JP5756110B2 - シールドすることを含むプラグイン接続 - Google Patents

Description

本発明は、シールドすることを含むプラグイン接続、特に、複数ピン及び複数列プラグイン接続に関し、雄型多極コネクタ及び雌型多極コネクタを含み、差動接触子ペアの接触パターンで配置されると共に、信号接触子の周囲にあるＬ型シールド要素と共に接触子グループを形成する信号接触子を備え、接触子グループが横列及び縦列に配置され、隣接する縦列内の隣接接触子グループが縦列の縦方向で所定の距離によって互いからオフセットしている。

プラグイン接続は、例えば、特許文献１で開示されている。このプラグイン接続において、隣接する縦列内にある隣接する接触子グループは、縦列の縦方向において所定の距離で互いに対してオフセットして配置されている。信号接触子は、Ｌ字状シールド要素によって囲まれているが、完全には囲まれていない。この理由のため、Ｌ字状シールド要素は、互いに対して１８０゜捻られて一つの縦列から他の縦列に交互に配置されている。更に、信号接触子は、接触子グループ内の複数の信号接触子の距離に実質的に対応する距離によって、隣接する縦列内で互いに対してオフセットされてプラグインコネクタに配置されている。Ｌ字状のシールド要素と接続するこの配置は信号接触子を完全にシールドせず、これらの配置は非常に高い周波数範囲で妨害のない信号伝送を行うことができない。

シールドすることを含むプラグインコネクタは、特許文献２及び３で開示されており、信号接触子間の同時に減少した電磁カップリング（クロストーク）と共に、より高い密度及び速さが達成される。

特許文献２によれば、電気コネクタは一体型のシールドすることを含む挿入要素を有し、この挿入要素は第２の要素内でのシールドに対して横向きになっている。コネクタの一つの要素は、基板間に配置されているシールドを含む基板で作られている。一体的なシールドは、他の要素のシールドと電気的接続をするための接触部を有している。コネクタは、容易に製造され、改善されたシールド性を有する。

特許文献３によるプラグコネクタにおいて、信号接触子及びグランド接触子は、信号端子間のクロストークを防ぐために隣接する縦列内で互いに対してオフセットされて配置されている。シールド接触子は、部分的に一つの接触要素を囲む羽根状の突部を備える。このような配置は、信号及びシールド接触要素の密集した配置を容易に可能にする。

シールド及び信号接触子を有するプラグイン接続は、差動ペアの接触パターンで配置され、それらを囲むＬ字状のシールド要素と共に個々の接触子グループを形成し、横列及び縦列に配置されている接触子グループを有しており、これは特許文献４において周知である。

電子産業において、長方形のプラグイン接続は、二つの回路基板間、例えば、背面と背面に固定された回路基板間、又は回路基板と接続線との間の電気的接続に使用される。雄型多極コネクタは、例えば、第１の回路基板上に配置され、雌型多極コネクタは、別の回路基板上で雄型多極コネクタに適用される。回路基板は、プラグイン接続の雌型多極コネクタによって第１の回路基板に対して固定され、電気的に接触している。

これらのコネクタを介する電気信号の伝送周波数は、非常に高い。信号遅延及び反射を減らすためには、雌型多極コネクタ及び雄型多極コネクタ内の種々の接触子の安定したインピーダンスを有することを必要とするだけでなく、差動接触子をシールドすることを必要とする。これは、特許文献４で開示されているようにＬ字状のシールドによって認識される。

適切なデータ伝送速度を達成するために、特許文献４は、横列及び縦列に配置された差動対の接触パターンで配置された信号接触子を有するプラグコネクタを提供する。二つの信号接触子を囲む個々の差動ペアは、第１の距離で互いから離れている。グランドシールドは個々の差動ペアと接触し、個々のグランドシールドは二つの信号接触子の一方の側に沿って延びる雄型多極部を有し、個々のグランドシールドは差動ペアの一端に沿って延びる脚部を備え、グランドシールドは第１の距離よりも大きい第２の距離によって間隔を開けている差動ペアに隣接する。個々のグランドシールドの雄型多極部の一つの先端は、差動ペアの信号接触子の外側端部を越えて延びている。

独国特許第６０３１６１４５号明細書 米国特許出願公開第２００１／００４６８１０号明細書 米国特許第６３２８６０２号明細書 欧州特許第１４７０６１８号明細書

高速データ伝送速度は、このようなプラグイン接続によってすでに達成されている。横列及び縦列内の接触子グループの直線配置の結果として、更なる小型化は容易ではない。特に、データ伝送速度の増加は容易ではない。更に、このコネクタにおいては、この複雑な構成の結果として、容易な方法で雄型多極コネクタ及び雌型多極コネクタの二つのプラグイン要素の繰り返される抜き差しを可能にする必要な安定性を有しないという不利益がある。

