JP2006338990A

JP2006338990A - コネクタ

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Publication number: JP2006338990A
Application number: JP2005161090A
Authority: JP
Inventors: Yuta Takimura; 雄太瀧村; Koichi Ishii; 浩一石井
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd; TDK Corp
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd; TDK Corp
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: JP4266372B2; US20060276064A1; US7252552B2

Abstract

【課題】特性インピーダンスを乱すことなく接続すること。
【解決手段】第１及び第２コンタクト２１，３１を保持しているハウジング４１と、回路基板５１とを有し、前記第１コンタクト２１は相手コネクタに接続する第１接触部２５と、前記回路基板５１に弾性接続する第１弾性接触部２７とを有し、前記第２コンタクト３１は前記接続対象物と接続する第２接触部３５と、前記回路基板５１と弾性接続する第２弾性接触部３７とを有し、前記回路基板５１には前記第１弾性接触部２７と接続する第１接続部５３と、前記第２弾性接触部３７と接続する第２接続部５５と、グランドパターン６１，６３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子素子を内蔵し相手コネクタと接続対象物とを接続するコネクタに関する。

従来技術１のコネクタとしては、ケーブル側コネクタとして相手側コネクタと嵌合するためのコンタクト、ケーブルが基板を介して電気的に接続されるコネクタが知られている。コンタクトは、基板のスルーホールに挿入されて半田により接続される。

従来技術２のコネクタとしては、ハイブリッド板を内蔵した終端用コネクタとして、相手側コネクタと嵌合するためのコンタクトと、ハイブリッド板を半田付けにて固定するコネクタが知られている。

特開２０００−２５２０２０号公報特許登録第２５２８７４０号公報

特許文献１，２では、内蔵された基板とコンタクトとは半田付け接続しているが、特性インピーダンスの制御が困難であり、インピーダンス不整合による信号劣化を招く恐れがある。特に、特許文献１の基板のスルーホールに半田により接続するものではインピーダンス劣化が顕著となる。

また、インピーダンス特性は、半田付け部分の形状や半田の量により変化してしまい、安定性に欠けるという問題がある。さらに、製造においては、半田付け工程が必要であるためコスト上昇の要因となるという問題がある。

それ故に、本発明の課題は、特性インピーダンスを乱すことなく接続することが可能となるコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、コネクタに増幅、減衰、フィルタリング、波形整形などの各種機能を付加することが可能なコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、省スペース化が図れ電気的特性が向上するコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、特性のばらつき発生も抑えることができ製造コストを低減できるコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、回路基板上に回路を形成する必要がなくなり、実装の省スペース化が図れるコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、コネクタに内蔵された回路基板が放射もしくは受ける電磁放射を抑制する効果を有するコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、コネクタを接続対象物に実装する際の半田付け工程における温度変化による回路基板が受ける影響が軽減されるコネクタを提供することにある。

さらに、本発明の他の課題は、回路基板の共振周波数を上げることができるコネクタを提供することにある。

本発明は、接続対象物に搭載されて用いられるコネクタにおいて、導電性の第１コンタクトと、導電性の第２コンタクトと、複数の前記第１及び第２コンタクトを保持している絶縁性のハウジングと、電子素子を搭載した回路基板とを有し、前記ハウジングは前記回路基板を収容し保持する収容部を有し、前記第１コンタクトは相手コネクタの相手コンタクトに接続する第１接触部と、前記回路基板に弾性接続する第１弾性接触部とを有し、前記第２コンタクトは前記接続対象物と接続する第２接触部と、前記回路基板と弾性接続する第２弾性接触部とを有し、前記回路基板は前記第１弾性接触部と接続するよう前記回路基板上に配置されている第１接続部と、第２弾性接触部と接続するよう前記第１接続部と対向して前記回路基板上に配置されている第２接続部と、前記回路基板上で前記第１及び第２接続部とを挟むように配設されたグランドパターンとを有することを特徴とするコネクタであることを最も主要な特徴とする。

本発明のコネクタによれば、ハウジングの収容部に収容される回路基板と第１及び第２コンタクトの第１及び第２弾性接触部を弾性接触させる構造であるため、特性インピーダンスを乱すことなく接続することが可能となる。

また、本発明のコネクタは、内蔵される回路基板上に各種の回路パターンを形成しておくことにより、コネクタに増幅、減衰、フィルタリング、波形整形などの各種機能を付加することが可能となる。

また、本発明のコネクタは、同一機能をコネクタが実装される機器の回路基板上に設けるよりも、省スペース化が図れ、電気的特性が向上するという利点がある。

また、本発明のコネクタは、第１及び第２接続部の形状も常に安定するため、特性のばらつき発生も抑えることができ製造コストを低減できる。

また、本発明のコネクタは、回路基板上に回路を形成する必要がなくなり、実装の省スペース化が図れる。

また、本発明のコネクタは、ハウジング及び第１及び第２コンタクトをシェル内に格納することにより、コネクタに内蔵された回路基板が放射もしくは受ける電磁放射を抑制する効果を有する。

