JP4917784B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明はコネクタに係り、特にケーブルの端に設けてあるケーブル側コネクタに関する。
ケーブル側コネクタは、電子機器のプリント基板の端に実装してある基板側コネクタに接続されて使用される。
現在、ケーブル側コネクタにおいては、部品点数を減らすこと及び製造工程を減らすこと、更には、狭いピッチ化に対応できることが求められている。
図1は従来のケーブル側コネクタ10を基板側コネクタ40と対応させて示す。ケーブル側コネクタ10はケーブル11の端に接続されて設けてあり、電子機器のプリント基板41の端に実装してある基板側コネクタ40に接続されて使用される。
ケーブル側コネクタ10は、コネクタモジュール12がシールドカバー組立体30内に設けてある構成である。
図2に示すように、コネクタモジュール12は、コンタクト組立体13にプリント基板20が取り付けられている構成である。
コンタクト組立体13は、図3に示すように、モールド部品14に、その裏側から、対をなす信号コンタクト15−1、15−2と板状のグランドコンタクト16とが圧入されている構成である。モールド部品14のうち、前側に突き出ている板状部14aに、信号コンタクト15−1、15−2とグランドコンタクト16とが並んでいる。この部分が差込部18であり、基板側コネクタ40に差し込まれる。モールド部品14の後ろ側に、端子部15−1a、15−2a、16aが突き出て並んでいる。
プリント基板20は、上面と下面とに、信号パターン21とグランドパターン22とが形成されている構成である。信号パターン21は複数本が平行に配されている。残りの部分がグランドパターン22である。
プリント基板20は、その前側端を、モールド部品14の溝部14bに嵌合させて、且つ、信号パターン21の端を端子部15−1a、15−2aと半田付けされて、且つグランドパター21の端を端子部16aと半田付けされている。
特開2003−059593号公報
上記のケーブル側コネクタ10には、コンタクト組立体13と、プリント基板20と、シールドカバー組立体30とが必要であり、部品点数が多かった。
コンタクト組立体13を製造するには、多数本の信号コンタクト15−1、15−2及びグランドコンタクト16をモールド部品14に圧入させる工程が必要であり、製造がしにくいという問題があった。
コンタクトのピッチはモールド部品14の信号コンタクト及びグランドコンタクト用の貫通孔及び溝の成形精度で決定される。しかし、貫通孔及び溝のピッチを狭くするとモールド部品14の機械的強度が弱くなってしまい、コンタクトの圧入時にクラックが発生する虞れもあり、狭いピッチ化に対応するには不向きであった。
また、グランドコンタクト16はプレス切断面が接触面となり、挿抜寿命が短くなるという問題もあった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、上記課題を解決したコネクタを提供することを目的とする。
そこで、本発明は、シールドカバー内にコネクタモジュールが収容してある構成であり、先端側に相手側のコネクタに差し込まれる差し込み部であって信号コンタクトとグランドコンタクトとが並んだ構成の差し込み部を有し、後端からケーブルが延びているコネクタにおいて、
該コネクタモジュールは、プリント基板と信号コンタクトとグランドコンタクトとよりなる構成であり、
該プリント基板は、表面と裏面とに信号パターンとグランドパターンとを有し、該信号パターンは一端に信号コンタクト用パッドを有し、該グランドパターンは一端にグランドコンタクト用パッドを有し、内部にベタの内層を有し、且つ、表面のグランドパターンと裏面のグランドパターンと前記内層とを電気的に接続する第1のビア、及び表面のグランドコンタクト用パッドと裏面のグランドコンタクト用パッドとを電気的に接続する第2のビアを有する構成であり、
前記信号コンタクトは、前記信号コンタクト用パッドに対応する形状であり、前記信号コンタクト用パッドに固定してあり、
前記グランドコンタクトは、前記グランドコンタクト用パッドに対応する形状であり、前記グランドコンタクト用パッドに固定してあり、
前記差し込み部が、前記プリント基板の端に形成してあり、
前記グランドコンタクトは、前記信号コンタクトよりも厚く、
