JP4879071B2 - シールド電線の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、シールド電線を接続対象に機械的に固定するための接続構造に関し、とくに、細線同軸ケーブルを固定するために好適な接続構造に関する。

従来、一または複数の信号用導体の周囲にシールド導体を有するシールド電線が、高周波数の信号を伝送するために用いられている。シールド電線は、伝送路への電磁ノイズの侵入や、伝送路から漏洩する信号成分が周囲に及ぼす電磁障害を、抑制するために有効である。また、高周波数の信号をできるだけ減衰させずに伝送するために、同軸構造のシールド電線（同軸ケーブル）が用いられる。
同軸ケーブルは、可撓性を有するので取り扱いが容易であり、種々のものが多くの用途に用いられている。例えば、情報機器の内部には、高い周波数成分を含むデジタル信号を伝送するために極小径の同軸ケーブル（いわゆる細線同軸ケーブル）が用いられる。

ところで、シールド電線を用いる場合には、信号用導体およびシールド導体を接続対象にそれぞれ電気的に接続するだけでなく、シールド電線の端部を機械的に固定する必要がある。シールド電線の信号用導体およびシールド導体を電気的に接続するために、ねじ止め、半田付け、圧接、圧着などの手段が適宜選択される。また、シールド電線の端部を機械的に固定するためには、あらかじめシールド電線の絶縁外被の一部を除去してシールド導体を露出させておき、この露出部を固定金具によって接続対象のグランド電位部に押し付けることがしばしば行われる。このような手段によれば、シールド電線の端部を接続対象に機械的に固定するとともに、シールド電線のシールド導体をグランド電位部に接続することができる。

特許文献１は、並列配置された複数本のシールド電線をブロック状の固定金具を用いることによって機械的に固定するとともに各シールド電線のシールド導体をグランド電位部に接続する接続構造、を開示する。また、特許文献２は、シールド電線の信号用導体およびシールド導体をもっぱら圧接によって接続対象に電気的および機械的に接続する接続構造を、開示する。
実開平３−０３０３５７号公報 特開２００１−２２３０３９号公報

情報機器の内部では、回路モジュール間を小径の同軸ケーブルによって相互接続することが行われている。小径の同軸ケーブルは可撓性が大きいので、回路モジュールを高密度に配置しなければならない小型情報機器の筐体内においてレイアウトの自由度を確保するために好適である。とくに、同軸ケーブルは、中心導体がシールドされているので、従来用いられているＦＰＣなどに比べて、電磁障害の発生を抑制するためにも有利である。なかでも、細線同軸ケーブルは、可撓性に富むので、例えば携帯電話機やカメラの液晶表示部を支持するヒンジのような可動部分を介して高周波数の信号を伝送するために、不可欠である。

しかし、特許文献１に記載されている従来のシールド電線の接続構造は、図８に示すように、単一のブロック状の金具８６を用いてシールド電線を固定するものである。この接続構造を極小径のシールド電線に適用するためには、当該金具にシールド電線の外径φＤと同程度の深さｈ１および幅Ｗを有するＵ字溝を形成しなければならない。しかし、先に例示した携帯電話機のヒンジを介して配線される細線同軸ケーブルの外径（直径）は３００μｍ程度であるため、これに応じてブロック状の金具８６にＵ字溝を形成することは、困難である。したがって、特許文献１に記載されている接続構造を極小径のシールド電線に適用しようとすることは、現実的でない。
また、特許文献２に記載されている従来のシールド電線の接続構造は、信号用導体および／またはシールド用導体を接続するために、もっぱら圧接を用いるものである。しかし、上述した外径が３００μｍ程度の細線同軸ケーブルの信号用導体（中心導体）の直径は、７５μｍ程度にすぎない。このため、極小径のシールド電線を圧接によって接続しようとすると、電気的に安定な接続状態を得ることが困難であるだけでなくシールド電線を損傷してしまうおそれがある。したがって、特許文献２に記載されている接続構造を極小径のシールド電線に適用しようとすることも、現実的でない。
本発明は、このような事情をふまえ、極小径のシールド電線を機械的に固定するための接続構造、とくに並列配置された複数の細線同軸ケーブルを一括して固定するために好適な接続構造を提供しようとするものである。

本発明は、金属板からなる第１電線保持部材の互いに平行な２列の櫛歯と、前記２列の櫛歯に対向する第２電線保持部材とによってシールド電線を挟持して接続対象物に固定するシールド電線の接続構造であって、前記第１電線保持部材の２列の櫛歯の一方の櫛歯がシールド導体を直接に挟持し、他方の櫛歯が前記シールド導体を絶縁外被を介して挟持することを特徴とするものである。とくに、本発明において、前記第２電線保持部材を、金属板によって作成し、前記第１電線保持部材の櫛歯に対応する２列の櫛歯を有するものとすることが望ましい。

