JP2009026667A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストでもってコンタクトのインピーダンス整合を図ることを可能にする。
【構成】 ２列のコンタクト群２０ａ，２０ｂが幅方向に配列されたハウジング１０と、ハウジング１０の外面を取り囲むシールドカバー３０と、シールドカバー３０とコンタクト群２０ａ，２０ｂとの間に配置されたインピーダンス整合用のシールド板４０ａ，４０ｂとを備えている。シールド板４０ａ，４０ｂは、コンタクト群２０ａ，２０ｂの幅方向の長さに対応した幅を有した金属板であってコンタクト群２０ａ，２０ｂに対向しつつ各々配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は信号伝送用ケーブルに使用される電気コネクタに関する。

最近のパソコン等に使用される電気コネクタについては、インピーダンス特性や低クロストークを実現することが要求されており、この観点からマイクロストリップライン構造を有するものが提案されている（例えば、特許文献１等）。

特開平０５−１３５８２６号公報

しかしながら、上記従来例による場合、ハウジングに圧入固定されたコンタクトの先端側である接点部については、ハウジングの誘電体から外に出て空気に完全に接しており、この点で完全なマイクロストリップ構造とはいえず、インピーダンス整合が必ずしも十分ではない。

即ち、コンタクトの基端側の圧入固定部についてはハウジングの樹脂に覆われている一方、コンタクトの先端側の接点部については空気に覆われており、樹脂と空気とでは誘電率が約３倍異なることから、コンタクトの接点部の静電容量が圧入固定部に比べて低く、インピーダンス不整合が生じている。これに伴って、コネクタの伝送特性が劣化している。

特にコンタクトの接点部を樹脂で覆ったり圧入固定部の周りから樹脂を取り除くことは不可能であることから、他の手段でもってインピーダンス整合を図ることが必要不可欠となり、その分コスト高になっているというのが現状である。

本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、コンタクトのインピーダンス整合を低コストでもって図ることが可能な電気コネクタを提供することにある。

本発明に係る電気コネクタは、相手側コネクタが正面側に嵌合可能な形状を有した絶縁体であって同コネクタのコンタクトに対応してコンタクト群が幅方向に配列されたハウジングと、ハウジングの外面を取り囲むシールドカバーと、コンタクト群の幅方向の長さに対応した幅を有した金属板であってシールドカバーと当該コンタクト群との間に且つ当該コンタクト群に対向しつつ配設されたインピーダンス整合用のシールド板を有し、コンタクト群を構成するコンタクトは、基端部がハウジングに形成された端子挿入孔に保持固定され、先端部が端子挿入孔から完全に出て露出している。

このように上記した電気コネクタは、コンタクト群の先端部に対してシールド板がハウジングを挟んで平行に配置された構成となっているので、コンタクト群の先端部の静電容量が高まり、コンタクト群の基端部の静電容量と同程度にすることができ、コンタクトのインピーダンス調整が可能になる。しかもシールド板を追加するだけであるので、構成が非常にシンプルであり、低コスト化を図りつつコネクタの伝送特性が向上することになる。

本発明の電気コネクタは、上記した構成に加えて、ハウジングの外面にはシールド板を収めて位置決めするための凹部が形成されている。好ましくは、シールド板にはこれが凹部に収められた状態でシールドカバーの内面に接触可能なバネ部材を設けるようにすると良い。

このように上記した電気コネクタは、シールド板がハウジングの凹部により位置決め収容される構成となっているので、上記した効果に加えて、シールド板の取り付け作業が非常に簡単になり、全体の組み立てが容易となる。しかもシールド板を取り付け位置決めするための特別な部材が不要であることから、この面からも低コスト化を図ることが可能になる。また、シールド板にバネ部材を設けた場合、シールドカバーをハウジングの外側に取り付けるだけで、シールドカバーとシールド板との間が電気的に導通し、特別な配線作業が不要であることから、一層の低コスト化を図ることもできる。

本発明の電気コネクタは、上記した構成に加えて、シールド板がシールドカバーに一体的に形成され、シールドカバーの一部を延ばして折り返したものがシールド板となっている。

