JP2007165033A - Electric connector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝送線路の特性インピーダンスの低下を抑制する電気コネクタに関する。 The present invention relates to an electrical connector that suppresses a decrease in characteristic impedance of a transmission line.
電気コネクタは、2つの電気部材間を電気的に接続するための接続用部材であり、一方の電気部材に取り付けられる側をプラグと呼び、他方の電気部材に取り付けられる側をレセプタクルと呼ぶ。 The electrical connector is a connection member for electrically connecting two electrical members. The side attached to one electrical member is called a plug, and the side attached to the other electrical member is called a receptacle.
回路基板とケーブルとを電気的に接続するための電気コネクタの場合、回路基板に取り付けられる電気コネクタがレセプタクルであり、ケーブルに取り付けられる電気コネクタがプラグである。プラグでもレセプタクルでも、電気コネクタは、導体からなる接触子とその接触子を支持する樹脂構造物とを備える。プラグ側樹脂構造物とレセプタクル側樹脂構造物とが互いに嵌合して機械的に結合するようになっており、そのときに互いの接触子が接触しあって電気的な接続が達成される。 In the case of an electrical connector for electrically connecting a circuit board and a cable, the electrical connector attached to the circuit board is a receptacle, and the electrical connector attached to the cable is a plug. In both the plug and the receptacle, the electrical connector includes a contact made of a conductor and a resin structure that supports the contact. The plug-side resin structure and the receptacle-side resin structure are fitted and mechanically coupled to each other. At that time, the contacts are brought into contact with each other to achieve electrical connection.
図5に示されるように、レセプタクル51は、レセプタクル側樹脂構造物2に接触子(図示せず)を支持させたものである。レセプタクル側樹脂構造物2は、回路基板3への機械的接合と該回路基板3上の導体4への電気的接続のためのリード(図示せず)が固定されており、そのリードに導通されている接触子を相手コネクタであるプラグ55の接触子に臨ませてプラグ55の樹脂構造物6に嵌合するようになっている。
As shown in FIG. 5, the
一方、プラグ55は、プラグ側樹脂構造物6に接触子(図示せず)を支持させたものである。プラグ側樹脂構造物6は、ケーブル7を保持するケーブル保持部8を有すると共に、そのケーブル7の導体(図示せず)に導通されている接触子を相手コネクタであるレセプタクル51の接触子に臨ませてレセプタクル51の樹脂構造物2に嵌合するようになっている。
On the other hand, the
レセプタクル側樹脂構造物2とプラグ側樹脂構造物6は、一方に凸部があれば他方に凹部があるというように互いに相補的な形状であることにより嵌合を図るので、さまざまの形状がある。ここでは単純化して、図示のように、双方の樹脂構造物2,6は、高さ(図示z方向)が最も高く所定の厚み(図示y方向)を有するベース部2a,6aと、そのベース部2a,6aに連なり高さが最も低く所定の厚みを有するリブ部2b,6bと、そのリブ部2b,6bに連なり高さが中間的で所定の厚みを有するフック部2c,6cとからなり、長さ(図示x方向)には一様なL字状の断面を呈するものとする。
The receptacle-
図6に示されるように、レセプタクル51は、レセプタクル側樹脂構造物2のベース部2aの下面から露出したリード11がリブ部2bに埋め込まれ、そのリード11がフック部2cから厚み方向に露出して接触子12となっている。リード11を回路基板3の導体4に半田付けすることで、回路基板3への機械的接合と回路基板3上の導体4への電気的接続を図ることができる。なお、回路基板3とレセプタクル51との接合構造、リード11や接触子12の形状・姿勢などは図示以外にも各種のものが知られている。
As shown in FIG. 6, in the
プラグ55は、プラグ側樹脂構造物6のベース部6aの厚み方向に形成された丸穴状のケーブル保持部8にケーブル7が挿入されて保持され、そのケーブル7から剥き出された導体13がベース部6aを突き抜け、ベース部6aのリブ部6b側の側面に沿わせて設けられた接触子14にこの導体13が接触(半田付けしてもよい)して導通されている。なお、ケーブル7を保持する構造、接触子14の形状・姿勢などは図示以外にも各種のものが知られている。
The
接触子12,14、リード11の材料としては、銅又は銅合金がよく、例えば、リン青銅が用いられる。 As a material for the contacts 12, 14 and the leads 11, copper or a copper alloy is preferable, for example, phosphor bronze is used.
