WO2006004092A1 - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

　差動式伝送用コネクタの信号特性の劣化を改善する。 　本発明のコネクタは、相手方コネクタに嵌合し、それぞれが一対の信号線と少なくとも１本のドレイン線とを備えた差動式伝送用ケーブル２本以上の電気接続を行うためのコネクタであって、前記コネクタは、上記ケーブルの一対の信号線が接続される一対の隣接した信号線用接触子と、上記ケーブルの少なくとも１本のドレイン線が接続される接地線用接触子と、前記一対の信号線用接触子及び前記接地線用接触子を同一面上であって上記ケーブルの軸方向と直交する幅方向に交互に一列に配列した担体と、前記信号線用接触子及び前記接地線用接触子並びに前記担体を覆うシェルと、を備え、前記配列上の少なくとも一方の端に位置するドレイン線は前記シェルと接続される。

Description

明 細 書

電気コネクタ

技術分野

[0001] 本発明は、差動式伝送用ケーブルを電気接続可能なコネクタに関し、特有の配列 によって良好な高速信号特性を提供するコネクタに関連するものである。

背景技術

[0002] 近年では情報の大容量化及び情報伝送の高速化に伴い、パーソナルコンピュータ 等に付属するデバイス間のインターフェースとしてシリアル ATAと称するデータ転送 規格が主流となっている。シリアル伝送方式は、情報を 1本の伝送路を用いて 1ビット ずつ伝送する方式を指しており、信号線の本数が少ないため、信号線間の干渉が発 生しに《高速ィ匕に有利な特性を持っている。また、信号電圧の観点力もみても、 ± 2 50mV程度と低く設定することができる点で有利であり、さらに、元の信号と、該信号 と極性を反転した信号とを差動ペアとして同時に 2本の信号線で伝送する差動伝送 を採用し、外部からのノイズに対する耐性を向上させている。そのため、当該転送方 式では、 2本 X 2組 =4本の信号線が必要となる。代表例としては USB方式が挙げら れる。しかし、情報の更なる大容量化に伴い今後の情報通信において信号転送速度 の高速化と信号線数の増加が現実的に求められると共にそれらに起因する信号線 間の信号特性の劣化を改善する必要がある。こう 、つた問題を解決するために特許 文献 1および 2のような対策が講じられた。

[0003] 特許文献 1の差動式伝送用コネクタは、一対のピン状の信号コンタクトを特許文献 1の添付図 1に示すように水平方向と垂直方向に交互に配列し、水平方向の信号コ ンタタトに対して直交するように一対の接地用コンタクトを配列し、垂直方向の信号コ ンタタトの中間に 1本の接地用コンタクトを配列することによって、雄側と雌側のコネク タ接続を全体の寸法を大きくせずに行うことができ、各方向の信号線間のクロストーク を低減することができる差動信号伝送用コネクタである。

[0004] 特許文献 2は、従来技術の差動式伝送用コネクタにおいて、隣接するドレイン線付 差動伝送用ケーブル力 のクロストークを防止するために、一対の信号線及びドレイ ン線の合計 3本を一組にしてシールド材でシールドし、一対の信号線を縦方向に併 設し、横方向に隣接する他の一対の信号線との間にドレイン線と接するようにグランド 用金属板等を配設して高周波特性を向上させた構造に対し、その構造の複雑性を 改善するためになされたもので、縦に並列した一対の信号線間に縦方向にグランド 用金属板に、信号用コンタタトの軸心方向と略直交する方向に揃えたドレイン線を接 続させるシールド平板を、上下一対の信号用コンタクトの略中間位置にくるように前 記グランド用金属板に係止する構造を開示している。これによつて、シールド板により ケーブルのドレイン線をケーブルカバー等で所要方向に整列させて一括して圧接作 業ができ、また、グランドコンタクト板と係止されて一体化されるので、高速伝送の伝 送特性が向上すると 、うものである。

