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JP6437182B2 - 電気コネクタ - Google Patents

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JP6437182B2 JP2013105194A JP2013105194A JP6437182B2 JP 6437182 B2 JP6437182 B2 JP 6437182B2 JP 2013105194 A JP2013105194 A JP 2013105194A JP 2013105194 A JP2013105194 A JP 2013105194A JP 6437182 B2 JP6437182 B2 JP 6437182B2
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Description

本発明は、FPC (Flexible Printed Circuit、フレキシブル印刷回路)、FFC (Flexible Flat Cable、フレキシブルフラットケーブル)等の、平板状の導体からなる導線を被膜した平型ケーブルと接続する電気コネクタに関し、特に、プリント基板に表面実装される電気コネクタであって、所謂バックフリップ式の電気コネクタに関する。
携帯電話機、スマートフォン、タブレット等の携帯電子機器では、取り扱い性の向上等の理由により、小型化、薄型化が常に求められており、こうした機器に内蔵される電気コネクタ(以下単にコネクタとも記す)にも、必然的に小型化、薄型化が求められている。
機器の薄型化に有利なタイプのコネクタとして、所謂バックフリップ式のコネクタがある。この種のコネクタは、ケーブルを挿入するための開口の背後にあたる位置にアクチュエータと呼ばれるレバーを備える。以後、本明細書において、ケーブルを挿入するための開口を有する側を電気コネクタの前、前方とし、その反対側を電気コネクタの後ろ、後方とする。
通常、バックフリップ式コネクタでは、開口に挿入したケーブルとの間に電気的な接続を確立する際には、アクチュエータを後ろに倒してコネクタ内のコンタクトをケーブルの導体に押し当てる一方、装着したケーブルを外す際にはアクチュエータを引き起こしてコンタクトを導体から離す。このように、ケーブル装着時にアクチュエータを倒した状態にすることで、装着時のコネクタを低背化することができる。
一方で、スマートフォン等の電子機器に搭載されるプロセッサは年々高速化している。このため、電子機器内の配線や電気コネクタにおいてより高速な信号伝送を行なうようになっている。伝送速度の高速化に伴い、今までは問題にならなかった比較的低レベルのノイズ電磁波についても対策が求められている。
例えば、コネクタをプリント基板に表面実装する場合、コネクタの端子とプリント基板上の信号配線パターンとが接触する必要があるが、この接触部分において電磁波が発生する場合がある。こうした電磁波をコネクタ外部に漏らさないようにするには、グランドに接続した導体層、即ち、シールドにてコネクタの全体を覆うことが考えられる。
ここで、バックフリップ式コネクタの全体をシールドにて覆うことを考えると、コネクタの前方及び側方については、比較的容易にシールドで覆うことができる。しかし、後方については様々な問題があるため簡単にシールドを設けることができない。
ひとつには、後方に倒した状態にあるアクチュエータの更に後方を覆うようなシールドシェルを配置することが考えられる。このようなシールドシェルを設ければ、コネクタとプリント基板との接点から、コネクタ後方に向かう電磁波を遮断することができる。しかし、このようなシールドシェルを設けることはコネクタの大型化を招く恐れがある。
また、アクチュエータの直下にノイズ源となる接点が存在する場合、ここから真上に進む電磁波を遮断することを考える必要がある。このとき、起立した状態のアクチュエータをも覆うような背の高いシールドを備えるコネクタとすることがひとつには考えられる。しかし、この場合はコネクタ全体の高背化を招いてしまう。
別案としては、ケーブルを装着する前の時点では、この方向に進む電磁波に対応するシールドを設けないこととし、アクチュエータを倒してケーブルを装着した後で、倒したアクチュエータの上を覆うようにシールドを後付で設置する作業を行なうことが考えられる。この場合には、コネクタの高背化を回避することはできるものの、コネクタの実装作業が困難になるだろう。
特許文献1には、本発明に関連した表面実装型のコネクタについて記載されている。同文献に記載されているのは基本的にはいわゆるフロントフリップ式のコネクタである。同文献には、平型ケーブルのシールド層を含む経路を介し、シールド経路を形成して、アクチュエータに設けたシールド板にシールド効果を発生させる電気コネクタが記載されている。図32に示すように、同文献では、電気コネクタ後方に向かって進む電磁波については、「導電性材料からなる板材を打ち抜き形成したもので、ハウジング11(図32にいうハウジング101)の後端側において、上面、両側面及び後面の一部を覆う」(第0021段落)シールドシェル102を設けることにより対応している。
特許第4837711号公報
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電気コネクタ後方部分の電磁波を遮断するためのシールドを備えつつも、小型、薄型であって、かつ、基板に実装した後で後方を覆う別体のシールドシェルを追加する必要がないバックフリップ式の電気コネクタを提供することである。
上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、板状の接続対象物と基板との間を接続する電気コネクタにおいて、接続対象物を挿入する開口が設けられた側を前方と呼び、開口の反対側を後方と呼ぶものとするとき、接続対象物に設けられた接触部に接触するための接点、及び、基板に設けられた接続部と接続するための端子部を有する信号コンタクトと、信号コンタクトを保持するハウジングと、ハウジングの少なくとも一部を覆うシールドシェルと、開口がなす平面、ハウジング、及びシールドシェルにより少なくとも一部が囲まれた空間である挿入部と、導体部材の略全体を絶縁体にて覆う構造を有するアクチュエータであって、前記アクチュエータが前記後方に倒されたとき、前記開口を介して前記挿入部に挿入された前記接続対象物の前記接触部に対して、前記信号コンタクトの前記接点を押し当てるように作用するアクチュエータとを備え、導体部材は、アクチュエータの幅に相当する長さを有し、アクチュエータが起立した状態にあるとき、アクチュエータの断面は後方に突出する凸部を有し、凸部の少なくとも一部は導体部材を覆い、アクチュエータを後方に倒し、信号コンタクトの前記接点と接続対象物の接触部とが接触するとき、ハウジングの後方であって、基板の接続部と信号コンタクトの端子部とが互いに接続する位置を導体部材が覆い、前記アクチュエータを前記後方に倒したとき、前記導体部材の端部が前記基板の近傍に達するように、前記導体部材が前記アクチュエータの内部に配置されてなることを特徴とする電気コネクタを提供する。
