JP2012064338A

JP2012064338A - 同軸ケーブルの端末構造、コネクタ及び基板ユニット

Info

Publication number: JP2012064338A
Application number: JP2010205530A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Muroi; 浩幸室井; Kazuji Abe; 一二阿部
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-29
Also published as: US20120064762A1; CN102403633A

Abstract

【課題】従来よりもインピーダンスを整合させることができる同軸ケーブルの端末構造を提供する。
【解決手段】グランド電位層を内層に備え、グランド電位層とビアを介して電気的に接続される接地電極を表面に備える基板と、導体芯線と、導体芯線を覆う誘電体と、誘電体を覆う外部導体層と、外部導体層を覆う外皮層と、を備え、誘電体が外部導体層から露出している第１露出部と、導体芯線が誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備えて導体芯線の第２露出部が基板に電気的に接続される同軸ケーブルと、少なくとも第１露出部と第２露出部とを覆い、接地電極と接続される導電性のシールドカバー部材と、を備え、第１露出部と第２露出部とは、平面視でグランド電位層が設けられる領域に位置することを特徴とする同軸ケーブルの端末構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、同軸ケーブルの端末構造、コネクタ及び基板ユニットに関する。

同軸ケーブルを用いて高周波信号（例えば、１ＧＨｚ以上）を伝送する場合、高周波信号は、同軸ケーブル、同軸ケーブルと回路基板とを接続するコネクタを介して、回路基板の信号線へ伝送される。ドライバ／レシーバの入出力、回路基板のパターン、コネクタ、ケーブル、ケーブルの端末処理部など、高周波信号の伝送経路においてインピーダンスが整合していない場合、インピーダンスが整合していない部分において伝送信号が反射し、波形の歪みが生じる。そのため、高周波信号の伝送経路において、インピーダンスが整合していることが好ましい。

一般に、同軸ケーブルは、導体芯線、導体芯線を覆う誘電体、誘電体を覆う導体層、導体層を覆う保護層を備える。同軸ケーブルの導体芯線と回路基板のパターンとを電気的に接続するため、同軸ケーブルの端部では、外皮（シース）が除去されて外部導体層が露出している。また、外部導体層が除去されて誘電体が露出している。また、誘電体が除去されて導体芯線が露出している。
同軸ケーブルのインピーダンスは、ケーブルの単位長さ当りのインダクタンスと静電容量によって定まる。そのため、導体芯線や誘電体が露出している部分と、導体芯線や誘電体が外部導体層（シールド層）で覆われている部分では、インピーダンスが異なる。

従来、導体層が除去されて露出した誘電体を覆うようにシールド部材を配置した同軸ケーブルの端末構造が知られている。

特開２００７−１９２３２号公報

しかしながら、誘電体が除去された部分においては導体芯線が露出しているため、導体芯線が露出している部分と導体芯線が外部導体層（シールド層）で覆われている部分とでは、インピーダンスが整合していない。

そこで、従来よりもインピーダンスを整合させることができる同軸ケーブルの端末構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の観点では、同軸ケーブルの端末構造であって、グランド電位層を内層に備え、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続される接地電極を表面に備える基板と、導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記外部導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備えて前記導体芯線の第２露出部が前記基板に電気的に接続される同軸ケーブルと、少なくとも前記第１露出部と第２露出部とを覆い、前記接地電極と接続される導電性のシールドカバー部材と、を備え、前記第１露出部と第２露出部とは、平面視で前記グランド電位層が設けられる領域に位置することを特徴とする同軸ケーブルの端末構造が提供される。
また、第２の観点では、上記同軸ケーブルの端末構造を備えるコネクタが提供される。
また、第３の観点では、上記同軸ケーブルの端末構造を備える基板ユニットが提供される。

開示の同軸ケーブルの端末構造によれば、従来よりもインピーダンスを整合させることができる。

基板ユニットの一例を示す斜視図である。同軸ケーブルの一例を示す平面図である。（ａ）は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。基板の一例を示す平面図である。図４のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。シールドカバー部材の一例を示す斜視図である。第１の実施形態における図１の導体芯線が延びる方向に沿った断面図である。第２の実施形態における図１の導体芯線が延びる方向に沿った断面図である。第３の実施形態における図１の導体芯線が延びる方向に沿った断面図である。コネクタの一例を示す斜視図である。

