特許 7547190 コネクタ

(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】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】コネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/658 20110101AFI20240902BHJP

   H01R 12/71 20110101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H01R13/658

H01R12/71

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020213091

(22)【出願日】2020-12-23

(65)【公開番号】P2022099373

(43)【公開日】2022-07-05

【審査請求日】2023-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000227995

【氏名又は名称】タイコエレクトロニクスジャパン合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(72)【発明者】

【氏名】水上 和宏

(72)【発明者】

【氏名】熊本 忠史

【審査官】山下 寿信

(56)【参考文献】

【文献】実開平０７－０１１０１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１４９２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０５９５８１（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７８１０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０１８５８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ １３／６５８

Ｈ０１Ｒ １２／７１

Ｈ０１Ｒ ２４／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の導電体からなり、基部と、該基部から相手コネクタと嵌合する前方に延び相手コンタクトとの接触を担う接点部と、該基部から回路基板が配置される下方に延び該回路基板に接続される基板接続部とを有するコンタクト、
第１の誘電体からなり、前記接点部を前方に露出させた状態に前記基部を支持するフロントハウジング、
第２の誘電体からなり、前記基板接続部を下方に露出させた状態に前記基部を該フロントハウジングとの間に挟んで該基部を支持するバックハウジング、
第２の導電体からなり、前記接点部から離れて該接点部を取り巻く筒部と、該筒部の後部に繋がって下方に広がり前記回路基板に接続される接地部とを有するフロントシェル、
および
第３の導電体からなり、前記フロントシェルの後端部上部に下方から接する接触部と、前記接地部に係止する係止部と、該係止部における前記接地部の係止により弾性変形するばね部とを有するカバーシェルを備え、
該ばね部の弾性変形により、前記係止部において前記接地部に第１方向と前記第１方向に直交する第２方向のそれぞれに反力ＲＦ１と反力ＲＦ２が生じ、
前記反力ＲＦ１により前記バックハウジングを前方に押した状態に該バックハウジングに前記カバーシェルが接するとともに、
前記反力ＲＦ２により前記接触部で前記フロントシェルの後端部上部を上方に押した状態に該フロントシェルに前記カバーシェルが接触することを特徴とするコネクタ。

【請求項2】

前記フロントシェルが、該フロントシェルの後端部上部に後方に突き出た舌部を有し、
前記接触部が、前記舌部を受け入れる凹部を有し、
前記カバーシェルが、前記ばね部の弾性変形により、前記凹部に受け入れた前記舌部を上方に押すことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。

【請求項3】

前記接地部が、横方向に延びた延在部を有し、
前記係止部が、前記延在部に係止することにより前記ばね部を弾性変形させることを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ。

【請求項4】

前記係止部が、上方に向って窪んだ窪みを有し、該窪みで前記延在部に係止することを特徴とする請求項３に記載のコネクタ。

【請求項5】

前記ばね部が、前記係止部よりも前方に突き出た形状を有することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高周波信号の伝送に適したコネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

高周波信号は外部からの電磁ノイズの影響を受けやすく、この電磁ノイズの影響を軽減するため、シールドで覆った構造のコネクタが採用される。すなわち、高周波信号の直接の伝送を担うコンタクトをハウジングで支持し、コンタクトおよびハウジングをシールドで取り巻いた構造のコネクタが採用される。

【0003】

例えば、特許文献１には、コンタクトがインシュレータと呼ばれるハウジングで支持され、その周囲が外周シェルおよびバックシェルと呼ばれるシールドで取り囲まれた構造のコネクタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－０１８５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、コネクタを構成する部品の各々には公差、すなわち寸法誤差が存在する。このため、この寸法誤差に起因して、部品を組み立てて完成させたコネクタの伝送特性がコネクタごとにばらつくおそれがある。このばらつきが大きいと、そのばらつきが大きい分だけ伝送特性の低いコネクタとして取り扱う必要があり、高性能な伝送特性を持つコネクタを構成するための妨げとなる。寸法誤差を抑えるには部品の各々を高精度に製造する必要があるが、これを追及すると高価な部品となり限界がある。

