JP6211150B1 - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタの製造コストの上昇を抑え、かつハウジングの強度を低下させることなくウィスカの飛散を防止するコネクタの提供。【解決手段】可動ハウジング３には、端子４の第１固定部４５を圧入して固定する固定孔３２を有する。端子４には第１固定部４５の側面４５ｂには、固定孔３２の挿入口３２１の側の位置に、固定孔３２の壁面から離間する凹部４５ｅを設ける。これにより固定孔３２における凹部４５ｅよりも奥側位置にウィスカの発生位置をもってくることができ、凹部４５ｅから外部へのウィスカの飛び出しを抑制することができる。【選択図】図１５

Description

本発明は、めっきが施された端子を備えるコネクタに関するものである。

コネクタに用いられる端子は、導電性を高めたり、はんだ付けを可能とする等の理由から各種のめっきが施されているが、その中でも他の金属に比べて毒性が低い等の理由から錫めっきが施されることが多い。

しかし、錫めっき処理が施された端子には、針状の結晶であるウィスカが発生することが知られている。ウィスカは錫めっきが施された部材の応力が加わる部分に発生し、端子の場合にはハウジングに対して圧入により固定される固定部におけるハウジングとの接触面の縁部で特に発生しやすくなっている。

このウィスカが発生、伸長すると、隣接する端子に接触して短絡を生じたり、コネクタ使用者の指に触れて折れて飛散し、コネクタが実装された回路基板の回路パターンの短絡を生じたりするという問題がある。

そこで、コネクタの端子の圧入部分におけるウィスカの発生に対処するための技術として、例えば特許文献１には端子を圧入するハウジングの挿入口周辺に凹部を設け、当該凹部により発生するウィスカを覆うことで使用者がウィスカに触れることを防止し、ウィスカが飛散しないようにする技術が開示されている。

特開２００６−３１００８９号公報

前述の特許文献１に記載のコネクタによれば、ハウジングの凹部にウィスカを隠すことができ、ウィスカの飛散防止効果を発揮できる。しかしながら、ハウジングに凹部を設けるための樹脂成形金型が複雑化し、コネクタの製造コストが著しく上昇してしまうという問題がある。また、ハウジングに凹部を設けると、ハウジングの機械的強度を低下させるという問題もある。

以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。その目的は、ウィスカの飛散を効果的に防止しながらも、コネクタの製造コストの著しい上昇を抑え、またハウジングの強度を低下させることのないコネクタの提供にある。

上記目的を達成すべく本発明は以下のように構成される。

本発明は、ハウジングと前記ハウジングに固定される固定部を有する端子とを備えるコネクタについて、前記ハウジングは、前記端子の前記固定部を圧入して固定する端子固定部を有し、前記端子の前記固定部における前記端子固定部と圧接する側面には、前記端子固定部の挿入口を形成する壁面から離間する凹部が形成されていることを特徴とする。

ウィスカは、端子の固定部の側面におけるハウジングの端子固定部の壁面に対する圧接面と壁面から離間して圧接しない凹部との境界で発生し、その境界（凹部の縁部）は端子固定部の内部の奥側に位置する。したがって、端子の固定部の側面の前記圧接面と前記凹部との境界で発生したウィスカは凹部とハウジングにより形成される間隙内で伸長することになり、当該間隙を越えるほど伸びなければ端子固定部の外部に露出できない。このようにして本発明のコネクタではウィスカを外部に露出し難くなり、端子間の短絡を防止することが可能となる。また、発生したウィスカが使用者の指に触れて飛散し、コネクタが実装された基板の回路パターンの短絡を生じたりすることを防止できる。したがってコネクタにウィスカが発生、伸長した場合でも安定した接続を確保することができ、信頼性の高いコネクタとすることができる。また、ウィスカの外部への露出や飛散の防止を、ハウジングの構造によらずに行うことができる。そのため従来技術のコネクタのようなハウジングの製造コストの著しい上昇や強度の低下の問題を防止することができ、コネクタの製造コストを抑えつつ高品質なものとすることができる。

