(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続対象物と、該接続対象物の上に配設されるプリント配線基板とを電気的に接続する接続構造であって、
第１の弾性接触子を備えた第１のコネクタを有し、前記第１の弾性接触子を上方向に向けて前記第１のコネクタが上面に設置された前記接続対象物と、
前記プリント配線基板に設けられた開口を含むコネクタ挿入部と、前記開口に張り出すように下面に設置された第２のコネクタとを有し、前記第２のコネクタの前記開口に張り出した部分の上面に前記第１の弾性接触子とは異なる高さ位置で上方向を向いて第２の弾性接触子が配置された前記プリント配線基板と、
第１の接点部が配置された第１の下面部と、第２の接点部が配置され、前記第１の下面部と段違いに形成された第２の下面部とを有する側面視Ｌ字形であり、前記開口に挿入されて前記第１及び第２のコネクタの双方に嵌合し、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとを電気的に接続する第３のコネクタとを備え、
前記第３のコネクタを前記開口に挿入した際に、前記第１の下面部が前記開口を貫通して前記第１の接点部と前記第１の弾性接触子とが接触するとともに、前記第２の下面部が前記第２のコネクタの前記開口に張り出した部分と当接して前記第２の接点部と前記第２の弾性接触子とが接触することを特徴とする接続構造。
【請求項２】
前記第１及び第２のコネクタに嵌合した前記第３のコネクタの前記第１及び第２のコネクタからの脱落を防止する抜け止め構造を有することを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
【請求項３】
前記抜け止め構造は、前記第３のコネクタと嵌合するように前記第１のコネクタに設けられた爪を含むことを特徴とする請求項２に記載の接続構造。
【請求項４】
前記抜け止め構造は、前記プリント配線基板と嵌合するように前記第３のコネクタに設けられた爪を含むことを特徴とする請求項２に記載の接続構造。
【請求項５】
前記抜け止め構造は、前記第２のコネクタに設けられた第１の金属ばねと、該第１の金属ばねと嵌合するように前記第３のコネクタに設けられた第２の金属ばねとを含むことを特徴とする請求項２に記載の接続構造。
【請求項６】
前記接続対象物が前記プリント配線基板とは別のプリント配線基板であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の接続構造。
【請求項７】
前記接続対象物が半導体素子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続構造に関し、特にプリント配線基板同士を接続する接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、平行に階層構造をなして配設されたプリント配線基板を接続するにあたって、一方のプリント配線基板には雄コネクタが実装され、他方のプリント配線基板には雌コネクタが実装され、雄コネクタと雌コネクタとはプリント配線基板間で向き合う構成の接続構造が用いられている。この接続構造では、雄コネクタと雌コネクタとは互いに嵌合する構造を有しており、両者が嵌合するとプリント配線基板間が接続される。
【０００３】
または、平行に階層構造をなして配設されたプリント配線基板を接続するにあたって、相手側のコネクタへ挿入する突起部と相手側のコネクタを受けるコネクタ受けの両方を有するコネクタが、それぞれプリント配線基板に実装された構成の接続構造も用いられている。この接続構造では、コネクタの突起部が他方のコネクタのコネクタ受けに嵌合できるように、プリント配線基板には突起部を挿入するための穴が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７５２７号公報（第１−２頁、第１図、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のプリント配線基板を接続する接続構造では、雄コネクタと雌コネクタとがプリント配線基板間で向き合う構成となっている場合でも、相手側のコネクタへ挿入する突起部と相手側のコネクタを受けるコネクタ受けとの両方を有するコネクタがそれぞれプリント配線基板に実装された構成となっている場合でも、どちらの場合でも、コネクタの嵌合部がプリント配線基板あるいはコネクタ自体に隠れてしまうために嵌合部を目視確認できず、接続作業の作業性が低下するという問題があった。
【０００６】
コネクタの嵌合部を目視できないと、嵌合部がずれていることに気付かずに無理な力を加えてしまい、コンタクトが曲がったり折れたりしてコネクタが破損してしまうこともある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接続対象の嵌合部を目視確認でき、接続作業の作業性を向上させた接続構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プリント配線基板と、プリント配線基板に対して平行に配設される接続対象物とを電気的に接続する接続構造であって、開口部と、第２の弾性接触子を含み、開口部の少なくとも一部に第３のコネクタを挿入するための空間としてのコネクタ挿入部が形成されるように実装される第２のコネクタとを有するプリント配線基板と、第１の弾性接触子が設けられた第１のコネクタを有し、第１の弾性接触子がコネクタ挿入部と対向するようにプリント配線基板に対して配置される接続対象物と、コネクタ挿入部に挿入されて第１及び第２のコネクタの双方に嵌合した際に第１の弾性接触子と第２の弾性接触子とを電気的に接続する連結端子を有する第３のコネクタとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１のコネクタと第２のコネクタとの電気的な接続を第３のコネクタを介して行うようにしたことにより、第１のコネクタがプリント配線基板に設けられた開口部を通して見え、第３のコネクタを開口部へ挿入することで第１及び第２のコネクタと目視確認しながら嵌合でき、接続作業の作業性が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる接続構造の実施の形態１の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、第１のプリント配線基板及び第２のプリント配線基板接続前の斜視図である。