また、本発明のコネクタは、コネクタを接続対象物に実装する際の半田付け工程における温度変化による回路基板が受ける影響が軽減される。

さらに、本発明のコネクタは、シェルに前記グランドパターンと接続するグランド接続部と、接続対象物のグランドパターンに接続する端子を有するので、低インピーダンスにて半田接続することによって、回路基板のグランドパターンと接続対象物のグランドパターン間が低インピーダンス・インダクタンスにて電気的に接続されるので、回路基板の共振周波数を上げることができる。

本発明のコネクタは、接続対象物に搭載されて用いられるコネクタにおいて、
導電性の第１コンタクトと、導電性の第２コンタクトと、複数の前記第１及び第２コンタクトを保持している絶縁性のハウジングと、電子素子を搭載した回路基板とを有し、
前記ハウジングは前記回路基板を収容し保持する収容部を有し、前記第１コンタクトは相手コネクタの相手コンタクトに接続する第１接触部と、前記回路基板に弾性接続する第１弾性接触部とを有し、前記第２コンタクトは前記接続対象物と接続する第２接触部と、前記回路基板と弾性接続する第２弾性接触部とを有し、前記回路基板は前記第１弾性接触部と接続するよう前記回路基板上に配置されている第１接続部と、第２弾性接触部と接続するよう前記第１接続部と対向して前記回路基板上に配置されている第２接続部と、前記回路基板上で前記第１及び第２接続部とを挟むように配設されたグランドパターンとを有することにより実現した。

以下、本発明に係るコネクタの実施例１を説明する。図１は、コネクタの外観形状を示している。図２は、図１に示したコネクタを縦方向に断面した状態を示している。

図１及び図２を参照して、コネクタは、導電性の第１コンタクト２１と、導電性の第２コンタクト３１と、複数の第１コンタクト２１及び複数の第２コンタクト３１を保持している絶縁性のハウジング４１と、ハウジング４１内に設けられている回路基板５１と、ハウジング４１を外側から覆っている金属製のシェル８１とを有している。

図３は、シェル８１を取り除いた状態で、ハウジング４１と第１及び第２コンタクト２１，３１とを示している。図４は、第１及び第２コンタクト２１，３１が回路基板５１に接続されている状態を示している。

図３及び図４をも参照して、第１コンタクト２１は、ハウジング４１に保持されている第１保持部２３（図４を参照）と、図示しない相手コネクタの相手コンタクトを嵌合方向（図１に示した矢印Ａ方向）へ移動することによって第１コンタクト２１に接続する第１接触部２５と、回路基板５１に弾性接続する第１弾性接触部２７とを有している。

第２コンタクト３１は、ハウジング４１の後壁部４６に圧入されて保持される第２保持部３３（図４を参照）と、コネクタを実装する接続対象物（図示せず）と接続する第２接触部３５と、回路基板５１と弾性接続する第２弾性接触部３７とを有している。

ハウジング４１は、図５にも示すように、互いに平行な一対の側壁部４２，４３と、一対の側壁部４２，４３の一方端間を接続している前壁部４５と、一対の側壁部４２，４３のもう一方端間を接続している後壁部４６と、前壁部４５の前面４５ａから嵌合方向Ａとは逆向きの離脱方向へ延びている平板形状の嵌合部４７と、一対の側壁部４２，４３かつ前壁部４５の前面４５ａから離脱方向へ延びている一対の枠部４８，４９とを有している。

したがって、ハウジング４1には、一対の側壁部４２，４３、前壁部４５及び後壁部４６によって回路基板５１を収容し保持する中空形状の収容部４１ａが形成されている。一方の側壁部４２の内側面には、図５に示したように、回路基板５１を収容部４１ａへガイドするために、嵌合方向Ａ及び離脱方向へ長いガイド溝４２ａが形成されている。なお、図示しないが、もう一方の側壁部４３の内側面にも嵌合方向Ａ及び離脱方向へガイド溝（図示せず）が形成されている。

嵌合部４７には、前壁部４５を貫通するように複数の第１溝部４７ａが形成されている。第１溝部４７ａには、第１コンタクト２１の第１接触部２５が一対一に位置している。第１コンタクト２１の保持部２３は、前壁部４５に保持されている。

枠部４８，４９は、前壁部４５の前面４５ａから嵌合方向Ａへ延びている板状の基板部４５ｄに接続している。基板部４５ｄには、嵌合方向Ａの端辺から離脱方向へ切り欠き部４５ｆが形成されている。さらに、前壁部４５には、基板部４５ａ上から収容部４１ａへ貫通している圧入穴４５ｈが形成されている。

