JP2022155190A - コネクタ、及び基板ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】信号端子から漏洩する電磁界を効果的にシールドできるコネクタを提供する。【解決手段】回路基板に接続されるコネクタであって、信号端子と、信号端子の中間部の外周を覆う筒状のシールド部と、信号端子を保持するハウジングと、ハウジングに結合されるアライメントプレートとを備え、信号端子は、ハウジングに固定された第一の端部と、第一の端部から回路基板に向かって延びる第二の端部とを有し、第二の端部は、シールド部の端面から突出する接続部を含み、アライメントプレート６０は、ハウジングと回路基板との間に配置されるプレート本体６１を有し、プレート本体６１は、接続部が挿入される位置決め孔が形成された第一の領域６１ａを有し、第一の領域６１ａは、シールド部の端面と回路基板との間に挟まれると共に、接続部の周囲の少なくとも一部を囲む導電部７０を含み、導電部７０は、導電ゴム又は導電樹脂により形成されている、コネクタ。【選択図】図２

Description

本開示は、コネクタ、及び基板ユニットに関する。
特許文献１は、回路基板に固定されるハウジングと、ハウジングに保持される端子金具と、アライメントプレートとを備える基板用コネクタを開示する。端子金具は、ハウジングから回路基板に向かって延びている。端子金具は、回路基板のスルーホールに貫通される基板接続部を有する。アライメントプレートは、基板接続部が貫通されることで、回路基板に対して基板接続部を位置決めする。アライメントプレートには、基板接続部を貫通させる位置決め孔が形成されている。アライメントプレートは、位置決め孔に基板接続部を貫通させた状態でハウジングに取り付けられている。アライメントプレートは樹脂製である。
特開２０２１－５４４５号公報
回路基板に接続されるコネクタにおいて、通信速度の高速化に伴い、シールド性能の向上が求められている。
近年、車載機器における高速通信のニーズが高まっており、車載機器の回路基板に伝送される電気信号の高速化が進められている。しかし、電気信号の高速化によって、コネクタの信号端子から漏洩する電磁界によるノイズが増大する。信号端子から漏洩する電磁界は、ノイズの原因となるため、通信品質の低下を引き起こす。よって、コネクタにおいても高速通信への対応が求められている。最近では、通信速度が１Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）以上のギガビットイーサネット（登録商標）規格に対応したコネクタの開発が要求されている。特に、１Ｇｂｐｓ以上の高速通信では、信号端子から漏洩する電磁界によるノイズの影響が顕著になる。
本開示は、信号端子から漏洩する電磁界を効果的にシールドできるコネクタ、及び基板ユニットを提供することを目的の一つとする。
本開示のコネクタは、回路基板に接続されるコネクタであって、信号端子と、前記信号端子の中間部の外周を覆う筒状のシールド部と、前記信号端子を保持するハウジングと、前記ハウジングに結合されるアライメントプレートとを備え、前記信号端子は、前記ハウジングに固定された第一の端部と、前記第一の端部から前記回路基板に向かって延びる第二の端部とを有し、前記第二の端部は、前記シールド部の端面から突出する接続部を含み、前記アライメントプレートは、前記ハウジングと前記回路基板との間に配置されるプレート本体を有し、前記プレート本体は、前記接続部が挿入される位置決め孔が形成された第一の領域を有し、前記第一の領域は、前記シールド部の端面と前記回路基板との間に挟まれると共に、前記接続部の周囲の少なくとも一部を囲む導電部を含み、前記導電部は、導電ゴム又は導電樹脂により形成されている。
本開示の基板ユニットは、本開示のコネクタと、回路基板とを備える。
本開示のコネクタ、及び基板ユニットは、信号端子から漏洩する電磁界を効果的にシールドできる。
図１は、実施形態に係るコネクタの一例を示す概略斜視図である。 図２は、実施形態に係るコネクタの一例を示す概略分解斜視図である。 図３は、実施形態に係る基板ユニットの一例を示す概略側面図である。 図４は、実施形態に係る基板ユニットの一例を示す概略平面図である。 図５Ａは、実施形態に係るコネクタに備える信号端子とシールド部とを上側から見た概略斜視図である。 図５Ｂは、実施形態に係るコネクタに備える信号端子とシールド部とを下側から見た概略斜視図である。 図６は、実施形態に係るコネクタに備えるアライメントプレートの一例を示す概略平面図である。 図７は、図４のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図であって、信号端子の接続部の近傍を拡大して示す要部断面図である。 図８は、図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図であって、信号端子の接続部の近傍を拡大して示す要部断面図である。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の実施形態に係るコネクタは、回路基板に接続されるコネクタであって、信号端子と、前記信号端子の中間部の外周を覆う筒状のシールド部と、前記信号端子を保持するハウジングと、前記ハウジングに結合されるアライメントプレートとを備え、前記信号端子は、前記ハウジングに固定された第一の端部と、前記第一の端部から前記回路基板に向かって延びる第二の端部とを有し、前記第二の端部は、前記シールド部の端面から突出する接続部を含み、前記アライメントプレートは、前記ハウジングと前記回路基板との間に配置されるプレート本体を有し、前記プレート本体は、前記接続部が挿入される位置決め孔が形成された第一の領域を有し、前記第一の領域は、前記シールド部の端面と前記回路基板との間に挟まれると共に、前記接続部の周囲の少なくとも一部を囲む導電部を含み、前記導電部は、導電ゴム又は導電樹脂により形成されている。