前記凹部は、前記側面における前記端子固定部の前記挿入口側の縁部に形成することができる。

凹部が前記端子の固定部の側面における前記ハウジングの端子固定部の挿入口側の縁部に形成されているため、前記端子の側面における最も外部に露出する部位でのウィスカの発生を回避することができる。

前記端子の固定部の側面は、前記凹部を超える奥側位置に前記ハウジングの端子固定部の壁面と圧接する圧接面を有する。

これによれば、前記端子の固定部の圧接面が凹部を超える奥側に位置するので、ウィスカの発生位置を端子固定部の挿入口から離れた凹部の奥側にすることができ、ウィスカによる短絡の防止をより効果的に行うことができる。

本発明のコネクタによれば、発生したウィスカが端子の凹部内で伸長し外部に露出し難くなるため、ウィスカによる端子同士の短絡や基板回路における短絡の発生を効果的に防止することができる。これによりウィスカの発生に関わらずコネクタを搭載した電子機器の品質を良好に保つことができる。また、ウィスカの外部への露出や飛散の防止を、ハウジングの構造によらずに行うことができるため、コネクタの製造コストの著しい上昇や強度の低下の問題を防止することができ、これを搭載した電子機器の製造コストの著しい上昇を抑えつつ信頼性に優れたものとすることができる。

実施形態に係るコネクタの正面斜視図。 図１のコネクタの背面斜視図。 図１のコネクタの正面図。 図１のコネクタの背面図。 図１のコネクタの側面図。 図１のコネクタの平面図。 図１のコネクタの底面図。 図１のコネクタの固定ハウジングを除いた状態を示す上方斜視図。 図８の状態の下方斜視図。 図１のコネクタに用いられる端子の背面斜視図。 図１０の端子の正面斜視図。 図１０の端子の背面図。 図１０の端子の左側面図。 図１０の端子の右側面図。 図１０の端子が可動ハウジングに挿入された状態を示す部分拡大断面図。 変形例に係るコネクタに用いられる端子を示す部分拡大斜視図。

以下、本発明の一実施形態に係るコネクタについて図面を参照しつつ説明する。本明細書、特許請求の範囲、図面では図１に示すコネクタ１の幅方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とし、Ｘ方向の右側面の側を「右」、左側面の側を「左」、Ｙ方向の正面側を「前」、背面側を「後」とし、Ｚ方向の平面側を「上」、底面側を「下」として説明する。但し、これらの上下左右前後の特定は本発明のコネクタ１の実装方向及び使用方向を限定するものではない。

コネクタ［図１〜図９］
コネクタ１は、回路基板に固定される固定ハウジング２と、固定ハウジング２に対して移動自在に設けられる可動ハウジング３と、一端側が固定ハウジング２に保持されるとともに他端側が可動ハウジング３に保持される複数の端子４と、を備えて構成されている。

固定ハウジング［図１〜図７］
固定ハウジング２は、合成樹脂の成形体からなり、上面２１及び下面２５で開口する中空の箱形形状をしている。固定ハウジング２の内部には可動ハウジング３が端子４を介して変位可能に収容されている。

固定ハウジング２の前面２２は、複数の矩形の孔部２２ａを行列状に配置した格子状の面となっていて、孔部２２ａから内部の可動ハウジング３が視認可能となっている。この前面２２により可動ハウジング３のＹ方向における前方への過剰な変位を規制しつつ、固定ハウジング２の軽量化と放熱の効率化を実現することができる。

固定ハウジング２の裏面２７は大きく開放された開放窓２７ａが形成されていて、開放窓２７ａの上側窓枠の左右には開放窓２７ａから突出した突出部２７ｂが形成されている。開放窓２７ａにより、可動ハウジング３と端子４の一部が視認可能であり、固定ハウジング２を軽量化でき、さらに放熱を効率的に行うことができる。また、突出部２７ｂにより可動ハウジング３のＹ方向における後方への過剰な変位を規制することができる。

