JP5605378B2 - 電気コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、回路基板に実装され、相手コネクタと嵌合して電気信号の伝達する電気コネクタに関する。
特許文献1の段落0010、0014、0018及び0019には、「図1及び図2において、電気コネクタ組立体1は、回路基板(図示せず)上に実装される電気コネクタAと、この電気コネクタAと嵌合する相手コネクタBとを具備している。ここで、電気コネクタAは、図1乃至図5に示すように、ハウジング10と、ハウジング10に取り付けられた複数のコンタクト20と、ハウジング10に取り付けられた金属製のシェル30とを具備している。」、「ハウジング10の本体部11には、保護壁12の上面12b及び両側面12cを覆うように形成された金属板40が固定されている。金属板40は、本体部11に固定されるとともに保護壁12の上面12bを覆う上板部41と、上板部41の両側から折り曲げ形成され、保護壁12の両側面12cを覆う側板部42とを備えている。金属板40は、保護壁12の前端に設けられた保護部12aを覆うようにはなっていない。」、「図3における矢印方向に相手コネクタBの嵌合部を電気コネクタAの凹部31に嵌合すると、(…中略…)。この嵌合に際して、ハウジング10の凹部31内で相手コネクタBがこじられることがある。この場合には、相手コネクタBの嵌合部が保護壁12の保護部12aに接触し、(…中略…)、保護壁12は凹部31の底部分であるハウジング10の本体部11前面近傍を固定端として上あるいは下方向に撓む。しかし、保護壁12の上面12b及び両側面12cを覆うように形成された金属板40がハウジング10の本体部11に固定されているので、金属板40により保護壁12の堅牢性が高められている。このため、保護壁12が撓んだとしても金属板40により過度の変形を防止でき、保護壁12の破損を防止することができる。これにより、コンタクト20の接触部22の損傷を確実に回避できる。そして、保護壁12の堅牢性を高めるために、比較的薄い金属板40を用いているので、電気コネクタAが大型化することはない。また、電気コネクタAが高背化することはない。」、及び、「金属板40は保護壁12の上面12b及び両側面12cを覆うように形成されていることから、シールド効果を提供することができる。」との記載がある。
特開2006−202656号公報
回路基板では、通常、グランドパターンを設ける等によって、他の電磁波からの干渉によって基板上の配線を伝わる電気信号の波形の乱れを防ぐ、いわゆるインピーダンスコントロールが行われている。この点、特許文献1に記載の電気コネクタAでは、コンタクト20が「前後方向に延びてハウジング10の本体部11に圧入固定される固定部21と、固定部21の前端から前方に延びて保護壁12の下面12dに沿って支持される接触部22と、固定部21の後端から」クランク状に屈曲して「後方に延び回路基板上に半田接続される接続部23とを備え」ていて(同文献の段落0012、図1、図3等参照)、接触部22が、接続部23よりも回路基板(特許文献1では図示されていない)から離れた箇所に位置している。即ち、接触部22では、接続部23や回路基板上の配線でなされるようなインピーダンスコントロールが施されておらず、このために、電気コネクタAのコンタクト20で電気信号の高周波性能が劣化するおそれがある。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、回路基板に実装されても電気信号の高周波性能を劣化させない電気コネクタを提供することを目的とする。
本発明の電気コネクタは、相手側コンタクト部材が内在する嵌合孔部を有する相手コネクタが装着される電気コネクタであって、前記相手コネクタを装着可能な装着部と、絶縁性の樹脂を成形することにより形成され、前記装着部に装着された状態の前記相手コネクタの嵌合孔部に嵌合する延出部を有するハウジングと、前記延出部の一方の面に列状に並び前記装着部に装着された状態の前記相手コネクタの相手側コンタクト部材と接触する接触部を有し、前記ハウジングに固定されるコンタクト部材と、前記コンタクト部材の接触部が並ぶ列に対して平行となるよう前記延出部の他方の面に設けられる平坦部を有し、前記ハウジングに固定される金具と、前記金具を接地するアース部と、を備える。
