JPWO2012144326A1 - コネクタおよびコネクタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
高い気密性を有しつつ低背化が可能なコネクタを提供する。コネクタ(1)は、絶縁基板(11)、およびコンタクト部材(12,13)を備える。絶縁基板(11)は、表面(11a)から裏面(11b)まで貫通した貫通孔(111h)を気密に塞いでなる貫通部(111)と、表面および裏面のそれぞれに広がる、貫通部(111)に接続された導電パッド(114a,114b)とを有する。コンタクト部材(12,13)は、少なくとも一方の導電パッド(114a,114b)に接続され、相手部品と電気的に接続される。コンタクト部材(12,13)は、導電パッド(114a,114b)に半田で固定された固定部(121)と、固定部から延び絶縁基板(11)から離れる方向に膨らんで相手部品の接触を受け、相手部品に押圧されて絶縁基板(11)に近づくようにばね付勢された接触部(122)とを有する。
Description
本発明は、高い気密性を有する装置における電気接続を担うコネクタおよびこのコネクタの製造方法に関する。
このようなコネクタとして、例えば特許文献1には、隔壁内部が減圧される真空チャンバの隔壁内と隔壁外との間の電気接続を担うコネクタが示されている。このコネクタは、真空チャンバに対する内外両面がバイアにより相互接続された導電パッドを有する基板と、これら導電パッドに接続されたばねコンタクトとを備えている。コネクタの基板は、隔壁の孔を塞ぐ位置に取り付けられる。基板には、ばねコンタクトに接続される姿勢で基板型コネクタが装着される。
しかしながら、特許文献1に示すばねコネクタでは、コンタクトに接続される基板型コネクタが基板の内外両面と直交する姿勢で装着されており、また、ばねコンタクトも基板の内外両面と直交する向きに延びているため、接続の構造が低背化できない。
本発明は上記問題点を解決し、高い気密性を有しつつ低背化が可能なコネクタおよびこのコネクタの製造方法を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成する本発明のコネクタは、
表面および裏面を有し、この表面から裏面まで貫通した貫通孔を気密に塞いでなる貫通部と、この表面および裏面のそれぞれに広がる、双方が上記貫通部に接続された導電パッドとを有する絶縁基板、および
上記表面および裏面のそれぞれに広がる導電パッドの少なくとも一方の導電パッドに接続された、相手部品と電気的に接続されるコンタクト部材を備え、
上記コンタクト部材が、
上記少なくとも一方の導電パッドに固定された固定部と、
上記固定部から延び、この相手部品に押圧されてこの絶縁基板に近づくようにばね付勢された接触部とを有するものであることを特徴とする。
表面および裏面を有し、この表面から裏面まで貫通した貫通孔を気密に塞いでなる貫通部と、この表面および裏面のそれぞれに広がる、双方が上記貫通部に接続された導電パッドとを有する絶縁基板、および
上記表面および裏面のそれぞれに広がる導電パッドの少なくとも一方の導電パッドに接続された、相手部品と電気的に接続されるコンタクト部材を備え、
上記コンタクト部材が、
上記少なくとも一方の導電パッドに固定された固定部と、
上記固定部から延び、この相手部品に押圧されてこの絶縁基板に近づくようにばね付勢された接触部とを有するものであることを特徴とする。
本発明のコネクタでは、絶縁基板の貫通孔を気密に塞ぐ導電性の貫通部によって、表面と裏面との間に高い気密性が保たれている。したがって、表面と裏面との間に気圧差がある環境にも対応できる。
また、コンタクト部材の固定部は導電パッドに固定されており、接触部は、固定部から延び相手部品の接触を受ける。フレキシブルケーブルや回路基板に代表される相手部品は、接触部に対し配線面を向けた姿勢で接触させることができるため、接続構造が低背化できる。しかも、相手部品の振動等による衝撃力が絶縁基板表面に平行に生じた場合、相手部品が接触部に対しずれ動くことで絶縁基板や貫通孔内の貫通部への衝撃力の伝達が阻止される。またさらに、衝撃力が絶縁基板表面に垂直に生じた場合にも、接触部が弾性変形することで衝撃力の伝達が阻止される。したがって、貫通部に隙間が生じることが回避され、高い気密性が維持される。
