JP2010027256A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】リペアの作業性を向上させ、且つ、シールド性能を向上させてシグナル伝送特性が改善できるコネクタを実現する。
【解決手段】鉛直線上に配置されたグラウンドピンとシグナルピンとが一対をなし所定ピッチを有してハウジングの長手方向に複数対配置されるコネクタにおいて、前記対をなすシグナルピンに鉛直方向において平行に配置され後端が前記ハウジングに支持されるピン先端部と、前記ピン先端部の後端に一端が接続され前記ハウジングの長手方向に折曲され前記ハウジングに固定されるピン折曲部と、このピン折曲部の他端に一端が接続され前記対をなすシグナルピンに対して前記所定ピッチの半ピッチずれて水平方向において平行に配置され前記一端が前記ハウジングに支持されるピン後端部とを有するグラウンドピンを具備したことを特徴とするコネクタである。
【選択図】図１

Description

本発明は、グラウンドピンとシグナルピンとが一対をなし所定ピッチを有してハウジングの長手方向に複数対配置されるジコネクタに関するもので、特にコンタクトピンテイル構造に関するものである。
更に詳述すれば、本発明は、例えば、LSIテストシステムのテストヘッド内のプリント基板のエッジに表面実装されるカードエッジコネクタで、DUT（Device Under Test）とのインターフェース用コネクタが接続され、プリント基板エッジに沿って列状に配置される高密度、高周波コネクタの構造に関するものである。

カードエッジコネクタに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

住友スリーエムホームページ/製品とサービス/電気電子・電力・通信関連/電気電子製品/コネクタ・実装用ICソケット［平成２０年７月９日検索］ インターネット＜ＵＲＬ： http://www.mmm.co.jp/electrical/connector/index.html＞ 特開２００８−０９１０４７号公報 特開２００３−１１７７０６号公報

図９は従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図でカードエッジコネクタを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、図１０は図９のＡ−Ａ断面図、図１１は本従来装置が実際に使用されている一例の要部構成説明図、図１２は図１１の部品説明図でプリント基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図１３は図１１の部品説明図でコネクタハーネスを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は左側面図、図１４は図９の動作説明図である。

図９、図１０において、カードエッジコネクタ１は、鉛直線上に配置されたグラウンドピン２とシグナルピン３とが一対をなし所定ピッチを有してハウジング４の長手方向に複数対配置されている。
図１１は本従来装置が実際に使用されている一例の要部構成説明図である。
カードエッジコネクタ１がプリント基板２０に取り付けられ、図１３で示されるコネクタハーネス１０が、カードエッジコネクタ１に勘合されている。
１６は、コネクタハーネス１０を整合し、保護するキャリアハウジングである。

コネクタハーネス１０は、図１３に示す如く、同軸ケーブル１１が接合されており、同軸信号線がコネクタハーネス１０内のシグナルソケット１２にコネクトし、同軸ケーブル１１のシールド線はコネクタハーネス１０を覆うシールドボックス１３とコネクタコネクタハーネス１０内のグラウンドソケット１４にコネクトしており、グラウンドクリップ１５が付帯している。

コネクタハーネス１０は、図１３の上側からグラウンドソケット１４、シグナルソケット１２、グラウンドクリップ１５とならんで、シグナルソケット１２を上下にグラウンドが挟んでいる構造になっている。
但し、このコネクタハーネス１０は、シールドボックス１３で覆われているので、擬似的には同軸性がある。

図９、図１０に示されるカードエッジコネクタ１において、図１３に示されるコネクタハーネス１０が勘合されると、図１０のＡ−Ａ断面図で、２本平行に並んでいるコンタクトピンのうち、図面における下側がシグナルソケット１２が勘合し、図面における上側の長めのコンタクトピンにグラウンドソケット１４が勘合する。

そして、そのまま並行してカードエッジコネクタ１のヘッダー内を伝送され、図１２に示されるプリント基板２０の実装パターン図にあるパッドに接合される。
図１２において、パッドは、図の上からグラウンドパッド２１、シグナルパッド２２、一番下がグラウンドクリップ１５が接触するグラウンドプレーン２３が示されている。

このような装置においては、以下の間題点がある。
図９に示す如く、カードエッジコネクタ１のヘッダー内のシグナルピン３とグラウンドピン２の構造において、グラウンドピン２が図面における上下方向のみにシグナルピン３をサンドイッチしている構造になっている。

