(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-02
(45)【発行日】2023-06-12
(54)【発明の名称】表面実装コンタクト
(51)【国際特許分類】
H01R 13/24 20060101AFI20230605BHJP
H01R 12/57 20110101ALI20230605BHJP
【FI】
H01R13/24
H01R12/57
(21)【出願番号】P 2018214255
(22)【出願日】2018-11-15
【審査請求日】2021-11-01
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】592077121
【氏名又は名称】竹内工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100081433
【氏名又は名称】鈴木 章夫
(72)【発明者】
【氏名】大出 昌司
【審査官】山下 寿信
(56)【参考文献】
【文献】特許第5228232(JP,B2)
【文献】特開2011-113894(JP,A)
【文献】特開2017-183094(JP,A)
【文献】特開2003-069250(JP,A)
【文献】特開2005-293989(JP,A)
【文献】登録実用新案第3064756(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01R 13/24
H01R 12/57
H01R 12/71
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に固定されるベース部と、このベース部から突出状態に曲げ加工されて前記基板に搭載される導電性部材に電気的に接触する弾性変形可能なコンタクト部と、前記ベース部に設けられて前記コンタクト部の移動を係止するストッパ部とを備える表面実装コンタクトであって、前記コンタクト部は、前記ベース部の
一端から上方に向けて曲げられた基端部位と、この基端部位の上端から前記ベース部の他端に向けて上方に曲げられたばね部位と、このばね部位の先端から延長された平坦面を有する吸着部位と、この吸着部位の先端から前記基端部位の方向に向けて下方に曲げ返された先端部位と、前記先端部位の先端に設けられて前記ストッパ部に係止される被係止部位を備え、前記ばね部位と前記吸着部位の境界が当接部位として構成され、前記被係止部位は通常状態において前記ストッパ部に設けられた係止部位に弾接されている部位として構成され、前記基端部位から前記当接部位までの第1距離が、前記基端部位から前記被係止部位までの第2距離よりも長いことを特徴とする表面実装コンタクト。
【請求項2】
前記被係止部位は前記ベース部の面上において前記当接部位よりも前記基端部位に近い位置に配設されている請求項1に記載の表面実装コンタクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は基板に表面実装されて導電性部材に電気接触する表面実装コンタクトに関するものである。
【背景技術】
【0002】
金属等の導電性板材を屈曲して形成した表面実装コンタクトとして、基板の表面に半田等で表面実装するための接合部と、この接合部から上方に向けて突出するように曲げ形成した弾性変形可能なコンタクト部を備えたものがある。例えば、特許文献1の表面実装コンタクトは、下面が基板にはんだ付けされる基板部と、この基板部の一端から上方に折り返されて導電性部材に電気接触するスプリングコンタクトを備えている。また、特許文献2の表面実装コンタクトは、基板に固定されるはんだ接合部と、このはんだ接合部の一端から上方に曲げ形成された弾性接触部を備え、この弾性接触部の先端寄りの部位に導電性部材に電気接触する接点部が設けられている。
【0003】
特許文献1と特許文献2のいずれのコンタクトも、可動部(スプリングコンタクトやはんだ接合部)を下方に曲げ形成した先端部位に被係止部位を設けており、この被係止部位を固定部(基板部やはんだ接合部)に設けた係止部(係合壁やばね先引っかけ部)に係止する構造がとられている。このように可動部の先端を係止する構造により、可動部に外力が加えられたときに可動部が塑性変形されることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】実用新案登録第3064756号公報
【文献】特許第5228232号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1,2の技術は、いずれも可動部に設けた被係止部位と、これを係止する係止部がそれぞれ可動部の先端寄りの位置に設けられている。そのため、詳細は後述するが、可動部が導電性部材に当接されて弾性変形されたときに、その初期の早い時点において被係止部位が固定部に衝接されることになる。この衝接により被係止部位に抗力が発生し、この抗力により可動部がダメージを受け易くなる。また、この抗力が可動部と導電性部材とが当接する部位に加えられると、導電性部材に対してもダメージを与えることもあり、コンタクトにおける電気特性が低下するという課題が生じている。さらには、導電性部材を搭載する際の作業性が悪化するという課題も生じる。
