JP2003197294A - 圧着コネクタを有するケーブル構造体モジュール - Google Patents

圧着コネクタを有するケーブル構造体モジュール

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JP2003197294A JP2001384437A JP2001384437A JP2003197294A JP 2003197294 A JP2003197294 A JP 2003197294A JP 2001384437 A JP2001384437 A JP 2001384437A JP 2001384437 A JP2001384437 A JP 2001384437A JP 2003197294 A JP2003197294 A JP 2003197294A
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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速ケーブル・システムのコスト及びサイズ
の増大を抑えたケーブル構造体を提供する。 【解決手段】 ケーブルは多数の同軸ワイヤを含む。ワ
イヤの各々は、誘電体鞘によって包囲された中央導体を
有し、鞘は導電性シールドによって包囲されている。ワ
イヤは、各ワイヤの端部において、横に一列に配列され
ており、ここに端子素子が接続される。端子素子は、対
向する主面を有し、第１面上に第１接点アレイ、対向面
上に第２接点アレイを有し、第１接点の各々が、対応す
る第２接点に電気的に接続されている。ワイヤ素子の中
央導体の各々は、第１接点の対応する１つに接続されて
いる。電子デバイスは、各端部に回路基板を含み、第２
接点と圧着するように配列された接点を有するとよい。
端子素子をクランプと基板との間に挟み込み、エラスト
マ・スプリングが圧縮を維持し、端子素子及び基板内の
ピン・ホールによって接点の位置決めを確実に行うよう
にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重ワイヤ・ケー
ブルに関し、更に特定すれば、小ゲージ同軸配線に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高速データ及び信号伝送レートは、伝送
に用いられる導体の特性によって制限される。可撓性マ
ルチワイヤ・ケーブルで接続された別個の構成部品を有
する電子システムでは、信号レートは、ケーブルに用い
られている可撓性ワイヤの性質だけでなく、ケーブル及
び各構成部品間の接続手段によっても制限される。
【０００３】高レートの用途では、種々の高速布線（ca
bling）を用いることができ、高性能同軸配線（wirin
g）、撚り線対ワイヤ、またはその他の構成を含む。い
ずれのケーブルを選択しても、所与の帯域幅または周波
数能力を有し、低電圧差動信号（ＬＶＤＳ）を用いてス
イッチング・ノイズを抑制することができる。スイッチ
ング・ノイズは、他の電子的機能との電磁干渉を発生す
る可能性がある。ケーブル帯域幅とは理論的な最大値で
あるが、実際の使用では、帯域幅は、ケーブル及び回路
基板間の接続によって著しく制限される場合が多い。即
ち、システムの構成部品内で通常用いられている他の構
成部品のために、使用可能な帯域幅が抑制される。異な
る種類の導体間の接合部における不連続性が、反射及び
リンギングを起こす可能性があるが、これらのためにク
ロック・サイクルを延長する必要が生ずる。更に、異な
るラインに対する伝送時間の差が、スキューを発生させ
る可能性があるので、各ライン上で送られる信号がその
目的地に到達する時間の範囲を包含するには、期間の延
長も必要となる。
【０００４】通常、ケーブル及び構成部品間の接続に
は、ケーブルの各端部にコネクタ素子が必要となる。コ
ネクタは、回路基板のような構成部品だけでなく、ケー
ブルに接続する機能も有する。ケーブル及び構成部品が
脱着可能であることがシステムに必要な場合、ケーブル
の各端部は２つの結合するコネクタ構成部品を含み、一
方をケーブル端部に接続し、他方を回路基板に接続すれ
ばよい。かかるコネクタは、各々、多少の不連続性を生
ずるため、ケーブルの理論的能力未満に帯域幅を低下さ
せる。かかる不連続性が発生するのは、回路基板が１つ
のコネクタ部に接続するところ、そのコネクタ部が対応
する別のコネクタ部とかみ合うところ、及びそれがケー
ブル・ワイヤと接続するところである。これら不連続性
