JP4589777B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、高速伝送においてインピーダンス整合を高周波まで維持するコネクタに関する。

先行技術としては、高速伝送においてインピーダンス整合を高周波まで維持するために、誘電体基板の表裏のグランド電極を多数のスルーホールで結合することにより等価的なグランディド・コプレナウェーブガイド構造をとる構成が知られている。

グランディド・コプレナウェーブガイドは、誘電体基板２の一方の面上に形成されたストリップ導体を備えており、このストリップ導体を挟んで一対のグランド電極が設けられ、誘電体基板の他方の面には、グランド電極が形成される。

グランディド・コプレナウェーブガイドに電界を印加する箇所の近傍において、第１の上側グランド電極と下側グランド電極との間には、複数の導電性スルーホールによって電気的に接続され、同様に、第２の上側グランド電極と下側グランド電極によって電気的に接続される。これら導電性スルーホールは、それぞれストリップ導体を挟んで対向する位置に且つストリップ導体に平行に設けられる（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０００−２１６６０３号公報

特許文献１では、高い周波数までインピーダンスを維持するためには、スルーホールの間隔を狭くしなければならず、多数の穴を精度良く開けるために加工の難易度が増し、さらに強度が落ちる難点があり、コンタクトとして利用することが困難であるという問題がある。

それ故に、本発明の課題は、１０ＧＢｂｐｓを超えるような高速な差動信号を多数並べて伝送する場合の基板間の接続を行なうためのコンタクトを、量産に適した簡易で安価な方法で製作することができるコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、板材の切削・折り曲げ加工と張り合わせのみで、コンタクトのインピーダンス整合を維持した状態で製作が可能なコネクタを提供することにある。

本発明は、コンタクトと、該コンタクトを保持する絶縁性のハウジングとを備えているコネクタにおいて、前記コンタクトは、誘電体と、信号コンタクトと、グランドコンタクトとを有し、前記コンタクトが基板との接続部分から前記コンタクト全長にわたってグランディド・コプレナウェーブガイド構造となっており、前記グランドコンタクトは、金属板によって作られており、該金属板には複数の凹溝が形成されており、該凹溝内には前記誘電体が配設されており、前記凹溝の開口側の前記誘電体上に少なくとも一つの前記信号コンタクトが配設されているコネクタであることを最も主要な特徴とする。

本発明のコネクタによれば、基板加工技術によるグランディド・コプレナウェーブガイド構造ではなく、母材となる金属板や誘電体の切削・折り曲げだけで加工可能とすることにより量産が可能となる。

また、本発明のコネクタによれば、等価的なグランディド・コプレナウェーブガイド構造ではなく、全周波数域でグランディド・コプレナウェーブガイド構造を確保できるのでインピーダンス整合がとれるという利点がある。

さらに、本発明のコネクタによれば、グランドプレートを屈曲させてそのままコネクタのコンタクトとして使用できるため、容易に高周波を伝送するための並列差動コネクタを実現できるという利点がある。

本発明のコネクタは、コンタクトと、該コンタクトを保持する絶縁性のハウジングとを備えているコネクタにおいて、前記コンタクトは、誘電体と、信号コンタクトと、グランドコンタクトとを有し、前記コンタクトが基板との接続部分から前記コンタクト全長にわたってグランディド・コプレナウェーブガイド構造となっており、前記グランドコンタクトは、金属板によって作られており、該金属板には複数の凹溝が形成されており、該凹溝内には前記誘電体が配設されており、前記凹溝の開口側の前記誘電体上に少なくとも一つの前記信号コンタクトが配設されていることにより実現した。

図１は、本発明に係るコネクタの実施例１を示しており、基板間をコネクタによって接続した状態を示している。図２は、図１に示したコネクタのコンタクトを示している。

図１及び図２を参照して、コネクタ１は、コンタクト１１と、コンタクト１１を保持している絶縁性のハウジング２１とを備えている。なお、このコネクタはカードエッジコネクタとも呼ばれている。

コンタクト１１は、図２に示すように、誘電体１３、信号コンタクト１５、及びグランドコンタクト１７の三つの部品を組み合わせることにより作られている。

図３は、コンタクト１１を分解した状態を示している。図３をも参照して、誘電体１３は長四角形状に作られている。グランドコンタクト１７は、長板形状の金属板（グランドプレート）を折り曲げることによって作られている。グランドコンタクト１７には、凹凸矩形形状となるようにつづら折り状に曲げることによって複数の凹溝１７ａが形成されている。

凹溝１７ａは、相対向している一対の側板部１７ｂと、一対の側板部１７ｂの下辺間を接続している下板部１７ｃと、一対の側板部１７ｂの上辺間を接続している上板部１７ｄと、長手方向における両側の側板部１７ｂの上辺に接続している上側板部１７ｅとを有している。

