JP2013168230A

JP2013168230A - 電気コネクタ

Info

Publication number: JP2013168230A
Application number: JP2012029376A
Authority: JP
Inventors: Bai Rong Chen; 伯榕陳
Original assignee: UDE GUANGDONG FACTORY; UDE SICHUAN FACTORY; UD Electronic Corp
Current assignee: UDE GUANGDONG FACTORY; UDE SICHUAN FACTORY; UD Electronic Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】電気コネクタの提供。
【解決手段】本発明の電気コネクタは、絶縁座と信号モジュールと絶縁座外部を包覆する遮蔽外殻体を含む。その内、絶縁座の基本体前方の舌状板表面には少なくとも一つのくり貫き孔と、くり貫き孔前方の五つの穴を設ける。信号モジュールの回路基板表面の各貫通孔にはそれに対応する弾性端子を設け、各弾性端子の接触部はくり貫き孔箇所から突出し、該回路基板上の各接点は穴位置に対応し、並びに、線路を通して後部の複数の連接端子に接続する。よって、回路基板の線路面積を増減させることで抵抗率の調整、信号妨害の減少を行い、尚且つ、回路基板は舌状板内において弾性端子の接触部により貫通孔箇所で弾性変形空間を形成し、回路基板構造の破損、弾性端子の変形、半田付け端部剥離等の発生を防ぐことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は電気コネクタに関し、効果的にインピーダンス整合をとり、信号妨害を除去し、オスコネクタ接続時の構造上における安定性を高め、信号の状態を好ましいものとする電気コネクタに係る。

現在、電子科学技術の迅速な発展に伴い、パソコンの形態は卓上型から小体積で携帯に便利なノートブックパソコンへと移り変わり、社会のどこにでも普遍的に存在するものとなった。使用者がデータや信号の伝送を行う場合、或いはその他の周辺機器に接続する場合は、いわゆる周辺機器のインタフェースを必要とし、一般市場でのインタフェースの中で大衆に最も普遍的且つ広範的に使用されているものは、ホットオスコネクタ(Hot plug)機能対応のユニバーサル・シリアル・バス(Universal Serial Bus, USB)が主流である。

さらに、パソコンとその周辺機器の小型化に伴い、それら内部の占める空間も大幅に縮小したため、電磁効果によって生じる信号妨害の問題を考慮しなければならなくなった。一般にコネクタに影響を及ぼす電磁波妨害は大きく分けて次の二種に分けられる。一つ目は、主に回路基板上の電力線路、信号線路等の媒体からコネクタへの伝送時に生じる伝導妨害(Donducted Disturbace)であり、二つ目は、電磁波形態で伝えられコネクタ周辺の放射空間で引き起こされる放射妨害(Radeated Disturbace)である。また、USB3.0コネクタは、伝送速度の大幅な向上により導電端子数が増加し、尚且つ密集配置されるために、隣接端子間が近すぎたり端子が屈折或いは湾曲して高周波信号伝送時の信号妨害（静電気妨害、電磁波妨害、インピーダンス整合、ノイズ妨害、隣接する導電端子のクロストーク等）が引き起こされることもある。また、USB3.0コネクタとマザーボードインタフェースの回路のインピーダンス(Z)を整合させなければならず、この条件を満たしてこそ電磁妨害(EMI)とノイズ(noise)を低下させられ、こうして初めてUSB3.0コネクタとマザーボードインタフェース間の信号伝送を正確に行うことができる。さもなくば、USB3.0コネクタとマザーボードインタフェース間の信号伝送に信号反射やノイズ妨害を生じさせ、さらに信号損失、変形、エイリアシングを引き起こすと帯域幅や信号品質が基準に達することができないため、電子装置（パソコン、インターネット機器等）の正常動作に影響を及ぼすことになる。