本発明に係るシールド電線の接続構造によれば、その外径に関係なくシールド電線を接続対象に接続することができる。とくに、シールド電線が、信号用導体の直径が７５μｍ以下の細線同軸ケーブルであっても、これを損傷することなく電気的および機械的に確実に接続することができる。また、本発明に係るシールド電線の接続構造によれば、並列配置された複数のシールド電線を、各シールド電線間のピッチを拡げることなく一括して固定することができる。

以下では、図面を参照しながら、本発明の望ましい実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明に係るシールド電線の固定構造を用いて構成された、電気コネクタの第１実施形態について説明する。
図１は、電気コネクタ１００の分解斜視図である。この電気コネクタ（以下では、単にコネクタともいう。）は、一列状に並列配置された複数のシールド電線の一端側に接続され、相手コネクタ（図示せず）との電気的接続を可能にするためのものである。以下では、５０本の同軸ケーブルを一括して固定するための構成を例示する。

コネクタ１００は、絶縁ハウジング１０１と、複数のコンタクト１０３と、グランド部材１０５、ホールド部材１０６およびシェル１０８を含んで構成される。
絶縁ハウジング１０１は、各コンタクト１０３、およびグランド部材１０５を保持するための部材であり、合成樹脂を成形することによって成形される。
コンタクト１０３は、それぞれが同軸ケーブルの中心導体Ｓに接続され、相手コネクタのコンタクト（図示せず）と接触して電気的接続をなすための部材である。コンタクト１０３は、適当な弾性および良好な電気伝導性を有する銅合金等の薄板を打抜き・折曲げ加工することによって形成され、絶縁ハウジング１０１に組み込まれる。コネクタ１００を低背化するためには、コンタクト１０３を絶縁ハウジング１０１にインサート成形することが望ましいが、コンタクト１０３を絶縁ハウジング１０１に圧入するようにしてもよい。

グランド部材１０５およびホールド部材１０６は、それぞれが櫛歯状の部分を有する一対の部材であり、互いに対向する櫛歯間に同軸ケーブルを挟持するとともに各同軸ケーブルのシールド導体Ｄどうしを電気的に接続する。グランド部材１０５およびホールド部材１０６は、いずれも金属板を打抜き・折曲げ加工することによって形成される。グランド部材１０５は、互いに平行な２列の櫛歯部を有するチャネル状（矩形断面を有する溝状）の部材であり、インサート成形などによって絶縁ハウジング１０１と一体にされる。また、ホールド部材１０６は、グランド部材１０５の各櫛歯間に同軸ケーブルＣが挿入された後にグランド部材１０５に装着され、グランド部材１０５と協働して各同軸ケーブルＣの端部をコネクタ１００に機械的に固定する。

シェル１０８は、グランド部材１０５およびホールド部材１０６によって同軸ケーブルＣをコネクタ１００に固定した後に、ハウジング１０１に装着される。シェル１０８は、金属製であり、ホールド部材１０６に接触することによって、ホールド部材１０６およびグランド部材１０５を介して各同軸ケーブルのシールド導体と電気的に接続される。したがって、コネクタ１００を配線板に実装する際に、シェル１０８の一部をグランド電位（基準電位）部に接続すれば、全ての同軸ケーブルのシールド導体がグランド電位に保たれる。

図２は、グランド部材１０５とホールド部材１０６が協働して同軸ケーブルＣを挟持することによって、同軸ケーブルＣがコネクタ１００に保持される様子を説明するための模式図である。図２（Ａ）はシールド電線Ｃがグランド部材１０５およびホールド部材１０６によって挟まれる前の状態を示し、図２（Ｂ）は同軸ケーブルＣがグランド部材１０５およびホールド部材１０６に挟まれて保持される直前の状態を示す。
グランド部材１０５の各櫛歯１０５ａの間には、図２に示すようにＵ字状の凹部を有する電線受容部１０５ｃが形成されている。電線受容部１０５ｃの開口側は直線状であり、底部は円弧状にされている。また、電線受容部１０５ｃの開口部には、シールド電線Ｃの挿入を容易にするための案内斜部が形成されている。同様に、ホールド部材１０６の互いに隣接する櫛歯１０６ａの間にも、Ｕ字状の凹部を有する電線受容部１０６ｃが形成されている。グランド部材１０５とホールド部材１０６とは、各櫛歯部が互いに対向するように組み合わされる。

