JP5776710B2 - カードコネクタ - Google Patents

Description

この発明は、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)、携帯型デジタルオ
ーディオプレーヤー、ゲーム装置、デジタルカメラ、情報端末機器等の各種の電子機器において使用されるＩＣカードが装着され、ＩＣカードと機器との間の電気的接続を行うカードコネクタに関する。

ＩＣカードは、カードにＩＣ(Integrated Circuit)が埋め込まれたものである。ＩＣカードの種類として、不揮発性メモリを使用するメモリカードが広く使用されている。メモリカード例えばＳＤメモリカードは、リムーバブルな記録媒体として、携帯型デジタルオーディオプレーヤー、デジタルカメラ等で使用されている。さらに、携帯電話機においては、利用者の固有のＩＤ番号が記録されたＳＩＭカード(Subscriber Identity Module Card)が使用されている。

カードコネクタに対しては、ＩＣカードが挿抜自在とされている。例えばハートカムによるロック機構を使用し、プッシュイン・プッシュアウト方式によりＩＣカードまたはアダプタに装着したＩＣカードをハウジングに対して挿抜するもの等が知られている。

例えば特許文献１には、ＩＣカードを押し込む場合に、ＩＣカードの側面と係合して一体に摺動する樹脂製のスライダーを設けるカードコネクタが記載されている。スライダーには、常に排出方向の力がばねによって与えられている。カード収納空間を有する樹脂成型品のハウジングの奥側に一端が回転自在に固定されたラッチピンが設けられ、ラッチピンの他端がスライダーに形成されているカム溝内に挿入されてカム溝内を摺動するようになされている。

特許第４８６６４５１号公報

特許文献１のカードコネクタにおいては、スライダーの摺動する領域のハウジングの底部が薄肉となり、ハウジングの強度が低下するおそれが生じる。さらに、スライダー自身にカム溝を形成しているので、スライダーをある程度大きくする必要が生じる。その結果、スライダーの幅と対応する幅の薄肉の領域の面積が比較的広いものとなる。その結果、カードコネクタをプリント配線基板に半田付けするリフロー処理後において、ハウジングのソリが大きくなるおそれがあった。

したがって、この発明の目的は、従来のカードコネクタが有するこれらの問題を解決することができるカードコネクタを提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明は、絶縁プレートおよびカバーからなり、カード状体またはカード状体が載置されたトレイが挿入され、カード状体またはトレイが収納可能な扁平な収納空間を有するハウジングと、
絶縁プレートと一体に成型され、前後方向に延長する左右の側壁を有する金属製のばね収納部材と、
左右の側壁に挟まれた収納溝に収納されるコイルばねと、
ばね収納部材の近傍において、左右の側壁の一方と平行し、前後方向に沿って延長して絶縁プレート上に内方に突出して形成されるリブと、
コイルばねによって押し出し方向に付勢され、左右の側壁の一方とリブとを跨がって摺動する金属製のスライダーと、
を有し、
カード状体またはトレイの押し込み状態をロックするために、往路ガイド溝部と復路ガイド溝部と、往路ガイド溝部と復路ガイド溝部との合流部に設けられる往復共通溝部とからなるピンガイド溝を有するロック機構が使用され、往路ガイド溝部および復路ガイド溝部がハウジングの後方側に形成され、リブと平行に共通溝部が前方に向かって延伸され、
左右の側壁の一方と、左右の側壁の一方と対向するリブの内面によって、往復共通溝部が形成され、
スライダーにその一端が支持されたロックピンの摺動端がピンガイド溝に挿入され、カード状体またはトレイの挿抜と連動して摺動端がピンガイド溝を摺動するカードコネクタである。

この発明によれば、カード収納空間内で底板が薄肉となる領域の面積を狭くすることができ、リフロー後のソリを抑えることができる。さらに、この領域の強度を増加させることができるので、金属板によって底板を形成することが不要となる。さらに、レールの表面形成される溝部がカム溝の往復共通溝部と通じているので、ロックピンの可動範囲を長くすることができる。