固定ハウジング２の上面にはコネクタ１の接続対象物である相手端子が挿入される矩形の挿入孔２１ａが幅方向に複数（本実施形態では５つ）一列に形成されている。

固定ハウジング２の下面２５の前方には下面２５側から見て一段低い第１凹部２５ｃが形成されており、第１凹部２５ｃの後方には可動ハウジング３を収容する空間２５ｄが形成されている。第１凹部２５ｃには端子４が圧入され固定される固定孔２５ａが形成されている（図７）。また空間２５ｄには可動ハウジング３が挿入される収容部２５ｂが形成されている。可動ハウジング３と収容部２５ｂとの間には可動間隙が形成されていて、当該可動間隙により可動ハウジング３が収容部２５ｂの内部で変位可能となっている。

固定ハウジング２の左右の側面２６の下方には、コネクタ１を回路基板上に固定するためのはんだ付けに供する固定金具５が圧入される、下方へ向けて開口する挿入孔２６ａと、固定金具５を幅方向に固定する長板状の規制部２６ｂが形成されている。そして固定金具５は挿入孔２６ａに圧入されて固定されている。

固定ハウジング２の前面２２の左右両側の下端部には、Ｘ方向及びＹ方向に突出するフランジ部２３が設けられている。このフランジ部２３によりコネクタ１が回路基板に設置された状態で前方に倒れるのを防止できる。また、フランジ部２３の下面には柱状の位置決め突起２４が形成されている。位置決め突起２４が回路基板に設けた位置決め孔に挿通されることで、コネクタ１を回路基板の所定位置に設置することができる。

可動ハウジング［図８、図９］
可動ハウジング３は、合成樹脂の成形体からなり、固定ハウジング２の収容部２５ｂの内部で幅方向、前後方向及び上下方向に移動自在に配置されている。

可動ハウジング３には、各端子４の一端側（第１固定部４５）がそれぞれ圧入される「端子固定部」としての複数の固定孔３２が幅方向に一列に並んで設けられている。端子４の第１固定部４５は、可動ハウジング３の固定孔３２の挿入口３２１（図１５）から固定孔３２内へと圧入される。固定孔３２は可動ハウジング３の上面に設けられた開口部３１に連続していて、開口部３１から挿入された相手端子が可動ハウジング３内の端子４の接触部４６と接触可能になっている。開口部３１は漏斗状のテーパ面として形成されていて、相手端子の挿入をガイドする。

可動ハウジング３の幅方向両側の上部には突出部３７が設けられており、下部には突出部３７から連続する脚部３４が設けられている。左右の突出部３７の間に形成される空間には、端子４を固定ハウジング２と可動ハウジング３に圧入し固定するときに使用する治具が挿入される。この治具によりその際の可動ハウジング３の上方への変位を規制して、端子４のばね部４７が過剰に伸長するのを防ぐようにしている。また、左右の脚部３４の間は、端子４のばね部４７が弾性変形する空間３６となる。

可動ハウジング３の幅方向両側の側面には突出部３７から脚部３４にかけて溝３５が形成されており、これにより可動ハウジング３を軽量化して、柔らかいばね部４７であっても変位可能に支持できるようにしている。

隣接する固定孔３２の間には隔壁３８が下方に突出しており、隣接する一方の端子４にウィスカが発生した場合でも隣接する他方の端子４への伸長を防ぎ、端子４間の短絡防止を確実にしている。

端子［図１０〜図１５］
端子４は、金属板の打抜き加工及び曲げ加工によって形成され、コネクタ１において互いに幅方向に間隔をおいて配列されている。

端子４は、相手端子と接触する接触部４６と、可動ハウジング３に固定される「固定部」としての第１固定部４５と、固定ハウジング２に固定される第２固定部４４と、第１固定部４５と第２固定部４４とを繋ぐ弾性変形可能なばね部４７と、回路基板に接続される基板接続部４１を備えて形成されており、全体に錫めっきが施されている。

