JP2011150848A - シールド構造を備えたコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線基板の両面側に接地構造を設け、耐ノイズ性を高めたコネクタを提供する。
【解決手段】上側接点部材２３は、金属シェル２の上面２１の前面側端部に接続され、該前面側端部からシェル２の内部に向けて延び、ＦＰＣ７の導電パターン７１に導通接続される。下側接点部材２４は、シェル２の下面２５の前面側端部に設けられ、該前面側端部からシェル２の内部に向けてＦＰＣ７の下面空洞内をＦＰＣ７の挿入方向に延び、スライダ６の挿入部６１の先端近傍で折り返されてＦＰＣ７の導電パターン７１に導通接続される。第２のＦＧパス９３は、シェル２の上面２１から、シェル２の上側接点部材２３を通ってＦＰＣ７に流れ、さらにＦＰＣ７から下側接点部材２４を通って、シェル２の下面に設けられた第２の接地端子２６を経由して本体基板８に至るパスであり、コネクタの開口部を電磁遮蔽的に区分する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電磁波等を遮蔽するシールド構造を備えた、プリント配線基板に対応するコネクタ、特に、ＦＰＣ用コネクタに関する。

従来、比較的低速なデータ伝送においては、ノイズ電流から保護するシールド構造を具備しない、プリント配線基板に対応するコネクタ、特に、ＦＰＣ用コネクタが主として使用されていた。しかし近年、例えば伝送速度が３Ｇｂｐｓを超えるような高速のデータ伝送が要求される場合が増えており、さらにカーナビゲーションシステム等の用途では、耐ノイズ性の高いシールド構造も求められている。

特許文献１には、「本発明においては、金属製シェル２は、図２に明白に示されるように、ＦＰＣ１０の接地用パッドに対応して、一対の接地用コンタクト２４ａ、２４ｂが一体に形成されている。接地用コンタクト２４ａ、２４ｂは、プレス加工などにより、金属製シェル２の天板部２１から垂直方向下方に所定の形状を有した切片として切り起こされ、切り起こされた切片が略Ｌ字状をなすように折り曲げられるとともに、その自由端がくの字状をなすように曲げられることにより、形成される。このような製造工程において、弾性的に変位し得る自由端としてのＦＰＣ接触部２４ａ１、２４ｂ１をそれぞれ有する一対の接地用コンタクト２４ａ、２４ｂが同時に形成される」と記載されている。

特許文献２には、「また、この状態においては、図６に示したように、回動部材６は、フレキシブルケーブル１０のシールド１０ｂと接触して導通し、更にこの回動部材６の接触部６１ａは、図５（ｂ）に示したように、ホールドダウン３と接触して導通し、この結果、フレキシブルケーブル１０のシールド１０ｂは、回動部材６及びホールドダウン３を通じてプリント基板のグラウンドに電気的に接続され、これによりフレキシブルケーブル１０の導体パターン１０ａのシールドがなされる」と記載されている。

特開２００５−１２９４９０号公報 特開平９−２８９０６１号公報

従来技術に係るプリント配線基板に対応するコネクタ、具体的には、ＦＰＣ用コネクタでは、金属部材を設けてＦＰＣの一方の面（例えば上面）を接地する構造が採られているものがあるが、ＦＰＣの他方の面（下面）は接地されていない。従ってコネクタのシェルやＦＰＣはいわゆる「浮遊」した状態となり、該ＦＰＣの下面に隣接するコネクタの空間（空洞）からノイズが放射され、或いは外部からノイズの放射を受ける場合がある。

そこで本発明は、プリント配線基板の両面側に接地構造を設け、耐ノイズ性を高めたコネクタを提供する。

上記目的を達成するために、本発明は一実施形態において、導電性のシェルと、絶縁性材料からなり、前記シェル内に配置された絶縁性ボディと、前記絶縁性ボディに列状に支持された複数の導電性のコンタクトと、を有する、プリント配線基板に対応するコネクタであって、前記シェルは、該シェル内に挿入され前記複数のコンタクトの少なくとも１つと導通接続されたプリント配線基板の両面を少なくとも部分的に取り巻く少なくとも１つのフレーム接地回路を形成する接点部材を有し、該接点部材は、プリント配線基板が挿入される前記シェルの開口部を該開口部の狭幅方向に電磁遮蔽的に区分するように構成される、プリント配線基板に対応するコネクタを提供する。