本発明によれば、コンタクト部材の接触部と金具の平坦部とを平行に設けることで、電気コネクタでのインピーダンスコントロールが容易になり、回路基板に実装されても電気信号の高周波性能を劣化させない電気コネクタが実現される。
電気コネクタを上方正面側から見た斜視図である。 電気コネクタを上方背面側から見た斜視図である。 電気コネクタの側面断面図である。 電気コネクタを下方正面側から見た斜視図である。 電気コネクタをその幅方向の中央位置で切断した状態を示す斜視図である。 図5に示すように切断された電気コネクタを異なる方向から見た斜視図である。 樹脂成形によりハウジングを形成する様子を図1のB−B線断面視で見た図である。 樹脂成形によりハウジングを形成する様子を図1のA−A線断面視で見た図である。
実施の一形態を、図1ないし図8に基づいて説明する。図1は、電気コネクタ101を上方正面側から見た斜視図である。図2は、電気コネクタ101を上方背面側から見た斜視図である。図3は、電気コネクタ101の側面断面図である。電気コネクタ101は、シールド部材104及びハウジング105(いずれについても、その構成の詳細は後述する)を有し、相手コネクタ201を装着可能な装着部102を形成し、回路基板301の上面に実装される。電気コネクタ101は、複数(本実施の形態では五本)のコンタクト部材103を有する。複数のコンタクト部材103は、回路基板301を構成する板状の基材301aの上面の配線302に接続している。相手コネクタ201が電気コネクタ101の装着部102に装着されると、電気コネクタ101に設けられたコンタクト部材103と相手コネクタ201に設けられた相手側コンタクト部材202とが接触する。これにより、相手コネクタ201の相手側コンタクト部材202と回路基板301の配線302との間での、電気コネクタ101を介する電気信号の伝達が可能になる。以下、回路基板301、シールド部材104、ハウジング105、このハウジング105に設けられるコンタクト部材103及び金具151の順に、これらの構造について述べる。
[回路基板] 回路基板301は、板状をなす基材301aと、この基材301aの上面に印刷等によって設けられた配線302とを有する。なお、回路基板301は、配線及びビアが設けられた板状の基材を複数積層させ、接着剤を用いてこれらを厚み方向に加圧しながら圧接させて形成してもよい。このような回路基板301を構成する基材301aの上面(表面、図3における上方の面)には、電気コネクタ101が実装される。回路基板301を構成する基材301aの下面(裏面、図3における下方の面)には、グランドパターン305が配置される。グランドパターン305は、アース(接地)されている。グランドパターン305は、銅箔等の膜状の金属によって構成され、配線302に対し平行に設けられ、配線302をシールドしてこの配線302を伝わる電気信号の品質の安定化を図る。本実施の形態では、グランドパターン305は、一例として、基材301aに配線302を設けて回路基板301を構成するに際して、基材301aの下面(裏面)に、その略全体を覆うように設けられ、その結果として、グランドパターン305が配線302に対し平行に配置されることになる。
[シールド部材] シールド部材104は、銅、銅合金、アルミニウム合金、ステンレス等の導電性薄板をプレス加工して筒状に形成される。本実施の形態のシールド部材104は、その断面形状が略矩形であるが、シールド部材104は筒状であればその断面形状は筒状に限られることはなく、相手コネクタ201に対応した断面形状を有していれば良い。
本実施の形態では、シールド部材104は、上面部104aと下面部104bと一対の側面部104cとを有する。上面部104aと下面部104bとは、上下方向に並んで対向し、互いに平行をなす。一対の側面部104cは、上面部104a及び下面部104bとともに装着部102の開口端部(第1端部104p)を形成する。相手コネクタ201は、この第1端部104p側から装着部102に装着される。
