特許 7095754 多極コネクタセット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】多極コネクタセット

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/646 20110101AFI20220628BHJP

   H01R 12/71 20110101ALI20220628BHJP

   H05K 3/36 20060101ALI20220628BHJP

   H05K 1/11 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

H01R13/646

H01R12/71

H05K3/36 Z

H05K1/11 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020563125

(86)(22)【出願日】2019-12-18

(86)【国際出願番号】 JP2019049503

(87)【国際公開番号】W WO2020137719

(87)【国際公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-06-02

(31)【優先権主張番号】P 2018244488

(32)【優先日】2018-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 吉朗

(72)【発明者】

【氏名】田中 葵

【審査官】高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２６３１０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－３３９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－８７３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平１－１６５５７４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ １３／６４６

Ｈ０１Ｒ １２／７１

Ｈ０５Ｋ ３／３６

Ｈ０５Ｋ １／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１コネクタと、
前記第１コネクタに嵌合が可能な構造を含む、第２コネクタと、
前記第１コネクタが実装される第１基板と、
前記第２コネクタが実装される第２基板と、
前記第１基板上に形成された第１グランド導体パターンと、
前記第２基板上に形成された第２グランド導体パターンと、
を備え、
前記第１コネクタは、
第１絶縁性部材と、
前記第１絶縁性部材に保持され、第１方向に配列された、複数の第１内部端子と、
前記第１絶縁性部材に保持され、接地電位に接続される、第１外部端子と、を備え、
前記第２基板は、
前記第１コネクタと前記第２コネクタの嵌合時において、前記第１外部端子と対向する位置に前記第２グランド導体パターンが存在しない、第２導体パターン非形成領域を有し、
前記第１外部端子と前記第２グランド導体パターンとは、接触しておらず、離れている、
多極コネクタセット。

【請求項2】

前記第２コネクタは、第２外部端子を備え、
前記第１外部端子は、凸部を有し、
前記第２外部端子は、凹部を有し、
前記凸部は、前記凹部に嵌合され、
前記第２導体パターン非形成領域は、前記凸部に重畳する、
請求項１に記載の多極コネクタセット。

【請求項3】

前記第２コネクタは、第２外部端子を備え、
前記第１外部端子は、外壁によって形成された凹部を有し、
前記第２外部端子は、凸部を有し、
前記凸部は、前記凹部に嵌合され、
前記凸部と前記凹部との嵌合時において、前記第２導体パターン非形成領域は、前記外壁に重畳する、
請求項１に記載の多極コネクタセット。

【請求項4】

前記第２コネクタは、
第２絶縁性部材と、
前記第２絶縁性部材に保持された、複数の第２内部端子と、
前記第２絶縁性部材に保持され、接地電位に接続される第２外部端子と、を備え、
前記第１基板は、前記第１コネクタと前記第２コネクタの嵌合時において、前記第２外部端子と対向する位置に前記第１グランド導体パターンが存在しない第１導体パターン非形成領域を有する、
請求項２または３に記載の多極コネクタセット。

【請求項5】

前記第１導体パターン非形成領域は、平面視したとき、少なくとも１つの前記第１内部端子を囲むように形成される、
請求項４に記載の多極コネクタセット。

【請求項6】

第１コネクタと、
前記第１コネクタに嵌合する第２コネクタと、
前記第２コネクタが配置される基板と、
前記基板上に形成されたグランド導体パターンと、
を備え、
前記第１コネクタは、
第１絶縁性部材と、
前記第１絶縁性部材に保持され、第１方向に配列された、複数の第１内部端子と、
前記第１絶縁性部材に保持され、接地電位に接続される、第１外部端子と、を備え、
前記基板は、
前記第１コネクタと前記第２コネクタの嵌合時において、前記第１外部端子と対向する位置に前記グランド導体パターンが存在しない、導体パターン非形成領域を有する、
多極コネクタセット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のコネクタを嵌合して構成される多極コネクタセットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数のコネクタを互いに嵌合して構成される多極コネクタセットが考案されている。例えば、特許文献１に記載の多極コネクタセットは、第１のコネクタの端子と、第２のコネクタの端子とを互いに嵌合させることによって構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１１６９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のような多極コネクタセットを基板に実装する場合、第１コネクタおよび第２コネクタと、基板のグランドとの間で容量結合が発生する。このことによって、例えば、３０ＧＨｚ以上の高周波帯域において特性劣化が生じる虞がある。