このように上記した電気コネクタは、シールド板とシールドカバーとが一体になった構成となっているので、上記した効果に加えて、シールド板を別に用意する必要がなく、部品点数の削減に伴う低コスト化を図ることができる。

本発明の電気コネクタは、上記した構成に加えて、コンタクト群に含まれる特定のコンタクトのインピーダンスを調整するためにシールド板のうち当該コンタクトに対向し得る部分の相手側コネクタ挿入方向の長さが他のコンタクトの該当部分に比べて異なっている。

このように上記した電気コネクタは、シールド板のうちコンタクト群の特定のコンタクトに位置的に重なり得る部分の面積が他の部分に比べて異なった構成となっているので、上記した効果に加えて、シールド板の形状等を変化させるだけで特定のコンタクトの静電容量を調節することが可能になる。即ち、コンタクト群のインピーダンス整合を実現することが可能になり、低コスト化を図りつつコネクタの伝送特性を一層向上させることができる。

本発明の電気コネクタは、上記した構成に加えて、コンタクト群に含まれる特定のコンタクトのインピーダンスを調整するためにシールド板のうち当該コンタクトに対向し得る部分の面上の高さ位置が他の部分に比べて異なっている。

このように上記した電気コネクタは、シールド板のうちコンタクト群の特定のコンタクトに位置的に重なり得る部分と当該コンタクトとの距離が他の部分に比べて異なった構成となっているので、上記した効果に加えて、シールド板の形状等を変化させるだけで特定のコンタクトの静電容量を調節することが可能になる。即ち、コンタクト群のインピーダンス整合を実現することが可能になり、低コスト化を図りつつコネクタの伝送特性を一層向上させることができる。

以下、本発明の電気コネクタの実施の形態を図面を参照して説明する。図１は同電気コネクタの斜視図である。図２は同電気コネクタの側面図である。図３は、同電気コネクタの平面図である。図４は同電気コネクタの部分的縦断面図である。図５は、同電気コネクタの部分的縦断面図である。図６は、同電気コネクタからケース及びシールドカバーを取り外した状態を示した斜視図である。図７は同電気コネクタのハウジングの部分平面図である。

ここに掲げる電気コネクタは、図１乃至図７に示すように高速信号伝送用のバルクケーブル（ケーブル７０）の先端部に取り付けられるプラグ側コネクタであって、ハウジング１０、コンタクト群２０ａ，２０ｂ、シールドカバー３０、シールド板４０ａ，４０ｂ及びケース６０を有している。

ハウジング１０は、電子機器等に備えられる相手側コネクタＡ（図２参照）が正面側に嵌合可能な形状を有した樹脂製の略直方状の絶縁体であって、図１及び図２に示すように相手側コネクタＡのコンタクト（図示せず）に対応して２段のコンタクト群２０ａ，２０ｂが位相をずらせて幅方向に配列されている。ハウジング１０の正面の中央部には、図４及び図５に示すように相手側コネクタＡの先端の凸部分が挿入される開口１１が形成されており、開口１１の奥側の上側、下側には端子挿入孔１１１ａ，１１１ｂが各々形成されている。

コンタクト群２０ａは合計１０個のコンタクトから構成されている。コンタクトは先端側が若干湾曲した直線板状金属端子であって、基端部２１ａがハウジング１０に形成された端子挿入孔１１１ａに保持固定され、先端部２２ａが端子挿入孔１１１ａから完全に出て開口１１内にて露出している。コンタクト群２０ｂを構成するコンタクトについても全く同様であって、基端部２１ｂがハウジング１０に形成された端子挿入孔１１１ｂに保持固定され、先端部２２ｂが端子挿入孔１１１ｂから完全に出て開口１１内にて露出している。

コンタクト群２０ａ，２０ｂを構成する各コンタクトの後端側のリード端子（図示せず）は、ハウジング１０の背面から外に出されており、ケーブル７０の芯線（図示せず）と半田付けされる。この半田付け作業を容易にするためにハウジング１０の背面には図６及び図７に示すように支持部１５及び垂直壁部１４が設けられている。

