JP2007220427A - アース板付きコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高周波・高速の信号の授受に適したアース板付きコネクタであって、その特性インピーダンスの調整を可能にした同コネクタを提供する。
【解決手段】非導電性樹脂製のハウジング１２の内部に、導電性金属製の信号端子１３ｘと、導電性金属製のアース端子１３ｙと、アース端子１３ｙに接続するアース板１３ｚとを配設したアース板付きコネクタであって、アース板１３ｚは、導電性金属から板状に形成された基部１３ｚ１の表裏両面に、ハウジング１２の非導電性樹脂とは誘電率の異なる非導電性樹脂を材料としてインサートモールド成形によりスペース板１３ｚ２を積層形成して構成され、かかるアース板１３ｚを、別途モールド成形されたハウジング１２の内部に嵌入してなるもの。アース板１３ｚの樹脂を適宜選択することで、特性インピーダンスを調整できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、高周波・高速の信号の授受に適したアース板付きコネクタに関し、殊にその特性インピーダンスの調整を可能にした同コネクタに関する。

近年、電子機器の高性能化は著しく、その内部で或いは外部の機器との間で交わされる信号の高周波化や高速化は飛躍的に進んでおり、この信号の中継機能を担うコネクタにもその対応が迫られて来ている。

上記信号の高周波化や高速化に対応したコネクタとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このコネクタは、樹脂製ハウジングの幅方向両側に長手方向に間隔を隔てて信号端子を複数植設し、長手方向に配列された信号端子の間にアース端子を配置し、幅方向に植設された信号端子の間にアース板を配置したものであり、かかる構成により、シールド効果が向上し、不要輻射の少ない高周波信号用に好適なコネクタとなる（文献１の段落００２１参照）。

特開２００３−３１７８７４号公報

ところで、斯様なコネクタは、他の電子部品と共に回路基板上に実装され、そこにプリントされている回路パターン或いはフレキシブル基板の如きものに接続されて信号の授受を行っており、これらの伝送路系内での特性インピーダンスの整合を図るように工夫が加えられている。

何故ならば、電子機器の設計に際して、そこに組み込まれる上記電子部品や回路基板のパターン、或いはフレキシブル基板の同インピーダンスを、夫々、例えば５０Ωとか１００Ωと言った比較的低い値に設定し、上記伝送路系内での信号の反射波の発生に基づくノイズや信号の乱れを防止する必要があるからである。換言すれば、このように特性インピーダンスの整合が図られていれば、上記信号の反射は生じないが、その不整合部位が存在するとそこで信号が反射し、上記ノイズや信号の乱れ、さらには誤信号の発生などに至るのである。

勿論、伝送路系内にあって信号の授受を中継するコネクタにも、当然、設定された上記インピーダンスを満たすことが要求される訳であるが、前記特許文献１に示した如きものの場合、該インピーダンスは、プラグの信号端子とソケットの信号端子の自己インダクタンス、並びに同信号端子とアース板及びアース端子間の静電容量によって決まってしまい、また該静電容量はこれらの間に介在するハウジングの材質とその形状に支配される誘電率で決まって来ることから、その調整のための設計自由度は殆んど無く、従って特性インピーダンスの調整が不十分なケースがあった。

本発明はこれらの点に鑑みて成されたものであり、その目的は、授受信号の高周波化や高速化に適したコネクタであって、特性インピーダンスの調整を可能にしたアース板付き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本発明は、非導電性樹脂製のハウジングの内部に、導電性金属製の信号端子と、導電性金属製のアース端子と、該アース端子に接続するアース板とを配設したアース板付きコネクタであって、上記アース板は、導電性金属から板状に形成された基部の表裏両面に、上記ハウジングの非導電性樹脂とは誘電率の異なる非導電性樹脂を材料としてインサートモールド成形によりスペース板を積層形成して構成され、かかるアース板を、別途モールド成形された上記ハウジングの内部に嵌入してなるものである。