このために、カードエッジコネクタ１の長手方向において、グラウンドピン２によってシグナルピン３が隠されてしまい、シグナルピン３に実装不良などリペアする必要が生じた場合、グラウンドピン２にさえぎられて、はんだ鏝を当てることができず、実装不良などが生じた場合のリワークができない。
また、図１４に模式的に示される如く、図の左右方向のシールド性能が不十分であった。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、リペアの作業性を向上させ、且つ、シールド性能を向上させてシグナル伝送特性が改善できるコネクタを提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１のコネクタにおいては、
鉛直線上に配置されたグラウンドピンとシグナルピンとが一対をなし所定ピッチを有してハウジングの長手方向に複数対配置されるコネクタにおいて、前記対をなすシグナルピンに鉛直方向において平行に配置され後端が前記ハウジングに支持されるピン先端部と、前記ピン先端部の後端に一端が接続され前記ハウジングの長手方向に折曲され前記ハウジングに固定されるピン折曲部と、このピン折曲部の他端に一端が接続され前記対をなすシグナルピンに対して前記所定ピッチの半ピッチずれて水平方向において平行に配置され前記一端が前記ハウジングに支持されるピン後端部とを有するグラウンドピンを具備したことを特徴とする。

本発明の請求項２のコネクタにおいては、請求項１記載のコネクタにおいて、
前記グラウンドピンのピン後端部は、シールド効果が向上するように前記シグナルピンのピン後端部形状と等距離になるように階段状に形成されたことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
本発明のコネクタは、プリント基板に列をなして生成されたパッドに、コネクタのヘッダーは表面実装される。
しかしながら、プリント基板は板状であるので反りやすく、コネクタのヘッダー自身も長いため長手方向にそりやすい。

したがって、コネクタをプリント基板に表面実装をした場合、半田実装不良を起こしやすいが、こうした場合でも、シグナルピンがグラウンドピンにさえぎられることがなく、ヘッダーをリワークする作業性が向上し容易になるコネクタが得られる。

また、高い周波数の信号を伝送する伝送路として同軸ケーブルが使用されるが、その端末はコネクターになっていることがほとんどであるが、コネクタ部分は同軸性を維持することが困難な場合が多い。
同軸伝送路としてコンタクトされている場合に、コネクタのヘッダー部分の表面実装基板へのコンタクトのピンテイル部分は、絶縁層は空気ではあるが、グラウンドピンがシグナルピンを更に囲むような構成になるので、高周波伝送路としてのインピーダンス整合を更に向上させることができるコネクタが得られる。

さらに、表面実装基板のパッドパターンは千鳥配置にでき、シグナルパッド、グラウンドパッドともに直線的にパターンを基板内部に引きだすことができるため、特に、シグナルパッドのパターンは、表面実装基板上の配線の自由度を高めることができ、信号品質の向上が期待できるコネクタが得られる。

また、信号線間、信号線−グラウンド間の絶縁抵抗に高い数値を求められることが多く、多くの場合基板表面でのリーク電流が支配的になるが、本発明の表面実装基板のパッドパターンはシグナルパッドとグラウンドパッドとの実距離が従来例よりも長く取れるため、絶縁抵抗値を高めることができるコネクタが得られる。

次に、低周波信号路、ＤＣ信号路においては、信号線とグラウンド線をシグナルピンとグラウンドピンに指定することが不要になり、表面実装基板のパッドパターンが千鳥配置でかつ隣接パッド間距離を大きく取ることができ、さらに、基板エッジにあったグラウンドプレーンが不要となり、ガードパターンを追加配置してリーク電流を低減することができるなど、配線の自由度をより高めることができるため、信号品質の安定、向上が期待できるコネクタが得られる。

本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
グラウンドピンのピン後端部は、シールド効果が向上するように、シグナルピンのピン後端部形状と等距離になるように階段状に形成されたので、更に、シールド効果が向上されたコネクタが得られる。

この、シールド効果は空気中に暴露された信号線の特性インピーダンスの不整合量を小さく抑制することができ、高周波の信号伝送路として信号品質の向上安定に効果を有するコネクタが得られる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図、図２は図１(ａ)のＢ―Ｂ断面図、図３は図１(ａ)のＣ−Ｃ断面図、図４は本発明装置が実際に使用された場合の一例の要部構成説明図、図５は図４の部品説明図でプリント基板を示す、図６は図１の動作説明図、図７は図１の部品説明図でソルダータブを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は底面図である。
図において、図９と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図９との相違部分のみ説明する。

図１〜図３において、グラウンドピン３１はピン先端部３１１とピン折曲部３１２とピン後端部３１３とを有する。
図３に示す如く、ピン先端部３１１は、対をなすシグナルピン３に鉛直方向において平行に配置され、後端がハウジング３１４に支持される。