凸部はアクチュエータの全幅にわたって導体部材を覆うことが好ましい。
本発明の電気コネクタは典型的には基板に表面実装され、アクチュエータを後方に倒したとき、信号コンタクトの端子部と、基板上の配線パターンとの接続位置が、アクチュエータの下に位置することが好ましい。
導体部材は絶縁体から突出するアクチュエータ端子を有することとし、シールドシェルは、アクチュエータが起立した状態にあるときアクチュエータ端子と非接触であり、アクチュエータが後方に倒れた状態にあるときアクチュエータ端子と接触するアクチュエータ端子用接触部を備えることが好ましい。このような構造を有することにより、導体部材は、アクチュエータ端子及びアクチュエータ端子用接触部を介して、シールドシェルと電気的に接続するための経路が確立される。
導体部材の形状としては、例えば、導体部材は略L字型の断面を有し、アクチュエータの幅方向に沿って延びるビーム状であることが考えられる。
導体部材の他の形状として、導体部材は略円弧状の断面を有し、アクチュエータの幅方向に沿って延びるビーム状であることが考えられる。
シールドシェルは挿入された接続対象物の一面に対して略平行な面と、当該面に対して略垂直な面との少なくとも一部を覆うことが好ましい。この場合、シールドシェルは基板の接地接続部と接続するための接地端子を備えることが好ましい。この接地端子としてホールドダウンを用いることが考えられる。
接続対象物は、基体層の一方の面に、信号線を並べた信号層、及び、絶縁体からなる絶縁層を積層し、基体層の他方の面に、導体からなるシールド層、及び、絶縁体からなる絶縁層を積層した構造を有し、シールド層の一部は絶縁層から露出し、挿入された接続対象物のシールド層側の面を押す方向に力を発生して、露出したシールド層に接触するためのグランド用バネを、挿入部の内部に備えることが好ましい。接続対象物が挿入されて、アクチュエータが後方に倒されると、シールド層、グランド用バネ、接地端子を介して電気的に接続する経路が形成される。
接続対象物の一方の面を第1の面とし、他方の面を第2の面と呼ぶとき、挿入された接続対象物の第1の面を押す方向に力を発生するグランド用バネである第1グランドバネと、第2の面を押す方向に力を発生するグランド用バネである第2グランドバネとを備えることが好ましい。第1の面はシールド層側であり、第2の面は信号層側であるように接続対象物が挿入されたとき、シールド層、第1グランドバネ、及び、接地端子を介して電気的に接続される経路が形成される。第1の面は信号層側であり、第2の面はシールド層側であるように接続対象物が挿入されたとき、シールド層、第2グランドバネ、及び、接地端子を介して電気的に接続される経路が形成される。
本発明によれば、アクチュエータを後ろに倒すと、アクチュエータに内蔵された導体部材がシールドとして作用する。このため、電気コネクタの内部から外部に向かって進む電磁波や、外部から電気コネクタに向かって進む電磁波を遮断するために、倒したアクチュエータの周囲を囲むような別体のシールドを設ける必要はなく、電気コネクタを大型化、高背化することなく、バックフリップ式電気コネクタの後方部分のシールド効果を得ることができる。
また、本発明によれば、アクチュエータは絶縁体で導体部材を覆う構造を有するので、絶縁体のみで形成された一般的なアクチュエータと比較して高い強度を付与することができる。
本発明の一実施の形態である電気コネクタ1の斜視図である。 上から順に、電気コネクタ1の背面図、上面図、正面図、底面図である。正面図の右側は側面図である。 第1信号コンタクト10の構造を説明するための電気コネクタ1の断面図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 第2信号コンタクト20の構造を説明するための電気コネクタ1の断面図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 平型ケーブル30の構造を説明するための断面図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 信号層32側から見た平型ケーブル30の先端部について説明するための平面図である。 信号層32側から見た平型ケーブル30の先端部について説明するための斜視図である。 グランド層34側から見た平型ケーブル30の先端部について説明するための図である。 グランド層34側から見た平型ケーブル30の先端部について説明するための斜視図である。 シールドシェル3の構造を説明するための斜視図である。 上から順に、シールドシェル3の背面図、上面図、正面図、底面図である。正面図の右側は側面図である。 アクチュエータ4を透過してシールド板14を描いた電気コネクタ1の斜視図である。 平型ケーブル30を挿入し、透明化して描いたアクチュエータ4を倒した状態の電気コネクタ1を上から見た図であり、このときにシールド板14と接地端子16との間に電気的な経路が確立されることを説明するための図である。 アクチュエータ4を透明化して描いた電気コネクタ1の正面図である。 アクチュエータ4が起立状態にあるときのシールド板14について説明するための、アクチュエータ4を透明に描いた、第1信号コンタクト10の位置を断面とする電気コネクタ1の断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 図15の断面斜視図に対応する電気コネクタ1の断面図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 アクチュエータ4が後ろに倒れた状態にあるときのシールド板14について説明するための、アクチュエータ4を透明に描いた、第1信号コンタクト10の位置を断面とする電気コネクタ1、平型ケーブル30の断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 図17の断面斜視図に対応する電気コネクタ1、平型ケーブル30の断面図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 アクチュエータ端子15とアクチュエータ端子用接触部42の接触と、アクチュエータ4の回転との連携について説明するための電気コネクタ1の背面図であり、アクチュエータ4が起立状態にあるときの様子を表した図である。 