JP2015133288A - コネクタ付きケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】近端クロストークを低減可能であり、かつ、部品点数を低減可能なコネクタ付きケーブルを提供する。
【解決手段】パドルカード基板５の表面Ｓに複数のケーブル接続用送信側電極８が、裏面Ｒに複数のケーブル接続用受信側電極９が形成され、パドルカード基板５の裏面Ｒに形成された送信側電極６と対応するケーブル接続用送信側電極８と、および、パドルカード基板５の表面Ｓに形成された受信側電極７と対応するケーブル接続用受信側電極９とが、パドルカード基板５に形成されたビア１４，１５を介して電気的に接続されているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ付きケーブルに関するものである。

複数の差動信号伝送用ケーブルを内蔵したケーブルと、ケーブルの両端に設けられたコネクタと、を備えたコネクタ付きケーブルが用いられている。

コネクタには、接続対象の機器と差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続するパドルカード基板が内蔵されている。このパドルカード基板における受信側の伝送路、すなわち、差動信号伝送用ケーブルから入力された電気信号を機器に伝送する伝送路に、差動信号伝送用ケーブルの損失特性に応じて電気信号をアクティブに補償して出力する補償回路を備えたものが、アクティブケーブルモジュール（アクティブダイレクトアタッチケーブル、アクティブＤＡＣ、アクティブカッパーケーブル（ＡＣＣ：Active Copper Cable）とも呼称される）である。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、コネクタ付きケーブル４１では、複数の差動信号伝送用ケーブル４２を備えたケーブル４３と、ケーブル４３の両端に設けられたコネクタ４４と、コネクタ４４に内蔵され、接続対象の機器（図示せず）と差動信号伝送用ケーブル４２とを電気的に接続するパドルカード基板４５と、を備えている。このコネクタ付きケーブル４１は、４チャンネルの送受信が可能に構成されており、送信用と受信用にそれぞれ４本ずつ、合計８本の差動信号伝送用ケーブル４２が備えられている。なお、図中ＴＸは送信、ＲＸは受信、ＴＸ，ＲＸの後の数字はチャンネル番号を表している。

パドルカード基板４５の一端部には、機器に電気的に接続される複数の送信側電極４６および複数の受信側電極４７が形成されている。また、パドルカード基板４５の他端部には、送信用の差動信号伝送用ケーブル４２が電気的に接続される複数のケーブル接続用送信側電極４８と、受信用の差動信号伝送用ケーブル４２が電気的に接続される複数のケーブル接続用受信側電極４９と、が形成されている。

送信側電極４６と対応するケーブル接続用送信側電極４８とは、送信側の伝送路５０により電気的に接続されている。また、受信側電極４７と対応するケーブル接続用受信側電極４９とは、受信側の伝送路５１により電気的に接続されている。受信側の伝送路５１には、差動信号伝送用ケーブル４２の損失特性に応じて電気信号をアクティブに補償して出力する補償回路５２が設けられている。

コネクタ付きケーブル４１では、図４（ｃ）における左側に送信側の伝送路５０、右側に受信側の伝送路５１がまとめて形成されている。そこで、パドルカード基板４５の内層に形成されたグランド層５３を左右で分割して、送信側と受信側のグランド層５３を分割し、送受信間のクロストークを低減するように構成している。

ところで、コネクタ付きケーブル４１では、送信側電極４６と受信側電極４７が形成される位置、すなわち、機器側へ接続される部分の電極のレイアウトはＳＦＦ−８４３６（SFF-8436 Specification for QSFP+ 10Gbs 4X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 4.4）にて規定されており、パドルカード基板４５の表面と裏面のそれぞれに送信側電極４６と受信側電極４７が形成されるようになっている。

そのため、従来のコネクタ付きケーブル４１では、送信用の差動信号伝送用ケーブル４２と受信用の差動信号伝送用ケーブル４２を同じ層に接続する構造（すなわち、パドルカード基板４５の表面と裏面のそれぞれに送信用と受信用の差動信号伝送用ケーブル４２を接続する構造）となっており、送信側の伝送路５０と受信側の伝送路５１の両者が同じ層に形成される構造となっていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。

