JP3977636B2 - 平型柔軟ケーブル用コネクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、平型柔軟ケーブル(FPC、FFCなどと呼ばれているものを含む。以下、単にFPCという。)を、例えばプリント回路基板などの他の機材に接続する技術として有効な平型柔軟ケーブル用コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、FPCとプリント回路基板を接続する方法として、次の方法が知られている。FPCの接続端部をプラグコネクタに接続する一方、プリント回路基板上にリセプタクルコネクタを実装し、プラグコネクタとリセプタクルコネクタを互いに嵌合(接続)する方法。例えば、特開平8−203626号公報参照。
【0003】
別の方法として、プリント回路基板上にコネクタを実装し、FPCの接続端部に露出させた導体をプリント回路基板上のコネクタのコンタクトに押し付けるようにして電気的に接続する方法も知られている。
【0004】
プラグコネクタとリセプタクルコネクタを使用する接続方法は、FPCを接続するプラグコネクタが必要であることから、製造コストを増大させると共に、プリント回路基板上に実装するリセプタクルコネクタの小型化が困難で、実装面積を小さくすることに限界がある問題点があった。
【0005】
また、プリント回路基板上に実装したコネクタのコンタクトにFPCの導電部自体を直接押し付けるようにした方法では、次のような問題点があった。プリント回路基板やコネクタ自体に反りなどが生じたときに、FPCの接続端部がコンタクトから浮き上がるために、全ての極で信頼性の高い接続を確保することが難しい問題である。この問題は、特に、極数が多い場合に顕著となる。
【0006】
この点、特開平11−111401号公報には、プリント回路基板などの機材上で占有面積を小さくできると共に、接続の信頼性を確保でき、製造コストも低減できるように工夫した接続技術が提案されている。
【0007】
これは、次のような考え方を採用している。FPCの接続端部内にスリットを形成することにより、FPCの導体露出部分を接続端部の一側に折り曲げて一対の接続片を形成する。この両接続片間にバックアップ材(補強材)を装着してその両接続片を内側から保持すると共に、バックアップ材をテープによってFPCに固定して、FPC側にプラグコネクタを構成する。そして、このプラグコネクタの接続片を差し込む嵌合部を有するリセプタクルコネクタをプリント回路基板側に設けることで、両者を電気的に接続するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように、改善された既存のコネクタにおいても、次の点で、さらに解決すべき課題があった。
【0009】
占有面積を可能な限り小さくするために必要な小型化、薄型化(低背化)に関してである。特に、バックアップ材で保持された両接続片間の間隔が大きくなってしまったり、コネクタ全体の厚さが大きくなってしまう。即ち、両接続片間にバックアップ材を装着しているため、それ以上に間隔を小さくして小型化や薄型化を図る際に制約を受けることになる。また、バックアップ材をFPCに粘着テープで固定する構造では、全体の厚さも増大することになる。
【0010】
両接続片間にバックアップ材が装着されている関係で、リセプタクルコネクタのさらなる薄型化が図り難いことである。即ち、両接続片間に装着したバックアップ材によって、FPCの両接続片間の開口を閉じているため、この開口を、例えばリセプタクル側の端子進入用開口等として有効活用できない。その結果、端子の有効嵌合長を長くできない、端子のばね長を長くできないといったことが生じる。これにより、コネクタの接触信頼性の低下を招く恐れがある。
【0011】
プラグコネクタをリセプタクルコネクタに挿入して結合する際の操作性(挿入感)に関してである。即ち、コネクタの薄型化が進むと、端子のコンタクト片の長さを短くしたり、コンタクト片に設けてある***部の傾斜を大きくする対策を必要とする。その結果、端子同士の接触抵抗が大きくなり、操作性を低下させる恐れがある。
【0012】
なお、製作性や製造コストに関しても配慮が必要である。バックアップ材がFPCとは別部材であり、箱形の加工を必要とするため、製作性が劣る。特に、FPCに接続片を形成する工程と、バックアップ材を必要な形状に加工する工程の後に、バックアップ材をFPCに装着し、さらにバックアップ材をFPCに粘着テープで固定する作業を必要とする。そのため、作業工程も多くなり、その分、コストアップになる。
【0013】