接触部４６は、相互に対向する一対のばね片として形成されており、接続対象物である相手端子を挟むようにして導通接触する。

端子４の「固定部」としての第１固定部４５は、接触部４６が連続している側面４５ａ、４５ｃと、相互に対向するこれらの側面４５ａ、４５ｃを繋ぐ側面４５ｂとの三側面が連続する壁状に形成されている。

側面４５ｂとは反対側の側面４５ａ、４５ｃの板縁には、端子４を可動ハウジング３の固定孔３２に圧入して抜け止めするための係止突起４５ｄが設けられている。係止突起４５ｄは固定孔３２の右側の孔面に対して押圧接触し、その反力が側面４５ａ、４５ｃを通じて側面４５ｂに伝達することで、側面４５ｂを固定孔３２の左側の孔面に圧接させる。

側面４５ｂには、平面部４５ｈと、平面部４５ｈに対して窪む凹部４５ｅと、凹部４５ｅの下端に位置する突出部４５ｇが形成されている。

平面部４５ｈは、前述のように係止突起４５ｄの圧入によって側面４５ｂが固定孔３２の左側の孔面に圧接する「圧接面」となる部分である。その圧接位置は、挿入口３２１からみて凹部４５ｅを超えた固定孔３２の奥側位置となる。

凹部４５ｅは平面部４５ｈとは異なり、固定孔３２の左側の孔面に圧接しない部分であり、図１５で示すように凹部４５ｅと固定孔３２の壁面との間には間隙Ｓが形成される。したがって凹部４５ｅはウィスカの発生原因となる構造要素にはならない。凹部４５ｅは、固定孔３２に対して圧接する側面４５ｂに形成されているが、側面４５ｂと側面４５ａとの屈曲部、また側面４５ｂと側面４５ｃとの屈曲部にも連続して形成されており、さらにそれらの屈曲部に隣接する側面４５ａと側面４５ｃの部分にも形成されている。それらの屈曲部や側面４５ａ，側面４５ｃの一部にも形成したのは、側面４５ｂと同様に固定孔３２の壁面に圧接することがあるからである。

突出部４５ｇは、端子４の第１固定部４５を可動ハウジング３の固定孔３２に圧入する際に、端子の圧入装置の治具による挿入力を受ける部分であり、こうした突出部４５ｇが形成されていることで強い挿入力を受けても第１固定部４５の変形を抑制しつつ第１固定部４５を圧入することができる。また、端子４の製造工程では、板状の母材を打抜きそれぞれの屈曲した部分が形成される前の端子４の原形について凹部４５ｅをプレス加工により形成した後、各部が屈曲されて端子４が完成する。この凹部４５ｅの形成後に行われる屈曲時に第１固定部４５も屈曲加工して形成されるが、このとき突出部４５ｇは側面４５ｂとともに治具に把持されて屈曲加工が行われる。そのため突出部４５ｇは第１固定部４５の屈曲加工が行われる際にこれを行い易くするための部位としても機能する。さらに突出部４５ｇは、端子４の第１固定部４５が可動ハウジング３の固定孔３２に圧入し固定された後は、固定孔３２の挿入口３２１を塞ぐ「蓋」のように突出してウィスカを挿入口３２１の外部に伸長させ難くする機能も有する。本実施形態では、固定孔３２の挿入口３２１が面取りされており、突出部４５ｇが挿入口３２１の面取り形状に沿って突出することで、間隙Ｓが固定孔３２の奥側に対して入口側が角度を付けて屈曲する屈曲形状となる。そのため固定孔３２の内部で発生し直線状に伸長するウィスカは突出部４５ｇに突き当たり固定孔３２の外部への伸長が阻止されることとなる。