本開示のコネクタは、信号端子から漏洩する電磁界を効果的にシールドできる。上記コネクタにおいて、シールド性能が向上する理由は次のとおりである。上記コネクタでは、信号端子の接続部が、アライメントプレートのプレート本体に形成された位置決め孔に挿入される。この位置決め孔は、プレート本体における第一の領域に形成されている。信号端子の接続部が位置決め孔に挿入された状態で、上記接続部の周囲の少なくとも一部が第一の領域の導電部に囲まれる。接続部の周囲に導電部が配置されることによって、接続部の周囲のうち、導電部に覆われた部分をシールドすることができる。上記コネクタは、導電部によって接続部から漏洩するノイズを抑制できるので、接続部のシールド性能を確保できる。
また、コネクタが回路基板に接続されたとき、第一の領域はシールド部の端面と回路基板との間に挟まれる。導電部は、シールド部の端面と接触すると共に、回路基板の表面と接触する。導電ゴム又は導電樹脂により形成された導電部は、弾性変形することが可能である。そのため、第一の領域がシールド部の端面と回路基板との間に挟まれた状態で、導電部が弾性変形する。この弾性変形により、導電部とシールド部の端面とが密着し易いと共に、導電部と回路基板とが密着し易い。つまり、導電部とシールド部の端面との間、及び、導電部と回路基板との間に隙間が生じ難い。シールド部の端面と回路基板との間に介在する導電部がシールド部の端面と回路基板のそれぞれに密着することによって、上記隙間から漏洩するノイズを抑制できる。
その他、信号端子の中間部がシールド部によって覆われることで、信号端子の中間部をシールドすることがきる。
（２）本開示のコネクタの一形態として、前記信号端子は、１Ｇｂｐｓ以上の高速通信用の端子であり、前記導電部は、前記接続部の全周を囲むことが挙げられる。
上記の形態により、シールド性能がより向上する。接続部の全周が導電部に囲まれることで、接続部から漏洩するノイズをより抑制できる。よって、信号端子が高速通信用の端子である場合、接続部から漏洩するノイズをより効果的にシールドできる。上記の形態は、高いシールド性能を確保できる。
（３）本開示のコネクタの一形態として、前記信号端子と並んで配置される少なくとも一つの接地端子を有し、前記接地端子は、前記シールド部に接続された第一の端部と、前記シールド部の端面から回路基板に向かって突出する接続部とを含むことが挙げられる。
上記の形態により、シールド性能がより向上する。信号端子と並んで接地端子が配置されることで、信号端子の接続部と並んで接地端子の接続部が配置されている。接地端子によって信号端子の接続部から漏洩するノイズを抑制できる。
（４）本開示のコネクタの一形態として、前記信号端子は、プレスフィット端子であることが挙げられる。
上記の形態により、コネクタを回路基板に接続する際、信号端子と回路基板との接続をはんだを使用せずに接続することが可能である。信号端子がプレスフィット端子であることで、接続部を回路基板に形成されたスルーホールに圧入するだけで接続できる。はんだ接続が不要であるため、はんだフリーを実現できるだけでなく、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。
（５）本開示のコネクタの一形態として、前記信号端子と前記シールド部との間に誘電体を有することが挙げられる。
上記の形態により、誘電体によって信号端子とシールド部との間の電気的絶縁を確保できる。
（６）上記（５）に記載のコネクタの一形態として、前記誘電体は、前記シールド部の端面から突出する突出部を有し、前記突出部が前記位置決め孔に挿入されることが挙げられる。
上記の形態により、誘電体の突出部によって信号端子の接続部と位置決め孔が形成された第一の領域の導電部との間の電気的絶縁を確保し易い。誘電体の突出部が位置決め孔に挿入されることで、信号端子の接続部と位置決め孔の内周面との間に突出部が介在する。そのため、接続部と導電部とが接触することを抑制できる。
（７）本開示のコネクタの一形態として、前記シールド部の端面に前記導電部を押し付けた状態で前記プレート本体を前記ハウジングに保持する結合部を備えることが挙げられる。
上記の形態により、シールド性能がより向上する。シールド部の端面に導電部が押し付けられた状態で保持されることで、導電部とシールド部の端面とが密着した状態を維持できる。導電部とシールド部の端面との間の隙間から漏洩するノイズを効果的に抑制できるので、高いシールド性能を確保できる。
