JP2008078154A

JP2008078154A - モジュラコネクタ

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Publication number: JP2008078154A
Application number: JP2007306547A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Nishimura; 太西村; Hirohisa Okuno; 裕寿奥野; Koji Yamashita; 耕司山下
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】モジュラプラグとの組合せにおいて、広周波数帯域に亘って漏話成分及び反射成分を低減させる高速伝送用のモジュラコネクタを提供する。
【解決手段】モジュラコネクタ１は、プラグ挿入口２が開口したハウジング３内部に導電路と各導電路に接続された導体パターンからなり導電路間に容量性結合を生じさせるキャパシタンス要素とを有する。導電路同士を平行に近接させたコンタクトリード部における導電路の間隔とコンタクトリード部の長さとを設定要素とする構成と、１本の導電路と複数のキャパシタンス要素との接続位置間の導電路の長さを適切に設定する構成とを単独で、又は組み合わせて利用することで、モジュラコネクタ１において発生する漏話成分の大きさと位相との周波数特性をモジュラプラグにおいて発生する漏話成分に対応させ、モジュラプラグと組み合わせた状態における漏話を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として情報通信に使用されるモジュラコネクタに関するものである。

情報通信に使用されるモジュラコネクタとして、例えば図１４に示すようなものがある。このモジュラコネクタ１はモジュラプラグが挿入されるプラグ挿入口２が設けられたハウジング３と、モジュラプラグの接触子に弾接する８本のコンタクトピン６とを備え、コンタクトピン６はハウジング３に収納された基板５に接続されている。ここで、コンタクトピンはプラグ挿入口２内部の奥の図１４における下部に載置されたプリント基板から下向きに延び前方へ曲がってプラグ挿入口２の下部を通過して上向きにＵ字状に曲がりプラグ挿入口２内部の入り口付近からプラグ挿入口２の奥に向かって上向きに互いに平行に延びた構造である。

しかし、このようなモジュラコネクタ及びモジュラコネクタと組み合わせて使用されるモジュラプラグは複数の伝送線が互いに接近して平行に並べられているという構造上、回線間の静電容量不平衡（以下、容量性結合）及び相互誘導（以下、誘導性結合）によって回線を伝送する信号中に漏話成分が発生しやすい。ここで漏話成分は大きさと位相で定義される電気信号成分であり、その特性は周波数に依存する。漏話成分には信号の伝播方向に現れる遠端漏話成分と、その反対方向に現れる近端漏話成分とがある。

さらなる大容量高速通信の実現のためには、信号中において伝送の障害となる漏話成分及び反射成分を低減させることが重要である。モジュラコネクタとモジュラプラグを組み合わせた状態においてトータルの漏話成分を低減するためには、モジュラプラグにおいて発生した漏話成分を打ち消す漏話成分をモジュラコネクタにおいて意図的に発生させることが考えられる。具体的には、伝送線間に容量性結合又は誘導性結合を発生させる構成をモジュラとケーブルの接続部に組み込むという手法が採用されている。例えば、先に示した図１４のモジュラコネクタ１においては、図１５に示すように基板５上の配線を互いに近接させることにより誘導性結合を発生させている。また、特開平６−２４３９３７や特開平０６−８４５６２には、伝送対間への静電容量の付加や導体の交差によって近端漏話成分を低減する方法が開示されている。この技術は、近端漏話成分の低減において一応の効果を奏している。
特開平６−２４３９３７号公報特開平０６−８４５６２号公報

しかし、誘導性結合のみを利用して補正する方法は近端漏話成分または遠端漏話成分のいずれか一方を低減させるかわりもう一方を増大させるという問題があり、容量性結合のみを利用する方法は、１組の対間のみに適用するには有効であるが、それ以上の対の組み合わせを補償する場合に別の対間にも影響するという問題がある。また、伝送対を構成する導体間で長さが異なったり、伝送対を構成する導体間の距離が離れてしまうと反射成分を増大させることにもなる。

