WO2017122236A1 - ケーブル - Google Patents

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功高 吉野
覚 坪井
知倫 村上
誠 牧島
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Definitions

  • the present disclosure relates to a cable that can be applied to a differential serial transmission standard such as USB (Universal Serial Bus).
  • a differential serial transmission standard such as USB (Universal Serial Bus).
  • the cable (USB cable) used for the USB standard has a pair of cables for differential transmission, a power cable, and a ground cable (hereinafter referred to as “GND cable”).
  • GND cable a ground cable
  • measures are taken to suppress noise in the cable for differential transmission.
  • Patent Document 1 proposes that one transmission transformer be arranged near one end of a pair of differential transmission paths in order to suppress radiation noise.
  • the USB cable connects not only data transfer but also a power supply device (for example, a charger, a personal computer (hereinafter referred to as “PC”)) and a device (for example, a smartphone, a tablet, etc.), and the power supply device to the device.
  • a power supply device for example, a charger, a personal computer (hereinafter referred to as “PC”)
  • a device for example, a smartphone, a tablet, etc.
  • An object of the present disclosure is to provide a cable that can suppress noise.
  • the present disclosure includes a cable portion having at least one set of a signal cable for differential transmission, a ground cable, and a power cable, and first and second connectors provided on both sides of the cable portion, respectively. At least one of the second connectors is a cable having a common mode choke coil connected to a ground cable and a power cable.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the cable portion taken along line II-II in FIG. 3A is a cross-sectional view of the USB connector taken along line IIIA-IIIA in FIG. 3B is a cross-sectional view of the USB connector taken along line IIIB-IIIB in FIG. 4A is a cross-sectional view of the USB connector taken along the line IVA-IVA of FIG. 3A. 4B is a cross-sectional view of the connector taken along line IVB-IVB in FIG. 3A.
  • It is a connection diagram of a USB cable according to an embodiment of the present disclosure. It is a graph of the impedance frequency characteristic of the common mode choke coil for signals.
  • a USB cable As shown in FIG. 1, a USB cable according to an embodiment of the present disclosure includes a cable unit 11, a standard USB connector (Type-A) 21 connected to one end of the cable unit 11, and the cable unit 11. And a micro (hereinafter abbreviated as “ ⁇ ”) USB connector (Type-A) 31 connected to the end.
  • a standard USB connector (hereinafter simply referred to as “USB connector”) 21 is connected to the host side (PC, charger (so-called AC adapter), etc.), and ⁇ USB connector 31 is connected to the device side (smartphone, tablet, etc.). .
  • the cable unit 11 includes four cables (electric wires) including a pair of signal cables 12a and 12b, a power cable 13a, and a GND cable 13b for differential transmission (differential mode). have.
  • Each of these cables 12a, 12b, 13a, and 13b is obtained by coating the periphery of a conducting wire 14 as a core wire with an insulating coating 15.
  • the conducting wire 14 copper is used, and any configuration of a single wire composed of a single conducting wire and a stranded wire formed by combining a thin conducting wire into a single conducting wire may be used.
  • a stranded wire in order to ensure the tensile strength and the flexibility of the wire, it is possible to arrange an aramid fiber thread at the center of a plurality of copper wires and to use the copper wire and the thread.
  • An insulating resin film is provided on the copper wire and the thread.
  • This configuration can be any of the signal cables 12a and 12b, the power cable 13a, and the GND cable 13b.
  • the signal cables 12a and 12b may be configured as, for example, a twisted pair.
  • the signal cables 12 a and 12 b are covered with a metal sheet 16.
  • a metal sheet 16 As the metal sheet 16, a configuration in which a copper or aluminum foil is covered, a configuration in which a copper or aluminum ribbon is wound around the signal cables 12a and 12b, and a configuration in which these two methods are used together can be used. Since the metal sheet 16 is not connected to the ground, there is an advantage that the problem of the big tail due to the use of the braided wire does not occur.
  • the signal cables 12a and 12b, the power cable 13a, and the GND cable 13b covered with the metal sheet 16 are covered with the covering material 17.
  • the inside of the covering material 17 is filled with a magnetic powder mixed resin 18.
  • a magnetic powder mixed resin 18 is interposed between the inner peripheral surface of the covering material 17 and the signal cables 12a and 12b, the power cable 13a and the GND cable 13b. Since the signal cables 12 a and 12 b are covered with the metal sheet 16, signals can be transmitted without being affected by the magnetic powder mixed resin 18.
  • insulating coating 15 and the covering material 17 of the conducting wire 14 can be used as the insulating coating 15 and the covering material 17 of the conducting wire 14.
  • materials such as polyethylene, polypropylene, PVC (polyvinyl chloride), and elastomer can be used.
