JP7156540B2 - コネクタセット及び電子回路装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電気信号、電圧、電流等の経路を接続するコネクタ、及びそのコネクタを備える電子回路装置に関する。
特許文献1には、多極の接続端子を有する第1コネクタと、これら接続端子に係合する相手方接続端子を有する第2コネクタとが正確に嵌合するように、第1コネクタの両端に第1補強金具が配設され、第1補強金具に嵌合する第2補強金具が第2コネクタの両端に配設された、コネクタが開示されている。第1補強金具及び第2補強金具は、金属材料からなり、平面視で不連続なU字状の開放形状を有する。
特開2016-85994号公報
多極の接続端子を有するコネクタセットにおいて、接続端子で伝送される信号の高周波化が進んでいる。多極の接続端子を有するコネクタセットを高周波信号の伝送に用いる場合、高周波信号を伝送する接続端子の近傍に配置された接地端子やコネクタセットが搭載される基板などは、高周波信号を伝送する接続端子から輻射される電磁界によって、使用周波数帯域で共振を起こしやすく、また、放射ノイズが発生しやすい。このことにより、信号の伝送周波数帯域における安定した信号伝送が妨げられる。
特に、コネクタセットの小型化に伴って、嵌合の高さが低くなる(挿抜距離が短くなる)傾向があり、このようなコネクタセットでは、外部端子と、相手側コネクタが搭載される回路基板の電極との間に生じる寄生容量が大きく、この寄生容量に高周波信号の電界が印加されることによって、高周波特性が劣化する場合がある。
そこで、本発明の目的は、寄生容量を低減し、使用周波数帯域での不要な共振を防止して、高周波特性に優れたコネクタセット及びそのコネクタセットを備える電子回路装置を提供することにある。
本開示の一例としてのコネクタセットは、第1回路基板に搭載される第1コネクタと、前記第1コネクタに対して挿抜方向に挿抜可能に嵌合する、グランド導体を有する第2回路基板に搭載された第2コネクタと、を備え、前記第1コネクタは、第1内部端子と、当該第1内部端子を固定する第1絶縁部材と、前記第1内部端子と前記第1絶縁部材とを取り囲む取り囲み形状部を有する第1外部端子とを備え、前記第2コネクタは、第2内部端子と、当該第2内部端子を固定する第2絶縁部材と、前記第2内部端子と前記第2絶縁部材とを取り囲む取り囲み形状部を有する第2外部端子と、を備え、前記第2外部端子は前記第2回路基板の前記グランド導体に接続され、前記第1コネクタと前記第2コネクタとの嵌合状態で、前記第1内部端子と前記第2内部端子とは接触し、前記第1外部端子と前記第2外部端子とは嵌合し、前記挿抜方向に視て、前記第2外部端子の外周は前記第1外部端子の外周を覆い、前記第1外部端子は前記第2回路基板の前記グランド導体と重なり、前記第1外部端子は、当該第1外部端子の前記取り囲み形状部の一部で、前記第2回路基板の前記グランド導体に面する箇所に切り欠き部を有する、ことを特徴とする。
また、本開示の電子回路装置は、第1回路基板と、第2回路基板と、前記第1回路基板に搭載される第1コネクタと、前記第2回路基板に搭載されて前記第1コネクタに対して挿抜方向に挿抜可能に嵌合する第2コネクタと、を備え、前記第2回路基板は前記第2コネクタの搭載位置にグランド導体を有し、第1コネクタ及び第2コネクタは上記コネクタセットが備える第1コネクタ及び第2コネクタに相当する。
本発明によれば、第1コネクタと第2コネクタとを接続した状態で生じる寄生容量が低減され、使用周波数帯域での不要な共振が防止されて、高周波特性に優れたコネクタセット及びそのコネクタセットを備える電子回路装置が得られる。
図1は第1の実施形態に係るコネクタセット101の斜視図である。 図2はコネクタセット101の第1コネクタ10及び第2コネクタ20の平面図である。 図3は第1コネクタ10の構成部品を示す分解斜視図である。 図4は第2コネクタ20の構成部品を示す分解斜視図である。 図5は、コネクタセット101を介して第1回路基板30と第2回路基板40とが接続された状態での電子回路装置の断面図である。 図6は、第2回路基板40に搭載された第2コネクタ20の平面図である。 図7は第2の実施形態に係る第1コネクタ10の部分斜視図である。 図8は第3の実施形態に係る第2コネクタ20の平面図である。 図9は第3の実施形態に係る第2コネクタ20の第2内部端子24,25,26及びグランド端子27,28を示す斜視図である。 図10は第4の実施形態に係るコネクタセット104の斜視図である。 図11はコネクタセット104の第1コネクタ10の構成部品を示す分解斜視図である。 図12はコネクタセット104の第2コネクタ20の構成部品を示す分解斜視図である。 図13は、コネクタセット104の第1コネクタ10及び第2コネクタ20の嵌合状態での断面位置を示す斜視図である。 図14は、図13におけるX-Xラインでの部分断面図である。 図15はコネクタセット104の第1コネクタの第1外部端子13の斜視図である。 図16は第5の実施形態に係る電子回路装置205が備えるコネクタセットを外した状態での平面図である。 図17は第5の実施形態に係る電子回路装置205が備える第1回路基板30の部分断面図である。 図18は第5の実施形態に係る電子回路装置205の断面図である。
《第1の実施形態》
図1は第1の実施形態に係るコネクタセット101の斜視図である。図2は第1コネクタ10及び第2コネクタ20の平面図である。このコネクタセット101は第1コネクタ10と第2コネクタ20とで構成される。後に示すように、第1コネクタ10は第1回路基板に搭載され、第2コネクタ20は第2回路基板に搭載されて用いられる。図1において、第1コネクタ10は、その上下面が裏返された状態で、第2コネクタ20に挿抜される。
第1コネクタ10は、第1内部端子14,15,16と、これら第1内部端子14,15,16を固定する第1絶縁部材11と、第1内部端子14,15と第1絶縁部材11とを取り囲む取り囲み形状部を有する第1外部端子12,13と、を備える。第1外部端子12,13の上記取り囲み形状部は平面視でそれぞれO字型である。