前記表面の各信号コンタクトは、前記シールドカバーと、前記表面のグランドコンタクトと、前記第2のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となり、
前記裏面の各信号コンタクトは、前記シールドカバーと、前記裏面のグランドコンタクトと、前記第2のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となり、
前記表面の各信号パターンは、前記シールドカバーと、前記表面のグランドパターンと、前記第1のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となり、
前記裏面の各信号パターンは、前記シールドカバーと、前記裏面のグランドパターンと、前記第1のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となる構成としたことを特徴とする。
本発明によれば、シールドカバー内にコネクタモジュールを有する構成であり、コネクタモジュールが、プリント基板と信号コンタクトとグランドコンタクトとよりなる構成であるため、従来に比較して、部品点数が少なくなり、製造がし易い。また、差し込み部が、プリント基板の端に形成してある構成であるため、差し込み部のインピーダンスの整合がし易く、良好な高速伝送特性を有する。
次に本発明の実施の形態について説明する。
図4は本発明の実施例1になるケーブル側コネクタ50を基板側コネクタ40と対応させて示す。ケーブル側コネクタ50はケーブル11の端に接続されて設けてあり、Y1側からケーブル11が延びており、電子機器のプリント基板41の端に実装してある基板側コネクタ40に接続されて使用される。ケーブル11は内部に複数のペア線及びドレイン線が組み込んである構造である。
X1−X2、Y1−Y2、Z1−Z2は夫々ケーブル側コネクタ50の幅方向、長手方向、高さ方向である。Y1は後方、Y2は前方(接続の際に挿入する方向)である。
ケーブル側コネクタ50は、コネクタモジュール51が金属製のシールドカバー組立体100内に組み込んである構成である。シールドカバー組立体100の先端側(Y2側)の開口101には板状の差し込み部54が突き出ている。
[コネクタモジュール51の構造]
コネクタモジュール51は、図5に示すように、プリント基板モジュール52に樹脂部53がフランジ状にアウトサート成形されている構成であり、図2に示すコネクタモジュール12と同じサイズである。樹脂部53よりY2側が、差し込み部54である。図5では、分かり易くするために、樹脂部53は透明な状態で示す。なお、樹脂部53はポッティングによって形成することも可能である。
[プリント基板モジュール52の構造]
図6はプリント基板モジュール52を示す。プリント基板モジュール52は、図7及び図8に示すように、プリント基板60に、信号コンタクト80,90とグランドコンタクト85,95とが固定してある構成である。
プリント基板60は、図9(A),(B)に示すように、四層基板であり、上面61に、信号パターン62とグランドパターン63とが形成されており、下面65に、同じく信号パターン66とグランドパターン67とが形成されており、且つ、内部に、二つのベタのグランド内層70、71を有し、且つ、多数のビア75−1〜75−8を有する構成である。
信号パターン62及び信号パターン66は、共に、Y方向に延在してX方向に平行に並んでいる。信号パターン62と信号パターン66とは、Z方向上対応する位置に位置している。
図9(A)に示すように、グランドパターン63は隣接する信号パターン62の間をY方向に延在しており、X方向に平行に並んでおり、Y1端が帯状部64aでつながっており、Y2端が帯状部64bでつながっている。見方を変えれば、グランドパターン63は、Y方向に長い矩形状のパターンがX方向に並んでいる形状である。グランドパターン63は個々の信号パターン62を囲んでいる。
図9(B)に示すように、グランドパターン67は隣接する信号パターン62の間をY方向に延在しており、X方向に平行に並んでおり、Y1端が帯状部68aでつながっており、Y2端が帯状部68bでつながっている。見方を変えれば、グランドパターン67は、Y方向に長い矩形状のパターンがX方向に並んでいる形状である。グランドパターン67は個々の信号パターン62を囲んでいる。
グランドパターン63とグランドパターン67とはZ方向上対応する位置にある。
