JP2010009751A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】電気コネクタの小型化を図った場合においても、その耐久性を良好に保ちつつ、良好な特性インピーダンス整合を得ることができる電気コネクタを提供する。
【解決手段】電気コネクタは、ハウジング１１と、可動端子５０と固定端子６０と、グランド端子７０，７０とを有している。ハウジング１１は、同軸プラグの筒状の外側導体の内側に嵌入可能に形成された装着部１２を有している。可動端子５０は、同軸プラグの外側導体の中心に位置する中心導体に接続される。グランド端子７０は、装着部１２の外面に沿うように配置される接触部７３を有し、同軸プラグの装着時に、接触部７３によって、外側導体の内側の面に接触する。装着部１２の外周面１２ｉには凹部１２ｊが形成され、接触部７３は凹部１２ｊに配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、同軸プラグを回路基板に接続するための電気コネクタに関し、特に良好なインピーダンス整合を得るための技術に関する。

従来、回路基板と同軸プラグとを電気的に接続する電気コネクタがある。例えば、特許文献１には、無線回路の回路基板に取り付けられ、無線回路を検査するための同軸プラグが装着される電気コネクタが開示されている。この電気コネクタでは、同軸プラグが有する筒状の導体部（以下、外側導体）に嵌入される円柱状の装着部が、ハウジングの上部に設けられている。また、装着部の下方には、同軸プラグの中心に設けられたピン状の導体部（以下、中心導体）と接続させるための信号端子が設けられ、装着部の外面には、同軸プラグの外側導体と接続させるためのグランド端子が設けられている。特許文献１では、グランド端子（特許文献１では上部絶縁体）は、円柱状の装着部を囲むように筒状に形成されている。

なお、特許文献１の電気コネクタは、信号端子として固定端子と、板ばね状の可動端子とを含み、同軸プラグの装着時に無線回路の信号経路を同軸プラグに切り換えるスイッチ機能を有している。すなわち、通常状態では可動端子と固定端子とが接触することによって、無線回路に設けられた一対の信号用の導体パターンが導通する。一方、同軸プラグの装着時には、ピン状の中心導体によって可動端子が下方に押されることによって、可動端子が固定端子から離れ、導体パターンの導通が遮断される。一方、同軸プラグの中心導体は、可動端子を介して、無線回路に設けられた一対の導体パターンのうち一方と導通する。
特開２００６−３２３０７号公報

しかしながら、特許文献１の電気コネクタのように、筒状のグランド端子を有する電気コネクタでは、次のような問題が生じる。

同軸プラグが接続された電気コネクタの特性インピーダンスは、グランド端子と同軸プラグの中心導体との距離が小さくなるのに従って、低下する。筒状のグランド端子を有する電気コネクタを小型化した場合には、グランド端子の径が小さくなる。その一方で、中心導体の小型化、すなわち中心導体を細くすることは、当該中心導体の強度不足や、加工の困難を招くため、中心導体の径を小さくすることは難しい。そのため、電気コネクタを小型化した場合には、グランド端子と中心導体との距離が狭まる。その結果、電気コネクタの特性インピーダンスが過剰に小さくなり、良好なインピーダンス整合が得られなくなる。

この点、特性インピーダンスは、グランド端子の面積を小さくすることによって、増大できる。そのため、グランド端子を筒状にするのではなく、装着部の外面の一部に面積の小さなグランド端子を設けることによって、電気コネクタを小型化した場合における特性インピーダンスの過剰な低下を抑制できる。

