(57)【要約】【課題】小さい嵌合力で十分なワイピング作用を得ることができる電気接触子を提供する。【解決手段】基部２２と、連結部２６によって基部２２に接続された弾性部２４と、弾性部２４の端部に設けられた接触部３２ａとを有する。弾性部２４は、複数の直線部分２８と複数の曲線部分３０とを備える。接触部３２ａは、弾性部２４の端部に接続された頭部３２に設けられ、頭部３２は、接触部３２ａに作用する外部からの押し付け力により、連結部２６上の点４２を中心に回動可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
連結部によって前記基部に接続された弾性部と、
前記弾性部の端部に設けられた接触部とを有し、
前記弾性部は、複数の直線部分と複数の曲線部分とを備えている、弾性特性を有した接触子。
【請求項２】
前記基部と前記弾性部と前記接触部とは、それぞれ同一面上で延設されている、請求項１に記載の弾性特性を有した接触子。
【請求項３】
前記連結部は、前記基部に対して垂直に延在する垂直側部を片側に有し、前記基部から前記弾性部にかけて断面積が徐々に減少するように前記基部に対して傾斜して延在する傾斜側部を反対側に有している、請求項１または２に記載の弾性特性を有した接触子。
【請求項４】
前記接触部は、前記弾性部の端部に接続された頭部に設けられ、
前記頭部は、前記接触部に作用する外部からの押し付け力により、前記連結部上の回動中心を中心に回動可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性特性を有した接触子。
【請求項５】
前記基部に対して垂直である基準直線と、前記回動中心と前記接触部上の接触点とを結ぶ線分とのなす角は、０度より大きく９０度より小さい、請求項４に記載の弾性特性を有した接触子。
【請求項６】
前記頭部は、前記弾性部よりも大きな断面積を有する、請求項４または５に記載の弾性特性を有した接触子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の接触子を有する、電気コネクタ。
【請求項８】
請求項３に記載の接触子を有し、前記連結部の前記垂直側部に対して平行な方向へ挿脱される、電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性特性を有した接触子、及び該接触子を具備した電気コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化が進むにつれ、機器上におけるコネクタの利用可能な場所が狭小化してきた。例えば、弾性特性を有した接触子を有するコネクタでは、接続相手のコネクタの固定接触子が弾性特性を有した接触子用コネクタの弾性特性を有した接触子に対して押圧されることによって、その接触力が与えられる。電子機器が小さくなるにしたがい、弾性特性を有した接触子用コネクタ及び接続相手のコネクタが利用できる場所も少なくなる。これにより、接触子同士の不十分な電気接触が、接続相手のコネクタ上の固定接触子の表面上の汚れ又は酸化に起因して、弾性特性を有した接触子用コネクタシステムにおいて容易に発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の課題に取り組むため、接触子同士のより少ない接触面積と、コネクタ同士のより少ない嵌合力で所要の接触力を得て十分に機能するコネクタが求められている。さらに、該コネクタにおいて、相手方の固定接触子に対して、弾性特性を有した接触子がワイピング作用を有することも求められている。ワイピング作用は、汚れ又は酸化の除去が可能であり、接触子間の電気的なより良い接続を提供するからである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態は、基部と、連結部によって基部に接続された弾性部と、弾性部の端部に設けられた接触部とを有し、弾性部は複数の直線部分と複数の曲線部分とを備えている、弾性特性を有した接触子を提供する。
【０００５】
一実施形態において、基部と弾性部と接触部とは、それぞれ同一面上で延設される。
【０００６】
弾性特性を有した接触子コネクタの一実施形態において、連結部は、基部に対して垂直に延在する垂直側部を片側に有し、基部から弾性部にかけて断面積が徐々に減少するように基部に対して傾斜して延在する傾斜側部を反対側に有する。弾性特性を有した接触子コネクタの他の一実施形態では、連結部は二つの垂直な側部を有する。
【０００７】
一実施形態において、接触部は、弾性部の端部に接続された頭部に設けられる。頭部は、接触部に作用する外部からの押し付け力により、連結部上の点（もしくは領域）を中心に回動可能である。
【０００８】
