JP5222169B2 - シールドコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、シールドコネクタに関し、さらに詳しくは、シールド導体によって信号導体が電磁的にシールドされたシールドケーブル同士を電気的に接続するためのシールドコネクタに関するものである。

近年、カーナビゲーションシステム等の自動車の電気装置に内蔵される電子部品やＩＣ（集積回路）等が実装された制御用のプリント基板へ伝送される電気信号は高速化（高周波化）され、また、そのプリント基板に形成された回路パターンも密集し高密度化されてきている。一般的に、このような高周波の電気信号を伝送するためにシールドケーブルが用いられるが、伝送される電気信号の更なる高周波化に伴って、このシールドケーブルに接続されるシールドコネクタにも更なる高周波化対応の要求が高まっている。

シールドケーブルの例として、いわゆる同軸ケーブルと呼ばれるものがある。一般的に用いられている同軸ケーブルは、電気信号等の伝送路として銅線などの複数の素線を束ねた信号導体と、同じく複数の素線を編んだ編組線よりなるシールド導体と、これら導体の間に介在される絶縁体と、シールド導体の外周を覆う絶縁性のシースとが同軸状に配された構造になっており、シールド導体が信号導体の外周を隙間なく覆うことで信号導体が電磁的にシールドされている。

通常、このような高周波信号を伝送する同軸ケーブルの端末部分に接続されるシールドコネクタには、高周波信号を伝達する信号導体と接続される内導体端子と、編組線などのシールド導体と接続される共に内導体端子の外周を覆う外導体端子と、これら内導体端子と外導体端子の間に介在される所定の比誘電率を有する誘電体とが備えられており、同軸ケーブルの端末部分の絶縁体とシースが剥ぎ取られて露出された信号導体とシールド導体にそれぞれ内導体端子と外導体端子が接続される。

このようなシールドコネクタの例としては、下記特許文献１に開示されているものがある。図４は、このシールドコネクタの縦断面を示している。図示されるように、同軸ケーブルＷの絶縁体ＷｂとシースＷｄが剥ぎ取られて信号導体Ｗａとシールド導体Ｗｃが露出した部分にシールドコネクタ５０が接続されている。内導体端子５１は圧着部５１ａを介して信号導体Ｗａと接続され、外導体端子５３は圧着部５３ａを介してシールド導体Ｗｃと接続されており、これら両端子を絶縁状態にする誘電体５２が両端子間に介在して設けられている。

一般的に、高周波信号の伝送における同軸ケーブルの特性インピーダンスは、例えば５０Ωというように設定されて、接続対象である電気装置の回路基板等の特性インピーダンスとの整合（マッチング）が図られている。高周波信号の伝送経路中に特性インピーダンスが整合していない部分（不整合部）が存在すると、その不整合部での信号の反射による伝送効率の低下及びノイズの発生等の不具合が生じる。したがって、シールドコネクタの特性インピーダンスにおいても同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合されている必要がある。

通常、シールドコネクタの特性インピーダンスは、「外導体端子のシェル部内径と内導体端子の端子部外径の比」および「誘電体の比誘電率」を調整して、同軸ケーブルとのインピーダンス整合が図られているが、図４に示されるように、内導体端子５１の圧着加工後の圧着部５１ａの外径は、信号導体Ｗａとの電気的な接続信頼性を優先したサイズ・形状となっており、通常、端子部５１ｂの外径よりも小径になるため、圧着部５１ａにおける「外導体端子５３のシェル部５３ｂ内径と内導体端子５１の圧着部５１ａ外径の比」と、端子部５１ｂにおける「外導体端子５３のシェル部５３ｂ内径と内導体端子５１の端子部５１ｂ外径の比」とが同じにはならない。このため、内導体端子５１の圧着部５１ａにおける特性インピーダンスは、同軸ケーブルＷの特性インピーダンスと整合されておらず、同軸ケーブルＷの特性インピーダンスに比べて高くなってしまう。

このようなシールドコネクタの特性インピーダンスが同軸ケーブルのそれとは等しくない部分では、伝送された電気信号の反射や放射が起こり、信号が正しく伝送されなかったり、ノイズの原因になったりするなどの不具合が生じたりする。特に数ＧＨｚの高周波信号の伝送においては、その傾向が著しいものとなる。

これを改善するためには、内導体体端子の圧着部位置における特性インピーダンスを、同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合するように低くすればよいことから、内導体端子の圧着加工後の圧着部の外径を端子部の外径程度に大きくすることでインピーダンス整合を図ることが可能である。従来、この圧着部の外径を大きくする方法として、その圧着部に筒状の金属スリーブを装着する方法が採られてきた。