第2コネクタ20は、第2内部端子24,25,26と、これら第2内部端子24,25,26を固定する第2絶縁部材21と、第2内部端子24,25,26と第2絶縁部材21とを取り囲む取り囲み形状部を有する第2外部端子22とを備える。第2外部端子22の上記取り囲み形状部は、平面視で、2つのC字型部が向かい合った形状である。本明細書における「取り囲み形状部」は、全周を取り囲む形状部に限らず、部分的に取り囲む形状部をも含む。
図3は第1コネクタ10の構成部品を示す分解斜視図である。また、図4は第2コネクタ20の構成部品を示す分解斜視図である。
第1コネクタ10の第1内部端子14は接触部14Cと実装部14Tとで構成される。同様に、第1内部端子15は接触部15Cと実装部15Tとで構成される。また、6つの第1内部端子16はそれぞれ接触部16Cと実装部16Tとで構成される。
上記第1内部端子14,15,16は板金加工によって形成され、第1絶縁部材11に嵌め込まれる。つまり、第1内部端子14,15,16は第1絶縁部材11に保持される。例えば、第1内部端子14,15,16は、第1絶縁部材11にインサート成形を用いて形成されていてもよい。
第1外部端子12,13はそれぞれ板金加工によって形成された部品であり、第1絶縁部材11に嵌め込まれる。例えば、第1外部端子12,13は、第1絶縁部材11に、インサート成形を用いて形成されていてもよい。図3に示す向きで、第1外部端子12には、その上面から下方へ凹む切り欠き部12Nが形成されている。同様に、第1外部端子13には、その上面から下方へ凹む切り欠き部13Nが形成されている。
第2コネクタ20の第2内部端子24は接触部24Cと実装部24Tとで構成される。同様に、第2内部端子25は接触部25Cと実装部25Tとで構成される。また、6つの第2内部端子26はそれぞれ接触部26Cと実装部26Tとで構成される。4つのグランド端子27は接触部27Cと実装部27Tとで構成される。さらに、2つのグランド端子28は接触部28Cと実装部28Tとで構成される。
上記第2内部端子24,25,26及びグランド端子27,28は板金加工によって形成され、第2絶縁部材21に嵌め込まれる。つまり、第2内部端子24,25,26及びグランド端子27,28は第2絶縁部材21に保持される。例えば、第2内部端子24,25,26及びグランド端子27,28は、第2絶縁部材21に、インサート成形を用いて形成されていてもよい。
第2外部端子22は板金加工によって形成された部品であり、第2絶縁部材21に嵌め込まれる。例えば、第2外部端子22は、第2絶縁部材21に、インサート成形を用いて形成されていてもよい。
第1コネクタ10の第1内部端子14,15及び第2コネクタ20の第2内部端子24,25は例えばミリ波帯の信号を伝送する信号経路に接続する端子である。また、第1コネクタ10の第1内部端子16及び第2コネクタ20の第2内部端子26は、ミリ波帯より低周波帯の信号を伝送する信号経路又は直流電源に接続する端子である。
第1コネクタ10の第1内部端子14,15及び第2コネクタ20の第2内部端子24,25は例えばミリ波帯の信号経路を接続する端子である。また、第1コネクタ10の第1内部端子16及び第2コネクタ20の第2内部端子26は、ミリ波帯より低周波帯の高周波信号又は直流電源に接続する端子である。
図5は、コネクタセット101を介して第1回路基板30と第2回路基板40とが接続された状態での電子回路装置201の断面図である。また、図6は、第2回路基板40に搭載された第2コネクタ20の平面図である。図6に表れているように、第2回路基板40の、第2コネクタ20の搭載部には面状に拡がるグランド導体40Gが形成されている。また、第2回路基板40には第2内部端子26が接続される信号線40Lが形成されている。図6においては、グランド導体40G及び信号線40Lにハッチングを施している。第1コネクタ10と第2コネクタ20との嵌合状態では、平面視で(挿抜方向から見て)第1コネクタ10の第1外部端子12,13とグランド導体40Gとが重なる。第2コネクタ20の第2内部端子24及び第2コネクタ20の第2内部端子25は、グランド導体40Gから分離された実装電極に接続される。この実装電極は層間接続導体を介してグランド導体40G下の信号線路に導通する。
電子回路装置201は、第1回路基板30と、第2回路基板40と、第1回路基板30に実装された第1コネクタ10と、第2回路基板40に実装されて第1コネクタ10に対して挿抜方向に挿抜可能に嵌合する第2コネクタ20と、を備える。第1回路基板30の、第1コネクタ10の搭載面には、所定範囲に拡がるグランド導体30Gが形成されている。また、第2回路基板40の、第2コネクタ20の搭載面には所定範囲に拡がるグランド導体40Gが形成されている。
図1、図2、図3に示した向きにおいて、第1コネクタ10の第1外部端子12,13の下面は第1回路基板30のグランド導体30Gに接続される。また、図1、図2、図4に示した向きにおいて、第2コネクタ20の第2外部端子22の下面は第2回路基板40のグランド導体40Gに接続される。また、グランド端子27,28の実装部27T,28Tもグランド導体40Gに接続される。
第1コネクタ10に第2コネクタ20が嵌合する状態で、第2コネクタ20の第2内部端子24の接触部24Cは第1コネクタ10の第1内部端子14の接触部14Cに嵌合する。同様に、第2コネクタ20の第2内部端子25の接触部25Cは第1コネクタ10の第1内部端子15の接触部15Cに嵌合する。また、第1コネクタ10の6つの第1内部端子16の接触部16Cは第2コネクタ20の6つの第2内部端子26の接触部26Cにそれぞれ嵌合する。
第2コネクタ20のグランド端子28の2つの接触部28Cは第1コネクタ10の第1外部端子12,13の外側面の係合部(陥凹部)にそれぞれ係合する。図4に示した4つのグランド端子27の接触部27Cも、第1コネクタ10の第1外部端子12,13の外側面の係合部(陥凹部)にそれぞれ係合する。
