JP2006073555A - 伝送回路基板構造及び伝送回路基板そしてこれを有するコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 高速伝送に好適な、優れた伝送特性をもたらす伝送回路基板構造、基板、そしてこの基板を有するコネクタを提供することを目的とする。
【解決手段】 並設された複数の信号ライン２０で形成される信号層と、該信号層を含む面に対して平行な面にて、絶縁層を介して該信号層の範囲に及ぶ面を形成するグランド層とが設けられた伝送回路基板構造において、グランド層は金属板によりグランド板３０として形成され、信号ライン２０は該信号ラインと一体成形された絶縁材の支持部材１０により支持され、グランド板３０と当接する当接部材１２を有し、該当接部材１２は信号ライン２０とグランド板３０との間に絶縁層としての空隙を形成する位置で上記グランド板３０と当接している。
【選択図】 図１

Description

本発明は伝送回路基板の構造及び基板そしてこれを有するコネクタに関する。

高速伝送、例えば３Ｇ（ギガ）を超えるような伝送では、伝送路を形成する信号ラインの導体（抵抗）損失の他、信号ラインのまわりの誘電体における誘電損失が無視できない位に大きくなり、この信号ラインのまわりの構成についての改善が求められる。

伝送路長の長い高速伝送コネクタとしては、その損失に対する対策を講じたものとして、伝送基板を用いたものやインサートを用いたものがある。例えば、インサートを用いたものとして、特許文献１そして特許文献２に開示されているものが知られている。

特許文献１そして特許文献２では、それぞれ、理解し易く図示した添付図面の図９と図１０に見られるように、グランド板５１に覆われた誘電層５２内に対をなす信号ライン５３，５４が設けられている。特許文献１では、対をなす信号ライン５３，５４は、基板の面方向に間隔をもって、特許文献２では、基板の厚さ方向に間隔をもって配されている。この対をなす信号ラインは、ディファレンシャル対として用いるときは、特許文献２の方が好適である。
特表２００１−５１０６２７ 特開２００４−８７３４８

しかしながら、特許文献１そして特許文献２では、信号ラインのまわりにインサート材料としての樹脂が存在しており、誘電率（ε_ｒ）や誘電損失（ｔａｎδ）が大きいので、伝送劣化（減衰）を生じてしまう。このことは、高速伝送、特にディファレンシャル対による伝送では、大きな問題となり、その改善が求められている。

本発明は、このような要請に応えることのできる、伝送回路基板構造、かかる構造をもつ回路基板、そしてこれを有するコネクタを提供することを目的とする。

本発明に係る伝送回路基板構造は、並設された複数の信号ラインで形成される信号層と、該信号層を含む面に対して平行な面にて、絶縁層を介して該信号層の範囲に及ぶ面を形成するグランド層とが設けられている。

かかる伝送回路基板構造において、本発明では、グランド層は金属板によりグランド板として形成され、信号ラインは該信号ラインと一体成形された絶縁材の支持部材により支持され、グランド板と当接する当接部材を有し、該当接部材は信号ラインとグランド板との間に絶縁層としての空隙を形成する位置で上記グランド板と当接していることを特徴としている。

このような構成の本発明によると、信号ラインとグランド層との間は、空隙となっており、空気層のみが存在することとなり、誘電率（ε_r）は約１、誘電損失（ｔａｎδ）は略０となり、高速伝送に好適となる。

本発明では、信号ラインは薄金属板から細条片として作られており、その板面がグランド板の板面と平行であることができる。板面は一般に滑らかな面となっており、高周波の伝播と好適となると共に伝送面積を大きく確保できる。また信号ラインが薄く形成できるので、基板の薄型化が可能となる。