一実施形態において、基部に対して垂直である基準直線と、連結部上の点（回動中心）と接触部とを結ぶ線分とのなす角は、０度より大きく９０度より小さい。他の実施形態において、この角度は３０度と７５度との間である。さらに、他の実施形態においては、その角度は４５度と６０度との間である。
【０００９】
一実施形態において、頭部は弾性部よりも大きな断面積を有する。
【００１０】
本発明の一実施形態は、以上の弾性特性を有した接触子を有する、電気コネクタを提供する。
【００１１】
本発明の少なくとも一つの実施形態の利点は、接続相手のパッド接触子を具備するコネクタに接続するための接触力を低減できる弾性特性を有した接触子を具備するコネクタにおいて、当該接触子がパッド接触子から非導電体の薄膜を取り除くために、充分なワイピング性能を提供して、コネクタ間すなわち、コネクタ接触子間の良好な電気的接続を可能にすることである。
【００１２】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の図面、詳細な説明及び請求項によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子を具備したコネクタを示した斜視図である。
【図２】相手方のコネクタ又は回路基板に係合された、本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子を具備したコネクタを示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子及び相手方のパッド接触子を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子及び相手方のパッド接触子を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子及び相手方のパッド接触子を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子及び相手方のパッド接触子を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子の相手方のパッド接触子を示す斜視図である。
【図１０】図５の要部拡大図である。
【図１１】図６の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、弾性特性を有した接触子、及び該接触子を具備した電気コネクタに関する。図１は、本発明の実施形態に係る弾性特性を有した接触子を具備したコネクタを示した斜視図であり、図２は、図１のII-II線断面図である。図１及び図２に示すように、弾性特性を有した接触子を具備したコネクタ１０は、その上面から突出する複数の弾性特性を有した接触子２０を有する。該コネクタ１０は、従来のあらゆる方法を用いて第一基板４上に取付けられている。パッド接触子３６を有する相手方のコネクタは、第二回路基板６上に取付けられてよく、又は第二回路基板６がパッド接触子３６を直接的にその表面に有してよい。
【００１５】
基板６とコネクタ１０とを互いに接合すると、弾性特性を有した接触子２０はパッド接触子３６に接触する。弾性特性を有した接触子２０とパッド接触子３６とが接触するときには、弾性特性を有した接触子２０がパッド接触子３６の表面を摺動（ワイピング）して、パッド接触子上に形成又は付着された非導電性物質を取除くことが好ましい。一般に、該コネクタ１０における接触子２０の数が増加するにつれて、ワイピングに必要な十分な接触圧力を得るためには、弾性特性を有した接触子２０とパッド接触子３６とを接続するのに、コネクタにおける全接触子あたりの大きな総合押し付け力が必要になる。本発明の少なくとも一つの態様は、ワイピングに必要な所要の接触圧力を得るためのコネクタにおいての全接触子あたりの総合押し付け力を実質的に増加させることなく、接触子の数を増加させることが可能な、弾性特性を有した接触子コネクタを提供する。
【００１６】
図１及び図２を参照すると、弾性特性を有した接触子２０を具備したコネクタ１０は、第一回路基板４に取付けられたコネクタ筐体１２を有する。筐体１２は、あらゆる適した材料から作製されてよい。しかしながら、その材料は典型的には絶縁材料である。当該技術分野では、適合する様々なタイプの絶縁材料が知られている。筐体１２は、上面１６から底面１８に延びる複数の孔１４を有する。孔１４は、適合するあらゆる形状であってよい。しかしながらその形状は典型的には長方形の断面形状を有する。弾性特性を有した接触子２０は孔１４内にあり、弾性特性を有した接触子２０の頭部３２の全て又は一部が、筐体１２の上面１６を通じて突出している。少なくとも一つの実施形態において、弾性特性を有した接触子２０は各孔１４にそれぞれ設けられている。