[0005] 特許文献 1 :特開 2002— 246121号

特許文献 2：特開 2003 - 257558号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特許文献 1に開示されたコネクタ構造は、多数本のピン状の信号コンタクトを 2次元 的に配列したものであって、この概念を 1次元配列された比較的少数本の信号コンタ タトに対して用いることはできない。また、 1次元配列を目的とするコネクタには、通常 信号コンタクトの周囲を取り囲むシールドが含まれるため、その点においても、特許 文献 1に開示された技術は、信号コンタクトが 1次元配列されたコネクタには適用でき ない。

[0007] また、特許文献 2に開示されたコネクタ構造は、縦に 2本一組の信号線を横方向に 配列し、他の信号線との間にドレイン線と接触させたシールド板を介在させてドレイン 線を前記縦方向の信号線の中間位置に配置されるように、グランドコンタクトとなるシ 一ルド板に接続して 、るが、 1次元配列の信号線及びドレイン線を取り囲むシェルを 構成することによりシールド部を形成する本発明の構造とは異なっており、引用文献 1の場合と同様に信号コンタクトが 1次元配列されたコネクタには適用できない。 課題を解決するための手段

[0008] 従来の差動式伝送用コネクタでは、差動式伝送用ケーブル内の一対の信号線及 び 1又は複数のドレイン線を信号線及び接地線として同一の担体上に一列に配列す る構造が一般的であった。しかし、所要の信号線数が増加するにつれて各電線間の 配置間隔は縮小を余儀なくされ、信号線間のクロストークに起因する信号特性の劣 化が起こり得る。本発明は上記問題点を鑑み、コネクタ内の電気接触子と対応する 各電線との接続点を覆うシェルを配置すると共にシールド効果を発揮させ、さらにド レイン線を接続することにより、信号線のインピーダンス特性を改善し、従来は両端の ドレイン線に接続されて 、た、該ドレイン線に対応する接地用電気接触子を除去して コネクタ幅を縮小してコネクタ全体の寸法を小型化し、かつ、特性の向上を図ることを 目的とする。

[0009] 本発明の好ましい実施形態によれば、本発明のコネクタは、相手方コネクタに嵌合 し、それぞれが一対の信号線と少なくとも 1本のドレイン線とを備えた差動式伝送用ケ 一ブル 2本以上の電気接続を行うためのコネクタであって、

前記コネクタは、上記ケーブルの一対の信号線が接続される一対の隣接した信号 線用接触子と、上記ケーブルの少なくとも 1本のドレイン線が接続される接地線用接 触子と、前記一対の信号線用接触子及び前記接地線用接触子を同一面上であって 上記ケーブルの軸方向と直交する幅方向に交互に一列に配列した担体と、前記信 号線用接触子及び前記接地線用接触子並びに前記担体を覆うシェルと、を備え、 前記配列上の少なくとも一方の端に位置するドレイン線は前記シェルと接続される

[0010] 典型的な実施形態では、例えば、 1本以上のドレイン線と 2本の信号線を有する差 動式伝送用ケーブルを 2本並列して、隣接する 2本 1対の信号線が接地線の両端に 1対ずっ配設されるように、モールド成形された担体の平面上に対応する電気接触 子を配列する。接地用電気接触子には少なくとも 1本のドレイン線が接続される。担 体及び各電気接触子は、例えば、シールド効果を有する中空の金属製シェルに覆 われる。該金属製シェルには少なくとも 1本のドレイン線が接続される。以上の構造に よって安定した信号伝送特性を得ることができる。

[0011] 本発明の好ましい実施形態によれば、本発明のコネクタは、上述したように担体上 に配列された信号線用接触子及び接地線用接触子の両端にドレイン線が位置し、 双方のドレイン線が前記シェルに接続される。

[0012] 例えば、デュアルドレイン差動式伝送用ケーブルを使用する場合、各ケーブルの両 端にはドレイン線が位置する場合が一般的である。よって、 2本のケーブルを並列し た場合は、上述したように配列された信号線及び接地線の両外端にドレイン線が位 置することとなり、これらを金属製シェルに接続することにより小型化が図れる。