第１固定部４５が固定孔３２内に固定されると、係止突起４５ｄが固定孔３２の壁面に食い込むとともに、係止突起４５ｄと反対側に位置する側面４５ｂの平面部４５ｈが固定孔３２の壁面に押圧接触した状態となる。この押圧力により側面４５ｂの平面部４５ｈと固定孔３２の壁面とが圧接する平面部４５ｈの端部４５ｆ（側面４５ｂの平面部４５ｈと凹部４５ｅとの境界部）でウィスカが発生しやすくなる。

第２固定部４４は、固定ハウジング２の下面２５に形成された固定孔２５ａに圧入される、ばね部４７よりも幅広の板状の構成であり、左右の側面にそれぞれ２つずつ係止突起４４ａが形成されている。第２固定部４４が固定孔２５ａに圧入されると係止突起４４ａが固定孔２５ａの壁面に食い込み、第２固定部４４が固定孔２５ａ内に固定される。

ばね部４７は、第１固定部４５と第２固定部４４とを連結する屈曲形状の弾性片であり、可動ハウジング３はばね部４７によって固定ハウジング２の内部でＸＹＺ方向に変位可能に浮動状態で弾性支持される。

基板接続部４１は、第２固定部４４から伸長してコネクタ１の回路基板への実装時に回路パターンにはんだ付けされる。

コネクタ１の相手端子との導通接続
接続対象物である相手端子をコネクタ１に接続する際には、相手端子を固定ハウジング２の上面２１にある挿入孔２１ａから挿入する。挿入された相手端子は、挿入孔２１ａから更に可動ハウジング３の開口部３１を通じて可動ハウジング３内部へと挿入される。そして相手端子は、端子４の一対の接触部４６を押し広げながら導通接触する。これにより相手端子と端子４との電気的な接続が確立される。

コネクタ１の作用・効果
コネクタ１によると、端子４の第１固定部４５における側面４５ｂの平面部４５ｈが「圧接面」として固定孔３２の壁面に圧接するため、当該平面部４５ｈの挿入口３２１の側の端部４５ｆでウィスカが発生しやすくなる。そして端部４５ｆから発生したウィスカは側面４５ｂの凹部４５ｅが固定孔３２の壁面との間に形成する間隙Ｓの内部で伸長することになり、その間隙Ｓ（凹部４５ｅ）を超えるほど伸びなければ外部に露出できない（図１５参照）。本実施形態ではさらに、突出部４５ｇが挿入口３２１の面取り形状に沿って突出することで、間隙Ｓが固定孔３２の奥側に対して入口側が角度を付けて屈曲する屈曲形状となる。そのため直線状に伸長するウィスカは凹部４５ｅの外部に露出し難くなり、隣接する端子４どうしの短絡を防止することができる。また、固定孔３２から飛び出したウィスカが使用者の指に触れて飛散し、コネクタ１が実装された基板の回路パターンの短絡を生じたりすることを防止することができる。これによりコネクタ１にウィスカが発生、伸長した場合でも安定した接続を確保することができ、信頼性の高いコネクタとすることができる。

また、ウィスカによる端子４間や回路パターンの短絡の防止を、可動ハウジング３の形状を複雑化することなく、端子４の形状（凹部４５ｅ）によって行うことができるため、可動ハウジング３の金型の製造コストの増加や可動ハウジング３の強度の低下を防止することができる。これによりコネクタ１の製造コストの増加を抑え、コネクタ１の強度の低下も防止しつつウィスカによる短絡防止を行うことができる。

更に、凹部４５ｅが第１固定部４５の固定孔３２と圧接する側面４５ｂの下端部全体に亘り形成されていることにより、当該側面４５ｂにおいて発生するウィスカによる短絡の防止をより効果的に行うことができ、コネクタ１の信頼性を高めることができる。

また、凹部４５ｅが形成されている側面４５ｂと固定孔３２を形成する壁面とが挿入口３２１から凹部４５ｅを超える奥まった位置で接触していることにより、ウィスカが発生する箇所である端部４５ｆを凹部４５ｅの奥にすることができ、ウィスカによる短絡の防止をより効果的に行うことができる。

