(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力によって第１コネクタと第２コネクタとが接続されるコネクタにおいて、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、それぞれ基材と、前記基材上に配設される弾性を有する粘着剤層と、前記粘着剤層上に配設される金属薄膜と、前記基材に固定される磁石とから構成され、
前記磁石は、Ｎ極とＳ極とが交互に配設され、
前記磁石の磁力により前記粘着剤層を押圧して前記粘着剤層同士を粘着させることを特徴とするセルフ−アライメント磁石コネクタ。
【請求項２】
磁力によって第１コネクタと第２コネクタとが接続されるコネクタにおいて、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、それぞれ略筒形状の基材と、前記基材上に配設される弾性を有する粘着剤層と、前記粘着剤層上に配設される金属薄膜と、前記基材内に収納される磁石とから構成され、
前記磁石は、Ｎ極とＳ極とが交互に配設されていることを特徴とするセルフ−アライメント磁石コネクタ。
【請求項３】
前記第１コネクタは、前記磁石に隣接するストッパ部を有し、
前記第１コネクタの磁石と前記第２コネクタの磁石との間に生じる斥力によって、前記第２コネクタの磁石が前記第１コネクタのストッパ部の突出片に突き当たり、前記第１コネクタと前記第２コネクタとがアライメントされることを特徴とする請求項１又は２記載のセルフ−アライメント磁石コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石の引力及び斥力によって第１コネクタと第２コネクタ（配線基板を含む。）との位置合わせ又は位置の補正が自動的に行われるセルフ−アライメント磁石コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来の技術について図２０を参照して説明する。
【０００３】
コネクタは、雄型コネクタ７１と雌型コネクタ７４とから構成される。雄型コネクタ７１は、断面Ｔ字型のインシュレータ７２と、インシュレータ７２の両側に一定のピッチでモールドインされて両外側に露出する多数の端子７３とから構成される。雌型コネクタ７４は、４角枠型のインシュレータ７５と、インシュレータ７５の両側に一定のピッチでモールドインされて、それぞれ内外両側に露出する多数の端子７６とから構成される。雄型コネクタ７１が雌型コネクタ７４に嵌合すると、各端子７３は各端子７６と接続する。
【０００４】
第２の従来の技術として特開２００１−２１０９３３号公報に記載された導体パターンの形成方法について図２１を参照して説明する。図２１（ａ）の（１）〜（６）に示される各工程順に説明する。
【０００５】
（１）金型８１を用意する。金型８１はその表面に形成すべき導体パターンと対応する凸部８２を有し、凸部８２は図２１（ｂ）に示されるように凸条であり、所定のピッチで複数本配列形成される。
【０００６】
（２）金型８１上に、まず、金型８１に対して付着力（密着力）の弱い金属膜を蒸着やスパッタによって成膜し、下地層８３を形成する。
【０００７】
（３）下地層８３上に導体パターンを構成するための主導体層８４を所要の厚さ成膜する。成膜は蒸着やスパッタによって行われ、これにより下地層８３と主導体層８４との２層構造よりなる金属薄膜８５が金型８１上に構成される。
【０００８】
（４）一面に粘着剤８６を備えた基材８７を用意し、この基材８７の一面側を金型８１側にし、その粘着剤８６を凸部８２上の金属薄膜８５に密着させる。
【０００９】
（５）基板８７と共に粘着剤８６を引き上げ、金型８１から剥がす。粘着剤８６に粘着されている凸部８２上の金属薄膜８５は、金型８１との界面で金型８１から剥離する。
【００１０】
