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JP4908573B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明はコネクタに関し、特にZIF(Zero Insertion Force)コネクタに関する。
この種のZIFコネクタは、例えば特許文献1、2に開示されており、相手コネクタに挿入した後、コンタクト(端子、接点)と相手コンタクト(相手端子、相手接点)に接触され、かつ、相手コネクタから抜去される前にコンタクト(端子、接点)と相手コンタクト(相手端子、相手接点)との接触が解除されるように構成されているため、挿抜の際に非常に大きい摩擦力が生じてしまう多芯(多極、多端子、多層、多段)接続に好適である。
このように多芯の傾向にあるZIFコネクタは限られたスペースにおいて、コンタクトを多芯にするための配置や、相手コンタクトとの安定接触のための反発力に対応する接触構造が要求されている。
特開2003−142215号公報 特開2005−129470号公報
しかし特許文献1、2に開示されたものも含め、従来のZIFコネクタは、芯数増加に伴って接触圧が大きくなるにつれ、その反発力も大きくなり、コンタクトを保持するハウジングへの負荷が大きくなる。このため、ハウジングの強度を高める必要があり、ハウジングの大型化を招来する。
また従来のZIFコネクタにおいては、限定されたスペースで多極のコンタクトを多段化にすることは、段間の接続方法、構造並びに接触圧の反発力に対応する構造の問題から困難であった。
それ故本発明の課題は、多芯化された高密度なコンタクト配置を多段化にする一方、限られたスペースにおいて、多芯多段化に伴うコンタクトの接触圧の反発力を低減させることができるZIFコネクタを提供することである。
本発明によれば、相手コネクタと係合するハウジングと、前記ハウジング内の支点を中心に前記相手コネクタに零挿抜力で挿抜される第1位置と、前記相手コネクタに接続される第2位置との間を回動自在に設けられた圧接モジュールと、操作に応じて前記圧接モジュールを前記第2位置に付勢する圧接操作部材とを有し、前記圧接モジュールは、支持板と、複数の並列した配線パターンを持ち、前記支持板上に取り付けられた配線基板と、前記配線基板上の先端側に取り付けられ、前記圧接操作部材によって前記圧接モジュールが前記第2位置に付勢されたときに前記相手コネクタの相手コンタクトに接触する弾性電極とを備え、前記弾性電極は、弾性パッドと、前記配線基板の前記配線パターンに接続された複数の並列した接点パターンを持つFPCとから成ることを特徴とするコネクタが得られる。
前記圧接モジュールは、前記配線基板及び前記弾性電極を含む段を複数段有し、前記複数段のそれぞれは、順次階段状に形成されていてもよい。
隣り合う段それぞれの前記弾性電極の前記接点パターン同士は、パターン並列方向において交互に位置していてもよい。
前記弾性電極の前記FPCは、余地部を備えており、前記圧接モジュールは、蓋板をさらに備えており、前記蓋板は、前記FPCの前記余地部を介して前記配線基板上に積層された状態で、前記支持板に係合することにより、前記弾性電極および前記配線基板を前記支持板に保持すると共に、前記FPCの前記接点パターンと前記配線基板の前記配線パターンとの接続を維持するものであってもよい。
前記圧接操作部材は、レバー付きシャフトであり、レバーの回動操作に応じて、押圧部が回転することにより、前記圧接モジュールを付勢するものであってもよい。
前記圧接モジュールを前記第1位置に付勢するバネをさらに有していてもよい。
前記圧接モジュールと対をなすように、前記ハウジング内の前記支点を中心に前記相手コネクタに零挿抜力で挿抜される第1位置と、前記相手コネクタに接続される第2位置との間を回動自在に設けられた第2の圧接モジュールと、操作に応じて前記第2の圧接モジュールを前記第2位置に付勢する第2の圧接操作部材とをさらに有していてもよい。
さらに、本発明によれば、前記コネクタと、前記相手コネクタとを有することを特徴とするコネクタシステムが得られる。
本発明によるコネクタは、多芯多段化に伴うコンタクトの接触圧の反発力を低減させることができる。
本発明の実施例によるZIFコネクタを一部を破断して内部が見えるように示す斜視図である。 (a)および(b)は、図1に示されたZIFコネクタと相手コネクタとの嵌合直前の状態を示す断面図である。 (a)および(b)は、図1に示されたZIFコネクタと相手コネクタとの嵌合時の状態を示す断面図である。 (a)は図1に示されたZIFコネクタの一部分解斜視図であり、(b)は相手コネクタと嵌合前の状態を示す斜視図である。 (a)は図4(a)に示されたZIFコネクタにおける圧接モジュールを示す斜視図であり、(b)は一部分解斜視図である。 (a)〜(c)は、図5に示された圧接モジュールにおける弾性電極を示す斜視図である。 (a)および(b)は、図1に示されたZIFコネクタの接続対象との接続方法を説明するための断面図である。 (a)〜(d)は、本発明の実施例による相手コネクタを示す斜視図である。 本発明の実施例によるZIFコネクタおよび相手コネクタから成るコネクタシステムの嵌合前の状態を示す斜視図である。 (a)および(b)は、本発明の実施例によるZIFコネクタおよび相手コネクタから成るコネクタシステムにおける接続経路を説明するための断面図である。
