JP4836740B2 - 電気コネクタ及びその組立体、並びに電気コネクタの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタどうしを嵌合させてシールド線に接続したグランド部材を接地するように構成された電気コネクタ及びその組立体、並びに電気コネクタの組立方法に関する。

一般に、種々の電気機器において、電気コネクタを用いて信号線及びシールド線を印刷配線基板側に接続させることが広く行われている。例えば、下記の特許文献１においては、同軸ケーブルの信号線（中心導体）及びシールド線（外部導体）が、プラグコネクタ等からなる第１のコネクタ側に接続されているとともに、印刷配線基板上にリセプタクルコネクタ等からなる第２のコネクタが接続・固定されており、上述した第１のコネクタ（プラグコネクタ）が第２のコネクタ（リセプタクルコネクタ）に対して上方側から嵌合されることによって、同軸ケーブルの信号線（中心導体）及びシールド線（外部導体）が印刷配線基板側の導電路に対して電気的に接続されるようになっている。

このように用いられる電気コネクタには、電磁波障害（ＥＭＩ）や静電気（ＥＳＤ）に対するシールド機能を有するグランド回路が形成されている。すなわち、上述した同軸ケーブルのシールド線（外部導体）には、グランド部材（グランドプレート）が半田接続されているとともに、そのグランド部材の表面に、前記第１のコネクタ（プラグコネクタ）を覆う導電性シェルの板バネ状接続片が圧接されている。さらに、その第１のコネクタ（プラグコネクタ）の導電性シェルには、第２のコネクタ（リセプタクルコネクタ）側の導電性シェルの一部が接触されており、当該第２のコネクタ（リセプタクルコネクタ）側の導電性シェルが、印刷配線基板上に形成されたグランド導電路（グランドパターン）に半田接続されることによってグランド回路が構成されている。

しかしながら、このような構造を備えた従来の電気コネクタでは、上述したグランド回路、すなわち、同軸ケーブルのシールド線（外部導体）から印刷配線基板のグランド導電路（グランドパターン）に至るまでの回路中に、多くの接続部が介在した状態となっている。例えば、上に説明した従来例におけるグランド回路では、
１）同軸ケーブル１のシールド線（外部導体）と、グランド部材（グランドバー）との間
２）グランド部材と、プラグコネクタの導電性シェルとの間
３）プラグコネクタの導電性シェルと、リセプタクルコネクタの導電性シェルとの間
４）リセプタクルコネクタの導電性シェルと、印刷配線基板のグランド導電路（グランドパターン）の間
において、計４箇所の接続部が介在している。そして、そのような接続部の数が多ければ多いほど、グランド回路の抵抗値が増大する傾向となって電磁波障害（ＥＭＩ）や静電気（ＥＳＤ）に対するシールド機能が低下することとなる。

また、上述した従来構造の電気コネクタでは、グランド部材（グランドバー）を保持するにあたって、グランド部材における長手方向の両端部分を固定する構造が採用されているが、そのようなグランド部材の保持構造において、ケーブル芯数が増大する等の理由によりグランド部材が長尺状化してくると、その分、グランド部材の保持力が低下してしまい、ケーブルが引っ張られた場合などにグランド部材が変形したりケーブルの脱落を生じてしまうおそれがある。