の影響が蓄積すると、場合によっては周波数帯域幅が約
半分に減少すると考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】性能上の影響に加え
て、従来のコネクタは、高速ケーブル・システムのコス
ト及びサイズの著しい増大を来す。コネクタは、構成基
板やケーブル上に実装しなければならず、熟練作業が必
要でコストもかかる。ケーブル・ワイヤ及び回路構成部
品は、必ず一致するべきコネクタ部分が各々、異なる供
給業者によって供給される場合もあり、互換性が問題と
なる。加えて、ケーブル製造業者は、異なるコネクタを
指定する顧客をかかえる場合もあり、異なる構成部品の
在庫が必要となる。また、多数の導体を有するケーブル
は、各導体が各コネクタ上で適正な接点に確実に接続す
るように注意深く組み立てなければならず、このため製
造コストも膨大となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の欠
点を克服するに当たり、多数の同軸ワイヤを有するケー
ブルを提供する。ワイヤの各々は、誘電体鞘によって囲
まれた中央導体を有し、鞘は導電性シールドによって囲
まれている。ワイヤは、各ワイヤの一端において横一列
に並べられ、ここに端子素子を接続する。端子素子は対
向する主面を有し、第１面上に第１接点アレイがあり、
対向面上に第２接点アレイがある。第１接点の各々は、
対応する第２接点に電気的に接続されている。ワイヤ素
子の中央導体の各々は、第１接点の対応する１つに接続
されている。電子デバイスは、各端部に回路基板を含
み、第２接点との圧着のための接点が設けられている。
端子素子は、クランプ及びボード間に挟み込まれ、エラ
ストマ製ばねが圧縮を維持し、端子素子及び基板内のピ
ン・ホールが接点の位置決めを確保する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、第１電子デバイス１２、
第２電子デバイス１４、及びケーブル構造体１６を有す
る電子システム１０を示す。これらのデバイスは、いず
れの種類でもよい。例えば、第１及び第２デバイスは、
それぞれ、ベース・コンピュータ及び周辺デバイス、ま
たは医療用超音波撮像機械及び変換器でもよい。これら
のデバイスは、図示のように、可撓性ケーブルで接続さ
れた別個のハウジングを有することができ、あるいは共
通ハウジング内の別個の電子構成部品として、ケーブル
で接続することもできる。各デバイスは回路素子２０、
２２を含み、これらは好適な実施形態では剛性平面印刷
回路基板であるが、代替実施形態では、可撓性回路、集
積回路チップ、セラミック回路、ハイブリッド回路素
子、または導電性接点が露出されているあらゆる回路を
含むこともできる。これについては、以下で論ずる。
【０００８】図２は、ケーブル構造体１６の１端及びデ
バイス基板２２の１つの間の接続を示す分解図である。
基板は、１対の離間した貫通孔２６を有するインターフ
ェース領域２４を有する。孔の間には、接点３０のアレ
イ２８がある。各接点は、互いに電気的に独立してお
り、トレース（図示せず）によって基板２２上の別の回
路に接続されている。接点のアレイは、孔２６に沿った
軸に整合されており、接点はこの線に沿って均等に配列
されている。各接点は、アレイのラインに対して垂直に
向けられた細長いバーであり、他の接点とは平行となっ
ている。好適な実施形態では、２０個の接点があるが、
この数は必要性に応じて幅広く変更可能であり、ケーブ
ル内のワイヤ数が基準となる。これについては、以下で
論ずる。好適な実施形態では、接点には金またはその他
の耐腐食性金属がめっきされており、デバイスの延長さ
れた寿命にわたって低抵抗の接触を与える。接点は、中
心間で０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）の間隔だけ
離間することが好ましいが、これは、必要性に応じて、
０．３８１ないし２．５４ｍｍ（０．０１５ないし０．
１００インチ）の範囲とすることも可能である。第２基
板接点３２は、接点アレイ２８の近くに位置する。第２
接点は、接点アレイ２８と同じ位細長く、アレイと平行
なバーである。接点３２も、他の基板回路（図示せず）
に接続されている。
【０００９】ケーブル構造体は、リボン上に横一列に並
べた細い同軸ワイヤ３６の束３４を含む。ワイヤの各々
は、中央導体４０を含み、これは誘電体層４２によって
覆われている。誘電体層はシールド層４４によって囲ま