（８）本開示の実施形態に係る基板ユニットは、上記（１）から（７）のいずれか１つに記載のコネクタと、回路基板とを備える。
本開示の基板ユニットは、本開示のコネクタを備えることから、上述した理由により信号端子から漏洩する電磁界を効果的にシールドできる。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
［実施形態］
＜概要＞
図１から図８を参照して、実施形態に係るコネクタ１、及び基板ユニット１００を説明する。基板ユニット１００は、図３に示すように、コネクタ１と、回路基板９０とを備える。コネクタ１は、回路基板９０に接続される。コネクタ１は、図２に示すように、信号端子１１と、シールド部３１と、ハウジング４０と、アライメントプレート６０とを備える。信号端子１１は、図５Ａに示すように、第一の端部１１ａと、第二の端部１１ｂとを有する。第一の端部１１ａは、図３に示すように、ハウジング４０に固定される。第二の端部１１ｂは、図５Ｂに示すように、シールド部３１の端面から突出する接続部２１を含む。アライメントプレート６０は、図２に示すように、位置決め孔６２１が形成されたプレート本体６１を有する。位置決め孔６２１には、信号端子１１の接続部２１が挿入される。本実施形態は、信号端子１１を含む複数の端子１０を備える。プレート本体６１は、各端子１０の接続部２０が挿入される複数の位置決め孔６２が形成されている。
以下の説明では、コネクタ１において、ハウジング４０を基準として信号端子１１の第二の端部１１ｂが配置される側を後とし、その反対側を前とする。即ち、信号端子１１の第一の端部１１ａ側を前とし、第二の端部１１ｂ側を後とする。信号端子１１がハウジング４０を貫通する方向を前後方向とする。また、コネクタ１に対して回路基板９０が配置される側を下とし、その反対側を上とする。コネクタ１を上から見た平面視において、前後方向と上下方向の双方に直交する方向を左右方向とする。図中、「ＦＲ」はコネクタの前方、「ＲＲ」はコネクタの後方、「ＬＨ」はコネクタの左方、「ＲＨ」はコネクタの右方、「ＵＰ」はコネクタの上方、「ＬＷＲ」はコネクタの下方を示す。
実施形態のコネクタ１では、図６に示すように、アライメントプレート６０において、位置決め孔６２１がプレート本体６１の第一の領域６１ａに形成されている。第一の領域６１ａは、図７、図８に示すように、信号端子１１の接続部２１の周囲の少なくとも一部を囲む導電部７０を含む。導電部７０は導電ゴム又は導電樹脂により形成されている。
以下、コネクタ１の構成を詳しく説明する。
（信号端子）
信号端子１１は、通信信号が伝送される通信用の端子である。通信速度は、例えば１００Ｍｂｐｓ以上である。通信速度は、１Ｇｂｐｓ以上、更に２．５Ｇｂｐｓ以上でもよい。本実施形態では、信号端子１１は１Ｇｂｐｓ以上の高速通信用の端子である。信号端子１１は、図５Ａ、図５Ｂに示すように、一対で構成されている。本実施形態では、図２に示すように、信号端子１１として、３対の信号端子１１を備える。一対の信号端子１１は左右方向に間隔をあけて並んでいる。３対の信号端子１１は左右方向に並んで配置されている。
信号端子１１の材質は導電性材料である。導電性材料は導電率が高い金属であることが好ましい。信号端子１１の材質は、例えば、銅又は銅合金、ステンレス鋼などが挙げられる。
信号端子１１の表面は、図示しないめっき層を有していてもよい。めっき層の材質は、例えば、錫又は錫合金、銀又は銀合金などが挙げられる。めっき層は、信号端子１１との間に下地層を有してもよい。下地層の材質は、例えば、ニッケル又はニッケル合金などが挙げられる。
信号端子１１の形状は棒状である。本実施形態では、図５Ａに示すように、信号端子１１はＬ字状に屈曲している。
〈第一の端部、第二の端部〉
信号端子１１は、図５Ａに示すように、第一の端部１１ａと、第二の端部１１ｂとを有する。第二の端部１１ｂは接続部２１を含む。第一の端部１１ａは、図３に示すように、ハウジング４０に貫通して固定される。第二の端部１１ｂは、第一の端部１１ａから図３に示す回路基板９０に向かって延びる。本実施形態では、信号端子１１は、信号端子１１の長手方向の中間部において下方に屈曲されている。具体的には、第一の端部１１ａが前後方向に沿い、第二の端部１１ｂが上下方向に沿っている。
図３に示すように、第一の端部１１ａのうち、ハウジング４０から露出する先端部は、シールド部３１の端面から突出する。第一の端部１１ａの先端部は信号端子１１の前端部である。信号端子１１の前端部は、コネクタ１に接続される通信ケーブルの信号線と電気的に接続される。通信ケーブルは図示していない。
〈接続部〉
接続部２１は、図５Ｂに示すように、シールド部３１の端面から突出する。つまり、接続部２１は、シールド部３１に覆われていない。接続部２１は、アライメントプレート６０のプレート本体６１に形成された位置決め孔６２１を貫通して、図３に示す回路基板９０に接続される。
（シールド部）
シールド部３１は、図５Ａ、図５Ｂに示すように、信号端子１１の中間部の外周を覆う。シールド部３１の形状は筒状である。本実施形態のシールド部３１は、信号端子１１の屈曲形状に合わせてＬ字状に屈曲している。シールド部３１は、信号端子１１から漏れるノイズを遮蔽するシールド性を有する。本実施形態では、シールド部３１は、一対の信号端子１１の周囲を一括して覆う。一対の信号端子１１とシールド部３１とによって、１つのシールドモジュール３０が構成される。