  • Magnetic powder mixed resin 18 is a mixture of magnetic powder and synthetic resin.
  • the synthetic resin is a styrene elastomer. Other synthetic resins such as olefin elastomers and PVC may be used.
  • An example of the magnetic powder is Ni—Zn ferrite. Magnetic powders include Ni-Cu-Zn ferrite, Mn-Zn ferrite, soft magnetic metal, copper, magnesium, lithium, zinc, iron (for example, permalloy), cobalt, etc. It can also be used.
  • the content of ferrite in the magnetic powder mixed resin 18 is preferably 70% by weight or more and 95% by weight or less, for example, 89% by weight.
  • the ferrite content is 70% by weight or more, it is possible to particularly improve the absorbability against high frequency noise.
  • the ferrite content is 95% or less, deterioration of mechanical properties such as moldability, flexibility and tensile strength can be suppressed.
  • the USB connector 21 includes a printed circuit board 22, a plug 23 held on the printed circuit board 22, and a mold unit 24 that covers the printed circuit board 22 that holds the plug 23.
  • the plug 23 protrudes from one end of the mold part 24, and the cable part 11 is led out from the other end of the mold part 24.
  • terminals 25a and 25d On one surface of the printed board 22, terminals 25a and 25d, a common mode choke coil for power supply (sometimes referred to as a common mode filter) 26, and a noise removing capacitor (capacitor) (not shown) are provided. .
  • a power cable 13a and a GND cable 13b are connected to the terminals 25a and 25d, respectively.
  • Terminals 25 b and 25 c and a signal common mode choke coil 27 are provided on the other surface of the printed circuit board 22.
  • Signal cables 12a and 12b are connected to the terminals 25b and 25c, respectively.
  • the printed circuit board 22 is provided with terminals 28a, 28b, 28c, and 28d, and these terminals 28a, 28b, 28b, and 28c extend from almost the center of the printed circuit board to one end.
  • the plug 23 is held on the printed circuit board 22 so as to cover the portion of the printed circuit board 22 where the terminals 28a, 28b, 28b, and 28c are provided.
  • the mold part 24 includes an insulating resin layer 24a as an inner mold that covers the periphery of the printed circuit board 22, and an electromagnetic wave shielding layer 24b as an outer mold that covers the periphery of the insulating resin layer 24a.
  • the insulating resin layer 24a includes an insulating polymer resin such as polypropylene.
  • the electromagnetic wave shielding layer 24b has a shielding effect of absorbing or reflecting electromagnetic waves, and contains carbon or ferrite and a polymer resin.
  • non-covering portion a portion where the signal cables 12 a and 12 b, the power supply cable 13 a and the GND cable 13 b are exposed without being covered with the covering material 17 and the magnetic powder mixed resin 18 (hereinafter referred to as “non-covering portion”).
  • non-covering portion The uncovered portions of these cables 12a, 12b, 13a, 13b are buried in the insulating resin layer 24a.
  • the uncovered portion at one end of the signal cables 12a and 12b is shorter than the uncovered portion at one end of the power cable 13a and the GND cable 13b so as not to contact the electromagnetic wave shielding layer 24b. For this reason, signal attenuation due to contact between the uncovered portions of the signal cables 12a and 12b and the electromagnetic wave shielding layer 24b can be suppressed.
  • the uncovered portions of the signal cables 12a and 12b should extend substantially linearly toward the terminals 25b and 25c, respectively. Is preferred.
  • the uncovered portions of the signal cables 12a and 12b may be covered with an insulating covering material 12c.
  • the insulating covering material 12c is, for example, an insulating tube, an insulating tape, an insulating film, a heat-shrinkable tube, a heat-shrinkable tape, a heat-shrinkable film, or the like.
  • the ⁇ USB connector 31 also has a configuration in which the printed circuit board is covered with a mold portion, similarly to the USB connector 21 described above.
  • the USB connector 21 is connected to the receptacle of the host 20, and the ⁇ USB connector 31 is connected to the receptacle of the mobile terminal 30.
  • the terminals 28a, 28b, 28c, and 28d of the USB connector 21 are a power terminal (pin 1: Vbus terminal), a data terminal (pin 2: D-terminal), a data terminal (pin 3: D + terminal), and a ground terminal (pin). 4: GND terminal).
  • the terminals 36a, 36b, 36c, 36d, and 36e of the ⁇ USB connector 31 are a power terminal (pin 1: Vbus terminal), a data terminal (pin 2: D-terminal), a data terminal (pin 3: D + terminal), and an identification terminal, respectively.
  • the two terminals of the common mode choke coil 27 are connected to the terminals 28b and 28c of the USB connector 21.