図３は、図２（Ｂ）に示す状態を、同軸ケーブルＣの軸方向と直交する方向から見た模式図である。グランド部材１０５およびホールド部材１０６の櫛歯部は、図３に示すように、同軸ケーブルＣの軸方向に間隔Ｌだけ隔てて２列ずつ配置される。つまり、同軸ケーブルは、少なくともその２ヶ所がコネクタ１００に固定される。前記２ヶ所の櫛歯のうち、同軸ケーブルＣの先端部に近い側に位置する上下一対の櫛歯を１０５ａおよび１０６ａ、先端部から遠い側にある上下一対の櫛歯を１０５ｂおよび１０６ｂとする。

一対の櫛歯１０５ａおよび１０６ａによって挟まれる、同軸ケーブルＣの先端寄りの部分は、あらかじめ最外層の絶縁外被が除去されてシールド導体Ｄが露出する状態にされている。このため、同軸ケーブルＣのシールド導体Ｄは、前述したようにグランド部材１０５およびホールド部材１０６を介してシェル１０８に電気的に接続される。また、一対の櫛歯１０５ｂおよび１０６ｂによって挟まれる、同軸ケーブルＣの先端から遠い部分は、最外層の絶縁外被が除去されておらず、櫛歯１０５ａおよび１０６ａによって挟まれる部分よりも外径が大きい。この部分は、絶縁外被が弾性を有するために、櫛歯１０５ｂおよび１０６ｂによってシールド部Ｄよりも強く挟持される。
なお、グランド部材１０５に装着されるホールド部材１０６は、適当な弾性を有する金属板からなるので、自らの弾性によって装着状態を維持することができる。このため、ホールド部材１０６をグランド部材１０５に固定するためのねじ等の手段は、必ずしも必要とされない。また、図３は、ホールド部材１０６がグランド部材１０５を外側から覆うように装着された状態を示しているが、これとは逆に、ホールド部材１０６がグランド部材１０５の内側に入るようにしてもよい。

図４は、絶縁ハウジング１０１に埋め込まれるグランド部材１０５の断面形状について説明するための模式図である。コネクタ１００を低背化するために、絶縁ハウジング１０１はできる限り薄くされることが望まれる。その一方、グランド部材１０５と一体化された絶縁ハウジング１０１は、所要の機械的強度を備えていることが求められる。この相反する条件を満たすために、グランド部材１０５は、インサート成形などによって絶縁ハウジング１０１と一体にされて補強部材としての役割も担う。さらに、グランド部材１０５は、図４に示すような断面形状を有することが望ましい。すなわち、グランド部材１０５は単純なチャネル状ではなく、少なくとも一方の折曲部が外方に膨出されて二重にされた部分１０５ｅが形成されている。他方の折曲部を同様の形状にしてもよいが、通常は図４に示すように直角に折曲げられていれば足りる。なお、グランド部材１０５には、絶縁ハウジング１０１に埋め込まれる際の樹脂の流れを良好にするための孔１０５ｈが設けられている。

次に、同軸ケーブルＣをコネクタ１００に電気的に接続するとともに機械的に固定するための手順の概略を説明する。
（１） まず、コネクタ１００に接続される同軸ケーブルＣの先端を加工する。同軸ケーブルＣは、最先端部の絶縁外被、シールド導体Ｄおよび誘電体が所定長さにわたって除去されて中心導体Ｓが突出する状態にされ、これに続く部分も絶縁外被が所定長さにわたって除去されてシールド導体Ｄが露出する状態にされている必要がある。
（２） 次に、上記の同軸ケーブルＣを、絶縁ハウジング１０１と一体にされたグランド部材１０５の電線受容部１０５ｃに置かれる。電線受容部１０５ｃの幅は、同軸ケーブルＣのシールド導体露出部およびこれに続く部分の絶縁外被をそれぞれ櫛歯１０５ａおよび１０５ｂが両側から挟むことによって、同軸ケーブルＣがグランド部材１０５から脱落しないように挟持できるように決められることが望ましい。シールド電線の外径にもよるが、電線受容部１０５ｃの幅を、外被（片側）がもとの厚さの約１／２程度になるようにすることが適当である。電線受容部１０５ｃの幅をこのようにしておけば、複数の同軸ケーブルＣのそれぞれを所定の電線受容部１０５ｃに位置させておくことができる。

