JP2011040354A - スプリングコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的接続性能を向上させるとともに、さらなる薄型化が実現可能なスプリングコネクタを提供する。
【解決手段】 コイル状のスプリングと、そのスプリングを収容する導電性金属よりなる収容部１２と、収容部に摺動自在に支持されるとともにスプリングにより付勢されて収容部の一端側より先端部を突出させた導電性金属よりなる接触ピン４とを備えたピン型端子１１を用いたスプリングコネクタにおいて、収容部には、接触ピンの先端部に対して弾性接触するように延出する接触片２７を有した導電性金属よりなる電気的バイパス手段２０が装着されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラおよび携帯電話などの小型電子機器に実装されて、主にバッテリーパック（電池パック）のような接続用電極を備えた相手側電気部品との接続に用いられるスプリングコネクタに関するものである。

従来、この種のスプリングコネクタとして、特開２００４−５５２４３号公報の図１０，図１１に示される押し当て式の形態が知られている。この従来の構造の一例を、図９（断面図）を参照して簡単に説明する。スプリングコネクタ５０に用いるピン型端子５１は、導電性材からなる筒部５２と、筒部５２内に収容されたコイル状のスプリング５３と、筒部５２に摺動自在に保持されスプリング５３により付勢されて筒部５２の一方の端部より先端部を突出させた接触ピン５４と、筒部５２の他方の端部に加締めなどにより接続されたターミナル片５６とを備え、そのターミナル片５６の下方端部５７をプリント配線基板６０上にプリント配線された接触端子部６１に半田などにより接続させることにより、プリント配線基板６０の回路と電気的に接続されるようになっている。そして、絶縁樹脂で成形されたハウジング５８の一面より突出させた接触ピン５４にバッテリーパック等の相手側電気部品（図示せず）の電極部を押し当てることにより、バッテリーパック等とプリント配線基板６０とを電気的に接続させるようになっている。

また、この従来例によれば、接触ピン５４は、筒部５２の内穴径と略同径の抜け止め部５５を有し、その抜け止め部５５におけるスプリング５３と接する側（図９における右方向側）の端面は、傾斜した形状をなしており、その端面をスプリング５３により押圧することで接触ピン５４が突出方向及び半径方向に付勢され、抜け止め部５５の外周面が筒部５２の内周面に当接して導通状態を得ることができるようになっている。そして、接触ピン５４がプリント配線基板６０に対して角度を有する方向（斜め方向）に摺動するようにピン型端子５１は、傾斜してハウジング５８に配置されており、この傾斜配置により上述の押し当て力の分力が接触ピン５４をその半径方向に付勢する力として加わり、上述の導通状態をさらに良好にさせるとしている。

特開２００４−５５２４３号公報（図１０，図１１）

薄型化が進む小型電子機器においては、この種のスプリングコネクタにおいても、その電気的接続性能を維持向上しつつ、さらに薄型化（例えば、小型チップ部品と同様にプリント配線基板上の実装高さが１．５ｍｍ以下）が図れる形態であることが望ましい。

上述のような従来の技術では、抜け止め部５５の外周面が筒部５２の内周面に当接して導通回路を形成させる構成であり、この当接による電気的接続を安定的なものとすべく、接触ピン５４と筒部５２には金メッキなどの耐食メッキが施される。しかし、筒部５２の内穴は、めくら穴であり、（小型化のために内穴径が小さくなる場合は、なおさら）メッキ液および洗浄液が内穴の奥まで充分に流入および流出されず、メッキ不良が生じ易く、これによる導通不良が生じ易いという不具合があった。

また、上述のような従来の技術では、ピン型端子５１は、実装するプリント配線基板６０に対して傾斜してハウジング５８に配置されており、この傾斜をさせた分だけ、（ハウジング５８の基底面から上面までの）高さ寸法が大となる。

さらに、ピン型端子５１を配置するハウジング５８において、筒部５２の周囲部分の肉厚寸法は、ピン型端子５１を保持する強度や成形材料（絶縁樹脂）の成形加工性の制約から、最低限度が設定されるものであり（熱可塑性樹脂の場合、図９における筒部５２の上方側および下方側の肉厚は、それぞれ０．２〜０．３ｍｍ以上の寸法を確保するのが一般的であり）、ハウジング５８を含めた実装高さの薄型化（低背化）を妨げている。

よって、本発明の目的とするところは、上述のごとき従来技術の有する問題点を解決するものであって、電気的接続性能を向上させるとともに、さらなる薄型化が実現可能なスプリングコネクタを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のスプリングコネクタは、コイル状のスプリングと、そのスプリングを収容する導電性金属よりなる収容部と、前記収容部に摺動自在に支持されるとともに前記スプリングにより付勢されて前記収容部の一端側より先端部を突出させた導電性金属よりなる接触ピンとを備えたピン型端子を用いたスプリングコネクタにおいて、前記収容部には、前記接触ピンの先端部に対して弾性接触するように延出する接触片を有した導電性金属よりなる電気的バイパス手段が装着されている。

