JP6045953B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は回路基板どうしを接続するためのコネクタに関する。

デスクトップ型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノート型ＰＣ、或いは、タブレット型ＰＣ等の電子機器や電気機器は一般的に、電子部品を実装した回路基板と、別の電子部品を実装した別の回路基板を内蔵している。

特許文献１のコネクタは、これら二つの回路基板どうしを接続するためのコネクタであり、回路基板（第一回路基板。リジッド基板）に実装したリセプタクルコネクタと、別の回路基板（第二回路基板。リジッド基板）に実装したプラグコネクタと、を具備している。
このリセプタクルコネクタは、リセプタクルインシュレータと、複数のリセプタクルコンタクトと、を備えている。リセプタクルインシュレータは、環状の外周壁と、外周壁の内側に形成した嵌合凹部と、を備えている。複数のリセプタクルコンタクトはリセプタクルコネクタの長手方向に並んだ状態でリセプタクルインシュレータに支持させてある。各リセプタクルコンタクトは、第一回路基板の実装面に形成した回路パターンに実装されたテール片と、リセプタクルインシュレータの嵌合凹部内に位置する接触片と、を備えている。

一方、プラグコネクタは、プラグインシュレータと、複数のプラグコンタクトとを備えている。プラグインシュレータは、上記嵌合凹部に嵌合可能な環状の嵌合凸部を備えている。各プラグコンタクトは、第二回路基板の実装面の回路パターンに実装されたテール片と、プラグインシュレータの嵌合凸部と一体化した接触片と、を備えている。

リセプタクルコネクタの嵌合凹部に対してプラグコネクタの嵌合凸部を嵌合（接続）すると、各プラグコンタクトの接触片が各リセプタクルコンタクトの接触片に対してそれぞれ接触するので、第一回路基板に実装した電子部品と第二回路基板に実装した電子部品が互いに電気的に導通する。

昨今の電子機器では情報量の増加や通信速度の高速化が著しく進んでいるため、機器内のノイズ対策が重要な課題となっている。そのためコネクタに対してノイズ耐性の向上、及び周辺に出すノイズの抑制が強く求められている。
特許文献２はノイズ対策を施したコネクタの一例である。特許文献２のリセプタクルコネクタは特許文献１のリセプタクルコネクタと類似した構造である。即ち、リセプタクルインシュレータには複数のリセプタクルコンタクトが支持してあり、各リセプタクルコンタクトのテール片を回路基板の実装面に形成された回路パターンに実装している。さらにリセプタクルコネクタのリセプタクルインシュレータの外周壁の一部には金属製の導電性シェルが取り付けてある。この導電性シェルの一部は回路基板の実装面に形成された接地パターン（グランド導通路）に実装してある。このように導電性シェルを回路基板に接地導通させているので、リセプタクルコネクタのリセプタクルコンタクト（及びプラグコンタクト）に外部ノイズが入ったり、リセプタクルコンタクト（及びプラグコンタクト）のノイズが外部に漏れるのを低減できる。
従って、特許文献２の当該技術を特許文献１に適用すれば、特許文献１のリセプタクルコネクタのリセプタクルコンタクト（及びプラグコンタクト）に外部ノイズが入ったり、リセプタクルコンタクト（及びプラグコンタクト）のノイズが外部に漏れるのを低減できるようになる。

特開２０１０−３３７１４号公報 特開２００８−１６２１２号公報

しかしながら特許文献２の各リセプタクルコンタクトのテール片は、リセプタクルコネクタを側方から見たときに、導電性シェルの回路基板側の端部よりも回路基板側に位置する。
そのため特許文献２の技術を特許文献１に適用したコネクタは、リセプタクルコンタクトのテール片に外部ノイズが入ったり、テール片のノイズが外部に漏れるのを防止できないおそれがある。

本発明の目的は、プラグコネクタに対して着脱可能なリセプタクルコネクタに設けたリセプタクルコンタクトのテール片に外部ノイズが入ったり、テール片のノイズが外部に漏れるのを効果的に防止できるコネクタを提供することにある。