  • the other two terminals of the common mode choke coil 27 are connected to one of the two terminals of the common mode choke coil 32 provided in the ⁇ USB connector 31 via the signal cables 12a and 12b.
  • the other two terminals of the common mode choke coil 32 are connected to the terminals 36b and 36c.
  • the two terminals of the common mode choke coil 26 are connected to the terminals 28a and 28d of the USB connector 21.
  • a noise removing capacitor (capacitor) 29 is inserted between the other two terminals of the common mode choke coil 26.
  • the other two terminals of the common mode choke coil 26 are connected to the terminals 36a and 36e of the ⁇ USB connector 31 via the power cable 13a and the GND cable 13b.
  • the ⁇ USB connector 31 has ferrite beads 33 and 34, and the ferrite beads 33 and 34 are provided on the power cable 13a and the GND cable 13b in the ⁇ USB connector 31, respectively.
  • An identification resistor 35 is connected between the terminals 36d and 36e.
  • a common mode choke coil connected to the power cable 13a and the GND cable 13b may be provided.
  • power can be supplied to both the host and device sides.
  • the common mode choke coil connected to the power cable 13a and the GND cable 13b is connected to both connectors. It is preferable to provide it.
  • the common mode choke coils 26, 27, and 32 are obtained by winding two coils in opposite directions with respect to a common core.
  • the common mode choke coils 27 and 32 are inserted into the signal cables 12a and 12b as two data lines, respectively.
  • coils are respectively inserted into the power cable 13a and the GND cable 13b as two power lines.
  • the common mode choke coils 26, 27, and 32 can pass the differential mode signal current and remove the common mode noise current. That is, in the differential mode, the currents flowing through the two coils are in opposite directions and do not function as inductors. In the common mode, the currents flowing through the two coils are in the same direction and function as inductors. Since the noise is common mode, it can be removed. Actually, a part of the magnetic flux generated in each coil becomes a leakage magnetic flux, so that the inductance component does not become zero. Therefore, in the region where the signal frequency is very high, this inductance component may not be ignored. Further, noise can be removed by the noise removing capacitor 29. High frequency noise can be removed by the ferrite beads 33 and 34.
  • FIG. 6 shows the impedance frequency characteristics of the signal common mode choke coil 27 (32).
  • the characteristic indicated by the solid line 41 is the impedance frequency characteristic for the common mode
  • the broken line 42 is the impedance frequency characteristic for the differential mode. For example, in the vicinity of 100 MHz, the impedance to the differential mode is low, and the influence on signal transmission is small.
  • FIG. 7 shows the impedance frequency characteristics of the common mode choke coil 26 for power supply.
  • the characteristic indicated by the solid line 43 is the impedance frequency characteristic for the common mode
  • the broken line 44 is the impedance frequency characteristic for the differential mode.
  • the impedance with respect to both the common mode and the differential mode becomes relatively high, and high frequency components (that is, noise) in any mode can be suppressed.
  • Fig. 8 shows the insertion loss frequency characteristics of the capacitor 29 for noise removal.
  • the value of the capacitor 29 is 1.5 ⁇ F. Noise can be suppressed by the capacitor 29.
  • FIG. 9 shows the frequency characteristics of the loss factor ⁇ ′′ of the electromagnetic wave shielding layer 24b containing ferrite and polymer resin. Note that polypropylene was used as the polymer resin, and the ferrite content in the electromagnetic wave shielding layer 24b was 80% by weight. As can be seen from FIG. 9, the loss factor ⁇ ′′ can be about 4 at a low frequency.
  • USB cable manufacturing method Next, a method for manufacturing a USB cable having the above-described configuration will be described.
  • the USB connector 21 is manufactured as follows. First, common mode choke coils 26 and 27 as chip parts (noise filter) for noise suppression are mounted on the printed circuit board 22. Next, the power cable 13a and the GND cable 13b are connected to the terminals 25a and 25d of the printed circuit board 22 by soldering, and the signal cables 12a and 12b are connected to the terminals 25b and 25c of the printed circuit board 22 by soldering. Next, an insulating resin layer 24a as an inner mold is formed so as to cover the periphery of the printed circuit board 22 by molding. Next, an electromagnetic wave shielding layer 24b as an outer mold is formed so as to cover the periphery of the insulating resin layer 24a by molding. Thus, the USB connector 21 is obtained.
  • the ⁇ USB connector 31 is manufactured by molding in the same manner as the USB connector 21 described above.
  • the USB connector 21 is manufactured by covering the periphery of the printed circuit board 22 with only resin by molding, so that the USB cable manufacturing time can be shortened. Moreover, since the periphery of the printed circuit board 22 is covered with a resin without a gap, the shielding performance can be improved.
  • the present disclosure can also be applied to a USB Type-C standard cable or connector.
