半導体装置等をマザーボードに接続するための多接点コネクタとして、簡単な構成で多数の接続端子の平坦化を可能とし、かつ接続の信頼性や安全性を確保できる多接点コネクタが望まれていた。
樹脂成型され、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第1フレームと、前記第1フレームの貫通孔の上下に突出部を有するように複数の金属ピンを挿入した第1コネクタと、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第2フレームと、前記第2フレームの貫通孔に挿入された円周方向に均一な弾性を有する、金属製のピン保持部材を有する第2コネクタよりなる。
樹脂成型され、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第1フレームと、前記第1フレームの貫通孔の上下に突出部を有するように複数の金属ピンを挿入した第1コネクタと、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第2フレームと、前記第2フレームの貫通孔に挿入された円周方向に均一な弾性を有する、金属製のピン保持部材を有する第2コネクタよりなることを特徴とする多接点コネクタ。
前記第1コネクタの各金属ピンの被挿入側、及び第2コネクタの各ピン保持部材の被挿入側には実装基板に設けられた接続電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多接点コネクタ。
【背景技術】
【0002】
近年、回路基板のマザーボードに対する接続や、BGA(Ball Grid Array)タイプの半導体装置をマザーボードに接続するための多接点コネクタが広く用いられている。
【0003】
これらの平面実装形の多点接続コネクタは、フレームから延出するリード部材を回路基板やマザーボードの電極パターンに位置あわせし、半田付け等にて取り付けを行うときに、リード部材の半田付け部分が同一平面上にくるように、平坦化する必要がある。しかし、樹脂成型よりなるフレームに多数の貫通孔を設け、その貫通孔に複数の金属ピンやピン保持部材を挿入固定する多接点コネクタの場合、製造工程において発生する残留歪によってフレームから延出するリード部材に曲がりが生じ、回路基板やマザーボードの電極パターンに半田付けによって取り付けた状態において、平坦化することが困難であった。このような、多接点コネクタにおいて、リード部材を回路基板やマザーボードの電極パターンに半田付けした状態における平坦化を実現することの提案がなされている。(例えば特許文献1)
【0004】
以下従来の多接点コネクタのリード部材を回路基板やマザーボードの電極パターンに半田付けした状態において、平坦化することの説明を行う。特許文献1の
図1〜
図4には樹脂成型され、所定の間隔で複数の貫通孔を有する絶縁ハウジング(フレーム)の貫通孔に複数のピンコンタクト(金属ピン)を挿入した多接点コネクタにおいてピンヘッダー(挿入側コネクタ)を、プリント配線基板(マザーボード)に位置決め固定する構成が記載されている。すなわち特許文献1の構成においては、ピンヘッダーを構成する樹脂成型体の絶縁ハウジングの貫通孔の内壁面から取り付け面及び頂面にわたって金属メッキ層を形成し、この金属メッキ層をリード部材としてプリント配線基板に設けられた導電パターンに半田付けして位置決め固定している。
【0005】
また特許文献1の
図5図6には、前記ピンヘッダーと協働するソケットコネクタ(受入側コネクタ)の構成が記載されている。すなわち
図5、
図6においてソケットコンタクトには導電性金属板よりなる二股状接触部材がピンコンタクトに対応して設けられており、前記多接点コネクタの結合接続時にピンコンタクトを二股状接触部材がはさみ付けて接続されるようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献1に記載された多接点コネクタは、ピンヘッダーをプリント配線基板に設けた導電パターンに半田付けして位置決め固定するためのリード部材として、絶縁ハウジングの貫通孔周辺に形成した金属メッキ層を用いているため、従来の金属板を加工したリード部材に比べてソリや曲がりの発生がなく、半田付けによる位置決め固定が平坦化して行われることになる。
【0008】
しかし、樹脂成型体の絶縁ハウジングの貫通孔の内壁面から取り付け面及び頂面にわたって金属メッキ層を形成することは、相当な加工工数を必要とし、製造設備も大型化するためコスト高になるという問題がある。また、ソケットコネクタの構成として導電性金属板よりなる二股状接触部材がピンコンタクトに対応して設けられており、前記多接点コネクタの結合接続時にピンコンタクトを二股状接触部材がはさみ付けて接続しているが、この接触構造ではピンコンタクトと二股状接触部材との接触が2箇所の点接触となるため、衝撃に対して接触が不安定となり動作中に接触不良が発生する危険性がある。
