JP2017134967A - コネクタ付ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルのシールド層とコネクタ部品の金属シェルとが、安定して電気的に接続されるコネクタ付ケーブルを提供できる。【解決手段】コネクタ付ケーブル１は、ケーブル２の端末に、コネクタ部品２０が実装されており、ケーブル２は、コンダクタ１２と、コンダクタ１２をシールドするシールド層７と、シールド層７を覆うケーブル外被６と、を備え、コネクタ部品２０は、金属シェル５と、突起１１を有するとともに金属シェル５と電気的に接続する金属部材１０と、接着層９を有する金属テープ８と、を備え、ケーブル２の端末部分において、シールド層７はケーブル外被６の上に折り返されており、金属テープ８は、折り返されているシールド層７の上に巻きつけられており、金属部材１０は、金属テープ８の周囲で金属テープ８を押さえ、突起１１が接着層９を突き抜けて、シールド層７に接触している。【選択図】図２

Description

本発明は、コネクタ付ケーブルに関するものである。

パソコン、携帯端末などとその周辺機器間での通信や、データセンタ―内の機器間の通信には、メタルケーブルに機器と接続するためのコネクタ部品が取り付けられた、コネクタ付ケーブルが用いられている。

このようなコネクタ付ケーブルに用いられるメタルケーブルは、複数の信号線を束ねた周囲にシールド層を有する構造となっているものが多い。このシールド層は、コネクタ部分に含まれる金属シェルなどの、シールド機能を有する部品と、電気的に接続される必要がある。

特許文献１では、多芯ケーブルの外被を除去して、前記除去された外被の内側にあったシールド層を折り返して、残った外被を覆い、前記折り返されたシールド層の上にリング状の金属部品を配置して、加締めている。この金属部品が金属シェルと嵌め合わされることにより、ケーブルのシールド層と端末金属シェルとが電気的に接続される。

特開２０１３−１４３３４２号公報

特許文献１のように、リング状の金属部品を折り返されたシールド層の上に配置する場合、折り返されたシールド層の一部又は全体が膨れることにより、当該リング状の金属部品に通しにくくなる場合がある。発明者らの知見によれば、折り返されたシールド層の上に予め銅などの金属テープを巻いて固定してから、金属部品に通すことにより、作業性を良くすることができる。

しかし、一般に市販されている銅テープは、片面が絶縁体の接着層となっているため、上述のように、ケーブルのシールド層の上にこの銅テープを巻いて、その上から金属部品を被せると、ケーブルのシールド層と、銅テープの外側の金属部品との電気的接続が不安定になる。その結果、ケーブルのシールド層と端末のコネクタ部品の金属シェルとが、安定して電気的に接続されない。

本発明では、ケーブルのシールド層と端末のコネクタ部品の金属シェルとが安定して電気的に接続されるコネクタ付ケーブルを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための、本発明の一実施形態によるコネクタ付ケーブルは、ケーブルの端末に、コネクタ部品が実装された、コネクタ付ケーブルであって、前記ケーブルは、コンダクタと、前記コンダクタをシールドするシールド層と、前記シールド層を覆うケーブル外被と、を備え、前記コネクタ部品は、金属シェルと、突起を有するとともに前記金属シェルと電気的に接続する金属部材と、接着層を有する金属テープと、を備え、前記ケーブルの端末部分において、前記シールド層は前記ケーブル外被の上に折り返されており、前記金属テープは、前記折り返されているシールド層の上に巻きつけられており、前記金属部材は、前記金属テープの周囲で前記金属テープを押さえ、前記突起が前記接着層を突き抜けて、前記シールド層に接触している。

本発明によれば、ケーブルのシールド層とコネクタ部品の金属シェルとが、安定して電気的に接続されるコネクタ付ケーブルを提供できる。折り返されているシールド層の上に金属テープが巻かれているので、本発明のコネクタ付ケーブルは、作業性良く製造されるものである。

本発明に係るコネクタ付ケーブルの外観図である。 図１のコネクタ付ケーブルのコネクタ部分の内部構造を説明する図である。 図２のコネクタ付ケーブルの、ケーブル端末部の加工手順を説明する図である。 第一実施形態に係る金属部材の斜視図を示したものである。 第一実施形態に係る金属部材の正面図を示したものである。 第二実施形態に係る金属部材の、ケーブルへの装着前の斜視図を示したものである。 第二実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、ケーブル端末部の加工手順を説明する図である。 第二実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、引張試験を説明する図である。 図８の試験前後での、コネクタ付ケーブルの、電圧降下の測定方法を示した図である。 第三実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、ケーブル端末部の加工手順を説明する図である。 第四実施形態に係るコネクタ付ケーブルでの、一体化した金属シェルと金属部材とを表す図である。 第五実施形態に係るコネクタ付ケーブルでの、金属シェルの構造を表す図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明のコネクタ付ケーブルの実施形態は、以下のような構成を備える。