＜第１の実施形態＞
図１を参照して、本実施形態の基板ユニット１００について説明する。図１は、本実施形態の基板ユニット１００の一例を示す斜視図である。図１に示されるように、本実施形態の基板ユニット１００は、同軸ケーブル１１０と、基板１４０と、シールドカバー部材１６０と、を備える。以下、各部材の構成について、詳細に説明する。

まず、図２、図３を参照して、本実施形態の同軸ケーブル１１０について説明する。図２は、本実施形態の同軸ケーブル１１０の一例を示す平面図である。本実施形態の同軸ケーブル１１０は、二芯の同軸ケーブルである。図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図３（ｃ）は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

図２に示されるように、同軸ケーブル１１０は、導体芯線１１２と、誘電体１１４と、外部導体層（シールド層）１１６と、外皮層（シース）１１８と、接地線（ドレイン線）１２０と、を備える。ここで、図３（ａ）に示されるように、誘電体１１４は、導体芯線１１２を覆っている。また、外部導体層（シールド層）１１６は、誘電体１１４を覆っている。また、外皮層（シース）１１８は、外部導体層（シールド層）１１６を覆っている。
導体芯線１１２、接地線（ドレイン線）１２０は、例えば、銅などの導電材料で形成される。また、外部導体層（シールド層）１１６は、例えば、金属箔（Ａｌ、Ｃｕ等）を巻き付けて形成されている。また、誘電体１１４は、例えば、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁材料で形成される。また、外皮層（シース）１１８は、例えば、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁材料で形成される。

図２に示されるように、同軸ケーブル１１０は、同軸ケーブル１１０の端部に、第１露出部１２２と、第２露出部１２４と、を備える。第１露出部１２２では、誘電体１１４が外部導体層（シールド層）１１６から露出している。また、第２露出部１２４では、導体芯線１１２が誘電体１１４から露出している。

上述したように、同軸ケーブル１１０のインピーダンスは、ケーブルの単位長さ当りのインダクタンスと静電容量によって定まる。図３（ｂ）に示されるように、第１露出部１２２では、誘電体１１４が外部導体層（シールド層）１１６から露出しており、誘電体１１４は空気に覆われている。また、図３（ｃ）に示されるように、第２露出部１２４では、導体芯線１１２が誘電体１１４から露出しており、導体芯線１１２は空気に覆われている。そのため、第１露出部１２２や第２露出部１２４におけるインピーダンスは、図３（ａ）に示されるように、誘電体１１４の周囲が外部導体層（シールド層）１１６や外皮層（シース）１１８で覆われている部分の同軸ケーブル１１０のインピーダンスとは異なる。
本実施形態の基板ユニット１００では、以下に説明する基板１４０やシールドカバー部材１６０を用いることにより、従来よりもインピーダンスを整合させることができる。
なお、本実施形態では二芯の同軸ケーブルの例を説明するが、同軸ケーブル１１０は、単芯の同軸ケーブルでもよい。

次に、図４、図５を参照して、本実施形態の基板１４０について説明する。図４は、本実施形態の基板１４０の一例を示す平面図である。図５は、図４のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図４に示されるように、本実施形態の基板１４０は、接地電極１４２と、グランド電位層１４４と、ビア１４６と、電極１４８と、信号パターン１５０と、を備える。

接地電極１４２は、基板１４０の表面に設けられている。図４に示される例の基板１４０は、２つの接地電極１４２を備える。接地電極１４２は、後述するように、シールドカバー部材１６０と接続される。
グランド電位層１４４は、基板１４０の内層に設けられている。そのため、図４においては、グランド電位層１４４は破線で示されている。グランド電位層１４４は、グランド（０Ｖ）として回路設計されている。グランド電位層１４４は、平面視において、少なくとも同軸ケーブル１１０の第１露出部１２２と第２露出部１２４とを含む領域に設けられている。また、グランド電位層１４４は、平面視において、接地電極１４２と重複するように設けられている。