（誘電体）
本実施形態では、図５Ｂに示すように、信号端子１１とシールド部３１との間に誘電体３５を有する。誘電体３５は、信号端子１１とシールド部３１との間に介在することによって、信号端子１１とシールド部３１との間の電気的絶縁を確保する。誘電体３５は、信号端子１１に伝送される通信信号の周波数でのインピーダンス整合が取れるように設計されている。本実施形態では、誘電体３５は、一対の信号端子１１とシールド部３１との間に充填されている。
誘電体３５は、図７、図８に示すように、シールド部３１の端面から突出する突出部３５ａを有してもよい。突出部３５ａは、プレート本体６１に形成された位置決め孔６２１に挿入される。突出部３５ａの突出量は、例えば０．５ｍｍ以上が挙げられる。突出部３５ａの突出量の上限は、位置決め孔６２１の深さ以下である。突出部３５ａの突出量とは、シールド部３１の端面から突出する長さである。突出部３５ａの突出量は、位置決め孔６２１に挿入される突出部３５ａの長さに実質的に等しい。位置決め孔６２１の深さは、プレート本体６１のうち、位置決め孔６２１が形成された第一の領域６１ａの厚さと同等である。突出部３５ａの突出量は、位置決め孔６２１の深さを１００％として、例えば、位置決め孔６２１の深さの５０％以上１００％以下が挙げられる。
誘電体３５が突出部３５ａを有する場合、信号端子１１の接続部２１が位置決め孔６２１に挿入された状態で、突出部３５ａが位置決め孔６２１に挿入される。接続部２１と位置決め孔６２１の内周面との間に突出部３５ａが介在することによって、接続部２１と位置決め孔６２１の内周面とが接触することを抑制できる。突出部３５ａによって、接続部２１と位置決め孔６２１が形成された第一の領域６１ａの導電部７０との接触を抑制できるので、接続部２１と導電部７０との間の電気的絶縁を確保し易い。突出部３５ａの突出量が、０．５ｍｍ以上、及び位置決め孔６２１の深さの５０％以上の少なくとも一方を満たすことで、突出部３５ａによって接続部２１と位置決め孔６２１の内周面との接触を効果的に抑制できる。つまり、接続部２１と導電部７０との間の電気的絶縁を確保できる。
（接地端子）
本実施形態では、図２、図５Ａに示すように、接地端子１２を有する。接地端子１２は信号端子１１と並んで配置される。接地端子１２は、信号端子１１の接続部２１から漏れるノイズを抑制する。本実施形態では、接地端子１２は、一対の信号端子の左右両側にそれぞれ１つずつ設けられている。
接地端子１２の材質は導電性材料である。接地端子１２の材質は、上述した信号端子１１の材質を利用できる。接地端子１２は、信号端子１１と同様に、上述しためっき層や下地層を有していてもよい。
接地端子１２の形状は棒状である。本実施形態では、図５Ａに示すように、接地端子１２はＬ字状に屈曲している。
〈第一の端部、接続部〉
接地端子１２は、図５Ａに示すように、第一の端部１２ａと、接続部２２とを有する。第一の端部１２ａはシールド部３１に接続される。接続部２２はシールド部３１の端面から図３に示す回路基板９０に向かって突出する。本実施形態では、各接地端子１２の第一の端部１２ａはシールド部３１の左右両側にそれぞれ接続されている。第一の端部１２ａはシールド部３１に埋まっている。第一の端部１２ａはハウジング４０まで達していない。本実施形態では、接地端子１２は、接地端子１２の長手方向の中間部において下方に屈曲されている。具体的には、第一の端部１２ａが前後方向に沿い、接続部２２が上下方向に沿っている。接続部２２は、図２に示すアライメントプレート６０のプレート本体６１に形成された位置決め孔６２２を貫通して、回路基板９０に接続される。
接地端子１２の数や配置は適宜選択することができる。例えば、信号端子１１の接続部２１の周囲を囲むように、接続部２１の左右両側だけでなく、接続部２１の前側や後側にも接地端子１２の接続部２２を配置するようにしてもよい。
（その他の端子）
本実施形態では、図２に示すように、複数の端子１０として、信号端子１１、接地端子１２の他に、その他の端子１３を備える。その他の端子１３は、例えば、電源用の端子、制御用の端子などが挙げられる。電源用の端子は、図３に示す回路基板９０を動作させる電力が供給される。制御用の端子は、回路基板９０を制御する制御信号が伝送される。図２では、複数の端子１０のうち、一部のその他の端子１３について図示を省略している。
その他の端子１３の構成は、上述した信号端子１１の構成と同様である。但し、その他の端子１３は、シールド部３１に覆われていない点で、信号端子１１と異なる。その他の端子１３は、信号端子１１と同様に、ハウジング４０に貫通して固定される第一の端部と、第一の端部から図３に示す回路基板９０に向かって延びる第二の端部とを有する。第二の端部は接続部２３を含む。接続部２３は、アライメントプレート６０のプレート本体６１に形成された位置決め孔６２３を貫通して、回路基板９０に接続される。その他の端子１３の第一の端部の先端部、即ち端子１３の前端部は、ハウジング４０から露出する。各端子１３の前端部は、それぞれ対応する上記通信ケーブルの各線と電気的に接続される。例えば、端子１３が電源用の端子である場合、端子１３には通信ケーブルの電源線が電気的に接続される。端子１３が制御用の端子である場合、端子１３には通信ケーブルの制御線が電気的に接続される。
