JP4061123B2 - モジュラージャックコネクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対撚線配線システムに好適なモジュラージャック及びモジュラージャックコネクタに係り、特に、モジュラージャック内外の結合を抑えるモジュラージャックコネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）や電話等の情報通信のための配線システムにおいて、配線の分岐、延長に用いられるモジュラージャックは、米国配線システム規格ＴＩＡ／ＥＩＡ５６８Ｂや日本工業規格ＪＩＳＸ５１５０に規定されている。
【０００３】
昨今のオフィスにおいては、ＬＡＮの導入が非常に盛んに行われており、このオフィスにおける配線システムの多数に、敷設や変更が比較的簡単なＴＰ（対撚線）が使用されている。このＴＰを使用し、データ系と電話系とを統括した配線システムを図６に示す。
【０００４】
この配線システムでは、ＭＤＦ（Ｍａｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｒａｍｅ）６１に対して集中配線される複数のＩＤＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｔａｔｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｐａｎｅｌ）６２を、例えば、ビルのフロア毎に配置し、フロア各所にはＩＤＦ６２に対して配線される１乃至複数のコンセントボックス６３を設け、必要に応じてコンセントボックス６３に次段のコンセントボックス６４を接続し、コンセントボックス６３，６４に各端末６５を接続する。
【０００５】
ＴＰを集中配線するためのモジュラーコネクタ型パッチパネルを図７に示す。また、コンセントボックスを図８に示す。これらの図に示されるように、パッチパネルやコンセントボックスには、複数のモジュラーコネクタもしくはモジュラージャックコネクタ７１，８１が並べて配置される。
【０００６】
図９にモジュラージャックを示す。モジュラージャック９１は、モジュラーケーブル（図示せず）を挿入するための開口部９２を有したハウジング９３と、ハウジング内部に組み込まれている８個の導体ピン９４とからなる。ただし、ここに図示したモジュラージャックは、本発明の実施形態によるものであり、従来のモジュラージャックは導体ピン配置が図とは異なる。
【０００７】
図１０にモジュラージャックコネクタを示す。モジュラージャックコネクタ１０１は、モジュラージャック９１を基板１０２に実装し、その基板１０２にいわゆる１１０型と呼ばれる圧接端子アレイ１０３を実装したものである。このモジュラージャックコネクタ１０１は、本発明の実施形態によるものであり、従来は基板を用いてモジュラージャックと圧接端子アレイとを一体化したものはない。
【０００８】
図１１に示されるように、圧接端子１１１は、ＴＰを挿入するためのブレード部１１２と、基板１０２に半田付けするためのリード部１１３とからなる。
【０００９】
図１２に、従来のモジュラージャックの内部構造を示す。図１２（ａ）に示されるように、このモジュラージャック１２１は、図示左側一端が開口された略立方体状の中空ハウジング１２２を有し、そのハウジング１２２内に開口部１２３へ向かう方向（前方向とする）に凸な屈曲部１２４を有する８つの導体ピン１２５が左右方向に等間隔で配置されている。各導体ピン１２５の下部がハウジング１２２の底部を貫通する導体ピン脚１２６になっており、図１２（ｂ）に示されるように、外から開口部１２３を見て右端より配置順に１番〜８番までの番号が付与されている。１番２番、３番６番、４番５番、７番８番の導体ピン１２５の組がそれぞれ対導体として使用される。対導体とは、同じ対撚線に接続される導体の組のことである。
【００１０】