また、一般の回路基板タイプに設計した舌状板の多くは銅箔接点に使用され、高精細度マルチメディアインタフェース(HDMI)タイプのメスコネクタのように、全て平面構造である。また、USB3.0のメスコネクタに応用する場合は、回路基板タイプに設計した舌状板の表面に五つの銅箔接点と四つの弾性端子を設置する必要があり、USB3.0のオスコネクタとメスコネクタを接続する場合は、その弾性端子が回路基板タイプに設計した舌状板上で幾つかの深刻な機構問題を生じさせている。その第一の問題は、弾性端子の前部の接触箇所が回路基板表面の上側に位置しているため、接続時に偏移や過大な公差のためにオスコネクタが正面に向かう力の衝撃を受け、弾性端子の形状変化や弾性端子と回路基板の半田付け箇所の剥離や破損を生じさせることにある。第二の問題は、オスコネクタとメスコネクタを接続する場合、二者に対応配置した端子が電気的に接触する時にその弾性端子が横からの力を受けて回路基板方向を押圧するため、弾性端子と回路基板の半田付け箇所に剥離や破損を生じさせ易いことにある。第三の問題は、オスコネクタとメスコネクタを接続する場合、二者に対応配置した端子が電気的に接触する時にその弾性端子が横からの力を受けて回路基板方向を押圧するため、弾性端子は回路基板上で好ましい弾性変形を行う空間がなく、形状変化を生じさせ易いことにある。

前述したような公知の電気コネクタにおける高周波信号伝送時および構造安定上の欠点及び不足点をいかに解決するかが本業界の従事者が改善を望み推進する方向性である。

そこで、公知電気コネクタの問題点に鑑み、発明者は関連データを収集し、多方面からの評価を行い考えをまとめ、本業界での長年に渡る研究開発の経験に基づき試作と修正を重ね、ついに本発明の電気コネクタを誕生させた。

本発明の主な目的は、次の電気コネクタを提供することにある。：絶縁座の基本体前方の舌状板内部に信号モジュールを備えた回路基板を定位し、舌状板表面には少なくとも一つのくり貫き孔と、くり貫き孔前方の五つの穴を設け、回路基板表面上の各貫通孔箇所には、アームと、貫通孔方向に屈曲してくり貫き孔から突出する接触部とを備える弾性端子を設け、尚且つ各弾性端子の接触部はくり貫き孔から突出する。回路基板上の各接点は穴位置に対応し、線路を通して後部の複数の連接端子に接続する。回路基板が舌状板内に位置するため、オスコネクタを接続し衝撃を受けた時に引き起こされる構造破損を効果的に防ぐことができる。また、弾性端子の接触部は回路基板の貫通孔に弾性変形空間を形成するため、変形を起こし難く、半田付け端部剥離という欠点を防ぐことができる。

本発明の次の目的は、回路基板上で、信号の増減、接地線路の面積による抵抗率の調整、信号妨害の減少を行うことによって、信号伝送品質の安定性と確実性をさらに向上させる電気コネクタを提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、回路基板の線路上にはさらに電子部品を設置し、電子部品はカーボンマイクロコイル(CMC)、抵抗器、コンデンサの何れかとし、電子部品によって不必要なノイズ、高周波電磁波妨害を取り除くことで、信号伝送品質の安定性と確実性を高める電気コネクタを提供することにある。

本発明の電気コネクタは、回路基板が舌状板内に位置するため、オスコネクタを接続し衝撃を受けた時に引き起こされる構造破損を効果的に防ぐことができ、弾性端子の接触部に回路基板の貫通孔に弾性変形空間を形成してあるため、変形を起こし難く、半田付け端部剥離を防ぐことができ、信号伝送品質の安定性と確実性をさらに向上させる効果を備える。

本発明の斜視図である。本発明の斜視分解図である。本発明の別の角度からの斜視分解図である。オスコネクタ未挿入状態時の本発明の側面断面図である。オスコネクタ挿入状態時の本発明の側面断面図である。本発明回路基板の好ましい実施例の平面図である。本発明回路基板のもう一つの好ましい実施例の平面図である。本発明のもう一つの好ましい実施例の側面断面図である。

上述の目的及び効果を達成するために採用する本発明の技術手段及びその構造を完全にご理解いただきたく、次に図面を参照とした好ましい実施例を用いて、本発明の特徴及び効果を詳細説明する。

図１〜図４に、本発明の斜視図、斜視分解図、別の角度からの斜視分解図、及びオスコネクタ未挿入状態時の側面断面図を示す。図に示すとおり、本発明は、絶縁座１、信号モジュール２、遮蔽外殻体３を含む。