【0005】

そこで、本発明の目的は、高周波帯域における特性劣化を抑制する多極コネクタセットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明にかかる多極コネクタセットの一態様は、第１コネクタと、第１コネクタに嵌合が可能な構造を含む第２コネクタと、第１コネクタが実装される第１基板と、第２コネクタが実装される第２基板と、第１基板上に形成された第１グランド導体パターンと、第２基板上に形成された第２グランド導体パターンと、を備える。第１コネクタは、第１絶縁性部材と第１絶縁性部材に保持され、第１方向に配列された複数の第１内部端子と、第１絶縁性部材に保持され、接地電位に接続される第１外部端子と、を備える。第２基板は、第１コネクタと第２コネクタの嵌合時において、第１外部端子と対向する位置に第２グランド導体パターンが存在しない第２導体パターン非形成領域を有する。

【0007】

この構成では、第２基板の第１外部端子と対向する位置に、グランド導体が形成されない。すなわち、第１外部端子と第２グランド導体パターン（グランド）との間で容量結合が発生しないため、特性劣化を抑制できる。

【0008】

この発明にかかる多極コネクタセットの一態様は、第１コネクタと、第１コネクタに嵌合する第２コネクタと、第２コネクタが配置される基板と、基板上に形成されたグランド導体パターンと、を備える。第１コネクタは、第１絶縁性部材と、第１絶縁性部材に保持され、第１方向に配列された複数の第１内部端子と、第１絶縁性部材に保持され、接地電位に接続される第１外部端子と、を備える。基板は、第１コネクタと第２コネクタの嵌合時において、第１外部端子と対向する位置にグランド導体パターンが存在しない、導体パターン非形成領域を有する。

【0009】

この構成では、基板上の第１外部端子と対向する位置に、グランドが形成されない。すなわち、第１外部端子とグランド導体パターン（グランド）との間で容量結合が発生しないため、特性劣化を抑制できる。例えば、第１コネクタが伝送線路に直接的に接続される構造であってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、高周波帯域における特性劣化を抑制する多極コネクタセットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（Ａ）は第１の実施形態に係る第１コネクタ１０の平面図であり、図１（Ｂ）は第１の実施形態に係る第２コネクタ２０の平面図である。

【図2】図２（Ａ）は第１の実施形態に係る第１グランド導体パターン１１５の平面図であり、図２（Ｂ）は第１の実施形態に係る第２グランド導体パターン２１５の平面図である。

【図3】図３は第１の実施形態に係る第１コネクタ１０の外観斜視図である。

【図4】図４は第１の実施形態に係る第２コネクタ２０の外観斜視図である。

【図5】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第１の実施形態に係る多極コネクタセット１の平面図である。

【図6】図６（Ａ）－図６（Ｃ）は、第１の実施形態に係る多極コネクタセット１の特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る多極コネクタセットについて、図を参照して説明する。図１（Ａ）は第１の実施形態に係る第１コネクタ１０の平面図であり、図１（Ｂ）は第１の実施形態に係る第２コネクタ２０の平面図である。図２（Ａ）は第１の実施形態に係る第１グランド導体パターン１１５の平面図であり、図２（Ｂ）は第１の実施形態に係る第２グランド導体パターン２１５の平面図である。図３は第１の実施形態に係る第１コネクタ１０の外観斜視図である。図４は第１の実施形態に係る第２コネクタ２０の外観斜視図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第１の実施形態に係る多極コネクタセット１の平面図である。図６（Ａ）－図６（Ｃ）は、第１の実施形態に係る多極コネクタセット１の特性を示すグラフである。なお、以下の実施形態における各図において、縦横の寸法関係は適宜強調して記載しており、実寸での縦横の寸法関係と一致しているとは限らない。図を見やすくするため、一部の符号を省略して記載する。

【0013】

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３、図４に示すように、多極コネクタセット１は、第１コネクタ１０、第２コネクタ２０、第１基板１１０、第２基板２１０を備える。多極コネクタセット１は、第１コネクタ１０と第２コネクタ２０と嵌合することによって構成されている。なお、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３、図４においては、図を分かりやすくするために、グランド導体パターンが形成されていない領域にハッチングを行っている。

【0014】

まず、図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３を用いて、第１コネクタ１０の構成について説明する。

