JP3826054B2 - 基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送信号の安定動作の確保と、低放射ノイズ特性とを実現することができるシールドケーブルのコネクタ及び電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
画像信号のカラー化、高精細化に伴なって基板間やユニット間を高速かつ多量なデータが送受信されることになり、そのインターフェースの切り口として多ピンのコネクタ付きケーブルの使用が加速されている。このような多ピンのコネクタ付きケーブルは、特に機器外の信号伝送に使用される場合、放射ノイズやイミュニティー(電磁気的な干渉性(影響の受けやすさ))の面で問題を引き起こすケースが増えてきている。そこで、ケーブル部にシールド材を被覆したシールドケーブルが用いられることになるが、シールド材のコネクタ部における接続状態や、特にコネクタの金属シェルが外殻金属部材(アウターシェル)と内側金属部材(インナーシェル)に分割されている場合に金属部材同士の接続状態や、ケーブル側コネクタと基板側コネクタの嵌合部の接続状態によって、電気的特性が大きく変動し、製品のバラツキ(製品が持つEMI(放射ノイズ)特性のバラツキ)の原因になることがある。実際、この様なコネクタ部における電気的な接続に関しては、一般に1点でも接続を取っていればそれで良いという程度の認識であって、積極的に安定した電気的接続を取る構造にはなっていないのが現状である。一般にシールド材の接続点数が少ないほど、EMI特性を左右するグラウンド接続の良好さや安定性は低下する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このシールド材から基板側コネクタの金属シェルが取り付けられるプリント配線基板や金属筐体に到るまでの電気的な接続性の不安定さの要因としては、シールド材とコネクタ金属シェルとの接続状態の良否もあるが、このシールド材が接続されたケーブル側コネクタの金属シェルから基板側コネクタの金属シェルまでの間の接続状態が、特にピン数が増えて長尺形状になった場合不安定になることが考えられる。
【0004】
また、これらの不安定さは、ケーブル側コネクタが基板側コネクタに嵌合した際に生ずる歪みなどによって助長されることも考えられる。
【0005】
したがって、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケーブル側のシールド材と基板側のGND(グラウンド)パターンとの電気的な接続を安定化させることができるシールドケーブルのコネクタ及び電子機器を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造は、電気基板に配置された基板側コネクタと、信号伝達線とその周囲のシールド材とを有するシールドケーブルに取り付けられる、シールドケーブル側コネクタとの接続構造であって、前記シールドケーブル側コネクタはシールド材に直接接触する金属製の外殻部材と、該外殻部材の内側に該外殻部材と電気的に接続されて取り付けられ、前記基板側コネクタと嵌合することにより前記基板側コネクタと電気的に接続される内側金属部材とを備え、前記外殻部材には、前記電気基板のグラウンドパターンに直接接触するように延長された延長構造部が設けられており、前記延長構造部は前記基板側コネクタを覆うように構成されていることを特徴としている。
【0010】
また、この発明に係わる基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造において、前記延長構造部の前記電気基板のグラウンドパターンに直接接触する接点部が、バネ性を有していることを特徴としている。
【0011】
また、この発明に係わる基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造において、前記延長構造部の前記電気基板のグラウンドパターンに直接接触する接点部が、ガスケットを介して前記電気基板のグラウンドパターンに接触することを特徴としている。
【0014】
また、この発明に係わる基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造において、前記延長構造部の内側に絶縁材が設けられていることを特徴としている。
【0015】
また、この発明に係わる基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造において、前記延長構造部が、基板側コネクタとも直接接触することを特徴としている。
【0022】
また、電気信号をプリント配線基板側のコネクタに伝達する通常のケーブルコネクタであっても同様の構造が有効であることは自明である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0024】
まず、実施形態の概要について説明する。