シールド部材104の上面部104aには、係合爪104aaが設けられる。係合爪104aaは、シールド部材104を構成する導電性薄板を切り起こして形成され、シールド部材104の内部側に僅かに突出する。係合爪104aaは、相手コネクタ201が装着部102に装着されたときに、この相手コネクタ201に設けられた係合溝(図示せず)に入り込み、相手コネクタ201を電気コネクタ101から抜けにくくする。
シールド部材104における一対の側面部104cのいずれからも、脚部104dが下方に延びている。また、シールド部材104の上面部104aからは、第1端部104pからこの第1端部104pとは反対側の端部(第2端部104q)に向かう方向に、カシメ部104eが延びている。カシメ部104eは、ハウジング105がシールド部材104に装着される前は、図2において一点鎖線及び符号104eaで示すように、上面部104aから延展する方向に延びている。
[ハウジング] ハウジング105は、絶縁性の樹脂を用いた樹脂成形により形成される。ハウジング105の成形については、図7及び図8に基づいて後述する。ハウジング105は、シールド部材104の第2端部104qから挿入し、その後にカシメ部104eの先端部を下方に向けるようにカシメ部104eを矢印R1の方向に曲げることにより、シールド部材104に装着される。下方に曲げられたカシメ部104eは、ハウジング105がシールド部材104の第2端部104qから脱落することを防ぐ。
ハウジング105は、シールド部材104の第2端部104q側の端面104qaに突き当たる係止部105aと、係止部105aからシールド部材104の長さ方向Lに延びる延出部105bとを有する。ハウジング105がシールド部材104に装着されると、延出部105bはシールド部材104の内部に位置付けられる。相手コネクタ201が電気コネクタ101の装着部102に装着されると、延出部105bは、相手コネクタ201に設けられた嵌合孔部203に嵌合する。なお、嵌合孔部203の内底面には、相手側コンタクト部材202が配置される。
[コンタクト部材] 図4は、電気コネクタ101を下方正面側から見た斜視図である。図5は、電気コネクタ101をその幅方向Wの中央位置で切断した状態を示す斜視図である。図6は、図5に示すように切断された電気コネクタ101を異なる方向から見た斜視図である。図2〜図6を参照する。コンタクト部材103は、金属板を打ち抜いた後に曲げ加工をすることによってクランク形状に形成されるものである。コンタクト部材103は、幅方向Wに列状に複数並んでいる。コンタクト部材103は接触部103b(後述)を有しており、この接触部103bは、ハウジング105の延出部105bの下面で列状に並んでいる。
コンタクト部材103は、固定部103aと接触部103bとクランク部103cと接続部103dとを有する。固定部103aは、シールド部材104の長さ方向Lに延び、ハウジング105を構成する樹脂によって固定される。接触部103bは、固定部103aから前方に向けて延出部105bの下面に沿って延び、装着部102内で下面部104b側に露出し、幅方向Wに列状に複数並んでいる。クランク部103cは、固定部103aの後端から下方に延びる。接続部103dは、クランク部103cの下端から後方に延びている。接続部103dは、回路基板301上の配線302にハンダ付け接続される。
電気コネクタ101の装着部102に相手コネクタ201が装着された際、コンタクト部材103の接触部103bは、相手コネクタ201の相手側コンタクト部材202と弾性接触する。ここで、接触部103bの先端部103baは、延出部105bの先端よりもやや後方側に位置して上方に曲げられ、ハウジング105の樹脂成形の際に樹脂に覆い隠されている。このため、コンタクト部材103は、相手コネクタ201の装着部102へのコジリ挿入の際にも延出部105bを構成する樹脂により保護されるようになっている。
[金具] 図1〜図6を参照する。ハウジング105の延出部105bには、金具151が設けられる。金具151は、金属板を打ち抜き曲げ加工して形成されるもので、図7及び図8に基づいて後述する樹脂成形によって、ハウジング105に固定される。
