WO2022224323A1 - 高周波信号伝送装置、及び高周波信号伝送ケーブル - Google Patents

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WO2022224323A1
WO2022224323A1 PCT/JP2021/015932 JP2021015932W WO2022224323A1 WO 2022224323 A1 WO2022224323 A1 WO 2022224323A1 JP 2021015932 W JP2021015932 W JP 2021015932W WO 2022224323 A1 WO2022224323 A1 WO 2022224323A1
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ground
frequency signal
line
signal transmission
contact
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浩司 高平
章 米沢
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山一電機株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to high frequency signal transmission devices and high frequency signal transmission cables.
  • Patent Document 1 relates to a flexible wiring cable, in which a first ground pattern is arranged on the same plane with a high-speed transmission line interposed therebetween, and this first ground pattern is arranged in upper and lower first and second ground layers via through wiring. Connected. As a result, crosstalk and electromagnetic wave noise are reduced, and impedance matching is facilitated by stabilizing the ground potential (paragraph 0044 of the same document).
  • a differential transmission line is provided on the upper surface of a dielectric substrate, a coplanar conductor layer is provided so as to sandwich it, a lower conductor layer is provided on substantially the entire lower surface of the dielectric substrate, and a coplanar conductor layer is provided. and the lower conductor layer are electrically connected by through conductors, and furthermore, the distance between the through conductors and the thickness of the dielectric substrate are set to 1/4 or less of the wavelength of the high-frequency signal transmitted through the differential transmission line. is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses that a signal conductor pattern is provided between an upper ground conductor pattern and a lower ground conductor pattern, and holes are provided between the signal conductor patterns running parallel to each other.
  • a ground line is provided between differential transmission lines on the same plane, and a ground layer (so-called GND plane) is provided facing the differential transmission lines with a dielectric layer interposed therebetween.
  • GND plane ground layer
  • ground lines are shared between adjacent differential transmission lines, and GND planes are shared between all differential transmission lines.
  • the inventors of the present application have reviewed such a customary structure and found the significance of providing a technology that can adapt to the further development of higher frequency transmission signals.
  • a high-frequency signal transmission cable includes a dielectric layer and first and second wiring layers provided to sandwich the dielectric layer, and the first wiring layer has at least M (M is , a natural number of 2 or more) differential transmission lines are provided.
  • M is , a natural number of 2 or more
  • a first ground line group consisting of at least 2 ⁇ M first ground lines is further provided on the first wiring layer
  • a second ground line group consisting of at least M second ground lines is further provided on the second wiring layer. be provided.
  • At least two first ground lines included in the first ground line group are assigned to each differential transmission line of the M differential transmission lines without overlapping, and each difference of the M differential transmission lines
  • At least one second ground line included in the second ground line group is assigned to the dynamic transmission line without duplication.
  • Each differential transmission line is sandwiched between at least two first ground lines and provided to face at least one second ground line.
  • At least two first ground lines provided so as to sandwich a certain differential transmission line can be electrically connected to a second ground line provided facing the differential transmission line via through wiring.
  • a high-frequency signal transmission device includes any one of the above-described high-frequency signal transmission cables, a connector to which the high-frequency signal transmission cable is electrically connected at one end thereof, an insulator, and the insulator a connector provided with a plurality of contact terminals arranged along the width direction of and supported by the insulator.
  • the plurality of contact terminals includes at least M pairs of signal contact terminals and at least 2 ⁇ M ground contact terminals, and is included in the at least M pairs of signal contact terminals. At least two ground contact terminals included in at least 2 ⁇ M ground contact terminals are assigned to each pair of signal contact terminals without duplication, and each pair of signal contact terminals is assigned to at least two grounds. It is sandwiched between the contact terminals for
  • the high-frequency signal transmission device can have a first connector electrically connected to the high-frequency signal transmission cable at its first end and a second connector electrically connected at its second end.
  • Each connector can be identical.
  • a plug member may be attached to one end of the high frequency signal transmission cable to assist in connecting the high frequency signal transmission cable and the connector.
  • a contact pad of the signal line of the differential transmission line and a contact pad of the first ground line may be arranged between the plug protrusions of the plug member.
  • An insulator of the connector may have a hole into which the plug projection of the plug member is inserted.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a high frequency signal transmission device according to one aspect of the present disclosure
  • FIG. Fig. 3 is a schematic bottom view of the cable device
  • It is a schematic diagram which shows the schematic and partial cross-sectional structure of FPC.
  • It is a schematic partial bottom view showing one end of the FPC.
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the connector, showing its front side
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of the connector, showing the rear side
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of the connector, mainly showing a state in which eight mounting members and nine fixing metal fittings are separated rearward from the insulator main body;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which four contact terminals in a GSSG arrangement are individually received in four receiving grooves provided in the lower plate of the insulator body;
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic cross section along the dashed-dotted line X9-X9 in FIG. 8;
  • Fig. 2 is a schematic exploded perspective view of the mounting member, showing a state in which the conductive member is removed from the mounting member;
  • FIG. 4 is a schematic top view of the mounting member;
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view along the dashed-dotted line X12-X12 in FIG. 11;
  • Fig. 3 is a schematic partial rear view of the connector;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which an FPC is inserted into a connector and both are electrically connected;
  • FIG. 11 is a schematic partial top view of an FPC according to another aspect;
  • 16 is a schematic diagram showing a schematic cross section along the dashed-dotted line X16-X16 in FIG. 15;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a connection state between contact terminals of a connector and contact pads of signal lines; It is a figure which shows a simulation result. It is a figure which shows a simulation result. It is a figure which shows a simulation result. It is a figure which shows a simulation result. It is a figure which shows a simulation result.
  • FIGS. 1-10 Various embodiments and features are described below with reference to FIGS. A person skilled in the art can combine each embodiment and/or each feature without undue explanation, and can also understand the synergistic effect of this combination. Redundant explanations among the embodiments will be omitted in principle.
  • the referenced drawings are primarily for the purpose of describing the invention and are simplified for drawing convenience. Each feature is not only effective for the high-frequency signal transmission cable disclosed in this application, but is understood as a universal feature that is applicable to various other high-frequency signal transmission cables not disclosed in this specification. .
  • first and second are used to distinguish like parts such as connectors from each other, but alternatively or additionally, terms indicating relative positional relationship and orientation ( Front, back, left, right, top, bottom) can also be used to distinguish between like parts.
  • the high-frequency signal transmission device 9 has a (first) connector 1, a (second) connector 2, and a cable device 3.
  • Connectors 1 and 2 have the same structure, and therefore will be described without distinguishing between them. In other words, a description of one connector is equally applicable to the other connector, and vice versa. Details of the configuration of the connectors 1 and 2 will be described later.
  • the cable device 3 includes an FPC (Flexible Printed Circuits) 4, a (first) plug member 5 attached to an end portion 41 of the FPC 4 to assist connection between the FPC 4 and the connector 1, and an assistance connection between the FPC 4 and the connector 2. It has a (second) plug member 6 attached to the end 42 of the FPC 4 to do so.
  • FPC4 is a non-limiting example of a high frequency signal transmission cable. FPC can alternatively be called flat cable.
  • the connectors 1 and 2 are mechanically coupled with plug members 5 and 6, respectively, and electrically connected to the FPC 4 (specifically, the contact pads arranged at the ends of the FPC 4).
  • the plug members 5 and 6 are plug members of the same structure and therefore will be described without distinguishing between them.
  • the connectors 1 and 2 can be called receptacle connects from their relationship with the FPC 4 and/or the plug members 5 and 6.
  • FIG. The plug members 5 and 6 are optional parts and can be omitted.
  • the FPC 4 is a laminate of a dielectric layer 70, a (first) wiring layer 71, a (second) wiring layer 72, a covering layer 73 covering the wiring layer 71, and a covering layer 74 covering the wiring layer 72. (See Figure 3).
  • the FPC 4 is a cable that is flexible enough to be bent in a U-shape, but a non-flexible cable can also be used.
  • the dielectric layer 70 may be a resin sheet having a predetermined dielectric constant such as LCP (liquid crystal polymer) or polyimide.
  • the coating layers 73 and 74 may be resin films such as LCP (liquid crystal polymer) or polyimide.
  • the covering layer is removed from the ends 41 and 42 of the FPC 4, and as a result, the stray capacitance between the signal line 85 and the first ground line 81, which will be described later, changes compared to the portion covered with the covering layer.
  • the wiring included in the wiring layers 71 and 72 may be metal foil such as copper foil.
  • the wiring layer 71 is provided with at least M (M is a natural number of 2 or more) differential transmission lines 8 and at least 2 ⁇ M first ground lines 81 (referred to as a first ground line group). be done.
  • the signal line 85 of the differential transmission line 8 and the first ground line 81 are arranged on the same plane.
