JP2006120511A

JP2006120511A - 回路基板間接続用コネクタ

Info

Publication number: JP2006120511A
Application number: JP2004308161A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yamazaki; 修司山崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】有効嵌合長を十分に確保したうえで基板間間隔を薄くすることができ、端子間の間隔を狭く取ることのできる回路基板間接続用コネクタを提供する。
【解決手段】第２の回路基板に固定されていて、その回路基板に所定の配列で形成されている接触端子を取り囲む枠状のコネクタ外枠１２と、第１の回路基板に固定されていて、コネクタ外枠１２の内側に外側が嵌合可能な箱状のコネクタ基台１１と、コネクタ外枠１２とコネクタ基台１１とが嵌合したときに、回路基板表面と直交する向きに付勢された一端がコネクタ外枠１２に囲まれている接触端子と接触可能となるようにコネクタ基台１１に固定され、他端の接続端子２２が第１の回路基板の信号端子と接続している板ばね端子２０とを備えており、コネクタ外枠１２の内面には嵌合突起１６が設けられ、コネクタ基台１１の外面には嵌合溝１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は回路基板間接続用コネクタに関し、特に狭い間隔の基板間に配置できて正確な端子間の位置決めができる回路基板間接続用コネクタに関する。

従来から、表面実装型回路基板のそれぞれの対向面に設けられている配線端子間を、回路基板間接続用コネクタを用いて電気的に接続することが行われている。図５は第１の従来例の回路基板間の接続を示す模式的部分断面図である。第１の回路基板４１の配線端子は、第１の回路基板４１に固定されているコネクタ５０のソケット５０ａの垂直方向の壁面を両側から挟む形で固定され、その先のＵ字型に曲げて形成された先端部が基板面と平行方向に弾性揺動可能なように配設されている第１の接続端子５１に接続されている。第２の回路基板４２の配線端子は、第２の回路基板４２に固定されているコネクタ５０のヘッダ５０ｂの側壁に沿って第２の回路基板４２に垂直方向に延びた後、Ｕ字型に曲げられてその先端が基板面と平行方向に弾性揺動可能に配設されている第２の接続端子５２に接続されており、ソケット５０ａにヘッダ５０ｂが嵌め込まれると、第１の接続端子５１の先端部と第２の接続端子５２の先端部とが基板に垂直な方向で接触して電気的な接続が行われる。このように従来の基板間接続においては図５に示すように、基板の厚み方向に直交する金属製の接続端子の先端部によって電気的接続が行われてきた。

図６は第２の従来例の回路基板間の接続を示す模式的分解斜視図である。この従来例では、第１の回路基板６１に固定されているコネクタ７０に接続端子７１を配置するための切り込み部が設けられ、その中に先端部が第１の回路基板６１の表面と平行な方向で切り込み部の上面より上となるようにＵ型に曲げられた接続端子７１が配設されている。第２の回路基板６２における第１の回路基板６１の接続端子７１の先端部と対向する位置には不図示の接触端子が設けられており、接続端子７１の先端部と接触端子が接触するように第２の回路基板６２を第１の回路基板６１上に配置したあと、その上からフレーム６３で押さえて固定する。その際、第２の回路基板６２とコネクタ７０との間には係合位置をガイドするものがないため、フレーム６３側にガイド機能とロック機能を付加させなくてはならない。図６の場合、フレーム６３の爪６５を第１の回路基板６１に設けられた切欠き６４に係合させて固定する。

また、特許文献１には、間隔の狭い回路基板間の電気的接続に適用可能な回路基板用コネクタが開示されている。図７は第３の従来例の回路基板用コネクタの断面図である。ここでは、絶縁材よりなるホルダー基体８１に、所要の配列に沿って穿設された貫通孔８５を介して各孔内に導通スリーブ９１を挿入保持している。この導通スリーブ９１には、その内部に収納されたコイルばね８６により弾性変位可能に付勢されて導通スリーブ９１内より上方へ抜け出ないように導通スリーブ９１の肩部で制限されている導通接触子８７と、ホルダー基体８１に開通した端子溝８８を通して導通スリーブ９１の底部から水平に延びる導通端子８９とを有している。導通端子８９は、導通スリーブ９１を成型するスリーブ構成材の一部を水平に屈曲してスリーブの高さ範囲内に一体的に成形してできている。
実開平６−５１６５号公報

