WO2016181816A1

WO2016181816A1 - コネクタ

Info

Publication number: WO2016181816A1
Application number: PCT/JP2016/062955
Authority: WO
Inventors: 近藤　孝宏; 哲学田中
Original assignee: 富士通コンポーネント株式会社
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US10367305B2; US20180145457A1; EP3297102A1; EP3297102A4; JP6605228B2; JP2016213040A; CN107534253B; CN107534253A; EP3297102B1

Abstract

　コネクタは、複数のコンタクトが配列されているコネクタであって、前記コンタクトは、信号伝送用の信号コンタクトと、それぞれに設けられているシールド部で前記信号コンタクトを囲むように、前記信号コンタクトの周囲に配置されている複数のグランドコンタクトと、を備える。

Description

コネクタ

　本発明は、コネクタに関する。

　例えばプリント基板等に接続されるコネクタは、装置の小型化及び送信されるデータ容量の増大等に応じて、高密度化及び信号伝送の高速化が求められている。高密度化されたコネクタでは、信号コンタクト間のクロストークやノイズ等を低減するために、グランドコンタクトが設けられる場合がある。

　このような高密度コネクタとして、千鳥状に配列された複数のコンタクトを有し、前後に隣接する２列を一対の信号線用コンタクト組、一対の信号線用コンタクト組前後の列をグランド用コンタクト列とする構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－８７６５６号公報

　しかしながら、特許文献１に係るコネクタをさらに高密度化すると、例えば左右に隣接する一対の信号線用コンタクト組間でのクロストークが増大してインピーダンス整合を取り難くなり、高速信号伝送を実現することが困難になる可能性がある。

　本発明は上記に鑑みてなされたものであって、高密度化された構成で高速信号伝送特性に優れたコネクタを提供することを目的とする。

　本発明の一態様によれば、複数のコンタクトが配列されているコネクタであって、前記コンタクトは、信号伝送用の信号コンタクトと、それぞれに設けられているシールド部で前記信号コンタクトを囲むように、前記信号コンタクトの周囲に配置されている複数のグランドコンタクトと、を備える。

　本発明の実施形態によれば、高密度化された構成で高速信号伝送特性に優れたコネクタが提供される。

実施形態におけるコネクタを例示する斜視図である。実施形態におけるコネクタを例示する断面図である。実施形態におけるコンタクトを例示する図である。実施形態における信号コンタクトの構成を例示する図である。実施形態における同軸ケーブル及び接続部材の構成を例示する図である。コネクタが基板に接続されている状態を例示する図である。コンタクトの他の構成を例示する図である。

　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

　（コネクタの構成）
　図１は、実施形態におけるコネクタ１００を例示する図である。また、図２は、実施形態におけるコネクタ１００の断面図である。なお、以下に示す図面において、Ｘ方向はコネクタ１００の長手方向、Ｙ方向はコネクタ１００の短手方向、Ｚ方向はコネクタ１００の高さ方向である。

　コネクタ１００は、図１及び図２に示されるように、ハウジング１０、複数のコンタクト２０を有し、それぞれのコンタクト２０の一端に同軸ケーブル３０が接続されている。

　ハウジング１０は、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２、第３ハウジング１３を含み、コンタクト２０及び同軸ケーブル３０を保持する。第１ハウジング１１、第２ハウジング１２、第３ハウジング１３は、それぞれ絶縁性材料で形成されている。以下では、Ｚ方向において、コネクタ１００の第１ハウジング１１側を上、第３ハウジング１３側を下として説明する場合がある。

　第１ハウジング１１は、下端部が第２ハウジング１２の上端部に嵌合し、例えば係合爪等によって第２ハウジング１２に固定されている。第１ハウジング１１上面のＸ方向における両端部には、コネクタ１００が接続される基板に設けられている貫通孔に挿入されるガイドピン１５が、上方に突出するように形成されている。また、第１ハウジング１１には、図２に示されるように、複数の第１コンタクト孔１１０が設けられており、各第１コンタクト孔１１０にコンタクト２０の上端側が挿入される。