なお、コンタクト群２０ａ，２０ｂにおける各コンタクト間の間隔をｘとし、各コンタクトの幅方向の長さをｙとして表すものとする。

支持部１５はハウジング１０の背面に長さ方向に沿って設けられた薄板状体であって、その上面にはコンタクト群２０ａを構成するコンタクトのリード端子を受け止める溝部１５１が幅方向に配列して形成されている一方、その下面にはコンタクト群２０ｂを構成する各コンタクトのリード端子を受け止める溝部（図示せず）が幅方向に配列して形成されている。垂直壁部１４は支持部１５の端部に上下方向に各々設けられた薄板状体であって、これらの上端部、下端部にはケーブル７０の芯線（図示せず）を仮止めするためのリード挿入溝１４１が幅方向に配列して各々形成されている。

ハウジング１０の幅方向の両側にはロック端子５０を挿入して取り付けるための溝１２が長さ方向に各々形成されている。ロック端子５０は略Ｕ字状をなした金属弾性体であり、その先端部には相手側コネクタＡを係合するための爪５１が形成されている。

ハウジング１０の上面，下面にはシールド板２０ａ，２０ｂを収めて位置決めするための凹部１３ａ，１３ｂが形成されている。凹部１３ａ，１３ｂの形状及び寸法はシールド板２０ａ，２０ｂと同一であり、その深さはシールド板４０ａ，４０ｂの厚み程度にされている。

シールド板４０ａ，４０ｂは、Ｌ字状をなしたインピーダンス整合用の金属板であって、上記した通りハウジング１０の凹部１３ａ，１３ｂに各々収められている。即ち、シールド板４０ａ，４０ｂは、ハウジング１０にシールドカバー３０を取り付けた状態においては、シールドカバー３０とコンタクト群２０ａとの間に且つコンタクト群２０ａに対向しつつ配置される。

シールド板４０ａは、コンタクト群２０ａの幅方向の長さに対応した幅を有した本体部４１ａと、本体部４１の端部に直角に延びて設けられた延長部４２ａとを有している。本体部４１ａには、シールド板４０ａが凹部１３ａに収められた状態でシールドカバー３０の内面に接触可能なバネ部材４１１ａが設けられている。

本実施形態においては、バネ部材４１１ａは、本体部４１ａの一部を折り曲げて一体的に形成されている。また、本体部４１ａの幅については１１ｘ＋１０ｙの計算値、延長部４２ａの幅については２ｘ＋ｙの計算値と同等に各々設定されている。本体部４１ａの長さについては、コンタクト群２０ａを構成するコンタクトの先端部２２ａの長さと同等に設定されている。延長部４２ａの長さについては、次に説明するコンタクト２０ａＥのインピーダンス不整合の状況に応じて適宜決定すれば良い。

このようなシールド板４０ａがハウジング１０の凹部１３ａに収められると、本体部４１ａはコンタクト群ａを構成するコンタクトの先端部２２ａに対向して平行に配置される。延長部４２ａはコンタクト群２０ａのうち図３中左端に位置するコンタクト２０ａＥに対向して配置される。これは、シールド板４０ａについて、コンタクト２０ａＥに対向し得る部分の長さが他のコンタクトの該当部分に比べて長く、コンタクト２０ａＥと位置的に重なり得る部分の面積が他のコンタクトの該当部分に比べて大きいことを意味している。

シールド板４０ｂについてはその形状等がシールド板４０ａと全く同様である。シールド板４０ａと異なっているのは、コンタクト群２０ｂのうち図３中右端に位置するコンタクト２０ｂＥに対向し得る部分の長さが他のコンタクトの該当部分に比べて長く、コンタクト２０ｂＥと位置的に重なり得る部分の面積が他のコンタクトの該当部分に比べて大きい点である。

シールドカバー３０は、図１乃至図５に示さされるようにハウジング１０の外周側面を覆う直方筒状体のシェルである。その先端側上面の両側には、ロック端子５０の先端部が挿入される穴３１が各々形成されている。