本発明の一態様に係るコネクタによれば、プリント配線基板の両面を少なくとも部分的に取り巻く構造を有するフレームグラウンドパスによって、プリント配線基板の両面を、可能な限り最短で実質的に接地することができ、また、コネクタの嵌合口を狭幅方向に電磁遮蔽的に区分することができるので、耐ノイズ性を高めることができる。

また本発明の一態様に係るコネクタによれば、シェルに設けられた接点部材を用いて、プリント配線基板の両面を取り巻くフレーム接地回路を形成し、該フレーム接地回路によってコネクタ嵌合面を区分することによって電磁遮蔽構造が構成されるので、耐ノイズ性を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係るＦＰＣ用コネクタの斜視図である。 図１のコネクタを別角度からみた斜視図である。 図１のコネクタの分解斜視図である。 図１のコネクタの平面図である。 図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図４のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 図１のコネクタのシェルを背面側からみた斜視図である。 図１のコネクタのシェルを前面側からみた斜視図である。 （ａ）本発明のコネクタにより区分された開口部を模式的に表す図であり、（ｂ）（ａ）との比較のために従来例における開口部の形態を模式的に表す図である。 本発明の第２の実施形態に係るＦＰＣ用コネクタの斜視図である。 図１０のコネクタを別角度からみた斜視図である。

以下、本発明を、特に耐ノイズ性の高いフレームグラウンド（ＦＧ；Frame Ground）パス（筐体グラウンドパス、ダーティグラウンドパスともいう）及びコンタクトグラウンド（ピュアグラウンドともいう）パスを備えたＦＰＣ用コネクタを例として説明する。なおフレームグラウンドパスとは、シェルによるコネクタ全体のノイズ除去のための接地回路をいい、コンタクトグラウンドパスとは、コネクタ内でコンタクト同士の連結により行うノイズ除去のための別の接地回路をいう。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るＦＰＣ用コネクタ（以降、コネクタと略称する）１を示す斜視図であり、図２はコネクタ１を図１とは別の角度からみた斜視図であり、図３はコネクタ１の分解斜視図である。コネクタ１は、金属等の導電性材料からなるシェル２と、絶縁性樹脂等の絶縁性材料からなり、シェル２内に配置された絶縁ボディ３と、金属等の導電性材料からなり、絶縁ボディ３に列状に支持された複数の信号コンタクト４及び少なくとも１つの接地コンタクト（グラウンドコンタクト）５と、シェル２に挿入可能に構成された略平板状のスライダ６とを有する。なお本実施形態では、信号コンタクト４とグラウンドコンタクト５は互いに同一の寸法及び形状を具備しているが、両者の寸法及び形状は異なっていてもよい。

図３に示すように、本実施形態におけるスライダ６はいわゆるＺＩＦ（Zero Insertion Force）スライダであり、略平板状の挿入部６１及び挿入部６１の両側端に形成された例えば略棒状のロック部６２を有する。一方コンタクト４、５の各々は互いに略平行に延びる２つのアーム部４１、４２（５１、５２）を有し、スライダ６が絶縁ボディ３内に挿入されたときに挿入部６１が２つのアーム部の間に挿入されるようになっている。従ってＦＰＣ７（図１参照）を先ず各コンタクトの２つのアーム間に抵抗力ゼロで挿入した後、ＺＩＦスライダ６を該２つのアーム間に挿入することにより、スライダ６の挿入部６１の楔効果によってＦＰＣ７に形成された導電パターン７１と、複数のコンタクトの少なくとも１つとが導通接続される。ＺＩＦスライダ６のロック部６２は、絶縁ボディ３内への挿入時に絶縁ボディ３の係合孔３１にラッチ式に係合し、スライダ６を絶縁ボディ３に固定できるようになっている。但し本願発明におけるスライダは、このようなＺＩＦスライダに限られるものではなく、例えば基板とＦＰＣと一体的に形成したカード形態のスライダを、ある程度の挿入力を加えてコネクタに係合させることもできる。またスライダを使用せずに、他の接続手段によってＦＰＣ７を各コンタクトに導通接続することも可能である。