特開２０１１−９０９５９号公報 特開２０１３−１２２８２５号公報

しかしながら、一般に、アクティブケーブルモジュールなどのコネクタ付きケーブルでは、特に長尺のケーブルを用いて長距離伝送を行う場合に、送信側と受信側の信号レベルの差が大きくなり、コモンモードに起因した近端クロストークの影響を受け易くなる。

従来のコネクタ付きケーブル４１では、送信側の伝送路５０と受信側の伝送路５１が同じ層に形成されているため、特に近端クロストークが大きくなり易いという問題がある。

また、従来のコネクタ付きケーブル４１では、パドルカード基板４５の表裏面にそれぞれ受信側の伝送路５１が形成されることになるため、共通の補償回路５２を搭載することができず、部品点数が増加してしまうという問題もあった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、近端クロストークを低減可能であり、かつ、部品点数を低減可能なコネクタ付きケーブル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、複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルと、該ケーブルの両端に設けられたコネクタと、前記コネクタに内蔵され、接続対象の機器と前記差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続する多層基板からなるパドルカード基板と、前記パドルカード基板の一端部の表裏面にそれぞれ形成され前記機器に電気的に接続される複数の送信側電極および複数の受信側電極と、前記パドルカード基板の他端部に形成され、送信用の前記差動信号伝送用ケーブルが電気的に接続される複数のケーブル接続用送信側電極と、前記パドルカード基板の他端部に形成され、受信用の前記差動信号伝送用ケーブルが電気的に接続される複数のケーブル接続用受信側電極と、を備え、前記パドルカード基板の表面に前記複数のケーブル接続用送信側電極が、裏面に前記複数のケーブル接続用受信側電極が形成され、前記パドルカード基板の裏面に形成された前記送信側電極と対応する前記ケーブル接続用送信側電極と、および、前記パドルカード基板の表面に形成された前記受信側電極と対応する前記ケーブル接続用受信側電極とが、前記パドルカード基板に形成されたビアを介して電気的に接続されているコネクタ付きケーブルである。

前記パドルカード基板の裏面に、前記差動信号伝送用ケーブルから入力された電気信号を、前記差動信号伝送用ケーブルの損失特性に応じて補償して出力する補償回路を備えてもよい。

前記補償回路として、複数のチャンネルに対応可能なものを用いてもよい。

前記パドルカード基板の表面と裏面との間に、２層のグランド層を備えてもよい。

前記差動信号伝送用ケーブルは、その端末から露出された導体の露出部分が、平面視で前記グランド層と重なるように配置されてもよい。

前記差動信号伝送用ケーブルは、その端末から露出された導体の露出部分が、平面視で前記グランド層の外部に突出するように配置されており、前記パドルカード基板を挟んで配置される差動信号伝送用ケーブルにおける前記グランド層の外部に突出した前記導体の露出部分の間に、シールド用の金属板を設けてもよい。

本発明によれば、近端クロストークを低減可能であり、かつ、部品点数を低減可能なコネクタ付きケーブルを提供できる。

本発明の一実施形態に係るコネクタ付きケーブルを示す図であり、（ａ）は表面側から見た平面図、（ｂ）は裏面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の１Ｃ−１Ｃ線断面図である。 図１のコネクタ付きケーブルの一変形例を示す裏面側から見た平面図である。 （ａ）は、図１のコネクタ付きケーブルのケーブル接続部の断面図であり、（ｂ）はその一変形例を示すケーブル接続部の断面図である。 従来のコネクタ付きケーブルを示す図であり、（ａ）は表面側から見た平面図、（ｂ）は裏面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の４Ｃ−４Ｃ線断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係るコネクタ付きケーブルを示す図であり、（ａ）は表面側から見た平面図、（ｂ）は裏面側から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の１Ｃ−１Ｃ線断面図である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）の上下を反転させ裏返したときの平面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、コネクタ付きケーブル１は、複数の差動信号伝送用ケーブル２を備えたケーブル３と、ケーブル３の両端に設けられたコネクタ４と、コネクタ４に内蔵され、接続対象の機器（図示せず）と差動信号伝送用ケーブル２とを電気的に接続する多層基板からなるパドルカード基板５と、を備えている。