【００１７】
図９は、第二基板６に配置された複数のパッド接触子３６を示す斜視図であり、図２は、これら各パッド接触子３６に係合される、コネクタ１０の弾性特性を有した接触子２０を示す。ある実施形態においては、弾性特性を有した接触子２０を具備したコネクタ１０及び相手方のコネクタ（又は回路基板）をまとめて保持するためのフレーム機構及び／又はラッチ機構がある。他の実施形態においては、コネクタの筐体１２は、相手方のコネクタをまとめて保持するためのラッチ機構又はあらゆる他の公知手段を有してよい。コネクタ１０は第二基板６に対して図２の上下方向（後述する連結部２６の垂直側部に対して平行な方向）に挿脱可能である。
【００１８】
図３及び図４は、弾性特性を有した接触子２０の二つの異なる実施形態を示す平面図である。両方の実施形態は、基部２２、弾性部２４、及び基部２２を弾性部２４に連結する連結部２６をそれぞれ有する。弾性部２４は、さらに複数の直線部分２８及び複数の曲線部分３０を含む。直線部分２８の長さと曲線部分３０の半径及び寸法とは、所望される構成に応じて変更してよい。例えば、直線部分２８の長さは比較的短くてよく、隣接する二つの曲線部分３０の半径及び寸法は、直線部分２８と曲線部分３０とが連帯してＳ字形を形成するような値でもよい。
【００１９】
弾性部２４の端部であって、連結部２６に接続されている端部の反対側にある端部に頭部３２が配置され、頭部３２はパッド接触子３６に接触する接触部３２ａを有している。さらに、弾性特性を有した接触子２０は、基部２２から延びる脚部３４を含んでいる。図５及び図６に示すように、脚部３４は、第一回路基板４において、孔４０内に圧入され、必要に応じて半田付けされている。さらに、弾性特性を有した接触子２０は、表面実装用途に適するよう構成されてもよい。図３，４において、基部２２、弾性部２４、連結部２６および頭部３２の紙面垂直方向の厚さは互いに等しく、これらは同一面上で延設されている。なお、これら各部の厚さを互いに同一とせずに、例えば頭部３２の厚さを弾性部２４の厚さよりも大きくして、同一面上で延設してもよい。
【００２０】
図５，６は、図３の弾性特性を有した接触子２０と、その相手方であるパッド接触子３６との接触状態を示す図である。第二回路基板６を第一回路基板４上のコネクタ１０に、矢印Ｙ方向（基部２２あるいは基板４に対し垂直方向）に押し込むと、接触状態は図５から図６に示すように変化する。第二基板６上のパッド接触子３６が、弾性特性を有した接触子２０に対して押圧されるとき、弾性特性を有した接触子２０は、各曲線部分３０において変形する。すなわち、連結部２６上の点もしくは領域（以下、これを回動中心と呼ぶこともある）４２を中心に接触子２０は弾性的に折れ曲がる。このとき、パッド接触子３６によって付加された押し付け力により弾性特性を有した接触子２０に生じた応力は、複数の曲線部分３０に分散するので、各々の曲線部分３０は、比較的小さい応力をそれぞれで受ける。このことは、弾性特性を有した接触子２０の材料劣化をさせないことに有益である。複数の曲線部分３０の半径は、同じか又は異なっていてよい。さらに、複数の直線部分２８の長さは、同じか又は異なっていてよい。
【００２１】
弾性特性を有した接触子２０は、あらゆる適した導電性材料から作製されてよい。弾性特性を有した接触子２０は、好ましくは、弾力性のある導電性材料により作製される。弾力性のある導電性材料は、弾性特性を有した接触子２０及びパッド接触子３６が互いに接触するとき、弾性特性を有した接触子２０にかけられる圧力に起因する塑性変形・永久歪の発生を低減できるであろう。一つの適した材料はリン青銅である。
【００２２】
弾性特性を有した接触子２０は、あらゆる公知の方法により作製されてよい。金属片（例えば一定厚さの金属プレート）から所望の接触子形状を切断又は打抜きするために、抜き型（又はプレス型）を利用して接触子２０を作製することが好ましい。このように、所望の弾性部２４を有する弾性特性を有した接触子２０は、金属を曲げることなく作製することができる。あるいは、さらに、連結部２６と頭部３２との間の部分を直線形状として最初に切断又は打抜きし、次いで、弾性部２４を構成する複数の直線部分２８及び複数の曲線部分３０を形成するよう金属を曲げてよい。しかし、この場合、曲線部分３０の最小半径及びその数は、曲げ工程における固有の物理的制約及び金属ストレスにより制限されることになるかもしれない。
【００２３】