レセプタクル51はベース部2aの上面と両側面をシールド15で覆ってある。プラグ55は、ベース部6a、リブ部6b、フック部6cにわたる上面、ベース部6aの外側の側面、フック部6cの外側の側面をシールド16で覆ってある。シールド15,16の材料としては、銅又は銅合金がよく、例えば、リン青銅が用いられる。
In the
図7に示されるように、レセプタクル51とプラグ55は、一方のリブ部と他方のフック部が向き合うようにして重ね合わせることにより嵌合する。このとき、レセプタクル側樹脂構造物2から露出した接触子12とプラグ側樹脂構造物6の側面に沿った接触子14とが密に接触するので、両接触子の電気的接続を図ることができ、ケーブル7の導体13と回路基板3の導体4とが導通する。
As shown in FIG. 7, the
レセプタクル51とプラグ55を嵌合させると、レセプタクル51のシールド15とプラグ55のシールド16は、互いに密に接する。このとき、シールド15,16が接地されると好ましい。
When the
ここで、レセプタクル側樹脂構造物2及びプラグ側樹脂構造物6は、例えば、LCP(Liquid Crystal Poilmer)樹脂で構成されている。LCP樹脂とは、液晶構造を有する高分子の総称である。LCP樹脂は、溶液あるいは溶融したとき液晶性(分子鎖が流動方向に並ぶ性質)と剛直な分子構造を有する。LCP樹脂は、高強度、高弾性率、高耐熱性及び寸法安定性に優れた性質を有する。溶液状態で液晶性を示すリオトロピックとして全芳香族ポリアミド、溶融したときに液晶性を示すサーモトロピックとして芳香族ポリエステルがある。
Here, the receptacle-
LCP樹脂は、熱変形が始まる温度が275℃である。この温度が半田の融点(約260℃)より高いため、レセプタクル51のリード11を回路基板3の導体4に半田付けするとき、あるいはケーブル7の導体13をプラグ55の接触子14に半田付けするとき、樹脂構造物2,5に熱が悪影響しないという利点がある。
The LCP resin has a temperature of 275 ° C. at which thermal deformation starts. Since this temperature is higher than the melting point of solder (about 260 ° C.), when the lead 11 of the
電気コネクタを1GHz〜2GHzあるいはそれ以上の高周波伝送に使用するとき、接合部における特性インピーダンスが問題になることがある。例えば、携帯電話の液晶パネルとメイン基板とを電気的に接続するときがこれにあたる。 When an electrical connector is used for high frequency transmission of 1 GHz to 2 GHz or more, the characteristic impedance at the joint may be a problem. For example, this is the case when the liquid crystal panel of a mobile phone is electrically connected to the main board.
電気コネクタの接合部における特性インピーダンスについて図8により説明する。図8は、時間を横軸にとり特性インピーダンスの大きさを縦軸にとって電気コネクタ近傍の伝送線路(回路基板の導体、双方の接触子、ケーブルの導体)における特性インピーダンスの時間的変化を示したグラフである。時間的変化は伝送線路に沿った距離方向の分布と見なすことができる。すなわち、グラフに添えて示した電気コネクタにおける伝送線路の範囲(一点鎖線で挟んだ範囲)がグラフにおける所定の時間範囲に対応する。なお、この特性はLCP樹脂の誘電率を3.7として計算したものである。 The characteristic impedance at the junction of the electrical connector will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a graph showing temporal changes in characteristic impedance in a transmission line (conductor of circuit board, both contacts, cable conductor) in the vicinity of the electrical connector, with time on the horizontal axis and characteristic impedance on the vertical axis. It is. The temporal change can be regarded as a distribution in the distance direction along the transmission line. That is, the range of the transmission line in the electrical connector shown attached to the graph (the range sandwiched by the alternate long and short dash line) corresponds to a predetermined time range in the graph. This characteristic is calculated with the dielectric constant of the LCP resin as 3.7.
このグラフから分かるように、電気コネクタの接合部においては伝送線路のインピーダンス不整合等により、特性インピーダンスが低下する。 As can be seen from this graph, the characteristic impedance decreases at the junction of the electrical connector due to impedance mismatch of the transmission line and the like.
