JP5343589B2 - 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６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６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信号導体接続部を有する内導体端子と、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、前記信号導体の端末部分が前記信号導体接続部の端部で折り返され、その折り返し部分が前記信号導体接続部と該信号導体接続部の外周に装着される導電性の板材からなる接続部圧着片との間に挟持されていることを要旨とするものである。

この場合、前記信号導体接続部の端部で折り返された前記信号導体の長さが、前記信号導体接続部の長さと同等以上であれば好適である。

本発明によれば、信号導体と接続された内導体端子の信号導体接続部の外周には、導電性の板材からなる接続部圧着片が圧着加工されるが、その際、信号導体接続部と接続部圧着片との間に信号導体接続部の端部で折り返された信号導体が狭持される。つまり、信号導体接続部の外周面に圧着される接続部圧着片に加え、信号導体接続部と接続部圧着片との間に狭持される信号導体によって信号導体接続部付近が太径化されるため、内導体端子の端子部よりも細径であった信号導体接続部付近の高いインピーダンスを低くすることができ、シールドケーブルとのインピーダンス不整合を解消することができる。

また、信号導体接続部の端部で折り返された信号導体が信号導体接続部と接続部圧着片との間に挟み込まれるため、シールドコネクタに対する信号導体（シールドケーブル）の接続強度が向上する。また、信号導体と内導体端子の接触面積が大きくなり、安定した両者の電気的な接続状態を得ることができる。

さらに、折り返された信号導体を挟んで接続部圧着片を信号導体接続部の外周に圧着加工するだけなので、従来のような金属スリーブによって信号導体接続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、信号導体接続部を太径化する加工性が向上する。また、折り返した信号導体を利用する構成であるため、信号導体接続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。

この場合、信号導体接続部の端部で折り返される信号導体の長さ、すなわち、信号導体接続部と接続部圧着片との間に挟まれる信号導体の長さが、信号導体接続部の長さと同等以上となるようにすれば、信号導体の折り返し方向において、信号導体接続部と接続部圧着片との間に信号導体が挟まれる部分と挟まれない部分とが存在することによって、圧着状態が不均一になってしまう（接続部圧着片が傾いて圧着されたり、圧着時に接続部圧着片の一部が潰れてしまう）ことが防止される。また、シールドコネクタに対する信号導体（シールドケーブル）の接続状態、および信号導体と内導体端子の電気的な接続状態に対する信頼性がさらに向上する。

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。 図１に示したシールドコネクタが有する圧着部に同軸ケーブルの信号導体を圧着加工によって接続する手順を示しており、（ａ）は圧着加工前における圧着部と信号導体の横断面図、（ｂ）は圧着加工後における圧着部と信号導体の横断面図、（ｃ）は圧着加工後における圧着部と信号導体の縦断面図である。 図２に示した圧着加工後における内導体端子の圧着部に接続部圧着片が装着される様子を順を追って示した外観斜視図である。 図２に示した圧着加工後における内導体端子の圧着部に接続部圧着片が装着される様子を順を追って示した縦断面図である。 図２に示した圧着加工後における内導体端子の圧着部にに接続部圧着片が装着される様子を順を追って示した横断面図である。 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）であり、図２は、内導体端子の信号導体接続部に信号導体を接続する様子を示した図であり、図３〜図５は、信号導体が接続された内導体端子の信号導体接続部に接続部圧着片を装着する様子を示した図（図３は外観斜視図、図４は縦断面図、図５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続部としての圧着部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の圧着部３は、信号導体Ｗａの端末部分が載置される圧着部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シールド導体圧着片３ａ，３ａを有している。この圧着片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の圧着部３に圧着される。すなわち、図２（ａ）に示されるように、内導体端子２の圧着部３の底板部３ｂに信号導体Ｗａの端末部分が載置される。その後、図示しない圧着加工機により、それぞれの圧着片３ａ，３ａは内側に曲げられて、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示されるような状態になる。これにより、内導体端子２と信号導体Ｗａとが電気的に接続される。なお、後述するように、信号導体Ｗａは、折り返されて接続部圧着片９により圧着加工されるため、その折り返される分、信号導体Ｗａの先端が圧着部３から所定長さ突出するようにして圧着加工が施される。

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圧着片８ａ，８ａと、同じく帯形状の一対のシース圧着片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圧着片８ａ，８ａおよびシース圧着片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、シールド導体圧着片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。シールド導体圧着片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。