[0013] 本発明の好ましい実施形態によれば、本発明のコネクタの前記接地線用接触子は 、前記各ケーブルのドレイン線が 1本ずつ接続されて 、る。

[0014] 前述のようにデュアルドレイン差動式伝送用ケーブルを使用して 2本のケーブルを 並列する場合は、各ケーブルの一対の信号線の間には 2本のドレイン線が隣接する こととなり、これらを 1本の接地線用接触子に同時に接続すれば、間隔が狭小な各線 の配列が可能となり、よって、コネクタ全体の大きさを最小化することができる。

[0015] 本発明の好ましい実施形態によれば、本発明のコネクタは、前記ケーブルは 2本か らなり、各ケーブルが前記配列面に対して一対の信号線の両端にドレイン線を有し、 前記 2本のケーブルを配列した際に前記両端のドレイン線の一部は前記シェルに接 続され、両側に一対の信号線を有するドレイン線は、 1本の接地線用接触子に接続 される。

[0016] 一対の信号線の両端にドレイン線を有するデュアルドレイン差動式伝送用ケープ ルを 2本配列した場合、配列の最外端に位置するドレイン線をシェルに接続し、それ 以外の隣接する一対のドレイン線を接地線として 1本の接地線用接触子に接続する 。このような構造により、従来技術では最外端に位置するドレイン線に対して各接地 線用接触子が配列されていたが、本発明ではシェルに接続されるため、 2本の接触 子を省略することができ、コネクタの全体的な大きさの縮小化に貢献する。

[0017] 本発明の好ま 、実施形態によれば、本発明のコネクタの組み合わせは、上記記 載の!/、ずれか 1つのコネクタと、

シェルにより取り囲まれた担体に前記コネクタの各接触子に対応する接触子を備え て、対応するシェル同士の嵌合と共に電気接続を実現可能な相手方コネクタと、 から構成される。

[0018] 本発明のコネクタは、高速信号転送用の差動式伝送用ケーブルを接続する相対的 なコネクタにおいて、例えば、パーソナルコンピュータに内蔵されるハードディスクと プリント配線基板上の中央演算プロセッサ等との複数のデバイス間での電気的接続 のためのケーブルコネクタと、デバイスと直接的に接続するための基板上に配設され たボードコネクタとを嵌合接続する。該嵌合には前記金属製シェルの外郭形状が相 補的であり、一方の中空シェルに他方のシェルを挿入することによって、一方の中空 シェルが内面で他方のシェルの外面を覆うように接触する。各シェル内部には電気 接触子が配列された担体が具備されており、嵌合時には対応する接触子同士が接 触することによりデバイス間の電気接続が行われる。

[0019] 上記パーソナルコンピュータに適用可能なコネクタの一例を図 9に示す。図 9 (b)は 、一端 (b '側)で 2本の差動式伝送用ケーブルと 15本並列された電力供給用ケープ ルとが同一コネクタ、いわゆるコンボタイプのコネクタで端末処理配線され、他端 (b '， 側)で別個に独立したコネクタで端末処理配線された上面図であり、図 9 (a)は、図 9 ( b)におけるコンボコネクタで端末処理配線されたコネクタ側 (b'側）の挿入方向から 見た正面図である。当該コンボコネクタは、更にハードディスクに搭載されてコネクタ と嵌合され、接続が図られる。図 9 (a)の差動式伝送用ケーブルのコネクタ部を見ても 分力るように、接触子は合計で 7本存在している。最外端に位置する接触子はドレイ ン線用であり、中央の 1本の接触子は、隣接する 2本のドレイン線用であり、その他の 接触子は、前記最外端の接触子と前記中央の接触子に 1対ずつ挟まれた信号線用 である。

本発明の対象は、図 9 (c)側のボードコネクタと対応する、前記他端で別個に独立 した差動式伝送用ケーブルのコネクタであり、図 9 (a)で示された前記最外端のドレイ ン線がシェルに接続されて ヽるため、接触子数は 5本である。

