JP2009104836A - コネクタプラグ - Google Patents

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Masayuki Muramatsu
正之 村松
Shozaburo Kameda
省三郎 亀田
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Abstract

【課題】 レセプタクル側のピン状芯線導体と着脱自在に嵌合するプラグ側のソケット状芯線導体が確実に絶縁ハウジングに保持されるコネクタプラグを得ることを目的とする。
【解決手段】 第1基板上に配設されたピン状芯線導体とその周囲を覆う第1筒状外側導体とピン状芯線導体と第1筒状外側導体とを絶縁・保持する第1絶縁ハウジングとを備えたレセプタクルコネクタに対し、芯線導体及び外側導体の各々との導通を形成するためにレセプタクルに着脱可能に接続される第2基板上に配設されるコネクタプラグであって、ピン状芯線導体と嵌合するソケット状芯線導体と第1筒状外側導体と内接又は外接状態で嵌合する第2筒状外側導体とソケット状芯線導体と第2筒状外側導体とを絶縁・保持する第2絶縁ハウジングとを備え、ソケット状芯線導体が後端部に鍔部を備えた金属管からなり、鍔部を備えた後端部が、第2絶縁ハウジングとなる絶縁樹脂内に埋設されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば携帯通信機器内部の基板間の信号伝達を目的としたコネクタプラグに関し、特に同軸ケーブルに代わって高周波信号の伝送路となるマイクロストリップを備えた基板を接続するマイクロストリップ用コネクタプラグに関するものである。
携帯電話などの電子機器に搭載する対向する回路基板の間を接続する同軸基板間コネクタが既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような基板間コネクタは、第1基板にレセプタクルがなく、回路基板に直に接するコネクタである。レセプタクルがない分、安価に製造できるが、コネクタのピンが高価であり、また、コネクタの高さが高く、最近の市場の要求である基板間の距離が1mm以下とするには適合しない。
また、携帯通信機器や電子機器の小型化、薄型化に伴い、レセプタクルとプラグとのコネクタにおいてもより小型化、薄型化の要望が増しており、前述の通り、全ての電子部品の高さを1mm以下とする要望がある。このため、接続した際の高さを低くするL字型の同軸コネクタが既に提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
特開平8−236227号公報 特開平11−307158号公報 特開2001−43939号公報
近年、携帯通信機器や電子機器の高機能化によって複数種類の高周波信号の発生源を基板に伝送する同軸ケーブルが多数本内部に配置されるに至っている。そのため、前記特許文献2,3の前記L字型の同軸コネクタとしても、多数の同軸ケーブルを携帯通信機器や電子機器の本体内に配置する必要があり、本体の小型化、薄型化には単純に対応できなかった。また、プラグ側のソケット状芯線導体については、取り付けと取り外しとを繰り返すことにより、絶縁体とソケット状芯線導体との結合が緩み、芯線導体がぐらついて導通不良を起こすこともあった。
更に、レセプタクル及びプラグからなるコネクタは2mm角程度の極小であり、作製に際しては、コネクタのレセプタクル及びプラグ自体の組み立てが難しいとの課題があった。また、高周波信号などを伝送する同軸ケーブルに代わって伝送路とする場合には、組み立て上の精度や条件の変化等によって製品毎にインピーダンスが変化してしまうと製品の信頼性を低下させるという課題もあった。
本発明は、携帯通信機器や電子機器の薄型化のためにコネクタを含めた配線の低背化を目的とするコネクタプラグを得ることを目的とする。また、レセプタクル側のピン状芯線導体と着脱自在に嵌合するプラグ側のソケット状芯線導体が確実に絶縁ハウジングに保持されるコネクタプラグを得ることを目的とする。更に、インサート成形によって組み立て工数の低減、機械的強度、組み立て精度の向上が図られ、大量に安価に製造することも可能なコネクタプラグを得ることを目的とする。
