JP2005216695A - 電気コネクタの接続構造及び回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子が接触する対向接続部間のキャパシタンスを小さくすることのできる電気コネクタの接続構造とそのための回路基板を提供することを目的とする。
【解決手段】 被接続体４に設けられ板状をなす配列部の両面の縁部領域２０に配列形成された複数の接続部５とそれぞれ接続される複数の端子３を有し、上記接続部５は上記両面で対応した対の接続部同士が短絡されており、端子は対応せる対の接続部に対して上記配列部の縁部から嵌合して挟圧接触する対をなす二つの接触部１４，１５を有している電気コネクタにおいて、各端子３の二つの接触部１４，１５は端子の配列方向で互いにずれた位置に設けられ、上記被接続体４の接続部５も上記端子の接触部１４，１５に対応して上記配列方向にずれて位置している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、板状の配列部の両面に形成された接続部に対し、挟圧接触する接触部を有する端子を備えた電気コネクタの接続構造及びそのための回路基板に関する。

二つのコネクタを中間基板を介して接続するコネクタ装置が特許文献１にて知られている。

この特許文献１のコネクタ装置にあっては、中間基板は対向せる二辺の縁部の両面にランドの形態の複数の接続部が配列形成されている。両面で対応する対の接続部は、基板を貫通する孔面に形成された導電層により、短絡されている。上記対の接続部は中間基板の両面で板厚方向で見たとき完全に一致した位置で一致した形状をなしている。

一方、上記中間基板に接続されるコネクタは、各端子が対をなす二つの接触部を有し、上記中間基板の対の接続部と弾性的に挟圧接触する。この対をなす二つの接触部も、上記接続部に対応して、上記板厚方向で見たとき、完全に一致した位置にある。
特開２００１−１４３７８６

しかしながら、特許文献１のものにあっては、接続部においてキャパシタンス成分が増大し、特に高速信号伝達時に、インピーダンス不整合の原因となっていた。

端子の接触部に比し、該接触部が確実にそして安定して接触するようになっているので、ランド状の接続部は面積が大きい。その接続部が中間基板の両面にて完全に一致して対をなすように配置されているので、導電層で短絡されている対をなす二つの接続部は一つの伝達経路に、上記接続部で局部的に大きなキャパシタンス成分を形成してしまう。

本発明は、上述の事情に鑑み、対の接続部間でのキャパシタンスを低減することの電気コネクタの接続構造及びそのための回路基板を提供することを目的とする。

本発明に係る電気コネクタの接続構造は、被接続体に設けられ板状をなす配列部の両面の縁部領域に配列形成された複数の接続部とそれぞれ接続される複数の端子を有し、上記接続部は上記両面で対応した対の接続部同士が短絡されており、端子は対応せる対の接続部に対して上記配列部の縁部から嵌合して挟圧接触する対をなす二つの接触部を有している。

かかる電気コネクタの接続構造において、本発明は、各端子の二つの接触部は端子の配列方向で互いにずれた位置に設けられ、上記被接続体の接続部も上記端子の接触部に対応して上記配列方向にずれて位置していることを特徴としている。

このような本発明によれば、対応せる接続部が配列方向にずれて位置しているので、対向方向での重なり面積が小さくなり、その結果、対応接続部間でのキャパシタンスが小さくなる。

本発明においては、端子の対をなす二つの接続部は被接続体への嵌合方向でも互いにずれた位置にあるようにすることもできる。こうすることにより、被接続体の嵌合が二段階に行われるので挿抜力が小さくてすむ。この場合、複数の端子は、嵌合方向での二つの接続部の位置のずれが隣接する端子同士間で逆になっていることが好ましい。こうすることにより、被接続体が配列部の板厚方向で傾くことを防止する。

本発明において、被接続体はコネクタとすることができ、その場合、接続部が該コネクタの配列板に形成されているようにする。

さらに、被接続体は回路基板をなす中間基板とすることもでき、その場合、該中間基板が他の縁部領域にも接続部を有し、他の被接続体の接続が可能となる。

本発明において、端子は金属板を厚み方向に加工して作られて、接触部とは反対側の端部に形成された接続部がハウジング外に突出しているようにすることができるが、その場合、ハウジングにより保持される被保持部がその周面の一部でハウジングの保持面から離間していることとするのが好ましい。こうすることにより、上記接続部が半田により回路基板と接続される際、溶融フラックス等が毛細管現象により接触部にまで到達することを、上記離間した部位で阻止する。

