JP4334574B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、基板とフレキシブルプリント基板(FPC)等の接続対象物を電気的に導通させるためのコネクタに関する。
特許文献1に開示されたフレキシブルプリント基板(FPC)用のコネクタは、前面に開口部を備える絶縁材料製のインシュレータと、インシュレータの開口部内に並べて固定された複数のチューニングフォーク型のコンタクトと、を備えている。これら複数のコンタクトは二種類のコンタクト、即ちグランドコンタクト3とシグナルコンタクト4からなり、グランドコンタクト3とシグナルコンタクト4は交互に設けられている。
このコネクタの開口部にFPCを挿入すると、グランドコンタクト3及びシグナルコンタクト4の上部アームと下部アームの間にFPCが位置する。そして、グランドコンタクト3及びシグナルコンタクト4の上部アームがFPCの上面に形成した導通部と接触し(電気的に導通し)、グランドコンタクト3及びシグナルコンタクト4の下部アームがFPCの下面に形成した導通部と接触する(電気的に導通する)。
一方、特許文献2に開示されたFPC用コネクタは、前面に開口部を備える絶縁材料製のインシュレータと、インシュレータの開口部内に並べて固定された複数のチューニングフォーク型のコンタクト(導電端子12)と、その下端部がインシュレータに回転可能に支持されたアクチュエータ13と、を備えている。このコネクタのコンタクト12はすべて同一仕様(同一種類)である。アクチュエータは、その下端面がインシュレータの底面(接触表面11c)に支持され、かつその下端部に設けた回動軸13aの上面がコンタクト12の上部アーム(弾性支持部12d)の先端下面に形成した凹部に係合することにより、インシュレータに対して回転可能となっている。
このコネクタでは、FPCをインシュレータの開口部から各コンタクト12の上部アームと下部アームの間に挿入しても、アクチュエータが開位置に位置するときはFPCの下面の導通部と各下部アームの接触状態が不確実なので、各コンタクト12とFPCは電気的に導通しない。しかし、アクチュエータを閉位置まで回転させると、アクチュエータによってFPCが下方に押圧されるので、FPCの下面の導通部と各下部アームが確実に接触して互いに電気的に導通する。
特許文献1のコネクタは構造が簡単であるものの、アクチュエータを具備しないのでグランドコンタクト及びシグナルコンタクトとFPCとを確実に接触させられないおそれがある。
そこで、特許文献1のようにグランドコンタクトとシグナルコンタクトを具備するコネクタにおいて特許文献2のようなアクチュエータを設け、グランドコンタクト及びシグナルコンタクトの上部アームでアクチュエータの回動軸を上方から押さえれば、FPCの下面の導通部とグランドコンタクト及びシグナルコンタクトの下部アームを確実に導通させることが出来る。
特開2003−168523号公報 特開2006−310194号公報
しかし、このようなコネクタにおけるシグナルコンタクトの上部アームは、アクチュエータの回動軸の押さえ機能を発揮する反面、以下のような不具合の発生要因となってしまう。
即ち、コネクタには実装する機器(基板)と挿入するFPCの間に生じるインピーダンスの不整合を抑制(整合)する機能が求められる。
しかし、上記コネクタにおけるシグナルコンタクトは、上部アーム部を有するとともに同形状のコンタクトが並列されるためそのキャパシタンス成分を低減するのが難しい。さらにコネクタが小型の場合は各シグナルコンタクト同士の間隔が狭くなるので、クロストークがより発生し易くなりインピーダンスの整合機能を低下させる要因となっていた。
さらに、チューニングフォーク型のシグナルコンタクトはその構造上インダクタンス成分を低減させることも難しいが、このインダクタンス成分もコネクタのインピーダンス整合機能を低下させる一因となってしまう。
本発明の目的は、アクチュエータによって接続対象物をグランドコンタクト及びシグナルコンタクトに接触させる構造でありながら、良好なインピーダンス整合機能を発揮しうるコネクタを提供することにある。
