JP5029232B2 - コネクタおよび情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号ケーブルが接続されるコネクタおよび情報処理装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータでは高機能化や演算処理の高速化が実現し、目覚しく進歩している。

その反面、パーソナルコンピュータ内で情報処理を担っている半導体素子の発熱量増加による高温化の問題があり、半導体素子の温度上昇を抑える方法として、冷却ユニットを取付けて半導体素子を冷却したり、発熱する半導体素子そのものの発熱量を抑えるため駆動電圧も低くして、温度上昇を抑えている。特に最近は、省エネルギーでの動作も要求されており、半導体素子の駆動電圧は一層低下する傾向にある。

しかし、半導体素子の駆動電圧が低下すると、当然のように外来ノイズに対し誤動作が発生しやすくなる。外来ノイズの要因としては各種の要因が存在するが、代表的な外来ノイズの１つとして、人体が帯電して発生する静電気ノイズが知られている。パーソナルコンピュータを使用する際や移動させる際などには人体や衣服などがパーソナルコンピュータに触れるため、人体等に静電気として蓄積されていた電荷が放電して静電気ノイズが発生し、そのノイズが機器内部に進入することにより、半導体素子に安定した電圧を供給できずに誤動作が発生している。

特に、近年では、パーソナルコンピュータ自身やパーソナルコンピュータに接続されるケーブルから外部へと放射される放射ノイズについても低減が強く求められているために、パーソナルコンピュータに接続されるケーブルとして、放射ノイズ対策にシールドが施されたシールドケーブルが使用されることが多い（例えば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３参照。）。このシールドケーブルが接続されるパーソナルコンピュータ側にはコネクタが装備されているが、そのコネクタは、シールドと電気的に接続して放射ノイズを抑制する導電体（例えば金属板など）で表面が覆われた構造となっていることが一般的である。
特開平３−１５５０７６号公報 実開平３−０３５６７３号公報 実開平４−０１０９７９号公報

しかし、このように導電体で表面が覆われた構造のコネクタがパーソナルコンピュータに搭載されていると、人体等に帯電した静電気がそのコネクタの導電体に放電し易く、機器内に静電気ノイズが進入して誤動作する現象が発生している。つまり、従来技術では、放射ノイズに対する対策のために却って外来ノイズに弱くなっている。

このような従来技術の問題は、パーソナルコンピュータのみならず、情報を処理する処理回路を内蔵した情報処理装置で一般的に生じる問題である。

本発明は上記事情に鑑み、外来ノイズと放射ノイズとの双方に対する対策が施されたコネクタ、およびそのようなコネクタが搭載されて外来ノイズと放射ノイズの双方が抑制された情報処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のコネクタは、
外面に開口が空いた情報処理装置のその開口の箇所に、外面から突出しないように設置され、開口からシールドケーブルが接続されるコネクタであって、
上記開口側の端面が絶縁体からなり、
上記シールドケーブルの信号線と上記情報処理装置の処理回路とを接続する、上記端面を除く他の箇所に設けられた信号端子と、
上記シールドケーブルのシールドと上記情報処理装置のグランドとを接続する、上記端面を除く他の箇所に設けられたシールド用導電体とを備えたことを特徴とする。

本発明のコネクタによれば、情報処理装置に設置されたときに外面に露出する恐れのある端面が絶縁体となっている。これにより、外面からユーザの指などが接触した場合であっても絶縁体によって放電が防止されるので静電気ノイズの発生が抑制される。即ち外来ノイズに強いコネクタとなっている。また、シールド用導電体が設けられていてシールドケーブルのシールドと情報処理装置のグランドとが接続されるので、この情報処理装置やケーブルから放射される放射ノイズの発生も抑制することができる。つまり、本発明のコネクタによれば外来ノイズと放射ノイズの双方が抑制される。

本発明のコネクタは、上記端面につながった側面のその端面に沿った部分も絶縁体からなることが好適である。端面に沿った部分も絶縁体であることで静電気の放電がより一層抑制されるので、静電気ノイズの発生がより一層抑制される。

