JP2012048994A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】一方の面に信号用パターンを有し他方の面に接地用パターンを有する薄板状の接続対象物を接続可能でコンタクト数が少ない小面積タイプのコネクタでありながら、薄板状の接続対象物のインシュレータに対する挿入状態の保持と保持解除を簡単かつ確実に行えるコネクタを提供する。
【解決手段】シェル４５が、４６接地用接触部に基端部が支持され、かつ接地用接触部を挟んでコンタクト３５と反対側に位置する片持ち梁部４９と、片持ち梁部からインシュレータに挿入した接続対象物７０側に延び、かつ片持ち梁部が自由状態にあるときは接続対象物のロック溝７３に嵌り、片持ち梁部が上記接地用接触部側に弾性変形したときに該ロック溝から脱出するロック爪５５と、を備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、少数のコンタクトを有する小面積タイプであり、ＦＰＣ等の薄板状接続対象物と接続可能なコネクタに関する。

近年、電子機器の小型化が進んでいるため、これに合わせてコネクタも小型化（小面積化）する傾向にある。その一例として、コンタクトを一本のみ備え、接続した同軸プラグ（単芯同軸ケーブル）と該コンタクトとを接触させるタイプのコネクタがある（例えば特許文献１）。
しかし同軸プラグ（単芯同軸ケーブル）はＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）に比べて厚みがあり高価であるため、ＦＰＣに対応可能な小型（小面積）タイプのコネクタを実現できれば理想的である。

また、一方の面に信号用パターンを有し他方の面に接地用パターンを有するＦＰＣに対応可能なＦＰＣ用コネクタの一例として、インシュレータに片持ち梁状のコンタクトと金属製のシェル（押え金具）とを互いに対向させた状態で設け、コンタクトとシェルの間の挿入したＦＰＣの信号用パターンにコンタクトを接触させて、ＦＰＣの接地用パターンにシェルを接触させるタイプのものが知られている（例えば特許文献２）。
グランド用コンタクトをＦＰＣの接地用パターンに接触させるタイプのコネクタはグランド用コンタクトを設けた分だけ大型化（大面積化）してしまう。しかしシェルを接地用部材として利用するコネクタはグランド用コンタクトを設ける必要がない（コンタクトの数を増やす必要がない）ので、コネクタを小型化（小面積化）できる。

特許第３８８１８６３号公報 特開２００３−２７２７７４号公報

コンタクト数が少ない（小極数）場合は、コンタクトからＦＰＣへの接触圧力の総和が低下し、さらに対応するＦＰＣの面積が減少することからシェル等との摩擦抵抗も減少してしまう。そのためコネクタのＦＰＣ保持力が大きく低下するため、ＦＰＣのインシュレータに対する挿入状態を保持するためのロック手段をコネクタに設けることが必要となる。しかし小面積型のコネクタにロック手段を設ける場合は、コネクタの大型化を回避するためにロック手段を小型にするため、ロック手段によるＦＰＣの保持解除（抜脱）操作が困難になってしまう。
すなわち、小極数で小面積型のコネクタにおいて、ＦＰＣの保持力と解除操作性を両立させるのが困難であった。

本発明の目的は、一方の面に信号用パターンを有し他方の面に接地用パターンを有する薄板状の接続対象物を接続可能でコンタクト数が少ない小面積タイプのコネクタでありながら、薄板状の接続対象物のインシュレータに対する挿入状態の保持と保持解除を簡単かつ確実に行えるコネクタを提供することにある。

本発明のコネクタは、側縁部に形成したロック溝、一方の面に形成した信号用パターン、及び、他方の面に形成した接地用パターンを有する薄板状の接続対象物が挿脱可能なインシュレータと、該インシュレータに支持した、上記接続対象物の上記信号用パターンと導通可能なコンタクトと、上記接続対象物の上記接地用パターンに該コンタクトと反対側から接触する接地用接触部を有する金属製のシェルと、を備えるコネクタにおいて、上記シェルが、上記接地用接触部に基端部が支持され、かつ接地用接触部を挟んで上記コンタクトと反対側において外部に露出する、該接地用接触部に対して接離する方向に弾性変形可能な片持ち梁部と、該片持ち梁部から上記インシュレータに挿入した上記接続対象物側に延び、該片持ち梁部が自由状態にあるときは上記ロック溝に嵌り、かつ該片持ち梁部が上記接地用接触部側に弾性変形したときに該ロック溝から脱出するロック片と、を備えることを特徴としている。