凹溝１７ａ内には、誘電体１３の長手方向と平行な一対の側面１３ｂ，１３ｂと、下面１３ｃとが、凹溝１７ａの内側でかつグランドコンタクトの一対の側板部１７ｂ及び下板部１７ｃの三面に密着した状態で誘電体１３が配設されている。グランドコンタクト１７の上側板部１７ｅは、各誘電体１３の平坦な上面１３ａと同じ高さに位置している。

凹溝１７ａの上方の開口側に位置している各誘電体１３の上面１３ａには、二つの信号コンタクト１５が配設されている。信号コンタクト１５は、誘電体１３の上面１３ａで高速信号を伝送するものである。誘電体１３は、上面１３ａと、一対の側面１３ｂ，１３ｂと、上面１３ａと対向している下面１３ｃとのそれぞれの面が平坦な面となっており、上面１３ａに信号コンタクト１５が配設されることによって信号コンタクト１５が差動伝送線路となる。

信号コンタクト１５は、二つの信号コンタクト１５の間隔と誘電体１３の辺の長さをコンタクト１１における差動伝送線路のインピーダンスが所望の値になるように制御される並列な差動伝送コンタクトである。

誘電体１３の大きさは、信号コンタクト１５の側方のグランドコンタクト１７との距離と、下方のグランドコンタクト１７との距離と、誘電体１３の誘電率とから、伝送線路のインピーダンスが所望の値になるように決める。

図１に戻り、コネクタ１は、設置側の基板４１上に実装される。コンタクト１１の一方端部は、設置側の基板４１上に配設されている導体パターン４１ａに図１に矢印にて示したように押し付けられて接触する。コンタクト１１のもう一方端部は基板４１上に垂直な姿勢でハウジング２１の嵌合部２１ａに挿入される相手基板５１の両面に配設されている導体パターン５１ａに図１に矢印にて示したように押し付けられて接触する。

なお、基板４１の導体パターン４１ａとコンタクト１１は、基板パターン４１ａと直接擦り合わせることによって接続するか、基板４１の導体パターン４１ａとコンタクト１１とを半田により半田付けすることによって接続することが可能である。

図４は、誘電体１３、信号コンタクト１５、及びグランドコンタクト１７の三部品の製作途中の形態を示している。図４に示した誘電体１３、信号コンタクト１５、及びグランドコンタクト１７の三部品の形態は量産する場合に適している。

図４（Ａ）は、信号コンタクト１５を製作する途中の状態を示している。図４（Ｂ）は、誘電体１３を製作する途中の状態を示している。図４（Ｃ）は、グランドコンタクト１７を製作する途中の状態を示している。

図４（Ａ）に示したように、信号コンタクト１５は、一枚の長い金属板から多数列形成して切り離すことによって個々の信号コンタクト１５を作る。また、図４（Ｂ）に示したように、誘電体１３は、複数列の誘電体１３が繋がった状態から切り離すことによって個々の誘電体１３を作る。さらに、図４（Ｃ）に示したように、グランドコンタクト１７は、一枚の長い金属板を、凹凸形状となるように金属板を長手方向で直交する折り曲げ線Ｙに沿ってつづら折り状に曲げることによって複数の凹溝１７ａを製作する。コンタクト１１は、組立てた後にパーティングラインを切断することにより分割して利用することができる。

図５は、本発明に係るコネクタの実施例２を示しており、図１に示した基板４１と相手基板５１間をコネクタによって接続するものである。図５に示したコネクタは、コンタクト１１１と、コンタクト１１１を保持している絶縁性のハウジング２１（図１を参照）とを備えている。

コンタクト１１１は、弾性体である誘電体１１３と、信号コンタクト１１５と、グランドコンタクト１１７との三部品の組み合わせからなる。

誘電体１１３は、平坦な上面１１３ａと、略Ｕ字状の側面１１３ｂとを有している。グランドコンタクト１１７は、長板形状の金属板を曲げることによって作られている。グランドコンタクト１１７には、複数のＵ字状面を形成するように金属板の長手方向を直交する折り曲げ部分に沿って曲げることによって凹溝１１７ａが形成されている。なお、凹溝１１７ａは、図示していないが複数を有し、複数の凹溝１１７ａのＵ字状面である側板部１１７ｂの上辺間が上板部１１７ｄによって接続されている。

凹溝１１７ａ内には、誘電体１１３の側面１１３ｂに密着した状態で誘電体１１３が配設されている。凹溝１１７ａの上方の開口側に位置している各誘電体１１３上には、一つの信号コンタクト１１５が配設されている。

