JP5057400B2 - 静電気放電保護を有する電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特に強化された静電気放電（ＥＳＤ）保護を有するコネクタに関する。

コネクタを嵌合する際に、コネクタ嵌合部での逆符号の電荷により、コネクタ間に静電気放電（ＥＳＤ）が生ずることがある。その上、コネクタ嵌合部に人間が近づいたり触ったり、又は端子コンタクトに触ったりしただけで、静電気放電が生じ得る。一般に、静電気放電には極小電流が関連する。しかし、電圧が高いので、半導体デバイス等の或る種の電気デバイスを損傷したり破損したりするには十分である。その結果、コネクタコンタクトすなわちコネクタ端子が基板上のこのようなデバイスと電気的に関連する場合、静電気放電は、基板上の電気デバイスを損傷したり破損したりするおそれがある。

静電気放電の問題を軽減するために、ＥＳＤ保護を提供する電気コネクタがある。少なくともいくつかのコネクタにおいて、ＥＳＤ保護は、コネクタ嵌合部近傍に配置されると共にコネクタ上又はコネクタ近傍に接地接続された板、バー等の形態のシールドを具備する。典型的には、コネクタハウジングにＥＳＤシールドを実装するための設備が形成され、シールドを接地するようＥＳＤの経路が設けられる。しかし、このようなＥＳＤシールドを設けても、航空宇宙及び防衛システムに使用される作業ラインで交換可能なユニット又は作業ラインで交換可能なコネクタシステムのような用途において、ＥＳＤからの損傷に対して十分に保証できないかもしれない。さらに、このようなＥＳＤシールドを設けることは、寸法その他の制約により、困難ないし不可能かもしれない。

低コストでより堅牢なＥＳＤ保護を提供するコネクタに対するニーズがある。

本発明の一側面において、電気コネクタ組立体が提供される。この組立体は、導電性シェルと、シェル内に配置された誘電性ハウジングを有するコネクタとを具備する。ハウジングは、導電性外面を有する。シェル及びハウジング間には、導電性部材が配置される。この導電性部材及びシェルは、協働してハウジングの導電性外面からの接地経路を提供する。

任意であるが、コネクタハウジングの導電性外面は、ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなる。導電性部材は、ハウジングの導電性外面と電気的に接続する少なくとも１個の可撓性タブを有する。導電性部材は保持タブを有し、シェルは、導電性部材をシェル内に保持するよう保持タブが係止する棚部を有する。シェルの外周にはシール部材が設けられており、シェルの外周にはＥＭＩシールドが設けられている。コネクタは接地平面を有する回路基板上に実装され、シェルは接地平面に電気的に接続される。

本発明の別の側面において、コネクタ収容室及び内部壁を有する導電性シェルを具備する電気コネクタ組立体が提供される。誘電性ハウジングを有するコネクタは、シェルのコネクタ収容室内に配置される。ハウジングは、導電性外面を有する。導電性部材は、内部壁に取り付けられると共にシェル及びハウジング間に配置される。導電性部材及びシェルは、協働してハウジングの導電性外面からの接地経路を提供する。

図１は、本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたコネクタ組立体を示す斜視図である。組立体１００は、１個以上のコネクタが配置されるシェル１０２を有する。組立体１００において、図示されるように、シェル１０２は、１対の信号コネクタ１０６、開放ピンフィールドモジュールコネクタ１０８、及び電源コネクタ１１０を保持する。本発明は図示されたコネクタ組立体１００に関して説明するが、以下の説明は例示目的のみであり、本明細書における発明の概念の潜在的用途の一つに過ぎないことを理解されたい。本発明の利便及び利点は、他のコネクタの組み合わせを含む別のタイプのコネクタ組立体にも等しく生ずることを理解されたい。

シェル１０２は導電性材料製であり、基部１２０及び外壁１２２を有する。典型的な一実施形態において、シェル１０２は、金属材料から製造される。上溝１２６及び下溝１２８が外壁１２２に形成される。基部１２０の上面には、追加の溝１３０が設けられている。基部１２０には、パネル（図示せず）又は回路基板１７６（図２参照）にシェルを実装するのに使用できる実装孔１３２が設けられている。シェル１０２は、相手コネクタ組立体（図示せず）のガイドピンを受容するためのガイドピンリセプタクル１３６を有する。相手コネクタ組立体のねじを収容するために、隙間穴１３８が設けられている。