上記接地用接触部の上記コンタクトとの対向面に、上記接地パターンと接触する接触突部を形成してもよい。
このように構成すれば、接地用接触部（接触突部）と接地用パターンを集中荷重を伴いながら接触させることが可能になる。

上記インシュレータが、上記ロック片を上記片持ち梁部の変形方向に移動可能として受け入れる受容凹部を備えてもよい。

上記ロック溝と上記ロック片が共に一対であるのが好ましい。

上記片持ち梁部が、上記コネクタの上部において露出する平板状部を有していてもよい。
さらに上記平板状部を、上記コネクタを実装した回路基板と平行にしてもよい。
このように構成すれば、コネクタが小型の場合であっても片持ち梁部の平板状部を吸着ノズルによる吸着用エリアとして利用できるので、コネクタを回路基板に実装し易くなる。

接続対象物をインシュレータに挿入すると、押え金具のロック爪が接続対象物のロック溝に嵌るので、接続対象物がインシュレータから不意に抜け出すのを確実に防止できる。一方、コネクタの外部に露出する片持ち梁部を押え金具の接地用接触部側に押せば（弾性変形させれば）ロック爪がロック溝から脱出するので、接続対象物をインシュレータから抜き出すことが可能になる。
しかも、ロック爪を移動させるための部分である片持ち梁部が外部に露出しているので、片持ち梁部の操作性が良い。
さらに片持ち梁部を（接地用接触部の側方ではなく）接地用接触部と重なる位置に設けてあるので、片持ち梁部とロック爪とを有するロック手段によってコネクタが大型化（大面積化）することがないので、コネクタ全体を小型化（小面積化）できる。
従って、コンタクトを小極数にしてコネクタを小面積化した場合においても、ロック爪による接触対象物の高い保持力と、片持ち梁部による容易な保持解除操作とを両立可能となる。

本発明の一実施形態のコネクタの前斜め上方から見た斜視図である。 後斜め下方から見たコネクタの斜視図である。 前斜め上方から見たコネクタの分解斜視図である。 後斜め下方から見たコネクタの分解斜視図である。 コネクタの正面図である。 図５のVI−VI矢線に沿う断面図である。 図５のVII−VII矢線に沿う断面図である。 図５のVIII−VIII矢線に沿う断面図である。 コネクタにＦＰＣを挿入した状態を示す斜視図である。 コネクタにＦＰＣを挿入したときの図６と同様の断面図である。 コネクタにＦＰＣを挿入したときの図７と同様の断面図である。 コネクタにＦＰＣを挿入したときの図８と同様の断面図である。 コネクタにＦＰＣを挿入したときの正面図である。 片持ち梁部を押え板部側に押したときの図８と同様の断面図である。 片持ち梁部を押え板部側に押したときの図１３と同様の正面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明中の前後、左右、及び上下の方向は、図中の矢印の方向を基準としている。
図示を省略した電子機器（例えば携帯端末）の内部には、上面に信号用回路及び接地用回路（いずれも図示略）が形成された回路基板ＣＢ（図１、図２参照）が固定してあり、この回路基板ＣＢにはコネクタ１０が実装してある。

コネクタ１０は以下に説明する構造であり、大きな構成要素としてインシュレータ２０、コンタクト３５、及び、シェル４５を具備している。
インシュレータ２０は絶縁性かつ耐熱性の合成樹脂料を射出成形により成形したものである。インシュレータ２０の上面には挿脱用凹部２１が凹設してあり、挿脱用凹部２１の前端はインシュレータ２０の前面において開口している。挿脱用凹部２１の左右方向の中央部には前後方向に向かって延び、かつ前後両端が開放されたコンタクト用凹部２２が凹設してある。また挿脱用凹部２１の前部には、コンタクト用凹部２２の左右両側に位置する左右一対のロック片用凹部２４が凹設してある。ロック片用凹部（受容凹部）２４は、インシュレータ２０の前面から後方に延びるロック爪用凹部２５と、ロック爪用凹部２５の後端部から外側に向かって延びかつ底面が開放されたアーム部用凹部２６とを有しており、全体の平面形状は略Ｌ字形である。挿脱用凹部２１の左右両側に位置する左右の側壁の上縁部には側方凹部２８が凹設してあり、挿脱用凹部２１の直後に位置する後壁の上縁部には後方凹部２９が凹設してある。さらにインシュレータ２０の左右両側面にはシェル固定用凹部３０がそれぞれ形成してある。