以下、信号端子１１、接地端子１２、及びその他の端子１３をまとめて「端子１０」という場合がある。信号端子１１の接続部２１、接地端子１２の接続部２２、及びその他の端子１３の接続部２３をまとめて単に「接続部２０」という場合がある。
本実施形態では、信号端子１１を含む複数の端子１０はいずれも、プレスフィット端子である。端子１０がプレスフィット端子である場合、接続部２０はプレスフィット部を有する。プレスフィット部は、図７、図８に示すように、接続部２０のうち、回路基板９０に形成されたスルーホール９２ｈに挿入される部分に設けられている。プレスフィット部は、スルーホール９２ｈに圧入されることによって弾性変形する。プレスフィット部がスルーホール９２ｈの内周面に接触することで、接続部２０とスルーホール９２ｈとが電気的に接続される。つまり、各端子１０が回路基板９０と電気的に接続される。
（ハウジング）
ハウジング４０は、図２に示すように、信号端子１１を保持する。本実施形態では、信号端子１１を含む複数の端子１０を保持する。ハウジング４０は、端子保持部４１と、側壁部４５とを有する。ハウジング４０は樹脂の成形体である。
〈端子保持部〉
端子保持部４１は、複数の端子１０を保持する部分である。端子保持部４１の形状はブロック状である。本実施形態では、端子保持部４１の形状は左右方向に長い直方体状である。図３、図４に示すように、端子保持部４１の前側には、フード部４３を有する。フード部４３は端子保持部４１に一体に成形されている。フード部４３は、端子保持部４１から露出する各端子１０の前端部を囲むように筒状に形成されている。フード部４３は、端子保持部４１の前面から突出する。フード部４３には、上記通信ケーブルのコネクタが嵌合される。図４では、複数の端子１０のうち、一部のその他の端子１３について図示を省略している。
〈側壁部〉
側壁部４５は、端子保持部４１の左右両側に設けられている。側壁部４５は、端子保持部４１から左右両側に延長された部分である。端子保持部４１と側壁部４５とは一体に成形されている。図２、図３に示すように、側壁部４５の後側には、上側リブ４６ｕと、下側リブ４６ｌとを有する。上側リブ４６ｕ及び下側リブ４６ｌは、側壁部４５の後面から突出する。上側リブ４６ｕと下側リブ４６ｌとは、上下方向に間隔をあけて配置されている。上側リブ４６ｕ及び下側リブ４６ｌは側壁部４５に一体に成形されている。上側リブ４６ｕ及び下側リブ４６ｌは、アライメントプレート６０をハウジング４０に結合するためのものである。上側リブ４６ｕ及び下側リブ４６ｌの機能については、後述する「結合部」の項で詳しく説明する。
（アライメントプレート）
アライメントプレート６０は、図１に示すように、ハウジング４０に結合される。アライメントプレート６０は、図２に示す各端子１０の接続部２０を、図３に示す回路基板９０に対して位置決めする部材である。本実施形態では、アライメントプレート６０は、プレート本体６１と、支持部６５とを有する。
〈プレート本体〉
プレート本体６１は、ハウジング４０と回路基板９０との間に配置される。具体的には、プレート本体６１は、端子１０がハウジング４０から回路基板９０に至る経路の途中に位置する。本実施形態の場合、プレート本体６１は端子保持部４１の後側に配置される。プレート本体６１は、図２に示すように、信号端子１１の接続部２１が挿入される位置決め孔６２１が形成されている。本実施形態では、プレート本体６１は、位置決め孔６２１を含む複数の位置決め孔６２が形成されている。複数の位置決め孔６２には、位置決め孔６２１の他に、接地端子１２の接続部２２が挿入される位置決め孔６２２、及びその他の端子１３の接続部２３が挿入される位置決め孔６２３が含まれる。
プレート本体６１の形状は板状である。本実施形態では、プレート本体６１の形状は左右方向に長い矩形状である。プレート本体６１の厚さは、例えば１ｍｍ以上２ｍｍ以下が挙げられる。
〈第一の領域〉
プレート本体６１は、図６に示すように、第一の領域６１ａを有する。第一の領域６１ａは位置決め孔６２１が形成された領域である。第一の領域６１ａには、位置決め孔６２２も形成されている。本実施形態では、プレート本体６１の一部が第一の領域６１ａで構成されている。プレート本体６１は、第一の領域６１ａと、第一の領域６１ａを除く第二の領域６１ｂとを有する。第二の領域６１ｂは位置決め孔６２３が形成された領域である。
本実施形態では、平面視において、第一の領域６１ａは矩形状のブロックである。第一の領域６１ａは、図２に示すように、上述したシールドモジュール３０の位置に対応した位置に配置される。プレート本体６１には、シールドモジュール３０の数に対応した数の第一の領域６１ａが設けられる。本実施形態では、３つの第一の領域６１ａが左右方向に並んで配置されている。隣り合う第一の領域６１ａ同士は、つながっていてもよいし、つながっていなくてもよい。本実施形態では、隣り合う第一の領域６１ａ同士はつながっていない。