【0025】
本実施形態では、コネクタ付きシールドケーブルの、シールド材が接続されているケーブル側コネクタの外殻部材としての外殻金属部材(アウターシェル)の一部を、基板側コネクタとの嵌合部を越えて延長し、基板のGND(グラウンド)パターンと直接接触する構造を取る。この場合、コネクタの挿抜の際は、アウターシェル延長構造が基板側コネクタを避けるようにする必要があるため、アウターシェル延長構造はバネ性を持った物であることが望ましい。あるいは、延長構造の先端部分(基板のGNDパターンとの接触部分)にガスケットを取り付けておくことにより、柔軟性を持たせる方法も有効である。また、受け入れるプリント配線基板側は、アウターシェル延長構造が到達する地点にGNDパターン面を形成し、この部分のソルダーレジストが剥離されており、導電体が剥き出しになった状態を作っておく必要がある。
【0026】
これによって、シールド材と基板のGNDパターンは複数の金属部材を経由すること無く、ケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)を介して、電気的な接続性を良好にかつ安定に取ることができる。
【0027】
また、基板側コネクタの金属シェルが半田付けにより良好に基板のGNDに接続されているという条件下においては、ケーブル側コネクタの外側金属部材(アウターシェル)を、基板側コネクタの金属シェルあるいは、基板側コネクタの金属シェルが取り付けられている金属筐体に、直接接触させることでも同様の効果が得られる。さらには、ケーブル側コネクタの金属シェルが一体物の金属部材からなる場合は、基板側コネクタとの嵌合部の接続も含めて、より一層の接続強化を図ることができる。
【0028】
以下、本発明に係るコネクタ付きシールドケーブルおよび基板側コネクタ搭載プリント配線基板の構造の幾つかの実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0029】
(第1の実施形態)
図1乃至図3は、本発明の第1の実施形態をそれぞれ斜視図、断面図、上面からの分解図で表したものである。
【0030】
図1乃至図3において、シールドケーブル1のシールド材3は、ケーブル側コネクタの外殻部材としての外殻金属部材(アウターシェル)5および5'のケーブル側突起部分5a,5’aに覆い被さり、覆い被さった部分の外側からフェルール部材2によってカシメながら圧着されることにより物理的、電気的な接続がとれる様になっている。フェルール部材2は、円筒状の金属部材で、シールド材3の端部の外側からカシメつけることにより、シールド材3の端部をアウターシェル5,5’に固定すると共に、シールド材3とアウターシェル5,5’の電気的接続もとるようにするものである。フェルール部材2を使用することによって、シールド材3とアウターシェル5,5’の電気的接続がより良好に安定化され、EMI(放射ノイズ)特性が改善される。
【0031】
一方、信号が伝送されるケーブル線材4は、直接ケーブル側コネクタの内側金属部材(インナーシェル)7に内蔵されたコネクタ電極6に接続され、実際にはインナーシェル7が基板側コネクタ11に嵌合接続部12を介して接続される構造になっている。このような構成のコネクタでは、従来では、シールド材3はプリント配線基板13のGNDパターン14に対して、次のような複数の接点を介して接続されていた。即ち、シールドケーブル1のシールド材3〜アウターシェル5〜インナーシェル7〜基板側コネクタ11〜プリント配線基板13のGNDパターン14(または、基板が取り付けられる金属筐体)の順に接続されており、そのためこれらの部材の間の接続性が問題になっていた。これに対し、本実施形態は、アウターシェル5の構造を工夫して、この間の接続性を電気的に充分かつ安定に確保するものである。
【0032】
具体的には、アウターシェル5の基板側コネクタ11に向く側の一部が、インナーシェル7への接触部分9、基板側コネクタ11への接触部分10を経て、延長されたバネ状の構造8になっている。尚かつ、プリント配線基板13のバネ状構造8が到達する点近傍に、ソルダーレジストが剥離されたGNDパターン14が用意されており、バネ状構造8と基板のGNDパターン14が接触することによって、アウターシェル5と基板のGNDパターン14が直接電気的に接続されることになる。これにより、ケーブル側コネクタのアウターシェル5を介して、シールドケーブル1のシールド材3とプリント配線基板13のGNDパターン14、さらには、ケーブル側コネクタのインナーシェル7および基板側コネクタ11が、それぞれ直接良好に接続される。また、ケーブル側コネクタにジャックスクリュー15が取り付けられている場合は、ジャックスクリュー15が基板側コネクタに取り付けられた六角ナット16にねじ込み固定されることにより、アウターシェルの延長されたバネ状構造8が、基板のGNDパターン14のレジスト剥離された位置に確実に到達するのを助成するものである。
【0033】