コンタクト３５は、ばね弾性を備えた銅合金（例えばリン青銅、ベリリウム銅、チタン銅）やコルソン系銅合金の薄板を図示の形状となるように順送金型（スタンピング）を用いて成形加工したものであり、その表面にはニッケルメッキで下地を形成した後に金メッキを施している。
コンタクト３５は、左右両側部に係止突起３７を有する固定部３６と、固定部３６から後方に向かって延び、その後端部が固定部３６より一段低い位置に位置するテール片３８と、固定部３６から前斜め上方に向かって延びる弾性変形部３９と、を備えている。弾性変形部３９はその基端部（固定部３６との接続部）を中心に上下方向に弾性変形可能であり、その先端部近傍部は上向きに屈曲する接触突部４０となっている。
コンタクト３５はインシュレータ２０のコンタクト用凹部２２に後方から嵌合してある。コンタクト３５をコンタクト用凹部２２に嵌合すると、左右の係止突起３７がコンタクト用凹部２２の両側面に食い込むことにより固定部３６が固定される。弾性変形部３９はコンタクト用凹部２２の底面から上方に離間しており、弾性変形部３９が自由状態にあるとき接触突部４０はコンタクト用凹部２２より上方に位置する（図６参照）。またテール片３８はインシュレータ２０の後方に突出し、その後端部の下面はインシュレータ２０の下面より下方に位置する（図６参照）。

シェル４５は金属板（導電性材料）のプレス成形品である。
シェル４５は、平面視略矩形をなす略水平板状の押え板部（接地用接触部）４６と、押え板部４６の後端から上方に向かった後に前方（押え板部４６と平行方向）に延びる平板状部４９ａを有する片持ち梁部４９と、片持ち梁部４９の左右両側部の前端部から下方に延びる左右一対のロック片５２と、押え板部４６の左右両側部の後部から下方に延びる左右一対のテール片５８と、を有している。
押え板部４６の前縁部は上斜め前方に向けて曲げられた誘込み傾斜部４７となっている。さらに押え板部４６の下面の前端近傍部には接触突部４８が下向きに突設してある。片持ち梁部４９は、その基端部（押え板部４６の後端部との接続部）を中心に上下方向に弾性変形可能である。ロック片５２は、片持ち梁部４９から下向きに延びるアーム部５３と、アーム部５３の下端から上方に湾曲しながら延び、かつアーム部５３の内側に位置する下端湾曲部５４と、下端湾曲部５４から前方に向かって延びるロック爪５５と、を有している。図示するようにロック爪５５の側面形状は略台形であり、その前面には傾斜面５６が形成してあり、後面は上端が下端に比べて後方に位置する傾斜抜止面５７となっている。テール片５８は、片持ち梁部４９から湾曲しながら下方に延びる湾曲部５９と、湾曲部５９より前後幅が広い固定部６０と、を有しており、固定部６０の前後両面には係止突部６１が突設してある。
シェル４５は、片持ち梁部４９の後端下部と左右の湾曲部５９とをインシュレータ２０の後方凹部２９と左右の側方凹部２８とにそれぞれ位置させ、さらに左右の固定部６０をインシュレータ２０の左右のシェル固定用凹部３０に上方から嵌合することにより、インシュレータ２０に取り付けてある。固定部６０をシェル固定用凹部３０に嵌合すると前後の係止突部６１がシェル固定用凹部３０の前後両面に食い込むことにより固定部６０がインシュレータ２０（シェル固定用凹部３０）に固定され、固定部６０の下面がテール片３８の後端部の下面と同一平面上に位置する（図６参照）。さらにインシュレータ２０の挿脱用凹部２１の底面と押え板部４６の下面との間には、後述するＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）７０を挿脱するための空間が形成される。さらに左右のアーム部５３が左右のアーム部用凹部２６内に隙間を形成しながら位置し、左右のロック爪５５が左右のロック爪用凹部２５内に隙間を形成しながら位置し、左右の下端湾曲部５４が左右のロック爪用凹部２５とアーム部用凹部２６の内部に隙間を形成しながら位置する。図８に示すように片持ち梁部４９が自由状態にあるとき、左右のロック爪５５の上部は挿脱用凹部２１と押え板部４６によって形成された上記空間内に位置する。