  • At least M second ground lines 82 (referred to as a second ground line group) are arranged in the wiring layer 72 .
  • each differential transmission line 8 of the M differential transmission lines 8 is assigned to each differential transmission line 8 of the M differential transmission lines 8 without overlapping
  • At least one second ground line included in the second ground line group is assigned to each differential transmission line 8 of the M differential transmission lines 8 without duplication.
  • each differential transmission line 8 is sandwiched (in detail, in the same plane) by at least two (assigned) first ground lines 81, and is sandwiched (in detail, in the same plane) by (assigned) at least one second ground line 81. 82 (more specifically, with the dielectric layer 70 interposed therebetween) (see FIG. 3).
  • the first plane there are four wires in the first plane (i.e. two signal wires 85 and two first ground wires 81 of the differential transmission line 8) and one wire in the second plane (i.e. one second ground wire 81). (At least) a total of five wirings of the two ground lines 82) constitute one channel of signal transmission path.
  • the number of channels of the signal transmission path is also represented by M.
  • no ground lines are shared on the FPC 4 (eg, along the entire length of the FPC 4) between adjacent signal transmission lines.
  • each first ground line 81 is electrically connected to a common second ground line 82 via a plurality of through-wirings 86, and the potentials of the first ground line 81 and the second ground line 82 are changed. Stabilization is preferred (see Figure 4). Note that the first ground line 81 is narrower than the second ground line 82 . Furthermore, in one signal transmission path, a through wiring 86 provided for connecting a certain first ground line 81 and a second ground line 82 and a connection between another first ground line 81 and a second ground line 82 The through-wirings 86 provided for this purpose are preferably the same in number and provided at the same pitch, but this is not necessarily the case. A plurality of separate third ground lines (not shown) can also be formed on the covering layer 73 in a manner similar to the second ground line 82 .
  • the signal line 85 can be shaped so that the exposed portion not covered with the covering layer 73 is narrower than the portion covered with the covering layer 73 (see width W1 and width W2 in FIG. 4).
  • the contact pads 85a at both ends of the signal line 85 are shaped to be narrower than the intermediate wiring portion 85b extending between these contact pads 85a.
  • a uniform signal transmission characteristic can be maintained by absorbing the difference in dielectric constant between the coating layer 73 and the air.
  • narrowing the width of the contact pad 85a higher alignment accuracy is required for electrical connection between the FPC 4 and the connectors 1 and 2, but this can be avoided by adopting the plug member.
  • the first ground wire 81 may be shaped such that the exposed portion not covered by the covering layer 73 is wider than the portion covered by the covering layer 73 (see width W3 and width W4 in FIG. 4). .
  • the first ground line 81 is shaped so that the contact pads 81a at both ends thereof are wider than the intermediate wiring portion 81b extending between these contact pads, and the first ground line 81 is grounded according to the wide contact pads 81a.
  • the distance between the contact pad 81a of the ground line 81 and the contact pad 85a of the signal line 85 is narrowed. As a result, a uniform signal transmission characteristic can be maintained by absorbing the difference in dielectric constant between the coating layer 73 and the air.
  • the width of the contact pad 85a of the signal line 85 may be two thirds or less or one half or less of the width of the contact pad 81a of the first ground line 81.
  • the contact pad 85 a of the signal line 85 can be arranged farther from the end of the FPC 4 than the contact pad 81 a of the first ground line 81 . As a result, when the contact portion of the contact terminal 12 of the connector 1 and the contact pad 85a of the signal line 85 come into contact with each other, the length of the open stub formed between the contact position and the tip of the signal line 85 can be shortened. can.
  • Plug members 5 and 6 are attached to ends 41 and 42 of FPC 4 .
  • the plug member 5 includes a plug body 51 , a pair of plug protrusions 52 provided at both ends of the plug body 51 in the width direction, and a locked portion 53 provided between the pair of plug protrusions 52 in the width direction of the plug body 51 .
  • the plug body 51 is a frame provided with a space through which the FPC 4 is inserted. Therefore, when the FPC 4 is inserted through the plug member 5 , the contact pads of the FPC 4 (that is, the contact pads 81 a of the first ground line 81 and the signal line 85 are separated between the pair of plug protrusions 52 extending forward from the plug body 51 ).
  • a contact pad 85a) is arranged along the width direction of the FPC4.
  • a unit array of contact pads in which a pair of contact pads 85 a (of the signal line 85 ) is sandwiched by a pair of contact pads 81 a (of the first ground line 81 ) is arranged in the width direction of the FPC 4 .
  • contact pad 85a is positioned farther from the end of FPC 4 than contact pad 81a.
  • the description given for the plug member 5 also applies to the plug member 6, and the description thereof is omitted (the reference numerals 5, 51-53 are replaced with the reference numerals 6, 65-67).
  • the connector 1 has an insulator 11 and a plurality of contact terminals 12 arranged along the width direction of the insulator 11 and supported by the insulator.
  • the insulator 11 is made of any insulating resin and shaped as a receptacle that supports the contact terminals 12 and receives the FPC 4 .
  • the insulator 11 has an insulator main body 21 and at least M mounting members 22 that are mounted on the insulator main body 21 and arranged along the width direction of the insulator 11 .
  • M+1 fixing metal fittings 23 are provided for mounting the mounting member 22 to the insulator body 21 .
  • two fixing metal fittings 24 are further provided for fixing the insulator 11 onto a mounting substrate (for example, mother board or daughter board) on which the connector 1 is mounted.
  • the width direction of the connector 1/insulator 11 is equal to the width direction of the FPC 4, and is also equal to the arrangement direction of the contact terminals 12 and the arrangement direction of the mounting member 22.
  • the plurality of contact terminals 12 include at least M (M is a natural number of 2 or more) pairs of signal contact terminals 12S and at least 2 ⁇ M ground contact terminals 12G. Furthermore, two ground contact terminals 12G included in at least 2 ⁇ M ground contact terminals 12G overlap each pair of signal contact terminals 12S included in at least M pairs of signal contact terminals 12S. Each pair of signal contact terminals 12S is sandwiched between two ground contact terminals 12G. That is, M (M is a natural number of 2 or more) unit arrays C1 to C8 in which pairs of signal contact terminals 12S are sandwiched between pairs of ground contact terminals 12G are arranged along the width direction of the insulator 11. can be placed. A ground contact terminal is not shared between pairs of signal contact terminals 12S adjacent in the width direction of the connector 1, thereby promoting reduction of signal crosstalk.
  • Each mounting member 22 can be configured to support four contact terminals 12 in which pairs of signal contact terminals 12S are sandwiched between two ground contact terminals 12G.
  • Contact terminals 12 are arranged on insulator 11 by attaching M mounting members 22 to insulator body 21 .
  • a signal transmission path composed of a combination of four contact terminals 12 is supported by different mounting members 22 to enhance electrical isolation between the signal transmission paths and to promote reduction of crosstalk.
  • the insulator main body 21 is a frame having a front opening 21a (see FIG. 5) on the side of the FPC 4 and a rear opening 21b (see FIG. 7) on the side opposite to the FPC 4. It has a right wall 28 .
  • the forward direction is defined as the direction from the connector 1 to the FPC 4, and the right and left sides are also defined based on this direction.
  • a concave portion 31 is provided on the upper surface of the upper plate 25 , and a locking portion 33 is provided on the bottom surface of the concave portion 31 .
  • a through hole 32 is provided at a position adjacent to the left wall 27 so as to pass through the insulator body 21 in the front-rear direction.
  • the plug protrusions 52 of the plug member 5 are individually inserted into these through holes 32 to promote good alignment of the FPC 4 with respect to the connector 1.
  • the through hole 32 is spatially connected to the front opening 21a of the insulator body 21, so that the insulator 11 is prevented from becoming wide.
  • the locked portion 53 of the plug member 5 is locked to the lock portion 33 of the insulator main body 21 .
  • a person skilled in the art can set various specific locking mechanisms for the locking portion 33 and the locked portion 53 .
  • the locked portion 53 climbs up the guide slope 33m (of the rear up slope) of the lock portion 33, and then moves to the lock surface 33n extending downward from the top of the guide slope 33m. It is a contacting pivotable pawl.
  • the lower plate 26 is provided with receiving grooves 26g in parallel, and in particular, a unit set of a predetermined number (four) of receiving grooves 26g is arranged along the width direction of the insulator body 21.
  • Each receiving groove 26g extends in the front-rear direction to receive the contact terminal 12 supported by the mounting member 22.
  • each receiving groove 26g is defined by left and right wall surfaces extending in the front-rear direction and a bottom surface extending in the front-rear direction, and is open upward, forward, and rearward.