れており、シールド層４４は絶縁材料の外装４６によっ
て囲まれている。好適な実施形態では、外装は、１つの
ユニットとして形成され、隣接するワイヤはそれらの全
長に沿って互いに接合されるようになっている。代替実
施形態では、ワイヤは、それらの端部においてリボン状
に接合するが、中央部分ではばらばらでもよく、これら
を追加の外装内に受容し、円筒形のケーブル外形となる
ようにしてもよい。組立の前に、ケーブルのセグメント
を図示の形にはぎ取る。ここには、各中央導体の一部が
鞘から延出している。図示の目的上、シールド層は、鞘
の端部以前で終了するように示されているが、これは鞘
の端部まで達していることが好ましい。外装も十分にめ
くり上げて、各ワイヤ上にシールドの一部を露出させる
ようにする。各端部にこのような接続を必要とする実施
形態では、束の各端部も同様にはぎ取るが、代替実施形
態では、一端のみをこのようにはぎ取り、他端は従来の
手段で接続してもよい。
【００１０】好適な実施形態では、中央導体は銅ワイヤ
であり、１つの撚り線が３８ワイヤ・ゲージであるが、
これは必要性に応じて４４及び３６の間とすることもで
きる。誘電体層は、ＦＥＰで形成され、外径が約０．３
３ｍｍ（０．０１３インチ）の場合、約０．１１４ｍｍ
（０．００４５インチ）の壁厚を有するが、これは必要
性に応じて約０．１６５及び約１．６５ｍｍ（０．００
６５及び０．０６５インチ）の間とすることもできる。
シールドは、４４ゲージ銅ワイヤの撚り線１７本を巻き
回すことによって形成されている。外装は、ＰＶＣで形
成され、約０．６３５ｍｍ（約０．０２５インチ）の全
リボン厚さを与えるが、これは必要性に応じて０．３８
１及び２．５４ｍｍ（０．０１５及び０．１００イン
チ）の間とすることもできる。ワイヤの中心間隔は、好
適な実施形態では０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）
であるが、これは必要性に応じて０．３８１及び２．５
４ｍｍ（０．０１５及び０．１００インチ）の間とする
こともできる。
【００１１】ケーブル構造体は、一端または両端に端子
シート５０を含む。このシートは、厚さ０．０６０のＦ
Ｒ４で形成された平面素子である。これは本質的に剛体
であるが、代替実施形態では多少の可撓性は許容でき
る。シートは横長の形状を有し、これが取り付けられて
いるケーブル束の軸に対して垂直に向けられている。シ
ート５０は、上面５２及び下面５４を有する。上面上に
は、導電性上面接点６０のアレイ５６が、シートの主軸
に沿って配向され、ケーブル・リボンのワイヤの中央導
体の間隔に対応する間隔だけ互いに離間されている。第
２上面接点６１が、アレイの長さにわたってこれから離
間され、これと平行に延びている。シートの下面は、接
点のパターンを含む。これは基板上のそれの鏡像であ
り、これらの接点は基板のインターフェース領域の接点
を覆い、接点の各々と他方の構成部品上の対応する接点
との間でのみ１対１の接触が行われる。以下で論ずる
が、上面接点の各々と対応する各下面接点との間には、
導電性ビアがある。端子シートは、各々開口６４を規定
する１対の張り出した耳６２を含む。開口６４は、基板
２２上の対応する開口２６と同じサイズであり、同じ位
置にある。
【００１２】クランプ即ち蓋部材６６は、シート全体を
覆う大きさとなっており、一対の同様の開口７０を規定
し、シート及び基板の開口と位置を合わせる。蓋の下面
は、ワイヤ端部及び端子シートを受容するような外形と
なっており、上面は各開口７０を中心とする同心状凹部
７２を規定し、スプリング・ワッシャ７４を受容する。
好適な実施形態では、蓋は剛性の熱可塑性材料で形成さ
れ、電気的絶縁特性を有する。１対のピン７６は、蓋、
シート及び基板の開口内に密着嵌入する大きさの軸８０
を有する。ピン・ヘッド８２及び割りの入った先細の前
端８４は、各々対向する肩面８６を有し、これらは選択
した距離だけ離間され、実装されると、ワッシャの圧縮
を与える。
【００１３】図３は、組み立て、接続したケーブル端子
を示す。ケーブル構造体を組み立てるには、中央導体の
各々が対応する１つの接点６０上に載置し、シールド４
４が全て接点６１上に載置し、シールドがいずれの接点
６０にも接触しないように、リボン端を端子シートと一
直線上に配置する。次いで、リフロー・プロセスによっ
て、ワイヤを所定位置にはんだ付けする。一端または両
端をこのようにはんだ付けすると、ケーブル構造体は完
成し、保管し、在庫し、後に実装するか、あるいはいず