以上構成のコネクタ１０は、実装機（吸着ノズル）により片持ち梁部４９の上面をピックアップされた後に、信号用回路と接地用回路（いずれも図示略）が形成された回路基板ＣＢの上面の所定の位置に載置され、リフロー炉においてコンタクト３５のテール片３８を該信号用回路に半田付けする共に固定部６０の下端部を該接地用回路に半田付けすることにより回路基板ＣＢに実装される（図１、図２参照）。

続いて回路基板ＣＢと一体化したコネクタ１０の使用要領について説明する。
コネクタ１０には図９〜図１５に示したＦＰＣ（薄板状接続対象物）７０を挿脱可能である。ＦＰＣ７０は、挿脱用凹部２１の左右幅よりやや狭幅の薄板状長尺物であり、長手方向の両端部を除く部分は可撓性を有している。ＦＰＣ７０は複数の薄板材を上下方向の重ね合わせた積層構造であり、その中間層の下面の幅方向の中央部にはＦＰＣ７０の全長に渡って信号用パターン７１が形成してあり、該中間層の上面には接地用パターン７２が形成してある。ＦＰＣ７０の下面の両端部を除く部分は絶縁材料からなるカバー層によって覆ってあるので信号用パターン７１はその両端部のみが露出しており、ＦＰＣ７０の上面の両端部を除く部分は絶縁材料からなるカバー層によって覆ってあるので接地用パターン７２はその両端部のみが露出している。また、ＦＰＣ７０の長手方向の両端近傍の左右両側部には略半円形状のロック溝７３が形成してある。

図９〜図１３に示すように、ＦＰＣ７０の長手方向の後端部（一方の端部）を前方から挿脱用凹部２１と押え板部４６によって形成された上記空間内に挿入すると、ＦＰＣ７０の先端部（ロック溝７３より後側の部分）の幅方向の中央部が接触突部４０と押え板部４６の下面との間に進入し、さらにＦＰＣ７０の先端部の左右両側部が、左右のロック爪５５の傾斜面５６を乗り越えながらロック爪５５の上面と押え板部４６の下面との間に進入する。さらにＦＰＣ７０は、当該部分を通過して、その後端面が挿脱用凹部２１の後端面に当接するまでコネクタ１０の内部に進入する（図１０〜図１２参照）。すると図１０に示すように、ＦＰＣ７０によって若干下向きに弾性変形させられた弾性変形部３９の接触突部４０が下方から信号用パターン７１に接触し、ＦＰＣ７０を若干上方に移動付勢する。さらに押え板部４６の接触突部４８が上方から接地用パターン７２に集中荷重を伴って接触する。従って、コンタクト３５を介して電気的に導通したＦＰＣ７０の信号用パターン７１と回路基板ＣＢの上記信号用回路の間に信号が流れる。さらにＦＰＣ７０の接地用パターン７２と回路基板ＣＢの上記接地用回路がシェル４５を介して接地導通し同電位になるので、ＦＰＣ７０の信号用パターン７１やコンタクト３５に対して外部ノイズが入ったり、信号用パターン７１やコンタクト３５のノイズが外部に漏れるのを防止できる。

さらにＦＰＣ７０の後端面が挿脱用凹部２１の後端面に当接すると、左右のロック爪５５がＦＰＣ７０の左右のロック溝７３に下方から嵌合する（図１１、図１２参照）。すると左右のロック溝７３の後縁部の直前にロック爪５５の傾斜抜止面５７が位置するので、ＦＰＣ７０が挿脱用凹部２１と押え板部４６の間の上記空間から前方に不意に抜け出すことが確実に防止される。

ロック爪５５（ロック片５２）によるＦＰＣ７０のロックを解除したい場合は、コネクタ１０の上部を構成しかつ回路基板ＣＢと平行である自由状態にある片持ち梁部４９の平板状部４９ａを下方に押して、片持ち梁部４９の基端部を弾性変形させる。すると図１４及び図１５に示すように片持ち梁部４９及びロック片５２からなるロック手段全体がその基端部を中心に下向きに回転し、ロック爪５５（下端湾曲部５４）とアーム部５３の下端部がロック爪用凹部２５とアーム部用凹部２６の内部をそれぞれ回転しながら下方に移動するので、ロック爪５５の上端がＦＰＣ７０（ロック溝７３）の下面より下方に位置する。そのため、片持ち梁部４９を弾性変形させたままＦＰＣ７０を前方に移動させれば、ＦＰＣ７０をコネクタ１０から円滑に引き抜くことが可能である。この後に片持ち梁部４９に対する押圧力を解除して片持ち梁部４９を自由状態に復帰させれば、片持ち梁部４９及びロック片５２は図５〜図８に示す状態に自動的に戻る。