アクチュエータ端子15とアクチュエータ端子用接触部42の接触と、アクチュエータ4の回転との連携について説明するための電気コネクタ1の背面図であり、アクチュエータ4が倒れる過程にあるときの様子を表した図である。 アクチュエータ端子15とアクチュエータ端子用接触部42の接触と、アクチュエータ4の回転との連携について説明するための電気コネクタ1の背面図であり、アクチュエータ4が完全に倒れたときの様子を表した図である。 アクチュエータ4のカム回転軸64を支持するカバー部41について説明するための電気コネクタ1の背面斜視図である。 アクチュエータ4が起立した状態にある電気コネクタ1の、第1グランドバネ43b、第2グランドバネ44bを含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 アクチュエータ4が起立した状態にある電気コネクタ1の、第1信号コンタクト10を含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 アクチュエータ4が起立した状態にある電気コネクタ1の、第2信号コンタクト20を含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 グランド層34を上向きにした平型ケーブル30を装着した状態にある電気コネクタ1の、第1グランドバネ43b、第2グランドバネ44bを含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 グランド層34を上向きにした平型ケーブル30を装着した状態にある電気コネクタ1の、第1信号コンタクト10を含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 グランド層34を上向きにした平型ケーブル30を装着した状態にある電気コネクタ1の、第2信号コンタクト20を含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 信号層32を上向きにした平型ケーブル30を装着した状態にある電気コネクタ1の、第1グランドバネ43b、第2グランドバネ44bを含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 信号層32を上向きにした平型ケーブル30を装着した状態にある電気コネクタ1の、第1信号コンタクト10を含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 信号層32を上向きにした平型ケーブル30を装着した状態にある電気コネクタ1の、第2信号コンタクト20を含む面での断面斜視図である。なお、図の構成部品において断面を表すハッチングについては省略してある。 特許文献1に記載の電気コネクタについて説明するための図である。
本発明の一実施の形態である電気コネクタ1について図1乃至図9を参照して説明する。電気コネクタ1はプリント基板(基板、図示せず)と板状の接続対象物である平型ケーブル30を接続するための電気コネクタであり、プリント基板上に実装される。平型ケーブル30の例としては、FPC (Flexible Printed Circuit、フレキシブル印刷回路)、FFC (Flexible Flat Cable、フレキシブルフラットケーブル)がある。
図1を参照すると、電気コネクタ1は、ハウジング2、シールドシェル3、アクチュエータ4を備える。アクチュエータ4の位置及び形状からわかるように電気コネクタ1は所謂バックフリップ式のコネクタである。シールドシェル3の端部には、平型ケーブル30を挿入するための開口100が設けられている。開口100がなす平面と、ハウジング2、シールドシェル3により囲まれた空間を挿入部110と呼ぶものとする。開口100から挿入された平型ケーブル30の先端は挿入部110に収められる。図1においてアクチュエータ4は起立しており、この状態にあるときに平型ケーブル30を電気コネクタ1の開口100から挿入部110に挿入して、アクチュエータ4を図中右側に倒すように回転させると、アクチュエータ4の回転に連動して、ハウジング2に保持された信号コンタクト10、20が平型ケーブル30の信号層32に接触するように構成されている。
図2からわかるように、ハウジング2には複数の信号コンタクト10、20が一列に配置されている。信号コンタクト10、20はそれぞれ導体金属製のHの字を横にした略横Hの字形状をした部品である。信号コンタクト10、20の略横Hの字の左右の開口部の一方は、図1において左側、即ち開口100側を向いている。略横Hの字の他方の開口部は図1において右側、即ちアクチュエータ4側を向いている。本明細書において、平型ケーブル30を挿入する開口100側を、電気コネクタ1の前方とし、その反対側、アクチュエータ4が設けられている側の方向を電気コネクタ1の後方と呼ぶものとする。
図1、3、4、6に示すように、電気コネクタ1に対応する平型ケーブル30には、電気コネクタ1の信号コンタクト10、20と接触する接触部37、38が、平型ケーブル30の一方の面の上、平型ケーブル30の端部から所定の長さの位置に配置されているが、この長さが2種類ある。即ち、電気コネクタ1に対応する平型ケーブル30は、電気コネクタ1に挿入される端部に近い側に並ぶ接触部38の列と、その列よりも端部から遠い位置に並ぶ接触部37の列との2つの列を有する。これらの2列の接触部37、38列に対応して、電気コネクタ1は、2種類の信号コンタクト10、20を備える。
ひとつは図3に示す第1信号コンタクト10である。第1信号コンタクト10は、平型ケーブル30においてその端部から遠い側の接触部37列に対応する信号コンタクトである。第1信号コンタクト10は、電気コネクタ1前方の開口100側にある略横Hの字の開口部に、平型ケーブル30の端部から遠い側の接触部37列と接触するための接点11u、11dを備える。ここで、接点11u、11dというように、上下に2つの接点を設けているのは、平型ケーブル30の挿入方向に関わらず、いずれか一方の接点が平型ケーブル30の接触部37に接触するためである。このことについては後述する平型ケーブル30の構造についての説明でより明らかになるだろう。
