JP2011040298A - コネクタ、回路基板、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、放射ノイズを低減させることができるコネクタ、回路基板、及び電子機器を提供する。
【解決手段】コネクタ２０は、ハウジング２１の側壁面をシールドするように装着されたシールド部材２４を有している。そのシールド部材２４は、相手側コネクタ３０の対向面側に設けられて相手側コネクタ３０に接続する第１の接続部２４ａと、基板２の対向面側に設けられて基板２に実装する第２の接続部２４ｂを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ、回路基板、及び電子機器に関するものである。

基板と基板とを接続可能な基板対基板用コネクタがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載された従来の基板対基板用コネクタは、プラグイン（ＰＩ）基板に接続されたＰＩユニットコネクタと、バックパネル（ＢＰ）ユニットに接続されたＢＰユニットコネクタとを着脱自在に嵌合することで、ＰＩ基板とＢＰユニットとの間の電気的なコネクタ接続を行っている。

上記従来の基板対基板用コネクタの放射ノイズ低減策としては、金属製シールドによりＰＩユニットコネクタを塞ぎ込むようにシールドする構造が採用されている。相手側のコネクタへの差込面を除く上面及び側面を覆う第１の金属製シールドと、ＰＩユニットコネクタの裏面側の周辺部を覆う第２の金属製シールドとが、ベタパターンを形成したＰＩ基板を介して導電性ネジにより機械的及び電気的に締め付け固定されている。

特開２００２−１５８０６５号公報

本発明の目的は、簡単な構造で、放射ノイズを低減させることができるコネクタ、回路基板、及び電子機器を提供することにある。

［１］一端部が相手側コネクタに接続され、他端部が基板上に実装される長手方向に沿って配列された複数の端子を収納する収納部材と、前記収納部材の少なくとも前記長手方向に沿って設けられ、前記相手側コネクタの対向面側に、前記相手側コネクタに接続する第１の接続部、及び前記基板の対向面側に、前記基板に実装する第２の接続部を有する導電性材料の遮蔽部材とを備えたコネクタ。

［２］前記第２の接続部は、前記基板と電気的に接続する複数の接続端子を予め定めた間隔で有する前記［１］に記載のコネクタ。

［３］グランド層が形成された基板と、前記基板に実装された前記［１］又は［２］に記載のコネクタとを備え、前記コネクタの前記第２の接続部は、前記基板の前記グランド層に接続させた回路基板。

［４］第１のグランド層が形成された第１の基板と、第２のグランド層が形成された第２の基板と、前記第１及び第２の基板にそれぞれ実装された前記［１］又は［２］に記載の第１及び第２のコネクタとを備え、前記第１及び第２のコネクタは、前記複数の端子及び前記第１の接続部が互いに接続され、前記第２の接続部がそれぞれ前記第１及び第２のグランド層に接続された電子機器。

請求項１に係る発明によれば、第１の接続部を有していない構成と比べて、簡単な構成で、コネクタから発生する放射ノイズが空間へ放出されることを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、リターン電流を低減させることができる。

請求項３に係る発明によれば、回路基板とコネクタとの間から発生する不要な放射ノイズを低減させることができる。

請求項４に係る発明によれば、電子機器内に発生する不要な放射ノイズを低減させることができる。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る基板対基板用コネクタの一構成例を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る基板対基板用コネクタの一構成例を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 （ａ）は本発明に係る基板対基板用コネクタに使用されるシールド部材の他の構成例を概略的に示す図であり、（ｂ）はシールド部材の更に他の構成例を概略的に示す断面図であり、（ｃ）はシールド部材の更に他の構成例を概略的に示す断面図である。 本発明品と従来品とにおける放射ノイズの発生量を比較した一例を示すグラフである。

［第１の実施の形態］
図１（ａ）において、基板対基板用コネクタ１は、雌型のコネクタ２０と、雄型のコネクタ３０とを有する。雌型コネクタ２０は第１回路基板２に実装されており、一方の雄型コネクタ３０は第２回路基板３に実装されている。雌型コネクタ２０に雄型コネクタ３０を接続することで、第１回路基板２に第２回路基板３が同一平面上に並列されている。

図１（ｂ）に雌型コネクタ２０と雄型コネクタ３０とが接続された状態の断面構造が示されている。雌型コネクタ２０は、雄型コネクタ３０との接続側に開口する開口２２を有する直方形のハウジング（収納部材）２１を有している。そのハウジング２１は、電気絶縁性のモールド樹脂により成形されている。ハウジング２１には、複数の雌型コンタクト（端子）２３が絶縁壁を介して所定の間隔に一列に配置されている。この第１の実施の形態では、３２本の雌型コンタクト２３が配列されている。

