JP2011003300A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】シールド用導体で発生する不要電流を低減し、不要電流によるノイズの発生を抑制することが可能なコネクタを提供する。
【解決手段】細径同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続される信号用導体２を、誘電体で形成したパーツ３内に配置し、誘電体で形成したパーツ３の周囲に、細径同軸ケーブルのシールド層と電気的に接続されるシールド用導体４を形成したコネクタであって、シールド用導体４が、信号用導体２側に形成される第１導電層５と、第１導電層５の信号用導体２と反対側に形成されると共に、第１導電層５よりも導電率が低い第２導電層６とからなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やノートパソコンなどに用いられるケーブルハーネスのコネクタに係り、特に、高速信号を伝送する際のノイズの発生を低減したコネクタに関するものである。

携帯電話やノートパソコンなどでは、本体側の基板とディスプレイ側の基板とがヒンジ部などの可動部を介して配置されることが多く、両基板間を電気的に接続するために、可動部を通して配線を行う必要がある。携帯電話ではディスプレイ側の基板を回動可能としたものも多く、このような可動部を通して本体側の基板とディスプレイ側の基板とを電気的に接続するために、細径同軸ケーブルが用いられている。基板間の配線に細径同軸ケーブルを用いる場合、複数の細径同軸ケーブルの両端に多心のコネクタを設けたケーブルハーネスとして用いられることが多い。

近年の情報処理量の増加に伴い、ケーブルハーネスで伝送する電気信号も高速となってきており、ケーブルハーネスにおけるノイズの発生（ノイズ輻射）を低減するノイズ対策が重要となっている。特に、携帯電話用のケーブルハーネスでは、ワンセグ（携帯電話・移動体端末向けの１セグメント部分受信サービス）によるデジタルＴＶ放送の受信や、ＧＰＳにおける位置情報の受信などにおいて、ケーブルハーネスで発生するノイズにより受信感度が低下するおそれがあるため、ケーブルハーネスにおけるノイズ対策は重要である。

ケーブルハーネスに用いるコネクタは、信号用導体、樹脂等の誘電体、シールド用導体などから構成され、信号用導体を誘電体で形成したパーツ内に配置し、誘電体の周囲をシールド用導体で囲んだ一種の伝送線路として設計されることが多い。

信号用導体とシールド用導体の形状や位置関係、誘電体の誘電率などは、伝送する電気信号の波形を劣化させないために、所定の特性インピーダンスを実現するように制御されている。信号用導体、シールド用導体の材料としては、通常は、導電率が大きく伝送損失が小さい銅合金が用いられている。

特開平３−１６３７７０号公報

しかしながら、従来のコネクタ、特に小型のものでは、サイズ上の制限から特性インピーダンスの制御が不完全となってしまい、シールド用導体の信号用導体から遠い側を流れる不要電流が発生し、この不要電流が電磁波を発生させてノイズの発生源になってしまうという問題があり、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference；電磁波妨害）対策の観点から好ましくなかった。

この問題を解決するため、コネクタをノイズ抑制シートで覆うことが考えられるが、部品点数が増加してしまうため、製造コストの観点から好ましくない。

また、特許文献１のように、フェライトコアにケーブルを通して不要電流を低減することも考えられるが、携帯電話等に用いられる細径同軸ケーブルは非常に細径であるため、フェライトコアを設けることは現実的ではなく、さらには、部品点数が増加してしまうため、製造コストの観点から好ましくない。

そこで、本発明の目的は、シールド用導体で発生する不要電流を低減し、不要電流によるノイズの発生を抑制することが可能なコネクタ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、細径同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続される信号用導体を、誘電体で形成したパーツ内に配置し、該誘電体で形成したパーツの周囲に、前記細径同軸ケーブルのシールド層と電気的に接続されるシールド用導体を形成したコネクタであって、前記シールド用導体が、前記信号用導体側に形成される第１導電層と、該第１導電層の前記信号用導体と反対側に形成されると共に、前記第１導電層よりも導電率が低い第２導電層とからなるコネクタである。

前記第１導電層が、銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金のいずれかからなり、前記第２導電層が、前記第１導電層よりも導電率が低い金属からなってもよい。