このように収容部に装着された電気的バイパス手段が（好適には、収容部の一端側に近接する位置で接触片の先端部が当接するように）接触ピンの先端部に対して弾性接触する（良好なメッキ処理が容易な延出形状の）接触片を有した構成は、接触ピンから（例えば、実装されるプリント配線基板へ）繋がる電気的導通経路において、良好な導通経路を加えることを容易にし、電気的接続の信頼性向上が図れる。また、このように導通経路を増大させた構成は、（従来例のように、ピン型端子を基板に対して傾斜して配置させなくとも導通状態を良好にできるため）薄型化に有利である。

また、請求項２によれば、前記電気的バイパス手段は、薄板材から打ち抜き加工および曲げ加工され、前記収容部の外周面を部分的に覆う（接触ピンの突出方向と基板面とが平行するように平置きされて基板に実装される場合、好適には、実装作業時の吸着面となる平面部を有した）板状基部と、前記収容部の外周面と嵌め合うように前記板状基部から延出する（好適には、その延出端部に収容部の外周面を抱え込むように内側に向き合って突出する突状部が形成された）少なくとも一対の側面部とを具備し、前記接触片は前記板状基部と前記側面部のいずれか一方または双方から延出している。

このように（好適には、コイル状のスプリングを収容する形態として、小型であっても強度的に有利で、外力からスプリングを保護することに適した円筒状の構造の）収容部に対して、側面部が嵌め合わせられる形態は、上述の装着を（例えば、溶接や接着材の使用などの複雑さを伴う接合方法に因らず、簡単な圧入操作により行えるため）容易にさせるものである。さらに、側面部を利用して接触片の延出数の増加が可能であるため、（さらに導通経路が加えられ）電気的接続の信頼性が向上できる。そして、薄板材から加工される電気的バイパス手段にて収容部を（吸着面を設けるためなどの目的で）覆う構成は、（例えば、絶縁樹脂で覆う構成と比較し）薄型化に有利である。

さらに、請求項３によれば、前記収容部の外周面は大径部および小径部を有する段付き形状とされ、前記板状基部と前記側面部のいずれか一方または双方からは前記大径部および前記小径部間の段付き面に係合せしめる係止部が具備され、その係合により、前記電気的バイパス手段が前記収容部のその長手軸に沿う方向の動きを規制するように構成している。この構成により、ピン型端子と電気的バイパス手段の相互の位置関係が容易に定まり、実装作業時などの取り扱いの際に、ピン型端子が（装着された）電気的バイパス手段から不用意にずれたり外れたりすることを防いでいる。また、ピン型端子にその長手軸方向の外力（例えば、相手側電気部品の押し当て力）が加わる際に、電気的バイパス手段がこれを受け止められる（プリント配線基板に実装された状態では、電気的バイパス手段を半田付け固定するプリント配線基板がさらにこれを受け止められる）ため、スプリングの付勢力が維持され、電気的接続の信頼性が維持できる。

上述したように、本発明のスプリングコネクタは、電気的導通経路を増加させることが容易であるため接続性能の向上が可能であるとともに、さらなる薄型化が実現可能なものである。

本発明のスプリングコネクタの第一実施例を示した正面図 図１で示したスプリングコネクタの側面図 図１で示したスプリングコネクタのＡ−Ａ断面図 図１で示したスプリングコネクタを構成する電気的バイパス手段の斜視図 図１で示したスプリングコネクタの使用例を示した側面図 本発明のスプリングコネクタの第二実施例を示した側面図 図６で示したスプリングコネクタを構成するピン型端子の平面図 図６で示したスプリングコネクタを構成する電気的バイパス手段の斜視図 従来のスプリングコネクタを示した断面図

以下、添付図面の図１から図８に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１から図５は、本発明のスプリングコネクタの第１の実施例を示しており、図１は正面図、図２は側面図、図３はＡ−Ａ断面図、図４は構成部品である電気的バイパス手段の斜視図、図５は使用例の側面図である。

スプリングコネクタ１０のピン型端子１１は、図９に示す従来のピン型端子とほぼ同様の形態であり、銅合金等の導電性材からなる（実装高さ１．５ｍｍ以下の薄型化に適用出来るように、外径を約１．３ｍｍとした）円筒状の収容部１２と、収容部１２内に収容されるコイル状のスプリング３と、収容部１２に摺動自在に支持され、スプリング３により付勢されてチューブ１２の一端より先端部５が突出する接触ピン４とを備えている。また、抜け止め部６の傾斜端面７をスプリング３により押圧することで接触ピン４が突出方向及び半径方向に付勢され、抜け止め部６の外周面がチューブ１２の内周面に押し当てられ導通状態を得ることができるようになっている。