本発明のコネクタは、絶縁材料からなるインシュレータと、接続対象物の表面と裏面の一方と電気的に導通可能な接触アームを備え、上記インシュレータに一方向に並ぶように固定された複数のグランドコンタクトと、上記接続対象物の上記一方の面と電気的に導通可能な接触アームを備え、隣り合う上記グランドコンタクトの間に位置する態様で上記インシュレータに固定された複数のシグナルコンタクトと、上記接続対象物の表面と裏面の他方に当接可能なアクチュエータと、を備え、上記グランドコンタクト及びシグナルコンタクトが、上記接触アームの基端部を支持する共に上記インシュレータに固定され、かつ互いに上記一方向に並ぶ基部を有し、上記グランドコンタクトとシグナルコンタクトのうちグランドコンタクトのみが、上記アクチュエータを上記接続対象物側に押圧する押さえアームを具備し、上記シグナルコンタクトの上記基部に貫通穴を形成したことを特徴としている。
上記アクチュエータが回転式アクチュエータであり、該回転式アクチュエータは被挟持部を備え、上記押さえアームによって上方から押さえられた該被挟持部回りに回転可能であるのが好ましい。
隣り合う上記グランドコンタクトの間に一対の上記シグナルコンタクトを位置させてもよい。
また、上記シグナルコンタクトとグランドコンタクトが、上記一方向に交互に並んでいてもよい。
上記グランドコンタクトの板厚は上記シグナルコンタクトの板厚より厚いのが好ましい。
本発明によると、シグナルコンタクトは接触アームのみ具備し押さえアームは具備しないので、押さえアームを具備する場合に比べて、キャパシタンス成分やインダクタンス成分を低減できる。従って、本発明のコネクタは良好なインピーダンス整合機能を発揮できる。さらに、シグナルコンタクトに貫通穴を形成してあるため、シグナルコンタクトのキャパシタンス成分が低減するので、極めて良好なインピーダンス整合機能を発揮できる。
また、シグナルコンタクトが押さえアームに相当するアームを具備する場合は、このアームによってノイズや誘導等の外乱の影響を受けることがある。しかし、本発明のシグナルコンタクトはこのようなアームを具備しないので外乱の影響を受けにくい。
さらに、グランドコンタクトは接触アームのみならず押さえアームも具備しており、各グランドコンタクトの押さえアームがアクチュエータを接続対象物側に押さえるので、グランドコンタクトによりアクチュエータの動作を安定させることが可能である。
請求項2記載の発明によると、アクチュエータが回転式の場合に、アクチュエータの安定した回転を実現できる。
請求項3または4記載の発明によると、シングルエンド伝送や差動伝送などの伝送方式に対してシグナルコンタクトの配置の自由度を向上させることができる。
請求項5記載の発明によると、アクチュエータを押さえる部材であるグランドコンタクトの強度が、シグナルコンタクトより大きくなるので、アクチュエータの回転をさらに安定させられる。
また、シグナルコンタクトとグランドコンタクトが等ピッチで並んでいる場合、シグナルコンタクトとグランドコンタクトとの対向面距離が短くなるので、さらに良好なインピーダンス整合機能を発揮できる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明中の前後の方向は、図1、図12から図15に記載した矢印の方向を基準としている。
本実施形態のコネクタ10は差動伝送用のコネクタであり、大きな構成要素としてインシュレータ20、グランドコンタクト40、シグナルコンタクト50、アクチュエータ(回転式アクチュエータ)60及びシェル70を具備している。
インシュレータ20は絶縁性かつ耐熱性の合成樹脂料を射出成形することにより得られたものである。
図4、図12から図15等に示すように、インシュレータ20は、左右方向に延びる底板部21と、底板部21の左右両端部から上方に延びる左側壁部22及び右側壁部23と、左側壁部22及び右側壁部23の後半部の上端部を接続する天井部24とを備えている。