【0006】
本発明の目的は、電気特性を改善し、かつ作業性を改善した表面実装コンタクトを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の表面実装コンタクトは、基板に固定されるベース部と、このベース部から突出状態に曲げ加工されて当該基板に搭載される導電性部材に電気的に接触する弾性変形可能なコンタクト部と、ベース部に設けられてコンタクト部の移動を係止するストッパ部とを備える。コンタクト部は、ベース部の一端から上方に向けて曲げられた基端部位と、この基端部位の上端からベース部の他端に向けて上方に曲げられたばね部位と、このばね部位の先端から延長された平坦面を有する吸着部位と、この吸着部位の先端から基端部位の方向に向けて下方に曲げ返された先端部位と、先端部位の先端に設けられてストッパ部に係止される被係止部位を備える。その上で、ばね部位と吸着部部位の境界が当接部位として構成され、被係止部位は通常状態においてストッパ部に設けられた係止部位に弾接されている部位として構成され、基端部位から当接部位までの第1距離が、基端部位から被係止部位までの第2距離よりも長い構成とされる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、導電性部材にコンタクト部が当接されて弾性変形されたときに、コンタクト部の先端部位ないし被係止部位が直ぐにはベース部に衝接されることがなく、衝接により発生する抗力を抑制する。これにより、抗力が要因となる表面実装コンタクト及び導電性部材の損傷を防止し、当接における電気特性を改善するとともに、導電性部材を搭載する際の作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】実施形態1の表面実装コンタクトの外観斜視図。
【
図2】実施形態1の表面実装コンタクトの、(a)平面図、(b)正面図、(c)左側面図。
【
図3】実施形態1の表面実装コンタクトの動作を説明する正面図。
【
図4】参考例の表面実装コンタクトの動作と課題を説明する正面図。
【
図5】実施形態2の表面実装コンタクトの構造と動作を説明する正面図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(実施形態1)
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。
図1は本発明の実施形態1の表面実装コンタクト(以下、コンタクトと称する)の外観斜視図である。コンタクト1は導電性のある金属板で形成されており、機器に設けられているプリント配線基板2の接地パターン21上に半田等の導電性ロウ材を用いたリフロー法により表面実装される。また、プリント配線基板2には、液晶表示パネル等の部材(以下、搭載部材と称する)3が搭載されるが、その際に下面に設けられている導電パッド31が前記コンタクト1の上面に当接される。これにより、搭載部材3の導電パッド31はコンタクト1を介してプリント配線基板2の接地パターン21に電気接続され、接地されることになる。
【0011】
図2(a)~(c)は前記コンタクト1の平面図、正面図、左側面図である。
図1と
図2を参照すると、前記コンタクト1は、弾性を有する導電性のある金属板を曲げ加工して形成されている。このコンタクト1は、前記プリント配線基板2の接地パターン21に実装されるベース部11と、このベース部11から
図1の上方に向けて曲げ形成されたコンタクト部12を備えている。また、前記ベース部11にはストッパ部13が形成されている。なお、以降において、上下方向は
図1を基準にしており、長さ方向は
図2(a),(b)の左右方向である。
【0012】
前記ベース部11は概ね矩形をした平板状に形成され、このベース部11の長さ方向の一端(
図1の右端)から前記コンタクト部12が上方に向けて、かつ反対の他端方向に向けて曲げ加工されている。また、このベース部11の一端の幅方向の両端に前記ストッパ部13が曲げ加工されている。
【0013】
前記コンタクト部12は、ベース部11の一端から上方に向けて概ね円弧状に曲げられた基端部位121と、この基端部位121からベース部11の他端に向けて斜め上方にほぼ真直に曲げ返されたばね部位122を有する。また、このばね部位122から水平方向に向けて曲げられて前記ベース部11のほぼ他端の上方位置にまで真直に延長され、上面が平坦面として構成された吸着部位123を有する。
【0014】
さらに、この吸着部位123から先端が前記基端部位121に向けて斜め下方に鋭角にかつ真直に曲げ返された先端部位124を有している。ここでは先端部位124は前記ばね部位122とほぼ平行に形成されているが、当該ばね部位122に対して所要の角度を有していてもよい。この先端部位124の先端は幅方向の両側縁がそれぞれ外側に突出されて被係止部位125として構成されている。なお、前記ばね部位122と吸着部位123の境界の曲げられた部位は前記導電パッド31に電気接触する当接部位126として構成されている。