図４は、ＦＰＣ７が挿入された状態のコネクタ１の上面図であり、図５及び図６はそれぞれ、図４のＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線に沿う断面図である。図５はある信号コンタクト４における信号の流れすなわち信号パスを矢印９１で示している。信号は、コネクタ１が実装された、概略図示した本体基板８から、信号コンタクト４の端子部４３を経由して上側のアーム部４１を通り、アーム部４１に当接しているＦＰＣ７の導電パターン７１に流れる。ここでコンタクト４の端子部４３は、表面実装型端子として図示されているが、これに限られるものではない。

図６は、本願発明に係るコネクタ１のフレームグラウンドパス（以降、ＦＧパスと称する）を示している。本願発明では、２種類のＦＧパスが形成される。第１のＦＧパス９２は、シェル２の接地に寄与するものであり、具体的には金属シェル２の第１の面（第１の実施形態では上面）２１から、シェル２の背面側に形成された第１の接地端子２２（図７参照）を通って本体基板８に至る少なくとも１つ（図示例では３つ）のＦＧパスである。なお図６、７では第１の接地端子２２は表面実装型端子として図示されているが、これに限られるものではない。

なお本実施形態では、本体基板に接続されるコネクタ１の側（図７等のシェル２の第２の面（第１の実施形態では下面）２５に相当）を下側と称し、その反対側（図７等のシェル２の上面２１に相当）を上側と称する。またＦＰＣ７が挿入されるコネクタ１の嵌合部又は開口部２７（図８参照）がある側を前面側と称し、その反対側（シェル２の第１の接地端子２２がある側）を背面側と称する。

図６に示す第２のＦＧパス９３は、コンタクトの配列方向にみたときにＦＰＣ７の両面を少なくとも部分的に囲繞し又は取り巻くように形成される少なくとも１つ（図示例では３つ）のＦＧパスである。そのために、シェル２は、ＦＰＣ７に導通接続されるように構成された第１の接点部材２３及び第２の接点部材２４（第１の実施形態では上側接点部材２３及び下側接点部材２４）を有する。具体的には、シェル２の上側接点部材２３は、シェル２の上面２１の前面側端部に接続され、該前面側端部からシェル２の内部に向けて延び、シェル２内に挿入されたＦＰＣ７の表面に形成された導電パターン７１に導通接続されるようになっている。一方シェル２の下側接点部材２４は、シェル２の下面２５の前面側端部に設けられ、該前面側端部からシェル２の内部に向けてＦＰＣ７の下側空洞３２内（すなわち導電パターン７１が形成されたＦＰＣの面とは反対側の面の近傍）をＦＰＣ７の挿入方向に延び、スライダ６の挿入部６１の先端近傍で折り返されてＦＰＣ７の導電パターン７１に導通接続されるようになっており、全体として略Ｕ字形状を呈する。このような構成によれば、図６に示すように、金属シェル２の上面２１から、シェル２の上側接点部材２３を通ってＦＰＣ７に流れ、さらにＦＰＣ７から下側接点部材２４を通って、シェル２の下面側に設けられた表面実装型端子等の第２の接地端子２６を経由して概略図示した本体基板８に至る第２のＦＧパス９３が形成される。

なお上側接点部材２３及び下側接点部材２４は、ＦＰＣ７の導電パターン７１を介さずに、互いに直接接続されてもよい。その場合は、いずれかの接点部材が導電パターン７１の近傍を通るときに導電パターン７１に当接してもよいし、しなくてもよい。

第２のＦＧパス９３において、上側接点部材２３及び下側接点部材２４は協働して、ＦＰＣ７の両面を取り巻くＦＧパスを構成する。ＦＧパスの機能は本来、電流の流れる帰路を確保するというよりは、系（コネクタ）全体を基準のグラウンドに接地するためのものであるが、本願発明に係るコネクタにおける第２のＦＧパスは、その機能を維持しつつＦＰＣの両面も実質的に接地することができ、ＦＰＣが「浮遊」した状態を回避することができる。またＦＰＣ両面は、可能な限り最短のパス長で実質的に接地できる。さらにコネクタの嵌合口（開口部２７）が、その狭幅方向（図８では上下方向）に電磁遮蔽的に区分される。具体的には各接点部材が、コネクタ前面側からみたときに、開口部２７の狭幅方向に延びて開口部を電磁遮蔽的に区分する境界として機能する。このような構成により、ＦＰＣの下側空洞からのノイズ放射が抑制され、耐ノイズ性の高いコネクタが提供される。なおここでいう下側空洞とは、一般にはコネクタ内でＦＰＣの下面に隣接する空間を言うが、図６に示す本実施形態のようにＦＰＣ７がスライダ６の挿入部６１に支持されている場合には挿入部６１の下面６３に隣接する空間３２を指すものとする。