（項目１）
ケーブルの端末に、コネクタ部品が実装された、コネクタ付ケーブルであって、
前記ケーブルは、コンダクタと、前記コンダクタをシールドするシールド層と、前記シールド層を覆うケーブル外被と、を備え、
前記コネクタ部品は、金属シェルと、突起を有するとともに前記金属シェルと電気的に接続する金属部材と、接着層を有する金属テープと、を備え、
前記ケーブルの端末部分において、前記シールド層は前記ケーブル外被の上に折り返されており、
前記金属テープは、前記折り返されているシールド層の上に巻きつけられており、
前記金属部材は、前記金属テープの周囲で前記金属テープを押さえ、
前記突起が前記接着層を突き抜けて、前記シールド層に接触している。
この構成によれば、ケーブルのシールド層と金属シェルとが安定して電気的に接続される。折り返されているシールド層の上に金属テープが巻かれているので、作業性良く製造されるものである。

（項目２）
前記金属部材は、円筒形状である。円筒形状には、円環形状も含まれる。
この構成によれば、金属部材にて安定して金属テープを押さえることができる。

（項目３）
前記金属部材は、金属箔が丸められた円筒形状である。
この構成によれば、製造時に金属部材をケーブル先端から通して配置する必要がないので、作業性が向上する。

（項目４）
前記金属部材は重なり部分を有し、前記重なり部分は、半田によって固定されている。
この構成によれば、金属部材が金属テープを押さえる力を高め、金属部材と金属シールド層とを電気的に安定に接続することができる。

（項目５）
前記金属部材は切欠部分を有し、前記切欠部分は、半田によって前記金属テープに固定されている。
この構成によれば、金属部材の金属テープへの固定の強度を高め、金属部材と金属部材シールド層とを電気的に安定に接続することができる。

（項目６）
前記金属部材と、前記シールド層との接触抵抗が３０ｍΩ以下である。
この構成によれば、金属部材とシールド層とが安定して電気的に接続される。

（項目７）
前記金属テープの厚さをｄ１と表したときに、前記突起の長さｈが以下の関係を満たすように設定されている。
ｄ１＜ｈ
この構成によれば、金属部材とシールド層との接触が確実になり、両者が安定して電気的に接続される。

（項目８）
前記シールド層厚をｄ２、前記ケーブル外被厚をｄ３と表し、前記突起が接触する部分での前記金属テープの巻層数をｎとしたときに、前記突起の長さｈが以下の関係を満たすように設定されている。
ｎ×ｄ１＜ｈ＜ｎ×ｄ１＋２×ｄ２＋ｄ３
この構成によれば、金属部材とシールド層とが安定して電気的に接続され、且つ、前記突起が、前記コンダクタに接触してショートすることを防ぐ。

（項目９）
前記金属部材が、ステンレス鋼、銅、またはアルミニウムを含む。
この構成によれば、金属部材に外力を与えて容易に変形させることができるので、製造時の作業性が向上する。

（項目１０）
前記金属部材の前記突起の形状が錐体である。
この構成によれば、金属部材の突起が確実に金属テープの接着層を突き破って、シールド層に到達し、金属部材とシールド層とが安定して電気的に接続される。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、コネクタ部分とコネクタから延びるケーブル部分の外観図、図２はコネクタの内部を示す図である。

本実施形態のコネクタ付ケーブル１は、内部に１本以上のコンダクタ１２を有するケーブル２とコネクタ部品２０から構成される。コネクタ部品２０は、筐体４、金属シェル５、プラグ３および回路基板１３を有している。金属シェル５の内部には、回路基板１３が配置されている。

ケーブル２は内部にコンダクタ１２を有している。コンダクタ１２は、金属導体を含む電線であり、通常は絶縁材料によって絶縁されている。コンダクタ１２は同軸ケーブルなども含むことができ、コンダクタ毎に外被を有していてもよいし、外被を有していなくてもよい。ケーブル２の先端部分では、コンダクタ１２が剥き出しになっていて、回路基板１３と電気的に接続されている。回路基板１３の先端（コンダクタ１２が接続されるのと逆側）には、プラグ３が接続されている。金属シェル５は、回路基板１３、ケーブル２の先端部分の一部、プラグ３の一部を覆う構造になっており、複数シェルの組み合わせで構成されていてもよい。

