JP4136933B2 - 高速伝送用コネクタ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、複数のコンタクトが配置されたハウジングを覆うメタルシェルにインピーダンス整合機能を持たせた高速伝送用コネクタに関する。
背景技術
高速伝送用コネクタ、特に差動信号の伝送路上に位置するケーブルやコネクタでは、従来技術からある機器の相互接続の簡易・容易化の要請に加えて、特性インピーダンスの整合性も要求される。
例えばオーディオ・ビジュアル機器における通信用のコネクタでは接続を要するコネクタ数の削減、コネクタ自体の小型化が要求され続け、それに加え、新たな高速デジタル伝送化に伴う要請として次の課題がある。即ち、コネクタ部分でのインピーダンス不整合があると、映像や音声の信号が変形したり、反射が起きてしまい、それらが適切に再現されないといった不具合が生じる。従って、このような高周波信号伝送路間に挿入される形態となるコネクタでは、インピーダンスのマッチング性能も重要な要件となる。
コネクタの特性インピーダンスに配慮した技術として、特開平７−１０６０２７号公報に記載されたものが知られている。この技術では、高周波信号伝送路を非同軸構造のコンタクトにて実現し、同一コンタクト部品にて制御信号伝送路も構成することにより、ローコスト化及び小型化を図れるように構成したものである。
ところで、近年における信号伝送用のコネクタでは、コンタクトを配置したハウジングの外側をメタルシェルで覆うことが行われている。ハウジングをメタルシェルで覆うことにより、電磁波輻射によるノイズや損失を効果的に防止することができるからである。
この種のコネクタが互いに結合される一対のコネクタ（オス側コネクタとメス側コネクタ）とからなる場合、それぞれのコネクタには電磁シールドとしての目的からメタルシェルが設けられる。結合時には、通常、一方のコネクタのメタルシェル内に他方のコネクタのメタルシェルが挿入されてメタルシェル同士が電気的に接続され、それらの電位が同一に保たれ、さらに接地が為されうる形態となる。
双方のコネクタのメタルシェルは、通常、互いに結合するための嵌合部を有する筒状に形成されている。従って、一方のコネクタのメタルシェルが他方のコネクタのメタルシェルの中に入り込むため、必然的にメタルシェルとその中に内蔵されるコンタクトがより接近する形態となっている。その結果、その嵌合部分でインピーダンスがマッチングしない問題が生じる。
この点、従来においては、コンタクトのピッチやコンタクトの幅寸法に基づいて、あるいはコンタクトを保持するインシュレータ（ハウジング）の誘電率に基づいて特性インピーダンスを調整する方法が一部で採用されている。
しかし、この方法では、特性インピーダンス調整のために小型化・高密度化を犠牲にしてコンタクト自体やそのピッチを広げたり、コンタクトとして用いる板材を一般に流通していない厚さの材料から選択しなければならなくなるなど、幾多の設計・製造上の不具合を惹起する。
発明の開示
よって、本発明の課題は、簡易な方法で特性インピーダンスを調整することができ、コネクタの小型化、高密度化にも十分に対応することができる高速伝送用コネクタを提供することにある。
本発明に係る高速伝送用コネクタは、互いに結合される一対のコネクタ（即ちオス側コネクタとメス側コネクタ）を備え、各コネクタはハウジング内に配置されたコンタクトとハウジングを覆うメタルシェルとを備え、一方のコネクタのメタルシェル内に他方のコネクタのメタルシェルが挿入されることで、メタルシェル同士及びコンタクト同士が電気的に接続され、一方のコネクタのメタルシェルには、他方のコネクタ内のコンタクトとメタルシェルとの間隔を調整するための凹部が設けられている。
本発明によれば、一方のコネクタ内のコンタクトとメタルシェルとの間隔を調整するための凹部が設けられているので、この凹部の作用によってインピーダンスの整合を図ることができる。即ち、凹部は別部材によって設けるのではなく、メタルシェルのプレス加工、エンボッシング等によって容易に形成することができる。しかも、凹部の深さを調整することも容易である。従って、この凹部によってインピーダンスの調整を容易に行うことができる。コネクタのインピーダンスはメタルシェルとコンタクトとの間隔によっても大きく変化するからである。
