JP4684789B2 - 同軸ケーブル用のコネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、プリント基板に実装される同軸ケーブル用のコネクタに関する。
一般に、この種のコネクタには、プリント基板に形成された切欠き部に一部が嵌入された状態で固定されるオフセットタイプのコネクタと、プリント基板上の所定位置に載置された状態で固定されるオンボードタイプのコネクタとがある。オフセットタイプのコネクタを使用する場合には、例えば特許文献1に記載されるように、切欠き部をプリント基板に形成するため、該プリント基板の強度が低下してしまうという実情がある。その一方、オンボードタイプのコネクタを使用する場合は、切欠き部をプリント基板に形成する必要がないため、プリント基板の強度が低下することもない。そこで、近時は、プリント基板に切欠き部を形成する必要がないオンボードタイプのコネクタが注目されている。
特開2001−319741号公報(図2)
ところで、オフセットタイプ及びオンボードタイプの各コネクタは、絶縁材料からなるハウジングと、導電材料からなるコンタクトを備えている。このコンタクトは、その中途から一端側がハウジング内においてプラグ側との接点となる端子部とされる一方、その中途から他端側がハウジング外においてプリント基板側に向けて延びるリード部とされている。そして、通常、端子部はハウジング内をプラグの挿入方向に沿って延びるように配置されると共に、リード部はハウジング外において前記端子部とプリント基板との距離間隔を解消すべく必要に応じてプリント基板側に曲げ変形されるようになっている。
そのため、オンボードタイプのコネクタの場合は、プリント基板の切欠き部に一部が嵌入されるオフセットタイプのコネクタの場合よりも、前記端子部とプリント基板との距離間隔が広くなることから、プリント基板側に曲げ変形されて延びるリード部の部分が長くなる。また、このリード部の部分は、プリント基板側に向けて曲げ変形させる必要があることから、通常、前記端子部に比して幅狭となるように形成されている。したがって、オンボードタイプのコネクタでは、コンタクトにおけるリード部のインピーダンスが端子部のインピーダンスに比して小さくなってしまい、インピーダンス特性の不整合が発生することがあった。すなわち、オンボードタイプのコネクタにプリント基板側から高周波の電流(交流電流)が供給された場合には、リード部にて交流電流(信号)がプリント基板側に反射してしまい、その結果、供給された交流電流の波形が大きく乱れてしまうという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、プリント基板の強度低下を抑制できると共に、リード部とこれを包囲する包囲部との間で絶縁破壊が発生することを抑制しながら、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制できる同軸ケーブル用のコネクタを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、プリント基板上の所定位置に載置された状態で固定される同軸ケーブル用のコネクタであって、絶縁性のハウジングと、導電性のシールドと、導電性のコンタクトとを備え、前記ハウジングは、該ハウジング内外を連通する開口部が設けられた前壁と、前記シールドを支持する後壁とを有し、前記シールドは、前記ハウジングの後壁から前記開口部に向けて延びる略円筒形状の筒状部と、前記ハウジング外にて前記コンタクトを包囲する包囲部とを有し、前記コンタクトは、前記筒状部内で前記ハウジングの開口部に向けて延びる略円筒形状の端子部と、前記包囲部によって包囲された状態で前記ハウジングの後壁から前記プリント基板に向けて延びる略板形状のリード部とを有しており、前記リード部には、前記包囲部とリード部との間の静電容量を変化させることにより該リード部のインピーダンスを前記端子部のインピーダンスに接近させるように調整するインピーダンス調整部を設けており、前記インピーダンス調整部は、平板形状に形成され且つ前記リード部における前記インピーダンス調整部以外の部分よりも幅広となるように形成されていることを特徴とする。
