JP2007213844A - 高速伝送用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高速伝送用コネクタにおいて、信号コンタクト対における伝送時間差を低減しつつ、回路基板への実装時に基板上の導体パターンを単純化できるようにする。
【解決手段】高速伝送用コネクタ１０は、平衡伝送線路を形成する一対の信号コンタクト１２をそれぞれに有して並列配置される複数の信号コンタクト対と、それら信号コンタクト対に対して交互に１つずつ配置される複数の接地コンタクト１６と、それら信号コンタクト対と接地コンタクトとを絶縁支持する本体１８とを備える。各信号コンタクトは、回路基板上の導体に接続される基板接続部３０を有する。全ての信号コンタクトの基板接続部は、本体１８の第１側面６６ａに沿って配置される。各信号コンタクト対が有する一対の信号コンタクトは、それぞれの基板接続部と取付部との間の領域３６で、互いに異なる誘電率を有する物質（突条７０及び空気）によって個々に少なくとも部分的に覆われる。
【選択図】図５

Description

本発明は、高速伝送用コネクタに関する。

高速伝送用コネクタとして、平衡伝送線路を形成する一対の信号コンタクトをそれぞれに有して並列状に配置される複数の信号コンタクト対と、並列する二組の該信号コンタクト対の間に１つずつ、全体で交互的に配置される複数の接地コンタクトと、複数の信号コンタクト対と複数の接地コンタクトとを互いに絶縁状態で支持する電気絶縁性の本体とを備えたものは知られている（例えば特許文献１参照）。このような構成によれば、ノイズの影響を受け難い平衡伝送線路を形成する信号コンタクト対を使用することに加えて、隣り合う信号コンタクト対の間に接地コンタクトを配することにより信号コンタクト対の間のクロストークを抑制できるので、コネクタの信号伝送特性を著しく向上させることができる。

この種の高速伝送用コネクタを回路基板実装用として構成する場合、個々の信号コンタクトは、接続相手コネクタの対応信号コンタクトに導通接触する長手方向一端の接触部と、回路基板上の導体に接続される長手方向他端の基板接続部とを有する。ここで、平衡伝送（ディファレンシャル伝送とも称する）における信号伝送時間の差を可及的に低減する観点で、各信号コンタクト対を構成する一対の信号コンタクトは、互いに同一の形状及び寸法を有するものが有利に使用される。

特許第３６８５９０８号公報

上記した従来の回路基板用の高速伝送用コネクタにおいて、各信号コンタクト対を構成する一対の信号コンタクトが互いに同一の形状及び寸法を有する場合、並列する複数の信号コンタクト対における個々の信号コンタクトの基板接続部は、コネクタ本体の長手方向（コンタクト列方向）に延びる一対の側面のそれぞれに沿って配列されることになる。したがって、回路基板上で高速伝送用コネクタを、例えば本体の一方の側面に近接して配置される他の電子部品に接続する場合のように、コネクタと電子部品との相対位置関係によっては、両者を接続する導体のパターンが複雑になる場合がある。特に、回路基板にパターン形成される導体に関しても、平衡伝送における信号伝送時間差を可及的に低減することが要求されるので、信号コンタクト対に接続される一対の導体は互いに同一長さを有することが望ましく、結果として、導体パターンが一層複雑になる恐れがある。

これに対し、各信号コンタクト対を構成する一対の信号コンタクトの、それぞれの基板接続部の近傍領域を、互いに異なる形状に形成することで、全ての信号コンタクトの基板接続部を、コネクタ本体の一方の側面のみに沿って配列するようにした構成が知られている。この構成によれば、回路基板上で高速伝送用コネクタをその本体の一方の側面に近接して配置される電子部品に接続する場合にも、両者を接続する導体のパターンを単純化することができる。