第1信号コンタクト10の略横Hの字の縦棒にあたる部分は、図中では左右反転した略くの字型に曲がっており、ばねとして作用する。電気コネクタ1の後方側にある略横Hの字の開口部は、アクチュエータ4の回転軸の一部を兼ねるカム12を挟み込んでいる。これにより、アクチュエータ4を後方に倒していくと、カム12が回転して第1信号コンタクト10の後方の開口部が開く一方、前方の開口部は逆に閉じていき、接点11u、11dのいずれか一方が平型ケーブル30の接触部37に押し当てられることとなる。尚、他方の接点については平型ケーブル30の絶縁層35に接触する。このことについても後述する平型ケーブル30の構造についての説明でより明らかになるだろう。
第1信号コンタクト10は、その後方にプリント基板上に設けられた接続部(図示せず)と半田付け等によって接続する端子部13を備える。プリント基板と端子部13の接続等により、電磁波が発生してノイズの原因となる恐れがあるが、次に説明するシールド板14により、端子部13から上方と後方に向かう電磁波を遮断することができる。
アクチュエータ4は樹脂等の絶縁材料からなる。シールド板14は、例えばモールドインすることにより、アクチュエータ4の内部に保持されている。シールド板14は金属板等、導電性材料からなる部材であり、図3に示すように、略断面L字型のビーム状の部材である。図3には示していないが、シールド板14はほぼアクチュエータ4の全幅に相当する長さを有する。シールド板14の両端にはアクチュエータ4の外に突出するアクチュエータ端子15が設けられている。
詳しくは後述するが、平型ケーブル30を挿入し、アクチュエータ4を後方に倒すと、アクチュエータ端子15はシールドシェル3の後方に設けられたアクチュエータ端子用接触部42と接触する。これにより、シールド板14は、シールドシェル3、シールドシェル3に設けられたシェル端子部16a、16b、16cやホールドダウン16d、16e、16f、16g(以下、互いに区別する必要がない場合には総称して接地端子16と記す)を介して、電気コネクタ1を実装したプリント基板上の接地接続部(図示せず)との間に電気的に接続する経路を確立する。その結果、シールド板14はシールドとして機能し、端子部13から上方及び後方に向かう電磁波を遮断することができる。
一方、端子部13から前方に向かう電磁波については、シールドシェル3の天板部分、及び、平型ケーブル30のシールド層により遮断される。端子部13から左右方向(電気コネクタ1、平型ケーブル30の幅方向)に向かう電磁波については、シールドシェル3の側面部分により遮断される。
シールド板14が略L字型断面を有するのは、アクチュエータ4を倒したときに、端子部13の上方の面と、電気コネクタ1の後方の面との両方を覆うためである。
特に、電気コネクタ1の後方の面を、電気コネクタ1の高さ方向の全域にわたって効果的にシールドするため、アクチュエータ4は凸部17を有している。端子部13を起点として、電気コネクタ1の天板部分から、電気コネクタ1を実装したプリント基板に接する部分までの範囲の方向に放射される電磁波、あるいは外部から電気コネクタ1に進入する電磁波を、より効果的に遮断するためには、その範囲をできるだけ広くシールド板14で覆うことが望ましい。そのためには、シールド板14の下端をできるだけプリント基板に近づける必要がある。凸部17は、アクチュエータ4を後方に倒したときにシールド板14の下端ができるだけプリント基板に近づくようにするために設けられている。当然ながら、凸部17のできるだけ先端近くまでシールド板14が延びていることが好ましい。
シールド板14は、端子部13から電気コネクタ1の上方及び後方に向かって放射される電磁波の遮断を目的のひとつとするため、電気コネクタ1の上方及び後方の両方を覆うような形状であればよい。ここでは、略L字型断面を有するビーム状の形状としたが、必ずしもこれに限定する必要はない。例えば、電気コネクタ1の上方から後方下部までを覆う円弧状の断面を有するビーム状としてもよい。或いは、電気コネクタ1の上方から後方下部に向かって延びる直線乃至曲線状の断面を有するビーム状であってもよい。
また、シールド板14は、シールドとして電磁波を遮断する以外にも、アクチュエータ4の機械的強度を高める役割を果たしている。電気コネクタ1が実装される機器には例えば携帯電話機があるが、この種の装置では小型軽量化が常に求められており、内蔵される電気コネクタについても必然的に小型軽量化が求められている。また、搭載するセンサの数が増えることにより、電気コネクタが収容すべき信号線の数が増える傾向があるが、信号線の増加は電気コネクタの幅広化に繋がり、アクチュエータの幅広化に繋がっている。つまり、アクチュエータはより幅が広く、かつ、より小型軽量であることが望まれているが、その結果としてアクチュエータを操作する際に、アクチュエータが折れる等の機械的損傷が発生する場合や、アクチュエータが曲がってハウジングから外れてしまうといった問題が発生しやすい状況になっている。電気コネクタ1では、シールド板14をアクチュエータ4に内蔵することにより、こうした問題が発生しにくくしている。
もうひとつの信号コンタクトは図4に示す第2信号コンタクト20である。第2信号コンタクト20は、平型ケーブル30においてその端部から近い側の接触部38列に対応する信号コンタクトである。第2信号コンタクト20は、電気コネクタ1前方の開口100側にある略横Hの字の開口部に、平型ケーブル30の端部から近い側の接触部38列と接触するための接点21u、21dを備える。
第2信号コンタクト20の略横Hの字の縦棒にあたる部分は、図中では略くの字型に曲がっており、ばねとして作用する。電気コネクタ1の後方側にある略横Hの字の開口部はカム12を挟み込んでいる。これにより、アクチュエータ4を後方に倒していくと、カム12が回転して第2信号コンタクト20の後方の開口部が開く一方、前方の開口部は逆に閉じていき、接点21u、21dの一方が平型ケーブル30の端部から近い側の接触部38列に、接点21u、21dの他方が平型ケーブル30の絶縁層35に押し当てられることとなる。