図示のように、従来のモジュラージャック１２１は、８つの導体ピン１２５の屈曲部１２４が全て前方向の同じ位置に並び、また、８つの導体ピン脚１２６のうち１番３番５番７番が前寄りの１列、２番４番６番８番が後寄りの１列という２列配置となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の米国配線システム規格には、１００ＭＨｚにおいて対間近端漏話減衰量が４３ｄＢ以上とするカテゴリ５ｅまでしか規定されていない。しかし、２００２年に米国配線システム規格で２５０ＭＨｚの周波数帯域までを定義するカテゴリ６がＴＩＡ５６８委員会にて制定を予約されている。カテゴリ６では、１００ＭＨｚにおいてカテゴリ５ｅより１１ｄＢ向上させた５４ｄＢ以上、２５０ＭＨｚにおいて４６ｄＢ以上の近端漏話減衰量を持つことがコネクタに要求され、モジュラージャック内の結合（電磁的結合のこと）やモジュラージャック以外の部品（基板、圧接端子等）による結合をキャンセルすることが必要になる。モジュラージャック内の結合としては、特に３番６番の導体ピンが４番５番の導体ピンを挟みんで配置され、しかも３番６番の対導体間が他の対導体の間隔に比べて大きく開いていることに起因するものが顕著であり、この結合が漏話特性の劣化の原因となっている。従って、この結合を減少させる工夫が望まれる。
【００１２】
このように、１００ＭＨｚにおいて５４ｄＢ以上、２５０ＭＨｚにおいて４６ｄＢ以上の近端漏話減衰量とするカテゴリ６に適合させるためには、モジュラージャック内外の結合を抑えなければならない。また、本出願人は、モジュラージャックを対撚線の取り付け端子と複合・一体化した部品（モジュラージャックコネクタ）を提供しようとしているので、モジュラージャックコネクタ全体の中で結合を抑える工夫が必要となる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、モジュラージャック内外の結合を抑えるモジュラージャックコネクタを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のモジュラージャックコネクタは、一端が開口された中空ハウジングを有し、そのハウジング内に開口部へ向かう方向（前方向とする）に屈曲部を有する８つの導体ピンが左右方向に所定間隔で配置され、各導体ピンの下部がハウジング底部を貫通する導体ピン脚になっており、これら導体ピンに右から順に１番から８番までの番号が付けられ、１番２番、３番６番、４番５番、７番８番の導体ピンの組がそれぞれ対導体として使用され、３番６番の導体ピンの屈曲部が他の導体ピンの屈曲部より前方向に位置し、３番６番の導体ピン脚が他の導体ピン脚より前方向に位置するモジュラージャックが設けられ、そのモジュラージャックは回路パターンが設けられた基板に上記導体ピン脚により実装され、上記基板に各導体ピン脚に導通する８つの圧接端子を有する圧接端子アレイが実装され、上記回路パターンは３番６番の導体ピンにそれぞれ導通する配線パターン中に互いに平行なパスを含み、４番５番の導体ピンにそれぞれ導通する配線パターン中に含まれるパスが上記平行なパスに挟まれて、上記モジュラージャックの導体ピンの形状による電気的な結合を上記基板の回路パターンでの電気的な結合により相殺するものである。
【００１５】
上記８つの導体ピン脚が前から順に３番６番の列、２番５番７番の列、１番４番８番の列の３列に配列されていてもよい。
【００１６】
１番８番の導体ピン脚が左右対称に配置され、２番７番の導体ピン脚が左右対称に配置されていてもよい。
【００１７】
１番２番の導体ピン脚の並び方向と７番８番の導体ピン脚の並び方向とが前方では狭く後方では広い「ハ」の字状になっていてもよい。
【００１９】
上記基板が上記導体ピン脚を挿通するための８つの穴を有し、これらの穴のうち３番６番の穴が他の穴より前方向に位置していてもよい。
【００２０】
上記基板が両面プリント基板であってもよい。
【００２１】
上記基板の導体ピン脚挿通用穴から上記圧接端子アレイのリード挿通用の穴までの配線パターン中に、左右対称のパスが含まれていてもよい。
【００２３】
