JP6365309B2 - 高速伝送用ケーブルモジュール - Google Patents

Description

本発明は、高速伝送用ケーブルモジュールに関するものである。

差動信号を伝送する差動信号伝送線を備えた複数本のケーブルと、複数本のケーブルの一方の端末が一括して接続された共通のコネクタ（共通コネクタという）と、を備えた高速伝送用ケーブルモジュールが知られている。

各ケーブルは、２本の信号線を絶縁体で被覆し絶縁体の周囲にシールド層を設けた差動信号伝送線を、複数本撚り合わせた構造となっており、撚り合わせた差動信号伝送線の周囲に編組シールドとシースを順次設けて構成されている。このような構造のケーブルは複合ケーブルとも呼称されており、複合ケーブルを束ねた全体は複合ケーブル集合体とも呼称されている。

複数本のケーブルの他方の端末に個別のコネクタ（個別コネクタという）をそれぞれ設けたものは、ブレイクアウトケーブルと呼称されている。つまり、ブレイクアウトケーブルは、個別コネクタから延出されたケーブルを複数本束ね、その束ねた端末に共通コネクタを設けて構成されるものであり、１対複数個所で接続を行う場合に用いられるものである。

上述のブレイクアウトケーブルのような高速伝送用ケーブルモジュールでは、共通コネクタの内部には、複数本のケーブルの差動信号伝送線が接続される共通の回路基板が備えられている。回路基板には、差動信号伝送線の信号線が電気的に接続される信号パッドと、シールド層が電気的に接続されるグランドパッドと、が形成されている。

従来の高速伝送用ケーブルモジュールでは、回路基板において、全ての差動信号伝送線でグランドパッドを含むグランド配線が共通となっているのが通常である。

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。

特開２００７−８７８７７号公報

しかしながら、上述の従来の高速伝送用ケーブルモジュールでは、全ての差動信号伝送線でグランド配線が共通となっているため、全てのケーブルの差動信号伝送線のグランド電位（シールド層の電位）が同じとなり、ケーブル間のクロストーク（信号干渉）が発生してしまうという問題がある。

特に、上述のブレイクアウトケーブルでは、各ケーブルの接続先が異なるため、グランド電位を共通とするとノイズ等の問題が発生し易い。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ケーブル間のクロストークを抑制することが可能な高速伝送用ケーブルモジュー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、２本の信号線を絶縁体で被覆し前記絶縁体の周囲にシールド層を形成した差動信号伝送線を備えた複数本のケーブルと、前記複数本のケーブルの一方の端末が一括して接続された共通コネクタと、を備え、前記共通コネクタは、前記複数本のケーブルの差動信号伝送線が接続される共通の回路基板を備え、前記回路基板には、前記シールド層が電気的に接続されるグランド配線が、少なくとも前記ケーブル毎に分割されて形成されている高速伝送用ケーブルモジュールである。

前記回路基板が多層基板からなり、前記グランド配線は、前記シールド層が固定されるグランドパッドと、前記グランドパッドと異なる層の前記回路基板に形成されたグランドパターンと、前記グランドパッドと前記グランド配線とを電気的に接続するスルーホールと、を含んでもよい。

前記回路基板の表裏面に前記差動信号伝送線が接続されるように構成され、前記回路基板の内層に、前記グランドパターンが２層形成され、前記回路基板の表面に形成された前記グランドパッドと、前記回路基板の表面側に形成された前記グランドパターンとが前記スルーホールにより電気的に接続され、前記回路基板の裏面に形成された前記グランドパッドと、前記回路基板の裏面側に形成された前記グランドパターンとが前記スルーホールにより電気的に接続されていてもよい。

前記ケーブルは１対の前記差動信号伝送線を備え、前記１対の差動信号伝送線を前記回路基板の表裏面に対向して配置するように構成され、前記１対の差動信号伝送線に対応する前記２層のグランドパターンが、グランドパターン接続用スルーホールにより電気的に接続されていてもよい。

前記複数本のケーブルの他方の端末に、個別コネクタをそれぞれ設けてもよい。

本発明によれば、ケーブル間のクロストークを抑制することが可能な高速伝送用ケーブルモジュールを提供できる。

本発明の一実施形態に係る高速伝送用ケーブルモジュールを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。 図１の高速伝送用ケーブルモジュールに用いるケーブルの横断面図である。 本発明の一変形例に係る高速伝送用ケーブルモジュールを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその３Ｂ−３Ｂ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、本実施形態に係る高速伝送用ケーブルモジュールを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。また、図２は、ケーブルの横断面図である。