第2信号コンタクト20は、その前方にプリント基板上に設けられた接続部(図示せず)と半田付け等によって接続する端子部23を備える。プリント基板と端子部23の接続等に起因する電磁波については次のように遮断する。電気コネクタ1の前方及び上方に向かう電磁波についてはシールドシェル3の天板部分、及び、平型ケーブル30のシールド層により遮断する。電気コネクタ1の側面方向に向かう電磁波についてはシールドシェル3の側面部分により遮断する。電気コネクタ1の後方に向かう電磁波についてはシールド板14により遮断する。
次に、平型ケーブル30の構造について説明する。図5を参照すると、平型ケーブル30は、基材(基体層)31の図中下側に、銅箔等からなる導体層である信号層32を備え、その下に絶縁層33を備える。また、基材31の図中上側に、銅箔等からなる導体層であるグランド層(シールド層)34を備え、その上を絶縁層35、36が覆っている。
信号層32、グランド層34は共に電気コネクタ1と電気的に接続するためにその一部が露出している。基材31の図中下側では、絶縁層33が平型ケーブル30の先端までは覆っていないので、信号層32の先端が露出している。他方、基材31の図中上側では、絶縁層35と絶縁層36の間が離間しており、この離間部においてグランド層34が露出している。
図5に図示するように、基材31の下側で信号層32が露出する位置と、基材31の上側でグランド層34が露出する位置は、互いにずれている。このように基材31上において露出する位置をずらすことにより、平型ケーブル30のどちらの面を上にして電気コネクタ1に挿入しても、信号層32は常に、第1信号コンタクト10及び第2信号コンタクト20の両方と接触する。他方、グランド層34は、電気コネクタ1において第1信号コンタクト10よりも更に前方に設けられるグランド用バネ43、44を介してシールドシェル3と接続する。
図6、7を参照すると、信号層32は複数の導線からなる。平型ケーブル30の先端部において、信号層32には、各導線に対応して、電気コネクタ1の接点が接触するための複数の接触部37、38が設けられている。これら接触部37、38は、平型ケーブル30の先端側から見て、手前側と奥側の二列に並んで配置されている。
平型ケーブル30の先端側から見て奥側、即ち、接続される電気コネクタ1にとっての前側には、25箇所の第1信号層接触部37が、平型ケーブル30の幅方向に一列に並んで設けられている。平型ケーブル30を電気コネクタ1に挿入し、アクチュエータ4を後に倒すと、第1信号層接触部37は、接点11u、11dのいずれかを介して、第1信号コンタクト10と接触し、電気的な導通路が確立される。どちらの接点を介するかは、平型ケーブル30を挿入するときの面の方向による。
また、平型ケーブル30の先端側から見て手前側、即ち、接続される電気コネクタ1にとっての後側には、26箇所の第2信号層接触部38が、同じく平型ケーブル30の幅方向に一列に並んで設けられている。平型ケーブル30を電気コネクタ1に挿入し、アクチュエータ4を後方に倒すと、第2信号層接触部38は、接点21u、21dのいずれかを介して、第2信号コンタクト20と接触し、電気的な導通路が確立される。どちらの接点を介するかは、平型ケーブル30を挿入するときの面の方向による。
グランド層34は、図8、9に示すように、平型ケーブル30の先端から所定の長さの位置に帯状に露出している。グランド層34が露出する位置は、その裏側にある第1信号層接触部37よりも、更に先端から離れた位置である。グランド層34の露出部は、電気コネクタ1の第1信号コンタクト10よりも前方に設けられるグランド用バネ43、44と接触する。
次に、シールドシェル3について説明する。シールドシェル3は、一枚の金属板を所定の形に打ち抜いた後で折り曲げたものである。図10、11を参照すると、シールドシェル3はシェル端子部16a、16b、16cと、ホールドダウン16d、16e、16f、16gと、カバー部41a、41bと、アクチュエータ端子用接触部42a、42bを備える。更に、シールドシェル3は、上述のグランド用バネとして、第1グランドバネ43a、43bと、第2グランドバネ44a、44bを備える。
図3、4に示すように、第1グランドバネ43a、43bは、シールドシェル3を構成する金属板の一部を図中上側に向かって折り曲げ、更に、その先端を図中下側に折り曲げた構造を有する。根元側の折り曲げにより、第1グランドバネ43a、43bは弾性力を発生する。この弾性力は、電気コネクタ1に平型ケーブル30が挿入されたときに、第1グランドバネ43a、43b自身を平型ケーブル30、特に、露出したグランド層34に押し付ける力として作用する。また、第1グランドバネ43a、43bの先端側を折り曲げることにより、第1グランドバネ43a、43bが押し付けられた状態であっても平型ケーブル30を円滑に抜き差しすることができる。以下、互いに区別する必要がない場合、第1グランドバネ43と記す。
第2グランドバネ44a、44bについても上下の方向が逆転するだけで第1グランドバネ43a、43bと同様である。以下、互いに区別する必要がない場合、第2グランドバネ44と記す。図3、4に示すように、シールドシェル3の天板部分の前方を、電気コネクタ1の挿入部110の内側に向かって天板とほぼ平行になるまで折り曲げた金属板に切り込みを入れて、その金属板の一部を下方向に倒すように折り曲げた部分が第2グランドバネ44となっている。この折り曲げがばねとして作用して、第2グランドバネ44を平型ケーブル30、特に、露出したグランド層34に押し付ける力を発生する。第2グランドバネ44の先端側も折り曲げられており、これにより第2グランドバネ44が押し付けられた状態であっても平型ケーブル30を円滑に抜き差しすることができる。
電気コネクタ1に平型ケーブル30を装着すると、平型ケーブル30を挿入する方向に応じて、第1グランドバネ43、第2グランドバネ44のいずれか一方が、露出したグランド層34に接触する。図1の電気コネクタ1に図5の上下方向で平型ケーブル30を装着した場合を考える。このとき、露出したグランド層34と接触するのは第2グランドバネ44である。第1グランドバネ43は、グランド層34の露出部の裏側に当たる絶縁層33に接触する。逆に、図1の電気コネクタ1に、図5の平型ケーブル30を上下逆になるように装着した場合には、第1グランドバネ43が露出したグランド層34に接触し、第2グランドバネ44は絶縁層33に接触する。