【0015】

第１コネクタ１０は、第１外部端子１２０、複数の第１内部端子１２１、第１絶縁性部材１２２を備える。第１コネクタ１０を平面視した場合の長手方向に沿った方向を第１方向とする。第１絶縁性部材１２２は、平面視において略矩形である。なお、平面視とは、相手方コネクタが嵌合する方向から視た場合を指す。

【0016】

第１絶縁性部材１２２は、複数の溝を有しており、第１内部端子１２１は、該溝に嵌合されて保持されている。より具体的には、第１内部端子１２１は、第１方向に沿って規則的に配列されている。言い換えれば、第１内部端子１２１は、第１絶縁性部材１２２に形成された溝に合わせて配列されている。第１内部端子１２１はそれぞれ、信号電位又は接地電位に接続される導体である。

【0017】

第１外部端子１２０、第１内部端子１２１は、例えば、リン青銅を用いて形成されている。このことによって、所定の硬さを有しながら、弾性変形が可能となる。第１絶縁性部材１２２は、絶縁性を有する部材であり、例えば樹脂を用いて形成されている。

【0018】

第１外部端子１２０は、第１絶縁性部材１２２を平面視した際の第１方向における両端に形成されている。第１外部端子１２０は、凹部を有する形状である。この凹部は、第１外部端子１２０が有する外壁によって形成されている。より具体的には、外壁の形状は、平面視において略Ｕ字型をそれぞれ±９０°回転させた形状である。第１外部端子１２０は、このＵ字型の開口がある部分が対向するように形成されている。

【0019】

次に、第１基板１１０の構造について説明する。第１基板１１０は、第１グランド導体パターン１１５を有する。第１基板１１０の一方主面には、第１コネクタ１０が実装されている。

【0020】

第１グランド導体パターン１１５は、第１スリット１５１、第２スリット１５２、第３スリット１５３を備える。

【0021】

第１スリット１５１は、第１グランド導体パターン１１５が矩形状に形成されていない領域である。第２スリット１５２は、第１グランド導体パターン１１５が櫛歯状に形成されていない領域である。第３スリット１５３は、第１グランド導体パターン１１５が略四角環状に形成されていない領域である。第１グランド導体パターン１１５は、ビア等（図示を省略）によって、第１基板１１０の他の層のグランド導体パターン等に接続されている。

【0022】

より具体的な第１グランド導体パターン１１５の形状について説明する。

【0023】

第１スリット１５１は、上述の第１外部端子１２０が形成する凹部に形成されている。すなわち、第１スリット１５１は、第１外部端子１２０を形成する外壁に囲まれる形状である。言い換えれば、第１外部端子１２０によって形成される凹部には、第１グランド導体パターン１１５が形成されてない（存在しない）。なお、第１スリット１５１は、本発明の「第１導体パターン非形成領域」に対応する。

【0024】

第２スリット１５２は、第１コネクタ１０を平面視して、上述の隣り合う第１内部端子１２１の間に形成されている。言い換えれば、隣り合う第１内部端子１２１の間には、第１グランド導体パターン１１５が形成されていない。

【0025】

第３スリット１５３は、第１コネクタ１０を平面視したとき、特定の第１内部端子１２１を囲むように形成されており、特定の第１内部端子１２１を第１基板１１０の内層に形成された導体パターン（図示を省略）へ接続されている。

【0026】

次に、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図４を用いて、第２コネクタ２０の構成について説明する。

【0027】

第２コネクタ２０は、複数の第２外部端子２２０、複数の第２内部端子２２１、第２絶縁性部材２２２を備える。第２絶縁性部材２２２は、平面視において略矩形である。

【0028】

第２絶縁性部材２２２は、第２内部端子２２１をインサートモールドして形成されている。より具体的には、第２内部端子２２１は、第１方向に沿って規則的に配列されている。また、第２内部端子２２１はそれぞれ、信号電位又は接地電位に接続される導体である。

【0029】

第２外部端子２２０、第２内部端子２２１は、例えば、リン青銅を用いて形成されている。このことによって、所定の硬さを有しながら、弾性変形が可能となる。また、第２絶縁性部材２２２は、絶縁性を有する部材であり、例えば樹脂を用いて形成されている。

【0030】

第２外部端子２２０は、第２絶縁性部材２２２を平面視した際の第１方向における両端に形成されている。第２外部端子２２０は、凸部を有する形状である。この凸部は、略直方体形状である。