しかしこの構成では、各信号コンタクト対において、一方の信号コンタクトの接触部と基板接続部との間の空間的距離が、他方の信号コンタクトの同距離よりも短くなるので、平衡伝送における信号伝送時間に差が生じる恐れがある。このような不都合を回避するために、一般に、接触部と基板接続部との間の空間的距離が短い方の信号コンタクトの、基板接続部の近傍領域を、他方の信号コンタクトに接近する方向へ局部的に湾曲した形状に形成することで、両コンタクトの全長を等しくする方策が採られている。しかしながら、そのような曲率半径の小さな湾曲部分を有するコンタクトでは、湾曲部分に生じ得る磁界の乱れに起因して信号伝送特性が劣化することが懸念される。

本発明の目的は、それぞれが平衡伝送線路を形成する複数の信号コンタクト対を備えた高速伝送用コネクタにおいて、信号コンタクト対における信号伝送時間差を可及的に低減しつつ、回路基板への実装時に基板上の導体パターンを単純化でき、しかも磁界の乱れを生じ難い信号コンタクトを備える高速伝送用コネクタを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、平衡伝送線路を形成する一対の信号コンタクトをそれぞれに有して並列に配置される複数の信号コンタクト対と、複数の信号コンタクト対に対して交互に、並列する二組の信号コンタクト対の間に１つずつ配置される複数の接地コンタクトと、複数の信号コンタクト対と複数の接地コンタクトとを互いに絶縁状態で支持する電気絶縁性の本体とを具備する高速伝送用コネクタにおいて、複数の信号コンタクト対が有する複数の信号コンタクトの各々は、接続相手コネクタの対応信号コンタクトに導通接触する長手方向一端の接触部と、回路基板上の導体に接続される長手方向他端の基板接続部と、接触部と基板接続部との間で本体に取り付けられる取付部とを有し、複数の信号コンタクト対が有する複数の信号コンタクトの全ての基板接続部が、本体の第１側面に沿って配置され、複数の信号コンタクト対の各々が有する一対の信号コンタクトが、それぞれの基板接続部と取付部との間の領域で、互いに異なる誘電率を有する物質によって個々に少なくとも部分的に覆われていること、を特徴とする高速伝送用コネクタを提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高速伝送用コネクタにおいて、一対の信号コンタクトの少なくとも一方の領域を覆う物質が、本体の一部分である、高速伝送用コネクタを提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の高速伝送用コネクタにおいて、一対の信号コンタクトの一方の領域を覆う物質が、空気である、高速伝送用コネクタを提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高速伝送用コネクタにおいて、誘電率の高い第１物質によって覆われる一方の信号コンタクトの領域が、第１物質よりも誘電率の低い第２物質によって覆われる他方の信号コンタクトの領域よりも、小さい横断面積を有する、高速伝送用コネクタを提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高速伝送用コネクタにおいて、複数の接地コンタクトの各々は、接続相手コネクタの対応接地コンタクトに導通接触する長手方向一端の一対の接触部と、回路基板上の接地電位に接続される長手方向他端の一対の基板接続部と、接触部と基板接続部との間で本体に取り付けられる取付部とを有し、それら接地コンタクトの全ての基板接続部が、本体の第１側面と第１側面の反対側の第２側面とのそれぞれに沿って配置され、複数の接地コンタクトの各々は、複数の信号コンタクト対及び複数の接地コンタクトを本体の適正位置に配置したときに、複数の信号コンタクト対の各々が有する一対の信号コンタクトを、並列方向に見て覆い隠すような形状を有する、高速伝送用コネクタを提供する。

請求項１に記載の発明によれば、全ての信号コンタクトの基板接続部が本体の第１側面に沿って配置されるから、例えば高速伝送用コネクタを、回路基板上で本体側面に近接して配置される他の電子部品に接続される場合にも、両者を接続する導体のパターンを単純化することができる。しかも、信号コンタクトの基板接続部と取付部との間の領域は、迂回の無い形状を有することができるので、曲率半径の小さな湾曲部分に生じ得る磁界の乱れに起因して信号伝送特性が劣化するといった、従来技術における問題点を確実に回避できる。さらに、一対の信号コンタクトの当該領域の長さが互いに異なっているにも関わらず、短い方の領域を誘電率（比誘電率）の高い物質で覆う一方、長い方の領域を誘電率（比誘電率）の低い物質で覆うことにより、信号コンタクト対における伝送時間差を可及的に低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、一対の信号コンタクトの少なくとも一方の領域を覆う物質を、容易に作製できる。