ビア75−1〜75−8は、Y方向にピッチQで並んでおり、グランドパターン63とグランドパターン67との間に存在しており、Z1端がグランドパターン63と接続してあり、Z2端がグランドパターン67と接続してあり、途中の個所でグランド内層70、71と接続してある。ピッチQの値は所定の周波数までの信号に対してシールド効果を有するように定めてある。
信号パターン62及び信号パターン66は、夫々、Y2端側に信号コンタクト用パッド62a,66aを有し、Y2端側に信号ワイヤ用パッド62b,66bを有する。信号コンタクト用パッド62a,66aはZ方向上対応する位置にある。
グランドパターン63及びグランドパターン67は、夫々、Y2端側にグランドコンタクト用パッド63a,67aを有する。グランドコンタクト用パッド63a,67aはZ方向上対応する位置にある。
ビア75−1、75−2は、グランドコンタクト用パッド63a,67aとグランド内層70、71とを接続している。(ビア75−1、75−2の間のY方向の寸法はAである。)
プリント基板60の上面61では、信号コンタクト用パッド62aとグランドコンタクト用パッド63aとがピッチPで並んでいる。プリント基板60の下面62では、信号コンタクト用パッド62bとグランドコンタクト用パッド63bとがピッチPで並んでいる。
このピッチPを狭めることは困難ではなく、且つ、信号コンタクト80,90とグランドコンタクト85,95のサイズを小さくすることも困難ではなく、更に、サイズの小さい信号コンタクト80,90及びグランドコンタクト85,95をパッド上に実装することも困難ではないので、この構造は狭ピッチ化に対応が可能である。
図7及び図8に示すように、上面側信号コンタクト80及び上面側グランドコンタクト85は、夫々は金属板材をプレスで打ち抜いて或いはエッチングして形成したものであり、信号コンタクト用パッド62a及びグランドコンタクト用パッド63aの形状に対応した細長い形状である。上面側信号コンタクト80及び上面側グランドコンタクト85は、Y2側に斜面80a,85aを有する。上面側信号コンタクト80及び上面側グランドコンタクト85の接触面である上面80b,85bはロール面である。
図5、図6、図10及び図11に示すように、上面側信号コンタクト80は信号コンタクト用パッド62a上に、上面側グランドコンタクト85はグランドコンタクト用パッド63a上に、導電性接着剤或いは半田等によって固定してある。上面側信号コンタクト80と上面側グランドコンタクト85とはピッチPで並んでいる。
図8に示すように、下面側信号コンタクト90及び下面側グランドコンタクト95は、上面側信号コンタクト80及び上面側グランドコンタクト85を上下反転したものであり、Y2側に斜面90a,95aを有し、且つ、ロール面である下面90b,95bを有する。下面側信号コンタクト90及び下面側グランドコンタクト95は、夫々信号コンタクト用パッド66a、グランドコンタクト用パッド67a上に固定してある。下面側信号コンタクト90と下面側グランドコンタクト95とはピッチPで並んでいる。
これによって、差し込み部54がプリント基板60のY2端に形成される。プリント基板モジュール52はそのY2端に差し込み部54を有する構成となる。
[擬似同軸構造]
(1)[差し込み部54の擬似同軸構造]
個々の上面側信号コンタクト80は、X1及びX2側については、上面側グランドコンタクト85とビア75−1、75−2とによってシールドされ、Z2側については、グランド内層70によってシールドされ、Z1側については、シールドカバー組立体100よってシールドされ、擬似同軸構造となっている。
ここで、上面側信号コンタクト80の先端は上面側グランドコンタクト85の先端よりY1方向に少し後退している。上面側グランドコンタクト85の厚さt1は上面側信号コンタクト80の厚さt2よりも少し厚くなっている。これによって、X1及びX2側のシールドは良好になされている。
個々の下面側信号コンタクト90は、X1及びX2側については、下側グランドコンタクト85とビア75−1、75−2とによってシールドされ、Z2側については、グランド内層70によってシールドされ、Z1側については、シールドカバー組立体100よってシールドされ、擬似同軸構造となっている。