プラグ３は接続端子部品であり、他の機器に接続される。コンダクタ１２、回路基板１３上の回路、及びプラグ３とは電気的に接続されており、コネクタ付ケーブル１を伝送してきた信号や電力が、プラグ３から他の機器に伝わる。

ケーブル２は外側に、外被６を有する。外被６は、ポリオレフィン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニルなどの樹脂材料から構成される。外被６の内側には、シールド層７が配置されている。シールド層７は、金属からなり、たとえば編組された金属線や金属テープなどで構成されている。

ケーブル２の先端部分では、シールド層７が、外被６の上に折り返されている。折り返されているシールド層７の周囲には金属テープ８が巻かれている。金属テープ８は、例えば銅でできており、一方の面に粘着性の樹脂などでできている接着層９を有している。さらに、金属テープ８の周りには、金属部材１０が配置され、金属部材１０の内側に配置された突起１１が金属テープ８および接着層９を突き破って、シールド層７に達している。金属テープは接着層９が内側になるように巻かれるのが好ましいが、接着層９が外側になるように巻かれていてもよい。また、金属テープ８は、その両面に接着層９を有していてもよい。

金属部材１０と、金属シェル５とは互いに電気的に接続されている。金属部材１０と金属シェル５とは、両者が嵌め合わされる構造になっていてもよいし、互いに電気的に接続された状態で筐体４に把持されていてもよい。あるいは、図示していない部品によって両者が電気的に接続された状態で固定されていてもよい。

ケーブル２の端部の構造をより分かり易くするために、図３にケーブル２の端末の加工手順の一部を示した。なお、図３では、図２におけるコンダクタ１２は省略されている。

まず、図３（ａ）に示すように、ケーブル２の先端の外被６の端を、シールド層７の端よりも短くする。具体的には外被６の端の部分を除去してシールド層７を露出させる。露出したシールド層７を図３（ｂ）のように折り返して外被７に被せる。さらに、図３（ｃ）のように折り返したシールド層７の上から金属テープ８を巻く。金属テープ８を巻くことにより、編組状のシールド層がばらばらになって膨れるのを防ぎ、作業性が向上する。金属テープ８は片面に、図では見えていない接着層９を有しており、接着層９がシールド層７に接触して金属テープ８がシールド層７上に固定される。

さらに、図３（ｄ）〜（ｅ）のように、金属テープ８の上から、金属部材１０を被せ、工具などを用いてかしめる。金属部材１０は径が小さくなるように塑性変形してシールド層７を押さえつけてシールド層７に固定される。これにより、金属部材１０とシールド層７は、電気的に十分に接続される。金属部材１０とシールド層７との電気的な接続状態は、例えば、金属部材１０と、部分的に露出しているシールド層７との接触抵抗を、テスターなどの抵抗測定器を用いて測定することにより確認することができる。金属部材１０とシールド層７との接触抵抗は小さい方が好ましく、例えば３０ｍΩ以下が好ましい。金属部材１０とシールド層７との接触抵抗が小さいということは、コネクタ付ケーブル１がシールド層７や金属シェル５によってシールドされていることを示している。これによって、コネクタ付きケーブル１は、ノイズの影響を受けにくくなり、特に高周波での信号特性が優れた伝送を行うことができる。

なお、金属テープ８を用いずに、シールド層７の上から金属部材１０を被せた場合は、両者が物理的に接するため、両者の接触抵抗３０ｍΩ以下が達成可能である。しかし、シールド層７が広がるため金属部材１０を容易に被せることができない場合がある。本実施形態では、金属テープ８を使用することにより、金属部材１０を容易に被せることができ、且つ、シールド層７と金属部材１０との電気的な接続を維持することが可能であり、伝送特性に優れるコネクタ付きケーブルを実現することができる。

図４は、金属部材１０の斜視図である。金属部材、例えば１０は銅（銅合金を含む）で構成されている。また、金属部材１０は、ステンレス鋼やアルミニウムなどを含んでいてもよく、これらを主成分とする材料で構成されているとより良い。図４（ａ）に示すように、金属部材１０は、内部に突起１１を有する円筒状の部品である。図に示す例では、突起１１の数は２個であるが、１個、あるいは３個以上でも良い。ここで言う円筒は、円環も含む。

