JP4091051B2 - コンタクトユニット及びそれを備えたコネクタ - Google Patents

Description

この発明はマイクロストリップライン構造を有するコンタクトユニット及びそれを備えたコネクタに関する。

従来のコネクタとして、信号コンタクトとグランドコンタクトとハウジングとを備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。

信号コンタクト及びグランドコンタクトは金属板を打ち抜くことによって形成されている。信号コンタクト及びグランドコンタクトの接点部及びばね部はハウジングに形成された溝に挿入される。これにより、信号コンタクトの接点部及びばね部とグランドコンタクトの接点部及びばね部との間に誘電体が介在し、いわゆるマイクロストリップライン構造が成立する。

従来の他のコネクタとして、金属板を打抜いてなるコンタクトの代わりにＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)を用いたものが知られている（下記特許文献２参照）。

このコネクタでは、ＦＰＣを相手側コンタクトに接触させるためにハウジングにばねが設けられている。

ＦＰＣはマイクロストリップライン構造を有する。ＦＰＣは可撓性を有する誘電体層と、この誘電体層の一面全体に形成されたグランド層と、誘電体層の他面に形成された信号用導電路とを有している。
特開平１１−３２９６１２号公報（段落００４７〜００４９、図７参照） 特開平２００４−２２５４７号公報（段落００２２〜００２４、図１参照）

上述の金属板を打ち抜いて信号コンタクト及びグランドコンタクトを形成したコネクタは、マイクロストリップライン構造がコンタクトの接点部及びばね部の部分だけで成立しているので、インピーダンスを整合させることが難しいという問題がある。

これに対し、上述のＦＰＣを使用したコネクタは、ＦＰＣ全体がマイクロストリップライン構造になっているのでインピーダンスを整合させ易いが、ＦＰＣを相手側コンタクトに接触させるためのばねが必要になるためコネクタが大型化し、製造コストも高くなるといった問題がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はコネクタの小型化、低コスト化を図ることができ、しかもインピーダンス整合を簡単に行うことができるコンタクトを提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１の発明のコンタクトユニットは、折曲げ可能な誘電体層と、この誘電体層の一面全体を覆うように形成されたグランド層と、前記誘電体層の他面に形成された信号用導電路とを備え、前記グランド層は、弾性を有し、折り曲げられたときの形状が維持される導電板からなるグランドプレートにより形成され、前記グランドプレートの両端部が前記他面へ折り返され、その両端部によって前記信号用導電路が挟まれていることを特徴とする。

上述のように前記グランド層の両端部が前記誘電体層の他面へ折り返され、その両端部によって前記信号用導電路が挟まっているので、その両端部がグランド用導電路として機能する。したがって、グランド用導電路を作製するための専用の導電板が不要になる。

請求項２の発明のコネクタは、請求項１項記載のコンタクトユニットと、このコンタクトユニットを保持し、相手側コネクタと嵌合するハウジングとを備えていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載のコネクタにおいて、前記グランドプレートの両側縁部に、前記ハウジングに圧入される圧入片が形成されていることを特徴とする。

以上説明したようにこの発明によれば、コネクタの小型化、低コスト化を図ることができ、しかもインピーダンス整合を簡単に行うことができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係るコンタクトユニットを備えたコネクタの使用状態を示す断面図、図２は折り曲げる前の状態のコンタクトユニットの正面図、図３はそのコンタクトユニットの平面図である。

図１に示すように、コネクタ１は第１コンタクトユニット３と第２コンタクトユニット３´とハウジング５とを備える。

図２及び図３に示すように、第１、第２コンタクトユニット３，３´は、誘電体シート（誘電体層）３１，３１´とグランドプレート（グランド層）３２，３２´と信号用導電路３３，３３´とグランド用導電路３４，３４´とを有する。

誘電体シート３１，３１´は、折り曲げ可能な誘電体（例えばポリイミド等）をシート状に形成してなる。

グランドプレート３２，３２´は導電性及び弾性を有する金属板（例えば銅板等）である。グランドプレート３２，３２´の平面形状、寸法は誘電体シート３１，３１´の平面形状、寸法に等しい。グランドプレート３２，３２´は誘電体シート３１，３１´の下面（一面）に接着剤で固定されている。

信号用導電路３３，３３´は導電性及び弾性を有する２つの細長い金属板である。信号用導電路３３，３３´は誘電体シート３１，３１´の上面（他面）の中央部に接着剤で平行に固定されている。

