JP2023003429A - コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板における設計自由度を低下させることなく、共振を防止する。【解決手段】コネクタ装置は、第１グランド回路１３を有する第１回路基板１１と、第２グランド回路３３を有し、第１回路基板１１と対向するように配置された第２回路基板３１と、第１回路基板１１と第２回路基板３１とを接続する伝送路としての中継内導体５２と、中継内導体５２を包囲し、第１グランド回路１３と第２グランド回路３３に接続された中継外導体５４と、第１回路基板１１と第２回路基板３１との間に配置された金属部材としてのアライメント部材６０と、アライメント部材６０を第１グランド回路１３に接続する導電路２８とを備えている。【選択図】図２

Description

本開示は、コネクタ装置に関するものである。

特許文献１には、一対の回路基板に個別に実装される一対のコネクタと、一対のコネクタの間に設けた複数のアダプターとを備えたコネクタ装置が開示されている。コネクタには、内導体と誘電体と外導体とからなる複数の端子部が取り付けられている。アダプターは、内導体と誘電体と外導体とを有する棒状の部材である。複数のアダプターの両端部は、複数の端子部に対して個別に接続されている。内導体から発するノイズの漏れは、外導体によって抑制されている。

特開２０２１－０７７６０１号公報

上記のコネクタ装置では、回路基板間の距離と、内導体を流れる伝送信号の周波数によっては、内導体から発するノイズによって共振が発生し得る。共振防止の対策としては、回路基板に形成されている伝送路を細くしたり、伝送路を回路基板の裏面側に配置する等の対策が考えられる。しかし、回路基板において共振対策を行おうとすると、回路基板における伝送路の設計の自由度が低下する。

本開示のコネクタ装置は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回路基板における設計自由度を低下させることなく、共振を防止することを目的とする。

本開示のコネクタ装置は、
第１グランド回路を有する第１回路基板と、
第２グランド回路を有し、前記第１回路基板と対向するように配置された第２回路基板と、
前記第１回路基板と前記第２回路基板とを接続する伝送路と、
前記伝送路を包囲し、前記第１グランド回路と前記第２グランド回路に接続された外導体と、
前記第１回路基板と前記第２回路基板との間に配置された金属部材と、
前記金属部材をグランドに接続する導電路とを備えている。

本開示によれば、回路基板における設計自由度を低下させることなく、共振を防止することができる。

図１は、実施例１のコネクタ装置の側断面図である。 図２は、図１の部分拡大断面図である。 図３は、コネクタ装置の正断面図である。 図４は、第１コネクタと中継モジュールとを組み付けた状態をあらわす斜視図である。 図５は、アライメント部材の斜視図である。 図６は、第１コネクタと固定部材を分離した状態をあらわす斜視図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
本開示のコネクタ装置は、
（１）第１グランド回路を有する第１回路基板と、第２グランド回路を有し、前記第１回路基板と対向するように配置された第２回路基板と、前記第１回路基板と前記第２回路基板とを接続する伝送路と、前記伝送路を包囲し、前記第１グランド回路と前記第２グランド回路に接続された外導体と、前記第１回路基板と前記第２回路基板との間に配置された金属部材と、前記金属部材をグランドに接続する導電路とを備えている。この構成によれば、金属部材を導電路によってグランドに接続すると、第１グランド回路と第２グランド回路との間に金属部材による中継グランド回路が構成され、隣り合うグランド回路間の距離が短くなる。共振周波数は、隣り合うグランド回路間の距離によって決まるので、両回路基板において共振対策を行わなくても、第１グランド回路と第２グランド回路の間に中継グランド回路を介在させることによって共振を防止できる。本開示によれば、第１回路基板及び第２回路基板における設計自由度を低下させることなく、共振の発生を防止することができる。

（２）前記第１回路基板に取り付けられた複数の第１シールド端子と、前記第２回路基板に取り付けられた複数の第２シールド端子と、前記伝送路と前記外導体とを有し、前記複数の第１シールド端子と前記複数の第２シールド端子を個別に接続する複数のアダプターとを備え、前記複数のアダプターが、前記金属部材によって一体的に揺動し得る状態に保持されていることが好ましい。この構成によれば、金属部材が、複数のアダプターを一体的に揺動し得る状態に保持する機能を兼ね備えているので、金属部材とは別に、複数のアダプターを一体的に揺動させるための専用の部材を用いる場合に比べると、部品点数を削減できる。