[0020] ここで、本発明の独立したコネクタ側 (b ' '側)も電力供給用コネクタと兼用させてし まうことも可能で、差動式伝送用ケーブル配線と前記電力供給用ケーブル配線の双 方全体をシェルで覆う場合、前記最外端のドレイン線をシェルに接続することができ る。図 9の変形例として図 10をその一例として示す。図 10は、本願発明に基づくコネ クタの差動式伝送用ケーブル配線を、例えば、 4本のケーブルに対して配置可能な 1 組 5本で合計で 20本の接触子を有する一体型コネクタ (b ' '側）を図示している。本 図では、配置可能な 4本分のケーブルのうち、差動式伝送用の 4芯ケーブル 42を 2 本配設し、残りの 2本分を電力線用として兼用した場合を示し、複芯の電力線 50を 5 本配設している。（b ' ' )側の当該コネクタでは、前記 2本の差動式伝送用ケーブルに 関しては図 9と同一配線（両端のドレイン線をシェルに接続）としてもよいし、最外端の ドレイン線 1本のみをシェルに接続し、電力線と隣接する側のドレイン線を別の組の 任意の接触子に接続して接地線として利用してもよい。前者の場合は、使用する接 触子は 10本で、後者の場合は、使用する接触子は 11本である。また、前記 5本の電 力線 50に関しては電力線ごとに 1組分の接触子と接続することができる。電力線を配 設する場合は、アプリケーションに応じて適宜数芯まとめて各接触子に適切に接続し て電力供給させることができる。（b' )側のコンボコネクタ側の電力線は各芯線が所定 の接触子に接続されるが、本発明と直接関係しないため詳細については省略する。 以下に図 9 (c)のボードコネクタ側と対応する本発明によるケーブルコネクタ配線の構 成を説明する。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明によるボードコネクタと該ボードコネクタと相補するケーブルコネ クタの外観図を示している。

[図 2]図 2 (a)は、本発明によるボードコネクタの上方斜視図を示している。図 2 (b)は 、本発明によるボードコネクタの下方斜視図を示して 、る。

[図 3]図 3は、図 2に示した本発明によるボードコネクタの構成要素を示した分解斜視 図を示している。

[図 4]図 4は、本発明によるケーブルコネクタの部分拡大斜視図である。

[図 5]図 5は、図 4のケープノレコネクタの分解斜視図である。

[図 6]図 6 (a)〜（d)は、図 5の各構成要素の組み立て工程を図解して 、る。

[図 7]図 6の最終工程で第 2モールド部材を覆う直前の様態を拡大して図示している

[図 8]図 8は、 3本以上の差動式伝送用ケーブルを使用した場合の配線を示している

[図 9]図 9は、パーソナルコンピュータに適用可能なコネクタの一例を示している。図 9 (a)は挿入側から見た図であり、図 9 (b)は上面図である。図 9 (c)は本発明による差 動式伝送用ケーブルコネクタと相補するボードコネクタである。

圆 10]図 10は、本願発明に基づくコネクタの差動式伝送用ケーブル配線用接触子 を、例えば、電力用ケーブルに対しても利用可能な一体型コネクタ (b' '側）を図示し ている。

