JP6483497B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電気機器や電子機器等に使用されるコネクタに関するもので、特に、簡単で、安価な構造で、インピーダンスの整合が取れ、安定した接触（接続）信頼性が得られる構造に関するものである。

一般的に、ＵＳＢ３．０コネクタは、相手コネクタと接触する接触部と基板に実装する接続部を有する４本のＵＳＢ２．０コンタクトと５本のＵＳＢ３．０コンタクトと該各コンタクトが保持・配列されるハウジングと金属製のシェルとを備えている。
ＵＳＢ３．０コネクタとして、特許文献（実用新案登録第３１７６０５８号）を挙げます。
実用新案登録第３１７６０５８号。

客先の仕様（デザイン）により、シェルがない構造のコネクタ（シェルに相当するものは、客先においてプラスチックで製作）が要求されている。金属シェルが無い為、インピーダンスが高くなってしまい、インピーダンスの整合を図ることができない。また、通常、基板への固定をアップする為に金属シェルを基板に実装している。
特許文献１では、ＵＳＢ３．０コンタクトの変位時にコンタクト先端が基板に干渉する可能性があり、基板に逃げの孔を開ける必要が生じ、また、基板の上にハウジングが配置されており、基板の厚み（製造公差が大きい）によって、バネ変位量、接圧に影響するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単で、安価な構造で、インピーダンスの整合が取れ、安定した接触（接続）信頼性が得られる構造のコネクタを提供するものである。

（１）本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、相手コネクタと接触する接触部と基板に実装する接続部を有する４本のＵＳＢ２．０対応の第１コンタクト及び５本のＵＳＢ３．０対応の第２コンタクトと、前記第１及び第２コンタクトが保持・配列されるハウジングとを備えるコネクタにおいて、第１コンタクトの接触部は、板状片であり、嵌合側に一列に配置され、第２コンタクトの接触部は、湾曲形状であり、奥行き方向では、第１コンタクトの接触部と第１及び第２コンタクトの接続部の間に位置し、かつ、ピッチ方向では、第１コンタクトの接触部が第２コンタクトの接触部の間に位置し、第１及び第２コンタクトの接続部は、嵌合側の反対側に一列に配置され、接続部の配列順は、端から順番に第１コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第１コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第１コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第１コンタクトの接続部であり、全ての接続部がハウジング内に配置され、最中央の第２コンタクトの接続部はピン形状のピン部であり、最中央の前記第２コンタクト以外の接続部は潰し加工により形成された表面実装タイプであり、ハウジングは略凸形状の前記基板が入る装着空間を有し、両端に配置された前記第１コンタクトは接触部付近より嵌合側の反対方向に突出する突出片を有し、前記突出片の自由端側には垂直方向に突出しハウジングを連通するピン部を有し、前記第１コンタクトのピン部及び前記第２コンタクトのピン部は、実装される基板に設けられた対応するスルーホールに挿入されて半田付けが可能な構造である、ことを特徴とするコネクタである。

（２）最中央の第２コンタクトを除く、第２コンタクトの弾性部の幅やコンタクト間の距離を調整してインピーダンスの整合を図る、ことを特徴とする上記（１）記載のコネクタである。

（３）第２コンタクトの弾性部がスリットを有する、ことを特徴とする（１）または（２）記載のコネクタである。

（４）前記第２コンタクトの接触部が変位した際に前記接触部の先端と干渉しないように、前記基板の奥行き方向の長さを短くするとともに実装時のガタツキがないように前記コネクタを含めて前記基板上に重心がある、ことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のコネクタである。

本発明のコネクタによれば、簡単で、安価な構造で、インピーダンスの整合が取れ、安定した接触（接続）信頼性が得られる。（５）のような構造にすることで、位置決めと実装強度のアップに繋がる。（６）のような構造にすることで、基板の厚みに影響されることなく、第２コンタクトの接触部の変位量を確保することができる。（７）のような構造にすることで、基板の孔等を開けることなく、第２コンタクトの接触部の変位量を確保することができる。