【0009】
本発明の目的は、上記問題点を解決しようとするものであり、簡単な構成で多数の接続端子の平坦化を可能とし、かつ接続の信頼性や安全性を確保できる多接点コネクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するための本発明における多接点コネクタの構成は、樹脂成型され、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第1フレームと、前記第1フレームの貫通孔の上下に突出部を有するように複数の金属ピンを挿入した第1コネクタと、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第2フレームと、前記第2フレームの貫通孔に挿入された円周方向に均一な弾性を有する、金属製のピン保持部材を有する第2コネクタよりなることを特徴とする。
【0011】
上記構成によれば、樹脂成型され、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第1フレームの貫通孔の上下に突出部を有するように複数の金属ピンを挿入し、複数の金属ピンの突出部を直接マザーボードの配線電極に半田付けすることによって、位置決め固定が平坦化して行われると共に、第2フレームの貫通孔に挿入した金属製のピン保持部材に円周方向から均一に中心に向かう弾性を持たせることによって接続の信頼性や安全性を確保できる。
【0012】
前記、第2フレームが弾性部材で構成され、第2フレームの弾性によって前記ピン保持部材が円周方向に弾性を有するとよい。
【0013】
上記構成によれば、第2コネクタのピン保持部材を第2フレームの弾性部材によって弾性的に保持しているため、第1コネクタと第2コネクタとの取り付け位置に多少のずれがあっても第2フレームの弾性部材によって吸収して、多接点コネクタとしての組込みを安全に行うことができる。
【0014】
前記第1コネクタの各金属ピンの非挿入側、及び第2コネクタの各ピン保持部材の非挿入側には実装基板に設けられた接続電極が電気的に直接接続されているとよい。
【0015】
上記構成によれば、第1コネクタと第2コネクタとの突出部がリード端子の機能を兼ねて、マザーボードの配線電極への取り付け端子となるため、取り付け位置が平坦化すると共に、構成が単純化されて製造コストの低減化が図られる。
【発明の効果】
【0016】
上記の如く本発明によれば、樹脂成型され、所定の間隔で複数の貫通孔を有する第1フレームの貫通孔の上下に突出部を有するように複数の金属ピンを挿入し、複数の金属ピンの突出部を直接マザーボードの配線電極に半田付けすることによって、位置決め固定が平坦化して行われると共に、第2フレームの貫通孔に挿入した金属製のピン保持部材に円周方向から均一に中心に向かう弾性を持たせることによって、接続の信頼性や安全性を確保することができる多接点コネクタを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】本発明の多接点コネクタの第1実施形態における第1コネクタを示す平面図である。
【
図2】
図1に示す第1コネクタのA−A断面図である。
【
図3】本発明の多接点コネクタの第1実施形態における第2コネクタを示す平面図である。
【
図4】
図3に示す第2コネクタのA−A断面図である。
【
図5】第1コネクタの金属ピンと第2コネクタのピン保持部材の斜視図である。
【
図6】本発明の多接点コネクタの第1実施形態における、第1コネクタと第2コネクタの組み込み前の断面図である。
【
図7】
図6に示す多接点コネクタの、第1コネクタと第2コネクタの組み込み後の断面図である。
【
図8】本発明の多接点コネクタの第1実施形態における第1コネクタと実装基板との実装状態を示す接続前の断面図である。
【
図9】
図8に示す第1コネクタと実装基板との実装状態を示す断面図である。
【
図10】本発明の多接点コネクタの第1実施形態における第2コネクタとマザーボードとの実装状態を示す接続前の断面図である。
【
図11】
図10に示す第2コネクタとマザーボードとの実装状態を示す断面図である。
【
図12】本発明の第1実施形態における多接点コネクタの基板実装状態における断面図である。
【
図13】本発明の多接点コネクタの第2実施形態における第1コネクタを示す平面図である。
【
図15】本発明の多接点コネクタの第2実施形態における第2コネクタを示す平面図である。
【
図17】
図15に示すピン保持部材(点円S部分)の拡大平面図である。
【
図19】本発明の多接点コネクタの第2実施形態における、第1コネクタと第2コネクタの組み込み前の断面図である。
【
図20】
図19に示す多接点コネクタの、第1コネクタと第2コネクタの組み込み後の断面図である。
【
図21】本発明の第2実施形態における多接点コネクタの基板実装状態における接続前の断面図である。
【