図７、図８に示すように、コネクタ１が回路基板９０に接続されたとき、即ち基板ユニット１００を構成したとき、第一の領域６１ａは、シールド部３１の端面と回路基板９０との間に挟まれる。第一の領域６１ａは、シールド部３１の端面と接触すると共に、回路基板９０の表面と接触する。回路基板９０の表面には、後述する回路パターン９２が形成されている。
〈導電部〉
第一の領域６１ａは導電部７０を含む。導電部７０は、位置決め孔６２１に挿入された接続部２１の周囲の少なくとも一部を囲む。導電部７０は、接続部２１から漏れる電磁界を遮蔽するシールド性を有する。本実施形態では、第一の領域６１ａの全体が導電部７０で構成されている。つまり、接続部２１の全周を囲むように導電部７０が配置されている。
導電部７０の材質は、導電性及び柔軟性を有する導電ゴム又は導電樹脂である。導電ゴムは、ゴム材料に導電性フィラーが分散された複合材料である。導電樹脂は、樹脂材料に導電性フィラーが分散された複合材料である。ゴム材料は、例えば天然ゴム、合成ゴムなどが挙げられる。
導電ゴム又は導電樹脂は金属に比べて柔らかい。導電ゴム又は導電樹脂により形成された導電部７０は、弾性変形することが可能である。図７、図８に示すように、第一の領域６１ａがシールド部３１の端面と回路基板９０との間に挟まれた状態では、導電部７０が圧縮される。導電部７０が弾性変形することによって、導電部７０がシールド部３１の端面、及び回路基板９０の双方に密着し易い。つまり、導電部７０とシールド部３１の端面との間、及び、導電部７０と回路基板９０との間に隙間が生じ難い。
導電部７０の硬度は、例えば２０以上７０以下が挙げられる。上記硬度はショアＡ硬度である。導電部７０の硬度が２０以上であれば、導電部７０の過度な変形を抑制し易い。導電部７０の硬度が７０以下であれば、導電部７０の弾性変形性を確保し易い。そのため、導電部７０がシールド部３１の端面と回路基板９０とのそれぞれに密着し易い。
導電部７０の圧縮率は、例えば７０％以上９０％以下が挙げられる。導電部７０の圧縮率とは、導電部７０の圧縮前の厚さｔ０に対する圧縮後の厚さｔ１の百分率［ｔ１／ｔ０］×１００とする。圧縮率の値が小さいほど、導電部７０の圧縮量が大きい。圧縮率の値が大きいほど、導電部７０の圧縮量が小さい。導電部７０の圧縮率が７０％以上であれば、導電部７０に過度の圧縮応力が生じることを抑制できる。導電部７０の圧縮率が９０％以下であれば、導電部７０の圧縮変形による密着性を確保し易い。
プレート本体６１のうち、導電部７０を除く部分は、電気絶縁性を有する樹脂により形成されている。本実施形態では、図６に示すプレート本体６１において、導電部７０からなる第一の領域６１ａの材質が導電ゴム又は導電樹脂であり、第二の領域６１ｂの材質が樹脂である。第一の領域６１ａと第二の領域６１ｂとは一体に成形されている。材質が異なる第一の領域６１ａと第二の領域６１ｂとを一体成形する方法としては、例えば２色成形などが利用できる。本実施形態とは異なり、第一の領域６１ａと第二の領域６１ｂとをそれぞれ成形した後、第一の領域６１ａと第二の領域６１ｂとを組み合わせてプレート本体６１を構成してもよい。
〈支持部〉
支持部６５は、図２、図６に示すように、プレート本体６１の左右両側に設けられている。支持部６５は側壁部４５の後側に配置される。支持部６５の形状はブロック状である。支持部６５はプレート本体６１よりも厚い。プレート本体６１と支持部６５とは一体に成形されている。図２、図３に示すように、支持部６５には、プレート本体６１をハウジング４０に保持する結合部６６を備える。結合部６６は支持部６５に一体に成形されている。
〈結合部〉
本実施形態では、結合部６６は、シールド部３１の端面に第一の領域６１ａを押し付けた状態でプレート本体６１を保持するように構成されている。結合部６６は、支持部６５に固定されるアーム部６６ａと、アーム部６６ａの先端にフック状の引掛け部６６ｂとを有する。アーム部６６ａは支持部６５の上面から上方に延びる。アーム部６６ａは、図２、図３に示すように、側壁部４５の後面に沿って上下方向に延びる。引掛け部６６ｂは、アーム部６６ａの先端から側壁部４５に向かって突出する。引掛け部６６ｂは、上側リブ４６ｕに引っ掛けられる。アーム部６６ａの先端は支持部６５から遠位側の端部、即ち上端部である。
信号端子１１の接続部２１が位置決め孔６２１（図２）に挿入された状態で、図３に示すように、引掛け部６６ｂが上側リブ４６ｕに引っ掛けられる。これにより、シールド部３１の端面が第一の領域６１ａに接触し、シールド部３１の端面に第一の領域６１ａが押し付けられた状態でプレート本体６１が保持される。これにより、導電部７０とシールド部３１の端面とが密着した状態を維持できる。また、支持部６５の上面が下側リブ４６ｌに当て止めされることで、第一の領域６１ａがシールド部３１の端面に過度に押し付けられないように、プレート本体６１の上方向への移動が規制される。これにより、プレート本体６１の上下方向の位置が位置決めされる。
（回路基板）
回路基板９０は、図３に示すように、コネクタ１が接続される。回路基板９０は、図７、図８に示すように、基板９１と、基板９１に形成された回路パターン９２とを備える。本実施形態では、回路基板９０はプリント回路基板である。回路基板９０は、図２に示す複数の端子１０に対応した複数のスルーホールが形成されている。各端子１０の接続部２０が各スルーホールに挿入される。
