JP6693611B1 - 面実装型コネクタ及び面実装型コネクタセット - Google Patents

面実装型コネクタ及び面実装型コネクタセット Download PDF

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Abstract

内部端子が外部端子の外側へ引き出されていない状態の面実装型コネクタを提供する。面実装型コネクタは、第１の方向に延在する筒状部を有する外部端子と、第１の方向から見て筒状部内に外部端子から離間して設けられている内部端子と、内部端子と外部端子との間に配置され、第１の主面と第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える絶縁体と、を備え、筒状部内の絶縁体に、第１の主面から第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有する。

Description

本発明は、基板に実装可能な面実装型コネクタ及び面実装型コネクタセットに関する。
面実装型の同軸コネクタは、内部端子の位置ずれの抑制と低背化のために、内部端子を外部端子（円筒部）の外側へ引き出すために、外部端子に内部端子を通すための空間、例えば、トンネルを設けた同軸コネクタプラグが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１３−９８１２２号公報
上記同軸コネクタプラグでは、そのトンネル部内において、外部端子である外部導体と内部端子である中心導体の外部端子との距離（隙間）により、インピーダンスの不整合が発生し特性劣化の原因となる場合がある。これを回避しようとする場合、製品高さが大きくなってしまう。
また、内部端子が外部端子（円筒部）の外側へ引き出されているため、これが電界を乱す要因となり、高周波化につれ伝播モードが変化し、カットオフ周波数の低下を招くことにより伝送が出来なくなるおそれがあった。
本発明の目的は、内部端子が外部端子の外側へ引き出されていない状態の面実装型コネクタを提供することである。
本発明に係る面実装型コネクタは、第１の方向に延在する筒状部を有する外部端子と、
前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記外部端子から離間して設けられている内部端子と、
前記内部端子と前記外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える絶縁体と、
を備え、
前記筒状部内の前記絶縁体に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有する。
本発明に係る面実装型コネクタによれば、内部端子を外部端子の外側に引き出すことがないので、電界を乱す要因がなくなることにより、伝播モードが変化する要因がなくなり、カットオフ周波数の低下を抑制できる。また、外部端子の内側に設けた貫通孔のサイズを調整することによって外部端子と内部端子との特性インピーダンスを調整でき、電気特性を改善できる。
実施の形態１に係る面実装型コネクタの平面図である。 実施の形態１に係る面実装型コネクタの斜視図である。 実施の形態１に係る面実装型コネクタの背面斜視図である。 図１ＡのＡ−Ａ方向に見た断面図である。 実施の形態２に係る面実装型コネクタの平面図である。 実施の形態２に係る面実装型コネクタの斜視図である。 実施の形態２に係る面実装型コネクタの背面斜視図である。 図２ＡのＢ−Ｂ方向に見た断面図である。 実施の形態３に係る面実装型コネクタセットの斜視図である。 実施の形態３に係る面実装型コネクタセットの背面斜視図である。 実施の形態３に係る面実装型コネクタセットの側面斜視図である。 図３ＢのＣ−Ｃ方向に見た断面図である。 実施の形態４に係る面実装型コネクタの平面図である。 実施の形態４に係る面実装型コネクタの斜視図である。 実施の形態４に係る面実装型コネクタの背面斜視図である。 図４ＡのＤ−Ｄ方向に見た断面図である。 実施の形態５に係る面実装型コネクタ（レセプタクル）の平面図である。 実施の形態５に係る面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）の平面図である。 図５Ａのレセプタクルの内部端子と図５Ｂのプラグレセプタクルの内部端子とが接合した状態を示す概略図である。
第１の態様に係る面実装型コネクタは、第１の方向に延在する筒状部を有する外部端子と、
前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記外部端子から離間して設けられている内部端子と、
前記内部端子と前記外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える絶縁体と、
を備え、