（６）凸部８２上の金属薄膜８５は粘着剤８６上に粘着転写され、これにより粘着剤８６上に導体パターン８８が形成されてなる配線部材８９が完成する。図２１（ｃ）は、この配線部材８９の全体形成を示す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来の技術においては、プレスによって端子を加工し、モールドによってインシュレータを成型する。そのため、プレス加工とモールドの精度により、ピッチの寸法が制限され、０．２ｍｍ以下の狭ピッチのコネクタの製作は困難である。また、プレスによって金属板から加工された端子は、０．２〜１Ｎ／芯程度の接点荷重を必要とし、端子にばね性を持たせるため、端子構造が複雑となる。したがって、狭ピッチ化は、困難である。
【００１２】
そこで、本発明は、第１の従来のコネクタの欠点を改良し、狭ピッチ、小型及び低背で、しかも、構造が簡素なセルフ−アライメント磁石コネクタを提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１４】
（１）磁力によって第１コネクタと第２コネクタとが接続されるコネクタにおいて、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、それぞれ基材と、前記基材上に配設される弾性を有する粘着剤層と、前記粘着剤層上に配設される金属薄膜と、前記基材に固定される磁石とから構成され、前記磁石は、Ｎ極とＳ極とが交互に配設され、前記磁石の磁力により前記粘着剤層を押圧して前記粘着剤層同士を粘着させるセルフ−アライメント磁石コネクタ。
【００１５】
（２）磁力によって第１コネクタと第２コネクタとが接続されるコネクタにおいて、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは、それぞれ略筒形状の基材と、前記基材上に配設される弾性を有する粘着剤層と、前記粘着剤層上に配設される金属薄膜と、前記基材内に収納される磁石とから構成され、前記磁石は、Ｎ極とＳ極とが交互に配設されているセルフ−アライメント磁石コネクタ。
【００１６】
（３）前記第１コネクタは、前記磁石に隣接するストッパ部を有し、前記第１コネクタの磁石と前記第２コネクタの磁石との間に生じる斥力によって、前記第２コネクタの磁石が前記第１コネクタのストッパ部の突出片に突き当たり、前記第１コネクタと前記第２コネクタとがアライメントされる前記１又は２記載のセルフ−アライメント磁石コネクタ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の８つの実施の形態例のセルフ−アライメント磁石コネクタについて説明する。
【００１８】
まず、本発明の第１実施の形態例について図１と図２を参照して説明する。
【００１９】
図１に示されるように、コネクタ１は、第１コネクタ２と第２コネクタ６とから直方体形状に構成される。１枚の磁性板３をその厚さ方向に垂直磁化することによって、７箇所に大小の磁石３Ａ〜３Ｇを形成する。各磁石３Ａ〜３Ｇの間には、中性領域３Ｈが形成される。各磁石３Ａ〜３Ｇは、Ｎ極とＳ極とが上下互い違いになるように配列される。各磁石３Ａ〜３Ｇと各中性領域３Ｈの全表面には、絶縁層４が形成又は貼付されている。絶縁層４には、ゲル、エラストマー又はゴム等の弾性体が採用される。絶縁層４の３表面には、パターン化したコ字形状の電極端子５が一定のピッチで形成されている。
【００２０】
コネクタ１が嵌合するとき、図２（ａ）に示されるように、第１コネクタ２のＮ極及びＳ極と、第２コネクタ６のＳ極及びＮ極との間に生じる引力によって、第１コネクタ２には、矢印方向の力が働くので、図２（ｂ）に示されるように、第１コネクタ２は、第２コネクタ６に密着する。したがって第１，第２の各コネクタ２，６の各電極端子５は、接触する。
【００２１】
次に、本発明の第２実施の形態例について図３を参照して説明する。第２〜第４各実施の形態例については、第１実施の形態例と同様な点の説明を省略し、相違する点のみを説明する。