レセプタクル51の接触子12とプラグ55の接触子14との相対位置がずれると特性インピーダンスが変化するので、接触子12,14がそれぞれ所定の位置を保つように樹脂構造物2,6によって剛に支持されている。樹脂構造物2,6は、樹脂がその空間に充填されたものである。つまり、接触子12,14の周囲に樹脂が充填されていることで、接触子12,14が固定的に支持される。樹脂は絶縁体であることはもちろん、前述のように半田付け時の耐熱性に優れた樹脂であり、LCP樹脂が好適である。
When the relative position of the contact 12 of the
しかしながら、一般に樹脂構造物では、樹脂の充填率(樹脂構造物が占める空間の体積に対する当該樹脂構造物を構成する樹脂の重量の割合)が高くなると、誘電率が大きくなる。よって、電気コネクタにおいても樹脂構造物2,6における樹脂の充填率が高くなると、接触子12,14等の伝送線路を取り囲む樹脂構造物2,6の誘電率が大きくなり、その結果、伝送線路の特性インピーダンスの低下が大きくなる。伝送線路の特性インピーダンスの低下が大きくなると、反射係数が大きくなり、信号のリターンロスが大きくなって伝送性能が低下する。
However, generally, in the resin structure, when the filling rate of resin (ratio of the weight of the resin constituting the resin structure to the volume of the space occupied by the resin structure) increases, the dielectric constant increases. Therefore, also in the electrical connector, when the resin filling rate in the
従来の電気コネクタは、樹脂構造物における樹脂の充填率が高いために伝送線路の特性インピーダンスの低下が大きくなって伝送性能が低下するという問題がある。 The conventional electrical connector has a problem that since the filling rate of the resin in the resin structure is high, the characteristic impedance of the transmission line is greatly reduced and the transmission performance is deteriorated.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、伝送線路の特性インピーダンスの低下を抑制する電気コネクタを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrical connector that solves the above-described problems and suppresses a decrease in characteristic impedance of a transmission line.
上記目的を達成するために本発明は、導体からなる接触子とその接触子を支持する樹脂構造物とを備えた電気コネクタにおいて、上記樹脂構造物中に気泡が含まれるものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an electrical connector including a contact made of a conductor and a resin structure that supports the contact, in which bubbles are included in the resin structure.
あらかじめガスを溶解させた樹脂を上記樹脂構造物に形成するときに減圧して上記気泡を発生させることで上記樹脂構造物に気泡が含まれていてもよい。 Bubbles may be contained in the resin structure by generating the bubbles by reducing the pressure when the resin in which the gas is dissolved in advance is formed in the resin structure.
あらかじめガスが充填された微小容器を樹脂に混入させ、そのガス混合樹脂で上記樹脂構造物が構成されていてもよい。 The resin structure may be configured by mixing a gas-filled micro container in advance with the resin.
上記樹脂構造物は、ケーブルを保持するケーブル保持部を有すると共に、該ケーブルの導体に導通されている上記接触子を相手コネクタの接触子に臨ませて相手コネクタの樹脂構造物に嵌合するプラグ側樹脂構造物であってもよい。 The resin structure has a cable holding portion for holding a cable, and a plug that fits the resin structure of the mating connector with the contact that is conducted to the conductor of the cable facing the contact of the mating connector It may be a side resin structure.
上記樹脂構造物は、回路基板への機械的接合と該回路基板上の導体への電気的接続のためのリードが固定されており、該リードに導通されている上記接触子を相手コネクタの接触子に臨ませて相手コネクタの樹脂構造物に嵌合するレセプタクル側樹脂構造物であってもよい。 In the resin structure, a lead for mechanical connection to a circuit board and electrical connection to a conductor on the circuit board is fixed, and the contact connected to the lead is connected to a mating connector. It may be a receptacle-side resin structure that faces the child and fits into the resin structure of the mating connector.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)伝送線路の特性インピーダンスの低下を抑制することができる。 (1) A decrease in characteristic impedance of the transmission line can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係るレセプタクル1は、レセプタクル側樹脂構造物2に接触子12を支持させたものであって、レセプタクル側樹脂構造物2中に気泡18が含まれるものである。また、本発明に係るプラグ5は、プラグ側樹脂構造物6に接触子14を支持させたものであって、プラグ側樹脂構造物6中に気泡19が含まれるものである。レセプタクル1及びプラグ5は、樹脂構造物2,6中に気泡18,19が含まれる点を除けば、図5、図6に示した従来のレセプタクル51及びプラグ55と同じ構造を有するので、重複した説明は省略する。
As shown in FIG. 1, a
図2により本発明の電気コネクタの製造方法を説明すると、押出機21中に、加熱されかつ加圧された樹脂22が矢印の方向に流れている。押出機21に挿入されたガス流入口23からガスが押出機21中に流入される。ガスは、樹脂に対する溶解度の高いガスであり、例えば、炭化水素である。流入されたガスは、樹脂22に溶解する。このようにして、ガスが溶解した樹脂22が押出機21のテーパ状になった先端から低圧の外部に噴出するとき、樹脂22が減圧されるので、溶解していたガスが分離して気泡24が発生する。こうして気泡24を含んだ樹脂22が噴出先に充填される。すなわち、レセプタクル1やプラグ5のための金型中に気泡24を含んだ樹脂22が充填され、固化の後、気泡18,19が含まれた樹脂構造物2,6が形成され、これら樹脂構造物2,6に接触子12,14、リード11が支持される。
The manufacturing method of the electrical connector of the present invention will be described with reference to FIG. 2. The heated and
さて、本発明にあっては、樹脂構造物2,6中に気泡18,19が含まれるので、樹脂構造物2,6における樹脂の充填率が低い。よって、樹脂構造物2,6の誘電率が小さくなり、伝送線路の特性インピーダンスの低下が抑制され、伝送性能が向上する。
In the present invention, since the
本発明による特性インピーダンスの改善について図3により説明する。図3中の(a)〜(c)のグラフは図8と同様に、時間を横軸にとり特性インピーダンスの大きさを縦軸にとったものであるが、伝送線路に沿った距離方向の分布と見なすことができる。 The improvement of characteristic impedance according to the present invention will be described with reference to FIG. The graphs (a) to (c) in FIG. 3 are graphs in which time is plotted on the horizontal axis and the characteristic impedance is plotted on the vertical axis, as in FIG. 8, but the distribution in the distance direction along the transmission line. Can be considered.