装置の小型化が求められる近年の傾向に伴って、基板間の間隔を少なくする要求が高まってきており、第１の従来例に記載の回路基板間接続用コネクタでは、それに伴って、端子同士が接触する長さ（有効嵌合長）を十分に確保することができなくなってきており、そのため少しでもコネクタが外れかかると電気的接続が解除され、接触不良が発生するに至ることが多いという問題点があった。

第２の従来例では、基板間の間隔を少なくする要求に対応しながら、端子同士が接触する有効嵌合長も確保されているが、第１の回路基板６１に対するコネクタ７０の位置、爪６５の寸法精度、爪６５が引っかかるための切り欠き６４の寸法などにより、第２の回路基板６２の基板パターンの接触端子とコネクタ７０の接続端子７１とを正確に接続させるには、それぞれの寸法のズレを吸収するだけの大きな面積のパターンが必要となり、端子ピッチはその分、大きくとる必要があるので、占有面積の大きなコネクタ７０となる。さらに、概してフレーム６３に形成される爪６５の位置はフレーム６３の縁部が多く、この場合、接続端子７１と接触端子の接触の反力で第２の回路基板６２自体が歪んでもそれを抑制するだけの力がフレーム６３にはないので、振動や衝撃により瞬時の切断が発生することが多かった。

また、第３の従来例では、コイルばね８６の高さと導通接触端子８７の高さに対応した第１の回路基板８３と第２の回路基板８４との間隔が必要なので、基板間の間隔を少なくするには限度がある。

本発明の目的は、有効嵌合長を十分に確保したうえで基板間間隔を薄くすることができ、端子間の間隔を狭く取ることのできる回路基板間接続用コネクタを提供することにある。

本発明の回路基板間接続用コネクタは、
第１と第２の回路基板のそれぞれに設けられた信号端子間を電気的に接続する回路基板間接続用コネクタであって、第２の回路基板に固定されていて、その回路基板に所定の配列で形成されている接触端子を取り囲む枠状のコネクタ外枠と、第１の回路基板に固定されていて、コネクタ外枠の内側に外側が嵌合可能な箱状のコネクタ基台と、コネクタ外枠とコネクタ基台とが嵌合したときに、第２の回路基板表面と直交する向きに付勢された一端がコネクタ外枠に囲まれている接触端子と接触可能となるようにコネクタ基台に固定され、他端が第１の回路基板の信号端子と接続しているばね端子とを備えている。

ばね端子は、板ばねにより構成され、コネクタ基台の底部に固定され一端がそのコネクタ基台より突出して第１の回路基板の信号端子と接続する接続端子となる基部と、上面がコネクタ基台の枠上面より上方に位置するようにその基部の接続端子の反対側より屈曲していて、コネクタ外枠とコネクタ基台とが嵌合したときに第２の回路基板に形成された接触端子と接触する付勢された接触部とを有していてもよい。

また、ばね端子は、コイルばねにより構成され、コネクタ基台の底部に固定され一端がコネクタ基台より突出して第１の回路基板の信号端子と接続する接続端子となる基部と、上端がコネクタ基台の枠上面より上方に位置するようにその基部から上方に延びていて、コネクタ外枠とコネクタ基台が嵌合したときに第２の回路基板に形成された接触端子と接触する付勢されたコイル部とを有していてもよく、コイルばねのコイル部が、金属板をたけのこ状に巻回したたけのこばねであってもよく、金属線を螺旋状に巻回した金属ばねであってもよい。

コネクタ外枠の内面には枠底面と平行の方向に嵌合用の突起が設けられ、コネクタ基台の外面には、コネクタ外枠とコネクタ基台が嵌合したときに、嵌合用の突起と嵌合する嵌合用の溝が設けられていてもよく、コネクタ外枠の内壁の第２の回路基板と反対の側と、コネクタ基台の側面外壁の第１の回路基板と反対の側とには、嵌合時のガイドとなるテーパ面が設けられていてもよい。