本発明のコネクタは、一方向に向かって突出する環状の外周壁と、該外周壁の内側に形成した嵌合凹部と、を有するリセプタクルインシュレータ、第一回路基板の上記実装面に実装可能なテール片と、上記嵌合凹部内に位置する接触片と、を備える、該リセプタクルインシュレータに支持した複数のリセプタクルコンタクト、及び上記リセプタクルインシュレータに支持した導電性部材を具備するリセプタクルコネクタと、上記嵌合凹部に嵌合可能な環状の嵌合凸部を有するプラグインシュレータ、及び該プラグインシュレータに支持した、一端を第二回路基板の上記実装面に実装し、かつ上記嵌合凸部が上記嵌合凹部に嵌合したときに一部が上記接触片と接触する複数のプラグコンタクト、を具備するプラグコネクタと、を備えるコネクタにおいて、上記リセプタクルコンタクトの上記テール片が上記外周壁の外周側に位置し、上記導電性部材が、上記リセプタクルインシュレータの外周側から上記外周壁及び上記テール片と対向する遮蔽部を有し、上記遮蔽部が、外周側遮蔽部と、該外周側遮蔽部と上記外周壁の間に位置する内周側遮蔽部と、上記外周側遮蔽部と上記内周側遮蔽部の上記一方向側の端部どうしを接続し、かつ断面形状が上記一方向側に凸の湾曲形状である湾曲接続部と、を備えることを特徴としている。

上記外周壁が、上記リセプタクルコンタクトを取り付けたコンタクト取付部を有し、該コンタクト取付部及び上記リセプタクルコンタクトの上記一方向側の端部よりも、上記湾曲接続部が上記一方向側に位置してもよい。

リセプタクルインシュレータに支持した導電性部材が、リセプタクルインシュレータの外周側から外周壁に対向する遮蔽部を有し、この遮蔽部が外周側からリセプタクルコンタクトのテール片と対向する。
そのため、導電性部材（遮蔽部）によって、リセプタクルコンタクトのテール片に外部ノイズが入ったり、テール片のノイズが外部に漏れるのを効果的に防止できる。

本発明の一実施形態のリセプタクルコネクタとプラグコネクタの上方から見た分離状態の斜視図である。 リセプタクルコネクタとプラグコネクタの下方から見た分離状態の斜視図である。 リセプタクルコネクタの上方から見た分解斜視図である。 リセプタクルコネクタの下方から見た分解斜視図である。 リセプタクルコネクタとプラグコネクタの上方から見た接続状態の斜視図である。 接続状態にあるリセプタクルコネクタとプラグコネクタの平面図である。 図６のVII−VII矢線に沿う断面図である。 図６のVIII−VIII矢線に沿う断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明中の前後、左右、及び上下の方向は、図中の矢印方向を基準としている。
本実施形態のコネクタ１０は、プラグコネクタ１５と、リセプタクルコネクタ３５と、を具備している。

まずはプラグコネクタ１５の詳しい構造について主に図１、図２を参照しながら説明する。
プラグコネクタ１５は大きな構成要素としてプラグインシュレータ１６と、多数のプラグコンタクト２５と、二つの固定金具２８と、を具備している。
プラグインシュレータ１６は絶縁性かつ耐熱性の合成樹脂料を射出成形した左右方向に延びる板状部材である。プラグインシュレータ１６は、上端部を構成する天井板部１７と、天井板部１７の下面の周縁部全体から下方に突出する環状壁からなる嵌合凸部１８と、を具備している。天井板部１７と嵌合凸部１８によって形成された空間は係合凹部１９を構成している。嵌合凸部１８の前壁及び後壁には、前後両面及び下面に跨る断面略Ｕ字形のコンタクト取付溝２１が左右方向に並べて多数凹設してある。また嵌合凸部１８の前後両壁の左右両端の下縁部及び左右両壁の下縁部には、上方から下方に向かうにつれて外周側に延びる傾斜面からなる誘い込み面２２が形成してある。さらに嵌合凸部１８の左右両壁の下面には上方に向かって凹む金具取付用凹部２３がそれぞれ凹設してある。また嵌合凸部１８の左右両端部には接続用凹部２４がそれぞれ凹設してある。