前記第２導電層は、前記電気信号の周波数における表皮効果の表皮深さ以上の厚さに形成されてもよい。

前記第１導電層と前記第２導電層との間に、前記シールド用導体の機械的強度を補強するためのベース層を設けてもよい。

本発明によれば、シールド用導体で発生する不要電流を低減し、不要電流によるノイズの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るコネクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、（ｃ）はＣ部拡大断面図である。 本発明の一変形例に係るコネクタの断面図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの斜視図である。 図３のコネクタの分解斜視図である。 図１のコネクタを携帯電話用のケーブルハーネスのコネクタとして用いた場合を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係るコネクタの斜視図であり、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ部拡大断面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、コネクタ１は、電気信号を伝送する信号用導体２を、誘電体で形成したパーツ３内に配置し、誘電体で形成したパーツ３の周囲に、シールド用導体４を形成したものである。

コネクタ１は、図示しない複数の細径同軸ケーブルが接続される多心のコネクタであり、各細径同軸ケーブルに対応した複数の信号用導体２と、共通のシールド用導体４を備えている。各信号用導体２は、銅、銅合金、または銀からなり、各細径同軸ケーブルの中心導体とそれぞれ電気的に接続される。シールド用導体４は、各細径同軸ケーブルのシールド層と電気的に接続される。

各信号用導体２は、コネクタ１を基板（図示せず）に実装した際に、基板に形成された信号用配線パターンにそれぞれ電気的に接続するようにされる。信号用導体２の先端部（図１（ｂ）では左側の先端部）には、誘電体で形成したパーツ３の前面から突出する端子部２ａが形成され、この端子部２ａが、基板に形成された信号用配線パターンと電気的に接続される。

各信号用導体２とシールド用導体４の形状や位置関係、誘電体の誘電率などは、伝送する電気信号の波形を劣化させないために、所定の特性インピーダンスを実現するように調整される。本実施形態では、各信号用導体２を誘電体で形成したパーツ３内に配置して各信号用導体２を誘電体で覆い、かつ、誘電体で形成したパーツ３の上面と、前面の一部を覆うように、シールド用導体４を形成した。

さて、本実施形態に係るコネクタ１では、シールド用導体４を、信号用導体２側に形成された高導電率層（第１導電層）５と、高導電率層５の信号用導体２と反対側に形成された低導電率層（第２導電層）６とで構成する。

高導電率層５は、銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金のいずれかからなり、低導電率層６は、高導電率層５よりも導電率が低い金属、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケル鉄などからなる。

高導電率層５は、信号用導体２が伝送する電気信号に対するリターン電流（帰還電流）を流すためのものであり、低導電率層６は、信号用導体２が伝送する電気信号により誘起された不要電流を減衰させるためのものである。

ここで、不要電流について説明する。

信号用導体２に高速の電気信号を伝送させると、シールド用導体４でリターン電流が発生する。このリターン電流は、シールド用導体４の信号用導体２に近い部分を流れようとする性質がある。なお、シールド用導体４の信号用導体２に近い部分を流れるリターン電流は、リターン電流が流れる部分よりも外側のシールド用導体４で遮蔽されているため、コネクタ１の外部に放射されてしまうノイズは非常に小さい。

しかし、信号用導体２とシールド用導体４とは完全に一対一で配線がなされるわけではなく、シールド用導体４は迂回して配線される場合が多い。そのため、特性インピーダンスの制御が不完全となってしまい、リターン電流が、本来通るべきでないシールド用導体４の信号用導体２と反対側に流れてしまう場合がある。このシールド用導体４の信号用導体２と反対側に流れるリターン電流を不要電流と呼ぶ。

さらには、信号用導体２に高速の電気信号、すなわち高い周波数成分を含む電気信号を伝送させる場合、リターン電流の周波数もこれに応じて高くなる。そのため、表皮効果により不要電流がシールド用導体４の信号用導体２と反対側表面に集中して流れることとなり、この集中した不要電流に起因して大きなノイズ（電磁波）が発生してしまうことになる。

本実施形態では、このような不要電流の挙動に注目し、リターン電流が流れる部分を高導電率層５で構成すると共に、不要電流が流れるシールド用導体４の信号用導体２と反対側を低導電率層６で構成している。これにより、不要電流のみを導電率の低い（つまりインピーダンスの高い）低導電率層６に流して、不要電流を減衰させることが可能となる。