請求項３に記載の発明によれば、一対の信号コンタクトの一方の領域を覆う低誘電率の物質を、容易に用意することができる。

請求項４に記載の発明によれば、信号コンタクトの横断面積の選択により、高速伝送用コネクタの特性インピーダンスを調整することができる。

請求項５に記載の発明によれば、並列する信号コンタクト対の間のクロストークを著しく低減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の一実施形態による高速伝送用コネクタ１０の斜視図、図２は、高速伝送用コネクタ１０が有するコンタクトの斜視図、図３及び図４は、個々のコンタクトと他の導体との接続形態を模式図的に示す図、図５は、高速伝送用コネクタ１０の主たる特徴部分の拡大斜視図、図６は、同特徴部分の拡大断面図である。高速伝送用コネクタ１０は、例えば電算機、サーバ、交換機、ルータ等で、平衡伝送（すなわちディファレンシャル伝送）用のコネクタとして使用される。

図１に示すように、高速伝送用コネクタ１０は、平衡伝送線路を形成する一対の信号コンタクト１２をそれぞれに有して並列に配置される複数の信号コンタクト対１４と、それら信号コンタクト対１４に対して交互に、かつ並列する二組の信号コンタクト対１４の間に１つずつ配置される複数の接地コンタクト１６と、複数の信号コンタクト対１４と複数の接地コンタクト１６とを互いに絶縁状態で支持する電気絶縁性の本体１８とを備える。高速伝送用コネクタ１０は、回路基板実装用の構成を有し、複数の信号コンタクト対と複数の接地コンタクトとを同様に備えた他のコネクタ（本願で接続相手コネクタと称する）に組み合わされて、接続／分離自在なコネクタ構造を構成する。

信号コンタクト１２及び接地コンタクト１６は、いずれも、電気良導体からなる板金材料を所定形状に打ち抜いて作製される。本体１８は、絶縁性、機械的強度、耐熱性等に優れた所望の樹脂材料から、例えば射出成形により所定形状に形成される。

図２及び図３に示すように、複数の信号コンタクト対１４が有する複数の信号コンタクト１２の各々は、接続相手コネクタ２０の対応信号コンタクト２２に導通接触する長手方向一端の接触部２４と、回路基板２６上の導体２８に接続される長手方向他端の基板接続部３０と、接触部２４と基板接続部３０との間で本体１８に取り付けられる取付部３２とを有する。各信号コンタクト対１４の一対の信号コンタクト１２は、それぞれの接触部２４及び取付部３２が互いに同一の形状を有する一方で、それぞれの基板接続部３０が取付部３２に対して側方へ、かつ接触部２４に対して互いに反対側へ異なる長さに渡って延長される形状を有する。

各信号コンタクト１２の接触部２４は、取付部３２から略直線状に延長される腕３４の末端に形成され、腕３４の弾性変形により、取付部３２を基準として僅かに変位できるようになっている。また、各信号コンタクト対１４の一対の信号コンタクト１２は、それぞれの基板接続部３０と取付部３２との間の領域３６が、取付部３２から見て同一の板厚方向へ撓曲された形状を有する。それにより、一対の信号コンタクト１２を、それぞれの接触部２４及び取付部３２が互いに鏡像を成すように対向かつ整列させて配置したとき（図２）に、それら信号コンタクト１２の基板接続部３０は、互いに接触することなく板厚方向へずれて並列に配置される。

図２及び図４に示すように、複数の接地コンタクト１６の各々は、接続相手コネクタ２０の対応接地コンタクト３８に導通接触する長手方向一端の一対の接触部４０と、回路基板２６上の接地電位４２に接続される長手方向他端の一対の基板接続部４４と、接触部４０と基板接続部４４との間で本体１８に取り付けられる取付部４６とを有する。一対の接触部４０は、取付部４６から略直線状に延長される一対の腕４８の末端に形成され、腕４８の弾性変形により、取付部４６を基準として僅かに変位できるようになっている。また、一対の基板接続部４４は、取付部４６の両側方で互いに反対側へ同一長さに渡って延長される。基板接続部４４と取付部４６との間の領域５０は、比較的大面積の矩形平板形状を有する。図示のように接地コンタクト１６は、線対称の形状を有する。