本発明によるZIFコネクタは、従来のZIFコネクタと同様に、相手コネクタに挿入した後、コンタクト(端子、接点)と相手コンタクト(相手端子、相手接点)に接触され、かつ、相手コネクタから抜去される前にコンタクト(端子、接点)と相手コンタクト(相手端子、相手接点)との接触が解除されることによって、電気的接続を伴う嵌合動作がなされるように構成されている。
本ZIFコネクタは、相手コネクタに挿入するハウジングと、ハウジング内の支点を中心に相手コネクタと零挿抜力で挿抜される開位置(第1位置)と、相手コネクタに接続される閉位置(第2位置)との間を回動自在に設けられた圧接モジュールと、操作に応じて圧接モジュールを閉方向に付勢する圧接操作部材とを有している。
圧接モジュールは、ハウジングの支点を中心に開閉可能に取り付けられた支持板と、複数の並列した配線パターンを持ち、支持板上に取り付けられた配線基板と、配線基板上の先端側に取り付けられ、圧接操作部材によって圧接モジュールが閉方向に付勢されたときに相手コネクタのコンタクトに接触する弾性電極とを備えている。
弾性電極は、ゴム片状の弾性パッドと、ベースフィルム、配線基板の配線パターンに接続される複数の並列した接点パターンを持つFPCとから成っている。
よって、本ZIFコネクタは、低反発力の弾性電極を採用することにより多芯化に伴う接触圧の増加を低減し、安定接触を可能とした。また弾性電極を多段化する配線パターンと保持構造により、限られたスペースで多芯化多段化を可能とした。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
[ZIFコネクタ]
図1、図2(a)および(b)、図3(a)および(b)、ならびに図4(a)および(b)を参照すると、本発明の実施例によるZIFコネクタ10は、相手コネクタ50と協働して、相手コネクタ50の接続対象であるプローブカードPCと、ZIFコネクタ10の接続対象である図示しない半導体チップの検査装置とを、電気的に接続するためのコネクタシステムを構成する。
ZIFコネクタ10は、樹脂から成るハウジング20と、圧接モジュール(第1の圧接モジュール)30Aと、圧接操作部材としてのレバー付きシャフト40Aとを有している。
ハウジング20は、プローブカードPCの板面上に搭載された相手コネクタ50に嵌合する。
圧接モジュール30Aは、ハウジング20内に支点シャフト43を軸として相手コネクタ50に零挿抜力で挿抜される開位置と、相手コネクタ50に接続される閉位置との間を回動自在に設けられている。
ZIFコネクタ10と相手コネクタ50を接続する際に、レバー付きシャフト40Aは、ユーザによるレバー操作に応じてシャフトの押圧部401が圧接モジュール30Aに向かって回転することにより、圧接モジュール30Aを閉方向に付勢する。これにより、ZIFコネクタ10は、相手コネクタ50に対して電気的接続を伴う接触がなされる。ZIFコネクタ10と相手コネクタ50の接続を解除するレバー操作がユーザによってなされて後述するバネ44の付勢力によって圧接モジュール30Aが開かれるまで、接触は維持される。
ZIFコネクタ10はさらに、圧接モジュール(第2の圧接モジュール)30Bと、第2の圧接操作部材としてのレバー付きシャフト40Bと、後述するバネ44とを有している。
圧接モジュール30Bは、圧接モジュール30Aと対をなすようにハウジング20内に支点シャフト43を軸として相手コネクタ50に零挿抜力で挿抜される開位置と、相手コネクタ50に接続される閉位置との間を回動自在に設けられている。
レバー付きシャフト40Bは、ユーザのレバー操作に応じてシャフトの押圧部401が圧接モジュール30Bに向かって回転することにより、圧接モジュール30Bを閉方向に付勢する。これにより、ZIFコネクタ10は、相手コネクタ50に対して電気的接続を伴う接触がなされる。ZIFコネクタ10と相手コネクタ50の接続を解除するレバー操作がユーザによってなされて後述するバネ44の付勢力によって圧接モジュール30Bが開かれるまで、接触は維持される。
バネ44は、支点シャフト43を中心に、対の圧接モジュール30Aおよび30B間に取り付けられ、対の圧接モジュール30Aおよび30Bを常時開方向に付勢する。これによりZIFコネクタ10の相手コネクタ50に対する挿抜時には、対の圧接モジュール30Aおよび30Bが共に開位置(支点シャフト43を中心に、図中、下側が開いた姿勢)となることになり、挿抜力がほぼゼロとなる。