符号の説明

[0022] 20· ··脚部

22· ··信号線用接触子

24· ··接地線用接触子

26· ··筐体

27· '·金属製シェル

28· ··担体

40· ··金属製シェル

41· ··第 1モールド部材

42· ··差動式伝送用ケーブル

43· ··ドレイン線

44· ··接地線用接触子

45· '信号線

46· •信号線用接触子

48· '第 2モールド部材

49· •銅製テープ

50· •電力線

発明を実施するための最良の形態

[0023] 図 1は、本発明による基板側に固定するボードコネクタと、該ボードコネクタと相補 するケーブルコネクタの外観斜視図を示している。ボードコネクタは、内部にケープ ルコネクタの金属製シェルを収容可能に形成されており、ケーブルコネクタとの接続 時には内部の担体に形成された電気接触子が対応する電気接触子と接触すること により、電気接続がなされる。 [0024] 図 2は、本発明によるボードコネクタの外観斜視図を示している。 (a)は本発明によ るボードコネクタの上方斜視図である。筐体 26は、ケーブルコネクタの挿入方向に対 して開口されており、図示されていない基板に固定するために 4本の脚部 20が設け られている。該筐体 26の内部には、二対の差動式伝送信号線用接触子 22及び 1つ の接地線用接触子 24が同一面上であって嵌合方向と直交する幅方向に配列された 状態で担体 28が設けられており、ケーブルコネクタとの嵌合時には各接触子は対応 する接触子と係合する。（b)は本発明によるボードコネクタの下方斜視図である。本 発明によるボードコネクタの外郭は、基板との固定時に接地部と接触する底板の金 属製シェル 27と筐体 26とを係止することにより形成される。またケーブルコネクタが 挿入される面の背面からは、前記各接触子 22, 24の脚部が適切な形状に加工され て基板との固定時に基板上の所定の位置で接続配線される。

[0025] 図 3は、図 2に示した本発明によるボードコネクタの構成要素を示した分解斜視図 である。各接触子 22, 24はケーブルコネクタが挿入される面の背面力も担体 28に揷 入されて、該挿入方向に対して所定間隔で同一平面状に並列された状態で担体 28 との組み立てが終了する。続いて、該組み立て担体 28は同様にケーブルコネクタが 挿入される面の背面から筐体 26と金属製シェル 27との係合体に挿入されて、本発 明によるボードコネクタの組み立てが完成する。

[0026] 図 4は、本発明によるケーブルコネクタの部分拡大斜視図である。 (a)はボードコネ クタと接続される正位置を示した斜視図であり、各接触子 44, 46を担持した担体 47 が金属製シェル 40の天板側に配設されている。絶縁モールド部材 48は、各接触子 4 4, 46と担体 47を全体的に覆う金属製シェル 40の一部分とケーブル 42の一部分を 覆!、、ボードコネクタとの嵌合接続時には対向する所定部分が前記ボードコネクタの 開口縁部と当接し、それによつて、金属製シェル 40がボードコネクタの内部の所定位 置より奥に加重されるのを防止する。（b)は (a)の位置を 180度反転させており、担体 47上には、各ケーブル 42内の一対の信号線と接続された合計 2対の信号線用接触 子 46と、各ケーブル内の 1本のドレイン線同士が接続された接地線用接触子 44とが 配設されている。ボードコネクタとの嵌合接続時には対応する接触子同士（22と 46； 24と 44が対応）が係合する。 [0027] 図 5は、図 4のケーブルコネクタの分解斜視図であり、各構成要素について説明す る。ケーブル 42は 2本並列され、各ケーブルの内部には一対の信号線 45と該一対 の信号線 45の両側に 1本ずつドレイン線 43とが配列されている。接触子群は、 2本 のドレイン線が同時に接続される 1本の接地線用接触子 44と、その両側に一対ずつ 合計 2対の信号線用接触子 46とで構成され、 1つのコネクタに対して合計 5本の接触 子を有する。図 4で示したように接触子 44, 46、担体 47及び金属製シェル 40が順次 組み立てられ、続いて第 1モールド部材 41、銅製テープ 49、及び第 2モールド 48部 材で覆って完成する。

[0028] 図 6は、図 5の各構成要素の組み立て工程を詳細に図解している。図 6 (a)は、まず 、接地線用接触子 44と信号線用接触子 46とを含む接触子群を前記担体 47上に配 列し、各ケーブル 42内に配列された各電線を対応する各接触子と半田接続し、さら に、信号線間に位置する 2本のドレイン線を 1本の接地線用接触子に半田接続し、続 V、て、該担体 47を金属製シェル 40で覆うと同時に最外部に位置する各ドレイン線 43 を前記金属製シェル 40に半田接続した状態を示している。続いて、図 6 (b)は、前記 金属製シェル 40とケーブル 42の端末部との間で露出された部分を第 1のモールド部 材 41で覆った状態を示している。引き続き、図 6 (c)は、モールド部材 41の上を銅製 テープ 49で覆った状態を示している。最後に、図 6 (d)は、前記銅製テープ 49の上 を第 2のモールド部材 48で覆って最終的に完成した図を示している。