この発明の一実施の形態によるカードコネクタの六面図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタの断面図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタの斜視図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタのシールドカバーを取り除いた状態の平面図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタのシールドカバーを取り除いた状態の斜視図である。 図４の一部拡大平面図である。 ハートカムの説明のための平面図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタのシールドカバーを取り除いた状態で、且つガイドピンを取り除いた状態の斜視図である。 図８の一部拡大斜視図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタのシールドカバーを取り除いた状態で、且つスライダーを取り除いた状態の斜視図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタのシールドカバーを取り除いた状態で、且つスライダーを取り除いた状態の斜視図である。 図１１の一部拡大斜視図である。 図１２の一部拡大斜視図である。 この発明の一実施の形態の効果の説明に用いる一部拡大平面図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタのシールドカバーを取り除いた状態で、且つスライダーおよびガイドピンを取り除いた状態の平面図である。 図１５の一部拡大斜視図である。 この発明の一実施の形態によるカードコネクタの一部拡大断面図である。 この発明の一実施の形態におけるスライダーの六面図である。 この発明の一実施の形態におけるスライダーの斜視図である。 この発明の一実施の形態におけるスライダーの斜視図である。 この発明の一実施の形態におけるスライダーの斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。

以下の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞

＜１．一実施の形態＞
この発明の一実施の形態によるカードコネクタについて図１乃至図３を参照して概略的に説明する。図１は、カードコネクタ１の六面図である。カードコネクタ１は、絶縁プレート２と、絶縁プレート２と対向して設けられるシールドカバー３とを有する。絶縁プレート２およびシールドカバー３によって、ハウジングが構成される。絶縁プレート２は、例えば液晶ポリマーの成型品である。シールドカバー３は、金属例えばステンレスを折り曲げ加工したものである。

ハウジングの一方の端面のカード挿入口４からＩＣカード５（二点鎖線で示す）例えばＳＩＭカードがハウジング内部に形成されたカード収納凹部に挿入される。ＩＣカード５に関して排出位置と挿入位置との両方の位置が示されている。シールドカバー３には、ＩＣカード５のピンと接触するコンタクトから導出される外部接続用端子が臨む窓部６が形成されている。なお、この明細書においては、カード挿入口４の側を前または前面と称し、カード挿入口と反対側を後または背面と称し、カード挿入口から見て右側の面を右または右側面と称し、左側の面を左または左側面と適宜称する。

ＳＩＭカードとしては、標準のＳＩＭカードより小さい形状のマイクロＳＩＭカード、或いはマイクロＳＩＭカードより小さいナノＳＩＭカードがある。これらのＳＩＭカードは、サイズが異なるが、ピン配置等の物理的特性は、互いに同様とされている。この発明は、何れのＳＩＭカードに対しても適用できる。さらに、ＳＤメモリカード等の他のＩＣカードに対しても適用できる。さらに、サイズが異なるＩＣカードをアダプタに装着して標準のＩＣカードと同様に使用する場合に対してもこの発明を適用することができる。さらに、カードコネクタがトレイを備え、トレイ上にＩＣカードを載置して使用する場合に対してもこの発明を適用することができる。カード状体は、ＩＣカードまたはアダプタを意味している。

図４以下を参照して、この発明の一実施の形態についてより詳細に説明する。これらの図では、シールドカバー３を取り除いた状態の絶縁プレート２が示されている。絶縁プレート２は、底板７ａ、右側壁７ｂ、および左側壁７ｃ、後壁７ｄ並びにカード挿入口４に隣接する前壁７ｅが一体に形成され、ＩＣカード５が収納可能な収納空間が形成される。絶縁プレート２の上にシールドカバー３が取り付けられて溶接等で固定される。