前記と同様に、下面側信号コンタクト90の先端は下面側グランドコンタクト95の先端よりY1方向に少し後退している。下面側グランドコンタクト95の厚さt1は下面側信号コンタクト90の厚さt2よりも少し厚くなっている。これによって、X1及びX2側のシールドは良好になされている。
(2)[信号パターン62、66の部分の擬似同軸構造]
図12に示すように、個々の信号パターン62は、X1及びX2側については、グランドパターン63とビア75−3〜75−8とによってシールドされ、Z2側については、グランド内層70によってシールドされ、Z1側については、シールドカバー組立体 よってシールドされ、擬似同軸構造となっている。
同じく図12に示すように、個々の信号パターン66は、X1及びX2側については、グランドパターン67とビア75−3〜75−8とによってシールドされ、Z2側については、グランド内層71によってシールドされ、Z1側については、シールドカバー組立体 よってシールドされ、擬似同軸構造となっている。
[ケーブル側コネクタ50のより具体的な構成]
ケーブル側コネクタ50は、上記の構造のコネクタモジュール51が金属製のシールドカバー100内に組み込まれた構成である。樹脂部53によってコネクタモジュール51はシールドカバー100内の中央に位置決めされている。ケーブル11の端から延びている信号線が各信号ワイヤ用パッド62b,66bに半田付けしてある。同じくケーブル11の端から延びているドレイン線がグランドパターン63、67に半田付けしてある。樹脂部53はコンタクト80、90、85、95の剥離を防止する役割りも有する。
[ケーブル側コネクタ50の特長]
ケーブル側コネクタ50は以下に挙げる種々の特長を有する。
(1)部品点数が少ない。
ケーブル側コネクタ50は、コネクタモジュール51とシールドカバー100とで構成され、従来に比較して、部品点数が少ない。
(2)組み立て製造がし易い。
コンタクトをモールド部品に圧入させる工程が必要でなく、よって、ケーブル側コネクタ50は、組み立て製造がし易い。
(3)狭ピッチ化に対応し易い。
信号コンタクト用パッド62a、66a、グランドコンタクト用パッド63a、67aの幅を狭くしてピッチを狭くすることは可能である。また、信号コンタクト80、90及びグランドコンタクト85、95は形状が単純であり幅を狭くすることは可能である。よって、狭ピッチ化に対応し易い。
(4)挿抜寿命が長くなる。
信号コンタクト80、90及びグランドコンタクト85、95は、共に基板側コネクタ40のコンタクトと接触する面がロール面である。よって、挿抜に伴なう各コンタクト80、90、85、95の接触面の傷みが少なく、挿抜が寿命が長くなる
(5)インピーダンスの整合がよい。
信号パターン62、66はコネクタモジュール51のY方向の全長に亘っており、差し込み部54にまで延びている。よって、コネクタモジュール51はY1側の端よりY2側の端の差し込み部54まで、全長に亘ってインピーダンス整合がとられている。
(6)擬似同軸構造となっている。
信号パターン62、66の部分は勿論、差し込み部54の信号コンタクト80、90の部分が、擬似同軸構造となっている。
(7)良好な高速伝送特性を有する。
信号ライン(信号パターンと信号コンタクトとよりなる構成である)は全長に亘って、インピーダンス整合がとられていることによって、各信号ラインにおいて発生するノイズを抑えることが可能となる。また、信号ラインは全長に亘って、擬似同軸構造となっているため、更には、グランドコンタクト85、95の厚さt1は信号コンタクト80、90の厚さt2よりも少し厚くなっていることによって、各信号ラインにおいて発生するノイズのこれに隣接する信号ラインへのクロストークを良好に遮蔽することが可能となる。これによって、ケーブル側コネクタ50は良好な高速伝送特性を有する。
(8)シングルモードでもって、高速信号の伝送が可能である。






信号ラインは全長に亘って擬似同軸構造となっているため、平衡伝送方式に限らず、上面側の信号ラインとその真下の下面側の信号ラインとに関連しない別々の高速信号を伝送する方式、即ち、個々の信号ラインに別々の高速信号を伝送する方式にも適用が可能である。即ち、ケーブル側コネクタ50は、平衡伝送に限らず、2Gbps程度の高速信号のシングルモード伝送も可能である。シングルモード伝送の場合には、平衡伝送に比較して、2倍の情報を伝送することが可能である。
[変形例]
上記実施例ではプリント基板60は剛性を有するものであるが、柔軟性を有するプリント基板、又は、フレキシブルフラットケーブルでもよい。