請求項1に記載された発明に係るコネクタプラグは、第1基板上に配設されたピン状芯線導体と、その芯線導体の周囲を覆う第1筒状外側導体と、ピン状芯線導体と第1筒状外側導体とを絶縁・保持する第1絶縁ハウジングとを備えたレセプタクルコネクタに対し、前記芯線導体及び外側導体の各々との導通を形成するために前記レセプタクルに着脱可能に接続される第2基板上に配設されるコネクタプラグであって、
前記ピン状芯線導体と嵌合するソケット状芯線導体と、第1筒状外側導体と内接又は外接状態で嵌合する第2筒状外側導体と、ソケット状芯線導体と第2筒状外側導体とを絶縁・保持する第2絶縁ハウジングとを備え、
前記ソケット状芯線導体が、後端部に鍔部を備えた金属管からなり、
鍔部を備えた後端部が、前記第2絶縁ハウジングとなる絶縁樹脂内に埋設されていることを特徴とするものである。
請求項2に記載された発明に係るコネクタプラグは、請求項1に記載のソケット状芯線導体が絞り加工によって後端部に鍔部を形成されたものであることを特徴とするものである。
請求項3に記載された発明に係るコネクタプラグは、請求項1又は2に記載の第2絶縁ハウジングがインサート成形によって前記ソケット状芯線導体と一体に成形されていることを特徴とするものである。
本発明は、同軸ケーブルを用いる代わりにフレキシブルプリント基板によって高周波信号を伝送することにより、携帯通信機器や電子機器を薄型化することのできるコネクタプラグを得ることができる。また、レセプタクル側のピン状芯線導体と着脱自在に嵌合するプラグ側のソケット状芯線導体が確実に絶縁ハウジングに保持されるコネクタプラグを得ることができる。更に、インサート成形によって組み立て工数の低減、機械的強度、組み立て精度の向上が図られ、大量に安価に製造することも可能なコネクタプラグを得ることができるという効果がある。
本発明においては、レセプタクルコネクタのピン状芯線導体と着脱自在に嵌合するコネクタプラグのソケット状芯線導体が後端部に鍔部を備えた金属管からなり、この鍔部を備えた後端部が第2絶縁ハウジングとなる絶縁樹脂内に埋設されている。これにより、レセプタクルコネクタのピン状芯線導体と、コネクタプラグの金属管からなるソケット状芯線導体とが確実に嵌合し、尚且つ、このソケット状芯線導体の金属管の後端部に鍔部を備えるため、この鍔部が第2絶縁ハウジング内に埋設されるため、プラグ側のソケット状芯線導体が確実に第2絶縁ハウジングに保持されて一体となり、第2絶縁ハウジングとソケット状芯線導体との結合が緩んだり、芯線導体がぐらついて導通不良を起こすことがない。
本発明において第1基板に配設されるレセプタクルコネクタは、ピン状芯線導体と、そのピン状芯線導体の周囲を覆う筒状の第1筒状外側導体と、ピン状芯線導体と第1筒状外側導体とを絶縁・保持する第1樹脂ハウジングとを備えた極小レセプタクル状のコネクタであればよい。このようなレセプタクルコネクタは既に市販されており、この市販されているレセプタクル端子を用いてもよい。
本発明のコネクタプラグは、このレセプタクルコネクタに対してピン状芯線導体及び第1筒状外側導体の各々との導通を形成するために前記レセプタクルコネクタに着脱可能に接続される極小のプラグコネクタであればよく、前記ピン状芯線導体と嵌合するソケット状芯線導体と、第1筒状外側導体と内接又は外接状態で嵌合する第2筒状外側導体と、ソケット状芯線導体と第2筒状外側導体とを絶縁・保持する第2絶縁ハウジングとを備え、レセプタクルコネクタに対向して第2基板上に配設されるものであればよい。
本発明のソケット状芯線導体は、レセプタクルコネクタのピン状芯線導体と嵌合し、後端部に鍔部を備えた金属管からなるものであればよく、切削加工や鋳造や板金加工などの金属成形方法によっても作成できるが、好ましい態様としては絞り加工、より具体的には金属板にプレス絞り加工を施して製造されたものでは、均質なソケット状芯線導体を大量に、しかも、安価に製造することができる。