アクチュエータ4に内蔵されるシールド板14について図12を参照して説明する。同図では、シールド板14の形状等について説明する都合上、アクチュエータ4を透明に描いている。同図に示すように、シールド板14は、略L字型の断面を有するビーム状である。シールド板14の両端は、アクチュエータ4から突出してアクチュエータ端子15a、15bとなっている。
図13に示すように、アクチュエータ4を後ろに倒すことにより、アクチュエータ端子15a、15bがそれぞれアクチュエータ端子用接触部42a、42bと接触する。この接触により、シールド板14は、アクチュエータ端子15a、アクチュエータ端子用接触部42a、接地端子16のいずれか、例えば直近のホールドダウン16gを介して、電気コネクタ1を実装した基板上の接地接続部(図示せず)に至る電気的な経路が確立される。アクチュエータ端子15b、アクチュエータ端子用接触部42b、ホールドダウン16eの間でも同様である。一方、アクチュエータ4を起立させたときには、図14に示すように、アクチュエータ端子15は空中に突き出し、アクチュエータ端子用接触部42と非接触の状態となる。
次に、第1信号コンタクト10の端子部13と基板上の配線パターン(図示せず)と、シールド板14の位置関係について説明する。
まず、アクチュエータ4が起立状態にあるときの位置関係について説明する。このとき、端子部13を起点とする仮想的な放射状に延びる直線群を考える。これらの放射線は、電気コネクタの信号コンタクトと、その電気コネクタを実装した基板上の配線パターンとの接続箇所から放射される電磁波を表す。図中では、端子部13から真上に向かって進む電磁波の進行方向と、電気コネクタ1の斜め後方に向かって進む電磁波の進行方向を、それぞれ矢印つきの点線51、52で表している。
図15、16からわかるように、アクチュエータ4が起立状態にあるとき、点線51、52はシールド板14に遮られることなく進む。しかし、アクチュエータ4が起立状態にあるとき、平型ケーブル30は電気コネクタ1に装着されていない。また、仮に、平型ケーブル30が電気コネクタ1の中に挿入された状態であるとしても、アクチュエータ4が起立している状態では、カム12は第1信号コンタクト10の接点11u、11dを閉じるように作用していないので、接点11u、11dはどちらも平型ケーブル30の信号層32に非接触の状態にある。従って、アクチュエータ4が起立状態にあるとき、端子部13を起点とする電磁波は発生していない。
一方、電気コネクタ1に平型ケーブル30を挿入し、かつ、アクチュエータ4を後方に倒して、電気コネクタ1に平型ケーブル30を装着したとする。ここでは、信号層32が図中上向きになり、グランド層34が図中下向きになるような向きで平型ケーブル30を挿入したときの状態について、図17、18を参照して説明する。
このとき、アクチュエータ4の回転に連動して、カム12が回転し、第1信号コンタクト10の接点11u、11dはそれぞれ平型ケーブル30を挟みこむ。これにより、第1信号コンタクト10の接点11uは平型ケーブル30の信号層32のうち、図7に示した第1信号層接触部37のひとつに接触する。接点11dはグランド層34側の絶縁層35に接触する。このようにして、平型ケーブル30の信号線と、その信号線に対応する電気コネクタ1の信号コンタクトとが接触し、端子部13を介した基板上の信号配線パターン(図示せず)との電気的経路が確立される。
また、第1グランドバネ43、第2グランドバネ44の弾性力により、これらグランド用バネは挿入された平型ケーブル30の表面に押し付けられる。これにより、第1グランドバネ43はグランド層34に接触する。第2グランドバネ44は信号層32側の絶縁層33に接触する。このようにして、平型ケーブル30に設けられたグランド層36は、第1グランドバネ43、接地端子16を介して、基板上に設けられた接地接続部(図示せず)に電気的に接続される。
更に、アクチュエータ4の回転に連動して、アクチュエータ端子15がアクチュエータ端子用接触部42と接触することにより、シールド板14と基板上の接地パターン(図示せず)とを繋ぐ電気的経路が確立され、シールド板14が電磁波を遮断するシールドとして作用するようになる。このとき、端子部13から真上に向かって進む電磁波は、点線51に示すようにシールド板14に衝突する。同様に、端子部13から斜め後方に向かって進む電磁波は、点線52を見るとわかるように、シールド板14に衝突する。このため、点線51、52の方向に進む電磁波はどちらもシールド板14で遮断される。また、端子部13部分に外部から進入する電磁波についても同様にシールド板14で遮断される。
次に、アクチュエータ端子15とアクチュエータ端子用接触部42の接触について図19、20、21を参照して説明する。アクチュエータ端子用接触部42はシールドシェル3の一部であり、シールドシェル3を構成する金属板を、ハウジング2の端部に直立する側壁面61を巻き込むように曲げて形成した形状として、凸部62、くぼみ63を有する。金属板の折り曲げにより形成されているため、アクチュエータ端子用接触部42はバネとして作用する。
図19−20では、電気コネクタ1を後ろから見たときに左側となるハウジング2の側壁面61bと、それに対応する凸部62b、くぼみ63bだけが図示されているが、実際には、電気コネクタ1を後ろから見たときに右側となるようなハウジングの側壁面61aも存在し、更にこの側壁面に対応する凸部62a、くぼみ63aも存在する。この部分の形状については図22も参照されたい。
アクチュエータ4が起立しているとき、凸部62aと凸部62bの間の長さと、くぼみ63aとくぼみ63bの間の長さは、どちらも、アクチュエータ端子15aの先端からアクチュエータ端子15bの先端までの長さよりも短い。しかし、上述のようにアクチュエータ端子用接触部42はバネとして作用するので、アクチュエータ4を起立状態から倒していくと、図20に示すようにアクチュエータ端子15の先端がアクチュエータ端子用接触部42を押し広げながら倒れていく。
アクチュエータ端子15a、15bの間の長さをLとし、凸部62a、62bの間の長さをL1とし、くぼみ63a、63bの間の長さをL2とする。このとき、L1<L2<Lの関係が成り立つ。L1<L2なので、アクチュエータ4を倒していく過程で、アクチュエータ端子15が凸部62を乗り越える際に押し広げられたアクチュエータ端子用接触部42のバネは、アクチュエータ端子15がくぼみ63に至ったときに一部復元する。この復元により、アクチュエータ4を倒す者の指先にクリック感を与えることができる。