ここで、上記本発明のコネクタにおいて、上記接触部が、上記絶縁基板から離れる方向に膨らんだ形状を有するものであることが好ましい。
相手部品の振動等による衝撃力が絶縁基板表面に平行に生じた場合、相手部品が膨らんだ接触部に対し滑らかにずれ動くことで貫通部への衝撃力の伝達がより確実に阻止される。
ここで、上記本発明のコネクタにおいて、上記貫通部が、
上記貫通孔の内壁面を覆った金属メッキ膜と、
上記貫通孔を気密に塞ぐように塗布又は充填されて上記金属メッキ膜に接した半田とを有するものであることが好ましい。
上記貫通孔の内壁面を覆った金属メッキ膜と、
上記貫通孔を気密に塞ぐように塗布又は充填されて上記金属メッキ膜に接した半田とを有するものであることが好ましい。
貫通孔の内壁面を金属メッキ膜が覆い、この金属メッキ膜に半田が接した状態で貫通孔を塞いでいるので、材料同士の結合が強くなり、気密性がより高い。
上記目的を達成する本発明のコネクタの製造方法は、
表面および裏面を有する絶縁基板に該表面から該裏面まで貫通した貫通孔を設ける工程と、
前記貫通孔の内壁面を覆い、該内壁面からさらに前記表面および前記裏面の双方に沿って延びた導電トレースを設ける工程と、
前記貫通孔に封止材を充填することで該貫通孔を気密に塞ぐ工程と、
固定部と、該固定部から延び、相手部品に押圧されて該絶縁基板に近づくようにばね付勢された接触部とを有するコンタクト部材の前記固定部を、前記導電トレースのうち前記表面および前記裏面の少なくとも一方に延びた部分に固定する工程とを有する。
表面および裏面を有する絶縁基板に該表面から該裏面まで貫通した貫通孔を設ける工程と、
前記貫通孔の内壁面を覆い、該内壁面からさらに前記表面および前記裏面の双方に沿って延びた導電トレースを設ける工程と、
前記貫通孔に封止材を充填することで該貫通孔を気密に塞ぐ工程と、
固定部と、該固定部から延び、相手部品に押圧されて該絶縁基板に近づくようにばね付勢された接触部とを有するコンタクト部材の前記固定部を、前記導電トレースのうち前記表面および前記裏面の少なくとも一方に延びた部分に固定する工程とを有する。
本発明の製造方法によれば、表面と裏面との間に高い気密性を保つコネクタが製造される。
以上説明したように、本発明によれば、高い気密性を有しつつ低背化が可能なコネクタが実現する。
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1から図5は、本発明の第1実施形態であるコネクタを示す外観図である。図1は斜視図である。図2は平面図である。図3は正面図である。図4は側面図である。図5は底面図である。また、図6は、図1から図5に示すコネクタの側断面図である。
図1から図6に示すコネクタ1は、例えば減圧環境を作り出すチャンバのように高い気密性が求められる装置における電気接続を担う気密コネクタである。コネクタ1は、絶縁基板11と、絶縁基板11に接続されたコンタクト部材12,13とを備えている。
絶縁基板11は、絶縁材料で形成された板材である。絶縁材料は例えばガラスエポキシ樹脂である。ただし、絶縁基板11の材料にはガラスエポキシ樹脂以外にも、例えばフェノール樹脂に代表される樹脂、ガラス、およびセラミックスが採用可能である。また、「絶縁基板」には、金属製基板の貫通孔を含む一部表面に絶縁層が形成されたものも含まれる。絶縁基板11には、表面11aから裏面11bまで貫通した貫通部111が設けられている。貫通部111は、図6に示すように、表面11aから裏面11bまで貫通した貫通孔111hを気密に塞いでおり導電性を有する。図に示すコネクタ1は、4極コネクタである。コネクタ1の絶縁基板11には4つの貫通部111が配列されている。貫通部111は金属メッキ膜112および封止材113からなる。より詳細には、貫通孔111hの内壁面は金属メッキ膜112で覆われており、金属メッキ膜112で覆われた貫通孔111h内に封止材113が充填されている。金属メッキ膜112の材料は例えば銅であり、封止材113は錫を主成分とする半田である。ただし、金属メッキ膜112の材料には、銅以外の金属も採用可能であり、封止材113の材料には、アルミや銀を主成分とする合金も採用可能である。封止材113は、金属メッキ膜112に密着しているため、絶縁基板11の表面11aと裏面11bとに圧力差が生じても表面11aから裏面11bに、又は裏面11bから表面11aに気体が抜けるような隙間が生じない。