上記圧接端子アレイにおける８つの圧接端子の配列は、上記基板の右側と左側とに２分され、右側列が前から順に１番２番４番５番とされ、左側列が前から順に８番７番６番３番とされていてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１（ａ）に示されるように、本発明に係るモジュラージャック１は、図示左側一端が開口された略立方体状の中空のハウジング２を有し、そのハウジング２内に開口部３へ向かう方向（前方向とする）に凸な屈曲部（支点とも呼ぶ）４を有する８つの導体ピン５が前から見て左右方向に等間隔で配置されている。各導体ピン５の下部がハウジング２の底部を貫通する導体ピン脚６になっており、図１（ｂ）に示されるように、外から開口部３を見て右端より配置順に１番〜８番までの番号が付与されている。１番２番、３番６番、４番５番、７番８番の導体ピン５の組がそれぞれ対導体として使用される。対導体とは、同じ対撚線に接続される導体の組のことである。
【００２６】
本発明に係るモジュラージャック１は、ＴＩＡ／ＥＩＡ５６８Ｂ又はＪＩＳＸ５１５０の規定に従い、従来品と互換性を有するものであるが、導体ピン構造や脚配置について従来にない構成を有する。
【００２７】
図２に、導体ピン５のみの構造を示す。各導体ピン５は、いずれもハウジング２内の奥部の上部（自由端という）７から前斜め下に向いて伸び、屈曲部４で曲がって水平に伸び、直角に下方へ折れて導体ピン脚６となっている。下方へ折れる部分を垂下部８という。各導体ピン５の屈曲部４の前後位置は番号によって異なる。自由端７から屈曲部４までの傾斜部９は、自由端７の上下位置及び前後位置、並びに屈曲部４の上下位置が番号によらずほぼ同じであるのに対して屈曲部４の前後位置が番号によって異なるために、番号によって傾斜角度が異なる。即ち、図１（ａ）でハッチングの入れてある導体ピン５（３番６番）と、ハッチングの入れてない他の導体ピン５とは、屈曲部４の位置が異なり、傾斜角が異なるので傾斜部９が互いに平行でない。また、屈曲部４から垂下部８までの水平部１０の位置も番号によって異なる。即ち、図１（ａ）でハッチングの入れてある導体ピン脚６（３番６番）は、ハッチングの入れてない他の導体ピン５の屈曲部４のあたりから垂下しており、このハッチングの入れてある導体ピン５の水平部１０は、ハッチングの入れてない他の導体ピン５の水平部１０にほとんど隣り合わない。
【００２８】
本発明にあっては、３番６番の導体ピン５の屈曲部４が他の導体ピン５の屈曲部４より前方向に位置している。これは、３番６番の導体ピン５と他の導体ピン５との静電結合及び電磁結合を少なくする意図でなされている。なお、３番６番の導体ピン脚６は屈曲部４の真下から垂下しても良い。また、本発明にあっては、３番６番の導体ピン脚６が他の導体ピン脚６より前方向に設けられている。これもまた、３番６番の導体ピン５と他の導体ピン５との静電結合及び電磁結合を少なくする意図でなされている。その結果、８つの導体ピン脚６が前から順に３番６番の列Ａ、２番５番７番の列Ｂ、１番４番８番の列Ｃの３列に配列されている（図１（ｂ）参照）。
【００２９】
また、１番８番の導体ピン脚６はハウジング２の中央を対称軸として左右対称に配置されており、２番７番の導体ピン脚６もまた、ハウジング２の中央を対称軸として左右対称に配置されている。さらに、１番２番の導体ピン脚６の並び方向と７番８番の導体ピン脚６の並び方向とが前方では狭く後方では広い「ハ」の字状になっている。これらの導体ピン脚配置の特徴は、後述する基板の配線パターンによる電気的特性を得るうえで有利となっている。
【００３０】
図３に示されるように、本発明に係るモジュラージャックコネクタ３１は、図１のモジュラージャック１が導体ピン脚６により基板３２に実装され、その基板３２に各導体ピン脚６に導通する８つの圧接端子を有する圧接端子アレイ３３が実装されているものである。
【００３１】
図４、図５に示されるように、基板３２は、両面プリント基板である。図４は部品面であって、図示上方がモジュラージャック１の開口部方向、即ち、前方であり、図示左方向が外から開口部１２３を見て右方向になる。図５は、半田面であって、部品面からの透視で示されている（裏面視ではない）。従って、図４と同様に図示上方がモジュラージャック１の前方、図示左方向がモジュラージャック１の右方向になる。
【００３２】
基板３２は、１番〜８番の導体ピン脚６を挿通するための８つの穴（スルーホール）１１〜１８（下一桁が番号に対応）を有する。これらの穴のうち３番６番の穴１３，１６が他の穴１１，１２等より前方向に位置している。この穴配置は、基板３２にモジュラージャック１を実装するために、導体ピン脚６の配置と合致している。