本発明の回路基板間接続用コネクタには、次のような効果がある。即ち、
１）第１の回路基板のコネクタ基台がばね端子を持ち、ばねが直接接触端子として第２の回路基板の接触端子と基板に平行な面で接触し、第２の回路基板はばね端子を持たないので、コネクタの嵌合時の厚さはコネクタ基台側のばね端子の高さとそれを保持固定するコネクタ基台の底面の厚さだけになるので、基板間の間隔を小さくすることができる。
２）コネクタ基台に固定されたばね端子が、第２の回路基板と直交する向きに付勢されているので、コネクタ基台とコネクタ枠の嵌合時にばね端子の先端の接触部が押圧されたときの接触変位量が大きくなり、有効嵌合長も大きくすることができる。
３）コネクタの接続は、箱状のコネクタ基台とコネクタ基台の外側に嵌合するコネクタ外枠との嵌合によって行なわれるので嵌合時の位置精度を高くすることができ、結果として基板接触端子のパターン面積とピッチを小さくしても、嵌合と電気的接続とが達成できるので、小型で占有面積の小さいコネクタが実現できる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の回路基板間接続用コネクタは、２枚の回路基板を平行に接続する回路基板間接続用コネクタにおいて基板間の間隔を少なくするとともに接続有効嵌合長さを確保することが可能な回路基板間接続用コネクタである。また、コネクタを構成するコネクタ基台とコネクタ外枠との間で嵌合の位置決めができるので、隣接する接触端子間のピッチを狭ピッチにすることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態の回路基板間接続用コネクタの模式的斜視図であり、（ａ）は第２の回路基板面に設けられた接触端子を取り囲むように基板に固定されるコネクタ外枠、（ｂ）は第１の回路基板面に固定されて、第１の回路基板の接続端子と接続するとともに他端が第２の回路基板面に設けられた接触端子と接触する板ばね端子を内蔵したコネクタ基台である。図２は、図１の回路基板間接続用コネクタの模式的上面図であり、（ａ）はコネクタ外枠、（ｂ）はコネクタ基台である。図３は回路基板に固定されたコネクタ外枠およびコネクタ基台の結合状態を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は結合前の状態、（ｂ）は結合後の状態である。

コネクタ１０は、第１の回路基板１に固定される箱状のコネクタ基台１１と、第２の回路基板２に固定される枠状のコネクタ外枠１２とから構成され、結合時にはコネクタ基台１１の外側面にコネクタ外枠１２の内側面が嵌合する。

コネクタ基台１１およびコネクタ外枠１２は、それぞれ基台取付板１３および外枠取付板１４で、第１の回路基板１および第２の回路基板２に固定される。固定の方法としては通常はんだ付け接続が用いられるがこれに限定されるものではなく、ねじ等による機械的な接続でもよい。

コネクタ１０を構成するコネクタ基台１１は、第１の回路基板１上に基台取付板１３で固定され、第１の回路基板１上に設けられている信号端子と電気的に接続する板ばね端子２０を有し、板ばね端子２０は樹脂で形成されたコネクタ基台１１に固定されている。板ばね端子２０は金属板で構成され、コネクタ基台１１に固定される基部と、基部の一端から鋭角で折れ曲がっていてコネクタ基台１１とコネクタ枠１２との嵌合時に第２の回路基板２の接触端子２２と付勢力を持って接触する接触部とを有し、基部のコネクタ基台１１から外へ延びている他端は、接続端子２２として第１の回路基板１の信号端子と電気的に接続されている。板ばね端子２０の接触部はコネクタ基台１１とコネクタ枠１２との嵌合時に、第２の回路基板２の接触端子２２と広い面積で接触できるように嵌合時に水平となるような接触面を有することが望ましいが、線状の接触であっても付勢力があるので電気的な接続が安定して行われる。板ばね端子２０は、図１、図２では所定の間隔と配置でコネクタ基台１１の内部の長手方向に平行に並んでおり、その列が向かい合って２組設けられているがこれに限定されるものではなく、必要な個数が所定の位置に設けられていればよい。

