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JP3135005B2 - 電気コネクタ - Google Patents

電気コネクタ

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JP3135005B2
JP3135005B2 JP03354445A JP35444591A JP3135005B2 JP 3135005 B2 JP3135005 B2 JP 3135005B2 JP 03354445 A JP03354445 A JP 03354445A JP 35444591 A JP35444591 A JP 35444591A JP 3135005 B2 JP3135005 B2 JP 3135005B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6473—Impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6585—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/72—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/722—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures coupling devices mounted on the edge of the printed circuits
    • H01R12/724—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures coupling with the edge of the rigid printed circuits or like structures coupling devices mounted on the edge of the printed circuits containing contact members forming a right angle

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気コネクタに関し、特
にインピーダンス制御、即ち特性インピーダンスを一定
に維持することを必要とするシステムに使用される高密
度、高周波用電気コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】最近の電子工業分野では
高周波及び高速度信号用コネクタの使用、特にマザーボ
ード（母基板）若しくはバックプレーン（背板）上の回
路とドータカード（子基板）若しくは他の回路装置とを
相互接続するコネクタの使用が必要とされている。これ
らのコネクタには、高周波信号の完全性を維持し、外部
信号源からの干渉を最小にする為に、遮蔽若しくは例え
ば細長い形状の信号ピン間の接地板を必要とする。米国
特許第4,975,084号明細書には信号用コンタクトの列間
に接地用コンタクトが配置されたこのようなシステムが
開示されており、１個のコネクタの接地用コンタクトは
突出刃及び片持梁ビームの板を有する他のコネクタと嵌
合する接地用コンタクトを有する。その板は嵌合した信
号用コンタクトの列間を遮蔽し且つ突出刃と接触して完
全な接地回路を形成する。このコネクタの接地用コンタ
クトは側壁から突出したスロット内に配置され部分的に
対応するハウジングを横切っており、電源、信号及び接
地用のコンタクトの列を含む。コンタクトのこの配列に
あっては、隣接するコンタクト間を隔離し、また他の回
路と隔絶する為に所定量の誘電体材料が必要である。し
かし、用途によっては伝送線間の完全性を維持しながら
コンタクト部材を一層高密度に配列することが望ましい
場合がある。１列になったコンタクト部材間の間隔（ピ
ッチ）が減少すると、コンタクト部材の行間の間隔も同
様に減少し、それにより部材の配列間に必要な誘電体材
料の量も減少する。その結果、コネクタシステムの電気
的特性に影響を与え、特にコネクタシステムを通るイン
ピーダンスを減少させる。従って低密度に配列されたコ
ンタクト部材を有するコネクタの優れた電気的特性を維
持しつつコンタクト部材が一層高密度に配列された電気
コネクタを得ることが望ましい。
【０００３】
【課題を解決する為の手段】従って本発明は改良した高