（Ａ） 本発明のコネクタを、嵌合口方向より見た斜視図である。（Ｂ） 本発明のコネクタを、基板接続方向より見た斜視図である。（Ｃ）本発明のコネクタを、第１コンタクトの中心部分で断面した断面図である。（Ｄ）本発明のコネクタを、第２コンタクトの中心部分で断面した断面図である。 （Ａ） 基板と接続した状態のコネクタを、嵌合方向よりみた斜視図である。（Ｂ）基板と接続した状態のコネクタを、接続方向よりみた斜視図である。 （Ａ） 第１コンタクトの配置を嵌合方向よりみた斜視図である。（Ｂ）第１コンタクトの配置を基板接続方向よりみた斜視図である。（Ｃ） 第２コンタクトの配置を嵌合方向よりみた斜視図である。（Ｄ）第２コンタクトの配置を基板接続方向よりみた斜視図である。 （Ａ）第１及び第２コンタクトが配列された状態を、嵌合方向より見た斜視図である。（Ｂ） 本発明のコネクタが基板に実装された状態を、嵌合方向より見た斜視図である。 （Ａ） ハウジングを、嵌合口方向より見た斜視図である。（Ｂ）ハウジングを、第１コンタクトの挿入部分の中心部分で断面した断面図である。（Ｃ）ハウジングを、第２コンタクトの挿入部分の中心部分で断面した断面図である。 （Ａ） 基板を、コネクタ接続方向よりみた斜視図である。（Ｂ）基板を、コネクタ接続方向の反対側よりみた斜視図である。

本発明の特徴は、相手コネクタと接触する接触部３１、４１と基板７０に実装する接続部３３、４３を有する４本のＵＳＢ２．０対応の第１コンタクト３０及び５本のＵＳＢ３．０対応の第２コンタクト４０と、前記第１及び第２コンタクト３０、４０が保持・配列されるハウジング５０とを備えるコネクタにおいて、
第１コンタクト３０の接触部３１は、板状片であり、嵌合側に一列に配置し、
第２コンタクト４０の接触部４１は、湾曲形状であり、奥行き方向では、第１コンタクト３０の接触部３１と第１及び第２コンタクト３０、４０の接続部３３、４３の間に位置し、かつ、ピッチ方向では、第１コンタクト３０の接触部３１が第２コンタクト４０の接触部４１の間に位置し、
第１及び第２コンタクト３０、４０の接続部３３、４３は、嵌合側の反対側に一列に配置され、接続部３３、４３の配列は、中央に第２コンタクト４０を配置し、ピッチ方向の両端側に第１コンタクト３０を配置し、第１コンタクト３０間に２本の第２コンタクト４０、４０を配置し、中央の第２コンタクト４０を中心に対称に配置され、全ての接続部３３、４３がハウジング５０内に配置され、中央の第２コンタクト４０の接続部４３がピン形状４６で、その他は潰し加工により形成した表面実装タイプであり、
ハウジング５０には略凸形状をした前記基板７０が入る装着空間５３が設けられ、前記装着空間５３は前記基板７０の全体が入る、ことを特徴とするコネクタ２０である。
つまり、第１コンタクト３０の接触部３１は嵌合側に一列に配置し、第２コンタクト４０の接触部４１は、奥行き方向では、第１コンタクト３０の接触部３１と第１及び第２コンタクト３０、４０の接続部３３、４３の間に位置し、かつ、ピッチ方向では、第１コンタクト３０の接触部３１が第２コンタクト４０の接触部４１の間に位置し、第１及び第２コンタクト３０、４０の接続部３３、４３は嵌合側の反対側に一列に配置され、接続部３３、４３の配列は中央に第２コンタクト４０を配置し、ピッチ方向の両端側に第１コンタクト３０を配置し、第１コンタクト３０間に２本の第２コンタクト４０を配置し、中央の第２コンタクト４０を中心に対称に配置され、全ての接続部３３、４３がハウジング５０内に配置され、中央の第２コンタクト４０の接続部４３がピン形状４６で、その他は潰し加工により形成した表面実装タイプであり、ハウジング５０には略凸形状をした前記基板７０が入る装着空間５３が設けられ、前記装着空間５３は前記基板７０の全体が入る、構造のコネクタである。

