JP2012174695A - 導体板及び差動信号用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型でかつ差動信号対のスキューを小さくできる差動信号用コネクタの製造を容易にする導体板を提供すること。
【解決手段】コネクタ１０のコンタクト群を形成するための中間部材としての導体板２６であって、一平面上に配置された複数の第１のリード３１と、第１のリード間にペアをなして配置された第２のリード３２と、第１のリード及び第２のリードを一端側で連結した連結部３４とを有する。第２のリードのペアは、ピッチを一端側に比べて他端側で大きくされている。第１のリードの各々は、連結部からのびた第１の直線部３５と、第１の直線部から、第２のリードから離れるように斜めにのびた第１のオフセット部３６と、第１のオフセット部から、記第１の直線部と同じ方向にのびた第２の直線部３７とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、差動信号対を伝送するラインの接続に使用されるコネクタ（ここでは「差動信号用コネクタ」という）に関する。

対をなす２本の信号線にそれぞれ逆位相の信号からなる差動信号対を伝送する差動伝送方式が知られている。その差動伝送方式はデータ伝送速度を高速にできるという特長をもつため、昨今では様々な分野において実用されている。

例えば機器と液晶ディスプレイとの間のデータ伝送に差動伝送方式を用いる場合には、機器及び液晶ディスプレイに、ディスプレイポート規格にしたがって設計されたディスプレイポートコネクタを備える。このディスプレイポート規格としては、VESADisplayPortstandard1.0やそれのVersion1.1aが知られている。

このディスプレイポートコネクタは差動信号用コネクタの一種であり、接続相手に接続するための第１の接続側と、機器や液晶ディスプレイの基板に接続するための第２の接続側とを有している。第１の接続側の形態は接続相手との関係があるためディスプレイポート規格により厳密に定められているが、第２の接続側の形態は比較的自由である。この種の差動信号用コネクタは特許文献１に開示されている。

図４は、特許文献１に開示されたものとは異なるが形態が似ている従来の差動信号用コネクタに含まれるコンタクト組立体（以下「コンタクト・アッシー」ということもある）を示す。このコンタクト・アッシー１は、複数ペアの信号用コンタクト２と、複数のグランド用コンタクト３と、信号用コンタクト２及びグランド用コンタクト３を保持した絶縁性のハウジング４とを含んでいる。接続相手に接続するための第１の接続側では、信号用コンタクト２の各ペアの両側にグランド用コンタクト３を配置して一定ピッチのコンタクト列を形成している。さらに、信号用コンタクト２及びグランド用コンタクト３をコンタクト列と交差する方向に折り曲げ、基板に接続するための第２の接続側では、信号用コンタクト２及びグランド用コンタクト３を２列の千鳥状に配列にしている。

図５は、図４のコンタクト・アッシー１を含む差動信号用コネクタを実装するための基板５を示す。この基板には複数のスルーホール６が形成されている。これらのスルーホール６は、差動信号用コネクタの第２の接続側における信号用コンタクト２及びグランド用コンタクト３の配列に対応して２列の千鳥状に配列されている。

差動信号用コネクタ１を基板５に実装したとき、信号用コンタクト２及びグランド用コンタクト３はスルーホール６に挿入される。スルーホール６の開口の周囲には、ドーナツ状の導体パターンよりなるランド７がそれぞれ形成されている。そして、信号用コンタクト２を挿入されるスルーホール６に対応して形成されたランド７のみから、配線パターン８が基板５に沿って並列に引き出されている。したがって、信号用コンタクト２はスルーホール６及びランド７を介して配線パターン８に接続される。

特開２００８−４１６５６号公報

上述した差動信号用コネクタにおいて、信号用コンタクト及びグランド用コンタクトを第２の接続側で２列の千鳥状に配列すること自体は、コネクタの小型化を容易に可能にする。しかし、実際にコネクタの小型化を図ると、ペアをなす差動信号用コンタクトの長さに差が生じることに起因する次の問題がある。

複数ペアの信号用コンタクト及び複数のグランド用コンタクトは、図６に示すように一枚の導体板に打ち抜き加工を施した後にさらに折り曲げ加工を施すことにより、纏めて製造することができる。その際の製造工程を容易にするために、コンタクト先端は等間隔、コンタクト折り曲げ回数は２回とするのが当業者の常識であった。しかし、コンタクト展開図の状態では、コンタクト先端間隔を等間隔にするために、ペアをなす差動信号用コンタクトの長さに差が生じている。この長さの差は、差動信号用コネクタにおいて差動信号対に伝播時間差（スキュー）を引き起こす原因になる。