密度、高周波用コネクタシステムに関する。それによ
り、低密度に配列されたコンタクト部材の好ましい電気
的特性を維持しながらコンタクト部材の一層接近した高
密度コネクタに適用できる。本発明はインピーダンス制
御を必要とするコネクタ組立体の第１及び第２の嵌合し
合うコネクタ間に接地接続アレイを確立するシステムに
関する。コネクタ組立体のコネクタは行列状に配置され
たハウジングの通路に固定された多数の信号用コンタク
ト部材、ハウジングのスロットに配置され信号用コンタ
クト部材の行間に延びる多数列の接地用コンタクト部材
及び他のより広いスロット内の中心に位置する各接地用
コンタクト部材を維持して各接地用コンタクト部材の両
側に制御された幅の空気溜を形成する手段を有するハウ
ジングを含む。従って信号用コンタクトは間隔を狭くす
ることができ、その結果行列に配置された隣接するコン
タクト間の誘電体コネクタ構造物の使用量を減らすこと
ができる。接地用コンタクトの各側の空気溜の寸法を正
確に形成することによりコネクタ組立体のインピーダン
スは正確に制御されるので誘電体材料と空気との所望の
比率が得られる。
【０００４】本発明は、更に単一のコンタクト部材の隣
接する行間の各プロファイルドスロットに取付けられる
接地用コンタクト若しくはシールド部材を有する電気コ
ネクタに関する。そのスロットは接地用コンタクト若し
くはシールド部材の板厚よりも大きい幅を有するように
選択され、他の幅広のスロット内の中央に接地用コンタ
クト若しくはシールド部材を維持する手段を含み各接地
用コンタクト部材の両側に制御された幅の空気溜を形成
している。それによりコネクタを通じて信号の一体性を
維持し且つインピーダンスを制御しつつコネクタ内で信
号用コンタクト部材の間隔を一層狭めることを可能にし
ている。
【０００５】本発明の目的は低密度のコネクタシステム
の優れた電気的特性を維持する高速、高密度のコネクタ
システムを提供することである。
【０００６】本発明の他の目的は高密度に配列された信
号用コンタクトの隣接する列間に配置された接地用シー
ルドを有するコネクタシステムを提供することである。
【０００７】
【実施例】図１に示す如く本発明の電気コネクタシステ
ム10は第１及び第２の嵌合し合うコネクタ部材12、70を
含む。第１コネクタ部材12は業界では" ピンヘッダ" と
称されており、バックプレーン（背板）又はマザーボー
ド（母基板）130 から分離した状態を示す。第２コネク
タ部材70は" リセプタクル”と称されており、代表的に
はドータボード（子基板) とよばれるプリント板136 か
ら分離している状態を示す。第１、第２コネクタ12、70
は信号用コンタクト52、102 と接地用コンタクト58、11
0 を有している。各コンタクト52、58、102 、110 はド
ータボード136 とマザーボード130 上の対応する回路を
相互接続する。図１に示す如くマザーボード130 の開口
132 、134 の配置形状により信号用コンタクトと接地用
コンタクトとは均一に平衡を保ち電気的特性が改善され
る。接地用の開口134 の列は信号用の開口132 の第１と
第２列の間に、また第３と第４列の間に配置されてい
る。
【０００８】図１乃至図６に第１、第２コネクタの構造
を示す。第１コネクタ即ちピンヘッダ12は嵌合面16及び
取付面18を有するハウジング14を含む。ハウジング14は
ベース20、対向する側壁24及び対向する端壁26を含む。
それらは協働してキャビティ32を形成し、信号用コンタ
クト52及び接地用コンタクト58がキャビティ32内に配置
される。図７及び図10に最もよく示す如くハウジング14
のベース20は嵌合面16から取付面18に貫通し信号用コン
タクト52を受容する複数の通路38及び、接地用コンタク
ト58を受容する複数のスロット42を含む。図１及び図２
に示す如く、端壁26は更に外方に延びるフランジ28を含
みピンヘッダ12をマザーボード130 に取付ける為の業界
で周知の固定手段（ここには図示せず）を受容する貫通
孔30を有する。
【０００９】信号用コンタクト52はピンヘッダ12内に直
角の行36及び列34として配置されている。複数の接地用
コンタクト58は信号用コンタクト52の選択された列34間
に列35として配置される。各接地用コンタクト58は誘電
体のハウジング14の各スロット42内に配置された横方向
の本体部60を有する。スロット42は信号用コンタクト52
の各行36間に配置されている。
【００１０】図３乃至図６を参照して、信号用コンタク