本発明の課題は、プリント回路基板などの機材上で占有面積を可能な限り小さくでき、特に、コネクタ全体の低背化を容易に図ることができ、しかも接触信頼性の向上、操作性の向上を図ることができる平型柔軟ケーブル用コネクタの技術を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコネクタは、平型柔軟ケーブルに設けられたプラグコネクタと、回路基板等に実装され、前記プラグコネクタ10と結合されるリセプタクルコネクタとを備える。プラグコネクタは、平型柔軟ケーブルとシェルプレートとの貼り合わせ部分の切り起こしによって形成された相互に対向する二つの接続片と、プラグコネクタ10が天井の無いオープン構造になるように、前記切り起こしにより形成され、前記二つの接続片間に位置する開口とを備える。リセプタクルコネクタは、両接続片を受け入れる受容部を有するハウジングと、そのハウジングに装着されて、前記開口内に進入可能な複数の端子とを備える。そして、両接続片の互いに対向する面には、端子に接触する導体露出部が設けられている。
【0015】
本発明によれば、平型柔軟ケーブルには、両接続片の切り起こしによって両接続片の間に開口が形成されているため、プラグコネクタはいわゆる天井の無い構造となる。これにより、コネクタの低背化を図りやすくなる。換言すれば、両接続片間に進入する端子の有効嵌合長及び端子のばね長を長くし、接触信頼性を高めることができる。シェルプレート及び平型柔軟ケーブルの両方の厚さに相当する分だけ端子を長く(高く)することができるからである。また、端子のばね長を長くできることは、それ自体の弾力性によって接触抵抗を小さくし、コネクタ結合時の操作性を高めることが容易になる。
【0016】
前記両接続片は、平型柔軟ケーブルの長手方向に間隔をおいて配置され、両接続片の対向する面と反対側の面がシェルプレートにより形成されていることが望ましい。このように、両接続片の対向する面と反対側の面(外側面)をシェルプレートにより形成すれば、両接続片間にリセプタクル側の端子を進入させる構成を採用することができるだけでなく、両接続片の対向する面(内側面)の導体露出部を保護する形態とすることができる。
【0017】
前記接続片は、平型柔軟ケーブルから切り起こされ、両接続片の対向する面に導体露出部が形成された露出片と、シェルプレートから切り起こされ、導体露出部と反対側の面を支持する支持片とを備えている構成とすることが望ましい。平型柔軟ケーブルとシェルプレートのラミネート材から支持片を形成することで、特に金属製となる支持片によって必要な強度を確保しつつ、全体の小型化、薄型化を図りやすい構造とすることができる。
【0018】
前記リセプタクルコネクタの端子は、受容部内で起立するコンタクト片を有し、そのコンタクト片の自由端が受容部の口部付近に位置していることが望ましい。接続片が受容部内に進入すると、受容部内に配置されている端子のコンタクト片は両接続片間に進入する形態となる。従って、コンタクト片の自由端(上端)を受容部の口部付近(入口付近)に位置させることで、コンタクト片の高さを十分に確保することができる。即ち、有効嵌合長を長くすることができる。
【0019】
前記コンタクト片には、導体露出部に接触する***部が設けられると共に、その***部の傾斜が緩慢に設定されていることが望ましい。コンタクト片に設ける***部は、導体露出部に対してコンタクト片を確実に接触させるために有効である。この***部の傾斜を緩慢に設定することで、コネクタ結合時の接触抵抗を低くすることができる。コネクタの低背化を図る場合、それに伴ってコンタクト片自体を短く、***部も急傾斜になる。しかし、本発明では、有効嵌合長を長く確保できることで、***部の傾斜を緩慢に設定することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図1は平型柔軟ケーブルに設けたプラグコネクタの平面図である。図2はリセプタクルコネクタの平面図、図3はリセプタクルコネクタの断面図、図4は平型柔軟ケーブル用コネクタの断面図である。図5は結合状態を示すコネクタの断面図、図6はリセプタクルコネクタの拡大断面図である。なお、この実施の形態では、本発明をFPCとプリント回路基板とを接続するコネクタに適用した例を示している。
【0021】
これらの図において、1がFPCであり、2がプリント回路基板である。FPC1には、簡易型のプラグコネクタ10が形成されている。プリント回路基板2には、プラグコネクタ10が接続されるリセプタクルコネクタ20が実装されている。プラグコネクタ10とリセプタクルコネクタ20とによって、本発明に係る平型柔軟ケーブル用コネクタCNが構成される(図4参照)。
【0022】
このプラグコネクタ10は、FPC1と金属製シェルプレート3とを貼り合わせた部分の加工によって形成した接続片11を備えている(図4および図5参照)。この接続片11は、相手コネクタ(リセプタクルコネクタ)20の受容部21に挿入される部分であり、電気的に接続するための接続端子を構成する。
【0023】