このように片持ち梁部４９及びロック片５２からなるロック手段を利用することにより、ＦＰＣ７０のコネクタ１０内への挿入状態の保持と解除を円滑かつ確実に行うことができる。
しかもコネクタ１０のロック手段はその構成要素である片持ち梁部４９を押え板部４６の直上に位置させているので、片持ち梁部４９によってロック手段（及びコネクタ１０）の左右寸法及び前後寸法が大きくなることがない。そのため、コンタクト３５を１本のみ有する小型（小面積）タイプのコネクタ１０が、ロック手段を設けることにより大型化（大面積化）することはない。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、ＦＰＣ７０の代わりにロック溝７３に相当するロック溝を有するＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）をコネクタ１０に挿脱して、片持ち梁部４９及びロック片５２からなるロック手段によって当該ＦＦＣをロック及びロック解除することも可能である。
シェル４５からいずれか一方のロック片５２を省略してもよい。
さらにコネクタ１０が大型化（大面積化）しない範囲で、コンタクト３５の数を複数（例えば２、３本）としてもよい。

１０ コネクタ
２０ インシュレータ
２１ 挿脱用凹部
２２ コンタクト用凹部
２４ ロック片用凹部（受容凹部）
２５ ロック爪用凹部
２６ アーム部用凹部
２８ 側方凹部
２９ 後方凹部
３０ シェル固定用凹部
３５ コンタクト
３６ 固定部
３７ 係止突起
３８ テール片
３９ 弾性変形部
４０ 接触突部
４５ シェル
４６ 押え板部（接地用接触部）
４７ 誘込み傾斜部
４８ 接触突部
４９ 片持ち梁部
４９ａ 平板状部
５２ ロック片
５３ アーム部
５４ 下端湾曲部
５５ ロック爪
５６ 傾斜面
５７ 傾斜抜止面
５８ テール片
５９ 湾曲部
６０ 固定部
６１ 係止突部
７０ ＦＰＣ（薄板状接続対象物）
７１ 信号用パターン
７２ 接地用パターン
７３ ロック溝
ＣＢ 回路基板

Claims (6)

1. 側縁部に形成したロック溝、一方の面に形成した信号用パターン、及び、他方の面に形成した接地用パターンを有する薄板状の接続対象物が挿脱可能なインシュレータと、
   該インシュレータに支持した、上記接続対象物の上記信号用パターンと導通可能なコンタクトと、
   上記接続対象物の上記接地用パターンに該コンタクトと反対側から接触する接地用接触部を有する金属製のシェルと、
   を備えるコネクタにおいて、
   上記シェルが、
   上記接地用接触部に基端部が支持され、かつ接地用接触部を挟んで上記コンタクトと反対側において外部に露出する、該接地用接触部に対して接離する方向に弾性変形可能な片持ち梁部と、
   該片持ち梁部から上記インシュレータに挿入した上記接続対象物側に延び、該片持ち梁部が自由状態にあるときは上記ロック溝に嵌り、かつ該片持ち梁部が上記接地用接触部側に弾性変形したときに該ロック溝から脱出するロック片と、
   を備えることを特徴とするコネクタ。
2. 請求項１記載のコネクタにおいて、
   上記接地用接触部の上記コンタクトとの対向面に、上記接地パターンと接触する接触突部を形成したコネクタ。
3. 請求項１または２記載のコネクタにおいて、
   上記インシュレータが、上記ロック片を上記片持ち梁部の変形方向に移動可能として受け入れる受容凹部を備えるコネクタ。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載のコネクタにおいて、
   上記ロック溝と上記ロック片が共に一対であるコネクタ。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載のコネクタにおいて、
   上記片持ち梁部が、上記コネクタの上部において露出する平板状部を有するコネクタ。
6. 請求項５記載のコネクタにおいて、
   上記平板状部が、上記コネクタを実装した回路基板と平行であるコネクタ。