JP6056649B2 - 高速伝送線の終端構造、終端方法および終端端子 - Google Patents

Description

本発明は、高速伝送線の終端構造、終端方法および終端端子に関するものである。

高性能サーバ、高速ネットワーク機器に用いられる半導体チップ（ＩＣチップ）では、近年の半導体プロセスの微細化に伴い、非常な勢いで高性能化している。これに伴い、半導体チップに入出力される信号の高速化が進み、次世代半導体チップでは、１チャンネルあたり２５Ｇｂｉｔ／ｓ程度の使用が一般的になると考えられる。

通信装置などの機器間における１ｍ〜１０ｍ程度のデジタル信号伝送に用いる高速伝送線としては、差動信号を伝送する２本の信号線を有する２芯同軸ケーブルが用いられることが一般的であるが、上述のような２５Ｇｂｉｔ／ｓ程度といった超高速のデジタル信号伝送では、特に特性の優れたものを用いる必要がある。

高速伝送線に用いられる２芯同軸ケーブルとしては、２本の信号線を一括してまたは個別に絶縁体で被覆し、その絶縁体の周囲に、樹脂テープの一方の面に銅などからなる金属層を形成した金属テープを巻き付けて外部導体を形成したものが一般に知られている。

このような高速伝送線として、従来より、外部導体の接地用のドレン線を備えたものが知られている。ドレン線を備えた高速伝送線では、ドレン線を基板等のグランドラインに半田付け等により電気的に接続することで、外部導体を容易に接地することが可能である。しかし、ドレン線を備えた２芯同軸ケーブルでは、ドレン線がケーブル内部の電界分布に影響を与え特性劣化が生じ易いという問題があり、上述のような超高速のデジタル信号伝送に適しているとはいえない。

よって、ドレン線を備えない高速伝送線を用いることが望ましいが、この場合、外部導体をどのように基板等のグランドラインに接続するかが問題となる。

図５に示すように、従来のドレン線を備えない高速伝送線５１では、高速伝送線５１の終端にて露出された外部導体５２を、直接基板５４のグランドパターン５５に多めの半田５７を用いて接続し、信号線５３を基板５４側に屈曲させて信号パターン５６に接続する方法が知られている。

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がある。

米国特許第７９０６７３０号明細書

しかしながら、図５のような接続構造では、外部導体５２を均一に半田付けすることが困難であり、また、外部導体５２が機械的な強度が低い金属テープから構成されているために、半田５７に濡れている部分と濡れていない部分の界面に位置する外部導体５２に応力が集中し易くなり、外部導体５２に亀裂が生じてしまうおそれがあった。

また、従来方法では、高速伝送線を手で押さえながら半田付けを行う必要があるために作業性が悪く、さらには、半田付けの際の熱により高速伝送線が変形して特性が劣化してしまうおそれもあった。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、ドレン線を備えない高速伝送線において、外部導体の破損や変形による特性劣化を抑制でき、基板等への接続作業の作業性を向上させることが可能な高速伝送線の終端構造、終端方法および終端端子を提供することを目的とする。

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、信号伝送用の信号線と、前記信号線を被覆する絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた外部導体と、を備えた高速伝送線の終端に、終端端子を設けた高速伝送電の終端構造であって、前記終端端子は、前記高速伝送線の終端部にて露出された前記外部導体を両側から挟み込むように設けられ、前記高速伝送線を把持すると共に前記外部導体と電気的に接続されるホルダを有し、前記ホルダは、その前記高速伝送線を把持する把持部が、前記外部導体の外形に沿う形状に形成されている高速伝送線の終端構造である。

前記外部導体と前記ホルダとの間に、半田または導電性接着剤を介在させてもよい。

前記高速伝送線が、平行に配置された２本の前記信号線を前記絶縁体で一括被覆し、その外周に前記外部導体を設けて構成されてもよい。

前記外部導体は、樹脂テープの一方の面に金属層を形成した金属テープを前記絶縁体の外周に巻き付けて構成されてもよい。

前記ホルダは、前記把持部を複数備え、複数の前記高速伝送線を把持するように構成されてもよい。

前記ホルダは、前記外部導体を両側から挟み込む２つの分割ホルダを有し、前記２つの分割ホルダは、前記外部導体を挟み込んだ後に加締め固定されてもよい。

前記ホルダには、前記ホルダと前記外部導体との間に半田または導電性接着剤を流し込むための流入穴が形成されていてもよい。

前記ホルダの把持部には、前記外部導体と前記ホルダとの間に半田または導電性接着剤を流し込んだ際に、流し込んだ半田または導電性接着剤の流れを規制するリブが形成されていてもよい。