本発明は、回路基板の両面の縁部領域に複数の接続部が配列形成され、該両面での対応接続部同士が短絡されている回路基板にも関しており、対応接続部が配列方向でずれて位置していることを特徴としている。

一例として、上記回路基板は、複数の縁部領域のそれぞれに接続部が配列形成され、該複数の縁部領域での対応接続部同士が回路部で短絡されており、各縁部領域の接続部に相手被接続体の端子の接続を可能とする中間基板をなすことが可能である。

上記回路基板は、接続部として信号接続部とグランド接続部とを有し、両接続部が交互に位置して配列され、少なくとも一方の面でのグランド接続部同士が少なくとも一部で連通されてグランド層を形成しているようにすることができる。

以上のように、本発明は、被接続体の両面に形成され短絡されている対の接続部を配列方向で互いにずらして位置せしめたので、この接続部とこれに挟圧接触する接触部を有する端子で形成する伝送経路で、上位対の接続部間のキャパシタンスが小さくなり、高速信号の伝送に好適となる。

以下、添付図面の図１ないし図６にもとづき、本発明の一実施形態について説明する。

図１は本実施形態に係る電気コネクタの部分破断斜視図である。この実施形態におけるコネクタ１は、回路基板Ｐに取りつけられるコネクタの例として示されているが、特にその限定はない。なお、図示の回路基板Ｐでは、コネクタ１の端子が接続される回路部は、図示が省略されている。

コネクタ１は、絶縁材料で作られたハウジング２に、金属板を形付け加工そして屈曲加工して作られた端子３を配列保持せしめて成っている。

ハウジング２は、回路基板Ｐ上に配される直方体ブロック状をなしており、被接続体たる基板４の接続部５（信号接続部６及びグランド接続部７）を収容するように上方に開口せる収容溝８が複数配列されている。各収容溝８には、後述の各端子３が対向して有する二つの接触部を収める端子溝９（９Ａ，９Ｂ）が上記収容溝８の対向溝内面に配列形成されている。対向せる端子溝９Ａ，９Ｂは、対応する端子溝同士が、配列ピッチｐとすると半ピッチｐ／２だけ互いにずれて位置している。端子溝９Ａ，９Ｂは、上記収容溝８の底面まで延びている。又、ハウジング２には、端子３を該端子溝９Ａ，９Ｂへ上方から挿入する際、端子３の下端側の接続部がハウジング２外に突出することを許容する孔部１０が、上記端子溝９Ａ，９Ｂに連通して形成されている。

図１で示された端子３は、この図１に対して見る方向を変えかつ拡大して該端子３をハウジングを省略して示す図２に見られるように、金属板を外形加工した後に曲げ加工を施して作られている。

上記端子３は、図２のごとく、ハウジング３により保持される板状の被保持部１１から上方へ二つの枝部１２，１３が延びている。両枝部１２，１３は上記被保持部１１の幅方向の両端部から延びており、同方向での両枝部１２，１３の中心線同士が上記半ピッチｐ／２だけ離れている。一方（図２にて右方）の枝部１２は、上記被保持部１１の板厚方向に若干の屈曲加工を受けてはいるものの該被保持部１１の面にほぼ沿って上方に延び、上端近傍で板厚方向で「く」の字状に屈曲され、その屈曲部で接触部１４を形成している。これに対し、他方の枝部１３は上記被保持部１１の近傍で一旦直角方向のクランク状の屈曲部１３Ａを経た後に、上方に延び、上端近傍で上記接触部１４とは逆向きの「く」字状の接触部１５を有している。この接触部１５は、本実施形態の場合、接触部１４，１５の位置関係を模式的に示す図３に見られるように、上下方向でも上記接触部１４に対し距離ｑだけずれた下方位置にある。又、上記接触部１４，１５同士間の上記板厚方向での距離ｄは、基板４の厚み寸法よりも若干小さくなっており、該基板４に形成された後述のランド状の接続部６Ｂ，６Ａに対し、上接続部１４，１５が枝部１２，１３の弾性によって弾圧接触するようになっている。

上記端子３は、上記被保持部１１の下端から、若干傾斜して、下方へ延びる接続部１６を有し、この接続部１６に半田ボール１７が付着して設けられている。

本実施形態では、図２のように形成された端子３が、上記二つの接触部１４，１５の対向方向位置を逆とするように、交互に配列されている（図４参照）。したがって、基板４に対しては、一つの収容溝で図４のように配列された複数の端子３は、その配列方向で、基板４の各面で、高さ方向でずれている二つの接触部１４，１５が交互に接触するようになる。勿論、本発明では、このような交互に逆向きとする配列とせずに、一方向に揃えた向きで配列することも可能である。図５（Ａ）には交互に逆向きとした配列、図５（Ｂ）には一方向揃えの配列の例を断面図で示している。