各プラグコンタクト２５は、ばね弾性を備えた銅合金（例えばリン青銅、ベリリウム銅、チタン銅）やコルソン系銅合金の薄板を図示形状となるようにスタンピング成形したものであり、表面には金や錫などによってメッキを施してある。プラグコンタクト２５は、断面略Ｕ字形をなす本体部の内側部分を構成する上下方向に延びる接触片２６と、本体部の外側部分の上端から略水平に延びるテール片２７と、を有している。
各プラグコンタクト２５は、各コンタクト取付溝２１に対して下方から嵌合固定することによりプラグインシュレータ１６に対して固定してある（図１、図２、図７等を参照）。
各固定金具２８は金属板を図示形状にスタンピング成形したものであり、その上端部には略水平な一対のテール片２９が形成してある。
各固定金具２８は各金具取付用凹部２３に対して下方から固定状態で挿入してあり、各テール片２９はプラグインシュレータ１６の上面から上方に突出している。
以上構造のプラグコネクタ１５は回路基板３１（リジッド基板。第二回路基板。図７、図８参照）の一方の面に形成した実装面に実装する。具体的には、各プラグコンタクト２５のテール片２７を回路基板３１の実装面（下面）に形成された回路パターン（図示略）に対してはんだ付けし、かつ、各固定金具２８のテール片２９を当該実装面に形成された接地パターン（図示略）に対してはんだ付けする（図７、図８参照）。回路基板３１の実装面にはプラグコネクタ１５とは別の電子部品（例えば高機能用モジュールや半導体、大容量メモリー等）が実装してある。

続いてリセプタクルコネクタ３５の詳しい構造について主に図１〜図４を参照しながら説明する。
リセプタクルコネクタ３５は大きな構成要素としてリセプタクルインシュレータ３６と、多数のリセプタクルコンタクト５０と、２個の固定金具５５と、２つのシェル５８（導電性部材）と、を具備している。
リセプタクルインシュレータ３６は絶縁性かつ耐熱性の合成樹脂料を射出成形した左右方向に延びる部材である。リセプタクルインシュレータ３６は、下部を構成する底板部３７と、底板部３７の上面の周縁部全体から上方（一方向）に突出する環状壁からなる外周壁３８と、底板部３７の上面から上方に突出する係合凸部３９と、を具備している。外周壁３８から内周側に離間する係合凸部３９は左右方向に直線的に延びている。外周壁３８と係合凸部３９の間に形成された空間は環状の嵌合凹部４０を構成している。
外周壁３８の前壁３８ａ（コンタクト取付部）の前面及び後壁３８ｂ（コンタクト取付部）の後面には上下方向に延びるコンタクト取付溝４２が、左右方向に並べて多数（プラグコンタクト２５と同数）凹設してある。さらに前壁３８ａの上面及び後面と、底板部３７の底面（上面）と、係合凸部３９の前面とに跨る部分には、対応する前壁３８ａのコンタクト取付溝４２と連続する断面略Ｕ字形の変形許容溝４３が凹設してあり、同様に、後壁３８ｂの上面及び前面と、底板部３７の底面（上面）と、係合凸部３９とに跨る部分には、対応する後壁３８ｂのコンタクト取付溝４２と連続する断面略Ｕ字形の変形許容溝４３が凹設してある（図７参照）。
また底板部３７の下面の左右両端部近傍の二カ所には金具取付溝４４が上向きに凹設してあり、外周壁３８の左右両端部の上面にはシェル取付溝４５が下向きに凹設してある。さらに嵌合凹部４０の下面の左右両端部には、接続用突起４６がそれぞれ上向きに突設してある。
さらに外周壁３８の前壁３８ａと後壁３８ｂの左右両端近傍の上縁部及び左右両壁の上縁部には、下方から上方に向かうにつれて外周側に延びる傾斜面からなる誘い込み面４７形成してある。