図3(a)は気泡を多くあるいは大きくすることにより、樹脂構造物2,6におけるLCP樹脂の充填率を最も低くし、誘電率を2とした場合を示す。特性インピーダンスが最も低下した場所で、特性インピーダンスは69Ωである。
FIG. 3A shows a case where the filling rate of the LCP resin in the
図3(b)は気泡をやや減らすことにより、樹脂構造物2,6におけるLCP樹脂の充填率をやや高くして誘電率を3とした場合を示す。特性インピーダンスが最も低下した場所で、特性インピーダンスは53Ωである。
FIG. 3B shows a case where the dielectric constant is set to 3 by slightly increasing the filling rate of the LCP resin in the
図3(c)は樹脂構造物2,6におけるLCP樹脂の充填率を従来と同じ、つまり気泡が存在せず、誘電率がLCP樹脂単体の3.7のままとした場合を示す。特性インピーダンスが最も低下した場所で、特性インピーダンスは45Ωである。
FIG. 3C shows a case where the filling rate of the LCP resin in the
これらの比較により、樹脂構造物2,6中に含まれる気泡18,19を多くあるいは大きくすることにより、特性インピーダンスの低下が抑制されることが実証された。
From these comparisons, it was proved that a decrease in characteristic impedance is suppressed by increasing or increasing the number of
図4は、LCP樹脂を用いた樹脂構造物2,6の誘電率と発泡度の関係を示したものである。ここで、発泡度(%)とは、100−(発泡後の樹脂密度/発泡前の樹脂密度)×100である。発泡度が高い樹脂構造物2,6は気泡18,19によるガス成分が大きな体積を占め、樹脂の重量が軽い。つまり、樹脂の充填率が低いということである。
FIG. 4 shows the relationship between the dielectric constant and foaming degree of the
これまでの実施形態では、あらかじめガスを溶解させた樹脂22を樹脂構造物2,6に形成するときに減圧して気泡24を発生させることで樹脂構造物2,6に気泡18,19が含まれるようにしたが、本発明は、最終的に樹脂構造物2,6に気泡18,19が含まれていればよいわけであるから、製造方法は異なっていてもよい。例えば、あらかじめガスが充填された微小容器を樹脂に混入させ、そのガス混合樹脂で樹脂構造物2,6を構成しても良い。微小容器としては、ガラス製の中空球体がある。
In the embodiments so far, bubbles 18 and 19 are included in the
これまでの実施形態では、電気コネクタは回路基板に取り付けられるレセプタクルとケーブルに取り付けられるプラグとしたが、これに限らず、回路基板と回路基板を繋ぐ電気コネクタ、ケーブルとケーブルを繋ぐ電気コネクタでも本発明は適用できる。 In the embodiments described so far, the electrical connector is a receptacle attached to a circuit board and a plug attached to a cable. The invention is applicable.
1 レセプタクル
2 レセプタクル側樹脂構造物
3 回路基板
4 回路基板の導体
5 プラグ
6 プラグ側樹脂構造物
7 ケーブル
11 リード
12,14 接触子
13 ケーブルの導体
18,19 気泡
DESCRIPTION OF
Claims (5)
In the resin structure, a lead for mechanical connection to a circuit board and electrical connection to a conductor on the circuit board is fixed, and the contact connected to the lead is connected to a mating connector. The electrical connector according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrical connector is a receptacle-side resin structure that faces a child and fits into a resin structure of a mating connector.
Priority Applications (1)
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Country Status (1)
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2005
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