図１から図６に基づいて、本発明のコネクタ１０の実施例について説明する。
図１（Ａ）は本発明のコネクタを、嵌合口方向より見た斜視図であり、（Ｂ）は本発明のコネクタを、基板接続方向より見た斜視図であり、（Ｃ）は本発明のコネクタを、第１コンタクトの中心部分で断面した断面図であり、（Ｄ）は本発明のコネクタを、第２コンタクトの中心部分で断面した断面図である。図２（Ａ）は基板と接続した状態のコネクタを、嵌合方向よりみた斜視図であり、（Ｂ）は基板と接続した状態のコネクタを、接続方向よりみた斜視図である。図３（Ａ）は第１コンタクトの配置を嵌合方向よりみた斜視図であり、（Ｂ）は第１コンタクトの配置を基板接続方向よりみた斜視図であり、（Ｃ）は第２コンタクトの配置を嵌合方向よりみた斜視図であり、（Ｄ）は第２コンタクトの配置を基板接続方向よりみた斜視図である。図４（Ａ）は第１及び第２コンタクトが配列された状態を、嵌合方向より見た斜視図であり、（Ｂ）は本発明のコネクタが基板に実装された状態を、嵌合方向より見た斜視図である。図５（Ａ）はハウジングを、嵌合口方向より見た斜視図であり、（Ｂ）はハウジングを、第１コンタクトの挿入部分の中心部分で断面した断面図であり、（Ｃ）はハウジングを、第２コンタクトの挿入部分の中心部分で断面した断面図である。図６（Ａ）は基板を、コネクタ接続方向よりみた斜視図であり、（Ｂ）は基板を、コネクタ接続方向の反対側よりみた斜視図である。

前記コネクタ２０を説明する前に、前記基板７０について説明する。前記基板７０は略凸形状をしている。前記基板７０には、前記コネクタ２０の第１及び第２コンタクト３０、４０が実装されるランド７１、７１と該ランド７１、７１から延び、電子部品等に繋がるパターンが設けられている。また、コネクタ実装の固定強度を補強する為に、場合のよっては後述するピン部３５、４６が入る孔７２が設けられている。

図１から図６に基づいて、本発明のコネクタ２０について説明する。前記コネクタ２０は、少なくとも２種類の第１及び第２コンタクト３０、４０とハウジング５０とを備えている。場合によっては、固定具を用いる場合もある。

まず、前記第１コンタクト３０について説明する。前記第１コンタクト３０は、ＵＳＢ２．０対応であり、４本有している。前記第１コンタクト３０は金属製であり、公知技術のプレス加工や切削加工によって製作されている。前記第１コンタクト３０の材質としては、バネ性や導電性や寸法安定性などが要求されるので、黄銅やベリリウム銅やリン青銅等を挙げることができる。本実施例では、前記第１コンタクト３０は前記ハウジング５０に一体成形によって固定しているが、固定できれば如何なるものでもよく、圧入や引っ掛け（ランス）や溶着や一体成形などがある。

前記第１コンタクト３０は、少なくとも、相手コネクタと接触する第１接触部３１と基板に実装する第１接続部３３を有し、さらに、前記ハウジング５０に固定する第１保持部３２を有している。

前記第１接触部３１は、相手コネクタと接触する部分であり、接触し易いように板状片にしている。前記第１接触部３１の形状・大きさは、前記相手コネクタの形状に沿い、接触安定性やコネクタの小型化や強度や加工性等を考慮して適宜設計する。