ケース６０はシールドカバー３０の基端部等を保護するモールド樹脂成型体である。ケース６０の上面には、相手側コネクタＡとのロック／ロック解除を切り換えるための押しボタン６１が設けられている。即ち、ケース６０内において押しボタン６１がロック端子５０の基端部に連結されており、これを通じてロック端子５０の爪５１上下移動するようになっている。

このように構成された電気コネクタによる場合、コンタクト群２０ａ等を構成するコンタクトの先端部２２ａ等に対してシールド板４０ａの本体部４１ａ等がハウジング１０を挟んで平行に配置されることから、コンタクトの先端部２２ａ等の静電容量が大きくなり、コンタクトの基端部２１ａ等の静電容量と同程度にすることが可能になる。

また、コンタクト２０ａＥについては、コンタクト群２０ａを構成するコンタクトのうち片側に位置し且つコンタクト群２０ｂに対向して位置していないことから、他のコンタクトに比べて静電容量が最も小さくなっている。同様に、コンタクト２０ｂＥについても、コンタクト群２０ｂを構成するコンタクトのうち片側に位置し且つコンタクト群２０ａに対向して位置していないことから、他のコンタクトに比べて静電容量が最も小さくなっている。

このようなコンタクト２０ａＥ，２０ｂＥに対してシールド板４０ａの延長部４２ａ等がハウジング１０を挟んで平行に配置されていることから、コンタクト２０ａＥ，２０ｂＥの静電容量が大きくなり、他のコンタクトの静電容量と同程度にすることが可能になる。

よって、コンタクト群２０ａ，ｂについて高レベルのインピーダンス整合を図ることが可能になり、その結果、コネクタの伝送特性が向上するに至った。

この点、更に高レベルなインピーダンス整合を図るには、図８及び図９に示すようなシールド板４０ａ’を用いると良い。シールド板４０ａ’は、シールド板４０ａと同様な本体部４１ａ’と延長部４２ａ’とを有するが、本体部４１ａ’のコンタクト２０ａＥに対向し得る部分に段落ち４１２ａ’が形成されている点が異なっている。但し、図８中において本体部４１ａ’に形成されたバネ部材は省略されている。

このようなシールド板４０ａ’においては、コンタクト２０ａＥに対向し得る部分の高さ位置が他の部分に比べて低くなっており、シールド板４０ａ’とコンタクト２０ａＥとの距離が他の部分に比べて短く、この面で静電容量が高くなる。即ち、シールド板４０ａ’の段落ち４１２ａ’の深さに応じてインピーダンスを微妙に調節することが可能になる。

また、シールド板４０ａ等がハウジング１０の凹部１３ａ等により位置決め収容されていることから、シールド板４０ａ等の取り付け作業が非常に簡単になる。しかもシールド板４０ａにバネ部材４１１ａ等が設けられているので、シールドカバー３０をハウジング１０に取り付けるだけで、シールドカバー３０とシールド板４０ａ等との間が電気的に導通し、特別な配線作業が不要である。よって、コンクタ全体の組み立てが容易となる。必要とされる部品としてはシールド板４０ａ，４０ｂだけであることも含めて、低コスト化を図ることも可能である。

この点、一層の低コスト化を図るにはシールド板４０ａ，４０ｂをシールドカバー３０に一体的に形成すると良い。即ち、シールドカバー３０の上面、下面の一部を前方に延ばし、これらを内側に折り返し、これらをシールド板４０ａ，４０ｂの代わりとして用いる。この場合、部品点数の削減に伴う低コスト化を図ることが可能になる。

なお、本発明に係る電気コネクタについては、HDMIケーブルプラグ、ディスプレイポートケーブルコネクタ、２段コンタクトの多ピンケーブルブラグ等にも適用可能である。即ち、種類、形状、コンタクトのピン数、その配列等については上記実施形態に限定されず、レセプタクル型コネクタについても同様に適用可能である。

ハウジングについては、相手側コネクタが正面側に嵌合可能な形状を有した絶縁体であって、コンタクトの基端部が端子挿入孔に保持固定され、コンタクトの先端部が端子挿入孔から出て露出している構成である限り、適用対象に応じて適宜設計変更すれば良い。