絶縁座１には基本体１１を備え、基本体１１の前方箇所には宙に浮いた状態の舌状板１２を設け、舌状板１２内部には横方向一端に開口を備えた挿入空間１２０を設け、舌状板１２一方側表面箇所には少なくとも一つのくり貫き孔１２１を設け、くり貫き孔１２１前方の間隔をあけた箇所には五つの穴１２２を設け、さらに挿入空間１２０の開口で、くり貫き孔１２１の板エッジ箇所には凹部１２０１を形成し、凹部１２０１のその他三面には階段状のストッパー１２３を形成する。また、基本体１１後部箇所には内設空間１０を形成し、内設空間１０底側面箇所には複数の透過孔１３１を備えた仕切板１３を設ける。

信号モジュール２には水平状態の回路基板２１を設け、回路基板２１表面には複数の貫通孔２１０、線路２１１、接点２１２、及び半田付け部２１３を設け、各貫通孔２１０箇所にはそれに対応する弾性端子２２を設ける。各弾性端子２２の半田付け端部２２１は回路基板２１上に半田付けし、半田付け端部２２１には回路基板２１後部から前部方向に、貫通孔２１０と逆方向のアーム２２２を斜めに延伸させ、アーム２２２の末端には接触部２２３を形成し、接触部２２３の前方板面には互い違いに接点２１２を設ける。また、回路基板２１後部の半田付け部２１３箇所には連接端子２３を半田付けし、その内、回路基板２１の下方にある四つの弾性端子２２はUSB2.0規格に対応し、四つの弾性端子２２に回路基板２１前部の五つの接点２１２を加えるとUSB3.0規格に対応する。尚且つ、四つの弾性端子２２と五つの接点２１２は何れも回路基板２１両側表面の線路２１１で連接端子２３を半田付けした九つの半田付け部２１３箇所に接続して電気的伝送経路を形成する。

また、本発明中の弾性端子２２の半田付け端部２２１及び連接端子２３と回路基板２１の半田付け方式は、それぞれ表面実装技術(Surface Mounting Technology, SMT)及び回路基板２１を貫通するスルーホール(Through Hole)方式を実施するが、本発明中の弾性端子２２の半田付け端部２２１及び連接端子２３と回路基板２１の半田付け方式は何れも構造設計を考慮して、表面実装技術(Surface Mounting Technology, SMT)を実施するか、或いは、回路基板２１を貫通するスルーホール(Through Hole)方式を実施するかを選択し、回路基板２１は単層としても多層形式としてもよい。また、弾性端子２２の構造設計方式は多種あり、アーム２２２及び接触部２２３に多段屈曲設計を施し、押圧を受けて弾性端子２２に生じる応力を分散させることができるため、変形や偏移を起こし難くし、構造が損傷や破損を受けるのを減少させる。尚、前述の簡易修飾及び同等効果を備える構造変化は全て同様に本発明の特許範囲内に含まれることを明記する。

遮蔽外殻体３の前部には結合空間３１を形成し、後部には絶縁座１を納めるための収納空間３２を設け、収納空間３２両側底部には下方向に延伸する定位挿入足３３を設ける。

本発明を組み立てる場合は、先ず各弾性端子２２の半田付け端部２２１を回路基板２１に半田付けし、回路基板２１後部の各半田付け部２１３箇所にも同時に連接端子２３を半田付けし、さらに回路基板２１の前部を絶縁座１基本体１１上の舌状板１２後部挿入空間１２０の開口箇所方向に押し入れると、各弾性端子２２の接触部２２３は、対応するくり貫き孔１２１箇所に突出し、回路基板２１が完全に舌状板１２の挿入空間１２０に挿入されて定位した後は、各接点２１２は対応する穴１２２に露出する。続いて仕切板１３を下から上へ基本体１１の内設空間１０内に押し入れ、回路基板２１上の複数の連接端子２３の下部非固定箇所を仕切板１３に対応する透過孔１３１から下方向の外部へ貫通させる。さらに仕切板１３両側に設けた突出引掛部１３２を基本体１１内壁面箇所に対応する嵌合体１１１内に嵌入支持して定位させ、信号モジュール２を安定した状態で基本体１１の内設空間１０内に配置する。さらに前述で組み立て後の絶縁座１及び信号モジュール２を遮蔽外殻体３で包覆して定位させる。この状態時、絶縁座１は収納空間３２箇所に定位し、回路基板２１を組み入れた舌状板１２は結合空間３１内に位置する。回路基板２１は、穴１２２に対応する前部板表面を五つの接点２１２とし、各隣接する隙間の若干後方を四つの弾性端子２２とし、各弾性端子２２の接触部２２３は何れもくり貫き孔１２１に突出し、並びに、回路基板２１上部の線路２１１によって各接点２１２と弾性端子２２を連接端子２３に半田付けした九つの半田付け部２１３箇所に接続して電気的伝送経路を形成する。

