JP6247517B2 - 薄型コネクタ - Google Patents

Description

この発明は、薄型コネクタに係り、特に、平板状の第１コネクタと平板状の第２コネクタとを嵌合面上で互いに重ね合わせて嵌合させる基板対基板コネクタに関する。

この種のコネクタとして、例えば、特許文献１には、図１８に示されるようなコネクタが開示されている。このコネクタは、第１基板１に実装されたレセプタクル２と第２基板３に実装されたプラグ４（図示せず）とからなり、レセプタクル２に、図１９に示されるような、バネ性を有する複数のレセプタクルコンタクト５が配列形成され、プラグ４に、図２０に示されるような、突起状のプラグコンタクト６が配列形成されている。
それぞれのレセプタクルコンタクト５は、図２１に示されるように、内側に開口部Ｓが形成されるように湾曲する主腕部５ａと、主腕部５ａに対向するように配置された補助腕部５ｂと、主腕部５ａの先端および補助腕部５ｂの先端に近接して配置された突出部５ｃとを有している。開口部Ｓは、プラグコンタクト６を収容するためのものである。

図２２に示されるように、レセプタクル２にプラグ４を重ね合わせると、プラグ４の突起状のプラグコンタクト６が、対応するレセプタクルコンタクト５の開口部Ｓ内に挿入され、この状態で、図２３に示されるように、第１基板１に実装されたレセプタクル２に対して第２基板３に実装されたプラグ４を矢印Ｃ方向にスライドさせることで、プラグ４の突起状のプラグコンタクト６の側面が、主腕部５ａの全長にわたって接触しながら移動し、主腕部５ａの先端と補助腕部５ｂの先端と突出部５ｃの間に弾性的に挟まれる。これにより、レセプタクル２とプラグ４とが嵌合し、レセプタクルコンタクト５とプラグコンタクト６とが電気導通される。

特開２０１２−２２６９７７号公報

しかしながら、プラグ４の突起状のプラグコンタクト６をレセプタクル２のレセプタクルコンタクト５内に形成された開口部Ｓ内に挿入した状態で、レセプタクル２とプラグ４とを相対的にスライドさせることにより嵌合を行うので、レセプタクルコンタクト５は、突起状のプラグコンタクト６を収容する開口部Ｓの確保と、プラグコンタクト６の移動に応じて主腕部５ａおよび補助腕部５ｂが弾性変形する際の変位量を吸収し得るスペースを確保する必要がある。このため、レセプタクルコンタクト５の小型化に限界があり、狭ピッチ化を図ることが困難であった。

また、レセプタクルコンタクト５の内側に開口部Ｓを形成するには、加工寸法、レセプタクルコンタクト５の配列ピッチおよびコネクタ幅等の制約を受けるため、レセプタクルコンタクト５のバネ性を有する主腕部５ａおよび補助腕部５ｂの設計の自由度は低いものとなる。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、狭ピッチ化を容易に図ることが可能な薄型コネクタを提供することを目的とする。

この発明に係る薄型コネクタは、平板状の第１コネクタと平板状の第２コネクタとを嵌合面上で互いに重ね合わせて嵌合させる薄型コネクタであって、第１コネクタは、それぞれ平板状の第１金属部材からなり且つ第１金属部材の平面内に形成されたバネ部と第１金属部材の平面に対して垂直方向に突出するようにバネ部に形成された突起部とを有すると共に突起部の側面に第１接点部が形成され、配列された複数の第１コンタクトを有し、第２コネクタは、それぞれ平板状の第２金属部材からなり且つ第２金属部材の側面に第２接点部が形成されると共に複数の第１コンタクトと同一方向に配列された複数の第２コンタクトを有し、第１コネクタおよび第２コネクタを嵌合面上で互いに重ね合わせて嵌合面内で複数の第１コンタクトおよび複数の第２コンタクトの配列方向に対して直交する方向に相対的にスライドさせることにより、第２コネクタのそれぞれの第２コンタクトが第１コネクタの対応する第１コンタクトの突起部に接触してバネ部を弾性変形させ、第２コネクタのそれぞれの第２コンタクトの第２接点部が第１コネクタの対応する第１コンタクトの第１接点部に接触して第１コネクタと第２コネクタとが互いに嵌合するものである。