また、この長さの差に起因して、第２の接続側即ち基板上では、ペアをなす差動信号用コンタクト同士、その両脇のグランド用コンタクト同士、がそれぞれ同列ではなく２列に分かれて、配置されることがある。その場合、異なる列に形成されたランドから異なる長さをもって引き出された配線パターンがあることからも分かるように、ペアをなす信号用コンタクトに接続される対の配線パターンの長さに差が生じることがある。対の配線パターンの長さの差も、差動信号対にスキューを引き起こす原因になる。

それ故に本発明の課題は、小型でかつ差動信号対のスキューを小さくできる差動信号用コネクタを提供することにある。

本発明の具体的課題は、上記差動信号用コネクタの製造を容易にする導体板を提供することにある。

本発明の一態様によれば、コネクタのコンタクト群を形成するための中間部材としての導体板であって、一平面上に配置された複数の第１のリードと、前記第１のリード間にペアをなして配置された第２のリードと、前記第１のリード及び前記第２のリードを一端側で連結した連結部とを含み、前記第２のリードのペアは、ピッチを前記一端側に比べて他端側で大きくされており、前記第１のリードの各々は、前記連結部からのびた第１の直線部と、前記第１の直線部から、前記第２のリードから離れるように斜めにのびた第１のオフセット部と、前記第１のオフセット部から、前記第１の直線部と同じ方向にのびた第２の直線部とを有することを特徴とする導体板が得られる。

本発明の一態様による導体板を用いることにより、小型でかつ差動信号対のスキューが小さい差動信号用コネクタを容易に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る差動信号用コネクタの基板に搭載された状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）のIｄ−Iｄ線に沿って得られた断面図。 図１の差動信号用コネクタに含まれた下側コンタクト組立体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図。 図２の下側コンタクト組立体に含まれた信号用コンタクト及びグランド用コンタクトの製造過程におけるコンタクト展開図。 従来の差動信号用コネクタに含まれるコンタクト組立体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は底面図。 従来の差動信号用コネクタを搭載する基板の底面図。 図４のコンタクト組立体に含まれた信号用コンタクト及びグランド用コンタクトの製造過程におけるコンタクト展開図。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る差動信号用コネクタについて説明する。

図１の差動信号用コネクタ１０は上下２列のコンタクトを持つ２０芯のプリント基板実装型コネクタであり、使用に際してはプリント基板１１に実装される。差動信号用コネクタ１０の接続相手となる相手コネクタ（図示せず）が接続される正面側を第１の接続側と呼び、プリント基板１１に接続される底面側を第２の接続側と呼ぶ。第１の接続側には、相手コネクタが嵌合するための嵌合突起１２が嵌合面と平行に左右に長くのびた形状をもって備えられている。第２の接続側については、後文にて詳述する。

ここで使用したプリント基板１１は多層基板である。このプリント基板１１には、下面１１ａを示す図１（ｃ）から分かるように、多数のスルーホール１３が形成されている。スルーホール１３の開口の周囲には、ドーナツ状の導体パターンよりなるランド１４がそれぞれ形成されている。またランド１４の幾つかから配線パターン１５が基板１１に沿って並列に引き出されている。スルーホール１３の位置及び役割については、後文にて明らかにする。

差動信号用コネクタ１０は、上側コンタクト組立体（以下「上側コンタクト・アッシー」ということもある）１６と、下側コンタクト組立体（以下「下側コンタクト・アッシー」ということもある）１７と、上側及び下側コンタクト・アッシー１６，１７を纏めて囲った導電性のコネクタシェル１８とを含んでいる。上側コンタクト・アッシー１６は、ここでは付加コンタクトと呼ぶ多数の導電性の上側コンタクト１９と、これらの上側コンタクト１９を保持した絶縁性の上側ハウジング２１とを備えている。上側コンタクト１９は、その前端を嵌合突起１２の上部に配列され、さらに後方にのびて下方に直角に曲がり、下端をプリント基板１１の上面（図示せず）の配線パターンにＳＭＴ構造によりはんだ付けされる。コネクタシェル１８は、プリント基板１１に固定される複数の固定用脚部１８ａ，１８ｂを有している。これらの固定用脚部１８ａ，１８ｂがプリント基板１１に係合することにより、差動信号用コネクタ１０はプリント基板１１にしっかりと固定される。下側コンタクト・アッシー１７については、後文にて詳述する。