れかの場所に出荷して誰かによって実装される。
【００１４】図３に示すように、端子素子５０は、前述
の接点アレイを両側に含む。下側は、基板の接点３０を
覆うような形状で、そのように位置づけられた下面接点
９０のアレイを含む。第２下面接点９２は、基板上の接
点３２を覆う。シート５０の各側にある接点間で連通す
るために、シート内にビア９４を規定し、貫通めっきし
て、各上面接点６０を対応する下面接点９０と接続す
る。同様に、数個のビア９６も貫通メッキし、接点６１
及び９２間で接続を行う。
【００１５】実装すると、シートの下面接点９０は、挟
み込まれたスプリング・ワッシャ７４の力によって、基
板接点３０に対し押圧される。通常、各ワッシャが与え
るばね力は、接点面積全域に分散され、各接点にオーム
接触を確保するのに相応しい圧力を与える。ピンの軸１
００は、接点３０、９０の中心と一直線状となってお
り、均等に分散する力を与える。代替実施形態では、圧
縮可能なエラストマ部材１０２を、蓋とケーブル端子シ
ートとの間に設け、スプリング・ワッシャの代わり、ま
たはこれに加えて、外方向（ongoing）のばね力を与え
るようにしてもよい。
【００１６】好適な実施形態では、標準化及び利便性の
ため、「Gold Dot」パターンを用いて、狭い間隔で接点
を配列する。しかしながら、導電性接点には、他のいず
れの規格またはカスタム・パターンでも採用可能であ
る。
【００１７】以上、好適な実施形態及び代替実施形態に
ついて論じたが、本発明は、そのように限定することを
意図する訳ではない。例えば、ワイヤは、実際に基板接
点に定めた間隔よりも、間隔を狭めてもよい（基板の精
度に限界がある場合等）。かかる実施形態では、各アレ
イの間隔が広がり、しかも適当な数の接点が得られるよ
うに、１つよりも多くの広い接点アレイを用いるとよ
い。あるいは、端子シートは、延長トレースを用いて、
上面側接点を下面側接点に接続し、下面側接点を、上面
側接点よりも広い範囲にわたって拡散させることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の好適な実施形態による電子
構成部品のシステムにおけるケーブル構造体の斜視図で
ある。
【図２】 図２は、図１の実施形態によるケーブル構造
体端子の分解図である。
【図３】 図３は、図１の実施形態による端子の拡大断
面図である。
【符号の説明】
１０：電子システム １２：第１電子デバイス １４：第２電子デバイス １６：ケーブル構造体 ２０、２２：回路素子 ２４：インターフェース領域 ２６：貫通孔 ３２：第２基板接点 ３４：束 ３６：同軸ワイヤ ３８：接点 ４０：中央導体 ４２：誘電体層 ４４：シールド層 ４６：外装 ５０：端子シート ５２：上面 ５４：下面 ６０：導電性上面接点 ６１：第２上面接点 ６２：延長イヤー ６４：開口 ６６：クランプ ７０：開口 ７２：同心状凹部 ７４：スプリング・ワッシャ ７６：ピン ８２：ピン・ヘッド ８４：割りの入った先細前端 ８６：肩面 ９０：下面接点 ９２：第２下面接点 ９４、９６：ビア １０２：エラストマ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E077 BB07 BB32 CC03 CC06 CC10 CC23 DD14 GG04 GG08 GG10 HH07 JJ11 JJ20

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーブル構造体であって、 複数の同軸ワイヤ素子であって、 前記ワイヤ素子の各々が、誘電体鞘で包囲された中央導
    体を有し、該鞘が導電性シールドで包囲されており、 前記ワイヤ素子が、各ワイヤ素子の第１端において、一
    列に横に並んで配列されている、同軸ケーブル素子と、 前記ワイヤ素子に接続されている端子素子であって、 該端子素子が、対向する主面を有し、第１面上に第１接
    点アレイと、対向面上に第２接点アレイとを有し、前記
    第１接点の各々が、対応する第２接点に電気的に接続さ
    れている、端子素子と、から成り、 前記ワイヤ素子の中央導体の各々が、前記第１接点の対
    応する１つにオーム接続されている、ことを特徴とする
    ケーブル構造体。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のケーブル構造体におい
    て、前記端子素子は、前記ワイヤ素子の各々のシールド