前記ホルダの基端部における前記外部導体と前記ホルダとの間に、補強用の接着剤を充填してもよい。

前記ホルダは、前記信号線の延出方向に延出されるグランド端子を有していてもよい。

また、本発明は、信号伝送用の信号線と、前記信号線を被覆する絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた外部導体と、を備えた高速伝送線の終端に、終端端子を設ける高速伝送電の終端方法であって、前記終端端子として、前記高速伝送線の終端部にて露出された前記外部導体を両側から挟み込むように、前記高速伝送線を把持すると共に前記外部導体と電気的に接続されるホルダを設け、前記ホルダとして、その前記高速伝送線を把持する把持部が、前記外部導体の外形に沿う形状に形成されているものを用いる高速伝送線の終端方法である。

また、本発明は、信号伝送用の信号線と、前記信号線を被覆する絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた外部導体と、を備えた高速伝送線の終端に設けられる高速伝送電の終端端子であって、前記高速伝送線の終端部にて露出された前記外部導体を両側から挟み込むように設けられ、前記高速伝送線を把持すると共に前記外部導体と電気的に接続されるホルダを有し、前記ホルダは、その前記高速伝送線を把持する把持部が、前記外部導体の外形に沿う形状に形成されている高速伝送線の終端端子である。

本発明によれば、外部導体の破損や変形による特性劣化を抑制でき、基板等への接続作業の作業性を向上させることが可能な高速伝送線の終端構造、終端方法および終端端子を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る高速伝送線の終端構造を示す斜視図である。 図１の高速伝送線の終端構造に用いるホルダの先端側から見た側面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の一変形例に係る高速伝送線の終端構造を示す縦断面図である。 本発明において、ホルダの変形例を示す斜視図である。 従来の高速伝送線を基板に接続する際の構造を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る高速伝送線の終端構造を示す斜視図である。

図１に示すように、高速伝送線の終端構造１は、高速伝送線２の終端に終端端子６を設けて構成される。

高速伝送線２は、信号伝送用の信号線（中心導体）３と、信号線３を被覆する絶縁体４と、絶縁体４の外周に設けられた外部導体５と、を備えている。

本実施の形態では、高速伝送線２として、平行に配置された２本の信号線３を絶縁体４で一括被覆し、その外周に外部導体５を設けて構成される２芯同軸ケーブルを用いた場合を説明する。ただし、高速伝送線２の構成はこれに限定されるものではなく、２本の信号線３を絶縁体４で個別に被覆した構造のものを用いてもよいし、信号線３を１本のみ有する単芯の同軸ケーブルを用いてもよい。

外部導体５は、樹脂テープの一方の面に金属層を形成した金属テープを絶縁体４の外周に巻き付けて構成される。本実施の形態では、外部導体５に用いる金属テープとして、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる樹脂テープに銅を蒸着した銅テープ（銅箔付きフィルム）を用いた。外部導体５は、金属テープを横巻きして構成されてもよいし、金属テープを縦添え巻きして構成されてもよい。

終端端子６は、高速伝送線２の終端部にて露出された外部導体５を両側から挟み込むように設けられ、高速伝送線２を把持すると共に外部導体５と電気的に接続されるホルダ７を有している。ホルダ７は２分割構成となっており、信号線３の配列方向と垂直方向（短軸方向という）の両側から外部導体５を挟み込む２つの分割ホルダ７ａ，７ｂを有している。