【００２２】
第１，第２の各コネクタ２，６は、大小の４個の磁石３Ａ〜３Ｄを１列に密接して備える。絶縁層４には、ゲル、エラストマー又はポリアミド繊維等の弾性体が採用される。
【００２３】
続いて、本発明の第３実施の形態例について図４を参照して説明する。
【００２４】
図４（ａ）に示されるように、第１，第２の各コネクタ２，６は、大小の６箇所の磁石３Ａ〜３Ｆと各磁石３Ａ〜３Ｆの間に位置する５箇所の中性領域３Ｈを有する。各磁石３Ａ〜３Ｆと各中性領域３Ｈの上面には、ゲルの粘着剤層７が形成され、更に、粘着剤層７上には、６個の薄膜電極８が形成されている。なお、各磁石３Ａ〜３Ｆと各中性領域３Ｈの下面には、絶縁層４が形成されている。
【００２５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の１つの設計変更例である。各磁石３Ａ〜３Ｆと各中性領域３Ｈの上面に接着剤層９が形成され、接着剤層９の上面に粘着剤層７が粘着された基材１０が配設される。基材１０は、ポリイミド樹脂又は熱可塑性ポリエステル樹脂等の材料から製造される。
【００２６】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の１つの設計変更例である。接着剤層９に代えて他の粘着剤層１１を採用する。
【００２７】
更に、本発明の第４実施の形態例について図５を参照して説明する。
【００２８】
第２のコネクタ６は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はボード等の配線基板１２に設けられた長方形状の孔１２Ａにはめ込まれて固定されている。
【００２９】
第１〜第４の実施の形態例によれば、電極端子を転写やフォトエッチングのようなパターンニングによって形成できるので、従来よりも電極端子を狭ピッチに構成できる。また、パターン化した磁石同士が接触するため、自動的にアライメントのずれを補正する方向に力が働く。したがって、コネクタの接続のために特別の手段を採用する必要がないので、コネクタの省スペース化を図れる。更に、絶縁層をゲル、エラストマー又はゴム等の弾性体から構成し、かつ、電極端子を金属薄膜で形成することによって、磁力のみの荷重で電極端子同士は安定した接続を行うことができる。従来の金属同士の接触では、０．２〜１Ｎ／芯の荷重を必要とするが、第１〜第４実施の形態例の接触では、０．００２Ｎ／芯以下の加重しか必要としない。
【００３０】
更に、本発明の第５実施の形態例について図６〜図９を参照して説明する。
【００３１】
図６に示されるように、ＦＰＣコネクタ２１は、第１コネクタ２２と第２コネクタ２６とから構成される。第１，第２の各コネクタ２２，２６は、可撓性を有する絶縁体２３と、絶縁体２３の表面に粘着剤によって貼付された３枚の薄膜電極２４と、絶縁体２３の一端に形成された円筒部２３Ａ内に収納された磁石２５とから構成される。各磁石２５は、Ｎ極とＳ極とが交互に４つ直列に配設された円柱状に構成される。
【００３２】
第１コネクタ２２のＮ極及びＳ極と、第２コネクタ２６のＳ極及びＮ極とのアライメントが正しい場合には、図７に示されるように、第１，第２の両コネクタ２２，２６の磁石２５の異極の間に引力が働く。したがって、第１コネクタ２２の各薄膜電極２４は、第２コネクタ２６の各薄膜電極２４と接触するから、ＦＰＣコネクタ２１は、接続する。
【００３３】
第１コネクタ２２のＮ極及びＳ極と、第２コネクタ２６のＳ極及びＮ極とのアライメントがずれている場合には、図８に示されるように、第１，第２の両コネクタ２２，２６の磁石２５の同極の間に斥力が働く。したがって、第１コネクタ２２は、第２コネクタ２６から離隔するので、ＦＰＣコネクタ２１は、接続しない。ただし、アライメントのずれが僅小であるときには、補正されるので、ＦＰＣコネクタ２１は、接続する。
【００３４】
