JP2007048491A

JP2007048491A - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP2007048491A
Application number: JP2005228975A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ishizuka; 信也石塚; Kazuyuki Kozai; 和幸小材; Akio Yamada; 昭男山田
Original assignee: DDK Ltd
Current assignee: DDK Ltd
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-02-22
Also published as: US20070032104A1; CN1913238A; CN100536236C

Abstract

【課題】本発明はコネクタ１０の小型化が図れ、インピーダンスの安定性も図れ、クロストークの低減が図れ、反射減衰量及び伝送特性の向上もできる電気コネクタ１０の提供。
【解決手段】本目的はコンタクトに代えて、少なくとも一方面側に相手物との接触部２８とケーブル１６との接続部３０とを有する複数の信号パターン２０及びグランドパターン２２とを有する基板１４と、基板１４が挿入される挿入孔３４を有するハウジング１２と、基板１４をハウジング１２に固定する保持手段とを備え、少なくとも１以上の信号パターン２０上にコンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載することにより達成できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、サーバやスーパーコンピュータ等の電子・電気機器に使用される電気コネクタに関するもので、特にケーブルと接続した場合のクロストークの低減や反射減衰量及び伝送特性の向上を図ったものである。

現在では電子・電気機器の小型化に伴い電気コネクタにも小型化の要求が強くなってきている。電気コネクタ（図示せず）は、電気絶縁体で材料で形成された絶縁体と導電性の材料で形成されたコンタクトとを備えていることが多い。該コンタクトは相手物と接触する接触部と前記絶縁体に固定される固定部と基板やケーブルに接続される接続部とを備えており、また、前記コンタクトは前記絶縁体に圧入や引っ掛け（ランス）等によって固定されている。
狭ピッチ化が進む中、例えば、下記に示す特許文献１のように、複数の前記コンタクトの代わりに、フレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」という）や基板のパターンを接触部や接続部として用いたものもある。
また、特許文献２のようにリジット基板とフレキ基板とを直接接続したものを提案されている。
例えば、コンタクトの代わりに基板等を接触部や接続部として用いた構造としては、特開平１０−３２０６２号がある。特開平１０−３２０６２号の要約によると、基板相互間に生じた位置ずれ（０．５ｍｍ程度）に関係なく、各基板に設置されたコネクタが嵌合できる構造の電気コネクタを提供することを目的とし、絶縁体にコンタクトを保持・固定する手段を設け、前記コンタクトが可撓性を有していることにより達成し、コンタクトは絶縁層Ａと絶縁層Ｂとの間に導体を挟み込んだコンタクト部材を２枚張り合わせた構造にしたものが開示されている。即ち、コンタクト部材として、ＦＰＣを用いて、コネクタ嵌合時のフローティングを高めた構造にしている。特開平７−１５１０６号の要約によると、リジッド基板とフレキ基板を直接接続した際の信号劣化など電気特性の低下を防止することを目的とし、リジッド基板とフレキ基板を直接接続する狭パターンからなる接点パターンにおいて、ｎ本の信号パターンに１本の割合でグランド接地パターンを配置することにより、接点パターンのインピーダンスが安定化し、ノイズや静電気の影響を受け難くなるとともに信号パターン同士のクロストークノイズにより信号の劣化が低減され、電気特性の低下が防止される構造のものが開示されている。即ち、ｎ本の信号パターンとグランド接地パターンとの配置をｎ本の信号パターンをグランド接地パターンで挟むことで、インピーダンスの安定を図ったものである。

近年、電気・電子機器の小型化が進むにつれ、コネクタの小型化の要求も強くなってきており、コネクタはより一層軽薄短小化が進んできている。また、高速伝送（信号スピードの高速化）に伴い、クロストークの低減が必要不可欠になっている。
特許文献１の構造のものは、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を用い嵌合時のフローティングを高めたもので、接続部も表面実装タイプ（ＳＭＴ）のものでケーブルに接続するものでなく、かつ、信号とグランドの区別がなくインピーダンスの安定性やクロストークの低減を図ったものでもない。
特許文献２の構造のものは、ｎ本の信号パターンに１本の割合でグランド接地パターンを配置することにより、接点パターンのインピーダンスの安定性を図ったもので、クロストークの低減には繋がらない。
また、客先要求によっては、クロストークの低減の他にも、反射減衰量及び伝送特性の向上が要求されることもある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、コネクタの小型化が図れ、インピーダンスの安定性も図れ、クロストークの低減が図れ、反射減衰量及び伝送特性の向上もできる電気コネクタを提供せんとするものである。