ホルダ７は、接続対象の基板等のグランドラインに接続されるものである。なお、図示していないが、終端端子６は、ホルダ７を基板等に固定する部材等を備えていてもよい。

ホルダ７は、その高速伝送線２を把持する把持部８が、外部導体５の外形に沿う円弧状の形状に形成されており、高速伝送線２を把持部８で把持したときに、把持部８の内周面が外部導体５の表面に密着するように構成されている。本実施の形態では、外部導体５の外形が横断面視で楕円形状となっているので、把持部８はこれに対応した楕円弧状に形成されている。

また、本実施の形態では、ホルダ７は、把持部８を複数備え、複数の高速伝送線２を把持するように構成されている。ここでは、４本の高速伝送線２を保持すべく４つの把持部８をホルダ７に備えた場合を説明するが、把持部８の数（すなわち保持する高速伝送線２の本数）は特に限定されるものではなく、１〜３つあるいは５つ以上としてもよい。

本実施の形態では、ホルダ７の分割位置を高速伝送線２の短軸方向における中央部とした。ただし、これに限らず、短軸方向における中央部からずれた位置をホルダ７の分割位置としてもよい。例えば、図１における上方向に分割位置をずらした場合には、下方の分割ホルダ７ｂの把持部８に高速伝送線２を嵌め込んで整列させることになるので、高速伝送線２を整列させる作業中に高速伝送線２がホルダ７から脱落してしまうことを抑制し、高速伝送線２を整列させる際の作業性を向上させることが可能になる。

分割ホルダ７ａ，７ｂは、信号線３の配列方向（長軸方向という）に等間隔で配置された略半楕円弧状の把持部８間を連結片９で連結して構成されている。分割ホルダ７ａ，７ｂは、銅または銅合金からなる金属板をプレス加工して形成される。

また、本実施の形態では、２つの分割ホルダ７ａ，７ｂは、外部導体５を挟み込んだ後に加締め固定されるようになっている。分割ホルダ７ａ，７ｂの長軸方向における両端部には、分割ホルダ７ａ，７ｂを加締め固定するための加締め部１０が形成されている。

ここでは、一方の分割ホルダ７ｂの長軸方向における両端部を長軸方向に突出するように形成すると共に、その突出部を覆う鉤状に他方の分割ホルダ７ａの長軸方向の両端部を形成し、両分割ホルダ７ａ，７ｂの両端部を係止させた状態で、図示しない治具等を用いて分割ホルダ７ａ，７ｂの両端部をそれぞれ加締め固定するように構成した。なお、加締め部１０の形状はこれに限定されるものではない。

また、本実施の形態では、２つの分割ホルダ７ａ，７ｂで外部導体５を挟み込んだ際に、両分割ホルダ７ａ，７ｂの対向する連結片９が接触せずに離間するように構成されている。このように構成することで、加締め部１０での加締めによる把持力を把持部８に伝え、把持部８にて高速伝送線２を強固に把持することが可能になる。

本実施の形態では、長軸方向における両端部で加締めを行っているため、長軸方向における中央部で浮きが発生し、高速伝送線２を強固に把持できなくなる場合も考えられる。そこで、図２に示すように、本実施の形態では、両分割ホルダ７ａ，７ｂを予め長軸方向における中央部が高速伝送線２側に凸となるように反らせて形成することで、長軸方向における両端部で加締めを行った際の長軸方向中央部での浮きを抑制するようにしている。なお、ここでは両方の分割ホルダ７ａ，７ｂを反らせているが、どちらか一方の分割ホルダ７ａ，７ｂのみを反らせるようにしてもよい。

また、高速伝送線の終端構造１では、外部導体５とホルダ７との間には、半田を介在させるようになっている。なお、外部導体５とホルダ７との間に、熱硬化性あるいは熱可塑性の導電性接着剤を介在させることも可能である。ホルダ７には、ホルダ７と外部導体５との間に半田（または導電性接着剤）を流し込むための流入穴１１が形成されている。なお、図１では図示していないが、図示下方の分割ホルダ７ｂにも分割ホルダ７ａと同様に流入穴１１が形成されている。

なお、流入穴１１は省略可能であり、例えば、流入穴１１を形成せずに、外部導体５とホルダ７との間に半田シートを挟み込み、アイロン等により加熱処理を施すことで、外部導体５とホルダ７とを半田接続することも可能である。