底板部21の前端部には前下方に向かって傾斜する傾斜部26が形成してある。さらに底板部21の上面には、傾斜部26の後端部から底板部21の後端まで前後方向に直線的に延びる2種類の溝(底部保持溝27と底部保持溝28)が等ピッチ間隔で計24本凹設してある。さらに、底板部21における隣り合う底部保持溝27、底部保持溝28の間に位置する部分の後端部と天井部24との間は複数の垂直隔壁30によって接続されており、隣り合う底部保持溝27、底部保持溝28の後端部間は各垂直隔壁30によって仕切られている。さらに、図13及び図15に示すように、天井部24の下面の底部保持溝28の後端部と対向する部分には、その下端が底部保持溝28から上方に離間した位置で終端する保持用突部31が垂設してあり、各保持用突部31の後面には前方に向かって延びる上部保持溝32が凹設してある。
さらに、インシュレータ20の前端面の左側壁部22と右側壁部23の内側には、後方に向かって延びる嵌合穴が左右一対として穿設してあり、左右の嵌合穴に一対の金具37の嵌合片38がそれぞれ嵌合している。嵌合片38の上面の前端部は水平な支持平面39を構成している。
図4、図5、図12から図15等に示すように、各垂直隔壁30によって仕切られたインシュレータ20内の空間にはそれぞれ、共に金属材料(導電材料)からなる12個のグランドコンタクト40と12個のシグナルコンタクト50がインシュレータ20の後端から挿入してある。
インシュレータ20内部の各底部保持溝27と対応する空間に挿入されるコンタクトであるグランドコンタクト40はその後端部をなす基部41と、共に基部41から前方に延びる押さえアーム42及び接触アーム46と、基部41の後端下部に突設され実装基板80(図12参照)と電気的に導通する鉤状導通部49と、を備えており、その板厚はシグナルコンタクト50より厚い。押さえアーム42の下面の前端部には係合凹部43が凹設してある。さらに、押さえアーム42の上面の基端部近傍と基部41の上面には、共に天井部24に当接する突部44と突部45がそれぞれ突設してある。接触アーム46の下面の後半部は底部保持溝27の扁平な底面と面接触する接触平面47を構成しており、接触アーム46の下面の前半部は底部保持溝27の底面から離間している。さらに、接触アーム46の前端部にはFPC90の下面に形成された導通部と接触可能な接触凸部48が突設してある。
インシュレータ20内部の各底部保持溝28と対応する空間に挿入されるコンタクトであるシグナルコンタクト50は図1及び図2等に示すように、一対のシグナルコンタクト50が一組として左右に位置するグランドコンタクト40の間に位置している。
シグナルコンタクト50はその後端部をなす基部51と、共に基部51から前方に延びる接触アーム52及び係止突部55と、基部51の後端下部に突設され実装基板80と電気的に導通する(図13参照)鉤状導通部59と、を備えている。接触アーム52の下面の後半部は底部保持溝28の扁平な底面と接触する接触平面53を構成しており、接触アーム52の下面の前半部は底部保持溝28の底面から離間している。さらに、接触アーム52の前端部にはFPC90の下面に形成された導通部と接触可能な接触凸部54が突設してある。図示するように係止突部55は各保持用突部31の上部保持溝32に嵌合される部分であり、係止突部55と基部51の上面に突設された突部56と突部57が天井部24の下面に当接している。また、基部51には基部51を板厚方向に貫通する貫通円形穴58が穿設してある。さらに、接触アーム52はグランドコンタクト40の接触アーム46と同じ高さに位置しており、かつ接触凸部48と接触凸部54の前後方向位置は一致している。
アクチュエータ60は耐熱性の合成樹脂材料を射出成形して得られたものであり、左右方向に延びる操作部61と、左右に並んだ状態で操作部61の下面から下方に延びる複数のカム部62と、隣り合うカム部62の側面同士を接続する被押圧部63と、アクチュエータ60の下端部の左右の側面に突設した支持軸64と、を有している。被押圧部63及び支持軸64は被接触部の構成要素であり、左右の支持軸64及び各被押圧部63は同一直線状に位置している。また、操作部61と隣り合う2つのカム部62と被押圧部63との間には、対応するグランドコンタクト40の押さえアーム42が貫通する貫通穴65が形成してある。さらに、各カム部62の前面は扁平な押圧面66を構成し、各カム部62の押圧面66に連続する下端角部はカム面67を構成している。また、図12から図15に示すように支持軸64の下端面は扁平な開位置保持面68となっている。
