JP2006237135A

JP2006237135A - フィルタ内蔵型コネクタ

Info

Publication number: JP2006237135A
Application number: JP2005047184A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kobayashi; 一三小林; Hisao Tomonari; 寿緒友成; Takeshi Okumura; 武史奥村; Toshihiro Kuroshima; 敏浩黒嶋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】部品点数が少なく、信号伝達特性が変化せず、抵抗値が小さく、信頼性の高いフィルタ内蔵型コネクタの提供。
【解決手段】フィルタ内蔵型コネクタ１の樹脂ケース２０には、４本のコネクタピン３１、３２、３３等が固定されており、このうちの２本３２、３３は樹脂ケース２０内において分断されている。当該分断位置には、コモンモードチョークコイル１０１が設けられている。コモンモードチョークコイル１０１の２本の導線の一端、他端は、それそれコモンモードチョークコイルの４つの電極に1つずつ継線されている。４つの電極は、分断されたコネクタピン３２の一方の端部と、コネクタピン３３の一方の端部３３Ｃと、コネクタピン３２の他方の端部と、コネクタピン３３の他方の端部３３Ｄとにそれぞれ１つずつ導電性樹脂を介して電気的に接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明はフィルタ内蔵型コネクタに関し、特にコネクタ内にノイズを除去するためのフィルタを内蔵するフィルタ内蔵型コネクタに関する。

ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＤＶＩ等の高速デジタル信号伝送に用いられるコネクタとしては、ノイズを除去するためのフィルタたるコモンモードチョークコイルを内蔵する構成のフィルタ内蔵型コネクタが従来より知られている。

この構成のコネクタは、例えば特開２００２−１９０４１２号公報（特許文献１）に記載されており、樹脂ケースと、樹脂ケースに固定された４本のコネクタピンと、２本の導線が巻回されてなるコモンモードチョークコイルと、基板とを備えている。４本のコネクタピンは平行に配置されており、そのうちの２本には、これらをまたぐようにして基板が載置されている。基板は４つの接続パターンを有しており、そのうちの２つは当該２本のコネクタピンに電気的に接続され、残りの２つは作動信号コードにそれぞれ電気的に接続されている。

コモンモードチョークコイルは４つの電極を有しており、コモンモードチョークコイルの２本導線の一端と他端とがそれぞれ電極に１つずつ継線されている。コモンモードチョークコイルは基板上に載置されており、コネクタピンに接続された２つの接続パターンには、コモンモードチョークコイルの２本の導線の一端が継線されたコモンモードチョークコイルの電極が、それぞれ電気的に接続されている。また、作動信号コードに接続されている２つの接続パターンには、コモンモードチョークコイルの２本の導線の他端が継線されたコモンモードチョークコイルの電極が、それぞれ電気的に接続されている。このように作動信号コードにコモンモードチョークコイルが電気的に接続されていることにより、作動信号中のノイズを除去することができる。
特開２００２−１９０４１２号公報

しかし、上述のフィルタ内蔵型コネクタでは、基板を備えているため部品点数が多くなり、製造コストが高くなっていた。また基板は、それ自体がＣ成分（静電容量）を有しているため、信号伝達特性が変化してしまうという問題が生じていた。

また、コモンモードチョークコイルが、基板を介してコネクタピン、作動信号コードにそれぞれ電気的に接続されているため、コネクタピンと基板の接続パターンとの間の接続点、接続パターンとコモンモードチョークコイルとの間の接続点、接続パターンと作動信号コードとの間の接続点、といった具合に接続点が多く、接続点において抵抗が発生するため全体として抵抗値が増加し、また、製品の信頼性が低下していた。

そこで、本発明は、部品点数が少なく、信号伝達特性が変化せず、抵抗値が小さく、信頼性の高いフィルタ内蔵型コネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は樹脂ケースと、該樹脂ケースに固定された少なくとも１本のコネクタピンと、コアと、該コアに巻回された少なくとも１本の導線と、該導線の一端が継線される第１電極と該導線の他端が継線される第２電極とを有するコイル部品とを備えるフィルタ内蔵型コネクタを提供している。

該コネクタピンの少なくとも１本は分断され、分断された該コネクタピンの一方には該第１電極が電気的に接続され、分断された該コネクタピンの他方には該第２電極が電気的に接続されている。