本発明は、信号層とグランド層とは交互に設けられて二層以上をなしているようにすることができる。こうすることにより、各信号層のグランド（シールド）性能が確保される。

本発明では、当接部材は同一信号層における複数の信号ラインと交叉する方向に延びもしくは点在しているように形成できる。

また、支持部材は伝送回路基板の厚さ方向で中央に位置し、該厚さ方向で対称に両側へ信号層、グランド層の順に位置しているようにできる。

本発明では、支持部材は当接部材の範囲にのみ設けられ、この範囲以外では一つの信号層と隣接する他の信号層との間が空隙となっているようにすることができる。こうすることにより、信号層同士間は、上記支持部材が存在する範囲を除いて、ほとんどの範囲で空隙となり、この点でも高速伝送に好適となる。

本発明では、支持部材は伝送回路基板の厚さ方向で中央にグランド板を支持し、該支持部材が同方向の外側面で、グランド板に対して空隙をもって、信号ラインを保持している形態とすることもできる。

また、本発明では、隣接する二つの信号層の間で対応信号ライン同士が対をなしているようにすることができ、その際、対をなす対応信号ラインは、伝送回路基板の厚さ方向に見たときに、同一位置に設けられていることとするならば、ディファレンシャル対に好適であり、あるいは、対をなす対応信号ラインは、伝送回路基板の厚さ方向に見たときに、ずれた位置に設けられていることとするならば、クロストークがなくシングルエンドとしても使用可となる。

本発明では、支持部材が当接部材の範囲にのみ設けられ、これらの範囲以外で一つの信号層と隣接する他の信号層との間が空隙となっていることとする場合、信号ラインは、高速伝送に一層好適とするために、支持部材により支持される部分における幅が、空隙における部分の幅に対し、両部分における特性インピーダンスが等しくなるように狭くなっていることが望まれる。

本発明では、上述した各形態の伝送回路基板構造をもつ基板で、信号ラインとグランド板を、基板の端縁に沿って該端縁の表面に設けられた対応接続部と導通せしめることにより、伝送回路基板を得る。

さらに、本発明では、かかる伝送回路基板を複数枚、所定間隔をもって平行な状態でリテーナにより保持することにより伝送回路基板コネクタを得る。

本発明は、以上のように、信号層とグランド層との間を空隙としたので、誘電率ε_ｒが略１そして誘電損失ｔａｎδが略０となるので、高速伝送に好適となり、特にディファレンシャル対の伝送には優れた効果を発揮する。

以下、添付図面の図１ないし図８にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

＜第一実施形態＞
本実施形態の伝送回路基板構造は、部分破断斜視図を示す図１、図１におけるII−II断面を示す図２に見られるように、合成樹脂等の電気絶縁材から成る支持部材１０と、これに支持され信号層を形成する信号ライン２０と、グランド層としてのグランド板３０とを有する構造となっている。

支持部材１０は、全体として板状をなし、板部材１１と当接部材１２とが一体成形されている。しかし両部材１１，１２は別部材として形成し、これらが適宜一体化されていてもよい。

支持部材１０の当接部材１２は板部材１１の両面で適宜間隔をもって縦方向に延びる凸条として、複数本、平行に形成されている。各当接部材１２は、その長手方向である縦方向にて、適宜間隔の位置に円筒状で高さδの突部１３が一体に形成され、その端面は平坦な面で、後述するグランド板３０と当接する当接面１３Ａを形成している。したがって、支持部材１０の二つの側での上記複数本の当接部材１２のそれぞれに設けられた突部１３の当接面１３Ａは、すべて、一つの面に位置している。

上記板部材１１の両面には、該板部材１１の厚さ方向でみたときに同じ位置に、複数の信号ライン２０が該板部材１１により保持されている。すなわち、信号ラインは二層を形成している。各信号ライン２０は、金属板から作られた細条片として形成されており、各当接部材１２に対して隣接する突部１３の間で横方向に延びている。この信号ライン２０は、上記隣接する突部１３間で、各当接部材１２を横切っており、その交叉部分では、該当接部材１２と同一レベルの面をなしている。したがって、上記突部１３はこの面から高さδだけ突出することとなる。この信号ライン２０は、上記当接部材１２を有する支持部材１０の成形時に、一体的に成形されるのが好ましい。かくして、支持部材１０により保持されている信号ライン２０の面と支持部材１０の上記交叉部分での当接部材１２の面とを含む面に対し、上記突部１３の当接面１３Ａは高さδだけ突出した位置にある。