図22】本発明の第2実施形態における多接点コネクタの基板実装状態における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(第1実施形態)
以下図面により、本発明の第1実施形態における多接点コネクタの構成を説明する。
図1〜
図12は第1実施形態における多接点コネクタ100の構成及び各構成部品を示すものである。
図1は多接点コネクタ100を構成する第1コネクタ10の平面図、
図2は
図1に示す第1コネクタ10のA−A断面図である。第1コネクタ10は樹脂成型された第1フレーム11に所定の間隔で複数の貫通孔12が設けられており、この複数の貫通孔12には複数の金属ピン13が挿入されており、各金属ピン13は第1フレーム11における貫通孔12の上面側にはリード部13aと、貫通孔12の下面側にはコネクターピン13bがそれぞれ突出部として形成されている。さらにコネクターピン13bの先端には、挿入をガイドするための挿入傾斜部13cが設けられている。
【0019】
図3は多接点コネクタ100を構成する第2コネクタ20の平面図、
図4は
図3に示す第2コネクタ20のA−A断面図である。第2コネクタ20は樹脂成型された第2フレーム21に所定の間隔で複数の貫通孔22が設けられており、この複数の貫通孔22には複数の金属製のピン保持部材23が挿入されており、各ピン保持部材23は第2フレーム21における貫通孔22の上面側には挿入口23aがあり、その挿入口23aの周りに顎部23bと、貫通孔22の下面側にはリード部23cがそれぞれ突出部として形成されている。本実施形態においては、第2フレーム21は弾性樹脂材よりなる弾性部材で構成されており、また後述する如くピン保持部材23は金属板材を絞り加工して作成され、挿入口側が狭くなった徳利形状をなしており、挿入される第1コネクタ10のコネクターピン13bに対して、円周方向に弾性を与える構成となっている。
【0020】
図5は第1コネクタ10における金属ピン13と第2コネクタ20におけるピン保持部材23の斜視図であり、金属ピン13には上部の非挿入側がリード部13aとなっており、挿入側のコネクターピン13bの先端は挿入傾斜部13cとなっている。
また、ピン保持部材23の上部には挿入口23aと顎部23bと、各顎部23bの間に設けられた複数のスリット23dがあり、また下面側はリード部23cとなっている。すなわちピン保持部材23の形状は下面側はリード部23cが径大で、上面側の挿入口23aの形状が径小となるように絞り加工されている。
【0021】
従って、ピン保持部材23における上部の挿入口23aより、金属ピン13を挿入傾斜部13cから挿入すると、ピン保持部材23は金属ピン13の挿入圧力を受けてスリット23dが開くことにより、ピン保持部材23に金属ピン13のコネクターピン13bが挿入されて接続される。この状態においてピン保持部材23のスリット23dの復元力によってコネクターピン13bには円周方向に弾性力が加えられる。なお、本実施形態においてはスリット23dの数を4個の場合について示したが、これに限定されるものではなく、3個以上の任意の数にすることによってコネクターピン13bの中心方向に向かう円周方向の弾性力を与えることができ、ピン保持部材23とコネクターピン13bとの接触、すなわちコネクタとしての接触を安定化することができる。
【0022】
次に
図6、
図7は多接点コネクタ100の構成を示しており、この多接点コネクタ100を構成する第1コネクタ10と第2コネクタ20との結合状態に付いて説明する。
図6は多接点コネクタ100における第1コネクタ10と第2コネクタ20との結合前の状態を示し、
図7は第1コネクタ10と第2コネクタ20との結合状態を示している。
図6においては
図2に示した第1コネクタ10と
図4に示した第2コネクタ20とが挿入前の位置合わせした状態となっている。
図7は第1コネクタ10と第2コネクタ20との結合状態を示しており、その結合動作としては
図6において第1コネクタ10の各金属ピン13における挿入傾斜部13cの位置を第2コネクタ20の挿入口23aに位置決めしている。
【0023】
この状態より第1コネクタ10の金属ピン13を第2コネクタ20の挿入口23aに挿入していくと、挿入傾斜部13cの傾斜によって第2コネクタ20の挿入口23aがスリット23dによって開くことによりコネクターピン13bが挿入されて行き、第1コネクタ10のコネクターピン13bが第2コネクタ20の内周に密着して
図7に示す多接点コネクタ100の接合状態となる。この状態における第2コネクタ20のスリット23dは周辺方向に広がるが、弾性材よりなる第2フレーム21の変形によって円周方向に強い弾性が与えられ、コネクターピン13bとの強い接触力が得られる。
【0024】
次に
図8〜
図11により第1コネクタ10及び第2コネクタとマザーオード及び回路基板等の実装基板に設けられた接続電極に対する取り付け方法を説明する。
図8、
図9は第1コネクタ10の電子素子51を搭載した回路基板50に対する取り付け方法を示すもので、