[0029] 図 7は、図 6の第 1モールド部材 41、銅製テープ 49処理及び第 2モールド部材 48 による成形を終えたカバーによって金属製シェル及びケーブルの端末部を覆うように 組み立てる直前の様態を拡大して図示して 、る。前述したように合計で 4本の電線 4 3, 45を収容するケーブルが 2本並列され、一対の信号線 45の両端に 2本のドレイン 線 43が位置するようにケーブルの軸方向と直交する幅方向に合計 8本の電線が配 列されている。最外端に位置する 2本のドレイン線 43は金属製シェル 40に半田接続 される。また、合計で 2対の信号線 45は各対応する信号線用接触子 46に各々半田 接続される。さらに、両端に一対の信号線を有する各ケーブルから 1本ずつ延びた一 対のドレイン線 43は同一の接地線用接触子 44に半田接続される。これらの配列構 成によって、シールド効果を有する金属製シェル 40が 2対の信号線 45及び 1対の接 地用ドレイン線 43を覆い、これにより接触子群と電線との接続によるインピーダンス 不整合や信号線間のクロストークに起因する信号雑音は軽減される。

[0030] 図 7では、 2本の差動式伝送用ケーブルを使用した場合の配線について説明した。

図 8は、 3本以上の差動式伝送用ケーブルを使用した場合の配線を示しており、両端 のドレイン線はシールド 40に接続され、それ以外の隣接する一対のドレイン線 43は 1 つの接地用電気接触子に接続される。

[0031] この構成によって、従来では最外部に位置したドレイン線に対して接地用電気接触 子を設けて ヽたが、本発明では最外部のドレイン線をシールド 40に直接的に接続す るため、従来では最外部に位置していた 2本の接地用電気接触子を省略することが 可能なり、ケーブルの軸方向と直交する幅方向の長さが縮小される。これにより、コネ クタの寸法を小型化することができる。

[0032] また、ケーブル技術の向上と相俟って、使用するケーブルの性能を慎重に選定し、 本発明のコネクタを採用することにより、小型で、且つ、高性能なコネクタを達成する ことができた。

Claims

請求の範囲

[1] 相手方コネクタに嵌合し、それぞれが一対の信号線と少なくとも 1本のドレイン線と を備えた差動式伝送用ケーブル 2本以上の電気接続を行うためのコネクタであって、 前記コネクタは、上記ケーブルの一対の信号線が接続される一対の隣接した信号 線用接触子と、上記ケーブルの少なくとも 1本のドレイン線が接続される接地線用接 触子と、前記一対の信号線用接触子及び前記接地線用接触子を、同一面上であつ て上記ケーブルの軸方向と直交する幅方向に交互に一列に配列した担体と、前記 信号線用接触子及び前記接地線用接触子並びに前記担体を覆うシェルと、を備え、 前記配列上の少なくとも一方の端に位置するドレイン線は前記シェルと接続される コネクタ。

[2] 前記配列の両端にドレイン線が位置し、双方のドレイン線が前記シェルに接続され た請求項 1に記載のコネクタ。

[3] 前記接地線用接触子は、前記各ケーブルのドレイン線が 1本ずつ接続されて ヽる 請求項 1又は 2に記載のコネクタ。

[4] 前記ケーブルは 2本力 なり、各ケーブルが前記配列面に対して一対の信号線の 両端にドレイン線を有し、前記 2本のケーブルを配列した際に前記両端のドレイン線 の一部は前記シェルに接続され、両側に一対の信号線を有するドレイン線は、 1本の 接地線用接触子に接続される請求項 1ないし 3のいずれかに記載のコネクタ。

[5] 前記請求項 1ないし 4の何れか 1つに記載されたコネクタと、

シェルにより取り囲まれた担体に前記コネクタの各接触子に対応する接触子を備え て、対応するシェル同士の嵌合と共に電気接続を実現可能な相手方コネクタと、 力 構成される一組のコネクタ。