コネクタピンの少なくとも１本は分断され、分断されたコネクタピンの一方には第１電極が電気的に接続され、分断されたコネクタピンの他方には第２電極が電気的に接続されているため、基板等を介してコネクタピンにコイル部品を接続させずに済み、部品点数を少なくすることができる。また、信号伝達特性を変化させずに済み、抵抗値を小さくすることができ、信頼性を高めることができる。

ここで、該コネクタピンと該第１電極、該第２電極は、それぞれ金メッキされ導電性樹脂を介して互いに電気的に接続されていることが好ましい。

コネクタピンと第１電極、第２電極は、それぞれ金メッキされ導電性樹脂を介して互いに電気的に接続されているため、導電性樹脂と第１電極、第２電極との界面が酸化することを防止することができる。また、ユーザがリフロー等によりフィルタ内蔵型コネクタを基板に半田付けする際に高温になった場合であっても、コネクタピンと第１電極、第２電極との電気的接続を確実に維持することができ、高温性に優れたフィルタ内蔵型コネクタとすることができる。

また、該コイル部品は、該コアに複数の該導線が巻回されたコモンモードチョークコイルであることが好ましい。該第１電極と該第２電極よりなる一組の電極が該導線の数に対応して複数組設けられている。該導線の本数と同数の該コネクタピンは分断され、分断された該コネクタピンの一方には該第１電極がそれぞれ電気的に接続され、分割された該コネクタピンの他方には該第２電極がそれぞれ電気的に接続されている。

導線の本数と同数のコネクタピンは分断され、分断されたコネクタピンの一方には第１電極がそれぞれ電気的に接続され、分割されたコネクタピンの他方には第２電極がそれぞれ電気的に接続されているため、基板等を介してコネクタピンにコモンモードチョークコイルを接続させずに済み、部品点数を少なくすることができる。また、信号伝達特性を変化させずに済み、抵抗値を小さくすることができ、信頼性を高めることができる。

以上により、部品点数が少なく、信号伝達特性が変化せず、抵抗値が小さく、信頼性の高いフィルタ内蔵型コネクタを提供することができる。

本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタについて図１〜図８を参照しながら説明する。図１に示されるように、本実施の形態によりフィルタ内蔵型コネクタ１は、具体的にはパソコン等の機器の側のＵＳＢ用のコネクタであり、機器内部の図示せぬ基板上に載置固定される。フィルタ内蔵型コネクタ１は、金属ケース１０と、樹脂ケース２０と、４本のコネクタピン３１〜３４と、コイル部品たるコモンモードチョークコイル１０１（図４等）とを備えている。

金属ケース１０は、図１に示されるように、外形が略四角柱形状の筒状をなしており、その内部に後述の樹脂ケース２０の一部を収容する。金属ケース１０の軸方向の一端に位置する開口部１０Ａは、パソコン等の機器の外枠から機器の外方へ開口するケーブル側コネクタ差込口をなしており、他端に位置する開口部１０Ｂには、金属ケース１０に収容される樹脂ケース２０の一部が挿入されている。略四角柱形状の筒状をなす金属ケース１０の一の側面、即ち、図１に示される金属ケース１０の上面には、一対の係合部１０Ｃ、１０Ｃが突出して設けられており、一対の係合部１０Ｃ、１０Ｃが図示せぬ基板に形成された穴部等に係合することにより、フィルタ内蔵型コネクタ１が図示せぬ基板上に固定されるように構成されている。

樹脂ケース２０は、図２に示されるように略コの字形状をなしており、上壁２１と、下壁２２と、上壁２１と下壁２２とを連結する側壁部２３とを備えている。下壁２２及び側壁部２３は、図１に示されるように金属ケース１０の他端に位置する開口部１０Ｂから挿入されて、金属ケース１０内に収容されている。４本のコネクタピン３１〜３４は、図４等に示されるように略Ｌ字形状をなしており、底面部３１Ａ〜３４Ａと底面部３１Ａ〜３４Ａよりも短い側面部３１Ｂ〜３４Ｂとを備える。４本のコネクタピン３１〜３４の底面部３１Ａ〜３４Ａは、上壁２１及び下壁２２が延出している樹脂ケース２０の側壁部２３の一方の側２３Ａに対する他方の側２３Ｂ（図４等）から、当該一方の側２３Ａへ向けてそれぞれ樹脂ケース２０の側壁部２３を貫通している。そして、上壁２１に対向する下壁２２に形成された４本の溝部に嵌合した状態で下壁２２に沿って側壁部２３から離間する方向へ互いに平行に延出しており、樹脂ケース２０に固定されている。