（３）（２）において、前記複数のアダプターを構成する複数の前記外導体同士が、前記金属部材によって導通可能に接続されていることが好ましい。複数の外導体が金属部材を介して同電位に保持されているので、外導体によるシールド性能を高めることができる。

（４）（２）又は（３）において、前記金属部材には、弾性変形可能な弾性アーム部が形成され、前記導電路が、前記弾性アーム部を含んでいることが好ましい。この構成によれば、金属部材がアダプターの揺動に伴って移動しても、弾性アーム部が弾性変形することによって、金属部材と第１グランド回路又は第２グランド回路との導通状態を保持することができる。

（５）前記金属部材が、前記第１グランド回路又は前記第２グランド回路に接続されていることが好ましい。この構成によれば、金属部材の接続対象であるグランドを、第１グランド回路及び第２グランド回路とは別に設ける必要がないので、回路基板において回路構成が複雑になることを回避できる。

（６）（５）において、金属製の固定部材によって前記第１回路基板に固定される第１コネクタを備えており、前記導電路が、前記固定部材を含んでいることが好ましい。この構成によれば、固定部材が導電路としての機能を兼ね備えているので、第１コネクタには、固定部材とは別に導電路を構成する部品を設けずに済む。

［本開示の実施形態の詳細］
［実施例１］
本開示のコネクタ装置を具体化した実施例１を、図１～図６を参照して説明する。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。本実施例１において、図１，２，４～６におけるＸ－Ｘ方向を前後方向と定義する。図３～６におけるＹ－Ｙ方向を左右方向と定義する。図１～６におけるＺ－Ｚ方向を上下方向と定義する。図１～６にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。

図１，３に示すように、実施例１のコネクタ装置は、第１基板モジュール１０と、第２基板モジュール３０と、中継モジュール５０とを備えている。第２基板モジュール３０は第１基板モジュール１０の上方に配置され、第１基板モジュール１０と第２基板モジュール３０は、上下方向に対向するように配置されている。中継モジュール５０は、第１基板モジュール１０と第２基板モジュール３０との間に配置され、両基板モジュール１０，３０を接続する。中継モジュール５０は、第１基板モジュール１０と第２基板モジュール３０の水平方向の位置ずれを吸収する機能を兼ね備えている。

第１基板モジュール１０は、第１実装面１２を上向きにして水平に配置された第１回路基板１１と、第１実装面１２に取り付けられた第１コネクタ１４とを備えている。第１実装面１２には、第１グランド回路１３が形成されている。第１コネクタ１４は、第１ハウジング１５と、第１ハウジング１５内に取り付けた６つの第１シールド端子１６と、第１ハウジング１５に取り付けた前後一対の第１固定部材２３とを備えている。

６つの第１シールド端子１６は、第１回路基板１１を上から見た平面視において前後方向及び左右方向に整列した配置されている。第１シールド端子１６は、左右２列に分かれて配置され、各列に３つずつ前後方向に並んでいる。各第１シールド端子１６は、第１基板側内導体１７を第１基板側誘電体１８内に収容し、第１基板側誘電体１８を第１基板側外導体１９で包囲した構成である。

第１ハウジング１５の前後端面には、第１圧入溝２０が形成されている。第１ハウジング１５の前後両端部には、保護壁部２１で囲まれ、上下両面が開口した接続空間２２が形成されている。第１固定部材２３は、金属製の板材を曲げ加工して成形した単一部品である。第１固定部材２３は、板厚方向を前後方向に向けた第１板状取付部２４と、第１板状取付部２４の下端縁から水平方向へ突出した第１グランド用接続部２５とを有する。第１板状取付部２４の上端部には、前後方向と直交する平坦面からなる導通用接触面２６が形成されている。