すなわち、モジュラプラグにおいて発生する漏話成分の大きさと位相の周波数特性（以下、漏話特性）に対して、広周波数帯域にわたってモジュラコネクタの漏話特性を十分に対応させ、モジュラプラグとの組合せにおける漏話を有効に低減させることができない場合があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、モジュラコネクタ内部において伝送対間に発生する漏話成分の大きさと位相とがモジュラプラグ内部において伝送対間に発生する漏話成分の大きさと位相とに広周波数帯域にわたって対応し、モジュラプラグとの組合せにおける漏話を低減することができるモジュラコネクタを提供することにある。

請求項１の発明は、モジュラプラグを挿入するプラグ挿入口が開口するハウジングと、前記ハウジングの内壁に取り付けられた基板と、前記プラグ挿入口の中に配設され複数の伝送対を構成し前記基板に接続されモジュラプラグの接触子に弾接する複数本のコンタクトピンと、前記ハウジングに設けた端子台に配設され各コンタクトピンに夫々対応する複数の端子板とを備え、前記基板には前記コンタクトピンと対応する前記端子板とを夫々電気的に接続する導電路と、前記導電路に接続され少なくとも２つの前記導電路の間に誘導性結合を生じさせる誘導性結合手段と、少なくとも２つの前記導電路の間に容量性結合を生じさせる容量性結合手段とを備え、前記各導電路の一部には前記誘導性結合手段として他のいずれかの導電路と平行に近接したコンタクトリード部が設けられているモジュラコネクタにおいて、前記基板は、導体層が３層以上の多層基板より成り、前記コンタクトリード部は、同一導体層上に配設された導電路同士から構成されるとともに、任意の異なる導体層に配設された導電路同士から構成され、前記容量性結合手段として前記導電路に接続された導体パターンより成る複数のキャパシタンス要素を有し、伝送対を構成する１対の導電路に接続された夫々の導体パターンが異なる導体層に重ねて配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明は、モジュラプラグを挿入するプラグ挿入口が開口するハウジングと、前記ハウジングの内壁に取り付けられた基板と、前記プラグ挿入口の中に配設され複数の伝送対を構成し前記基板に接続されモジュラプラグの接触子に弾接する複数本のコンタクトピンと、前記ハウジングに設けた端子台に配設され各コンタクトピンに夫々対応する複数の端子板とを備え、前記基板には前記コンタクトピンと対応する前記端子板とを夫々電気的に接続する導電路と、前記導電路に接続され少なくとも２つの前記導電路の間に誘導性結合を生じさせる誘導性結合手段と、少なくとも２つの前記導電路の間に容量性結合を生じさせる容量性結合手段とを備え、前記各導電路の一部には前記誘導性結合手段として他のいずれかの導電路と平行に近接したコンタクトリード部が設けられているモジュラコネクタにおいて、前記基板は、導体層が３層以上の多層基板より成り、前記コンタクトリード部は、同一導体層上に配設された導電路同士から構成されるとともに、任意の異なる導体層に配設された導電路同士から構成され、前記容量性結合手段として前記導電路に接続された導体パターンより成る複数のキャパシタンス要素を有し、伝送対を構成する１対の導電路に接続された夫々の導体パターンが異なる導体層に重ねて配置されているので、導体間の三次元的な容量性結合を利用することにより、場所を取らずに多くの対間に容量性結合を生じさせることができるので信号の周波数毎に発生する漏話成分の位相と大きさとを高い自由度で設定することができ、したがって広周波数帯域に亘ってモジュラプラグとの組合せにおける漏話の低減が可能となる。また、伝送対を構成する１対の導電路間に容量性結合を生じさせておけば特に容積を占める事無く反射成分を低減することが可能となる。