金具151は、平坦部151aと、クランク部151bと、アース部151cと、前端部151d(保護部)と、側部151e(保護部)と、水平部151fとを有する。平坦部151aは、ハウジング105の延出部105bの上面に設けられ、コンタクト部材103の接触部103bのなす列に対して平行に配置される。水平部151fは、平坦部151aの後端部より略水平に延びる。クランク部151bは、水平部151fの後端から下方に延びる。アース部151cは、クランク部151bの下端から後方に延び、回路基板301の基材301aの上面(表面)に設けられて予めアース(接地)されているアース用配線307に接続される。グランドパターン305もアース(接地)されていることから、平坦部151aでの電位とグランドパターン305での電位とは、等しくなる。
前端部151d及び側部151eは、延出部105bにおける側面(延出部105bにおいてその上面から下面にかけた端部)に設けられる。詳細には、前端部151dは、平坦部151aの前端から下方側に延びており、延出部105bの前端部を覆っている。また、側部151eは、平坦部151aの両側部から下方に延びており、延出部105bの両側部を覆っている。前端部151dや側部151eは、相手コネクタ201が電気コネクタ101の装着部102にコジリ挿入された場合の、延出部105bの破損を防ぐ。なお、前端部151d及び側部151eは、いずれか一方のみが存在してもよいが、両方存在するほうが延出部105bの破損防止の観点において有利である。
ところで、図1、図3、図5及び図6に示されるように、ハウジング105の延出部105bの上面には、コンタクト部材103の接触部103bに対応する箇所に、第1孔部151pが開口している。そして、金具151の平坦部151aには、この第1孔部151pに対応するように孔部151aaが設けられる。また、図3及び図5に示されるように、ハウジング105の延出部105bの下面であって、隣り合う二つのコンタクト部材103の接触部103bの間には、第2孔部151qが開口している。第1孔部151p及び第2孔部151qは、ハウジング105を樹脂成形して形成するに際して形成される。第1孔部151p及び第2孔部151qに関する点を含め、ハウジング105の形成について、図7及び図8に基づいて説明する。
図7は、樹脂成形によりハウジング105を形成する様子を図1のB−B線断面視で見た図である。図8は、樹脂成形によりハウジング105を形成する様子を図1のA−A線断面視で見た図である。ハウジング105は、固定金型401とこの固定金型401に対し上下に動く可動金型402とを合わせた際に形成される成形空間403の内部に、複数のコンタクト部材103及び金具151を配置し、その状態で成形空間403に溶融樹脂を流し込むことにより形成される。
固定金型401の上面には、コンタクト部材103が幅方向W(図1等参照)に並べられる。コンタクト部材103において、接触部103bと先端部103baとの境界箇所は屈曲しており、この屈曲した部分は、固定金型401の上面に形成された段部401aに突き当てられる。固定金型401の上面においてそこに並べられたコンタクト部材103を避ける箇所には、第1ピン孔401bが開口する。第1ピン孔401b内には、第1押えピン401cが配置される。この第1押えピン401cは、上下に動くことができる。
可動金型402の下側は凹状に形成されており、この凹状の内周面は、金具151の上面及び外側面にフィットする形状をなしている。金具151は可動金型402の内周面に位置付けられ、これにより、金具151の平坦部151a、前端部151d及び側部151e(図1及び図4参照)は可動金型402の内周面に接する。可動金型402における金具151の平坦部151aと接する面であって、固定金型401の上面に配置されたコンタクト部材103の接触部103bの上方にあたる箇所には、第2ピン孔402aが開口する。第2ピン孔402a内には、第2押えピン402bが配置される。この第2押えピン402bは、上下に動くことができる。なお、金具151において第2押えピン402bに対応する箇所には、孔部151aaを設けておく。