第１固定部材２３は、第１板状取付部２４の左右両側縁部を第１圧入溝２０に圧入することによって、第１ハウジング１５の前後両端部に取り付けられている。第１板状取付部２４は、第１ハウジング１５の前端面又は後端面に当接している。第１固定部材２３の上端部は、接続空間２２内に配置されている。導通用接触面２６は、保護壁部２１に対して前後方向の空間を空けて対向している。第１グランド用接続部２５の下面は、第１ハウジング１５の下端面と同じ高さに位置している。

第１コネクタ１４は、第１ハウジング１５の下端面と第１グランド用接続部２５を第１実装面１２に載置した状態で、第１回路基板１１に取り付けられている。第１グランド用接続部２５が第１グランド回路１３に載置され、第１グランド用接続部２５と第１グランド回路１３が半田付け等によって導通可能に固着されている。第１グランド用接続部２５と第１グランド回路１３を固着することによって、第１コネクタ１４が第１固定部材２３を介して第１実装面１２に固定されている。第１基板側外導体１９は第１グランド回路１３に接続されている。

第２基板モジュール３０は、第２実装面３２を下向きにして水平に配置された第２回路基板３１と、第２実装面３２に取り付けられた第２コネクタ３４とを備えている。第２実装面３２には、第２グランド回路３３が形成されている。第２コネクタ３４は、第２ハウジング３５と、第２ハウジング３５内に取り付けた６つの第２シールド端子３６と、前後一対の第２固定部材４３とを備えている。

６つの第２シールド端子３６は、第２回路基板３１を下から見た底面視において前後方向及び左右方向に整列した配置されている。第２シールド端子３６は、左右２列に分かれて配置され、各列に３つずつ前後方向に並んでいる。各第２シールド端子３６は、第２基板側内導体３７を第２基板側誘電体３８内に収容し、第２基板側誘電体３８を第２基板側外導体３９で包囲した構成である。

第２ハウジング３５の前後端面には、第２圧入溝４０が形成されている。第２固定部材４３は、第１固定部材２３と同じ部品であり、第２板状取付部４４と、第２グランド用接続部４５とを有する。第２固定部材４３は、第１コネクタ１４とは上下逆向きにして、第２板状取付部４４の左右両側縁部を第２圧入溝４０に圧入することによって、第２ハウジング３５の前後両端部に取り付けられている。第２グランド用接続部４５の上面は、第２ハウジング３５の上端面と同じ高さに位置している。

第２コネクタ３４は、第２ハウジング３５の上端面と第２グランド用接続部４５を第２実装面３２に重ね合わせた状態で、第２回路基板３１に取り付けられている。第２グランド用接続部４５が第２グランド回路３３に当接され、第２グランド用接続部４５と第２グランド回路３３が半田付け等によって導通可能に固着されている。第２グランド用接続部４５と第２グランド回路３３を固着することによって、第２コネクタ３４が第２固定部材４３を介して第２実装面３２に固定されている。第２基板側外導体３９は、第２グランド回路３３に接続されている。

中継モジュール５０は、６つのアダプター５１と、単一の金属部品からなるアライメント部材６０と、を備えて構成されている。各アダプター５１は、全体として上下方向に細長い円柱形状をなしている。アダプター５１は、上下方向に細長い中継内導体５２を中継誘電体５３内に収容し、中継誘電体５３を円筒状の中継外導体５４で包囲した構成である。中継外導体５４の外周には、段差部５５（図１参照）と係止突起５６（図４参照）が形成されている。

アダプター５１の下端部は、第１シールド端子１６に嵌合されている。中継内導体５２の下端部は第１基板側内導体１７に接続されている。中継外導体５４の下端部は第１基板側外導体１９に接続されている。各アダプター５１は、第１シールド端子１６との嵌合部分を支点として前後方向及び左右方向へ揺動し得るようになっている。アダプター５１の上端部は、第２シールド端子３６に嵌合されている。中継内導体５２の上端部は第２基板側内導体３７に接続されている。中継外導体５４の上端部は第２基板側外導体３９に接続されている。中継内導体５２は、第１回路基板１１と第２回路基板３１との間で高周波の信号を伝送するための伝送路として機能する。中継外導体５４は、中継内導体５２から発せられるノイズがアダプター５１の外部へ漏れることを抑制するシールド部材として機能する。