ＦＰＣコネクタ２１の接続角度は、自在に変化することができる。図９（ａ）に示されるように、第１コネクタ２２を水平方向に、第２コネクタ２６を垂直上方向に配置する。また、図９（ｂ）に示されるように、第１，第２の両コネクタ２２，２６を水平方向に配置する。更に、図９（ｃ）に示されるように、第１コネクタ２２を水平方向に、第２コネクタ２６を垂直下方向に配置する。
【００３５】
第５実施の形態例によれば、磁力のみの荷重で薄膜電極同士は安定した接続を行うことができる。したがって、ＦＰＣコネクタの接続ために特別の手段を採用する必要がないので、ＦＰＣコネクタの省スペース化を図れる。また、第１，第２の両コネクタのアライメントがずれている場合には、ＦＰＣコネクタは、誤った接続をしない。
【００３６】
更に、本発明の第６実施の形態例について図１０〜図１４を参照して説明する。このコネクタ３１については、要点の磁石の部分のみを説明する。
【００３７】
図１０に示されるように、１枚の磁性板３３をその厚さ方向に垂直磁化することによって、２箇所に磁石３３Ａ，３３Ｂを形成する。両磁石３３Ａ，３３Ｂの間には、中性領域３３Ｃが形成される。両磁石３３Ａ，３３Ｂは、Ｎ極とＳ極とが上下互い違いになるように配列される。
【００３８】
図１１に示されるように、上側の第１コネクタ３２が下側の第２コネクタ３６と接続するとき、第１コネクタ３２の磁石３３Ａ，３３ＢのＮ極及びＳ極と第２コネクタ３６の磁石３３Ａ，３３ＢのＳ極及びＮ極との間に、ずれＣが生じることがある。ずれＣが大きい程、コネクタ３１の接続の精度は、低下する。
【００３９】
そこで、図１２に示されるように、第２コネクタ３６の磁石３３Ｂの左端面に隣接して、Ｌ字形状の中性領域のストッパ部３３Ｄを形成する。
【００４０】
第１コネクタ３２を第２コネクタ３６に接続するとき、図１３に示されるように、第１コネクタ３２の磁石３３Ａの左端面を第２コネクタ３６のストッパ部３３Ｄの突出片３３Ｄ１に突き当てる。すると、図１４における拡大図に示されるように、第１コネクタ３２の磁石３３ＡのＮ極と第２コネクタ３６の磁石３３ＢのＮ極との間に、矢印方向の斥力が働く。したがって、第１，第２の両コネクタ３２，３６のアライメントが正しい状態に維持されるため、コネクタ３１は、高い精度で接続する。
【００４１】
更に、本発明の第７実施の形態例について図１５〜図１７を参照して説明する。
【００４２】
コネクタ４１は、図１５（ａ）に示されるように、前半部４１Ａと後半部４１Ｂとから構成される。図１５（ｂ）は、後半部４１Ｂに更に後半部４１Ｂが連続した状態を示す。
【００４３】
コネクタ４１の前半部４１Ａは、金属薄膜製の３本の中心電極４２と、各中心電極４２を保持する半円柱形状の３本の粘着剤４３と、各粘着剤４３を収納する半円筒形状の溝４４Ａを３箇所に形成された金属薄膜製の外周電極４４と、各溝４４Ａの両側に固定された４個の磁石４５とから構成される。
【００４４】
コネクタ４１の後半部４１Ｂは、２つの前半部４１Ａが重ね合わされて各中心電極４２が中央に位置するように構成される。ただし、後半部４１Ｂには、磁石４５は、設置されていない。
【００４５】
コネクタ４１を配線基板４６に接続する場合には、図１５（ｂ）の矢印方向に両者を相対的に接近させて、前半部４１Ａの各中心電極４２と配線基板４６の各電極４７とを接触させる。この際、前半部４１Ａの各磁石４５と、配線基板４６の下面に設置された磁石（図示せず）との間に、引力が働く。
【００４６】
コネクタ４１の製造方法について図１６と図１７を参照して説明する。工程は、以下の▲１▼〜▲７▼の順序である。
【００４７】
▲１▼図１６（ａ）に示されるように治具４８上に半円筒形状の３本の溝４８Ａを形成する。
【００４８】
▲２▼図１６（ｂ）に示されるように、治具４８上に金属薄膜（外周電極４４）をスパッタ又はめっき等で成膜する。
【００４９】
▲３▼図１６（ｃ）に示されるように、金属薄膜を形成した後、各溝４８Ａ内に粘着剤４３を塗布する。