ピン折曲部３１２は、ピン先端部３１１の後端に一端が接続され、ハウジング３１４の長手方向に折曲され、ハウジング３１４に固定される。
ピン後端部３１３は、ピン折曲部３１２の他端に一端が接続され、対をなすシグナルピン３に対して、所定ピッチＰ１の半ピッチずれて水平方向において平行に配置され、一端がハウジング３１４に支持される。

要するに、図１に示すように、本発明のコネクタ３０は、図の上下に、上からグラウンドピン３１、シグナルピン３の順に縦に配置されているが、ハウジング３１４のモールド樹脂の内部において、上側に配置されているピン後端部３１３は、横方向に半分のピッチ分シフトし、基板実装される側では半ピッチシフトしたピン後端部３1３が図５に示されるパッドパターンにはんだ実装される。

図２は図１のＢ-Ｂ断面図を示している。図２において、上側に配置されているピン後端部３１３がハウジング３１４のモールド樹脂の内部において図面に垂直方向に半ピッチシフトしている状況を示している。
図３は図１のＣ-Ｃ断面図を示している。図３において、ピン後端部３１３が位置する高さの断面図で、斜線部はハウジング３１４のモールド樹脂でモールド樹脂内でグラウンドピン３１１がピッチ方向に半ピッチ分シフトして、ピン後端部３１３に繋がっている様子を示している。

グラウンドピン３１１の下にあって見えないのがシグナルピン３で、このピン３はオフセットしないので、モールド樹脂内をまっすぐに進みシグナルピン３の後端部に繋がっている様子を示している。

図４は、本発明のコネクタが実際に使用された場合の一例の要部構成説明図である。
本発明のコネクタ３０がプリント基板４０に取り付けられ、図１３で示されるコネクタハーネス１０が、本発明のコネクタ３０に勘合されている。
１６は、コネクタハーネス１０を整合し、保護するキャリアハウジングである。

図５は本発明のカードエッジコネクタが実装されるプリント基板のパッドパターンを示したものである。
コネクタハーネスのシールドボックス１３に付帯するグラウンドクリップ１５が、コンタクトするグラウンドプレーン２３は図１２従来例と同じ配置である。
また、シグナルピン３のピンテイルがコンタクトするシグナルパッド２２の配置も図１２従来例と同じである。

シグナルピン３はコンタクトテイル部分も含めて最も短くなるように配置され、ハウジング３１４のモールド樹脂から出てきたところから、直後に真下にシグナルパッド２２がある。
このシグナルピン３と対をなすグラウンドピン３１のピン後端部３１３は半ピッチシフトした位置に配置されたグラウンドパッド４１にコンタクトする。

したがって、パッドパターンは、グラウンドパッド４１がシグナルパッド２２を図１２従来例よりも囲んだ形に千鳥配置されることになる。
図６はコネクターのピンテイル側から見たグラウンドピン３１とシグナルピン３の配置を模式的に表したものである。

以上の構成において、図１４従来例では、一個のシグナルピンに対して、それと対をなす一個のグラウンドピンがシールドの役目を果たすが、シグナルピンの上部にグラウンドピンが一個しかなく左右方向にはシールド効果がない。
図６では、一個のシグナルピンに対して、等距離にある二個のグラウンドピンがシールドの役目を果たし、同軸構造に近づく配置になっている。

図１において、ハウジング３４の左右両端にソルダータブ４５を有している。
図７に示す如く、ソルダータブ４５は金属片でできており、プリント基板２０に対して表面実装される機能をもち、プリント基板２０との半田接合の強度を向上させる効果と、同じく金属片で構成されるピンテイルとの間で、コネクタの重量バランスを維持する効果を併せ有する。
この効果のため、コネクタが、プリント基板２０に表面実装されるとき、前後・左右に傾くことなく安定した半田実装ができる。
図７において、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は底面図である。
４６は、プリント基板２０に設けられたソルダーパッドである。

さらに、コネクタに対してコネクタハーネス１０が挿入や抜去されるときには、一定の力が前後方向にかかるが、この力を、ソルダータブ４５の半田接合面により、シグナルピン３やグラウンドピン３１の半田接合面にかかるせん断応力を補っている。
このため、本来、シグナルやグラウンドが伝送されるシグナルピン３やグラウンドピン３１のピンテイルの半田接合面の破断という事態を回避できる。

この結果、本発明のコネクタは、プリント基板２０に列をなして生成されたパッド２１，２２に、コネクタは表面実装される。
しかしながら、プリント基板２０は板状であるので反りやすく、コネクタ自身も長いため長手方向にそりやすい。

したがって、コネクタをプリント基板２０に表面実装をした場合、半田実装不良を起こしやすいが、こうした場合でも、シグナルピン３がグラウンドピン３１にさえぎられることがなく、コネクタをリワークする作業性が向上し容易になるコネクタが得られる。