弾性特性を有した接触子２０は、あらゆる適した厚さを有してよく、典型的な厚さは約０．１５ｍｍである。一般に、弾性特性を有した接触子２０を薄くすると、該接触子２０の柔軟性が高まる。弾性部２４の幅は、弾性特性を有した接触子２０の厚さと同程度に狭くすることができる。しかしながら、弾性部２４の幅は、弾性特性を有した接触子２０の厚さよりも大きいほうが好ましい。弾性特性を有した接触子２０の厚さは０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下であるのが好ましい。弾性特性を有した接触子２０の厚さは０．４ｍｍ以下であるのがより好ましい。
【００２４】
典型的に、弾性特性を有した接触子２０の基部２２は弾性部２４より広く、これにより、弾性特性を有した接触子２０の変形を調整することが可能になる。基部２２は弾性部２４よりも柔軟性が低いので、頭部３２に押し付け力が付加されたとき、弾性特性を有した接触子２０の基部２２は変形しない。弾性特性を有した接触子２０が、第一コネクタ筐体１２に圧入されたとき、個々の弾性特性を有した接触子２０の高さは、接触子の基部２２がコネクタ筐体１２内に圧入される場所に応じて変化し得る。このことは、接触子の基部２２がコネクタ筐体内に圧入される場所に応じて、頭部３２の変形又は移動距離と弾性特性を有した接触子２０のバネ力とが変化するであろうことを意味する。基部２２を弾性部２４より幅広に作製することにより、弾性部２４がバネとして作用する間、基部２２がむしろ金属の固体片のように作用するので、基部２２はほとんど変形することがなく、それによって、頭部３２のバネ特性及び移動距離を適切に調整することが可能になる。
【００２５】
図３及び図４から判るように、弾性特性を有した接触子２０の異なる実施形態は、異なる形状の連結部２６を有してよい。図３の弾性特性を有した接触子２０の連結部２６は、その片側に基部２２に対して垂直に延在する側部Ｖ（垂直側部）を有し、反対側に基部２２に対して傾斜して延在し、連結部２６に幅の変化を与える側部Ｓ（傾斜側部）を有する。この実施形態において、連結部２６は基部２２に近づくにつれて柔軟性が低下する。言い換えれば、弾性特性を有した接触子２０は主として弾性部２４において変形する。この実施形態は、良好な機械的一体性を連結部２６に与える。また、連結部２６に傾斜側部Ｓを設けることで、連結部２６における応力集中を緩和することができ、材料劣化させない、すなわちへたりが生じにくい。
【００２６】
以下においてさらに詳細に説明するように、図３の実施形態はさらに、弾性部２４と基部２２との間の物理的接触と正常動作時の干渉とを防止する一方で、弾性特性を有した接触子２０が図４の実施形態より大きい角度θを有するという結果をもたらす（図７，８参照）。図４の弾性特性を有した接触子２０の連結部２６は、連結部２６に一定の狭い幅を与える、基部２２に対して垂直に延在する二つの側部Ｖを両側に有する。図４の実施形態は、弾性部２４の回転運動が非常に大きく、かつ、連結部２６が傾斜した側部Ｓを有する構成（図３）では弾性部２４が連結部２６に物理的に接触する可能性がある場合に、有効である。
【００２７】
弾性特性を有した接触子２０の弾性部２４は長い。例えば、図５において、接触子２０の変形の中心である連結部上の点（回動中心）４２と頭部３２の先端の接触部３２ａ上の接触点４４とを結ぶ線分の長さ（図の軸線Ｙ２（基準直線）に沿って計測される弾性部２４の長さ）をＬ２、第一回路基板４に対し垂直方向への弾性特性を有した接触子２０全体の長さ（軸線Ｙ１に沿って計測された接触子２０全体の長さ）をＬ１とすると、Ｌ２はＬ１の約３分の１から４分の３である。従って、弾性特性を有した接触子２０が第二回路基板６又は第二回路基板６上に取付けられた相手方のコネクタのパッド接触子３６に接触することにより、接触子２０の弾性部２４に圧力が付加されるときに、弾性特性を有した接触子２０及び弾性部２４に作用する応力は、弾性特性を有した接触子２０の頭部３２がかなりの距離に渡って変位し得るにもかかわらず、小さい。
【００２８】
さらに、弾性特性を有した接触子２０の頭部３２の変位は、パッド接触子３６に対するワイピング作用を提供する。図７は、図４の弾性特性を有した接触子２０の動作を示す図であり、図８は、図３の弾性特性を有した接触子２０の動作を示す図である。ワイピングは、図７，８に示されるように、連結部２６上の点４２又は領域が、頭部３２の接触点４４が弧Ａを描いて移動するための支点として作用することによって発生する。従って、ワイピング量は、弾性特性を有した接触子２０がパッド接触子３６に接触していないときの、図５の軸線Ｙ１と軸線Ｙ２との間で計測される角度θによって求められる。Ｙ１とＹ２とのなす角度θは、接触点４４に対し連結部上の点４２の位置をＹ１に沿った方向に変更することによって変化させることができる。図７及び図８において、連結部上の点４２をＹ１に沿って接触点４４により近づけると、つまり連結部上の点４２を鉛直上方に移動すると、角度θはより大きくなる。これにより、パッド接触子３６が接触点４４に対して押圧されるときに、例えば０°と４５°との間の角度θに対して、Ｘ方向における接触点４４の変位がより小さくなる。このように、ワイピング量（Ｘ方向変位）を調整することができる。
