JP2007035587A

JP2007035587A - コネクタ

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Publication number: JP2007035587A
Application number: JP2005221252A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kuroda; 桂治黒田; Hirotomo Miyamoto; 大智宮本; Takashi Tsutsui; 隆史筒井
Original assignee: JST Mfg Co Ltd
Current assignee: JST Mfg Co Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP4684789B2

Abstract

【課題】プリント基板の強度低下を抑制できると共に、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制することができるコネクタを提供する。
【解決手段】コネクタ１０は、プリント基板１１の表面上に載置された状態で固定されており、ハウジング１２とシールド１３とコンタクト１４とを備えると共に、ハウジング１２の前壁１２ｄには開口部１７が形成されている。シールド１３は、ハウジング１２の後壁１２ｅに支持されており、筒状部２１と包囲部Ｈとを有している。また、シールド１３内には前記コンタクト１４が配設されており、該コンタクト１４には端子部２４とリード部２５が形成されている。そして、コンタクト１４のうち前記包囲部Ｈに包囲されるリード部２５には、該リード部２５における他の部分よりも幅広となる幅広部２７が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に実装されるコネクタに関する。

一般に、この種のコネクタには、プリント基板に形成された切欠き部に一部が嵌入された状態で固定されるオフセットタイプのコネクタと、プリント基板上の所定位置に載置された状態で固定されるオンボードタイプのコネクタとがある。オフセットタイプのコネクタを使用する場合には、例えば特許文献１に記載されるように、切欠き部をプリント基板に形成するため、該プリント基板の強度が低下してしまうという実情がある。その一方、オンボードタイプのコネクタを使用する場合は、切欠き部をプリント基板に形成する必要がないため、プリント基板の強度が低下することもない。そこで、近時は、プリント基板に切欠き部を形成する必要がないオンボードタイプのコネクタが注目されている。
特開２００１−３１９７４１号公報（図２）

ところで、オフセットタイプ及びオンボードタイプの各コネクタは、絶縁材料からなるハウジングと、導電材料からなるコンタクトを備えている。このコンタクトは、その中途から一端側がハウジング内においてプラグ側との接点となる端子部とされる一方、その中途から他端側がハウジング外においてプリント基板側に向けて延びるリード部とされている。そして、通常、端子部はハウジング内をプラグの挿入方向に沿って延びるように配置されると共に、リード部はハウジング外において前記端子部とプリント基板との距離間隔を解消すべく必要に応じてプリント基板側に曲げ変形されるようになっている。

そのため、オンボードタイプのコネクタの場合は、プリント基板の切欠き部に一部が嵌入されるオフセットタイプのコネクタの場合よりも、前記端子部とプリント基板との距離間隔が広くなることから、プリント基板側に曲げ変形されて延びるリード部の部分が長くなる。また、このリード部の部分は、プリント基板側に向けて曲げ変形させる必要があることから、通常、前記端子部に比して幅狭となるように形成されている。したがって、オンボードタイプのコネクタでは、コンタクトにおけるリード部のインピーダンスが端子部のインピーダンスに比して小さくなってしまい、インピーダンス特性の不整合が発生することがあった。すなわち、オンボードタイプのコネクタにプリント基板側から高周波の電流（交流電流）が供給された場合には、リード部にて交流電流（信号）がプリント基板側に反射してしまい、その結果、供給された交流電流の波形が大きく乱れてしまうという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、プリント基板の強度低下を抑制できると共に、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制できる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に記載の発明は、プリント基板上の所定位置に載置された状態で固定されるコネクタであって、絶縁性のハウジングと、導電性のシールドと、導電性のコンタクトとを備え、前記ハウジングは、該ハウジング内外を連通する開口部が設けられた前壁と、前記シールドを支持する後壁とを有し、前記シールドは、前記ハウジングの後壁から前記開口部に向けて延びる筒状部と、前記ハウジング外にて前記コンタクトを包囲する包囲部とを有し、前記コンタクトは、前記筒状部内で前記ハウジングの開口部に向けて延びる端子部と、前記包囲部によって包囲された状態で前記ハウジングの後壁から前記プリント基板に向けて延びるリード部とを有しており、前記包囲部及び前記リード部のうち少なくとも一方には、該リード部のインピーダンスを前記端子部のインピーダンスに接近させるように調整するインピーダンス調整部を設けたことを特徴とする。