図５に示すように、アライメント部材６０は、基板部６１と、左右対称な一対の庇部６２と、前後対称な一対の弾性アーム部６３とを有する。基板部６１は、全体として板厚方向を上下方向に向けた板状をなす。基板部６１の平面視形状は、全体として長辺を前後方向に向けた長方形である。基板部６１には、基板部６１を上下方向に貫通する６つの貫通孔６４が、第１シールド端子１６及び第２シールド端子３６と同じ配置で形成されている。アライメント部材６０には、貫通孔６４の孔縁部に臨む弾性接触片６５が形成されている。

弾性アーム部６３は、基板部６１の前端縁と後端縁から下方、つまり第１回路基板１１に接近する方向へ片持ち状に延出した形状である。弾性アーム部６３の下端部には、屈曲形状の接点部６６が形成されている。弾性アーム部６３は、弾性アーム部６３の上端部を支点として前後方向へ弾性変形することが可能である。弾性アーム部６３と第１固定部は、アライメント部材６０と第１グランド回路１３とを導電させるための導電路２８を構成する。

アライメント部材６０は、６つのアダプター５１に対し、上方から各貫通孔６４を個別に嵌合させることによって組み付けられている。アライメント部材６０は、段差部５５に対して貫通孔６４の孔縁部を係止させることによって、アダプター５１に対する下方へ変位を規制され、所定高さに保持されている。アライメント部材６０は、係止突起５６に貫通孔６４の孔縁部を係止させることによって、アダプター５１から上方へ離脱することを規制されている。６つのアダプター５１は、アライメント部材６０に取り付けられることによって、前後方向及び左右方向へ一体的に揺動し得るように連結されている。

各貫通孔６４においては、中継外導体５４の外周面に対して、弾性接触片６５が弾性的に接触している。弾性接触片６５が弾性変形することによって、弾性接触片６５と中継外導体５４との間で所定の接触圧が確保されている。６つの中継外導体５４の全てが、アライメント部材６０によって同電位に保持されている。中継外導体５４と基板部６１も同電位に保持されている。

アライメント部材６０と６つのアダプター５１とを組み付けた状態では、一対の弾性アーム部６３が弾性変形し、接点部６６が第１固定部材２３の導通用接触面２６に対して弾性的に接触する。導通用接触面２６は、上下方向及び左右方向に拡がる二次元平面なので、アライメント部材６０の高さにばらつきがある場合でも、アダプター５１の揺動に伴ってアライメント部材６０が左右方向へ変位した場合でも、接点部６６と導通用接触面２６との接触状態が保持される。また、弾性アーム部６３は前後方向へ弾性変形し得るので、アダプター５１の揺動に伴ってアライメント部材６０が前後方向へ変位しても、接点部６６と導通用接触面２６との接触状態が保持される。

接点部６６と導通用接触面２６とが接触すると、アライメント部材６０の基板部６１と庇部６２が、弾性アーム部６３を介すことによって一対の第１固定部材２３と同電位に保持される。第１固定部材２３の第１グランド用接続部２５は、第１グランド回路１３に接続されている。基板部６１と庇部６２は、弾性アーム部６３と第１固定部材２３とからなる導電路２８を介すことによって、第１グランド回路１３に導通される。

本実施例１のコネクタ装置は、第１グランド回路１３を有する第１回路基板１１と、第２グランド回路３３を有する第２回路基板３１と、第１回路基板１１と第２回路基板３１とを接続する伝送路としての中継内導体５２とを備えている。第１回路基板１１と第２回路基板３１は、互いに平行をなして上下方向に対向するように配置されている。コネクタ装置は、更に、中継外導体５４と、金属部材であるアライメント部材６０と、金属製の導電路２８とを備えている。中継外導体５４は、中継内導体５２を包囲し、第１グランド回路１３と第２グランド回路３３とに接続されている。アライメント部材６０は、第１回路基板１１と第２回路基板３１との間に配置されている。導電路２８は、アライメント部材６０を第１グランド回路１３に接続する。