一方のコネクタにおけるコンタクトと凹部との間隔は、他方のコネクタにおけるコンタクトとメタルシェルとの間隔とほぼ等しく設定されていることが望ましい。このようにすれば、コンタクトとメタルシェルとの間隔が、ほぼ双方のコネクタの嵌合後の全長にわたりほぼ等しくなるので、インピーダンスも整合しやすくなる。
ここで、前記メタルシェルの凹部は複数設けられた構成とすることもできる。この凹部については大きな凹部を一つ設けても良い。しかし、例えば凹部をプレス加工により形成する場合には、複数の方が加工しやすくかつメタルシェルの強度を確保しやすい。さらに、コンタクトが複数の場合にそれぞれに精度良く対応させることができるからである。
各コネクタのコンタクトは幅方向に間隔をおいて複数配列されていることが望ましい。コンタクトをコネクタの幅方向に配列することで、高密度化を図ることができる他、各コンタクトを各凹部に対応させやすい形態とすることができる。
各凹部はコネクタの幅方向に間隔をおいて設けられている構成とすることもできる。このようにすれば、メタルシェルに対して矩形や楕円形等の形状の凹部を複数無理なくかつ高密度に配列することができる。
各凹部は、メタルシェルの平板部分でかつ、他方のコネクタが挿入される嵌合部に隣接して設けられていることが望ましい。このようにすれば、凹部の存在がコネクタ同士の結合部分の領域に影響を及ぼさないようにすることができる。即ち、凹部はメタルシェルの内面から突出するものの、コネクタ同士の嵌合部分の領域から外れる形態となるので、小型化、薄型化、高密度化を図る上で良好な形態にすることができる。
各凹部は、差動信号の伝達を行うコンタクトの近傍、即ちその上方または下方のメタルシェルに、特に設けられていることも望ましい。このように構成することで、各差動信号を劣化させることなく適切に伝達できる。
また、この際、内面に突出した凹部に対応する部分をもって他のコネクタのメタルシェルが着座する突当部とすることにより、双方のコネクタの正確な嵌合位置を規定することができる。
一方のコネクタのメタルシェルと、他方のコネクタのメタルシェルの一方または双方に、互いに係合する係合手段が設けられている構成とすることもできる。この係合手段はメタルシェル同士の電気的接続を確実にする作用や係止機能を発揮させることができるからである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を携帯通信機の高速伝送用コネクタに適用した実施の形態について説明する。図１は本発明の第一の実施の形態に係るコネクタの要部を便宜的に示した断面図である。図２は同実施の形態に係るプリント基板実装用コネクタ（以下、単に「基板側コネクタ」という）の斜視図である。尚、図３は同コネクタの断面図である。
即ち概観すると、図２および図３に示す基板実装用コネクタに図８に示す差動伝送ケーブル用コネクタ（以下、単に「ケーブル側コネクタ」という）が接続されることにより、図１に示すような接続が為される。以下詳述する。
この実施の態様における高速伝送用コネクタは、互いに結合される基板側コネクタ１０とケーブル側コネクタ２０とを備える。各コネクタ１０，２０はハウジング１１，２１内に配置されたコンタクト１２，２２と、ハウジング１１，２１を覆うメタルシェル１３，２３とを備える。
基板実装用コネクタ１０は、図１に示すように、絶縁性樹脂にて形成されたハウジング１１と、そのハウジング１１内に圧入あるいはインサート成形等により装備された複数のコンタクト１２と、開口部１４を除きハウジング１１の外側を覆うように設けられたメタルシェル１３とを備えている。
嵌合部たる開口部１４は図２に示すようにハウジング１１の一端側に設けられ、そこにケーブル側コネクタ２０が嵌合される。すなわち開口部１４の内側に中空部１４Ａが形成されており、この部分にケーブル側コネクタ２０の嵌合部２３ｃおよびさらにその内側に設けられるコンタクト２２が入り込むことになる。
中空部１４Ａ内の中央には板状のコンタクト支持部１５が開口部１４へ向けて突出している。
各コンタクト１２はこのコンタクト支持部１５の上面と下面に一部埋め込まれる形態で装着されている。即ち、各コンタクト１２はコンタクト支持部１５の表裏に設けられ、基板側コネクタ１０の幅方向（図２において矢印Ａ方向）に間隔をおいて配列されている。