【0006】

本発明は、組立てにより部品の寸法誤差の影響を抑えたコネクタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成する本発明のコネクタは、
第１の導電体からなり、基部と、基部から相手コネクタと嵌合する前方に延び相手コンタクトとの接触を担う接点部と、基部から回路基板が配置される下方に延び回路基板に接続される基板接続部とを有するコンタクト、
第１の誘電体からなり、上記接点部を前方に露出させた状態に基部を支持するフロントハウジング、
第２の誘電体からなり、基板接続部を下方に露出させた状態に基部をフロントハウジングとの間に挟んで支持するバックハウジング、
第２の導電体からなり、接点部から離れて接点部を取り巻く筒部と、筒部の後部に繋がって下方に広がり回路基板に接続される接地部とを有するフロントシェル、および
第３の導電体からなり、フロントシェルの後端部上部に下方から接する接触部と、上記接地部に係止する係止部と、係止部の係止により弾性変形するばね部とを有し、ばね部の弾性変形により、バックハウジングを前方に押した状態にバックハウジングに接するとともに接触部でフロントシェルの後端上部を上方に押した状態にフロントシェルに接触するカバーシェルを備えたことを特徴とする。

【0008】

本発明のコネクタは、カバーシェルに接触部と係止部とばね部を備え、係止部をフロントシェルの接地部に係止させてばね部を弾性変形させる構造を有する。そして、本発明のコネクタでは、そのばね部の弾性変形により、１つには、接触部でフロントシェルの後端上部を上方に押した状態にフロントシェルに接触する。これにより、フロントシェルには、接触部と係止部との双方で確実に接触して、良好なシールド性能が確保される。また、もう１つには、このカバーシェルは、ばね部の弾性変形により、バックハウジングを前方に押した状態にバックハウジングに接する。これにより、フロントハウジングやバックハウジングの寸法誤差によらず、バックハウジングとカバーシェルとの間に隙間が生じることが防止され、寸法誤差の影響が抑えられた高性能の伝送特性を有するコネクタが実現する。

【0009】

ここで、本発明のコネクタにおいて、フロントシェルが、フロントシェルの後端部上部に後方に突き出た舌部を有し、
上記接触部が、舌部を受け入れる凹部を有し、
カバーシェルが、ばね部の弾性変形により、上記凹部に受け入れた舌部を上方に押す構造とすることが好ましい。

【0010】

この構造を採用すると、ばね部の弾性変形により、カバーシェルとフロントシェルが確実に接触する。

【0011】

また本発明のコネクタにおいて、上記接地部が、横方向に延びた延在部を有し、係止部が、延在部に係止することによりばね部を弾性変形させることが好ましい。

【0012】

接地部に横方向に延びた延在部を設け、この延在部に係止部を係止させることにより、確実な係止が可能である。

【0013】

また、この延在部を設けた構造において、係止部が上方に向って窪んだ窪みを有し、その窪みで延在部に係止することが好ましい。

【0014】

窪んだ形状の係止部とすることによって、さらに確実な係止が可能である。

【0015】

また、本発明のコネクタにおいて、ばね部が、係止部よりも前方に突き出た形状を有することが好ましい。

【0016】

係止部よりも前方に突き出た位置にばね部を設けることで、カバーシェルに、バックハウジングを前方に押した状態にバックハウジングに接するとともに接触部でフロントシェルの後端上部を上方に押した状態にフロントシェルに接触する、という作用を付与することができる。

【0017】

ここで、係止部よりも前方に突き出た位置にばね部を設けるにあたっては、ばね部が孔を有し、係止部の係止によりその孔の変形を伴う弾性変形を生じることが好ましい。

【0018】

ばね部に孔を形成することで、ばね力が調整され、確実に上記の作用を成すばね部が形成される。

【発明の効果】

【0019】

以上の本発明によれば、組立てにより部品の公差の影響が抑えられたコネクタが実現する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態としてのコネクタの斜視図である。

【図2】図１に斜視図を示したコネクタの６面図である。

【図3】図１、図２に示したコネクタの分解斜視図である。

【図4】このコネクタの、カバーシェルを組み立てる前の状態を示した側面図（Ａ）、カバーシェルを組み立てることにより完成した状態を示した側面図（Ｂ）、および組み立てた状態において一部を断面して示した側面図（Ｃ）である。

【図5】比較例としてのコネクタの分解斜視図である。

【図6】比較例のコネクタの側面図である。

【図7】比較例における電圧定在波比を示した図である。

【図8】比較例におけるインピーダンスを示した図である。

【図9】比較例のコネクタの、一部を断面して示した側面図である。

【図10】「実施例」と「比較例」の挿入損失を示した図である。

【図11】「実施例」と「比較例」の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示した図である。

【図12】「実施例」と「比較例」のインピーダンス（ｏｈｍ）を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態について説明する。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態としてのコネクタの斜視図である。ここで、図１（Ａ）と図１（Ｂ）は、互いに異なる方向から見たときの斜視図である。