後壁部４６には、回路基板５１を収容部４１ａへ挿入して収容するための開口部４６ａが形成されている。開口部４６ａの上面には、複数の第２溝部４６ｃが形成されている。第２溝部４６ｃには、第２コンタクト３１の第２弾性接触部３７が一対一に位置している。

回路基板５１は、図６にも示すように、回路基板５１の表面に配置されている第１接続部（導電性パッド）５３と、第１接続部５３と対向して回路基板５１の表面に配置されている第２接続部（導電性パッド）５５と、第１接続部５３に接続している第１回路パターン５７と、第２接続部５５に接続している第２回路パターン５９と、回路基板５１の表裏面に跨って配設されている一対のグランドパターン６１，６３とを有する。

第１接続部５３は、第１コンタクト２１の第１弾性接触部２７と接続するように回路基板５１の表面に配置されている。第２接続部５５は、第２コンタクト３１の第２弾性接触部３７と接続するように回路基板５１の表面に配置されている。第１及び第２回路パターン５７，５９は、回路基板５１上に実装される複数の電子素子７１に接続するように第１及び第２接続部５３，５５に接続している。なお、複数の電子素子７１を実装した回路基板５１は、回路基板モジュールとも呼ばれている。

グランドパターン６１，６３は、図７にも示すように、回路基板５１の表面で第１及び第２接続部５３，５５を挟むようにかつ第１及び第２接続部５３，５５に間隔をもって回路基板５１の表面の両側に配設されている。

図８は、電子素子７１を抵抗素子もしくはインダクタンス素子とした場合である。電子素子７１の表面の前後には電極７３が設けられている。電極７３は半田７５により第１及び第２回路パターン５７，５９に接続されている。この場合、第１接続部５３と第２接続部５５間には、抵抗（この場合、減衰機能）７１ａもしくはインダクタンス（この場合、ローパスフィルタ機能）７１ｂが直列に挿入されたことになる。

図９は、電子素子７１を３端子コンデンサとした場合である。電子素子７１の表面の前後には電極７３，７４が設けられており、電子素子７１の一方の側面には電極７６が設けられている。電極７３，７４，７６は、半田７５，７７により第１及び第２回路パターン５７，５９及びグランドパターン６３に接続される。第１接続部５３と第２接続部５５間には、コンデンサ（この場合、ローパスフィルタ機能）７９が並列に挿入されたことになる。

なお、電子素子７１の種類、回路パターン５７、５９は、第１及び第２コンタクト２１，３１間に形成したい回路機能により適宜選択して形成する。

シェル８１は、図１０乃至図１３にも示すように、上板部８１ａと、上板部８１ａに対向している底板部８１ｂと、上板部８１ａ及び底板部８１ｂを接続している一対の側板部８１ｃ，８１ｄとを有している。

シェル８１には、回路基板５１のグランドパターン６１，６３のそれぞれに接続するようにハウジング４１の一対の側壁部４２，４３に形成されているハウジング穴部４３ｎに入り込んでいる一対のグランド接続部８３と、圧入端子部８５と、接続対象物としての実装回路基板９１に形成されているスルーホール９３に半田によって接続するグランド接続端子部８７，８８とが形成されている。

グランド接続部８３は、一方の側板部８１ｃのから側板部８１ｃに形成されている切り欠き部８１ｊを通して側板部８１ｃの内側へ曲げられている腕部８３ａと、回路基板５１の裏面に形成されているグランドパターン６１，６３に接触するグランド接触部８３ｂとを有する。

シェル８１の離脱方向Ａ側には、シェル８１の上板部８１ａ、底板部８１ｂ、上板部８１ａ及び底板部８１ｂを接続している一対の側板部８１ｃ，８１ｄによってシェル嵌合部８２が形成されている。また、上板部８１ａ及び底板部８１ｂには、相手コネクタの相手シェル（図示せず）に接触する複数のシェル弾性接触部８１ｆが形成されている。シェル嵌合部８２には、相手コネクタの相手シェルが嵌合方向Ａで挿入され、相手シェルがシェル弾性接触部８１ｆに接触する。

シェル８１とハウジング４１とは、シェル８１に設けられた圧入端子部８５を、ハウジング４１に形成されている圧入穴４５ｈに圧入することによって組立て保持される。また、第２コンタクト３１の第２接触部３５は、実装回路基板９１の導電部に半田によって接続される。

シェル８１は、導電板をプレスにより打ち抜いた後に曲げ加工を施すことによって製作することができる。シェル８１をハウジング４１に組み付けると、シェル８１と回路基板５１のグランドパターン６１，６３とが、シェル８１の側面に設けられた幅広のグランド接続部８３の弾性により機械的にかつ電気的に接続される。