また、上記端面につながった側面のその端面に沿った部分が、その端面から少なくとも２．７ｍｍ以上が絶縁体からなることが更に好適である。端面に沿った部分の２．７ｍｍ以上が絶縁体であることで、静電気による絶縁破壊を確実に防止することができ、静電気ノイズの発生も確実に防止することができる。

本発明のコネクタは、
上記シールドケーブルが内部に挿入される内部空間を構成する内壁を備え、
上記シールド用導電体が、このコネクタの上記端面を除く他の外面上に存在する、上記グランドに接続される第１部分と、上記内壁上に存在する、上記シールドに接続される第２部分とを有する、上記外面と上記内壁との間を貫通した金属部材であることも好適である。

このような構造の金属部材を上記シールド用導電体として備えたコネクタは、シールド用導電体の設置が容易なので好ましい。

また、上記シールド用導電体の上記第１部分が、このコネクタの上記端面を避けてこのコネクタを取り巻いたものであることが更に好適である。

このように第１部分がコネクタを取り巻いていることによりシールド用導電体がコネクタに一体化するので好ましい。

上記目的を達成する本発明の情報処理装置は、
開口が空いた外面；、
内部に設けられた、情報を処理する処理回路；
内部に設けられたグランド；および
前記開口の箇所に、前記外面から突出しないように設置され、該開口からシールドケーブルが接続されるコネクタであって、
前記開口側の端面が絶縁体からなり、
前記シールドケーブルの信号線と前記処理回路とを接続する、前記端面を除く他の箇所に設けられた信号端子と、
前記シールドケーブルのシールドと前記グランドとを接続する、前記端面を除く他の箇所に設けられたシールド用導電体とを備えたコネクタ；
を備えたことを特徴とする。

本発明の情報処理装置によれば、本発明のコネクタを備えていることにより、コネクタから外来ノイズが侵入することが防止され、かつこの情報処理装置から放射する放射ノイズも防止される。

なお、本発明にいう情報処理装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう情報処理装置には、上記の基本形態のみではなく、前述したコネクタの各形態に対応する各種の形態が含まれる。

以上説明したように、本発明のコネクタおよび情報処理装置によれば、外来ノイズと放射ノイズの双方が抑制される。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の情報処理装置の一実施形態に相当するノート型のパーソナルコンピュータを示す図である。

この図１には、ノート型のパーソナルコンピュータ１０の背面側が示されている。このパーソナルコンピュータ１０は、蓋部１１と本体部１２とで構成されており、蓋部１１は本体部１２に対して開閉自在となっている。また、蓋部１１の内側（この図１では隠れた側）にはディスプレイが設けられている。

本体部１２の内部には、演算処理を行うＣＰＵ等が内蔵されており、本体部１２の背面側には、筐体１３の複数箇所に開口１３ａが設けられており、それらの開口１３ａの箇所に、ＬＡＮコネクタ１１０、Ｓ−ＯＵＴコネクタ１２０、ＵＳＢコネクタ１３０が設けられている。これらＬＡＮコネクタ１１０、Ｓ−ＯＵＴコネクタ１２０、ＵＳＢコネクタ１３０は、いずれも本発明のコネクタの一実施形態となっており、各開口１３ａからシールドケーブルが挿入されて接続される。

以下では、これらＬＡＮコネクタ１１０、Ｓ−ＯＵＴコネクタ１２０、ＵＳＢコネクタ１３０を代表してＬＡＮコネクタ１１０について詳述する。

図２は、図１に示すＬＡＮコネクタ１１０の構造図である。

この図２に示すＬＡＮコネクタ１１０は、プラスチックからなる箱形の本体１１１と、その本体１１１の内壁に設けられた複数の信号端子１１２と、本体１１１の外面から内壁まで貫通した金属部材１１３とで構成されている。箱形の本体１１１の開口は小さいので、この本体１１１の内壁にはユーザの指などは届かない。

信号端子１１２は、図１に示すパーソナルコンピュータ１０の本体部１２に内蔵されたＣＰＵなどにバスなどを介して接続されている。

本体１１１を貫通した金属部材１１３の本体１１１内部側は、シールドケーブルのシールドと接続するシールド端子１１３ａとなっており、金属部材１１３の本体１１１外部側は、固定用端子１１３ｂを介して、図１に示すパーソナルコンピュータ１０のグランドに接続される。