次に図１と共に図２をも参照して、下側コンタクト・アッシー１７について詳述する。

下側コンタクト・アッシー１７は、３ペアの導電性の信号用コンタクト２２と、４本の導電性のグランド用コンタクト２３と、信号用コンタクト２２及びグランド用コンタクト２３を保持した絶縁性の下側ハウジング２４とを含んでいる。下側ハウジング２４の第１の接続側では、信号用コンタクト２２の各ペアの両側にグランド用コンタクト２３を配置した状態で第１の方向Ａ１にのびた一定ピッチ（0.7mm以下が好ましい）のコンタクト列を形成している。

信号用コンタクト２２及びグランド用コンタクト２３は全て、第１の方向Ａ１に直交する第２の方向Ａ２で後方にのびて下側ハウジング２４を貫通した後に、下側ハウジング２４の反対側で直角に折り曲げられ、第１の方向Ａ１及び第２の方向Ａ２に直交する第３の方向Ａ３で下方にのびている。以下の説明では、信号用コンタクト２２及びグランド用コンタクト２３を纏めて下側コンタクト２５と呼ぶこともある。

図１から分かるように、差動信号用コネクタ１０の第１の接続側では、下側コンタクト２５は嵌合突起１２の下部に上側コンタクト１９と間隔をおいて対向するように配列されている。したがって、相手コネクタは嵌合突起１２に嵌合したときに上側コンタクト１９及び下側コンタクト２５に接触し、その結果、差動信号用コネクタ１０に電気的に接続される。ここで、下側コンタクト２５のうち、相手コネクタに接触する部分をコネクタ接触部と呼ぶ。

一方、差動信号用コネクタ１０の第２の接続側では、下側コンタクト２５はプリント基板１１のスルーホール１３に挿入され、プリント基板１１の下面１１ａにおいてランド１４に半田付けにより接続される。プリント基板１１の下面１１ａにおいて半田付けされるため、コネクタ実装時に目視により半田付けの良否を容易に判定できる。ここで、下側コンタクト２５のうち、スルーホール１３に挿入される部分を基板接続部と呼ぶ。

プリント基板１１のスルーホール１３の穴径は、コンタクトが断面四角形の場合には少なくともコンタクトの対角長よりわずかに大きく設計される。さらに、スルーホール１３の周囲にはランド１４が形成され、また隣接するスルーホール１３と絶縁をとることも必要である。これらを考慮し、スルーホール１３には0.8mm程度の間隔を設定することが好ましい。

図２において、下側コンタクト２５の基板接続部は、第２の方向Ａ２で互いに離間して第１の方向Ａ１にのびた平行な３列に分けて配置されている。具体的に述べると、複数のグランド用コンタクト２３の基板接続部を第１の列Ｒ１に互いに離間して配置すると共に、コネクタ接触部がグランド用コンタクト２３の両側に配置されている信号用コンタクト２２のペアを、第１の列Ｒ１の両側に位置する第２の列Ｒ２及び第３の列Ｒ３に振り分けて配置している。この結果、信号用コンタクト２２のペアの基板接続部は図３からよく分かるように第１の列Ｒ１の両側に千鳥状配列とされている。

ここで、複数の信号用コンタクト２２のうち、第２の列Ｒ２に配置されたものを実質的に同じ長さに設計し、かつ、第３の列Ｒ３に配置されたものを実質的に同じ長さに設計している。即ち、同列に配置された信号用コンタクト２２のペアの長さを等長にしている。そして、信号用コンタクト２２の第１の接続部側と第２の接続部側との間での折り曲げの違い、具体的には、折り曲げ位置の違いにより、信号用コンタクト２２のペアを第２の列及び前記第３の列Ｒ３に振り分けている。またグランド用コンタクト２３は、第１の接続部側と第２の接続部側との間での信号用コンタクト２２との折り曲げ位置の違いにより、第１の列Ｒ１に配置している。なお、折り曲げ位置に違いをもたせる代わりに、信号用コンタクト２２及びグランド用コンタクト２３を折り曲げ回数の違いによって第２の接続部側で３列に配列させることも可能であるし、また両者を併用してもよい。

さらに、第２の接続側では、信号用コンタクト２２の各ペアをグランド用コンタクト２３の隣接したものの間に対応させて配置し、しかも信号用コンタクト２２の各ペア内のピッチをコンタクト列のピッチよりも少し大きく設計している。