この請求項１に記載の発明では、コネクタをプリント基板に固定する際に、該プリント基板に切欠き部を設けなくてもよいため、プリント基板の強度低下が抑制される。また、コンタクトに高周波の交流電流が供給された場合には、コンタクトのリード部及びシールドの包囲部のうち少なくとも一方に設けたインピーダンス調整部により、そのコンタクトでのインピーダンスの不整合が抑制される。したがって、プリント基板の強度低下を抑制できると共に、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコネクタにおいて、前記インピーダンス調整部は、前記包囲部とリード部との間の静電容量を変化させることにより、前記リード部のインピーダンスを調整することを特徴とする。

一般に、交流電流の伝送路においては、下記の条件式から算出されるインピーダンスが発生する。
Ｚ＝（Ｌ／Ｃ）^0.5
ただし、Ｚ：インピーダンス，Ｌ：インダクタンス，Ｃ：静電容量（キャパシタンス）
この点、請求項２に記載の発明では、コンタクトのリード部のインダクタンスを調整するのではなく、該リード部とシールドの包囲部との間の静電容量を調整するため、比較的容易に前記リード部のインピーダンスを調整できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコネクタにおいて、前記インピーダンス調整部は、前記リード部に設けられており、該リード部における前記インピーダンス調整部以外の部分よりも幅広となるように形成されていることを特徴とする。

コンタクトのリード部とシールドの包囲部との間の距離を短くすることにより静電容量を調整しようとする場合には、リード部と包囲部との間で絶縁破壊が発生するおそれがある。この点、請求項３に記載の発明では、インピーダンス調整部がリード部の一部を幅広とすることにより形成されるため、リード部と包囲部との間で絶縁破壊が発生することを抑制できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のコネクタにおいて、前記リード部は、前記端子部の延びる方向と略直交するように前記プリント基板側に向けて屈曲変形された直交部を有しており、前記インピーダンス調整部は、前記リード部の前記直交部に形成されていることを特徴とする。

もし仮に、リード部において端子部の延びる方向に沿う部分にインピーダンス調整部を形成した場合には、そのインピーダンス調整部を形成した部分の長さだけコネクタの全体長さが長くなり、コネクタを大型化してしまう。この点、請求項４に記載の発明では、インピーダンス調整部をリード部において端子部の延びる方向と略直交するようにプリント基板側に曲げ変形された直交部に形成しているため、コネクタを大型化させることなく、リード部におけるインピーダンスの調整可能範囲を広くすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のコネクタにおいて、前記直交部は、前記リード部における前記端子部との接続部位の直近位置で屈曲変形されていることを特徴とする。

この請求項５に記載の発明では、さらに一層、コネクタの小型化に貢献できる。

プリント基板の強度低下を抑制できると共に、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。なお、以下における本明細書中の説明において、「上下方向」、「左右方向」、「前後方向」は図１（ａ）（ｂ）における上下方向、左右方向、前後方向（同図に矢印で示す）をそれぞれ示すものとする。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態のコネクタ１０は、プリント基板１１上の予め設定した所定位置（例えばプリント基板１１の縁部）に載置された状態で固定されるものであり、絶縁材料（例えば合成樹脂）からなるハウジング１２と、導電材料からなるシールド１３と、導電材料からなるコンタクト１４とを備えている。前記ハウジング１２は、図２に示すように、略直方体形状をなしており、プリント基板１１上に固定されている（図１（ｂ）参照）。

また、ハウジング１２の前壁１２ｄには、ハウジング１２内に形成された挿入部１６とハウジング１２外とを連通する開口部１７が形成されており、該開口部１７を介して図示しない同軸ケーブル用のプラグが挿入部１６内に挿入されるようになっている。さらに、ハウジング１２の後壁１２ｅには、挿入部１６内とハウジング１２外とを連通する貫通孔１８が形成されており、該貫通孔１８内に前記シールド１３が嵌合状態で支持されている。