信号コンタクト１１５は、誘電体１１３の上面１１３ａで高速信号を伝送するものであり、誘電体1１３の側面１１３ｂに接している。誘電体１１３は、上面１１３ａがグランドコンタクト１１７の上板部１１７ｄよりも上へ突出するように配設されている。

コネクタは、図１に示した設置側の基板４１上にハウジング２１が実装される。コンタクト１１１の一方端部は設置側の基板４１上に配設されている導体パターン４１ａに接触する。コンタクト１１１のもう一方端部は基板４１上にハウジング２１の嵌合部２１ａに挿入される相手基板５１の両面に配設されている導体パターン５１ａに接触する。

なお、基板４１の導体パターン４１ａとコンタクト１１１は、基板パターン４１ａと直接擦り合わせることによって接続するか、基板４１の導体パターン４１ａとコンタクト１１１とを半田により半田付けすることによって接続することが可能である。

図６は、実施例１によって説明したコンタクト１１を備えているコネクタ及び相手コネクタの実施例３を示している。

コネクタ２０１は、コンタクト１１と、コンタクト１１を保持している絶縁性のハウジング２２１とを備えている。相手コネクタ３０１は、コンタクト１１と、コンタクト１１を保持している絶縁性の相手ハウジング３２１とを備えている。

コネクタ２０１は、基板２４１上に実装される。コンタクト１１の一方端部は、基板２４１上に配設されている導体パターン２４１ａに接触する。コンタクト１１のもう一方端部は、ハウジング２２１の嵌合部２２１ａに位置している。

なお、基板２４１の導体パターン２４１ａとコンタクト１１は、基板パターン２４１ａと直接擦り合わせることによって接続するか、基板２４１の導体パターン２４１ａとコンタクト１１とを半田により半田付けすることによって接続することが可能である。

相手コネクタ３０１は、相手基板２５１上に実装される。コンタクト１１の一方端部は、相手基板２５１上に配設されている導体パターン２５１ａに接触する。コンタクト１１のもう一方端部は、相手ハウジング３２１の相手嵌合部３２１ａに位置している。

なお、相手基板２５１の導体パターン２５１ａとコンタクト１１は、基板パターン２５１ａと直接擦り合わせることによって接続するか、相手基板２５１の導体パターン２５１ａとコンタクト１１とを半田により半田付けすることによって接続することが可能である。

コネクタ２０１と相手コネクタ３０１とは、互いに嵌合部２２１ａ及び相手嵌合部３２１ａを対向させるようにして相互に嵌合される。コネクタ２０１と相手コネクタ３０１とが嵌合した際には、コネクタ２０１のコンタクト１１と相手コネクタ３０１のコンタクト１１が互いに接触する。

なお、この実施例３では、実施例１によって説明したコンタクト１１を採用しているが、実施例２によって説明したコンタクト１１１を、コネクタ２０１及び相手コネクタ３０１に備えるようにしてもよい。

また、誘電体１１３は、弾性体で構成されているので、コネクタ２０１及び相手コネクタ３０１同士を嵌合すると、誘電体１１３が信号コンタクト１１５を押圧して弾性接触する。

本発明は、複数の信号を、互いに分離された別々の経路で伝送する信号伝送用基板や、雌雄同形コネクタとしての用途に適用できる。

本発明に係るコネクタの実施例１を示す正面図である。 図１に示したコネクタのコンタクトを示す斜視図である。 図１に示したコネクタを分解して示した斜視図である。 （Ａ）は伝送路導体の平面図、（Ｂ）は、誘電体の平面図、（Ｃ）は折り曲げた後のグランドプレーンの平面図である。 本発明に係るコネクタの実施例２を示す斜視図である。 本発明に係るコネクタの実施例３を示す断面図である。

符号の説明

１，２０１ コネクタ
１１，１１１ コンタクト
１３，１１３ 誘電体
１５，１１５ 信号コンタクト
１７，１１７ グランドコンタクト
１７ａ，１１７ａ 凹溝
２１，２２１ ハウジング
４１，２４１ 基板
５１，２５１ 相手基板
３０１ 相手コネクタ
３２１ 相手ハウジング

Claims (1)

1. コンタクトと、該コンタクトを保持する絶縁性のハウジングとを備えているコネクタにおいて、
   前記コンタクトは、誘電体と、信号コンタクトと、グランドコンタクトとを有し、前記コンタクトが基板との接続部分から前記コンタクト全長にわたってグランディド・コプレナウェーブガイド構造となっており、前記グランドコンタクトは、金属板によって作られており、該金属板には複数の凹溝が形成されており、該凹溝内には前記誘電体が配設されており、前記凹溝の開口側の前記誘電体上に少なくとも一つの前記信号コンタクトが配設されていることを特徴とするコネクタ。

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