また、凸部62a、62bの間の長さL1がくぼみ63a、63bの間の長さL2よりも長いため、倒したアクチュエータ4を起立させる際にはある程度の力を要する。これにより、図21に示すように、アクチュエータ端子用接触部42は簡単なロック機構として作用し、アクチュエータ4が軽い力で偶発的に起立してしまうのを防止することができる。
アクチュエータ端子15が凸部62を乗り越え、くぼみ63に至ったときにも、L2<Lの関係によりくぼみ63a、63bの間はアクチュエータ端子15により押し広げられた状態になっている。このため、図21に示すように、アクチュエータ端子15の先端とくぼみ63との間の接触が維持される。
次に、アクチュエータ4のカム回転軸の保持について説明する。図3、4を参照して説明したようにアクチュエータ4はカム12を備える。アクチュエータ4の両端には、カム12と同心の円柱状であるカム回転軸64a、64bが突出している。カム回転軸64a、64bは、ハウジング2の側壁面61a、61bに設けられた軸受用の凹部により下から支持される。また、図22(一方のカバー部41a、カム回転軸64aを図示)に示すように、シールドシェル3に設けたカバー部41a、41bにより、カム回転軸64a、64bは上から支持される。カバー部41a、41bを設けることにより、アクチュエータ4がハウジング2から簡単に外れてしまうのを防ぐことができる。
次に、電気コネクタ1と平型ケーブル30との間に確立される電気的な経路について説明する。図23、24、25として断面の異なる3つの断面斜視図を示す。特に、図23からは第1グランドバネ43b、第2グランドバネ44bの位置関係や構造が容易に見て取れるであろう。これらの図を互いに比較すると、電気コネクタ1と平型ケーブル30との間に電気的な経路を確立するための接点の位置を、電気コネクタ1の開口100から奥に向かう方向に沿った距離で分類すると、3種類あることが分かるだろう。
図23に記載の第1グランドバネ43b、第2グランドバネ44bは最も開口寄りであり、図25に記載の第2信号コンタクト20の接点21u、21dは最もコネクタの奥側であり、図24に記載の第1信号コンタクト10の接点11u、11dは両者の間に位置している。
このような、電気コネクタ1における、奥行き方向で位置が異なる3種類の接点と、平型ケーブル30のグランド層34、第1信号層接触部37、第2信号層接触部38が対応する。電気コネクタ1に平型ケーブル30を挿入し、アクチュエータ4を倒して接続すると、電気コネクタ1の挿入部110の最奥において、ひとつの第2信号コンタクト20の接点21u、21dのいずれか一方が、ひとつの第2信号層接触部38に接触する。そこから開口100寄りの位置において、ひとつの第1信号コンタクト10の接点11u、11dのいずれか一方が、ひとつの第1信号層接触部37に接触する。更に開口100寄りの位置において、第1グランドバネ43及び第2グランドバネ44のいずれか一方が、グランド層34の露出部に接触する。
電気コネクタ1に平型ケーブル30を挿入する際の面の向きと、装着したときの第1グランドバネ43/第2グランドバネ44、第1信号コンタクト10、第2信号コンタクト20の接触位置について更に説明する。
まず、グランド層34側を上向きとし、信号層32側を下向きとした平型ケーブル30を電気コネクタ1に装着した状態について説明する。
このとき、図26に示すように、第2グランドバネ44はグランド層34に接触し、第1グランドバネ43は絶縁層33に接触する。このため、平型ケーブル30のグランド層34は、第2グランドバネ44にてシールドシェル3と接触し、更に、シールドシェル3の接地端子16を介して基板上の接地接続部(図示せず)に接続されて、電気的な経路が確立される。尚、信号層32の露出部は、第1グランドバネ43、第2グランドバネ44のどちらとも接触していない。これは、図5にて説明したように、平型ケーブル30の端部から信号層32とグランド層34が露出する位置までの距離がそれぞれ異なることによる。
第1信号コンタクト10については、図27に示すように、接点11dが信号層32の露出部に接触し、接点11uは絶縁層35に接触する。同様に、第2信号コンタクト20については、図28に示すように、接点21dが信号層32の露出部に接触し、接点21uは絶縁層35に接触する。
次に、平型ケーブル30の表裏を逆にして、信号層32側を上向きとし、グランド層34側を下向きとした平型ケーブル30を電気コネクタ1に装着した状態について説明する。
このとき、図29に示すように、第1グランドバネ43bはグランド層34の露出部に接触し、第2グランドバネ44bは絶縁層33と接触する。このため、平型ケーブル30のグランド層34は、第1グランドバネ43にてシールドシェル3と接触し、更に、シールドシェル3の接地端子16を介して基板上の接地接続部(図示せず)に接続されて、電気的な経路が確立される。信号層32の露出部は、第1グランドバネ43、第2グランドバネ44のどちらとも接触していない。これは、図5にて説明したように、平型ケーブル30の端部から信号層32とグランド層34が露出する位置までの距離がそれぞれ異なることによる。
第1信号コンタクト10については、図30に示すように、接点11uが信号層32の露出部に接触し、接点11dは絶縁層35に接触する。同様に、第2信号コンタクト20については、図31に示すように、接点21uが信号層32の露出部に接触し、接点21dは絶縁層35に接触する。
このように、信号層32、グランド層34のどちらを上側にして平型ケーブル30を装着したとしても、信号層32、グランド層34は、それぞれ電気コネクタ1の信号用の接点、グランド用の接点と接触するように構成されている。
電気コネクタ1では、グランド層34との接点を手前側に設け、信号層32との接点を奥側に設けるというように、平型ケーブルのグランド線との接点と、信号線との接点とを、電気コネクタ1の奥行き方向、或いは、平型ケーブル30の挿入方向に沿って異なる位置に配置している。このため、グランド線との接点と信号線との接点を電気コネクタの幅方向に一列に並べる場合と比較して、電気コネクタの幅を狭くすることができる。
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平型ケーブル30は25箇所の第1接触部37と、26箇所の第2接触部38を備えることとして説明したが、これら接触部の数は単なる例示である。
1 電気コネクタ
2 ハウジング
3 シールドシェル
4 アクチュエータ
10 第1信号コンタクト(信号コンタクト)