収容部１２の上面（図１における上方向の面）を覆うように嵌合装着された電気的バイパス手段２０は、（厚さが０．１ｍｍ程度の）薄板状の導電性金属板から打ち抜き曲げ加工されており、（図５に示すごとく、接触ピン４の突出方向とプリント配線基板６０の上面とが平行するように）平置き配置でプリント配線基板６０に自動実装する際、吸着ノズルの吸着面となる平面部２２を有した板状基部２１を具備している。また、収容部１２の外周面１３と嵌め合うように前記板状基部２１から下方（図１における下方向）に延出する一対の側面部２３ａ，２３ｂには、その延出端部２４ａ，２４ｂにおいて（装着状態において、収容部１２に向かう）内側方向に向き合って（例えば、絞り加工や切り曲げ加工により）突出する突状部２５ａ、２５ｂが形成されている。

そして、収容部１２は、金属板からなる（その弾性力により）側面部２３ａ，２３ｂに挟持されつつ、突状部２５ａ、２５ｂにより抱き込まれるようにして電気的バイパス手段２０に保持される。この状態で、収容部１２と電気的バイパス手段２０は電気的に導通可能であることがわかる。また、この嵌着状態は、予め、突状部２５ａ、２５ｂの対向間隔を収容部１２の外径より狭く設定し、その対向間にピン型端子１１の収容部１２部分を差し込むことにより、容易に実現できる。

また、板状基部２１から接触ピン４の先端部５方向に延出する接触片２７は、先端部５に対して（収容部１２に電気的バイパス手段２０が装着される過程で接触片２７の先端部２８が接触ピンの先端部５により押し上げられて）弾性接触するように設定された舌状の片持ちばね構造となっている。そして、接触ピン４の過度な傾きにより接触片２７が変形するなどの支障が生じ難いように、収容部１２の一端側に近接する位置で接触片２７の（先端部５の外周面上を滑らかに摺動できるよう円弧状に曲げ加工された）先端部２８が接触ピン４の先端部５に当接している。このように（メッキ不良が生じ難い）剥き出し形状の先端部５に対して弾性接触する（メッキ不良が生じ難い）延出形状の接触片２７を具備した構成は、接触ピン４が収容部１２の内周面に当接して形成される導通経路とは別に、接触ピン４が直接的に電気的バイパス手段２０と当接する安定的な導通経路を得ることを実現している。なお、接触片２７の先端部２８は、接触ピン４の外周面に沿うように凹状断面構造としたり、二股構造としても良い。

また、側面部２３ａ，２３ｂの下方端部２６ａ，２６ｂは、平置きされたピン型端子１１の（図１における収容部１２の外周下面である）最下部とほぼ同一の高さで形成されており、図５に示す平置き実装の場合、下方端部２６ａ，２６ｂは、プリント配線基板６０の接触端子部６１に当接している。そして、（通常、クリーム半田が塗布される）接触端子部６１と下方端部２６ａ，２６ｂとが、（リフロー炉などの加熱により）半田付けされることにより、電気的バイパス手段２０は、プリント配線基板６０に電気的に接続されるとともに、下方端部２６ａ，２６ｂによって支持されて安定した状態に固定される。なお、下方端部２６ａ，２６ｂより、さらに下方に向けて突出する爪状突起を設け、プリント配線基板６０にはこの突起と係合可能な配置で位置決め孔を設け、この係合により、プリント配線基板６０上におけるスプリングコネクタ１０の配置（位置決め）精度を高めても良い。

また、図５は、プリント配線基板６０に低背（薄型）実装である平置き配置にて実装されたスプリングコネクタ１０に対して、相手側電気部品であるバッテリーパック７０を（図５における矢印Ｂ方向に）押し当てた装機完了状態を示しており、接触ピン４は、収容部１２内部に押し込まれている。そして、図２と比較すれば、その押し当て過程において、接触片２７の先端部２８は、接触ピン４の先端部５の外周面を弾性接触状態で摺動することがわかる。そして、これら押し当て過程および装機完了状態において、バッテリーパック７０の電極部７１と接触ピン４の先端部５とは電気的に導通可能であり、さらに、接触ピン４とプリント配線基板６０との間には、（図３に示すごとく）接触ピン４の抜け止め部６の外周面が収容部１２の内周面に当接して形成される導通経路と、電気的バイパス手段２０の接触片２７が接触ピン４に当接して形成される導通経路とが、共に確保されていることがわかる。また、従来例のごとくの絶縁樹脂で成形されたハウジングを用いた構造と比較し、薄板の板状基部２１のみに収容部１２の上方（図５における上方向）が覆われた構造は、薄型化に適したものであることがわかる。