尚、本実施例においては、ZIFコネクタは、対の圧接モジュールを有しているが、単一の圧接モジュールを有するものであってもよい。
さらに図5(a)および(b)を参照すると、圧接モジュール30Aは、支持板31と、配線基板32と、弾性電極33とを備えている。尚、圧接モジュール30Bも同様の構造であるため、説明は省略する。
支持板31は、ハウジング20に支点シャフト43を軸として回動的に開閉可能に取り付けられている。
配線基板32は、いわゆる両面基板であり、それぞれ複数の並列した配線パターン321a、321bを持ち、支持板31上に取り付けられている。尚、符号32rは配線基板32の基端を示し、符号32dは配線基板32の先端を示している。
配線パターン321aは、接続対象である図示しない検査装置に接続するための基端321arから弾性電極33に対応する先端321adまで延びるように、配線基板32の第2板面(図5中、上面)上に形成されている。配線パターン321aの基端321arおよび先端321adはそれぞれ、ランド状になっている。一方、配線パターン321bは、接続対象である図示しない検査装置に接続するための配線基板32の第1板面(図5中、下面)上の基端321brから321bdまで、途中のスルーホールを経て、弾性電極33に対応する配線基板32の第2板面上の先端321bdまで延びるように、配線基板32の第1板面および第2板面に亘って形成されている。配線パターン321bの先端321bdおよび基端321brもそれぞれ、ランド状になっている。配線パターン321aと配線パターン321bとは、図5(b)から明らかなように、パターン並列方向において、交互に位置している。
弾性電極33は、配線基板32上の先端32d側に取り付けられ、図2(a)および(b)に示されたようにレバー付きシャフト40Aによって圧接モジュール30Aが閉方向(圧接モジュール30Aが開位置から閉位置になる方向)に付勢されたときに、相手コネクタ50のコンタクトを押圧して接触する。レバー付きシャフト40Aは、図3(b)から明らかなように、ユーザによるレバー操作に応じて、押圧部401が外方に位置するとき圧接モジュール30Aは開位置にあり、押圧部401が内方に位置するとき圧接モジュール30Aは閉位置にある。押圧部401は、支持板31および配線基板32を介して付勢するように構成されている。このためレバー付きシャフト40Aの押圧部による付勢点(力点)と、弾性電極33の相手コンタクトへの接触点(作用点)とが略一直線に揃っており、力点と作用点とが遠くずれている場合よりも安定接触が実現される。
さらに図6(a)〜(c)を参照すると、弾性電極33は、ベースフィルム331と、その上下面に接着されたゴム片またはゲル片状の弾性パッド332を包むFPC(Flexible Printed CableもしくはFlexible Printed Circuit board)333とから成っている。FPC333は、例えば厚4μmといった通常のFPCよりも薄いアラミドフィルム上にパターンが形成された両面FPCであり、弾性パッド332がない余地部336を備えている。FPC333はまた、配線基板32の配線パターン321a、321bに接続される複数の並列した接点パターン333a、333bを持っている。
接点パターン333aは、配線基板32の第2板面上の配線パターン321aの先端321ad(図5)に接続する基端333arからスルーホールを経て相手コネクタ50の相手コンタクトに対応する先端333adまで延びるように、FPC333の外側面333oおよび内側面333iに亘って形成されている。一方、接点パターン333bは、配線基板32の第2板面上の配線パターン321bの先端に接続する基端333brから相手コネクタ50の相手コンタクトに対応する先端333bdまで延びるように、FPC333の外側面333oに形成されている。接点パターン333aと接点パターン333bとは、図6(c)などから明らかなように、パターン並列方向において、交互に位置している。
さらに、圧接モジュール30Aは、図5(a)および(b)に示されるように、支持板31、配線基板32(第1段の配線基板)、および弾性電極33(第1段の弾性電極)に加え、絶縁性の中板36と、配線基板37(第2段の配線基板)と、弾性電極38(第2段の弾性電極)をも含んでいる。
第2段の配線基板37は、第1段の配線基板32よりも本ZIFコネクタと相手コネクタとの挿入方向上方へ階段状に構成されている。配線基板37も、いわゆる両面基板であり、図5(b)に示されるように、それぞれ複数の並列した配線パターン371a、371bを持っている。
尚、弾性電極ならびに配線基板の段数は、本実施例のごとく二段に限らず、三段以上であってもよい。