それぞれの第２コンタクトは、第２接点部に隣接して第２金属部材の側面に形成されたテーパ部と、第２接点部とテーパ部との境界に位置する第２金属部材の側面に形成された第２金属部材側突起とを有し、第１コネクタおよび第２コネクタを相対的にスライドさせると、第２コンタクトのテーパ部が第１コンタクトの突起部に接触してバネ部を弾性変形させつつ移動した後、第２コンタクトの第２接点部が突起部の第１接点部に接触し、第１接点部と第２接点部との接触時に第２金属部材側突起を乗り越えることでクリック感が発生するように構成することができる。

第１コンタクトのバネ部は、片持ち梁形状を有し、突起部は、バネ部の先端に形成されることが好ましい。
第１コンタクトおよび第２コンタクトは、それぞれ、補強板、絶縁層および導電材が順次積層された積層体から形成され、第１金属部材および第２金属部材は、それぞれ、積層体の導電材からなるように構成することができる。
好ましくは、第１コンタクトは、積層体にエッチング加工またはプレス抜き加工を施した後、バネ部にアディティブメッキで突起部を作製することにより形成され、第２コンタクトは、積層体にエッチング加工またはプレス抜き加工を施すことにより形成される。
あるいは、第１コンタクトおよび第２コンタクトは、それぞれ、補強板および絶縁層が積層された積層体の絶縁層上に電解メッキを施すことにより形成することもできる。

この発明によれば、第１コンタクトがバネ部と突起部とを有し、突起部の側面に形成された第１接点部が、平板状の第２金属部材からなる第２コンタクトの第２接点部に接触するので、互いに接続される一対のコンタクトのうち、バネ性を有するコンタクトに突起状の他方のコンタクトを収容する開口部を形成する必要がなく、狭ピッチ化を容易に図ることが可能となる。

この発明の実施の形態に係る薄型コネクタのレセプタクルとプラグを斜め上方から見た斜視図である。 実施の形態に係る薄型コネクタのレセプタクルとプラグを斜め下方から見た斜視図である。 レセプタクルを示し、（Ａ）は斜め上方から見た斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は底面図、（Ｅ）は側面図である。 レセプタクルの分解図である。 レセプタクルに用いられたレセプタクルコンタクトを示す平面図である。 レセプタクルコンタクトを示す拡大斜視図である。 プラグを示し、（Ａ）は斜め下方から見た斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は底面図、（Ｅ）は側面図である。 プラグの分解図である。 プラグに用いられたプラグコンタクトを示す平面図である。 実施の形態に係る薄型コネクタの嵌合前の状態を示す平面図である。 嵌合前のレセプタクルコンタクトとプラグコンタクトの位置関係を示す平面図である。 嵌合途中のレセプタクルコンタクトとプラグコンタクトの位置関係を示す平面図である。 実施の形態に係る薄型コネクタの嵌合後の状態を示す平面図である。 嵌合後のレセプタクルコンタクトとプラグコンタクトの位置関係を示す平面図である。 他の実施の形態に係る薄型コネクタに用いられたレセプタクルコンタクトを示す平面図である。 他の実施の形態に係る薄型コネクタに用いられたプラグコンタクトを示す平面図である。 他の実施の形態に係る薄型コネクタにおける嵌合前のレセプタクルコンタクトとプラグコンタクトの位置関係を示す平面図である。 従来のコネクタの構成を示す斜視図である。 従来のコネクタに用いられたレセプタクルを示す部分平面図である。 従来のコネクタに用いられたプラグを示す部分平面図である。 従来のコネクタに用いられたレセプタクルコンタクトを示す拡大平面図である。 嵌合前の従来のコネクタを示す側面図である。 従来のコネクタにおける嵌合動作を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に、この発明の実施の形態に係る薄型コネクタの構成を示す。薄型コネクタは、平板状のレセプタクル（第１コネクタ）１１と平板状のプラグ（第２コネクタ）１２とを備えており、これらレセプタクル１１およびプラグ１２を互いに重ね合わせた状態で嵌合が行われる。図１および図２では、レセプタクル１１およびプラグ１２が互いに平行で間隔を隔てて配置され、斜め上方から見た様子、および、斜め下方から見た様子がそれぞれ示されている。