特開２０００−１７３７２５号公報

しかしながら、圧着部に筒状の金属スリーブを装着してその圧着部の外径を大きくする方法は、内導体端子の圧着部の圧着加工前に予め金属スリーブを同軸ケーブルの剥き出しになった絶縁体上に通しておかなければならないことから、組立作業が煩雑になる。また、シールドコネクタとは別に金属スリーブが必要となるため、材料コストが増大する。そのため、シールドコネクタの製造コストが増大するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、シールドコネクタの内導体端子とシールドケーブルの信号導体との接続部位置において高くなる特性インピーダンスを低くし、シールドケーブルとの特性インピーダンス整合を図ることができるシールドコネクタを提供すること、また、このようなシールドコネクタの製造コストを低減することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、信号導体とシールド導体との間に絶縁体が介在され、前記シールド導体の外周に絶縁性のシースが被覆されてなるシールドケーブルの端末部分が接続されるシールドコネクタにおいて、前記信号導体が接続される内導体端子と、誘電体を介在させた状態で該内導体端子を収容すると共に前記シールド導体が接続される外導体端子とを備え、前記内導体端子は、内周面に前記信号導体が電気的に接合される略円筒状の信号導体接合部を有し、該信号導体接合部の内周面と前記信号導体との間には、所定の大きさの空間が設けられていることを要旨とするものである。

本発明によれば、信号導体は、略円筒状に形成される信号導体接合部の内周に接合されており、その信号導体と信号導体接合部との間には所定の大きさの空間が設けられている。したがって、この空間の大きさを調整することにより、信号導体接合部付近の高いインピーダンスを低くし、シールドケーブルや信号導体接合部以外の部分との特性インピーダンス整合を図ることができる。

また、いわゆる半田付けや溶接などによって信号導体を信号導体接合部に接合すればよいため、従来のような金属スリーブによって信号導体接合部を太径化する加工の場合のように、予め金属スリーブをシールドケーブルの剥き出しになった絶縁体上に通しておく必要がなく、信号導体接合部を太径化する加工性が向上する。また、信号導体接合部を太径化するための新たな部材を必要とせず、製造コストの低廉化につながる。

本発明の一実施形態に係るシールドコネクタの縦断面図である。 信号導体接合部に信号導体の端末部分が接合される様子を示した外観斜視図である。 信号導体接合部に信号導体の端末部分が接合される様子を示した横断面図であある。 従来のシールドコネクタの縦断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るシールドコネクタについて図面を参照して詳細に説明する。図１は、同軸ケーブル（シールドケーブル）に接続されたシールドコネクタの縦断面図（長手方向における断面図）あり、図２および図３は、信号導体接合部に信号導体の端末部分が接合される様子を示した図（図２は外観斜視図、図３は横断面図（短手方向における断面図））である。なお、以下の説明においては、本実施形態に係るシールドコネクタにおける図示されない相手側コネクタとの接続側を前として説明する。

図１に示されるようにシールドコネクタ１は、同軸ケーブルＷの端末において同軸ケーブルＷの信号導体Ｗａが接続される内導体端子２と、この内導体端子２を保持する誘電体５と、この誘電体５が内側に保持され、同軸ケーブルＷのシールド導体Ｗｃが接続された外導体端子６とで構成されている。

同軸ケーブルＷは、電気信号等の伝送路として銅線などの複数の素線を撚り合わせて束ねられた信号導体Ｗａと、同じく複数の素線を編んだ編組線よりなるシールド導体Ｗｃと、これら導体の間に介在される絶縁体Ｗｂと、シールド導体Ｗｃの外周を覆う絶縁性のシースＷｄとが同軸上に配された構造になっている。信号導体Ｗａは、その外周がシールド導体Ｗｃによって隙間なく覆われ、電磁的にシールドされている。

図示されるように同軸ケーブルＷの端末は、シースＷｄが所定長さ皮剥されてシールド導体Ｗｃが露出され、この露出されたシールド導体Ｗｃが所定長さ皮剥されて絶縁体Ｗｂが露出され、この露出された絶縁体Ｗｂが所定長さ皮剥されて信号導体Ｗａが露出されている。

信号導体Ｗａに接続されるシールドコネクタ１の内導体端子２は、導電性の板材が折り曲げ加工されて一体的に成形されたもので、いわゆるメス型の端子形状を有しており、信号導体Ｗａが接続される信号導体接合部３を後方に備え、図示しない相手側コネクタのオス型内導体端子に接続される端子部４を前方に備えている。

内導体端子２の信号導体接合部３は、信号導体Ｗａの端末部分が載置される信号導体接合部３の底板部３ｂと、底板部３ｂから延設形成された帯形状の一対の側板部３ａ，３ａを有している。この側板部３ａ，３ａは、上方に向かって末広となるように、かつ種々の径の同軸ケーブルの信号導体に巻き付けできるように十分な長さに形成されている。