上記信号端子が、上記ハウジングの幅方向両側に、長手方向に間隔を隔てて複数並設され、上記アース板が、幅方向両側の信号端子同士の間に位置付けられるようにして、同ハウジングの幅方向中央に長手方向に沿って配置されたものであってもよい。

上記アース板が、その基部に上記スペース板で覆われていない基部側部及び基部上部を有し、上記基部側部を上記ハウジングに形成した圧入溝に圧入・固定すると共に、上記基部上部を同ハウジングに形成した挿入穴に臨ませたものであってもよい。

上記コネクタは、プラグであり、その相手方コネクタであるソケットは、そのソケットハウジングの幅方向両側に長手方向に間隔を隔てて並設された複数の信号端子を有すると共に、幅方向両側の信号端子同士の間に非導電性樹脂からなる絶縁部を有し、該ソケットに上記プラグが嵌合したとき、上記基部上部が上記絶縁部に進入されるようになっていてもよい。

本発明によれば、授受信号の高周波化や高速化に適したコネクタであって、特性インピーダンスの的確な調整が可能なアース板付きコネクタを提供できる。

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明をボード・ツー・ボード式のコネクタに適用した実施形態を示し、上方の図１（ａ）に示す１１は一方の回路基板に実装されるプラグ、同下方の図１（ｂ）に示す１は他方の回路基板に実装されるソケットで、ソケット１にプラグ１１を嵌合させることで双方の回路基板を電気的に接続し、前記信号の授受を行ない得るようになっている。なお、上記プラグ１１もソケット１もコネクタであり、特に断らない限り、この両者を総称して、或いはいずれか一方を指してコネクタと呼称する。

上記ソケット１は、図１〜図３に示すように、一方の回路基板Ｂ１に実装されており、非導電性樹脂製のソケットハウジング２と、該ハウジング２に植設・配列された複数の導電性金属製のソケット端子３とを有している。そして同ハウジング２は、枠状に形成された外側ハウジング２ｘと、その内方に配置された内側ハウジング２ｙとから成り、内側ハウジング２ｙは外側ハウジング２ｘにソケット端子３を介してフローティング支持されている。

このソケット端子３は、上記ハウジング２の長手方向に所定ピッチｘ（例えば０．６ｍｍ）を隔てて配置された信号端子３ｘと、同ピッチｘよりも広いピッチｙ１又はｙ２が隔てられたアース端子３ｙとから成る。アース端子３ｙの中には同端子３ｙ同士の間に１０本の上記信号端子３ｘを挟むものがあり、これら端子間のピッチｙ１は、０．６×１１＝６．６ｍｍとなっており、また、この信号端子３ｘを挟まないアース端子３ｙ同士のピッチｙ２は、２．０ｍｍとしてある。図１（ｂ）にて、符号３ｙが付されていない端子は全て信号端子３ｘである。

なお、上記数値（ピッチや端子数）は単なる例示であり、何ら本発明を限定するものではない。また、図１（ｂ）に示された符号４は、前記外側ハウジング２ｘの長手方向の両端部に設けられた固定金具で、該ハウジング２ｘを前記回路基板Ｂ１に半田付け・固定するためのものである。

図２に示すように、上記信号端子３ｘは、前記ハウジング２の幅方向両側に左右対称に一対（２個）ずつ配置されており、外側ハウジング２ｘに形成された溝に圧入された外側固定部３ａと、同固定部３ａの下端から側方に延出され且つ回路基板Ｂ１に対向されたテール部３ｂと、内側ハウジング２ｙに形成された溝に圧入された内側固定部３ｃと、同固定部３ｃの下部から上方に延出された接触部３ｄと、上記両固定部３ａ、３ｃの間を連結する逆Ｕ字型の変位吸収部３ｅとを有する。

そして上記テール部３ｂは、回路基板Ｂ１の表面にプリントされた配線パターンに連なるランド部５に、リフロー半田付けされるものであり、また上記接触部３ｄは、前記プラグ１１がソケット１に嵌合したとき、後述するプラグ１１の信号端子１３ｘの接触部１３ｃと接触するものであり、さらに上記変位吸収部３ｅは、同ソケット１とプラグ１１の嵌合に際して両者の間にズレが生じていた場合に、外側ハウジング２ｘに対して内側ハウジング２ｙを変位させ、このズレを吸収するためのものである（フローティング支持）。