上記目的は、複数のコンタクトと、該コンタクトを配列・保持するハウジング１２とを備える電気コネクタ１０において、前記コンタクトに代えて、少なくとも一方面側に相手物との接触部２８とケーブル１６との接続部３０とを有する複数の信号パターン２０及びグランドパターン２２とを有する基板１４と、該基板１４が挿入される挿入孔３４を有する前記ハウジング１２と、前記基板１４を前記ハウジング１２に固定する保持手段とを備え、少なくとも１以上の前記信号パターン２０上にコンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載することにより達成できる。

前記保持手段として、前記基板１４の所定位置に少なくと２個の係止部３２を設け、前記係止部３２に係合する係合部４２を有する略Ｕ字形状をする保持部材１８を、前記ハウジング１２の挿入溝３６に挿入し、前記係合部４２を前記係止部３２に係合させる。
また、複数の信号パターン２０及びグランドパターン２２とを、前記グランドパターン２２間に信号パターン２０を前記基板１４の表裏両面に配置する。
さらに、前記基板１４の表裏両面の８つの信号パターン２０に、コンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載するとともに表裏両面に４つずつ対称に搭載する。

以上の説明から明らかなように、本発明の電気コネクタ１０によると、次のような優れた顕著な効果が得られる。
（１）複数のコンタクトと、該コンタクトを配列・保持するハウジング１２とを備える電気コネクタ１０において、前記コンタクトに代えて、少なくとも一方面側に相手物との接触部２８とケーブル１６との接続部３０とを有する複数の信号パターン２０及びグランドパターン２２とを有する基板１４と、該基板１４が挿入される挿入孔３４を有する前記ハウジング１２と、前記基板１４を前記ハウジング１２に固定する保持手段とを備え、少なくとも１以上の前記信号パターン２０上にコンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載しているので、コネクタ１０の小型化が図れ、インピーダンスの安定性も優れ、クロストークの低減が図れると同時に反射減衰量及び伝送特性の向上もできる。
（２）前記保持手段として、前記基板１４の所定位置に少なくと２個の係止部３２を設け、前記係止部３２に係合する係合部４２を有する略Ｕ字形状をする保持部材１８を、前記ハウジング１２の挿入溝３６に挿入し、前記係合部４２を前記係止部３２に係合させているので、確実に前記基板１４を前記ハウジング１２に保持でき、そのため安定した接続を得ることができる。
（３）複数の信号パターン２０及びグランドパターン２２とを、前記グランドパターン２２間に信号パターン２０を前記基板１４の表裏両面に配置しているので、クロストークの低減に繋がる。
（４）前記基板１４の表裏両面の８つの信号パターン２０に、コンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載するとともに表裏両面に４つずつ対称に搭載しているので、コネクタ１０の小型化が図れ、インピーダンスの安定性も優れ、クロストークの低減が図れると同時に反射減衰量及び伝送特性の向上もできる。

図１から図５に基づいて、本発明の電気コネクタ１０の一実施例について説明する。図１（Ａ）は本発明の電気コネクタを嵌合側からみた斜視図であり、（Ｂ）は本発明の電気コネクタを接続部側からみた斜視図である。図２（Ａ）は電気コネクタを部品ごとに分解した状態の接続部側からみた斜視図であり、（Ｂ）は電気コネクタを部品ごとに分解した状態の嵌合部側からみた斜視図である。図３（Ａ）はコンデンサと抵抗チップが搭載された状態の嵌合方向からみた基板の斜視図であり、（Ｂ）はコンデンサと抵抗チップが搭載された状態の接続部方向からみた基板の斜視図である。図４は保持部材の斜視図である。図５（Ａ）は嵌合方向からみたハウジングの斜視図であり、（Ｂ）は接続部方向からみたハウジングの斜視図である。
一実施例の本発明の電気コネクタ１０は、主にハウジング１２と基板１４と保持部材１８を備えている。該電気コネクタ１０は、コンタクトの代わりに相手物に接触するものとして基板１４を用いて、ピッチの狭小化とコネクタ１０の小型化を図ったものである。