〈基板〉
基板９１の材質は、電気絶縁性を有する樹脂である。基板９１の材質は、例えばガラスエポキシ樹脂である。
〈回路パターン〉
回路パターン９２は、信号回路９２１、接地回路９２２を含む。信号回路９２１及び接地回路９２２には、スルーホール９２ｈが設けられている。図７に示すように、信号端子１１の接続部２１が信号回路９２１のスルーホール９２ｈに挿入されることで、信号端子１１と信号回路９２１とが電気的に接続される。図８に示すように、接地端子１２の接続部２２が接地回路９２２のスルーホール９２ｈに挿入されることで、接地端子１２と接地回路９２２とが電気的に接続される。
接地回路９２２は、回路基板９０の表面のうち、導電部７０と向かい合う面に形成されている。コネクタ１が回路基板９０に接続されたとき、導電部７０と接地回路９２２とが接触することで、導電部７０と接地回路９２２とが電気的に接続される。そして、シールド部３１と接地回路９２２とが導電部７０を介して電気的に接続される。
本実施形態では、図示していないが、回路パターン９２として、信号回路９２１、接地回路９２２の他に、電源回路、制御回路などの各種回路が形成されている。各回路には、スルーホールが設けられている。
≪効果≫
本実施形態のコネクタ１、及び基板ユニット１００は、以下の効果を奏する。
（主要な効果）
本実施形態のコネクタ１、及び基板ユニット１００は、以下の理由により、信号端子１１から漏洩する電磁界を効果的にシールドできる。
コネクタ１では、アライメントプレート６０のプレート本体６１に、信号端子１１の接続部２１が挿入される位置決め孔６２１が形成されている。位置決め孔６２１は、プレート本体６１の第一の領域６１ａに形成されている。信号端子１１の接続部２１が位置決め孔６２１に挿入されたとき、接続部２１の周囲が第一の領域６１ａの導電部７０に囲まれる。接続部２１の周囲のうち、導電部７０に覆われた部分をシールドすることができる。
特に、本実施形態のように、接続部２１の全周が導電部７０に囲まれる場合は、接続部２１から漏洩するノイズをより抑制できる。信号端子１１が高速通信用の端子であっても、接続部２１からのノイズの漏洩をより効果的にシールドできるので、ギガビットイーサネット規格に対応した高いシールド性能を確保できる。
信号端子１１が、例えば１Ｇｂｐｓ未満の通信用の端子である場合、導電部７０は、接続部２１の周囲の一部を囲むように配置されていてもよい。接続部２１の周囲の一部に導電部７０を配置する場合、導電部７０は、接続部２１の周囲のうち、接続部２１から漏洩するノイズの影響が大きい部分に配置するとよい。本実施形態では、図７に示すように、信号端子１１の接続部２１の後側に別の端子１３の接続部２３が配置されており、接続部２１の前側には別の端子１３の接続部２３が配置されていない。この場合、接続部２１から後側にノイズが漏洩すると、別の端子１３へのノイズによる影響が大きい。そこで、接続部２１から後側にノイズが漏洩しないように、接続部２１の後側部分は導電部７０で囲むようにする。一方、接続部２１から前側にノイズが漏洩したとしても、接続部２１の前側には別の端子１３の接続部２３が配置されていないので、ノイズによる影響が小さい。そのため、接続部２１の前側部分は導電部７０で囲まれていなくてもよい。但し、信号端子１１が１Ｇｂｐｓ以上、特に２．５Ｇｂｐｓ以上の高速通信用の端子である場合は、接続部２１から漏れる電磁界の波長が短い。波長が短い電磁界は、導電部７０で囲まれていない部分から回り込んで広がる性質がある。そのため、信号端子１１が高速通信用の端子である場合は、接続部２１の全周を導電部７０で囲むことが好ましい。
信号端子１１の接続部２１の全周が導電部７０に囲まれる構成としたモデルを用いて、接続部２１近傍の電界分布をシミュレーションし、シールド性能を評価した。信号端子１１に伝送される通信信号の周波数が１ＧＨｚ、２．５ＧＨｚ、４ＧＨｚのそれぞれの場合の電界分布を解析した。解析の結果、いずれの場合でも、導電部７０によって接続部２１からの電磁界の漏洩を十分に抑制できることを確認した。接続部２１の全周を導電部７０で囲む構成とした場合、ギガビットイーサネット規格、例えばＩＥＥＥ８０２．３ｃｈに準拠したシールド性能が得られると考えられる。
導電部７０が導電ゴム又は導電樹脂により形成されている。そのため、第一の領域６１ａがシールド部３１の端面と回路基板９０との間に挟まれた状態で、導電部７０が弾性変形することによって、導電部７０がシールド部３１の端面、及び回路基板９０の双方に密着し易い。導電部７０がシールド部３１の端面と回路基板９０のそれぞれに密着することで、導電部７０とシールド部３１の端面との間、及び、導電部７０と回路基板９０との間のそれぞれの隙間からノイズが漏洩することを抑制できる。
本実施形態とは異なり、導電部７０を介さずにシールド部３１の端面を回路基板９０に直接接触させる構成を採用した場合は、次のような不具合が生じる。シールド部３１の材質は金属である。シールド部３１は弾性変形し難い。また、回路基板９０には、製造上の反りが生じることがある。そのため、シールド部３１の端面を回路基板９０に接触させても、シールド部３１の端面と回路基板９０との間にはわずかな隙間が発生してしまい、この隙間からノイズが漏洩する。この隙間を埋めるため、シールド部３１の端面と回路基板９０とをはんだ接続することが考えられるが、はんだ接続が必要となる。