レセプタクル１１は、２列に配列された複数のレセプタクルコンタクト（第１コンタクト）１３を有し、プラグ１２は、２列に配列された複数のプラグコンタクト（第２コンタクト）１４を有している。
ここで、平板状のレセプタクル１１およびプラグ１２が延びる平面をＸＹ面、複数のレセプタクルコンタクト１３および複数のプラグコンタクト１４の配列方向をＹ方向とし、プラグ１２がレセプタクル１１に対してＺ方向に間隔を隔てて配置されているものとする。

レセプタクル１１は、図３および図４に示されるように、ステンレス等からなる補強板１５、ポリイミド等からなる絶縁層１６および銅等からなる導電材（第１金属部材）１７が順次積層された３層構造の積層体１８を用いて作製されており、さらに、積層体１８の上面の周縁部に、絶縁層１９と補強板２０を積層して形成されたフレーム２１が配置されている。

フレーム２１は、プラグ１２をＸ方向にスライド可能に収容するもので、フレーム２１の内周部は、Ｙ方向には、プラグ１２のＹ方向長さにほぼ対応する長さを有し、Ｘ方向には、プラグ１２のＸ方向長さよりも大きな長さを有している。また、フレーム２１の内周部の４隅には、突き当たり部２１ａおよび２１ｂが形成されている。これらの突き当たり部２１ａおよび２１ｂのうち、フレーム２１の−Ｘ方向側で且つＹ方向の両端部に配置された一対の突き当たり部２１ａは＋Ｘ方向に向けられ、フレーム２１の＋Ｘ方向側で且つＹ方向の両端部に配置された一対の突き当たり部２１ｂは、突き当たり部２１ａに対向するように−Ｘ方向に向けられている。

積層体１８の補強板１５および絶縁層１６には、複数のレセプタクルコンタクト１３にそれぞれ対応した複数の矩形状の開口部２２が形成されており、それぞれの開口部２２内に導電材１７からなるバネ部２３が形成されている。バネ部２３は、図５に示されるように、ＸＹ面内で概ね−Ｘ方向に延びる片持ち梁形状を有しており、バネ部２３の先端に突起部２４が形成されている。図６に示されるように、突起部２４は、ＸＹ面に対して垂直方向すなわち＋Ｚ方向に突出形成された円柱形状を有し、突起部２４の側面（外周面）によりレセプタクル接点部（第１接点部）２５が形成されている。このようなバネ部２３と突起部２４により、それぞれのレセプタクルコンタクト１３が形成されている。

レセプタクル１１は、平板形状の積層体１８の補強板１５および絶縁層１６にそれぞれエッチングにより複数の矩形状の開口部２２を形成すると共に、導電材１７をエッチングすることにより、それぞれの開口部２２内に１つのバネ部２３を形成した後、バネ部２３の先端に、例えばアディティブメッキを施すことにより突起部２４を形成し、さらに、積層体１８の上面の周縁部に、絶縁層１９と補強板２０からなるフレーム２１を貼り付けることで作製することができる。

プラグ１２は、図７および図８に示されるように、ステンレス等からなる補強板２６、ポリイミド等からなる絶縁層２７および銅等からなる導電材（第２金属部材）２８が順次積層された３層構造の積層体２９を用いて作製されている。
積層体２９の補強板２６および絶縁層２７には、複数のプラグコンタクト１４にそれぞれ対応した複数の矩形状の開口部３０が形成されている。プラグコンタクト１４は、図９に示されるように、ＸＹ面内で導電材２８をパターニングすることにより、それぞれ導電材２８の側面に形成された、テーパ部３１とプラグ側突起３２（第２金属部材側突起）とプラグ接点部３３（第２接点部）とを有している。テーパ部３１は、上方から見たときに、ＸＹ面内で−Ｘ方向に向かうほど＋Ｙ方向に位置が変化するようにＸ方向に対して斜めに形成されており、プラグ接点部３３は、Ｘ方向に延びるように形成されている。プラグ側突起３２は、テーパ部３１とプラグ接点部３３との境界において＋Ｙ方向に突出するように形成されている。