  • the contact terminal 12 can be inserted into the receiving groove 26g through an opening above the receiving groove 26g. Depending on the shape of the contact terminal 12, it may be inserted from the rear opening of the receiving groove 26g.
  • the pitch interval I1 of the receiving grooves 26g within the same unit set is smaller than the interval I2 between the unit sets, and is less than or equal to 1/2.
  • the number of receiving grooves 26g included in the unit set corresponds to the number of contact terminals 12 supported by one mounting member 22. As shown in FIG.
  • Each contact terminal 12 has an arm portion 61 extending forward from the mounting member 22 in a cantilever shape, a fixed portion 62 fixed to the mounting member 22 , and a contact portion 63 extending rearward from the mounting member 22 .
  • the arm portion 61 includes an arm plate portion 61a and an arm rod portion 61b which is provided further from the mounting member 22 than the arm plate portion 61a and which is narrower than the arm plate portion 61a.
  • the arm plate portion 61a has a lateral width that gradually decreases as it extends forward.
  • the arm rod portion 61b extends further forward from the front end of the arm plate portion 61a.
  • the arm rod portion 61b extends obliquely forward so as to have an arcuate contact portion 61c to contact the contact pad of the FPC 4, and then extends obliquely downward.
  • the use of the arm rod portion 61b requires a higher degree of accuracy in alignment with the contact pads of the FPC 4, but the use of the plug member reduces this burden.
  • the portion of the contact terminal 12 between the contact portion 61c and the front end 61d of the arm rod portion 61b functions as an open stub. Although unnecessary from the viewpoint of signal transmission, the contact terminal 12 may buckle due to collision with the FPC 4. It is provided to suppress The contact portions 61c of the contact terminals 12 supported by the common mounting member 22 are arranged on the straight line L1 parallel to the width direction of the insulator 11, but this is not necessarily the case. By appropriately attaching the mounting member 22 to the insulator main body 21, the contact portions 61c of all the contact terminals 12 provided on the insulator 11 can be arranged on the straight line L1.
  • the arm portion 61 of the contact terminal 12 of the mounting member 22 is inserted into the receiving groove 26g (see FIG. 9).
  • a resin having a dielectric constant greater than that of air for example, PBT (polybutylene terephthalate) or LCP (liquid crystal polymer)
  • PBT polybutylene terephthalate
  • LCP liquid crystal polymer
  • the receiving groove 26g is shaped to be deeper on the tip (front end) side of the arm portion 61 .
  • the receiving groove 26g has a rear groove portion 26g1 for receiving the arm plate portion 61a of the contact terminal 12, and a front groove portion 26g2 for receiving the open stub of the contact terminal 12.
  • the depth of the front groove portion 26g2 is the rear side. It is deeper than the depth of the groove portion 26g1.
  • the width of the receiving groove 26g can be set corresponding to (that is, in sync with) the width change of the arm portion 61. That is, the receiving groove 26g has a first groove width for receiving the arm plate portion 61a and a second groove width narrower than the first groove width for receiving the arm rod portion 61b. Additionally or alternatively, the receiving groove 26g has a minimum groove width at a location corresponding to the contact portion 61c. Thereby, the amount of resin between the contact terminals 12 can be increased.
  • the contact with the FPC 4 pushes the arm portion 61 downward, and the front end 61d of the arm portion 61 can come into contact with the bottom surface of the receiving groove 26g.
  • the FPC 4 and the contact terminals 12 are pressed against each other, and the two are electrically connected more reliably.
  • the fixed portion 62 of the contact terminal 12 is provided with an exposed portion 62c that is exposed within the insertion hole 34 of the mounting member 22 .
  • the remaining portions 62 a and 62 b of the fixing portion 62 are embedded in the resin of the mounting member 22 .
  • the contact portion 63 extends rearward from the mounting member 22, but its length, thickness, manner of bending, and the number of bends can be changed in various ways.
  • the mounting member 22 is a member provided with an insertion hole 34 into which the conductive member 13 is inserted (see FIGS. 10 to 12).
  • the mounting member 22 is a cylinder having a front wall 35, a rear wall 36, a left wall 37, and a right wall 38, and the conductive member 13 can be press-fitted into an insertion hole 34 defined by these walls.
  • the insertion hole 34 is open on both upper and lower sides.
  • the right wall 38 is provided with a recess 39 that extends in the front-rear direction and is open on the right side.
  • the left wall 37 is provided with a recess 39 that extends in the front-rear direction and is open on the left side.
  • the conductive member 13 may be a member in which a conductive filler is dispersed in an insulating resin.
  • the conductive member 13 has a body portion 13j and at least two projections 13p projecting downward from the body portion 13j.
  • the body portion 13j is a tapered member whose front-to-rear width W4 decreases as it extends downward.
  • the projection 13p is a block projecting downward from the left and right ends of the main body portion 13j, and the lower surface of the projection 13p contacts the upper surface of the exposed portion 62c of the ground contact terminal 12G.
  • the (maximum) lateral width W3 of the conductive member 13 is the same as, or slightly larger than or smaller than the interval between the left wall 37 and the right wall 38 of the mounting member 22 .
  • the (maximum) front-to-rear width W4 of the conductive member 13 may be the same or slightly larger or smaller than the spacing between the front wall 35 and the rear wall 36 of the mounting member 22 .
  • a vertical width W5 of the conductive member 13 varies depending on the presence or absence of the protrusion 13p.
  • each projection 13p of the conductive member 13 contacts the exposed portion 62c of the ground contact terminal 12G positioned inside the insertion hole 34 .
  • a space 13q is provided between the protrusions 13p, thus avoiding electrical connection between the conductive member 13 and the signal contact terminal 12S.
  • the attachment (for example, embedding) of the contact terminal 12 to the attachment member 22 can be realized by utilizing insert molding. Injection molding is performed so that the resin adheres to the remaining portions 62a and 62b of the fixed portion 62 of the contact terminal 12 and hardens.
  • the above-described portion of the contact terminal 12 is arranged in a cavity defined by a fixed mold and a movable mold, followed by supplying molten resin into the same cavity, and subsequently cooling the mold. do. In this way, the molten resin in the cavity is cured, and the mounting member 22 in which the contact terminals 12 are partially embedded is obtained.
  • the insertion hole 34 is a space formed corresponding to the core arranged in the cavity for fixing the contact terminal 12 during injection molding.
  • the fixture 23 can be used for positioning the mounting member 22 on the insulator body 21 .
  • the fixing bracket 23 has an insertion portion 23a, projections 23b projecting to both left and right sides, and bent portions 23c (see FIG. 7).
  • the combination of the concave portions 39 of the adjacent mounting members 22 forms an insertion path 22k for the fixing bracket 23 (see FIG. 13).
  • the insertion portion 23a of the fixture 23 is inserted (preferably press-fitted) into the insertion path 22k, and displacement of the mounting member 22 in the insulator main body 21 is restricted.
  • the collision between the protrusion 23b of the fixing member 23 and the rear surface of the mounting member 22 determines the insertion stop position of the fixing member 23, and the mounting member 22 is pressed from behind by the protrusion 23b.
  • the bent portion 23c is soldered to the mounting substrate of the connector 1 by reflow.
  • the fixture 23 can be connected to the ground potential on the mounting board on which the connector 1 is mounted. This enhances the isolation between signal transmission lines in the connector 1 .
  • the insertion portion 23a of the fixing member 23 is inserted into a groove provided in the insulator body 21, thereby effectively restricting the displacement of the fixing member 23. As shown in FIG.
  • the insertion of the FPC 4 into the connector 1 is well guided by the fitting of the plug protrusion 52 and the through hole 32. be.
  • the FPC 4 is inserted into the insulator 11 through the front opening 21 a of the insulator 11 , the FPC 4 is arranged on the lower plate 26 of the insulator main body 21 .
  • the contact portion 61c of the contact terminal 12 slightly warps upward from the receiving groove 26g. Accordingly, as the FPC 4 is inserted, the lower surface of the FPC 4 comes into contact with the upper surface of the contact portion 61c and the contact portion 61c is pushed downward.
  • the ground potential is not shared between the signal transmission paths. Specifically, the ground line is not shared between the differential transmission lines 8 of the FPC 4 .
  • the pair of signal contact terminals 12S of the connectors 1 and 2 electrically connected to the differential transmission line 8 do not share the ground contact terminal 12G.
  • a first ground line 81 and a signal line 85 are formed on the upper surface of the FPC 4, contact pads 81a and 85a are formed on the lower surface of the FPC 4, and the two are connected by individual through wires. can also That is, the contact pad 81 a of the first ground line 81 and the contact pad 85 a of the signal line 85 need not be provided on the wiring layer 71 .
  • a second ground line 82 is formed in the wiring layer 72 as in FIG.