（実施形態１）
本実施例のモジュラコネクタ１は８極８心用であって、図１乃至図２に示すようにモジュラプラグ（図示せず）を挿入するプラグ挿入口２が開口するハウジング３を備える。ハウジング３においてプラグ挿入口２の背面側上部には端子台４が設けられていて、端子台４の下部には基板５が配設されている。プラグ挿入口２の内部には、モジュラプラグの接触子（図示せず）に弾接する４対のコンタクトピン６を備えている。コンタクトピン６は、図２乃至図３に示すようにプラグ挿入口２の背面側の基板５上に設けられたコンタクトピン支持部７に支持されている。端子台４にはコンタクトピン６と１対１対応した８つの端子板８が立設されている。基板５には各コンタクトピン６と電気的に接続されたビアホール１２と、各端子板８と電気的に接続されたビアホール１３とが設けられている。また、基板５にはビアホール１２と対応するビアホール１３とを電気的に接続する導電路９が導体パターンによって形成されている。図５及び図６に示すように、望ましくない誘導性結合の発生を抑制するため導電路９は基板５の表面５Ａと裏面５Ｂとに分けて形成されている。さらに、基板５には一部の導電路９にのみ接続されるビアホール１４が設けられている。

以下において、コンタクトピン６、導電路９、ビアホール１２、ビアホール１３、ビアホール１４の電気的に接続されたものについてはそれぞれ同じ符号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを番号の後に付すものとする。ここで、番号の後に付した符号においては、ａとｂ、ｃとｆ、ｄとｅ、ｇとｈが夫々伝送対を構成している。

図１乃至図４に示すようにコンタクトピン６はプラグ挿入口２の入り口付近に一端を固定され、挿入口２の内側に向かって平行に延びる。その後コンタクトピン６のうちチップ線に接続される４本であるコンタクトピン６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇは１回曲がってコンタクトピン支持部７に支持されコンタクトピン支持部７から２mm程度後方において９０度下向きに曲げられてそれぞれ対応するビアホール１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇに通され、コンタクトピン６のうちリング線に接続される４本であるコンタクトピン６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈは２回曲がってコンタクトピン６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇより低い位置でコンタクトピン支持部７に支持されコンタクトピン支持部７近傍において９０度下向きに曲げられてそれぞれ対応するビアホール１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈに通されている。したがってビアホール１２は側面から見て千鳥状の配置になっており、チップ線に対応するビアホール１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇとリング線に対応するビアホール１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈとが前後に離されている。

図５及び図６に示すように、導電路９は２本以上の導電路９同士が平行に近接していることにより誘導性結合を生じているコンタクトリード部１０を有する。図５及び図６において斜線で示されている部分がコンタクトリード部１０である。

コンタクトリード部１０の存在によって、表面５Ａにおいては導電路９ａ，９ｃ間及び導電路９ｆ，９ｈ間に、裏面５Ｂにおいては導電路９ｂ，９ｅ間及び導電路９ｄ，９ｇ間に誘導性結合が生じている。これが、いわゆる同一導体層上に配設された導電路同士から構成されるコンタクトリード部である。また、導電路９ｃ，９ｆの対と導電路９ｄ，９ｅの対では、対をなす２本の導電路９が異なる上下の平面に配置されており、伝送対のうちのチップ線に対応したチップ導体同士である導電路９ｃ，９ｅ及びリング線に対応したリング導体同士である導電路９ｄ，９ｆが基板５を挟んで平行に近接していることでそれら導電路９の組の間にも誘導性結合が生じている。これが、いわゆる異なる導体層に配設された導電路同士から構成されてコンタクトリード部である。

また基板５は多層基板であって内層面５Ｃを有する。内層面５Ｃにおいては図７に示すようにビアホール１２ｃに接続された導電パターンと、ビアホール１２ｅに接続された導電パターンとがキャパシタンス要素１１Ａを形成し、ビアホール１２ａに接続された導電パターンとビアホール１２ｃに接続された導電パターンとがキャパシタンス要素１１Ｃを形成している。また、ビアホール１４ｃに接続された導電パターンと、ビアホール１４ｄに接続された導電パターンとがキャパシタンス要素１１Ｂを形成している。すなわち、キャパシタンス要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃによって導電路９ｃ，９ｅ間、導電路９ｃ，９ｄ間、導電路９ａ，９ｃ間にそれぞれ容量性結合が生じる。このとき、キャパシタンス要素１１Ａは、コンタクトピン６と導電路９との接続部分であるビアホール１２ｃ及びビアホール１２ｅから直接導体パターンによって形成されている。また、キャパシタンス要素１１Ｃは、ビアホール１２ｃ及びビアホール１２ａから直接導体パターンによって形成されている。こうすることによって、モジュラコネクタにおけるよりモジュラプラグに近い部分で、プラグで発生した漏話成分を打ち消す漏話成分を意図的に発生させることができ、強いてはプラグで発生した漏話成分とこれを打ち消す漏話成分との位相のずれを低減できるので、モジュラプラグと組合せにおける漏話を効率よく低減できる。