  • the present invention can be applied not only to a USB cable but also to an HDMI (registered trademark) cable, an IEEE (Institute of Electrical and Electronics Electronics) 1394 cable, or the like.
  • a general USB cable part can be used as the cable part.
  • the mold part 24 may further include an insulating resin layer 24c covering the periphery of the electromagnetic wave shielding layer 24b.
  • the insulating resin layer 24c includes an insulating polymer resin such as polypropylene.
  • the mold part 24 further includes the insulating resin layer 24c, whereby higher shielding performance can be realized.
  • the mold part may be provided with only an insulating resin layer.
  • the insulating resin layer may have a configuration that fills the periphery of the printed circuit board, or the insulating resin layer may have a structure that has a cavity around the printed circuit board.
  • this indication can also take the following structures.
  • the connector according to (1) or (2), wherein the connector having the common mode choke coil further includes a noise removing capacitor provided between the ground cable and the power cable.
  • the connector having the common mode choke coil further includes a substrate on which the common mode choke coil is mounted and an insulating resin layer covering the substrate.
  • the connector according to (4), wherein the connector having the common mode choke coil further includes an electromagnetic wave shielding layer covering the insulating resin layer.
  • One of the first and second connectors has a common mode choke coil connected to the ground cable and the power cable, and the other has a ferrite bead provided on the ground cable and the power cable.

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Abstract

ケーブルは、差動伝送用の少なくとも1組の信号ケーブル、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルを有するケーブル部と、ケーブル部の両側にそれぞれ設けられた第1および第2のコネクタとを備える。第1および第2のコネクタのうち少なくとも一方は、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルを有している。

Description

ケーブル
 本開示は、例えばUSB(Universal Serial Bus)等の差動シリアル伝送規格に適用できるケーブルに関する。
 USB規格に使用されるケーブル(USBケーブル)は、差動伝送用の1組のケーブルと電源ケーブルとグラウンドケーブル(以下「GNDケーブル」と称する)とを有している。USBケーブルでは、差動伝送用のケーブルのノイズを抑制するため対策がとられている。例えば特許文献1では、放射ノイズを抑制するために、1組の差動伝送路の一方の端部付近に1つの伝送トランスを配置することが提案されている。
特許第3306044号公報
 USBケーブルは、データ転送のみならず、電力供給機器(例えば充電器、パーソナルコンピュータ(以下「PC」と称する)等)とデバイス(例えばスマートフォン、タブレット等)とを接続し、電力供給機器からデバイスに電力を供給するために使用されることもある。この場合、電力供給機器側にて十分なノイズ対策が施されていないと、電力供給機器からのノイズで、電力供給を受けるデバイスが影響を受けることがある。
 本開示の目的は、ノイズを抑制できるケーブルを提供することにある。