シェル８１と回路基板５１のグランドパターン６１，６３とは、シェル８１に設けられた幅広のグランド接続部８７を半田接続することにより電気的に接続する。これにより、回路基板５１のグランドパターン６１，６３と実装回路基板９１のグランド間は、低い接続インピーダンス、インダクタンスにより電気的に接続される。このため、図９にて説明したコンデンサ並列挿入回路（ローパスフィルタ機能）の場合、回路基板５１の共振周波数が高周波領域になり、グランドバウンスが低減される。また、フィルタとしての減衰効果が損なわれることなく良好な特性を得ることが可能となる。

ハウジング４１の収容部４１ａに挿入されて収容された回路基板５１の第１接続部５３と第１コンタクト２１の第１弾性接触部２７とは、特性インピーダンスを乱すことなく弾性接触する。また、ハウジング４１の収容部４１ａに挿入されて収容された回路基板５１の第２接続部５５と第２コンタクト３１の第２弾性接触部３７とは、特性インピーダンスを乱すことなく弾性接触する。

なお、第１コンタクト２１と回路基板５１との接続は、第１弾性接触部２７の弾性により機械的、電気的接続が達成される。第２コンタクト３１と回路基板５１の接続は、第２弾性接触部３７の弾性により機械的、電気的に接続される。

なお、第１コンタクト２１もしくは第２コンタクト３１と回路基板５１との接続を半田接続とした場合には、半田の量や形状により特性インピーダンスが変動してしまい特性を安定させることが困難となり、半田付け工程によるコスト上昇を招く。

シェル８１は、回路基板５１から放射もしくは受ける電磁波を抑制し、また、コネクタを実装回路基板９１に実装する際の半田付け工程における温度変化により回路基板５１が受ける影響を軽減する。

また、コネクタは、シェル８１に回路基板５１のグランドパターン６１，６３と接続するグランド接続部８３と、実装回路基板９１のグランドパターンに接続するグランド接続端子部８７，８８とを有することから、低インピーダンスにて半田接続することによって、回路基板５１のグランドパターン６１，６３と実装回路基板９１のグランドパターン（図示せず）間が低インピーダンス・インダクタンスにて電気的に接続されるので回路基板５１の共振周波数を上げることができる。

本発明のコネクタは、ＵＳＢ（Universal Serial Bas）のようなハイブリッド板内装の小型コネクタとしての用途にも適用できる。

本発明に係るコネクタを示す斜視図である。（実施例１）図１に示したコネクタのII-II線断面図である。図１に示したシェルを除いた状態のコネクタを示す斜視図である。図２に示したコネクタの第１コンタクト及び第２コンタクトを回路基板に接続した状態を示す斜視図である。図２に示したコネクタのハウジングのみを示した断面斜視図である。図１に示した回路基板と回路基板上に実装した電子素子を示す斜視図である。図６に示した回路基板を裏側から見た斜視図である。図２に示した回路基板の具体例を説明するための斜視図である。図２に示した回路基板の具体例を説明するための斜視図である。図１に示したコネクタのX-X線断面図である。図１に示したコネクタの側面図である。図１に示したシェルの縦断面斜視図である。図１２に示したシェルと回路基板との接続関係を示す断面斜視図である。

符号の説明

２１第１コンタクト
２５第１接触部
２７第１弾性接触部
３１第２コンタクト
３５第２接触部
３７第２弾性接触部
４１ハウジング
４１ａ収容部
５１回路基板
５３第１接続部
５５第２接続部
５７，５９回路パターン
６１，６３グランドパターン
７１電子素子
８１シェル
８３グランド接続部
８５圧入端子部
８７グランド接続端子部
９１接続対象物（実装回路基板）

Claims

接続対象物に搭載されて用いられるコネクタにおいて、
導電性の第１コンタクトと、導電性の第２コンタクトと、複数の前記第１及び第２コンタクトを保持している絶縁性のハウジングと、電子素子を搭載した回路基板とを有し、
前記ハウジングは前記回路基板を収容し保持する収容部を有し、
前記第１コンタクトは相手コネクタの相手コンタクトに接続する第１接触部と、前記回路基板に弾性接続する第１弾性接触部とを有し、
前記第２コンタクトは前記接続対象物と接続する第２接触部と、前記回路基板と弾性接続する第２弾性接触部とを有し、
前記回路基板は前記第１弾性接触部と接続するよう前記回路基板上に配置されている第１接続部と、第２弾性接触部と接続するよう前記第１接続部と対向して前記回路基板上に配置されている第２接続部と、前記回路基板上で前記第１及び第２接続部とを挟むように配設されたグランドパターンとを有することを特徴とするコネクタ。
請求項１記載のコネクタにおいて、前記ハウジングを覆う導電性のシェルをさらに有し、該シェルは前記グランドパターンと接続するグランド接続部と、前記ハウジングの溝部に圧入する圧入端子部とを有することを特徴とするコネクタ。