雌型コンタクト２３は、図１（ｂ）に示すように、導電性金属材料を加工して形成されたものであり、ハウジング２１の空間内に配されるＵ字型の接点部２３ａと、その接点部２３ａからハウジング２１の内部に屈曲してハウジング２１の外部へ導出される端子部２３ｂとを有している。その端子部２３ｂの先端部は、第１回路基板２の信号層４に半田付けされ、電気的に接続されている。

一方の雄型コネクタ３０は、図１（ｂ）に示すように、雌型コネクタ２０のハウジング２１とは同一の形状を有する電気絶縁性のモールド樹脂からなり、開口３２を有するハウジング（収納部材）３１を有している。このハウジング３１には、複数の雄型のコンタクト（端子）３３が絶縁壁を介して収容されている。その雄型コンタクト３３は、導電性金属材料を加工して形成されたものであり、雌型コンタクト２３の数と同数の雄型コンタクト３３が雌型コンタクト２３と同一ピッチで一列に配置されている。

雄型コンタクト３３は、図１（ｂ）に示すように、ハウジング３１の空間内に配される接点部３３ａと、その接点部３３ａからハウジング３１の内部に屈曲してハウジング３１の外部へ導出される端子部３３ｂとを有している。その端子部３３ｂの先端部は、第２回路基板３の信号層５に半田付けされ、電気的に接続されている。

（シールド部材の構造例）
雌型コネクタ２０には、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハウジング２１の基板対向面２１ａと開口端面２１ｂとにわたって遮蔽部材の一例である第１のシールド部材２４が被覆するように設けられている。一方、雄型コネクタ３０には、雌型コネクタ２０と同様に、ハウジング３１の基板対向面３１ａと開口端面３１ｂとにわたり遮蔽部材の一例である第２のシールド部材３４が被覆するように設けられている。

この第１シールド部材２４は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、導電性を有する金属製の板体からなる。第１シールド部材２４の基板対向面側には、接地／アース用の接続端子の一例である複数のピン２４ａが櫛歯状に形成されている。図示例では、６本のピン（第２の接続部）２４ａが、第１シールド部材２４の長手方向にわたり所定の間隔で配置されている。第１シールド部材２４のコネクタ対向面側には、相手側の雄型コネクタ３０と接続する接続片（第１の接続部）２４ｂが折曲して形成されている。

一方の第２シールド部材３４は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、雌型コネクタ２０の第１シールド部材２４とは同一の形状及び材質からなる。このシールド部材３４の基板対向面側には接続端子の一例であるピン（第２の接続部）３４ａが櫛歯状に形成されており、コネクタ対向面側には、相手側の雌型コネクタ２０と接続する接続片（第１の接続部）３４ｂが折曲して形成されている。

第１及び第２回路基板２，３のそれぞれの内部には、図１（ｂ）に示すように、グランド層６，７が形成されている。第１シールド部材２４が第１回路基板２上に実装されることで、そのシールド部材２４のピン２４ａは、第１回路基板２のビア８により内部のグランド層６と電気的に接続されている。一方、第２シールド部材３４のピン３４ａは、第２回路基板３のビア９により内部のグランド層７と電気的に接続されている。

雌型コネクタ２０及び雄型コネクタ３０同士が接続した際は、第１及び第２シールド部材２４，３４も互いに接続する。図示例によれば、シールド部材２４，３４のそれぞれを雌型コネクタ２０及び雄型コネクタ３０の片側のハウジング２１，３１だけに取り付けているので、コネクタ構造が簡素になり、製造が容易である。第１及び第２回路基板２，３上でパターンを配線する際に、第１及び第２シールド部材２４，３４が障害になり難いという利点がある。

また、複数のピン２４ａ，３４ａを予め定めた間隔で複数設けることにより、リターン電流経路が短くなる。第１の実施の形態では、ピン２４ａ、ピン３４ａをそれぞれ等間隔に６本設けたが、３本でもよいし、第１回路基板２および第２回路基板３の配線パターンを考慮して、等間隔でなくてもよい。

［第２の実施の形態］
図２（ａ）及び（ｂ）に示す基板対基板用コネクタ１は、雌型コネクタ２０に雄型コネクタ３０を接続することで、第１回路基板２に第２回路基板３が直交する方向で接続されている。この基板対基板用コネクタ１は、第１回路基板２の平面に対して略直交する方向に接続される垂直嵌合型コネクタとして構成されている。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。

図２（ａ）及び（ｂ）に示す雌型コネクタ２０と第１回路基板２は、図１に示した雌型コネクタ２０及び第１回路基板２と同一の形状及び構造を有している。一方、雄型コネクタ３０の雄型コンタクト３３は、コネクタ対向面側から絶縁壁側に向けて一直線に延びた金属片からなり、複数の雄型コンタクト３３が絶縁壁を介して所定の間隔で整列して配されている。雄型コネクタ３０には、ハウジング３１の開口端面３１ｂと長手側の側面３１ｃとにわたり第２シールド部材３４が被覆するように設けられている。この第２シールド部３４の基板実装側の先端部には、櫛歯状のピン３４ａのそれぞれが階段形状に形成されている。

