JP2013134926A - プラグ、ジャック、コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】基板相互が交差する場合においてこれらの基板間を適切に接続することができるプラグ、対応するジャック、これらを含むコネクタを提供すること。
【解決手段】本発明によるプラグ2は、一方基板P1に実装されるプラグ2であって、一方基板P1に接続される一方接続部21aと、接触子21bと、接触子21bと一方接続部21aを接続する一方導体部21cと、を含み、一方接続部21aと接触子21bとは相互に垂直をなし、接触子21bは一方導体部21c側に対して反対側が45度捩られる形態に形成されることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、基板相互間等の信号授受及び接地用の電気的接続に適用されて好適なプラグ、ジャック、コネクタに関する。
電子装置内の基板相互間等において、例えば、信号線、接地線を含んで脱着可能に電気的に接続するにあたっては、一般的にコネクタが用いられる。このような用途のコネクタとしては、例えば特許文献1に記載されたようなものがある。
特許文献1に記載されたコネクタは、一方の基板であるドータカードに対して突き当て方向に垂直な他方の基板であるマザーボードを接続するにあたり、ドータカードに接続される側をライトアングル型のプラグとし、マザーボードに接続される側をストレートアングル型のジャックとしている。なお、ライトアングル型とは、接触子とドータカードとの接続部とが相互に垂直をなす形態を指し、ストレートアングル型とは接触子とマザーボードとの接続部とが相互に平行をなす形態を指している。
特表2004−500684号公報
ところが、このようなコネクタにおいては、一方の基板の端部が他方の基板の面に突き当てられる形態ではなく、一方の基板と他方の基板が相互に捻れの関係にありかつ垂直をなして交差する場合において、適切な電気的接続を実現することができなかった。
本発明は、上記問題に鑑み、基板相互が交差する場合においてこれらの基板間を適切に接続することができるプラグ、これに対応するジャック、これらの双方を含むコネクタを提供することを目的とする。
上記の問題を解決するため、本発明に係るプラグは、
一方基板に実装されるプラグであって、前記一方基板に接続される一方接続部と、接触子と、当該接触子と前記一方接続部を接続する一方導体部と、を含み、前記一方接続部と前記接触子とは相互に垂直をなし、前記接触子は前記一方導体部側に対して反対側が45度捩られる形態に形成されることを特徴とする。
上記問題を解決するため、本発明に係るジャックは、
他方基板に実装されるジャックであって、前記他方基板に接続される他方接続部と、被接触子と、当該被接触子と前記他方接続部を接続する他方導体部と、を含み、前記他方接続部と前記被接触子とは相互に垂直をなし、前記被接触子は前記他方導体部側に対して反対側が45度捩られる形態に形成されることを特徴とする。
上記の問題を解決するため、本発明に係るコネクタは、
前記プラグと前記ジャックを含むコネクタであって、前記ジャックは前記プラグの含む前記接触子に対応する前記被接触子を有し、前記接触子の捩られる方向と前記被接触子の捩られる方向が同一であることを特徴とする。
本発明によれば、接続対象となる一方基板と他方基板が接続方向の周方向に相互に垂直をなす捩れ位置の関係にある場合において、一方基板と他方基板を適切に電気的に接続することができる、一方基板側に接続されるプラグと、他方基板側に接続されるジャック、これらを含むコネクタを提供することができる。これにより、信号の伝送品質の向上とコストダウンを図れる。