前記シールド１３は、図２に示すように、シェル１９とカバーシェル２０とを有している。シェル１９には、略円筒形状をなす筒状部２１と、該筒状部２１の後端部を閉塞する蓋部２２と、筒状部２１の後端部から前記プリント基板１１側となる下方に向けて延びる一対の脚部２３とが設けられている。そして、シェル１９は、その筒状部２１が前記ハウジング１２の貫通孔１８内に前記プラグ（図示略）の挿入方向に軸線方向を一致させた状態で嵌合されている。

すなわち、シェル１９は、その筒状部２１がハウジング１２の貫通孔１８内に嵌合支持された状態において、前記蓋部２２がハウジング１２の後壁１２ｅよりも後方側（外側）に位置すると共に、その筒状部２１の前端側が挿入部１６内で前記後壁１２ｅから前記開口部１７に向けて延びるように配置されている。また、その状態において、前記一対の脚部２３は各々の下端がプリント基板１１上に半田付け処理されている（図１（ｂ）参照）。一方、前記カバーシェル２０は、ハウジング１２における後壁１２ｅの外面（後面）に固定されており、その固定状態では、シェル１９の蓋部２２に対して前方側から対向するように配置されることになる。

前記コンタクト１４は、前記筒状部２１内でハウジング１２の後壁１２ｅから前記開口部１７に向けて水平方向に延びる端子部２４と、前記ハウジング１２の後壁１２ｅからプリント基板１１に向けて延びるリード部２５とを有しており、前記筒状部２１と端子部２４との間には、絶縁材料２６が間詰めされている。また、前記リード部２５の前後左右周りには、前記カバーシェル２０とシェル１９の蓋部２２及び両脚部２３が位置しており、本実施形態では、カバーシェル２０とシェル１９の蓋部２２及び両脚部２３により、前記ハウジング１２外にてコンタクト１４のリード部２５を包囲する包囲部Ｈが形成されている。

また、前記コンタクト１４は、一枚の長尺金属板を加工したものであり、その端子部２４は、金属板の長手方向の一部を略円筒形状に曲げ加工することにより形成されている。また、前記リード部２５には、その端子部２４との接続部位２５ａの直近位置で、端子部２４の延びる方向と略直交するようにプリント基板１１側となる下方に向けて屈曲変形された直交部２５ｂが形成されている。

すなわち、リード部２５は、端子部２４との接続部位２５ａの直近位置で下方に屈曲変形されているため、こうしたリード部２５と端子部２４とからなるコンタクト１４を組み付けてなるコネクタ１０は、その前後方向の長さがオフセットタイプのコネクタにおける前後方向の長さと略同一にすることができる。また、前記直交部２５ｂには、図３に示すように、リード部２５における他の部分よりも幅広（Ｄ＞Ｄ１）となる幅広部２７が形成されている。この幅広部２７は略矩形状をなすように形成されており、その４つの角は面取り加工を施されている。そのため、幅広部２７においては、鋭角をなす部位が設けられない。

また、前記リード部２５の後端側（すなわち、幅広部２７よりもプリント基板１１側）には、プリント基板１１に半田付けされる半田付け部２５ｃが形成されている。そして、コンタクト１４には、プリント基板１１側から前記リード部２５の半田付け部２５ｃを介して高周波の電流（交流電流）が端子部２４側へ供給されるようになっている。なお、本実施形態では、前記シェル１９の両脚部２３がプリント基板１１においてグランドとなる部分に固定されている。

本実施形態において、前記リード部２５の直交部２５ｂに形成された幅広部２７の幅寸法Ｄは、以下に示す条件を基に設定されている。すなわち、前記コンタクト１４におけるインピーダンスの不整合を抑制し、コンタクト１４にプリント基板１１側から供給された交流電流の波形の乱れを抑制するために、リード部２５のインピーダンスを端子部２４のインピーダンスに近づける必要がある。ちなみに、インピーダンスは、以下に示す関係式によって算出されるものである。