図２は、コネクタ１０６，１０８，１１０からシェル１０２を分離した状態のコネクタ組立体１００の斜視図である。シェル１０２には、信号コネクタ１０６を受容する第１収容室１４０が区分されている。第２収容室１４２はコネクタ１０８を受容し、第３収容室１４４は電源コネクタ１１０を受容する。内部壁１５０は、第１収容室１４０及び第２収容室１４２を分離する。第２内部壁１５２は、第２収容室１４２及び第３収容室１４４を分離する。シェル１０２は、内側周囲壁１５６を有する。第１収容室１４０の内側周囲壁１５６の対向する２辺には、導電性部材１６０（図２には一方のみが見える）が実装されている。第２内壁１５２には、第２導電性部材１６２が実装されている。

図１及び図２を参照すると、シェル１０２は、図２に示されるように、外壁１２２の上溝１２６に取り付けられるシールド１６８と、下溝１２０に取り付けられるシール部材１７０とを有する。基部１２０の溝１３０内には、シール部材１７２が設置されている。シールド１６８は導電性材料製であり、電磁障害（ＥＭＩ）防止のために設けられている。シールド１６８は、相手コネクタ組立体（図示せず）のシェルの内面に係合する複数の可撓性指部１７４を有する。シール部材１７０，１７２は、ゴム又は当業界で周知の他の多数の材料等の圧縮性材料から製造される。シール部材１７０は、シェル１０２と相手コネクタ組立体のシェルとの間を環境から封止する。

図示の実施形態において、コネクタ１０６，１０８，１１０は、シェル１０２を回路基板１７６に実装するための実装孔１７７を有する回路基板１７６上に実装される。回路基板１７６は接地平面を有し、シェル１０２は接地平面に電気的に接続される。一実施形態において、コネクタ１０６は、差動対で高速信号を伝送してもよい。コネクタ１０６は、導電性側面１８０と同様に導電性領域を有する上面１８２とを有するハウジング１７９を具備する。ハウジングの上面１８２の導電部は、コンタクト開口１８４内へ延びてはいない。同様に、コネクタ１０８は、導電性側面１８６と導電性領域を有する導電性上面１８８とを有するハウジング１８５を具備する。そして、信号コネクタ１０６のように、ハウジングの上面１８８の導電性領域、上面１８８の導電部は、コンタクト開口１９０内へ延びてはいない。

別の実施形態では、シェル１０２はパネル（図示せず）に実装されてもよいし、コネクタ１０６，１０８，１１０はケーブルに取り付けられてもよい。また、コネクタ１０６，１０８，１１０は個別のシェル内に配置されてもよい。シール部材１７２は、シェル１０２がパネル（図示せず）に実装される際に、シェル１０２及びパネル間を環境から封止する。

図３は、信号コネクタ収容室１４０及び導電性部材１６０を示す、シェル１０２を一部破断した斜視図である。図示の実施形態において、導電性部材１６０は、湾曲端部２００を有するほぼ平坦な部材である。導電性部材１６０は、内側に突出する１個以上の可撓性タブ２０２と、外側に突出する少なくとも１個の保持タブ２０４とを有する。シェル１０２は、湾曲端部２００と形状が相補的な湾曲した内部凹部２０８を有する。導電性部材１６０がシェル１０２内に設置されると、湾曲端部２００は凹部２０８内に受容される。湾曲端部２００は、シェル１０２に形成された棚部２１０上に載置される。他の実施形態では、端部の他の構成も考えられる。例えば、導電性部材１６０は直線的端部を有してもよい。この場合、シェル１０２には、直線的端部を受容する寸法のスリットが形成されるだろう。内側周囲壁１５６には、キャビティ２１４が形成されている。このキャビティ２１４は、導電性部材１６０をシェル１０２に保持する保持タブ２０４が係止する上側棚部２１６を有する。シェルの基部１２０の下側２２４には、下シール溝２２０が形成されている。