前記第１接続部３３は基板と接続する部分である。接続方法としては、半田付け（表面実装やディップ）やプレスフィットなどを挙げることができる。本実施例で、前記第１コンタクト３０は表面実装タイプで、半田付けにより実装されている。前記第１接続部３３の形状・大きさは、実装密度や実装強度や加工性等を考慮して適宜設計している。

前記第１保持部３２は、前記ハウジング５０に固定出来れば如何なる方法でもよく、圧入や引っ掛け（ランス）や溶着や一体成形等を挙げることができる。本実施例では、一体成形により保持・固定している。前記第１保持部３２の形状・大きさは、保持力や加工性や強度等を考慮して適宜設計する。

また、コネクタ２０の固定強度を補強する為に、場合によって、ピッチ方向両端に配置した前記第１コンタクト３０の接触部３１から嵌合口と反対方向に延設した突出片３４を設け、前記突出片３４の先端付近に、基板７０方向に突出したピン部３５を設けている。前記ピン部３５を前記基板７０の孔７２に挿入して、前記基板７０に半田付けしている。前記突出片３４の形状・大きさは、このような役割や強度や加工性やコネクタの小型化等を考慮して適宜設計する。同様に、前記ピン部３５の形状・大きさも、このような役割や強度や加工性やコネクタの小型化等を考慮して適宜設計する。

次に、前記第２コンタクト４０について説明する。前記第２コンタクト４０は、ＵＳＢ３．０対応であり、５本有している。前記第２コンタクト４０は金属製であり、公知技術のプレス加工や切削加工によって製作されている。前記第２コンタクト４０の材質としては、バネ性や導電性や寸法安定性などが要求されるので、黄銅やベリリウム銅やリン青銅等を挙げることができる。本実施例では、前記第２コンタクト４０は前記ハウジング５０に一体成形によって固定しているが、固定できれば如何なるものでもよく、圧入や引っ掛け（ランス）や溶着や一体成形などがある。

前記第２コンタクト４０は、少なくとも、相手コネクタと接触する第２接触部４１と基板に実装する第２接続部４３を有し、さらに、前記ハウジング５０に固定する第２保持部４２を有している。

前記第２接触部４１は、相手コネクタと接触する部分であり、接触し易いように湾曲形状にしている。前記第２接触部４１の形状・大きさは、前記相手コネクタの形状に沿い、接触安定性やコネクタの小型化や強度や加工性等を考慮して適宜設計する。

前記第２接続部４３は基板と接続する部分である。接続方法としては、半田付け（表面実装やディップ）やプレスフィットなどを挙げることができる。本実施例で、前記第２コンタクト４０は表面実装タイプで、半田付けにより実装されている。前記第２接続部４３の形状・大きさは、実装密度や実装強度や加工性等を考慮して適宜設計している。

前記第２保持部４２は、前記ハウジング５０に固定出来れば如何なる方法でもよく、圧入や引っ掛け（ランス）や溶着や一体成形等を挙げることができる。本実施例では、一体成形により保持・固定している。前記第２保持部４２の形状・大きさは、保持力や加工性や強度等を考慮して適宜設計する。

前記第２接触部４１と前記第２保持部４２との間には、前記第２接触部４１を変位させる為に、弾性部４４が設けられている。前記弾性部４４の形状・大きさは前記第２接触部４１が変位できればよいが、インピーダンスの整合や弾性や強度や役割や加工性等を考慮して適宜設計する。中央の第２コンタクト４０を除く、前記第２コンタクト４０の弾性部４４の幅を太くするとともに、隣接する前記第２コンタクト４０の弾性部４４間の距離を狭くしてインピーダンスを下げる整合を図っている。

前記弾性部４４は、インピーダンスの整合を図る為に、太くしたが、太くすると弾性し難くなるので、前記弾性部４４には、スリット４５が設けられている。前記スリット４５の形状・大きさは、インピーダンスの整合や弾性や強度や役割や加工性等を考慮して適宜設計する。