図5に示す向きで、第1コネクタ10の第1外部端子12,13の上面は第2回路基板40のグランド導体40Gに対向する。第2コネクタ20の薄型化に伴い、第1コネクタ10の第1外部端子12,13の上面と第2回路基板40のグランド導体40Gとの対向距離dは小さくなる。例えば、第1コネクタ10と第2コネクタ20との嵌合深さは0.6mm程度であり、上記対向距離dは0.1mm程度である。
第1外部端子12、13は、グランド導体40Gと直接接続していない。第1外部端子12、13、とグランド導体40Gとの間には、第2絶縁部材21が設けられている。すなわち、第1外部端子12、13は、第2絶縁部材21を介してグランド導体40Gと対向している。
なお、上述の例に限定されず、第1外部端子12、13は、グランド導体40Gと直接対向していてもよい。ただし、切り欠き部12N、13Nは、第2絶縁部材21を介してグランド40Gと対向している部分に形成されるのが好ましい。
また、切り欠き部12N,13Nは、第2コネクタ20が実装されている第2回路基板40の搭載面側が切り欠けられている。切り欠き部12N,13Nは、コネクタの厚み方向に垂直な平面方向においても凹むように形成されている。このように、切り欠き部12N、13Nは、厚み方向に垂直な平面方向においてもグランド導体と重なる面積を減らすように形成されている。
本実施形態においては、図3に示したように、第1外部端子12,13に切り欠き部12N,13Nが形成されているので、この切り欠き部12N,13Nが形成されていない構造に比べて、上記第1コネクタ10の第1外部端子12,13の上面と第2回路基板40のグランド導体40Gとの対向面積は低減されている。そのため、この対向部分に生じる寄生容量が抑制される。その結果、この寄生容量を含む寄生共振回路の共振(第1寄生共振)の周波数が上昇し、使用周波数帯域での不要な共振が防止される。
上記切り欠き部12N,13Nは、その幅方向及び深さ方向に第2寄生共振の共振空間を構成する。幅方向の両端は短絡(固定)端であるので、この幅は、第1外部端子12,13、第1内部端子14,15及び第1絶縁部材11による伝送路を伝搬する信号の波長の1/2以下である。また、深さ方向は、一方が開放端、他方が短絡(固定)端であるので、この深さは、第1外部端子12,13、第1内部端子14,15及び第1絶縁部材11による伝送路を伝搬する信号の波長の1/4以下である。そのため、この切り欠き部12N,13Nで形成される空間の幅方向又は深さ方向で生じる寄生共振(第2寄生共振)の周波数は上記伝搬信号の周波数帯より高い。したがって、この第2寄生共振による悪影響は受けない。
また、本実施形態においては、第1コネクタ10は、第1外部端子12,13の外周に抜け止め部12R,13R(図1参照)を有し、第2コネクタ20は、第2外部端子22の内周に、上記抜け止め部12R,13Rに係合する係合突起22Pを有する。そして、この係合突起22Pは、ばね性を有する。また、第2コネクタ20は、グランド端子の接触部27C,28C(図2参照)を有し、第1コネクタ10は、第1外部端子12,13の外周に、上記グランド端子の接触部27C,28Cが接する接触部12S,13S(図1参照)を有する。
上記抜け止め部12R,13Rと係合突起22Pとの係合により機械的な嵌合が成され、第1コネクタ10と第2コネクタ20との嵌合後は両者が抜け難い状態に保たれる。また、グランド端子の接触部27C,28Cと第1外部端子12,13の接触部12S,13Sとの接触により、グランド端子の接触部27C,28Cと第1外部端子の接触部12S,13Sとが電気的に接続される。
このような機械的嵌合と電気的接触とを個別に実現する構造により、次のような効果を奏する。
(1)グランド端子27,28を、塑性変形し難い形状、板厚に設定でき、確実な電気的接続が可能となる。
(2)第2外部端子22の係合突起22Pを、嵌合(ロック)に必要な、ばね定数(締め付け力)が得られる形状、板厚にできる。
(3)第2外部端子22の係合突起22Pと第1外部端子12,13の抜け止め部12R,13Rとのそれぞれの形状で、両者が係合する位置へ誘い込む、誘い込み機能を持たせることができる。
(4)グランド端子27,28の実装部27T,28Tの近傍(はんだ付け部から近距離位置)に接触部27C,28Cを形成できる。このことにより、第2回路基板40のグランド導体40Gと第1外部端子12,13との距離が短くなって、上記寄生共振回路のインダクタンス成分が小さくなる。このことにより、共振周波数を、より高周波側へシフトさせることができる。
さらに、本実施形態では、図2に表れているように、第2外部端子22は、第2コネクタ20に第1コネクタ10が嵌合した状態で、第1外部端子12,13の周回方向に沿った周回内に不連続部22Dを有する。本実施形態では、2つの第1外部端子12,13の間に位置する箇所に第2外部端子22の不連続部22Dを有し、第2外部端子22が平面視でC字状となっている。そのため、複数のグランド端子の接触部27C,28Cの、隣接する接触部間の距離のうち、不連続部22Dにおける接触部27C-27C間の距離が大きい。これは、第2コネクタ20の第2外部端子22と第1コネクタ10の第1絶縁部材11との干渉を防止するためである。
このように、グランド端子の隣接間距離が大きな箇所では、第2回路基板40のグランド導体40Gの電位がグランド電位から変位する。言い換えると、このグランド端子の隣接間距離の大きな、グランド導体40Gの箇所のインダクタンス成分が大きくなる。そのため、このインダクタンス成分の大きなグランド導体の箇所と、第1コネクタ10の第1外部端子12,13との間の寄生容量と、上記大きなインダクタンス成分とで寄生共振回路の共振周波数が低下し、共振周波数が使用周波数帯に入るおそれがある。