接続片11は、FPC1から切り起こされ、片面に導体露出部12aが形成された露出片12と、シェルプレート3から切り起こされ、露出片11の片面と反対側の面を支持する支持片13とで構成されている。FPC1とシェルプレート3は接着剤(図示せず)を介して貼り合わされている。従って、露出片12と支持片13も接着剤を介して貼り合わされ、一体化されている。接着剤には、コネクタの耐熱性に配慮して、例えば熱硬化型接着剤が用いられている。
【0024】
接続片11の高さは、FPC1の厚さや大きさにもよるが、この実施の形態では1mm前後に設定されている。FPC1の厚さは、図4から理解できるように相当に薄く、柔軟性に優れている。従って、FPC1からの露出片12だけを切り起こしても自立させるのが困難である。そのために、シェルプレート3には、露出片12を支持するための支持片13が設けられている。従って、この支持片13はFPC1に剛性を与えるための補強機能を有する。
【0025】
プラグコネクタ10の接続片11は、FPC1の長手方向に間隔をおいて二片配置されている。従って、プラグコネクタ10は、互いに対向する二つの接続片11,11を備えている。そして、両接続片11,11の対向する面に導体露出部12a、12aが位置している。この導体露出部12aは、図4に示すように、FPC1の片面を覆う絶縁被覆1aの一部を除去して導体1bを露出させたものである。勿論、FPC1の製造時に予め導体露出部12aを形成しておくこともできる。
【0026】
支持片13の、露出片12と貼り合わされる面には、露出片12の先端部分を支持片13側へ傾斜させてテーパ面12bを形成するための斜面13bが形成されている。また、支持片13の突出寸法は、露出片12の突出寸法よりも長くなるように設定されている。この図4に示す例では、斜面13bはV形状の溝の一部によって形成され、その溝内に露出片12の先端が嵌り込むように形成されている。これにより、露出片12の先端は支持片13の先端から突出しないように設計されている。
【0027】
なお、実施の形態では、図1に示すように、FPC1の長さ方向の途中(端部近く)に、幅方向に広げた拡張領域1cが形成されている。これは、FPC1の導体本数に関係する配線密度が高いために、各導体1b間の間隔及び導体1b自体の幅を広げられるように配慮したものである。これにより、接続の信頼性や製作性を高めている。
【0028】
回路基板2に実装されたリセプタクルコネクタ20は、接続片11を受け入れる受容部21が形成されたハウジング22と、受容部21内に配置されて接続片11に接触する端子23と、ハウジング22の両端部に装着されて回路基板2にハウジング22を固定するための補強金具24とを備えている。そして、補強金具24には、接続片11に係合してその接続片11と端子23の接触状態を保持するロック片25が設けられている。
【0029】
ハウジング22は、図2及び図3に示すように、平面ほぼ長方形で、1mm前後の高さに形成されている。ハウジング22の中央部分には、仕切り22aが設けられ、その仕切り22aの両側に溝状の受容部21、21が形成されている。そして、各受容部21、21に沿って多数の端子23が配列(2列に配列)されると共に、受容部21、21内に、各端子23のコンタクト片23bが起立状態で配列されている。
【0030】
各端子23の固定部23cはハウジング22の端子装着溝内に嵌め込まれている。また、各端子23には、その固定部23cの部分から下方に延びるソルダーテール23dが設けられ、回路基板2に半田付けされている。
【0031】
ハウジング22の両端側には、ロック片25付きの補強金具24を装着するための溝部21a、21aが形成されている。この溝部21a、21aは受容部21、21に連続して一つの溝状部分を形成している。従って、この溝状部分は全体として、平面長方形の枠状に形成されている。
【0032】
補強金具24は、図2及び図3に示すように、逆U形状に湾曲した本体部24aを有している。本体部24aは、プラグコネクタ10のリセプタクルコネクタ20に対する位置決め機能も兼ねている。本体部24aの位置決め機能は、主としてプラグコネクタ10の長さ方向(FPC1の幅方向に対応)を位置決めするように設定している。
【0033】
本体部24aの相対する二片の一方の片24bからロック片25が延び、他方の片24cがハウジングから突出して回路基板2に半田付けされている。他方の片24cは一方の片24bよりも長く、その端部がソルダーテール24dとして形成されている。
【0034】
ロック片25は、ロック片25自体の弾性によりFPC1の長さ方向に変位可能に構成されている。このように、ロック片25の変位方向(可動方向)を工夫することで、ロック時(コネクタ結合時)の位置ずれによる接点脱落や極間ショートの危険性を防止できるように配慮している。このロック片25の変位方向であるFPC1の長さ方向は、端子23の配列ピッチ方向と直交する方向に対応している。
【0035】