この図２に示すように、ＬＡＮコネクタ１１０の、ケーブルが接続される側の端部（この図の手前側の端部）１１０ａは、絶縁物であるプラスチックの本体１１１がむき出しになっていて導体が存在しない。このため、図１に示すようにパーソナルコンピュータ１０に設置された場合に、筐体１３の開口１３ａのすぐ内側には絶縁物（ここではプラスチック）のみが露出した状態となる。また、金属部材１１３は、ＬＡＮコネクタ１１０の上記端部１１０ａから、後で詳述する距離ｄを置いて設置されている。

ここで、本実施形態におけるノイズ対策の作用について説明するが、この作用の説明に先立って、まず、従来のコネクタ構造を有する比較例と、外来ノイズの発生原理とについて説明し、その後、本実施形態におけるノイズ対策の作用について説明する。

図３は、比較例の構造を示す構造図である。この図は、上述した実施形態を示す図ではないが、図２に示されている要素と同様な要素についてはこの図３でも同一の符号を用いて示すことで重複説明を省略する。

従来のコネクタ構造を有する比較例のＬＡＮコネクタ１は、箱形の本体１１１の外面全体を、ケーブルが接続される側の端部も含めて金属板２が覆っており、本体１１１の内壁の底には信号端子１１２が設けられている。本体１１１の外面全体を覆った金属板２の一部は本体１１１の内側に折り込まれて、コネクタのシールドと接続するシールド端子２ａとなっている。また、この金属板２は、固定用端子２ｂを介して、図１に示すパーソナルコンピュータ１０のグランドに接続される。

図４は、外来ノイズの発生原理を説明する説明図である。

図２に示すＬＡＮコネクタ１１０は、上述したように、パーソナルコンピュータの筐体１３が有する開口１３ａの箇所に設けられる。筐体１３内には、演算処理を行うＣＰＵ１５なども設けられており、それらＬＡＮコネクタ１１０やＣＰＵ１５などが搭載されるプリント基板１４も筐体１３内に設置されている。このプリント基板１４上にはいわゆるグランドが設けられており、ＬＡＮコネクタ１１０は、図２に示す固定用端子１１３ｂでプリント基板１４上に固定されると共に、その固定用端子１１３ｂを介してグランドに接続される。

ここで、図３に示す比較例のＬＡＮコネクタ１が本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０に替えて搭載された構造を想定する。この想定された構造は、まさに従来採用されている構造に他ならず、ユーザの指３や衣服などが筐体１３の開口１３ａに接近すると、ユーザの体や衣服に帯電した静電気が図３に示す金属板２に放電し、大きな電流が瞬間的に発生する。この電流は、ＬＡＮコネクタ１の固定用端子２ｂを介してプリント基板１４のグランドに流れ込み、ＣＰＵ１５に達して伝導ノイズＮ２となり、ＣＰＵ１５に誤動作を生じさせる。また、静電気が金属板２に放電する際には、電磁波として空気中に放射される放射ノイズＮ１が発生し、この放射ノイズＮ１もＣＰＵ１５に達して誤動作を生じさせる。

このような発生原理で発生する外来ノイズに対し、図１に示すパーソナルコンピュータ１０および図２に示すＬＡＮコネクタ１１０では十分な対策が施されている。この対策について、図２に戻って説明する。

上述したように、ＬＡＮコネクタ１１０の、ケーブルが接続される側の端部１１０ａは絶縁物となっている。このため、図４に示すように筐体１３の開口１３ａの箇所にＬＡＮコネクタ１１０が設置されてユーザの指３などが接近した場合であっても、静電気が放電する導電物が露出していないので放電が抑制される。また、上述したように、図２に示す金属部材１１３は、ＬＡＮコネクタ１１０の上記端部１１０ａから距離ｄを置いて設置されている。この距離ｄは、絶縁破壊が防止可能な距離を算出するための関係式
距離ｄ≧電極間電圧［Ｖ］／絶縁破壊電界強度［Ｖ/ｍ］
に、一般的な空気中の絶縁破壊電解強度：３×１０^６［Ｖ/ｍ］と、国際規格ＣＩＳＰＲ２４で指定する静電気電圧：８×１０^３[Ｖ]とを代入して得られた結果
距離ｄ≧２．６６６７［ｍｍ］
を満たすように２．７［ｍｍ］以上に設定されている。従って、本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０では、ユーザの指などが図１に示す開口１３ａからＬＡＮコネクタ１１０に触れても静電気は放電せず、静電気ノイズは防止される。