これに対し、本実施形態では、第1外部端子12,13は、第1絶縁部材11の2箇所をそれぞれ取り囲むように構成され、第1絶縁部材11の2箇所をそれぞれ取り囲む2つの第1外部端子12,13の切り欠き部12N,13Nは2つの第1外部端子12,13同士の向かい合う箇所に形成されている。つまり、グランド端子の隣接間距離の大きな箇所(図2中のDで示す箇所)へ対向する第1外部端子12,13の位置に、切り欠き部12N,13Nが形成されている。このことにより、インダクタンス成分の大きくなる箇所、すなわち、グランド間距離が長く、電圧降下が生じやすい箇所でキャパシタンス成分を小さくすることにより、寄生共振回路の共振周波数を効果的に上昇させることができる。
以上に示した例では、図4に示した第2外部端子22とグランド端子27,28とが接触しない例を示したが、第2外部端子22とグランド端子27,28とが接触するように構成してもよい。第2外部端子22とグランド端子27,28とが接触する場合には、第2回路基板40のグランド導体40Gに多数のグランド電位の導体(グランド端子27,28及び第2外部端子22)が接続される。このことにより、第2回路基板40のグランド導体40Gと第1コネクタ10の第1外部端子12,13との間の寄生容量と共に寄生共振回路を構成するインダクタンスの成分を小さくでき、その共振周波数をより高めることができる。
なお、第2外部端子22とグランド端子27,28とが電気的に接触せず独立している場合には、第2外部端子22の係合突起22Pのばね性の設計自由度が高い、という効果がある。
第1の実施形態においては、図5で、第1コネクタ10の第1外部端子12,13の上面と第2回路基板40のグランド導体40Gとの対向部に寄生容量が生じることを示したが、同様に、第2コネクタ20の第2外部端子22の上面と第1回路基板30のグランド導体30Gとの対向部にも寄生容量が生じる。したがって、第2コネクタ20の第2外部端子22に切り欠き部を形成することで、この第2コネクタ20の第2外部端子22の上面と第1回路基板30のグランド導体30Gとの対向部に生じる寄生容量を小さくしてもよい。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第1外部端子12,13それぞれに複数の切り欠き部を備えるコネクタセットについて示す。
図7は第2の実施形態に係る第1コネクタ10の部分斜視図である。第1外部端子は4つの第1外部端子13A,13B,13C,13Dで構成されている。これら第1外部端子13A,13B,13C,13Dは第1絶縁部材11に被せられている。そして、第1外部端子13Aと第1外部端子13Bとの間に切り欠き部13N1が形成されていて、第1外部端子13Bと第1外部端子13Cとの間に切り欠き部13N2が形成されていて、第1外部端子13Cと第1外部端子13Dとの間に切り欠き部13N3が形成されていて、第1外部端子13Dと第1外部端子13Aとの間に切り欠き部13N4が形成されている。
本実施形態では、各切り欠き部13N1,13N2,13N3,13N4は深さ方向の全体に亘って形成されている。つまり、4つの第1外部端子13A,13B,13C,13Dはそれぞれ独立している。切り欠き部13N1,13N2,13N3,13N4の幅は、第1外部端子13、第1内部端子15及び第1絶縁部材11による伝送路を伝搬する信号の波長の1/2以下である。切り欠き部13N1,13N2,13N3,13N4の深さは、第1外部端子13、第1内部端子15及び第1絶縁部材11による伝送路を伝搬する信号の波長の1/4以下である。そのため、この切り欠き部13N1,13N2,13N3,13N4で形成される空間の幅方向又は深さ方向で生じる第2寄生共振の周波数は上記伝搬信号の周波数帯より高くすることができる。したがって、本実施形態の第1コネクタ10は、この第2寄生共振による影響を抑制できる。また、切り欠き部13N2,13N3,13N4の幅及び深さが、第1外部端子13、第1内部端子15及び第1絶縁部材11による伝送路を伝搬する信号の波長の1/2以下であることで、本実施形態の第1コネクタ10は、外部への不要輻射を抑制できる。
また、本実施形態では、各第1外部端子13A,13B,13C,13Dの取り囲みの周に沿った切り欠き部のうち、取り囲みの周に沿って隣接する切り欠き部間の距離は、信号波長の1/2以下である。つまり、図7において両端矢じりの曲線で示す距離は信号波長の1/2以下である。このことにより、第1外部端子13A,13B,13C,13Dそれぞれの、取り囲みの周に生じる共振である、第3寄生共振の共振周波数を、信号周波数帯より高くできる。したがって、本実施形態の第1コネクタ10は、この寄生共振(第3寄生共振)による影響を抑制できる。
図7においては、第1コネクタ10の一方端の構成について示したが、他方端についても同様に構成でき、同様の作用効果を奏する。
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、グランド端子27の接触部27Cの形成箇所が第1の実施形態で示したものと異なるコネクタセットについて示す。
図8は第3の実施形態に係る第2コネクタ20の平面図である。図9は第3の実施形態に係る第2コネクタ20の第2内部端子24,25,26及びグランド端子27,28を示す斜視図である。グランド端子27の接触部27Cは、平面視で、第2外部端子22の一方のC字型部の内側に2つ、他方のC字型部の内側に2つ設けられる。グランド端子27の接触部27Cは、平面視で、第2外部端子22のC字型部の端部付近には配置されず、第2コネクタ20の短手方向において対向するように配置される。グランド端子27の接触部27Cは、破線Lで示すように、グランド端子28の接触部28Cと共に、平面視で第2内部端子24又は第2内部端子25を囲むように配置される。言い換えると、第2内部端子24,25は、平面視で、2つの接触部27C及び1つの接触部28Cを結ぶ3つの線分で取り囲まれる。
第3の実施形態に係る第1コネクタ10は、第1外部端子12,13の接触部12S,13Sの形成箇所を除いて、第1の実施形態に係る第1コネクタ10と同様に構成される(図1参照)。第1外部端子12,13の接触部12S,13Sは、第1コネクタ10と第2コネクタ20とが嵌合する状態でグランド端子27の接触部27C及びグランド端子28の接触部28Cに接するように形成される。