突起１１は、錐体が好ましい。錐体とすることにより、効率よく、金属テープ８の接着層９を突き抜け、シールド層７に達する。図４（ａ）では円錐形状の突起１１の例を、図４（ｂ）では、四角錐形状の突起１１の例を示している。

図５は、金属部材１０の正面図である。突起１１は金属テープ８を突き抜けて、折り返されたシールド層７に達する必要があるため、金属テープ８の接着層９を含む厚さをｄ１、とすると、突起１１の高さｈは、突起１１が接触する部分での金属テープ８の巻層数が１の場合、以下の関係を満たすように設定されている。
ｄ１＜ｈ

また、突起１１は、金属テープ８を突き抜けて折り返されたシールド層７に達し、且つ、外被６の内側の折り返されていないシールド層７より内部（コンダクタ１２部分など）には到達しないようにする必要がある。このため、シールド層７の厚さｄ２、外被６の厚さをｄ３と表すと、突起１１の高さｈは、突起１１が接触する部分での金属テープ８の巻層数ｎに対して、以下の関係を満たすように設定されている。
ｎ×ｄ１＜ｈ＜ｎ×ｄ１＋２×ｄ２＋ｄ３

本実施例では、ｎは１であり、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｈは、例えば、ｄ１＝０．１ｍｍ、ｄ２＝０．１ｍｍ、ｄ３＝０．５ｍｍ、ｈ＝０．２ｍｍである。このとき金属部材１０とシールド層７との接触抵抗は、例えば２０ｍΩである。

（第二実施形態）
図６は、第二実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、金属部材１０ａの、ケーブル端末への装着前の形状を表した斜視図である。金属部材１０ａは第一実施形態での連続した円筒形状ではなく、装着前には金属箔を丸めた例えばＵ字形状である。

図７は本実施形態に係るコネクタケーブルの、ケーブル末端部分を、組み立て手順の一部と共に示した図である。第一実施形態同様、折り返されたシールド層７の上から、金属テープ８を巻き、その上に、図７（ａ）のように、金属部材１０ａを装着する。

さらに、図７（ｂ）のように、金属部材１０ａを金属テープ８の上に巻きつけて円筒（または円環）形状とする。金属部材１０ａが金属テープ８を押さえる状態で金属部材１０ａをかしめ、金属部材１０ａの両端３０が重なった部分に半田１４を装着し、固定する。

本実施形態では、金属部材１０を装着前に、回路基板１３などの部品をケーブル６に取り付けておくことができる。例えば、コンダクタ１２を回路基板１３上の所定の接点に半田付けするなどして接続することができる。図７では、図２におけるコンダクタ１２は省略されている。

図８は本発明に係るコネクタ付ケーブルの、引張試験の図である。図８に示すように、筐体４部分をジグ１５で固定し、ケーブル２の部分を引っ張る。ケーブル２に対する張力は、例えば、４０Ｎで、６０秒間印加される。

図９は、コネクタ付ケーブルの、電圧降下の測定例である。測定は、筐体４を外し、金属シェル５を露出させて実施する。外力により、金属部材１０とシールド層７との間での電気的な接続状態が悪くなった場合、両者間での抵抗値が増す。抵抗値が増すと、電圧降下が発生するため、引張試験前後に、図９に示す系で電圧降下を測定すると、電気的な接続状態の変化の有無を評価することができる。

第一実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、図８に示す引張試験前後での、図９の系での電圧降下は、例えば、試験前２００ｍＶ、試験後２００ｍＶであり、良好に金属部材１０とシールド層７とが電気的に接続されている。一方、金属テープ８をかしめるために、突起を持たない円筒状の金属部材を用いると、例えば、試験前２００ｍＶで、試験後３２０ｍＶであり、試験前後で接触抵抗が増大し、電気的な接続状態が劣化していることが分かる。

第二実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、図８に示す引張試験前後での、図９の系での電圧降下は、例えば、試験前２００ｍＶ、試験後２００ｍＶであり、本実施形態におけるコネクタ付ケーブルにおいても、良好に金属部材１０ａとシールド層７とが電気的に接続されている。一方、図７（ｂ）の半田１４装着による固定を施さない場合は、試験前２００ｍＶで、試験後２７０ｍＶである。

（第三実施形態）
図１０は第三実施形態に係るコネクタケーブルの、ケーブル末端部分を、組み立て手順の一部と共に示した図である。第二実施形態同様、折り返されたシールド層７の上から、金属テープ８を巻き、その上から、図１０（ａ）のように、金属部材１０ｂを装着する。