本発明のコネクタプラグは、同軸ケーブルの代わりに高周波信号を伝送するフレキシブルプリント基板間に配置することにより高周波信号を通す伝送路として使用することができる。この場合には本発明のコネクタプラグの芯線導体を各々の絶縁ハウジングの中心に配する等によってコネクタの特性インピーダンスを考慮し、芯線導体を中心導体に読み替えればよい。以下の説明は、芯線導体を中心導体とし、同軸ケーブルの代わりに高周波信号を伝送するフレキシブルプリント基板に配設されるコネクタプラグとする。
よって、本発明のコネクタプラグは、詳しくは、第1基板の信号回路に接続されたピン状中心導体と、この中心導体の周囲に絶縁状態で保持されて第1基板のグランド回路に接続された第1筒状外側導体とを有したレセプタクルコネクタに対応するコネクタプラグであり、第2基板の信号回路に接続されて前記ピン状中心導体と着脱自在に嵌合するソケット状中心導体と、第2基板のグランド回路に接続されて前記第1筒状外側導体と着脱自在に嵌合する第2筒状外側導体とを有する構造を備える。
好ましくは、レセプタクルコネクタにおいては、ピン状中心導体から第1基板の信号回路と接合する中心導体接合部が延出され、第1筒状外側導体の側壁の一部から第1基板のグランド回路に接合する外側導体接合部が延出される。同様に、コネクタプラグにおいては、ソケット状中心導体にはソケット状中心導体が鍔部の一部から第2基板の信号回路と接合する中心導体接合部が延出され、第2筒状外側導体の側壁の一部から第2基板のグランド回路に接合する外側導体接合部が延出される。尚、これら各々の接合部は金属板から打ち抜き成形する際に接合部となる部分も一緒に打ち抜いて形成される。
更に、コネクタプラグのソケット状中心導体には、好ましくはピン状中心導体に対向する先端部に金属管の軸線に平行に1つ以上のスリットを形成する。これにより、レセプタクル側のピン状中心導体と嵌合する際に、ピンの外径がソケット状中心導体の先端部の金属管の内径よりも若干大きく製造することにより、良好に嵌合する。尚、このスリットは金属板にプレス絞り加工を施して鍔部を備えた金属管を得る前の工程で形成することができる。尚、スリットの数は少なくとも1つ以上であり、ピン状のレセプタクル側芯線導体との接触圧力、接触抵抗、コジリ耐力等から最適なスリットの数を決定すればよい。
本発明のコネクタプラグのソケット状中心導体を保持する第2絶縁ハウジングとしては、ソケット状中心導体の後端部の鍔部を第2絶縁ハウジングとなる絶縁樹脂内に埋設させて、ソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとの2部品を一体にすることにより、コネクタプラグの組み立てが容易となる。好ましくは、第2絶縁ハウジングがインサート成形によって前記ソケット状中心導体と一体に成形される。これにより、鍔部が形成されたソケット状中心導体の後端部が、インサート成形によって第2絶縁ハウジングとなる絶縁樹脂内に埋設されてこれと一体に形成され、ソケット状中心導体が確実に第2絶縁ハウジングに保持されて一体となる。このため、高い品質の部品を大量に、しかも、安価に製造することができる。
本発明のプラグ側の第2筒状外側導体は、レセプタクル側の第1筒状外側導体と互いに嵌合する筒体構造を有するものであればよい。また、本発明のレセプタ側の第1筒状外側導体及びプラグ側の第2筒状外側導体の嵌合において外方に配置される導体には、嵌合の着脱を容易に行うために、好ましくは外側導体の先端部に筒の軸線に平行に1つ以上のスリットを形成する。尚、スリットの数は少なくとも1つ以上であり、内方の筒状外側導体との接触圧力、接触抵抗、コジリ耐力等から最適なスリットの数を決定すればよい。
また、本発明のプラグ側の第2筒状外側導体内に配置された第2絶縁ハウジング及びこれと一体化したソケット状中心導体が確実に固定されるように、第2絶縁ハウジングの先端側及び後端側の各々に第2筒状外側導体と掛合する掛合構造を備える。
例えば、第2筒状外側導体が第1筒状外側導体の外方に嵌合されるのであれば、第2筒状外側導体に形成されたスリットに付随して第2筒状外側導体の側壁の一部を内側に曲折した曲折片を第2絶縁ハウジングの先端面に掛合させる。これにより、第2絶縁ハウジングの先端方向の移動を阻止する。