信号導体Ｗａの端末部分は、次のように内導体端子２の信号導体接合部３に接合される。すなわち、図２（ａ）および図３（ａ）に示されるように、内導体端子２の信号導体接合部３の底板部３ｂに信号導体Ｗａの端末部分が載置される。そして、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されるように、信号導体Ｗａは、信号導体接合部３の底板部３ｂに半田９によって機械的および電気的に接合される。この信号導体Ｗａの接合方法としては、半田付け以外に様々な方法を適用することができる。例えば、信号導体Ｗａと信号導体接合部３との機械的および電気的な接合状態の十分な信頼性が確保できるのであれば、接合材として半田ではなく、ろう材やいわゆる導電性ペーストを使用するろう接や、スポット溶接等の圧接、またはアーク溶接、超音波溶接等の融接等によって信号導体Ｗａを信号導体接合部３に接合してもよい。

しかる後、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示されるように、それぞれの側板部３ａ，３ａは、図示されない専用の加工機によって内側に曲げられる。この際、側板部３ａ，３ａは、信号導体接合部３の内周と半田付けされた信号導体Ｗａとの間に、所定の大きさの空間Ｓが形成されるようにして略円筒状に曲げられる。この空間Ｓは、信号導体Ｗａの上方に形成され、例えば信号導体Ｗａの断面積と同程度またはそれを超える程度にする。側板部３ａ，３ａは、その先端部が互いに当接させられ、図３（ｃ）に示すように、信号導体接合部３の横断面は環状になる。これにより、信号導体接合部３には電気的な閉ループが形成される。

一方、図１に示されるように、内導体端子２の端子部４は、略筒形状を有しており、端子部４の内部に折り返されることにより形成された一対の弾性接触片４ａ，４ａが設けられている。これら弾性接触片４ａ，４ａは弾性的に撓み変形可能となっており、図示しない相手側コネクタのオス型内導体端子のタブ部が弾性接触片４ａ，４ａの間に挿入されると弾性的に接触して信号の受け渡しができるようになる。また、端子部４の上面には、係止片４ｂが上方に向けて弾性的に撓み変形可能に突設されている。

このような内導体端子２を収容保持する誘電体５は、所定の比誘電率を有する絶縁性の合成樹脂により略円柱形状に一体的に成形されている。この誘電体５により、内導体端子２と外導体端子６とは絶縁状態にある。この誘電体５の内部には、前後方向に開口した端子収容室５ａが貫通形成されており、この端子収容室５ａ内に内導体端子２が収容保持される。この端子収容室５ａの後方の天井面には、内導体端子２の係止片４ｂが係止される係止孔５ｂが形成されており、この係止孔５ｂに内導体端子２の係止片４ｂが係止されると、内導体端子２は端子収容室５ａから容易に抜けないように保持される。そして、誘電体５の後方の下面には、下方に向けて突出したロック突部５ｃが設けられている。

このような誘電体５が保持された外導体端子６は、導電性の板材が折り曲げ加工されて一体的に成形されたもので、誘電体５が装着された略円筒状のシェル部７を前方に備え、同軸ケーブルＷが圧着加工により固定される圧着部８を後方に備えている。

シェル部７の前方側下面には、図示しないコネクタハウジングの収容部に外導体端子６が収容される際に、コネクタハウジングの収容部の底面に形成されているスリットに挿入されるスタビライザー７ａが下方に突出して形成されている。このスタビライザー７ａにより外導体端子６のコネクタハウジング内への挿入方向が規制される。また、スタビライザー７ａの形成により生じた開口部７ｂの先端には、外導体端子６がコネクタハウジング内に挿入される際に、スタビライザー７ａをコネクタハウジングの収容部の底面スリットに案内する案内片７ｃがテーパ形状に形成されている。

そして、シェル部７の後方側下面には、ロック片７ｄが上方に向けて撓み変形可能に形成されている。誘電体５が外導体端子６のシェル部７内に挿入されると、誘電体５の後方側下面から突出して形成されたロック突部５ｃがロック片７ｄと係合し、誘電体５はシェル部７から容易に抜けないように保持される。なお、シェル部７の左右両側壁には、相手側コネクタの外導体端子の外壁と弾性的に接触する図示しない舌片状の接触片が形成されている。

外導体端子６の圧着部８の内側は、同軸ケーブルＷのシールド導体Ｗｃ端末部分及びシースＷｄ端末部分が適切に載置されるように段差状に形成されている。この圧着部８には、圧着部８の底面から上方に向かって延設形成された帯形状の一対のシールド導体側板部８ａ，８ａと、同じく帯形状の一対のシース側板部８ｂ，８ｂが前後に連なって設けられている。これらシールド導体側板部８ａ，８ａおよびシース側板部８ｂ，８ｂは、種々なる径の同軸ケーブルに巻き付けできるように十分な長さを有している。