端子３の被保持部１１は、ハウジング２により保持されるが、その保持の様子を、好ましい形態として図６に示す。端子３は、図１にて収容溝８の対向溝内面に形成された端子溝９（９Ａ，９Ｂ）へ上方から挿入される。所定位置まで挿入された端子３は、ハウジング２の底壁部で保持される。該ハウジング２の底壁部には、保持溝１８が形成されている。該保持溝１８は、上記端子３の被保持部１１が圧入されてその幅方向両側縁で対向保持面１８Ａで板厚方向に挟圧保持されるように、被保持部１１の板厚よりも若干小さめの溝幅寸法にできている。又、両保持溝１８同士の間では、保持面１８Ａより没して端子３の被保持部１１の面から離間する部分を形成する没入部１９が、少なくとも被保持部１１の一方の面の側に形成されている。没入部１９の没入深さは、半田接続用の溶融フラックスに対して毛細管現象によるフラックス上りを生じない程度の間隙を形成するだけで十分である。又、被保持部１１の他方の面の側では、端子３の挿入時に、端子の接触部１５が貫通してハウジング２の下方へ突出するに十分な空間としての既述の孔部１０が形成されている。この孔部１０も、保持溝１８が形成する保持面１８Ａよりも没しているという点で、没入深さが過大ではあるが、没入部を形成することにもなる。なお、本実施例では、端子は屈曲加工して作られているが、単に打ち抜きで形成したものを、その板面を収容溝８の方向と斜めに設けることとしても良い。

基板４は、ハウジング２に形成された収容溝８に挿入される複数の接続部５が配列形成された下縁部領域２０を配列部として有している。該下縁部領域２０は収容溝８へ挿入されるのに適合した寸法となっている。上記下縁部領域２０より上方の部分は回路部領域２１となっており、該回路部領域２１は上記下縁部領域２０よりも横方向に突出した部分２２を有し、その下縁がストッパ部２２Ａを形成している。該ストッパ２２Ａは、基板４の下縁領域２０が収容溝８に挿入される際、ハウジング２の上面と当接して挿入を規定位置で停止させる。

基板４の両面の下縁領域２０に設けられた接続部５はランド状に形成されていて、この接続部５を構成する信号接続部６とグランド接続部７が交互に配列されている。基板４の一方の面（図１にて見える方の面）では、信号接続部６は上記下縁部領域２０内にとどまり、途中で切れており、グランド接続部７は回路部領域２１まで至り、ここで全グランド接続部７がつながって一つのグランド層７Ａをなしている。これに対し、基板４の他方の面（図２にて見える方の面）では、交互に配列された信号接続部６とグランド接続部７はそのまま上方へ延びて、対応の回路とそれぞれ導通している。なお、グランド層の表面はレジスト処理されていても良い。

端子３は、基板４の両面で接続部に弾圧接触する対応せる接触部１４，１５同士が端子の配列方向で半ピッチｐ／２だけずれていたが、基板４においても、両面で対応する接続部、例えば、信号接続部６をなす接続部６Ａ，６Ｂは、基板４を貫通するスルーホールに形成された導通部６Ｃにより導通される部分より下方が、上記端子３の場合のずれに対応して、配列方向に半ピッチｐ／２だけずれている。グランド接続部７においても、同様にずれている。

このように、端子３の接触部１４，１５が接触接続される基板４の両面の対向接続部５同士は、その対向方向で重なる面積が小さくなり、両者間のキャパシタンスを小さくでき、信号の高速化に好適となる。

かかる本実施形態において、使用の際に、基板４をハウジング２の収容溝８へ挿入して、該基板４の接続部５を端子３の対向せる接触部１４，１５の間へ挿入するが、その際、接触部１４，１５は挿入方向でずれているので、挿入力は二段階で作用し、小さくてすむ。又、図４に見られるように、端子３は交互に接触部１４，１５の位置を入れ替えているので、図５（Ａ）で示したように基板４は、端子配列方向そして上記挿入方向で均一に分布した接触位置で支持されるので、その厚み方向に傾くことはない。この傾きが生じても良いとき、あるいは他の手段でこの傾きを是正するようになっているときには、図５（Ｂ）のような端子配列を行うことができる。