また、コネクタ２０の固定強度を補強する為に、場合によって、中央に配置した前記第２コンタクト４０の接続部４３をピン形状（ピン部４６）にしている。前記ピン部４６を前記基板７０の孔７２に挿入して、前記基板７０に半田付けしている。前記ピン部４６の形状・大きさは、このような役割や強度や加工性やコネクタの小型化等を考慮して適宜設計する。

図３（Ａ）に基づいて、前記第１コンタクト３０の第１接触部３１と前記第２コンタクト４０の第２接触部４１及び前記第１コンタクト３０の第１接続部３３と前記第２コンタクト４０の第２接続部４３の配列について説明する。

まず、接触部の配列について説明する。前記第１コンタクト３０の第１接触部３１は、嵌合口５側にほぼ一列に配置され、前記第２コンタクト４０の第２接触部４１の配列は、奥行き方向で、前記第１コンタクト３０の第１接触部３１と第１及び第２コンタクト３０、４０の第１及び第２接続部３１、４１の間に位置し、かつ、ピッチ方向では、前記第１コンタクト３０の第１接触部３１が第２コンタクト４０の第２接触部４１の間に位置している。
本実施例では、前記第１コンタクト３０のうち中央の２本が信号コンタクトで、両端の２本がグランドコンタクトであり、前記第２コンタクト４０のうち中央の１本がグランドコンタクトであり、残り４本が信号コンタクトにしている。

次に、接続部の配列について説明する。前記第１コンタクト３０の第１接続部３３と前記第２コンタクト４０の第２接続部４３は、奥行き方向では嵌合側の反対側に一列に配置されている。
ピッチ方向の接続部の配列は、中央に前記第２コンタクト４０を配置し、ピッチ方向の両端側に前記第１コンタクト３０を配置し、前記第１コンタクト３０間に２本の前記第２コンタクト４０を配置し、中央の前記第２コンタクト４０を中心に対称に配置され、全ての接続部３３、４３が前記ハウジング５０内に配置されている。

最後に、ハウジング５０について説明する。このハウジング５０は電気絶縁性のプラスチックであり、公知技術の射出成形や切削によって製作され、この材質としては寸法安定性や加工性やコスト等を考慮して適宜選択するが、一般的にはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリアミド（６６ＰＡ、４６ＰＡ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリカーボネート（ＰＣ）やこれらの合成材料を挙げることができる。本実施例では射出成形によって製作されている。

前記ハウジング５０は略箱型形状をしている。前記ハウジング５０には、前記第１コンタクト３０と前記第２コンタクト４０が圧入や溶着や引っ掛け（ランス）や一体成形によって保持されている。一体成形以外の場合には、前記第１コンタクト３０が入る第１挿入孔５１と前記第２コンタクト４０が入る第２挿入孔５２が設けられている。
本実施例では、一体成形によって保持されている。

前記第１挿入孔５１と前記第２挿入孔５２の形状・大きさは、前記第１コンタクト３０と前記第２コンタクト４０が挿入・保持できればよく、接続安定性や保持力や強度や加工性等を考慮して適宜設計する。

前記ハウジング５０には、相手コネクタが入る嵌合口５が設けられている。前記嵌合口５の形状・大きさは、前記相手コネクタの形状に沿い、挿入性や嵌合性や強度や加工性等を考慮して適宜設計する。

前記ハウジング５０には、前記嵌合口５の反対側で、かつ、前記基板７０の実装側に、前記基板７０が入る装着空間５３が設けられている。前記装着空間５３に、前記基板７０全体が入る構造である。前記装着空間５３の形状・大きさは、前記基板７０が入ればよく、前記基板７０の形状・大きさに沿い、接続安定性や接触部の変位量や接圧や加工性や強度等を考慮して適宜設計する。

前記装着空間５３の形状・大きさは、前記基板７０の全体が入ればよく、前記基板７０の形状・大きさに沿い、接続安定性や接圧や加工性や強度等を考慮し、適宜設計する。前記装着空間５３の深さは、接触部４１のバネ変位量や接圧や変位量の確保を考慮して、前記基板７０の厚さよりも深くしている。