本実施形態では、４チャンネルの送受信が可能にコネクタ付きケーブル１を構成する場合を説明する。この場合、送信用と受信用にそれぞれ４本ずつ、合計８本の差動信号伝送用ケーブル２が備えられる。なお、図中ＴＸは送信、ＲＸは受信、ＴＸ，ＲＸの後の数字はチャンネル番号を表している。

パドルカード基板５の一端部（ケーブル３の接続側と反対側の端部）の表裏面Ｓ，Ｒには、機器に電気的に接続される複数の送信側電極６および複数の受信側電極７が形成されている。パドルカード基板５の一端部の表裏面Ｓ，Ｒには、送信側電極６，受信側電極７の他に、グランド電極や電源用電極、制御信号用電極等が整列して形成されており、カードエッジコネクタが構成されている。カードエッジコネクタを構成する各電極は、ＳＦＦ−８４３６にて規定された配置となっている。

パドルカード基板５の他端部（ケーブル３の接続側の端部）には、送信用の差動信号伝送用ケーブル２ａが電気的に接続される複数のケーブル接続用送信側電極８と、受信用の差動信号伝送用ケーブル２ｂが電気的に接続される複数のケーブル接続用受信側電極９と、が形成されている。なお、本明細書では、パドルカード基板５から差動信号伝送用ケーブル２に電気信号を出力することを送信、差動信号伝送用ケーブル２からパドルカード基板５に電気信号を入力することを受信、としている。

送信側電極６と対応するケーブル接続用送信側電極８とは、送信側の伝送路１０により電気的に接続されている。送信側の伝送路１０は、機器から送信側電極６を介して入力された電気信号をケーブル接続用送信側電極８に伝送し、差動信号伝送用ケーブル２ａに伝送するものであり、主にパドルカード基板５に形成された配線パターンからなる。

受信側電極７と対応するケーブル接続用受信側電極９とは、受信側の伝送路１１により電気的に接続されている。受信側の伝送路１１は、差動信号伝送用ケーブル２ｂからケーブル接続用受信側電極９を介して入力された電気信号を受信側電極７に伝送し、機器に伝送するものであり、主にパドルカード基板５に形成された配線パターンからなる。

さて、本実施形態に係るコネクタ付きケーブル１では、パドルカード基板５の表面Ｓに複数のケーブル接続用送信側電極８を、裏面Ｒに複数のケーブル接続用受信側電極９を形成しており、送信側の差動信号伝送用ケーブル２ａを全てパドルカード基板５の表面Ｓ側に、受信側の差動信号伝送用ケーブル２ｂを全てパドルカード基板５の裏面Ｒ側に接続するように構成している。

コネクタ付きケーブル１では、全てのケーブル接続用送信側電極８がパドルカード基板５の表面Ｓに形成されるため、パドルカード基板５の裏面Ｒに形成された送信側電極６と対応するケーブル接続用送信側電極８とは、パドルカード基板５に形成されたビア１４を介して電気的に接続されるように構成されている。

また、コネクタ付きケーブル１では、全てのケーブル接続用受信側電極９がパドルカード基板５の裏面Ｒに形成されるため、パドルカード基板５の表面Ｓに形成された受信側電極７と対応するケーブル接続用受信側電極９とは、パドルカード基板５に形成されたビア１５を介して電気的に接続されるように構成されている。なお、ビア１４，１５とは、層間接続専用のスルーホールであり、ビアホールとも呼称される。ここでは、パドルカード基板５の表裏面Ｓ，Ｒを接続すべく貫通タイプのビア１４，１５を用いる。