グランド端子28は、第1コネクタ10と第2コネクタ20とが嵌合する状態で、実装面S1(一部が実装されている面)を第1外部端子12,13の外周に向けたまま、実装部28Tから接触部28Cまで延伸し、第1外部端子12,13に接する。これによって、実装面S1と対向する面(実装対向面S2)で第1外部端子12,13に接続される形状のグランド端子や、複数回、第1外部端子12,13に向ける面を実装面S1から実装対向面S2に変えながら実装面S1で第1外部端子12,13に接続される形状のグランド端子よりも、実装部28Tから接触部28Cまでの距離を短くできる。これにより第1外部端子12,13がグランドに接続されるまでの距離を短くすることができる。
上記寄生共振回路の共振(第1寄生共振)の周波数をより高周波側にシフトさせようとすると、切り欠き部12N,13Nの寸法をより大きくする必要がある。その結果、第1外部端子12,13における切り欠き部12N,13Nが形成された側面に、接触部12S,13Sを配置できなくなる。これに対応して、平面視で第2外部端子22のC字型部の端部付近にグランド端子27の接触部27Cを配置できなくなる(図2,4参照)。
本実施形態では、グランド端子27の接触部27Cは、第2外部端子22のC字型部の端部付近に配置されず、第2コネクタ20の短手方向において対向するように配置される。このことにより、グランド端子27の接触部27C、及びそれらに対応する第1外部端子12,13の接触部12S,13Sが設けられた構造において、第1寄生共振の周波数をより高周波側にシフトさせることができる。
また、本実施形態では、グランド端子27の接触部27Cは、グランド端子28の接触部28Cと共に、第2内部端子24又は第2内部端子25を囲むように配置される。このことにより、本実施形態においても、第2内部端子24,25がグランド端子27の接触部27C及びグランド端子28の接触部28Cでシールドされるので、外部への不要輻射を抑制できる。
さらに、本実施形態では、グランド端子27の接触部27Cは、第2コネクタ20の短手方向において対向するように配置され、第2コネクタ20の短手方向に弾性変形する。このことにより、グランド端子27の接触部27Cが第2コネクタ20の長手方向に弾性変形するためのスペースを確保する必要がなくなるので、第2コネクタ20の長手方向の寸法を小さくできる。
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、第1コネクタの第1外部端子に対する第2コネクタの第2外部端子の接続構造が、これまでに示した例とは異なるコネクタセットについて示す。
図10は第4の実施形態に係るコネクタセット104の斜視図である。図11はコネクタセット104の第1コネクタ10の構成部品を示す分解斜視図であり、図12はコネクタセット104の第2コネクタ20の構成部品を示す分解斜視図である。
これまでに示したコネクタセットと同様に、コネクタセット104は第1コネクタ10と第2コネクタ20とで構成される。後に示すように、第1コネクタ10は第1回路基板に搭載され、第2コネクタ20は第2回路基板に搭載されて用いられる。図10において、第1コネクタ10は、その上下面が裏返された状態で、第2コネクタ20に挿抜される。
図11に表れているように、第1コネクタ10は、第1外部端子12,13、第1内部端子14,15,16及び第1絶縁部材11で構成されている。この点においては、第1の実施形態で示したコネクタセット101と基本的な構成とは同じである。ただし、第1内部端子14および第1内部端子15は実装部の位置が上下異なる位置にある。また、第2内部端子24および第2内部端子25は実装部の位置が上下異なる位置にある。これにより、コネクタの内部端子につながる線路の引き回しを一方のみならず他方からも行うことができ、基板側配線のレイアウトの自由度が高い。
また、第1コネクタ10と第2コネクタ20とが嵌合した状態で、第1内部端子14と第2内部端子24とは接触し、第1内部端子14及び第2内部端子24は、第1外部端子12内で切り欠き部12Nよりも接触部12S(接触部13Sの反対側にある、接触部13Sと同様の接触部)に近い位置に位置する。同様に、嵌合した状態で、第1内部端子15と第2内部端子25とは接触し、第1内部端子15及び第2内部端子25は、第1外部端子13内で切り欠き部13Nよりも接触部13Sに近い位置に位置する。このようなコネクタセット104においては、第1外部端子12、第1外部端子13内で、接触部12S及び接触部13Sの形成される側面に、内部端子14,24及び内部端子15,25が近接するので、その側面におけるノイズ遮蔽が重要となる。
第1外部端子12,13はそれぞれ板金加工によって形成された部品であり、第1絶縁部材11に嵌め込まれる。図11に示す向きで、第1外部端子12には、その上面から下方へ凹む切り欠き部12Nが形成されている。同様に、第1外部端子13には、その上面から下方へ凹む切り欠き部13Nが形成されている。また、第1外部端子の側面には接触部12S、13Sが形成されている。図11では接触部13Sが表れている。また、第1外部端子12,13の底面(第1回路基板への搭載面)には第1外部端子実装部12T,13Tが形成されている。
図12に表れているように、第2コネクタ20は第2外部端子22、第2内部端子24,25,26、グランド端子27,28及び第2絶縁部材21で構成される。2つのグランド端子28は複数の接触部28Cと実装部28Tとで構成される。
上記第2内部端子24,25,26及びグランド端子27,28は板金加工によって形成され、第2絶縁部材21に嵌め込まれる。つまり、これらは第2絶縁部材21に保持される。
第2外部端子22は板金加工によって形成された部品であり、第2絶縁部材21に嵌め込まれる。
図13は、コネクタセット104の、第1コネクタ10及び第2コネクタ20の嵌合状態での、第1コネクタ10側から視た斜視図である。但し、図示の都合上、第1回路基板及び第2回路基板は除いている。図14は、図13におけるX-Xラインでの部分断面図である。ただし、第1絶縁部材11を除いて図示している。