また、グランド用コンタクト２３を信号用コンタクト２２のペアとペアとの間に対応させて配置すると共に、第１の接続側においてはグランド用コンタクト２３とこれの両側に隣接配置されている二つの信号用コンタクト２２とを、第２の接続側においては第１、第２、及び第３の列Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対し斜めに交差する方向に配列している。

上述した３ペアの導電性の信号用コンタクト２２と４本の導電性のグランド用コンタクト２３は、図３に示す展開図のように、１枚の導体板２６からプレス加工により形成することが容易に可能である。導体板２６において、信号用コンタクト２２及びグランド用コンタクト２３となる部分には参照符号２２′及び２３′をそれぞれ付し、また折り曲げる部分には参照符号２７及び２８をそれぞれ付している。

なお、プリント基板１１の多数のスルーホール１３は、第２の接続側における信号用コンタクト２２及びグランド用コンタクト２３の上述したような配置に対応した位置に形成されることは勿論である。

以下に、さらに具体的に説明する。

多数の下側コンタクト２５は図３の上側から、グランド用コンタクト２３’，信号用コンタクト２２’，信号用コンタクト２２’、グランド用コンタクト２３’、信号用コンタクト２２’、信号用コンタクト２２’、グランド用コンタクト２３’、信号用コンタクト２２’、信号用コンタクト２２’、及びグランド用コンタクト２３’の順に配列されている。

ここで、互いに隣接したペアの信号用コンタクト２２は逆位相の信号からなる差動信号対を伝送するラインを接続するものであるため、以下の説明ではそれぞれ＋Sigコンタクト、−Sigコンタクトと呼ぶ。また、スルーホール１３のうち、＋Sigコンタクトが挿入されるものを＋Sigスルーホールと呼び、−Sigコンタクトが挿入されるものを−Sigスルーホールと呼び、グランド用コンタクト２３が挿入されるものをＧＮＤスルーホールと呼ぶ。また、配線パターン１５のうち、＋Sigスルーホールに接続されたものを＋Sig配線パターンと呼び、−Sigスルーホールに接続されたものを−Sig配線パターンと呼ぶ。

上述した差動信号用コネクタによると、＋Sigスルーホールと−Sigスルーホールがコネクタ嵌合面と平行に配置されるので、多層基板であるプリント基板１１の下面１１ａにおいて＋Sig配線パターンと−Sig配線パターンとを、コネクタ後方に平行でかつ等長な配線パターンとすることが可能となる。したがって、差動信号内のスキューが少なく、なお、上述では一対の差動信号を伝送するラインを接続する場合について説明したが、複数対の差動信号を伝送する場合においても同様でありかつ同様の効果を得ることができる。

さらに図３を参照して、説明を続ける。

図３において、導体板２６は、キャリア２９と、一平面上に配置された複数の部分（ここでは「第１のリード」という）３１と、第１のリード３１間にペアをなして配置された部分（ここでは「第２のリード」という」３２と、同じく第１のリード３１間にペアをなして配置された他の部分（ここでは「第３のリード」という」３３と、第１のリード３１、第２のリード３２、及び第３のリード３３を一端側で連結した部分（ここでは「連結部」という）３４とを含んでいる。第１のリード３１、第２のリード３２、及び第３のリード３３の他端側はキャリア２９に連結されている。

第２のリード３２は第１のリード３１よりも連結部３４からの長さを短く作られている。第３のリード３３は第１のリード３１よりも連結部３４からの長さを長く作られている。さらに、第２のリード３２のペア及び第３のリード３３のペアの各々は、金属板の打ち抜き加工に際し、予め前記一端側のピッチ（ここでは「第１のピッチ」という）Ｐ１に比べて他端側即ち自由端側のピッチ（ここでは「第２のピッチ」という）Ｐ２を大きくされることにより、自由端側では第１のリード３１にそれぞれ近づいている。

第１のリード３１の各々は、連結部３４からのびた部分（ここでは「第１の直線部」という）３５と、第１の直線部３５から、ペアをなした第２のリード３２の第２のピッチＰ２を有する部分から離れるように斜めにのびた部分（ここでは「第１のオフセット部」という）３６と、第１のオフセット部３６から、第１の直線部３５と同じ方向にのびた部分（ここでは「第２の直線部」という）３７と、第２の直線部３７から、第２のリード３２に近づくように斜めに延びた部分（ここでは「第２のオフセット部」という）３８と、第２のオフセット部３８から、第１の直線部３５の延長線上にのびた部分（ここでは「第３の直線部」という）３９とを有している。