  • FIG. 18 shows simulation results of insertion loss for a high-frequency signal transmission device (a cable device with connectors coupled to both ends).
  • FIG. 18(a) shows the result when the first ground line is shared between adjacent differential transmission lines and the second ground line is shared between all differential transmission lines.
  • FIG. 18(b) shows the results of aspects of the present disclosure. As shown in FIG. 18, the embodiment of the present disclosure achieved ripple improvement at frequencies near 30 GHz.
  • FIG. 19 shows simulation results of crosstalk characteristics for a high-frequency signal transmission device (connectors coupled to both ends of a cable device).
  • FIG. 19(a) shows simulation results of NEXT (Near End Cross Talk), where PE1 relates to this embodiment and CE1 relates to a comparative example.
  • FIG. 19(b) shows simulation results of FEXT (Far End Cross Talk), where PE1 relates to this embodiment and CE1 relates to a comparative example.
  • the first ground line is shared between adjacent differential transmission lines (that is, between adjacent differential transmission lines A cable system (provided with one first ground wire) is used.
  • crosstalk is smaller in PE1 than in CE1. It was confirmed that the reduction of crosstalk was promoted according to the present embodiment.
  • FIG. 20 shows simulation results of crosstalk characteristics for cable devices.
  • FIG. 20(a) shows simulation results of NEXT (Near End Cross Talk), PE1 relates to this embodiment, and CE1 relates to a comparative example.
  • FIG. 20(b) shows simulation results of FEXT (Far End Cross Talk), where PE1 relates to this embodiment and CE1 relates to a comparative example.
  • the first ground line is shared between adjacent differential transmission lines (i.e., between adjacent differential transmission lines A cable system (provided with one first ground wire) is used.
  • crosstalk is smaller in PE1 than in CE1. It was confirmed that the reduction of crosstalk was promoted according to the present embodiment.
  • the shape of the contact terminal is not limited to that shown in the drawings, and one contact terminal provided with two or more contact portions may also be employed.
  • the contact terminals may be arranged so as to be electrically connected to the contact pads on both sides of the FPC. Specifically, one contact terminal array is provided for contact with the contact pads on the front side of the FPC, and the other contact terminal array is provided for contact with the contact pads on the back side of the FPC. .
  • the FPC is not limited to having contact pads on one surface, and it is also possible to employ those having contact pads on both surfaces.

Landscapes

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Abstract

高周波信号伝送ケーブル（４）は、誘電体層（７０）、及び誘電体層（７０）を挟むように設けられた第１及び第２配線層（７１，７２）を含む。第１配線層（７１）には少なくともＭ（Ｍは、２以上の自然数を示す）個の差動伝送路が設けられる。第１配線層（７１）には少なくとも２×Ｍ個の第１グランド線（８１）から成る第１グランド線群が更に設けられ、第２配線層（７２）には少なくともＭ個の第２グランド線（８２）から成る第２グランド線群が設けられる。Ｍ個の差動伝送路の各差動伝送路に対して第１グランド線群に含まれる少なくとも２つの第１グランド線（８１）が重複せずに割り当てられ、かつＭ個の差動伝送路の各差動伝送路に対して第２グランド線群に含まれる少なくとも１つの第２グランド線（８２）が重複せずに割り当てられる。各差動伝送路が、少なくとも２つの第１グランド線（８１）により挟まれ、かつ少なくとも１つの第２グランド線（８２）に対向して設けられる。

Description

高周波信号伝送装置、及び高周波信号伝送ケーブル
　本開示は、高周波信号伝送装置、及び高周波信号伝送ケーブルに関する。
　高周波信号伝送ケーブルでは、差動伝送路間のアイソレーションを高めてクロストークを抑制することが重要である。特許文献１は、フレキシブル配線ケーブルに関し、高速伝送路を挟んで同一平面に第１グランドパターンが配列され、この第１グランドパターンが上層と下層の第１及び第２グランド層に貫通配線を介して接続される。これにより、クロストークや電磁波ノイズが低減され、またグランド電位の安定によりインピーダンス整合が容易になる（同文献の段落００４４）。
　特許文献２では、誘電体基板の上面に差動伝送路を設け、これを挟むように同一平面導体層を設け、誘電体基板の下面の略全体に下側導体層を設け、同一平面導体層と下側導体層を貫通導体で電気的に接続し、更には、貫通導体の間隔と誘電体基板の厚みが差動伝送路で伝送される高周波信号の波長の４分の１以下にすることが開示されている。
　特許文献３では、上部グランド導体パターンと下部グランド導体パターンの間に信号導体パターンを設け、かつ互いに並走する信号導体パターンの間に空孔を設けることが開示されている。
特開２００７－２３４５００号公報 特開２００３－２２４４０８号公報 特開２０１６－９２５６１号公報
　特許文献１に開示のように、同一平面で差動伝送路の間に接地線を設け、また誘電体層を挟んで差動伝送路に対向して接地層（所謂、ＧＮＤプレーン）を設けることが一般的である。慣例的に、或いはパターン形成の簡便さといった観点から、隣接する差動伝送路の間でグランド線が共有され、また、全ての差動伝送路の間でＧＮＤプレーンが共有される。本願発明者は、このような慣例的な構造を見直し、伝送信号の高周波数化の更なる進展に適合可能な技術を提供する意義を見出した。