しかしながら、グランド端子を小さくした場合には、当該グランド端子の強度が低下し、電気コネクタの耐久性が低下するという問題が生じる。例えば、同軸プラグを装着部に装着する際に同軸プラグの先端がグランド端子に当たり、グランド端子が変形する可能性が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされてものであって、その目的は、電気コネクタの小型化を図った場合に、その耐久性を良好に保ちつつ、良好な特性インピーダンス整合を得ることが出来る電気コネクタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電気コネクタは、中心導体と当該中心導体を囲む外側導体とを有する同軸プラグと、回路基板とを接続するための電気コネクタであって、ハウジングと、信号端子と、グランド端子とを有する。前記ハウジングは、前記外側導体の内側に嵌入可能に形成された装着部を有し、当該装着部には前記中心導体が挿入される挿入孔が形成されている。前記信号端子は、前記挿入孔の下方に配置される。前記グランド端子は、前記装着部の外面に沿うように配置される接触部を有し、前記同軸プラグの装着時に前記接触部によって前記外側導体の内側の面に接触する。前記装着部の前記外面には凹部が形成され、前記接触部は前記凹部に配置されている。

本発明によれば、凹部によって接触部が保護されるので、電気コネクタの耐久性を良好に保つことができる。また、装着部を囲む筒状の接触部を有するグランド端子とは異なり、接触部を小さくすることによって電気コネクタの特性インピーダンスの過剰な低下を抑制できる。その結果、電気コネクタを小型化する場合であっても、良好なインピーダンス整合を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態の例である電気コネクタ１の斜視図であり、図２は電気コネクタ１の分解斜視図である。また、図３は、回路基板１１０上に配置されている電気コネクタ１の平面図であり、図４は電気コネクタ１の背面図である。図５は電気コネクタ１が有するハウジング１１の斜視図である。図６は図３に示すＶＩ−ＶＩ線の断面図であり、図７は図３に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。図８及び図９は同軸プラグ１００が装着されている電気コネクタ１の断面図である。図８は図６と同様の切断面で得られる断面図であり、図９は図７と同様の切断面で得られる断面図である。

図２又は図３に示すように、電気コネクタ１は、信号端子として可動端子５０と固定端子６０とを有している。可動端子５０と固定端子６０は、それぞれ回路基板１１０に設けられた一対の信号用の導体パターン１１１，１１２に取り付けられる。また、電気コネクタ１は、回路基板１１０に設けられたグランド用の導体パターン１１３，１１４に取り付けられる一対のグランド端子７０，７０を有している。

電気コネクタ１は、同軸プラグ１００を回路基板１１０に電気的に接続するためのコネクタである（図８及び図９参照）。同軸プラグ１００は、例えば、回路基板１１０を検査するための高周波の信号を回路基板１１０の導体パターン１１１に入力するための検査用プラグである。図８及び図９に示すように、同軸プラグ１００は、グランド用の外側導体１０２と信号用の中心導体１０１とを有している。外側導体１０２は、筒状に形成されている。中心導体１０１はピン状に形成され、外側導体１０２の中心において上下方向に延伸するよう配置されている。電気コネクタ１は同軸プラグ１００が装着されることによって、同軸プラグ１００を回路基板１１０に電気的に接続する。すなわち、電気コネクタ１は、同軸プラグ１００の外側導体１０２を、導体パターン１１３，１１４に接続し、中心導体１０１を導体パターン１１１に接続する。以下、電気コネクタ１が備える各部材について詳説する。

図２又は図５に示すように、電気コネクタ１は、絶縁体（例えば、樹脂）によって形成されるハウジング１１を備えている。ハウジング１１の上部には、同軸プラグ１００の外側導体１０２が上方から装着可能となるように形成された装着部１２が設けられている。詳細には、装着部１２は外側導体１０２の内側に嵌入可能なように円柱状に形成されている。

また、図６又は図７に示すように、装着部１２の中心には、当該装着部１２を上下方向に貫通する挿入孔１２ａが形成されている。同軸プラグ１００の外側導体１０２が装着部１２に装着された時には、挿入孔１２ａに中心導体１０１が挿入され、中心導体１０１の先端はハウジング１１内に侵入する。

また、装着部１２の上面は、その上縁１２ｂから装着部１２の中心に向かうに従って深くなるよう凹んでいる。すなわち、上縁１２ｂの内側には円錐状のガイド面１２ｄが形成されている。ガイド面１２ｄは上縁１２ｂから、挿入孔１２ａの上縁１２ｃに向かって下方に傾斜している。