コイルばね８によってカード排出方向に付勢されるスライダー９が設けられる。コイルばね８は、断面Ｕ字状の溝を有する金属製のばね収納部材に収納される。ばね収納部材は、金属製のもので、インサート成型によって、絶縁プレート２と一体に形成される。右側壁７ｂは、ばね収納部材の右側の壁によって形成されている。左側壁７ｃは、インサート成型によって絶縁プレート２と一体に形成されている金属片である。

ＳＩＭカードには、８個のピン（電極、端子、パッドとも称される）が金メッキによって形成されており、各ピンがデータ入力／出力端子、グラウンド端子、電源入力端子等に割り当てられている。例えば携帯電話機用のＳＩＭカードの場合では、実際には、８個のピンの内で６個のピンが使用される。ＳＩＭカードのピン配置と対応して絶縁プレート２には、それぞれ６個のコンタクト１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆが設けられている。なお、コンタクトを個々に区別する必要がない場合には、単に、コンタクト１０と称する。

コンタクト１０は、例えばりん青銅からなるばね接点であり、ハウジングの底面から切り起こされ、先端がＳＩＭカードのピンとの接触面とされている。コンタクト１０の他端が絶縁プレート２の下側に導出され、絶縁プレート２に形成されている窓部６に臨むようになされる。コンタクト１０の他端がハウジングが設置されているプリント配線基板上の配線パターンと半田付けされ、カードコネクタ１に挿入されたＩＣカード５とプリント配線基板との間が電気的に接続される。コンタクト１０は、例えばインサート成型によって絶縁プレート２に設けられている。なお、コンタクト１０以外の他の金属部品も同様にインサート成型によって絶縁プレート２に対して組み込まれている。但し、コイルばね８、スライダー９、ガイドピン等の部品は、絶縁プレート２とは、別部品とされている。

この発明の一実施の形態は、プッシュイン・プッシュアウト方式によってＩＣカードを挿抜するものである。すなわち、プッシュイン・プッシュアウト方式では、同一方向の操作力の繰り返しによって押し込み動作と引き出し動作がなされる。具体的には、ハートカム式のプッシュイン・プッシュアウト機構が使用される。

スライダー９は、ＩＣカード５と当接して、ＩＣカード５の挿抜と連動して往復移動する金属製のものである。スライダー９は、コイルばね８によって、常時押し出し方向に付勢されている。コイルばね８は、金属製のばね収納部材内に配置されている。シールドカバー３を除いた状態を示す図１０、図１１、図１２、図１３、図１５および図１６に示すように、右側壁７ｂがばね収納部材の一方の壁であり、側壁７ｆがばね収納部材の右側壁７ｂと平行する他方の壁である。右側壁７ｂと側壁７ｆとの間の溝内にコイルばね８が収納されている。

スライダー９は、後壁７ｄを下側とするほぼＬ字状の形状を有する。金属例えばステンレスを絞りおよび曲げ加工することによって、スライダー９が構成される。Ｌ字状の縦の線に対応する摺動部２１と、Ｌ字状の横の線に対応するアーム部２２とを有する。ＩＣカード５の先端の当接部とスライダー９のアーム部２２の先端とが当接するようになされている。ＩＣカード５がカード収納空間に挿入されると、コイルばね８の付勢方向に抗してスライダー９がＩＣカード５と一体に後方に摺動する。

スライダー９に形成された支持孔に対してガイドピン１１の一端が回転自在に挿入される。すなわち、ガイドピン１１の一端が折り曲げ形成され、一端がスライダー９の支持孔に挿入され、ガイドピン１１の回動中心軸が構成される。ガイドピン１１の回転自在の他端が折り曲げられ、折り曲げられたガイドピン１１の端部がピンガイド溝１２の往復共通溝部内１６に挿入されている。ピンガイド溝１２が絶縁プレート２上で、後壁７ｄの側に形成されている。

図７は、ハートカムによるロック機構のみを示している。ピンガイド溝１２は、ハート形をしたハートカム１３の両側に、往路ガイド溝部１４と復路ガイド溝部１５とが設けられ、この往路ガイド溝部１４と復路ガイド溝部１５との合流部に往復共通溝部１６が設けられている。往復共通溝部１６は、ガイドピン１１を取り除いた状態を示す図８および図９、並びに、スライダー９およびガイドピン１１を取り除いた状態を示す図１５および図１６に明瞭に示されている。