ハウジング105を形成するに際し、まず、上面にコンタクト部材103が配置された状態の固定金型401と金具151が配置された状態の可動金型402とを閉じて成形空間403を形成する。続いて、第1押えピン401cを上方に動かし、この第1押えピン401cと可動金型402とで金具151の平坦部151aを挟み込む。また、第2押えピン402bを下方に動かし、この第2押えピン402bと固定金型401とでコンタクト部材103を挟み込む。その後、成形空間403内に溶融樹脂を射出する。樹脂が硬化した後、第1押えピン401cを下方に動かして金具151の平坦部151aから離反させ、且つ、第2押えピン402bを上方に動かしてコンタクト部材103から離反させて、可動金型402を固定金型401から離反させ、ハウジング105を取り出す。このようにすることで、金具151の平坦部151aと複数のコンタクト部材103とを平行に設けたハウジングが形成される。ここで、ハウジング105には、第1押えピン401cを用いることにより第2孔部151qが設けられ、第2押えピン402bを用いることにより第1孔部151pが設けられることになる。第1孔部151pや第2孔部151qは、樹脂成形の際にコンタクト部材103や金具151が動き出さないようにするが故に形成されるものである。第1孔部151p及び第2孔部151qの個数及び箇所は、コンタクト部材103の本数や金具151の形状に応じて適宜変更可能である。
再び図1〜図4を参照する。電気コネクタ101を構成するに際し、まず、上記のように形成されたハウジング105をシールド部材104の第2端部104qから挿入する。続いて、シールド部材104から延びるカシメ部104eを下方に曲げる。これにより、ハウジング105はシールド部材104から外れなくなる。その後、シールド部材104から延びる脚部104dの先端部を回路基板301に設けられた第1挿込孔303に挿入してグランドパターン305にハンダ付けし、下方に曲げられた状態のカシメ部104eの先端部を回路基板301に設けられた第2挿込孔304に挿入してグランドパターン305にハンダ付けすることで、電気コネクタ101が回路基板301に固定される。その後、コンタクト部材103の接続部103dを回路基板301上の配線302にハンダ付けし、金具151のアース部151cを回路基板301上のアース用配線307にハンダ付けすることにより、電気コネクタ101が回路基板301に実装される。なお、コンタクト部材103の接続部103dにバネ性を持たせ、回路基板301の配線302に押し当て接続させてもよい。
シールド部材104は、アース(接地)される必要がある。アース(接地)を行う方法の一例として、図2に示すように、シールド部材104をハンダ付け等によってアース用配線307に接続するようにしてもよい。また、図3に示すように、シールド部材104の下面部104bと回路基板301とを、導電接着剤308等により固定するようにしてもよい。また、これら以外の方法でシールド部材104をアース(接地)するようにしてもよい。なお、シールド部材104にバネ性を有する舌片を形成し、回路基板301の配線302に押し当て接続させてもよい。
このようにして電気コネクタ101が回路基板301に実装されると、電気コネクタ101に備わる金具151と、シールド部材104と、回路基板301に設けられるグランドパターン305とのいずれもが、アース(接地)されて電気的に同電位になる。複数のコンタクト部材103の接触部103bと金具151の平坦部151aとが平行をなしていることから、複数のコンタクト部材103の接触部103bと金具151の平坦部151aとの間の距離を、回路基板301上の配線302とグランドパターン305との間の距離に応じて設定することで、従来のように単にコンタクト部材103の接触部103bをシールド部材104で囲うだけでは実現し得なかった、電気コネクタ101でのインピーダンスコントロールを行なうことが容易になる。一例として、回路基板301の基材301aを形成する樹脂とハウジング105を形成する樹脂との誘電率が略同じである場合、ハウジング105でのコンタクト部材103の接触部103bと金具151の平坦部151aとの距離を、配線302とグランドパターン305との距離と略同等にすることで、効果的なインピーダンスコントロールを行なうことができる。即ち、本実施の形態では、コンタクト部材103の接触部103bと金具151の平坦部151aとを平行に設けることで、コンタクト部材103を伝わる電気信号に対しての不要輻射対策・静電破壊対策としての効果が生まれ、電気コネクタ101でのインピーダンスコントロールが容易になり、回路基板301に実装された電気コネクタ101においても電気信号の高周波性能が劣化しなくなって、大量のデータの高速伝送が可能になる。
