JP4917784B2

JP4917784B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP4917784B2
Application number: JP2005277872A
Authority: JP
Inventors: 雅裕濱崎
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: US20070072457A1; JP2007087877A; US7438565B2

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

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。
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。
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。