図２、図４又は図５に示すように、ハウジング１１は装着部１２より大きいハウジング基部１３を有し、当該ハウジング基部１３は装着部１２の下方に位置している。ハウジング基部１３は、概略箱状であり、前壁部１４と、後壁部１５と、右壁部１６と、左壁部１７とを有している。これらの壁部によって、固定端子６０の先端側と可動端子５０の先端側とを収容する収容室１３ａが構成されている（図６又は図７参照）。収容室１３ａの上方に装着部１２が位置している。また、収容室１３ａは下方（回路基板１１０側）に開口している。可動端子５０、固定端子６０、及びグランド端子７０，７０は、ハウジング基部１３によって保持されている。

図２に示すように、固定端子６０は、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に長い板状の端子である。固定端子６０は、差込部６１と取付部６２とを有している。取付部６２は、固定端子６０の前方（Ｘ１方向）側の端部に設けられている。取付部６２は、電気コネクタ１の回路基板１１０への取り付け工程において、導体パターン１１２に半田で取り付けられる（図４参照）。

図２又は図６に示すように、ハウジング１１の前壁部１４には、当該前壁部１４を前後方向に貫通する保持孔１４ａが形成されている。固定端子６０は保持孔１４ａに圧入され、差込部６１の縁に形成された爪部６１ａ，６１ａは、保持孔１４ａの内面に引っ掛かっている。これによって、固定端子６０は、ハウジング基部１３に固定される。

差込部６１の先端側は収容室１３ａに配置され、その先端６１ｂは、挿入孔１２ａの手前側（前壁部１４側）に位置している。なお、差込部６１の先端側には、下方に僅かに突出する接触部６１ｄが形成されている。後述するように、固定端子６０は、この接触部６１ｄを介して可動端子５０に接触する。

図２又は図６に示すように、可動端子５０は、左右方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に長い板状の基部５２と、当該基部５２から延伸する一対の右延伸部５３と左延伸部５４と、右延伸部５３と左延伸部５４の先端に設けられた先端連結部５５と、右延伸部５３と左延伸部５４との間に位置する被押圧部５１とを有している。また、可動端子５０の後側（Ｘ２方向）の端部には、導体パターン１１１に半田付けされる取付部５７が設けられている。

ハウジング基部１３の後壁部１５には、当該後壁部１５を前後方向に貫通する保持孔１５ａが形成されている。可動端子５０は後方から保持孔１５ａに圧入され、基部５２の縁に形成された爪部５２ａ，５２ａは保持孔１５ａの内面に引っ掛かっている。これによって、可動端子５０は、ハウジング基部１３に固定される。基部５２の左右方向の端部には、前方（Ｘ１方向）に突出するストッパ５２ｂ，５２ｂが形成されている。一方、保持孔１５ａの奥部には、ストッパ５２ｂ，５２ｂに対向する壁（不図示）が形成されている。これによって、保持孔１５ａにおける可動端子５０の位置が規定されている。

右延伸部５３と左延伸部５４は、基部５２における左右方向に離れた位置から前方（Ｘ１方向）に延伸している。先端連結部５５は、左右方向に長い板状であり、右延伸部５３と左延伸部５４の先端とを連結している。この先端連結部５５は、固定端子６０の差込部６１の下方に位置し、通常状態（同軸プラグ１００が装着部１２に装着されていない状態）においては、固定端子６０に設けられた接触部６１ｄに当接している。そのため、導体パターン１１１と導体パターン１１２は、可動端子５０と固定端子６０とを介して導通している。なお、後述するように、可動端子５０は板ばねであり、弾性変形可能に形成されている。そして、可動端子５０は、先端連結部５５が固定端子６０から離れるように弾性変形することによって導体パターン１１１，１１２の導通のオン／オフを切り換えるスイッチ機能を有している。