各リセプタクルコンタクト５０はプラグコンタクト２５と同じ材質かつ同様の要領によって成形したものであり、略水平なテール片５１と、テール片５１の内側端部から上方に延びた後に内側に略水平に延びる固定片５２と、固定片５２の内側端部に連続する略Ｓ字形の弾性接触片５３と、を具備している。
各リセプタクルコンタクト５０は、各コンタクト取付溝４２に対して固定片５２を上方から嵌合することによりリセプタクルインシュレータ３６に対して固定してある。リセプタクルコンタクト５０（固定片５２）をリセプタクルインシュレータ３６（コンタクト取付溝４２）に固定すると、弾性接触片５３が変形許容溝４３の内面から離間するので、弾性接触片５３は変形許容溝４３内において変形可能である（図７参照）。さらに各リセプタクルコンタクト５０のテール片５２が、外周壁３８の外周側に位置する（図２参照）。

各固定金具５５は金属板を図示形状にスタンピング成形したものであり、その下端部には略水平な一対のテール片５６が形成してある。
各固定金具５５は各金具取付溝４４に対して下方から固定状態で挿入してあり、各テール片５６は底板部３７の下面から下方に突出している。

前後一対のシェル５８は互いに前後対称な形状である。各シェル５８は金属板（導電性材料）をプレス成形したものであり、左右方向に延びる平板状の外周側遮蔽部５９を具備している。外周側遮蔽部５９の内側には、外周側遮蔽部５９と平行な平板からなる内周側遮蔽部６０が位置している。内周側遮蔽部６０の左右長は外周側遮蔽部５９より短く、かつ内周側遮蔽部６０の下縁部は外周側遮蔽部５９の下縁部より上方に位置している。内周側遮蔽部６０の上縁部と外周側遮蔽部５９の上縁部を湾曲接続部６１が接続している。湾曲接続部６１の断面形状は上側に向かって凸の湾曲形状である（図７、図８等を参照）。
外周側遮蔽部５９の左右両端部の下端にはテール片６２がそれぞれ突設してある。さらに外周側遮蔽部５９の左右両端には、外周側遮蔽部５９に対して直交しながら内向きに延びる固定片６３がそれぞれ突設してある。
前側のシェル５８は、外周側遮蔽部５９、内周側遮蔽部６０、及び湾曲接続部６１を外周壁３８の前側（外周側）に位置させながら、左右の固定片６３を左右のシェル取付溝４５に対して上方から嵌合することによりリセプタクルインシュレータ３６に対して固定してある。同様に、後側のシェル５８は、外周側遮蔽部５９、内周側遮蔽部６０、及び湾曲接続部６１を外周壁３８の後側（外周側）に位置させながら、左右の固定片６３を左右のシェル取付溝４５に対して上方から嵌合することによりリセプタクルインシュレータ３６に対して固定してある。
前後のシェル５８をリセプタクルインシュレータ３６に固定すると、前後の外周側遮蔽部５９及び内周側遮蔽部６０が外周壁３８の前面と後面の外周側に位置し、さらに外周側遮蔽部５９の下端部が各リセプタクルコンタクト５０のテール片５１と前後方向に対向する（図７、図８参照）。さらに、シェル５８の湾曲接続部６１および固定部６３の上端部が、前壁３８ａ、後壁３８ｂ、及びリセプタクルコンタクト５０の上端部より上方に位置する（図７、図８参照）。

以上構造のリセプタクルコネクタ３５は、回路基板３１と平行な板材である回路基板６５（リジッド基板。第一回路基板）の実装面に形成された回路パターン（図示略）に対して各リセプタクルコンタクト５０のテール片５１をはんだ付けし、さらに当該実装に形成された接地パターンに対してテール片５６及びテール片６２をはんだ付けすることにより、回路基板６５に対して固定（実装）する（図７、図８参照）。回路基板６５の実装面にはリセプタクルコネクタ３５とは別の電子部品（例えば、ＣＰＵ、コントローラー、メモリ等）が実装してある。