【００３３】
また、基板３２は、圧接端子アレイのリードを挿通するための８つの穴（スルーホール）２１〜２８（下一桁が導体ピン５の番号に対応）を有する。これらの穴の配列は、圧接端子アレイにおける８つの圧接端子の配列と合致しており、左右２列に分けられ、各列の穴間隔は等間隔である。基板３２の右側列（図４，５では左に描かれていることに注意）では前から順に１番２番４番５番の穴２１，２２，２４，２５が配置され、左側列では前から順に８番７番６番３番の穴２８，２７，２６，２３が配置されている。
【００３４】
基板３２は、以上の導体ピン脚挿通用穴１１〜１８から圧接端子アレイのリード挿通用の穴２１〜２８までをそれぞれ配線パターン４１〜４８（下一桁が導体ピン５の番号に対応）で導通させている。配線パターン４１〜４８は、主として部品面において前後方向に伸びることにより、導体ピン脚・リード用両穴間を結び、半田面においては左右方向に伸びることにより、配線パターン相互間のインピーダンスを調整している。
【００３５】
部品面（図４）に注目すると、配線パターンには基板３２の左右中央を対称軸として左右対称のパスが含まれている。ここでパスとは、配線パターンの一部分をなす直線部分のことである。例示すると、３番の配線パターン４３のパスと６番の配線パターン４６のパスとが基板３２の前半部において左右対称である。また、７番の配線パターン４７のパスと２番の配線パターン４２のパスとが基板３２の中半部において左右対称である。
【００３６】
さらに、部品面の中央やや上寄りに注目すると、３番６番の配線パターン４３，４６中に互いに平行なパスＰ３，Ｐ６が含まれている。そして、４番５番の配線パターン４４，４５中に含まれるパスＰ４，Ｐ５が平行なパスＰ３，Ｐ６に挟まれている。しかも、この注目領域では、右から（図示左から）パスＰ３，Ｐ５，Ｐ４，Ｐ６の順で並んでいる。導体ピン５（或いは導体ピン脚６）の配置では３番４番５番６番の並びであったものが、この領域では、３番５番４番６番の並びになっている。即ち、４番の穴１４からパスＰ４となる配線パターン４４を基板後方（図示下方）にまっすぐ伸ばしているのに対して、４番の穴１４より左（図示右）に位置する５番の穴１５からの配線パターン４５を基板後方へまっすぐには伸ばさず、斜めに伸ばして４番の穴１４より右（図示左）に迂回している。これによって、４番５番の並び順が逆転している。これは、３番のパスＰ３と５番のパスＰ５とを隣接させることにより、３番５番両配線パターンの電気的な結合を図ったものである。同様に、４番のパスＰ４と６番のパスＰ６とを隣接させることにより、４番６番両配線パターンの電気的な結合も図っている。
【００３７】
さて、以上の構成により、本発明に係るモジュラージャックコネクタ３１は、モジュラージャック内外の結合を抑えることができる。その理由を本発明（図１、図２）と従来技術（図１２）との比較において詳しく説明する。
【００３８】
従来技術では、例えば、２番の導体ピン１２５と３番の導体ピン１２５との間で、屈曲部１２４が前方向の同じ位置に並び、傾斜部も互いに平行であり、水平部が隣り合っている区間の長さが長いため、導体ピン１２５同士の距離が短く、かつ、距離が近い区間が長い（以下、これらの事項を包括して近接と呼ぶ）。このため、静電結合、電磁結合が強く、１番２番の対導体と３番６番の対導体との間の近端漏話減衰量は小さかった（＝漏話が大きかった）。同様に、７番の導体ピン１２５と６番の導体ピン１２５との近接に起因して、７番８番の対導体と３番６番の対導体との間の近端漏話減衰量も小さかった。さらに、４番５番の対導体と３番６番の対導体との間では、４番の導体ピン１２５と３番の導体ピン１２５との近接に加えて、５番の導体ピン１２５と６番の導体ピン１２５との近接もあるため、いっそう近端漏話減衰量が小さかった。
【００３９】
これに対して本発明では、上段落に述べた不具合の主要因となっている３番６番の導体ピンの形状を改良した。即ち、３番６番の導体ピン５の屈曲部４を他の導体ピン５の屈曲部４より前方向に位置させ、かつ、３番６番の導体ピン脚６を他の導体ピン脚６より前方向に位置させている。これにより、従来より導体ピン間の空間的距離が大きくなり、前述した近接が緩和されて相互キャパシタンスが減少している。よって、近端漏話減衰量が大きくなる。