図２〜図５に示すとおり、本発明を使用する場合は、オスコネクタ４を結合空間３１に向けて挿入し、その前部の平板端子４１と後部の導電端子４２を弾性端子２２と銅箔の接点２１２にそれぞれ電気的に接続させると、オスコネクタ４先端は舌状板１２の階段状のストッパー１２３を押圧支持して定位する。また、オスコネクタ４を接続した時、舌状板１２間に衝撃を起こしやすく、回路基板２１に直接ぶつかった場合、回路基板２１構造を破損することもあるため、回路基板２１を舌状板１２内に配置することによって、オスコネクタ４を接続する時に衝撃を与えられた回路基板２１の構造破損を効果的に防ぐことができる。また、平板端子４１が弾性端子２２を押し動かす時、その接触部２２３の押圧接触面２２３１は平板端子４１に接触し、接触部２２３は半田付け端部２２１を支点として弾性変形する。この時接触部２２３には貫通孔２１０があるために接続時の上下弾性変形ストロークが大きくなり、貫通孔２１０は弾性端子２２が弾性変形する時のストロークを制限する。よって、回路基板２１に半田付けした各弾性端子２２の半田付け端部２２１が過度に変形したり、半田付け端部２２１の剥離や弾性端子２２の変形等の欠点を生じさせることなく、回路基板２１上の弾性端子２２の安定性不足の問題を解決し、簡単組立て、強固な定位効果を達成する。

図３に示すとおり、前記信号モジュール２は五つの接点２１２と四つの弾性端子２２を備えており、その内の五つの接点２１２の中央部分には接地機能を備え、中央両側のそれぞれ二つの接点２１２は信号伝送用である。また、四つの弾性端子２２の両側は電源端子と接地端子で、中央の二つの弾性端子２２は信号伝送用である。以上から理解できるとおり、信号伝送用の接点２１２と弾性端子２２が高周波信号を伝送する時、相互間に生じる電磁波妨害は接地機能を備えた中央の接点２１２とそれに接続する線路２１１によって感知吸収され、線路２１１のもう一方側の連接端子２３に導かれて放出されることにより、信号伝送時の電磁波妨害(EMI)及びクロストーク妨害を低下させる。また、図６の本発明回路基板の好ましい実施例の平面図に示すとおり、上述した接地機能を有する中央の線路２１１は実際状況に応じて面積を拡大し信号妨害を減少させることも可能であり、接地機能を備えた中央の線路２１１は信号伝送用線路２１１よりも大面積であるため、信号伝送品質の安定性と確実性をさらに高めることができる。尚、線路２１１は回路基板２１の異なる表面に配線して使用することも可能である。

また、USB3.0コネクタとマザーボードインタフェースの回路のインピーダンス(Z)は必ず整合させなければならず、この条件を満たしてこそ高周波電磁波妨害(EMI)とノイズ(noise)を低下させ、USB3.0コネクタとマザーボードインタフェース間の正確な信号伝送を可能にする。図７に示した、本発明の回路基板のもう一つの好ましい実施例の平面図から理解される通り、本実施例中のそれぞれ一対の信号伝送用線路２１１は同じ長さにしてインピーダンスを整合させるため、各信号伝送用線路２１１は何れもインピーダンス整合の実際の需要に応じて線路２１１の面積と長さを調整し、最良のインピーダンス整合をとる目的を達成する。