尚、各コンタクト１２は、コンタクト支持部１５の上面と下面とで半ピッチずつずらして設けられている。このように配置することによりテール１２ａを高密度かつ一列に配することができ、表面実装を行う上でも基板上の面積を消費しない好ましい基板実装用コネクタとすることができる。（尚、実施形態を説明する便宜上、図１および図８においては、双方の上下の各コンタクト１２及び２２を同一縦断面上に図示している。）
これらのコンタクト１２は、接続用途や伝送路の極数にもよるが、通常、高周波信号の伝送路となるシグナルコンタクトとグランドコンタクトとが各々隣り合わせで配置される使用形態となることが多い。
この基板側コネクタ１０のメタルシェル１３内に、図１に示すようにケーブル側コネクタ２０のメタルシェル２３が挿入されることで、メタルシェル１３，２３同士及びコンタクト１２，２２同士が電気的に接続される。
尚、このケーブル側コネクタ２０は図８に示されている様に、バネ部材からなるコンタクト２２を先端内部に有しメタルシェル２３によりハウジング２１が包囲された構成を有する。
この実施の形態に係るコネクタは、基板側コネクタ１０のメタルシェル１３に、その基板側コネクタ１０内のコンタクト１２との間隔を調整するための凹部１６を設けている点で、大きな特徴がある。
凹部１６を設けた理由は、この凹部１６の作用によってインピーダンスの整合を図るためである。凹部１６は、ここではメタルシェル１３のプレス加工（エンボッシング）によって形成している。プレス加工の場合、凹部１６の深さを容易に調整できるからである。従って、この凹部１６によってインピーダンスの調整を容易に行うことができる。なぜなら、基板側コネクタ１０のインピーダンスはメタルシェル１３とコンタクト１２との間隔によって多大に変化するからである。
図１に示す態様では、基板側コネクタ１０におけるコンタクト１２と凹部１６との間隔は、ケーブル側コネクタ２０が挿入されメタルシェル１３の内側にそのメタルシェル２３が重なり合っている部分と、ほぼ等しく設定されている。即ち、図１に示すように、メタルシェル１３の凹部１６の部分に対応する内面（凹部１６の直下の内面）１６ａと、ケーブル側コネクタ２０のメタルシェル２３の内面２３ａとがほぼ同一平面を形成するように設定されている。
この結果、コンタクト１２とメタルシェル１３，２３との間隔が基板側コネクタ１０とケーブル側コネクタ２０の双方のほぼ全長においてにおいて共にほぼ等しくなるので、この部分のインピーダンスも互いにに整合する。
基板側コネクタ１０におけるメタルシェル１３の凹部１６は図２に示すように複数設けられている。勿論、この凹部１６については大きな凹部を一つ設けても良い。しかし、例えば凹部１６をプレス加工（エンボッシング）により形成する場合には、複数の方が加工しやすくかつメタルシェル１３の強度を確保しやすい利点がある。さらに、コンタクト１２が複数の場合にそれぞれに精度良く対応させることができる利点もある。
基板側コネクタ１０のコンタクト１２は複数設けられ、基板側コネクタ１０の幅方向に間隔をおいて配列されている。コンタクト１２を基板側コネクタ１０の幅方向に配列することで、高密度化を図ることができるだけでなく、各コンタクト１２を各凹部１６に対応させやすい形態とすることができるからである。
各凹部１６は、ここでは平面矩形であり、基板側コネクタ１０の幅方向に間隔をおいて４つ設けられている。これにより、メタルシェル１３に対して各凹部１６を無理なくかつ高密度に配列することができる。
続いて、第二の実施の態様を図７に基づいて説明すると、先ほどの第一の実施の態様においては、各凹部１６は、メタルシェル１３の上面部分１３ｆに設けられていたが、第二の実施の態様では、上面部分１３ｆと下面部分１３ｂの両方に適宜配置されている。これは、差動信号の配置に基づいて、より望ましい形で信号の劣化を防ぐために配置したものである。
双方の実施の形態を通じて、凹部１６は、ケーブル側コネクタ２０が挿入される嵌合部たる開口部１４に隣接して設けられている。この構成によって、凹部１６の存在がコネクタ同士の結合部分の領域Ｃに影響を及ぼさないようにすることができる。即ち、凹部１６はメタルシェル１３の内面１３ａから突出するものの、コネクタ同士の結合部分の領域Ｃから外れる形態となるので、小型化、薄型化、高密度化を図る上で良好な形態にすることができる。
また、図１からわかるように、凹部１６による突出部を利用してケーブル側コネクタ２０のメタルシェル２３の先端、すなわち嵌合部２３ｃを着座させるように形成し、これをもって双方のコネクタの嵌合位置を規定することも可能である。