【００４０】
さらに、本発明では、上記導体ピン形状の改良では解消しきれない結合を基板の配線パターンによる電気的特性によって解消している。即ち、図４に示したパスＰ３，Ｐ５，Ｐ４，Ｐ６の並びにより、３番５番両配線パターンの結合及び４番６番両配線パターンの結合を図っている。これによって、導体ピンにおける３番４番の結合及び５番６番の結合が相殺される。
【００４１】
パスＰ３，Ｐ５，Ｐ４，Ｐ６の並ぶ長さは、導体ピンにおける結合を鑑みて設定するとよいが、本発明では、圧接端子アレイ３３の圧接端子配列において３番６番４番５番の圧接端子を基板３２の最も後方に配置したので、パスＰ３，Ｐ５，Ｐ４，Ｐ６の並ぶ長さを自在に設定することができて好適である。
【００４２】
本実施形態では、導体ピン形状やパス配置で解消しきれない結合を解消するために、基板３２にインピーダンスコントロールパターン（調整パターンという）を設けている。即ち、半田面（図５）には、導体ピン脚挿通用穴、リード挿通用穴、或いは配線パターンの途中から伸びた調整パターンが設けられている。異なる番号の調整パターンによる櫛状の分岐が交互に近接し合っている。例示すると、８番の穴１８からの調整パターン５８と６番の穴１６からの調整パターン５６とが組み合わされている。また、６番の穴２６からの調整パターン５６ａと配線パターン４５中のスルーホール５５ａからの調整パターン５５とが組み合わされている。これらの調整パターンによる漏話補正技術は、「有線伝送工学」（笠原芳郎著、共立出版、１９６８年発行）などに記載されている公知技術であるが、これまで述べた導体ピン形状やパス配置による漏話補正技術と複合使用することによって、調整パターンの作成が容易になるという効果が得られる。
【００４３】
図１３に、本発明のモジュラージャックコネクタについて実測した対間近端漏話減衰特性を示す。横軸は周波数、横軸は減衰量であり、図の下方が減衰量が大きい。ｃａｔ５ｅ規格値１３１はカテゴリ５ｅで要求される特性、ｃａｔ６規格値１３２はカテゴリ６で要求される特性である。３６／４５は３番６番の対導体と４番５番の対導体との間の特性を意味し、以下同様に対導体の番号を／の両側に記入してある。４組の対導体相互間の全６通りの対間近端漏話減衰量（ＮＥＸＴ；Ｎｅａｒ Ｅｎｄ Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ）が曲線群１３３で示されている。なお、曲線群１３３のうちわけは、３６／４５が曲線１３４、３６／１２が曲線１３５、３６／７８が曲線１３６、４５／１２が曲線１３７、４５／７８が曲線１３８、１２／７８が曲線１３９である。この図から分かるように、本発明のモジュラージャックコネクタは、カテゴリ６の要求を十分に満たしている。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４５】
（１）導体ピンの形状を多様にしたので、相互キャパシタンスが減少し、漏話を抑えることができる。
【００４６】
（２）配線パターンにおいて導体ピンとは逆極性の結合を図ったので、漏話を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すモジュラージャックの図であり、（ａ）は右側面図、（ｂ）は下から見た底面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す導体ピンの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すモジュラージャックコネクタの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す基板の部品面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す基板の部品面図である。
【図６】情報通信における配線システムの回路図である。
【図７】パッチパネルの正面図である。