更に、第2筒状外側導体の後端に1つ以上の突片を突設させこれを内側に曲折した曲折片を第2絶縁ハウジングの後端面に掛合させる。これにより、第2絶縁ハウジングの後端方向の移動を阻止する。尚、第2絶縁ハウジングの先端面及び/または後端面に各々の曲折片が嵌る溝を形成すれば、曲折片と溝とでハウジングの筒の軸方向の回動も阻止される。
また、第2絶縁ハウジングの一部分は、前記第2筒状外側導体に対して間隙を介して配されれば、切欠部分の配置、大きさ及び形状を変更することにより、高周波信号を伝送する伝送路としてのインピーダンス調整が容易となり、一度決定した絶縁ハウジングの形状は金型によってインサート成形を行うことにより、一旦決まれば安定的に量産できる。
本発明のコネクタプラグは、ソケット状中心導体となる金属管の鍔部付き後端部を金型内に配置する金型配置工程と、金型内に絶縁樹脂を射出することにより、ソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとを一体インサート成形する成形工程と、ソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとの一体成形体を筒状の第2筒状外側導体の内部に配置して取付ける取付工程とによって製造される。これにより、インサート成形によって大量に安価に製造することができる。
本発明のコネクタプラグの製造法においては、第2筒状外側導体と組み合わせる前に、ソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとを一体化する。具体的には、ソケット状中心導体の鍔部を備えた後端部を第2絶縁ハウジングと一体化する。このための好適な製造は、インサート成形である。即ち、ソケット状中心導体となる金属管の鍔部を備える後端部を金型内に配置し、この金型内に絶縁樹脂を射出することにより、ソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとを一体成形する。
この場合、金型の所定の箇所にソケット状中心導体を正確に配置させることが肝要となる。ソケット状中心導体は後端部に鍔部を備えた金属管からなるため、例えば、金型内に設けられた位置固定用の棒部材を金属管に差し込み、金属管の先端面を正確に支えることで棒部材における軸方向高さが決まるため、確実なインサート成形が可能となる。金型内に設けられる位置固定用の棒部材は種々の形態が考慮される。例えば、金属管を貫通して配される場合、金属管の先端部のみに配される場合、金属管の先端部と後端部とに配される場合がある。
棒部材は金属管を貫通して配される場合には、金属管の内管に連通して貫通孔が第2絶縁ハウジングに形成されるが、金型を開く際に棒部材が金属管から抜け難い等の問題が懸念される。また、金属管の先端部のみに配される場合には、絶縁樹脂を射出する際にソケット状中心導体が金型内で動く虞がある等の問題が懸念される。よって、2つの棒部材を金属管の先端部と後端部とに配し、2つの棒部材でソケット状中心導体を金型内で確実に挟持してインサート成形を行うものが好ましい。尚、前述の懸念される問題を解決すれば何れの棒部材であってもよいことは言うまでもない。
また、ソケット状中心導体には、好ましくは鍔部の一部から第2基板の信号回路と接合する中心導体接合部が延出されているため、この接合部を金型の外部に配置することにより、金型自体で接合部を回転しないように押さえることができ、金属管に差し込まれた棒部材に対する接合部の回転位置を正確に決めることができる。
更に、本発明の製造法においては、ソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとを予め一体化しているため、組み立て工数の低減、機械的強度、組み立て精度の向上が図られている。実質的な機械的な組み立ては、一体化されたソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとを第2筒状外側導体の筒内に配置して取付ける取付工程である。
この取付工程は、所定の形状に打ち抜いた第2筒状外側導体となる板材又はある程度第2筒状外側導体の形状に形成した第2筒状外側導体予備材に一体化されたソケット状中心導体と第2絶縁ハウジングとを第2筒状外側導体の筒内に配置して外方から内方に向けて圧力を掛けて第2筒状外側導体形状の突片を曲折片に変形させる。