したがって、本発明は、より高いデータ伝送を可能にし、同時に、プラグイン接続の繰り返しの抜き差しを可能にする丈夫な構成を有するように、シールドすることを含むプラグイン接続を改善することを目的としている。

この目的は、上述した種類のシールドすることを含むプラグイン接続によって達成される。複数の隣接する接触子グループは、所定の距離で互いからオフセットされた隣接する縦列内に配置され、その距離は縦列内の二つの隣接する接触子グループの距離の半分に大凡対応する。結果として、最大の可能な距離は、信号接触子の小型化が達成されるように、一つ縦列内の接触子グループと隣接する縦列内の接触子グループとの間で決定されるだけでなく、データ転送速度が１秒当たり２５ギガビット又はそれ以上で増加するように、隣接する縦列内に配置された信号接触子の距離の拡大によって可能となる。隣接する縦列内の隣接する接触子グループのオフセットの結果として、中間のスペースが接触子グループ間に作られ、一方において、プラグハウジング内で安定化要素を配置するために使用され、他方において、以下で詳細に説明するように、隣接する縦列間のシールドを改善するために使用される。

本発明の更なる有効な特徴、構成及び実施形態は、従属請求項の主題である。有効な実施形態では、所定の距離が縦列内の二つの隣接する接触子グループの距離の半分に対応するように構成する。結果として、一つの縦列内の接触子グループと他の隣接する縦列内の接触子グループとの間の最大の可能な距離が達成される。

縦列内に配置されている、雌型多極コネクタの接触子グループが、基板内にそれぞれ配置されるようにすることが好ましい。結果として、プラグは、特別有利な方法で、このような基板の積層構造によって作られる。最良のシールド効果を達成するために、一つのシールドプレートが隣接する基板間に配置されるように提供する。隣接する接触子の縦列内において、接触子グループのオフセットの結果として、シールドプレートの接触子要素がオフセットして配置され、それによって、隣接する接触子グループのシールド要素との接触が達成される。これに関して、シールドプレートが、プラグ開口に対向する面上で複数の接触弾性片を備える。接触弾性片は、そこに調整され、隣接する基板に配置された凹所内で係合する。

このような配置は、隣接する縦列内で接触子グループのオフセットによって可能となる。これは、構成を小型化する場合において、一対の差動接触子とシールドプレートの接触弾性片との間で接触しないことを確実にする。オフセットされた構成の結果として、シールドプレートの接触弾性片は、一対の差動接触子から可能な限り離れる。更に、この目的のため、シールドプレートが先細状接触弾性片の領域内でより薄い構成で提供される。これは、一方においてスプリング効果を改善し、他方において制限されたスペースを考慮する。

一方における差し込み側での所定のモジュラー寸法と他方における回路基板側でのより小さいモジュラー寸法を保持するために、雄型多極コネクタと雌型多極コネクタの両方が、ろう付け又は圧接又は他の方法で固定され、好ましい実施形態では、雄型多極コネクタの接触要素が、回路基板上での隣接する接触要素の距離が、差し込み側での接触要素の距離より僅かに小さくなるように、先細形状になる。

先細形状にすることは、回路基板上で接触要素をスタンピング（圧縮成形）することによって形成することが好ましい。このような製造は、大量生産の範囲内で行われる。

特別有利な構成は、補強リブが、雄型多極コネクタハウジング内において、キャビティが形成されるオフセットされた接触子グループの領域内で配置されるようにする。結果として、このような補強リブは、接触子グループの両側に設けられており、補強リブは一つの縦列幅によって左右にオフセットされている。これらの補強リブは、特に敏感な雄型多極コネクタハウジングの安定性を実質的に改善する。

本発明の更なる効果及び特徴は、以下の説明及び図面における実施形態に示されている。本発明の特徴は、単独又は組み合わせて実施される。

本発明によるプラグイン接続の雌型多極コネクタと雄型多極コネクタの斜視図を示す。 隣接する接触子グループの配置を示す図である。 本発明の雌型多極コネクタを異なる角度で示す分解斜視図である。 本発明の雌型多極コネクタを異なる角度で示す分解斜視図である。 雌型多極コネクタの基板を示す図である。 雌型多極コネクタの「プラグ面」を示す図である。 雌型多極コネクタのシールドプレート及び雌型多極コネクタの部分を示す斜視図である。 雌型多極コネクタで取り付けた状態のシールドプレートの接触弾性片の配置を示す図である。 雄型多極コネクタを部分的に分解した状態を示す斜視図である。 雄型多極コネクタの一対の差動接触子を示す図である。 雄型多極コネクタの平面図である。 本発明による雄型多極コネクタの複数対の差動接触子とグランド接触子の配置を示す図である。