【図８】コンセントボックスの斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態を示すモジュラージャックの斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示すモジュラージャックコネクタの斜視図である。
【図１１】圧接端子アレイの部分断面側面図である。
【図１２】従来のモジュラージャックの図であり、（ａ）は右側面図、（ｂ）は下から見た底面図である。
【図１３】本発明による対間近端漏話減衰特性の図である。
【符号の説明】
１ モジュラージャック
２ ハウジング
３ 開口部
４ 屈曲部
５ 導体ピン
６ 導体ピン脚
１１〜１８ 導体ピン脚挿通用穴
２１〜２８ リード挿通用穴
３１ モジュラージャックコネクタ
３２ 基板
３３ 圧接端子アレイ
４１〜４８ 配線パターン
Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ パス

Claims (8)

1. 一端が開口された中空ハウジングを有し、そのハウジング内に開口部へ向かう方向（前方向とする）に屈曲部を有する８つの導体ピンが左右方向に所定間隔で配置され、各導体ピンの下部がハウジング底部を貫通する導体ピン脚になっており、これら導体ピンに右から順に１番から８番までの番号が付けられ、１番２番、３番６番、４番５番、７番８番の導体ピンの組がそれぞれ対導体として使用され、３番６番の導体ピンの屈曲部が他の導体ピンの屈曲部より前方向に位置し、３番６番の導体ピン脚が他の導体ピン脚より前方向に位置するモジュラージャックが設けられ、
   上記モジュラージャックは回路パターンが設けられた基板に上記導体ピン脚により実装され、上記基板に各導体ピン脚に導通する８つの圧接端子を有する圧接端子アレイが実装され、上記回路パターンは３番６番の導体ピンにそれぞれ導通する配線パターン中に互いに平行なパスを含み、４番５番の導体ピンにそれぞれ導通する配線パターン中に含まれるパスが上記平行なパスに挟まれて、上記モジュラージャックの導体ピンの形状による電気的な結合を上記基板の回路パターンでの電気的な結合により相殺することを特徴とするモジュラージャックコネクタ。
2. 上記８つの導体ピン脚が前から順に３番６番の列、２番５番７番の列、１番４番８番の列の３列に配列されていることを特徴とする請求項１記載のモジュラージャックコネクタ。
3. １番８番の導体ピン脚が左右対称に配置され、２番７番の導体ピン脚が左右対称に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のモジュラージャックコネクタ。
4. １番２番の導体ピン脚の並び方向と７番８番の導体ピン脚の並び方向とが前方では狭く後方では広い「ハ」の字状になっていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のモジュラージャックコネクタ。
5. 上記基板が上記導体ピン脚を挿通するための８つの穴を有し、これらの穴のうち３番６番の穴が他の穴より前方向に位置していることを特徴とする請求項１記載のモジュラージャックコネクタ。
6. 上記基板が両面プリント基板であることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のモジュラージャックコネクタ。
7. 上記基板の導体ピン脚挿通用穴から上記圧接端子アレイのリード挿通用の穴までの配線パターン中に、左右対称のパスが含まれていることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のモジュラージャックコネクタ。
8. 上記圧接端子アレイにおける８つの圧接端子の配列は、上記基板の右側と左側とに２分され、右側列が前から順に１番２番４番５番とされ、左側列が前から順に８番７番６番３番とされていることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のモジュラージャックコネクタ。

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