４本のコネクタピン３１〜３４の側面部３１Ｂ〜３４Ｂは、図４等に示されるように、底面部３１Ａ〜３４Ａに対して略垂直に延出している。そして、樹脂ケース２０の側壁部２３の他方の側２３Ｂに沿って樹脂ケース２０の上壁２１の位置へと至り、更に延出し、図１に示されるように、樹脂ケース２０の上方へそれぞれ突出している。この突出している部分は、フィルタ内蔵型コネクタ１が図示せぬ基板上に載置固定されたときに、図示せぬ基板の導電パターンに電気的に接続される。

平行に配置された４本のコネクタピン３１〜３４のうちの内側の２本、即ち作動信号線に相当するコネクタピン３２、３３は、図３、図４に示されるように、樹脂ケース２０の側壁部２３の内部において分断されている。

樹脂ケース２０の一部であって作動信号線に相当するコネクタピン３２、３３が分断されている位置には、図４に示されるように、側壁部２３を通って上壁２１から下壁２２に至るまで貫通する貫通孔２０ａが形成されている。分断されたコネクタピン３２、３３の一方の端部３２Ｃ、３３Ｃと、他方の端部３２Ｄ、３３Ｄは、それぞれ貫通孔２０ａ内に突出しており、当該一方の端部３２Ｃ、３３Ｃと他方の端部３２Ｄ、３３Ｄとをまたぐようにしてコイル部品たるコモンモードチョークコイル１０１が設けられている。コモンモードチョークコイル１０１は、貫通孔２０ａを通して樹脂ケース２０内に挿入され、当該一方の端部３２Ｃ、３３Ｃと他方の端部３２Ｄ、３３Ｄとに当接する位置に配置される。

コモンモードチョークコイル１０１は、図５に示されるように、ドラムタイプの磁気コア１０２と略長方形の板状コア１０３を備え、これら磁気コア１０２と板状コア１０３とはフェライト等の磁性粉体が圧縮、焼結等過程を経て成形され、磁気コア１０２と板状コア１０３とにおいて、図８に示されるように閉磁路Ｇを形成するように構成されている。図６に示されるように、磁気コア１０２は長手方向に直交する断面が略長方形の巻芯部１０５と、巻芯部１０５の長手方向両端に設けられ、略同一形状の一対の鍔部１０４、１０４より構成され、巻芯部１０５には２本の導線１０６Ａ、導線１０６Ｂが巻回されている。これら導線１０６Ａ、導線１０６Ｂはバイファイラ巻きされている。

以下、鍔部１０４については略同一形状であるため、特に明記しない限り、片側のみで説明する。但し、符号については、説明の便宜上、磁気コア１０２の長手方向中央点を中心とした点対称の位置にある部材について同一の符号とした。従って実際には、一方の鍔部１０４の電極１０７Ｂに継線されている導線１０６Ｂは、他方の鍔部１０４の電極１０７Ａに継線されている導線１０６Ａと繋がっている。同様に、一方の鍔部１０４の電極１０７Ａに継線されている導線１０６Ａは、他方の鍔部１０４の電極１０７Ｂに継線されている導線１０６Ｂと繋がっている。

鍔部１０４は略直方体であり、頂面１０４Ａと、頂面１０４Ａに連なる側面１０４Ｂと、巻芯部１０５との連結面であって側面１０４Ｂの裏面である側面１０４Ｃと、側面１０４Ｂと側面１０４Ｃとを連結する側面１０４Ｄ及び側面１０４Ｅと、頂面１０４Ａの反対面である裏面１０４Ｆとにより構成される。

鍔部１０４には、図６に示すように、頂面１０４Ａ、側面１０４Ｂ及び裏面１０４Ｆに跨って、頂面１０４Ａ、側面１０４Ｂ及び裏面１０４Ｆと、側面１０４Ｄとの接続位置の近傍側端部に電極１０７Ａが形成され、同じく頂面１０４Ａ、側面１０４Ｂ及び裏面１０４Ｆに跨って、頂面１０４Ａ、側面１０４Ｂ及び裏面１０４Ｆと、側面１０４Ｅとの接続位置の近傍に電極１０７Ｂが形成されている。これら電極１０７Ａ及び電極１０７Ｂは、鍔部１０４の表面にメッキ等されることにより形成されている。電極１０７Ａ、１０７Ｂは、第１電極、第２電極に相当する。