また、高い周波数の信号を伝送する伝送路として同軸ケーブル１１が使用されるが、その端末はコネクターになっていることがほとんどであるが、コネクタ部分はむき出し状態となり、同軸性を維持することが困難な場合が多い。

同軸伝送路としてコンタクトされている場合に、コネクタの表面実装基板へのコンタクトのピンテイル部分は、絶縁層は空気ではあるが、グラウンドピン３１がシグナルピン３を更に囲むような構成になるので、高周波伝送路としてのインピーダンス整合を更に向上させることができるコネクタが得られる。

さらに、表面実装基板のパッドパターンは千鳥配置にでき、シグナルパッド２２、グラウンドパッド４１ともに直線的にパターンを基板内部に引きだすことができるため、特に、シグナルパッド２２のパターンは、表面実装基板上の配線の自由度を高めることができ、信号品質の向上が期待できるコネクタが得られる。

また、信号線間、信号線−グラウンド間の絶縁抵抗に高い数値を求められることが多く、多くの場合基板表面でのリーク電流が支配的になるが、本発明の表面実装基板のパッドパターンはシグナルパッド２２とグラウンドパッド４１との実距離が従来例よりも長く取れるため、絶縁抵抗値を高めることができるコネクタが得られる。

次に、低周波信号路、ＤＣ信号路においては、信号線とグラウンド線をシグナルピンとグラウンドピンに指定することが不要になり、表面実装基板のパッドパターン２２，４１が千鳥配置でかつ隣接パッド間距離を大きく取ることができ、さらに、基板エッジにあったグラウンドプレーン２３が不要となり、ガードパターンを追加配置してリーク電流を低減することができるなど、配線の自由度をより高めることができるため、信号品質の安定、向上が期待できるコネクタが得られる。

図８は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図８において、グラウンドピン５０のピン後端部５１は、シールド効果が向上するように、シグナルピン３のピン後端部形状と等距離になるように階段状に形成されている。

この結果、グラウンドピン５０のピン後端部５１は、シールド効果が向上するように、シグナルピン３のピン後端部形状と等距離になるように階段状に形成されたので、更に、シールド効果が向上されたコネクタが得られる。
この、シールド効果は空気中に暴露された信号線の特性インピーダンスの不整合量を小さく抑制することができ、高周波の信号伝送路として信号品質の向上安定に効果を有するコネクタが得られる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。 図１のＢ―Ｂ断面図である。 図１のＣ―Ｃ断面図である。 本発明装置が実際に使用された場合の一例の要部構成説明図である。 図４の部品説明図である。 図１の動作説明図である。 図１の部品説明図である。 本発明の他の実施例の要部構成説明図である。 従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。 図９のＡ−Ａ断面図である。 本従来装置が実際に使用されている一例の要部構成説明図である。 図１１の部品説明図である。 図１１の部品説明図である。 図９の動作説明図である。

符号の説明

１ カードエッジコネクタ
２ グラウンドピン
３ シグナルピン
４ ハウジング
１０ コネクタハーネス
１１ 同軸ケーブル
１２ シグナルソケット
１３ シールドボックス
１４ グラウンドソケット
１５ グラウンドクリップ
１６ キャリアハウジング
２０ プリント基板
２１ グラウンドパッド
２２ シグナルパッド
２３ グラウンドプレーン
３０ 本発明のコネクタ
３１ グラウンドピン
３１１ ピン先端部
３１２ ピン折曲部
３１３ ピン後端部
３１４ ハウジング
４０ プリント基板
４１ グラウンドパッド ソルダーパッド
４５ ソルダータブ
４６ ソルダーパッド
５０ グラウンドピン
５１ ピン後端部
Ｐ１ ピッチ

Claims (2)

1. 鉛直線上に配置されたグラウンドピンとシグナルピンとが一対をなし所定ピッチを有してハウジングの長手方向に複数対配置されるコネクタにおいて、
   前記対をなすシグナルピンに鉛直方向において平行に配置され後端が前記ハウジングに支持されるピン先端部と、
   前記ピン先端部の後端に一端が接続され前記ハウジングの長手方向に折曲され前記ハウジングに固定されるピン折曲部と、
   このピン折曲部の他端に一端が接続され前記対をなすシグナルピンに対して前記所定ピッチの半ピッチずれて水平方向において平行に配置され前記一端が前記ハウジングに支持されるピン後端部と
   を有するグラウンドピン
   を具備したことを特徴とするコネクタ。
2. 前記グラウンドピンのピン後端部は、シールド効果が向上するように前記シグナルピンのピン後端部形状と等距離になるように階段状に形成されたこと
   を特徴とする請求項１記載のコネクタ。