絶縁基板11の表面11aおよび裏面11bには、金属メッキ膜112に接続された導電パッド114a,114bがそれぞれ設けられている。導電パッド114a,114bは金属メッキ膜112と同じ材料で形成されており、金属メッキ膜112から続いて表面11aおよび裏面11bのそれぞれに広がっている。金属メッキ膜112および導電パッド114a,114bによって、導体トレースTが構成されている。導体トレースT、すなわち金属メッキ膜112および導電パッド114a,114bは、貫通孔111hが形成された絶縁基板11に、メッキ処理によって一体のメッキ膜として形成される。
導体トレースTのうち、絶縁基板11の表面11aおよび裏面11bに延びた導電パッド114a,114bの部分には、コンタクト部材12,13が接続されている。本実施形態では、絶縁基板11の表面11aに4つのコンタクト部材12が配置されており、絶縁基板11の裏面11bに4つのコンタクト部材13が配置されている。表面11aのコンタクト部材12と裏面11bのコンタクト部材13とは同じ構造を有しているので、表面11aのコンタクト部材12に代表させて説明をする。
コンタクト部材12は、導電性の金属板を打抜き加工および折曲げ加工することによって形成された部材である。コンタクト部材12は、導電パッド114aに固定された固定部121と、相手部品(図示せず)に接触する接触部122とを備えている。固定部121は、導電パッド114aに半田又は導電性接着剤で固定された平板状の部分である。接触部122は、固定部121から折れ曲がって延び、絶縁基板11から離れる方向(図6では上方向)に膨らんでいる。接触部122は、相手部品の接触を受け、相手部品に押圧されて絶縁基板11に近づくようにばね付勢されるとともに、弾性力によって相手部品に押し当てられる。コネクタ1の接触部122は、より詳細には、固定部121から固定部121の上に折り重なる角度まで折れ曲がって絶縁基板とほぼ平行に延びた部分と、さらにその先の、絶縁基板11から離れる方向に膨らんだ部分とを有する。ただし、接触部122の形状としては、図に示す以外にも、例えば固定部121から折れ曲がった先の全体が円弧形状に膨らんだ形状も採用可能である。
また、コンタクト部材12には、接触部122に予荷重を与える予荷重付与部123も設けられている。予荷重付与部123は、仮に接触部122に何ら荷重が付与されない場合よりも絶縁基板11に近づいた位置で、接触部122を弾性変形させて押さえている。このため、例えば相手部品が接触部122に当たり、接触部122が予荷重付与部123から離れる程度にわずかに変形するだけで、接触部122は予荷重付与部123に押さえられた荷重以上の荷重(反力)で相手部品に当たる。
図7は、図1〜図6に示すコネクタの製造工程を説明する図である。図7には、コネクタを製造する各工程がパート(A)から(D)まで順に示されている。
図7のパート(A)には、孔あけ工程が示されている。孔あけ工程では、絶縁基板11に、表面11aから裏面11bまで貫通した貫通孔111hを設ける。
次に、図7のパート(B)に示す導電トレース工程では、めっき処理によって、導電トレースTを設ける。導電トレースTは、貫通孔の内壁面111hを覆った金属メッキ膜112と、この金属メッキ膜112に続いて表面11aおよび裏面11bに延びた導電パッド114a,114bが一体に形成される。
次に、図7のパート(C)に示す充填工程では、内壁面が金属メッキ膜112に覆われた貫通孔111hに封止材113が充填される。封止材113は、貫通孔を気密に塞ぐように充填される。充填工程によって、貫通部111が形成される。
次に、取付工程では、図6に示すように、導電トレースTのうち導電パッド114a,114bにコンタクト部材12,13を取り付ける。より詳細には、半田によってコンタクト部材12,13の固定部121を、導電パッド114a,114bに固定する。これによって、図1〜図6に示すコネクタ1が完成する。
図8は、図1〜図6に示すコネクタ1の適用例を示す概略構成図である。