この請求項1に記載の発明では、コネクタをプリント基板に固定する際に、該プリント基板に切欠き部を設けなくてもよいため、プリント基板の強度低下が抑制される。また、コンタクトに高周波の交流電流が供給された場合には、コンタクトのリード部に設けたインピーダンス調整部により、そのコンタクトでのインピーダンスの不整合が抑制される。したがって、プリント基板の強度低下を抑制できると共に、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制できる。
一般に、交流電流の伝送路においては、下記の条件式から算出されるインピーダンスが発生する。
Z=(L/C)0.5
ただし、Z:インピーダンス,L:インダクタンス,C:静電容量(キャパシタンス)
この点、請求項1に記載の発明では、コンタクトのリード部のインダクタンスを調整するのではなく、該リード部とシールドの包囲部との間の静電容量を調整するため、比較的容易に前記リード部のインピーダンスを調整できる。
コンタクトのリード部とシールドの包囲部との間の距離を短くすることにより静電容量を調整しようとする場合には、リード部と包囲部との間で絶縁破壊が発生するおそれがある。この点、請求項1に記載の発明では、インピーダンス調整部がリード部の一部を幅広とすることにより形成されるため、リード部と包囲部との間で絶縁破壊が発生することを抑制できる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の同軸ケーブル用のコネクタにおいて、前記リード部は、前記端子部の延びる方向と略直交するように前記プリント基板側に向けて屈曲変形された直交部を有しており、前記インピーダンス調整部は、前記リード部の前記直交部に形成されていることを特徴とする。
もし仮に、リード部において端子部の延びる方向に沿う部分にインピーダンス調整部を形成した場合には、そのインピーダンス調整部を形成した部分の長さだけコネクタの全体長さが長くなり、コネクタを大型化してしまう。この点、請求項4に記載の発明では、インピーダンス調整部をリード部において端子部の延びる方向と略直交するようにプリント基板側に曲げ変形された直交部に形成しているため、コネクタを大型化させることなく、リード部におけるインピーダンスの調整可能範囲を広くすることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の同軸ケーブル用のコネクタにおいて、前記直交部は、前記リード部における前記端子部との接続部位の直近位置で屈曲変形されていることを特徴とする。
この請求項3に記載の発明では、さらに一層、コネクタの小型化に貢献できる。
プリント基板の強度低下を抑制できると共に、リード部とこれを包囲する包囲部との間で絶縁破壊が発生することを抑制しながら、コンタクトに供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4に従って説明する。なお、以下における本明細書中の説明において、「上下方向」、「左右方向」、「前後方向」は図1(a)(b)における上下方向、左右方向、前後方向(同図に矢印で示す)をそれぞれ示すものとする。
図1(a)(b)に示すように、本実施形態の同軸ケーブル用のコネクタ10は、プリント基板11上の予め設定した所定位置(例えばプリント基板11の縁部)に載置された状態で固定されるものであり、絶縁材料(例えば合成樹脂)からなるハウジング12と、導電材料からなるシールド13と、導電材料からなるコンタクト14とを備えている。前記ハウジング12は、図2に示すように、略直方体形状をなしており、プリント基板11上に固定されている(図1(b)参照)。
また、ハウジング12の前壁12dには、ハウジング12内に形成された挿入部16とハウジング12外とを連通する開口部17が形成されており、該開口部17を介して図示しない同軸ケーブル用のプラグが挿入部16内に挿入されるようになっている。さらに、ハウジング12の後壁12eには、挿入部16内とハウジング12外とを連通する貫通孔18が形成されており、該貫通孔18内に前記シールド13が嵌合状態で支持されている。