図12に示すように、アクチュエータ60左右の支持軸64の下端部が左右の金具37支持平面39に当接しており、さらに対応する貫通穴65を貫通する各押さえアーム42の係合凹部43が被押圧部63に上方から係合しているので、アクチュエータ60はその下端部を中心に図12及び図13に示す開位置と、図14及び図15に示す閉位置の間を回転可能である。図12及び図13に示すように、アクチュエータ60が開位置に位置すると支持軸64の開位置保持面68が支持部34の支持平面39と面接触するので、外力が掛からない限りアクチュエータ60はこの開位置に保持される。
インシュレータ20の後半部を覆うシェル70は金属製であり、平板状の上面部71と、上面部71の左右両端部から下向きに突出する一対の接続片72と、上面部71の後縁部から垂下する後部壁73と、上面部71の後縁部における後部壁73の左右両側から下方に延びる側面視略L字形の接続部74と、を備えている。
このシェル70は、左右の接続片72をインシュレータ20の上面に凹設した左右一対の取付孔25にそれぞれ嵌合することによりインシュレータ20の後半部に装着される。シェル70をインシュレータ20に装着すると、上面部71がインシュレータ20の天井部24を覆い、後部壁73が各グランドコンタクト40及びシグナルコンタクト50の後端(インシュレータ20の後端面)を覆い、かつ左右の接続部74が実装基板80の上面に接続する(半田付けされる)。
以上構成のコネクタ10は、図12及び図13に示すようにアクチュエータ60が開位置にある状態でインシュレータ20の前方からインシュレータ20の内部にFPC90を挿入すると、FPC90がグランドコンタクト40の押さえアーム42と接触アーム46の間及びシグナルコンタクト50の接触アーム52の上方に位置する。
この状態から図14及び図15に示すようにアクチュエータ60を閉位置側に回転させると、アクチュエータ60が閉位置に達するまでの過程でアクチュエータ60のカム面67がFPC90を下方に押圧し、アクチュエータ60が閉位置に達するとアクチュエータ60の押圧面66がFPC90の上面に圧接してFPC90を下方に押圧する。従って、FPC90の下面に形成した導通部(図示略)と各グランドコンタクト40の接触凸部48及びシグナルコンタクト50の接触凸部54が確実に接触し、グランドコンタクト40及びシグナルコンタクト50がFPC90と電気的に導通する。また、アクチュエータ60の押圧面66がFPC90の上面と面接触するので、アクチュエータ60が閉位置に移動すると、外力が掛からない限りアクチュエータ60はこの閉位置に保持される。
以上説明した本実施形態のコネクタ10は、各グランドコンタクト40がアクチュエータ60の被押圧部63を上方から押さえる押さえアーム42を具備するものの、各シグナルコンタクト50は押さえアーム42に相当するアームを具備しない。そのため、本実施形態のシグナルコンタクト50は押さえアーム42に相当するアームを具備する場合に比べてキャパシタンス成分が大幅に低減されている。しかも基部51には貫通円形穴58が穿設されているため、さらにキャパシタンス成分を効果的に低減できる。このように本実施形態のコネクタ10は従来技術に比べてクロストークの発生するおそれが低減されているので、良好なインピーダンス整合機能を発揮可能である。
また、押さえアーム42に相当するアームを具備する場合に比べてノイズや誘導等の外乱の影響を受け難くすることができる。
さらに、本実施形態のシグナルコンタクト50は押さえアーム42に相当するアームを具備する場合に比べてインダクタンス成分も大幅に低減されている。インダクタンス成分もインピーダンス整合機能を低下させる一因であるため、本実施形態のコネクタ10はこの点においても従来に比べて良好なインピーダンス整合機能を発揮可能と言える。
さらに、各グランドコンタクト40の押さえアーム42がアクチュエータ60の対応する被押圧部63を上方から下方に押さえるので、アクチュエータ60を安定した状態で回転させることが可能である。