被押圧部５１は、先端連結部５５から、右延伸部５３と左延伸部５４の延伸方向とは反対方向（基部５２側（Ｘ２方向））に延伸し、挿入孔１２ａを下方から塞ぐように配置されている。詳細には、被押圧部５１は、挿入孔１２ａが形成された下面１２ｈに対して略平行となっている。

図２又は図７に示すように、電気コネクタ１には２つのグランド端子７０，７０が設けられている。グランド端子７０，７０は、挿入孔１２ａの位置を挟んで互いに反対側に位置している。また、グランド端子７０，７０の位置は、可動端子５０及び固定端子６０が設けられた位置から、装着部１２の周方向に約９０度だけ離れている。

グランド端子７０は、前後方向に延伸する棒状の基部７１と、当該基部７１の両端に位置する取付部７２，７２とを有している。グランド端子７０は、取付部７２，７２と基部７１との間において斜め下方に屈曲しており、取付部７２，７２は基部７１より低い位置に位置している。そして、電気コネクタ１が回路基板１１０上に配置された時には、取付部７２，７２が導体パターン１１３，１１４に接し、基部７１と回路基板１１０の表面との間には隙間が設けられる。取付部７２，７２は、電気コネクタ１の回路基板１１０への取り付け工程において、導体パターン１１３，１１４に半田付けされる。

また、グランド端子７０は、基部７１から上方に延伸する板状の固定部７４と、当該固定部７４からさらに上方に延伸する接触部７３とを有している。接触部７３は、ハウジング１１の装着部１２の外周面１２ｉに沿うように配置されており、外側導体１０２の装着時には外側導体１０２の内側の面に接触する（図９参照）。接触部７３は、装着部１２の外周面１２ｉの一部にのみ設けられている。すなわち、接触部７３は板状であり、その幅Ｗは、外周面１２ｉの外周より短くなっている（図１参照）。特に、ここで説明する例では、２つのグランド端子７０は、挿入孔１２ａを挟んで対称の位置に配置されており、各グランド端子７０の接触部７３の幅Ｗは、外周面１２ｉの半周より短くなっている。この接触部７３の幅Ｗや上下の長さは、インピーダンス整合を図るために電気コネクタ１に要求される特性インピーダンスに応じて設定される。なお、要求される特性インピーダンスに応じて、接触部７３は、平板状ではなく、外周面１２ｉに合わせて円弧状に形成されてもよい。

図５に示すように、ハウジング１１の装着部１２の外周面１２ｉには、上下方向に延伸する溝状の凹部１２ｊが形成されている。図１に示すように、接触部７３はこの凹部１２ｊに配置されている。凹部１２ｊの幅は、接触部７３の幅Ｗに相応しており、凹部１２ｊの内側における接触部７３の動きは規制されている。

また、接触部７３は、凹部１２ｊの深さより厚く形成されており、接触部７３の外面は、装着部１２の外周面１２ｉより、装着部１２の半径方向の外側（図４においてＹ１方向及びＹ２方向）に位置している。これによって、外側導体１０２の装着時に、接触部７３と外側導体１０２の内面とが安定的に接触し得る（図９参照）。なお、接触部７３の外面は、外周面１２ｉ及び外側導体１０２の内側の面に合わせて僅かに湾曲している。

接触部７３の外面には、接触部７３の幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に長い窪み部７３ａが形成されている（図２又は図７参照）。一方、外側導体１０２の内面には、図９に示すように、内側に突出する凸部１０２ａが形成されている。外側導体１０２の装着時には、凸部１０２ａは窪み部７３ａに嵌る。

凹部１２ｊは、上述したように上下方向に長い溝状に形成されており、装着部１２の上縁１２ｂにまで達している（図５参照）。そして、接触部７３は、その上端７３ｃの高さが装着部１２の上縁１２ｂの高さと等しくなるよう配置されている（図７参照）。なお、上端７３ｃの角部は面取りされている。