【図３】図３は、中継コネクタの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる接続構造の断面図である。
【図５】図５は、中継コネクタを第１のコネクタ及び第２のコネクタに嵌合させた状態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる接続構造の実施の形態２の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明にかかる接続構造の実施の形態３の構成を示す図である。
【図８】図８は、中継コネクタを第１のコネクタ及び第２のコネクタに嵌合させた状態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる接続構造の実施の形態４の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、中継コネクタを第１のコネクタ及び第２のコネクタに嵌合させた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる接続構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる接続構造の実施の形態１の構成を示す分解斜視図である。図１に示すように、第１のプリント配線基板１に対して第２のプリント配線基板２が平行に階層構造をなして配設される。第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間には位置決め部品を兼ねた放熱フィン３が設置される。放熱フィン３には、第１のプリント配線基板１及び第２のプリント配線基板２に対する位置決めピン４が、それぞれに接する面に設けられており、第１のプリント配線基板１及び第２のプリント配線基板２には位置決めピン４に対応する位置に位置決め穴５が設けられている。なお、位置決め部品は放熱フィン３に限らず樹脂成形品であってもよい。さらに、位置決め機能が外側の筐体等に設けられている場合には、位置決め部品を省略した構成とすることも可能である。
【００１３】
第１のプリント配線基板１には、第２のプリント配線基板２と電気的に接続するための第１のコネクタ６が実装されている。第２のプリント配線基板２には、第１のプリント配線基板１及び第２のプリント配線基板２に設けられたそれぞれの位置決め穴５を放熱フィン３の位置決めピン４に挿入した際に、第１のコネクタ６に対向する位置に覗き穴（開口部）７が設けられている。
【００１４】
第１のプリント配線基板１と電気的に接続するための第２のコネクタ８が、第２のプリント配線基板２の内側の面、すなわち、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間に実装されている。第２のコネクタ８が、第１のプリント配線基板１側の面に実装されていることにより、覗き穴７の全体がコネクタ挿入部２０となっている。図２は、第１のプリント配線基板１及び第２のプリント配線基板２の接続前の斜視図である。図２に示すように、第２のコネクタ８のコンタクト１２（第２の弾性接触子）は第２のプリント配線基板２に設けられた覗き穴７の内側で第１のコネクタ６のコンタクト１１（第１の弾性接触子）と重ならない位置に配置されている。
【００１５】
さらに、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２とを電気的に接続するために、コネクタ挿入部２０に第３のコネクタとしての中継コネクタ９を挿入して、第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８にそれぞれ嵌合させる。中継コネクタ９は、接続位置の異なる二つのコネクタ（第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８）に同時に嵌合するため、側面視Ｌ字形に形成される。中継コネクタ９が側面視Ｌ字形状であることにより、内側面９ａを第２のコネクタ８の側面と当接させて中継コネクタ９の位置決めを行える。なお、第１のコネクタ６を側面視Ｌ字形にして、第１のコネクタ６と第２のコネクタ８の接続位置を揃えるようにしても良い。
【００１６】
図３は、中継コネクタ９の構成を示す斜視図である。図３に示すように、中継コネクタ９のコンタクト１０（連結端子）は、第１のコネクタ６のコンタクト１１に接触する第１のコネクタ側接点部１７及び第２のコネクタ８のコンタクト１２に接触する第２のコネクタ側接点部１８とで構成されており、どちらもりん青銅やベリリウム銅などで形成される面形状の金属板である。図４は、中継コネクタ９挿入前の接続構造の断面図である。図４に示すように、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２は、りん青銅やベリリウム銅などで形成される金属ばねである。中継コネクタ９のコンタクト１０において、第１のコネクタ側接点部１７と第２のコネクタ側接点部１８とは、中継コネクタ９の内部で繋がっているため、中継コネクタ９を介して第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２とは電気的に接続される。
【００１７】
