能を有する。第６の実施例でも第４の実施例と同様に、隣接する雌コンタクト２４の間の部分の内周面２３に凹部２６を設けても良い。

図６は第７の実施例を示すものであり、図３のＡに示す第１の実施例、図４のＢに示す第３の実施例、及び図５のＡに示す第５の実施例に適用可能である。図６には図３のＡに示した第１の実施例の一部分を拡大したものが示されている。第７の実施例では、隣接する雌コンタクト２４のうち、傾斜面が対向する２つの雌コンタクト２４の間隔Ｐを、傾斜面が逆向きの２つの雌コンタクト２４の間隔Ｑより広げている。

傾斜面が対向する２つの雌コンタクト２４の間隔Ｐを、傾斜面が逆向きの２つの雌コンタクト２４の間隔Ｑより広げることにより、雄型コネクタ１０のコンタクトホルダ１３に設けられた雄コンタクト１４が、雌型コネクタ２０の隣り合う雌コンタクト２４に跨って接触することが防止される。この結果、雌型コネクタ２０の隣り合う雌コンタクト２４の短絡が防止される。

図７のＡからＦは、第７の実施例に示した傾斜面が対向する雌コンタクト２４を備えた雌型コネクタ２０の製造工程を説明するものである。雌型コネクタ２０は、公知のインサートモールドによって作ることができる。図７のＡは、雌コネクタ２０に使用する雌コンタクト２４がキャリア２８に取り付けられている状態を示すものであり、銅板を打ち抜くことによって作ることができる。この状態では、雌コンタクト２４とキャリア２８は同じ平面上にあり、隣り合う雌コンタクト２４の間の間隔Ｒは、図６に示した間隔Ｐと間隔Ｑの和である。

図７のＢは図７のＡに示した雌コンタクト２４が、キャリア２８に対して同じ角度Ｇだけ同じ方向Ｄに折り曲げられた状態を示すものである。同じ方向Ｄに折り曲げられた雌コンタクト２４をここでは雌コンタクト２４Ｄとする。図７のＣは図７のＡに示した雌コンタクト２４が、キャリア２８に対して同じ角度Ｈだけ同じ方向Ｅに折り曲げられた状態を示すものである。角度Ｇと角度Ｈは向きが異なるだけで同じ角度である。同じ方向Ｅに折り曲げられた雌コンタクト２４をここでは雌コンタクト２４Ｅとする。

図７のＤは、図７のＢに示す雌コンタクト２４Ｄと図７のＣに示す雌コンタクト２４Ｅが、共にインサートモールド用の金型６内にセットされた状態を示すものである。金型６内に雌コンタクト２４Ｄ、２４Ｆがセットされた状態樹脂を充填すれば、図６に示したような雌コネクタ２０が製造できる。なお、図７のＢに示す雌コンタクト２４Ｄと図７のＣに示す雌コンタクト２４Ｅは、図７のＥに示すように、図７のＢに示す雌コンタクト２４Ｄをまずインサートモールド用の金型６内に圧入しておき、次いで、図７のＦに示すように、図７のＣに示した雌コンタクト２４Ｅを更にインサートモールド用の金型６内に圧入した後に状態樹脂を充填しても良い。

図８は本発明に係る嵌合型コネクタ５が取り付けられた回路基板３に、本発明に係る嵌合型コネクタ５が取り付けられたフレキシブル回路基板４を結合する状態を示すものである。この例では、多数の回路部品が実装された回路基板３の上に雌型コネクタ２０が実装されており、表側にＬＳＩ７が実装されたフレキシブル回路基板４の裏面側に雄型コネクタ１０（図示されず）が実装されている。

嵌合型コネクタ５は本発明の構成により、雄型コネクタと雌型コネクタとが正しい位置決めされた回路基板３とフレキシブル回路基板４は、電子装置に内蔵して使用される。

なお、以上説明した実施例では、嵌合型コネクタの総端子数が１０のもので説明したので、雌コネクタにおいて傾斜させる雌コンタクトの数を、全雌コンタクト、あるいは片側の雌コンタクト全部の例を説明したが、総雌コンタクト数が多い場合には、傾斜させる雌コンタクトの数は全数でなくても良い。例えば、雄型コネクタと雌型コネクタの嵌合時には、何れか一方のコネクタが他方のコネクタに対して傾いた状態で嵌合される場合が多いことを考慮し、傾斜させる雌コンタクトの数は、コネクタの端部に近い雌コンタクトのみとし、中央部の雌コンタクトは傾けないようにした実施例も可能である。

Claims

ハウジングによって区画される長手方向と短手方向と垂直方向とで構成される空隙の、長手方向と垂直方向で規定される平坦な内周面に複数の平坦な雌コンタクトが並設された雌型コネクタと、凸部の外周面に前記雌コンタクトに対応する雄コンタクトを備える雄型コネクタとからなる嵌合型コネクタにおいて、
前記平坦な内周面を窪ませることによって、前記平坦な雌コンタクトの全てを、前記雄型コネクタの前記雌型コネクタに対する着脱方向に垂直な方向であって且つ、前記長手方向に平行な方向に対して、傾斜させたことを特徴とする嵌合型コネクタ。
請求項１に記載の嵌合型コネクタであって、
前記平坦な雌コンタクトのうち隣接する２つのコンタクトをペアとし、このペアのコンタクトの間の部分の前記内周面を最も深く窪ませることによって、このペアのコンタクトの傾斜面を対向させ、且つ前記長手方向からの傾斜角度を同じにしたことを特徴とする嵌合型コネクタ。
請求項２に記載の嵌合型コネクタであって、
前記ペアのコンタクトの傾斜面の間の部分の前記内周面に、ごみを収容可能な凹部を設けたことを特徴とする嵌合型コネクタ。
請求項１に記載の嵌合型コネクタであって、
前記平坦な雌コンタクトを全て前記長手方向からの傾斜角度が同じになるように前記内周面を窪ませて配置し、且つ少なくとも一部の前記平坦な雌コンタクトの傾斜方向を、他の前記平坦な雌コンタクトの傾斜方向に対して反対向きにしたことを特徴とする嵌合型コネクタ。
請求項４に記載の嵌合型コネクタであって、
前記少なくとも一部の前記平坦な雌コンタクトの数と、傾斜方向が反対向きの前記他の平坦な雌コンタクトの数とが同数であることを特徴とする嵌合型コネクタ。