これに対して、従来例では、ケーブル側コネクタのインナーシェル7と基板側コネクタ11との嵌合により発生するインナーシェル7の変形(形状的歪み)により、インナーシェル7とアウターシェル5との接触部9や、基板側コネクタとの嵌合接触部12での接続性は不安定なものとなり、ケーブルシールド材3から基板GNDパターン14まで、電気的に充分かつ安定な接続をとることが困難な構造になっている。
【0034】
(第2の実施形態)
図4は本発明による第2の実施形態を表したものであり、第1の実施形態がシールドケーブル1のシールド材3と、ケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5および5'との接続を、フェルール部材2によってカシメながら圧着することにより行っていたのに対して、本実施形態では、アウターシェル5および5'のケーブル側突起部分が、シールドケーブル1のシールド材3を外側から覆う形でクランプするクランプ構造17になっており、これをカシメることにより、シールド材3とアウターシェル5および5'を物理的、電気的に接続する構造になっている。
【0035】
(第3の実施形態)
図5は本発明による第3の実施形態を表したものであり、第1の実施形態においてケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5の基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8が、プリント配線基板13上に用意されたソルダーレジスト剥離の剥き出しGNDパターン14に、バネ性を生かして直接接触しているのに対して、アウターシェル5の材質にバネ性があまり期待できない場合の補助材として、アウターシェル延長構造8の先端部下面にガスケット18を取り付けることにより、確実に剥き出しGNDパターン14へ物理的、電気的に接続する構造になっている。
【0036】
また、上記説明ではガスケット18がアウターシェル側に取り付けられた例について述べたが、ガスケット18はプリント配線基板の剥き出しGNDパターン14側に取り付けられていても同様の効果が得られるのは明らかである。
【0037】
(第4の実施形態)
図6は本発明による第4の実施形態を表したものであり、第1の実施形態のケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5の基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8においてに、基板側コネクタ11と向かい合う内側面に、コネクタピンとバネ状構造8との接触を防止することを目的として、絶縁材19をコーティングしたものである。これにより基本的にGND電位であるアウターシェルへの各ピンのショート、アウターシェルを介しての各ピン同士のショートによる回路の破壊を防ぐことができる。
【0038】
(第5の実施形態)
図7は本発明による第5の実施形態を表したものであり、第1の実施形態においてケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5の基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8が、接続のみを目的にして極限られた一箇所あるいは二箇所のみを延長しているのに対して、基板側コネクタ11を覆う形でシールドする構造8にすることにより、プリント配線基板パターンやプリント配線基板上に搭載されたIC等のデバイスで発生したノイズが、基板側コネクタ11のピンに重畳してしまうのを防ぐようにしたものである。特に基板側コネクタの取り付け金属筐体が無い場合には、ケーブルのピグテイル部を無くすことによるノイズ抑制効果も期待できる。
【0039】
(第6の実施形態)
図8は本発明による第6の実施形態を表したものであり、第1の実施形態においてケーブル側コネクタが外殻金属部材(アウターシェル)5,5'と内側金属部材(インナーシェル)7に分かれていたが、これを一体物にしたものである。上側のシェル5を基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8とすることは、第1の実施形態と同様であるが、アウターシェルとインナーシェルの接続不安定性の要因がなくなる分、基板側コネクタ11との嵌合部での接続も全体の接続に対してより大きく寄与するようになることが期待できる。
【0040】
(第7の実施形態)
図9は本発明による第7の実施形態を表したものであり、第1の実施形態においてケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5を、基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8とし、バネ状構造8がプリント配線基板上の剥き出しGNDパターン14に接触接続すると同時に、アウターシェルがケーブル側コネクタの内側金属部材(インナーシェル)7や基板側コネクタ11にも接触接続する構造になっていたのに対して、インナーシェル7や基板側コネクタ11に接触しないように、アウターシェル5の内側に絶縁材19をコーティングしたものである。