　第２ハウジング１２は、上端部に固定される第１ハウジング１１と、下端部に固定される第３ハウジング１３とを連結する。第２ハウジング１２には、第１ハウジング１１の第１コンタクト孔１１０にそれぞれ連通する複数の第２コンタクト孔１２０が設けられており、各第２コンタクト孔１２０にコンタクト２０の下端側が挿入される。

　また、第２ハウジング１２には、各第２コンタクト孔１２０の下端に連通する複数のケーブル接続孔１２１が設けられている。各ケーブル接続孔１２１には、同軸ケーブル３０とコンタクト２０とを接続する接続部材４０の上端部が挿入される。

　第３ハウジング１３は、上端部が第２ハウジング１２の下端部に嵌合し、例えば係合爪等によって第２ハウジング１２に固定されている。第３ハウジング１３は、第２ハウジング１２のケーブル接続孔１２１にそれぞれ連通する複数のケーブル孔１３０を有する。各ケーブル孔１３０には、接続部材４０の下端部及び同軸ケーブル３０の一端が挿入される。

　本実施形態に係るコネクタ１００には、図１に示されるように、それぞれ下端に同軸ケーブル３０が接続された８０個のコンタクト２０が、２０個ずつ４列に配列されている。

　コンタクト２０は、図２に示されるように、接地用の第１グランドコンタクト２１及び第２グランドコンタクト２２と、信号伝送用の信号コンタクト２３とをそれぞれ有する。各コンタクト２０では、Ｙ方向に配置されている第１グランドコンタクト２１と第２グランドコンタクト２２との間に信号コンタクト２３が設けられている。

　第１グランドコンタクト２１、第２グランドコンタクト２２及び信号コンタクト２３は、それぞれＺ方向に延伸し、上端が第１ハウジング１１の上面に露出し、下端が接続部材４０を介して同軸ケーブル３０に接続されるように、ハウジング１０に保持されている。

　なお、第１ハウジング１１の第１コンタクト孔１１０及び第２ハウジング１２の第２コンタクト孔１２０には、第１グランドコンタクト２１、第２グランドコンタクト２２及び信号コンタクト２３のそれぞれの挿入孔が個別に設けられている。

　同軸ケーブル３０は、それぞれ一端が第３ハウジング１３のケーブル孔１３０に挿入され、接続部材４０を介してコンタクト２０の下端に接続されている。同軸ケーブル３０の他端は、例えば基板等にコネクタを介して接続されている。

　接続部材４０は、上端側が第２ハウジング１２のケーブル接続孔１２１に挿入され、下端側が第３ハウジング１３のケーブル孔１３０に挿入された状態でハウジング１０に保持され、コンタクト２０の下端と、同軸ケーブル３０の一端とを接続する。

　なお、コネクタ１００に設けられるコンタクト２０の数及び配置等は、本実施形態と異なる構成であってもよい。また、コンタクト２０及び同軸ケーブル３０を保持可能であれば、ハウジング１０の構成は本実施形態と異なる構成であってもよい。例えば、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２及び第３ハウジング１３のうち２つ以上が一体形成されていてもよい。

　（コンタクトの構成）
　図３は、実施形態におけるコンタクト２０を例示する図である。図３（Ａ）は、コネクタ１００に設けられている状態でのコンタクト２０を示す図である。また、図３（Ｂ）は、第１グランドコンタクト２１、第２グランドコンタクト２２、信号コンタクト２３を離間して示す図である。

　コンタクト２０は、図３（Ａ）に示されるように、第１グランドコンタクト２１と第２グランドコンタクト２２とが、信号コンタクト２３を間に挟んでＹ方向に対向するように、ハウジング１０に保持されている。

　第１グランドコンタクト２１は、図３（Ｂ）に示されるように、第１上グランド端子２１１、第１下グランド端子２１２、第１グランド筒部２１３、第１グランド爪部２１４、第１シールド部２１５を有する。

　第１上グランド端子２１１は、第１グランドコンタクト２１の上端に形成され、ハウジング１０の上面側に露出し、コネクタ１００が接続される基板に設けられ、接地されているグランド端子に接続する。第１下グランド端子２１２は、第１グランドコンタクト２１の下端に形成され、接続部材４０を介して同軸ケーブル３０の外部導体に接続する。