図４は、コネクタ１０６が設置された状態の信号コネクタ収容室を示す一部破断した斜視図である。コネクタハウジング１７９の一側面２３０に沿って、レール２２８が延びている。コネクタ１０６がシェル１０２に設置される際に、レール２２８は、第１収容室１４０の内壁１５８の下部に沿った溝２３２内に受容される。導電性部材１６０の内側タブ２０２は、コネクタハウジング１７９の導電性側面１８０の一つと係合する。導電性部材１６０及びシェル１０２は、協働してコネクタハウジング１７９の導電性側面１８０から接地までの導電性経路を提供する。ハウジングの上面１８２の導電部は、導電性側面１８０の延長にある。導電性表面１８０，１８２からの接地経路は、アークがコネクタコンタクトに届く危険性を最小にするので、コネクタ１０６付近の静電気放電（ＥＳＤ）から回路基板１７６（図２参照）上のコネクタ１０６及び他の電気部品に対する損傷の防止を容易にする。

典型的な一実施形態において、ハウジング１７９の導電性側面１８０と上面１８２の導電部は、コネクタ１０６の外面に塗布された導電性インクからなる。適当なインクには、ダウ・コーニング社から市販されている高導電性銀インクＰＩ−２２００及びＰＩ−２６００がある。或いは、導電性側面１８０と上面１８２の導電部は、導電性テープ等の他の導電性材料からなってもよい。

いくつかの実施形態において、導電性部材１６０は、コネクタハウジング１７９に取り付けられるか、コネクタハウジング１７９と一体であってもよいし、シェル１０２と係合する例えば可撓性部材又はバンプ等の形態をとってもよい。このような実施形態において、導電性部材は、上述した導電性外面を有するであろう。

図５は、一部破断したシェル１０２及び第２導電性部材１６２を示す斜視図である。図６は、シェル１０２及び導電性部材１６２の斜視図である。導電性部材１６２は、導電性部材の別の実施形態を示している。導電性部材１６２は、背壁２４０及び１個以上の可撓性タブ２４４を有するほぼＵ形状の部材である。この背壁２４０には、内側に突出するタブ２４６が形成されている。収容室壁１５２は第１側面２５０、第２側面２５２及び切欠２５４を有する。シェル１０２内に設置されると、導電性部材１６２は、切欠２５０内に配置され、収容室壁１５２を跨ぐ。すなわち、導電性部材１６２の背壁２４０は収容室壁１５２の第２側面２５２上に位置するのに対し、可撓性タブ２４４は収容室壁１５２の第１側面２５０上に位置する（図２参照）。収容室壁１５２は、第２側面２５２に形成されたキャビティ２６０及び棚部２６２を有する。シェル１０２に設置されると、タブ２４６は棚部２６２に係止してシェル１０２の導電性部材１６２を保持し、可撓性指部は第２収容室１４２内に若干突出する。

コネクタ１０８（図２参照）がシェル１０２に設置されると、導電性部材１６２の可撓性タブ２４４は、コネクタハウジング１８５の一方の導電性側面１８６と係合する。導電性部材１６２及びシェル１０２は、協働してコネクタハウジング１８５の導電性側面１８６から接地への導電性経路を提供する。コネクタ１０６のように、コネクタ１０８のハウジング上面１８８の導電部は、導電性側面１８６の延長にある。導電性表面１８６，１８８からの接地経路は、アークがコネクタコンタクトに届く危険性を最小にするので、コネクタ１０８付近の静電気放電（ＥＳＤ）から回路基板１７６（図２参照）上のコネクタ１０８及び他の電気部品に対する損傷の防止を容易にする。コネクタハウジング１８５の導電性表面１８６，１８８は、上述したように導電性インク又は導電性テープを具備してもよい。図５に示されるように、シール部材２７０は、シェルの基部１２０の下面２２４の溝２２０内に設けられる。シール部材２７０は、シェル１０２が回路基板１０２に実装される際に、シェル１０２及び回路基板１７６間を環境から封止する。

本明細書に開示された実施形態は、合理的なコストで静電気放電保護が強化されたコネクタ組立体を提供する。コネクタは、導電性外面を具備し、電気的に接地接続された導電性シェル内に配置される。可撓性の導電性部材がコネクタ及びシェル間に位置するので、接地経路はコネクタの導電性外面から提供される。静電気放電保護が設けられているので、コネクタ組立体は、作業ラインで交換可能なユニット又は作業ラインで交換可能なコネクタシステムでの使用に適する。