まず、本発明の一つのポイントである基板１４について説明する。電気コネクタの場合、一般的にはコンタクトを用いて、信号のやり取りを行なっているが、本発明ではコンタクトの代わりに基板１４を用いたものである。前記基板１４は、主に相手物と接触する接触部２６とケーブル等と結線される接続部２８とを有した信号パターン２０及びグランドパターン２２を備えている。前記基板１４は図３のように略凸形状をしており、長手方向両側に段部２９が設けられており、該段部２９によって前記ハウジング１２に挿入された際の位置決めを行なっている。前記信号パターン２０と前記グランドパターン２２は、前記グランドパターン２２の間に前記信号パターン２０が配置されている。前記グランドパターン２２間に前記信号パターン２０を配置することで遮蔽効果を持たせ、インピーダンスの安定性を図っている。前記信号パターン２０及び前記グランドパターン２２は本実施例のように基板１４の表裏両面に設けてもよいが、仕様によってはどちらか一方の面に設けてもよい。

前記基板１４の大きさは、要求仕様やコネクタの小型化や強度等を考慮して適宜設計するが、信号パターン２０間のピッチが１．５ｍｍであるため、実施例では１６．８（長手）Ｘ１４（奥行き）Ｘ１．２（厚さ）ｍｍにした。また、前記基板１４には図３のように長手方向両側に前記保持部材１８の係合部４２と係合する係止部３２が設けられている。前記係止部３２の形状としては、前記保持部材１８の係合部４２に係合できれば如何なるものでも良いが、本実施例では図３のように貫通孔にしてもよく、コ字形状の切り欠き（図示せず）にしてもよい。仕様によっては、貫通孔を止め孔にしてもよい。

前記基板１４には少なくとも１以上の前記信号パターン２０上にコンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載している。前記コンデンサ３８と前記抵抗チップ４０とを並列に搭載することで、反射減衰量及び伝送特性の向上を図ったものである。本実施例では、前記基板１４の表裏両面の８つの信号パターン２０に、コンデンサ３８と抵抗チップ４０とを並列に搭載するとともに表裏両面に４つずつ対称に搭載している。前記基板１４は前記コンデンサ３８と前記抵抗チップ４０とが搭載された状態で前記ハウジング１２へ挿入される。

次に、ハウジング１２について説明する。このハウジング１２は電気絶縁性のプラスチックであり、公知技術の射出成形によって製作され、この材質としては寸法安定性や加工性やコスト等を考慮して適宜選択するが、一般的にはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリアミド（６６ＰＡ、４６ＰＡ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリカーボネート（ＰＣ）やこれらの合成材料を挙げることができる。

前記ハウジング１２には図５のように前記基板１４が挿入される挿入孔３４が設けられている。前記基板１４は前記ハウジング１２に圧入や引っ掛け（別部品を用いたものを含む）等によって固定される。固定方法は、基板の強度や位置精度や保持力等を考慮して設計されるが、理想的には別部品を用いた引っ掛けがよい。本実施例では、下述するような保持部材１８を嵌合部側２４より挿入して、前記保持部材１８の一部を前記基板１４の係止部３２に引っ掛けることで固定している。
また、前記ハウジング１２には、接続部側２６で厚み方向に対向するように凸部４６が所定の間隔を開け、かつ、長手方向両側に計４つ設けられている。厚み方向に対向する凸部４６間（所定の間隔）に前記基板１４の段部２９が入るようになっており、対向する凸部４６の間隔は基板１４の厚みを考慮して適宜設計され、本実施例では基板１４の厚みより０．２ｍｍ程度大きくしている。前記基板１４の長手方向の位置決めは、前記挿入孔３４の長手方向両側に所要数のクラッシュリブ（図示せず）を設けて行なっている。本実施例では、このような役割を考慮して、前記クラッシュリブを長手方向に各２個計４個設けている。

上記したことから、前記挿入孔３４の大きさとしては、長手方向は前記基板１４の各パターン２０、２２のピッチずれ等を考慮して設計され、本実施例ではクラッシュリブを設け前記基板１４を圧入し、厚み方向は位置決め等を行なっていないため前記基板１４より０．２ｍｍ程度大きくしている。厚み方向の位置決めは、下述する前記保持部材１８によって行なっている。
また、厚み方向に対向する前記凸部４６間には、嵌合部側２４から接続部側２６に貫通した前記保持部材１８が固定される挿入溝３６が設けられている。前記挿入溝３６の大きさは前記保持部材１８による前記基板１４の保持力や前記ハウジング１２の強度等を考慮して設計されるが、本実施例では２．９８Ｘ０．４５ｍｍ程度にしている。