（３） 次に、各電線受容部１０５ｃに同軸ケーブルＣが挿入されたグランド部材１０５に、ホールド部材１０６を装着して押し下げる。これにより、複数の同軸ケーブルＣが一括してコネクタ１００に接続される。ここで、グランド部材１０５のＵ字状の電線受容部１０５ｃと、ホールド部材１０６のＵ字状の電線受容部１０６ｃとが閉じ合わされて、同軸ケーブルＣの外周を締め付ける。電線受容部１０５ｃおよび電線受容部１０６ｃの底部の形状は、上下から同軸ケーブルＣを挟んだときに、同軸ケーブルの保持される部分の外径よりもわずかに小さい円形になるようにされている。つまり、同軸ケーブルＣは、グランド部材１０５およびホールド部材１０６によって、全周が締め付けられる。このことは、一対の櫛歯１０５ａおよび櫛歯１０６ａのみならず、他の一対の櫛歯１０５ｂおよび櫛歯１０６ｂについても同様である。つまり、同軸ケーブルＣは、少なくとも軸方向の２カ所において絶縁ハウジング１０１に固定される。そして、同軸ケーブルＣのシールド導体Ｄは、一対の櫛歯１０５ａおよび１０６ａによって上下から挟まれ、グランド電位（基準電位）部に接続可能な状態にされるとともにハウジング１０１に機械的に保持される。

（４） 同軸ケーブルＣの中心導体Ｓは、接続対象であるコンタクトに半田付けされ、電気的に接続される。なお、中心導体Ｓを電気的に接続するために、その他の公知の手段を用いることができることはもちろんである。
（５） 最後に、ハウジング１０１に金属製のシェル１０８を装着すれば、コネクタ１００の組み立てが完了する。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る電気コネクタの第２実施形態について説明する。この電気コネクタ２００も、本発明に係るシールド電線の接続構造を用いるものである。なお、前述した第１実施形態と共通する点については、説明を省略する。

図５は、コネクタ２００の分解斜視図である。コネクタ２００は、絶縁ハウジング２０１と、複数のコンタクト２０３と、グランド部材２０５、ホールド部材２０６およびシェル２０８を含んで構成される。絶縁ハウジング２０１は、各コンタクト２０３、およびグランド部材２０５を保持するための部材であり、合成樹脂によって成形される。
コンタクト２０３は、それぞれが同軸ケーブルの中心導体（芯線）に電気的に接続され、相手コネクタのコンタクトと接触する部材である。

グランド部材２０５およびホールド部材２０６は、一対をなす部材である。グランド部材２０５の櫛歯間に挿入された同軸ケーブルＣは、グランド部材２０５の櫛歯部によって挟持されるとともに、グランド部材２０５とホールド部材２０６との協働によって上下から締め付けられる。グランド部材２０５は、第１実施形態におけるグランド部材１０５と同様に、金属板を加工することによって形成され、互いに平行な２列の櫛歯部を有する部材である。しかし、本実施形態におけるグランド部材２０５の断面形状は、金属板が二重にされた部分が一方の折曲部から外側に延ばされ、櫛歯部と直交する基部が形成されている点がグランド部材１０５と異なる。また、グランド部材２０５と一対をなすホールド部材２０６は、櫛歯部が設けられておらず、グランド部材２０５の各櫛歯が嵌入する複数の孔２０６ｈが形成されている点がホールド部材１０６と異なる。
シェル２０８は、グランド部材２０５およびホールド部材２０６によって同軸ケーブルＣをコネクタ２００に固定した後に、ハウジング２０１に装着される。シェル２０８は、ホールド部材２０６およびグランド部材２０５を介して各同軸ケーブルのシールド導体と電気的に接続される。

図６は、絶縁ハウジング２０１に埋め込まれるグランド部材２０５の断面形状について説明するための模式図である。グランド部材２０５は、インサート成形などによって絶縁ハウジング２０１と一体にされる。コネクタ２００を低背化するために、絶縁ハウジング２０１はできる限り薄くされる。一方、グランド部材２０５と一体化された絶縁ハウジングは、所要の機械的強度を備えていることが求められる。これらの相反する条件を満たすために、グランド部材２０５は、図４に示すような断面形状を有することが望ましい。すなわち、グランド部材２０５の形状は、両側が直角に折り曲げられた単純なチャネル状でなく、少なくとも一方の折曲部が外方に膨出されて金属板が二重にされた基部２０５ｅを有するものである。なお、２つの折曲部を同様の形状にしてもよいが、通常は図６に示すように一方は直角に折曲げられていれば足りる。前記基部２０５ｅには、絶縁ハウジング２０１を構成する樹脂の流れを良好にするための孔２０５ｈが設けられており、絶縁ハウジング２０１を構成する樹脂が入り込むようにされている。このようにすることによって、グランド部材２０５は、絶縁ハウジング２０１に強固に一体化される。