図8は取り付け前の状態を示し、
図9は取り付け後の状態をしめしている。
図8においてに回路基板50に設けられた接続電極52に第1コネクタ10の各金属ピン13のリード部13aを位置あわせしてセットする。
次に
図9に示す如く、回路基板50の接続電極52と各金属ピン13のリード部13aの間に接合用の半田ペースト52を挟んで加熱処理を行うことにとって第1コネクタ10と回路基板50との接合が行われる。
【0025】
図10、
図11は第2コネクタ20のマザーボード60に対する取り付け方法を示すもので、
図10は取り付け前の状態を示し、
図11は取り付け後の状態を示している。
図10においてマザーボード60に設けられた接続電極62に第2コネクタ20のピン保持部材23の各のリード部23bを位置あわせしてセットする。
次に
図11に示す如く、マザーボード60の接続電極62と各ピン保持部材23の各のリード部23cの間に接合用の半田ペースト5を挟んで加熱処理を行うことにとって第2コネクタ20とマザーボード60との接合が行われる。
【0026】
上記の如く本発明の特徴の1つは、第1コネクタ10における金属ピン13の上端面をリード部13cとして回路基板50の接続電極52に接続し、また第2コネクタ20におけるピン保持部材23の下端面をリード部23cとしてマザーボード60の接続電極62に接続していることである。このように各コネクタを構成する金属ピン13やピン保持部材23のような接続部材の一部(端面)をリード部材として、回路基板50やマザーボード60のような基板部材の接続電極に直接接続することによって取り付け位置精度が良くなると共に、従来のような別部材としてのリード部材を必要とせず、また特許文献1のような複雑なメッキ工程を必要としなくなり、位置精度及び製造コストの面において有利となる。
【0027】
次に
図12により電子素子51を搭載した回路基板50を取り付けた第1コネクタ10と、マザーボード60に取り付けられた第2コネクタ20とを接合させることによる、回路基板50のマザーボード60に対する接続について説明する。電子素子51を搭載した回路基板50を取り付けた第1コネクタ10の各金属ピン13を、マザーボード60に取り付けられた第2コネクタ20の各ピン保持部材23に挿入することによって、電子素子51がマザーボード60の接続電極62に電気的に接続される。このとき第1コネクタ10と第2コネクタ20との結合は、
図7で説明したようにピン保持部材23の内壁に対するコネクターピン13bの接触は、ピン保持部材23のスリット23dと、弾性部材よりなる第2フレーム21の変形によって密着状態となる。
【0028】
(第2実施形態)
次に
図13〜
図18により本発明の第2実施形態における多接点コネクタを説明する。
図13〜
図18は第2実施形態における多接点コネクタ200の構成及び各構成部品を示すものである。
図13は多接点コネクタ200を構成する第1コネクタ30の平面図、
図14は
図13に示す多接点コネクタ200のA−A断面図であり、第1コネクタ30の基本的構成は
図1、
図2に示す多接点コネクタ100の第1コネクタ10と同じであり、重複する説明は省略する。多接点コネクタ200の第1コネクタ30と多接点コネクタ100の第1コネクタ10との違いは、多接点コネクタ200の第1コネクタ30を構成する金属ピン33は、多接点コネクタ100の第1コネクタ10を構成する金属ピン13と同じ形状であるが、その太さが少し小さくなっていることである。すなわち、第1フレーム31の材質、形状及び貫通孔32の中心位置は第1フレーム11と同じであるが、貫通孔32の径が小さく、挿入されている金属ピン33の径も小さくなっている。これは後述する多接点コネクタ200の第2コネクタ40の形状に対応して金属ピン33の径が少し細くなっているものである。
【0029】
図14は
図13に示す第1コネクタ30のA−A断面図である。樹脂成型された第1フレーム31に所定の間隔で複数の貫通孔32が設けられており、この複数の貫通孔32には複数の金属ピン33が挿入されており、各金属ピン33は第1フレーム31における貫通孔32の上面側にはリード部33aと、貫通孔32の下面側にはコネクターピン33bがそれぞれ突出部として形成されている。さらにコネクターピン33bの先端には、挿入をガイドするための挿入傾斜部33cが設けられている。
【0030】
図15は多接点コネクタ200を構成する第2コネクタ40の平面図、
図16は
図5に示す第2コネクタ40のA−A断面図である。第2コネクタ40は樹脂成型された第2フレーム41に所定の間隔で複数の貫通孔42が設けられており、この複数の貫通孔42には複数の金属製のピン保持部材43が挿入されている。各ピン保持部材43は第2フレーム41における貫通孔42の上面側には挿入口43aがあり、その挿入口43aの周りに顎部43bと、貫通孔42の下面側にはリード部43cがそれぞれ突出部として形成されている。多接点コネクタ200においては多接点コネクタ100と異なり、第2フレーム41が弾性樹脂材ではなく、樹脂成型体で構成されており後述する如くピン保持部材43は金属板材を絞り加工して作成され、その内周面に円周方向に弾性を有するバネ形状部が設けられており、挿入される第1コネクタ30のコネクターピン33に対して、円周方向に弾性を与える構成となっている。