11u、11d、21u、21d 接点
12 カム
13、23 端子部
14 シールド板(導体部材)
15、15a、15b アクチュエータ端子
16 接地端子
16a、16b、16c シェル端子部(接地端子)
16d、16e、16f、16g ホールドダウン(接地端子)
17 凸部
20 第2信号コンタクト(信号コンタクト)
30 平型ケーブル(接続対象物)
31 基材(基体層)
32 信号層
33、35、36 絶縁層
34 グランド層(シールド層)
37 第1信号層接触部(接触部)
38 第2信号層接触部(接触部)
41a、41b カバー部
42、42a、42b アクチュエータ端子用接触部
43、43a、43b 第1グランドバネ(グランド用バネ)
44、44a、44b 第2グランドバネ(グランド用バネ)
51、52 点線(電磁波の進行方向)
61a、61b 側壁面
62、62a、62b 凸部
63、63a、63b くぼみ
64a カム回転軸
100 開口
110 挿入部

Claims (10)

  1. 板状の接続対象物と基板との間を接続する電気コネクタにおいて、
    前記接続対象物を挿入する開口が設けられた側を前方と呼び、前記開口の反対側を後方と呼ぶものとするとき、
    前記接続対象物に設けられた接触部に接触するための接点、及び、前記基板に設けられた接続部と接続するための端子部を有する信号コンタクトと、
    前記信号コンタクトを保持するハウジングと、
    前記ハウジングの少なくとも一部を覆うシールドシェルと、
    前記開口がなす平面、前記ハウジング、及び前記シールドシェルにより少なくとも一部が囲まれた空間である挿入部と、
    導体部材の略全体を絶縁体にて覆う構造を有するアクチュエータであって、前記アクチュエータが前記後方に倒されたとき、前記開口を介して前記挿入部に挿入された前記接続対象物の前記接触部に対して、前記信号コンタクトの前記接点を押し当てるように作用するアクチュエータとを備え、
    前記導体部材は、前記アクチュエータの幅に相当する長さを有し、
    前記アクチュエータが起立した状態にあるとき、前記アクチュエータの断面は前記後方に突出する凸部を有し、
    前記凸部の少なくとも一部は前記導体部材を覆い、
    前記アクチュエータを前記後方に倒し、前記信号コンタクトの前記接点と前記接続対象物の接触部とが接触するとき、前記ハウジングの前記後方であって、前記基板の前記接続部と前記信号コンタクトの前記端子部とが互いに接続する位置を前記導体部材が覆い、
    前記アクチュエータを前記後方に倒したとき、前記導体部材の端部が前記基板の近傍に達するように、前記導体部材が前記アクチュエータの内部に配置されてなる
    ことを特徴とする電気コネクタ。
  2. 前記凸部は前記アクチュエータの全幅にわたって前記導体部材を覆うことを特徴とする請求項1に記載の電気コネクタ。
  3. 前記電気コネクタは前記基板に表面実装されるものであり、
    前記アクチュエータを前記後方に倒したとき、前記信号コンタクトの前記端子部と、前記基板上の配線パターンとの接続位置が、前記アクチュエータの下に位置する
    ことを特徴とする請求項1及び請求項2のいずれかに記載の電気コネクタ。
  4. 前記導体部材は前記絶縁体から突出するアクチュエータ端子を有し、
    前記シールドシェルは、前記アクチュエータが起立した状態にあるとき前記アクチュエータ端子と非接触であり、前記アクチュエータが後方に倒れた状態にあるとき前記アクチュエータ端子と接触するアクチュエータ端子用接触部を備える、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電気コネクタ。
  5. 前記導体部材は略L字型の断面を有し、前記アクチュエータの幅方向に沿って延びるビーム状であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電気コネクタ。
  6. 前記導体部材は略円弧状の断面を有し、前記アクチュエータの幅方向に沿って延びるビーム状であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電気コネクタ。
  7. 前記シールドシェルは挿入された前記接続対象物の一面に対して略平行な面と、当該面に対して略垂直な面との少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電気コネクタ。
  8. 前記シールドシェルは前記基板の接地接続部と接続するための接地端子を備えることを特徴とする請求項7に記載の電気コネクタ。
  9. 前記接続対象物は、基体層の一方の面に、前記信号線を並べた信号層、及び、絶縁体からなる絶縁層を積層し、前記基体層の他方の面に、導体からなるシールド層、及び、絶縁体からなる絶縁層を積層した構造を有し、
    前記シールド層の一部は前記絶縁層から露出し、
    挿入された前記接続対象物の前記シールド層側の面を押す方向に力を発生して、露出した前記シールド層に接触するためのグランド用バネを、前記挿入部の内部に備え、
    前記接続対象物が挿入されて、前記アクチュエータが前記後方に倒されると、前記シールド層、前記グランド用バネ、接地端子を介して電気的に接続する経路が形成される
    ことを特徴とする、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の電気コネクタ。
  10. 前記接続対象物の一方の面を第1の面とし、他方の面を第2の面と呼ぶとき、
    挿入された前記接続対象物の前記第1の面を押す方向に力を発生する前記グランド用バネである第1グランドバネと、前記第2の面を押す方向に力を発生する前記グランド用バネである第2グランドバネとを備え、
    前記第1の面は前記シールド層側であり、前記第2の面は前記信号層側であるように前記接続対象物が挿入されたとき、前記シールド層、前記第1グランドバネ、及び、前記接地端子を介して電気的に接続される経路が形成され、
    前記第1の面は前記信号層側であり、前記第2の面は前記シールド層側であるように前記接続対象物が挿入されたとき、前記シールド層、前記第2グランドバネ、及び、前記接地端子を介して電気的に接続される経路が形成される
    ことを特徴とする請求項9に記載の電気コネクタ。
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