JP2005251681A - 電気コネクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーブルの取付け作業に優れ、かつ線間のクロストーク低減とインピーダンス整合の実現を図ることができる電気コネクタを提供する。
【解決手段】 複数本の信号線２ｕ，２ｄ及びドレイン線４を有するケーブル１が接続される基板１２を内蔵した電気コネクタにおいて、基板１２の中間層１２ｍに、ドレイン線４を収納するための空隙ｓを形成したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数本の信号線及びドレイン線を有するケーブルが接続される基板を内蔵した電気コネクタに関するものである。

図６（ａ）、図６（ｂ）および図８に示すような電気コネクタ８０は、プリント基板８２を備えたコネクタ本体８１を、金属製のシールドケース（シールドカバー、あるいはハウジング）８３に収納して内蔵した高速伝送用の基板内蔵型コネクタである。コネクタ本体８１は、基板８２と、基板８２にはんだ接続されるＴｗｉｎｎａｘ（ツインナックス）多対ケーブル（図６（ｂ）では６対、図８では４対）１の端末部と、プラグ８４とで構成される。

基板８２の上下（表裏）面には、各ケーブル１及びプラグ８４と、基板８２とを電気的に接続するための信号線配線パターン８５、ＧＮＤ（グランド）配線パターンが形成される。基板８２の表裏面の一端には、各ケーブル１をはんだ接続するための複数のはんだ付けランド８６が形成され、基板８２の表裏面の他端には、プラグ８４をはんだ接続するためのはんだ付けランドが形成される。

ケーブル１は、互いに逆方向の信号が流れる正（＋）・負（−）の各信号線２ｕ，２ｄをそれぞれ絶縁体３で被覆してなる信号伝送用コアを２本並列に設け、これら２本並列のコアの合わせ目にドレイン線４を沿わせ、２本並列のコアとドレイン線４とをシールド（遮蔽）５で覆い、さらにこのシールド５を図示しないシースで被覆した差動ケーブルである。

電気コネクタ８０の製造時、端末処理した各ケーブル１は、図７に示すようにそれぞれのコアが縦列するように整線され、基板８２の表裏面のランド８６に各信号線２ｕ，２ｄをそれぞれはんだ付けすることにより、基板８２と電気的に接続される。また、予めケーブル１の端末部に、基板８２のＧＮＤ配線パターンなどの基板アースと電気的に接続されたアース面ｅを形成しておく。各ドレイン線４は、上側、もしくは下側に曲げて処理され、アース面ｅにはんだ等の手法で接続される。このアース面ｅの一例としては、ケーブル１の整線治具８７に設けた導体板８８がある。同様に、プラグ８４も基板８２にはんだ接続される。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平１０−１４４３６９号公報 特開２００３−２５７５５８号公報

しかしながら、電気コネクタ８０は、各ケーブル１の端末部において、ドレイン線４が上下に平行するペアの信号線２ｕ，２ｄに対して、上側、もしくは下側のどちらかに曲げて処理されるため、平衡伝送線路の対称性がくずれる。その結果、各ケーブル１の端末部において、クロストークの増大やインピーダンスの不整合等の問題が発生し、伝送特性が著しく悪化する。

また、ドレイン線４の接続作業に手間がかかるので、ケーブル１の取付け作業が面倒であり、ケーブル１と基板８２との接続作業性が低下するという問題もある。

そこで、本発明の目的は、ケーブルの取付け作業に優れ、かつ線間のクロストーク低減とインピーダンス整合の実現を図ることができる電気コネクタ及びその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、複数本の信号線及びドレイン線を有するケーブルが接続される基板を内蔵した電気コネクタにおいて、上記基板の中間層に、上記ドレイン線を収納するための空隙を形成した電気コネクタである。

請求項２の発明は、上記空隙を介して対向する上記基板の少なくとも一方の対向面がアース面となっている請求項１記載の電気コネクタである。

請求項３の発明は、上記基板に、上記基板のグランド層と導通するスルーホールを形成した請求項１または２記載の電気コネクタである。

請求項４の発明は、上記基板は、予め２つのパーツに分割形成され、これら２つのパーツをケーブルアッセンブリ時に一体化して上記空隙が形成される請求項１〜３いずれかに記載の電気コネクタである。

請求項５の発明は、請求項１〜３いずれかに記載された電気コネクタの製造方法であって、上記空隙に上記ドレイン線を挿入して上記アース面に接続する電気コネクタの製造方法である。

請求項６の発明は、請求項１〜４いずれかに記載された電気コネクタの製造方法であって、上記基板を上記空隙を境に２つのパーツに分割し、一方のパーツの上記アース面に上記ドレイン線を接続し、上記一方のパーツと他方のパーツとを張り合わせて一体化する電気コネクタの製造方法である。