【0031】
図17、
図18は
図15に示す第2コネクタ40の点線のSで示す部分の拡大平面図及び断面図であり、
図17の平面図におけるA−A断面図とB−B断面図とは同じ形状になるので、両者をまとめて
図18の1個の断面図で示している。
図17、
図18において第2フレーム41の貫通孔42には、ピン保持部材43が挿入されていて、このピン保持部材43は下面側のリード部43c部分は一体に構成されているが、上面側の挿入口43a部分は複数の対向するバネ体部41eに分割されている。
【0032】
このバネ体部43eは鍔部43bとバネ部43hとを有し、バネ部43hには曲げ絞り加工により2個所の突起部43fと2個所の突起部43fをつなぐ逃部43gが形成されている。なお本実施形態においては対向する2組のバネ体部43e1、43e2、43e3、43e4が設けられている。また第2フレーム41の貫通孔42の内周面には、バネ部43hの逃部43gに対応する位置に逃溝41gが形成されており、ピン保持部材43に金属ぴん33が挿入されたときに、コネクターピン33がバネ部43hの突起部43fに接触することにより円周方向の圧力を受けて、コネクタとしての良好な接触を行うことができ、また余分な圧力はバネ部43hの突起部43fをつなぐ逃部43gが、第2フレーム41の貫通孔42の内周面に設けられた逃溝41gに逃げることによって圧力の適正化がはかられる。
【0033】
次に
図19、
図20は多接点コネクタ200の構成を示しており、この多接点コネクタ200を構成する第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合状態に付いて説明する。
図19は多接点コネクタ200における第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合前の状態を示し、
図20は第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合状態を示している。
図19においては
図14に示した第1コネクタ30と
図16に示した第2コネクタ40とが挿入前の位置合わせした状態となっている。
図20は第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合状態を示しており、その結合動作としては
図14において第1コネクタ30の各金属ピン33における挿入傾斜部33cの位置を第2コネクタ40の挿入口43aに位置決めしている。
【0034】
この状態より第1コネクタ30の金属ピン33を第2コネクタ40の挿入口43aに挿入していくと、挿入傾斜部33cの傾斜によって第2コネクタ40の挿入口43aが対向する2組のバネ体部43e1、43e2、43e3、43e4によって開くことによりコネクターピン33bが挿入されて行き、第1コネクタ30のコネクターピン33bが第2コネクタ40の対向する2組のバネ体部43e1、43e2、43e3、43e4に設けられた突起部43f密着して
図20に示す多接点コネクタ200の接合状態となる。この状態において、前述のようにコネクターピン33がバネ部43hの突起部43fに接触することにより円周方向の圧力を受けて、コネクタとしての良好な接触を行うことができる。また余分な圧力はバネ部43hの逃部43gが、第2フレーム41の貫通孔42の内周面に設けられた逃溝41gに逃げることによって圧力の適正化がはかられる。すなわち
図19に示す第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合前の状態においては、バネ部43hの逃部43gと貫通孔42の内周面に設けられた逃溝41gとの間に間隙が設けられているが、
図20に示す第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合状態においては、バネ部43hの逃部43gと貫通孔42の逃溝41gとの間の間隙が無くなって、バネ部43hを逃がしていることが解る。
【0035】
次に
図21により電子素子51を搭載した回路基板50を取り付けた第1コネクタ30と、マザーボード60に取り付けられた第2コネクタ40との接合による回路基板50のマザーボード60に対する接続について説明する。
図21に示すごとく電子素子51を搭載した回路基板50を取り付けた第1コネクタ30の各金属ピン33を、マザーボード60に取り付けられた第2コネクタ40の各ピン保持部材43に挿入することによって、電子素子51がマザーボード60の接続電極62に電気的に接続される。このとき第1コネクタ30と第2コネクタ40との結合は、
図20で説明した通りである。