更に、端子４の表面に形成された錫めっき層によりウィスカの発生が問題となるが、コネクタ１においては凹部４５ｅが形成されていることによりウィスカの発生による短絡の防止がなされていることから、安全性の高い錫めっき層を安心して用いることができ、環境への安全性の高いコネクタ１とすることができる。

変形例［図１６］
前記実施形態では凹部４５ｅよりも下端側に窪まずに残存した側面４５ｂの一部である突出部４５ｇを形成する例を示したが、例えば図１６で示すように突出部４５ｇが無く、凹部４５ｅ’の底面がそのまま第１固定部４５の下端まで形成されている態様とすることもできる。これによっても第１固定部４５の固定孔３２内への圧入は可能である。突出部４５ｇを省略することにより凹部４５ｅ’の容積を上述した凹部４５ｅよりも大きく確保することができ、ウィスカの発生による短絡の防止効果をより高めることができる。

前記実施形態では固定ハウジング２と可動ハウジング３について、端子４を固定する「端子固定部」として固定孔３２を例示したが、溝状の端子固定部としてもよい。これによっても端子４を固定できる。

１ コネクタ
２ 固定ハウジング
３ 可動ハウジング
４ 端子
５ 固定金具
２１ 上面
２１ａ 挿入孔
２２ 前面
２２ａ 孔部
２３ フランジ部
２４ 位置決め突起
２５ 下面
２５ａ 固定孔
２５ｂ 収容部
２５ｃ 第１凹部
２５ｄ 空間
２６ 側面
２６ａ 挿入孔
２６ｂ 規制部
２７ 裏面
２７ａ 開放窓
２７ｂ 突出部
３１ 開口部
３２ 固定孔（端子固定部）
３２１ 挿入口
３４ 脚部
３５ 溝
３６ 空間
３７ 突出部
３８ 隔壁
４１ 基板接続部
４４ 第２固定部
４４ａ 係止突起
４５ 第１固定部（固定部）
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 側面
４５ｄ 係止突起
４５ｅ、４５ｅ’ 凹部
４５ｆ 端部
４５ｇ 突出部
４５ｈ 平面部
４６ 接触部
４７ ばね部
Ｓ 間隙

Claims (5)

1. ハウジングと前記ハウジングに固定される固定部を有する端子とを備えるコネクタにおいて、
   前記ハウジングは、前記端子の前記固定部を圧入して固定する端子固定部を有し、
   前記端子の前記固定部における前記端子固定部と圧接する側面には、前記端子固定部の挿入口を形成する壁面から離間する凹部と、前記凹部の前記側面における前記端子固定部の前記挿入口側の端に位置する突出部とが形成され、
   前記突出部は、前記壁面から離間していることを特徴とするコネクタ。
2. ハウジングと前記ハウジングに固定される固定部を有する端子とを備えるコネクタにおいて、
   前記ハウジングは、前記端子の前記固定部を圧入して固定する端子固定部を有し、
   前記端子の前記固定部における前記端子固定部と圧接する側面には、前記端子固定部の挿入口を形成する壁面から離間する凹部が形成され、
   前記凹部と前記壁面との間には間隙が形成され、
   前記間隙が前記端子固定部の前記挿入口側から奥側にかけて角度を付けて屈曲する屈曲形状となっていることを特徴とするコネクタ。
3. 前記凹部が形成されている前記側面と前記端子固定部を形成する壁面とは、前記挿入口から前記凹部を超える奥まった位置で圧接している請求項１又は２記載のコネクタ。
4. 前記端子固定部の前記挿入口が面取りされており、前記突出部が前記挿入口の面取り形状に沿って突出する請求項１記載のコネクタ。
5. 前記固定部は、前記側面から屈曲部を介して連続する他の側面を有し、
   前記凹部は、前記屈曲部と前記他の側面とに連続して形成されている請求項１〜請求項４何れか１項記載のコネクタ。

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