図１に示すように、本体１８は、複数の信号コンタクト１２の取付部３２及び複数の接地コンタクト１６の取付部４６を、個々に圧入式に受容する複数の貫通穴５２を有する主部分５４と、複数の信号コンタクト１２の接触部２４及び複数の接地コンタクト１６の接触部４０を、個々に弾性変位可能に受容する複数の溝５６を有する嵌合部分５８と、複数の信号コンタクト１２の基板接続部３０及び複数の接地コンタクト１６の基板接続部４４を、個々に受容支持する複数の溝６０を有する一対の側壁部分６２とを、一体に備える。なお図１は、本体１８を長手方向中間位置で破断して示すものであるが、図示しない残りの部分は図示部分に対し鏡像的構成を有する。

本体１８の主部分５４は、信号コンタクト１２及び接地コンタクト１６の整列方向に延長される、矩形断面を有する棒状要素である。本体１８の嵌合部分５８は、主部分５４から横断方向へ突設されて主部分５４の長手方向へ互いに平行に延長される一対の壁５８ａを有し、それら壁５８ａが、接続相手コネクタ２０（図３）の図示しない絶縁本体に脱離自在に嵌合する。複数の溝５６は、嵌合部分５８の両壁５８ａの相互対向面に、壁５８ａの横断方向へ正対して、かつ長手方向へ等間隔に形成される。主部分５４の複数の貫通穴５２は、それら溝５６に個々に直線状に連通して、主部分５４の長手方向へ等間隔に形成される。それら貫通穴５２は、横断方向へ正対する一対の溝５６と同様に横断方向へ整列する一対の貫通穴５２ａと、同一対の溝５６を互いに連結するように横断方向へ広がる貫通穴５２ｂとを、主部分５４の長手方向へ交互に配置して構成される（図５）。

本体１８の一対の側壁部分６２は、嵌合部分５８とは反対側で主部分５４から横断方向へ突設され、主部分５４の長手方向へ互いに平行に延長される。それら側壁部分６２は、主部分５４と協働して、複数の信号コンタクト１２及び複数の接地コンタクト１６の、それぞれの基板接続部３０、４４と取付部３２、４６との間の領域３６、５０を収容する空所６４を画定する（図５）。各側壁部分６２の外面は、主部分５４の外面と同一平面上に配置され、本体１８の一対の側面６６ａ、６６ｂを規定する（図５）。

各信号コンタクト対１４が有する一対の信号コンタクト１２は、前述したようにそれぞれの接触部２４及び取付部３２を互いに鏡像を成すように対向かつ整列させた状態で、本体１８の横断方向へ整列する一対の貫通穴５２及び一対の溝５６ａに受容される。また、各接地コンタクト１６は、一対の接触部４０及び取付部５０が、本体１８の一対の貫通穴５２及び１つの溝５６ｂに受容される。

このようにして、複数の信号コンタクト対１４及び複数の接地コンタクト１６を、本体１８上で予め定めた適正位置に配置したときに、それら信号コンタクト対１４が有する複数対の信号コンタクト１２の全ての基板接続部３０は、本体１８の第１側面６６ａに沿って並列に配置される。このとき、全ての信号コンタクト１２の基板接続部３０は、本体１８の第１側面６６ａから等距離の位置まで延長される。また、複数の接地コンタクト１６の全ての基板接続部４４は、本体の第１側面６６ａとその反対側の第２側面６６ｂとのそれぞれに沿って並列に配置される。本体１８の第１側面６６ａに沿って配置される複数対の信号コンタクト１２の基板接続部３０及び複数の接地コンタクト１６の基板接続部４４は、本体長手方向に見て等間隔を維持する。