前記シールド13は、図2に示すように、シェル19とカバーシェル20とを有している。シェル19には、略円筒形状をなす筒状部21と、該筒状部21の後端部を閉塞する蓋部22と、筒状部21の後端部から前記プリント基板11側となる下方に向けて延びる一対の脚部23とが設けられている。そして、シェル19は、その筒状部21が前記ハウジング12の貫通孔18内に前記プラグ(図示略)の挿入方向に軸線方向を一致させた状態で嵌合されている。
すなわち、シェル19は、その筒状部21がハウジング12の貫通孔18内に嵌合支持された状態において、前記蓋部22がハウジング12の後壁12eよりも後方側(外側)に位置すると共に、その筒状部21の前端側が挿入部16内で前記後壁12eから前記開口部17に向けて延びるように配置されている。また、その状態において、前記一対の脚部23は各々の下端がプリント基板11上に半田付け処理されている(図1(b)参照)。一方、前記カバーシェル20は、ハウジング12における後壁12eの外面(後面)に固定されており、その固定状態では、シェル19の蓋部22に対して前方側から対向するように配置されることになる。
前記コンタクト14は、前記筒状部21内でハウジング12の後壁12eから前記開口部17に向けて水平方向に延びる端子部24と、前記ハウジング12の後壁12eからプリント基板11に向けて延びるリード部25とを有しており、前記筒状部21と端子部24との間には、絶縁材料26が間詰めされている。また、前記リード部25の前後左右周りには、前記カバーシェル20とシェル19の蓋部22及び両脚部23が位置しており、本実施形態では、カバーシェル20とシェル19の蓋部22及び両脚部23により、前記ハウジング12外にてコンタクト14のリード部25を包囲する包囲部Hが形成されている。
また、前記コンタクト14は、一枚の長尺金属板を加工したものであり、その端子部24は、金属板の長手方向の一部を略円筒形状に曲げ加工することにより形成されている。また、前記金属板の一部により形成された前記リード部25は略板形状をしており、前記リード部25には、その端子部24との接続部位25aの直近位置で、端子部24の延びる方向と略直交するようにプリント基板11側となる下方に向けて屈曲変形された直交部25bが形成されている。
すなわち、リード部25は、端子部24との接続部位25aの直近位置で下方に屈曲変形されているため、こうしたリード部25と端子部24とからなるコンタクト14を組み付けてなるコネクタ10は、その前後方向の長さがオフセットタイプのコネクタにおける前後方向の長さと略同一にすることができる。また、前記直交部25bには、図3に示すように、平板形状に形成され且つリード部25における他の部分よりも幅広(D>D1)となる幅広部27が形成されている。この幅広部27は略矩形状をなすように形成されており、その4つの角は面取り加工を施されている。そのため、幅広部27においては、鋭角をなす部位が設けられない。
また、前記リード部25の後端側(すなわち、幅広部27よりもプリント基板11側)には、プリント基板11に半田付けされる半田付け部25cが形成されている。そして、コンタクト14には、プリント基板11側から前記リード部25の半田付け部25cを介して高周波の電流(交流電流)が端子部24側へ供給されるようになっている。なお、本実施形態では、前記シェル19の両脚部23がプリント基板11においてグランドとなる部分に固定されている。
本実施形態において、前記リード部25の直交部25bに形成された幅広部27の幅寸法Dは、以下に示す条件を基に設定されている。すなわち、前記コンタクト14におけるインピーダンスの不整合を抑制し、コンタクト14にプリント基板11側から供給された交流電流の波形の乱れを抑制するために、リード部25のインピーダンスを端子部24のインピーダンスに近づける必要がある。ちなみに、インピーダンスは、以下に示す関係式によって算出されるものである。
Z=(L/C)0.5 …(1)
ただし、Z:インピーダンス,L:インダクタンス,C:静電容量(キャパシタンス)
すなわち、前記リード部25のインピーダンス(Z)は、該リード部25のインダクタンス(L)及びリード部25と前記包囲部Hとの間の静電容量(C)のうち少なくとも一方を調整することにより調整できる。ところが、リード部25(幅広部27)の形状を変更することでインダクタンス(L)を変化させることは非常に困難である。そのため、本実施形態では、リード部25と包囲部Hとの間の静電容量(C)を変化させることによりリード部25のインピーダンス(Z)を調整するようにしている。そして、この場合には、本実施形態では、幅広部27がリード部25のインピーダンスを端子部24のインピーダンスに接近させるように調整するインピーダンス調整部として機能するようになっている。
