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JP2010503154A - 静電気放電保護を有する電気コネクタ - Google Patents

静電気放電保護を有する電気コネクタ Download PDF

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Abstract

【解決手段】電気コネクタ組立体は、導電性のシェルと、シェル内に配置された誘電性のハウジングを有するコネクタとを具備する。ハウジングは、導電性外面を有する。シェル及びハウジング間には、導電性部材が配置される。導電性部材及びシェルは、協働してハウジングの導電性外面からの接地経路を提供する。ハウジングの導電性外面は、ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなる。導電性部材は、ハウジングの導電性外面と電気的に接続する複数の可撓性タブを有する。

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特に強化された静電気放電(ESD)保護を有するコネクタに関する。
コネクタを嵌合する際に、コネクタ嵌合部での逆符号の電荷により、コネクタ間に静電気放電(ESD)が生ずることがある。その上、コネクタ嵌合部に人間が近づいたり触ったり、又は端子コンタクトに触ったりしただけで、静電気放電が生じ得る。一般に、静電気放電には極小電流が関連する。しかし、電圧が高いので、半導体デバイス等の或る種の電気デバイスを損傷したり破損したりするには十分である。その結果、コネクタコンタクトすなわちコネクタ端子が基板上のこのようなデバイスと電気的に関連する場合、静電気放電は、基板上の電気デバイスを損傷したり破損したりするおそれがある。
静電気放電の問題を軽減するために、ESD保護を提供する電気コネクタがある。少なくともいくつかのコネクタにおいて、ESD保護は、コネクタ嵌合部近傍に配置されると共にコネクタ上又はコネクタ近傍に接地接続された板、バー等の形態のシールドを具備する。典型的には、コネクタハウジングにESDシールドを実装するための設備が形成され、シールドを接地するようESDの経路が設けられる。しかし、このようなESDシールドを設けても、航空宇宙及び防衛システムに使用される作業ラインで交換可能なユニット又は作業ラインで交換可能なコネクタシステムのような用途において、ESDからの損傷に対して十分に保証できないかもしれない。さらに、このようなESDシールドを設けることは、寸法その他の制約により、困難ないし不可能かもしれない。
低コストでより堅牢なESD保護を提供するコネクタに対するニーズがある。
本発明の一側面において、電気コネクタ組立体が提供される。この組立体は、導電性シェルと、シェル内に配置された誘電性ハウジングを有するコネクタとを具備する。ハウジングは、導電性外面を有する。シェル及びハウジング間には、導電性部材が配置される。この導電性部材及びシェルは、協働してハウジングの導電性外面からの接地経路を提供する。
任意であるが、コネクタハウジングの導電性外面は、ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなる。導電性部材は、ハウジングの導電性外面と電気的に接続する少なくとも1個の可撓性タブを有する。導電性部材は保持タブを有し、シェルは、導電性部材をシェル内に保持するよう保持タブが係止する棚部を有する。シェルの外周にはシール部材が設けられており、シェルの外周にはEMIシールドが設けられている。コネクタは接地平面を有する回路基板上に実装され、シェルは接地平面に電気的に接続される。
本発明の別の側面において、コネクタ収容室及び内部壁を有する導電性シェルを具備する電気コネクタ組立体が提供される。誘電性ハウジングを有するコネクタは、シェルのコネクタ収容室内に配置される。ハウジングは、導電性外面を有する。導電性部材は、内部壁に取り付けられると共にシェル及びハウジング間に配置される。導電性部材及びシェルは、協働してハウジングの導電性外面からの接地経路を提供する。
図1は、本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたコネクタ組立体を示す斜視図である。組立体100は、1個以上のコネクタが配置されるシェル102を有する。組立体100において、図示されるように、シェル102は、1対の信号コネクタ106、開放ピンフィールドモジュールコネクタ108、及び電源コネクタ110を保持する。本発明は図示されたコネクタ組立体100に関して説明するが、以下の説明は例示目的のみであり、本明細書における発明の概念の潜在的用途の一つに過ぎないことを理解されたい。本発明の利便及び利点は、他のコネクタの組み合わせを含む別のタイプのコネクタ組立体にも等しく生ずることを理解されたい。