図1は本発明のコネクタプラグとレセプタクルコネクタとの一実施例の断面構成を示す説明図である。図2は図1のコネクタプラグの構成を示す説明図である。図3は図2のコネクタプラグの一体化されたソケット状芯線導体と第2絶縁ハウジングとの構成を示す説明図である。図4は図2のコネクタプラグの第2筒状外側導体の構成を示す説明図である。
図1のa図及びb図に示す通り、本実施例のコネクタ10は、携帯通信機器等の内部に配される第1基板1に配設された2mm角程度の極小のレセプタクルコネクタ11と、これに着脱可能に嵌合する携帯通信機器等の内部に配される第2基板2に配設された2mm角程度の極小のコネクタプラグ21とからなる。
第1基板1上に配されるレセプタクル11はピン状のピン状中心導体(芯線導体)12と、その中心導体12の周囲を覆う第1筒状外側導体13と、ピン状中心導体12と第1筒状外側導体13とを絶縁・保持する第1絶縁ハウジング14とで構成される。第1絶縁ハウジング14から突出された第1筒状外側導体13の筒体の外側面の略中央部には周方向に溝15が形成されている。図示していないが、ピン状中心導体12は第1基板1の信号回路に接続され、第1筒状外側導体13は第1基板1のグランド回路にハンダ等で各々接続される。
図1及び図2に示す通り、第2基板2上に配されるプラグ21はピン状中心導体12と嵌合するソケット状中心導体(芯線導体)22と、第1筒状外側導体13に外接状態で嵌合する第2筒状外側導体23と、ソケット状中心導体22と第2筒状外側導体23とを絶縁・保持する第2絶縁ハウジング24との3部材で構成される。図示していないが、ソケット状中心導体22は第2基板2の信号回路に接続され、第2筒状外側導体23は第2基板2のグランド回路にハンダ等で各々接続される。
図2及び図3に示す通り、ソケット状中心導体22の先端部は、ピン状中心導体12のピンの外径とほぼ同一の内径を有する金属管からなり、その後端部は拡径して鍔部25を構成している。鍔部25の一部は延出されて第2筒状外側導体23の外方に中心導体接合部26が形成され、第2基板2の信号回路に接続される。ソケット状中心導体22の先端部には金属管の軸線に平行に相対向するように4本のスリット27が形成されている。
第2絶縁ハウジング24はソケット状中心導体22の後端部の鍔部25を絶縁体内に埋設させて、ソケット状中心導体22と第2絶縁ハウジング24との2部品をインサート成形によって一体としている。
第2絶縁ハウジング24の先端面側にはソケット状中心導体22を取り巻くように同心円溝28が形成されている。この溝28はコネクタ間のインピーダンス調整のために形成されたものであり、このようなインピーダンス調整のための間隙は同心円溝28に限らず、例えば、絶縁体の後縁周縁に均等間隔に形成されてもよい。また、第2絶縁ハウジング24の先端面側の周囲には中心導体接合部26の対向位置と、これらを結ぶ面に直交する位置の3箇所に掛止溝29が形成されている。
図2及び図4に示す通り、第2筒状外側導体23は筒状本体30の先端部の内周壁にレセプタクル11の溝15に係合する突部31が形成されている。また、筒状本体30の後面には、中心導体接合部26を第2筒状外側導体23の外へ導く開口部32が形成されており、この開口部32は中心導体接合部26に接触しないように中心導体接合部26よりも大きな形状に穿設されている。
また、筒状本体30には、この開口部32と筒状本体30の軸線とを結ぶ線分に対して直交した対向位置から両側方向に外側導体接合部33が延出されている。この外側導体接合部33は第2基板2のグランド回路に接続される。更に、筒状本体30の後端部には第2絶縁ハウジング24の後端面を掛止してハウジング24の後方への移動を阻止する4つの後端部曲折片34が均等間隔に配設されている。
また、第2筒状外側導体23の筒状本体30の先端から略中央位置まで筒体の軸線方向に平行な3本のスリット35が形成されている。3本のスリットは開口部32の対向位置と、これらを結ぶ面に直交する位置の3箇所に形成されており、スリット35の後端には前記掛止溝29に掛合する前端部曲折片36が形成されて、ハウジング24の前方への移動を阻止する。