【0023】

また、図２は、図１に斜視図を示したコネクタの６面図である。ここで、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｅ）は、それぞれ、平面図、正面図、側面図、背面図、および底面図である。

【0024】

さらに、図３は、図１、図２に示したコネクタの分解斜視図である。

【0025】

このコネクタ１００は、図３に示すように、フロントシェル１０、フロントハウジング２０、コンタクト３０、バックハウジング４０、およびカバーシェル５０で構成されている。

【0026】

コンタクト３０は、導電体、例えば銅合金を材料とした部品である。このコンタクト３０を構成している導電体は、本発明にいう第１の導電体の一例に相当する。このコンタクト３０は、基部３１と、接点部３２と、基板接続部３３とを有する。

【0027】

接点部３２は、基部３１から、相手コネクタ（不図示）と嵌合する前方に延び、相手コネクタに備えられている相手コンタクト（不図示）との電気的な接触を担っている。本実施形態のコンタクト３０の接点部３２は、棒状に水平に延びた雄型の接点部である。

【0028】

また、基板接続部３３は、基部３１から、回路基板（不図示）が配置される下方に延び回路基板への接続を担っている。ここで、本実施形態のコンタクト３０の基板接続部３３は、回路基板の表面にはんだ付けされる表面実装タイプとなっている。すなわち、この基板接続部３３は、下方に延びた後、後方に折れ曲がって水平に延びている。この水平に延びている部分が回路基板の表面に置かれてはんだ付けされる。

【0029】

また、フロントハウジング２０は、本発明にいう第１の誘電体の一例である樹脂からなる。本実施形態のフロントハウジング２０には前後に貫通した孔２１が形成されている。フロントハウジング２０は、孔２１にコンタクト３０の接点部３２が挿し込まれてその接点部３２を前方に露出させた状態に、基部３１を支持している。

【0030】

また、バックハウジング４０は、本発明にいう第２の誘電体の一例である樹脂からなる。このバックハウジング４０は、基板接続部３３を下方に露出させた状態に、基部３１を、フロントハウジング２０との間に挟んで支持している。

【0031】

さらに、フロントシェル１０は、銅合金等の導電体の板材からなり、打抜きおよび曲げ加工により形成されている。このフロントシェル１０を構成している銅合金等の導電体は、本発明にいう第２の導電体の一例に相当する。このフロントシェル１０は、筒部１１と接地部１２とを有する。

【0032】

筒部１１は、前後に延びる向きの略円筒形を有する。この筒部１１には、コンタクト３０の接点部３２が挿し込まれ、筒部１１は、挿し込まれた接点部３２を、その接点部３２から離れて取り巻いている。

【0033】

また、接地部１２は、筒部１１の後部に繋がって下方に広がっている。この接地部１２は、回路基板への接続を担っている。この接地部１２も、コンタクトの基板接続部３３と同様、途中で後方に折れ曲がって水平に延びている。この水平に延びている部分が回路基板の表面に置かれてはんだ付けされる。本実施形態の接地部１２は、左右２か所ではんだ付けされる形状となっている。

【0034】

カバーシェル５０もフロントシェル１０と同様、銅合金等の導電体の板材からなり、打抜きおよび曲げ加工により、バックハウジング４０を覆う形状に形成されている。このカバーシェル５０を構成している銅合金等の導電体は、本発明にいう第３の導電体の一例に相当する。このカバーシェル５０には、接触部５１と、係止部５２と、ばね部５３とが形成されている。

【0035】

接触部５１は、フロントシェル１０の後端部上部に下方から接する。ここで、フロントシェル１０の後端部上部には、後方に突き出た舌部１３が設けられている。一方、接触部５１には、舌部１３を受け入れる凹部５１１が設けられている。このカバーシェル５０は、ばね部５３の後述する弾性変形の作用により、凹部５１１に受け入れた舌部１３を上方に押して、フロントシェル１０とカバーシェル５０との確実な接触を保証している。

【0036】

また、係止部５２は、フロントシェル１１の接地部１２に係止する。具体的には、接地部１２には、横方向に延びた延在部１２１が設けられている。また、係止部５２は上方に向って窪んだ窪み５２１（図３、図４（Ａ）参照）を有する。この係止部５２の窪み５２１が延在部１２１に跨るようにして延在部１２１に係止する。接地部１２には左右の各々に延びた一対の延在部１２１が設けられている。これに対応して、左右一対の係止部５２が形成され、カバーシェル５０は、フロントシェル１０に、左右２か所の係止部５２で係止する。これらの係止部５２は、延在部１２１への係止により、フロントシェル１０に確実に接触する。すなわち、カバーシェル５０は、上方に形成されている接触部５１と、下方の左右一対の係止部５２との合計３か所でフロントシェル１０に接触し、フロントシェル１０と同一の電位に保たれてシールドの役割を成している。