コネクタ１０を構成するコネクタ外枠１２は、第２の回路基板２上に外枠取付板１４で固定され、コネクタ外枠１２に囲まれた第２の回路基板２の表面には、コネクタ基台１１との嵌合時にコネクタ基台１１に設けられた板ばね端子２０のそれぞれの接触部と対応する位置に接触端子２２であるランドパターンが設けられている。

本実施の形態では、コネクタ外枠１２の内側の側面には嵌合突起１６が設けられ、コネクタ基台１１の外側面の嵌合時に嵌合突起１６と対向する位置には嵌合溝１５が設けられており、コネクタ外枠１２とコネクタ基台１１の嵌合時には嵌合突起１６と嵌合溝１５とが噛み合って結合を固定する。コネクタ外枠１２は樹脂で作られているので嵌めこみ動作中は広がって嵌合を容易にする。反対に、コネクタ基台１１の外側面に嵌合突起１６が設けられ、コネクタ外枠１２の内側の側面に嵌合溝１５が設けられていてもよい。

コネクタ基台１１とコネクタ外枠１２との間にこのようなロック機能を設けることによって、嵌合が確実に実現され、板ばね端子２０の接触部に近い部分にロックがあるので、接触端子の設けられている第２の基板２の移動や変形を抑制することができ、振動や衝撃に対してもより確実な接触を確保できるという効果がある。嵌合突起１６と嵌合溝１５とは必ずしも設けなくてもよい。

また、コネクタ外枠１２の内壁の第１の回路基板１側の先端部と、コネクタ基台１１の枠部の外壁の第２の回路基板２側の先端部とに嵌合時にガイドとなる不図示のテーパ面が設けられることによって、コネクタ外枠１２とコネクタ基台１１との位置決め動作が容易となる。

このような構成になっているので、第１の回路基板１に固定されたコネクタ基台１１に第２の回路基板に固定されたコネクタ外枠１２を合わせて押し込んで嵌合させることによって、第１の回路基板１の板ばね端子２０の接触部が、対応する第２の回路基板２の接触端子と接触して第１の回路基板１の信号端子と第２の回路基板２の接触端子とが電気的に接続される。コネクタ基台１１とコネクタ外枠１２の挿入側にそれぞれテーパ面が設けられていれば位置決めが容易となり、コネクタ外枠１２の枠内面に嵌合突起１６が、コネクタ基台１１の枠外面に嵌合溝１５が設けられていれば嵌合状態はさらに安定する。

次に、本発明の第２の実施の形態の回路基板間接続用コネクタについて説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の回路基板間接続用コネクタの、回路基板に固定されたコネクタ外枠およびコネクタ基台の結合状態を説明するための結合前の状態を示す模式的断面図である。

第１の実施の形態では、第１の基板１の信号端子と第２の基板の接触端子２１との接続に板ばね端子２０が用いられていたが、第２の実施の形態ではコイルばね端子３１が用いられる。それ以外のコネクタ基台１１やコネクタ外枠１２の構成は第１の実施の形態と同じなので同じ名称と符号を用いて説明を省略する。

第１の実施の形態では、金属板から成形された板ばね端子２０が用いられ、この板ばね端子２０は片持ち梁構成となっていたが、第２の実施の形態の回路基板間接続用コネクタ３０では第１の回路基板１に対し垂直に伸縮するばね端子（例えば、たけのこばね）を有しその先端部が接触部となっている。図４では金属板からたけのこ状に巻回されたたけのこばねが端子として用いられているが、金属線をコイル状に巻回したコイルばねであってもよい。垂直方向に伸縮するばね端子、特にたけのこばねのようなものは、伸長時が長くても、収縮時には互いのばねが干渉せずに収まるので伸長時と縮小時の寸法差を大きく取ることができて有効嵌合長を長く取ることができるという特徴がある。