図8に示す装置2は、圧力や組成が調整された雰囲気中で動作するチャンバ装置である。より詳細には、装置2は、隔壁21、内部回路基板22、外部回路基板23、そして、図1〜図6に示すコネクタ1を備えている。
隔壁21は、外部の空間と内部の空間とを仕切る容器である。隔壁21の内部には、内部回路基板22が配置されている。内部回路基板22には減圧または加圧された雰囲気中で動作する電子部品や機構装置が実装されている。隔壁21には、電気配線用の配線孔21hが設けられている。コネクタ1は絶縁基板11で配線孔21hを塞ぐようにして隔壁21に取り付けられる。コネクタ1の絶縁基板11と隔壁21との間には、シール材(図示せず)が充填される。
外部回路基板23は隔壁21の外部に配置されており、内部回路基板22に電源を供給するとともに、内部回路基板22を制御する。内部回路基板22と外部回路基板23とは、コネクタ1が接続される相手部品である。内部回路基板22と外部回路基板23とは、コネクタ1を介して互いに電気的に接続されている。内部回路基板22および外部回路基板23は、コネクタ1のコンタクト部材12,13を絶縁基板11に向かって押圧するよう、隔壁21に保持されている。
隔壁21は、コネクタ1が取り付けられることで気密状態となり、空気またはガスが出入れ口212から排出または注入されることで、内部の雰囲気が外部より減圧または加圧された状態となる。内部回路基板22の電子部品や機構装置がこの雰囲気中で動作する。
ここで、コネクタ1の絶縁基板11は、例えば図6に示すように、貫通孔111hが貫通部111によって気密に塞がれており、隔壁21の外部と内部に対応する表面と裏面との間で気密性が保たれる。貫通孔111hは、より詳細には、貫通孔111hの内壁面を覆う金属メッキ膜112と金属メッキ膜112に溶着した封止材113によって塞がれているため、隔壁21の外部と内部との間に圧力差がある状態でも気体の漏れがない。また、コネクタ1のコンタクト部材12,13は、絶縁基板11に固定された固定部121から延び、絶縁基板11から離れる方向に膨らんだ接触部122を備えている。このため、コンタクト部材12,13は、平板状の内部回路基板22および外部回路基板23が接触部122に当たるように、絶縁基板11とほぼ平行に配置できる。したがって、絶縁基板と垂直に基板型コネクタを装着する従来のコネクタに比べて、接続構造が低背化できる。
内部回路基板22または外部回路基板23が振動等により絶縁基板11に平行な衝撃力を受けた場合、絶縁基板11から離れる方向に膨らんだ接触部122が内部回路基板22または外部回路基板23に対し滑らかにずれ動く。このため、絶縁基板11や貫通孔111h内の貫通部111への衝撃力の伝達が阻止される。内部回路基板22または外部回路基板23が絶縁基板11に垂直な衝撃力を受けた場合、接触部122が弾性変形することで衝撃力を吸収し絶縁基板や貫通孔111h内の貫通部111への衝撃力の伝達が阻止される。したがって、衝撃力によって貫通部111に損傷が生じることが回避され、高い気密性が維持される。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の第2実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図9は、本発明の第2実施形態のコネクタの外観を示す斜視図である。
図9に示すコネクタ3は、長円板状の絶縁基板31を有している。絶縁基板31の長円の縁には、隔壁21(図8)に取り付けられる際に、隔壁との間の気密性を確保するため、図示しないOリングが取り付けられる。第2実施形態のコネクタ3は、30極のコネクタである。コネクタ3の絶縁基板31の表の面31aには、30個のコンタクト部材22が配置されている。また、図示はしないが、コネクタ3は、裏面にも30個のコンタクト部材が配置されている。表面のコンタクト部材22と裏面のコンタクト部材とは、絶縁基板31に設けられた30個の貫通部(図には一部のみ示されている。)311を介して電気的に接続されている。個々のコンタクト部材22や貫通部311の構造は、図1〜図6を参照して説明した第1実施形態と同様である。
第2実施形態のコネクタ3は、第1実施形態のコネクタに比べて多くの電気信号を経由させることができる。