本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。

（１）ケーブルと基板との接続作業性が向上する。

（２）隣り合う線間のクロストークを低減させることができる。

（３）インピーダンス整合を容易に実現できる。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は本発明の好適実施の形態を示す電気コネクタ本体の主要部（ケーブル接続前）の横断面図、図１（ｂ）は電気コネクタ本体の主要部（ケーブル接続後）の横断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）を上面から見た平面図である。図２（ａ）は電気コネクタ本体（ケーブル接続前）の分解斜視図、図２（ｂ）は電気コネクタ本体（ケーブル接続後）の斜視図である。

図１（ｃ）ではコアが６対のケーブル１を接続する例、図２（ａ）および図２（ｂ）ではコアが４対のケーブル１を接続する例で描いているが、本発明はケーブル１の本数に限定されない。

図１（ａ）〜図１（ｃ）および図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る電気コネクタは、主としてＧＨｚ領域でのインピーダンス整合を実現するために、プリント基板（パドルカード）１２を備えたコネクタ本体１１を、図示しない金属製のシールドケース（シールドカバー、あるいはハウジング）に収納して内蔵した高速伝送用の基板内蔵型コネクタである。コネクタ本体１１は、基板１２と、基板１２にはんだ接続されるＴｗｉｎｎａｘ（ツインナックス）多対ケーブル１の端末部と、プラグ１４とで構成される。

図４に示すように、プラグ１４の一端部の上下には、ケーブル１に対応したプラグ１４側の複数本の配線として、複数本（図４では４本）の信号配線（信号ピン）１５が所定ピッチで設けられると共に、複数本の信号配線１５から所定ピッチ隔てた両側に２本のＧＮＤ（グランド）配線（グランドピン）１６が設けられる。プラグ１４の他端部には、信号線配線パターン１７が所定ピッチで形成されると共に、信号線配線パターン１７に沿ってＧＮＤ配線パターン１８が両側端に形成されたプラグ側配線板（コネクタ嵌合部）１９が設けられる。プラグ１４は、信号配線１５と、ＧＮＤ配線１６と、プラグ側配線板１９の配線パターン１７，１８とが内部で電気的に接続されるように、例えばモールド樹脂で一体形成される。

さて、図１（ａ）〜図１（ｃ）および図２（ａ）、図２（ｂ）に戻り、基板１２は、上層基板１２ｕと、基板１２の中間層としての中層基板１２ｍと、下層基板１２ｄとの３層を積層して一体構成され、中層基板１２ｍの一端部には、各ケーブル１のドレイン線４を載置、あるいは収納するための空隙ｓが形成される。ここで、基板１２を主に図３（ａ）および図３（ｂ）でより詳細に説明する。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、上層基板１２ｕの上（表）面には、各ケーブル１及びプラグ１４と、基板１２とを電気的に接続するための帯状の信号線配線パターン（信号線ライン）２０が所定ピッチで形成される。上層基板１２ｕの表面の両側端には、信号線配線パターン２０に沿って帯状のＧＮＤ（グランド）配線パターン（グランドライン、あるいはグランド層）２１がそれぞれ形成される。空隙ｓを介して対向する基板１２の一方の対向面、すなわち上層基板１２ｕの下（裏）面はアース面（ＧＮＤ面、グランド層、あるいは基板アース）ｅｕとなっている。

また、図１（ｃ）に示すように、上層基板１２ｕの表面の一端には、各ケーブル１の＋信号線２ｕをはんだ接続するための複数のはんだ付けランド２２が形成される。詳細は図示していないが、上層基板１２ｕの表面の他端には、プラグ１４の信号配線１５やＧＮＤ配線１６をはんだ接続するための複数のはんだ付けランドが形成される。

図３（ａ）および図３（ｂ）に戻り、下層基板１２ｄは、上層基板１２ｕと同じ構成であり、上層基板１２ｕの表裏面を逆にしたものである。詳細は図示していないが、下層基板１２ｄの裏面の一端には、ランド２２と基板１２の表裏で対称となるように、各ケーブル１の−信号線２ｄをはんだ接続するための複数のはんだ付けランドが形成される。空隙ｓを介して対向する基板１２の他方の対向面、すなわち下層基板１２ｄの表面はアース面ｅｄとなっている。

中層基板１２ｍは、上層基板１２ｕや下層基板１２ｄより長さが短く、かつ幅が等しく形成され、その表裏面がアース面ｅｍとなっている。中層基板１２ｍとしては、全てがグランド層であるＧＮＤベタ層でもよい。