続いてリセプタクルコネクタ３５に対してプラグコネクタ１５を接続する要領について説明する。
まずは図１、図２に示すように、プラグコネクタ１５とリセプタクルコネクタ３５を互いの前後位置及び左右位置を一致させながら上下方向に対向させる。そしてプラグコネクタ１５を下方に移動させて、プラグコネクタ１５の下端部をリセプタクルインシュレータ３６の上端部に対して接触させる。するとリセプタクルインシュレータ３６の各誘い込み面４７に対してプラグインシュレータ１６の各誘い込み面２２がそれぞれ接触することにより、プラグインシュレータ１６がリセプタクルインシュレータ３６に対して下方に移動案内される。そして、嵌合凸部１８が嵌合凹部４０に嵌合し、係合凹部１９が係合凸部３９に嵌合する（図７、図８参照）。さらに各プラグコンタクト２５の接触片２６が対応するリセプタクルコンタクト５０の弾性接触片５３を弾性変形させながら弾性接触片５３に対してそれぞれ接触するので、プラグコンタクト２５及びリセプタクルコンタクト５０を介して回路基板３１と回路基板６５が電気的に導通可能になる。またプラグコネクタ１５の左右の接続用凹部２４に対して、リセプタクルインシュレータ３６の左右の接続用突起４６が嵌合する。
なお、プラグコネクタ１５とリセプタクルコネクタ３５の左右位置が僅かにずれた状態で、プラグコネクタ１５を下方に移動させてリセプタクルコネクタ３５に対して接続しようとしたときに、プラグインシュレータ１６の嵌合凸部１８の前壁又は後壁が前側のシェル５８の湾曲接続部６１又は後側のシェル５８の湾曲接続部６１に接触することがある。しかし、前後いずれかの湾曲接続部６１に接触した嵌合凸部１８の前壁又は後壁（プラグコネクタ１５）が当該湾曲接続部６１によって内側（リセプタクルインシュレータ３６）に移動案内されるので、この場合もプラグコネクタ１５とリセプタクルコネクタ３５を容易に接続させることが可能である。さらに、湾曲接続部６１は湾曲しているので、プラグインシュレータ１６の嵌合凸部１８の前壁又は後壁を傷つけたり破損させたりするおそれが少ない。
また外周側遮蔽部５９と内周側遮蔽部６０を湾曲接続部６１によって接続することによりシェル５８の機械的強度を向上させているので、プラグインシュレータ１６の嵌合凸部１８の前壁や後壁がシェル５８の湾曲接続部６１（又は外周側遮蔽部５９や内周側遮蔽部６０）に接触しても、シェル５８が破損するおそれは小さい。
さらに、静電気に帯電している作業者が手や治具でプラグコネクタ１５を把持しながらリセプタクルコネクタ３５に対して接続させることがある。このとき、プラグコネクタ１５をリセプタクルコネクタ３５に近づけると、静電気はリセプタクルコンタクト５０より上方に位置する湾曲接続部６１や固定片６３の上端部などに落ちるため、シェル５８を介して回路基板６５の接地パターンに流れる（逃げる）ことになる。これにより回路基板６５に実装されている電子部品を静電気から保護できる。

そしてリセプタクルインシュレータ３６の外周側（前方及び後方）から外周壁３８の前壁３８ａ及び後壁３８ｂと対向する前後のシェル５８の外周側遮蔽部５９及び内周側遮蔽部６０が、各プラグコンタクト２５及び各リセプタクルコンタクト５０の外周側（前方及び後方）に位置する。さらに前後のシェル５８の外周側遮蔽部５９の下部が各リセプタクルコンタクト５０のテール片５１と前後方向に対向する。そのため、前後のシェル５８によって、各リセプタクルコンタクト５０（テール片５１を含む）に外部ノイズが入ったり、各リセプタクルコンタクト５０（テール片５１を含む）のノイズが外部に漏れるのを効果的に防止できる。さらにシェル５８は、湾曲接続部６１および固定部６３の上端部が、前壁３８ａ、後壁３８ｂ、及びリセプタクルコンタクト５０の上端部より上方に位置するので、プラグコネクタ１５が実装されている回路基板３１との距離（間隙）が小さくなる。そのため、前後のシェル５８によって、各プラグコンタクト２５に外部ノイズが入ったり、各プラグコンタクト２５のノイズが外部に漏れるのを効果的に防止できる。従って、回路基板３１に実装した上記電子部品（例えば高機能用モジュールや半導体、大容量メモリー等）と回路基板６５に実装した上記電子部品（例えば、ＣＰＵ、コントローラー、メモリ等）の間における（大量の）情報の高速通信が可能になる。