図4に示すグラフは、リード部25における幅広部27の幅寸法Dとリード部25のインピーダンス(Z)との関係を示したものである。ここで、前記幅広部27の幅寸法Dがリード部25における幅広部27以外の部位(例えば、半田付け部25c)の幅寸法D1と同一寸法であったとすると、リード部25と前記包囲部Hとの間の静電容量(C)は、端子部24と筒状部21との間の静電容量(C)に比して小さな値となる。この場合、上記関係式(1)に基づき算出されるインピーダンス(Z)は、端子部24のインピーダンス(Z)に比して大きな値となる。
そこで、図4に示すグラフに基づき、前記幅広部27の幅寸法Dを幅寸法D2(>D1)に設定すると、リード部25と前記包囲部Hとの間の静電容量(C)と端子部24と筒状部21との間の静電容量(C)とが略同一となる。その結果、リード部25のインピーダンス(Z)は、端子部24のインピーダンス(Z)と略同一の値となり、コンタクト14におけるインピーダンスの不整合が抑制される。
前記コンタクト14におけるリード部25に幅広部27が形成されない場合には、インピーダンスの不整合が発生する。そのため、高周波の交流電流(例えば、5GHz帯)がコンタクト14に供給された場合、その電流がリード部25と端子部24との間で反射してしまい、その結果、コンタクト14を通過する電流の波形が大きく乱れてしまう。しかし、本実施形態のコンタクト14のリード部25には上記条件で設けられた幅広部27が形成されているため、高周波の交流電流がコンタクト14に供給された場合、その電流の波形の乱れが抑制される。
したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
(1)コンタクト14のリード部25には、該リード部25のインピーダンスをコンタクト14における端子部24のインピーダンスに接近させるための幅広部(インピーダンス調整部)27が設けられる。そのため、コンタクト14に高周波の交流電流が供給されても、該コンタクト14でのインピーダンスの不整合が抑制される。また、本実施形態のコネクタ10をプリント基板11に固定する際には、該プリント基板11に切欠き部を設けなくてもよいため、プリント基板11の強度低下が抑制される。したがって、プリント基板11の強度低下を抑制できると共に、コンタクト14に供給された交流電流の波形がインピーダンス特性の不整合に基づき乱れることを抑制することができる。
(2)コンタクト14のリード部25のインダクタンスを調整するのではなく、該リード部25とシールド13の包囲部Hとの間の静電容量を調整するため、容易に前記リード部25のインピーダンスを調整できる。
(3)コンタクト14のリード部25とシールド13の包囲部Hとの間の距離を短くすることにより静電容量を調整しようとする場合には、リード部25と包囲部Hとの間で絶縁破壊が発生するおそれがある。この点、本実施形態では、幅広部(インピーダンス調整部)27がリード部25の一部を幅広とすることにより形成されるため、リード部25と包囲部Hとの間で絶縁破壊が発生することを抑制できる。
(4)また、コンタクト14のリード部25とシールド13の包囲部Hとの間の距離を変更することにより静電容量を調整する場合には、コンタクト14に別体の部品を取り付けたり、前記リード部25や包囲部Hに曲げ加工を施したりする必要がある。しかし、本実施形態では、リード部25の一部を幅広とすることにより幅広部(インピーダンス調整部)27を形成し、この幅広部27がインピーダンス調整部として機能する構成とされるため、コンタクト14を製造する際の部品点数の増加及び製造工数の増加を抑制できる。
(5)もし仮に、リード部25において端子部24の延びる方向に沿う部分に幅広部(インピーダンス調整部)27を形成した場合には、その幅広部27を形成した部分の長さだけコネクタ10の全体長さが長くなり、コネクタ10を大型化してしまう。この点、本実施形態では、幅広部27をリード部25において端子部24の延びる方向と略直交するようにプリント基板11側に曲げ変形された直交部25bに形成しているため、コネクタ10を大型化させることなく、リード部25におけるインピーダンスの調整可能範囲を広くすることができる。