ピンガイド溝１２に、ガイドピン１１の端部が挿入されて、往路ガイド溝部１４と復路ガイド溝部１５に沿って端部が循環するようになっている。ピンガイド溝１２およびガイドピン１１の端部によってプッシュイン・プッシュアウト機構が構成される。ガイドピン１１の端部が、これら往路ガイド溝部１４と復路ガイド溝部１５と往復共通溝部１６に沿って循環中に逆戻りしないように、往路ガイド溝部１４と復路ガイド溝部１５と往復共通溝部１６の底面には、移動方向規制用の段部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。

段部１７ａは、往路ガイド溝部１４の末端側に達したガイドピン１１の端部が往路ガイド溝部１４側に戻らずにハートカム１３の窪み部である戻り止め停止位置ｃに向かうように設けられている。段部１７ｂは、戻り止め停止位置ｃから端部が段部１７ａ側に戻らないように設けられている。段部１７ｃは、戻り止め停止位置ｃから復路ガイド溝部１５に進むガイドピンの端部が戻り止め停止位置ｃに戻らないように設けられている。段部１７ｄは、復路ガイド溝部１５の末端から往路ガイド溝部１４と往復共通溝部１６とに入ったガイドピンの端部が復路ガイド溝部１５に戻らないように設けられている。

ＩＣカード５が押し出し状態、すなわち、ＩＣカード５が引き出し方向に移動されている状態では、ガイドピン１１の端部が押し出し停止位置ａに位置する。次に、カード押し込み動作、すなわち、プッシュイン動作がなされると、端部が往路ガイド溝部１４を通ってプッシュイン押し込み動作末端停止位置ｂに達し、その位置で押し込み操作力を解除すると、コイルばね８のばね力によって、端部が戻り止め停止位置ｃに達する。

そして、係止解除のための再度のＩＣカード５の押し込み動作、すなわち、プッシュアウト動作によって、ガイドピン１１の端部がプッシュアウト押し込み動作末端停止位置ｄに達する。次に、押し込み操作力を解除することにより、コイルばね８のばね力によって、端部が復路ガイド溝部１５を通って押し出し停止位置ａに戻る。

さらに、図１３、図１６、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、絶縁プレート２上にカード挿入口４から後壁７ｄに向かう挿入方向に延びるリブ３０が一体に形成されている。リブ３０とばね収納部材３１の側壁７ｆとの間に、ピンガイド溝１２の往復共通溝部１６が形成されている。往復共通溝部１６内にガイドピン１１の摺動端部とスライダー９の突起２７とが挿入される。スライダー９の摺動部２１の側壁２３ａおよび２３ｂがリブ３０および側壁７ｆに跨がって摺動する。これらのリブ３０および側壁７ｆがレールを構成する。なお、図１７においては、ばね収納部材３１の溝内に配されるコイルばね８の図示を省略している。

さらに、コイルばね８のばね力によって、スライダー９を回転させる力が発生する。一実施の形態では、リブ３０および側壁７ｆの間の往復共通溝部１６内にガイドピン１１の摺動端部が挿入されているので、コイルばね８のばね力によってスライダー９に対して偏った力が加わっても、スライダー９が不安定となることを阻止することができる。さらに、スライダー９の突起２７も共通溝部１６内に挿入されているので、より一層スライダー９を安定に摺動させることができる。

リブ３０がピンガイド溝１２の一部を構成する溝部を形成すると共に、スライダー９の摺動する領域に形成されているので、底板７ａのこの領域を薄肉とした場合でも、リフロー処理時に絶縁プレート２に反りが発生することを抑制することが可能となる。