【0037】

このコネクタ１００が組み立てられてカバーシェル５０が延在部１２１に係止すると、ばね部５３が弾性変形する。このばね部５３が弾性変形すると、１つには、上記の通り、凹部５１１に受け入れた舌部１３を上方に押して、フロントシェル１０とカバーシェル５０との確実な接触を保証する。また、もう１つには、ばね部５３が弾性変形すると、カバーシェル５０がバックハウジング４０を前方に押した状態にバックハウジング４０に接する。これにより、バックハウジング４０やカバーシェル５０などの部品に寸法誤差があっても、バックハウジング４０とカバーシェル５０との間に隙間が形成されることが防止され、コネクタ１００ごとの伝送特性のばらつきが抑えられる。詳細は後述する。

【0038】

また、ばね部５３は、係止部５２よりも前方に突き出た形状を有する。このばね部５３も左右一対形成されている。本実施形態では、ばね部５３に孔５３１が形成されている。そして、係止部５２が延在部１２１に係止すると、ばね部５３は、孔５３１の変形を伴いながら弾性変形する。

【0039】

図４は、このコネクタの、カバーシェルを組み立てる前の状態を示した側面図（Ａ）、カバーシェルを組み立てることにより完成した状態を示した側面図（Ｂ）、および組み立てた状態において一部を断面して示した側面図（Ｃ）である。図４（Ｂ）は、図２（Ｃ）と同一の図に、カバーシェル５０が延在部１２１に及ぼす力をベクトル表示した図である。

【0040】

このコネクタ１００を組み立てるにあたっては、図４（Ａ）に示すように、カバーシェル５０が最終の組み立て部品となる。このカバーシェル５０の組立にあたっては、フロントシェル１０の舌部１３を接触部５１の凹部５１１に受け入れて、係止部５３を延在部１２１に係止させる。すると、延在部１２１がばね部５３を押し上げるのでばね部５３が上向きに弾性変形し、カバーシェル５０の係止部５２からフロントシェル１０の延在部２１２に、図４（Ｂ）に示すベクトルＸの向きの力が与えられる。このベクトルＸは、水平成分Ｙと垂直成分Ｚとに分解される。
垂直成分Ｚにより延在部２１２には垂直成分Ｚと逆向きの反力ＲＺが生ずる。この反力ＲＺがカバーシェル５０を押し上げることにより、フロントシェル１０の舌部１３が接触部５１により押し上げられてその舌部１３と接触部５１との電気的な接触を確実にするとともに、係止部５２の、延在部１２１への係止を確実にして、係止部５２と延在部１２１との電気的な接続も確実にしている。また、水平成分Ｙにより延在部２１２には水平成分Ｙと逆向きの反力ＲＹが生ずる。この反力ＲＹによりバックハウジング４０が後方からカバーシェル５０に押され、部品に寸法誤差があっても、図４（Ｃ）に矢印Ｐで示した通り、バックハウジング４０とカバーシェル５０との間に隙間が生じることが防止される。

【0041】

図５は、比較例としてのコネクタの分解斜視図である。

【0042】

この図５に示す比較例のコネクタ２００は、フロントシェル１０、フロントハウジング２０、コンタクト３０、バックハウジング４０、およびカバーシェル６０で構成されている。これらの部品のうち、カバーシェル６０を除く他の部品は、図３に示した本実施形態のコネクタ１００の対応する部品と同一である。一方、カバーシェル６０は、図３に示したカバーシェル５０と比べると、ばね部５３が欠落している点が異なっている。また、この比較例のカバーシェル６０の場合、左右の壁に切起し片６１を形成しバックハウジング４０を左右から弾性的に挟む構造としている。

【0043】

以下では、本実施形態のコネクタ１００と図５に示した比較例としてのコネクタ２００について、部品の寸法誤差に起因する伝送特性の変動について考察する。

【0044】

図６は、比較例のコネクタの側面図である。ここで、図６（Ａ）はカバーシェル６０がフロントシェル１０の舌部１３と延在部１２１との双方に接触した状態にあるコネクタ２００を示している。また、図６（Ｂ）に示したコネクタ２００の場合、カバーシェル６０の縦寸法が短めであることなどに起因して、矢印Ｑで示した、カバーシェル６０と延在部１２１との間に隙間が生じている。