次に、保持部材１８について説明する。この保持部材１８は金属製であり、公知技術のプレス加工によって製作されている。前記保持部材１８の材質としては、寸法安定性成型性などが要求されるので、黄銅やベリリウム銅やリン青銅等を挙げることができる。
前記保持部材１８は前記ハウジング１２の挿入溝３６に圧入によって嵌合部側２４より挿入されて固定される。前記保持部材１８は図４のように略Ｕ字形状をしており、前記基板１４の係止部３２に係合する係合部４２と圧入のための固定部４８と位置決め及び保持力アップのための位置決め部４４とを備えている。

前記係合部４２の形状としては、前記基板１４の保持力や係合性を考慮して設計し、これらを満足できれば如何なる形状でもよく、本実施例では内側に突出したＲ状の湾曲形状にしている。前記固定部４８の大きさは、前記ハウジング１２の挿入溝３６に圧入固定できればよい。前記位置決め部４４は、前記保持部材１８を前記ハウジング１２の挿入溝３６に挿入した際の前記保持部材１８の挿入する深さを規制するためと、前記基板１４に接続されたケーブルがこじられた際の接続部側２６への前記基板１４の抜けを防止するためのものである。前記位置決め部４４の大きさは、これらの役割とハウジング１２の強度を考慮して適宜設計する。
上述のように、前記保持部材１８によって、前記基板１４の厚み方向の位置決めを行なっているので、図４のような二股形状をした内側に突出した前記係合部４２を除いた内側寸法は前記基板１４の厚み寸法とほぼ同一寸法にしている。

最後に、組立の順序について説明する。
まず、必要数の前記コンデンサ３８及び前記抵抗チップ４０が搭載された前記基板１４を前記ハウジング１２の挿入孔３４に接続部側２６方向より挿入する。
次に、前記保持部材１８を前記ハウジング１２の挿入溝３６に嵌合部側２４方向より挿入し、前記保持部材１８の係合部４２を前記基板１４の係止部３２に係合させる。
最後に、前記基板１４の所定の接続部３０に、前記ケーブル１６を接続する。
また、必要によっては、本発明の電気コネクタ１０を上下カバー等によって覆うこともある。

本発明の活用例としては、サーバやスーパーコンピュータ等の電子・電気機器に使用される電気コネクタに活用され、特にケーブルと接続した場合のクロストークの低減や反射減衰量及び伝送特性の向上を図ったものである。

（Ａ）本発明の電気コネクタを嵌合側からみた斜視図である。（Ｂ）本発明の電気コネクタを接続部側からみた斜視図である。（Ａ）電気コネクタを部品ごとに分解した状態の接続部側からみた斜視図である。（Ｂ）電気コネクタを部品ごとに分解した状態の嵌合部側からみた斜視図である。（Ａ）嵌合方向からみた基板の斜視図である。（Ｂ）接続部方向からみた基板の斜視図である。保持部材の斜視図である。（Ａ）嵌合方向からみたハウジングの斜視図である。（Ｂ）接続部方向からみたハウジングの斜視図である。

符号の説明

１０電気コネクタ
１２ハウジング
１４基板
１６ケーブル
１８保持部材
２０信号パターン
２２グランドパターン
２４嵌合部側
２６接続部側
２８接触部
２９段部
３０接続部
３２係止部
３４挿入孔
３６挿入溝
３８コンデンサ
４０抵抗チップ
４２係合部
４４位置決め部
４６凸部
４８固定部

Claims

複数のコンタクトと、該コンタクトを配列・保持するハウジングとを備える電気コネクタにおいて、
前記コンタクトに代えて、少なくとも一方面側に相手物との接触部とケーブルとの接続部とを有する複数の信号パターン及びグランドパターンとを有する基板と、該基板が挿入される挿入孔を有する前記ハウジングと、前記基板を前記ハウジングに固定する保持手段とを備え、少なくとも１以上の前記信号パターン上にコンデンサと抵抗チップとを並列に搭載することを特徴とする電気コネクタ。
前記保持手段として、前記基板の所定位置に少なくと２個の係止部を設け、前記係止部に係合する係合部を有する略Ｕ字形状をする保持部材を、前記ハウジングの挿入溝に挿入し、前記係合部を前記係止部に係合させることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
複数の信号パターン及びグランドパターンとを、前記グランドパターン間に信号パターンを前記基板の表裏両面に配置することを特徴とする請求項１または２記載の電気コネクタ。
前記基板の表裏両面の８つの信号パターンに、コンデンサと抵抗チップとを並列に搭載するとともに表裏両面に４つずつ対称に搭載することを特徴とする請求項１、２または３記載の電気コネクタ。