　第１グランド筒部２１３は、円筒形状を有し、第１上グランド端子２１１と第１下グランド端子２１２との間に形成されてＺ方向に伸縮するばね部を覆っている。第１グランド爪部２１４は、第１グランド筒部２１３の外周面から突出し、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に形成される間隙に係合し、第１グランドコンタクト２１をハウジング１０に係止する。

　第１シールド部２１５は、開口２１６を有し、第１グランド筒部２１３から信号コンタクト２３側に突出し、ハウジング１０に保持されている状態で信号コンタクト２３を覆うように形成されている。

　第２グランドコンタクト２２は、第２上グランド端子２２１、第２下グランド端子２２２、第２グランド筒部２２３、第２グランド爪部２２４、第２シールド部２２５を有する。第２グランドコンタクト２２は、第１グランドコンタクト２１と同じ形状を有し、各部の構成は第１グランドコンタクト２１と同様である。

　第２上グランド端子２２１は、コネクタ１００が接続される基板に設けられ、接地されているグランド端子に接続する。第２下グランド端子２２２は、接続部材４０を介して同軸ケーブル３０の外部導体に接続する。第２グランド筒部２２３は、第２上グランド端子２２１と第２下グランド端子２２２との間に形成されてＺ方向に伸縮するばね部を覆っている。第２グランド爪部２２４は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に形成される間隙に係合し、第２グランドコンタクト２２をハウジング１０に係止する。

　第２シールド部２２５は、開口２２６を有し、第２グランド筒部２２３から信号コンタクト２３側に突出し、ハウジング１０に保持されている状態で第１シールド部２１５とは反対側から信号コンタクト２３を覆うように形成されている。

　なお、本実施形態における第１シールド部２１５及び第２シールド部２２５は、中央部分に開口を有する矩形枠状に形成されているが、本実施形態とは異なる形状であってもよい。

　信号コンタクト２３は、上信号端子２３１、下信号端子２３２、信号筒部２３３、信号爪部２３４を有する。

　上信号端子２３１は、信号コンタクト２３の上端に形成され、ハウジング１０の上面側に露出し、コネクタ１００が接続される基板に設けられている信号端子に接続する。下信号端子２３２は、信号コンタクト２３の下端に形成され、接続部材４０を介して同軸ケーブル３０の内部導体に接続する。

　信号筒部２３３は、円筒形状を有し、上信号端子２３１と下信号端子２３２との間に形成されてＺ方向に伸縮するばね部を覆っている。信号爪部２３４は、信号筒部２３３の外周面から突出し、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に形成される間隙に係合し、信号コンタクト２３をハウジング１０に係止する。

　図４は、信号コンタクト２３の信号筒部２３３の内部構成を例示する図である。図４に示されるように、信号筒部２３３の内部には、上信号端子２３１と下信号端子２３２との間に形成され、Ｚ方向に伸縮可能なばね部２３５が設けられている。

　ばね部２３５は、Ｚ方向に沿って繰り返し屈曲するように形成された板状部材が円筒状に折り曲げられることで、Ｚ方向に伸縮可能に設けられている。ばね部２３５は、例えばコネクタ１００が接続される基板の信号端子に上信号端子２３１を押圧し、信号コンタクト２３と基板の信号端子との接続信頼性を向上させる。

　また、第１グランドコンタクト２１には、第１上グランド端子２１１と第１下グランド端子２１２との間に形成され、信号コンタクト２３のばね部２３５と同様の形状を有し、Ｚ方向に伸縮可能なばね部が設けられている。第１グランドコンタクト２１のばね部は、第１グランド筒部２１３に覆われている。第１グランドコンタクト２１のばね部は、第１上グランド端子２１１をコネクタ１００が接続される基板のグランド端子に押圧し、第１グランドコンタクト２１と基板のグランド端子との接続信頼性を向上させる。