【００２９】
Ｙ１とＹ２とのなす角度θは、０°より大きく９０°未満のあらゆる角度であってよい。０°と４５°との間においてθがより大きくなると、接触点４４は円Ｃの弧Ａに沿ってさらに遠くに移動する。そして、さらに遠くの接触点４４及び頭部３２は、パッド接触子３６の表面をワイピングする。しかしながら、θが４５°と９０°との間で大きくなると、接触点４４が弧Ａに沿って移動する距離は短くなり、接触点４４及び頭部３２がパッド接触子３６の表面をワイピングする距離が短くなる。言い換えれば、θが、４５°から０°又は４５°から９０°に近づくにつれて、ワイピング距離は短くなり、θが０°から４５°又は９０°から４５°に近づくにつれて、ワイピング距離は長くなる。
【００３０】
さらに、θが４５°と９０°との間において大きくなると、パッド接触子３６が弾性特性を有した接触子２０に対して押圧されるとき、図５の軸線Ｙ２に沿った方向における、弾性部２４の圧縮量がより少なくなる。Ｙ２に沿った方向における圧縮量が少ないと、接触点４４及び頭部３２がより容易にパッド接触子３６の表面に沿って移動することが可能となる。θが４５°より小さい場合、弾性特性を有した接触子２０の頭部３２とパッド接触子３６との間の摩擦が十分に大きくなり、Ｙ２に沿った方向に弾性部２４を圧縮する可能性が高くなって、接触点４４及び頭部３２がパッド接触子３６をワイピングすることをより困難にする。
【００３１】
さらに、接触点４４及び頭部３２をパッド接触子３６の領域内に留めるために、接触点４４及び頭部３２がＸ方向に移動する距離を適宜調整する必要がある点が認識されるべきである。以上述べた要因のため、θは３０°以上にするのが好ましく、４５°以上にするのがより好ましい。さらに、θは７５°以下にするのが好ましく、６０°以下にするのがより好ましい。これらの角度θを満たすように軸線Ｙ１に沿った連結部上の点４２の位置を設定すればよい。さらに、接触点４４及び頭部３２のＸ方向への移動は、第二回路基板６上のパッド接触子３６又は相手方のコネクタの周囲の障壁を備えることによって、部分的ではあっても調整可能である。
【００３２】
図１０，１１は、それぞれ図５，６の弾性特性を有した接触子２０の頭部３２の先端を拡大して示す図である。頭部３２の先端の接触部３２ａは円弧状に形成されている。図１０に示すように、接触子２０と第二回路基板６のパッド接触子３６とは、頭部３２先端の接触点４４ａ（初期接触点）で接触を開始する。接触子２０がＹ方向に押圧されると、頭部３２はＸ方向に変位し、図１１に示すように接触子２０とパッド接触子３６とは、初期接触点４４ａとは異なる接触点４４ｂ（最終接触点）で接触する。このように頭部３２の接触点４４の位置が変化することで、ワイピング作用する部位と他のコネクタの接点と接続する部位とを異ならせることができ、低荷重でも良好な電気接触が得られる。また、本実施形態における弾性特性を有した接触子２０の頭部３２は、弾性部２４よりも断面積が大きいので、コネクタ間に大電流を通電した際に、接点部が異常過熱することを防止できる。
【００３３】
本発明のコネクタは、多くの異なったアプリケーションに好適に使用することができる。ある一つの適するアプリケーションは、インクジェットプリンタにおける基板間接続コネクタにおけるものである。
【００３４】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなしに、当業者にとって明らかになるであろう。そして本発明は、本明細書において説明された実例となる実施形態に不当に限定されないと理解すべきである。
【符号の説明】
【００３５】
４    第一回路基板
６    第二回路基板
１０    弾性特性を有した接触子を具備したコネクタ
１２    筐体
１４    孔
１６    上面
１８    底面
２０    弾性特性を有した接触子
２２    基部
２４    弾性部
２６    連結部
２８    直線部分
３０    曲線部分
３２    頭部
３２ａ    接触部
３４    脚部
３６    パッド接触子
４４    接触点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010171016.tif 000009
【図８】
2010171016.tif 000010
【図９】
2010171016.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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