グランド用導電路３４，３４´は導電性及び弾性を有する２つの細長い金属板である。グランド用導電路３４，３４´は誘電体シート３１，３１´の上面（他面）の両端部に接着剤で平行に固定されている。グランド用導電路３４，３４´は信号用導電路３３，３３´を挟んでいる。グランド用導電路３４，３４´は誘電体シート３１，３１´に形成されたスルーホール（図示せず）を介してグランドプレート３２，３２´に電気的に接続されている。

上述の誘電体シート３１，３１´とグランドプレート３２，３２´と信号用導電路３３，３３´とグランド用導電路３４，３４´とで、プレナー線路タイプのマイクロストリップラインが形成される。

第１コンタクトユニット３は図１に示すように折り曲げられて接触部３ａ、ばね部３ｂ、端子部３ｃ及び固定部３ｄが形成されている。図１において、信号用導電路３３及びグランド用導電路３４は第２コンタクトユニット３´側に位置している。接触部３ａは第１コンタクトユニット３の一端部に位置している。ばね部３ｂは接触部３ａに連なる。端子部３ｃは第１コンタクトユニット３の他端部に位置している。固定部３ｄはばね部３ｂと端子部３ｃとの間に位置する。

第１コンタクトユニット３が折り曲げられたときに、グランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路３４は塑性変形し、その形状が保たれる。このとき、誘電体シート３１も同じ形状に変形し、その形状が保たれる。

第２コンタクトユニット３´は図１に示すように第１コンタクトユニット３と長さ及び折曲げ方の点で相違するが、それ以外の点は同じである。この共通部分を図２及び図３にそれぞれ括弧書きで示す。

第２コンタクトユニット３´は図１に示すように折り曲げられて接触部３ａ´、ばね部３ｂ´、端子部３ｃ´及び固定部３ｄ´が形成される。図１において、第２コンタクトユニット３´の信号用導電路３３´及びグランド用導電路３４´は第１コンタクトユニット３側に位置している。接触部３ａ´は第２コンタクトユニット３´の一端部に位置している。接触部３ａ´はハウジング５の高さ方向で第１コンタクトユニット３の接触部３ａと対向する。接触部３ａと接触部３ａ´との間隔は接続対象物であるＦＰＣ９の厚さよりも小さい。ばね部３ｂ´は接触部３ａ´に連なる。端子部３ｃ´は第２コンタクトユニット３´の他端部に位置している。固定部３ｄ´はばね部３ｂ´と端子部３ｃ´との間に位置する。

図１に示すように、ハウジング５は受容部５１と孔５２と溝５３と穴５４と溝５５とを有する。

受容部５１はハウジング５の前方へ開口している。受容部５１はＦＰＣ９の一部を受容する。

孔５２はハウジング５の上面に形成され、受容部５１に通じている。孔５２は第１コンタクトユニット３の接触部３ａ及びばね部３ｂを移動可能に収容する。また、孔５２を通じて接触部３ａの一部が受容部５１内に入り込む。

溝５３はハウジング５の上面から後面にかけて形成されている。溝５３に第１コンタクトユニット３の固定部３ｄが圧入されて固定されている。

穴５４は受容部５１の下方に形成され、受容部５１に通じている。穴５４は第２コンタクトユニット３´の接触部３ａ´及びばね部３ｂ´を移動可能に収容する。また、穴５４を通じて接触部３ａ´の一部が受容部５１内に入り込む。

溝５５はハウジング５の前面に形成されている。溝５５に第２コンタクトユニット３´の固定部３ｄ´が圧入されて固定されている。

次にコネクタ１の使用方法について説明する。

まず、コネクタ１をプリント基板８に実装する。すなわち、第１及び第２コンタクトユニット３，３´の端子部３ｃ，３ｃ´をプリント基板８に半田付けする。このとき、信号用導電路３３，３３´をプリント基板８の信号用導電路（図示せず）に半田付けし、グランド用導電路３４，３４´をプリント基板８のグランド用導電路（図示せず）に半田付けする。

次に、ＦＰＣ９を受容部５１へ押し込む。押し込まれたＦＰＣ９の先端部は第１及び第２コンタクトユニット３，３´の接触部３ａ，３ａ´を押し退ける。このとき、第１及び第２コンタクトユニット３，３´のばね部３ｂ，３ｂ´においてグランドプレート３２，３２´、信号用導電路３３，３３´及びグランド用導電路３４，３４´が弾性変形し、ばね力が生じる。この結果、接触部３ａ，３ａ´において、信号用導電路３３，３３´がＦＰＣ９の信号用導電路（図示せず）に押し付けられるとともに、グランド用導電路３４，３４´がＦＰＣ９のグランド用導電路（図示せず）に押し付けられ、プリント基板８とＦＰＣ９とが電気的に接続される。