図１は、図の右半分に雌型多極コネクタ１００を示す。雌型多極コネクタは、例えば、ろう付け又は圧接によって、回路基板５０に固定され、電気的に接続する。雌型多極コネクタは、前面に互いに平行である複数の接触子グループ縦列１２０を備えている。接触子グループ縦列１２０は、互いに上下に配置され、Ｌ字状シールドプレート１０３で囲まれている複数の差動接触子ペア１０１，１０２を備えている。二つの差動接触子ペア１０１，１０２とシールドプレート１０３は一つの接触子グループを形成する。従って、プラグは複数の接触子グループ縦列と接触子グループ横列からなり、接触子グループ横列は、隣接する接触子グループ縦列内の隣接する接触子グループが所定の距離でオフセットして配置されるように特徴付けられ、より詳細には図で説明される。

雄型多極コネクタ２００は、複数の接触子グループ縦列２２０を備え、二つの接触子グループ縦列２２０の間に接触子グループ縦列２２１が配置されている。接触子グループ縦列は、隣接する接触子グループ縦列２２０に対して複数の接触子グループが同じ距離でオフセットして配置される。

図２は、接触子グループ縦列１２０，２２０と１２１，２２１を示す。接触子、すなわち、接触弾性片１０１，１０２又は接触ピン２０１，２０２と、シールド要素、すなわち、Ｌ字状シールドプレート１０３及びＬ字状シールドプレート２０３は、上から下まで連続する文字ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）〜ｌ）で示されている。図２に示されるように、二つの差動接触子ペア１０１，１０２及び２０１，２０２の距離は距離ｌ１である。差動接触子ペア１０１，１０２及び２０１，２０２とシールドプレート１０３からなる隣接する接触子グループ間の距離は、距離ｌ２である。接触子グループは、接触子グループ縦列１２０，２２０内の個々の接触子グループが距離ｌ３を有するように、互いにオフセットしている。この距離ｌ３は、縦列１２０，２２０及び１２１，２２１内の隣接する接触子グループの距離の半分であること、すなわち、ｌ３＝ｌ２／２であることが好ましい。差動接触子ペア間の可能な最も大きい距離はこのようにして決まる。この構成は、以下で説明するように関連する効果に関係する。

雌型多極コネクタの構成は、図３ａ，３ｂ及び４に示されている。従って、個々の接触子グループ縦列は一つの基板１８０の一部分である。基板１８０は、図３ａ，３ｂに示すように、互いに隣接して多層に配置されている。シールドプレート３００は、以下で詳細に説明するように、基板１８０間に配置されている。全ての構成は、雌型多極コネクタを安定化するために使用するハウジング要素１８１に固定されている。差し込み面に対応する開口を有するカバー１８３は差し込み側に設けられている。図４は一つの基板１８０を示す。差し込み側に配置されている差動接触子ペア１０１，１０２は、例えば、互いから１．３ｍｍ離れている。差動接触子ペア１０１，１０２は、図４に示すように、基板１８０内で角度が付いた延長ライン１１１，１１２によって、回路基板側で接続要素１０７，１０８と接続している。これに関して、回路基板上の接続要素１０７，１０８は、差し込み側の接触子間の距離よりも小さい距離で互いから離れている。回路基板側での接続要素１０７，１０８間の距離は１．２ｍｍが好ましい。シールド接触子１０９は、回路基板側で一つの信号接続要素１０７，１０８間に設けられている。

いわゆる「差し込み面」が、正面カバー１８３を示す図５に示されている。Ｌ字状のシールドプレート１０３で囲まれた接触子としての信号要素１０１，１０２からなる接触子グループは、隣接する縦列内でオフセットして配置されている接触子グループに倣う。このオフセットは、隣接する縦列間で個々のキャビティ１３０をもたらし、雄型多極コネクタ２００に設けられている補強リブ２３０が係合する。これは、プラグイン接続の安定性を増加し、特に、繰り返される差し込み（プラグイン）プロセスを許容する。

金属的に導通する方法で配置されたシールドプレート３００は、差し込み側に対向する側にシールド接触弾性片３１０を備え、接触弾性片は、図６及び７に示すように、スプリング効果を増加するために、隙間３１２を備える。シールド接触弾性片は、前側領域で曲がっており、一点まで先細状に延びている。「先細」の構成、すなわち、先端３３３の領域における肉薄構成は、スタンピングによって形成される。曲がった先端３３３は、雌型多極コネクタの基板１８０内の凹所１８２に係合する。凹所１８２は、先端３３３が、信号接触対１０１，１０２に対してオフセットされ、雌型多極コネクタ及び雄型多極コネクタの嵌合状態においてＬ字状のシールドプレート２０３と電気的に接触するように設けられる。接触子グループのオフセットした構成の結果として、シールドプレートと差動接触子ペアとの間の可能な最も大きな距離が実現され、１秒当たり２５ギガビット又はそれ以上のデータ伝送速度が達成される。