【００５０】
▲４▼図１６（ｄ）に示されるように、第２の従来の技術に引用された特開２００１−２１０９３３号公報記載の製造方法を採用することにより、金型４９上の３本の金属薄膜（中心電極４２）を各粘着剤４３の中心部に合致するように、それぞれ転写する。
【００５１】
▲５▼図１７（ａ）に示されるように、転写後に前半部４１Ａが構成される。ただし、磁石４５は、まだ設置されていない。
【００５２】
▲６▼図１７（ｂ）に示されるように、前半部４１Ａを更に２個製造する。
【００５３】
（７）最後に、前半部４１Ａを治具４８から離型した後に、図１７（ｃ）に示されるように、各溝４４Ａの両側に磁石４５を固定する。また、２つの前半部４１Ａを重ね合わせて各中心電極４２を中央に位置させると、同軸型の後半部４１Ｂが構成される。前半部４１Ａと後半部４１Ｂとを連結すると、コネクタ４１が完成する。
【００５４】
更に、本発明の第８実施の形態例について図１８と図１９を参照して説明する。
【００５５】
コネクタ５１は、図１８に示されるように、円柱形状の磁石５２と、磁石５２を包囲する円筒形状の基材５３と、基材５３の表面に塗布された粘着剤５４と、粘着剤５４の周囲に転写された帯形状の３本の金属薄膜５５とから構成される。
【００５６】
コネクタ５１によって２枚の配線基板５６，５７を接続する操作は、次のように行われる。まず、一方の配線基板５６の表面に形成された各電極（図示せず）にコネクタ５１の各金属薄膜５５を接触させる。次に、他方の配線基板５７を一方の配線基板５６に対して平行に接近させ、他方の配線基板５７の表面に形成された各電極（図示せず）をコネクタ５１の各金属薄膜５５に接触させる。すると、コネクタ５１は、２枚の配線基板５６，５７によって挟圧された状態に至る。両配線基板５６，５７内には、それぞれ磁石（図示せず）が設置されている。この状態では、各金属薄膜５５は接着剤５４内に押し込まれ、各金属薄膜５５と粘着剤５４とは面一となり、両配線基板５６，５７は、それぞれの磁石とコネクタ５１の磁石５２との間に働く引力によって接近を維持され、また、粘着剤５４によって粘着される。
【００５７】
図１９を参照してコネクタ５１の製造方法を説明する。図１９（ａ）に示されるように、長方形状の基材５３の表面に粘着剤５４が塗布され、粘着剤５４の表面に電極パターンとなる３本の金属薄膜５５が転写されている。転写手段としては、前述した第２の従来の技術を採用する。
【００５８】
基材５３、粘着剤５４及び各金属薄膜５５の柔軟性を利用して、巻回加工によって図１９（ｂ）に示される丸型のコネクタ５１を形成するか、又は図１９（ｃ）に示される四角型のコネクタ５１を形成する。
【００５９】
コネクタ５１の直径は約０．９ｍｍに構成可能であるので、配線基板同士を電気的及び機械的に接続する場合、コネクタの狭ピッチ、小型化及び低背化が促進される。
【００６０】
以上に説明した各実施の形態例においては、粘着剤同士を磁力により押圧して、粘着させるので、電気的接続ができ、かつ、機械的接続を行うことができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果が奏される。
【００６２】
１．このセルフ−アライメント磁石コネクタは、従来のコネクタよりも狭ピッチ、小型及び低背に構成され、また、構造が簡素である。
【００６３】
２．本コネクタは、磁石同士の引力と斥力の作用により第１コネクタと第２コネクタとのアライメントのずれを自動的に補正するので、確実に接続される。
【００６４】
３．本コネクタでは、電極端子が、金属薄膜で形成され、しかも、金属薄膜が弾性を有する粘着剤層上に配設されるので、磁力のみによって電極端子同士は安定した接続を行うことができる。
【００６５】