中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合したとき、中継コネクタ９は第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２によって、押し出される方向に反力を受けるため、中継コネクタ９の押し出しを防止する抜け止め構造として第１のコネクタ６に爪１３が設けられている。爪１３は、第１のコネクタ６の長手方向の端部に立設されたガイド部１３ａの先端に鉤部１３ｂを備えた形状である。図５は、中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合させた状態を示す断面図である。図５に示すように、第１のコネクタ６に設けられた爪１３は、第２のプリント配線基板２に設けた覗き穴７を通って中継コネクタ９と嵌合する。
【００１８】
次に、中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合させる手順を説明する。まず、第１のプリント配線基板１及び第２のプリント配線基板２をそれぞれの位置決め穴５を用いて放熱フィン３に取り付ける。このとき、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２とは平行に階層構造をなして配設される。図２に示すように、第１のコネクタ６はコネクタ挿入部２０と対向して配置されており、第２のコネクタ８はコネクタ挿入部２０に配置されている。第１のコネクタ６に設けられた爪１３もコネクタ挿入部２０と対向する領域の内側にある。
【００１９】
それから、第１のコネクタ６に設けた爪１３のガイド部１３ａ同士の間隔を拡げながら中継コネクタ９をコネクタ挿入部２０に挿入する。第１のコネクタ６に設けた爪１３は、ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂などで形成されるためガイド部１３ａは弾性を有し、中継コネクタ９が第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合したとき、元の位置に戻って鉤部１３ｂが中継コネクタ９と嵌合し、中継コネクタ９が押し出されることを防止する。中継コネクタ９は、コネクタ挿入部２０に挿入される際にはガイド部１３ａによって案内されるため、第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に容易に嵌合させることができる。
【００２０】
従来の接続構造では、コネクタの嵌合部がプリント配線基板あるいはコネクタ自体に隠れてしまうために嵌合部を目視確認できなかったが、本実施の形態では、中継コネクタ９を嵌合する際に第２のプリント配線基板２に設けられた覗き穴７を通して第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８を目視確認できるため、接続作業の作業性を向上させることができる。
【００２１】
また、中継コネクタ９のコンタクト１０は、面形状の金属板であるのに対して、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２は線形状の金属ばねであるため、中継コネクタ９のコンタクト１０はコンタクトの接触部の位置ずれに対応でき、中継コネクタ９は第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８の位置ずれを吸収できる。
【００２２】
なお、中継コネクタ９の代わりにフレキシブルプリント配線基板（いわゆるフレキシブル基板）を介して第１のコネクタ６と第２のコネクタ８とを接続しても、コネクタの嵌合部を目視確認できるため、接続作業の作業性を向上することができ、上記実施の形態と同様の効果を得られると考えられるが、フレキシブル基板は比較的振動に弱いため、振動によって断線や接触不良を引き起こすことがあるという問題がある。また、フレキシブル基板は、比較的高価であるため、製造コストの高騰に繋がる。
【００２３】
これに対して、中継コネクタ９は、例えばコンタクト１０を合成樹脂にインサート成形して製造できるために振動に強く、また、フレキシブル基板に比べて安価であるという利点を備える。以上の点から、本実施の形態では、中継機器にフレキシブル基板ではなく、中継コネクタ９を用いて第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２とを電気的に接続するようにしたが、フレキシブル基板を用いた構成とすることも可能である。
【００２４】
また、第１のコネクタ６、第２のコネクタ８及び中継コネクタ９のコンタクト形状は上記の形状に限ることはなく、他の様々な形状のコンタクトを用いることも可能である。
【００２５】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる接続構造の実施の形態２の構成を示す図である。実施の形態１では、第２のコネクタ８を第２のプリント配線基板２の内側の面、すなわち、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間に実装したが、本実施の形態では第２のコネクタ８は第２のプリント配線基板２の外側の面、すなわち、実施の形態１とは逆側に実装されている。第２のコネクタ８は覗き穴７へ張り出しているため、覗き穴７の一部分がコネクタ挿入部２０を形成している。なお、第２のコネクタ８が覗き穴７に張り出さないようにして、覗き穴７全体がコネクタ挿入部２０を形成するようにすることも可能である。
【００２６】
中継コネクタ９を嵌合する際に、第２のコネクタ８だけでなく、第２のプリント配線基板２に設けられた覗き穴７を通して第１のコネクタ６を目視確認できるため、接続作業の作業性を向上させることができる。また、中継コネクタ９のコンタクト１０は、面形状の金属板であるのに対して、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２は、線形状の金属ばねであるため、中継コネクタ９のコンタクト１０はコンタクト接触部の位置ずれに対応でき、中継コネクタ９は第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８の位置ずれを吸収できる。