本発明に係る本実施例のコネクタ1の一実施形態について嵌合前のプラグ2とジャック3をプラグ2側から視て示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1の一実施形態について嵌合前の形態をジャック3側から視て示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1の含むプラグ2内のプラグモジュール20の一実施形態について示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1の含むプラグ2内の列方向に隣接して並列するプラグモジュール20の端子配列形態を示す模式図である。 本実施例のコネクタ1の含むプラグ2内のプラグモジュール20において列方向に並列する導体板の形態示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1の含むプラグ2内のプラグモジュール20における導体板の側面視を示す模式図である。 本実施例のコネクタ1の含むジャック3内のジャックモジュール30の一実施形態について示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1の一実施形態について嵌合後の形態を示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1のプラグ2が含むグランド板金24(接地用板金)の具体的形態を示す模式斜視図である。 本実施例のコネクタ1のプラグ2についてグランド板金24を含めた端子配列態様を示す模式図である。 本実施例のコネクタ1のプラグ2についてグランド板金24と嵌合口部23及びプラグモジュール20の組立態様を示す模式斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施例のコネクタ1は、プラグ2とジャック3を含むコネクタ1であって、一方基板P1と他方基板P2とが相互に捻れの位置関係にありかつ垂直をなしている。ここで捻れの位置関係とは、一方基板P1を、プラグ2とジャック3の嵌合方向つまり接続方向に対して周方向に90度回転させた場合に、他方基板P2と平行となる位置関係を指す。図2は、ジャック3側からの斜視を示す。なお、一方基板P1と他方基板P2は図示しない電子機器の筐体つまりシェルの具備する支持構造により適宜支持されている。
プラグ2は一方基板P1に実装されるものであり、図3(a)に示すように、一方基板P1に電気的に接続される一方接続部21a(プレスフィット部)と、接触子21bと、接触子21bと一方接続部21aを接続する一方導体部21cと、を含み、一方接続部21aと接触子21bとは相互に垂直をなし、接触子21bは一方導体部21c側の根元に対して反対側つまり先端側が45度捩られる形態に形成される。
一方接続部21a、一方導体部21c、接触子21bは、135度の角度を有して折り曲げられる折り曲げ部を二箇所有する、逆L字型の平板状の一方導体板21の一部として構成される。この逆L字型の一方導体板21は折り曲げの外周側から内周側に向けて8群並列されて、適宜の材質の絶縁体を射出成型することにより構成されるフレーム22により外包される。フレーム22は、逆L字型のなす方向を擬似的な周方向と視た場合、周方向と径方向にそれぞれ延びる適宜の骨格部を有し、骨格部以外に適宜空隙部を有して、この空隙部により一方導体板21は適宜放熱される。
一方導体板21は信号用と接地用の二種別を有しており、図3(a)中最外周側から内周側に向けて、信号用と接地用が交互に並列される。さらに、信号用の一方導体板21が図3(a)中左側において含む、接触子21bは一対のプラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbを含み、プラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbにそれぞれ対応させて、信号用の一方導体部21cは一対のプラス信号用導体部21caとマイナス信号用導体部21cbを含み、信号用の一方接続部21aは一対のプラス信号用接続部21aaとマイナス信号用接続部21abを含む。
つまり図3(a)中の嵌合方向から視て示す図3(b)に示すように、ジャック3側に対向する対向面において、上述した最外周側から内周側に向けて、信号用の接触子21bと接地用の接触子21bが交互に並列され、信号用の接触子21bは、図3(b)中において上側にプラス信号用接触子21baを含み、下側にマイナス信号用接触子21bbを含む。
この場合、図3(a)中に示すように、プラス信号用接続部21aa及びマイナス信号用接続部21abと、接地用の一方接続部21aは図3(a)中奥行き方向、つまり一方基板P1との接続面内での嵌合方向に等間隔に配列される。