　同様に、第２グランドコンタクト２２には、第２上グランド端子２２１と第２下グランド端子２２２との間に形成され、信号コンタクト２３のばね部２３５と同様の形状を有し、Ｚ方向に伸縮可能なばね部が設けられている。第２グランドコンタクト２２のばね部は、第２グランド筒部２２３に覆われている。第２グランドコンタクト２２のばね部は、第２上グランド端子２２１をコネクタ１００が接続される基板のグランド端子に押圧し、第２グランドコンタクト２２と基板のグランド端子との接続信頼性を向上させる。

　ここで、信号コンタクト２３は、上信号端子２３１、ばね部２３５、下信号端子２３２、信号筒部２３３の順に連結するように加工された一枚の平板状部材から折り曲げ加工により形成される。信号コンタクト２３は、各部が連結する平板状部材から、ばね部２３５を円筒状に折り曲げ、下信号端子２３２の下端部で信号筒部２３３をばね部２３５に向かって折り返し、ばね部２３５を包むように信号筒部２３３を円筒状に折り曲げることで形成される。

　また、第１グランドコンタクト２１は、第１上グランド端子２１１、ばね部、第１下グランド端子２１２、第１シールド部２１５及び第１グランド筒部２１３の順に連結するように加工された一枚の平板状部材から折り曲げ加工により形成される。第１グランドコンタクト２１を形成するには、まず、各部が連結する平板状部材のばね部を円筒状に折り曲げ、第１下グランド端子２１２の下端部で第１グランド筒部２１３及び第１シールド部２１５をばね部に向かって折り返す。次に、ばね部を包むように第１グランド筒部２１３を円筒状に折り曲げ、第１シールド部２１５を第１グランド筒部２１３とは反対側に折り曲げることで、第１グランドコンタクト２１を形成できる。

　第２グランドコンタクト２２は、第１グランドコンタクト２１と同様に、第２上グランド端子２２１、ばね部、第２下グランド端子２２２、第２シールド部２２５及び第２グランド筒部２２３の順に連結するように加工された一枚の平板状部材から折り曲げ加工により形成される。

　以上で説明したように、コンタクト２０は、第１グランドコンタクト２１、第２グランドコンタクト２２及び信号コンタクト２３を有し、信号コンタクト２３が、対向配置された第１グランドコンタクト２１と第２グランドコンタクト２２との間に設けられている。また、信号コンタクト２３は、第１グランドコンタクト２１の第１シールド部２１５及び第２グランドコンタクト２２の第２シールド部２２５によって周囲が覆われている。

　このように、信号コンタクト２３が、接地される第１グランドコンタクト２１の第１シールド部２１５及び第２グランドコンタクト２２の第２シールド部２２５に囲まれることで、隣接する信号コンタクト２３からの影響によるクロストークやノイズ等が低減する。したがって、隣接するコンタクト２０間の間隔が狭い高密度化された構成であっても、信号コンタクト２３のインピーダンス整合が得られ易く、高速信号伝送特性に優れたコネクタ１００を得ることが可能になる。

　（同軸ケーブル及び接続部材の構成）
　図５は、実施形態における同軸ケーブル３０及び接続部材４０の構成を例示する図である。図５（Ａ）は、同軸ケーブル３０の内部導体３０１を通るＹＺ断面図である。図５（Ｂ）は、同軸ケーブル３０の内部導体３０１を通るＸＺ断面図である。

　同軸ケーブル３０は、信号を伝送する内部導体３０１、絶縁体３０２を介して内部導体３０１の周囲を覆って接地される外部導体３０３、外部導体３０３を覆う外被３０４を有し、接続部材４０を介してコンタクト２０に接続される。

　接続部材４０は、グランド接続部４１、絶縁筒体４２、内部導体接続部４３、第１信号端子接続部４４、第２信号端子接続部４５を有する。

　グランド接続部４１は、グランド端子接続部４１１、胴部４１２、係合爪部４１３、外部導体接続部４１４を有し、第１グランドコンタクト２１及び第２グランドコンタクト２２と、同軸ケーブル３０の外部導体３０３とを接続する。