前記筒状部内の前記絶縁体に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有する。
第２の態様に係る面実装型コネクタは、上記第１の態様において、前記貫通孔は、前記第１の方向から見て、前記絶縁体に全周を取り囲まれていてもよい。
第３の態様に係る面実装型コネクタは、上記第１又は第２の態様において、前記絶縁体は、前記筒状部内に複数の前記貫通孔を有してもよい。
第４の態様に係る面実装型コネクタは、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記絶縁体は、前記第２の主面側に、前記第１の方向から見て前記貫通孔から前記筒状部の外側に連通する溝を有してもよい。
第５の態様に係る面実装型コネクタは、上記第４の態様において、前記溝は、前記第１の主面側から前記第２の主面側に連通していてもよい。
第６の態様に係る面実装型コネクタセットは、第１の外部端子と、第１の内部端子と、を含む第１の面実装型コネクタと、
前記第１の外部端子と係合する第２の外部端子と、前記第１の内部端子と係合する第２の内部端子と、を含む第２の面実装型コネクタと、
を備え、
前記第１の面実装型コネクタは、
第１の方向に延在する筒状部を有する前記第１の外部端子と、
前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記第１の外部端子から離間して設けられている前記第１の内部端子と、
前記第１の内部端子と前記第１の外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える第１の絶縁体と、
を有し、
前記第２の面実装型コネクタは、
前記第１の方向に延在する筒状部を有し、前記第１の外部端子より径の大きい、前記第２の外部端子と、
前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記第２の外部端子から離間して設けられている前記第２の内部端子と、
前記第２の内部端子と前記第２の外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える第２の絶縁体と、
を有し、
前記筒状部内の前記第１絶縁体および前記第２の絶縁体の少なくとも一方に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する第２の貫通孔を有する。
第７の態様に係る面実装型コネクタセットは、上記第６の態様において、前記筒状部内の前記第１絶縁体と前記第２絶縁体との両方に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有してもよい。
第８の態様に係る面実装型コネクタセットは、上記第６の態様において、前記貫通孔は、前記第１絶縁体に形成され、前記第１の方向から見て、前記第１の絶縁体に全周を取り囲まれていてもよい。
第９の態様に係る面実装型コネクタセットは、上記第６の態様において、前記貫通孔は、前記第２絶縁体に形成され、前記第１の方向から見て、前記第２の絶縁体に全周を取り囲まれていてもよい。
以下、実施の形態に係る面実装型コネクタ及び面実装型コネクタセットについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付しており、重複する説明を省略している。
（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態１に係る面実装型コネクタ１０ａの平面図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る面実装型コネクタ１０ａの斜視図である。図１Ｃは、実施の形態１に係る面実装型コネクタ１０ａの背面斜視図である。図１Ｄは、図１ＡのＡ−Ａ方向に見た断面図である。なお、図面において、便宜上、外部端子４ａの筒状部の延在する方向をｚ方向とし、面内をｘ−ｙ面として示している。
この面実装型コネクタ１０ａは、レセプタクル（オス型）であり、外部端子４ａと、内部端子２ａと、絶縁体１と、を備える。外部端子４ａは、第１の方向（ｚ方向）に延在する筒状部を有する。内部端子２ａは、第１の方向から見て筒状部内に外部端子４ａから離間して設けられている。また、絶縁体１は、内部端子２ａと外部端子４ａとの間に配置され、第１の主面と第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える。さらに、筒状部内の絶縁体１に、第１の主面から第２の主面にわたって貫通する貫通孔６を有する。