ここで、ZIFコネクタ10と図示しない検査装置との接続は、次のようにしてなされる。例えば、配線基板32、37の基端にスルーホールを設け、両板面の配線パターンを一方の面に集約させておき、図7(a)に示されるように検査装置に接続されたFPC90を配線基板32、37の一方の面にハンダ付けするか、FPC接続用ZIFコネクタを配線基板32、37の一方の面にハンダ付けしておくと共に検査装置に接続されたFPC90をFPC接続用ZIFコネクタを介して接続する。あるいは、ノイズ対策として、検査装置に複数の同軸ケーブルを接続しておき、図7(b)に示されるように、これら同軸ケーブル95を配線基板32、37にハンダ付けする。
ZIFコネクタ10は、次のようにして組み立てられる。まず、圧接モジュール30A、30Bを組み立てる。即ち、圧接モジュール30Aは、図5(b)のように、支持板31上に、配線基板32、弾性電極33、中板36、配線基板37、弾性電極38、および蓋板39を、位置決めダボ313に対応して位置決め孔部が形成された孔を用いて積層し、蓋板39の対の係合爪396を支持板31の両側部に係合させることにより、組み立てられる。また弾性電極33、弾性電極38および配線基板32、配線基板37のそれぞれを、中板36を介して、支持板31に機械的に保持すると共に、FPC333の接点パターンの配線基板32、配線基板37の配線パターンへの電気的接続を保持する。圧接モジュール30Bも、同様に組み立てられる。次に、2つのバネ44を挟んで支点部を組み合わせた圧接モジュール30Aおよび30Bをハウジング20内に位置させた状態で、支点シャフト43をハウジング20の孔に挿入する。次に、レバー付きシャフト40A、40Bをハウジング20に取り付ける。次いで、必要に応じて、図7(a)および(b)に示されるようにして、検査装置等との接続がなされる。
さらに図8(a)〜(d)を参照すると、ZIFコネクタ10に挿抜される相手コネクタ50であり、階段状を呈するインシュレータ51と、インシュレータ51に圧入され、ZIFコネクタ10の弾性電極33および弾性電極38の接点パターンに対応して複数の並列したコンタクト52a、52b、57a、および57bを備えている。コンタクト52aおよび57aは、上端がU字状に曲げられた棒状を呈している。一方、コンタクト52bおよび57bは、棒状を呈している。
尚、インシュレータ51の両側面には、図9に示されるように、案内リブ58が形成されている。一方、ZIFコネクタ10のハウジング20には、案内リブ58に対応して案内溝部28が形成されており、ZIFコネクタ10と相手コネクタ50との縦方向、横方向、および高さ方向の位置決めがなされる。
ZIFコネクタ10を相手コネクタ50に挿入した後、ユーザがレバー付きシャフト40A、40Bを操作することによって、ZIFコネクタ10と相手コネクタ50との電気的接続がなされると、図10(a)に示されるように、相手コネクタ50のコンタクト52aならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Aにおける弾性電極33の接点パターン333aおよび配線基板32の配線パターン321aを経る接続経路A1aと、相手コネクタ50のコンタクト57aならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Aにおける弾性電極38の接点パターン383aおよび配線基板37の配線パターン371aを経る接続経路A2aと、相手コネクタ50のコンタクト52aならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Bにおける弾性電極33の接点パターン333aおよび配線基板32の配線パターン321aを経る接続経路B1aと、相手コネクタ50のコンタクト57aならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Bにおける弾性電極38の接点パターン383aおよび配線基板37の配線パターン371aを経る接続経路B2aとがそれぞれ複数本構成される。
また、これら接続経路と交互に、図10(b)に示されるように、相手コネクタ50のコンタクト52bならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Aにおける弾性電極33の接点パターン333bおよび配線基板32の配線パターン321bを経る接続経路A1bと、相手コネクタ50のコンタクト57bならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Aにおける弾性電極38の接点パターン383bおよび配線基板37の配線パターン371bを経る接続経路A2bと、相手コネクタ50のコンタクト52bならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Bにおける弾性電極33の接点パターン333bおよび配線基板32の配線パターン321bを経る接続経路B1bと、相手コネクタ50のコンタクト57bならびにZIFコネクタ10の圧接モジュール30Bにおける弾性電極38の接点パターン383bおよび配線基板37の配線パターン371bを経る接続経路B2bとがそれぞれ複数本構成される。