上述した下層基板１２ｄ上に中層基板１２ｍを互いの他端が一致するように積層し、中層基板１２ｍ上に上層基板１２ｕを互いの他端が一致するように積層して基板１２を一体構成することで、中層基板１２ｍの一端部に空隙ｓが区画形成される。また、互いに同じ長さと幅を有する下層基板１２ｕ、中層基板、上層基板１２ｕを重ね合わせて積層し、中間基板の一端部を削り取るなどの加工を適宜施すことで、空隙ｓを形成してもよい。

基板１２の両側部には、基板１２の各グランド層、すなわち、上層基板１２ｕのＧＮＤ配線パターン２１、上層基板１２ｕのアース面ｅｕ、中層基板１２のアース面ｅｍ、下層基板１２ｄのアース面ｅｄ、下層基板１２ｄのＧＮＤ配線パターンと導通し、上層基板１２ｕの表面から中層基板１２ｍを介して下層基板１２ｄの裏面まで貫通するスルーホール２３がそれぞれ形成される。

このスルーホール２３は、例えば、はんだ注入等で上層基板１２ｕと下層基板１２ｄとを電気的に接続して導通させるものである。スルーホール２３としては、内面をめっきしためっきスルーホールでもよい。

ここで、コネクタ本体１１を使用した電気コネクタの製造方法を説明する。

まず、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、端末処理した各ケーブル１をそれぞれのコアが縦列するように配列し、空隙ｓに各ドレイン線４を一括挿入してアース面ｅｕ，ｅｄにはんだ、圧着、導電性接着剤などで電気的に一括接続する。これと同時に、基板１２の表裏で対称となるように、上層基板１２ｕのランド２２に＋信号線２ｕを、下層基板１２ｄのランドには−信号線２ｄを、それぞれはんだ、圧着、導電性接着剤などで電気的に接続することで、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、ケーブル１の端末部と基板１２とを接続する。

詳細は図示していないが、同様に基板１２とプラグ１４とを接続すれば、図２（ｂ）に示すようなコネクタ本体１１が得られる。このコネクタ本体１１を図示しないシールドケースに収納すれば、コネクタ本体１１を使用した電気コネクタが得られる。

本実施の形態の作用を説明する。

コネクタ本体１１を使用した電気コネクタは、中層基板１２ｍの一端部に空隙ｓを形成することで、その空隙ｓに各ドレイン線４を曲げ処理することなく一括挿入してアース面ｅｕ，ｅｄに一括接続できるため、基板１２の表裏で対称となるように＋信号線２ｕ，−信号線２ｄを接続すれば、ケーブル１と基板１２の接続部分の対称性が保たれ、平衡伝送線路の対称性がくずれることはない。

したがって、コネクタ本体１１を使用した電気コネクタは、図８の電気コネクタ８０と比べ、ケーブル１と基板１２の接続部分の対称性が大幅に向上し、正負信号のアンバランスが解消されるので、隣り合う線（例えば、＋信号線２ｕ同士）間のクロストークを低減させることができ、インピーダンス整合を容易に実現できる。

また、ドレイン線４の接続作業に手間がかからないので、ケーブル１の取付け作業に優れ、ケーブル１と基板１２との接続作業性が向上する。

さらに、上層基板１２ｕの裏面をアース面ｅｕとし、下層基板１２ｄの表面をアース面ｅｄとすることで、各ドレイン線４と基板１２とを電気的に確実に接続できる。

基板１２に、基板１２のグランド層と導通するスルーホール２３を形成することで、上層基板１２ｕと下層基板１２ｄとを電気的に確実に接続して導通させることができる。

次に、第２の実施の形態を説明する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、コネクタ本体５１は、図１〜図３の一体構成された基板１２の代わりに、予め２つのパーツに分割形成され、これら２つのパーツをケーブルアッセンブリ時に一体化して空隙ｓが形成される基板５２を用いたものである。基板５２は、空隙ｓを境に、例えば上層基板１２ｕと、下層基板１２ｄ上に中層基板１２ｍを積層して一体構成されるベース部５２ｂとの上下２つのパーツに分割可能である。

コネクタ本体５１を使用した電気コネクタの製造方法を説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、基板５２を上層基板１２ｕとベース部５２ｂとに分割しておく。端末処理した各ケーブル１をそれぞれのコアが縦列するように配列し、図５（ｂ）に示すように、ベース部５２ｂの下層基板１２ｄのアース面ｅｄに各ドレイン線４を一括セットし、はんだ、圧着、導電性接着剤などで電気的に一括接続する。これと同時に、下層基板１２ｄのランドに−信号線２ｄをはんだ、圧着、導電性接着剤などで電気的に接続する。