なお、図8に示す適用例では、コネクタ1に対し、内部回路基板22および外部回路基板23が接続されたが、コネクタは、例えばFFC(Flexible Flat Cable)や、FPC(Flexible Printed Circuit)に代表されるケーブルが接続されてもよい。
また、上述した実施形態には、本発明にいうコンタクト部材の例として、絶縁基板の表面および裏面の双方に配置されたコンタクト部材が示されている。しかし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、コンタクト部材は、表面および裏面のうちの一方に配置され、他方は、導電パッドのみが設けられ、相手部品が直接に接続されてもよい。
また、上述した実施形態では、本発明にいうコネクタの例として、4極コネクタおよび30極コネクタが示されている。しかし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、コネクタの極数すなわち貫通部の数は、4および30以外の数であってもよいし、コンタクト部材はハウジングに収容されてもよい。
また、上述した実施形態の各要素は、相互に入替えしたものであってもよい。例えば、第1実施形態における絶縁基板の形状は、第2実施形態で説明したように長円状にすることも可能である。
さらに、上述した実施形態では、貫通孔111hは上下方向に直線的に延びていたが、表面11aと裏面11bとをジグザグ状に連結してもよい。
また、封止材113は、半田以外に絶縁性のシール材(例えば、「Torr Seal」(登録商標))であってもよいし、貫通孔を塞ぐよう貫通孔上に盛られ(塗布され)てもよい。
さらに、コンタクト部材は、貫通部を塞ぐように配置してもよいし、貫通孔111h内に延びる部分を有してもよい。後者の場合、コンタクト部材と貫通孔(貫通部)との接続強度が強化される利点がある。
またさらに、コンタクト部材が相手部品に押圧されて弾性変形する向きは、上述した実施形態のように絶縁基板の表面および裏面にほぼ直交する向きのみならず、絶縁基板の表面および裏面に対し斜めの向きであってもよい。
1,3 コネクタ
11,31 絶縁基板
111h 貫通孔
111,311 貫通部
112 金属メッキ膜
113 封止材
114a,114b 導電パッド
12,13 コンタクト部材
121 固定部
122 接触部
T 導電トレース
11,31 絶縁基板
111h 貫通孔
111,311 貫通部
112 金属メッキ膜
113 封止材
114a,114b 導電パッド
12,13 コンタクト部材
121 固定部
122 接触部
T 導電トレース
Claims (4)
- 表面および裏面を有し、該表面から該裏面まで貫通した貫通孔を気密に塞いでなる貫通部と、該表面および該裏面のそれぞれに広がる、双方が前記貫通部に接続された導電パッドとを有する絶縁基板、および
前記表面および前記裏面のそれぞれに広がる導電パッドの少なくとも一方の導電パッドに接続された、相手部品と電気的に接続されるコンタクト部材を備え、
前記コンタクト部材が、
前記少なくとも一方の導電パッドに固定された固定部と、
前記固定部から延び、該相手部品に押圧されて該絶縁基板に近づくようにばね付勢された接触部とを有するものであることを特徴とするコネクタ。 - 前記接触部が、前記絶縁基板から離れる方向に膨らんだ形状を有するものであることを特徴とする請求項1記載のコネクタ。
- 前記貫通部が、
前記貫通孔の内壁面を覆った金属メッキ膜と、
前記貫通孔を気密に塞ぐように塗布又は充填されて前記金属メッキ膜に接した半田とを有するものであることを特徴とする請求項1または2記載のコネクタ。 - 表面および裏面を有する絶縁基板に該表面から該裏面まで貫通した貫通孔を設ける工程と、
前記貫通孔の内壁面を覆い、該内壁面からさらに前記表面および前記裏面の双方に沿って延びた導電トレースを設ける工程と、
前記貫通孔に封止材を充填することで該貫通孔を気密に塞ぐ工程と、
固定部と、該固定部から延び、相手部品に押圧されて該絶縁基板に近づくようにばね付勢された接触部とを有するコンタクト部材の前記固定部を、前記導電トレースのうち前記表面および前記裏面の少なくとも一方に延びた部分に固定する工程とを有するコネクタの製造方法。
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