又、コネクタの端子３がその半田ボール１７にて回路基板Ｐと半田接続される際、溶融フラックスは、端子とハウジングとの間の隙間を毛細管現象によって端子面を上昇しようとするが、本発明では、没入部１９が形成されているため、毛細管現象は作用せず、このフラックス上りは阻止される。

本発明は、図示の実施形態に限定されずに変形可能である。例えば、対向する接続部同士は、対向方向での重なり面積は任意に設定できる。これは、端子配列方向でのずれを加減することにより行われる。最大のずれは、両者が重ならない位置にあるときである。

又、対向する接続部同士は、図示の例では、基板を貫通するスルーホールの面に形成された導通部によって導通されていたが、基板の下端縁をまわり込むようにして導通部を形成してもよい。

被接続体としての基板は、下縁部領域以外にも、他の縁部領域にも接続部を形成し、両領域の対応接続部同士を回路部領域の回路部で接続することにより、他の縁部領域の接続部へ他のコネクタを接続して、コネクタ同士の接続を行う中間基板とすることが可能となる（図７（Ａ），（Ｂ）参照）。

又、上記被接続体は、基板のみならず、例えば、コネクタに設けられた板状の端子配列部（配列板）であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。

さらには、フラックス上りの阻止のための没入部は、図示の形態に限定されず、複数個所に分散して設けることも可能である。

本発明の一実施形態装置の部分破断斜視図で、被接続体たる基板の挿入直前の状態を示す。 図１の装置における端子と基板との関係を、ハウジングを省略して図示する斜視図である。 図２の端子の対応せる二つの接触部の位置関係を模式的に示す図である。 端子の配列状態を示す斜視図である。 端子の配列方向に直角な面での断面図で、（Ａ）は端子同士が交互に逆向きに配列された場合、（Ｂ）は端子同士が同一一方に揃えて配列された場合を示す。 端子の被保持部におけるハウジングでの保持の様子を示す破断斜視図である。 基板の正面図で（Ａ）は表面、（Ｂ）は裏面を示す。

符号の説明

３ 端子
４ 被接続体（基板）
５ 接続部
７Ａ グランド層
１１ 被保持部
１４，１５ 接触部
１８Ａ 対向保持面
２０ （下）縁部領域

Claims (9)

1. 被接続体に設けられ板状をなす配列部の両面の縁部領域に配列形成された複数の接続部とそれぞれ接続される複数の端子を有し、上記接続部は上記両面で対応した対の接続部同士が短絡されており、端子は対応せる対の接続部に対して上記配列部の縁部から嵌合して挟圧接触する対をなす二つの接触部を有している電気コネクタにおいて、各端子の二つの接触部は端子の配列方向で互いにずれた位置に設けられ、上記被接続体の接続部も上記端子の接触部に対応して上記配列方向にずれて位置していることを特徴とする電気コネクタの接続構造。
2. 端子の対をなす二つの接続部は被接続体への嵌合方向でも互いにずれた位置にあることとする請求項１に記載の電気コネクタの接続構造。
3. 複数の端子は、嵌合方向での二つの接続部の位置のずれが隣接する端子同士間で逆になっていることとする請求項２に記載の電気コネクタの接続構造。
4. 被接続体はコネクタであり、接続部が該コネクタの配列板に形成されていることとする請求項１又は請求項２に記載の電気コネクタの接続構造。
5. 被接続体は回路基板をなす中間基板であり、該中間基板が他の縁部領域にも接続部を有し、他の被接続体の接続が可能となっていることとする請求項１又は請求項２に記載の電気コネクタの接続構造。
6. 端子は金属板を厚み方向に加工して作られて、接触部とは反対側の端部に形成された接続部がハウジング外に突出しており、ハウジングにより保持される被保持部がその周面の一部でハウジングの保持面から離間していることとする請求項１、請求項２、請求項３のうちの一つに記載の電気コネクタの接続構造。
7. 回路基板の両面の縁部領域に複数の接続部が配列形成され、該両面での対応接続部同士が短絡されている回路基板において、対応接続部は配列方向でずれて位置していることを特徴とする回路基板。
8. 回路基板は、複数の縁部領域のそれぞれに接続部が配列形成され、該複数の縁部領域での対応接続部同士が回路部で短絡されており、各縁部領域の接続部に相手被接続体の端子の接続を可能とする中間基板をなしていることとする請求項７に記載の回路基板。
9. 回路基板は、接続部として信号接続部とグランド接続部とを有し、両接続部が交互に位置して配列され、少なくとも一方の面でのグランド接続部同士が少なくとも一部で連通されてグランド層を形成していることとする請求項７又は請求項８の回路基板。

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