　本開示の一態様に係る高周波信号伝送ケーブルは、誘電体層、及び誘電体層を挟むように設けられた第１及び第２配線層を含むと共に、第１配線層には少なくともＭ（Ｍは、２以上の自然数を示す）個の差動伝送路が設けられる。第１配線層には少なくとも２×Ｍ個の第１グランド線から成る第１グランド線群が更に設けられ、第２配線層には少なくともＭ個の第２グランド線から成る第２グランド線群が設けられる。Ｍ個の差動伝送路の各差動伝送路に対して第１グランド線群に含まれる少なくとも２つの第１グランド線が重複せずに割り当てられ、かつＭ個の差動伝送路の各差動伝送路に対して第２グランド線群に含まれる少なくとも１つの第２グランド線が重複せずに割り当てられる。各差動伝送路が、少なくとも２つの第１グランド線により挟まれ、かつ少なくとも１つの第２グランド線に対向して設けられる。
　ある差動伝送路を挟むように設けられる少なくとも２つの第１グランド線は、その差動伝送路に対向して設けられる第２グランド線に貫通配線を介して電気的に接続され得る。
　本開示の別態様に係る高周波信号伝送装置は、上述のいずれかの高周波信号伝送ケーブルと、高周波信号伝送ケーブルがその一方の端部で電気的に接続されるコネクタにして、インシュレータと、前記インシュレータの幅方向に沿って配置され、かつ前記インシュレータにより支持された複数のコンタクト端子を備えるコネクタを含む。
　幾つかの実施形態では、コネクタにおいて、複数のコンタクト端子は、少なくともＭ対の信号用コンタクト端子と、少なくとも２×Ｍ個のグランド用コンタクト端子を含み、少なくともＭ対の信号用コンタクト端子に含まれる信号用コンタクト端子の各対に対して少なくとも２×Ｍ個のグランド用コンタクト端子に含まれる少なくとも２つのグランド用コンタクト端子が重複せずに割り当てられ、信号用コンタクト端子の各対が少なくとも２つのグランド用コンタクト端子の間に挟まれる。
　高周波信号伝送装置は、高周波信号伝送ケーブルにその第１端部で電気的に接続される第１コネクタとその第２端部で電気的に接続される第２コネクタを有し得る。各コネクタは、同一のものであり得る。高周波信号伝送ケーブルとコネクタの接続を補助するべく高周波信号伝送ケーブルの一方の端部にプラグ部材が取り付けられ得る。プラグ部材のプラグ突起の間に差動伝送路の信号線のコンタクトパッドと第１グランド線のコンタクトパッドが配置され得る。コネクタのインシュレータは、プラグ部材のプラグ突起が挿入される孔を有し得る。
　本開示の一態様によれば、伝送信号の高周波数化の更なる進展に適合可能な技術を提供することができる。
本開示の一態様に係る高周波信号伝送装置の概略的な斜視図である。 ケーブル装置の概略的な下面図である。 ＦＰＣの概略的かつ部分的な断面構成を示す模式図である。 ＦＰＣの一端を示す概略的な部分下面図である。 コネクタの概略的な斜視図であり、その前側が示される。 コネクタの概略的な斜視図であり、その後側が示される。 コネクタの概略的な分解斜視図であり、インシュレータ本体から８つの取付部材と９つの固定金具が後方に分離した状態が主に示される。 ＧＳＳＧ配列の４つのコンタクト端子がインシュレータ本体の下板に設けられた４つの受容溝に個別に受容された状態を示す模式図である。 図８のＸ９－Ｘ９の一点鎖線に沿う概略的な断面を示す模式図である。 取付部材の概略的な分解斜視図であり、取付部材から導電性部材が取り外された状態が示される。 取付部材の概略的な上面図である。 図１１のＸ１２－Ｘ１２の一点鎖線に沿う概略的な断面図である。 コネクタの概略的な部分後面図である。 コネクタにＦＰＣが挿入され、両者が電気的に接続された状態を示す模式図である。 別態様に係るＦＰＣの概略的な部分上面図である。 図１５のＸ１６－Ｘ１６の一点鎖線に沿う概略的な断面を示す模式図である。 コネクタのコンタクト端子と信号線のコンタクトパッドの接続状態を示す模式図である。 シミュレーション結果を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。
　以下、図１乃至図２０を参照しつつ、様々な実施形態及び特徴について説明する。当業者は、過剰説明を要せず、各実施形態及び／又は各特徴を組み合わせることができ、この組み合わせによる相乗効果も理解可能である。実施形態間の重複説明は、原則的に省略する。参照図面は、発明の記述を主たる目的とするものであり、作図の便宜のために簡略化されている。各特徴は、本願に開示された高周波信号伝送ケーブルにのみ有効であるものではなく、本明細書に開示されていない他の様々な高周波信号伝送ケーブルにも通用する普遍的な特徴として理解される。本明細書では、必要に応じて、第１、第２といった用語を用いて、コネクタといった同種のパーツをお互いに区別するが、代替又は追加的に、相対的な位置関係や方向を示す用語（前、後、左、右、上、下）に照らして同種パーツを区別することもできる。
　高周波信号伝送装置９は、（第１）コネクタ１、（第２）コネクタ２、及びケーブル装置３を有する。コネクタ１，２は、同一構造のコネクタであり、従って、両者を区別することなく説明する。換言すれば、一方のコネクタに関する説明は、他方のコネクタにもそのまま当てはまり、逆も然りである。コネクタ１，２の構成の詳細については後述する。
　ケーブル装置３は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）４と、ＦＰＣ４とコネクタ１の接続を補助するべくＦＰＣ４の端部４１に取り付けられた（第１）プラグ部材５と、ＦＰＣ４とコネクタ２の接続を補助するべくＦＰＣ４の端部４２に取り付けられた（第２）プラグ部材６を有する。なお、ＦＰＣ４は、高周波信号伝送ケーブルの非限定の一例である。ＦＰＣを代替的にフラットケーブルと呼ぶこともできる。
　コネクタ１，２は、各々、プラグ部材５，６と機械的に連結され、ＦＰＣ４（具体的には、ＦＰＣ４の端部に配列されたコンタクトパッド群）に電気的に接続される。プラグ部材５，６は、同一構造のプラグ部材であり、従って、両者を区別することなく説明する。ＦＰＣ４及び／又はプラグ部材５，６との関係からコネクタ１，２をレセプタクルコネクトと呼ぶことができる。なお、プラグ部材５，６はオプションパーツであり、省略可能である。
　ＦＰＣ４は、誘電体層７０、（第１）配線層７１、（第２）配線層７２と、配線層７１を被覆する被覆層７３、及び配線層７２を被覆する被覆層７４の積層体である（図３参照）。ＦＰＣ４は、Ｕ字状に屈曲可能な程度の可撓性を有するケーブルであるが、可撓性を有しないケーブルも採用可能である。誘電体層７０は、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリイミドといった所定の比誘電率を有する樹脂シートであり得る。同様、被覆層７３，７４は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリイミドといった樹脂膜であり得る。ＦＰＣ４の端部４１，４２では被覆層が除去され、結果として、被覆層により被覆されている箇所と比較して、後述の信号線８５と第１グランド線８１の間の浮遊容量が変化する。配線層７１，７２に含まれる配線は、銅箔といった金属箔であり得る。
　配線層７１には、少なくともＭ（Ｍは、２以上の自然数を示す）個の差動伝送路８と、少なくとも２×Ｍ個の第１グランド線８１（第１グランド線群と呼ぶ）が設けられる。差動伝送路８の信号線８５と第１グランド線８１が同一平面に配置される。配線層７２には少なくともＭ個の第２グランド線８２（第２グランド線群と呼ぶ）が配置される。典型的には、第２グランド線群に含まれる第２グランド線８２の数は、第１グランド線群に含まれる第１グランド線８１の数の半分であるが、必ずしもこの限りではない。なお、図示の場合、Ｍ＝８であるが、これに限られない。
　本開示の一つの特徴として、Ｍ個の差動伝送路８の各差動伝送路８に対して第１グランド線群に含まれる少なくとも２つの第１グランド線が重複せずに割り当てられ、かつＭ個の差動伝送路８の各差動伝送路８に対して第２グランド線群に含まれる少なくとも１つの第２グランド線が重複せずに割り当てられる。この結果として、各差動伝送路８は、（割り当てられた）少なくとも２つの第１グランド線８１により（詳細には、同一平面で）挟まれ、（割り当てられた）少なくとも１つの第２グランド線８２に（詳細には、誘電体層７０を挟んで）対向して設けられる（図３参照）。かかる構成によれば、差動伝送路の間でグランド線又はＧＮＤプレーンが共有される場合に生じるクロストークが抑制される。なお、グランド線又はＧＮＤプレーンが差動伝送路の間で共有される場合、ある差動伝送路から別の差動伝送路へグランド線又はＧＮＤプレーン経由で信号が漏出してしまうおそれがあり（例えば、グランド線に機器から伝わるコモンモードノイズ（又は電流））、差動伝送方式の採用でもこれを十分に回避できない。
　幾つかの場合、第１平面の４本の配線（即ち、差動伝送路８の２つの信号線８５と２つの第１グランド線８１）と第２平面の１つの配線（即ち、１つの第２グランド線８２）の（少なくとも）合計５本の配線によって１チャンネルの信号伝送路が構成される。信号伝送路のチャンネル数もＭにより表される。有利には、隣接する信号伝送路の間でＦＰＣ４上（例えば、ＦＰＣ４の全長）においてグランド線が共有されない。