第１のリード３１の各々における折り曲げる部分（ここでは「第１の折曲予定部」という）２８は、第１のオフセット部３６に隣接した位置に設けられている。第２のリード３２の各々における折り曲げる部分（ここでは「第２の折曲予定部」という）２７は、第２のピッチＰ２を有する部分と連結部３４との間でかつ第２のピッチＰ２を有する部分に比較的近い位置に設けられている。
先にも述べたように、図２（ａ）〜（ｄ）に示す下側コンタクト組立体１７のコンタクト群は、図３に示す導体板２６からプレス加工により形成することができる。その場合、図２（ａ）〜（ｄ）と図３とを比較すれば明らかなように、第１のリード３１、第２のリード３２、及び第３のリード３３は、キャリア２９から切り離され、第１の折曲予定部２８及び第２の折曲予定部２７で折り曲げられ、また連結部３４が切除されている。

１ コンタクト組立体（コンタクト・アッシー）
２ 信号用コンタクト
３ グランド用コンタクト
４ ハウジング
５ 基板
６ スルーホール
７ ランド
８ 配線パターン
１０ 差動信号用コネクタ
１１ プリント基板
１１ａ （プリント基板）下面
１２ 嵌合突起
１３ スルーホール
１４ ランド
１５ 配線パターン
１６ 上側コンタクト組立体（上側コンタクト・アッシー）
１７ 下側コンタクト組立体（下側コンタクト・アッシー）
１８ コネクタシェル
１８ａ，１８ｂ 固定用脚部
１９ 上側コンタクト
２１ 上側ハウジング
２２ 信号用コンタクト
２２’ 導体板の信号用コンタクトとなる部分
２３ グランド用コンタクト
２３’ 導体板のグランド用コンタクトとなる部分
２４ 下側ハウジング（請求項記載のハウジング）
２５ 下側コンタクト
２６ 導体板
２７ 第２の折曲予定部
２８ 第１の折曲予定部
２９ キャリア
３１ 第１のリード
３２ 第２のリード
３３ 第３のリード
３４ 連結部
３５ 第１の直線部
３６ 第１のオフセット部
３７ 第２の直線部
３８ 第２のオフセット部
３９ 第３の直線部
Ｒ１ 第１の列
Ｒ２ 第２の列
Ｒ３ 第３の列
Ｐ１ 第１のピッチ
Ｐ２ 第２のピッチ

Claims (4)

1. コネクタのコンタクト群を形成するための中間部材としての導体板であって、一平面上に配置された複数の第１のリードと、前記第１のリード間にペアをなして配置された第２のリードと、前記第１のリード及び前記第２のリードを一端側で連結した連結部とを含み、前記第２のリードのペアは、ピッチを前記一端側に比べて他端側で大きくされており、前記第１のリードの各々は、前記連結部からのびた第１の直線部と、前記第１の直線部から、前記第２のリードから離れるように斜めにのびた第１のオフセット部と、前記第１のオフセット部から、前記第１の直線部と同じ方向にのびた第２の直線部とを有することを特徴とする導体板。
2. 前記第１のリードの各々は、前記第１のオフセット部と前記連結部との間に、前記一平面に交差する方向に折り曲げるための第１の折曲予定部を有し、前記第２のリードの各々は、前記ピッチを大きくされた部分と前記連結部との間に、前記一平面に交差する方向に折り曲げるための第２の折曲予定部を有する、請求項１に記載の導体板。
3. 前記第１のリードの各々は、前記第２の直線部から、前記第２のリードに近づくように斜めに延びた第２のオフセット部と、前記第２のオフセット部から、前記第１の直線部の延長線上にのびた第３の直線部とをさらに有する、請求項１又は２に記載の導体板。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の導体板を中間部材として用いたコンタクト群を含み、前記第１のリード及び前記第２のリードが、前記第１の折曲予定部及び前記第２の折曲予定部でそれぞれ前記一平面に交差する方向に折り曲げられ、かつ、付加折曲予定部でそれぞれ前記一平面に交差する方向に折り曲げられ、さらに、前記連結部が前記第１のリード及び前記第２のリードから切除されてなることを特徴とする差動信号用コネクタ。

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