次に、本実施の形態に係る高速伝送線の終端方法について説明する。

本実施の形態に係る高速伝送線の終端方法では、まず、一方の分割ホルダ７ｂの各把持部８に、外部導体５を露出させた高速伝送線２の終端部を配置して、高速伝送線２を整列配置する。その後、高速伝送線２の終端部にて露出された外部導体５を挟み込むように他方の分割ホルダ７ａを配置し、分割ホルダ７ａ，７ｂの両端部を係止させ、分割ホルダ７ａ，７ｂの加締め部１０を加締め固定する。これにより、半田付けの前にホルダ７と高速伝送線２とが一旦固定されることになる。

その後、ホルダ７の流入穴１１から半田を流し込み、外部導体５とホルダ７とを半田固定する。これにより、高速伝送線２の終端部にて露出された外部導体５を両側から挟み込むようにホルダ７が設けられ、ホルダ７の把持部８により高速伝送線２が把持されると共に、ホルダ７が外部導体５と電気的に接続され、高速伝送線２の終端に終端端子６が設けられた本発明の高速伝送線の終端構造１が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る高速伝送線の終端構造１では、終端端子６は、高速伝送線２の終端部にて露出された外部導体５を両側から挟み込むように設けられ、高速伝送線２を把持すると共に外部導体５と電気的に接続されるホルダ７を有し、ホルダ７は、その高速伝送線２を把持する把持部８が、外部導体５の外形に沿う形状に形成されている。

このように構成することで、強度の高い金属部品であるホルダ７を外部導体５に密着させて、外部導体５に大きな応力が作用することを抑制し、外部導体５に大きな応力が作用することによる外部導体５の破損を抑制することが可能になる。

また、ホルダ７と高速伝送線２とが密着するため、高速伝送線２をホルダ７により強固に保持することが可能になる。さらには、把持部８が外部導体５の外形に沿う形状に形成されているため、ホルダ７により高速伝送線２を強固に保持しつつも高速伝送線２の変形を抑制することが可能になり、高速伝送線２の変形による特性劣化を抑制することが可能になる。

また、高速伝送線の終端構造１では、高速伝送線２にホルダ７を設け、そのホルダ７を接続対象の基板等のグランドラインに電気的に接続するため、従来のように高速伝送線２を押さえながら半田付けを行う必要がなくなり、特に複数本の高速伝送線２を接続する場合において、基板等への接続作業の作業性を大幅に向上することができる。

さらに、ホルダ７を基板等のグランドラインに電気的に接続するため、従来のように外部導体５を直接半田付けする必要がなくなり、半田付けの際の熱による高速伝送線２の変形を抑制し、高速伝送線２の変形による特性劣化を抑制することができる。

つまり、本発明によれば、ドレン線の無い高速伝送線２であっても、信頼性よく、作業性よく、高周波特性に優れた方法で終端することが可能になる。

本発明は上記実施の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、図３（ａ）に示す高速伝送線の終端構造３１のように、ホルダ７の基端部（高速伝送線２の挿入側の端部）における外部導体５とホルダ７との間に、補強用の接着剤３２を充填するようにしてもよい。ここでは、ホルダ７の基端部に内径を拡径して拡径部３４を形成し、拡径部３４の内壁と外部導体５との間に接着剤３２を充填するように構成している。

外部導体５とホルダ７との間に半田３３を介在させる場合、ホルダ７の基端部から延出される部分（つまり半田３３が濡れている部分と濡れていない部分の境界）の外部導体５に応力が集中してしまうことが考えられる。

そこで、高速伝送線の終端構造３１では、ホルダ７の基端部における外部導体５とホルダ７との間に、比較的軟らかい接着剤３２を充填し固化させることで、ホルダ７の基端部から延出される部分の外部導体５での応力集中を緩和し、外部導体５の損傷を抑制している。

また、図３（ｂ）に示す高速伝送線の終端構造３５のように、ホルダ７の把持部８に、外部導体５とホルダ７との間に半田３３を流し込んだ際に、流し込んだ半田３３の流れを規制するリブ３６を形成するようにしてもよい。