金属部材であるアライメント部材６０を、導電路２８によって第１グランド回路１３に接続すると、アライメント部材６０の基板部６１と庇部６２が、第１グランド回路１３と同電位に保持される。金属材料からなる基板部６１と庇部６２は、６つの中継外導体５４よりも体積が大きいので、第１グランド回路１３及び第２グランド回路３３と同電位の中継グランド回路６７を構成する。中継グランド回路６７は、中継内導体５２からなる伝送路の長さ方向において、第１グランド回路１３と第２グラント回路との間に配置される。

第１グランド回路１３と第２グランド回路３３との間に中継グランド回路６７を介在させると、図３に示すように、第１グランド回路１３と中継グランド回路６７との間の距離Ｌ１、及び第２グランド回路３３と中継グランド回路６７との間の距離Ｌ２が、第１グランド回路１３と第２グランド回路３３との間の距離Ｌ３よりも短くなる。中継内導体５２から発するノイズによって共振が生じるときの伝送信号の周波数である共振周波数は、隣り合うグランド回路１３，３３，６７間の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３によって決まる。中継グランド回路６７を介在させて隣り合うグランド回路１３，６７間の距離Ｌ１、及び隣り合うグランド回路３３，６７間の距離Ｌ２を短くすると、共振周波数が中継グランド回路６７を介在させない場合よりも高周波帯域へ遷移する。

第１グランド回路１３と第２グランド回路３３との間に中継グランド回路６７が介在しない場合の共振周波数を、中継内導体５２における信号伝送用の周波数として使用する場合に、中継グランド回路６７を介在させることによって共振の発生を防止することができる。したがって、両回路基板１１，３１において共振対策を行う必要がなく、共振対策のために両回路基板１１，３１における回路設計等における自由度が低下することはない。本実施例１によれば、第１回路基板１１及び第２回路基板３１における設計の自由度を低下させることなく、共振の発生を防止することができる。

コネクタ装置は、第１回路基板１１に取り付けられた複数の第１シールド端子１６と、第２回路基板３１に取り付けられた複数の第２シールド端子３６と、複数のアダプター５１とを備えている。複数のアダプター５１は、中継内導体５２と中継外導体５４とを有し、複数の第１シールド端子１６と複数の第２シールド端子３６を個別に接続する。複数のアダプター５１は、アライメント部材６０によって一体的に揺動し得る状態に保持されている。この構成によれば、中継グランド回路６７を構成する金属部材が、複数のアダプター５１を一体的に揺動し得る状態に保持するアライメント部材６０としての機能を兼ね備えているので、中継グランド回路６７を構成する金属部材と、複数のアダプター５１を一体的に揺動する専用のアライメント部材６０とを、別部材として設ける場合に比べると、部品点数を削減できる。

複数のアダプター５１を構成する複数の中継外導体５４同士が、金属部材であるアライメント部材６０によって導通可能に接続されている。複数の中継外導体５４がアライメント部材６０を介して同電位に保持されているので、中継外導体５４によるシールド性能を高めることができる。

アライメント部材６０には、弾性変形可能な弾性アーム部６３が形成されている。導電路２８は、弾性アーム部６３を含んでいる。この構成によれば、アライメント部材６０がアダプター５１の揺動に伴って移動しても、弾性アーム部６３が弾性変形することによって、アライメント部材６０と第１グランド回路１３との導通状態を保持することができる。

コネクタ装置は、金属製の第１固定部材２３によって第１回路基板１１に固定される第１コネクタ１４を備えている。導電路２８は、第１固定部材２３を含んでいる。第１固定部材２３が導電路２８としての機能を兼ね備えているので、第１コネクタ１４には、第１固定部材２３とは別に導電路２８を構成する部品を設けずに済む。

アライメント部材６０を第１グランド回路１３に接続することによって中継グランド回路６７を構成した。第１グランド回路１３は、中継外導体５４が接続される回路である。第１グランド回路１３とは別に、アライメント部材６０を接続するためのグランドを第１回路基板１１に設ける場合に比べると、本実施例１のコネクタ装置は、第１回路基板１１における回路構成が複雑になることを回避できる。