一方、このように設置された金属部材１１３は、ＬＡＮコネクタ１１０に接続されるシールドケーブルのシールドとパーソナルコンピュータ内のグランドとを電気的に接続し、これにより、パーソナルコンピュータ自身やパーソナルコンピュータに接続されるケーブルから外部へと放射される放射ノイズが抑制されている。

ここで、本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０で採用されている金属部材１１３は、図３に示す従来のＬＡＮコネクタ１で用いられている金属板２とは異なり、プラスチックからなる本体１１１のごく一部しか覆っていない。このように本体１１１の一部のみを覆う金属部材１１３による放射ノイズの抑制を以下検証する。

図５は、本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０における放射ノイズの抑制能力の検証結果を表す図である。

この図５の横軸は、放射ノイズの周波数を示しており、縦軸は、放射ノイズの出力レベルを示している。

この図５には、上段と下段に放射ノイズの測定結果が示されており、図の上段に示す測定結果２１０は、図３に示す従来のＬＡＮコネクタ１が実装された場合の測定結果であり、図の下段に示す測定結果２２０は、図２に示す本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０が実装された場合の測定結果である。

また、これらの測定結果と共に、放射ノイズの抑制目標値２３０も示されており、放射ノイズの測定結果２１０、２２０がこの抑制目標値２３０を下回っていれば、放射ノイズの抑制能力は十分であるということになる。

この図５に示されている２つの測定結果２１０、２２０を比較すると、金属部材の面積が少ない本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０であっても、放射ノイズのレベルは従来と全く遜色がないことが判明した。つまり、シールドケーブルのシールドとパーソナルコンピュータ内のグランドとが電気的に接続されていることが放射ノイズの抑制に寄与しており、ＬＡＮコネクタの周囲を金属板で覆う必要は無いことがわかった。

以上説明したように、本実施形態のＬＡＮコネクタ１１０を備えることにより、図１に示すパーソナルコンピュータ１０は、外来ノイズ（特に静電気ノイズ）に強く、放射ノイズも少ない装置となっている。なお、以上の説明ではＬＡＮコネクタ１１０を代表として説明したが、図１に示すＳ−ＯＵＴコネクタ１２０やＵＳＢコネクタ１３０も、ＬＡＮコネクタ１１０と同様に、筐体１３の開口１３ａに面した端面が絶縁体で構成されており、その端面以外の箇所に、シールドケーブルのシールドとパーソナルコンピュータ内のグランドとを接続する導電部材が設けられている。

次に、図２に示したＬＡＮコネクタ１１０とは異なる別の形態のＬＡＮコネクタについて説明する。この別の形態のＬＡＮコネクタは、図１に示すパーソナルコンピュータ１０に、図２に示したＬＡＮコネクタ１１０に替えて設置することができるコネクタである。以下の説明では、図２に示したＬＡＮコネクタ１１０の要素と同様な要素については図２に示した符号と同じ符号を付して重複説明は省略する。

図６は、別の形態のＬＡＮコネクタを表す構造図である。

この図６に示すＬＡＮコネクタ１４０では、金属部材１４１が、本体１１１の周囲を取り巻くように設けられている。但し、金属部材１４１は、当然ながら、ＬＡＮコネクタ１４０の、ケーブルが接続される側の端部１１０ａからは十分な距離を置いている。そして、金属部材１４１の一端１４１ａは、箱状の本体１１１の壁を貫通して内部に出ており、このＬＡＮコネクタ１４０に接続されるシールドケーブルのシールドと接続される。

この図６に示す形態のＬＡＮコネクタ１４０は、金属部材１４１と本体１１１との一体性がよく、コネクタの耐久性が高い。

なお、上記説明では、本発明の情報処理装置の実施形態としてノート型のパーソナルコンピュータが例示されているが、本発明の情報処理装置は、デスクトップ型のパーソナルコンピュータであってもよく、あるいは通信装置などといった他の種類の情報処理装置であってもよい。