Ｚ＝（Ｌ／Ｃ）^0.5…（１）
ただし、Ｚ：インピーダンス，Ｌ：インダクタンス，Ｃ：静電容量（キャパシタンス）
すなわち、前記リード部２５のインピーダンス（Ｚ）は、該リード部２５のインダクタンス（Ｌ）及びリード部２５と前記包囲部Ｈとの間の静電容量（Ｃ）のうち少なくとも一方を調整することにより調整できる。ところが、リード部２５（幅広部２７）の形状を変更することでインダクタンス（Ｌ）を変化させることは非常に困難である。そのため、本実施形態では、リード部２５と包囲部Ｈとの間の静電容量（Ｃ）を変化させることによりリード部２５のインピーダンス（Ｚ）を調整するようにしている。そして、この場合には、本実施形態では、幅広部２７がリード部２５のインピーダンスを端子部２４のインピーダンスに接近させるように調整するインピーダンス調整部として機能するようになっている。

図４に示すグラフは、リード部２５における幅広部２７の幅寸法Ｄとリード部２５のインピーダンス（Ｚ）との関係を示したものである。ここで、前記幅広部２７の幅寸法Ｄがリード部２５における幅広部２７以外の部位（例えば、半田付け部２５ｃ）の幅寸法Ｄ１と同一寸法であったとすると、リード部２５と前記包囲部Ｈとの間の静電容量（Ｃ）は、端子部２４と筒状部２１との間の静電容量（Ｃ）に比して小さな値となる。この場合、上記関係式（１）に基づき算出されるインピーダンス（Ｚ）は、端子部２４のインピーダンス（Ｚ）に比して大きな値となる。

そこで、図４に示すグラフに基づき、前記幅広部２７の幅寸法Ｄを幅寸法Ｄ２（＞Ｄ１）に設定すると、リード部２５と前記包囲部Ｈとの間の静電容量（Ｃ）と端子部２４と筒状部２１との間の静電容量（Ｃ）とが略同一となる。その結果、リード部２５のインピーダンス（Ｚ）は、端子部２４のインピーダンス（Ｚ）と略同一の値となり、コンタクト１４におけるインピーダンスの不整合が抑制される。

前記コンタクト１４におけるリード部２５に幅広部２７が形成されない場合には、インピーダンスの不整合が発生する。そのため、高周波の交流電流（例えば、５ＧＨｚ帯）がコンタクト１４に供給された場合、その電流がリード部２５と端子部２４との間で反射してしまい、その結果、コンタクト１４を通過する電流の波形が大きく乱れてしまう。しかし、本実施形態のコンタクト１４のリード部２５には上記条件で設けられた幅広部２７が形成されているため、高周波の交流電流がコンタクト１４に供給された場合、その電流の波形の乱れが抑制される。

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）コンタクト１４のリード部２５には、該リード部２５のインピーダンスをコンタクト１４における端子部２４のインピーダンスに接近させるための幅広部（インピーダンス調整部）２７が設けられる。そのため、コンタクト１４に高周波の交流電流が供給されても、該コンタクト１４でのインピーダンスの不整合が抑制される。また、本実施形態のコネクタ１０をプリント基板１１に固定する際には、該プリント基板１１に切欠き部を設けなくてもよいため、プリント基板１１の強度低下が抑制される。したがって、プリント基板１１の強度低下を抑制できると共に、コンタクト１４に供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制することができる。

（２）コンタクト１４のリード部２５のインダクタンスを調整するのではなく、該リード部２５とシールド１３の包囲部Ｈとの間の静電容量を調整するため、容易に前記リード部２５のインピーダンスを調整できる。

（３）コンタクト１４のリード部２５とシールド１３の包囲部Ｈとの間の距離を短くすることにより静電容量を調整しようとする場合には、リード部２５と包囲部Ｈとの間で絶縁破壊が発生するおそれがある。この点、本実施形態では、幅広部（インピーダンス調整部）２７がリード部２５の一部を幅広とすることにより形成されるため、リード部２５と包囲部Ｈとの間で絶縁破壊が発生することを抑制できる。

（４）また、コンタクト１４のリード部２５とシールド１３の包囲部Ｈとの間の距離を変更することにより静電容量を調整する場合には、コンタクト１４に別体の部品を取り付けたり、前記リード部２５や包囲部Ｈに曲げ加工を施したりする必要がある。しかし、本実施形態では、リード部２５の一部を幅広とすることにより幅広部（インピーダンス調整部）２７を形成し、この幅広部２７がインピーダンス調整部として機能する構成とされるため、コンタクト１４を製造する際の部品点数の増加及び製造工数の増加を抑制できる。