種々の特定実施形態の観点で本発明を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲の真髄の範囲内で本発明を変形して実施することが可能であることを認識するであろう。

本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたコネクタ組立体を示す斜視図である。 シェルが分離された状態を示す、図１のコネクタ組立体の斜視図である。 シェルの信号コネクタ収容室及び図２の導電性部材を示す一部破断した斜視図である。 コネクタが設置された状態の信号コネクタ収容室を示す一部破断した斜視図である。 第２収容室及び第３収容室を示す、図のシェル及び第２導電性部材の一部破断した斜視図である。 図１のシェル及び図５の導電性部材を示す斜視図である。

１００ 電気コネクタ組立体
１０２ シェル
１０６，１０８ コネクタ
１２０ 基部
１２６ 溝（上溝）
１３６ ガイドピンリセプタクル
１４０，１４２，１４４ コネクタ収容室
１５０，１５２ 内部壁
１６０ 導電性部材
１６２ 導電性部材（第２導電性部材）
１６８ ＥＭＩシールド（シールド）
１７０ シール部材
１７６ 回路基板
１７９，１８５ ハウジング
１８０，１８６ 導電性外面（導電性側面）
２０２ 可撓性タブ
２０４ 保持タブ
２１６ 棚部
２４４ 内側に突出するタブ（可撓性タブ）
２４６ 保持タブ
２６２ 棚部

Claims (17)

1. 導電性のシェルと、
   該シェル内に配置されると共に導電性外面を有する誘電性のハウジングを有するコネクタと、
   前記シェル及び前記ハウジング間に配置された導電性部材と
   を具備し、
   前記導電性部材は、前記ハウジングの前記導電性外面と電気的に接続する少なくとも１個の可撓性タブを有し、
   該導電性部材及び前記シェルは、協働して前記ハウジングの前記導電性外面からの接地経路を提供することを特徴とする電気コネクタ組立体。
2. 前記導電性外面は、前記ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
3. 前記シェルの外周に設けられたシール部材をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
4. 前記シェルの外周に設けられた溝と、該溝に配置された電磁干渉（ＥＭＩ）シールドとをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
5. 前記導電性部材は保持タブを有し、
   前記シェルは、前記導電性部材を前記シェル内に保持するよう前記保持タブが係止する棚部を有することを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
6. 前記コネクタは、接地平面を有する回路基板上に実装され、
   前記シェルは前記接地平面に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
7. 前記シェルは、相手コネクタ組立体のガイドピンを受容するよう構成されたガイドピンリセプタクルを有することを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
8. 前記シェルは、パネルに実装されるよう構成された基部を有することを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ組立体。
9. 前記導電性部材は、前記ハウジングと一体に形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組立体。
10. コネクタ収容室及び内部壁を有する導電性のシェルと、
    該シェルの前記コネクタ収容室内に配置されると共に導電性外面を有する誘電性のハウジングを有するコネクタと、
    前記内部壁に取り付けられると共に前記シェル及び前記ハウジング間に配置された導電性部材と
    を具備し、
    前記導電性部材は、前記ハウジングの前記導電性外面と電気的に接続する少なくとも１個の内側に突出するタブを有し、
    該導電性部材及び前記シェルは、協働して前記ハウジングの前記導電性外面からの接地経路を提供することを特徴とする電気コネクタ組立体。
11. 前記導電性外面は、前記ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなることを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。
12. 前記シェルの外周に設けられたシール部材をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。
13. 前記シェルの外周に設けられた溝と、該溝に配置された電磁干渉（ＥＭＩ）シールドとをさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。
14. 前記導電性部材は保持タブを有し、
    前記内部壁は、前記導電性部材を前記シェル内に保持するよう前記保持タブが係止する棚部を有することを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。
15. 前記コネクタは、接地平面を有する回路基板上に実装され、
    前記シェルは前記接地平面に電気的に接続されることを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。
16. 前記シェルは、相手コネクタ組立体のガイドピンを受容するよう構成されたガイドピンリセプタクルを有することを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。
17. 前記シェルは、パネルに実装されるよう構成された基部を有することを特徴とする請求項１０記載の電気コネクタ組立体。

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