雄型多極コネクタの構成は、図８を参照して、以下で説明される。差動接触子ペア２０１，２０２と、差動接触子ペアを囲むＬ字状シールドプレート２０３は、雄型多極コネクタのハウジング２１０に配置されている。差動接触子ペアは、例えば１．２ｍｍの距離である基板側よりも、例えば差し込み側で１．３ｍｍのより大きな距離を有する。これは、パンチされない部分２３２，２３３が接触子ペア２０１，２０２（図９）に設けられる。これにより、基板上での接触子ペアの高密度の配置が実現される。

図１０は、雄型多極コネクタを平面図で示す。差動接触子ペア２０１，２０２は、Ｌ字状シールドプレート２０３に囲まれて、ハウジング２１０に配置されている。簡単化のため、図１０において、文字ａ）、ｂ）…ｋ）及びｌ）で示されている隣接する差動接触子２０１，２０２間の距離はｌ２である。隣接する縦列の隣接する接触子グループ間の距離、すなわち、縦列２２１内の隣接する接触子グループから縦列２２０内の接触子グループの距離はｌ３であり、ｌ３はｌ２／２に実質的に対応し、したがって、ｌ３＝ｌ２／２となる。小型化による改善されたデータ伝送品質に加えて、このオフセットされた構成は、オフセットされた縦列２２１及び２２０の領域内において、補強リブ２３０が雄型多極コネクタに配置されるようにして、安定性を高める。上述したように、補強リブ２３０は、オフセットされた構成によって、雌型多極コネクタのキャビティ１３０に係合する。

図１１は、雄型多極コネクタ内の差動接触子ペア２０１，２０１及びシールド接触要素２０３ａの構成又はレイアウトを示す。この図は、隣接する接触子グループの距離がｌ１であることを示し、連続する番号１〜１４で示されている隣接する縦列は、距離ｌ３で互いに対してオフセットし、ｌ３＝ｌ２／２となる。距離ｌ２は一つの縦列内における隣接する接触子グループ間の距離である。図１１は、差動接触子ペア２０１，２０１及びシールド（グランド）接触要素２０３ａ（図８参照）の構成の対称性を示し、出願人による試験によって確認されたように、高い信号伝送速度と、特に、高い信号伝送周波数を許容する。

Claims (7)

1. シールドすることを含むプラグイン接続、特に、多数ピン及び多数列プラグイン接続は雄型多極コネクタ及び雌型多極コネクタを含み、
   プラグイン接続は、差動接触子ペアの接触パターンで配置されると共に、信号接触子を囲むＬ字状シールド要素と共に接触子グループを形成する信号接触子を有し、
   接触子グループは横列及び縦列で配置され、隣接する縦列内の接触子グループは所定の距離（ｌ３）で互いからオフセットしているプラグイン接続において、
   所定の距離（ｌ３）は一つの縦列内での二つの隣接する接触子グループの距離（ｌ２）の半分に対応し、
   雄型多極コネクタの接触子（２０１，２０２）が先細であり、回路基板上での隣接する接触子（２０１，２０２）の距離が差し込み側の接触子（２０１，２０２）の距離よりも小さく、
   補強リブ（２３０）が、オフセットした方法で配置されている接触子グループの領域内で、雄型多極コネクタ（２００）のハウジング（２１０）に配置され、補強リブが雌型多極コネクタ（１００）のキャビティに係合することを特徴とするプラグイン接続。
2. 雌型多極コネクタの一つの縦列内に配置されている接触子グループが、基板（１８０）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプラグイン接続。
3. 一つのシールドプレート（３００）が隣接する基板（１８０）間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプラグイン接続。
4. シールドプレート（３００）が、差し込み開口端に対向する側において、一点に向かって先端が細くなっており、隣接する基板（１８０）内で同じ位置になるように調整された凹所（１８２）に係合する複数の接触弾性片（３１０）を備えることを特徴とする請求項３に記載のプラグイン接続。
5. シールドプレート（３００）が先細の接触弾性片（３１０）の領域内でより肉薄の構成であることを特徴とする請求項４に記載のプラグイン接続。
6. 接触弾性片（３１０）の肉薄の領域がスタンピングによって形成されていることを特徴とする請求項５に記載のプラグイン接続。
7. 先細形状にすることは回路基板側で接触子（２０１，２０２）をスタンピングすることによって実施されることを特徴とする請求項１に記載のプラグイン接続。

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