キャパシタンス要素１１Ａと導電路９ｃとの接続位置からキャパシタンス要素１１Ｂと導電路９ｃとの接続位置までの導電路９ｃにおいて発生する位相遅れを利用し、前記接続位置間の導電路９ｃの長さを選ぶことによってモジュラコネクタ１において発生する漏話成分の位相の周波数特性を設定することができ、したがってモジュラプラグとの組合せにおける漏話を低減することが可能となる。

また、コンタクトリード部１０の長さと、コンタクトリード部１０における導電路９の間隔とを設計時のパラメータとして適切に選ぶことにより、モジュラコネクタ１における漏話成分の大きさと位相とをモジュラプラグにおいて発生する漏話成分に対応させることが可能となり従ってモジュラプラグと組み合わせた状態における漏話を低減することができる。

さらに、上で述べたキャパシタンス要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの設計による容量性結合の調整とコンタクトリード部１０の設計による誘導性結合の調整とを組み合わせて利用することにより、モジュラコネクタ１において発生する漏話成分の大きさと位相とを広周波数帯域に亘ってモジュラプラグにおいて発生する漏話成分に対応させることが可能となり従ってモジュラプラグと組み合わせた状態における漏話を低減することができる。

容量性結合又は誘導性結合を発生する導電路９ａ〜９ｆの組合せについて、漏話成分又は反射成分の低減に効果があれば特に制限はない。キャパシタンス要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは同様の作用を持つ他の素子に置き換えてもよい。

（実施形態２）
本実施形態においては、実施形態１と同様の構成の他、基板５に第２の内層面５Ｄを有する。図８に示すように、内層面５Ｄにおいてはビアホール１２ｄに接続された導電パターンと、ビアホール１２ｆに接続された導電パターンとがキャパシタンス要素１１Ｄを形成し、ビアホール１２ｅに接続された導電パターンとビアホール１２ｆに接続された導電パターンとがキャパシタンス要素１１Ｅを形成している。また、ビアホール１４ｆに接続された導電パターンと、ビアホール１４ｈに接続された導電パターンとがキャパシタンス要素１１Ｆを形成している。すなわち、キャパシタンス要素１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆによって導電路９ｄ，９ｆの間、導電路９ｅ，９ｆの間、導電路９ｆ，９ｈの間に夫々容量性結合が生じる。

ここで、導電路９ｃ，９ｅの間に容量性結合を生じさせるキャパシタンス要素１１Ａと導電路９ｄ，９ｆの間に容量性結合を生じさせるキャパシタンス要素１１Ｄとにおいては、ビアホール１２ｃに接続された導体パターンとビアホール１２ｆに接続された導体パターンとがプリント基板を挟んで対応した位置にあり、またビアホール１２ｅに接続された導体パターンとビアホール１２ｄに接続された導体パターンとがプリント基板を挟んで対応した位置にある。キャパシタンス要素１１Ｂ，１１Ｅでも同様に、ビアホール１４ｃに接続された導体パターンとビアホール１４ｆに接続された導体パターンとがプリント基板を挟んで対応した位置にあり、またビアホール１４ｅに接続された導体パターンとビアホール１４ｄに接続された導体パターンとが基板を挟んで対応した位置にある。