なお、図3に示した一方導体板21の群とフレーム22により構成されるプラグモジュール20は、プラグ2の列方向において隣接するものが相互に異なる二種別を有しており、図4中右側に示すような、最外周側つまり最上部に信号用の接触子21bを有する種別Aと、図4中左側に示すような、最上部に接地用の接触子21bを有する種別Bを具備している。
これに対応させて、一方基板P1との接続面内において、種別Bのプラグモジュール20の有する接地用の一方接続部21aと、プラス信号用接続部21aa及びマイナス信号用接続部21abとは、一方基板P1との接続面内の嵌合方向に等間隔に配列されるとともに、隣接する種別Aのプラス信号用接続部21aa及びマイナス信号用接続部21abと、接地用の一方接続部21aに対しては嵌合方向に上述した等間隔の半分ずれて配置される。
上述したプラグモジュール20の種別Aの具備する一方導体板21の群と、種別Bの具備する一方導体板21の群の配列と形態を図5に示す。図5中右側の群が種別Aであり、左側の群が種別Bである。一対のプラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbは、図5中縦方向、つまり行方向において、一つおきに位置しており、左右方向つまり列方向においても一つおきに位置している。
図5中において、一対のプラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbは、それぞれが属する一方導体板21のプラス信号用導体部21caとマイナス信号用導体部21cb側の根元に対して反対側が同一の方向に45度に捩られている。プラス信号用導体部21caに対してプラス信号用接触子21baは、図5中左方にオフセットされながら捩られ、マイナス信号用導体部21cbに対してマイナス信号用接触子21bbは図5中右方にオフセットされながら捩られている。
つまり一対のプラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbは、対向面内において列方向に相互に逆方向にオフセットされながら同一方向に捩られて、対向面内において、相互に対向しながら平行をなす。すなわち、対向面内において、プラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbは、それぞれの有する長方形状の外輪郭が相互に平行をなし、長方形状の長辺方向の端部を相互に揃えて配置される。
ここで、一方導体板21は、銅合金等の導電性と弾性を有する単一の弾性部材を適宜プレス加工、折り曲げ加工等を施すことにより構成される。すなわち上述した捩られる工程はこれらの工程にて行われる。一方導体板21の接触子21bの表面については必要により適宜メッキ処理がなされる。
なお、プラス信号用導体部21caはマイナス信号用導体部21cbの外周側に位置して、全体として逆L字型をなして、双方の内周側に位置する接地用の一方導体板21と径方向の幅はほぼ同等としている。本実施例では図5に示すように信号用と接地用の端子群は最外周側から再内周側に向けて四群配列される。
最内周側の信号用の一方導体板21のプラス信号用導体部21caとマイナス信号用導体部21cbは、それ以外のものに比べて径方向の幅を狭小に構成している。また、図6に示すように、種別B用の一方導体部21の群は、最外周側に接地用の一方導体部21が位置しており、内周側に向けて信号用、接地用が交互に配列される。
この相互に異なる種別のプラグモジュール20を、図1に示すように、交互に列方向に8列並列して積層し、ジャック3との嵌合を可能とする嵌合口部23により一体的に束ねることにより、プラグ2が構成される。なお、嵌合口部23は、適宜の材質の絶縁体を射出成型することにより構成される。
このようにプラグ2を構成することで、一方基板P1との接続面内においては、プラス信号用接続部21aa及びマイナス信号用接続部21abと、接地用の一方接続部21aは列方向に交互に配列され、端子の配列は千鳥配列が実現される。