特開２００４−２５９６７２号公報

そこで本発明は、簡易な構成で、シールド機能を向上させるとともに、グランド部材の保持性を高めることができるようにした電気コネクタ及びその組立体、並びに電気コネクタの組立方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、多極配列された同軸ケーブルを構成する信号線及びシールド線が接続される第１のコネクタ、並びに配線基板側に半田接合されるホールドダウンを介して実装される第２のコネクタのそれぞれが、絶縁ハウジングを導電性シェルで覆うように構成されたものであって、それら第１及び第２のコネクタどうしが嵌合されたときに、前記シールド線に接続されたグランド部材が、前記導電性シェルに設けられた前記ホールドダウンを介して前記配線基板側のグランド導電路に接続される構成になされた電気コネクタにおいて、前記グランド部材は、前記シールド線に接続される水平延在部と、その水平延在部の後端側から略直角に折曲して延在する垂直延在部とを一体に有し、前記第２コネクタの導電性シェルには、当該第２コネクタの導電性シェルと前記グランド部材の垂直延在部とを直接的に接続可能とする接点部が設けられ、その第２コネクタの導電性シェルに設けられた接点部及び前記ホールドダウンが、前記多極配列の方向に沿って複数箇所に設けられたものであって、前記第１及び第２のコネクタの嵌合方向に並列された一組の接点部とホールドダウンが前記多極配列の方向に沿って複数組にわたって設けられている。

このような構成を有する本発明によれば、シールド線に接続されたグランド部材が、第１のコネクタの導電性シェルを介在することなく第２コネクタの導電性シェルに対して直接的に接続され、グランド回路中における接続箇所の数が低減されることとなる。そして、その分、グランド回路の抵抗値が低減され、それによってシールド機能の向上が図られるようになっている。

また、本発明では、前記グランド部材が、前記信号線を含む信号回路を前記第１のコネクタにおける一面側から覆うように形成されている。

このような構成を有する本発明によれば、信号線を含む信号回路に対するグランド部材の遮蔽作用が第１のコネクタの一面側から行われ、それによって信号回路に対するシールド機能が向上される。

また、本発明では、前記グランド部材，第１コネクタ及び第２コネクタの導電性シェルが、前記信号線を含む信号回路を覆うように延在している。

このような構成を有する本発明によれば、信号線を含む信号回路に対する遮蔽作用が、グランド部材，第１コネクタ及び第２コネクタの導電性シェルにより行われることとなるため、信号回路に対するシールド機能がさらに向上されるようになっている。

また、本発明では、前記グランド部材が前記第１のコネクタの絶縁ハウジングに対してインサート成形により埋設され又は圧入されている。

このような構成を有する本発明によれば、グランド部材に対する保持強度が向上されることとなり、例えばケーブル芯数の増大によりグランド部材が長尺状化された場合であっても、グランド部材の変形やケーブルの脱落を回避されるようになっている。

以上述べたように本発明は、第１のコネクタ側のシールド線に接続するグランド部材及び第２のコネクタの導電性シェルに、当該両部材どうしを直接的に接続可能とする接点部を設けたことによって、シールド線に接続したグランド部材を第１のコネクタの導電性シェルを介在することなく第２コネクタの導電性シェルに対して直接的に接続し、グランド回路中における接続箇所の数を低減させることによってグランド回路の抵抗値を低減し、シールド機能の向上を図るように構成したものであるから、簡易な構成で、シールド機能を向上させることができ、電気コネクタの信頼性を低廉かつ大幅に高めることができる。

このとき、信号線を含む信号回路を、グランド部材，第１コネクタ及び第２コネクタの導電性シェルにより覆うことにより信号回路に対するシールド機能をさらに向上させる構成としておけば、上述した効果をさらに高めることができる。

さらに、第１のコネクタの絶縁ハウジングに対してグランド部材をインサート成形により埋設し又は圧入することにより、グランド部材に対する保持強度を向上させてグランド部材の変形やケーブルの脱落を回避させるようにすれば、上述した効果に加えて電気コネクタの接続強度を向上させることができる。

以下、複数本の同軸ケーブルを印刷配線基板側に接続する電気コネクタに本発明を適用した場合の実施形態に関する説明を図面に基づいて詳細に行う。

まず、図１及び図２に示された電気コネクタの組立体は、同軸ケーブルＳＣの端末部分が連結されたプラグコネクタ（第１のコネクタ）１と、印刷配線基板ＳＢ上に実装されたリセプタクルコネクタ（第２のコネクタ）２とからなる垂直嵌合型コネクタを構成するものであって、リセプタクルコネクタ２の直上に配置されたプラグコネクタ１が、印刷配線基板ＳＢと略直交する図１の下方側に下降されることによって、前記リセプタクルコネクタ２の嵌合部に対してプラグコネクタ１の嵌合部が差し込まれて、それらの両コネクタ１，２どうしの嵌合が行われるようになっている。以下、プラグコネクタ１を差し込む方向を下方向とし、それとは反対の抜き出す方向を上方向とする。