本実施形態では、導電部７０が弾性変形することによって、導電部７０がシールド部３１の端面、及び回路基板９０の双方に密着するため、はんだ接続が不要である。
接地端子１２の接続部２２が信号端子１１の接続部２１と並んで配置されている。接地端子１２によって信号端子１１の接続部２１からノイズが漏洩することを抑制できる。本実施形態では、接地端子１２の接続部２２が信号端子１１の接続部２１の左右両側に配置されている。接地端子１２によって、信号端子１１の接続部２１から左右両側にノイズが漏洩することを抑制できる。
結合部６６によって、シールド部３１の端面に第一の領域６１ａを押し付けた状態でプレート本体６１をハウジング４０に保持することができる。導電部７０とシールド部３１の端面とが密着した状態を維持できる。導電部７０とシールド部３１の端面との間に隙間が生じることを抑制できる。導電部７０とシールド部３１の端面との間の隙間から漏洩するノイズを効果的に抑制できる。
（その他の効果）
本実施形態のコネクタ１、及び基板ユニット１００は、信号端子１１を含む複数の端子１０と回路基板９０との接続をはんだを使用せずに接続することが可能である。端子１０がプレスフィット端子であることで、接続部２０を回路基板９０のスルーホール９２ｈに圧入するだけで接続できる。
複数の端子１０はプレスフィット端子でなくてもよい。この場合、接続部２０を回路基板９０のスルーホール９２ｈに挿入した後、はんだ接続を行えばよい。
１ コネクタ
１０ 端子
１１ 信号端子、１２ 接地端子、１３ その他の端子
１１ａ、１２ａ 第一の端部 １１ｂ 第二の端部
２０、２１、２２、２３ 接続部
３０ シールドモジュール
３１ シールド部
３５ 誘電体、３５ａ 突出部
４０ ハウジング
４１ 端子保持部、４３ フード部、４５ 側壁部
４６ｕ 上側リブ、４６ｌ 下側リブ
６０ アライメントプレート
６１ プレート本体
６１ａ 第一の領域、６１ｂ 第二の領域
６２、６２１、６２２、６２３ 位置決め孔
６５ 支持部、６６ 結合部
６６ａ アーム部、６６ｂ 引掛け部
７０ 導電部
９０ 回路基板
９１ 基板、９２ 回路パターン
９２１ 信号回路、９２２ 接地回路
９２ｈ スルーホール
１００ 基板ユニット

Claims (8)

  1. 回路基板に接続されるコネクタであって、
    信号端子と、
    前記信号端子の中間部の外周を覆う筒状のシールド部と、
    前記信号端子を保持するハウジングと、
    前記ハウジングに結合されるアライメントプレートとを備え、
    前記信号端子は、前記ハウジングに固定された第一の端部と、前記第一の端部から前記回路基板に向かって延びる第二の端部とを有し、
    前記第二の端部は、前記シールド部の端面から突出する接続部を含み、
    前記アライメントプレートは、前記ハウジングと前記回路基板との間に配置されるプレート本体を有し、
    前記プレート本体は、前記接続部が挿入される位置決め孔が形成された第一の領域を有し、
    前記第一の領域は、前記シールド部の端面と前記回路基板との間に挟まれると共に、前記接続部の周囲の少なくとも一部を囲む導電部を含み、
    前記導電部は、導電ゴム又は導電樹脂により形成されている、
    コネクタ。
  2. 前記信号端子は、１Ｇｂｐｓ以上の高速通信用の端子であり、
    前記導電部は、前記接続部の全周を囲む請求項１に記載のコネクタ。
  3. 前記信号端子と並んで配置される少なくとも一つの接地端子を有し、
    前記接地端子は、前記シールド部に接続された第一の端部と、前記シールド部の端面から回路基板に向かって突出する接続部とを含む請求項１又は請求項２に記載のコネクタ。
  4. 前記信号端子は、プレスフィット端子である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ。
  5. 前記信号端子と前記シールド部との間に誘電体を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコネクタ。
  6. 前記誘電体は、前記シールド部の端面から突出する突出部を有し、
    前記突出部が前記位置決め孔に挿入される請求項５に記載のコネクタ。
  7. 前記シールド部の端面に前記導電部を押し付けた状態で前記プレート本体を前記ハウジングに保持する結合部を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のコネクタ。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のコネクタと、
    回路基板とを備える、
    基板ユニット。
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WO2023199816A1 (ja) * 2022-04-12 2023-10-19 住友電装株式会社 シールド端子モジュール

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