また図３に示すように、アース端子３ｙは、前記ハウジング２の幅方向に左右対称に一体的に形成されており、外側ハウジング２ｘに形成された溝に圧入された外側固定部３ｆと、同固定部３ｆの下端から側方に延出され且つ回路基板Ｂ１に対向されたテール部３ｇと、内側ハウジング２ｙに形成された溝に圧入された内側固定部３ｈと、同固定部３ｈの下部から上方に延出された接触部３ｉと、上記両固定部３ｆ、３ｈの間を連結する逆Ｕ字状の変位吸収部３ｊとを有する。

そして上記テール部３ｇは、回路基板Ｂ１の表面にプリントされた配線パターンに連なるランド部７に、リフロー半田付けされるものであり、また上記接触部３ｉは、前記プラグ１１がソケット１に嵌合したとき、後述するプラグ１１のアース板１３ｚ（図５参照）と接触して接地することができ、さらに前記変位吸収部３ｊは、同ソケット１とプラグ１１が嵌合する際にその両者間にズレがあった場合に、外側ハウジング２ｘに対して内側ハウジング２ｙを変位させ、このズレを吸収することができるようになっている（フローティング支持）。

続いて図１及び図４乃至図７を用いて上記プラグ１１について説明するに、プラグ１１は、ソケット１が実装される回路基板Ｂ１とは別の回路基板Ｂ２に実装されるものであり、非導電性樹脂製のプラグハウジング１２と、同ハウジング１２に配列された複数の導電性金属製のプラグ端子１３とを有しており、該端子１３は、上記ハウジング１２に直接装着されていて、上述の如きフローティング支持とはなっていない。

上記プラグ端子１３は、前記ハウジング１２の長手方向に所定ピッチｘ（例えば０．６ｍｍ）を隔てて配置された信号端子１３ｘと、同ピッチｘよりも広いピッチｙ１又はｙ２が隔てられたアース端子１３ｙとにより成り、このアース端子１３ｙには後述するアース板１３ｚが接続されている。

上記アース端子１３ｙの中には同端子１３ｙ同士の間に１０本の前記信号端子１３ｘを挟むものがあり、これらのピッチｙ１は、０．６×１１＝６．６ｍｍとなっており、また同信号端子１３ｘを挟まないアース端子１３ｙ同士のピッチｙ２は、２．０ｍｍとなっている。図１（ａ）にて、符号１３ｙが付されていない端子は全て信号端子１３ｘである。

なお、上記数値（ピッチや端子数）は理解を容易にするための例示であり、ソケット１側のそれに対応していれば足り、何ら本発明を限定するものではない。

そして上記アース板１３ｚは、図６及び図７から明らかなように、厚さ０．４ｍｍと言った薄い導電性金属板をプレス成形してなる基部１３ｚ１の表裏両面に、厚さ０．４ｍｍと言った非導電性樹脂製のスペース板１３ｚ２をインサートモールド成形によりサンドイッチ状に積層したものであり、プラグハウジング１２の長手方向に形成された挿通孔１２ａに、所定間隔を隔てて該板１３ｚが２枚（これらを一体としたものであっても良い）挿入・架装されている。スペース板１３ｚ２の樹脂は、ハウジング１２の樹脂とは誘電率が異なるものが用いられ、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（リキッド クリスタル ポリマー）等が用いられる。

上記アース板１３ｚの基部１３ｚ１には、スペース板１３ｚ２が積層されていない左右の基部側部１３ｚ３、１３ｚ４、基部上部１３ｚ５、基部接続部１３ｚ６が存在する。両基部側部１３ｚ３、１３ｚ４は、同ハウジング１２に上記挿通孔１２ａと繋げるようにして設けた圧入溝１２ｂに嵌合される。基部上部１３ｚ５は、前記ソケット１とプラグ１１が嵌合したときにソケット１のアース端子３ｙの接触部３ｉに接続されるべく、上記ハウジング１２に凹成形した挿入穴１２ｃ内に突出されている（図４、図５）。