【0015】
前記ストッパ部13はベース部11の一端の幅方向の両側において、前記被係止部位125に対応する位置に配設されている。このストッパ部13は、前記ベース部11の幅方向の両端縁が上方に向けてクランク状に曲げ加工されており、その先端は他端側に向けて水平方向に突出された鉤状の係止部位131として構成されるとともに、ベース部11の上面に対して所定の高さ位置に設定されている。
【0016】
その上で、前記被係止部位125は当該係止部位131の下側に配置されるとともに、当該係止部位131の下面に弾接した状態とされている。すなわち、コンタクト1を構成する際に、コンタクト部12を下方に弾性変形させ、この弾性変形した状態で被係止部位125を係止部位131の下面側に配置させている。コンタクト部12は弾性復帰力により上方に向けて復帰されるが、被係止部位125が係止部位131の下面に弾接して係止されていることにより、コンタクト部12の上方への復帰が係止された定常状態とされている。
【0017】
ここで、
図2(b)に示すように、基端部位121から当接部位126までの第1距離Lcは、基端部位121から先端部位124の先端、つまり被係止部位125までの第2距離Lsよりも長くされている。これら距離の比率(Lc/Ls)は所定の値、例えば「1.5~3」程度に設計されることが好ましいが、この実施形態1ではほぼ「2」に設計されている。なお、これらの距離Lc,Lsの起点は、正確にはばね部122が弾性変形する際の支点となる位置であるが、実質的には基端部位121に極めて近い位置にあるので、基端部位121を起点とすることができる。
【0018】
また、これら被係止部位125と当接部位126の位置関係は、ベース部11の面上において被係止部位125が当接部位126よりも基端部位121に近い位置に配置される構成であってもよい。ここで、ベース部11の面上における被係止部位125と当接部位126の位置は、被係止部位125と当接部位126をベース部11の上面に垂直方向から投影したときの位置を意味している。
【0019】
また、ベース部11を基準とした前記ストッパ部13の係止部位131の高さHsは、搭載部材3をプリント回路基板2に搭載する際の両者間の間隔寸法に基づいて設定される。一方、前記当接部位126の高さHcは係止部位131の高さ寸法Hsよりも十分に大きくされており、これら高さの比率(Hc/Hs)は、前記した距離の比率(Lc/Ls)に準じて「1.5~3」に設定されている。ここでは比率がほぼ「2」とされている。
【0020】
以上の構成の実施形態1のコンタクト1は、ベース部11の下面が
図1に示したプリント配線基板2の接地パターン21の表面上に半田等を用いたリフロー法により固定され、表面実装される。このとき、吸着部位123の上面が平坦面であることを利用して真空吸着による表面実装法を適用してもよいが、特にこれに限定されるものではない。
【0021】
実装されたコンタクト1は、その通常状態においては、前記したようにばね部位122での弾性復帰力によって被係止部位125が係止部位131の下面に弾接されている。また、この通常状態では、コンタクト部12に外力が加えられても、特に先端部位124や吸着部位123に上向きの外力が加えられても、被係止部位125が係止部位131により係止されていることにより、当該外力によってもコンタクト部12における過度の変形が防止され、コンタクト部12の塑性変形が防止される。
【0022】
このコンタクト1において、
図3(a)に示すように、液晶表示パネル等の搭載部品3をコンタクトの1上方から下降して行くと、導電性部材、すなわち搭載部品に設けられている導電パッド31がコンタクト部12の吸着部位123に当接され、この当接力によってコンタクト部12を下方に弾性変形させる。
【0023】
さらに導電パッド31が下降されると、
図3(b)に示すように、コンタクト部12の下方への弾性変形によって導電パッド31は当接部位126において当接される状態となり、両者間に電気導通経路が形成される。このとき、コンタクト部12は自身の弾性復帰力によって導電パッド31と当接部位126との当接状態が保持される。
【0024】
導電パッドがさらに下降されると、
図3(b)に鎖線で示すように、コンタクト部12の弾性変形により、先端部位124の先端、すなわち被係止部位125がベース部11の上面に接触される。これにより、コンタクト1は先端部位124とベース部11との間にも電気導通経路が構成され、コンタクト1における電気接触抵抗が低減される。
【0025】
そして、
図3(c)に示すように、導電パッド31が所定高さ位置、ここではストッパ部13の係止部位131の上面にほぼ当接する高さ位置まで下降され、この高さ位置において搭載部品3は図には表れない固定部材によりプリント配線基板2に対して固定状態とされる。このとき、ストッパ部13は搭載部品3を下支えする固定部材として利用してもよい。