上述の接地端子２２、上側接点部材２３及び下側接点部材２４は、金属板の打ち抜き及び折り曲げ等の板金加工により、金属シェル２に一体的に形成されることが、製造コスト等の観点から有利である。或いは上側接点部材２３及び下側接点部材２４は、絶縁ボディ３に導電体として形成することもできる。例えば、絶縁ボディ３をモールド成形する際に、絶縁ボディ３にメッキ処理を施して上側接点部材２３及び下側接点部材２４と同等の機能を有する導電体を形成することができる。

本実施形態では、図８に示すようにシェル２の前面側に開口部２７が形成されており、開口部２７に挿入されたスライダ６の挿入部６１と絶縁ボディ３との間に下側空洞３２が画定され（図６参照）、これがノイズを放射し又は外部からのノイズ放射を受ける原因となり得る。しかし、該下側空洞３２に連通する開口部２７の下側部分２７ａは、第２のＦＧパスを形成する下側接点部材２４によって、（図示例では４つに）電磁遮蔽的に区分されるので、誘導電流の影響の低減が図られる。このように本実施形態では、下側接点部材２４が下側開口部２７ａの区分機能も兼ねており、別途開口部を区分するための部材を設ける必要がない。

同様に、図６に示すようにスライダ挿入部６１の上面側に配置されたＦＰＣ７と絶縁ボディ３との間にも空洞（上側空洞）３３が形成されるが、該上側空洞３３の影響は上側接点部材２３によって低減される。すなわち、上側空洞３３に連通する開口部２７の上側部分２７ｂは、第２のＦＧパスを形成する上接点部材２３によって、（図示例では４つに）電磁遮蔽的に区分されているので、誘導電流の影響の低減が図られる。このように本実施形態では、上側接点部材２３が上側開口部２７ｂの区分機能も兼ねており、別途開口部を区分する部材を設ける必要がない。

図９は、上述の開口部の区分をより明確に説明する図である。例えば図９（ｂ）に示すように、従来のコネクタ１′では、ＦＰＣ７′より上方の上側開口部２７ｂ′については実質的な区分がなされているものもあるが、下側開口部２７ａ′は何ら区分されておらず大きな開口面積を有しており、ＦＰＣがいわゆる浮遊状態となって、ノイズの放射又は外部からのノイズ放射を受ける要因となっていた。これに対し本願発明では、図９（ａ）に示すように、ＦＰＣ７の両側すなわち開口部２７ａ、２７ｂの双方が、ＦＧパスを構成する接点部材２３、２４によって電磁遮蔽的に区分される。詳細には、各開口部は方向２７１に沿う長辺及び方向２７２に沿う短辺を有し、接点部材２３、２４は各開口部の短辺方向（狭幅方向）２７２に概ね沿って延びて開口部２７ａ、２７ｂを電磁遮蔽的に区分する。このような構成により、開口面積の大きい開口部が排除され、コネクタの耐ノイズ性が高められる。

図５のコンタクトがグラウンドコンタクト５である場合は、信号パス９１と同様のグラウンドパスが形成される。すなわち、グラウンドパスはグラウンドコンタクト５の端子部５３から上側のアーム部５１を通り、アーム部５１に当接しているＦＰＣ７の導電パターン７１に流れる。ここでいうグラウンドパスは、上述のコンタクトグラウンドパスである。一方図５を用いて上述したグラウンドパスは、フレームグラウンドパスである。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係るコネクタ１０１の斜視図であり、図１１はコネクタ１０１を図１０とは異なる角度からみた斜視図である。第１の実施形態に係るコネクタ１は、ＦＰＣ７の挿入方向が本体基板８に平行であるので、コンタクト４、５から本体基板８に至る経路が一定の角度（例えば概ね直角）に曲げられる必要があり、いわゆるライトアングル型のコネクタである。これに対しコネクタ１０１はいわゆるストレート型のコネクタであり、ＦＰＣ（図示せず）が挿入される開口部１２７が上側に開口しているので、本体基板１０８に対して垂直な方向に挿入でき、コンタクトから本体基板に至る経路に角度を持たせる必要がないものである。