ビア１４６は、平面視において、接地電極１４２とグランド電位層１４４とが重複する領域に形成されている。図５に示されるように、ビア１４６は、接地電極１４２とグランド電位層１４４とを電気的に接続する。そのため、接地電極１４２には、ビア１４６を介してグランド電位となっている。
電極１４８には、同軸ケーブル１１０の２つの導体芯線１１２が接続される。そのため、図４に示される例の基板１４０は、２つの電極１４８を備える。

信号パターン１５０は、電極１４８と接続されている。図４に示される例では、信号パターン１５０は、接地電極１４２と接触しないように接地電極１４２を迂回した形状である。なお、信号パターン１５０の形状は特に限定されるものではなく、接地電極１４２と接触しないような任意の形状とすることができる。

次に、図６を参照して、本実施形態のシールドカバー部材１６０について説明する。シールドカバー部材１６０は、筐体１６２と、はんだ付用端子１６４と、開口部１６６と、を備える。筐体１６２は、例えば、錫めっき黄銅板などの導電性材料で形成されている。また、図６に示されるように筐体１６２は直方体形状である。図１に示されるように、シールドカバー部材１６０は、同軸ケーブル１１０と基板１４０を覆うように配置されるため、図６における底面及び背面には、面が形成されていない。

はんだ付用端子１６４は、筐体１６２の前面と側面に設けられている。図６に示される例では、筐体１６２の前面、右側面、左側面の各々に２つのはんだ付用端子１６４が設けられている。図１に示されるように、はんだ付用端子１６４は、接地電極１４２上に位置するように設けられ、はんだ付用端子１６４を接地電極１４２にはんだ付けすることにより、接地電極１４２とシールドカバー部材１６０とが電気的に接続される。
開口部１６６は、筐体１６２の上面に形成されている。図１に示されるように、開口部１６６は、接地線（ドレイン線）１２０を筐体１６２の上面に引き出すための開口である。開口部１６６を介して筐体１６２の上面に引き出された接地線（ドレイン線）１２０は、筐体１６２の上面においてはんだ付けされる。

以上説明した同軸ケーブル１１０、基板１４０、シールドカバー部材１６０を図１に示されるように配置することにより、本実施形態の基板ユニット１００が形成される。ここで、図７を参照して、本実施形態の基板ユニット１００を構成する各部材の接続関係について説明する。図７は、図１の導体芯線が延びる方向に沿った矢視断面図である。

図７に示されるように、シールドカバー部材１６０は、少なくとも第１露出部１２２と第２露出部１２４とを覆うように配置されている。また、接地線（ドレイン線）１２０がシールドカバー部材１６０の上面に接続されている。また、シールドカバー部材１６０の下端は、接地電極１４２に接続されている。また、接地電極１４２とグランド電位層１４４とは、ビア１４６（図７には不図示）を介して電気的に接続されている。そのため、グランド電位層１４４のグランド電位と、ビア１４６、接地電極１４２、シールドカバー部材１６０、接地線（ドレイン線）１２０、外部導体層（シールド層）１１６の電位が同じグランド電位となる。その結果、同軸ケーブル１１０の第１露出部１２２と第２露出部１２４の周囲がグランド電位で覆われることとなり、従来よりも同軸ケーブル１１０のインピーダンスを整合させることができる。
また、シールドカバー部材１６０が第１露出部１２２と第２露出部１２４とを覆うことにより、クロストークや電波ノイズを抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態の基板ユニット１００について説明する。本実施形態の基板ユニット１００は、第１露出部１２２とシールドカバー部材１６０の内壁との間に、導電性材料を備える点が第１の実施形態と異なる。その他の本実施形態の基板ユニット１００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、以下、図８を参照して、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

図８は、本実施形態における図１の導体芯線が延びる方向に沿った矢視断面図である。図８に示されるように、本実施形態の基板ユニット１００は、第１の実施形態で説明した構成に加えて、第１露出部１２２とシールドカバー部材１６０の内壁との間に、導電性材料１６８を備える。導電性材料１６８は、例えば、導電性スポンジである。導電性材料１６８は、外部導体層（シールド層）１１６と同じ材質であることが好ましい。