第1コネクタ10と第2コネクタ20との嵌合状態で、図14に表れているように、第2コネクタ20のグランド端子28の接触部28Cは第1コネクタ10の第1外部端子13の側面及び下面(図10、図11に示す方向では上面)に弾性接触する。また、第2外部端子22の接触部22Cは第1コネクタ10の第1外部端子13の接触部13Sに弾性接触する。つまり、図14中に矢印線で示すように、[第2回路基板40のグランド導体40G]-[第2コネクタ20のグランド端子28の実装部28T]-[接触部28C]-[第1外部端子13]-[第1外部端子実装部13T]-[第1回路基板30のグランド導体30G]、の経路がグランド電流の第1の経路として構成される。また、[第2回路基板40のグランド導体40G]-[第2コネクタ20の第2外部端子22]-[第2外部端子22の接触部22C]-[第1外部端子13]-[第1外部端子実装部13T]-[第1回路基板30のグランド導体30G]、の経路がグランド電流の第2の経路として構成される。
また、第2外部端子22の接触部22Cが第1外部端子13の接触部13Sに接触することで、第2外部端子22の接触部22Cの電位がグランド電位から浮くことがなく(グランド電位に、より等しくなり)、この第2外部端子22の接触部22Cと第1回路基板30のグランド導体30Gとの間に生じる寄生容量Csが抑制される。本実施形態では第1外部端子13と第2外部端子22との接触を、接触させる部分を突出させることで実現している。これにより、不必要な部分を太くすることなく、外部端子の加工性が損なわれることを抑制できる。
図15は第1コネクタ10の第1外部端子13の斜視図である。本実施形態では、第1外部端子13の接触部13Sは、コネクタの挿抜方向に視て、第1内部端子15を挟んで切り欠き部13Nに対向する位置にある。図15中の矢印は切り欠き部13Nと接触部13Sとの間の電流経路を示す。このように、第1外部端子13の接触部13Sと切り欠き部13Nとは、第1内部端子15を挟んで対向する位置にあるので、第1外部端子13の外周に沿って流れる概略2つの電流経路の経路長をほぼ等しくすることができる。図15では、第1外部端子13について図示したが、もう一つの第1外部端子12についても同様である。このように、第1コネクタ10の第1外部端子12、13は、第1外部端子12、13の外周に沿って流れる概略2つの電流経路の経路長をほぼ等しくすることができる。このことにより、第1コネクタ10の第1外部端子12、13は、2つの電流経路の経路長を最短化でき、不要共振が生じるとしても、その周波数を高く設定できる。また、第1コネクタ10の第1外部端子12、13は、2つの電流経路の経路長をほぼ等しくできるので、多くの不要共振が生じることがなく、不要共振による影響を受け難くできる。
本実施形態によれば次のような効果を奏する。
(1)図14に示した第2外部端子22の接触部22Cが第1外部端子13に接触することにより、大別して二つのグランド電流経路が構成されるので、第1回路基板30のグランド導体と第2回路基板40のグランド導体とを接続するグランド電流経路が多重化されて、このコネクタセット104と外部との間での不要結合及び不要輻射が抑制される。そのため、例えばノイズの輻射が小さくなる。
(2)第1外部端子12,13の切り欠き部12N,13Nの無い部分でも、第2外部端子22の接触部22Cと第1回路基板30のグランド導体30Gとの間に生じる寄生容量を抑えることができるので、この寄生容量を含む寄生共振回路の共振の周波数が上昇し、使用周波数帯域での不要な共振が防止される。
(3)図15等に示したように、切り欠き部13Nと接触部13Sとの位置関係を定めることにより、不要共振の周波数を高く設定でき、生じる不要共振の数を少なくでき、不要共振による影響を受け難くできる。
《第5の実施形態》
第5の実施形態では回路基板に搭載された状態のコネクタセットの嵌合状態で、アイソレーションを高めた電子回路装置について例示する。
図16は第5の実施形態に係る電子回路装置205が備えるコネクタセットを外した状態での平面図である。また、図17は第5の実施形態に係る電子回路装置205が備える第1回路基板30の部分断面図である。電子回路装置205が備えるコネクタセットは第1の実施形態で示したコネクタセット101と同じである。つまり、第1コネクタ10及び第2コネクタ20の構成は第1の実施形態で示したとおりである。
図16において、第1コネクタ10が搭載される第1回路基板30には、破線で示す複数の層間接続導体30Vが形成されている。また、第2コネクタ20が搭載される第2回路基板40には、破線で示す複数の層間接続導体40Vが形成されている。
図17に示すように、第1回路基板30は、第1コネクタ10の搭載面である第1面MS1に形成された第1グランド導体30G1と、第1面に対向する第2面MS2に形成された第2グランド導体30G2と、第1グランド導体30G1と第2グランド導体30G2とを層間接続する複数の層間接続導体30Vと、を備える。これら層間接続導体30Vの配列間隔は、シールドすべき周波数の波長の1/2より狭い。この構造により、配列された層間接続導体30Vは電気壁として作用し、コネクタから漏れて第1回路基板30内を伝搬しようとする電磁界が遮蔽される。
図18は、コネクタセット101の第1内部端子14,15及び第2内部端子24,25を通る面での電子回路装置205の断面図である。第1回路基板30には、グランド導体30G1-30G2間を接続する層間接続導体30Vが形成されているが、層間接続導体30Vは、挿抜方向に視て、第1コネクタ10の切り欠き部12N,13Nに対向する位置に配列されている。ここで、「対向」とは、コネクタの挿抜方向に視て、層間接続導体30Vが切り欠き部12N,13Nに完全に重なる状態のみを意味するものではなく、切り欠き部12N,13Nに層間接続導体30Vが近接状態で対向する状態をも含む。例えば、切り欠き部12N,13Nから層間接続導体30Vの径の3倍の幅内で近接する範囲で対向する状態、および第1外部端子12、13、第1内部端子14、15および第1絶縁部材11による伝送路を伝搬する信号の波長の1/2以下である状態などを含む。