従来のケーブル側コネクタを基板側コネクタと対応させて示す斜視図である。 図1のケーブル側コネクタを構成するコネクタモジュールを示す図である。 図2のコネクタモジュールを構成するコンタクト組立体を分解して示す図である。 本発明の実施例1になるケーブル側コネクタを基板側コネクタと対応させて示す斜視図である。 図4のケーブル側コネクタを構成するコネクタモジュールを示す斜視図である。 プリント基板モジュールを示す斜視図である。 プリント基板モジュールを分解して示す斜視図である。 プリント基板モジュールを分解して下側から見上げて示す斜視図である。 一部切除したプリント基板を示す斜視図である。 差し込み部を拡大して示す斜視図である。 図10中、XI-XI線を含むX−Z面で切断して示す断面図である。 図5中、XII-XII線を含むX−Z面で切断して示す断面図である。
符号の説明
40 基板側コネクタ
50 ケーブル側コネクタ
51 コネクタモジュール
52 プリント基板モジュール
53 樹脂部
54 差し込み部
61 上面
62,66信号パターン
62a、66a 信号コンタクト用パッド
63、67 グランドパターン
63a、67a グランドコンタクト用パッド
65 下面
70、71 グランド内層
75−1〜75−8 ビア
80,90 信号コンタクト
85,95 グランドコンタクト
100 シールドカバー組立体
101 開口

Claims (3)

  1. シールドカバー内にコネクタモジュールが収容してある構成であり、先端側に相手側のコネクタに差し込まれる差し込み部であって信号コンタクトとグランドコンタクトとが並んだ構成の差し込み部を有し、後端からケーブルが延びているコネクタにおいて、
    該コネクタモジュールは、プリント基板と信号コンタクトとグランドコンタクトとよりなる構成であり、
    該プリント基板は、表面と裏面とに信号パターンとグランドパターンとを有し、該信号パターンは一端に信号コンタクト用パッドを有し、該グランドパターンは一端にグランドコンタクト用パッドを有し、内部にベタの内層を有し、且つ、表面のグランドパターンと裏面のグランドパターンと前記内層とを電気的に接続する第1のビア、及び表面のグランドコンタクト用パッドと裏面のグランドコンタクト用パッドとを電気的に接続する第2のビアを有する構成であり、
    前記信号コンタクトは、前記信号コンタクト用パッドに対応する形状であり、前記信号コンタクト用パッドに固定してあり、
    前記グランドコンタクトは、前記グランドコンタクト用パッドに対応する形状であり、前記グランドコンタクト用パッドに固定してあり、
    前記差し込み部が、前記プリント基板の端に形成してあり、
    前記グランドコンタクトは、前記信号コンタクトよりも厚く、
    前記表面の各信号コンタクトは、前記シールドカバーと、前記表面のグランドコンタクトと、前記第2のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となり、
    前記裏面の各信号コンタクトは、前記シールドカバーと、前記裏面のグランドコンタクトと、前記第2のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となり、
    前記表面の各信号パターンは、前記シールドカバーと、前記表面のグランドパターンと、前記第1のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となり、
    前記裏面の各信号パターンは、前記シールドカバーと、前記裏面のグランドパターンと、前記第1のビアと、前記内層によりシールドされることで、擬似同軸構造となる構成としたことを特徴とするコネクタ。
  2. 請求項1に記載のコネクタにおいて、
    前記信号コンタクト及び前記グランドコンタクトは、共に基板側コネクタと接触する面がロール面であることを特徴とするコネクタ。
  3. 請求項1または2に記載のコネクタにおいて、
    前記表面の信号パターン及び前記裏面の信号パターンは、前記コネクタモジュールの長手方向の全長に亘っており、前記差し込み部まで延びていることを特徴とするコネクタ。
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