図７に示すように、グランド端子７０は、ハウジング１１に形成された保持孔１６ａ，１７ａにおいて保持されている。詳細には、保持孔１６ａと１保持孔１７ａは、それぞれ右壁部１６と左壁部１７に形成されており、これらの壁部を上下方向に貫通している。この保持孔１６ａ及び保持孔１７ａは、それぞれ凹部１２ｊ，１２ｊの下方に位置しており、保持孔１６ａと保持孔１７ａは、それぞれ凹部１２ｊ，１２ｊに連なっている。グランド端子７０は保持孔１６ａ，１７ａに下方から圧入されている。接触部７３は、保持孔１６ａ，１７ａを通過することによって、外部に露出するとともに、凹部１２ｊ，１２ｊの内側に配置される。

保持孔１６ａ，１７ａの幅は、固定部７４の幅に相応している。また、図２に示すように、固定部７４の縁には爪部７４ａが形成されている。爪部７４ａが保持孔１６ａ，１７ａの内面に引っ掛かることによって、固定部７４は保持孔１６ａ，１７ａにおいて保持される。なお、ハウジング基部１３の右壁部１６には右方向（Ｙ１方向）に突出する直方体状の凸部１６ｂが形成され、左壁部１７には、左方向（Ｙ２方向）に突出する凸部１７ｂが形成されている。そして、これらの凸部１６ｂ，１７ｂの下方においてグランド端子７０の基部７１が前後方向に延伸している。これによって、基部７１は、凸部１６ｂ，１７ｂによって保護されている。

電気コネクタ１のスイッチ機能について説明する。上述したように、可動端子５０の先端連結部５５は、可動端子５０が弾性変形していない通常状態においては、接触部６１ｄに当接している。その結果、導体パターン１１１と導体パターン１１２は、可動端子５０と固定端子６０とを介して導通している。図８に示すように、装着部１２に同軸プラグ１００が装着された時には、挿入孔１２ａから挿入された中心導体１０１によって被押圧部５１が押圧される。そして、これによって、右延伸部５３と左延伸部５４とが下方に弾性的に撓み、先端連結部５５が接触部６１ｄから離れ、導体パターン１１１と導体パターン１１２との導通が遮断される。一方、中心導体１０１が被押圧部５１に当接することによって、当該中心導体１０１と導体パターン１１１は可動端子５０を介して導通する。また、図９に示すように、同軸プラグ１００の装着時には、外側導体１０２の内側に装着部１２が嵌る。そして、接触部７３の窪み部７３ａに凸部１０２ａが嵌り、グランド端子７０が外側導体１０２と接触部７３を介して接触し、外側導体１０２とグランド用の導体パターン１１３，１１４とが導通する。

以上説明した電気コネクタ１では、ハウジング１１の装着部１２の外周面１２ｉには、凹部１２ｊが形成されている。そして、グランド端子７０の接触部７３は凹部１２ｊに配置されている。これによって、接触部７３を凹部１２ｊによって保護することができ、電気コネクタ１の耐久性を良好に保つことができる。また、筒状の接触部を有するグランド端子とは異なり、接触部７３を小さくすることによって（例えば、接触部７３の幅Ｗを小さくすることによって）、電気コネクタ１の特性インピーダンスの過剰な低下を抑制できる。その結果、電気コネクタ１を小型化する場合であっても、良好なインピーダンス整合を得ることができる。

また、電気コネクタ１では、グランド端子７０の接触部７３は、凹部１２ｊの深さに比べて厚い板状である。こうすることによって、接触部７３と、同軸プラグ１００の外側導体１０２との接触不良を抑制できる。

また、電気コネクタ１では、接触部７３は、上端７３ｃの高さが装着部１２の上縁１２ｂの高さと等しくなるように配置されている。これによって、同軸プラグ１００を装着部１２に装着する際に、接触部７３が損傷することを抑制でき、さらに電気コネクタ１の耐久性を向上できる。