伝送対をなす導電路９ｃ，９ｆの間及び導電路９ｅ，９ｄの間に並列に容量性結合が生じ、導電路９ｃ，９ｆを含む伝送対と導電路９ｅ，９ｄを含む伝送対との特性インピーダンスを整合させる効果が生じるので広周波数帯域に亘って反射を低減することができる。

また、キャパシタンス要素１１Ａと導電路９ｃとの接続位置であるビアホール１２ｃからキャパシタンス要素１１Ｂに接続されたビアホール１４ｃと導電路９ｃとの接続位置までの導電路９ｃにおいて発生する位相遅れと、キャパシタンス要素１１Ｄと導電路９ｆとの接続位置であるビアホール１２ｆからキャパシタンス要素１１Ｅに接続されたビアホール１４ｆと導電路９ｆとの接続位置までの導電路９ｆにおいて発生する位相遅れとを利用し、前記接続位置間の導電路９ｃ，９ｆの長さまたは導電路９ｃ，９ｆと対応するビアホール１４ｃ，１４ｆとの接続位置を設定することによってモジュラコネクタ１において発生する漏話成分の位相の周波数特性を設定することができ、したがってモジュラプラグとの組合せにおける漏話を低減することが可能となる。

容量性結合手段または誘導性結合手段を付加する導電路９ａ〜９ｆの組合せについて、漏話成分又は反射成分の低減に効果があれば特に制限はない。

（実施形態３）
本実施形態において、基板５は多層基板ではなく内層面を有さない通常のプリント基板であり、ビアホール１４は設けられていない。本実施例に用いる基板５の厚さは実施形態１における基板５よりも薄く、誘導性結合によって生じる漏話の大きさが実施形態１と同じになるように導電路９ａ〜９ｆの配置を調整してある。図９は、本実施例における基板５の２層に形成された導電路９ａ〜９ｆの配置を１つの図に合成して示している。この他の構成は実施形態１と同様である。

図９を図５及び図６と比較すると、２つの平面間の距離が短くなったかわりにコンタクトリード部１０の平行配線長を短くしてある。これにより、コンタクトリード部１０における誘導性結合によって生じる漏話成分の大きさが同じであるにも関わらず、コンタクトリード部１０における誘導性結合によって生じる漏話成分の位相は変化する。

このようにコンタクトリード部１０における導電路９間の距離とコンタクトリード部１０の長さとを調整することによって誘導性結合によって生じる漏話信号の大きさを変化させずに位相のみを変化させることができる。即ち、設計上で対応させることが可能なモジュラプラグの漏話特性の自由度が高い。

なお、導電路９ａ〜９ｆ間に容量性結合手段を備えていてもよい。さらに、コンタクトリード部１０を形成する導電路９ａ〜９ｆの組合せについて、漏話成分又は反射成分の低減に効果があれば特に制限はない。

（実施形態４）
本実施形態は、基板５が３層以上の導体層からなる多層基板であり、コンタクトリード部が、同一導体層上及び任意の異なる導体層に配設された導電路同士から構成されている一例を示すものである。実施形態１では、基板５の表面５Ａ及び裏面５Ｂにおいて基板の厚み方向に、いわゆる異なる導体層からなるコンタクトリード部が設けられていたが、本実施形態では、図１０から図１３に示すように、４層の導体層面５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄからなる多層基板５０の導体層面５０Ｂと５０Ｃにおいて基板の厚み方向に異なる導体層からなるコンタクトリード部を設けている。ここで、４層の導体層面を５０Ａから順に第１層面、…とする。なお、図１０から図１３は、キャパシタンス要素として、実施形態１及び実施形態２のキャパシタンス要素１１Ａ…と同様の作用を持つプレート状の導体パターンを用いている。また、斜線で示されている部分がコンタクトリード部１０である。