しかも、グランドコンタクト40はシグナルコンタクト50に比べて板厚(左右方向の厚み)が大きいので、その機械的強度はシグナルコンタクト50より大きい。従って、グランドコンタクト40(押さえアーム42)のみが被押圧部63を押さえシグナルコンタクト50は被押圧部63を押さえない構造であるものの、アクチュエータ60の安定した回転状態が保証される。
また、このようにグランドコンタクト40の板厚をシグナルコンタクト50より厚くすると、等ピッチで並んでいるグランドコンタクト40とシグナルコンタクト50の対向面距離が短くなるので、インピーダンス整合機能がさらに良好となる。
また、各グランドコンタクト40の基部41及びシグナルコンタクト50の基部51がシェル70によって覆われているので、コネクタ10の遮蔽特性(EMI特性)は良好である。
本発明は本実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、左右のグランドコンタクト40の間に位置する一対のシグナルコンタクト50で差動伝送を行っているが、各シグナルコンタクト50をシングルエンド伝送用のコンタクトとして利用してもよい。また、左右のグランドコンタクト40の間に位置するシグナルコンタクト50を1本としたり、グランドコンタクト40とシグナルコンタクト50を左右方向に交互に並べてもよい。
さらに、シグナルコンタクト50から係止突部55を省略して実施することも可能である。
さらに、グランドコンタクト40とシグナルコンタクト50のピッチがさらに狭くなった場合は、グランドコンタクト40とシグナルコンタクト50の板厚を同じ厚さにして実施してもよい。
また、グランドコンタクト40とシグナルコンタクト50の一方をインシュレータ20の前方からインシュレータ20内に挿入し他方をインシュレータ20の後方からインシュレータ20内に挿入したり、グランドコンタクト40の接触凸部48とシグナルコンタクト50の接触凸部54の前後方向位置をずらしてもよい。
また、グランドコンタクト40の鉤状導通部49をシェル70(例えば後部壁73)に接地させてもよい。
さらに、アクチュエータ60の貫通穴65はグランドコンタクト40(押さえアーム42)と対応する部分のみならずシグナルコンタクト50と対応する位置にも設けてあるが、シグナルコンタクト50と対応する位置の貫通穴65は不要なので、この部分を埋めてしまってもよい。このようにすれば、アクチュエータ60の強度を向上させることが可能である。
また、アクチュエータ60に、貫通穴65の代わりに押さえアーム42の先端部が遊嵌する凹部を形成してもよい(ただし、凹部はアクチュエータ60が開位置から閉位置まで回転可能となる深さである必要がある)。
さらに、図16及び図17に示すように、アクチュエータを回転式ではなくスライド式としてもよい。
このコネクタ100(インシュレータ20、垂直隔壁30、保持用突部31等の形状がコネクタ10のものとは若干異なるが機能は同じである。また、押さえアーム42は係合凹部43を具備せず、その下面は平面である)は、アクチュエータ60を省略した代わりに、前方からインシュレータ20内に挿脱可能なアクチュエータ110を具備している。このアクチュエータ110は、グランドコンタクト40の押さえアーム42と接触アーム46の間に挿入可能な押圧部111を有している。
図示するように、FPC90の後部がグランドコンタクト40の押さえアーム42と接触アーム46の間に位置し、かつシグナルコンタクト50の接触アーム52の上方に位置する状態で前方からインシュレータ20内にアクチュエータ110の押圧部111を挿入すると、押圧部111が押さえアーム42の下面及びFPC90の上面に圧接するので、FPC90が下方に押圧される。従って、グランドコンタクト40の接触凸部48及びシグナルコンタクト50の接触凸部54がFPC90の下面の導通部と確実に導通する。
この図16及び図17の変形例においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
さらに図示は省略してあるが、回転式のアクチュエータ60とスライド式のアクチュエータ110のいずれを採用する場合であっても、グランドコンタクト40とシグナルコンタクト50がFPC90の上面と接触(電気的に導通)する上接点構造のコネクタとして本発明を実施可能である。
また、接続対象物はFPC以外のもの、例えばフレキシブルフラットケーブル(FFC)であってもよい。