この面実装型コネクタ１０ａによれば、内部端子２ａを外部端子４ａの外側に引き出していないので、電界を乱す要因がなくなることにより、伝播モードがＴＥＭモードから高次モードに変化する要因がなくなり、カットオフ周波数の低下を抑制できる。また、外部端子４ａの内側に設けた貫通孔６のサイズを調整することによって外部端子４ａと内部端子２ａとの特性インピーダンスを調整でき、電気特性を改善できる。さらに、貫通孔６は、空気層で比誘電率が１のため、比誘電率が１以上のもので満たされている場合に比べ、電界が密集することで外部端子などの周囲の部材に対する電場の影響を抑制することができる。そこで、カットオフ周波数を高周波域へ移動させることができ、より高周波対応したコネクタを実現できる。またさらに、貫通孔６として空間を設けることにより、実装時にはんだから生じるフラックスを空間内部に溜めることが可能となり、フラックス上がりを抑制することができる。
なお、この面実装型コネクタは、レセプタクルであるが、これに限られず、レセプタクル又はプラグレセプタクルのいずれであってもよい。
また、この面実装型コネクタは、同軸コネクタであるが、これに限られない。
以下に、この面実装型コネクタ１０ａを構成する部材について説明する。
＜絶縁体＞
絶縁体１は、例えば樹脂からなる。樹脂としては、通常用いられる絶縁性の樹脂であれば用いられる。例えば、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）等を用いてもよい。絶縁体１は、内部端子２ａと外部端子４ａとの間に配置され、第１の主面と、第２の主面とがある。絶縁体１は、例えば、インサート成型によって成型される。この絶縁体１によって、内部端子２ａと外部端子４ａとの間の電気的絶縁性を確保している。
また、筒状部内の絶縁体１に、第１の主面から第２の主面にわたって貫通する貫通孔６を有する。この貫通孔６は、例えば、内部端子２ａの外部端子４ａの外側への引き出し部分をカットする切欠きによって形成してもよい。また、この貫通孔６は、外部端子４ａと内部端子２ａとの特性インピーダンスの調整機能を有する。さらに、貫通孔６は、基板への実装時にはんだから生じるフラックスを内部に溜める空間として機能する。なお、貫通孔６と外部端子４ａとが第１の方向から見て重ならないようにしてもよい。換言すれば、第１の方向から見て貫通孔６は絶縁体１に囲まれている。この場合、外部端子４ａへのフラックス上がりを抑制することができる。また、貫通孔６に内部端子２ａの端部を露出させてもよい。この場合、内部端子２ａの端部と基板とを接続する際に、前記第１の方向から確認することができるため、接続を容易にすることができる。
さらに、絶縁体１の第２の主面側には、貫通孔６から外部端子４ａの筒状部の外側に連通する溝８を有してもよい。この場合、実装時にはんだから生じるフラックスを溝８にも溜めることが可能となり、フラックス上がりを抑制することができる。
なお、貫通孔６は、絶縁体１のインサート成型時に同時に設けてもよく、あるいは、絶縁体１を形成した後、絶縁体１を切り欠いて貫通孔６を設けてもよい。また、溝８も絶縁体１のインサート成型時に同時に設けてもよく、あるいは、絶縁体１の第２の主面の一部を除去して溝８を形成してもよい。
＜外部端子＞
外部端子４ａは、第１の方向（ｚ方向）に延在する筒状部を有する。外部端子４ａの筒状部は、図１Ａ〜図１Ｃでは円形形状であるが、これに限られず、楕円形状、矩形形状、多角形形状等であってもよい。外部端子４ａは、接続する相手方の外部端子と嵌合可能な形状であればよい。
また、外部端子４ａは、銅、銅合金等の金属板からなる。また、表面にめっき、例えば、Ｎｉめっき及びＡｕめっき等が施されていてもよい。
＜内部端子＞
内部端子２ａは、第１の方向（ｚ方向）から見て筒状部内に外部端子４ａから離間して設けられている。内部端子２ａは、図１Ａ、図１Ｂでは円筒形状等のピン形状を有しているがこれに限定されない。例えば、後述する実施の形態５に示すように屈曲形状であってもよい。内部端子２ａは、接続する相手方の内部端子と嵌合可能な形状であればよい。
また、内部端子２ａは、銅、銅合金等の金属板からなる。また、表面にめっき、例えば、Ｎｉめっき及びＡｕめっき等が施されていてもよい。
なお、この面実装型コネクタ１０ａを基板に実装した場合には、面実装型コネクタ１０ａの内部端子２ａが外部端子４ａの下をくぐらなくなる。そこで、基板の外部端子の近くにあった内部端子と接続される電極を面実装型コネクタ１０ａの外部端子４ａの筒状部内にもってくることができ、外部端子４ａと内部端子２ａ、外部端子４ａと電極とで容量を持ちにくくなり、インピーダンスの不整合を抑制するという効果を奏する。また、基板がグランド層間に導通層がある多層基板である場合には、導通層から直接的に内部端子に接続することができ、基板の電極が面実装型コネクタ１０ａ外部に露出されないため、外部から受けるノイズの影響を遮断させることができる。
（実施の形態２）
図２Ａは、実施の形態２に係る面実装型コネクタ１０ｂの平面図である。図２Ｂは、実施の形態２に係る面実装型コネクタ１０ｂの斜視図である。図２Ｃは、実施の形態２に係る面実装型コネクタの背面斜視図である。図２Ｄは、図２ＡのＢ−Ｂ方向に見た断面図である。