この発明の一実施の形態では、絶縁プレート２の奥側にピンガイド溝１２を形成し、スライダー９を小型とすることによって、カードの押し込みに必要とする押し込み量（図７における位置ａおよび位置ｂ間）、並びにカードの排出量（図７における位置ｄおよび位置ａ間）を大きくすることができる。したがって、正規のＩＣカードに比してより小さい形状のＩＣカードを誤って挿入した場合に、そのＩＣカードを確実に排出することができる。

この発明の一実施の形態においては、ＩＣカード５がカードコネクタに対してプッシュイン状態か否かを検知するためのスイッチ１８がカード収納空間内に設けられている。すなわち、ＩＣカード５の挿抜方向の移動に連動して切り替えられるスイッチ１８によって、ＩＣカード５の挿抜状態が検知され、検知結果が信号伝達用のコンタクト１０の活線／非活線状態の切り替え制御等に使用される。

スイッチ１８は、第１のコンタクト１９および第２のコンタクト２０からなる。第１のコンタクト１９および第２のコンタクト２０は、共にりん青銅からなるばね接点であり、インサート成型によって絶縁プレート２のカード収納凹部の後方に設けられている。第１のコンタクト１９と電気的に接続される端子および第２のコンタクト２０と電気的に接続される端子が絶縁プレート２の側面または底面に導出され、外部のプリント配線基板と接続される。

第１のコンタクト１９は、ＩＣカード５の挿抜方向とほぼ直交する板面を有する板バネであり、その基部がカード収納凹部の後壁７ｄの近傍において絶縁プレート２にインサート成型によって固定されている。第１のコンタクト１９の板状のばね部の先端に半円状の突出部が設けられる。さらに、先端がカード挿抜方向と平行となるように折り曲げられる。半円状の突出部がＩＣカード５の前端面と当接する作動部である。

第１のコンタクト１９は、一端が開放され、第１のコンタクト１９の他端側から一端側に延びる細帯状のスリットを有する。スリットは、第１のコンタクト１９の幅の中間位置に形成され、第１のコンタクト１９の他端側から一端側に向かって開口幅が徐々に小となる形状とされている。第１のコンタクト１９の他端の下側端面が第２のコンタクト２０と接触する接触部とされている。接触部は、第２のコンタクト２０の傾斜接触面に沿った傾きを有する。

絶縁プレート２の後壁７ｄに接して窓部が形成され、カードの挿抜方向と平行する板面を有し、後壁７ｄに向かって突出する板状ばねが設けられる。板状ばねの中央部が切り起こされて第２のコンタクト２０とされている。第２のコンタクト２０は、カード挿入口側の基部から後壁７ｄ側の自由端に向かって上昇する傾斜面を有する切り起こし片である。傾斜面に対して第１のコンタクト１９の接触部が接触可能とされている。さらに、第２のコンタクト２０の自由端の近傍がより上側に向くように、傾斜が異ならされている。これは、第１のコンタクト１９の接触部が第２のコンタクト２０の傾斜面に沿って摺動する場合に、第２のコンタクト２０の傾斜面の先端付近では、より大きな接触圧を生じさせ、第１および第２のコンタクトの接触を安定とするためである。

図５には、ＩＣカード５の装着の状態に応じて変化する第１のコンタクト１９の位置が示されている。第１のコンタクト１９ａは、ＩＣカード５の挿入が完了していない状態、すなわち、カード押し出し状態の位置を示す。カード押し出し状態では、第１のコンタクト１９と第２のコンタクト２０とは、非接触状態であり、スイッチＯＦＦの状態（ノーマルＯＦＦ）である。ＩＣカード５が押し込まれた位置を第１のコンタクト１９ｂが示す。そして、ＩＣカード５がプッシュインされ、装着完了状態の位置を第１のコンタクト１９ｃが示す。この状態では、第１のコンタクト１９と第２のコンタクト２０とが接触し、スイッチＯＮの状態となる。