図８に示した本発明のさらにもう一つの好ましい実施例の側面断面図から理解されるとおり、前記絶縁座１の基本体１１と舌状板１２は一体成形或いは個別の構造によりなり、舌状板１２を基本体１１に装着した後は宙に浮いた状態となり、基本体１１の上部で舌状板１２の下部を押圧し、それと同時に、回路基板２１上の複数の弾性端子２２の半田付け端部２２１は、回路基板２１下表面と基本体１１の安定した定位を受けるため、過度の変形による半田付け端部２２１の剥離や弾性端子２２の変形を生じさせることはない。また、回路基板２１の線路２１１上にはさらに電子部品２４を設置することも可能である。該電子部品２４はカーボンマイクロコイル(CMC)、抵抗器、コンデンサの何れかとし、電子部品によって不必要なノイズ、高周波電磁波妨害を取り除くことで、信号伝送品質の安定性と確実性をさらに高めることができる。

前述したとおり、本発明の電気コネクタは、その効果と目的を確実に達成し、実用性に優れた発明であり、特許の出願要件を充分に満たすものである。よって、ここに特許法に依拠して出願を行う。審査員の方々には、発明者の艱難辛苦を経た発明を保障して頂けるよう、早期の批准をお願い致します。疑問が生じた場合には書面にてご指示頂ければ、発明者は貴庁の意に沿うことができるよう尽力致します故、何卒宜しくお願い申し上げます。

１絶縁座
１０内設空間
１１基本体
１１１嵌合体
１２舌状板
１２０挿入空間
１２０１凹部
１２１くり貫き孔
１２２穴
１２３ストッパー
１３仕切板
１３１透過孔
１３２突出引掛部
２信号モジュール
２１回路基板
２１０貫通孔
２１１線路
２１２接点
２１３半田付け部
２２弾性端子
２２１半田付け端部
２２２アーム
２２３接触部
２２３１押圧接触面
２３連接端子
２４電子部品
３遮蔽外殻体
３１結合空間
３２収納空間
３３定位挿入足
４オスコネクタ
４１平板端子
４２導電端子

Claims

絶縁座、信号モジュール、及び遮蔽外殻体を含む電気コネクタにおいて、
前記絶縁座には、基本体前方箇所に挿入空間を備える舌状板を設け、舌状板表面には少なくとも一つのくり貫き孔と、くり貫き孔前方の一定間隔をあけた箇所に五つの穴を設け、前記信号モジュールには舌状板の挿入空間内に位置する回路基板を備え、回路基板表面には複数の貫通孔、線路、接点、及び半田付け部を設け、各貫通孔箇所には、アームと、貫通孔に向かい屈曲しくり貫き孔から突出する接触部とを備える弾性端子を対応させて設置し、尚且つ、各弾性端子の半田付け端部は回路基板上に半田付けし、また、回路基板上の各接点は穴位置に対応し、並びに、回路基板後部の複数の半田付け部箇所には何れも連接端子を半田付けし、該回路基板上の四つの弾性端子はUSB2.0規格に対応し、四つの弾性端子に回路基板前部の五つの接点を加えるとUSB3.0規格に対応し、尚且つ、四つの弾性端子と五つの接点は、回路基板上の線路を経て連接端子を半田付けした九つの半田付け部箇所に接続して電気的伝送経路を形成し、
前記遮蔽外殻体の前部には結合空間を形成し、並びに、回路基板の複数の弾性端子及び接点は結合空間に位置し、後部には絶縁座を納めるための収納空間を設けることを特徴とする電気コネクタ。
前記絶縁座の基本体後部箇所には信号モジュールを納めるための内設空間を形成し、該内設空間の底側面箇所には複数の透過孔を備えた仕切板を設けることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
前記舌状板のくり貫き孔の板エッジに位置する挿入空間箇所には凹部を形成することを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
前記舌状板の凹部を除いた三面には階段状のストッパーを形成することを特徴とする請求項３に記載の電気コネクタ。
前記遮蔽外殻体の後方の収納空間両側底部には下方向に延伸する定位挿入足を設けることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
前記回路基板の線路上には電子部品をさらに設置することを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
前記回路基板の電子部品はカーボンマイクロコイル(CMC)であることを特徴とする請求項６に記載の電気コネクタ。
前記回路基板の電子部品はコンデンサであることを特徴とする請求項６に記載の電気コネクタ。
前記回路基板の電子部品は抵抗器であることを特徴とする請求項６に記載の電気コネクタ。
前記回路基板のそれぞれ一対の信号伝送用線路の配線は同じ長さであることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
前記回路基板の接地機能を備えた中央の線路は信号伝送用線路よりも大面積であることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。