(6)直交部25bは、リード部25における端子部24との接続部位25aの直近位置で屈曲変形されているため、さらに一層、コネクタ10の小型化に貢献できる。
(7)リード部25の幅広部27には鋭角をなす部位が形成されていないため、コンタクト14に高周波の交流電流が供給された場合に、該電流に基づく電波が幅広部27から放射されることを抑制できる。
なお、次のコネクタは本発明の実施形態ではなく参考例になる。
・第1の参考例は、前記実施形態において、端子部24のインピーダンスが大きい場合には、インピーダンス調整部を、リード部25におけるインピーダンス調整部以外の部分よりも幅狭(D<D1)となるように形成したコネクタである。
・第2の参考例は、前記実施形態において、インピーダンス調整部は、コンタクト14のリード部25とシールド13の包囲部Hとの間の距離を狭くすることにより、リード部25と包囲部Hとの間の静電容量を調整するコネクタである。すなわち、インピーダンス調整部を、リード部25におけるインピーダンス調整部以外の部分よりも肉厚となる肉厚部としたコネクタである。また、インピーダンス調整部を包囲部Hに設けたコネクタである。
・第3の参考例は、前記実施形態において、インピーダンス調整部は、リード部25のインダクタンスを調整するコネクタである。
次に、上記実施形態及び参考例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記インピーダンス調整部は、前記リード部に設けられており、該リード部において前記インピーダンス調整部以外の部分よりも幅狭となるように形成されている請求項1に記載のコネクタ。
(a)は本実施形態におけるコネクタの正断面図、(b)は図1(a)のA−A線矢視断面図である。 本実施形態におけるコネクタの分解斜視図である。 コンタクトの側面図である。 幅広部の幅寸法とリード部のインピーダンスとの関係を示すグラフである。
10…コネクタ、11…プリント基板、12…ハウジング、12d…前壁、12e…後壁、13…シールド、14…コンタクト、17…開口部、21…筒状部、24…端子部、25…リード部、25a…接続部位、25b…直交部、27…幅広部(インピーダンス調整部)、H…包囲部。

Claims (3)

  1. プリント基板上の所定位置に載置された状態で固定される同軸ケーブル用のコネクタであって、
    絶縁性のハウジングと、導電性のシールドと、導電性のコンタクトとを備え、
    前記ハウジングは、該ハウジング内外を連通する開口部が設けられた前壁と、前記シールドを支持する後壁とを有し、
    前記シールドは、前記ハウジングの後壁から前記開口部に向けて延びる略円筒形状の筒状部と、前記ハウジング外にて前記コンタクトを包囲する包囲部とを有し、
    前記コンタクトは、前記筒状部内で前記ハウジングの開口部に向けて延びる略円筒形状の端子部と、前記包囲部によって包囲された状態で前記ハウジングの後壁から前記プリント基板に向けて延びる略板形状のリード部とを有しており、
    前記リード部には、前記包囲部とリード部との間の静電容量を変化させることにより該リード部のインピーダンスを前記端子部のインピーダンスに接近させるように調整するインピーダンス調整部を設けており、
    前記インピーダンス調整部は、平板形状に形成され且つ前記リード部における前記インピーダンス調整部以外の部分よりも幅広となるように形成されている同軸ケーブル用のコネクタ。
  2. 前記リード部は、前記端子部の延びる方向と略直交するように前記プリント基板側に向けて屈曲変形された直交部を有しており、前記インピーダンス調整部は、前記リード部の前記直交部に形成されている請求項1に記載の同軸ケーブル用のコネクタ。
  3. 前記直交部は、前記リード部における前記端子部との接続部位の直近位置で屈曲変形されている請求項2に記載の同軸ケーブル用のコネクタ。
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