ト52はピンヘッダ12のキャビティ32内に延びる第１接続
部、取付面18の下方に延びてマザーボード130 の対応す
る信号用の開口132 と係合する第２接続部56及び信号用
コンタクト52を対応する通路内に締り嵌め状態に固定す
る業界で知られた手段を有する中間部55を含む。接地用
コンタクト58は図７に示す如く、ハウジング14に固定す
る為に延出する耳部61を有する本体部60及び補強用リブ
64を有し上方に延びる１対の第１ポスト62及び本体部60
の反対側縁部から方に延びる１対の下部ポスト66を有す
る。補強用のリブ64が嵌合する前に低い垂直力及び明確
な干渉応力のもとでばねが係合するためにリブ64が各第
１ポスト62に設けられ嵌合時の摩耗を減じ、或いは耐久
性を改善している。リブ64は湾曲した形状である為、一
層高い最終的な垂直力（ノーマルフォース）及び所望イ
ンターフェース応力が得られる。
【００１１】図７、図８及び図12に断面図で示した如く
接地用コンタクト58はハウジング14に配置されその本体
部60は接地用のスロット42に沿い且つピンヘッダ12の幅
を横断するように延びる。図12に最もよく示す如く接地
用のスロット42はその端部に凹部44が形成されており接
地用コンタクト58の本体部60の中心出しをしてハウジン
グ14のベース20内の所定の位置に密嵌して接地用コンタ
クト58は係合固定される。接地用のスロット42は本体部
60の両側に空気溜（又は空隙）46を設けるように形成さ
れている。タブ48はスロット42の両側から空気溜46内へ
突出して接地用コンタクト58をスロット42内で正確に整
列させ且つそれにより形成される空気溜の寸法を制御し
ている。空気溜46の寸法は希望する電気的特性及びコネ
クタの寸法によって決められる。タブ48は接地用コンタ
クト58がスロット42に挿入される際の抵抗を減少させる
為互い違いに配置されることが望ましい。オフセットす
るとコンタクトの製造中に生ずる材料の板厚の変化を補
償する。図３及び図４には信号用コンタクト52及び接地
用コンタクト58を各々示しており、各コンタクト52及び
58をマザーボード130 の対応する開口132 及び134 に保
持するコンプライアント部を有している。半田テール及
び他の形状は業界で既知のものが使用できる。他の図で
はコンプライアント部は省略してある。コンタクトは電
力をシステムに供給するのに使用される接地用コンタク
ト58と実質的に同一であることに注意すべきである。安
全上の理由から電力用のコンタクトは短い第１ポスト62
を有し、システムの接地用コンタクト58が電力用コンタ
クトより前に接触するようにしている。
【００１２】図１、図６及び図７、図10に断面でリセプ
タクル70の構造を示す。リセプタクル70は嵌合面74及び
取付面76を有するハウジング72を含む。ハウジング72は
側部80及び端部82を有する本体部78を含む。端部82はそ
こから延びるフランジ84を有する。フランジ84はピンヘ
ッダ12の外方に突出するフランジ28を受容するように形
成した部分86を含む。図７及び図10に示す如くリセプタ
クル70のハウジング72は更にそれを貫通して延び信号用
コンタクト102 を受容する複数の通路92及び接地用コン
タクト110 を受容する複数の接地用のスロット94を含
む。図１及び図６を再度参照して各信号用コンタクト10
2 はピンヘッダ12の信号用コンタクト52の第１接続部54
と接触する第１接続部104 及びドータボード136 の対応
する開口138 に受容される第２接続部108 を含み、第１
接続部104 と第２接続部108は中間部106 で連結されて
いる。各第２の接地用コンタクト110は前方に延びる刃
部114 を有する板部112 を含む。刃部114 は２個の腕部
115 とその間に配置されたばね部材116 を含む。図７及
び図８に示す如く腕部115 はスロット94内に接地用コン
タクト110 を固定する係合突起を含む。ばね部材116 は
湾曲部117 を有し、ピンヘッダ12の接地用ポスト62との
相互接続を確実にしている。それについては以下詳細に
説明する。リセプタクル70の信号用コンタクト102 及び
接地用コンタクト110 は行列状に配置されており、それ
らはピンヘッダ12と相補形になっているのでピンヘッダ
12とリセプタクル70の各信号用コンタクト及び接地用コ
ンタクトは電気的に相互接続される。
【００１３】接地用コンタクト110 は更にドータボード
136 の対応する接地回路用の開口140 と相互接続する第