【0026】
このように実施形態1のコンタクト1では、搭載部品3の搭載が行われて導電性部材である導電パッド31がコンタクト1を介してプリント回路基板2の接地パターン21に電気接続されるが、この際における電気特性を改善することができる。また、これと同時に搭載に際しての作業性が改善できる。このことを
図4に示す参考例のコンタクト1Xと比較して説明する。
【0027】
図4(a)に参考例のコンタクト1Xの通常状態を示すが、このコンタクト1Xについては、実施形態1のコンタクト1との対比を判り易くするために、当該コンタクト1と等価な部位には同一符号を付している。ここで、当接部位126と係止部位131の各高さ(Hc,Hs)と、基端部位121から当接部位126までの第1距離(Lc)は実施形態1と等しくしている。一方、基端部位121から先端部位124の先端、すなわち被係止部位125までの第2距離(Ls)は実施形態1よりも長く、その比率(Lc/Ls)はここではほぼ「1」となっている。なお、特許文献1,2もこの参考例と同等な構成であると言える。
【0028】
図4(b)に示すように、この参考例のコンタクト1Xに導電パッド31を下降させると、コンタクト部12が当接されて下方に弾性変形される。導電パッド31がほぼストッパ部13の高さ寸法だけ下降されると、先端部位124も下降されてその先端、すなわち被係止部位125がベース部11の上面に衝接され、この衝接により抗力が生じる。すなわち、このコンタクト1Xは、基端部位121から当接部位126までの距離と、基端部位121から被係止部位125までの距離がほぼ同じであるので、当接部位126が下降する距離と、これに伴って被係止部材125が下降する距離はほぼ同じとなる。
【0029】
発生した抗力はコンタクト部12に伝えられ、コンタクト部12は塑性変形され易くなる。そして、コンタクト部12の一部、特に当接部位126が塑性変形されると、導電パッド31との電気接触状態が悪化することがある。また、この抗力は当接部位126における導電パッド31との当接力に加えられ、当接力が増大される。導電パッド31を下降させるときには、当接部位126は導電パッド31の表面上を滑動されるが、このように当接力が増大されることにより滑動に際しての摩擦力が大きくなり、導電パッド31の表面が摩耗される等の損傷が生じることがある。
【0030】
さらに、このような当接力の増加により、導電パッド31を下降するために必要とされる力、すなわち搭載部品3を搭載する際の作業力が増大されることになる。この作業力の増大は、1つのコンタクトについては微小であると言えるが、実際には複数個、ないし多数個のコンタクトを実装していることが多く、このような場合には、作業力の増大はコンタクトの個数倍となるため、トータルの作業力の増大は無視できなくなり、作業性が悪化することがある。
【0031】
なお、参考例のコンタクト1Xにおいても、導電パッド31が所定位置まで下降された状態では、
図4(c)に示すように、コンタクト1Xの先端部位124が広い領域においてベース部11に衝接され、導電パッド31との電気接触が行われる。
【0032】
参考例のコンタクト1Xに対し、実施形態1のコンタクト1は、
図2(b)に示したように、先端部位124の先端、すなわち被係止部位125が当接部位126よりも基端部位121に近い位置、すなわちベース部11の一端側に位置されており、基端部位121から当接部位126までの第1距離Lcが、基端部位121から被係止部位125までの第2距離Lsよりも長く、両者の比率(Lc/Ls)がほぼ「2」に設計されている。したがって、
図3(b)に示したように、コンタクト部12が弾性変形されて当接部位が基端部位121を支点にして回動しながら下降されると、被係止部位125は当接部位126に対して比率(Lc/Ls)の逆数倍の距離だけ下降されるのに留まる。ここでは、被係止部位125が下降する距離は当接部位126が下降する距離のほぼ半分になる。
【0033】
したがって、被係止部位125がベース部11に衝接して抗力が発生するまでに当接部位126が下降する距離は、参考例のコンタクト1Xにおける距離のほぼ2倍になる。換言すれば、当接部位126が参考例のコンタクト1Xの下降距離の2倍に達するまでの間は、被係止部位125がベース部11に衝接されることはなく、被係止部位125において抗力は発生しない。これにより、抗力が要因となるコンタクト部12の塑性変形のおそれはない。また、当接部位126における当接力の増大もなく、当接部位126が導電パッド31の表面を滑動する際における導電パッド31の損傷が防止される。さらに、当接部位126における当接力が増大されないので、多数のコンタクト1を実装している場合でも搭載作業での作業力が増大することはなく、作業性が悪化することもない。
【0034】
導電パッド31がストッパ部の高さHsにほぼ等しい高さ位置まで下降されたときに、