パドルカード基板５の表面Ｓと裏面Ｒとの間の内層には、２層のグランド層１３が備えられている。２層のグランド層１３は、それぞれ、パドルカード基板５の全面にわたるように形成されている。これにより、パドルカード基板５の表面Ｓ側のグランド層１３ａが送信側の伝送路１０に対応し、裏面Ｒ側のグランド層１３ｂが受信側の伝送路１１に対応することとなり、送受信でグランド層１３を分割してクロストークを抑制しつつも、広い面積のグランド層１３を確保することが可能になる。

これらグランド層１３は、パドルカード基板５の表面Ｓ側に形成される送信側の伝送路１０と、裏面Ｒ側に形成される受信側の伝送路１１間のシールドの役割を果たし、近端クロストークを低減させる。

なお、本実施形態では、送信側の伝送路１０の一部（ビア１４よりも送信側電極６側の部分）がパドルカード基板５の裏面Ｒ側に形成され、受信側の伝送路１１の一部（ビア１５よりも受信側電極７側の部分）がパドルカード基板５の表面Ｓ側に形成されることになる。パドルカード基板５の裏面Ｒ側に形成される送信側の伝送路１０の線路長、および、パドルカード基板５の表面Ｓ側に形成される受信側の伝送路１１の線路長は、できるだけ短くすることが望ましい。よって、なるべくパドルカード基板５の一端側（ケーブル３の接続側と反対側）にビア１４，１５を形成することが望ましい。なお、図１のビア１４，１５の位置および配線パターンのレイアウトは、あくまで一例であり、種々の変更が可能である。

パドルカード基板５の裏面Ｒの受信側の伝送路１１には、差動信号伝送用ケーブル２ｂから入力された電気信号を、差動信号伝送用ケーブル２ｂの損失特性に応じてアクティブ補償して出力する補償回路１２が設けられる。つまり、コネクタ付きケーブル１は、コネクタ４に補償回路１２を備えたアクティブケーブルモジュールである。

補償回路１２としては、複数のチャンネルに対応可能なものを用いることが望ましい。本実施形態では、受信側の伝送路１１がパドルカード基板５の裏面Ｒにまとめて形成されるために、全てのチャンネルで共通の補償回路１２を用いることが可能である。全てのチャンネルで共通の補償回路１２を用いることにより、部品点数を削減し、コストの低減を図ることが可能になる。また、多チャンネル用の補償回路１２を用いることで、チャンネル間のクロストークを低減することも可能になる。

なお、図１では、一例として４チャンネル用の共通の補償回路１２を設けた場合を示しているが、これに限らず、図２に示すように、２チャンネル用の補償回路２１を２つ用いるようにしても構わない。

また、図３（ａ）に示すように、差動信号伝送用ケーブル２は、その端末から露出された導体（内部導体３１および外部導体（図示せず））の露出部分が、平面視でグランド層１３と重なるように配置されることが望ましい。これは、コネクタ付きケーブル１では、送信側の差動信号伝送用ケーブル２ａと受信側の差動信号伝送用ケーブル２ｂとがパドルカード基板５を挟んで配置されるため、内部導体３１や外部導体の露出部分がグランド層１３の外部に突出していると、その部分でグランド層１３によるシールドの効果が得られず近端クロストークが大きくなってしまうためである。

なお、図３（ｂ）に示すように、延出した内部導体３１を曲げずに差動信号伝送用ケーブル２の端面をパドルカード基板５の端面に突き当てるようにして電極８，９に接続する場合には、内部導体３１や外部導体の露出部分が、平面視で一部グランド層１３の外部に突出することになるが、このような場合には、パドルカード基板５を挟んで配置される差動信号伝送用ケーブル２ａ，２ｂの間、すなわち、グランド層１３の外部に突出した導体の露出部分の間に、シールド用の金属板３２を設けて、近端クロストークを低減するとよい。

以上説明したように、本実施形態に係るコネクタ付きケーブル１では、パドルカード基板５の表面Ｓに複数のケーブル接続用送信側電極８が、裏面Ｒに複数のケーブル接続用受信側電極９が形成され、パドルカード基板５の裏面Ｒに形成された送信側電極６と対応するケーブル接続用送信側電極８と、および、パドルカード基板５の表面Ｓに形成された受信側電極７と対応するケーブル接続用受信側電極９とが、パドルカード基板５に形成されたビア１４，１５を介して電気的に接続されている。