基部接続部１３ｚ６の上端には、後述するアース端子１３ｙの接触部１３ｆ（図５）に接続されるべく、スリット１３ｚ７が形成されている。基部上部１３ｚ５の下端には、前記ソケット１のアース端子３ｙの接触部３ｉ（図３）に接続されるべく、スリット１３ｚ８が形成されている。加えて、上記基部側部１３ｚ３の下端角部にはテール部１４が延設されており、回路基板Ｂ２に半田付け固定されるようになっている。

図４に示すように、信号端子１３ｘは、プラグハウジング１２の幅方向両側に左右対称に一対配置されており、同ハウジング１２の壁部を挟持する固定部１３ａと、同固定部１３ａの下端から側方に延出され且つ回路基板Ｂ２に対向されたテール部１３ｂと、同固定部１３ａから上方に延出された接触部１３ｃとを有する。

上記テール部１３ｂは、回路基板Ｂ２の表面にプリントされた配線パターンに連なるランド部１５に、リフロー半田付けされるものであり、また上記接触部１３ｃは、前記ソケット１とプラグ１１が嵌合したとき、ソケット１の信号端子３ｘの接触部３ｄ（図２）と接触するものである。

さらに図５に示すように、アース端子１３ｙは、前記アース板１３ｚを中心に左右対称に形成されており、同ハウジング１２に用意された溝に圧入された固定部１３ｄと、同固定部１３ｄの下端から側方に延出され且つ回路基板Ｂ２に対向されたテール部１３ｅと、同固定部１３ｄの下端の内方にて上方に延出された接触部１３ｆとを有し、該接触部１３ｆには、前記アース板１３ｚの基部接続部１３ｚ６が挟持される。なお、前記スリット１３ｚ７は該接触部１３ｆと基部接続部１３ｚ６の接続を円滑にする役割を演ずる。また、上記テール部１３ｅは、回路基板Ｂ２の表面にプリントされた配線パターンに連なるランド部１７に、リフロー半田付けされる。

前記アース板１３ｚは、金型の中に板状の基部１３ｚ１をセットしてそこにスペース板１３ｚ２に対応する樹脂（非導電性）をインジェクションして形成された所謂インサートモールド成形品で、前記ハウジング１２のモールド成形とは別の工程で成形される。そして、特性インピーダンスの調整のため、該スペース板１３ｚ２を構成する樹脂として、同ハウジング１２のそれと異なる誘電率の材料を選定することが肝要である。そして、斯様にして形成されたアース板１３ｚは、同ハウジング１２に用意された挿通孔１２ａにその下方から挿入・嵌合される。なお、上記スペース板１３ｚ２の材料選定に加え、上記基部１３ｚ１とスペース板１３ｚ２の厚さ比率の変更や前記信号端子１３ｘとの距離の変更など、設計的に許された調整を加えることは特性インピーダンスの調整のためにさらに有効である。

このように構成されたプラグ１１を前記ソケット１に嵌合すると、ソケット１の信号端子３ｘの接触部３ｄがプラグ１１の信号端子１３ｘの接触部１３ｃと圧接し、またソケット１のアース端子３ｙの接触部３ｉがプラグ１１のアース板１３ｚの基部上部１３ｚ５を挟持してこれと接触し、これによりソケット１が実装された回路基板Ｂ１とプラグ１１が実装された回路基板Ｂ２とが電気接続される。

なお、アース板１３ｚの基部上部１３ｚ５は、幅方向両側の信号端子３ｘ同士の間に形成された絶縁部２ｙ１に設けられた挿入部２ｙ２（図２）に進入され、信号端子３ｘとは接触しない。また、前記スリット１３ｚ８（図６）は、ソケット１のアース端子３ｙの接触部３ｉ（図３）と、プラグ１１のアース板１３ｚの基部上部１３ｚ５（図５）との接続を、円滑にする役割を演ずる。