プラグ１２は、平板形状の積層体２９の補強板２６および絶縁層２７にそれぞれエッチングにより複数の矩形状の開口部３０を形成すると共に、導電材２８をエッチングすることにより、それぞれの開口部３０内にテーパ部３１とプラグ側突起３２とプラグ接点部３３を形成することで作製することができる。
この実施の形態に係る薄型コネクタは、例えば、Ｙ方向の長さ４〜５ｍｍ、Ｘ方向の幅２〜３ｍｍ、Ｚ方向の高さ０．３〜０．５ｍｍ程度の小型のコネクタであり、それぞれのレセプタクルコンタクト１３に対応した開口部２２およびそれぞれのプラグコンタクト１４に対応した開口部３０は、例えば、Ｙ方向の長さ０．３ｍｍ、Ｘ方向の長さ０．６ｍｍ程度の小さなサイズに形成されている。

次に、この実施の形態に係る薄型コネクタの嵌合時の動作について説明する。まず、レセプタクル１１のフレーム２１で囲まれた導電材１７の上にプラグ１２が導電材２８を下方に向けられて重ね合わされる。このとき、レセプタクル１１の導電材１７の上面およびプラグ１２の導電材２８の下面により薄型コネクタの嵌合面が形成され、プラグ１２は、嵌合面内でレセプタクル１１に対して相対的にＸ方向にスライド可能にレセプタクル１１のフレーム２１内に配置される。

図１０に示されるように、プラグ１２がレセプタクル１１のフレーム２１の−Ｘ方向側の突き当たり部２１ａに接触する位置にあるときは、図１１に示されるように、プラグ１２の複数のプラグコンタクト１４は、それぞれＸＹ面内において、レセプタクル１１の対応するレセプタクルコンタクト１３の突起部２４から離れており、レセプタクルコンタクト１３のレセプタクル接点部２５とプラグコンタクト１４のプラグ接点部３３は、互いに離間した状態にある。

ここで、プラグ１２をレセプタクル１１に対して相対的に＋Ｘ方向にスライドさせると、図１２に示されるように、それぞれのプラグコンタクト１４のテーパ部３１がレセプタクルコンタクト１３の突起部２４の側面に形成されているレセプタクル接点部２５に接触した後、テーパ部３１によりレセプタクルコンタクト１３のバネ部２３を＋Ｙ方向に弾性変形しつつプラグ１２が＋Ｘ方向にスライドする。

そして、図１３に示されるように、プラグ１２がレセプタクル１１のフレーム２１の＋Ｘ方向側の突き当たり部２１ｂに接触するまで、プラグ１２をレセプタクル１１に対して相対的に＋Ｘ方向にスライドさせてレセプタクル１１とプラグ１２とを嵌合させると、図１４に示されるように、レセプタクルコンタクト１３のレセプタクル接点部２５とプラグコンタクト１４のプラグ接点部３３とがバネ部２３の弾性力により互いに所定の接触力をもって接触する。これにより、プラグ１２の複数のプラグコンタクト１４は、それぞれレセプタクル１１の対応するレセプタクルコンタクト１３に対して電気導通状態となり、レセプタクル１１とプラグ１２とが互いに嵌合する。
プラグコンタクト１４には、テーパ部３１とプラグ接点部３３との境界において＋Ｙ方向に突出するようにプラグ側突起３２が形成されているため、レセプタクル接点部２５とプラグ接点部３３の接触時にプラグ側突起３２を乗り越えることでクリック感が発生する。

このようにして、レセプタクル１１とプラグ１２との嵌合により、プラグ１２の複数のプラグコンタクト１４が、同時に、レセプタクル１１の対応するレセプタクルコンタクト１３に電気導通されることとなる。
この実施の形態に係る薄型コネクタにおいては、レセプタクルコンタクト１３がバネ部２３を有すると共にレセプタクル接点部２５を形成する突起部２４がバネ部２３の先端に形成されているので、上述した特許文献１のように、レセプタクルコンタクトにプラグ側の突起を挿入するための空間を確保する必要がなく、バネ部２３の設計の自由度が上がり、狭ピッチ化を容易に図ることが可能となる。
なお、プラグ１２にレセプタクルコンタクト１３の突起部２４を挿入する空間を形成する必要はあるが、プラグ１２には、バネ部が存在しないため、狭ピッチ化を妨げることはない。