ジャック3は他方基板P2に実装されるものであって、図7(a)に示すように、他方基板P2に電気的に接続される他方接続部31aと、プラグ2側の接触子21bに対応する被接触子31bと、被接触子31bと他方接続部31aを接続する他方導体部31cと、を含み、他方接続部31aと被接触子31bとは相互に垂直をなし、被接触子31bは他方導体部31c側に対して反対側が45度捩られる形態に形成される。なお、図3に示したプラグ2側の一方導体部21cに対して被接触子を除く部分は同様の構成であり、プレス加工における捩る工程の前の半完成品においては共通化を図っている。
被接触子31bは接触子21bに対応させて、接触子21bがプラグ2とジャック3が嵌合されて嵌合方向に挿入されることにより、側方に押し退けられて接圧を確保するための、嵌合方向に対して傾斜する形態の傾斜部と、分岐する形態の分岐部の双方を有している。
信号用の被接触子31bは一対のプラス信号用被接触子31baとマイナス信号用被接触子31bbを含み、プラス信号用被接触子31baとマイナス信号用接触子31baにそれぞれ対応させて、信号用の他方導体部31cは一対のプラス信号用導体部31caとマイナス信号用導体部31cbを含み、信号用の他方接続部31aは一対のプラス信号用接続部31aaとマイナス信号用接続部31abを含む。
この場合も、プラス信号用接続部31aa及びマイナス信号用接続部31abと、接地用の他方接続部31aは他方基板P2との接続面内において嵌合方向に等間隔に配列され、全体として、適宜の材質の絶縁体を射出成型することにより構成されるフレーム32により外包されて、ジャックモジュール30を構成する。プラグ2側と同様に、列方向に異なる二の種別を設けて嵌合方向に配列をずらすことにより、プラス信号用接続部31aa及びマイナス信号用接続部31abと、接地用の他方接続部31aは列方向に交互に配列され、端子の千鳥配列が実現される。
図7(a)に示すように、一対のプラス信号用被接触子31baとマイナス信号用被接触子31bbは、それぞれが属する他方導体板31のプラス信号用導体部31caとマイナス信号用導体部31cb側の根元に対して反対側が同一の方向に45度に捩られている。プラス信号用導体部31caに対してプラス信号用被接触子31baは、図7中右方にオフセットされながら捩られ、マイナス信号用導体部31cbに対してマイナス信号用被接触子31bbは図7中左方にオフセットされながら捩られる。
つまり一対のプラス信号用被接触子31baとマイナス信号用被接触子31bbは、対向面内において列方向に相互に逆方向にオフセットされながら同一方向に捩られており、対向面内において、相互に対向しながら平行をなす。すなわち、図7(b)に示すように、対向面内において、プラス信号用被接触子31baとマイナス信号用被接触子31bbは、それぞれの有する二股形状の並列する幅方向が相互に平行をなし、二股形状の幅方向の端部を相互に揃えて配置される。
ここでも、他方導体板31は、銅合金等の導電性と弾性を有する単一の弾性部材を適宜プレス加工、折り曲げ加工等を施すことにより構成される。他方導体板31の被接触子31bの表面については必要により適宜メッキ処理がなされる。
この相互に異なる種別のジャックモジュール30を、図1に示すように、交互に列方向に8列並列して積層し、プラグ2との嵌合を可能とする被嵌合口部33により一体的に束ねることにより、ジャック3が構成される。被嵌合口部33も、適宜の材質の絶縁体を射出成型することにより構成される
ここで、図1及び図2に示すように、接触子21の捩られる方向と被接触子31の捩られる方向は対向面内において同一であるものとしている。これにより、図8に示すように、プラグ2とジャック3が嵌合可能となる。
接触子21及び被接触子31はコネクタ1つまりプラグ2とジャック3を嵌合させた状態で嵌合方向から視た場合に、行列をなして配列されるとともに、行方向において隣接する接触子21及び被接触子31の組合せの一方は接地用であり他方は信号用である。接触子21及び被接触子31は列単位に形成されるプラグモジュール20又はジャックモジュール30毎に行方向に配列される。
また、列方向において隣接する接触子21及び被接触子31の組合せの一方は接地用であり他方は信号用であることとしている。さらに、一方導体部21c及び他方導体部31cは行列をなして配列されるとともに、行方向及び列方向において隣接する一方導体部21c及び他方導体部31cの組合せの一方は接地用であり他方は信号用であることとしている。