図３（ｂ）では、高速伝送線２の長手方向に沿って２つのリブ３６を形成し、この２つのリブ３６の間に半田３３を流し込むように構成しており、さらに、基端側のリブ３６のさらに基端側において、外部導体５とホルダ７との間に、補強用の接着剤３２を充填するようにしている。

リブ３６を形成することで、半田が流れ込みすぎてはみ出してしまうことを抑制し、均一な半田付けを行うことが可能になる。

さらにまた、図４に示すように、ホルダ７に、信号線３の延出方向（高速伝送線２の長手方向）に延出されるグランド端子４１を形成するようにしてもよい。図４では、分割ホルダ７ａにおける連結片９と加締め部１０を先端方向に延出することにより、各高速伝送線２の間および整列方向の両側にグランド端子４１を形成している。

ホルダ７にグランド端子４１を形成することで、グランド端子４１を接続対象の基板等のグランドラインに半田付けするなどして、ホルダ７を基板等のグランドラインに容易に接続できるようになる。また、各高速伝送線２の間および整列方向の両側にグランド端子４１を形成することで、各高速伝送線２間のクロストークも抑制することが可能になる。

１ 高速伝送線の終端構造
２ 高速伝送線
３ 信号線
４ 絶縁体
５ 外部導体
６ 終端端子
７ ホルダ
７ａ，７ｂ 分割ホルダ
８ 把持部
９ 連結片
１０ 加締め部
１１ 流入穴

Claims (10)

1. 信号伝送用の信号線と、前記信号線を被覆する絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた外部導体と、を備えた複数の高速伝送線の終端に、終端端子を設ける高速伝送線の終端方法であって、
   前記終端端子として、前記複数の高速伝送線の終端部にて露出された前記外部導体を両側から挟み込むように、前記複数の高速伝送線を把持すると共に前記外部導体と電気的に接続されるホルダを設け、
   前記ホルダとして、前記外部導体を両側から挟み込む２つの分割ホルダを有し、前記複数の高速伝送線を把持する把持部が、前記外部導体の外形に沿う形状に形成され、前記複数の高速伝送線の配列方向における両端部に前記分割ホルダを加締め固定するための加締め部が形成されているものを用い、
   少なくとも一方の分割ホルダは、前記複数の高速伝送線の配列方向における中央部が前記複数の高速伝送線側に凸となるように反らされて形成されている
   ことを特徴とする高速伝送線の終端方法。
2. 前記外部導体と前記ホルダとの間に、半田または導電性接着剤を介在させた
   請求項１記載の高速伝送線の終端方法。
3. 前記複数の高速伝送線が、平行に配置された２本の前記信号線を前記絶縁体で一括被覆し、その外周に前記外部導体を設けて構成される
   請求項１または２記載の高速伝送線の終端方法。
4. 前記外部導体は、樹脂テープの一方の面に金属層を形成した金属テープである
   請求項１〜３いずれかに記載の高速伝送線の終端方法。
5. 前記ホルダは、前記把持部を複数備え、前記複数の高速伝送線を把持するように構成される
   請求項１〜４いずれかに記載の高速伝送線の終端方法。
6. 前記分割ホルダは、前記複数の高速伝送線の配列方向に等間隔で配置された前記把持部間を連結片で連結して構成され、
   ２つの前記分割ホルダで前記複数の高速伝送線を挟み込んだ際に、２つの前記分割ホルダの対向する前記連結片が接触しないように構成されている
   請求項５記載の高速伝送線の終端方法。
7. 前記ホルダには、前記ホルダと前記外部導体との間に穴が形成されている
   請求項１〜６いずれかに記載の高速伝送線の終端方法。
8. 前記ホルダの把持部には、前記外部導体と前記ホルダとの間に半田または導電性接着剤の流れを規制するリブが形成されている
   請求項１〜７いずれかに記載の高速伝送線の終端方法。
9. 前記ホルダの基端部における前記外部導体と前記ホルダとの間に、補強用の接着剤を充填した
   請求項１〜８いずれかに記載の高速伝送線の終端方法。
10. 前記ホルダは、前記信号線の延出方向に延出されるグランド端子を有している
    請求項１〜９いずれかに記載の高速伝送線の終端方法。