【0031】

次に、第２基板２１０の構造について説明する。第２基板２１０は、第２グランド導体パターン２１５を有する。第２基板２１０の一方主面には、第２コネクタ２０が実装されている。

【0032】

第２グランド導体パターン２１５は、第４スリット２５１、第５スリット２５２、第６スリット２５３を備える。

【0033】

第４スリット２５１は、平面視において略Ｕ字型をそれぞれ±９０°回転させた形状であり、このＵ字型の開口がある部分が対向するように、第２グランド導体が形成されていない（存在しない）領域である。第５スリット２５２は、第２グランド導体パターン２１５が櫛歯状に形成されていない領域である。第６スリット２５３は、第２グランド導体パターン２１５が略四角環状に形成されていない領域である。第２グランド導体パターン２１５は、ビア等（図示を省略）によって、第２基板２１０の他の層のグランド導体パターン等に接続されている。なお、第４スリット２５１は、本発明の「第２導体パターン非形成領域」に対応する。

【0034】

より具体的な第２グランド導体パターン２１５の形状について説明する。第４スリット２５１は、上述の第２外部端子２２０を囲うように形成されている。言い換えれば、第４スリット２５１は、第２外部端子２２０を囲うように、第２グランド導体パターン２１５が形成されてない。

【0035】

第５スリット２５２は、平面視において、上述の隣り合う第２内部端子２２１の間に形成されている。言い換えれば、隣り合う第２内部端子２２１の間には、第２グランド導体パターン２１５が形成されていない。

【0036】

第６スリット２５３は、特定の第２内部端子２２１を囲むように形成されており、特定の第２内部端子２２１を外部端子（図示を省略）へ接続するための引き出し導体が形成されている。

【0037】

上述の第１コネクタ１０、第２コネクタ２０、第１基板１１０、第２基板２１０を用いて、多極コネクタセット１の構成について説明する。多極コネクタセット１は、第１コネクタ１０と、第２コネクタ２０とを嵌合するように配置されている。第２コネクタ２０の第２外部端子２２０は、第１コネクタ１０の第１外部端子１２０（第１外部端子１２０の外壁）に嵌合するように配置される。また、第１コネクタ１０の第１内部端子１２１は、第２コネクタ２０の第２内部端子２２１に接するように配置される。このことによって、第１コネクタ１０と第２コネクタ２０とは嵌合する。

【0038】

上述したとおり、第１外部端子１２０、第２外部端子２２０は、リン青銅等の金属である。このことより、第１外部端子１２０と第２外部端子２２０とが嵌合する際の誘い込みが容易になる。また、第１外部端子１２０、第２外部端子２２０は、外部からの応力等による、第１絶縁性部材１２２、第２絶縁性部材２２２の破損を保護できる。さらには、第１内部端子１２１、第２内部端子２２１から外部への不要な輻射をシールドする効果を有する。また、外部からのノイズが、第１内部端子１２１、第２内部端子２２１に伝搬することを抑制できる。

【0039】

より具体的な第１コネクタ１０と第２コネクタ２０とが嵌合した状態を図５（Ａ）、図５（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ａ）は、第２基板２１０を省略しており、図５（Ｂ）は、第１基板１１０を省略している。

【0040】

図５（Ａ）は、多極コネクタセット１を第２コネクタ２０（第２基板２１０）側から視た図である。第１コネクタ１０と第２コネクタ２０とを嵌合させることによって、第１外部端子１２０は、平面視において第４スリット２５１に重畳する。このとき、第１外部端子１２０に対向する位置には、第２グランド導体パターン２１５が形成されていない。

【0041】

図５（Ｂ）は、多極コネクタセット１を第１コネクタ１０（第１基板１１０）側から視た図である。第１コネクタ１０と第２コネクタ２０とを嵌合させることによって、第２外部端子２２０は、平面視において第１スリット１５１に重畳する。このとき、第２外部端子２２０に対向する位置には、第１グランド導体パターン１１５が形成されていない。

【0042】

上述のとおり、第１外部端子１２０、第１内部端子１２１、第２外部端子２２０、第２内部端子２２１は、リン青銅を用いて形成されている。すなわち、これらの端子と第１グランド導体パターン１１５および第２グランド導体パターン２１５が近接する際には、容量結合が発生する。