図3(c)に示したように、被係止部位125がベース部11に衝接され、抗力が発生する。このとき、先端部位124はばね部位122とほぼ平行な形状であるので、先端部位124はほぼ全面においてベース部11に衝接される。したがって、先端部位124に生じる抗力は先端部位124において分散され、抗力が一部に集中されることが防止され、コンタクト部12における塑性変形が防止される。その一方で、先端部位124とベース部11との衝接により生じた抗力は、その直上に位置されている当接部位126での導電パッド31との当接力に加えられることになり電気特性が改善される。
【0035】
以上のように、実施形態1のコンタクト1は、コンタクト部12の先端部位124の先端に設けた被係止部位125の位置を適切に設計することにより、当接部位126における導電パッド31等の導電性部材との当接力を適宜に調整することができ、導電性部材に対する電気接触の電気特性を改善することができ、かつ導電性部材を基板に搭載する際の作業性が改善できる。なお、比率(Lc/Ls)が1.5よりも小さいと十分な効果を得ることが難しくなる。また、3よりも大きいと、コンタクト部12が外力を受けたときにストッパ部13の係止部位131に加えられるトルクが増大し、本来のストッパ効果を得ることが難しくなる。
【0036】
また、当接部位126の高さや、当接部位126の上下方向の弾性変形量はストッパ部13の高さに制約を受けることがないので、コンタクト部12の形状、寸法等を任意に設計することが可能になる。これにより、種々の異なる導電性部材に対応して、それぞれ好ましい弾性変形量や当接力のコンタクトを製造する際の設計の自由度が高められる。
【0037】
(実施形態2)
図5は実施形態2の表面実装コンタクト1Aの正面図であり、実施形態1と等価な部分には同一符号を付してその説明は省略する。
図5(a)はコンタクト1Aの通常状態を示しており、このコンタクト1Aは実施形態1とは先端部位124Aの形状が相違している。すなわち、実施形態2のコンタクト1Aでは、先端部位124Aは長さ方向の中間部が下方に凸となるように、換言すれば、ばね部122に対して緩やかな曲率の凸曲面状に曲げ形成されている構成が実施形態1とは相違している。
【0038】
このコンタクト1Aにおいても、実施形態1と同様に、先端部位124Aの先端である被係止部位125は当接部位126よりも基端部位121側、すなわちベース部11の一端側に配置されている。具体的には、基端部位121から当接部位126までの第1距離Lcが、基端部位121から先端部位124Aの先端である被係止部位125までの第2距離Lsよりも大きくされ、その比率(Lc/Ls)は「1.5~3」の範囲内であるほぼ「2」に設計されている。
【0039】
このコンタクト1Aによれば、基端部位121から当接部位126までの第1距離Lcと、基端部位121から被係止部位125までの第2距離Lsとの比率(Lc/Ls)が「2」に設計されていることにより、
図5(b)のように、導電パッド31を下降してコンタクト部12を弾性変形したときに、直ぐには先端部位124Aの先端の被係止部位125がベース部11に衝接されることはなく、抗力が生じることはない。これにより、導電パッド31と当接部位126との当接力の増大が防止され、コンタクト部12における塑性変形のおそれはなく、かつ導電パッド31の損傷が防止される。同時に導電性部材の搭載に際しての作業力の増大が防止できる。
【0040】
このコンタクト1Aにおいては、
図5(c)のように、導電パッド31が搭載される所定の高さ位置まで下降されてきたときには、被係止部位125はベース部11に衝接されることなく、凸曲面をした先端部位124Aがベース部11の表面を滑動しながら衝接される。これにより、ベース部11との間に生じる抗力は先端部位124Aの長さ方向に分散され、コンタクト部12の一部に集中することが緩和され、コンタクト部12の塑性変形が防止される。その一方で、先端部位124Aの曲面形状を適切に設計することにより、先端部位124Aとベース部11との衝接位置を当接部位126の直下位置となるように設計することができ、衝接により上向きに生じた抗力を当接部位126にそのまま加えることも可能であり、当接力を有効的に増大させることができる。
【0041】
以上のように、実施形態2のコンタクトにおいても、導電性部材に対する電気特性を改善することができ、かつ導電性部材を基板に搭載する際の作業性が改善できる。
【0042】
本発明は実施形態1,2の構成や形状に限定されるものではなく、ベース部の平面形状が異なるコンタクトについても本発明が適用できる。また、コンタクト部を構成する基端部位、ばね部位、吸着部位、先端部位、被係止部位の各構成や形状が相違するコンタクトについても本発明が適用できる。
【符号の説明】
【0043】
1,1A 表面実装コンタクト
2 プリント配線基板
3 搭載部材
11 ベース部
12 コンタクト部
13 ストッパ部
21 接地パターン
31 導電パッド(導電性部材)
121 基端部位
122 ばね部位
123 吸着部位
124 先端部位
125 被係止部位
126 当接部位
131 係止部位
Lc 第1距離
Ls 第2距離