【0041】
(第8の実施形態)
図10は本発明による第8の実施形態を表したものであり、第1の実施形態においてケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5を、基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8とし、バネ状構造8がプリント配線基板上の剥き出しGNDパターン14に接触接続することにより、アウターシェル5がケーブルシールド材3と基板上の剥き出しGNDパターン14のそれぞれに直接接触し接続をとる構造になっていたのに対して、アウターシェル5の基板側コネクタ方向への延長を、基板側コネクタ11に接触する位置で止めたバネ状構造21にしたものである。この場合、図11に示すように、基板側コネクタ11の金属シェルの一部が位置決め固定ピン40を兼ねており、この位置決め固定ピンをプリント配線基板に形成された位置決め穴に挿入すると共に、プリント配線基板のGNDパターンに半田付け接合することにより、安定した接続性が確保されていることが前提となる。この構造を取ればアウターシェル5が基板側コネクタ11を乗り越える必要が無く、ケーブルコネクタの挿抜が容易になる。
【0042】
(第9の実施形態)
図12〜図14は本発明による第9の実施形態をそれぞれ斜視図、断面図、上面からの分解図で表したものであり、第1の実施形態においてケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5を、基板側コネクタ11を乗り越えて延長されたバネ状構造8とし、バネ状構造8がプリント配線基板上の剥き出しGNDパターン14に接触接続することにより、アウターシェル5がケーブルシールド材3と基板上の剥き出しGNDパターン14のそれぞれに直接接触して接続をとる構造になっていたのに対して、アウターシェル5の基板側コネクタ方向への延長を、基板側コネクタ11に六角ナット16によって固定されて面接触し、且つ基板に設けられたビス留め固定用穴周辺部にGND剥き出しパッドを設けてあり、ビス留めを介して多点接触する金属筐体23に直接接触する様に延長したバネ状構造22にしたものである。
【0043】
この場合、基板側コネクタ11の金属シェルの一部が位置決め固定ピンを兼ねており、この位置決め固定ピンをプリント配線基板のGNDパターンに半田付け接合することにより、安定した接続性が確保できることは第8の実施形態からも分かる様に明らかである。この構造を取ればアウターシェル5が基板側コネクタ11を乗り越える必要が無く、また、プリント配線基板をシールドする役割も兼ねた基板と基板側コネクタ固定用金属筐体23のコネクタ開口部に欠陥をつくること無く、ケーブルコネクタの挿抜を可能にすることができる。
【0044】
(第10の実施形態)
図15は本発明による第10の実施形態を表したものであり、第1乃至第9の実施形態がケーブルとプリント配線基板間の接合部分に関するものであったのに対し、本実施形態では、中継コネクタ24を介してケーブル同士が接続するケーブル中継接合部に関する例を示したものである。一方のケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5を、中継コネクタ24を乗り越えて延長されたバネ状構造25とし、バネ状構造25がもう一方のケーブル側コネクタの外殻金属部材(アウターシェル)5に直接接触する構造になっている。これにより、一方のシールドケーブル1のシールド材3に直接接触したアウターシェル5と、もう一方のシールドケーブル1のシールド材3に直接接触したアウターシェル5とが直接接触することになり、シールドケーブル同士の中継接続が良好に行なわれることになる。この場合、双方のケーブル側コネクタのアウターシェル5がそれぞれ延びる、あるいは中継コネクタ24が金属シェルを持つ場合、金属シェルに接続する程度に、アウターシェル5を延長した構造にしても有効なことはこれまでの説明により明らかである。
【0045】
以上説明したように、上記の実施形態では、ケーブル側コネクタの構造において、ケーブル側コネクタの金属シェルが、ケーブルのシールド材に直接接触すると共に、基板側コネクタとの嵌合部を乗り越えて基板のGNDパターンの導電体剥き出し部まで到達するよう形成されたバネ状延長構造により、基板のGNDパターンにも直接接触することを可能にした。これにより、ケーブルシールド材から基板GNDパターンまでの電気的な接続性が充分かつ安定に確保できるようになり、ケーブルのシールド材を流れるコモンモード電流は抑制され、ユニット間、基板間の信号伝送において安定した伝送波形が確保され、かつケーブルがアンテナとなって放射されるノイズ特性においても、安定して低いレベルに抑えることが可能になる。
【0046】