このコネクタ１によれば、コネクタの小型化、低コスト化を図ることができ、しかもプレナー線路タイプのマイクロストリップライン構造であるので、インピーダンス整合をより簡単に行うことができる。

なお、インピーダンス整合には、誘電体シート３１の材質を変えて誘電率を変化させる方法、信号用導電路３３同士の間隔を変える方法、或いはグランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路の内の少なくとも１つの厚さ、幅、材質を変える方法等がある。

また、誘電体シート３１の材料はポリイミドに限られず、折り曲げ可能な誘電体であればよい。

なお、グランドプレート３２、信号用導電路３３、グランド用導電路３４の材料は折り曲げられたとき塑性変形し、その形状が維持され、その形状の変形に対しては弾性を有する導電板であればよい。

また、第１実施形態では、第１のコンタクトユニット３のグランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路３４の全てが上記性質の導体で形成されているが、グランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路３４のうちの少なくとも１つが上記性質の導体で形成されていればよい。すなわち、グランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路の少なくとも１つが折り曲げられたときに、誘電体シート３１を一定の形状に保ち、ＦＰＣ９が受容部５１に挿入されたとき、弾性変形してばね力が生じればよい。第２コンタクトユニット３´も第１コンタクトユニット３と同様である。

なお、第１実施形態では、接着剤を用いてグランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路３４を誘電体シート３１に固定したが、この方法に代え、例えば、両面テープを用いてグランドプレート３２、信号用導電路３３及びグランド用導電路３４を誘電体シート３１に貼り付けてもよい。

また、第１実施形態では、コネクタ１の接続対象物はＦＰＣ９であるが、接続対象物はＦＰＣ９に限られず、プリント基板等を接続対象物とすることもできる。

図４はこの発明の第２実施形態に係る折り曲げる前の状態のコンタクトユニットの正面図、図５はそのコンタクトユニットの平面図である。

第１実施形態のコンタクトユニットと共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。

第２実施形態のコンタクトユニット２０３では、グランドプレート２３２の両端部を誘電体シート３１の上面へ折り返され、その両端部で２つのグランド用導電路２３４が形成される。

図６は図４に示すコンタクトユニットの製造途中の状態の正面図、図７はそのコンタクトユニットの平面図である。

次に、コンタクトユニット２０３の製造方法について説明する。

図６、図７に示すように、まず、誘電体シート３１よりも幅の広いグランドプレート２３２を誘電体シート３１の下面に接着する。

次に、誘電体シート３１の上面の中央部に２つの信号用導電路３３を平行に接着する。

その後、グランドプレート２３２の両端部を誘電体シート３１の上面の方へ約９０°折り曲げる。

次に、グランドプレート２３２の両端部を更に約９０°折り曲げ、誘電体シート３１の上面に密着させる。この部分がグランド用導電路２３４になる。

この第２実施形態によれば、グランドプレート２３２とグランド用導電路３４とが一体であるから、別体構造に較べ、コンタクトユニットの製造が容易になり、グランドとしての機能も向上する。

また、この実施形態によれば、グランド用導電路３４を簡単に形成することができる。

なお、第１及び第２実施形態では、誘電体シート３１の上面にグランド用導電路３４，２３４を設けてあるが、グランド用導電路３４，２３４は必ずしも設ける必要はなく、例えば、第１実施形態において、グランド用導電路３４の代わりに信号用導電路３３を設けてもよい。

図８は第３実施形態に係るコンタクトユニットを備えたコネクタの斜視図、図９は図８に示すコンタクトユニットの斜視図、図１０は図９に示すコンタクトユニットを後方から見たときの斜視図、図１１は図９に示すコンタクトユニットをハウジングに組み込む前の状態の斜視図、図１２は図８に示すコネクタにおけるコンタクトユニットとコンタクトとの配置関係を示す斜視図、図１３は図８に示すコネクタの使用状態を示す斜視図である。

第３実施形態のコンタクトユニットは第２実施形態のコンタクトユニットとほぼ同じであるので、第２実施形態のコンタクトユニットと共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図８に示すように、コネクタ３０１はコンタクトユニット３０３とハウジング３０５とコンタクト３１１とコンタクト３１２とシールドカバー３１４とを有する。

第２実施形態のコンタクトユニット２０３では、グランドプレート２３２の両側縁部の全てを約１８０°折り返してグランド用導電路２３４を形成したが、図９、１０に示すように、第３実施形態のコンタクトユニット３０３では、グランドプレート２３２の両側縁部にグランド用導電路２３４の他に圧入片３３５を形成し、圧入片３３５を約９０°折り曲げてある。