 本開示は、差動伝送用の少なくとも1組の信号ケーブル、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルを有するケーブル部と、ケーブル部の両側にそれぞれ設けられた第1および第2のコネクタとを備え、第1および第2のコネクタのうち少なくとも一方は、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルを有しているケーブルである。
 以上説明したように、本開示によれば、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルが設けられているので、ノイズを抑制できる。
本開示の一実施の形態に係るUSBケーブルの略線図である。 図2は、図1のII-II線に沿ったケーブル部の断面図である。 図3Aは、図1のIIIA-IIIA線に沿ったUSBコネクタの断面図である。図3Bは、図1のIIIB-IIIB線に沿ったUSBコネクタの断面図である。 図4Aは、図3AのIVA-IVA線に沿ったUSBコネクタの断面図である。図4Bは、図3AのIVB-IVB線に沿ったコネクタの断面図である。 本開示の一実施の形態に係るUSBケーブルの接続図である。 信号用コモンモードチョークコイルのインピーダンス周波数特性のグラフである。 電源用コモンモードチョークコイルのインピーダンス周波数特性のグラフである。 ノイズ除去用キャパシタの挿入損失の周波数特性のグラフである。 モールド部のロスファクタの周波数特性のグラフである。 本開示の一実施の形態の変形例に係るUSBコネクタの断面図である。
 以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
1.USBケーブルの構成
2.USBケーブルの製造方法
3.変形例
[1.USBケーブルの構成]
 図1に示すように、本開示の一実施の形態に係るUSBケーブルは、ケーブル部11と、ケーブル部11の一端に接続された標準USBコネクタ(Type-A)21と、ケーブル部11の他端に接続されたマイクロ(以下「μ」と略す)USBコネクタ(Type-A)31とを備える。標準USBコネクタ(以下、単に「USBコネクタ」と称する)21がホスト側(PC、充電器(所謂ACアダプタ)等)と接続され、μUSBコネクタ31がデバイス側(スマートフォン、タブレット等)と接続される。
(ケーブル部)
 図2に示すように、ケーブル部11は、差動型伝送(ディファレンシャルモード)のための1組の信号ケーブル12a、12bと、電源ケーブル13aと、GNDケーブル13bとの4本のケーブル(電線)を有している。これらのケーブル12a、12b、13aおよび13bは、それぞれ芯線としての導線14の周囲を絶縁被膜15で被覆したものである。
 導線14としては、銅が使用され、1本の導線からなる単線と、細い導線をより合わせて1本の導線としたより線の何れの構成を使用してもよい。より線を使用する場合、引っ張り強度および線材の柔軟性を確保するために、複数本の銅線の中心部にアラミド繊維の糸を配置し、銅線と糸とをよった構成としてもよい。銅線と糸とをよったものに対して、絶縁樹脂の被膜が設けられる。この構成は、信号ケーブル12a、12b、電源ケーブル13aと、GNDケーブル13bの何れもがとりうるものである。信号ケーブル12a、12bは、例えばより対線として構成してもよい。
 信号ケーブル12a、12bは、金属シート16によって覆われている。金属シート16としては、銅またはアルミニウムの箔で覆う構成、銅またはアルミニウムのリボンを信号ケーブル12a、12bに対して巻き付ける構成、これらの二つの方法を併用する構成を使用することができる。金属シート16は、接地に対して接続されていないので、網組線を使用することによるビッグテールの問題を生じない利点がある。
 金属シート16によって覆われた信号ケーブル12a、12b、電源ケーブル13aおよびGNDケーブル13bが被覆材17によって覆われる。被覆材17の内部に、磁性粉混合樹脂18が充填される。被覆材17の内周面と信号ケーブル12a、12b、電源ケーブル13aおよびGNDケーブル13bとの間には、磁性粉混合樹脂18が介在するようになされる。金属シート16によって信号ケーブル12a、12bを覆っているので、磁性粉混合樹脂18の影響を受けずに信号を伝送することができる。
 導線14の絶縁被膜15および被覆材17としては、種々の材料を使用することができる。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、PVC(ポリ塩化ビニル)、エラストマー等の材料を使用することができる。
 磁性粉混合樹脂18は、磁性粉を合成樹脂に混合させたものである。合成樹脂の一例は、スチレン系エラストマーである。これ以外のオレフィン系エラストマー、PVC等の合成樹脂を使用するようにしてもよい。磁性粉の一例は、Ni-Zn系フェライトである。磁性粉としては、Ni-Cu-Zn系フェライト、Mn-Zn系フェライト、軟磁性金属系、銅系、マグネシウム系、リチウム系、亜鉛系、鉄系(例えばパーマロイ)、コバルト系等の磁性粉を使用することもできる。
 磁性粉混合樹脂18中におけるフェライトの含有量は、好ましくは70重量%以上95重量%以下、例えば89重量%である。フェライトの含有量が70重量%以上であると、高周波ノイズに対する吸収性を特に向上できる。一方、フェライトの含有量が95%以下であると、成型性、柔軟性および引っ張り強度等の機械的特性の劣化を抑制できる。
(コネクタ)