【0043】

しかしながら、第１外部端子１２０に対向する位置に第４スリット２５１を設けているため、容量結合の発生を緩和することができる。

【0044】

同様に、第２外部端子２２０に対向する位置に第１スリット１５１を設けているため、容量結合の発生を緩和することができる。

【0045】

上述の構成から分かるように、第１スリット１５１の形状は、第２外部端子２２０を平面視した形状と、略同じ形状であることが好ましい。同様に、第４スリット２５１の形状は、第１外部端子１２０を平面視した形状と、略同じ形状であることが好ましい。

【0046】

図６（Ａ）－図６（Ｃ）を用いて、上述の構成を適用した多極コネクタセット１と従来のコネクタセットの電気特性について、グラフを用いて説明する。従来の多極コネクタセットは、第１スリット１５１、第４スリット２５１が形成されていないものである。

【0047】

図６（Ａ）は、従来の多極コネクタセットと、本発明の多極コネクタセット１のリターンロス（反射特性）を示すグラフである。従来の多極コネクタセットを破線で示し、本発明の多極コネクタセット１を実線で示す。

【0048】

図６（Ａ）に示すように、従来の多極コネクタセットは、周波数が約３３ＧＨｚ付近でリターンロスが急激に悪化する。一方、本発明の多極コネクタセット１は、周波数が約４３ＧＨｚ付近までリターンロスの急激な悪化が生じない。すなわち、本発明の多極コネクタセット１の特性の悪化は、周波数が約４３ＧＨｚ付近まで起こらない。したがって、従来の多極コネクタセットよりも高い周波数で利用可能である。

【0049】

図６（Ｂ）は、従来の多極コネクタセットと、本発明の多極コネクタセット１の電圧定在波比（反射特性）を示すグラフである。従来の多極コネクタセットを破線で示し、本発明の多極コネクタセット１を実線で示す。

【0050】

図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）と同様に従来の多極コネクタセットは、周波数が約３３ＧＨｚ付近で電圧定在波比が急激に悪化する。一方、本発明の多極コネクタセット１は、周波数が約４３ＧＨｚ付近まで電圧定在波比の悪化は生じない。すなわち、本発明の多極コネクタセット１の特性の悪化は、周波数が約４３ＧＨｚ付近まで起こらない。したがって、従来の多極コネクタセットよりも高い周波数で利用可能である。

【0051】

図６（Ｃ）は、従来の多極コネクタセットと、本発明の多極コネクタセット１の挿入損失（通過特性）を示すグラフである。従来の多極コネクタセットを破線で示し、本発明の多極コネクタセット１を実線で示す。

【0052】

図６（Ｃ）に示すように、図６（Ａ）、図６（Ｂ）と同様に従来の多極コネクタセットは、周波数が約３３ＧＨｚ付近で挿入損失が急激に悪化する。一方、本発明の多極コネクタセット１は、周波数が約４３ＧＨｚ付近まで挿入損失の悪化は生じない。すなわち、本発明の多極コネクタセット１の特性の悪化は、周波数が約４３ＧＨｚ付近まで起こらない。したがって、従来の多極コネクタセットよりも高い周波数で利用可能である。

【0053】

上述の多極コネクタセット１を用いることで、コネクタおよび端子と、グランドとの間に発生する容量結合を抑制することができる。よって、周波数が３０ＧＨｚ以上の高周波帯域における特性劣化を抑制し、所望の周波数帯域外に特性劣化をシフトさせることができる。

【0054】

なお、上述の構成では、第１グランド導体パターン（第１基板）、第２グランド導体パターン（第２基板）に導体が形成されていない領域を形成する例について示した。しかしながら、どちらか一方を形成することでも効果が得られる。ただし、第１グランド導体パターン（第１基板）、第２グランド導体パターン（第２基板）の両方に導体が形成されていない領域を形成してもよい。第１基板、第２基板には、リジッド基板に限らず、フレキシブル基板など、コネクタを実装可能な基部を構成することができる部材を用いることができる。

【符号の説明】

【0055】

１…多極コネクタセット
１０…第１コネクタ
２０…第２コネクタ
１１０…第１基板
１１５…第１グランド導体パターン
１２０…第１外部端子
１２１…第１内部端子
１２２…第１絶縁性部材
１５１…第１スリット
１５２…第２スリット
１５３…第３スリット
２１０…第２基板
２１５…第２グランド導体パターン
２２０…第２外部端子
２２１…第２内部端子
２２２…第２絶縁性部材
２５１…第４スリット
２５２…第５スリット
２５３…第６スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】