また、電気コネクタ１では、一対のグランド端子７０，７０が設けられ、これらのグランド端子７０,７０は、挿入孔１２ａを挟んで互いに反対側に位置している。これによって、中心導体１０１に対して一方側にのみグランド端子が配置される場合に比べて、良好な特性インピーダンスを得ることができる。

なお、本発明は、以上説明した電気コネクタ１に限られず、種々の変更が可能である。例えば、以上の説明では、接触部７３は、その上端７３ｃの高さが装着部１２の上縁１２ｂの高さと等しくなるように配置されていた。しかしながら、接触部７３は、その上端７３ｃの高さが装着部１２の上縁１２ｂの高さより低くなるように配置されてもよい。

また、以上の説明では、装着部１２の外周面１２ｉを凹ませることによって、接触部７３が配置される凹部１２ｊが形成されていた。しかしながら、外周面１２ｉに、当該外周面１２ｉから装着部１２の半径方向に立つ一対の壁が形成され、接触部７３は、当該一対の壁の間に配置されてもよい。すなわち、一対の壁が上下方向に延伸するように外周面１２ｉに設けられ、一対の壁の内側に構成される凹部、すなわち一対の壁の間に接触部７３が配置されてもよい。この場合、接触部７３は、この一対の壁によってその動きが規制され、保護される。

本発明の実施形態の例である電気コネクタの斜視図である。 電気コネクタの分解斜視図である。 電気コネクタの平面図である。 電気コネクタの背面図である。 電気コネクタが有するハウジングの斜視図である。 図３に示すＶＩ−ＶＩ線の断面図である。 図３に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。 図６と同様の切断面で得られる断面図であり、同軸プラグが装着された状態が示されている。 図７と同様の切断面で得られる断面図であり、同軸プラグが装着された状態が示されている。

符号の説明

１ 電気コネクタ、１１ ハウジング、１２ 装着部、１２ａ 挿入孔、１２ｂ 上縁、１２ｃ 上縁、１２ｄ ガイド面、１２ｈ 下面、１２ｉ 外周面、１２ｊ 凹部、１３ ハウジング基部、１３ａ 収容室、１４ 前壁部、１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ 保持孔、１５ 後壁部、１６ 右壁部、１６ｂ 凸部、１７ 左壁部、１７ｂ 凸部、５０ 可動端子、５１ 被押圧部、５２ 基部、５２ａ 爪部、５２ｂ ストッパ、５３ 右延伸部、５４ 左延伸部、５５ 先端連結部、５７ 取付部、６０ 固定端子、６１ 差込部、６１ａ 爪部、６１ｂ 先端、６１ｄ 接触部、６２ 取付部、７０ グランド端子、７１ 基部、７２ 取付部、７３ 接触部、７３ａ 窪み部、７３ｃ 上端、７４ 固定部、７４ａ 爪部、１００ 同軸プラグ、１０１ 中心導体、１０２ 外側導体１０２ａ 凸部、１１０ 回路基板、１１１，１１２，１１３，１１４ 導体パターン。

Claims (4)

1. 中心導体と当該中心導体を囲む外側導体とを有する同軸プラグと、回路基板とを接続するための電気コネクタであって、
   前記外側導体の内側に嵌入可能に形成されるとともに前記中心導体が挿入される挿入孔が形成された装着部を有するハウジングと、
   前記挿入孔の下方に配置される信号端子と、
   前記装着部の外面に沿うように配置される接触部を有し、前記同軸プラグの装着時に前記接触部によって前記外側導体の内側の面に接触可能なグランド端子と、を備え、
   前記装着部の前記外面には凹部が形成され、前記接触部は前記凹部に配置されている、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
2. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
   前記グランド端子の前記接触部は、前記凹部の深さに比べて厚い板状である、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
3. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
   前記接触部は、その上端の高さが、前記装着部の上縁の高さと等しくなるよう、又は前記装着部の上縁の高さより低くなるように配置されている、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
4. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
   前記グランド端子として、前記挿入孔を挟んで互いに反対側に位置する一対のグランド端子を備える、
   ことを特徴とする電気コネクタ。
   

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