メタルシェル１３，２３同士の電気的接続を確実にするために、基板側コネクタ１０のメタルシェル１３には、ケーブル側コネクタ２０のメタルシェル１３と係合する係合片１８が設けられている。この係合片１８はメタルシェル１３，２３同士の電気的接続を確実にする作用に加えて、係止機能も発揮させることができる。
この係止機能は、係止片１８に設けた凸部１８ａと、この凸部１８ａが係合可能なように、ケーブル側コネクタ２０のメタルシェル２３に設けた係合孔２３ｂとにより構成されている。この係止機能は必要に応じて複数設けられる。
産業上の利用可能性
本発明の高速伝送用コネクタによれば、簡易な方法で特性インピーダンスを調整することができ、コネクタの小型化、高密度化にも十分に対応することができる。特に、一方のコネクタ内のコンタクトとメタルシェルとの間隔を調整するための凹部を設けているので、この凹部の作用によってインピーダンスの整合を図ることができる。即ち、凹部は別部材によって設けるのではなく、メタルシェルのプレス加工等によって容易に所望の大きさで形成することができる。しかも、凹部の深さを調整することも容易である。従って、この凹部によってインピーダンスの調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第一の実施の形態に係る基板側・ケーブル側双方のコネクタの要部の断面図で、上下双方のコンタクトを簡略的に同一断面に示したものである。
図２は第一の実施の形態に係る基板側コネクタの斜視図である。
図３は第一の実施の形態に係る基板側コネクタの断面図で、上側のみのコンタクトを示したものである。
図４は第一の実施の形態に係る基板側コネクタの正面図である。
図５は第一の実施の形態に係る基板側コネクタの平面図である。
図６は第一の実施の形態に係る基板側コネクタの側面図である。
図７は本発明の第二の実施の形態に係る基板側コネクタの正面図である。
図８は本発明の各実施の形態に係るケーブル側コネクタの部分断面図である。

Claims (7)

1. 互いに結合される一対のコネクタ（１０，２０）を備え、各コネクタ（１０，２０）はハウジング（１１，２１）とハウジング（１１，２１）内に配置されたコンタクト（１２，２２）とを覆うメタルシェル（１３，２３）とを備え、前記一方のコネクタ（１０）のメタルシェル（１３）内に他方のコネクタ（２０）のメタルシェル（２３）が挿入されることで、互いのメタルシェル（１３，２３）同士及びコンタクト（１２，２２）同士が電気的に接続される高速伝送用コネクタであって、
   前記一方のコネクタ（１０）のメタルシェル（１３）には、そのコネクタ（１０）内のコンタクト（１２）とメタルシェル（１３）との間隔を調整するための凹部（１６）が複数設けられ、前記各凹部（１６）は、一方のコネクタ（１０）の内面において他方のコネクタ（２０）が挿入された際に、そのメタルシェル（２３）の先端（２３ｃ）を着座する突当部として作用する高速伝送用コネクタ。
2. 前記一方のコネクタ（１０）におけるコンタクト（１２）と凹部（１６）との間隔は、前記他方のコネクタ（２０）におけるコンタクト（２２）とメタルシェル（２３）との間隔とほぼ等しく設定されている、請求項１記載の高速伝送用コネクタ。
3. 前記一方のコネクタ（１０）のコンタクト（１２）は、コネクタ（１０）の幅方向に間隔をおいて複数配列されている、請求項１記載の高速伝送用コネクタ。
4. 前記各凹部（１６）は、コネクタの幅方向に間隔をおいて設けられている、請求項１〜３の何れかに記載の高速伝送用コネクタ。
5. 前記各凹部（１６）は、メタルシェル（１３）の平板部分（１３ｂ，１３ｆ）であってかつ、他方のコネクタ（２０）が挿入されるための嵌合部（１４）に隣接して設けられている、請求項１〜４の何れかに記載の高速伝送用コネクタ。
6. 前記各凹部（１６）は、差動信号の伝達を行うコンタクト（１２）の近傍に設けられている、請求項１〜５の何れかに記載の高速伝送用コネクタ。
7. 前記一方のコネクタ（１０）のメタルシェル（１３）と、前記他方のコネクタ（２０）
   のメタルシェル（２３）の一方または双方に、互いに係合する係合手段（１８・２３ｂ）が設けられている、請求項１記載の高速伝送用コネクタ。

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