これらのことに加えて、図9に示すように、接地用の接触子21bを相互に電気的に接続するグランド板金24(接地用板金)を含む。グランド板金24は、図10に示すように、プラグ2の嵌合口部23の内側に収納可能な長方形状の外輪郭形状を有しており、プラグ2の有する、一対のプラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbへの接触を回避する例えば八角形状の孔部24aと、接地用の接触子21bの被接触子31bとの接触面以外の側面に嵌合可能な嵌合穴部24bを有している。
嵌合穴部24bは接触子21bの側面を両側から挟持する一対の挟持部24baを有しており、図11中において、プラグ2に対してグランド板金24を後方にスライドさせて装着する際、孔部24aは、一対のプラス信号用接触子21baとマイナス信号用接触子21bbを手前側に挿通させ、嵌合穴部24bは、接触子21bの接触面以外の側面に対して挟持部24baのみが接触される。これによりグランド板金24はプラグ2の接地用の接触子21bに対して固定されるとともに、図示しない適宜の接地経路に接続されて複数の接地用の接触子21bをまとめて接地する。
なお、上述した実施例において、行方向とはプラグ2、ジャック3においてそれぞれ接続対象となる基板への接続面に垂直な面方向を指し、プラグモジュール20又はジャックモジュール30内で端子が並列される方向である。列方向はプラグモジュール20又はジャックモジュール30が積層される方向である。嵌合方向は行方向及び列方向の双方に垂直な方向である。
以上述べた本実施例のコネクタ1によれば、以下に述べるような有利な作用効果を得ることができる。すなわち、一方基板P1と他方基板P2が交差する関係を有している場合においても、これらに対してそれぞれプラグ2及びジャック3を接続して、プラグ2とジャック3を嵌合することにより、一方基板P1と他方基板P2の中間に位置して双方に対して垂直な所謂バックプレーン基板を介在させることなく、一方基板P1と他方基板P2を電気的に接続することができる。
この構成とすることで、一方基板P1内の電子部品と他方基板P2内の電子部品を電気的に接続するにあたって、接続経路に介在する接点の数を減らすとともに上述したバックプレーン基板とこのバックプレーン基板側のコネクタ部品を省略して、接点抵抗の増加やインピーダンスの不整合を回避して、伝送による信号の劣化を防止することができる。また、部品点数の削減によりコストダウンを図れる。
また、プラグ2を構成するプラグモジュール20と、ジャック3を構成するジャックモジュール30の双方について、種別A、Bを設けて、行列方向に信号用、接地用の端子を交互に配置することで、図1に示した一方基板P1と他方基板P2の相対位置を180度回転させても、プラグ2とジャック3とを嵌合して接続することが可能となる。
さらにバックプレーン基板を省略できることで、一方基板P1及び他方基板P2をそれぞれ複数枚として、プラグ2及びジャック3を含むコネクタ1にて接続する、大型サーバやスーパーコンピュータなどの比較的大型の電子装置への適用を考慮した場合に、コネクタ1の嵌合方向に対して、多層の一方基板P1側の含む電子部品を冷却する一方側の冷却風と、多層の他方基板P2の含む電子部品を冷却する他方側の冷却風のそれぞれの方向をともに嵌合方向に一致させて、冷却風の流れを単純化することができる。このように冷却風の流れを簡単にすることでファン及びファンモータの設置数を削減してこれによってもコストダウンを図れる。
加えて、上述したバックプレーン基板を省略しても、多層の一方基板P1のうち任意の組合せ相互間における信号の伝送を、多層の他方基板P2のいずれかにより行い、これとは逆に、多層の他方基板P2のうち任意の組合せ相互間における信号の伝送を、多層の一方基板P1のいずれかにより行わせることができる。
さらに、端子配列をマトリクス状とし、隣接する端子の一方を接地用、他方を信号用とすることにより伝送特性の向上が図れる。また、信号用の端子についてはプラス用、マイナス用の双方の端子を持たせて平衡伝送とし、これによっても伝送特性の向上が図れる。
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