さらに、本実施の形態では、アース部151cが平坦部151aから延びて回路基板301の基材301aに取り付けられている。これにより、回路基板301に設けられたアース用配線307を効率的に使用でき、さらに、電気コネクタ101を回路基板301に対し取り付けた際の安定性が増す。
さらに、本実施の形態では、金具151の平坦部151aから前端部151dや側部151eが延び、ハウジング105の延出部105bの端部を覆っている。これにより、相手コネクタ201が電気コネクタ101の装着部102にコジリ挿入された場合の、延出部105bの破損が防がれる。
なお、本実施の形態では、金具151を金属板から形成したが、コンタクト部材103の接触部103bに対して平行をなし且つアース(接地)されていれば、金具151を、メッシュ状に穴開けされた金属板や金網から形成しても良い。
また、本実施の形態では、金具151から水平部151f、クランク部151b及びアース部151cが延び、このアース部151cが回路基板301のアース用配線307に接続されることで、金具151とグランドパターン305との同電位が実現されているが、金具151をシールド部材104に接続し、このシールド部材104をアース(接地)することによって、金具151とグランドパターン305との同電位を実現してもよい。この場合、金具151とグランドパターン305とを接続するようにしてもよい。また、金具151とグランドパターン305とを直接接続してこれらが同電位になるようにしてもよい。また、アース部151cが金具151の一部をなしているが、アース部151cは金具151と別体であってもよい。
また、当然のことながら、本発明は、コンタクト部材103を五本有した電気コネクタ101のみならず、四本以下もしくは六本以上のコンタクト部材を有した電気コネクタにおいても適用できることは、言うまでもない。
101 電気コネクタ
102 装着部
103 コンタクト部材
103b 接触部
105 ハウジング
105b 延出部
151 金具
151a 平坦部
151c アース部
151d 前端部(保護部)
151e 側部(保護部)
201 相手コネクタ
202 相手側コンタクト部材
203 嵌合孔部
301 回路基板
301a 基材
302 配線
305 グランドパターン

Claims (3)

  1. 相手側コンタクト部材(202)が内在する嵌合孔部(203)を有する相手コネクタ(201)が装着される電気コネクタ(101)であって、
    相手コネクタ(201)を装着可能な装着部(102)と、装着部(102)に装着された状態の相手コネクタ(201)の嵌合孔部(203)に嵌合する延出部(105b)を有する絶縁性の樹脂を成形することにより形成されたハウジング(105)と、
    延出部(105b)の一方の面に列状に並び装着部(102)に装着された状態の相手コネクタ(201)の相手側コンタクト部材(202)と接触する接触部(103b)を有するハウジング(105)に固定されるコンタクト部材(103)と、
    コンタクト部材(103)の接触部(103b)が並ぶ列に対して平行となるよう延出部(105b)の他方の面に設けられる平坦部(151a)と、金具(151)を接地するアース部(151c)と、平坦部(151a)の縁部から延び、延出部(105b)における一方の面から他方の面にかけた延出部(105b)の端部に配置される保護部(151d)を有するハウジング(105)に固定される金具(151)と、を備える電気コネクタ(101)。
  2. 電気コネクタ(101)は、板状の基材(301a)と、基材(301a)に設けられコンタクト部材(103)と接続する配線(302)と、
    配線(302)をシールドするグランドパターン(305)とを有する回路基板(301)に実装され、
    平坦部(151a)とグランドパターン(305)とは、同電位となっている請求項1記載の電気コネクタ(101)。
  3. アース部(151c)は、平坦部(151a)から延び、基材(301a)に取付けられる請求項2記載の電気コネクタ(101)。
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