電極１０７Ａ及び電極１０７Ｂのメッキ等については、より詳細には下地電極として焼付けによりＡｇが５〜１０μｍの厚さで形成され、その上に電気めっきによりＮｉが０．５〜２．０μｍの厚さで形成され、最外部電極としてめっきによりＡｕが０．５〜１．０μｍの厚さで形成されている。電極の最外部をＡｕめっき処理により形成したため、使用環境下において酸化等で劣化することもなく、安定した品質を維持することができる。

導線１０６Ａ、導線１０６Ｂは、図６に示されるように、巻芯部１０５と鍔部１０４との結合部付近より引き出されて、それぞれ巻線引出部１０６Ａ−１、巻線引出部１０６Ｂ−１を形成する。導線１０６Ａ、導線１０６Ｂは、側面１０４Ｃ−１に沿って頂面１０４Ａ方向に引き出されており、頂面１０４Ａと側面１０４Ｃとの交差個所で頂面１０４Ａに沿うように折り曲げられている。頂面１０４Ａ上では、導線１０６Ａ、導線１０６Ｂがそれぞれ電極１０７Ａ、電極１０７Ｂに機械的及び電気的に熱圧着されて継線されている。

板状コア１０３は、図８に示されるように、それぞれの鍔部１０４、１０４のそれぞれの頂面１０４Ａ、１０４Ａ上に、略平面より構成される下面１０３Ｂが当接して、これら鍔部１０４、１０４に跨って板状コア１０３が固定される。この板状コア１０３は、略平面の下面１０３Ｂの両端部がそれぞれの頂面１０４Ａ、１０４Ａ上に樹脂により固着され、また、下面１０３Ｂ、巻芯部１０５の上面１０５Ａ及び一対の側壁１０４Ｃ−１で囲まれる隙間全体にも樹脂が充填され樹脂層１０８が形成される。

下面１０３Ｂと上面１０５Ａとの隙間には、図６に示されるように、巻芯部１０５に巻回された導線１０６Ａ、導線１０６Ｂと、巻芯部１０５より電極１０７Ａ、電極１０７Ｂへ引き出された巻線引出部１０６Ａ−１、巻線引出部１０６Ｂ−１（図６）とが位置するため、これら導線１０６Ａ、導線１０６Ｂと巻線引出部１０６Ａ−１、巻線引出部１０６Ｂ−１とは図８に示される樹脂層１０８に内蔵され、固定された状態になる。

このような構成のコモンモードチョークコイル１０１を用いたため、小型で比較的高いインダクタンスを得ることができ、所望の特性インピーダンスに調整し易くすることができる。

板状コア１０３が対向している電極１０７Ａ、電極１０７Ｂの一方の側に対向する他方の側は、図４等に示されるように、分断された２本のコネクタピン３２、３３の一方の端部３２Ｃ、３３Ｃと、他方の端部３２Ｄ、３３Ｄとにそれぞれ１つずつ電気的に接続されている。より具体的には、一方の端部３２Ｃにコモンモードチョークコイル１０１の電極１０７Ｂが接続され、一方の端部３３Ｃにコモンモードチョークコイル１０１の電極１０７Ａが接続される。また、他方の端部３２Ｄにコモンモードチョークコイル１０１の電極１０７Ａが接続され、一方の端部３３Ｄにコモンモードチョークコイル１０１の電極１０７Ｂが接続される。

この接続は導電性樹脂を介してなされており、ユーザがいわゆるリフローする際にフィルタ内蔵型コネクタ１が高温下にさらされた場合であっても、導電性樹脂が溶融せず電気的接続が解除されずに確実に維持されるように構成されている。このため、接続の信頼性を高くすることができ、パソコンやテレビ、ゲーム機、ＯＡ・ＦＡ機器等の電子機器のコネクタ部として、フィルタ内蔵型コネクタ１を用いることができる。

上述のように、２本のコネクタピン３２、３３が分断され、分断された位置３２Ｃ、３２Ｄ、３３Ｃ、３３Ｄにコモンモードチョークコイル１０１が接続されているため、図示せぬ基板等を介してコネクタピン３２、３３にコモンモードチョークコイル１０１を接続させずに済み、部品点数を少なくすることができ、信号伝達特性を変化させずに済む。また、抵抗値を小さくすることができ、信頼性を高めることができる。