なお、この実施例では、平置き実装を前提に、電気的バイパス手段２０の下方端部２６ａ，２６ｂがプリント配線基板６０に接続される形態にて説明したが、電気的バイパス手段２０の後端部２９側をプリント配線基板６０に接続させる形態（すなわち、縦置き実装）でも良く、この形態も上述の導通経路を増大させる効果を有する。また、収容部１２を円筒状の外形としたが、外形が角形状であっても良い。

図６から図８は、本発明のスプリングコネクタの第二実施例を示しており、図６は側面図、図７は構成部品であるピン型端子の平面図、図８は構成部品である電気的バイパス手段の斜視図である。

上述の第一実施例と比較して、スプリングコネクタ３０のピン型端子３１は、収容部の外周形状を一部変えており、電気的バイパス手段４０は、側面部の形状の一部および接触片の具備数を変えている。収容部３２の外周面３３は、その外径が異なる大径部３４および小径部３５による段付き形状となっており、その大径部３４と小径部３５の間には段付き面３６が形成されている。また、二対の側面部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄのうち、一方の側面部４３ｃ，４３ｄからは、（嵌着状態において、収容部３２の軸心に向かう）内側方向に向き合って突出する係止部４６ａ，４６ｂが具備されている。

そして、ピン型端子３１と電気的バイパス手段４０の装着状態において、係止部４６ａ，４６ｂは、小径部３５に嵌りつつ段付き面３６に係合可能な構成とされていることがわかる。さらに、この係合関係により、電気的バイパス手段４０に対するピン型端子３１の（収容部３２のその長手軸に沿う方向の）動きが規制されることがわかる。そして、図５に示されるように、バッテリーパック７０を押し当てた状態において、その押し当て力を電気的バイパス手段４０および実装するプリント配線基板６０が受け、ピン型端子３１が後退することを防ぎ、バッテリーパック７０とスプリングコネクタ１０と接続を安定させている。なお、係止部４６ａ，４６ｂは、側面部４３ｃ，４３ｄから突出した形態としたが、板状基部４１から突出させても良い。

また、側面部４３ａ，４３ｂからは、接触ピン４の先端部５方向に接触片４７ａ，４７ｂが延出しており、それぞれ、先端部５に対して（収容部３２に電気的バイパス手段４０が装着される過程で接触片４７ａ，４７ｂの先端部が接触ピンの先端部５により押し広げられて）弾性接触するように設定された舌状の片持ちばね構造となっている。

このように、接触ピン４に対して弾性接触する接触片４７ａ，４７ｂを複数具備した構成は、接触ピン４と電気的バイパス手段４０との導通経路を増大させており、電気的接続性能を向上させている。なお、接触片４７ａ，４７ｂは、側面部４３ｃ，４３ｄから延出した形態としたが、さらに加えて、板状基部４１から延出させて３片構成としても良い。

なお、本実施例において、スプリングコネクタをプリント配線基板に実装する際、スプリングコネクタ単体を個々に実装するような形態としたが、複数のスプリングコネクタを一括して実装する（例えば、プラスチックホルダーや金具などの整列部材に並べて組み込み、半田付け後に整列部材を取り外して薄型構造に戻すなどの）形態としても良い。

３ スプリング
４ 接触ピン
５ 接触ピンの先端部
１１，３１ ピン型端子
１２，３２ 収容部
１３，３３ 外周面
２０，４０ 電気的バイパス手段
２１，４１ 板状基部
２３，４３ 側面部
２７，４７ 接触片
３６ 段付き面
４６ 係止部

Claims (3)

1. コイル状のスプリングと、そのスプリングを収容する導電性金属よりなる収容部と、前記収容部に摺動自在に支持されるとともに前記スプリングにより付勢されて前記収容部の一端側より先端部を突出させた導電性金属よりなる接触ピンとを備えたピン型端子を用いたスプリングコネクタにおいて、
   前記収容部には、前記接触ピンの先端部に対して弾性接触するように延出する接触片を有した導電性金属よりなる電気的バイパス手段が装着されていることを特徴とするスプリングコネクタ。
2. 前記電気的バイパス手段は、薄板材から打ち抜き加工および曲げ加工され、前記収容部の外周面を部分的に覆う板状基部と、前記収容部の外周面と嵌め合うように前記板状基部から延出する少なくとも一対の側面部とを具備し、前記接触片は前記板状基部と前記側面部のいずれか一方または双方から延出していることを特徴とする請求項１に記載のスプリングコネクタ。
3. 前記収容部の外周面は大径部および小径部を有する段付き形状とされ、前記板状基部と前記側面部のいずれか一方または双方からは前記大径部および前記小径部間の段付き面に係合せしめる係止部が具備され、その係合により、前記電気的バイパス手段が前記収容部のその長手軸に沿う方向の動きを規制することを特徴とする請求項２に記載のスプリングコネクタ。

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