JP5583764B2 - 端子保持を有するコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、概して、回路基板に実装された電気コネクタに関し、より詳細には、高精細度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ）標準またはディスプレイポート（ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ）標準に対して用いられるコネクタに見られるものと似た構成を持つコネクタに関する。

周知の通り、入出力コネクタは、競争的需要に直面している。一方では、端子のより高密度なパッキングを提供したいという共通の願望がある。他方では、より高頻度で機能する入出力コネクタ内のデータチャネルに対する要望がますます増えている。これらの相反する要求のために、コネクタの最適化は困難になっている。

全体的な要望は困難なものであるが、コネクタのある構成は非常に小さくすることを目的としているため、それらは特に高密度であることを必要とする。例えば、端子間のピッチが０．７ｍｍピッチ未満に縮まるように、端子の密度が高められると、例えば、コネクタの設計は困難になり、また、ピッチが０．６ｍｍ未満に縮められると、ビアを十分近くに配置することができないため、コネクタのある実装方法（スルーホールの使用など）はより困難になる。従って、端子間が０．４ｍｍピッチのコネクタなど、ピッチの非常に狭いコネクタに対して、表面実装技術は基本的に必須になる。しかし、表面実装技術を用いても、端子が近接すると、端子を通過するエネルギーが他の端子上の信号に悪影響を与えやすい（例えば、望ましくないノイズを取り込む）ため、嵌合インタフェースと実装インタフェースとの間で望ましい信号伝送を提供することは困難である。さらに、端子のサイズのために、比較的高い挿入頻度が望まれる設計での使用に適した、強固なコネクタ設計の提供がより困難になる。それ故、コネクタ設計におけるさらなる改善は高く評価されるであろう。

２つの反対側にあるタング（ｔｏｎｇｕｅ）を含むコネクタを提供する。タングは、そのタングの嵌合端部の近くに保持機能を有する面の１つに複数の溝を含む。端子がその溝の中に配置されて、ベース部と脚部を持つチップを含み、そのベース部は、脚部の第２幅より広い第１幅を有する。チップは保持機能に係合し、その係合が、端子を対応する面に固定する。一実施形態では、溝は、タングの両側に、１対の単一端子とアース端子との間に三角形の配置を可能にするパターンで配置できる。一実施形態では、溝および端子は、０．４ｍｍのピッチになるように構成できる。そのコネクタは、ＨＤＭＩ標準で使用するために構成され得る。

本発明は、例として示され、同様の参照番号が同様の要素を示す添付の図に限定されない。

本明細書で提供される開示に基づいて提供できるコネクタのスケールを示す。 回路基板に実装されたコネクタの一実施形態の斜視図を示す。 図１に示すコネクタの別の斜視図を示す。 図１に示すコネクタの一部分解した斜視図を示す。 図１に示すコネクタの、シールドを取り除いた部分斜視図を示す。 図５の線５Ａ−５Ａに沿ったコネクタの一実施形態の断面斜視図を示す。 図５の線５Ｂ−５Ｂに沿ったコネクタの一実施形態の断面斜視図を示す。 コネクタのハウジングおよび端子の一実施形態の立面側面図を示す。 端子を支えるハウジングのタングの一実施形態の斜視図を示す。 図７の線８−８に沿ったタングおよび端子の拡大正面図を示す。 図７の線８Ａ−８Ａに沿ったハウジングの拡大背面図を示す。 三角配置された３本の端子の一実施形態の斜視図を示す。 端子の嵌合部の一実施形態の斜視図を示す。 タングの嵌合端の一実施形態の斜視図を示す。 薄型回路基板に実装されたコネクタの一実施形態の斜視図を示す。 明確に示すためにシールドを取り除いた、図１２に示すコネクタの斜視図を示す。 図１３に示すコネクタの別の斜視図を示す。 明確に示すために回路基板を取り除いた、図１４に示すコネクタの斜視図を示す。 回路基板に対して端子を配置できる方法の一実施形態の斜視図を示す。 図１６に示す端子に基づく、端子の三角配置の一実施形態の斜視図を示す。 図１６に示す２列の端子の側面図を示す。 端子および溝の構成の代替実施形態の断面図を示す。

以下の詳細な説明では、例示的な実施形態について説明するが、これは、明示的に開示する組み合わせに限定することを意図するものではない。従って、特に断りのない限り、本明細書で開示する機能は、簡潔さのために示されなかった追加の組み合わせを形成するために、一緒に結合され得る。