さらに、図１０（ｂ）のように、金属部材１０ｂをかしめる。この時に、本実施形態では、金属部材１０ｂはその両端が重なっておらず、ケーブルの外周方向に連続していない、つまり切欠３１を有するものである。切欠３１を挟む金属部材１０ｂの部分および、切欠３１から露出している金属テープ８を、半田１４を装着し、固定する。図１０では、図２におけるコンダクタ１２は省略されている。

（第四実施形態）
図１１は、本実施形態に係るコネクタ付ケーブルの、金属部材１０および金属シェル５が一体化した部品１６を図示している。この場合、金属シェルには、蓋を設けてもよい。

（第五実施形態）
図１２は、本実施形態に係るコネクタ付ケーブルを示している。図１２（ａ）では、金属部材１０と、プラグ３先端を露出させて、回路基板１３が樹脂１７で覆われている。さらに、その上から、図１２（ｂ）のように金属テープ５ｂが樹脂１７および金属部材１０を巻いて覆っており、この金属テープ５ｂが金属シェル５を構成している。

上記の各実施形態では、コネクタ付ケーブルの先端に接続端子部品としてプラグ３が取り付けられているが、必ずしもプラグ３は必要ではなく、内部の回路基板１３が、コネクタ先端部で露出して、接続端子部品としての機能を有していてもよい。

上記の各実施形態では、コネクタ部分の内部に回路基板１３を有しているが、回路基板を有さず、ケーブル２のコンダクタ１２が、直接接続端子部品であるプラグ３と接続されていてもよい。

上記の各実施形態では、金属シェル５の周りを筐体４が覆っているが、筐体４がなく、金属シェル５が露出していてもよい。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

１：コネクタ付ケーブル
２：ケーブル
３：プラグ
４：筐体
５：金属シェル
５ｂ：金属テープによって構成された金属シェル
６：外被
７：シールド層
８：金属テープ
９：金属テープの接着層
１０、１０ａ、１０ｂ：金属部材
１１：突起
１２：コンダクタ
１３：回路基板
１４：半田
１５：ジグ
１６：一体化した金属部材と金属シェル
１７：樹脂
２０：コネクタ部品
３０：金属部材１０ａの端
３１：金属部材１０ｂの切欠

Claims (10)

1. ケーブルの端末に、コネクタ部品が実装された、コネクタ付ケーブルであって、
   前記ケーブルは、コンダクタと、前記コンダクタをシールドするシールド層と、前記シールド層を覆うケーブル外被と、を備え、
   前記コネクタ部品は、金属シェルと、突起を有するとともに前記金属シェルと電気的に接続する金属部材と、接着層を有する金属テープと、を備え、
   前記ケーブルの端末部分において、前記シールド層は前記ケーブル外被の上に折り返されており、
   前記金属テープは、前記折り返されているシールド層の上に巻きつけられており、
   前記金属部材は、前記金属テープの周囲で前記金属テープを押さえ、
   前記突起が前記接着層を突き抜けて、前記シールド層に接触しているコネクタ付ケーブル。
2. 前記金属部材は、円筒形状である、請求項１に記載のコネクタ付ケーブル。
3. 前記金属部材は、金属箔が丸められた円筒形状である請求項２に記載のコネクタ付ケーブル。
4. 前記金属部材は重なり部分を有し、前記重なり部分は、半田によって固定されている、請求項３に記載のコネクタ付ケーブル。
5. 前記金属部材は切欠部分を有し、前記切欠部分は、半田によって前記金属テープに固定されている、請求項３に記載のコネクタ付ケーブル。
6. 前記金属部材と、前記シールド層との接触抵抗が３０ｍΩ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載されたコネクタ付ケーブル。
7. 前記金属テープの厚さをｄ１と表したときに、前記突起の長さｈが以下の関係を満たすように設定されている、請求項６に記載のコネクタ付ケーブル。
   ｄ１＜ｈ
8. 前記シールド層厚をｄ２、前記ケーブル外被厚をｄ３と表し、前記突起が接触する部分での前記金属テープの巻層数をｎとしたときに、前記突起の長さｈが以下の関係を満たすように設定されている、請求項７に記載のコネクタ付ケーブル。
   ｎ×ｄ１＜ｈ＜ｎ×ｄ１＋２×ｄ２＋ｄ３
9. 前記金属部材が、ステンレス鋼、銅、またはアルミニウムを含む、請求項１に記載のコネクタ付ケーブル。
10. 前記金属部材の前記突起の形状が錐体である、請求項１に記載のコネクタ付ケーブル。

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