外導体端子６の圧着部８において、シールド導体側板部８ａが形成された底面の中央には、貫通孔８ｃが形成されている。圧着部８ｂ，８ｂによりシールド導体Ｗｃの端末部分が圧着されると、シールド導体Ｗｃの一部がこの貫通孔８ｃ内に入り込むようになっている。

以上、本発明に係るシールドコネクタ１の実施形態について説明したが、本実施形態に係るシールドコネクタ１によれば、次のような作用効果が奏される。

前述したように、本実施形態では、同軸ケーブルＷの信号導体Ｗａが半田付け等により信号導体接合部３に接合された上で、信号導体Ｗａと信号導体接合部３との間に所定の大きさの空間Ｓが設けられるように側板部３ａ，３ａが曲げ加工されているため、圧着によって信号導体Ｗａを内導体端子２に接続した場合等と比較し、空間Ｓを設けた分、信号導体Ｗａと内導体端子２との接続部分（本実施形態では、信号導体接合部３）の径方向の大きさが大きくなる。これにより、内導体端子２の端子部４よりも細径であった圧着加工後の信号導体接合部３付近の高い特性インピーダンスを低くすることができる。すなわち、空間Ｓの大きさを調節することにより、信号導体接合部３付近の特性インピーダンスを、同軸ケーブルＷや、シールドコネクタ１の信号導体接合部３以外の部分における特性インピーダンスと整合させることができる。

より具体的には、本実施形態において、信号導体Ｗａは一般的なカシメ加工ではなく、半田付け等によって信号導体接合部３と接合される（信号導体接合部３の曲げ加工によって信号導体Ｗａと信号導体接合部３が機械的に接続されるものでない）ため、信号導体接合部３の曲げ加工後の形状を任意に設定することが可能である。したがって、信号導体接合部３付近の特性インピーダンスを、同軸ケーブルＷや、シールドコネクタ１の信号導体接合部３以外の部分における特性インピーダンスと容易に整合させることができる。

なお、図３（ｃ）に示されるように、本実施形態では、信号導体接合部３の側板部３ａ，３ａは、それぞれの先端同士が突き合わされるように屈曲加工されているが、この加工形状は例示である。すなわち、側板部３ａ，３ａが、互いに当接させられて信号導体接合部３に電気的な閉ループが形成され、かつ、信号導体接合部３が、上記空間Ｓを設けることによって信号導体接合部３以外の部分における特性インピーダンスと整合するような大きさに形成されていれば特に限定されるものではない。例えば、信号導体接合部３の側板部３ａ，３ａが重ね合わせられるような加工形状であってもよい。

また、半田付け等によって信号導体Ｗａを信号導体接合部３に接合し、この信号導体接合部３を所定の形状に機械的に加工するだけで信号導体接合部３の径方向の大きさが大きくなるので、従来のような金属スリーブの装着によって信号導体接合部３を太径化する場合のように、金属スリーブを同軸ケーブルＷの露出された絶縁体Ｗｂ上に予め通しておく必要がなく、内導体端子２の信号導体接合部３を太径化する加工性が向上する。また、この金属スリーブのような新たな部材を必要としないため、材料コストの低廉化につながる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、信号導体接合部３は、予め略円筒状に形成されたものを適用することもできる。当該円筒の径方向の大きさは、同軸ケーブルＷや、シールドコネクタ１の信号導体接合部３以外の部分における特性インピーダンスと整合するように決定すればよい。この場合、略円筒状に形成された信号導体接合部３に信号導体Ｗａを挿通し、両者を半田等によって接合すればよく、上記実施形態のような信号導体接合部３の曲げ加工が不要となる。予め略円筒状に形成された信号導体接合部３に信号導体Ｗａを半田によって接合する場合、作業性を考慮すれば、予め信号導体接合部３の内周面に半田を塗布しておき、信号導体Ｗａを挿通した後、半田を加熱し溶融させて両者を接合させる、いわゆるリフロー方式による接合方法が好適に用いられる。

１ シールドコネクタ
２ 内導体端子
３ 信号導体接合部（信号導体接合部）
６ 外導体端子
Ｗ 同軸ケーブル（シールドケーブル）
Ｗａ 信号導体
Ｗｂ 絶縁体
Ｗｃ シールド導体
Ｗｄ シース

Claims (1)

1. 信号導体とシールド導体との間に絶縁体が介在され、前記シールド導体の外周に絶縁性のシースが被覆されてなるシールドケーブルの端末部分が接続されるシールドコネクタにおいて、前記信号導体が接続される内導体端子と、誘電体を介在させた状態で該内導体端子を収容すると共に前記シールド導体が接続される外導体端子とを備え、前記内導体端子は、内周面に前記信号導体が電気的に接合される略円筒状の信号導体接合部を有し、該信号導体接合部の内周面と前記信号導体との間には、所定の大きさの空間が設けられていることを特徴とするシールドコネクタ。

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