グランド部材２０５の電線受容部２０５ｃはＵ字状であるのに対し、ホールド部材２０６は板状である。このため、グランド部材２０５の櫛歯によって保持される同軸ケーブルＣは、グランド部材２０５とホールド部材２０６とによって形成される半円状の縁部に囲まれることになる。このことは、一対の櫛歯２０５ａのみならず、櫛歯２０５ｂにおいても同様である。

ホールド部材２０６は、櫛歯部を有しておらず、ほとんど平面によって構成されるため、ホールド部材１０６よりも作成が容易である。また、櫛歯部を有しないホールド部材２０６を用いることにより、コネクタ２００は、コネクタ１００よりも容易に低背化される。

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係るシールド電線の固定構造の第３実施形態について説明する。このシールド電線の固定構造は、第１実施形態および第２実施形態において例示したシールド電線の固定構造の変形例であり、より低背に構成するために好適なものである。

図７は、シールド電線の固定構造の第３実施形態を構成する要部の分解斜視図である。このシールド電線固定構成においては、一対をなすグランド部材３０５およびホールド部材３０６が、いずれもＬ字状断面を有する金属板によって構成される。底面から直角に折り曲げられた垂直部分には、電線収容部３０５ｃ，３０６ｃを有する櫛歯部が形成されている。この電線収容部３０５ｃ，３０６ｃは、いずれも半円状の凹部であり、グランド部材３０５とホールド部材３０６とが互いに突き合わされたときに円形の電線保持部を構成するようにされている。
下側に位置するグランド部材３０５の電線収容部３０５ｃに同軸ケーブルＣが挿入された後に、ホールド部材３０６が装着される。そして、同軸ケーブルＣがグランド部材３０５およびホールド部材３０６によって挟まれた後に、両部材の間に接着性の樹脂を充填する。すなわち、グランド部材３０５を電気コネクタの絶縁ハウジングにあらかじめ埋め込んでおく代わりに、両部材によって同軸ケーブルＣを挟持した後に樹脂によって一体化する。この構成は、同軸ケーブルＣの外径が比較的大きい場合に好適である。なお、グランド部材３０５は、あらかじめ絶縁ハウジングに埋め込まれても良く、ホールド部材３０６との間に同軸ケーブルＣを挟持した後に絶縁ハウジングにとりつけられても良い。

＜その他の変形例＞
互いに隣接する櫛歯によって形成される、Ｕ字状凹部を有する電線収容部に、シールド電線を確実に保持するための矢じり状の「かえし（barb）」を設けてもよい。また、グランド部材を絶縁ハウジングに固定するための手段として、ねじや接着剤等の公知の手段を用いることができることはもちろんである。

本発明の第１実施形態の基本構成を示す分解斜視図である。 グランド部材およびホールド部材が協働して同軸ケーブルを挟持する様子を説明するための模式図である。 図２（Ｂ）に示す状態を、同軸ケーブルＣの側面から表した模式図である。 本発明の第１実施形態におけるグランド部材の断面形状を示す模式図である。 本発明の第２実施形態の基本構成を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態におけるグランド部材の断面形状を示す模式図である。 本発明の第３の変形例の基本構成を示す分解斜視図である。 従来のシールド電線の固定構造の一例を示す図である。

符号の説明

１００，２００ 電気コネクタ
１０１，２０１ 絶縁ハウジング
１０５，２０５，３０５ グランド部材（第１電線保持部材）
１０６，２０６，３０６ ホールド部材（第２電線保持部材）
１０８，２０８ シェル
Ｃ 同軸ケーブル

Claims (4)

1. 金属板からなる第１電線保持部材の互いに平行な２列の櫛歯と、前記２列の櫛歯に対向する第２電線保持部材とによってシールド電線を挟持して接続対象物に固定するシールド電線の接続構造であって、
   前記第１電線保持部材の２列の櫛歯の一方の櫛歯がシールド導体を直接に挟持し、他方の櫛歯が前記シールド導体を絶縁外被を介して挟持することを特徴とするシールド電線の接続構造。
2. 前記第２電線保持部材が、金属板からなり、前記第１電線保持部材の櫛歯に対応する２列の櫛歯を有することを特徴とする請求項１記載のシールド電線の接続構造。
3. 前記シールド電線が、同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシールド電線の接続構造。
4. 前記同軸ケーブルの中心導体直径が７５μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のシールド電線の接続構造。

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