【0045】

図７は、比較例における電圧定在波比を示した図である。

【0046】

この図７において横軸は信号の周波数（ＧＨｚ）、縦軸は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）である。また、実線で示した「接触」のグラフは、図６（Ａ）のように、カバーシェル６０がフロントシェル１０の舌部１３と延在部１２１との双方に接触した状態にある場合のグラフである。一方、破線で示した「非接触」のグラフは、図６（Ｂ）のように、カバーシェル６０がフロントシェル１０の舌部１３には接触しているものの、延在部１２１との間には隙間がある場合のグラフである。

【0047】

電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は、実線のグラフの方が高い周波数まで低い値を保っている。

【0048】

図８は、比較例におけるインピーダンスを示した図である。

【0049】

この図８において、横軸は時刻（ｐｓ）、縦軸はインピーダンス（ｏｈｍ）である。実線と破線はの意味は、図７の場合と同じである。

【0050】

インピーダンス（ｏｈｍ）は、実線のグラフの方が５０ｏｈｍ付近で安定していることが分かる。

【0051】

本実施形態のコネクタ１００の場合は、部品のばらつきがあっても、常に、カバーシェル５０がフロントシェル１０の舌部１３と延在部１２１との双方に接触した状態が維持される。

【0052】

図９は、比較例のコネクタの、一部を断面して示した側面図である。ここで、図９（Ａ）はカバーシェル６０がバックハウジング４０に接触した状態にある。一方、図９（Ｂ）の場合、カバーシェル６０の前後方向の寸法が長めであることなどに起因して、矢印Ｒで示した、カバーシェル６０とバックハウジング４０との間に隙間が生じている。

【0053】

図１０は、「実施例」と「比較例」の挿入損失を示した図である。図１０の横軸は信号の周波数（ＧＨｚ）、縦軸は挿入損失（ｄＢ）である。

【0054】

ここで、「実施例」は、図３に示した構造のコネクタを指し、「比較例」は、図５に示した構造のコネクタを指している。また、「前寄り」、「中央」、「後寄り」は、組立後のカバーシェル５０（ないしカバーシェル６０）の背面の前後方向の位置を意味している。「比較例」の場合、カバーシェル６０が後寄りの場合、図９（Ｂ）に示したように、バックハウジング４０との間に隙間が生じていることになる。

【0055】

この挿入損失（ｄＢ）については、「実施例」、「比較例」とも、また、「前寄り」、「中央」、「後寄り」のいずれにおいても、ほとんど同一である。

【0056】

図１１は、「実施例」と「比較例」の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示した図である。

【0057】

この図１１の横軸は信号の周波数（ＧＨｚ）、縦軸は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）である。「実施例」、「比較例」、また、「前寄り」、「中央」、「後寄り」の意味は、図１０の場合と同じである。

【0058】

実線で示した「実施例」の方が、破線で示した「比較例」と比べ、「前寄り」、「中央」、「後寄り」が互いに近似したカーブとなっている。

【0059】

図１２は、「実施例」と「比較例」のインピーダンス（ｏｈｍ）を示した図である。

【0060】

この図１２の横軸は時刻（ｐｓ）、縦軸はインピーダンス（ｏｈｍ）である。

【0061】

「実施例」、「比較例」、また、「前寄り」、「中央」、「後寄り」の意味は、図１０、図１１の場合と同じである。

【0062】

図１１の場合と同様、実線で示した「実施例」の方が、破線で示した「比較例」と比べ、「前寄り」、「中央」、「後寄り」が互いに近似したカーブとなっている。

【0063】

これらの図１０～図１２から分かるように、同じ寸法誤差の場合、本実施形態のコネクタ１００の方が、比較例のコネクタと比べ、安定した伝送性能が得られることが分かる。

【0064】

なお、ここでは、雄型のコンタクトを備えたコネクタについて説明したが、本発明は、雌型のコンタクトを備えたコネクタにもそのまま適用することができる。

【0065】

また、ここでは、表面実装型のコネクタについて説明したが、回路基板のスルーホールに挿し込んではんだ付けするタイプのコネクタにもそのまま適用することができる。

【符号の説明】

【0066】

１０ フロントシェル
１１ 筒部
１２ 接地部
１２１ 延在部
１２１ａ 延在部の上端縁
１３ 舌部
２０ フロントハウジング
２１ 孔
３０ コンタクト
３１ 基部
３２ 接点部
３３ 基板接続部
４０ バックハウジング
５０ バックシェル
５１ 接触部
５１１ 凹部
５２ 係止部
５２１ 窪み
５３ ばね部
５３１ 孔
６０ バックシェル
６１ 切起し片
１００，２００ コネクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】