そしてこのとき、アース板１３ｚが左右対称配置されたソケット１及びプラグ１１の各々の信号端子３ｘ、１３ｘの中央を仕切る如く配置されるので、左右に向かい合った各々の信号端子３ｘ、１３ｘ同士の間が、該アース板１３ｚによってシールドされる。

また、プラグ１１の長手方向に隣り合う信号端子１３ｘは、１０本毎に上記アース板１３ｚに接触されたアース端子１３ｙで仕切られるので、該アース端子１３ｙに挟まれた１０本の信号端子１３ｘは小ブロック毎に、シールドされる。

同様に、ソケット１の長手方向に隣り合う信号端子３ｘは、１０本毎に上記アース板１３ｚに接触されたアース端子３ｙで仕切られるので、該アース端子３ｙに挟まれた１０本の信号端子３ｘも小ブロック毎に、シールドされる。

次に、前記ソケット１の回路基板Ｂ１への取り付けについて説明するに、図２及び図３に示すように、回路基板Ｂ１の各ランド部５、７、さらに前記固定金具４（図１）のランド部にクリーム半田を塗布し、信号端子３ｘのテール部３ｂとアース端子３ｙのテール部３ｇとを各ランド部５、７に搭載すると共に、固定金具４を対応するランド部に搭載させ、その状態でクリーム半田を加熱する。これにより、半田は熔解して各テール部３ｂ、３ｇ、さらに固定金具４が各ランド部５、７等に密着し、その後冷却、凝固して、ソケット１が回路基板Ｂ１に表面実装される。

なお、プラグ１１の回路基板Ｂ２への取り付けは、上述のソケット１の実装と変わるところがないので、説明を省略する。

以上の構成からなる本実施形態によれば、前記アース板１３ｚはインサートモールド成形によって金属製の基部１３ｚ１の上に樹脂製のスペース板１３ｚ２を積層してなり、且つこれを別途モールド成形したプラグハウジング１２に用意した挿通孔１２ａに挿入・嵌合するようにしたので、該スペース板１３ｚ２の材料（誘電率）を的確に選定することによって、プラグ１１（すなわちコネクタ）の特性インピーダンスを確実に調整することができる。

そして、通常、上記特性インピーダンスの調整のため、スペース板１３ｚ２の材料としてプラグハウジング１２のそれより高い誘電率の樹脂を選定することになるが、高誘電率の樹脂は一般にモールド成形性が悪く、上記ハウジング１２などのように複雑な構造物のモールディングには適さないが、該アース板１３ｚは図７から明らかな如く、平板状の基部１３ｚ１を矩形のスペース板１３ｚ２でサンドイッチ状に挟むだけの極めて単純な構造であることから、このモールド成形性の問題は顕在化しない。

勿論、設計の自由度があってこのスペース板１３ｚ２の材料選定に加え、基部１３ｚ１と該スペース板１３ｚ２の厚さ並びに信号端子１３ｘとの距離等の変更を組み合わせることが可能であれば、さらに適切な特性インピーダンスの調整が可能である。例えば、スペース板１３ｚ２の厚さを厚く或いは薄くし、それに合わせてスペース板１３ｚ２を挿入・架装するためにハウジング１２に形成された挿通孔１２ａの寸法（板１３ｚ２の厚さ方向の寸法）を変更することが考えられる。

そして前記アース板１３ｚは上記スペース板１３ｚ２で覆われていない基部側部１３ｚ３、１３ｚ４を備えていて、これをハウジング１２に挿通孔１２ａに繋げるようにして設けた圧入溝１２ｂに圧入するようにしたので、該アース板１３ｚはここで固定・支持される。よって、同アース板１３ｚと上記ハウジング１２の挿通孔１２ａとの間の摩擦力に期待する必要がないので、その嵌め合い精度を粗くすることができ、生産・組立の歩留を向上させることもできる。