図１および図２に示すように、高速伝送用ケーブルモジュール１は、差動信号を伝送する差動信号伝送線５を備えた複数本（ここでは４本）のケーブル２と、複数本のケーブル２の一方の端末が一括して接続された共通コネクタ３と、を備えている。

図１（ａ）では省略しているが、高速伝送用ケーブルモジュール１は、複数本のケーブル２の他方の端末にそれぞれ設けられた個別コネクタを備えており、１対複数個所で接続を行うブレイクアウトケーブルである。

ケーブル２は、差動信号伝送線５の周囲に編組シールド６とシース７を順次設けて構成されている。差動信号伝送線５は、２本の信号線５ａを絶縁体５ｂで個別に被覆し、絶縁体５ｂの周囲にシールド層５ｃを設けて構成されている。なお、ここでは、２本の信号線５ａを個別に被覆するように絶縁体５ｂを設けているが、２本の信号線５ａを一括して被覆するように絶縁体５ｂを設けてもよい。絶縁体５ｂとしては、非発泡樹脂を用いてもよいし、発泡ポリエチレンや発泡テフロンなどの発泡樹脂を用いてもよい。シールド層５ｃは、例えば、絶縁体５ｂの周囲に金属テープを巻き付けて構成される。

ここでは、ケーブル２として、１チャンネルの送受信用に２本の差動信号伝送線５を有するものを用いた。各ケーブル２は、２本の差動信号伝送線５を撚り合わせ、その周囲に編組シールド６とシース７を順次設けて構成されている。

４本のケーブル２の一方の端末には、４チャンネル用の共通コネクタ３が設けられ、各ケーブル２の他方の端末には、１チャンネル用の個別コネクタがそれぞれ設けられている。

高速伝送用ケーブルモジュール１は、例えば、１０ギガビットイーサネット接続（10GBASE-T、イーサネットは登録商標）に対応するものであり、共通コネクタ３や個別コネクタとしても１０ギガビットイーサネット接続に対応するものを用いるとよい。共通コネクタ３としては、例えば、ＱＳＦＰ＋（Quad Small Form-factor Pluggable Plus）コネクタが用いられる。また、個別コネクタ４としては、例えば、ＳＦＰ＋（Small Form-factor Pluggable Plus）コネクタが用いられる。

共通コネクタ３から延出される４本のケーブル２の周囲には、取り扱いやすくするために４本のケーブル２を束ねる被覆材８が設けられている。ここでは、被覆材８として、屈曲し易いポリエステル製の編組チューブを用いた。なお、被覆材８は省略可能である。

以下、ケーブル２と共通コネクタ３の接続について詳細に説明する。

共通コネクタ３は、複数本のケーブル２の差動信号伝送線５が接続される共通の回路基板９を備えている。図示していないが、共通コネクタ３は、ケーブル２の端末および回路基板９を覆うように設けられたケースを備えており、このケースと各ケーブルの編組シールド６とが電気的に接続されている。

回路基板９には、差動信号伝送線５の信号線５ａが電気的に接続される信号配線１０と、シールド層５ｃが電気的に接続されるグランド配線１１と、が形成されている。

本実施形態では、回路基板９として４層の多層基板を用いており、回路基板９の表裏面に信号配線１０である信号パターンを形成し、内層２層にグランド配線１１の一部であるグランドパターン１１ｂを形成している。回路基板９の表裏面のケーブル接続側の端部には、差動信号伝送線５のシールド層５ｃをはんだ固定するグランドパッド１１ａが形成されている。回路基板９の表面に形成されたグランドパッド１１ａと、回路基板９の表面側に形成されたグランドパターン１１ｂとはスルーホール１１ｃにより電気的に接続され、回路基板９の裏面に形成されたグランドパッド１１ａと、回路基板９の裏面側に形成されたグランドパターン１１ｂとはスルーホール１１ｃにより電気的に接続されている。ここでは、グランドパッド１１ａとグランドパターン１１ｂとスルーホール１１ｃの全体をグランド配線１１と呼称している。

さて、本実施形態に係る高速伝送用ケーブルモジュール１では、回路基板９には、シールド層５ｃが電気的に接続されるグランド配線１１が、少なくともケーブル２毎に分割されて形成されている。