アクチュエータが閉位置にあるときに、本発明の一実施形態のコネクタを前方から見た斜視図である。 アクチュエータが開位置にあるときにコネクタを前方から見た斜視図である。 アクチュエータが開位置にあるときにコネクタを後方から見た斜視図である。 コネクタ前方から見た分解斜視図である。 コネクタの後方から見た分解斜視図である。 グランドコンタクト単品の前方から見た斜視図である。 シグナルコンタクト単品の前方から見た斜視図である。 アクチュエータが開位置にあるときのコネクタの正面図である。 アクチュエータが開位置にあるときのコネクタの平面図である。 アクチュエータが閉位置にあるときのコネクタの正面図である。 アクチュエータが閉位置にあるときのコネクタの平面図である。 図8のXII−XII矢線に沿う断面図である。 図8のXIII−XIII矢線に沿う断面図である。 図10のXIV−XIV矢線に沿う断面図である。 図10のXV−XV矢線に沿う断面図である。 変形例のコネクタの図8の矢線XII−XIIと同じ位置で切った断面図である。 変形例のコネクタの図8の矢線XIII−XIIIと同じ位置で切った断面図である。
符号の説明
10 コネクタ
20 インシュレータ
21 底板部
22 左側壁部
23 右側壁部
24 天井部
25 取付孔
26 傾斜部
27 底部保持溝
28 底部保持溝
30 垂直隔壁
31 保持用突部
32 上部保持溝
37 金具
38 嵌合片
39 支持平面
40 グランドコンタクト
41 基部
42 押さえアーム
43 係合凹部
44 45 突部
46 接触アーム
47 接触平面
48 接触凸部
49 鉤状導通部
50 シグナルコンタクト
51 基部
52 接触アーム
53 接触平面
54 接触凸部
55 係止突部
56 57 突部
58 貫通円形穴
59 鉤状導通部
60 アクチュエータ(回転式アクチュエータ)
61 操作部
62 カム部
63 被押圧部
64 支持軸
65 貫通穴
66 押圧面
67 カム面
68 開位置保持面
70 シェル
71 上面部
72 接続片
73 後部壁
74 接続部
80 実装基板
90 FPC(接続対象物)
100 コネクタ
110 アクチュエータ(スライド式アクチュエータ)
111 押圧部

Claims (5)

  1. 絶縁材料からなるインシュレータと、
    接続対象物の表面と裏面の一方と電気的に導通可能な接触アームを備え、上記インシュレータに一方向に並ぶように固定された複数のグランドコンタクトと、
    上記接続対象物の上記一方の面と電気的に導通可能な接触アームを備え、隣り合う上記グランドコンタクトの間に位置する態様で上記インシュレータに固定された複数のシグナルコンタクトと、
    上記接続対象物の表面と裏面の他方に当接可能なアクチュエータと、を備え、
    上記グランドコンタクト及びシグナルコンタクトが、上記接触アームの基端部を支持する共に上記インシュレータに固定され、かつ互いに上記一方向に並ぶ基部を有し、
    上記グランドコンタクトとシグナルコンタクトのうちグランドコンタクトのみが、上記アクチュエータを上記接続対象物側に押圧する押さえアームを具備し、
    上記シグナルコンタクトの上記基部に貫通穴を形成したことを特徴とするコネクタ。
  2. 請求項1記載のコネクタにおいて、
    上記アクチュエータが回転式アクチュエータであり、
    該回転式アクチュエータは被挟持部を備え、上記押さえアームによって上方から押さえられた該被挟持部回りに回転可能であるコネクタ。
  3. 請求項1または2記載のコネクタにおいて、
    隣り合う上記グランドコンタクトの間に一対の上記シグナルコンタクトが位置しているコネクタ。
  4. 請求項1または2項載のコネクタにおいて、
    上記シグナルコンタクトとグランドコンタクトが、上記一方向に交互に並んでいるコネクタ。
  5. 請求項1から4のいずれか1項記載のコネクタにおいて、
    上記グランドコンタクトの板厚は上記シグナルコンタクトの板厚より厚いコネクタ。
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