これらのプラグコネクタ（第１のコネクタ）１及びリセプタクルコネクタ（第２のコネクタ）２は、図３ないし図９にも示されているように、細長板状をなす絶縁ハウジング１１，２１をそれぞれ備えているとともに、それらの絶縁ハウジング１１，２１の長手方向に沿って複数体の導電端子（コンタクト）１２，２２が適宜のピッチ間隔で多極配列されている。また、前記プラグコネクタ１の絶縁ハウジング１１の外表面のほぼ全面が金属製の導電性シェル１３により覆われているとともに、リセプタクルコネクタ２の外周側部分が金属製の導電性シェル２３により覆われた構成になされている。

また、前記プラグコネクタ１の長手側端縁部の一方側には、多極状に並列するように配列された複数本の同軸ケーブルＳＣの端末部分が連結されている。以下、この同軸ケーブルＳＣの端末部分が連結される側の端縁部を後端縁部と呼び、それと反対側の他端縁部を前端縁部と呼ぶこととし、さらに、それらプラグコネクタ１の後端縁部及び前端縁部に対応するリセプタクルコネクタ２の各端縁部についても同様に後端縁部及び前端縁部と呼ぶこととする。

上述した同軸ケーブルＳＣの端末部分には、被覆材が皮剥きされることによってケーブル中心導体（信号線）ＳＣａ及びケーブル外部導体（シールド線）ＳＣｂが露出されており、当該同軸ケーブルＳＣの中心軸線に沿うようにして配置されたケーブル中心導体ＳＣａが、上述した前記プラグコネクタ１の各導電端子（コンタクト）１２のそれぞれに対して一括して半田接続されている。また、そのケーブル中心導体ＳＣａの外周側を取り囲むように配置されたケーブル外部導体ＳＣｂは、上下一対配置された上部グランドバー（グランド部材）１４と下部グランドバー（グランド部材）１５との間において上下に挟持され、半田付けやカシメや圧接等により接続されている。

一方、前記プラグコネクタ（第１のコネクタ）１の導電性シェル１３は、絶縁ハウジング１１を図１の上方側から覆うように構成されていて、特に図５に示されているように、上述した同軸ケーブルＳＣ及び両グランドバー（グランド部材）１４，１５が半田接続された状態としてから、上記絶縁ハウジング１１の上方側から導電性シェル１３が嵌合されようにして取り付けられることによって、前記絶縁ハウジング１１の上面側から前端側にかけての部位及び長手方向両端部が導電性シェル１３によってほぼ完全に覆われるようになっている。

このような導電性シェル１３の上面側後端縁部には、押圧突起部１３ａが下方向に向かって突出するように形成されており、その押圧突起部１３ａが、上述した同軸ケーブルＳＣの絶縁被膜に対して上方側から圧接されるようになっている。さらに、その導電性シェル１３の後端縁部の上面側部分には、上記押圧突起部１３ａの近傍に、板バネ状をなすように下方側に向かって切り起こされたグランド接続片１３ｂが、多極配列方向である長手方向に沿って複数箇所に設けられている。それらの各グランド接続片１３ｂは、上述したように導電性シェル１３の取り付けが行われたときに上部グランドバー（グランド部材）１４の上面側に圧接されるように配置されている。

このとき、上述した上部グランドバー（グランド部材）１４は、特に図３に示されているように、多極配列方向に沿って長尺状に延在する細長の帯板状部材から形成されたものであって、上述した同軸ケーブルＳＣのケーブル外部導体（シールド線）ＳＣｂの上面側に載置された後に、長尺状の半田材を用いて一括接続される。