以上、本発明を上記各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を施しながら実施可能である。
例えばシェル５８から外周側遮蔽部５９と内周側遮蔽部６０の一方を省略してもよい。その一方で、外周側遮蔽部５９及び内周側遮蔽部６０とは別の遮蔽部（一つ又は複数）を外周側遮蔽部５９及び内周側遮蔽部６０と前後方向に並べて設けても良い。
また、シェル５８の外周側遮蔽部５９または内周側遮蔽部６０の下端部を回路基板６５の接地パターンにはんだ付けしてもよい。
プラグコネクタ１５から固定金具２８を省略したり、リセプタクルコネクタ３５から固定金具５５を省略してもよい。
また、シェル５８の基材を樹脂により構成し、当該基材（樹脂）の表面を導電性材料によりめっきやコーティングしてもよい。
また回路基板３１、６５をプラグコネクタ１５やリセプタクルコネクタ３５に対してライトアングル（ＲＡ）態様で接続してもよい。さらにリジッド基板以外の回路基板（例えば、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板））をプラグコネクタ１５やリセプタクルコネクタ３５に接続してもよい。

１０ コネクタ
１５ プラグコネクタ
１６ プラグインシュレータ
１７ 天井板部
１８ 嵌合凸部
１９ 係合凹部
２１ コンタクト取付溝
２２ 誘い込み面
２３ 金具取付用凹部
２４ 接続用凹部
２５ プラグコンタクト
２６ 接触片
２７ テール片
２８ 固定金具
２９ テール片
３１ 回路基板（第二回路基板）
３５ リセプタクルコネクタ
３６ リセプタクルインシュレータ
３７ 底板部
３８ 外周壁
３８ａ 前壁（コンタクト取付部）
３８ｂ 後壁（コンタクト取付部）
３９ 係合凸部
４０ 嵌合凹部
４２ コンタクト取付溝
４３ 変形許容溝
４４ 金具取付溝
４５ シェル取付溝
４６ 接続用突起
４７ 誘い込み面
５０ リセプタクルコンタクト
５１ テール片
５２ 固定片
５３ 弾性接触片
５５ 固定金具
５６ テール片
５８ シェル（導電性部材）
５９ 外周側遮蔽部
６０ 内周側遮蔽部
６１ 湾曲接続部
６２ テール片
６３ 固定片
６５ 回路基板（第一回路基板）

Claims (2)

1. 一方向に向かって突出する環状の外周壁と、該外周壁の内側に形成した嵌合凹部と、を有するリセプタクルインシュレータ、
   第一回路基板の上記実装面に実装可能なテール片と、上記嵌合凹部内に位置する接触片と、を備える、該リセプタクルインシュレータに支持した複数のリセプタクルコンタクト、及び
   上記リセプタクルインシュレータに支持した導電性部材
   を具備するリセプタクルコネクタと、
   上記嵌合凹部に嵌合可能な環状の嵌合凸部を有するプラグインシュレータ、及び
   該プラグインシュレータに支持した、一端を第二回路基板の上記実装面に実装し、かつ上記嵌合凸部が上記嵌合凹部に嵌合したときに一部が上記接触片と接触する複数のプラグコンタクト、
   を具備するプラグコネクタと、
   を備えるコネクタにおいて、
   上記リセプタクルコンタクトの上記テール片が上記外周壁の外周側に位置し、
   上記導電性部材が、上記リセプタクルインシュレータの外周側から上記外周壁及び上記テール片と対向する遮蔽部を有し、
   上記遮蔽部が、外周側遮蔽部と、該外周側遮蔽部と上記外周壁の間に位置する内周側遮蔽部と、上記外周側遮蔽部と上記内周側遮蔽部の上記一方向側の端部どうしを接続し、かつ断面形状が上記一方向側に凸の湾曲形状である湾曲接続部と、を備えることを特徴とするコネクタ。
2. 請求項１記載のコネクタにおいて、
   上記外周壁が、上記リセプタクルコンタクトを取り付けたコンタクト取付部を有し、
   該コンタクト取付部及び上記リセプタクルコンタクトの上記一方向側の端部よりも、上記湾曲接続部が上記一方向側に位置するコネクタ。

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