図１は、１セント銅貨５を標準サイズのコネクタ６の隣に示しており、その隣はマイクロコネクタ７である。標準サイズのコネクタは比較的小さいが、マイクロコネクタ７はずっと小さくて、以前に存在していなかった課題をもたらすものである。１つの特定の課題は、マイクロコネクタは、ごく小さなサイズでありながら、従来型コネクタと完全に互換性があることが望ましいことである。見て分かるとおり、標準サイズのコネクタに１９または２０の端子がある場合、それらの端子はずっと小さくて、超小型コネクタ内により密集している必要があるため、これは相当な困難をもたらす。本明細書で開示する機能は超小型コネクタでの使用に役立つが、本明細書で開示するいくつかの機能は、標準サイズのコネクタでも使用できることに留意すべきである。また、本明細書で示すコネクタは、ＨＤＭＩまたはＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔタイプのシステムでの使用に適しているが、本開示は、そのように限定されず、適切な構成を持つ望ましいコネクタに対してより広範囲に適用されることにも留意すべきである。

図２〜１１を再度参照すると、コネクタ１５の例示的な一実施形態が、回路基板１０に実装されて示されており、その回路基板は、実装パッド１１および実装開口部１２を含む。コネクタ１５は、ハウジング３０を支えるシールド２０を含み、シールド２０は、タング４０が配置されている嵌合領域２０ａを含む。部材１７（テープであり得る）は、選択および配置操作と互換性のあるコネクタの提供で使用する面の提供に役立つため、図示の通り、シールド２０上に配置され得る。ハウジング３０を固定するため、シールド２０は、そのハウジングを適切な位置に保持するのに役立ち、タング４０またはハウジング３０にかかる力に対する張力緩和の指標を提供するツメ（ｔａｂ）２１、２２および２６を含む。

端子５０は、溝４４内のタング４０上に配置され、その端子５０は、タング４０の嵌合端部４２に向かって延出する。タング４０は、第１側面４１Ａおよび第２側面４１Ｂを有し、端子５０Ａの第１列は第１側面４１Ａ上にある溝内に配置され、端子５０Ｂの第２列は第２側面４１Ｂ上にある溝４４内に配置されている。一実施形態では、図６および図８から分かるとおり、端子５０Ａ、５０Ｂの第１列および第２列は、溝４４内に配置されながら、タング４０のそれぞれの側面４１Ａ、４１Ｂの上方に延出する。

端子５０は、嵌合部（ｍａｔｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）５１、実装部（ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）５２、および嵌合部５１と実装部５２の間に延出する本体部５３を含む。実装部５２は、端子を回路基板１０上の端子パッド１３に取り付ける際に、タング４０内の端子５０間のピッチが維持されるように、構成できる。かかる場合、第１列５０Ａおよび第２列５０Ｂは、回路基板１０に２列で実装できる。図９から分かるように、これによって、タング４０の一方の側面上にある２本の端子とタング４０のもう一方の側面上にある１本の端子間の三角形の関係が、嵌合部から実装部まで維持されており、これは、電気的観点から利点がある。これにより、コネクタの全幅もより小さく保たれる。端子間の三角形の関係は、第１方向との三角形と、第１方向と約１８０度異なる第２方向との三角形とを互い違いにできることに留意すべきである。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、端子５０および溝４４は、端子５０がタング４０の第１および第２側面４１Ａ、４１Ｂと互い違いになるように、タング４０の２つの側面間でオフセットされる。一実施形態では、第１および第２側面上の端子間のピッチは、第１側面４１Ａ上にある端子５０Ａの第１列が第２側面４１Ｂ上にある端子５０Ｂの第２列に比べて０．２ｍｍシフトされて、０．４ｍｍであり得る。

各端子の嵌合部５１は、幅ｘ（一実施形態では、約０．２ｍｍであり得る）の第１チップ部（例えば、ベース）５５および幅ｙ（一実施形態では、約０．１２ｍｍであり得る）の第２チップ部（例えば、脚）５６を含み、その第２チップ部５６が第１チップ部５５から延出している、端部５４を含む。幅ｙが幅ｘより狭い、幅ｘと幅ｙとの間に突然の移行を提供するように、ベース５５と脚５６との間に段（ｓｔｅｐ）５７を提供できる。端子はまた、高さＨ１（約０．１５ｍｍであり得る）で、対応する嵌合端子との相互嵌合性（ｉｎｔｅｒｍａｔｅａｂｉｌｉｔｙ）を支援するように、傾斜面５８を含むことができる。図示のとおり、第１および第２チップ部は、ほぼ端部に配置されているが、チップ部は端部５４からもっと離して配置することもできることに留意すべきである。