これに対して、下部グランドバー（グランド部材）１５は、同軸ケーブルＳＣのケーブル外部導体（シールド線）ＳＣｂにおける下面側に接触するように配置されている。この下部グランドバー１５は、上述した上部グランドバー（グランド部材）１４と同様に、多極配列方向に沿って長尺状に延在する板状部材からなるものであるが、次のように横断面略Ｌ字状に折り曲げられた状態で前記絶縁ハウジング１１に対して例えばインサート成形等により埋設されている。

すなわち、前記下部グランドバー（グランド部材）１５は、特に図８に示された横断面形状において、上述した同軸ケーブルＳＣのケーブル外部導体（シールド線）ＳＣｂの下面側に接触する水平延在部１５ａと、その水平延在部１５ａの後端側（図示左端側）から下方に向かって略直角に折曲された垂直延在部１５ｂとを有しており、この垂直延在部１５ｂが、前記ケーブル中心導体（信号線）ＳＣａと導電端子１２とが接続されて形成される信号回路を後方の一面側から覆っている。そして、その垂直延在部１５ｂの延在方向（上下方向）における途中部分には、リセプタクルコネクタ２の導電性シェル２３の一部に接触する接点凹部１５ｃが形成されている。

一方、上述した第２のコネクタとしてのリセプタクルコネクタ２に設けられた導電性シェル２３は、絶縁ハウジング２１の外周を取り囲むように配置されており、特に図１に示されているように、当該導電性シェル２３の長手方向両端部分には、外方側に向かって突出するように折り曲げ形成されたホールドダウン２３ａがそれぞれ設けられている。また、その導電性シェル２３の後端縁部には、長手方向（多極配列方向）に沿って適宜の間隔をなして複数のホールドダウン２３ｂが後方側に突出するように形成されているとともに、さらにその導電性シェル２３の前端縁部における長手方向両端部分には、１つずつホールドダウン２３ｂが前方側に突出するように形成されている。そして、これらの各ホールドダウン２３ａ，２３ｂが、前記印刷配線基板ＳＢ上のグランド導電路（図示省略）に対して半田接合され、それによって後述するグランド回路の電気的な接続が行われるとともに、リセプタクルコネクタ２全体の固定が行われるようになっている。

また、上述した導電性シェル２３の後端側（図示左端側）の立壁部には、板バネ状をなすようにして後方側（図示左方側）に向かって切り起こされたグランド接続片２３ｃが、長手方向（多極配列方向）に沿って複数箇所に設けられている。そして、それらの各グランド接続片２３ｃが後方側に向かって最も突出した横断面略「へ」の字状部分に接点凸部２３ｄが設けられている。この導電性シェル２３の接点凸部２３ｄは、前述した下部グランドバー（グランド部材）１５の垂直延在部１５ｂに設けられた接点凹部１５ｃに対面可能となるように配置されており、プラグコネクタ１がリセプタクルコネクタ２に嵌合されたときに、プラグコネクタ１側に取り付けられている下部グランドバー（グランド部材）１５の接点凹部１５ｃが、上述したリセプタクルコネクタ２の導電性シェル２３側の接点凸部２３ｄに圧接され、それによってグランド回路が構成されるようになっている。

また、プラグコネクタ１がリセプタクルコネクタ２に嵌合されたときに、プラグコネクタ1に設けられた導電性シェル１３の長手方向両端部分と、リセプタクルコネクタ２に設けられた導電性シェル２３の長手方向両端部分とが接触され、それによってもグランド回路が構成されるようになっている。

さらに、上述したようにプラグコネクタ１がリセプタクルコネクタ２に嵌合されたときには、リセプタクルコネクタ２の各導電端子（コンタクト）２２に設けられた後端側接点凸部２２ａに対して、プラグコネクタ１の各導電端子（コンタクト）１２に設けられた中央側接点凹部１２ａが圧接され、それにより信号回路が構成されるようになっている。