 以下、図3A、図3B、図4A、図4Bを参照して、USBコネクタ21の構成の一例について説明する。USBコネクタ21は、プリント基板22と、プリント基板22に保持されたプラグ23と、プラグ23を保持するプリント基板22を覆うモールド部24とを備える。モールド部24の一端からプラグ23が突出され、モールド部24の他端からケーブル部11が導出されている。
 プリント基板22の一方の面には端子25a、25d、電源用のコモンモードチョークコイル(コモンモードフィルタと称される場合もある)26および図示しないノイズ除去用のキャパシタ(コンデンサ)が設けられている。端子25a、25dにはそれぞれ、電源ケーブル13a、GNDケーブル13bが接続されている。プリント基板22の他方の面には端子25b、25cおよび信号用のコモンモードチョークコイル27が設けられている。端子25b、25cにはそれぞれ、信号ケーブル12a、12bが接続されている。
 プリント基板22には、端子28a、28b、28c、28dが設けられ、これらの端子28a、28b、28b、28cは、プリント基板のほぼ中央から一端まで延設されている。プラグ23はプリント基板22の端子28a、28b、28b、28cが設けられた部分を覆うようにしてプリント基板22に保持されている。
 モールド部24は、プリント基板22の周囲を覆う内側モールドとしての絶縁性樹脂層24aと、絶縁性樹脂層24aの周囲を覆う外側モールドとして電磁波シールド層24bとを備えている。絶縁性樹脂層24aは、ポリプロピレン等の絶縁性の高分子樹脂を含んでいる。電磁波シールド層24bは、電磁波を吸収または反射等するシールド効果を有し、カーボンまたはフェライトと、高分子樹脂とを含んでいる。
 ケーブル部11の一端には、信号ケーブル12a、12b、電源ケーブル13aおよびGNDケーブル13bが被覆材17および磁性粉混合樹脂18により被覆されず露出している部分(以下「非被覆部」と称する)が設けられ、これらのケーブル12a、12b、13a、13bの非被覆部は絶縁性樹脂層24a内に埋められている。
 信号ケーブル12a、12bの一端の非被覆部は、電磁波シールド層24bに接触しないように、電源ケーブル13aおよびGNDケーブル13bの一端の非被覆部よりも短くなっている。このため、信号ケーブル12a、12bの非被覆部と電磁波シールド層24bとの接触による信号の減衰を抑制することができる。信号ケーブル12a、12bの非被覆部と電磁波シールド層24bとの接触を抑制するためには、信号ケーブル12a、12bの非被覆部がそれぞれ端子25b、25cに向けてほぼ直線状に伸びていることが好ましい。
 信号ケーブル12a、12bの非被覆部が、絶縁性被覆材12cにより覆われていてもよい。これにより、信号ケーブル12a、12bの非被覆部と電磁波シールド層24bとの接触をより抑制することができる。絶縁性被覆材12cは、例えば絶縁チューブ、絶縁テープ、絶縁フィルム、熱収縮性チューブ、熱収縮性テープまたは熱収縮性フィルムなどである。
 μUSBコネクタ31も、上述のUSBコネクタ21と同様にプリント基板をモールド部で覆った構成を有している。
 図5に示すように、例えばホスト20のレセプタクルにUSBコネクタ21が接続され、携帯端末30のレセプタクルにμUSBコネクタ31が接続される。USBコネクタ21の端子28a、28b、28c、28dはそれぞれ、電源端子(ピン1:Vbus端子)、データ端子(ピン2:D-端子)、データ端子(ピン3:D+端子)、グラウンド端子(ピン4:GND端子)である。μUSBコネクタ31の端子36a、36b、36c、36d、36eはそれぞれ、電源端子(ピン1:Vbus端子)、データ端子(ピン2:D-端子)、データ端子(ピン3:D+端子)、識別用端子(ピン4:ID端子)、グラウンド端子(ピン5:GND端子)である。
 USBコネクタ21の端子28b、28cに、コモンモードチョークコイル27の一方の2個の端子が接続される。コモンモードチョークコイル27の他方の2個の端子が信号ケーブル12a、12bを介して、μUSBコネクタ31に設けられているコモンモードチョークコイル32の一方の2個の端子に接続される。コモンモードチョークコイル32の他方の2個の端子が端子36b、36cに接続される。
 USBコネクタ21の端子28a、28dにコモンモードチョークコイル26の一方の2個の端子が接続される。コモンモードチョークコイル26の他方の2個の端子の間にノイズ除去用のキャパシタ(コンデンサ)29が挿入されている。コモンモードチョークコイル26の他方の2個の端子が、電源ケーブル13aおよびGNDケーブル13bを介してμUSBコネクタ31の端子36a、36eに接続される。μUSBコネクタ31はフェライトビーズ33、34を有し、フェライトビーズ33、34がそれぞれμUSBコネクタ31内の電源ケーブル13a、GNDケーブル13bに設けられている。端子36d、36e間に識別用抵抗35が接続されている。
 信号ケーブル12a、12bに対して2個のコモンモードチョークコイル27、32が挿入されているが、一方のコモンモードチョークコイルを省略してもよい。μUSBコネクタ31において、電源ケーブル13a、GNDケーブル13bにフェライトビーズ33、34を設ける代わりに、電源ケーブル13a、GNDケーブル13bに接続されたコモンモードチョークコイルを設けるようにしてもよい。なお、USB Type-Cのコネクタ規格ではホスト側もデバイス側も電源供給可能であるので、この場合には、両方のコネクタ側において、電源ケーブル13a、GNDケーブル13bに接続されたコモンモードチョークコイルを設けることが好ましい。
 コモンモードチョークコイル26、27、32は、共通のコアに対して2つのコイルが逆向きに卷かれたものである。コモンモードチョークコイル27、32は、2本のデータ線としての信号ケーブル12a、12bに対してそれぞれコイルが挿入されている。コモンモードチョークコイル26は、2本の電源ラインとしての電源ケーブル13aおよびGNDケーブル13bに対してそれぞれコイルが挿入されている。