低導電率層６の厚さは、信号用導体２が伝送する電気信号の周波数（すなわちリターン電流の周波数）における、表皮効果の表皮深さ以上の厚さに形成されることが望ましい。これは、低導電率層６の厚さが表皮深さ未満であると、不要電流の一部が高導電率層５を流れることとなり、不要電流を効果的に減衰させることができなくなるためである。低導電率層６の厚さは、具体的には、電気信号の周波数にもよるが、５〜１０μｍ程度の厚さであればよい。

低導電率層６は、例えば、高導電率層５の信号用導体２と反対側の面に、高導電率層５よりも導電率が低い金属をめっきすることにより形成される。低導電率層６を形成する方法はめっきに限られず、例えば、低導電率層６となる金属箔を形成してこれを高導電率層５に圧着するようにしてもよいし、低導電率層６に用いる金属を溶融した溶湯に高導電率層５を浸漬した後、これを焼成することにより低導電率層６を形成してもよい。さらには、高導電率層５上に印刷により低導電率層６を形成することも可能である。

以上説明したように、本実施形態に係るコネクタ１では、シールド用導体４を、信号用導体２側に形成された高導電率層５と、高導電率層５の信号用導体２と反対側に形成された低導電率層６とで形成している。

これにより、信号用導体２に近い側のシールド用導体４を流れるリターン電流を導電率の高い高導電率層５に流し、かつ、信号用導体２と反対側のシールド用導体４を流れる不要電流を導電率の低い低導電率層６に流して減衰させることが可能となり、リターン電流の経路を確保しつつ不要電流を減衰させることが可能となる。したがって、不要電流によるノイズの発生、すなわちノイズ輻射を抑制することが可能となり、ＥＭＩ特性の良好なコネクタ１を実現できる。

また、コネクタ１では、低導電率層６を、電気信号の周波数における表皮効果の表皮深さ以上の厚さに形成しているため、不要電流が高導電率層５に流れてしまうことを抑制でき、確実に不要電流を減衰させることが可能となる。

上記実施形態では、シールド用導体４を高導電率層５と低導電率層６の２層構造としたが、図２に示すように、高導電率層５と低導電率層６との間に、シールド用導体４の機械的強度を補強するためのベース層７を設け、シールド用導体４を３層構造としてもよい。ベース層７は、上述の表皮効果によりリターン電流（あるいは不要電流）が殆ど流れない部分となるため、ベース層７としては、金属に限らず、プラスチックなどの絶縁体も用いることが可能である。

シールド用導体４を３層構造とする場合、ベース層７の一方の面（信号用導体２側）に高導電率層５を、他方の面に低導電率層６をめっきなどにより形成して、シールド用導体４を形成することもできる。ベース層７としてプラスチックなどを用いる場合は、印刷などの方法を用いて高導電率層５、低導電率層６を形成すればよい。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

図３，４に示すコネクタ３１は、図１のコネクタ１と基本的に同じ構成であり、基板３４側に設けられる基板側コネクタ３２と、複数（ここでは３４本）の細径同軸ケーブル３５の一端に設けられるケーブル側コネクタ３３とを分割して構成したものである。

基板側コネクタ３２は、誘電体からなる略直方体状の基板側ケース３６と、複数（ここでは３４本）の基板側信号用導体３７とを備える。基板側ケース３６は、その下面が基板３４に固定される。

基板側ケース３６の上面には、ケーブル側コネクタ３３の下面から突出する図示しない凸部を収容し、嵌合するための凹部３８が形成されている。基板側信号用導体３７は、基板側ケース３６の外側に突出し、基板３４に形成された図示しない信号用配線パターンと電気的に接続される基板側端子部３７ａと、凹部３８に臨むように設けられたコネクタ側端子部３７ｂとを備える。基板側信号用導体３７は、基板側ケース３６の両側に同数ずつ（ここでは１７本ずつ）互い違いに配置される。

ケーブル側コネクタ３３は、基板側ケース３６の凹部３８に嵌合される凸部を下面に形成した下台４８と、下台４８の上面を覆う上蓋３９とからなるケーブル側ケース４０を備える。下台４８と上蓋３９は誘電体からなる。

下台４８の上面には、凹部４１が形成されており、その凹部４１内に、細径同軸ケーブル３５の中心導体３５ａと電気的に接続されるケーブル側信号用導体４２が配置される。ケーブル側信号用導体４２は、下台４８を鉛直方向に貫通して、下台４８の下面である凸部の表面に露出するように形成され、その凸部を基板側ケース３６の凹部３８に嵌合させたときに、基板側信号用導体３７のコネクタ側端子部３７ｂと電気的に接続するようにされる。