コンタクトリード部１０の存在によって、導体層面５０Ｂにおいては導電路９ａ，９ｃ間及び導電路９ｆ，９ｈ間に、導体層面５０Ｃにおいては導電路９ｂ，９ｅ間及び導電路９ｄ，９ｇ間に誘導性結合が生じている。これが、いわゆる同一導体層上に配設された導電路同士から構成されるコンタクトリード部である。また、導電路９ｃ，９ｆの対と導電路９ｄ，９ｅの対では、対をなす２本の導電路９が異なる上下の導体層面に配置されており、伝送対のうちのチップ線に対応したチップ導体同士である導電路９ｃ，９ｅ及びリング線に対応したリング導体同士である導電路９ｄ，９ｆが導体層を挟んで平行に近接していることでそれら導電路９の組の間にも誘導性結合が生じている。これが、いわゆる異なる導体層に配設された導電路同士から構成されてコンタクトリード部である。ここで、この異なる導体層からなるコンタクトリード部１０は、同一導体層上に設けられたコンタクトリード部１０よりも長く近接している。すなわち、チップ導体同士である導電路９ｃ，９ｅを例にあげて説明すると、異なる導体層からなるコンタクトリード部１０は、導電路において、ビアホール１２ｃ，１２ｅの近辺から対応する各端子板８と電気的に接続するためのビアホール１３ｃ，１３ｅに向かう屈曲部に至るまで略全長に亘るように設けられている。これは、異なる導体層に空間的にコンタクトリード部を設けることによって、同一基板上のコンタクトリード部よりも長さを自由に設定することができ、強いては誘導性結合量の設定の自由度を増やすことができる。また、誘導性結合を多層基板の任意の層間で形成するため、基板の全体厚みとは独立して層間寸法を設定することによって、誘導性結合量の設定の自由度を増やしたり、設定範囲を広くすることができる。

本発明の実施形態１を示す一部破断した平面図である。同上の側面断面図である。同上の要部の側面図である。同上の要部の平面図である。本発明の実施形態１に用いる基板の表面の平面図である。同上に用いる基板の裏面を表面側から透視した平面図である。同上に用いる基板の内層面図を表面側から透視した平面図である。本発明の実施形態２に用いる基板の内層面図を表面側から透視した平面図である。本発明の実施形態３に用いる基板の裏面と表面とに用いる導電路を合成した平面図である。本発明の実施形態４に用いる基板の第１層面の平面図である。同上に用いる基板の第２層面を表面側から透視した平面図である。同上に用いる基板の第３層面を表面側から透視した平面図である。同上に用いる基板の第４層面を表面側から透視した平面図である。従来例の側面断面図である。同上の要部の平面図である。

符号の説明

１モジュラコネクタ
２プラグ挿入口
３ハウジング
５基板
６，６ａ〜６ｈコンタクトピン
８端子板
９，９ａ〜９ｈ導電路
１０コンタクトリード部
１１Ａ〜１１Ｆキャパシタンス要素

Claims

モジュラプラグを挿入するプラグ挿入口が開口するハウジングと、前記ハウジングの内壁に取り付けられた基板と、前記プラグ挿入口の中に配設され複数の伝送対を構成し前記基板に接続されモジュラプラグの接触子に弾接する複数本のコンタクトピンと、前記ハウジングに設けた端子台に配設され各コンタクトピンに夫々対応する複数の端子板とを備え、前記基板には前記コンタクトピンと対応する前記端子板とを夫々電気的に接続する導電路と、前記導電路に接続され少なくとも２つの前記導電路の間に誘導性結合を生じさせる誘導性結合手段と、少なくとも２つの前記導電路の間に容量性結合を生じさせる容量性結合手段とを備え、前記各導電路の一部には前記誘導性結合手段として他のいずれかの導電路と平行に近接したコンタクトリード部が設けられているモジュラコネクタにおいて、前記基板は、導体層が３層以上の多層基板より成り、前記コンタクトリード部は、同一導体層上に配設された導電路同士から構成されるとともに、任意の異なる導体層に配設された導電路同士から構成され、前記容量性結合手段として前記導電路に接続された導体パターンより成る複数のキャパシタンス要素を有し、伝送対を構成する１対の導電路に接続された夫々の導体パターンが異なる導体層に重ねて配置されていることを特徴とするモジュラコネクタ。