信号用導電路３３の接触部３３ａ及び端子部３３ｃに対向するグランドプレート２３２の部分には、切欠き２３２ａ、２３２ｂが形成されている。

コンタクトユニット３０３は、第１実施形態のコンタクトユニット３と同様に折り曲げられている。

図８、１１に示すように、ハウジング３０５の前面には、受容部３５１が形成されている。ハウジング３０５の両端部には上面から背面にかけて凹部３５２が形成されている。凹部３５２の上端部は受容部３５１に通じている。また、ハウジング３０５の中央部の上面から背面に掛けて溝３５６が形成されている。ハウジング３０５の前面下部には溝３５７が形成されている。

コンタクトユニット３０３の圧入片３３５をハウジング３０５の圧入孔（図示せず）に圧入することにより、コンタクトユニット３０３は凹部３５２に収容された状態でハウジング３０５に固定される。

コンタクト３１１は圧入片（図示せず）を有し、この圧入片をハウジング３０５の圧入穴（図示せず）に圧入することにより、コンタクト３１１は溝３５６内でハウジング３０５に固定されている。

図１２に示すように、コンタクト３１２は接触部３１２ａ、ばね部３１２ｂ、端子部３１２ｃ及び圧入片３１２ｅを有する。圧入片３１２ｅをハウジング３０５の圧入穴（図示せず）に圧入することにより、コンタクト３１２は溝３５７内でハウジング３０５に固定される。コンタクト３１２はコンタクトユニット３０３又はコンタクト３１１に対向する。

図８、１１に示すように、シールドカバー３１４はハウジング３０５に取り付けられ、ハウジング３０５の上面、背面、側面を覆う。

図１３に示すように、コネクタ３０１はプリント基板８に実装されている。コネクタの３０１の受容部３５１にＦＰＣ９を挿入することにより、コネクタ３０１を介してプリント基板８とＦＰＣ９とが電気的に接続される。

この実施形態のコンタクトユニット３０３によれば、圧入片３３５が２つしかないので、コンタクト３１２のように、各コンタクトに圧入片が形成されているものよりも、インピーダンス整合の障害となる突起（圧入片）が少ないので、インピーダンス整合を行いやすい。また、信号用導電路３３の接触部３３ａ及び端子部３３ｃの裏側においてグランドプレート２３２に切欠き２３２ａ、２３２ｂを設けたので、インピーダンスの降下を防ぎ、高周波特性の悪化を防ぐことができる。

なお、コネクタ３０３では、コンタクト３１２を用いているが、コンタクト３１２の代わりに、コネクタ１と同様に、コンタクトユニットを用いてもよい。

図１はこの発明の第１実施形態に係るコンタクトユニットを備えたコネクタの使用状態を示す断面図である。 図２は折り曲げる前の状態のコンタクトユニットの正面図である。 図３はそのコンタクトユニットの平面図である。 図４はこの発明の第２実施形態に係る折り曲げる前の状態のコンタクトユニットの正面図である。 図５はそのコンタクトユニットの平面図である。 図６は図４に示すコンタクトユニットの製造途中の状態の正面図である。 図７はそのコンタクトユニットの平面図である。 図８は第３実施形態に係るコンタクトユニットを備えたコネクタの斜視図である。 図９は図８に示すコンタクトユニットの斜視図である。 図１０は図９に示すコンタクトユニットを後方から見たときの斜視図である。 図１１は図９に示すコンタクトユニットをハウジングに組み込む前の状態の斜視図である。 図１２は図８に示すコネクタにおけるコンタクトユニットとコンタクトとの配置関係を示す斜視図である。 図１３は図８に示すコネクタの使用状態を示す斜視図である。

符号の説明

１，３０３ コネクタ
３，３´，２０３，３０３ コンタクトユニット
３１ 誘電体シート（誘電体層）
３２，２３２ グランドプレート（グランド層）
３３ 信号用導電路
３４，２３４ グランド用導電路

Claims (3)

1. 折曲げ可能な誘電体層と、
   この誘電体層の一面全体を覆うように形成されたグランド層と、
   前記誘電体層の他面に形成された信号用導電路とを備え、
   前記グランド層は、弾性を有し、折り曲げられたときの形状が維持される導電板からなるグランドプレートにより形成され、
   前記グランドプレートの両端部が前記他面へ折り返され、その両端部によって前記信号用導電路が挟まれている
   ことを特徴とするコンタクトユニット。
2. 請求項１項記載のコンタクトユニットと、
   このコンタクトユニットを保持し、相手側コネクタと嵌合するハウジングと
   を備えていることを特徴とするコネクタ。
3. 前記グランドプレートの両側縁部に、前記ハウジングに圧入される圧入片が形成されていることを特徴とする請求項２記載のコネクタ。

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