　各信号伝送路において、複数の貫通配線８６を介して各第１グランド線８１を共通の第２グランド線８２に電気的に接続して、第１グランド線８１と第２グランド線８２の電位を安定化することが好ましい（図４参照）。なお、第１グランド線８１は、第２グランド線８２よりも幅狭である。更には、一つの信号伝送路において、ある第１グランド線８１と第２グランド線８２の接続のために設けられる貫通配線８６と、別の第１グランド線８１と第２グランド線８２の接続のために設けられる貫通配線８６に関して、好適には、両者の個数が同一であり、同一ピッチで設けられるが、必ずしもこの限りではない。第２グランド線８２と同様の態様で、被覆層７３上に複数の個別の第３グランド線（不図示）を形成することもできる。
　信号線８５は、被覆層７３により被覆される部分と比べて被覆層７３により被覆されずに露出した部分が幅狭になるように形状付けられ得る（図４の幅Ｗ１と幅Ｗ２参照）。例えば、信号線８５の両端のコンタクトパッド８５ａが、これらのコンタクトパッド８５ａの間を延びる中間配線部８５ｂよりも幅狭になるように形状付けられる。これによって被覆層７３と空気の比誘電率の差を吸収して均一な信号伝送特性を維持することができる。なお、コンタクトパッド８５ａを幅狭にすることによりＦＰＣ４とコネクタ１，２の電気的接続のためにより高いアライメント精度が必要になってしまうが、これは、プラグ部材の採用により回避することができる。
　第１グランド線８１は、被覆層７３により被覆される部分と比べて被覆層７３により被覆されずに露出した部分が幅広になるように形状付けられ得る（図４の幅Ｗ３と幅Ｗ４参照）。例えば、第１グランド線８１は、その両端のコンタクトパッド８１ａがこれらのコンタクトパッドの間を延びる中間配線部８１ｂよりも幅広になるように形状付けられ、この幅広のコンタクトパッド８１ａに応じて第１グランド線８１のコンタクトパッド８１ａと信号線８５のコンタクトパッド８５ａの間隔が狭くなる。これによって被覆層７３と空気の比誘電率の差を吸収して均一な信号伝送特性を維持することができる。なお、コンタクトパッド８１ａを幅広にするとしてもコンタクトパッド８５ａが幅狭であるため、依然としてＦＰＣ４とコネクタ１，２の電気的接続のためにより高いアライメント精度が必要になってしまう。なお、信号線８５のコンタクトパッド８５ａの幅は、第１グランド線８１のコンタクトパッド８１ａの幅の２／３以下又は１／２以下であり得る。
　信号線８５のコンタクトパッド８５ａは、第１グランド線８１のコンタクトパッド８１ａよりもＦＰＣ４の末端から離れて配置され得る。これによりコネクタ１のコンタクト端子１２の接点部と信号線８５のコンタクトパッド８５ａが接触する時、これらの接点位置と信号線８５の先端の間に形成されるオープンスタブの長さを短くすることができる。
　図１に戻って説明する。プラグ部材５，６は、ＦＰＣ４の端部４１，４２に装着される。プラグ部材５は、プラグ本体５１、プラグ本体５１の幅方向両端に設けられた一対のプラグ突起５２と、プラグ本体５１の幅方向において一対のプラグ突起５２の間に設けられた被ロック部５３を有する。プラグ本体５１は、ＦＰＣ４が挿通される空間が設けられた枠体である。従って、プラグ部材５にＦＰＣ４が挿通されると、プラグ本体５１から前方に延びる一対のプラグ突起５２の間にはＦＰＣ４のコンタクトパッド（即ち、第１グランド線８１のコンタクトパッド８１ａと信号線８５のコンタクトパッド８５ａ）がＦＰＣ４の幅方向に沿って配置される。
　詳細には、（信号線８５の）コンタクトパッド８５ａの対が（第１グランド線８１の）コンタクトパッド８１ａの対により挟まれたコンタクトパッドの単位配列がＦＰＣ４の幅方向に配列される。各単位配列において、コンタクトパッド８５ａがコンタクトパッド８１ａよりもＦＰＣ４の末端から離れて位置付けられる。プラグ部材５についてした説明は、プラグ部材６にも該当し、その説明は省略する（符号５，５１～５３が符号６，６５～６７で置き換えられる）。
　図５乃至図７に示すように、コネクタ１は、インシュレータ１１と、インシュレータ１１の幅方向に沿って配置され、かつインシュレータにより支持された複数のコンタクト端子１２を有する。インシュレータ１１は、任意の絶縁性の樹脂から成り、コンタクト端子１２を支持し、かつＦＰＣ４を受け入れるレセプタクルとして形状付けられる。インシュレータ１１は、インシュレータ本体２１と、インシュレータ本体２１に対して取り付けられてインシュレータ１１の幅方向に沿って配置される少なくともＭ個の取付部材２２を有する。オプションとして、インシュレータ本体２１に対する取付部材２２の取付のためにＭ＋１個の固定金具２３が設けられる。またコネクタ１が実装される実装基板（例えば、マザーボード又はドーターボード）上へのインシュレータ１１の固定のために２個の固定金具２４が更に設けられる。なお、コネクタ１／インシュレータ１１の幅方向は、ＦＰＣ４の幅方向に等しく、同様、コンタクト端子１２の配置方向、及び取付部材２２の配置方向に等しい。
　複数のコンタクト端子１２は、少なくともＭ（Ｍは、２以上の自然数を示す）対の信号用コンタクト端子１２Ｓと、少なくとも２×Ｍ個のグランド用コンタクト端子１２Ｇを含む。更には、少なくともＭ対の信号用コンタクト端子１２Ｓに含まれる信号用コンタクト端子１２Ｓの各対に対して少なくとも２×Ｍ個のグランド用コンタクト端子１２Ｇに含まれる２つのグランド用コンタクト端子１２Ｇが重複せずに割り当てられ、信号用コンタクト端子１２Ｓの各対が２つのグランド用コンタクト端子１２Ｇの間に挟まれる。即ち、信号用コンタクト端子１２Ｓの対がグランド用コンタクト端子１２Ｇの対の間で挟まれたＭ（Ｍは２以上の自然数を示す）個の単位配列Ｃ１～Ｃ８がインシュレータ１１の幅方向に沿って配置され得る。コネクタ１の幅方向で隣接する信号用コンタクト端子１２Ｓの対の間でグランド用コンタクト端子が共有されず、信号クロストークの低減が促進される。
　各取付部材２２は、信号用コンタクト端子１２Ｓの対が２つのグランド用コンタクト端子１２Ｇの間に挟まれた４つのコンタクト端子１２を支持するように構成され得る。インシュレータ本体２１に対してＭ個の取付部材２２を取り付けることによってインシュレータ１１にコンタクト端子１２が配備される。４つのコンタクト端子１２の組み合わせから構成される信号伝送路が異なる取付部材２２により支持され、信号伝送路間の電気的なアイソレーションが高められ、クロストークの低減も促進される。なお、取付部材２２の個数について、Ｍ＝８に限らず、Ｍ＝２又はこれ以上の自然数としても良い。
　インシュレータ本体２１は、ＦＰＣ４側の前口２１ａ（図５参照）とＦＰＣ４とは反対側の後口２１ｂ（図７参照）を有する枠体であり、上板２５、下板２６、左壁２７及び右壁２８を有する。なお、前方は、コネクタ１からＦＰＣ４に向かう方向であるものとし、この方向を基準として左右も規定される。
　上板２５の上面には凹部３１が設けられ、凹部３１の底面にはロック部３３が設けられる。左壁２７に隣接した位置で前後方向にインシュレータ本体２１を貫通する貫通孔３２が設けられ、同様、右壁２８に隣接した位置で前後方向にインシュレータ本体２１を貫通する貫通孔３２が設けられる。これらの貫通孔３２にはプラグ部材５のプラグ突起５２が個別に挿入され、コネクタ１に対するＦＰＣ４の良好なアライメントが促進される。なお、貫通孔３２は、インシュレータ本体２１の前口２１ａに空間的に連通しており、インシュレータ１１が幅広になることが抑制される。
　コネクタ１内にＦＰＣ４が所定位置まで十分に挿入される時、プラグ部材５の被ロック部５３がインシュレータ本体２１のロック部３３に係止される。ロック部３３と被ロック部５３の具体的な係止機構は当業者により様々に設定可能である。例えば、被ロック部５３は、コネクタ１内へのＦＰＣ４の挿入に応じてロック部３３の（後方上り斜面の）ガイド斜面３３ｍを上り、その後、ガイド斜面３３ｍの頂部から下方に延びるロック面３３ｎに接触する枢動可能な爪部である。
　下板２６には、受容溝２６ｇが並列して設けられ、特には、所定数（４つ）の受容溝２６ｇの単位セットがインシュレータ本体２１の幅方向に沿って配置される。各受容溝２６ｇは、取付部材２２により支持されたコンタクト端子１２を受容するべく前後方向に延びる。例えば、各受容溝２６ｇは、前後方向に延びる左右の壁面と前後方向に延びる底面から画定され、上方、前方、及び後方で開口する。コンタクト端子１２は、受容溝２６ｇの上方の開口から受容溝２６ｇ内に挿入され得る。コンタクト端子１２の形状によっては受容溝２６ｇの後口から挿入することも可能である。同一の単位セット内の受容溝２６ｇのピッチ間隔Ｉ１は、単位セット間の間隔Ｉ２よりも小さく、その１／２以下である。単位集合に含まれる受容溝２６ｇの数は、一つの取付部材２２により支持されるコンタクト端子１２の数に一致する。
　各コンタクト端子１２は、取付部材２２から前方に片持ち梁状に延在するアーム部６１と、取付部材２２に固定された固定部６２と、取付部材２２から後方に延在する接点部６３を有する（図７，８参照）。アーム部６１は、アーム板部６１ａと、アーム板部６１ａよりも取付部材２２から離れて設けられ、かつアーム板部６１ａよりも幅狭のアーム棒部６１ｂを含む。アーム板部６１ａは、前方に延びるに応じて漸減する左右幅を有する。アーム棒部６１ｂは、アーム板部６１ａの前端から更に前方に延びる。アーム棒部６１ｂは、ＦＰＣ４のコンタクトパッドに接触するべき弧状の接点部６１ｃを有するように斜め前方に延び、続いて斜め下方に延びる。アーム棒部６１ｂの採用によってＦＰＣ４のコンタクトパッドとのアライメントに関してより高い精度が求められるが、プラグ部材の採用によってこの負担が低減される。