　グランド端子接続部４１１は、図５（Ａ）に示されるように、胴部４１２から上方に突出し、Ｙ方向に弾性変形可能な板ばね形状を有する。グランド端子接続部４１１は、Ｙ方向に対向する２箇所に設けられ、それぞれ第１グランドコンタクト２１の第１下グランド端子２１２又は第２グランドコンタクト２２の第２下グランド端子２２２に接続される。

　胴部４１２は、円筒形状の絶縁筒体４２を内部に保持する。係合爪部４１３は、胴部４１２から下側且つ外周側に突出するように、Ｙ方向に対向する２箇所に設けられている。係合爪部４１３は、図２に示されるように、第３ハウジング１３のケーブル孔１３０に設けられている段部に係合し、接続部材４０及び同軸ケーブル３０をハウジング１０に係止する。外部導体接続部４１４は、胴部４１２の下側に円筒状に形成され、外被３０４が除去された外部導体３０３に接し、同軸ケーブル３０の一端を内部に固定支持する。

　絶縁筒体４２は、絶縁材料で円筒状に形成され、グランド接続部４１の胴部４１２内に固定されている。絶縁筒体４２は、下方に突出して同軸ケーブル３０の内部導体３０１に接続する板状の内部導体接続部４３を支持する。また、絶縁筒体４２は、上方に突出して信号コンタクト２３の下信号端子２３２に接続する第１信号端子接続部４４及び第２信号端子接続部４５を支持する。

　第１信号端子接続部４４及び第２信号端子接続部４５は、それぞれ板状部材であり、少なくとも一方が内部導体接続部４３に接触又は一体に形成され、同軸ケーブル３０の内部導体３０１に接続されている。第１信号端子接続部４４は、Ｘ方向に弾性変形可能に絶縁筒体４２に支持され、第２信号端子接続部４５は、絶縁筒体４２に固定支持されている。

　信号コンタクト２３の下信号端子２３２は、第１信号端子接続部４４と第２信号端子接続部４５との間に挿入され、第１信号端子接続部４４及び第２信号端子接続部４５に接触し、内部導体接続部４３を介して同軸ケーブル３０の内部導体３０１に接続する。

　接続部材４０は、上記した構成を有し、第１グランドコンタクト２１の第１下グランド端子２１２及び第２グランドコンタクト２２の第２下グランド端子２２２と、同軸ケーブル３０の外部導体３０３とを接続する。また、接続部材４０は、信号コンタクト２３の下信号端子２３２と、同軸ケーブル３０の内部導体３０１とを接続する。

　コネクタ１００は、例えば以下の工程で組み立てられる。まず、第２ハウジング１２の第２コンタクト孔１２０にコンタクト２０の下端側を挿入する。次にコンタクト２０の上端側が第１コンタクト孔１１０に収容されるように、第１ハウジング１１を第２ハウジング１２に固定する。コンタクト２０は、第１グランド爪部２１４、第２グランド爪部２２４及び信号爪部２３４が、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間隙に係合することで、ハウジング１０に係止される。

　続いて、コンタクト２０を保持する第１ハウジング１１及び第２ハウジング１２を、ケーブル孔１３０に接続部材４０が一端に設けられた同軸ケーブル３０が挿入された第３ハウジング１３に固定する。このとき、第１下グランド端子２１２及び第２下グランド端子２２２がグランド端子接続部４１１に接触し、下信号端子２３２が第１信号端子接続部４４及び第２信号端子接続部４５に接触することで、コンタクト２０と同軸ケーブル３０とが接続される。

　コネクタ１００は、上記した構成を有し、図６に示されるように、例えば基板２００に接続される。基板２００には、コネクタ１００のガイドピン１５に対応する貫通孔が設けられている。コネクタ１００は、ガイドピン１５が基板２００の貫通孔に挿入されることで、基板２００の所定位置に接続される。コネクタ１００に設けられている各コンタクト２０は、基板２００に設けられている信号端子及びグランド端子に接続される。具体的には、第１上グランド端子２１１及び第２上グランド端子２２１が基板２００のグランド端子に接続され、上信号端子２３１が基板２００の信号端子に接続される。