下台４８の上面の凹部４１以外の部分、すなわち、凹部４１の縁となる縁部４３には、細径同軸ケーブル３５のシールド層３５ｂと電気的に接続されるグランドパターン４４が、凹部４１を囲むように形成される。

細径同軸ケーブル３５は、その中心導体３５ａをケーブル側信号用導体４２に接触させ、かつ、そのシールド層３５ｂをグランドパターン４４に接触させた状態で下台４８に固定される。細径同軸ケーブル３５を固定する方法としては、例えば、中心導体３５ａをケーブル側信号用導体４２に、シールド層３５ｂをグランドパターン４４にそれぞれはんだ付けして固定するか、あるいは、上蓋３９を押し付けることにより、中心導体３５ａをケーブル側信号用導体４２に、シールド層３５ｂをグランドパターン４４に圧接して固定するようにすればよい。

誘電体からなる上蓋３９の上面には、高導電率層５と低導電率層６とからなるシールド用導体４が設けられている（図１（ｃ）参照）。シールド用導体４は、下台４８に上蓋３９を固定したときに、グランドパターン４４と電気的に接続されるように構成されている。

コネクタ３１によれば、図１のコネクタ１と同様に、シールド用導体４を高導電率層５と低導電率層６とで構成しているため、不要電流を導電率の低い低導電率層６に流して減衰させることでき、不要電流によるノイズの発生を抑制することができる。

また、コネクタ３１では、基板側コネクタ３２とケーブル側コネクタ３３に分割して形成しているため、ケーブル側コネクタ３３に細径同軸ケーブル３５を固定した状態でケーブルハーネスとして取り扱うことができ、ケーブル側コネクタ３３と基板側コネクタ３２とを嵌合させるだけで容易にケーブルハーネスと基板３４とを接続することが可能となるため、取り扱いが容易となる。

本発明のコネクタ１，３１は、例えば、携帯電話やノートパソコンなどで用いられるケーブルハーネスのコネクタとして用いられる。一例として、図１のコネクタ１を携帯電話用のケーブルハーネスのコネクタとして用いた場合を図５に示す。

図５に示すように、ケーブルハーネス５２は、携帯電話５１の本体側基板５３とディスプレイ側基板５４とを接続するために用いられる。ケーブルハーネス５２は、複数の細径同軸ケーブル３５の両端に図１のコネクタ１を設けたものであり、可動部であるヒンジ部５５を通して配線される。

携帯電話５１では、本体側基板５３とディスプレイ側基板５４との間で高速の電気信号を送受信するが、本発明のコネクタ１，３１を用いることで、ケーブルハーネス５２でのノイズの発生を抑制できるため、デジタル放送の受信などの受信感度に悪影響を与えることを抑制できる。

上記実施形態では、複数の細径同軸ケーブル３５を基板３４に接続する際に用いる多心のコネクタ１，３１について説明したが、単線用のコネクタに適用することも可能である。

また、上記実施形態では、細径同軸ケーブル３５を基板３４に接続する場合を説明したが、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）を基板に接続するコネクタにも適用することが可能である。

このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ コネクタ
２ 信号用導体
３ 誘電体で形成したパーツ
４ シールド用導体
５ 高導電率層（第１導電層）
６ 低導電率層（第２導電層）

Claims (4)

1. 細径同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続される信号用導体を、誘電体で形成したパーツ内に配置し、該誘電体で形成したパーツの周囲に、前記細径同軸ケーブルのシールド層と電気的に接続されるシールド用導体を形成したコネクタであって、
   前記シールド用導体が、前記信号用導体側に形成される第１導電層と、該第１導電層の前記信号用導体と反対側に形成されると共に、前記第１導電層よりも導電率が低い第２導電層とからなることを特徴とするコネクタ。
2. 前記第１導電層が、銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金のいずれかからなり、前記第２導電層が、前記第１導電層よりも導電率が低い金属からなる請求項１記載のコネクタ。
3. 前記第２導電層は、前記電気信号の周波数における表皮効果の表皮深さ以上の厚さに形成される請求項１または２記載のコネクタ。
4. 前記第１導電層と前記第２導電層との間に、前記シールド用導体の機械的強度を補強するためのベース層を設けた請求項１〜３いずれかに記載のコネクタ。