前記第２コンタクト４０の第２接触部４１が変位した際に前記第２接触部４１の先端と干渉しないように、前記装着空間５３の奥行き方向は、前記基板７０の奥行き方向の長さよりも大きくしている。つまり、前記基板７０の奥行き方向の長さを短くしている。このようにすることで、変位した際に先端と干渉しなくなり、前記ハウジング５０に余分な孔等の加工を施す必要がない。また、実装時のガタツキがないように前記コネクタ２０を含めて前記基板７０上に重心があるように設計している。

一体成形以外の場合には、前記第１及び第２コンタクト３０、４０のピン部３５、４６が入る貫通孔５４が設けられている。前記貫通孔５４の形状・大きさは前記ピン部３５、４６が入れば良く、前記ピン部３５、４６の形状・大きさに沿い、強度やコネクタの固定強度アップや加工性等と考慮して適宜設計する。前記ピン部３５、４６は前記基板７０の日表面に表面実装により固定される。

本発明の活用例としては、電気機器や電子機器等に使用されるコネクタに活用され、特に、簡単で、安価な構造で、インピーダンスの整合が取れ、安定した接触（接続）信頼性が得られる構造に関するものである。

５ 嵌合口
２０ コネクタ
３０ 第１コンタクト（ＵＳＢ２．０用）
３１ 第１接触部
３２ 第１保持部
３３ 第１接続部
３４ 突出片
３５ ピン部
４０ 第２コンタクト（ＵＳＢ３．０用）
４１ 第２接触部
４２ 第２保持部
４３ 第２接続部
４４ 弾性部
４５ スリット（穴）
４６ ピン部
５０ ハウジング
５１ 第１挿入孔
５２ 第２挿入孔
５３ 装着空間
５４ 貫通孔
７０ 基板
７１ ランド
７２ 孔

Claims (4)

1. 相手コネクタと接触する接触部と基板に実装する接続部を有する４本のＵＳＢ２．０対応の第１コンタクト及び５本のＵＳＢ３．０対応の第２コンタクトと、前記第１及び第２コンタクトが保持・配列されるハウジングとを備えるコネクタにおいて、
   第１コンタクトの接触部は、板状片であり、嵌合側に一列に配置され、
   第２コンタクトの接触部は、湾曲形状であり、奥行き方向では、第１コンタクトの接触部と第１及び第２コンタクトの接続部の間に位置し、かつ、ピッチ方向では、第１コンタクトの接触部が第２コンタクトの接触部の間に位置し、
   第１及び第２コンタクトの接続部は、嵌合側の反対側に一列に配置され、接続部の配列順は、端から順番に第１コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第１コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第１コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第２コンタクトの接続部、第１コンタクトの接続部であり、全ての接続部がハウジング内に配置され、最中央の第２コンタクトの接続部はピン形状のピン部であり、最中央の前記第２コンタクト以外の接続部は潰し加工により形成された表面実装タイプであり、
   ハウジングは略凸形状の前記基板が入る装着空間を有し、
   両端に配置された前記第１コンタクトは接触部付近より嵌合側の反対方向に突出する突出片を有し、
   前記突出片の自由端側には垂直方向に突出しハウジングを連通するピン部を有し、
   前記第１コンタクトのピン部及び前記第２コンタクトのピン部は、実装される基板に設けられた対応するスルーホールに挿入されて半田付けが可能な構造である、ことを特徴とするコネクタ。
2. 最中央の第２コンタクトを除く、第２コンタクトの弾性部の幅やコンタクト間の距離を調整してインピーダンスの整合を図る、ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 第２コンタクトの弾性部がスリットを有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ。
4. 前記第２コンタクトの接触部が変位した際に前記接触部の先端と干渉しないように、前記基板の奥行き方向の長さを短くするとともに実装時のガタツキがないように前記コネクタを含めて前記基板上に重心がある、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコネクタ。

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