また、アース板１３ｚが各々の信号端子３ｘ、１３ｘの中央を仕切る如く進入して左右に向かい合った信号端子３ｘ同士、１３ｘ同士の間をシールドする点、長手方向に隣り合う同信号端子３ｘ、１３ｘを１０本毎にアース端子３ｙ、１３ｙで仕切って小ブロック毎にシールドする点などの作用は、上記アース板１３ｚの挿通孔１２ａへの嵌入によって損なわれるようなことが一切ないので、高周波で且つ高速の信号の授受に適したコネクタとの特徴を維持することができる。

加えて、本発明をボード・ツー・ボード式コネクタに反映し、且つその信号端子３ｘやアース端子３ｙに変位吸収部３ｅ、１３ｊを設けたので、フローティング機能付きコネクタとすることができ、しかも上記アース板１３ｚはこの機能に何らの影響も与えないから、特性インピーダンスの調整可能なボード・ツー・ボード用のフローティング機能付きコネクタを提供することができる。

ただし、本発明は、上述の実施形態のコネクタに限定されないことは言うまでもないことである。例えば、フローティング機能を有しないコネクタであっても、またボード・ツー・ボード用でなくとも、或いはアース板１３ｚがプラグ１１側でなくてソケット１側に設けられていても、構わない。

本実施形態に係るアース板付きコネクタの斜視図であり、図１（ａ）はプラグ、図１（ｂ）はソケットを示す。 図１（ｂ）のII−II線断面図である。 図１（ｂ）のIII−III線断面図である。 図１（ａ）のIV線断面図且つ図６のIV−IV線断面図である。 図１（ａ）のV線断面図且つ図６のV−V線断面図である。 図１（ａ）のVI−VI線断面図でありプラグの長手方向の断面図である。 本実施形態に係るアース板の拡大斜視図である。

符号の説明

１１ プラグ（コネクタ）
１２ ハウジング
１２ｂ 圧入溝
１２ｃ 挿入穴
１３ｘ 信号端子
１３ｙ アース端子
１３ｚ アース板
１３ｚ１ 基部
１３ｚ２ スペース板
１３ｚ３ 基部側部
１３ｚ４ 基部側部
１３ｚ５ 基部上部
１ ソケット
２ｙ１ 絶縁部
２ｙ２ 挿入部
３ｘ 信号端子

Claims (4)

1. 非導電性樹脂製のハウジングの内部に、導電性金属製の信号端子と、導電性金属製のアース端子と、該アース端子に接続するアース板とを配設したアース板付きコネクタであって、
   上記アース板は、導電性金属から板状に形成された基部の表裏両面に、上記ハウジングの非導電性樹脂とは誘電率の異なる非導電性樹脂を材料としてインサートモールド成形によりスペース板を積層形成して構成され、
   かかるアース板を、別途モールド成形された上記ハウジングの内部に嵌入してなることを特徴とするアース板付きコネクタ。
2. 上記信号端子が、上記ハウジングの幅方向両側に、長手方向に間隔を隔てて複数並設され、
   上記アース板が、幅方向両側の信号端子同士の間に位置付けられるようにして、同ハウジングの幅方向中央に長手方向に沿って配置された請求項１記載のアース板付きコネクタ。
3. 上記アース板が、その基部に上記スペース板で覆われていない基部側部及び基部上部を有し、
   上記基部側部を上記ハウジングに形成した圧入溝に圧入・固定すると共に、上記基部上部を同ハウジングに形成した挿入穴に臨ませたことを特徴とする請求項１又は２記載のアース板付きコネクタ。
4. 上記コネクタは、プラグであり、
   その相手方コネクタであるソケットは、そのソケットハウジングの幅方向両側に長手方向に間隔を隔てて並設された複数の信号端子を有すると共に、幅方向両側の信号端子同士の間に非導電性樹脂からなる絶縁部を有し、
   該ソケットに上記プラグが嵌合したとき、上記基部上部が上記絶縁部に進入されるようになっている請求項３に記載のアース板付きコネクタ。
   

Images