さらにまた、上記リセプタクルコネクタ２に設けられた各導電端子（コンタクト）２２の前端縁側部分には、絶縁ハウジング２１の前端縁部から前方に向かって突出する基板接続部２２ｂがそれぞれ形成されており、それらの各基板接続部２２ｂが前記印刷配線基板ＳＢ上の信号導電路（図示省略）に対して半田接合されることにより電気的な接続が行われて信号回路が構成されるようになっている。

このような構成を有する本実施形態にかかる電気コネクタによれば、第１のコネクタとしてのプラグコネクタ１が第２のコネクタとしてのリセプタクルコネクタ２に嵌合されたときに、リセプタクルコネクタ２の導電性シェル２３に設けられた接点凸部２３ｄが、プラグコネクタ１側に取り付けられた下部グランドバー（グランド部材）１５の接点凹部１５ｃに圧接されてグランド回路が構成されるようになっていることから、同軸ケーブルＳＣのケーブル外部導体（シールド線）ＳＣｂに接続された下部グランドバー１５が、プラグコネクタ１の導電性シェル１３を介在することなく、リセプタクルコネクタ２の導電性シェル２３に対して直接的に接続されることとなる。その結果、グランド回路中における接続箇所の数が低減され、その分、グランド回路の抵抗値が低減されてシールド機能の向上が図られるようになっている。

また、本実施形態では、下部グランドバー（グランド部材）１５，プラグコネクタ１の導電性シェル１３及びリセプタクルコネクタ２の導電性シェル２３が、リセプタクルコネクタ２側の導電端子（コンタクト）２２及びプラグコネクタ１側の導電端子（コンタクト）１２を含む信号回路を前方側，後方側，長手方向両端側及び上方側から覆うように延在しているため、信号回路に対するシールド機能がさらに向上されるようになっている。

さらに、本実施形態では、下部グランドバー（グランド部材）１５がプラグコネクタ１の絶縁ハウジング１１に対してインサート成形により埋設されていることから、下部グランドバー１５を含むグランド部材に対する保持強度が向上されることとなり、例えばケーブル芯数の増大によりグランド部材が長尺状化された場合であっても、グランド部材の変形やケーブルの脱落を回避されるようになっている。

また、上述した実施形態と同一の構成物に対して同一の符号を付与した図１０及び図１１に示されている第２の実施形態では、下部グランドバー（グランド部材）１５’が、プラグコネクタ１の絶縁ハウジング１１に対して圧入されている。そして、その下部グランドバー１５’に対して、同軸ケーブルＳＣのケーブル外部導体（シールド線）ＳＣｂが圧入前又は圧入後のいずれかにおいて半田付け等により接続されるようになっている。このような第２の実施形態によっても上述した実施形態と同様な作用・効果が奏される。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、垂直嵌合型の電気コネクタに本発明を適用したものであるが、水平嵌合型の電気コネクタに対しても同様に適用することができる。

さらにまた本発明は、上述した各実施形態のような同軸ケーブル用コネクタに限定されることはなく、同軸ケーブルと絶縁ケーブルとが複数混合したタイプの電気コネクタや、フレキシブル配線基板等が連結される電気コネクタ等についても同様に適用することが可能である。