図７に示すように、端子５０は、嵌合端部４２に向かって延出する溝内に配置され、高さＨ２（約０．１３ｍｍであり得る）であるが、その溝は嵌合端部までは延出せず、また、端子は溝の端部までは延出しない。段５７は、傾斜（ｒａｍｐ）４７として図示されている保持機能に係合する。図示のとおり、保持機能４５は、端子５０を適切な位置に保持するために幅ｚ（一実施形態では、約０．１５ｍｍであり得る）を提供するように、溝４４が、溝４４の上端４３で狭まるようにする反対方向の傾斜４７を含む。それ故、ある実施形態については、関係ｘ＞ｚ＞ｙが当てはまる。見て分かるとおり、溝の下部の幅は、少なくとも幅ｘ（一実施形態では、溝幅は約０．２３ｍｍであり得る）に等しい（通常は、わずかに広い）。これにより、端子５０の端部５４が、金属面を塞ぐプラスチック製リップ（ｌｉｐ）の下にそれを配置することなく（端子の端部を固定する場合にはふつうであるが）、固定されるようにする。さらに、端子５０の傾斜面５８は、嵌合端子が、最初にタング４０（通常プラスチックから形成される）に係合することなく、端子５０に係合して、汚れがタングから端子まで拭き取られる機会も減らすことができるようにする（それ故、２本の嵌合端子間および２本の嵌合コネクタ間の接続の信頼性が向上する）。比較的小さな粒子は、約０．２ｍｍ幅の２本の嵌合端子間の電気的接続を実質的に妨げるのに十分であるため、これは、０．４ｍｍのピッチで配置されるように構成された端子など、より小さな端子に対して、特に有益である。

端子５０の嵌合性をさらに強化するため、溝は、端部５４が一端だけ飛び出すように、溝４４を端子５０から離れて延出させる窪み４８を端部に有することができる。窪み４８は、端子５０が傾斜４７によってわずかに屈折するのを可能にし、これは、端子５０を溝４４内に固定するのに役立つ。端子５０をチャネルに固定するのをさらに支援するため、端子５０は、溝４４の固定領域４９に押し込まれる本体部５３内にリブ形状（ｒｉｂ）５３ａを含んでいてもよく、その固定領域４９は本体５３を４面で抑えるように構成できる。

ハウジング３０の背面図である、図８Ａから分かるように、ハウジング３０は、端子チャネルを受ける溝４４がその中を延出する後壁３９を含む。一実施形態では、溝４４Ａは、ノッチ６２およびチャネル６３を介して溝４４Ｂと通信している。チャネル６３およびノッチ６２は、挿入ツールが溝４４Ａおよび溝４４Ｂの両方に渡るようにして、その挿入ツールをより強固にできるようにする。チャネル６３およびノッチ６２は、端子の冷却用に空気を供給するのにも役立つ。図示のとおり、ノッチは、Ｕ字形で３本脚の挿入ツールが使用できるように延出する。ノッチ６２は、対応する挿入ツールをより強固にするために好ましいが、代替実施形態では、ハウジングだけが隣接した溝に通信させるチャネルを持つことができることに留意すべきである。

図１２〜１８は、ハウジング１３０を支えるシールド１２０を含むコネクタ１１５の別の実施形態を示し、パッド１１１に結合できるツメ１２４介して回路基板１１０に取り付けられている。コネクタ１１５は、より薄型のコネクタであって、一実施形態では、ＨＤＭＩまたはＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ標準との完全互換性を提供しながら、基板回路からの高さが２ｍｍ未満にできるように構成されるという利点を持つため、これは、超薄型コネクタが望まれる設計に対して、特に有利であり得る。