シェル102は導電性材料製であり、基部120及び外壁122を有する。典型的な一実施形態において、シェル102は、金属材料から製造される。上溝126及び下溝128が外壁122に形成される。基部120の上面には、追加の溝130が設けられている。基部120には、パネル(図示せず)又は回路基板176(図2参照)にシェルを実装するのに使用できる実装孔132が設けられている。シェル102は、相手コネクタ組立体(図示せず)のガイドピンを受容するためのガイドピンリセプタクル136を有する。相手コネクタ組立体のねじを収容するために、隙間穴138が設けられている。
図2は、コネクタ106,108,110からシェル102を分離した状態のコネクタ組立体100の斜視図である。シェル102には、信号コネクタ106を受容する第1収容室140が区分されている。第2収容室142はコネクタ108を受容し、第3収容室144は電源コネクタ110を受容する。内部壁150は、第1収容室140及び第2収容室142を分離する。第2内部壁152は、第2収容室142及び第3収容室144を分離する。シェル102は、内側周囲壁156を有する。第1収容室140の内側周囲壁156の対向する2辺には、導電性部材160(図2には一方のみが見える)が実装されている。第2内壁152には、第2導電性部材162が実装されている。
図1及び図2を参照すると、シェル102は、図2に示されるように、外壁122の上溝126に取り付けられるシールド168と、下溝120に取り付けられるシール部材170とを有する。基部120の溝130内には、シール部材172が設置されている。シールド168は導電性材料製であり、電磁障害(EMI)防止のために設けられている。シールド168は、相手コネクタ組立体(図示せず)のシェルの内面に係合する複数の可撓性指部174を有する。シール部材170,172は、ゴム又は当業界で周知の他の多数の材料等の圧縮性材料から製造される。シール部材170は、シェル102と相手コネクタ組立体のシェルとの間を環境から封止する。
図示の実施形態において、コネクタ106,108,110は、シェル102を回路基板176に実装するための実装孔177を有する回路基板176上に実装される。回路基板176は接地平面を有し、シェル102は接地平面に電気的に接続される。一実施形態において、コネクタ106は、差動対で高速信号を伝送してもよい。コネクタ106は、導電性側面180と同様に導電性領域を有する上面182とを有するハウジング179を具備する。ハウジングの上面182の導電部は、コンタクト開口184内へ延びてはいない。同様に、コネクタ108は、導電性側面186と導電性領域を有する導電性上面188とを有するハウジング185を具備する。そして、信号コネクタ106のように、ハウジングの上面188の導電性領域、上面188の導電部は、コンタクト開口190内へ延びてはいない。
別の実施形態では、シェル102はパネル(図示せず)に実装されてもよいし、コネクタ106,108,110はケーブルに取り付けられてもよい。また、コネクタ106,108,110は個別のシェル内に配置されてもよい。シール部材172は、シェル102がパネル(図示せず)に実装される際に、シェル102及びパネル間を環境から封止する。
図3は、信号コネクタ収容室140及び導電性部材160を示す、シェル102を一部破断した斜視図である。図示の実施形態において、導電性部材160は、湾曲端部200を有するほぼ平坦な部材である。導電性部材160は、内側に突出する1個以上の可撓性タブ202と、外側に突出する少なくとも1個の保持タブ204とを有する。シェル102は、湾曲端部200と形状が相補的な湾曲した内部凹部208を有する。導電性部材160がシェル102内に設置されると、湾曲端部200は凹部208内に受容される。湾曲端部200は、シェル102に形成された棚部210上に載置される。他の実施形態では、端部の他の構成も考えられる。例えば、導電性部材160は直線的端部を有してもよい。この場合、シェル102には、直線的端部を受容する寸法のスリットが形成されるだろう。内側周囲壁156には、キャビティ214が形成されている。このキャビティ214は、導電性部材160をシェル102に保持する保持タブ204が係止する上側棚部216を有する。シェルの基部120の下側224には、下シール溝220が形成されている。
図4は、コネクタ106が設置された状態の信号コネクタ収容室を示す一部破断した斜視図である。コネクタハウジング179の一側面230に沿って、レール228が延びている。コネクタ106がシェル102に設置される際に、レール228は、第1収容室140の内壁158の下部に沿った溝232内に受容される。導電性部材160の内側タブ202は、コネクタハウジング179の導電性側面180の一つと係合する。導電性部材160及びシェル102は、協働してコネクタハウジング179の導電性側面180から接地までの導電性経路を提供する。ハウジングの上面182の導電部は、導電性側面180の延長にある。導電性表面180,182からの接地経路は、アークがコネクタコンタクトに届く危険性を最小にするので、コネクタ106付近の静電気放電(ESD)から回路基板176(図2参照)上のコネクタ106及び他の電気部品に対する損傷の防止を容易にする。