図５（ｃ）に示すように、ベース部５２ｂと上層基板１２ｕとをはんだ、圧着、導電性接着剤などで張り合わせて一体化した後、ベース部５２ｂの下層基板１２ｄのアース面ｅｄと上層基板１２ｕのアース面ｅｕとを、中層基板１２ｍ、介在物、ドレイン線４、はんだなどで電気的に確実に接続する。これと同時に、−信号線２ｄと基板１２の表裏で対称となるように、上層基板１２ｕのランドに＋信号線２ｕをはんだ、圧着、導電性接着剤などで電気的に接続することで、ケーブル１の端末部と基板５２とを接続する。

さらに、基板５２とプラグとを接続するとコネクタ本体５１が得られ、このコネクタ本体５１をシールドケースに収納すれば、コネクタ本体５１を使用した電気コネクタが得られる。

コネクタ本体５１を使用した電気コネクタによっても、図１および図２のコネクタ本体１１を使用した電気コネクタと同じ作用効果が得られる。さらに、基板５２が空隙ｓを境に上層基板１２ｕとベース部５２ｂとに分割可能なので、ケーブルアッセンブリ時、ドレイン線４と＋信号線２ｕの接続作業を別々に行うことができる。したがって、コネクタ本体１１を使用した電気コネクタに比べ、ドレイン線４の接続作業が容易になり、ドレイン線４と基板５２との接続作業の合理化を図ることができる。

上記実施の形態では、上層基板１２ｕの裏面をアース面ｅｕとし、下層基板１２ｄの表面をアース面ｅｄとした例、つまり空隙ｓを介する両方の対向面がアース面となるで説明したが、少なくとも対向面の一方がアース面であればよい。

また、基板１２や基板５２に接続される複数本のケーブルとして、ツインナックス多対ケーブル１を使用した例で説明したが、ドレイン線を有する差動ケーブルであれば、いかなるケーブルを使用してもよい。

本発明の電気コネクタは、特にＴｗｉｎｎａｘを採用したケーブルで、かつ高速伝送が要求されるコネクタに対して適用すると非常に有効である。

図１（ａ）は本発明の好適実施の形態を示す電気コネクタ本体の主要部（ケーブル接続前）の横断面図、図１（ｂ）は電気コネクタ本体の主要部（ケーブル接続後）の横断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）を上面から見た平面図である。 図２（ａ）は電気コネクタ本体（ケーブル接続前）の分解斜視図、図２（ｂ）は電気コネクタ本体（ケーブル接続後）の斜視図である。 図３（ａ）は図２（ａ）に示した基板の分解斜視図、図３（ｂ）はその斜視図である。 図２（ａ）に示したプラグの斜視図である。 図５（ａ）は第２の実施の形態を示す電気コネクタ本体の主要部（ケーブル接続前）の横断面図、図５（ｂ）は電気コネクタ本体の主要部（ドレイン線接続後）の横断面図、図５（ｃ）は電気コネクタ本体の主要部（ケーブル接続後）の横断面図である。 図６（ａ）は背景技術の電気コネクタ本体の主要部を示す縦断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）を上面から見た平面図である。 多対ツインナックスケーブルの端末整線例を示す横断面図である。 背景技術の電気コネクタの一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ ケーブル
２ｕ ＋信号線
２ｄ −信号線
４ ドレイン線
１１ コネクタ本体
１２ 基板
１２ｕ 上層基板
１２ｍ 中層基板（基板の中間層）
１２ｄ 下層基板
ｓ 空隙
ｅｕ，ｅｍ，ｅｄ アース面
２３ スルーホール

Claims (6)

1. 複数本の信号線及びドレイン線を有するケーブルが接続される基板を内蔵した電気コネクタにおいて、上記基板の中間層に、上記ドレイン線を収納するための空隙を形成したことを特徴とする電気コネクタ。
2. 上記空隙を介して対向する上記基板の少なくとも一方の対向面がアース面となっている請求項１記載の電気コネクタ。
3. 上記基板に、上記基板のグランド層と導通するスルーホールを形成した請求項１または２記載の電気コネクタ。
4. 上記基板は、予め２つのパーツに分割形成され、これら２つのパーツをケーブルアッセンブリ時に一体化して上記空隙が形成される請求項１〜３いずれかに記載の電気コネクタ。
5. 請求項１〜３いずれかに記載された電気コネクタの製造方法であって、上記空隙に上記ドレイン線を挿入して上記アース面に接続することを特徴とする電気コネクタの製造方法。
6. 請求項１〜４いずれかに記載された電気コネクタの製造方法であって、上記基板を上記空隙を境に２つのパーツに分割し、一方のパーツの上記アース面に上記ドレイン線を接続し、上記一方のパーツと他方のパーツとを張り合わせて一体化することを特徴とする電気コネクタの製造方法。
   

Images