（５）もし仮に、リード部２５において端子部２４の延びる方向に沿う部分に幅広部（インピーダンス調整部）２７を形成した場合には、その幅広部２７を形成した部分の長さだけコネクタ１０の全体長さが長くなり、コネクタ１０を大型化してしまう。この点、本実施形態では、幅広部２７をリード部２５において端子部２４の延びる方向と略直交するようにプリント基板１１側に曲げ変形された直交部２５ｂに形成しているため、コネクタ１０を大型化させることなく、リード部２５におけるインピーダンスの調整可能範囲を広くすることができる。

（６）直交部２５ｂは、リード部２５における端子部２４との接続部位２５ａの直近位置で屈曲変形されているため、さらに一層、コネクタ１０の小型化に貢献できる。
（７）リード部２５の幅広部２７には鋭角をなす部位が形成されていないため、コンタクト１４に高周波の交流電流が供給された場合に、該電流に基づく電波が幅広部２７から放射されることを抑制できる。

なお、前記実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。
・前記実施形態において、端子部２４のインピーダンスが大きい場合には、インピーダンス調整部を、リード部２５におけるインピーダンス調整部以外の部分よりも幅狭（Ｄ＜Ｄ１）となるように形成してもよい。

・前記実施形態において、インピーダンス調整部は、コンタクト１４のリード部２５とシールド１３の包囲部Ｈとの間の距離を狭くすることにより、リード部２５と包囲部Ｈとの間の静電容量を調整してもよい。すなわち、インピーダンス調整部を、リード部２５におけるインピーダンス調整部以外の部分よりも肉厚となる肉厚部としてもよい。また、インピーダンス調整部を包囲部Ｈに設けてもよい。

・前記実施形態において、インピーダンス調整部は、リード部２５のインダクタンスを調整するものであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

（イ）前記インピーダンス調整部は、前記リード部に設けられおり、該リード部において前記インピーダンス調整部以外の部分よりも幅狭となるように形成されている請求項１又は請求項２に記載のコネクタ。

（ａ）は本実施形態におけるコネクタの正断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。本実施形態におけるコネクタの分解斜視図。コンタクトの側面図。幅広部の幅寸法とリード部のインピーダンスとの関係を示すグラフ。

符号の説明

１０…コネクタ、１１…プリント基板、１２…ハウジング、１２ｄ…前壁、１２ｅ…後壁、１３…シールド、１４…コンタクト、１７…開口部、２１…筒状部、２４…端子部、２５…リード部、２５ａ…接続部位、２５ｂ…直交部、２７…幅広部（インピーダンス調整部）、Ｈ…包囲部。

Claims

プリント基板上の所定位置に載置された状態で固定されるコネクタであって、
絶縁性のハウジングと、導電性のシールドと、導電性のコンタクトとを備え、
前記ハウジングは、該ハウジング内外を連通する開口部が設けられた前壁と、前記シールドを支持する後壁とを有し、
前記シールドは、前記ハウジングの後壁から前記開口部に向けて延びる筒状部と、前記ハウジング外にて前記コンタクトを包囲する包囲部とを有し、
前記コンタクトは、前記筒状部内で前記ハウジングの開口部に向けて延びる端子部と、前記包囲部によって包囲された状態で前記ハウジングの後壁から前記プリント基板に向けて延びるリード部とを有しており、
前記包囲部及び前記リード部のうち少なくとも一方には、該リード部のインピーダンスを前記端子部のインピーダンスに接近させるように調整するインピーダンス調整部を設けたコネクタ。
前記インピーダンス調整部は、前記包囲部とリード部との間の静電容量を変化させることにより、前記リード部のインピーダンスを調整する請求項１に記載のコネクタ。
前記インピーダンス調整部は、前記リード部に設けられており、該リード部における前記インピーダンス調整部以外の部分よりも幅広となるように形成されている請求項１又は請求項２に記載のコネクタ。
前記リード部は、前記端子部の延びる方向と略直交するように前記プリント基板側に向けて屈曲変形された直交部を有しており、前記インピーダンス調整部は、前記リード部の前記直交部に形成されている請求項３に記載のコネクタ。
前記直交部は、前記リード部における前記端子部との接続部位の直近位置で屈曲変形されている請求項４に記載のコネクタ。