また、信号コンタクト対１４及び接地コンタクト１６を本体１８の適正位置に配置したときに、各接地コンタクト１６は、各信号コンタクト対１４が有する一対の信号コンタクト１２を、本体長手方向（すなわちコンタクト並列方向）に見て全て覆い隠すような形状を有する。図示実施形態では、接地コンタクト１６の輪郭は、対向配置した一対の信号コンタクト１２の輪郭に部分的に合致し、特に、前者の接触部４０、腕４８及び基板接続部４４の輪郭は、後者の接触部２４、腕３４及び基板接続部３０の輪郭に合致する。このような構成により、最小限の材料コストで、並列する信号コンタクト対１４の間のクロストークを最大限に低減することができる。

各信号コンタクト対１４が有する一対の信号コンタクト１２は、それぞれの基板接続部３０と取付部３２との間の領域３６で、互いに異なる誘電率を有する物質によって個々に少なくとも部分的に覆われている。詳述すれば、対を成す信号コンタクト１２のうち、本体１８の第１側面６６ａに近接して配置される第１の信号コンタクト１２は、本体１８の第２側面６６ｂに近接して配置される第２の信号コンタクト１２に比べて、基板接続部３０と取付部３２との間の領域３６の長さが短いので、信号の伝送速度が速くなる。そこで、第１の信号コンタクト１２の領域３６を誘電率（比誘電率）の高い物質で覆う一方、第２の信号コンタクト１２の領域３６を誘電率（比誘電率）の低い物質で覆うことにより、第１の信号コンタクト１２の領域３６における信号伝送速度を低下させて、信号コンタクト対１４における伝送時間差を可及的に低減することができる。

このように、高速伝送用コネクタ１０では、各信号コンタクト対１４が有する一対の信号コンタクト１２のそれぞれの領域３６を、互いに異なる誘電率を有する物質によって個々に覆う構成としたから、それら信号コンタクト１２の領域３６の長さが互いに異なっているにも関わらず、信号コンタクト対１４における伝送時間差が可及的に低減される。しかも、領域３６は、基板接続部３０と取付部３２との間で迂回の無い形状を有することができるので、曲率半径の小さな湾曲部分に生じ得る磁界の乱れに起因して信号伝送特性が劣化するといった、従来技術における問題点を確実に回避できる。そして、上記構成を有する高速伝送用コネクタ１０は、全ての信号コンタクト１２の基板接続部３０が、本体１８の一方の側面６６ａに沿って配置されるものであるから、例えば回路基板２６上で本体側面６６ａに近接して配置される他の電子部品６８（図３）に接続される場合にも、両者を接続する導体のパターンを単純化することができる。

図示実施形態では、本体１８の第１側面６６ａに近接して配置される第１の信号コンタクト１２の領域３６を覆う物質は、本体１８の一部分であって、第１側面６６ａを規定する一方の側壁部分６２から空所６４内へ一体に突設されて本体長手方向へ延長される略矩形断面の突条７０から構成される（図５）。他方、本体１８の第２側面６６ｂに近接して配置される第２の信号コンタクト１２の領域３６を覆う物質は、空所６４内の空気である。このような構成により、第１及び第２の信号コンタクト１２の領域３６を覆う物質を、極めて容易に作製又は用意することができる。なお、第１及び第２の信号コンタクト１２の双方の領域３６が、本体１２と一体又は別体の、互いに誘電率（比誘電率）の異なる樹脂材料によって、全体的又は部分的に覆われる構成とすることもできる。

上記構成を有する高速伝送用コネクタ１０では、一対の信号コンタクト１２のそれぞれの領域３６を、互いに異なる誘電率を有する物質で覆っているから、両信号コンタクト１２の領域３６が例えば空気に露出されている状態で設定された特性インピーダンスが、誘電体の存在により変化する恐れがある。そこで、図６に示すように、誘電率の高い第１物質（図では突条７０）によって覆われる一方の信号コンタクト１２の領域３６が、第１物質よりも誘電率の低い第２物質（図では空気）によって覆われる他方の信号コンタクト１２の領域３６よりも、小さい横断面積を有するように形成することで、高速伝送用コネクタ１０の特性インピーダンスを、設定時の状態に調整することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は様々な修正が可能である。例えば、信号コンタクト１２の領域３６の一部分を高誘電率の物質（突条７０）で覆う図示構成に代えて、信号コンタクト１２の領域３６の全体を高誘電率の物質（突条７０）で覆う構成を採用することもできる。また、信号コンタクト対１４と接地コンタクト１６とが一列に並列する図示のコネクタ構造に代えて、信号コンタクト対１４と接地コンタクト１６との列を複数個有する多列構造のコネクタにおいても、本発明の構成を適用できる。