以上のように本発明は、各種電気機器に使用される多種多様な電気コネクタに対して広く適用することが可能である。

本発明の一実施形態にかかるプラグコネクタとリセプタクルコネクタとを嵌合する前の状態を表した外観斜視説明図である。 図１に示されたプラグコネクタとリセプタクルコネクタとを嵌合した状態を表した外観斜視説明図である。 図１に示されたプラグコネクタに関して、下部グランド部材をインサート成形した絶縁ハウジングに対して同軸ケーブル及び上部グランド部材を搭載する前の状態を表した分解斜視説明図である。 図１に示されたプラグコネクタに関して、下部グランド部材をインサート成形した絶縁ハウジングに対して同軸ケーブル及び上部グランド部材を搭載して半田接続した状態を表した分解斜視説明図である。 図４に示された状態のプラグコネクタに対して導電性シェルを嵌合する前の状態を表した分解斜視説明図である。 図４に示された状態のプラグコネクタに対して導電性シェルを嵌合して組立てを完了した状態のプラグコネクタの状態を表した外観斜視説明図である。 図１に示されたリセプタクルコネクタを前端側から見たときの構造を表した外観斜視説明図である。 プラグコネクタとリセプタクルコネクタとを嵌合する前の状態における図２中のＡ−Ａ線に対応した横断面説明図である。 プラグコネクタとリセプタクルコネクタとを嵌合した後の状態における図２中のＡ−Ａ線に沿った横断面説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるプラグコネクタに関して、絶縁ハウジングに下部グランド部材を圧入した状態を表した外観斜視説明図である。 図９に示されたプラグコネクタをリセプタクルコネクタに嵌合した後の状態における横断面説明図である。

符号の説明

ＳＢ 印刷配線基板
１ プラグコネクタ（第１のコネクタ）
２ リセプタクルコネクタ（第２のコネクタ）
ＳＣ 同軸ケーブル
ＳＣａ ケーブル中心導体（信号線）
ＳＣｂ ケーブル外部導体（シールド線）
１１，２１ 絶縁ハウジング
１２，２２ 導電端子（コンタクト）
１２ａ 中央側接点凹部
２２ａ 後端側接点凸部
２２ｂ 基板接続部
１３，２３ 導電性シェル
２３ａ，２３ｂ ホールドダウン
２３ｃ グランド接続片
２３ｄ 接点凸部
１３ａ 押圧突起部
１３ｂ グランド接続片
１４ 上部グランドバー（グランド部材）
１５ 下部グランドバー（グランド部材）
１５ａ 水平延在部
１５ｂ 垂直延在部
１５ｃ 接点凹部
１５’ 下部グランドバー

Claims (7)

1. 多極配列された同軸ケーブルを構成する信号線及びシールド線が接続される第１のコネクタ、並びに配線基板側に半田接合されるホールドダウンを介して実装される第２のコネクタのそれぞれが、絶縁ハウジングを導電性シェルで覆うように構成されたものであって、
   それら第１及び第２のコネクタどうしが嵌合されたときに、前記シールド線に接続されたグランド部材が、前記導電性シェルに設けられた前記ホールドダウンを介して前記配線基板側のグランド導電路に接続される構成になされた電気コネクタにおいて、
   前記グランド部材は、前記シールド線に接続される水平延在部と、その水平延在部の後端側から略直角に折曲して延在する垂直延在部とを一体に有し、
   前記第２コネクタの導電性シェルには、当該第２コネクタの導電性シェルと前記グランド部材の垂直延在部とを直接的に接続可能とする接点部が設けられ、
   その第２コネクタの導電性シェルに設けられた接点部、及び前記ホールドダウンが、前記多極配列の方向に沿って複数箇所に設けられたものであって、
   前記第１及び第２のコネクタの嵌合方向に並列された一組の接点部とホールドダウンが、前記多極配列の方向に沿って複数組にわたって設けられていることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記グランド部材，第１コネクタ及び第２コネクタの導電性シェルが、前記第１及び第２のコネクタどうしが嵌合されたときに、前記信号線を含む信号回路を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
3. 前記第１及び第２のコネクタが、前記配線基板の平面に対して略直交する方向に嵌合される垂直嵌合型コネクタとして構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
4. 前記グランド部材は、前記第１のコネクタの絶縁ハウジングにインサート成形により埋設されていることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
5. 前記グランド部材は、前記第１のコネクタの絶縁ハウジングに対して圧入されていることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の第１のコネクタと、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の第２のコネクタと、から構成されていることを特徴とする電気コネクタの組立体。
7. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の第１のコネクタと、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の第２のコネクタとを、互いに嵌合して接続させるようにしたことを特徴とする電気コネクタの組立方法。

Images