　接点部６１ｃとアーム棒部６１ｂの前端６１ｄの間のコンタクト端子１２の部分がオープンスタブとして機能し、信号伝送の観点からは不要であるが、ＦＰＣ４との衝突によってコンタクト端子１２が座屈してしまうことを抑制するために設けられる。共通の取付部材２２により支持されるコンタクト端子１２の接点部６１ｃは、インシュレータ１１の幅方向に平行な直線Ｌ１上に配置されるが、必ずしもこの限りではない。インシュレータ本体２１に対して取付部材２２を適切に取り付けることによってインシュレータ１１に設けられる全てのコンタクト端子１２の接点部６１ｃが直線Ｌ１上に配置され得る。
　インシュレータ本体２１に対して取付部材２２が取り付けられる時、取付部材２２のコンタクト端子１２のアーム部６１が受容溝２６ｇに挿入される（図９参照）。これにより隣接するコンタクト端子１２の間に空気よりも比誘電率が大きい樹脂（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、又はＬＣＰ（液晶ポリマー）等）を配置することができ、隣接したコンタクト端子１２間の浮遊容量を調整することができ、ＦＰＣ４とのインピーダンス整合が良好になる。コンタクト端子１２は、弧状の接点部６１ｃにおいて受容溝２６ｇから上方に僅かに反り出るため、コンタクト端子１２とＦＰＣ４の電気的接続は確保される。
　受容溝２６ｇは、アーム部６１の先端（前端）側においてより深くなるように形状付けられる。具体的には、受容溝２６ｇは、コンタクト端子１２のアーム板部６１ａを受容する後方溝部２６ｇ１と、コンタクト端子１２のオープンスタブを受容する前方溝部２６ｇ２を有し、前方溝部２６ｇ２の深さが後方溝部２６ｇ１の深さよりも深い。これによって、接点部６１ｃの反り出た部分を除いてアーム部６１の全体を受容溝２６ｇに受容することができる。
　受容溝２６ｇの幅は、アーム部６１の幅変化に対して対応して（即ち、同調して）設定され得る。即ち、受容溝２６ｇは、アーム板部６１ａを受容するための第１溝幅と、アーム棒部６１ｂを受容するための第１溝幅よりも狭い第２溝幅を有する。追加又は代替として、受容溝２６ｇは、接点部６１ｃに対応した位置で最小の溝幅を有する。これによってコンタクト端子１２間の樹脂量を増加させることができる。
　なお、ＦＰＣ４との接触によってアーム部６１が下方に押し下げられ、アーム部６１の前端６１ｄが受容溝２６ｇの底面に接触し得る。この場合、ＦＰＣ４とコンタクト端子１２がお互いに押圧する関係になり、両者がより確実に電気的に接続される。
　コンタクト端子１２の固定部６２には取付部材２２の挿入孔３４内で露出する露出部６２ｃが設けられる。固定部６２の残部６２ａ，６２ｂは、取付部材２２の樹脂に埋設されている。接点部６３は、取付部材２２から後方に延びるが、その長さ、太さ、及び屈曲の態様及び屈曲数について様々な変更が可能である。
　取付部材２２は、導電性部材１３が挿入される挿入孔３４が設けられた部材である（図１０乃至図１２参照）。取付部材２２は、前壁３５、後壁３６、左壁３７、及び右壁３８を有する筒体であり、これらの壁により画定される挿入孔３４に導電性部材１３が圧入され得る。なお、挿入孔３４は、上下両側で開口する。右壁３８には前後方向に延び、かつ右側で開口した凹部３９が設けられる。同様、左壁３７には前後方向に延び、かつ左側で開口した凹部３９が設けられる。
　導電性部材１３は、導電性フィラーが絶縁性の樹脂に分散した部材であり得る。導電性部材１３は、本体部１３ｊと本体部１３ｊから下方に突出する少なくとも２つの突起１３ｐを有する。本体部１３ｊは、下方に延びるに応じて前後幅Ｗ４が小さくなるテーパー部材である。突起１３ｐは、本体部１３ｊの左右端から下方に突出するブロック体であり、その下面においてグランド用コンタクト端子１２Ｇの露出部６２ｃの上面に接触する。なお、導電性部材１３の（最大）左右幅Ｗ３は、取付部材２２の左壁３７と右壁３８の間隔と同一又は僅かに大きい又は小さい。同様、導電性部材１３の（最大）前後幅Ｗ４は、取付部材２２の前壁３５と後壁３６の間の間隔と同一又は僅かに大きい又は小さい。導電性部材１３の上下幅Ｗ５は、突起１３ｐの有無により変動する。
　取付部材２２の挿入孔３４に導電性部材１３が挿入されると、導電性部材１３の各突起１３ｐが、挿入孔３４内に位置するグランド用コンタクト端子１２Ｇの露出部６２ｃに接触する。突起１３ｐの間には空間１３ｑが設けられ、従って、導電性部材１３と信号用コンタクト端子１２Ｓとの電気的な接続が回避される。
　取付部材２２に対するコンタクト端子１２の取付（例えば、埋込み）は、インサート成形を活用することで実現可能である。コンタクト端子１２の固定部６２の残部６２ａ，６２ｂに樹脂が付着して硬化するように射出成形を行う。固定型と可動型から画定されるキャビティー内にコンタクト端子１２の上記した部分が配置されるようにし、これに続いて同キャビティー内に溶融樹脂を供給し、これに続いて金型を冷却する。このようにしてキャビティー内の溶融樹脂が硬化し、コンタクト端子１２が部分的に埋め込まれた取付部材２２が得られる。なお、挿入孔３４は、射出成形時にコンタクト端子１２を固定するためにキャビティー内に配置されたコアに対応して形成された空間である。
　取付部材２２によりコンタクト端子１２が支持されるため、インシュレータ本体２１に対する取付部材２２を位置決めすることが必要になる。即ち、インシュレータ本体２１における取付部材２２の位置決め精度の低下は、コネクタ１におけるコンタクト端子１２の位置精度の低下に帰結してしまう。このような観点から、幾つかの場合、インシュレータ本体２１における取付部材２２の位置決めのために固定金具２３を用いることができる。
　固定金具２３は、挿入部２３ａ、左右両側に突出した突起２３ｂ、及び屈曲部２３ｃを有する（図７参照）。インシュレータ１１の幅方向で取付部材２２が隣接する時、隣り合う取付部材２２の凹部３９の組み合わせによって固定金具２３のための挿入路２２ｋが形成される（図１３参照）。固定金具２３の挿入部２３ａが挿入路２２ｋに差し込まれ（好適には、圧入され）、インシュレータ本体２１における取付部材２２の変位が規制される。固定金具２３の突起２３ｂと取付部材２２の後面の衝突により固定金具２３の差し込み停止位置が定まり、また、取付部材２２が突起２３ｂにより後方から押さえられる。屈曲部２３ｃは、コネクタ１の実装基板に対してリフローにより半田付けされる。固定金具２３は、コネクタ１が実装される実装基板上においてグランド電位に接続され得る。これによりコネクタ１における信号伝送路間のアイソレーションが高められる。幾つかの場合、固定金具２３の挿入部２３ａは、インシュレータ本体２１に設けられた溝に差し込まれ、これにより固定金具２３の変位が効果的に規制される。
　コネクタ１に対してＦＰＣ４を電気的に接続するためにコネクタ１に対してプラグ部材５を連結する時、プラグ突起５２と貫通孔３２の嵌合によってコネクタ１内へのＦＰＣ４の挿入が上手く案内される。インシュレータ１１の前口２１ａを介してＦＰＣ４がインシュレータ１１内に挿入されると、ＦＰＣ４がインシュレータ本体２１の下板２６上に配置される。コンタクト端子１２の接点部６１ｃは、受容溝２６ｇから上方に僅かに反り出ている。従って、ＦＰＣ４の挿入に伴ってＦＰＣ４の下面がその接点部６１ｃの上面に接触して接点部６１ｃが下方に押し下げられる。ＦＰＣ４が所定の位置まで挿入されると、コネクタ１の各コンタクト端子１２の接点部６１ｃとＦＰＣ４の各コンタクトパッド８１ａ，８５ａに接触が確保される（図１４参照）。詳細には、信号用コンタクト端子１２Ｓのアーム部６１の接点部６１ｃが信号線８５のコンタクトパッド８５ａに接触する。同様、グランド用コンタクト端子１２Ｇのアーム部６１の接点部６１ｃが第１グランド線８１のコンタクトパッド８１ａに接触する。
　特筆すべき点としては、ＦＰＣ４及びコネクタ１，２の組み合わせから構築された高周波信号伝送装置９において、各信号伝送路間でグランド電位が共有されていないことである。具体的には、ＦＰＣ４の差動伝送路８の間でグランド線が共有されていない。差動伝送路８に電気的に接続されるコネクタ１，２の信号用コンタクト端子１２Ｓの対の間でグランド用コンタクト端子１２Ｇが共有されていない。このようにＦＰＣ４とコネクタ１，２の両方において差動伝送路の間でのグランド電位の共有を回避することにより電気的なアイソレーションが高まり、クロストークの抑制が期待できる。なお、ＦＰＣ４及びコネクタ１，２の両方ではなく、ＦＰＣ４だけ、又はコネクタ１，２だけにてグランド電位の非共有を実施することもできる。
　図１５乃至図１７に示すように、ＦＰＣ４の上面に第１グランド線８１及び信号線８５を形成し、ＦＰＣ４の下面にコンタクトパッド８１ａ，８５ａを形成し、両者を個々の貫通配線で接続することもできる。即ち、第１グランド線８１のコンタクトパッド８１ａ及び信号線８５のコンタクトパッド８５ａは配線層７１に設ける必要はない。図１５乃至図１７には図示していないが、図３と同様、配線層７２には第２グランド線８２が形成されている。
　図１８は、高周波信号伝送装置（ケーブル装置の両端にコネクタが結合したもの）に関する挿入損失のシミュレーション結果を示す。図１８（ａ）は、第１グランド線が、隣接する差動伝送路の間で共有され、かつ第２グランド線が全ての差動伝送路の間で共有される場合の結果を示す。図１８（ｂ）は、本開示の形態の結果を示す。図１８に示すように、本開示の形態では、３０ＧＨｚ付近の周波数においてリップルの改善が達成された。