雄型コネクタ３０を実装する第２回路基板３には、表面のグランド層１０、及び内部のグランド層７のそれぞれが形成されている。第２シールド部材３４が第２回路基板３に実装されると、その第２シールド部材３４のピン３４ａの先端部は、第２回路基板３のビア９により表面のグランド層１０と内部のグランド層７とに電気的に接続される。

（シールド部材の他の構造例）
図３（ａ）に示す雄型コネクタ３０のシールド部材３４は、金属細線をメッシュ状に編み込んで構成される網組線３５により雄型コネクタ３０の片側の絶縁壁を覆って構成されている。図３（ｂ）に示すシールド部材３４は、図３（ｂ）に示した雄型コネクタ３０の両側の絶縁壁を覆っている。図３（ｃ）に示すシールド部材３４は、雄型コネクタ３０の片側の絶縁壁の内部に埋め込まれている。なお、図３（ａ）〜（ｃ）においては、雄型コネクタ３０のシールド部材３４を例示しているが、雌型コネクタ２０のシールド部材２４にも適用することができる。

上述したように、雌型コネクタ２０を実装した回路基板２及び雄型コネクタ３０を実装した回路基板３が多層構造であり、回路基板２のグランド層６、及び回路基板３のグランド層７がコネクタ実装面以外に存在する場合は、コネクタ近傍にビア（スルーホール）８，９を設けることで、リターン電流経路が最短で回路基板２，３のグランド層６，７に接続されるように確保され、リターン電流に起因する放射ノイズの増加が抑制される。

図４に、周波数が３０〜１０００ＭＨｚ程度の範囲における放射ノイズ量（電界強度ｄＢμＶ）の測定値が示されている。このグラフにおいては、第１の実施の形態に対応した実施例と比較例を示す線以外に、目標値（又は規制値）を示す線を示している。

周波数が３０〜３００ＭＨｚ程度の周波帯付近においては、実施例と比較例の放射ノイズの発生量はほぼ同等であるが、実施例のものは、周波数が３００〜１０００ＭＨｚ程度の周波帯では放射ノイズの抑制効果が得られ、比較例のものよりも１０ｄＢμＶ以上低いことが分かる。比較例のものは、周波数が４００〜６００ＭＨｚ付近や８００〜１０００ＭＨｚ付近では目標値から外れている。

［第３の実施の形態］
上記各実施の形態に係る基板対基板用コネクタ１を使用することで、放射ノイズの低減策を施したデジタル電子機器が提供できる。基板対基板用コネクタ１からＥＭＩ（電磁妨害あるいは電磁干渉）を引き起こす不要な放射電波が出射するのを抑制することができる。１００ＭＨｚ以上の高周波域で信号を伝送する複写機やプロジェクタ等のデジタル電子機器において発生する放射ノイズを抑制することができる。

１ 基板対基板用コネクタ
２ 第１回路基板
３ 第２回路基板
４，５ 信号層
６，７，１０ グランド層
８，９ ビア
２０ 雌型コネクタ
２１，３１ ハウジング
２１ａ，３１ａ 基板対向面
２１ｂ，３１ｂ 開口端面
２２，３２ 開口
２３ 雌型コンタクト
２３ａ，３３ａ 接点部
２３ｂ，３３ｂ 端子部
２４ 第１シールド部材
２４ａ，３４ａ ピン
２４ｂ，３４ｂ 接続片
３０ 雄型コネクタ
３１ｃ 側面
３３ 雄型コンタクト
３４ 第２シールド部材
３５ 網組線

Claims (4)

1. 一端部が相手側コネクタに接続され、他端部が基板上に実装される長手方向に沿って配列された複数の端子を収納する収納部材と、
   前記収納部材の少なくとも前記長手方向に沿って設けられ、前記相手側コネクタの対向面側に、前記相手側コネクタに接続する第１の接続部、及び前記基板の対向面側に、前記基板に実装する第２の接続部を有する導電性材料の遮蔽部材とを備えたコネクタ。
2. 前記第２の接続部は、前記基板と電気的に接続する複数の接続端子を予め定めた間隔で有する請求項１に記載のコネクタ。
3. グランド層が形成された基板と、
   前記基板に実装された請求項１又は２に記載のコネクタとを備え、
   前記コネクタの前記第２の接続部は、前記基板の前記グランド層に接続させた回路基板。
4. 第１のグランド層が形成された第１の基板と、
   第２のグランド層が形成された第２の基板と、
   前記第１及び第２の基板にそれぞれ実装された請求項１又は２に記載の第１及び第２のコネクタとを備え、
   前記第１及び第２のコネクタは、前記複数の端子及び前記第１の接続部が互いに接続され、前記第２の接続部がそれぞれ前記第１及び第２のグランド層に接続された電子機器。
   

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