レセプタクルコンタクト１３にプラグ側の突起を挿入するための空間が不要となるので、バネ部２３のバネ幅を変化させることにより、容易にレセプタクル接点部２５とプラグ接点部３３の接触力を調整することも可能となる。
また、プラグコンタクト１４のテーパ部３１とプラグ側突起３２は、単純な平面形状を有しているので、テーパ部３１のテーパ角度を変更するだけで、レセプタクルコンタクト１３のバネ部２３を弾性変形させてレセプタクル１１とプラグ１２を嵌合する際に必要な操作力を容易に調整することができる。すなわち、レセプタクル１１においても、プラグ１２においても、設計の自由度が高くなる。
さらに、レセプタクルコンタクト１３のバネ部２３の全長にわたってプラグコンタクト１４に接触するのではなく、バネ部２３の先端に形成された突起部２４のみがプラグコンタクト１４のテーパ部３１に接触しながらプラグ接点部３３に至るので、バネ部２３のバネ性が安定するという効果も得られる。

上記の実施の形態では、レセプタクル１１のそれぞれのレセプタクルコンタクト１３に対応して積層体１８の補強板１５および絶縁層１６に１つの矩形状の開口部２２が形成され、この開口部２２内に導電材１７からなる１つのバネ部２３が形成されていたが、これに限るものではなく、例えば図１５に示されるように、互いに隣接する一対のレセプタクルコンタクト４１に対して補強板１５および絶縁層１６に１つの開口部４２を形成し、この開口部４２内にそれぞれのレセプタクルコンタクト４１に対応する一対のバネ部４３を形成することもできる。これら一対のバネ部４３は、互いに左右対称の形状を有し、それぞれ、先端に突起部４４を有している。

この場合、図１６に示されるように、プラグ側においても、積層体２９の補強板２６および絶縁層２７に互いに隣接する一対のプラグコンタクト４５に対して１つの開口部４６を形成し、この開口部４６内にそれぞれのプラグコンタクト４５に対応する一対のテーパ部４７、一対のプラグ側突起４８および一対のプラグ接点部４９が形成される。これら一対のテーパ部４７、一対のプラグ側突起４８および一対のプラグ接点部４９は、互いに対向するように左右対称の形状を有している。

レセプタクルとプラグとの嵌合時には、図１７に示されるように、互いに重ねられた開口部４２および４６内において、一対のプラグコンタクト４５のそれぞれのテーパ部４７、プラグ側突起４８およびプラグ接点部４９が、対応するレセプタクルコンタクト４１の突起部４４に接触することとなる。
このような構成としても、上記の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記の実施の形態では、レセプタクル１１が、２列に配列された複数のレセプタクルコンタクト１３を有し、プラグ１２も、２列に配列された複数のプラグコンタクト１４を有していたが、複数のレセプタクルコンタクトおよび複数のプラグコンタクトは、１列に配列してもよく、あるいは、３列以上に配列してもよい。

また、上記の実施の形態では、レセプタクルコンタクト１３およびプラグコンタクト１４を、それぞれ積層体１８、２９の導電材１７、２８をエッチングすることで形成したが、これに限るものではなく、導電材１７および２８をそれぞれプレス抜き加工することにより形成することもできる。例えば、積層体１８の補強板１５および絶縁層１６にそれぞれエッチングにより複数の開口部２２を形成した後、導電材１７および２８のバネ部以外もエッチングし、それぞれの開口部２２内において導電材１７にプレス抜き加工を施してバネ部２３を形成することができる。プラグコンタクト１４についても同様である。
一般に、プレス抜き加工により導電材を打ち抜くと、エッチングで形成するよりも高精度にコンタクト形状を製造することができるため、接点部分のみをプレス抜き加工により形成し、その他のコンタクト部分をエッチングで形成することもできる。
さらに、３層の積層体１８および２９を用いずに、補強板および絶縁層からなる２層の積層体の絶縁層の表面上に電解メッキを施してレセプタクルコンタクトまたはプラグコンタクトを形成することも可能である。