図１８乃至図２１を参照してスライダー９の一例について説明する。摺動部２１の絶縁プレート２の底板７ａと対向する内面側に突出して平行する側壁２３ａおよび２３ｂが一体に形成される。一方の側壁２３ａの前側の先端が折り曲げられてばね受け部２４が形成される。側壁２３ａからばね受け部２４に至るコーナー部２５が直角の曲げ角度に対して多少の曲率を持つようになされる。

摺動部２１のアーム部２２の側にガイドピン１１の固定端の支持孔２６が形成される。ガイドピン１１の摺動端がロック機構としてのハートカムのピンガイド溝１２を摺動する。支持孔２６の近傍に内側に斜めに突出する突起２７が形成されている。

側壁２３ｂは、アーム部２２にまで延長して形成される。側壁２３ｂからアーム部２２に至るコーナー部２８が直角の曲げ角度に対して多少の曲率を持つようになされる。アーム部２２に延長された側壁２３ｂの先端面がカード受け部２９となされる。カード受け部２９に対してＩＣカード５の当接部が当接し、ＩＣカード５を押し込むにしたがってスライダー９が奥に移動する。摺動部２１とアーム部２２とを接続する箇所のコーナー部２８に連続的に側壁２３ｂが形成されることによって、断面Ｌ字状となる。このことによって、スライダー９のカード挿入時の曲げ剛性を向上させることができると共に、摺動時にスライダー９のエッジが露出しないので、摺動時にエッジが溝壁を削るおそれがなくなり、スムーズにスライダー９が摺動することができる。

＜２．変形例＞
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施の形態では、リブ３０とばね収納部材３１の側壁７ｆによって、溝部を有するレールを構成している。一実施の形態のように、金属製のばね収納部材３１を利用することによって、レールの強度を保つことができる。しかしながら、絶縁プレート２に対して、レールとしてのリブと、リブ中央の溝部との両方を形成するようにしても良い。

上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いても良い。

１・・・カードコネクタ
２・・・絶縁プレート
３・・・シールドカバー
４・・・カード挿入口
５・・・ＩＣカード
７ａ・・・底板
７ｂ・・・右側壁
７ｆ側壁
８・・・コイルばね
９・・・スライダー
１０ａ〜１０ｆ、１０・・・コンタクト
１１・・・ガイドピン
１２・・・ピンガイド溝
１３・・・ハートカム
１６・・・往復共通溝部
１８・・・スイッチ
２１・・・摺動部
２２・・・アーム部
３０・・・リブ
３１・・・ばね収納部材

Claims (1)

1. 絶縁プレートおよびカバーからなり、カード状体またはカード状体が載置されたトレイが挿入され、前記カード状体または前記トレイが収納可能な扁平な収納空間を有するハウジングと、
   前記絶縁プレートと一体に成型され、前後方向に延長する左右の側壁を有する金属製のばね収納部材と、
   前記左右の側壁に挟まれた収納溝に収納されるコイルばねと、
   前記ばね収納部材の近傍において、前記左右の側壁の一方と平行し、前後方向に沿って延長して前記絶縁プレート上に内方に突出して形成されるリブと、
   前記コイルばねによって押し出し方向に付勢され、前記左右の側壁の一方と前記リブとを跨がって摺動する金属製のスライダーと、
   を有し、
   前記カード状体または前記トレイの押し込み状態をロックするために、往路ガイド溝部と復路ガイド溝部と、前記往路ガイド溝部と復路ガイド溝部との合流部に設けられる往復共通溝部とからなるピンガイド溝を有するロック機構が使用され、前記往路ガイド溝部および前記復路ガイド溝部が前記ハウジングの後方側に形成され、前記リブと平行に前記共通溝部が前方に向かって延伸され、
   前記左右の側壁の一方と、前記左右の側壁の一方と対向する前記リブの内面によって、前記往復共通溝部が形成され、
   前記スライダーにその一端が支持されたロックピンの摺動端が前記ピンガイド溝に挿入され、前記カード状体または前記トレイの挿抜と連動して前記摺動端が前記ピンガイド溝を摺動するカードコネクタ。

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