本発明の第１の実施の形態の回路基板間接続用コネクタの模式的斜視図である。（ａ）は第２の回路基板面に設けられた接触端子を取り囲むように基板に固定されるコネクタ外枠であり、（ｂ）は第１の回路基板面に固定されて、第１の回路基板の接続端子と接続するとともに他端が第２の回路基板面に設けられた接触端子と接触する板ばね端子を内蔵したコネクタ基台である。図１の回路基板間接続用コネクタの模式的上面図である。（ａ）はコネクタ外枠であり、（ｂ）はコネクタ基台である。回路基板に固定されたコネクタ外枠およびコネクタ基台の結合状態を説明するための模式的断面図である。（ａ）は結合前の状態であり、（ｂ）は結合後の状態である。本発明の第２の実施の形態の回路基板間接続用コネクタの、回路基板に固定されたコネクタ外枠およびコネクタ基台の結合状態を説明するための結合前の状態を示す模式的断面図である。第１の従来例の回路基板間の接続を示す模式的部分断面図である。第２の従来例の回路基板間の接続を示す模式的分解斜視図である。第３の従来例の回路基板用コネクタの断面図である。

符号の説明

１、４１、６１、８３第１の回路基板
２、４２、６２、８４第２の回路基板
１０、３０回路基板間接続用コネクタ
１１コネクタ基台
１２コネクタ
１３基台取付板
１４外枠取付板
１５嵌合溝
１６嵌合突起
２０板ばね端子
２１、３２接触端子
２２、３３、７１接続端子
３１コイルばね端子
５０ａソケット
５０ｂヘッダ
５０、７０コネクタ
５１第１の接続端子
５２第２の接続端子
６３フレーム
６４切欠き
６５爪
８１ホルダー基体
８２コネクタピン
８５貫通孔
８６コイルばね
８７導通接触子
８８端子溝
８９導通端子
９１導通スリーブ

Claims

第１と第２の回路基板のそれぞれに設けられた信号端子間を電気的に接続する回路基板間接続用コネクタであって、
第２の回路基板に固定されていて、該回路基板に所定の配列で形成されている接触端子を取り囲む枠状のコネクタ外枠と、
第１の回路基板に固定されていて、前記コネクタ外枠の内側に外側が嵌合可能な箱状のコネクタ基台と、
前記コネクタ外枠と前記コネクタ基台とが嵌合したときに、前記第２の回路基板表面と直交する向きに付勢された一端が前記コネクタ外枠に囲まれている前記接触端子と接触可能となるように前記コネクタ基台に固定され、他端が前記第１の回路基板の信号端子と接続しているばね端子と、を備えた回路基板間接続用コネクタ。
前記ばね端子は、板ばねにより構成され、前記コネクタ基台の底部に固定され一端が該コネクタ基台より突出して前記第１の回路基板の信号端子と接続する接続端子となる基部と、上面が前記コネクタ基台の枠上面より上方に位置するように該基部の前記接続端子の反対側より屈曲していて、前記コネクタ外枠と前記コネクタ基台とが嵌合したときに前記第２の回路基板に形成された前記接触端子と接触する付勢された接触部とを有する、請求項１に記載の回路基板間接続用コネクタ。
前記ばね端子は、コイルばねにより構成され、前記コネクタ基台の底部に固定され一端が該コネクタ基台より突出して前記第１の回路基板の信号端子と接続する接続端子となる基部と、上端が前記コネクタ基台の枠上面より上方に位置するように該基部から上方に延びていて、前記コネクタ外枠と前記コネクタ基台が嵌合したときに前記第２の回路基板に形成された前記接触端子と接触する付勢されたコイル部とを有する、請求項１に記載の回路基板間接続用コネクタ。
前記コイルばねの前記コイル部が、金属板をたけのこ状に巻回したたけのこばねである、請求項３に記載の回路基板間接続用コネクタ。
前記コイルばねの前記コイル部が、金属線を螺旋状に巻回した金属ばねである、請求項３に記載の回路基板間接続用コネクタ。
前記コネクタ外枠の内面には枠底面と平行の方向に嵌合用の突起が設けられ、前記コネクタ基台の外面には、前記コネクタ外枠と前記コネクタ基台が嵌合したときに、前記嵌合用の突起と嵌合する嵌合用の溝が設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回路基板間接続用コネクタ。
前記コネクタ外枠の内壁の前記第２の回路基板と反対の側と、前記コネクタ基台の側面外壁の前記第１の回路基板と反対の側とには、嵌合時のガイドとなるテーパ面が設けられている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回路基板間接続用コネクタ。