 コモンモードチョークコイル26、27、32は、ディファレンシャルモードの信号電流を通過させ、コモンモードのノイズ電流を除去することができる。すなわち、ディファレンシャルモードの場合には、二つのコイルを流れる電流が逆方向となり、インダクタとして働かなくなり、コモンモードの場合には、二つのコイルを流れる電流が同一方向となり、インダクタとして働くことになる。ノイズは、コモンモードであるので、除去することができる。実際は、各コイルで発生した磁束の一部が洩れ磁束となるので、インダクタンス成分が0とはならない。したがって、信号周波数が非常に高い領域では、このインダクタンス成分が無視できない場合がある。さらに、ノイズ除去用のキャパシタ29によってノイズを除去することができる。フェライトビーズ33、34によって高い周波数のノイズを除去することができる。
 このように、電源伝送に対してノイズ除去の性能を高めることによって、USBコネクタ21が接続される充電器や、PCにおいて発生したノイズによって、携帯端末30の受信レベルが低下することを防止することができる。
 図6に、信号用のコモンモードチョークコイル27(32)のインピーダンス周波数特性を示す。実線41で示す特性がコモンモードに対するインピーダンス周波数特性であり、破線42がディファレンシャルモードに対するインピーダンス周波数特性である。例えば100MHz付近において、ディファレンシャルモードに対するインピーダンスが低いものとなり、信号伝送に対する影響が小さいものとされている。
 図7に、電源用のコモンモードチョークコイル26のインピーダンス周波数特性を示す。実線43で示す特性がコモンモードに対するインピーダンス周波数特性であり、破線44がディファレンシャルモードに対するインピーダンス周波数特性である。例えば100MHz付近において、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両方に対するインピーダンスが比較的高いものとなり、何れのモードの高周波成分(すなわち、ノイズ)を抑えることができる。
 図8にノイズ除去用のキャパシタ29の挿入損失周波数特性を示す。例えばキャパシタ29の値が1.5μFとされている。キャパシタ29によってノイズを抑えることができる。
 図9は、フェライトと高分子樹脂を含む電磁波シールド層24bのロスファクタμ’’の周波数特性を示す。なお、高分子樹脂としてはポリプロピレンを用い、電磁波シールド層24b中におけるフェライトの含有率を80重量%とした。図9から分かるように、低い周波数で、ロスファクタμ’’を約4とすることができる。
[2.USBケーブルの製造方法]
 次に、上述の構成を有するUSBケーブルの製造方法について説明する。
 USBコネクタ21は、以下のようにして作製される。まず、プリント基板22上にノイズ対策のチップ部品(ノイズフィルタ)としてのコモンモードチョークコイル26、27等をマウントする。次に、電源ケーブル13a、GNDケーブル13bをそれぞれプリント基板22の端子25a、25dに半田により接続するとともに、信号ケーブル12a、12bをそれぞれプリント基板22の端子25b、25cに半田により接続する。次に、モールド成形により、プリント基板22の周囲を覆うように内側モールドとしての絶縁性樹脂層24aを形成する。次に、同様にモールド成形により、絶縁性樹脂層24aの周囲を覆うように外側モールドとしての電磁波シールド層24bを形成する。以上により、USBコネクタ21が得られる。
 μUSBコネクタ31は、上述のUSBコネクタ21と同様にしてモールド成形により作製される。
 上述のUSBケーブルの製造方法では、プリント基板22の周囲をモールド成形により樹脂のみで覆ってUSBコネクタ21を作製するので、USBケーブルの製造時間を短縮することができる。また、プリント基板22の周囲を隙間なく樹脂で覆うので、シールド性能を向上することもできる。
[3.変形例]
 以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
 例えば本開示は、USB Type-Cの規格のケーブルまたはコネクタに対しても適用できる。さらに、USBケーブルに限らず、HDMI(登録商標)ケーブル、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)1394のケーブル等に対しても適用できる。また、ケーブル部としては一般的なUSB用のケーブル部を使用することもできる。
 また、図10に示すように、モールド部24が、電磁波シールド層24bの周囲を覆う絶縁性樹脂層24cをさらに備えるようにしてもよい。絶縁性樹脂層24cは、ポリプロピレン等の絶縁性の高分子樹脂を含んでいる。このようにモールド部24がさらに絶縁性樹脂層24cをさらに備えることで、より高いシールド性能を実現することができる。
 また、モールド部が、絶縁性樹脂層のみを備えるようにしてもよい。この場合、絶縁性樹脂層がプリント基板の周囲を埋めるような構成を有していてもよいし、絶縁性樹脂層がプリント基板の周囲に空洞を有するような構成であってもよい。
 また、電源用のコモンモードチョークコイルと信号用のコモンモードチョークコイルとがプリント基板の同一の面に実装された構成を採用してもよい。
 なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
(1)
 差動伝送用の少なくとも1組の信号ケーブル、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルを有するケーブル部と、