コンタクトについては、その形状が問われず、リード部の取り出し方についても適用対象に応じて適宜設計変更すれば良い。シールドカバーについては、ハウジングの外面を取り囲む構成である限り、その形状等が問われない。

シールド板については、コンタクト群の幅方向の長さに対応した幅を有した金属板であって、シールドカバーとコンタクト群との間に且つコンタクト群に対向しつつ配設される限り、その形状や固定方法等が問われない。

特に、図６に示す延長部４２ａ又は図８に示す段落ち４１２ａ’等の位置についてもインピーダンス調整すべきコンタクトの位置等に応じて適宜設計変更すれば良い。コンタクト群の配列等によっては、特定のコンタクトの静電容量を他のコンタコクトに比べて小さくすることが必要になるケースもあり得るが、この場合には、シールド板の一部を切り欠いたり又は段上げ等をすると良い。

本発明の電気コネクタの実施の形態を説明するための図であって、同電気コネクタの斜視図である。 同電気コネクタの側面図である。 同電気コネクタの平面図である。 同電気コネクタの部分的縦断面図である。 同電気コネクタの部分的縦断面図である。 同電気コネクタからケース及びシールドカバーを取り外した状態を示した斜視図である。 同電気コネクタのハウジングの部分平面図である。 本発明の電気コネクタの変形例を説明するための図であって、電気コネクタからケース及びシールドカバーを取り外した状態を示した部分斜視図である。 図８中α部分の断面図であって、シールド板とコンタクトとの位置関係を示す図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１３ａ，１３ｂ 凹部
２０ａ ２０ｂ コンタクト群
３０ シールドカバー
４０ａ ４０ｂ シールド板
６０ ケース
Ａ 相手側コネクタ

Claims (8)

1. 相手側コネクタが正面側に嵌合可能な形状を有した絶縁体であって同コネクタのコンタクトに対応してコンタクト群が幅方向に配列されたハウジングと、ハウジングの外面を取り囲むシールドカバーとを有し、コンタクト群を構成するコンタクトは、基端部がハウジングに形成された端子挿入孔に保持固定され、先端部が端子挿入孔から出て露出している電気コネクタにおいて、コンタクト群の幅方向の長さに対応した幅を有した金属板であってシールドカバーと当該コンタクト群との間に且つ当該コンタクト群に対向しつつ配設されたインピーダンス整合用のシールド板を備えていることを特徴とする電気コネクタ。
2. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、ハウジングには２段のコンタクト群が位相をずらせて配置されており、一方のコンタクト群に対応した一方のシールド板と他方のコンタクト群に対応した他方のシールド板とが前記コンタクト群と同一位相ずらせて配置されていることを特徴とする電気コネクタ。
3. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、シールドカバーは、相手側コネクタがハウジングに嵌合された状態で同コネクタの外周シールドに接触可能になっていることを特徴とする電気コネクタ。
4. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、ハウジングの外面にはシールド板を収めて位置決めするための凹部が形成されていることを特徴とする電気コネクタ。
5. 請求項４記載の電気コネクタにおいて、シールド板にはこれが凹部に収められた状態でシールドカバーの内面に接触可能なバネ部材が設けられていることを特徴とする電気コネクタ。
6. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、シールド板がシールドカバーに一体的に形成され、シールドカバーの一部を延ばして折り返したものがシールド板となっていることを特徴とする電気コネクタ。
7. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、コンタクト群に含まれる特定のコンタクトのインピーダンスを調整をするためにシールド板のうち当該コンタクトに対向し得る部分の相手側コネクタ挿入方向の長さが他のコンタクトの該当部分に比べて異なっていることを特徴とする電気コネクタ。
8. 請求項１記載の電気コネクタにおいて、コンタクト群に含まれる特定のコンタクトのインピーダンスを調整をするためにシールド板のうち当該コンタクトに対向し得る部分の面上の高さ位置が他の部分に比べて異なっていることを特徴とする電気ソケット。

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