実施の形態２に係る面実装型コネクタ１０ｂは、実施の形態１に係る面実装型コネクタと対比すると、プラグレセプタクル（メス型）である点で相違する。また、内部端子２ｂが、円筒形状ではなく、円環のうち三方の部分のみからなる形状を有している点で相違する。さらに、貫通孔７が外部端子４ｂの内側のみでなく、外部端子４ａの筒状部の外側に連通している点で相違する。
この面実装型コネクタ１０ｂも実施の形態１に係る面実装型コネクタと同様に、内部端子２ｂを外部端子４ｂの外側に引き出していないので、カットオフ周波数の低下を抑制できる。また、外部端子４ｂの筒状部内の絶縁体１に設けた貫通孔７のサイズを調整することによって外部端子４ｂと内部端子２ｂとの特性インピーダンスを調整でき、電気特性を改善できる。さらに、貫通孔７は、空気層で比誘電率が１のため、カットオフ周波数を高周波域へ移動させることができ、より小型化で高周波対応したコネクタを実現できる。またさらに、貫通孔７として空間を設けることにより、実装時にはんだから生じるフラックスを空間内部に溜めることが可能となる。
（実施の形態３）
図３Ａは、実施の形態３に係る面実装型コネクタセット２０の斜視図である。図３Ｂは、実施の形態３に係る面実装型コネクタセット２０の背面斜視図である。図３Ｃは、実施の形態３に係る面実装型コネクタセット２０の側面斜視図である。図３Ｄは、図３ＢのＣ−Ｃ方向に見た断面図である。
実施の形態３に係る面実装型コネクタセット２０は、実施の形態１に係る面実装型コネクタ（レセプタクル）と実施の形態２に係る面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）とを組み合わせた面実装型コネクタセットである。
この面実装型コネクタセット２０では、図３Ａ乃至図３Ｃに示すように、レセプタクルである面実装型コネクタ１０ａの外部端子４ａとプラグレセプタクルである面実装型コネクタ１０ｂの外部端子４ｂとが嵌合し、電気的に接続している。また、図３Ｄの断面図に示すように、面実装型コネクタ１０ａの内部端子２ａと面実装型コネクタ１０ｂの内部端子２ｂとが嵌合し、電気的に接続している。
（実施の形態４）
図４Ａは、実施の形態４に係る面実装型コネクタ１０ｃの平面図である。図４Ｂは、実施の形態４に係る面実装型コネクタ１０ｃの斜視図である。図４Ｃは、実施の形態４に係る面実装型コネクタ１０ｃの背面斜視図である。図４Ｄは、図４ＡのＤ−Ｄ方向に見た断面図である。
実施の形態４に係る面実装型コネクタは、レセプタクルであり、実施の形態１に係る面実装型コネクタと対比すると、貫通孔６ａ〜６ｄが４つある点で相違する。なお、貫通孔６ａ〜６ｄは、１つ及び４つに限られない。また、貫通孔６ａ〜６ｄを複数設ける場合には、内部端子２ａについて対称に配置されていることが好ましい。これによって、外部端子４ａ内の電界の状態をより均一に制御でき、電気的特性を改善できる。
（実施の形態５）
図５Ａは、実施の形態５に係る面実装型コネクタ（レセプタクル）１０ｄの平面図である。図５Ｂは、実施の形態５に係る面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）１０ｅの平面図である。図５Ｃは、図５Ａのレセプタクル１０ｄの内部端子１２ａと図５Ｂのプラグレセプタクル１０ｅの内部端子１２ｂとが接合した状態を示す概略図である。
実施の形態５に係る面実装型コネクタ（レセプタクル）１０ｄ及び面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）１０ｅは、実施の形態１及び２に係る面実装型コネクタと対比すると、図５Ｃに示すように、内部端子１２ａ、１２ｂが屈曲形状の端子である点で相違する。また、外部端子１４ａ、１４ｂの筒状部が円形形状ではなく、矩形形状である点で相違する。外部端子１４ａ、１４ｂは内部端子１２ａ、１２ｂをそれぞれ取り囲んでいる。なお、内部端子１２ａ、１２ｂは、一組に限られず、複数組の内部端子セットを設けてもよい。この面実装型コネクタ（レセプタクル）１０ｄ及び面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）１０ｅを組み合わせた面実装型コネクタセットでは、屈曲形状の内部端子１２ａ、１２ｂが互いに係合して電気的に接続している。なお、実施の形態３に係る面実装型コネクタセットと形状は異なるが、外部端子１４ａ、１４ｂは、互いに嵌合して電気的に接続している。外部端子１４ｂは外部端子１４ａに比べ径が大きい。外部端子が円形でない場合には、外部端子が取り囲む面積が大きい方を径が大きいと定義する。