典型的な一実施形態において、ハウジング179の導電性側面180と上面182の導電部は、コネクタ106の外面に塗布された導電性インクからなる。適当なインクには、ダウ・コーニング社から市販されている高導電性銀インクPI−2200及びPI−2600がある。或いは、導電性側面180と上面182の導電部は、導電性テープ等の他の導電性材料からなってもよい。
いくつかの実施形態において、導電性部材160は、コネクタハウジング179に取り付けられるか、コネクタハウジング179と一体であってもよいし、シェル102と係合する例えば可撓性部材又はバンプ等の形態をとってもよい。このような実施形態において、導電性部材は、上述した導電性外面を有するであろう。
図5は、一部破断したシェル102及び第2導電性部材162を示す斜視図である。図6は、シェル102及び導電性部材162の斜視図である。導電性部材162は、導電性部材の別の実施形態を示している。導電性部材162は、背壁240及び1個以上の可撓性タブ244を有するほぼU形状の部材である。この背壁240には、内側に突出するタブ246が形成されている。収容室壁152は第1側面250、第2側面252及び切欠254を有する。シェル102内に設置されると、導電性部材162は、切欠250内に配置され、収容室壁152を跨ぐ。すなわち、導電性部材162の背壁240は収容室壁152の第2側面252上に位置するのに対し、可撓性タブ244は収容室壁152の第1側面250上に位置する(図2参照)。収容室壁152は、第2側面252に形成されたキャビティ260及び棚部262を有する。シェル102に設置されると、タブ246は棚部262に係止してシェル102の導電性部材162を保持し、可撓性指部は第2収容室142内に若干突出する。
コネクタ108(図2参照)がシェル102に設置されると、導電性部材162の可撓性タブ244は、コネクタハウジング185の一方の導電性側面186と係合する。導電性部材162及びシェル102は、協働してコネクタハウジング185の導電性側面186から接地への導電性経路を提供する。コネクタ106のように、コネクタ108のハウジング上面188の導電部は、導電性側面186の延長にある。導電性表面186,188からの接地経路は、アークがコネクタコンタクトに届く危険性を最小にするので、コネクタ108付近の静電気放電(ESD)から回路基板176(図2参照)上のコネクタ108及び他の電気部品に対する損傷の防止を容易にする。コネクタハウジング185の導電性表面186,188は、上述したように導電性インク又は導電性テープを具備してもよい。図5に示されるように、シール部材270は、シェルの基部120の下面224の溝220内に設けられる。シール部材270は、シェル102が回路基板102に実装される際に、シェル102及び回路基板176間を環境から封止する。
本明細書に開示された実施形態は、合理的なコストで静電気放電保護が強化されたコネクタ組立体を提供する。コネクタは、導電性外面を具備し、電気的に接地接続された導電性シェル内に配置される。可撓性の導電性部材がコネクタ及びシェル間に位置するので、接地経路はコネクタの導電性外面から提供される。静電気放電保護が設けられているので、コネクタ組立体は、作業ラインで交換可能なユニット又は作業ラインで交換可能なコネクタシステムでの使用に適する。
種々の特定実施形態の観点で本発明を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲の真髄の範囲内で本発明を変形して実施することが可能であることを認識するであろう。
本発明の典型的な一実施形態に従って形成されたコネクタ組立体を示す斜視図である。 シェルが分離された状態を示す、図1のコネクタ組立体の斜視図である。 シェルの信号コネクタ収容室及び図2の導電性部材を示す一部破断した斜視図である。 コネクタが設置された状態の信号コネクタ収容室を示す一部破断した斜視図である。 第2収容室及び第3収容室を示す、図のシェル及び第2導電性部材の一部破断した斜視図である。 図1のシェル及び図5の導電性部材を示す斜視図である。
100 電気コネクタ組立体
102 シェル
106,108 コネクタ
120 基部
126 溝(上溝)
136 ガイドピンリセプタクル
140,142,144 コネクタ収容室
150,152 内部壁
160 導電性部材
162 導電性部材(第2導電性部材)
168 EMIシールド(シールド)
170 シール部材
176 回路基板
179,185 ハウジング
180,186 導電性外面(導電性側面)
202 可撓性タブ
204 保持タブ
216 棚部
244 内側に突出するタブ(可撓性タブ)
246 保持タブ
262 棚部

Claims (19)

  1. 導電性のシェルと、