上記支持部材１０に対し、該支持部材１０の両面側に、適宜寸法で、平坦な金属板から成るグランド板３０が取りつけられている。このグランド板３０は、その内面が上記の複数の突部１３の当接面１３Ａと当接していて、上記信号ライン２０と一定の距離、すなわち、上記突部１３Ａの高さδに等しい距離δを保っている。その結果、信号ライン２０はどの位置においても、上記グランド板３０と上記距離δをもった、空隙を形成している。かくして、各信号ライン２０とグランド板３０との間が空気層となるので、その誘電率（ε_r）は略１、誘電損失（ｔａｎδ）は略０となる。

このような信号ライン２０とグランド板３０間に空気層となっている構造をもった伝送回路基板は高速伝送に好適である。

特に、図１そして図２の形態では、支持部材１０の両側で対応して位置する信号ライン２０同士は、基板の厚み方向で見たときに同一位置にあるので、ディファレンシャル対として好適に用いることができる。

図３には、本実施形態の変形例を示す。前出の例では、図２に見られるように、支持部材１０の両面に支持されている対応信号ライン２０同士が図２にて縦方向で同位置にあるために、ディファレンシャル対として使用することが好適である旨述べたが、図３では、対応信号ライン２０同士（例えば、両面で一番上に位置している信号ライン同士）が縦方向に若干ずれているので、この場合、クロストークのないシングルエンドのラインとして使用可能である。

＜第二実施形態＞
次に、図４に示す第二実施形態にあっては、支持部材１０は縦方向に延びる当接部材１２のみであり、図１の前実施形態における板部材１１に相当する部分がない。当接部材１２が部材として合成樹脂で形成されており、該当接部材１２が当接面１３Ａを有する突部１３を備えいてる点は前実施形態と変りはない。したがって、信号層をなす信号ライン２０と、グランド板３０との間が空気層となっている。

本実施形態では、図示のごとく、信号層は前実施形態と同様、二層を形成している。かかる本実施形態では、このように信号層とグランド板との間が空気層となっていることに加え、上述のごとく、上記当接部材１２が存在している範囲以外はすべて、二つの信号層の間でも空気層となっているので、誘電率（ε_r）はさらに１に近づき、誘電損失（ｔａｎδ）も限りなく０に近づく、この効果は、上記当接部材１２を細くし、また隣接当接部材１２同士の間隔を大きくする程、向上する。

本実施形態では、前実施形態における変形例として示した図３のごとく、二層の信号ラインの対を互いにずらしてシングルエンドに好適することが可能であり、その場合も図５のごとく、二層の信号ライン２０間も空気層となる。

＜第三実施形態＞
前出の第一及び第二実施形態では、絶縁材の支持部材あるいはその当接部材の両面で信号層をなす信号ラインが支持され、その両方の外側にグランド層を成すグランド板が位置していたが、図６に示す本実施形態では、中央にグランド板が、そしてその両側に信号層が設けられている点で相違する。

図６において、縦方向に延びる複数の当接部材１２の中央でグランド板３０が支持されている。本実施形態では、二層をなす信号層のそれぞれの信号ライン２０は、上記当接部材１２の外面側で支えられており、上記グランド板３０との間には距離δの空隙が形成されている。

又、本実施形態では、上記信号ライン２０の幅は、空気層の部分における幅Ｗ_１と当接部材１２により支えられている部分における幅Ｗ_２はＷ_１＞Ｗ_２の関係となっている。この関係は、両部分における特性インピーダンス同士が等しくなるように決定される。

本実施形態においても、上記当接部材１２に当接面１３Ａが形成された突部１３を有しているが、これは上記グランド板３０とは係りがないので省略することができる。しかし、基板を他の部材等に収容あるいは取りつける場合、上記信号層をなす信号ライン２０が収容あるいは取りつけのための部材との接触を防止するために、上記突部を設けておいてもよい。