本発明の一実施形態による高速伝送用コネクタを、一部破断して示す斜視図である。 図１の高速伝送用コネクタが有するコンタクトの拡大斜視図である。 図１の高速伝送用コネクタが有する信号コンタクト対と他の導体との接続形態を模式図的に示す図である。 図１の高速伝送用コネクタが有する接地コンタクトと他の導体との接続形態を模式図的に示す図である。 図１の高速伝送用コネクタの主たる特徴部分の拡大斜視図である。 図１の高速伝送用コネクタの主たる特徴部分の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 高速伝送用コネクタ
１２ 信号コンタクト
１４ 信号コンタクト対
１６ 接地コンタクト
１８ 本体
２０ 接続相手コネクタ
２２ 対応信号コンタクト
２４、４０ 接触部
２６ 回路基板
２８ 導体
３０、４４ 基板接続部
３２、４６ 取付部
３６ 領域
３８ 対応接地コンタクト
４２ 接地電位
６４ 空所
６６ａ 第１側面
６６ｂ 第２側面
７０ 突条（物質）

Claims (5)

1. 平衡伝送線路を形成する一対の信号コンタクトをそれぞれに有して並列に配置される複数の信号コンタクト対と、該複数の信号コンタクト対に対して交互に、並列する二組の該信号コンタクト対の間に１つずつ配置される複数の接地コンタクトと、該複数の信号コンタクト対と該複数の接地コンタクトとを互いに絶縁状態で支持する電気絶縁性の本体とを具備する高速伝送用コネクタにおいて、
   前記複数の信号コンタクト対が有する複数の前記信号コンタクトの各々は、接続相手コネクタの対応信号コンタクトに導通接触する長手方向一端の接触部と、回路基板上の導体に接続される長手方向他端の基板接続部と、該接触部と該基板接続部との間で前記本体に取り付けられる取付部とを有し、
   前記複数の信号コンタクト対が有する前記複数の信号コンタクトの全ての前記基板接続部が、前記本体の第１側面に沿って配置され、
   前記複数の信号コンタクト対の各々が有する前記一対の信号コンタクトが、それぞれの前記基板接続部と前記取付部との間の領域で、互いに異なる誘電率を有する物質によって個々に少なくとも部分的に覆われていること、
   を特徴とする高速伝送用コネクタ。
2. 前記一対の信号コンタクトの少なくとも一方の前記領域を覆う前記物質が、前記本体の一部分である、請求項１に記載の高速伝送用コネクタ。
3. 前記一対の信号コンタクトの一方の前記領域を覆う前記物質が、空気である、請求項１に記載の高速伝送用コネクタ。
4. 誘電率の高い第１物質によって覆われる一方の前記信号コンタクトの前記領域が、該第１物質よりも誘電率の低い第２物質によって覆われる他方の前記信号コンタクトの前記領域よりも、小さい横断面積を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高速伝送用コネクタ。
5. 前記複数の接地コンタクトの各々は、接続相手コネクタの対応接地コンタクトに導通接触する長手方向一端の一対の接触部と、回路基板上の接地電位に接続される長手方向他端の一対の基板接続部と、該接触部と該基板接続部との間で前記本体に取り付けられる取付部とを有し、それら接地コンタクトの全ての該基板接続部が、前記本体の前記第１側面と該第１側面の反対側の第２側面とのそれぞれに沿って配置され、該複数の接地コンタクトの各々は、前記複数の信号コンタクト対及び該複数の接地コンタクトを前記本体の適正位置に配置したときに、該複数の信号コンタクト対の各々が有する前記一対の信号コンタクトを、並列方向に見て覆い隠すような形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高速伝送用コネクタ。

Images