ロック片25の変位方向を、端子23の配列ピッチ方向と直交する方向とすることで、ロック片25の作動時に、端子23と接続片11との接触状態に影響を及ぼさないようにすることができるからである。仮に、ロック片25の変位方向を、端子23の配列ピッチ方向とした場合について検討してみる。
【0036】
ロック片25の作動時(変位時)には、プラグコネクタ10をFPC1の幅方向に移動させようとする力が作用する。この力は端子23のピッチ方向となるため、端子23と接続片11との正常な接触状態を極間ショートする方向に位置ずれさせる力となるからである。
【0037】
なお、プラグコネクタ10の接続片11に凹部13hが設けられ、ロック片25には、接続片11の凹部13hに嵌り込む凸部25aが設けられている。これにより、接続片11のロック機構が構成されている。このように、凹凸嵌合によってロック機能を発揮させる簡易な構成としている。
【0038】
凹部13hは、支持片11の外面に設けられている。凸部25aが嵌り込む凹部13hは金属製となる支持片13に設けることで、凹凸嵌合による摩耗に対して耐久性を発揮できるようにしている。
【0039】
この実施の形態に係るリセプタクルコネクタ20は、両接続片11、11を受け入れる受容部21を有するハウジング22と、そのハウジング22に装着されて両接続片11、11間に進入可能な複数の端子23とを備えている。そして、両支持片11、11の互いに対向する面には、端子23のコンタクト片23bに接触する導体露出部12aが設けられている。各端子23は仕切り22aの両側に沿って配列されている。従って、コネクタ結合時においては、図5に示すように、仕切り22aと共に各端子23の全てのコンタクト片23bが両支持片11、11間に進入する。
【0040】
FPC1には、両接続片11、11の切り起こしによって両接続片11、11の間に開口30が形成されているため、プラグコネクタ10はいわゆる天井の無いオープン構造となる。これにより、コネクタCNの低背化を図りやすくなる。換言すれば、両接続片11、11間に進入する端子23の有効嵌合長及び端子23のばね長を長くし、接触信頼性を高めることができる。なぜなら、図4に示すように、シェルプレート3およびFPC1の両方の厚さTに相当する分だけ、端子23のコンタクト片23bを長く(高く)することができるからである。
【0041】
また、コンタクト片23bのばね長を長くできることは、それ自体の弾力性によってコンタクト片23bと露出片12との接触抵抗(摩擦)を小さくし、コネクタ結合時の操作性(円滑性)を高めることが容易になる。
【0042】
両接続片11、11は、FPC1の長手方向に間隔をおいて配置され、両接続片11、11の対向する面と反対側の面(外側面)がシェルプレート3により形成されている。このように、両接続片11、11の対向する面と反対側の面(外側面)をシェルプレート3により形成することによって、両接続片11、11間にリセプタクルコネクタ20側の端子23を進入させる構成を採用することができるだけでなく、両接続片11、11の対向する面(内側面)の導体露出部12aを保護する形態とすることができる。
【0043】
接続片11は、FPC1から切り起こされ、両接続片11、11の対向する面に導体露出部12aが形成された露出片12と、シェルプレート3から切り起こされ、導体露出部12aと反対側の面を支持する支持片13とを備えている。このようにFPC1とシェルプレート3のラミネート材から支持片13を形成することで、特に金属製となる支持片13によって必要な強度を確保しつつ、全体の小型化、薄型化を図りやすい構造とすることができる。
【0044】
リセプタクルコネクタ20の端子23は、受容部21内で起立するコンタクト片23bを有し、そのコンタクト片23bの自由端が受容部21の口部付近に位置する設計としている。接続片11が受容部21内に進入すると、受容部21内に配置されている端子23のコンタクト片23bは両接続片11、11間に進入する形態となる。従って、コンタクト片23bの自由端(上端)を受容部21の口部付近(入口付近)に位置させることで、コンタクト片23bの高さを十分に確保することができる。即ち、有効嵌合長を長くすることができる。
【0045】
コンタクト片23bには、導体露出部12aに接触する***部23aが設けられると共に、その***部23aの傾斜は緩慢に設定されている。コンタクト片23bに設ける***部23aは、導体露出部12aに対してコンタクト片23bを確実に接触させるために有効である。この***部23aの傾斜を緩慢に設定することで、コネクタ結合時の接触抵抗を低くすることができる。コネクタの低背化を図る場合、通常では低背化に伴ってコンタクト片23b自体を短く、***部23aも急傾斜になるが、有効嵌合長を長く確保できることで、***部23aの傾斜を緩慢に設定することができる。
【0046】