図16に示した、第2回路基板40に形成された層間接続導体40Vは、第2コネクタ20の搭載面である第1面に形成された第1グランド導体40G1と、第2回路基板40の第1面に対向する第2面に形成された第2グランド導体40G2と、を層間接続する。層間接続導体40Vは、コネクタの挿抜方向に視て、第2外部端子22の不連続部22Dに対向する位置に配列されている。この層間接続導体40Vの配列状態は図17に示した例と同様である。この構造により、配列された層間接続導体40Vは電気壁として作用し、コネクタから漏れて第2回路基板40内を伝搬する電磁界が遮蔽される。
第2回路基板40についても、上記「対向」は、コネクタの挿抜方向に視て、層間接続導体40Vが第2外部端子22の不連続部22Dに完全に重なる状態のみを意味するものではなく、第2外部端子22の不連続部22Dに層間接続導体40Vが近接状態で対向する状態をも含む。例えば、第2外部端子22の不連続部22Dから層間接続導体40Vの径の3倍の幅内で近接する範囲で対向する状態をも含む。
なお、図17、図18に示した例では、第1面MS1に形成された第1グランド導体30G1と第2面MS2に形成された第2グランド導体30G2とを有する第1回路基板30について示したが、第1回路基板30の内層にグランド導体が形成されて、この内層のグランド導体と第1面の第1グランド導体30G1とを層間接続する層間接続導体30Vを備えてもよい。このことは第2回路基板40についても同様であり、第2回路基板40の内層にグランド導体が形成されて、この内層のグランド導体と第1面の第1グランド導体40G1とを層間接続する層間接続導体40Vを備えてもよい。
このように、第1コネクタ10が搭載される第1回路基板30にグランド導体間を層間接続する層間接続導体を配列することにより、第1回路基板30内を伝搬する電磁界が遮蔽される。同様に、第2コネクタ20が搭載される第2回路基板40にグランド導体間を層間接続する層間接続導体を配列することにより、第2回路基板40内を伝搬する電磁界が遮蔽される。そのため、次に述べるように、コネクタセットに構成されている2つのミリ波等の信号(電磁波)の伝送経路間のアイソレーションがより確保される。
まず、コネクタセットの第1コネクタ10の第1内部端子14、第2コネクタ20の第2内部端子24、第1コネクタ10の第1外部端子12及び第2コネクタ20の第2外部端子22により第1の信号経路が構成され、コネクタセットの第1コネクタ10の第1内部端子15、第2コネクタ20の第2内部端子25、第1コネクタ10の第1外部端子13及び第2コネクタ20の第2外部端子22により第2の信号経路が構成される。この2つの信号経路を伝搬する信号(電磁波)が第1回路基板30及び第2回路基板40に漏れると、第1回路基板30及び第2回路基板40を経由して二つの信号(電磁波)が不要結合する。本実施形態では、第1回路基板30内のグランド導体間及び第2回路基板40内のグランド導体間に信号(電磁波)が漏洩し難いので、コネクタセットの上記第1信号経路と第2信号経路との間のアイソレーションがより確保される。
また、本実施形態によれば、層間接続導体30Vが第1コネクタ10の切り欠き部12N,13Nに対向する位置に配列されているので、第1コネクタ10の切り欠き部12N,13Nの近傍に第1回路基板30の層間接続導体30Vによる電気壁が配置される。したがって、層間接続導体30Vによる電気壁は第1コネクタ10の切り欠き部12N,13Nのシールドとして作用する。つまり、第1コネクタ10の切り欠き部12N,13Nの存在によるシールド作用の低下を補う。同様に、層間接続導体40Vが第2コネクタ20の第2外部端子22の不連続部22Dに対向する位置に配列されているので、第2コネクタ20の第2外部端子22の不連続部22Dの近傍に第2回路基板40の層間接続導体40Vによる電気壁が配置される。したがって、層間接続導体40Vによる電気壁は第2コネクタ20の第2外部端子22の不連続部22Dのシールドとして作用する。つまり、層間接続導体40Vによる電気壁は、第2コネクタ20の第2外部端子22の不連続部22Dの存在によるシールド作用の低下を補う。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
d…対向距離
MS1…第1面
MS2…第2面
S1…実装面
S2…実装対向面
10…第1コネクタ
11…第1絶縁部材
12,13…第1外部端子
12N,13N…切り欠き部
12R,13R…抜け止め部
12S,13S…接触部
12T,13T…第1外部端子実装部
13A,13B,13C,13D…第1外部端子
14,15,16…第1内部端子
14C,15C,16C…接触部
14T,15T,16T…実装部
20…第2コネクタ
21…第2絶縁部材
22…第2外部端子
22C…接触部
22D…不連続部
22P…係合突起
24,25,26…第2内部端子
24C,25C,26C,27C,28C…接触部
24T,25T,26T,27T,28T…実装部
27,28…グランド端子
30…第1回路基板
40…第2回路基板
40L…信号線
30G,40G…グランド導体
30G1,40G1…第1グランド導体
30G2,40G2…第2グランド導体
30V…層間接続導体
101…コネクタセット
201…電子回路装置

Claims (15)

  1. 第1回路基板に搭載される第1コネクタと、前記第1コネクタに対して挿抜方向に挿抜可能に嵌合する、グランド導体を有する第2回路基板に搭載された第2コネクタと、を備えるコネクタセットであって、
    前記第1コネクタは、第1内部端子と、当該第1内部端子を固定する第1絶縁部材と、前記第1内部端子と前記第1絶縁部材とを取り囲む取り囲み形状部を有する第1外部端子とを備え、