また、上記説明では、本発明のコネクタがプリント基板のグランドに接続される例が示されているが、本発明のコネクタは、コンピュータの筐体に設けられるフレームグランドに接続されるものであってもよい。

また、上記説明では、本発明のコネクタの実施形態として、本体がプラスチックで構成されたコネクタが例示されているが、本発明のコネクタは、本体がセラミックで構成されたものであってもよく、あるいは本体が熱硬化性の樹脂で構成されたものであってもよい。

また、上記説明では、本発明のコネクタの実施形態として、絶縁物からなる本体に金属部材が取り付けられた構造のコネクタが例示されているが、本発明のコネクタは、このコネクタが取り付けられる箇所の開口側の端面が絶縁体からなるものであれば、導電性の本体に、コネクタの端面となるプラスチックやセラミックが取り付けられたものであっても良い。

本発明の情報処理装置の一実施形態に相当するノート型のパーソナルコンピュータを示す図である。 図１に示すＬＡＮコネクタの構造図である。 比較例の構造を示す構造図である。 外来ノイズの発生原理を説明する説明図である。 本実施形態のＬＡＮコネクタにおける放射ノイズの抑制能力の検証結果を表す図である。 別の形態のＬＡＮコネクタを表す構造図である。

符号の説明

１０ パーソナルコンピュータ
１１ 蓋部
１２ 本体部
１３ 筐体
１３ａ 開口
１４ プリント基板
１５ ＣＰＵ
１１０，１４０ ＬＡＮコネクタ
１２０ Ｓ−ＯＵＴコネクタ
１３０ ＵＳＢコネクタ
１１１ 本体
１１２ 信号端子
１１３，１４１ 金属部材
１１３ａ シールド端子
１１３ｂ 固定用端子

Claims (5)

1. 外面に開口が空いた情報処理装置の該開口の箇所に、該外面から突出しないように設置され、該開口からシールドケーブルが接続されるコネクタであって、
   前記開口側の端面が絶縁体からなり、前記シールドケーブルが内部に挿入される内部空間を構成する内壁を有するコネクタ本体と、
   前記シールドケーブルの信号線と前記情報処理装置の処理回路とを接続する、前記端面を除く他の箇所に設けられた信号端子と、
   前記端面を除く前記コネクタ本体の外面上に設けられ、前記情報処理装置のグランドに接続される第１部分と、前記内壁上に設けられ、前記内部空間において前記シールドケーブルのシールドに接続される第２部分とを有し、前記端面を除く前記コネクタ本体の外面と前記内壁との間を貫通し、前記シールドと前記グランドとを接続するシールド用導電体とを備えたことを特徴とするコネクタ。
2. 前記端面につながった側面の該端面に沿った部分も絶縁体からなることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
3. 前記端面につながった側面の該端面に沿った部分も、該端面から少なくとも２．７ｍｍ以上が絶縁体からなることを特徴とする請求項１または２記載のコネクタ。
4. 前記シールド用導電体の前記第１部分が、このコネクタの前記端面を避けてこのコネクタを取り巻いたものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のコネクタ。
5. 開口が空いた外面と、
   内部に設けられた、情報を処理する処理回路と、
   内部に設けられたグランドと、および
   前記開口側の端面が絶縁体からなり、前記シールドケーブルが内部に挿入される内部空間を構成する内壁を有するコネクタ本体と、
   前記シールドケーブルの信号線と前記処理回路とを接続する、前記端面を除く他の箇所に設けられた信号端子と、および
   前記端面を除く前記コネクタ本体の外面上に設けられ、前記情報処理装置のグランドに接続される第１部分と、前記内壁上の設けられ、前記内部空間において前記シールドケーブルのシールドに接続される第２部分とを有し、前記端面を除く前記コネクタ本体の外面と前記内壁との間を貫通し、前記シールドと前記グランドとを接続するシールド用導電体とを備え、前記開口の箇所に、前記外面から突出しないように設置され、該開口からシールドケーブルが接続されるコネクタを備えたことを特徴とする情報処理装置。

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