    該シェル内に配置されると共に導電性外面を有する誘電性のハウジングを有するコネクタと、
    前記シェル及び前記ハウジング間に配置された導電性部材と
    を具備し、
    該導電性部材及び前記シェルは、協働して前記ハウジングの前記導電性外面からの接地経路を提供することを特徴とする電気コネクタ組立体。
  2. 前記導電性外面は、前記ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなることを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  3. 前記導電性部材は、前記ハウジングの前記導電性外面と電気的に接続する少なくとも1個の可撓性タブを有することを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  4. 前記シェルの外周に設けられたシール部材をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  5. 前記シェルの外周に設けられた溝と、該溝に配置された電磁干渉(EMI)シールドとをさらに具備することを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  6. 前記導電性部材は保持タブを有し、
    前記シェルは、前記導電性部材を前記シェル内に保持するよう前記保持タブが係止する棚部を有することを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  7. 前記コネクタは、接地平面を有する回路基板上に実装され、
    前記シェルは前記接地平面に電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  8. 前記シェルは、相手コネクタ組立体のガイドピンを受容するよう構成されたガイドピンリセプタクルを有することを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  9. 前記シェルは、パネルに実装されるよう構成された基部を有することを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  10. 前記導電性部材は、前記ハウジングと一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の電気コネクタ組立体。
  11. コネクタ収容室及び内部壁を有する導電性のシェルと、
    該シェルの前記コネクタ収容室内に配置されると共に導電性外面を有する誘電性のハウジングを有するコネクタと、
    前記内部壁に取り付けられると共に前記シェル及び前記ハウジング間に配置された導電性部材と
    を具備し、
    該導電性部材及び前記シェルは、協働して前記ハウジングの前記導電性外面からの接地経路を提供することを特徴とする電気コネクタ組立体。
  12. 前記導電性外面は、前記ハウジングの外面に付加される導電性コーティングからなることを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  13. 前記導電性部材は、前記ハウジングの前記導電性外面と電気的に接続する少なくとも1個の内側に突出するタブを有することを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  14. 前記シェルの外周に設けられたシール部材をさらに具備することを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  15. 前記シェルの外周に設けられた溝と、該溝に配置された電磁干渉(EMI)シールドとをさらに具備することを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  16. 前記導電性部材は保持タブを有し、
    前記内部壁は、前記導電性部材を前記シェル内に保持するよう前記保持タブが係止する棚部を有することを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  17. 前記コネクタは、接地平面を有する回路基板上に実装され、
    前記シェルは前記接地平面に電気的に接続されることを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  18. 前記シェルは、相手コネクタ組立体のガイドピンを受容するよう構成されたガイドピンリセプタクルを有することを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
  19. 前記シェルは、パネルに実装されるよう構成された基部を有することを特徴とする請求項11記載の電気コネクタ組立体。
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