【００２７】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる接続構造の実施の形態３の構成を示す図である。実施の形態１では、中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合したときに、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２による反力が中継コネクタ９を押し出そうとするため、中継コネクタ９の押し出しを防止する爪１３を第１のコネクタ６に設けたが、図７に示すように、中継コネクタ９自身に押し出しを防止する爪１４を設けても良い。図８は、中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合させた状態を示す断面図である。本実施の形態においては、中継コネクタ９に設けた爪１４は倒れながら第２のプリント配線基板２に設けられた覗き穴７に挿入され、図８に示すように、中継コネクタ９に設けた爪１４が第２のプリント配線基板２にかかる。第２のプリント配線基板２は不図示の筐体等にネジ止め固定されており、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間隔は所定の間隔に維持されているため、中継コネクタ９に設けた爪１４が第２のプリント配線基板２にかかることで、第１のコネクタ６からの中継コネクタ９の押し出しも防止できる。また、本実施の形態においても、実施の形態２と同様に、第２のコネクタ８を第２のプリント配線基板２の外側の面に実装しても良い。図７及び図８では、第２のコネクタ８を第２のプリント配線基板２の内側の面、すなわち、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間に実装した場合のみを示す。
【００２８】
中継コネクタ９を嵌合する際に、第２のプリント配線基板２に設けられた覗き穴７を通して第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８を目視確認できるため、接続作業の作業性を向上することができる。また、中継コネクタ９のコンタクト１０は、面形状の金属板であるのに対して、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２は線形状の金属ばねであるため、中継コネクタ９のコンタクト１０はコンタクト接触部の位置ずれに対応でき、中継コネクタ９は第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８の位置ずれを吸収できる。
【００２９】
実施の形態４．
図９は、本発明にかかる接続構造の実施の形態４の構成を示す図である。実施の形態３では、中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合したときに、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２による反力が中継コネクタ９を押し出そうとするため、中継コネクタ９自身に押し出しを防止する爪１４を設けたが、図９に示すように、金属ばね１５であっても良い。図１０は、中継コネクタ９を第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８に嵌合させた状態を示す断面図である。本実施の形態においては、第２のコネクタ８には金属ばね１５に対応する金属ばね１６があり、中継コネクタ９をコネクタ挿入部２０に挿入したとき、図１０に示すように、金属ばね１５と金属ばね１６とは嵌合する。第２のプリント配線基板２は不図示の筐体等にネジ止め固定されており、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間隔は所定の間隔に維持されているため、中継コネクタ９に設けた金属ばね１５が第２のプリント配線基板２に設けた金属ばね１６と嵌合することで、第１のコネクタ６からの中継コネクタ９の押し出しも防止できる。また、本実施の形態においても、実施の形態２と同様に、第２のコネクタ８を第２のプリント配線基板２の外側の面に実装しても良い。図９及び図１０では、第２のコネクタ８を第２のプリント配線基板２の内側の面、すなわち、第１のプリント配線基板１と第２のプリント配線基板２との間に実装した場合のみを示す。
【００３０】
中継コネクタ９を嵌合する際に、第２のプリント配線基板２に設けられた覗き穴７を通して第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８を目視確認できるため、接続作業の作業性を向上することができる。また、中継コネクタ９のコンタクト１０は、面形状の金属板であるのに対して、第１のコネクタ６のコンタクト１１及び第２のコネクタ８のコンタクト１２は線形状の金属ばねであるため、中継コネクタ９のコンタクト１０はコンタクト接続部の位置ずれを吸収でき、中継コネクタ９は第１のコネクタ６及び第２のコネクタ８の位置ずれを吸収できる。
【００３１】
上記の各実施の形態においては、プリント配線基板同士を接続する場合を例としたが、本発明はこれに限定されることはなく、プリント配線基板とパワーモジュールなどの半導体素子等、他の様々な接続対象の接続に適用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１  第１のプリント配線基板
２  第２のプリント配線基板
３  放熱フィン
４  位置決めピン
５  位置決め穴
６  第１のコネクタ
７  覗き穴
８  第２のコネクタ
９  中継コネクタ
１０、１１、１２  コンタクト
１３、１４  爪
１５、１６  金属ばね
１７  第１のコネクタ側接点部
１８  第２のコネクタ側接点部
２０  コネクタ挿入部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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