本発明によるフィルタ内蔵型コネクタは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、コモンモードチョークコイル１０１は、本実施の形態による構成のものに限定されない。例えば、分断された２本のコネクタピン３２、３３に電気的に接続されるコモンモードチョークコイルの接続位置が、磁気コアの電極と磁気コアの導線との継線位置であるような構成であってもよい。

また、２本の導線１０６Ａ、１０６Ｂが巻回されたコモンモードチョークコイル１０１が用いられたが、導線の本数はこれに限定されない。例えば、平行に４本並べられたＵＳＢのコネクタピンの一番端のアースピン（ＧＮＤ）が分断され、当該分断されたアースピンの一方と他方とに、１本の導線がコアに巻回された構成のコイル部品の電極がそれぞれ１つずつ接続されてもよい。この構成により、アースピンを介して浸入するノイズを除去することができる。

また、ＵＳＢ用のフィルタ内蔵型コネクタ１としたが、これに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＤＶＩ等用としてもよい。また、パソコン等の機器側のコネクタとしてのフィルタ内蔵型コネクタ１としたが、ケーブルの一端に設けられるコネクタとしてのフィルタ内蔵型コネクタとしてもよい。また、コネクタは、オス側であってもよくメス側であってもよい。

また、樹脂ケース２０には貫通孔２０ａが設けられていたが、貫通孔ではなく、上壁から側壁部内の分断された２本のコネクタピンの位置に至るまで形成された凹部であってもよい。凹部へコモンモードチョークコイル１０１を挿入して、分断されたコネクタピンの一方の端部と他方の端部とに当接する位置に配置することができる。

また、頂面４Ａ上では、導線６Ａ、導線６Ｂがそれぞれ電極７Ａ、電極７Ｂに熱圧着により継線されていたが、これに限定されない。例えば、超音波により接続してもよい。

また、導電ペーストに代えて半田付けにより分断されたコネクタピン３１〜３４とコモンモードチョークコイル１０１の電極とを電気的に接続してもよい。

本発明のフィルタ内蔵型コネクタは、パソコンやテレビ、ゲーム機、ＯＡ・ＦＡ機器等の電子機器において使用される高速デジタル信号伝送の、ノイズが伝播するコネクタの分野等において特に有用である。

本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタを示す斜視図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタの樹脂ケースを示す斜視図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタの樹脂ケースを示す平面図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタの樹脂ケースを示す断面図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタのコモンモードチョークコイルを示す斜視図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタのコモンモードチョークコイルの磁気コア及び導線を示す斜視図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタのコモンモードチョークコイルの磁気コアの長手方向断面図。本発明の実施の形態によるフィルタ内蔵型コネクタのコモンモードチョークコイルの長手方向断面図。

符号の説明

１フィルタ内蔵型コネクタ
２０樹脂ケース
３１、３２、３３、３４コネクタピン
１０１コモンモードチョークコイル
１０２磁気コア
１０６Ａ、１０６Ｂ導線
１０７Ａ、１０７Ｂ電極

Claims

樹脂ケースと、
該樹脂ケースに固定された少なくとも１本のコネクタピンと、
コアと、該コアに巻回された少なくとも１本の導線と、該導線の一端が継線される第１電極と該導線の他端が継線される第２電極とを有するコイル部品とを備え、
該コネクタピンの少なくとも１本は分断され、分断された該コネクタピンの一方には該第１電極が電気的に接続され、分断された該コネクタピンの他方には該第２電極が電気的に接続されていることを特徴とするフィルタ内蔵型コネクタ。
該コネクタピンと該第１電極、該第２電極は、それぞれ金メッキされ導電性樹脂を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のフィルタ内蔵型コネクタ。
該コイル部品は、該コアに複数の該導線が巻回されたコモンモードチョークコイルであり、該第１電極と該第２電極よりなる一組の電極が該導線の数に対応して複数組設けられ、該導線の本数と同数の該コネクタピンは分断され、分断された該コネクタピンの一方には該第１電極がそれぞれ電気的に接続され、分割された該コネクタピンの他方には該第２電極がそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフィルタ内蔵型コネクタ。