２接続部118 、119 を有する。この実施例に示す如く第
２接続部119 は板部112 の後方の角度のついた部分から
下方に延びているので、図１に最もよく示す如く信号用
の開口138 の行と実質的に同一に配置された接地回路用
の開口140 に挿入される。ドータボード136 上の信号及
び接地用の開口138 の配列によりボードは回路トレース
（図示せず）に利用できる”穴のない”一層広い領域を
有するようになる。
【００１４】リセプタクル70は更に図１及び図17に拡大
断面で示すオーガナイザプレート（接続部整列板）120
を含む。オーガナイザプレート120 は図７乃至図11にも
断面で示す如く、それを貫通する開口122 を含み、信号
用コンタクトの第２接続部108 及び接地用コンタクト11
0 の第２接続部118 、119 を受容する。図17、図18及び
図19に一層明確に示す如く、オーガナイザプレート120
は更に複数のスロット121 を含み、そのスロット121 は
リセプタクル70内の所定の位置に接地用コンタクト110
の板部112 の縁部を保持する。オーガナイザプレート12
0 はリセプタクル70の信号用コンタクト102 と接地用コ
ンタクト110 の各第２接続部108、118、119 をドータボ
ード136 の対応する開口138 、接地回路用の開口140 に
係合するように整列させ、また接地用コンタクト110 と
信号用コンタクト102 との適切な間隔を維持するために
使用される。図６においてオーガナイザプレート120 は
省略されている。
【００１５】図１、図２及び図６に示す如く、接地用コ
ンタクト58、110 は信号用コンタクト52、102 の列間に
配置されストリップラインコネクタシステムと称される
コネクタシステムとなる。接地用コンタクト58、110 は
各々スロット42、94に配置される。スロット42、94は各
々信号用コンタクト52、102 の配列を横切るように延
び、各スロット内の中心に配置された接地用コンタクト
58、110 と一体になった各本体部60、板部112 を正確に
維持し且つ制御している。スロット42、94は接地用コン
タクト58、110 の厚さよりも大きく選定された幅を有し
ている。凹部44及び手段96が両ハウジング14、72に設け
られ、幅広のスロット42、94内に接地用コンタクト58、
110 を中心として制御された幅を有する空気溜46、98を
接地用コンタクトの両側に形成する。それによりコネク
タ組立体を通して、即ちその全長にわたりインピーダン
スが制御される。
【００１６】本発明の電気コネクタシステムの組立体は
図７乃至図11に断面で示し、図12乃至図16に組立状態を
示す。図７及び図８に相対する接地用コンタクト58、11
0 の相互接続を示し、ピンヘッダ12とリセプタクル70が
互いに嵌合するとリセプタクル70の接地用コンタクト11
0 の刃部114 のばね部材116 の湾曲部117 がピンヘッダ
12の第１ポスト62のリブ64の表面65に接触する。この嵌
合状態については図９に詳細に示す。この湾曲面により
このストリップラインコネクタシステムの接地接続を完
全にするように電気的相互接続が確実になされる。この
相互接続は図14にも示してあり、対応するスロット94内
に刃部114 を位置決めしているところを示す。腕部115
はスロット94内に確実に保持され刃部114 とスロット94
間に必要な空気溜を形成し所望の電気的特性を達成して
いる。図15及び図16に示す如く、板部112 の第２接続部
119を含む角度のついた部分は信号用コンタクト102 の
対向する列間の所定の位置に固定してコネクタの所望の
インピーダンス特性が確実に維持されるようにしなけれ
ばならない。図15は更に隣接する信号用コンタクト102
間の間隔Ａ、Ｃ及び角度のついた第２接続部119 と対応
する信号用コンタクト102 間の間隔Ａ、Ｃは所定の長さ
に維持されてコネクタシステムに必要なインピーダンス
を提供する。
【００１７】図７に示す如くハウジング14の上面22に当
接する接地用コンタクト110 の頂部を有するコネクタの
嵌合面からピンヘッダ12内に信号用及び接地用コンタク
ト52、58が挿入される。図３及び図４に示す如く、これ
らのコンタクトはプリント板の対応する開口内に確実に
係合する為にコンプライアント部を有することが望まし
い。好適実施例では全てのコンタクトはこのコンプライ
アント部を有することが望ましい。リセプタクル70はハ
ウジング72の後部から各通路92及びスロット94中に信号