＜第四実施形態＞
本実施形態では、第一ないし第三実施形態で示した各種基板構造を伝送回路基板に具現化した例を示す。図７は各部材を分離したとき、図８はそれらを組み立てて基板としたときのそれぞれの斜視図である。なお、図にて、図１ないし図６のものと共通する部位には同一符号を付すことにする。

図７において、絶縁材の支持部材１０は板状に形成され、その二辺の両面縁部には板厚が大きくなっている接続部４１，４２が形成されている。該上記接続部４１，４２の面には、コンタクトとしてのランド４１Ａ，４２Ａが配列形成されている。

上記板状の支持部材１０の両面には、複数の信号ライン２０が面内で屈曲路を形成するようにして並設されており、各信号ライン２０は上記接続部４１，４２における対応ランド４１に導通している。この信号ライン２０は上記接続部４１，４２の内部で上記ランドと導通している。

上記支持部材１０には、隣接せる信号ライン２０同士間に当接部材としての突部１３が複数設けられていて、該突部１３の上面が当接面１３Ａを形成している。

さらに、上記支持部材１０には、上記突部１３よりも背の高い嵌合用突部４３が適宜位置で複数設けられている。該嵌合用突部４３は、そのうちのいくつかが信号ライン２０に覆いかぶさるようになっているが、それによって信号ライン２０の保持力を高めることにもなる。

上記支持部材１０は、当該基板の補強そして他の同様な基板同士との連結等のために基板の周縁に各種フランジ状部分１４を有している。このフランジ状部分１４は、図示しないリテーナ（連結部材）に嵌合して、複数の基板が保持されて一つのコネクタ装置を形成する。

上記支持部材１０の両面側には、グランド板３０が設けられている。該グランド３０は、上記支持部材の各種フランジ状部１４の内側に収まる輪郭形状をなしており、また、全体的には、上記支持部材１０の嵌合用突部４３に嵌合する孔部３１が分布形成されている。また、該グランド板３０には、端子部３２，３３を有し、該グランド板３０が上記支持部材１０に取りつけられたとき、上記支持部材の接続部４１，４２におけるランド４１Ａ，４２Ａの列端に隣接して位置するようになる。

このようなグランド板３０は、図８のごとく、支持部材１０に取りつけられる。すなわち、グランド板３０の孔部３１が上記嵌合用突部４３に嵌合されてグランド板３０と支持部材１０とが一体化されて基板を形成する。その際、上記孔部３１と嵌合用突部４３が締り嵌めとしておけば、他の固定手段は不要である。上記グランド板３０は、支持部材の突部１３の当接面１３Ａに当接して、信号ライン２０はグランド板３０との間で、どの部分においても、一定の距離の空隙を形成する。当接部材をフランジ状部分の内側に沿って設ければ、信号ライン間に突部１３を形成しなくても良い。

かかる基板を複数枚、図示しないリテーナにより保持することにより、一つの中間コネクタ装置を形成し、基板の二辺の接続部４１，４２にて、二つの機器との接続を可能とする。

本発明は、図示の例に限定されず種々変更が可能である。例えば、支持部材と当接部材とは、一体形成しなくとも、別体として形成してもよい。例えば、当接部材とグランド板と一体的に設け、この当接部材が支持部材と当接した際に、信号ラインとの間に空隙を形成するようにできる。又、上記当接部材を、全く別部材として、グランド板と支持部材との間に配置することもできる。さらには、当接部材を支持部材に対し、例えば該支持部材の縁部に取りつけるようにしてもよい。

本発明の第一実施形態としての伝送回路基板構造を示す部分破断斜視図である。 図１におけるII−II断面図である。 第一実施形態における変形例を示す図２と同じ位置での断面図である。 第二実施形態の伝送回路基板構造を示す部分破断斜視図である。 第二実施形態における変形例を示す断面図である。 第三実施形態としての伝送回路基板構造を示す斜視図である。 第四実施形態としての伝送回路基板を示し、各部材の組み立て前での斜視図である。 図７の基板の組み立て完成時の斜視図である。 従来の伝送回路基板構造を示す断面図である。 他の従来の伝送回路基板構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 支持部材
１２ 当接部材
２０ 信号ライン（信号層）
３０ グランド板（グランド層）