例えば、上述した実施例においてはプラグ2及びジャック3の基板への接続形態についてプレスフィット形状を用いたものとしたが、基板側のプレスフィット形状に対応するスルーホールをパッドとし、プレスフィット形状を接点形状に置換することも、半田接合とすることもできる。
また、上述した実施例においては、信号側の接触子21b及び被接触子31bについて平衡伝送による伝送特性の向上を考慮してプラス用とマイナス用のそれぞれの端子を具備するものとしているが、単一の接触子、被接触子とすることももちろん可能である。端子配列のなす行列についても上述したような正方行列のほか正方でない行列とすることも可能である。
本発明は、コネクタに関するものであり、相互に捻れの関係にある一方基板と他方基板を適切に電気的接続することができ、プラグとジャック及びこれらを含むコネクタを含むものである。このため、本発明は一方基板及び他方基板をともに多層とする構成において、特により効率的な冷却を行うことが必要とされる産業上の電子機器に適用して有益なものである。もちろん、家庭用、オフィス用の電子機器においても適用することは可能である。
1 コネクタ
2 プラグ
20 プラグモジュール
21 一方導体板
21a 一方接続部
21b 接触子
21c 一方導体部
22 フレーム
23 嵌合口部
24 グランド板金(接地用板金)
3 ジャック
30 ジャックモジュール
31 他方導体板
31a 他方接続部
31b 被接触子
31c 他方導体部
32 フレーム
33 被嵌合口部

Claims (11)

  1. 一方基板に実装されるプラグであって、前記一方基板に接続される一方接続部と、接触子と、当該接触子と前記一方接続部を接続する一方導体部と、を含み、前記一方接続部と前記接触子とは相互に垂直をなし、前記接触子は前記一方導体部側に対して反対側が45度捩られる形態に形成されることを特徴とするプラグ。
  2. 他方基板に実装されるジャックであって、前記他方基板に接続される他方接続部と、被接触子と、当該被接触子と前記他方接続部を接続する他方導体部と、を含み、前記他方接続部と前記被接触子とは相互に垂直をなし、前記被接触子は前記他方導体部側に対して反対側が45度捩られる形態に形成されることを特徴とするジャック。
  3. 請求項1に記載のプラグと請求項2に記載のジャックを含むコネクタであって、前記ジャックは前記プラグの含む前記接触子に対応する前記被接触子を有し、前記接触子の捩られる方向と前記被接触子の捩られる方向が同一であることを特徴とするコネクタ。
  4. 前記接触子は行列をなして配列されるとともに、行方向において隣接する前記接触子の組合せの一方は接地用であり他方は信号用であることを特徴とする請求項3に記載のコネクタ。
  5. 前記接触子は列単位に形成されるモジュール毎に前記行方向に配列されることを特徴とする請求項4に記載のコネクタ。
  6. 列方向において隣接する前記接触子の組合せの一方は接地用であり他方は信号用であることを特徴とする請求項4又は5に記載のコネクタ。
  7. 前記列方向において隣接する前記一方導体部の組合せの一方は接地用であり他方は信号用であることを特徴とする請求項6に記載のコネクタ。
  8. 信号用の前記接触子は一対のプラス信号用接触子とマイナス信号用接触子を含み、当該プラス信号用接触子と当該マイナス信号用接触子にそれぞれ対応させて、信号用の前記一方導体部は一対のプラス信号用導体部とマイナス信号用導体部を含み、信号用の前記一方接続部は一対のプラス信号用接続部とマイナス信号用接続部を含むことを特徴とする請求項7に記載のコネクタ。
  9. 前記プラス信号用接続部及び前記マイナス信号用接続部と、接地用の前記一方接続部は前記プラグと前記ジャックの嵌合する嵌合方向に等間隔に配列されることを特徴とする請求項8に記載のコネクタ。
  10. 前記プラス信号用接続部及び前記マイナス信号用接続部と、接地用の前記一方接続部は前記列方向に交互に配列されることを特徴とする請求項9に記載のコネクタ。
  11. 接地用の前記接触子を相互に電気的に接続する接地用板金を含むことを特徴とする請求項4〜10のいずれか一項に記載のコネクタ。
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