なお、上記の実施形態では、ケーブル側コネクタの構造と接続箇所の形態について幾つかの組み合わせを示したが、これ以外の組み合わせについても、数種類考えられることは自明である。
【0047】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、ケーブル側のシールド材と基板側のGNDパターンとの電気的な接続を安定化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のケーブルおよびケーブル側コネクタを示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態のケーブル、ケーブル側コネクタ、基板側コネクタ、プリント配線基板を上から見た分解図である。
【図4】本発明の第2の実施形態のケーブルおよびケーブル側コネクタを示す斜視図である。
【図5】本発明の第3の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図6】本発明の第4の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図7】本発明の第5の実施形態のケーブルおよびケーブル側コネクタを示す斜視図である。
【図8】本発明の第6の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図9】本発明の第7の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図10】本発明の第8の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図11】本発明の第8の実施形態の基板側コネクタを示す斜視図である。
【図12】本発明の第9の実施形態のケーブルおよびケーブル側コネクタを示した斜視図である。
【図13】本発明の第9の実施形態のケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合状態を示す断面図である。
【図14】本発明の第9の実施形態のケーブル、ケーブル側コネクタ、基板側コネクタ、プリント配線基板を上から見た分解図である。
【図15】本発明の第10の実施形態の一方のケーブル側コネクタと中継コネクタともう一方のケーブル側コネクタの嵌合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シールドケーブル
2 フェルール部材
3 シールド材
4 ケーブル線材
5,5' 外側金属部材(アウターシェル)
6 コネクタ電極
7 内側金属部材(インナーシェル)
8 延長構造部
9 アウターシェルとインナーシェルの接触部
10 アウターシェルと基板側コネクタの接触部
11 基板側コネクタ
12 ケーブル側コネクタと基板側コネクタの嵌合部
13 プリント配線基板
14 GNDパターン
15 ジャックスクリュー
16 六角ナット
17 クランプ構造部
18 ガスケット
19 絶縁材
20 ケーブル線材接続用電極アレイ部材
21 延長構造部
22 延長構造部
23 金属筐体
24 中継コネクタ
25,25' 延長構造部
Claims (5)
- 電気基板に配置された基板側コネクタと、信号伝達線とその周囲のシールド材とを有するシールドケーブルに取り付けられる、シールドケーブル側コネクタとの接続構造であって、
前記シールドケーブル側コネクタはシールド材に直接接触する金属製の外殻部材と、該外殻部材の内側に該外殻部材と電気的に接続されて取り付けられ、前記基板側コネクタと嵌合することにより前記基板側コネクタと電気的に接続される内側金属部材とを備え、前記外殻部材には、前記電気基板のグラウンドパターンに直接接触するように延長された延長構造部が設けられており、前記延長構造部は前記基板側コネクタを覆うように構成されていることを特徴とする基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造。 - 前記延長構造部の前記電気基板のグラウンドパターンに直接接触する接点部が、バネ性を有していることを特徴とする請求項1に記載の基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造。
- 前記延長構造部の前記電気基板のグラウンドパターンに直接接触する接点部が、ガスケットを介して前記電気基板のグラウンドパターンに接触することを特徴とする請求項1に記載の基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造。
- 前記延長構造部の内側に絶縁材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造。
- 前記延長構造部が、基板側コネクタとも直接接触することを特徴とする請求項1に記載の基板側コネクタとシールドケーブル側コネクタとの接続構造。
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