　以上で説明したように、本実施形態に係るコネクタ１００は、接地される第１グランドコンタクト２１と第２グランドコンタクト２２との間に、信号伝送用の信号コンタクト２３が設けられた複数のコンタクト２０が配列されている。信号コンタクト２３は、第１グランドコンタクト２１の第１シールド部２１５及び第２グランドコンタクト２２の第２シールド部２２５に囲まれることで、隣接する信号コンタクト２３の影響によるクロストークやノイズ等が低減する。したがって、コネクタ１００は、コンタクト２０が高密度化された構成であっても、信号コンタクト２３のインピーダンス整合が得られ易く、高速信号伝送特性が向上する。

　なお、基板と基板との接続に用いられる基板間コネクタに、上記した実施形態と同様の構成の複数のコンタクトが設けられてもよい。このような基板間コネクタは、例えば上記した実施形態と同様の構成の複数のコンタクトがハウジングに配列され、コンタクトの両端がそれぞれ異なる基板に設けられている端子に接触することで、基板同士を接続する。

　また、コネクタに設けられるコンタクトの構成は、信号コンタクトがグランドコンタクトのシールド部に囲まれる構成であれば、上記した実施形態において例示される構成と異なってもよい。例えば、信号コンタクトの周囲に、それぞれシールド部を備える例えば３以上の複数のグランドコンタクトが配置され、信号コンタクトがそれら複数のグランドコンタクトのシールド部により囲まれる構成であってもよい。

　図７は、コンタクトの他の構成を例示する図である。

　図７（Ａ）には、接地用の３つのグランドコンタクト６１、６３、６５が、それぞれから突出するシールド部６２、６４、６６で信号伝送用の信号コンタクト５０を囲むように、信号コンタクト５０の周囲に配置されたコンタクトの構成が例示されている。

　また、図７（Ｂ）には、接地用の４つのグランドコンタクト６１、６３、６５、６７が、それぞれから突出するシールド部６２、６４、６６、６８で信号伝送用の信号コンタクト５０を囲むように、信号コンタクト５０の周囲に配置されたコンタクトの構成が例示されている。

　例えば図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、それぞれシールド部を備える３つ又は４つ、もしくは５つ以上のグランドコンタクトを信号コンタクトの周囲に配置し、グランドコンタクトのシールド部で信号コンタクトを囲むようにコンタクトを構成してもよい。

　以上、実施形態に係るコネクタについて説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

　本国際出願は２０１５年５月８日に出願された日本国特許出願２０１５－０９５４２３号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容をここに援用する。

１０　ハウジング
１５　ガイドピン
２０　コンタクト
２１　第１グランドコンタクト
２２　第２グランドコンタクト
２３　信号コンタクト
３０　同軸ケーブル
１００　コネクタ
２１１　第１上グランド端子（端子部）
２１２　第１下グランド端子（端子部）
２１３　第１グランド筒部（筒部）
２１５　第１シールド部（シールド部）
２２１　第２上グランド端子（端子部）
２２２　第２下グランド端子（端子部）
２２３　第２グランド筒部（筒部）
２２５　第２シールド部（シールド部）
２３１　上信号端子（端子部）
２３２　下信号端子（端子部）
２３３　信号筒部（筒部）
２３５　ばね部

Claims

　複数のコンタクトが配列されているコネクタであって、
　前記コンタクトは、
　信号伝送用の信号コンタクトと、
　それぞれに設けられているシールド部で前記信号コンタクトを囲むように、前記信号コンタクトの周囲に配置されている複数のグランドコンタクトと、を備える
ことを特徴とするコネクタ。
　前記信号コンタクト及び前記グランドコンタクトは、
　両端に設けられている端子部と、
　前記端子部の間に設けられて伸縮可能なばね部と、
　前記ばね部の周囲を覆う筒部と、をそれぞれ備える
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
　前記信号コンタクト及び前記グランドコンタクトは、それぞれ一枚の平板状部材から形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
　前記コンタクトは、一端に同軸ケーブルが接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
　基板に設けられている貫通孔に挿入されるガイドピンを備える
ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。