本実施例のプラグ21の製造は、予めソケット状中心導体22と第2筒状外側導体23とを形成しておく。第2筒状外側導体23は金属管を所定の形状に打ち抜くと同時に外側導体接合部33を曲折して筒状本体30を形成する。尚、この時点では、前端部曲折片36となる突片36aのみを曲折しておき、後端部曲折片34となる突片34aは曲折しない(図4参照)。
ソケット状中心導体22は金属板にプレス絞り加工を施して鍔部を備えた金属管を得た後に所定の形状に打ち抜くと同時に延出された突片部を曲折して中心導体接合部26を形成しておく。尚、スリット27は打ち抜いて金属管を得る前に形成する。
次に、ソケット状中心導体22を用いてインサート成形により第2絶縁ハウジングを一体に形成する。具体的には、ソケット状中心導体22の金属管先端部に位置固定用の棒部材を差し込み、金属管の先端面を正確に支えるように金型内に配置することで棒部材における軸方向高さを決め、中心導体接合部26を金型の外に配置するようにして棒部材に対する回転方向を決める。金型内に絶縁樹脂を射出することにより、ソケット状中心導体22と第2絶縁ハウジング24とを一体にインサート成形する。
インサート成形で一体化されたソケット状中心導体22と第2絶縁ハウジング24との一体成形体を第2筒状外側導体23の筒状本体30の内部に配置した後プレスによって、後端部曲折片34となる突片34aを曲折して取付ける取付工程によってプラグ21が製造される。
本発明のコネクタプラグとレセプタクルコネクタとの一実施例の断面構成を示す説明図であり、a図は嵌合されていない状態、b図は嵌合された状態を示す。 図1のコネクタプラグの構成を示す説明図であり、a図は平面図、b図はA−A断面図、c図はB−B断面図、d図は背面図である。 図2のコネクタプラグの一体化されたソケット状芯線導体と第2絶縁ハウジングとの構成を示す説明図であり、a図は平面図、b図はC−C断面図、c図はD−D断面図、d図は背面図である。 図2のコネクタプラグの第2筒状外側導体の構成を示す説明図であり、a図は平面図、b図はE−E断面図、c図は右側面図、d図はF−F断面図である。
符号の説明
10…コネクタ、
11…レセプタクルコネクタ、
12…ピン状中心導体(芯線導体)、
13…第1筒状外側導体、
14…第1絶縁ハウジング、
15…溝、
21…プラグコネクタ、
22…ソケット状中心導体(芯線導体)、
23…第2筒状外側導体、
24…第2絶縁ハウジング、
25…鍔部、
26…中心導体接合部、
27…スリット、
28…同心円溝、
29…掛止溝、
30…筒状本体、
31…突部、
32…開口部、
33…外側導体接合部、
34…後端部曲折片、
34a…突片、
35…スリット、
36…前端部曲折片、
36a…突片、

Claims (3)

  1. 第1基板上に配設されたピン状芯線導体と、その芯線導体の周囲を覆う第1筒状外側導体と、ピン状芯線導体と第1筒状外側導体とを絶縁・保持する第1絶縁ハウジングとを備
    えたレセプタクルコネクタに対し、前記芯線導体及び外側導体の各々との導通を形成するために前記レセプタクルに着脱可能に接続される第2基板上に配設されるコネクタプラグであって、
    前記ピン状芯線導体と嵌合するソケット状芯線導体と、第1筒状外側導体と内接又は外接状態で嵌合する第2筒状外側導体と、ソケット状芯線導体と第2筒状外側導体とを絶縁・保持する第2絶縁ハウジングとを備え、
    前記ソケット状芯線導体が、後端部に鍔部を備えた金属管からなり、
    鍔部を備えた後端部が、前記第2絶縁ハウジングとなる絶縁樹脂内に埋設されていることを特徴とするコネクタプラグ。
  2. 前記ソケット状芯線導体が絞り加工によって後端部に鍔部を形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載のコネクタプラグ。
  3. 前記第2絶縁ハウジングがインサート成形によって前記ソケット状芯線導体と一体に成形されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のコネクタプラグ。
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