本実施形態の基板ユニット１００では、第１露出部１２２において外部導体層（シールド層）１１６から露出した誘電体１１４が、空気ではなく、導電性材料１６８で覆われている。そのため、第１露出部１２２におけるインピーダンスを誘電体１１４が外部導体層（シールド層）１１６で覆われている部分のインピーダンスに近づけることができる。その結果、第１の実施形態よりも同軸ケーブル１１０のインピーダンスを整合させることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態の基板ユニット１００について説明する。本実施形態の基板ユニット１００は、第２露出部１２４とシールドカバー部材１６０の内壁との間に、絶縁性材料を備える点が第１の実施形態と異なる。その他の本実施形態の基板ユニット１００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、以下、図９を参照して、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

図９は、本実施形態における図１の導体芯線が延びる方向に沿った矢視断面図である。図９に示されるように、本実施形態の基板ユニット１００は、第１の実施形態で説明した形態に加えて、第２露出部１２４とシールドカバー部材１６０の内壁との間に、絶縁性材料１７０を備える。絶縁性材料１７０は、誘電体１１４と同じ材質であることが好ましい。

本実施形態の基板ユニット１００では、第２露出部１２４において誘電体１１４から露出した導体芯線１１２が、空気ではなく、絶縁性材料１７０で覆われている。そのため、第２露出部１２４におけるインピーダンスを導体芯線１１２が誘電体１１４で覆われている部分のインピーダンスに近づけることができる。その結果、第１の実施形態よりも同軸ケーブル１１０のインピーダンスを整合させることができる。

なお、図９に示される例では、第１露出部１２２において外部導体層（シールド層）１１６から露出した誘電体１１４は、空気で覆われている。しかし、第２の実施形態において説明したように、第１露出部１２２において外部導体層（シールド層）１１６から露出した誘電体１１４が導電性材料１６８で覆われる構成としてもよい。第２露出部１２４とシールドカバー部材１６０の内壁との間に絶縁性材料１７０を備えるとともに、第１露出部１２２とシールドカバー部材１６０の内壁との間に導電性材料１６８を備えることにより、同軸ケーブル１１０のインピーダンスをさらに整合させることができる。

＜第４の実施形態＞
次に、図１０を参照して本実施形態のコネクタ１８０について説明する。図１０は、本実施形態のコネクタの一例を示す斜視図である。図１０に示されるように、本実施形態のコネクタ１８０は、基板１４０と、シールドカバー部材１６０と、コンタクト１８２と、を備える。また、コネクタ１８０には、同軸ケーブル１１０が接続される。

本実施形態の同軸ケーブル１１０、基板１４０、シールドカバー部材１６０は、第１の実施形態で説明した同軸ケーブル１１０、基板１４０、シールドカバー部材１６０と同じであるため、説明を省略する。図１０に示されるように、コンタクト１８２は基板１４０と接続されている。図１０に示されるコンタクト１８２は、プラグ型のコンタクトであるが、レセプタクル型のコンタクトを適用してもよい。

本実施形態のコネクタ１８０では、シールドカバー部材１６０が、少なくとも第１露出部１２２と第２露出部１２４とを覆うように配置されている。また、同軸ケーブル１１０の第１露出部１２２と第２露出部１２４の周囲がグランド電位で覆われている。そのため、第１の実施形態と同様、従来よりも同軸ケーブル１１０のインピーダンスを整合させることができる。

なお、本実施形態において、第２の実施形態と同様、第１露出部１２２とシールドカバー部材１６０の内壁との間に、導電性材料１６８を備えてもよい。また、本実施形態において、第３の実施形態と同様、第２露出部１２４とシールドカバー部材１６０の内壁との間に、絶縁性部材１７０を備えてもよい。

以上、本発明の同軸ケーブルの端末構造、コネクタ及び基板ユニットについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

（付記）
なお、本発明は、以下の付記に記載されるように構成することができる。

（付記１）
同軸ケーブルの端末構造であって、
グランド電位層を内層に備え、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続される接地電極を表面に備える基板と、
導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記外部導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備えて前記導体芯線の第２露出部が前記基板に電気的に接続される同軸ケーブルと、
少なくとも前記第１露出部と第２露出部とを覆い、前記接地電極と接続される導電性のシールドカバー部材と、を備え、
前記第１露出部と第２露出部とは、平面視で前記グランド電位層が設けられる領域に位置すること
を特徴とする同軸ケーブルの端末構造

（付記２）
前記誘電体の第１露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、導電性材料を備える、付記１に記載の同軸ケーブルの端末構造。