つまり、本実施形態では、グランド配線１１を構成するグランドパッド１１ａとグランドパターン１１ｂとが、ケーブル２毎に分離されている。

本実施形態では、各ケーブル２が１対の差動信号伝送線５を備えており、各ケーブル２を構成する１対の差動信号伝送線５を回路基板９の表裏面に対向して配置しており、かつ、各ケーブル２を回路基板９の幅方向（図１（ｂ）の左右方向）に整列配置しているため、グランドパッド１１ａとグランドパターン１１ｂは、各ケーブル２に対応するように幅方向に４分割されている。

本実施形態では、各ケーブル２の１対の差動信号伝送線５に対応する２層のグランドパターン１１ｂをグランドパターン接続用スルーホール１１ｄにより電気的に接続することで、同じケーブル２に含まれる差動信号伝送線５のグランド配線１１を接続して同電位としている。ただし、例えば送受信間のクロストークが問題となる場合には、グランドパターン接続用スルーホール１１ｄを省略して２層のグランドパターン１１ｂを分離してもよい。また、ケーブル２が複数対の差動信号伝送線５を備え複数チャンネルの通信を行うように構成されている場合には、各チャンネル毎にグランド配線１１を分離するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る高速伝送用ケーブルモジュール１では、回路基板９には、シールド層５ｃが電気的に接続されるグランド配線１１が、少なくともケーブル２毎に分割されて形成されている。

これにより、各ケーブル２の差動信号伝送線５のグランド電位（シールド層５ｃの電位）を分離することが可能になり、ケーブル２間のクロストークの発生を抑制し、ノイズの発生を抑制することが可能になる。本発明は、各ケーブル２の接続先が異なるブレイクアウトケーブルにおいて、特に大きな効果が得られる。

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、各ケーブル２の１対の差動信号伝送線５を回路基板９の表裏面に対向して配置したが、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、各ケーブル２の１対の差動信号伝送線５を回路基板９の表裏面に対向して配置しない場合も考えられる。このような場合には、ケーブル２間のクロストークの発生を抑制するため、グランドパターン接続用スルーホール１１ｄを省略して２層のグランドパターン１１ｂを分離することが望ましい。

１ 高速伝送用ケーブルモジュール
２ ケーブル
３ 共通コネクタ
５ 差動信号伝送線
５ａ 信号線
５ｂ 絶縁体
５ｃ シールド層
８ 被覆材
９ 回路基板
１０ 信号配線
１１ グランド配線
１１ａ グランドパッド
１１ｂ グランドパターン
１１ｃ スルーホール
１１ｄ グランドパターン接続用スルーホール

Claims (5)

1. ２本の信号線を絶縁体で被覆し前記絶縁体の周囲にシールド層を形成した差動信号伝送線を備えた複数本のケーブルと、
   前記複数本のケーブルの一方の端末が一括して接続された共通コネクタと、を備え、
   前記共通コネクタは、前記複数本のケーブルの差動信号伝送線が接続される共通の回路基板を備え、
   前記回路基板には、前記シールド層が電気的に接続されるグランド配線が、少なくとも前記ケーブル毎に分割されて形成されている
   ことを特徴とする高速伝送用ケーブルモジュール。
2. 前記回路基板が多層基板からなり、
   前記グランド配線は、前記シールド層が固定されるグランドパッドと、前記グランドパッドと異なる層の前記回路基板に形成されたグランドパターンと、前記グランドパッドと前記グランド配線とを電気的に接続するスルーホールと、を含む
   請求項１記載の高速伝送用ケーブルモジュール。
3. 前記回路基板の表裏面に前記差動信号伝送線が接続されるように構成され、
   前記回路基板の内層に、前記グランドパターンが２層形成され、
   前記回路基板の表面に形成された前記グランドパッドと、前記回路基板の表面側に形成された前記グランドパターンとが前記スルーホールにより電気的に接続され、
   前記回路基板の裏面に形成された前記グランドパッドと、前記回路基板の裏面側に形成された前記グランドパターンとが前記スルーホールにより電気的に接続されている
   請求項２記載の高速伝送用ケーブルモジュール。
4. 前記ケーブルは１対の前記差動信号伝送線を備え、前記１対の差動信号伝送線を前記回路基板の表裏面に対向して配置するように構成され、
   前記１対の差動信号伝送線に対応する前記２層のグランドパターンが、グランドパターン接続用スルーホールにより電気的に接続されている
   請求項３記載の高速伝送用ケーブルモジュール。
5. 前記複数本のケーブルの他方の端末に、個別コネクタをそれぞれ設けた
   請求項１〜４いずれかに記載の高速伝送用ケーブルモジュール。

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