10 ZIFコネクタ(コネクタ)
20 ハウジング
28 案内溝部
30A 圧接モジュール(第1の圧接モジュール)
30B 圧接モジュール(第2の圧接モジュール)
31 支持板
313 位置決めダボ
32 配線基板
32r 基端
32d 先端
321a、321b 配線パターン
321ar、321br 基端
321ad、321bd 先端
33、38 弾性電極
331、381 ベースフィルム
332、382 弾性パッド
333、383 FPC
333i、383i 基端
333o、383o 先端
333a、333b、383a、383b 接点パターン
333ar、333br、383ar、383br 基端
333ad、333bd、383ad、383bd 先端
336、386 余地部
36 中板
37 配線基板
371a、371b 配線パターン
39 蓋板
396 係合爪
40A レバー付きシャフト(圧接操作部材(第1の圧接操作部材))
40B レバー付きシャフト(圧接操作部材(第2の圧接操作部材))
401 押圧部
43 支点シャフト
44 バネ
50 相手コネクタ
51 インシュレータ
52a、52b、57a、57b コンタクト
58 案内リブ
90 FPC
95 同軸ケーブル
A1a、A2a、B1a、B2a、A1b、A2b、B1b、B2b 接続経路
PC プローブカード

Claims (8)

  1. 相手コネクタと係合するハウジングと、
    前記ハウジング内の支点を中心に前記相手コネクタに零挿抜力で挿抜される第1位置と、前記相手コネクタに接続される第2位置との間を回動自在に設けられた圧接モジュールと、
    操作に応じて前記圧接モジュールを前記第2位置に付勢する圧接操作部材とを有し、
    前記圧接モジュールは、
    支持板と、
    複数の並列した配線パターンを持ち、前記支持板上に取り付けられた配線基板と、
    前記配線基板上の先端側に取り付けられ、前記圧接操作部材によって前記圧接モジュールが前記第2位置に付勢されたときに前記相手コネクタの相手コンタクトに接触する弾性電極とを備え、
    前記弾性電極は、
    弾性パッドと、
    前記配線基板の前記配線パターンに接続された複数の並列した接点パターンを持つFPCとから成ることを特徴とするコネクタ。
  2. 前記圧接モジュールは、前記配線基板及び前記弾性電極を含む段を複数段有し、
    前記複数段のそれぞれは、順次階段状に形成される請求項1に記載のコネクタ。
  3. 隣り合う段それぞれの前記弾性電極の前記接点パターン同士は、パターン並列方向において交互に位置している請求項2に記載のコネクタ。
  4. 前記弾性電極の前記FPCは、余地部を備えており、
    前記圧接モジュールは、蓋板をさらに備えており、
    前記蓋板は、前記FPCの前記余地部を介して前記配線基板上に積層された状態で、前記支持板に係合することにより、前記弾性電極および前記配線基板を前記支持板に保持すると共に、前記FPCの前記接点パターンと前記配線基板の前記配線パターンとの接続を維持する請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコネクタ。
  5. 前記圧接操作部材は、レバー付きシャフトであり、レバーの回動操作に応じて、押圧部が回転することにより、前記圧接モジュールを付勢する請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコネクタ。
  6. 前記圧接モジュールを前記第1位置に付勢するバネをさらに有する請求項1乃至5のいずれか一項に記載のコネクタ。
  7. 前記圧接モジュールと対をなすように、前記ハウジング内の前記支点を中心に前記相手コネクタに零挿抜力で挿抜される第1位置と、前記相手コネクタに接続される第2位置との間を回動自在に設けられた第2の圧接モジュールと、
    操作に応じて前記第2の圧接モジュールを前記第2位置に付勢する第2の圧接操作部材とをさらに有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載のコネクタ。
  8. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のコネクタと、前記相手コネクタとを有することを特徴とするコネクタシステム。
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