    前記第2コネクタは、第2内部端子と、当該第2内部端子を固定する第2絶縁部材と、前記第2内部端子と前記第2絶縁部材とを取り囲む取り囲み形状部を有する第2外部端子と、を備え、
    前記第2外部端子は前記第2回路基板の前記グランド導体に接続され、
    前記第1コネクタと前記第2コネクタとの嵌合状態で、前記第1内部端子と前記第2内部端子とは接触し、前記第1外部端子と前記第2外部端子とは嵌合し、前記挿抜方向に視て、前記第2外部端子の外周は前記第1外部端子の外周を覆い、前記第1外部端子は前記第2回路基板の前記グランド導体と重なり、
    前記第1外部端子は、当該第1外部端子の前記取り囲み形状部の一部で、前記第2回路基板の前記グランド導体に面する箇所に切り欠き部を有する、
    コネクタセット。
  2. 前記切り欠き部の幅は、前記第1外部端子、前記第1内部端子及び前記第1絶縁部材による伝送路を伝搬する信号の波長の1/2以下である、
    請求項1に記載のコネクタセット。
  3. 前記切り欠き部の深さは、前記第1外部端子、前記第1内部端子及び前記第1絶縁部材による伝送路を伝搬する信号の波長の1/4以下である、請求項1又は2に記載のコネクタセット。
  4. 前記第2外部端子は、前記第1外部端子の周回方向に沿った周回内に不連続部を有し、
    前記第1外部端子の前記切り欠き部は、前記不連続部と重なる箇所に形成された、
    請求項1から3のいずれかに記載のコネクタセット。
  5. 前記第1コネクタは、前記第1外部端子の外周に抜け止め部を有し、
    前記第2コネクタは、前記第2外部端子の内周に、前記第1外部端子の外周に接するグランド端子と、前記抜け止め部に係合する、ばね性のある係合突起部を有する、
    請求項1から4のいずれかに記載のコネクタセット。
  6. 前記第1外部端子は、前記第2外部端子および前記グランド端子を介して、前記グランド導体に接続する、
    請求項5に記載のコネクタセット。
  7. 前記第2コネクタは、一端に接触部を有する少なくとも3つのグランド端子を備え、
    前記第1内部端子及び前記第2内部端子の一部は、前記挿抜方向に視て、前記少なくとも3つのグランド端子の前記接触部を結ぶ3つの線分で取り囲まれる、
    請求項5に記載のコネクタセット。
  8. 前記グランド端子は、一端に接触部、他端に実装部を有し、前記グランド端子の実装面を前記第1外部端子の外周に向けたまま前記実装部から前記グランド端子の接触部まで延伸した形状を有する、
    請求項5から7のいずれかに記載のコネクタセット。
  9. 前記切り欠き部は複数存在し、前記第1外部端子は前記複数の切り欠き部で分離され、前記取り囲みの周に沿って隣接する切り欠き部間の距離は、前記第1外部端子、前記第1内部端子及び前記第1絶縁部材による伝送路を伝搬する信号の波長の1/2以下である、
    請求項1から8のいずれかに記載のコネクタセット。
  10. 前記第2外部端子は、前記第1コネクタと前記第2コネクタとの嵌合状態で前記第1外部端子に接触する接触部を有する、
    請求項1から9のいずれかに記載のコネクタセット。
  11. 前記第1外部端子は、前記第1コネクタと前記第2コネクタとの嵌合状態で前記第1外部端子に接触する接触部を有する、
    請求項1から9のいずれかに記載のコネクタセット。
  12. 前記第1外部端子の前記接触部は、前記挿抜方向に視て、前記第1内部端子を挟んで前記切り欠き部に対向する位置にある、
    請求項11に記載のコネクタセット。
  13. 第1回路基板と、第2回路基板と、前記第1回路基板に搭載された第1コネクタと、前記第1コネクタに対して挿抜方向に挿抜可能に嵌合する、前記第2回路基板に搭載された第2コネクタと、を備える電子回路装置であって、
    前記第2回路基板はグランド導体を有し、
    前記第1コネクタは、第1内部端子と、当該第1内部端子を固定する第1絶縁部材と、前記第1内部端子と前記第1絶縁部材とを取り囲む取り囲み形状部を有する第1外部端子とを備え、
    前記第2コネクタは、第2内部端子と、当該第2内部端子を固定する第2絶縁部材と、前記第2内部端子と前記第2絶縁部材とを取り囲む取り囲み形状部を有する第2外部端子と、を備え、
    前記第2外部端子は前記第2回路基板の前記グランド導体に接続され、
    前記第1コネクタと前記第2コネクタとの嵌合状態で、前記第1内部端子と前記第2内部端子とは接触し、前記第1外部端子と前記第2外部端子とは嵌合し、前記挿抜方向に視て、前記第2外部端子の外周は前記第1外部端子の外周を覆い、前記第1外部端子は前記第2回路基板の前記グランド導体と重なり、
    前記第1外部端子は、当該第1外部端子の前記取り囲み形状部の一部で、前記グランド導体に面する箇所に切り欠き部を有する、
    電子回路装置。
  14. 前記第1回路基板は、前記第1コネクタの搭載面である第1面に形成された第1グランド導体と、内層又は前記第1面に対向する第2面に形成された第2グランド導体と、前記第1グランド導体と前記第2グランド導体とを層間接続する複数の層間接続導体と、を備え、
    前記層間接続導体は、前記挿抜方向に視て、前記第1外部端子の切り欠き部に対向する位置に配列されている、
    請求項13に記載の電子回路装置。
  15. 前記第2回路基板は、前記第2コネクタの搭載面である第1面に形成された第1グランド導体と、内層又は前記第2回路基板の前記第1面に対向する第2面に形成された第2グランド導体と、前記第2回路基板の第1グランド導体と前記第2回路基板の第2グランド導体とを層間接続する複数の層間接続導体と、を備え、
    前記第1コネクタと前記第2コネクタとの嵌合状態で、前記第2外部端子は、前記第1外部端子の周回方向に沿った周回内に不連続部を有し、
    前記層間接続導体は、前記挿抜方向に視て、前記不連続部に対向する位置に配列されている、
    請求項13又は14に記載の電子回路装置。
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