用及び接地用コンタクトを挿入して組立てられる。次に
オーガナイザプレート120 がコンタクトの端部に冠せら
れてハウジング72にコンタクトを保持する。
【００１８】本発明の高密度コネクタシステムはコンタ
クトの間隔（ピッチ）を2mm とすることが必要な用途の
如きメトリックパッケージに特に適する。現在入手可能
なコネクタの代表的なコンタクト間隔の2.54mmの代りに
2mm にした場合、信号用及び接地用コンタクトの同数列
の数を有するコネクタと比べ信号用コンタクトの密度は
27% 増大する。
【００１９】
【発明の効果】本発明の高密度コネクタは接地用コンタ
クトの両側に略等しい間隙を形成する空気溜を設けてあ
るので空気溜に沿って配置されている隣接する信号用コ
ンタクトはインピーダンス等電気的特性を低下させずに
接地用コンタクトに接近させて配置することが可能とな
る。その結果高密度のコネクタシステムが得られる。こ
の高密度コネクタシステムは特に2mm 間隔に配置された
コンタクトを有するメトリックパッケージに適する。例
えば信号用コンタクトを2.54mm間隔ではなく2mm間隔に
配置した場合、信号密度は27% 増加する。本発明の高密
度コネクタは低密度コネクタと同様の優れた電気的特性
を維持しながら高密度化が可能となる。また空気溜を形
成する為ハウジングの誘電体材料が少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高密度コネクタの分解斜視図である。
【図２】図１の高密度コネクタのピンヘッダの部分拡大
図である。
【図３】図２のピンヘッダに使用する信号用コンタクト
の斜視図である。
【図４】図２のピンヘッダに使用する接地用コンタクト
の斜視図である。
【図５】図４の接地用コンタクトの線５−５に沿う断面
図である。
【図６】図１の高密度コネクタのリセプタクルの部分拡
大図であり分離した信号用コンタクト及び接地用コンタ
クトと共に示す。
【図７】図２のピンヘッダ及び図６のリセプタクルの嵌
合前の接地用のコンタクトを示す本発明の高密度コネク
タの断面図である。
【図８】図２のピンヘッダ及び図６のリセプタクルの嵌
合後の接地用コンタクトを示す本発明の高密度コネクタ
の断面図である。
【図９】図８の高密度コネクタの線９−９に沿う部分拡
大図でありピンヘッダとリセプタクルの接地用コンタク
ト間の相互接続を示す。
【図10】本発明の高密度コネクタの断面図であり図２の
ピンヘッダ及び図６のリセプタクルの嵌合前の信号用コ
ンタクトを示す。
【図11】本発明の高密度コネクタの断面図であり図２の
ピンヘッダ及び図６のリセプタクルの嵌合後の信号用コ
ンタクトを示す。
【図12】図11の線12−12に沿う断面図である。
【図13】図11の線13−13に沿う嵌合した高密度コネクタ
の断面図である。
【図14】図11の線14−14に沿う嵌合した高密度コネクタ
の断面図である。
【図15】図11の線15−15に沿う断面図である。
【図16】図11の線16−16に沿う断面図である。
【図17】図６のリセプタクルのオーガナイザプレートの
部分拡大図である。
【図18】図17の線18−18に沿う断面図である。
【図19】図17の線19−19に沿う断面図である。
【符号の説明】12、70 コネクタ部材（電気コネクタ） 14、72 ハウジング42、94 スロット 44 凹部（空気溜寸法制御手段） 46、98 空気溜48 タブ（空気溜寸法制御手段） 52、102 信号用コンタクト 58、110 接地用コンタクト96 手段（空気溜寸法制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01R 13/648 - 13/658 H01R 24/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁性のハウジング、複数列配置された信
    号用コンタクト及びその列間に配置されると共に前記ハ
    ウジングのスロット内に固定された接地用コンタクトを
    具備するコネクタにおいて、前記スロットは、前記接地用コンタクトの両側であって
    前記信号用コンタクトと間に前記列に沿って形成された
    空気溜と、前記接地用コンタクトを前記スロットの中心
    に位置決めして前記空気溜の寸法を制御する手段とを有
    する ことを特徴とする電気コネクタ。
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