また、上記においては、面実装型コネクタ１０ｄ及び面実装型コネクタ１０ｅの両方が貫通孔を有している例を示したが、上記場合に限られない。例えば、面実装型コネクタ１０ｄ又は面実装型コネクタ１０ｅのどちらか一方だけ貫通孔を有している場合であってもよい。どちらか一方だけ貫通孔を有している場合においても、どちらも貫通孔を有さない場合よりは、電界を乱す要因を少なくでき、電気的特性を改善することができる。
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
本発明に係る面実装型コネクタによれば、内部端子を外部端子の外側に引き出していないので、カットオフ周波数の低下を抑制できる。また、外部端子の内側に設けた貫通孔のサイズを調整することによって外部端子と内部端子との特性インピーダンスを調整でき、電気特性を改善できる。そこで、電気特性に優れた面実装型コネクタを提供できる。
１ 絶縁体
２ａ、２ｂ 内部端子
４ａ、４ｂ 外部端子
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ 貫通孔
７ 貫通孔
８ 溝
１０ａ 面実装型コネクタ（レセプタクル）
１０ｂ 面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）
１０ｃ 面実装型コネクタ（レセプタクル）
１０ｄ 面実装型コネクタ（レセプタクル）
１０ｅ 面実装型コネクタ（プラグレセプタクル）
１２ａ、１２ｂ 内部端子
１４ａ、１４ｂ 外部端子
２０ 面実装型コネクタセット

Claims (7)

  1. 第１の方向に延在する筒状部を有する外部端子と、
    前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記外部端子から離間して設けられている内部端子と、
    前記内部端子と前記外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える絶縁体と、
    を備え、
    前記筒状部内の前記絶縁体に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有すると共に、
    前記絶縁体は、前記第２の主面側に、前記第１の方向から見て前記貫通孔から前記筒状部の外側に連通する溝を有する、面実装型コネクタ。
  2. 前記貫通孔は、前記第１の方向から見て、前記絶縁体に全周を取り囲まれた、請求項１に記載の面実装型コネクタ。
  3. 前記絶縁体は、前記筒状部内に複数の前記貫通孔を有する、請求項１又は２に記載の面実装型コネクタ。
  4. 前記溝は、前記第１の主面側から前記第２の主面側に連通している、請求項１に記載の面実装型コネクタ。
  5. 第１の外部端子と、第１の内部端子と、を含む第１の面実装型コネクタと、
    前記第１の外部端子と係合する第２の外部端子と、前記第１の内部端子と係合する第２の内部端子と、を含む第２の面実装型コネクタと、
    を備え、
    前記第１の面実装型コネクタは、
    第１の方向に延在する筒状部を有する前記第１の外部端子と、
    前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記第１の外部端子から離間して設けられている前記第１の内部端子と、
    前記第１の内部端子と前記第１の外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える第１の絶縁体と、
    を有し、
    前記第２の面実装型コネクタは、
    前記第１の方向に延在する筒状部を有し、前記第１の外部端子より径の大きい、前記第２の外部端子と、
    前記第１の方向から見て前記筒状部内に前記第２の外部端子から離間して設けられている前記第２の内部端子と、
    前記第２の内部端子と前記第２の外部端子との間に配置され、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面とを備える第２の絶縁体と、
    を有し、
    前記筒状部内の前記第１の絶縁体および前記第２の絶縁体の少なくとも一方に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有すると共に、
    前記貫通孔は、前記第１の絶縁体に形成され、前記第１の方向から見て、前記第１の絶縁体に全周を取り囲まれた、面実装型コネクタセット
  6. 前記筒状部内の前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体との両方に、前記第１の主面から前記第２の主面にわたって貫通する貫通孔を有する、請求項５に記載の面実装型コネクタセット。
  7. 前記貫通孔は、前記第２の絶縁体に形成され、前記第１の方向から見て、前記第２の絶縁体に全周を取り囲まれた、請求項５に記載の面実装型コネクタセット。
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