Claims (13)

1. 並設された複数の信号ラインで形成される信号層と、該信号層を含む面に対して平行な面にて、絶縁層を介して該信号層の範囲に及ぶ面を形成するグランド層とが設けられた伝送回路基板構造において、グランド層は金属板によりグランド板として形成され、信号ラインは該信号ラインと一体成形された絶縁材の支持部材により支持され、グランド板と当接する当接部材を有し、該当接部材は信号ラインとグランド板との間に絶縁層としての空隙を形成する位置で上記グランド板と当接していることを特徴とする伝送回路基板構造。
2. 信号ラインは薄金属板から細条片として作られており、その板面がグランド板の板面と平行であることととする請求項１に記載の伝送回路基板構造。
3. 信号層とグランド層とは交互に設けられて二層以上をなしていることとする請求項１に記載の伝送回路基板構造。
4. 当接部材は同一信号層における複数の信号ラインと交叉する方向に延びもしくは点在していることとする請求項１に記載の伝送回路基板構造。
5. 支持部材は伝送回路基板の厚さ方向で中央に位置し、該厚さ方向で対称に両側へ信号層、グランド層の順に位置していることとする請求項１又は請求項４に記載の伝送回路基板構造。
6. 支持部材は当接部材の範囲にのみ設けられ、これらの範囲以外では一つの信号層と隣接する他の信号層との間が空隙となっていることとする請求項１ないし請求項５のうちの一つに記載の伝送回路基板構造。
7. 支持部材は伝送回路基板の厚さ方向で中央にグランド板を支持し、該支持部材が同方向の外側面で、グランド板に対して空隙をもって、信号ラインを保持していることとする請求項１又は請求項４に記載の伝送回路基板構造。
8. 隣接する二つの信号層の間で対応信号ライン同士が対をなしていることとする請求項３、請求項５、請求項６のうちの一つに記載の伝送回路基板構造。
9. 対をなす対応信号ラインは、伝送回路基板の厚さ方向に見たときに、同一位置に設けられていることとする請求項８に記載の伝送回路基板構造。
10. 対をなす対応信号ラインは、伝送回路基板の厚さ方向に見たときに、ずれた位置に設けられていることとする請求項８に記載の伝送回路基板構造。
11. 信号ラインは、支持部材により支持される部分における幅が、空隙における部分の幅に対し、両部分における特性インピーダンスが等しくなるように狭くなっていることとする請求項６に記載の伝送回路基板構造。
12. 並設された複数の信号ラインで形成される信号層と、該信号層を含む面に対して平行な面にて、絶縁層を介して該信号層の範囲に及ぶ面を形成するグランド層とが設けられた伝送回路基板において、グランド層は金属板によりグランド板として形成され、信号ラインは該信号ラインと一体成形された絶縁材の支持部材により支持され、グランド板と当接する当接部材を有し、該当接部材は信号ラインとグランド板との間に絶縁層としての空隙を形成する位置で上記グランド板と当接しており、上記信号ライン及びグランド板は、伝送回路基板の端縁に沿って該端縁の表面に設けられた対応接続部に導通していることを特徴とする伝送回路基板。
13. 伝送回路基板は複数枚設けられ、これらが所定間隔をもって平行な状態でリテーナによ
    り保持されてコネクタを形成している伝送回路基板コネクタにおいて、各伝送回路基板は、並設された複数の信号ラインで形成される信号層と、該信号層を含む面に対して平行な面にて、絶縁層を介して該信号層の範囲に及ぶ面を形成するグランド層とが設けられており、グランド層は金属板によりグランド板として形成され、信号ラインは該信号ラインと一体成形された絶縁材の支持部材により支持され、グランド板と当接する当接部材を有し、該当接部材は信号ラインとグランド板との間に絶縁層としての空隙を形成する位置で上記グランド板と当接しており、上記信号ライン及びグランド板は、伝送回路基板の端縁に沿って該端縁の表面に設けられた対応接続部に導通していることを特徴とする伝送回路基板コネクタ。

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