このように構成することで、送信側の伝送路１０と受信側の伝送路１１を異なる層に形成することが可能となり、送信側の伝送路１０と受信側の伝送路１１を同じ層に形成した従来のコネクタ付きケーブルと比較して、近端クロストークを低減することが可能になる。

また、コネクタ付きケーブル１では、パドルカード基板５の裏面Ｒに受信側の伝送路１１をまとめて形成しているため、共通の補償回路１２を搭載することが可能であり、部品点数を低減し、コストを低減することが可能になる。

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

例えば、上記実施形態では、パドルカード基板５の裏面Ｒに形成された送信側電極６と対応するケーブル接続用送信側電極８と、および、パドルカード基板５の表面Ｓに形成された受信側電極７と対応するケーブル接続用受信側電極９とを、ビア１４，１５を介して接続する場合を説明したが、ビア１４，１５だけでなく、ビア１４，１５とパドルカード基板５の内層の配線とを介して接続するように構成することも可能である。

また、上記実施形態では、受信側の伝送路１１に補償回路１２を備えた場合について説明したが、補償回路１２は必須ではなく、省略可能である。

１ コネクタ付きケーブル
２ 差動信号伝送用ケーブル
３ ケーブル
４ コネクタ
５ パドルカード基板
６ 送信側電極
７ 受信側電極
８ ケーブル接続用送信側電極
９ ケーブル接続用受信側電極
１０ 送信側の伝送路
１１ 受信側の伝送路
１２ 補償回路
１３ グランド層
１４，１５ ビア

Claims (6)

1. 複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルと、
   該ケーブルの両端に設けられたコネクタと、
   前記コネクタに内蔵され、接続対象の機器と前記差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続する多層基板からなるパドルカード基板と、
   前記パドルカード基板の一端部の表裏面にそれぞれ形成され前記機器に電気的に接続される複数の送信側電極および複数の受信側電極と、
   前記パドルカード基板の他端部に形成され、送信用の前記差動信号伝送用ケーブルが電気的に接続される複数のケーブル接続用送信側電極と、
   前記パドルカード基板の他端部に形成され、受信用の前記差動信号伝送用ケーブルが電気的に接続される複数のケーブル接続用受信側電極と、を備え、
   前記パドルカード基板の表面に前記複数のケーブル接続用送信側電極が、裏面に前記複数のケーブル接続用受信側電極が形成され、
   前記パドルカード基板の裏面に形成された前記送信側電極と対応する前記ケーブル接続用送信側電極と、および、前記パドルカード基板の表面に形成された前記受信側電極と対応する前記ケーブル接続用受信側電極とが、前記パドルカード基板に形成されたビアを介して電気的に接続されている
   ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
2. 前記パドルカード基板の裏面に、前記差動信号伝送用ケーブルから入力された電気信号を、前記差動信号伝送用ケーブルの損失特性に応じて補償して出力する補償回路を備えた
   請求項１記載のコネクタ付きケーブル。
3. 前記補償回路として、複数のチャンネルに対応可能なものを用いた
   請求項２記載のコネクタ付きケーブル。
4. 前記パドルカード基板の表面と裏面との間に、２層のグランド層を備えた
   請求項１〜３いずれかに記載のコネクタ付きケーブル。
5. 前記差動信号伝送用ケーブルは、その端末から露出された導体の露出部分が、平面視で前記グランド層と重なるように配置される
   請求項４記載のコネクタ付きケーブル。
6. 前記差動信号伝送用ケーブルは、その端末から露出された導体の露出部分が、平面視で前記グランド層の外部に突出するように配置されており、
   前記パドルカード基板を挟んで配置される差動信号伝送用ケーブルにおける前記グランド層の外部に突出した前記導体の露出部分の間に、シールド用の金属板を設けた
   請求項４記載のコネクタ付きケーブル。