１ 第１基板、２ レセプタクル、３ 第２基板、４ プラグ、５ レセプタクルコンタクト、５ａ 主腕部、５ｂ 補助腕部、５ｃ 突出部、６ プラグコンタクト、１１ レセプタクル、１２ プラグ、１３，４１ レセプタクルコンタクト、１４，４５ プラグコンタクト、１５，２０，２６ 補強板、１６，１９，２７ 絶縁層、１７，２８ 導電材、１８，２９ 積層体、２１ フレーム、２１ａ，２１ｂ 突き当たり部、２２，３０，４２，４６ 開口部、２３，４３ バネ部、２４，４４ 突起部、２５ レセプタクル接点部、３１，４７ テーパ部、３２，４８ プラグ側突起、３３，４９ プラグ接点部、Ｓ 開口部、Ｃ スライド方向。

Claims (6)

1. 平板状の第１コネクタと平板状の第２コネクタとを嵌合面上で互いに重ね合わせて嵌合させる薄型コネクタであって、
   前記第１コネクタは、それぞれ平板状の第１金属部材からなり且つ前記第１金属部材の平面内に形成されたバネ部と前記第１金属部材の平面に対して垂直方向に突出するように前記バネ部に形成された突起部とを有すると共に前記突起部の側面に第１接点部が形成され、配列された複数の第１コンタクトを有し、
   前記第２コネクタは、それぞれ平板状の第２金属部材からなり且つ前記第２金属部材の側面に第２接点部が形成されると共に前記複数の第１コンタクトと同一方向に配列された複数の第２コンタクトを有し、
   前記第１コネクタおよび前記第２コネクタを前記嵌合面上で互いに重ね合わせて前記嵌合面内で前記複数の第１コンタクトおよび前記複数の第２コンタクトの配列方向に対して直交する方向に相対的にスライドさせることにより、前記第２コネクタのそれぞれの前記第２コンタクトが前記第１コネクタの対応する前記第１コンタクトの前記突起部に接触して前記バネ部を弾性変形させ、前記第２コネクタのそれぞれの前記第２コンタクトの前記第２接点部が前記第１コネクタの対応する前記第１コンタクトの前記第１接点部に接触して前記第１コネクタと前記第２コネクタとが互いに嵌合することを特徴とする薄型コネクタ。
2. それぞれの前記第２コンタクトは、前記第２接点部に隣接して前記第２金属部材の側面に形成されたテーパ部と、前記第２接点部と前記テーパ部との境界に位置する前記第２金属部材の側面に形成された突起状の第２金属部材側突起とを有し、
   前記第１コネクタおよび前記第２コネクタを相対的にスライドさせると、前記第２コンタクトの前記テーパ部が前記第１コンタクトの前記突起部に接触して前記バネ部を弾性変形させつつ移動した後、前記第２コンタクトの前記第２接点部が前記突起部の前記第１接点部に接触し、前記第１接点部と前記第２接点部との接触時に前記第２金属部材側突起を乗り越えることでクリック感が発生する請求項１に記載の薄型コネクタ。
3. 前記第１コンタクトの前記バネ部は、片持ち梁形状を有し、前記突起部は、前記バネ部の先端に形成される請求項１または２に記載の薄型コネクタ。
4. 前記第１コンタクトおよび前記第２コンタクトは、それぞれ、補強板、絶縁層および導電材が順次積層された積層体から形成され、前記第１金属部材および前記第２金属部材は、それぞれ、前記積層体の前記導電材からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄型コネクタ。
5. 前記第１コンタクトは、前記積層体にエッチング加工またはプレス抜き加工を施した後、前記バネ部にアディティブメッキで前記突起部を作製することにより形成され、
   前記第２コンタクトは、前記積層体にエッチング加工またはプレス抜き加工を施すことにより形成される請求項４に記載の薄型コネクタ。
6. 前記第１コンタクトおよび前記第２コンタクトは、それぞれ、補強板および絶縁層が積層された積層体の前記絶縁層上に電解メッキを施すことにより形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄型コネクタ。

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