４．第１コネクタの磁石と第２コネクタの磁石との間に生じる斥力によって、第２コネクタの磁石が第１コネクタのストッパ部の突出片に突き当たるので、第１，第２両コネクタは的確にアライメントされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態例のセルフ−アライメント磁石コネクタの嵌合前の斜視図であり、（ａ）は同コネクタ、垂直磁化された磁性板及び１つの磁石、（ｂ）は同コネクタとその要部の拡大図を、それぞれ示す。
【図２】同コネクタの嵌合前後の斜視図であり、（ａ）は嵌合前、（ｂ）は嵌合後を、それぞれ示す。
【図３】本発明の第２実施の形態例の嵌合前の斜視図であり、（ａ）は複数の磁石とそれらの接続状態、（ｂ）は全体図を、それぞれ示す。
【図４】本発明の第３実施の形態例とその設計変更例の断面図であり、（ａ）は同形態例、（ｂ）は一設計変更例、（ｃ）は他の一設計変更例を、それぞれ示す。
【図５】本発明の第４実施の形態例の斜視図である。
【図６】本発明の第５実施の形態例の斜視図である。
【図７】同形態例におけるアライメントが正しいときの磁石の斜視図である。
【図８】同形態例におけるアライメントがずれているときの磁石の斜視図である。
【図９】同形態例の諸接続角度の状態を（ａ）〜（ｃ）に斜視図でそれぞれ示す。
【図１０】本発明の第６実施の形態例における第１コネクタの磁石の斜視図である。
【図１１】同形態例における第１コネクタと第２コネクタとのアライメントのずれを示す斜視図である。
【図１２】同形態例における第１コネクタの磁石と第２コネクタの磁石及びストッパ部との嵌合前の状態の斜視図である。
【図１３】同形態例における第１コネクタの磁石と第２コネクタの磁石及びストッパ部との嵌合後の状態の斜視図である。
【図１４】図１３に示される状態の斜視図とその要部の拡大図である。
【図１５】本発明の第７実施の形態例であり、（ａ）はコネクタの斜視図、（ｂ）は同コネクタと配線基板との接続前の側面図を、それぞれ示す。
【図１６】同コネクタの製造工程を順次（ａ）〜（ｄ）に示す。
【図１７】同コネクタの更なる製造工程を順次（ａ）〜（ｃ）に示す。
【図１８】本発明の第８実施の形態例の斜視図である。
【図１９】同形態例の製造工程の斜視図であり、（ａ）は最初の状態、（ｂ）は丸型のコネクタの完了状態、（ｃ）は四角型のコネクタの完了状態を、それぞれ示す。
【図２０】第１の従来の技術であるコネクタの斜視図である。
【図２１】第２の従来の技術である導体パターンの形成方法の諸図であり、（ａ）は製造工程の断面図、（ｂ）は金型の斜視図、（ｃ）は配線部材の斜視図を、それぞれ示す。
【符号の説明】
１    コネクタ
２    第１コネクタ
３    磁性板
３Ａ〜３Ｇ    磁石
３Ｈ    中性領域
４    絶縁層
５    電極端子
６    第２コネクタ
７    粘着剤層
８    薄膜電極
９    接着剤層
１０    基材
１１    粘着剤層
１２    配線基板
１２Ａ    孔
２１    ＦＰＣコネクタ
２２    第１コネクタ
２３    絶縁体
２３Ａ    円筒部
２４    薄膜電極
２５    磁石
２６    第２コネクタ
３１    コネクタ
３２    第１コネクタ
３３    磁性板
３３Ａ，３３Ｂ    磁石
３３Ｃ    中性領域
３３Ｄ    ストッパ部
３３Ｄ１    突出片
３６    第２コネクタ
４１    コネクタ
４１Ａ    前半部
４１Ｂ    後半部
４２    中心電極
４３    粘着剤
４４    外周電極
４４Ａ    溝
４５    磁石
４６    配線基板
４７    電極
４８    治具
４８Ａ    溝
４９    金型
５１    コネクタ
５２    磁石
５３    基材
５４    粘着剤
５５    金属薄膜
５６，５７    配線基板
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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