（付記３）
前記導体芯線の第２露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、絶縁性材料を備える、付記１又は２に記載の同軸ケーブルの端末構造。

（付記４）
導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備える同軸ケーブルが接続されるコネクタであって、
少なくとも前記第１露出部と第２露出部とを覆う導電性のシールドカバー部材と、
前記導体芯線の第２露出部が電気的に接続され、前記シールドカバー部材と接続される接地電極を表面に備える基板と、
前記基板と接続されるコンタクトと、を備え、
前記基板は、平面視で少なくとも第１露出部と第２露出部とを含む領域の内層にグランド電位層を備え、
前記接地電極は、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続されること
を特徴とするコネクタ。

（付記５）
前記誘電体の第１露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、導電性材料を備える、付記４に記載のコネクタ。

（付記６）
前記導体芯線の第２露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、絶縁性材料を備える、付記４又は５に記載のコネクタ。

（付記７）
導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記外部導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備える同軸ケーブルと、
少なくとも第１露出部と第２露出部とを覆う導電性のシールドカバー部材と、
前記導体芯線が電気的に接続され、前記シールドカバー部材と接続される接地電極を表面に備える基板と、を備え、
前記基板は、平面視で少なくとも第１露出部と第２露出部とを含む領域の内層にグランド電位層を備え、
前記接地電極は、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続されること
を特徴とする基板ユニット。

（付記８）
前記誘電体の第１露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、導電性材料を備える、付記７に記載のコネクタ。

（付記９）
前記導体芯線の第２露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、絶縁性材料を備える、付記７又は８に記載のコネクタ。

１００基板ユニット
１１０同軸ケーブル
１１２導体芯線
１１４誘電体
１１６外部導体層（シールド層）
１１８外皮層（シース）
１２０接地線（ドレイン線）
１２２第１露出部
１２４第２露出部
１４０基板
１４２接地電極
１４４グランド電位層
１４６ビア
１４８電極
１５０信号パターン
１６０シールドカバー部材
１６２筐体
１６４はんだ付用端子
１６６開口部
１６８導電性材料
１７０絶縁性材料
１８０コネクタ
１８２コンタクト

Claims

同軸ケーブルの端末構造であって、
グランド電位層を内層に備え、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続される接地電極を表面に備える基板と、
導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記外部導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備えて前記導体芯線の第２露出部が前記基板に電気的に接続される同軸ケーブルと、
少なくとも前記第１露出部と第２露出部とを覆い、前記接地電極と接続される導電性のシールドカバー部材と、を備え、
前記第１露出部と第２露出部とは、平面視で前記グランド電位層が設けられる領域に位置すること
を特徴とする同軸ケーブルの端末構造。
前記誘電体の第１露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、導電性材料を備える、請求項１に記載の同軸ケーブルの端末構造。
前記導体芯線の第２露出部と前記シールドカバー部材の内壁との間に、絶縁性材料を備える、請求項１又は２に記載の同軸ケーブルの端末構造。
導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備える同軸ケーブルが接続されるコネクタであって、
少なくとも前記第１露出部と第２露出部とを覆う導電性のシールドカバー部材と、
前記導体芯線の第２露出部が電気的に接続され、前記シールドカバー部材と接続される接地電極を表面に備える基板と、
前記基板と接続されるコンタクトと、を備え、
前記基板は、平面視で少なくとも第１露出部と第２露出部とを含む領域の内層にグランド電位層を備え、
前記接地電極は、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続されること
を特徴とするコネクタ。
導体芯線と、前記導体芯線を覆う誘電体と、前記誘電体を覆う外部導体層と、前記外部導体層を覆う外皮層と、を備え、前記誘電体が前記外部導体層から露出している第１露出部と、前記導体芯線が前記誘電体から露出している第２露出部と、を端部に備える同軸ケーブルと、
少なくとも第１露出部と第２露出部とを覆う導電性のシールドカバー部材と、
前記導体芯線が電気的に接続され、前記シールドカバー部材と接続される接地電極を表面に備える基板と、を備え、
前記基板は、平面視で少なくとも第１露出部と第２露出部とを含む領域の内層にグランド電位層を備え、
前記接地電極は、前記グランド電位層とビアを介して電気的に接続されること
を特徴とする基板ユニット。