端子23には、導体露出部12aに接触する***部23aが設けられている。***部23aとロック片25の凸部25aとは、受容部21に対する接続片11の挿入方向に相対変位した位置に設定されている。このように設定することで、***部23aと凸部25aの位置関係が接続片11の挿入方向に位置ずれした関係になる。
【0047】
従って、端子23の***部23aが露出片12に接触するタイミングと、凸部25aが支持片13に接触するタイミングとがずれる。その結果、コネクタ結合時に接続片11を受容部21へ挿入するときの抵抗、及び抜き出すときの抵抗を軽減することができる。即ち、確実な接続機能およびロック機能を発揮させつつ、操作性を高めることが可能になる。
【0048】
なお、リセプタクルコネクタ20への接続片11は、FPC1とシェルプレート3とを貼り合わせた部分の加工によって形成され、露出片12と支持片13とが接着剤を介して一体化されている。従って、このプラグコネクタ10は、いわゆる二層のラミネート材料(FPCとシェルプレート3)により作られる形態となる。その結果、複数の別部品を組み付けて構成する従来のコネクタよりも小型化、薄型化を図ることができる。
【0049】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、プリント回路基板などの機材上で占有面積を可能な限り小さくでき、特に、コネクタ全体の低背化を容易に図ることができ、しかも接触信頼性の向上、操作性の向上を図ることができる平型柔軟ケーブル用コネクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るプラグコネクタの平面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るリセプタクルコネクタの平面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るリセプタクルコネクタの断面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る平型柔軟ケーブル用コネクタの断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る平型柔軟ケーブル用ネクタの結合状態を示す断面図である。
【図6】図2のZ−Z線に沿った拡大断面図である。
【符号の説明】
1 平型柔軟ケーブル(FPC)
1a 絶縁被覆
1b 導体
1c 拡張領域
2 プリント回路基板
3 シェルプレート
3a 圧肉部
10 プラグコネクタ
11 接続片
12 露出片
12a 導体露出部
12b テーパ面
13 支持片
13b 斜面
20 リセプタクルコネクタ(相手側コネクタ)
21 受容部
21a 溝部
22 ハウジング
22a 仕切り
23 端子
23a ***部
23b コンタクト片
23c 固定部
23d ソルダーテール
24 補強金具
24a 本体部
24b 一方の片
24c 他方の片
24d ソルダーテール
25 ロック片
25a 凸部
30 開口
CN 平型柔軟ケーブル用コネクタ
Claims (5)
- 平型柔軟ケーブルに設けられたプラグコネクタと、
回路基板等に実装され、前記プラグコネクタと結合されるリセプタクルコネクタとを備え、
前記プラグコネクタは、平型柔軟ケーブルとシェルプレートとの貼り合わせ部分の切り起こしによって形成された相互に対向する二つの接続片と、プラグコネクタが天井の無いオープン構造になるように、前記切り起こしにより形成され、前記二つの接続片間に位置する開口とを備え、
前記リセプタクルコネクタは、前記両接続片を受け入れる受容部を有するハウジングと、そのハウジングに装着されて、前記開口内に進入可能な複数の端子とを備え、
前記両接続片の互いに対向する面には、前記端子に接触する導体露出部が設けられている、平型柔軟ケーブル用コネクタ。 - 前記両接続片は、平型柔軟ケーブルの長手方向に間隔をおいて配置され、
両接続片の対向する面と反対側の面が前記シェルプレートにより形成されている、請求項1記載の平型柔軟ケーブル用コネクタ。 - 前記接続片は、前記平型柔軟ケーブルから切り起こされ、両接続片の対向する面に前記導体露出部が形成された露出片と、前記シェルプレートから切り起こされ、前記導体露出部と反対側の面を支持する支持片とを備えている、請求項1又は2に記載の平型柔軟ケーブル用コネクタ。
- 前記端子は、前記受容部内で起立するコンタクト片を有し、そのコンタクト片の自由端が前記受容部の口部付近に位置している、請求項1〜3の何れかに記載の平型柔軟ケーブル。
- 前記コンタクト片には、前記導体露出部に接触する***部が設けられると共に、その***部の傾斜が緩慢に設定されている、請求項4記載の平型柔軟ケーブル用コネクタ。
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