 前記ケーブル部の両側にそれぞれ設けられた第1および第2のコネクタと
 を備え、
 前記第1および前記第2のコネクタのうち少なくとも一方は、前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルを有しているケーブル。
(2)
 前記コモンモードチョークコイルは、ノイズに対して、コモンモードだけでなく、ディファレンシャルモードも除去できるものである(1)に記載のケーブル。
(3)
 前記コモンモードチョークコイルを有するコネクタは、前記グラウンドケーブルと前記電源ケーブルとの間に設けられたノイズ除去用のコンデンサをさらに有する(1)または(2)に記載のケーブル。
(4)
 前記コモンモードチョークコイルを有するコネクタは、前記コモンモードチョークコイルが実装された基板と、前記基板を覆う絶縁性樹脂層とをさらに有する(1)から(3)のいずれかに記載のケーブル。
(5)
 前記コモンモードチョークコイルを有するコネクタは、前記絶縁性樹脂層を覆う電磁波シールド層をさらに有する(4)に記載のケーブル。
(6)
 前記電磁波シールド層は、カーボンまたはフェライトを含む(5)に記載のケーブル。
(7)
 前記1組の信号ケーブルは、前記電磁波シールド層と接触しないように設けられている(5)または(6)に記載のケーブル。
(8)
 前記電磁波シールド層を有するコネクタ側において、前記1組の信号ケーブルの一端は、前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルの一端よりも短くなっている(5)から(7)のいずれかに記載のケーブル。
(9)
 前記電磁波シールド層を有するコネクタ側において、前記1組の信号ケーブルの一端は、絶縁性被覆材により覆われている(5)から(8)のいずれかに記載のケーブル。
(10)
 前記第1および前記第2のコネクタのうちの一方は、前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルを有し、他方は前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルに設けられたフェライトビーズを有している(1)から(9)のいずれかに記載のケーブル。
(11)
 前記第1および前記第2のコネクタのうち少なくとも一方は、前記1組の信号ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルをさらに有している(1)から(10)のいずれかに記載のケーブル。
 11       ケーブル部
 12a、12b  信号ケーブル
 13a      電源ケーブル
 13b      GNDケーブル
 21       USBコネクタ(第1のコネクタ)
 31       μUSBコネクタ(第2のコネクタ)
 22       プリント基板
 23       プラグ
 24       モールド部
 24a      絶縁性樹脂層
 24b      電磁波シールド層
 26、27    コモンモードチョークコイル
 29       キャパシタ

Claims (11)

  1.  差動伝送用の少なくとも1組の信号ケーブル、グラウンドケーブルおよび電源ケーブルを有するケーブル部と、
     前記ケーブル部の両側にそれぞれ設けられた第1および第2のコネクタと
     を備え、
     前記第1および前記第2のコネクタのうち少なくとも一方は、前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルを有しているケーブル。
  2.  前記コモンモードチョークコイルは、ノイズに対して、コモンモードだけでなく、ディファレンシャルモードも除去できるものである請求項1に記載のケーブル。
  3.  前記コモンモードチョークコイルを有するコネクタは、前記グラウンドケーブルと前記電源ケーブルとの間に設けられたノイズ除去用のコンデンサをさらに有する請求項1に記載のケーブル。
  4.  前記コモンモードチョークコイルを有するコネクタは、前記コモンモードチョークコイルが実装された基板と、前記基板を覆う絶縁性樹脂層とをさらに有する請求項1に記載のケーブル。
  5.  前記コモンモードチョークコイルを有するコネクタは、前記絶縁性樹脂層を覆う電磁波シールド層をさらに有する請求項4に記載のケーブル。
  6.  前記電磁波シールド層は、カーボンまたはフェライトを含む請求項5に記載のケーブル。
  7.  前記1組の信号ケーブルは、前記電磁波シールド層と接触しないように設けられている請求項5に記載のケーブル。
  8.  前記電磁波シールド層を有するコネクタ側において、前記1組の信号ケーブルの一端は、前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルの一端よりも短くなっている請求項7に記載のケーブル。
  9.  前記電磁波シールド層を有するコネクタ側において、前記1組の信号ケーブルの一端は、絶縁性被覆材により覆われている請求項5に記載のケーブル。
  10.  前記第1および前記第2のコネクタのうちの一方は、前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルを有し、他方は前記グラウンドケーブルおよび前記電源ケーブルに設けられたフェライトビーズを有している請求項1に記載のケーブル。
  11.  前記第1および前記第2のコネクタのうち少なくとも一方は、前記1組の信号ケーブルに接続されたコモンモードチョークコイルをさらに有している請求項1に記載のケーブル。
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