コネクタ１０１は、金属等の導電性材料からなるシェル１０２と、絶縁性樹脂等の絶縁性材料からなり、シェル１０２内に配置された絶縁ボディ１０３と、金属等の導電性材料からなり、絶縁ボディ１０３に列状に支持された複数の信号コンタクト１０４及び少なくとも１つの接地コンタクト（グラウンドコンタクト）１０５と、シェル１０２に挿入可能に構成された略平板状のスライダ１０６とを有する。

第２の実施形態に係るコネクタ１０１は、ＦＰＣの挿入方向が異なることによる構造上の差異以外は、上述の第１の実施形態と同様の構成を有することができる。すなわち、コネクタ１０１のシェル１０２は、本体基板１０８にコネクタ１０１を実装するための少なくとも１つ（図示例では４つ）の部材（図示例ではタブ）１２１を、ＦＰＣが挿入される開口部１２７が形成された側とは反対側に有し、タブ１２１は半田付け等により本体基板１０８の所定位置に接続される。

シェル１０２は、上述の第１の接点部材２３及び第２の接点部材２４と同等の機能を有する第１の接点部材１２３及び第２の接点部材１２４を有する。またシェル２は、第１の接点部材１２３が設けられているシェル２の第１の面１２５に、本体基板１０８に導通接続される表面実装型端子等の接地端子１２６を有し、また第２の接点部材１２４が設けられているシェル２の第２の面１２８に、本体基板１０８に導通接続される表面実装型端子等の接地端子１２９を有する。

なお上述の実施形態では、コネクタに挿入されるプリント配線基板をフレキシブルタイプのプリント配線基板（ＦＰＣ）として説明したが、該プリント配線基板として実質剛体のリジッドタイプのものを使用することも可能である。すなわち本願発明に係るコネクタは、フレキシブルタイプ及びリジッドタイプのいずれのプリント配線基板にも対応するものである。

１ コネクタ
２ シェル
２３ 上側接点部材
２４ 下側接点部材
２７ 開口部
３ 絶縁ボディ
３２ 下側空洞
３３ 上側空洞
４ 信号コンタクト
５ グラウンドコンタクト
６ ＺＩＦスライダ
７ ＦＰＣ
８ 本体基板
９１ 信号パス、シグナルグラウンドパス
９２ 第１のフレームグラウンドパス
９３ 第２のフレームグラウンドパス

Claims (5)

1. 導電性のシェルと、
   絶縁性材料からなり、前記シェル内に配置された絶縁性ボディと、
   前記絶縁性ボディに列状に支持された複数の導電性のコンタクトと、を有する、プリント配線基板に対応するコネクタであって、
   前記シェルは、該シェル内に挿入され前記複数のコンタクトの少なくとも１つと導通接続されたプリント配線基板の両面を少なくとも部分的に取り巻く少なくとも１つのフレーム接地回路を形成する接点部材を有し、該接点部材は、プリント配線基板が挿入される前記シェルの開口部を該開口部の狭幅方向に電磁遮蔽的に区分するように構成される、プリント配線基板に対応するコネクタ。
2. 前記シェルは、
   前記シェルの第１の面側から延びて前記プリント配線基板の導電パターンに導通接続するように構成された第１の接点部材と、
   前記シェルの第２の面側から延びて前記プリント配線基板の前記導電パターンが形成された面とは反対側の面の近傍を通って、前記導電パターンに導通接続するように構成された第２の接点部材とを有する、請求項１に記載のプリント配線基板に対応するコネクタ。
3. コンタクトグランドパスをさらに有する、請求項１又は２に記載のプリント配線基板に対応するコネクタ。
4. ライトアングル型コネクタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線基板に対応するコネクタ。
5. ストレート型コネクタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線基板に対応するコネクタ。

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