図１２〜１８に示す実施形態は、図２〜１１に示す実施形態と実質的に同じであり得るタング１４０を含む。例えば、端子１５０の溝および嵌合端部の構成は、実質的に両方の実施形態で同一である。しかし、端子１５０Ｂの第２列は、図２〜１１に示す構成における端子の列と同じであるが、端子１５０Ａの第１列は、端子が薄い（図１７〜１８から分かるように）ため、幾分異なっていることに留意すべきである。これは、ある列の２本の端子と別の列の１本の端子との間で望ましい三角形の関係を容易に維持できる端子を形成するより簡単な方法を提供する。コネクタ１１５の各部分が回路基板１１０の下方に延出し、それ故、回路基板１１０に対してコネクタ１１５をさらに低くすると、コネクタの部分が一方の側から他の側に移動するだけであり、端子をより低くするには、同一面に実装する従来型のＳＭＴのために曲げる必要があることに留意すべきである。従って、端子１５０Ａの第１列での折り曲げを回避するのが好ましい場合には、回路基板１１０に実装する従来型のＳＭＴでさらに低くすることは不可能である。

ハウジング１３０に対して張力緩和を提供するため、フランジ１３４が下方に延出して、タングおよびハウジングにかかる力がシールド１２０に移されるように、シールド１２０によって係合され得ることに留意すべきである。

図１９からわかる通り、端子が段を有することができ、溝がその端子の段と係合する傾斜面を有することができる一方、代替実施形態では、溝２４４は、段である保持機能２４５を含むことができ、端子２５０は、ベース２５５と脚２５６との間に傾斜移行（ｒａｍｐｅｄ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）２５７を有するベース２５５を含むことができる。どちらの場合にも、傾斜と段の組み合わせにより、端子が溝内に適切に保持されることを確実にしながら、端子を溝に確実に挿入できるようにする。見て分かるとおり、溝および端子のどちらも、その２つの間の相互接続点に、段のある面または傾斜面のいずれかを含むことができるが、かかる構成は、端子を溝に挿入する際にやや高い精度を必要とする。一般に、段のある移行（段の方が形成が簡単であるため）を持つ端子の形成および溝（図２〜１８に示す実施形態に示されるとおり）内の傾斜面の形成は、好ましい構成を提供することが予想される。

本発明は、その好ましい実施形態および例示的実施形態に関して説明されてきた。添付の請求項の範囲および趣旨内での多数の他の実施形態、変更および変形形態が、本開示を見れば、当業者は思い付くであろう。

Claims (8)

1. 導電性を有し、レセプタクル部を形成するシールドと、
   少なくとも部分的に前記シールドによって支えられるハウジングと、
   前記レセプタクル部に配置され、前記ハウジングから延出して、第１側面、第２側面および嵌合端部を有し、第１および第２側面上に複数の溝を含むタングであって、各溝が前記嵌合端部に向かって延出して、該嵌合端部に近接して保持機能を含み、該保持機能が、前記溝を該溝の上端で第１幅まで狭くするタングと、
   前記複数の溝内に配置されている複数の端子であって、該複数の端子の各々が嵌合部、実装部およびそれらの間に延出する本体部を含み、前記嵌合部が第１および第２チップ部を含み、前記第１チップ部が前記タングのそれぞれの側面に向いて、第２幅を有し、前記第２チップ部が前記端子の反対側にあって、前記第２幅より狭い第３幅を有し、前記第２幅が前記第１幅より広い、複数の端子と、を備え、
   前記溝が前記保持機能に合わせて配列された窪みを含み、前記嵌合部が前記保持機能によって前記窪み内に一部折り曲げられているコネクタ。
2. 前記複数の端子が第１高さを有し、前記溝が前記第１高さより低い第２高さを有し、前記複数の溝内に配置されている複数の端子は前記タングのそれぞれの側面の上方に延出する、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記複数の端子の各々が傾斜した突出部（ｎｏｓｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）を有する、請求項２に記載のコネクタ。
4. 前記第１側面の前記溝が、前記第２側面の前記溝からオフセットされている、請求項１に記載のコネクタ。
5. 前記ハウジングが、前記溝がその中を延出する後壁を含み、少なくとも第１および第２溝がチャネルを介して相互に通信している、請求項１に記載のコネクタ。
6. 前記隣接した溝がノッチを介して通信している、請求項５に記載のコネクタ。
7. 前記溝の列の１つで、チャネルを介して相互に通信している少なくとも３つの隣接した溝を有する、請求項５に記載のコネクタ。
8. 前記端子が０．４ｍｍのピッチで配列されている、請求項１に記載のコネクタ。

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