　図１９は、高周波信号伝送装置（ケーブル装置の両端にコネクタが結合したもの）に関するクロストーク特性のシミュレーション結果を示す。図１９（ａ）は、ＮＥＸＴ（Near End Cross Talk）のシミュレーション結果を示し、ＰＥ１が本実施形態に関し、ＣＥ１が比較例に関する。図１９（ｂ）は、ＦＥＸＴ（Far End Cross Talk）のシミュレーション結果を示し、ＰＥ１が本実施形態に関し、ＣＥ１が比較例に関する。なお、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）の両方において、比較例は、隣接した差動伝送路の間で第１グランド線が共有された（即ち、隣接した差動伝送路の間に一つの第１グランド線が設けられた）ケーブル装置が用いられる。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すようにクロストークがＣＥ１と比べてＰＥ１のほうが小さい。本実施形態によればクロストークの低減が促進されることが確認できた。
　図２０は、ケーブル装置に関するクロストーク特性のシミュレーション結果を示す。図２０（ａ）は、ＮＥＸＴ（Near End Cross Talk）のシミュレーション結果を示し、ＰＥ１が本実施形態に関し、ＣＥ１が比較例に関する。図２０（ｂ）は、ＦＥＸＴ（Far End Cross Talk）のシミュレーション結果を示し、ＰＥ１が本実施形態に関し、ＣＥ１が比較例に関する。なお、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）の両方において、比較例は、隣接した差動伝送路の間で第１グランド線が共有された（即ち、隣接した差動伝送路の間に一つの第１グランド線が設けられた）ケーブル装置が用いられる。図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すようにクロストークがＣＥ１と比べてＰＥ１のほうが小さい。本実施形態によればクロストークの低減が促進されることが確認できた。
　上述の教示を踏まえ、当業者は、各実施形態に対して様々な変更を加えることができる。コンタクト端子の形状は、図示のものに限られず、一つのコンタクト端子に２以上の接点部が設けられるものも採用可能である。ＦＰＣの両面のコンタクトパッドに電気的に接続されるようにコンタクト端子を配列させても良い。具体的には、一方のコンタクト端子の配列は、ＦＰＣの表側のコンタクトパッドとの接触のために設けられ、他方のコンタクト端子の配列は、ＦＰＣの裏側のコンタクトパッドとの接触のために設けられる。このように、ＦＰＣは、一面にコンタクトパッドを有するものに限らず、両面にコンタクトパッドが設けられたものも採用可能である。
１，２：コネクタ
４：ＦＰＣ
５，６：プラグ部材
８：差動伝送路
９：高周波信号伝送装置
１１：インシュレータ
１２：コンタクト端子（１２Ｇ：グランド用コンタクト端子，１２Ｓ：信号用コンタクト端子）
１３：導電性部材
２１：インシュレータ本体
２２：取付部材
７０：誘電体層
７１，７２：配線層
７３，７４：被覆層
８１：第１グランド線
８２：第２グランド線
８５：信号線

Claims (17)

  1. 　誘電体層、及び前記誘電体層を挟むように設けられた第１及び第２配線層を備えると共に、前記第１配線層には少なくともＭ（Ｍは、２以上の自然数を示す）個の差動伝送路が設けられた高周波信号伝送ケーブルであって、
    　前記第１配線層には少なくとも２×Ｍ個の第１グランド線から成る第１グランド線群が更に設けられ、前記第２配線層には少なくともＭ個の第２グランド線から成る第２グランド線群が設けられ、
    　前記Ｍ個の差動伝送路の各差動伝送路に対して前記第１グランド線群に含まれる少なくとも２つの第１グランド線が重複せずに割り当てられ、かつ前記Ｍ個の差動伝送路の各差動伝送路に対して前記第２グランド線群に含まれる少なくとも１つの第２グランド線が重複せずに割り当てられ、
    　各差動伝送路が、前記少なくとも２つの第１グランド線により挟まれ、かつ前記少なくとも１つの第２グランド線に対向して設けられる、高周波信号伝送ケーブル。
  2. 　前記第１配線層を被覆する第１被覆層を更に備え、前記差動伝送路の信号線は、前記第１被覆層により被覆される部分と比べて前記第１被覆層により被覆されずに露出した部分が幅狭になるように形状付けられることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  3. 　前記差動伝送路の信号線は、その両端のコンタクトパッドがこれらのコンタクトパッドの間を延びる中間配線部よりも幅狭になるように形状付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  4. 　前記第１配線層を被覆する第１被覆層を更に備え、前記第１グランド線は、前記第１被覆層により被覆される部分と比べて前記第１被覆層により被覆されずに露出した部分が幅広になるように形状付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  5. 　前記第１グランド線は、その両端のコンタクトパッドがこれらのコンタクトパッドの間を延びる中間配線部よりも幅広になるように形状付けられ、この幅広のコンタクトパッドに応じて前記第１グランド線のコンタクトパッドと前記差動伝送路の信号線のコンタクトパッドの間隔が狭くなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  6. 　前記差動伝送路の信号線のコンタクトパッドの幅が、前記第１グランド線のコンタクトパッドの幅の２／３以下又は１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  7. 　前記差動伝送路の信号線のコンタクトパッドは、前記第１グランド線のコンタクトパッドよりも当該ケーブルの末端から離れて配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  8. 　前記Ｍは、４以上の自然数を示すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の高周波信号伝送ケーブル。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の高周波信号伝送ケーブルと、
    　前記高周波信号伝送ケーブルがその一方の端部で電気的に接続されるコネクタにして、インシュレータと、前記インシュレータの幅方向に沿って配置され、かつ前記インシュレータにより支持された複数のコンタクト端子を備えるコネクタを備える高周波信号伝送装置。
  10. 　前記コネクタにおいて、
    　前記複数のコンタクト端子は、少なくともＭ対の信号用コンタクト端子と、少なくとも２×Ｍ個のグランド用コンタクト端子を含み、
    　前記少なくともＭ対の信号用コンタクト端子に含まれる信号用コンタクト端子の各対に対して前記少なくとも２×Ｍ個のグランド用コンタクト端子に含まれる少なくとも２つのグランド用コンタクト端子が重複せずに割り当てられ、前記信号用コンタクト端子の各対が前記少なくとも２つのグランド用コンタクト端子の間に挟まれることを特徴とする請求項９に記載の高周波信号伝送装置。
  11. 　前記インシュレータは、インシュレータ本体と、前記インシュレータ本体に対して取り付けられて前記インシュレータの幅方向に沿って配置される少なくともＭ個の取付部材を備えることを特徴とする請求項１０に記載の高周波信号伝送装置。
  12. 　各取付部材が、前記信号用コンタクト端子の対が前記少なくとも２つのグランド用コンタクト端子の間に挟まれた少なくとも４つのコンタクト端子を支持するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の高周波信号伝送装置。
  13. 　各取付部材は、前記少なくとも２つのグランド用コンタクト端子同士を電気的に接続する導電性部材を保持することを特徴とする請求項１２に記載の高周波信号伝送装置。
  14. 　前記取付部材は、前記導電性部材が挿入される挿入孔を有し、前記導電性部材は、少なくとも２つの突起を有し、各突起が、前記取付部材の挿入孔内に位置する前記グランド用コンタクト端子の露出部に接触することを特徴とする請求項１３に記載の高周波信号伝送装置。
  15. 　前記高周波信号伝送ケーブルと前記コネクタの接続を補助するべく前記高周波信号伝送ケーブルの一方の端部に取り付けられたプラグ部材を備えることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の高周波信号伝送装置。
  16. 　前記プラグ部材が少なくとも２つのプラグ突起を有し、これらのプラグ突起の間に前記差動伝送路の信号線のコンタクトパッドと前記第１グランド線のコンタクトパッドが配置されることを特徴とする請求項１５に記載の高周波信号伝送装置。
  17. 　前記コネクタのインシュレータは、前記プラグ部材のプラグ突起が挿入される孔を有することを特徴とする請求項１６に記載の高周波信号伝送装置。
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