このような構成のシールドコネクタ１が備える内導体端子２の信号導体Ｗａとの接続部である圧着部３の外周には、図３〜図５に示されるように、信号導体Ｗａが圧着加工された後の圧着部３を覆うように導電性の金属材料で形成された接続部圧着片９が装着されている。接続部圧着片９は、圧着部３に装着される前は、底面９ｂから左右の圧着片９ａ，９ａが上方に向かって末広となるような形状を有する。接続部圧着片９の圧着片９ａ，９ａは、種々なる径の内導体端子の圧着加工後の圧着部に巻き付けできるような十分な長さを有している。また、図３〜図５に示されるように、本実施形態では、圧着部３と接続部圧着片９との間に、圧着部３の先端側の端部で折り返された信号導体Ｗａが挟持されている。

接続部圧着片９は、次のように装着される。まず、接続部圧着片９の底面９ｂに内導体端子２の圧着加工後の圧着部３が載置される（図３（ａ）〜図５（ａ）参照。）。そして、予め圧着部３から所定長さ突出していた信号導体Ｗａを圧着部３の端部で後端側に折り返す（図３（ｂ）〜図５（ｂ）参照。）。

その後、図示しない圧着加工機により、接続部圧着片９のそれぞれの圧着片９ａ，９ａは内側に曲げられる。具体的には、圧着部３の先端側の端部で折り返された信号導体Ｗａが、圧着部３と接続部圧着片９との間に挟み込まれるようにして接続部圧着片９が圧着部３に装着される（図３（ｃ）〜図５（ｃ）参照。）。

このように、内導体端子２の圧着加工後の圧着部３の外周に接続部圧着片９が圧着加工により巻き付けられることで、圧着部３の外径が太径化される。しかも、この接続部圧着片９は、圧着部３との間に折り返された信号導体Ｗａを挟み込むようにして装着されるため、単純に圧着部３に対して接続部圧着片９を巻き付けたときよりも、信号導体Ｗａを介在させた分、圧着部３の外径を大きくすることができる。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圧着部３付近の高い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の圧着部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低くすることがきる。

また、圧着部３の端部で折り返された信号導体Ｗａが圧着部３と接続部圧着片９との間に挟み込まれるため、シールドコネクタ１に対する信号導体Ｗａの接続強度を高めることができる。また、信号導体Ｗａと内導体端子２の接触面積が大きくなるため、両者の電気的な接続状態が良好なものとなる。

さらに、導電性の板材からなる接続部圧着片９を内導体端子２の圧着加工後の圧着部３に圧着加工するだけで圧着部３の外径が太径化されるので、従来のような金属スリーブの装着によって圧着部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の圧着部３を太径化する加工性が向上する。また、予め余剰に引き出され圧着部３の端部で折り返された信号導体Ｗａを利用して圧着部３の外径をより大きくする構成であるため、従来のように信号導体接続部９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。

さらに、本実施形態では、図４に示すように、信号導体Ｗａの折り返された部分の長さ、すなわち、圧着部３と接続部圧着片９との間に挟まれた信号導体Ｗａの長さが、その折り返し方向における信号導体接続部９の長さとほぼ同じ（あるいはそれ以上の長さ）になるように構成されている。このようにすることで、信号導体Ｗａの折り返し方向において、圧着部３と接続部圧着片９との間に信号導体Ｗａが介在される部分と介在されない部分が存在することによって、接続部圧着片９が不均一な状態（例えば、接続部圧着片９が傾いて圧着されたり、圧着時に接続部圧着片９の一部が潰れてしまう等）で圧着されることが防止される。また、シールドコネクタ１に対する信号導体Ｗａの接続状態、および信号導体Ｗａと内導体端子２の電気的な接続状態をさらに良好なものとすることができる。

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、接続部圧着片９は、図３〜図５に示したように圧着片９ａ，９ａが重なるようにして圧着されていなくてもよい。すなわち、圧着部３付近の特性インピーダンスを、圧着部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ため、圧着後の接続部圧着片９の外径の大きさが変わるように接続部圧着片９の圧着形状は適宜変更可能である。

１ シールドコネクタ
２ 内導体端子
３ 圧着部（信号導体接続部）
６ 外導体端子
９ 接続部圧着片
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 (2)

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信号導体接続部を有する内導体端子と、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、前記信号導体の端末部分が前記信号導体接続部の端部で折り返され、その折り返し部分が前記信号導体接続部と該信号導体接続部の外周に装着される導電性の板材からなる接続部圧着片との間に挟持されていることを特徴とするシールドコネクタ。
2. 前記信号導体接続部の端部で折り返された前記信号導体の長さが、前記信号導体接続部の長さと同等以上であることを特徴とする請求項１に記載のシールドコネクタ。

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