［他の実施例］
本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施例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る。本発明には、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれ、下記のような実施形態も含まれることが意図される。
上記実施例１では、複数のアダプターを一体的に揺動させるためのアライメント部材が、金属部材としての機能を兼ね備えているが、アライメント部材とは別に、グランドに接続される金属部材を設けてもよい。
上記実施例１では、金属部材としてのアライメント部材を第１グランド回路に接続したが、アライメント部材は、第２グランド回路に接続してもよく、自動車のボディや自動車に搭載される部品に接続してもよい。
上記実施例１では、固定部材が、導電路としての機能を兼ね備えているが、第１コネクタに、固定部材とは別に、導電路を構成する専用の部材を取り付けてもよい。
上記実施例１では、金属部材としてのアライメント部材が、第１グランド回路と第２グランド回路の中間位置よりも第１グランド回路寄りの位置に配置されているが、アライメント部材は、第１グランド回路よりも第２グランド回路に近い位置に配置されていてもよい。

１０…第１基板モジュール
１１…第１回路基板
１２…第１実装面
１３…第１グランド回路（グランド）
１４…第１コネクタ
１５…第１ハウジング
１６…第１シールド端子
１７…第１基板側内導体
１８…第１基板側誘電体
１９…第１基板側外導体
２０…第１圧入溝
２１…保護壁部
２２…接続空間
２３…第１固定部材（固定部材）
２４…第１板状取付部
２５…第１グランド用接続部
２６…導通用接触面
２８…導電路
３０…第２基板モジュール
３１…第２回路基板
３２…第２実装面
３３…第２グランド回路
３４…第２コネクタ
３５…第２ハウジング
３６…第２シールド端子
３７…第２基板側内導体
３８…第２基板側誘電体
３９…第２基板側外導体
４０…第２圧入溝
４３…第２固定部材
４４…第２板状取付部
４５…第２グランド用接続部
５０…中継モジュール
５１…アダプター
５２…中継内導体（伝送路）
５３…中継誘電体
５４…中継外導体（外導体）
５５…段差部
５６…係止突起
６０…アライメント部材（金属部材）
６１…基板部
６２…庇部
６３…弾性アーム部
６４…貫通孔
６５…弾性接触片
６６…接点部
６７…中継グランド回路
Ｌ１…第１グランド回路と中継グランド回路との間の距離
Ｌ２…第２グランド回路と中継グランド回路との間の距離
Ｌ３…第１グランド回路と第２グランド回路との間の距離

Claims (6)

1. 第１グランド回路を有する第１回路基板と、
   第２グランド回路を有し、前記第１回路基板と対向するように配置された第２回路基板と、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とを接続する伝送路と、
   前記伝送路を包囲し、前記第１グランド回路と前記第２グランド回路に接続された外導体と、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板との間に配置された金属部材と、
   前記金属部材をグランドに接続する導電路とを備えているコネクタ装置。
2. 前記第１回路基板に取り付けられた複数の第１シールド端子と、
   前記第２回路基板に取り付けられた複数の第２シールド端子と、
   前記伝送路と前記外導体とを有し、前記複数の第１シールド端子と前記複数の第２シールド端子を個別に接続する複数のアダプターとを備え、
   前記複数のアダプターが、前記金属部材によって一体的に揺動し得る状態に保持されている請求項１に記載のコネクタ装置。
3. 前記複数のアダプターを構成する複数の前記外導体同士が、前記金属部材によって導通可能に接続されている請求項２に記載のコネクタ装置。
4. 前記金属部材には、弾性変形可能な弾性アーム部が形成され、
   前記導電路が、前記弾性アーム部を含んでいる請求項２又は請求項３に記載のコネクタ装置。
5. 前記金属部材が、前記第１グランド回路又は前記第２グランド回路に接続されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
6. 金属製の固定部材によって前記第１回路基板に固定される第１コネクタを備えており、
   前記導電路が、前記固定部材を含んでいる請求項５に記載のコネクタ装置。

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