    に接続されている第３接点を有することを特徴とするケ
    ーブル構造体。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のケーブル構造体におい
    て、前記ワイヤ素子を平坦なリボン状に配列することを
    特徴とするケーブル構造体。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のケーブル構造体であっ
    て、前記ワイヤ素子の対向端部に、対応する第２端子素
    子を含むことを特徴とするケーブル構造体。
  5. 【請求項５】 請求項１記載のケーブル構造体であっ
    て、前記端子素子は位置決め素子を規定することを特徴
    とするケーブル構造体。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のケーブル構造体におい
    て、前記位置決め素子は、少なくとも１対の孔を含むこ
    とを特徴とするケーブル構造体。
  7. 【請求項７】 請求項１記載のケーブル構造体におい
    て、前記平面素子は平面部材であることを特徴とするケ
    ーブル構造体。
  8. 【請求項８】 請求項１記載のケーブル構造体におい
    て、前記平面素子は可撓性シートであることを特徴とす
    るケーブル構造体。
  9. 【請求項９】 電子配線構造体であって、 印刷配線素子と、 対向する端部を有し、一端が前記印刷配線素子に接続さ
    れているケーブル構造体であって、 該ケーブル構造体が、各々中央導体と包囲するシールド
    とを有する複数の同軸ワイヤから成り、 前記ケーブル構造体は、少なくとも一方の端部に前記ワ
    イヤの各々に接続されている端子素子を有し、 前記端子素子は、対向する主面を有し、更に、第１面上
    に前記ワイヤの中央導体がそれぞれ接続されている第１
    接点アレイと、対向面上に第２接点アレイとを有し、前
    記第１接点の各々が対応する第２接点に電気的に接続さ
    れており、 前記第２接点の各々が、前記印刷配線素子上の導電性接
    点アレイにおける対応する接点を覆いかつこれと圧着す
    る、ケーブル構造体と、から成ることを特徴とする電子
    配線構造体。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の電子配線構造体におい
    て、前記印刷配線素子は、回路基板であることを特徴と
    する電子配線構造体。
  11. 【請求項１１】 請求項９記載の電子配線構造体であっ
    て、前記ケーブル構造体の各端部に接続されている印刷
    配線素子を含むことを特徴とする電子配線構造体。
  12. 【請求項１２】 請求項９記載の電子配線構造体であっ
    て、前記印刷配線素子に接続されているクランプを含
    み、前記端子素子がそれらの間に挟み込まれていること
    を特徴とする電子配線構造体。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の電子配線構造体であ
    って、前記端子素子を前記印刷配線素子に対して偏倚さ
    せる圧縮部材を含むことを特徴とする電子配線構造体。
  14. 【請求項１４】 請求項９記載の電子配線構造体におい
    て、前記印刷配線素子は、第１の１組の開口を規定し、
    前記端子素子は、前記第１の１組の開口と位置合わせし
    た、対応する第２の１組の開口を規定することを特徴と
    する電子配線構造体。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の電子配線構造体であ
    って、前記第１の開口の各々に密着受容されているピン
    を含み、各ピンが第２の開口内に密着受容されているこ
    とを特徴とする電子配線構造体。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の電子配線構造体にお
    いて、各ピンは、前記端子素子を前記回路素子に対して
    圧縮保持する締結具であることを特徴とする電子配線構
    造体。
  17. 【請求項１７】 請求項９記載の電子配線構造体におい
    て、前記第１接点を直線上に配列し、前記ワイヤをその
    端部においてリボン状に密接配列することを特徴とする
    電子配線構造体。
  18. 【請求項１８】 請求項９記載の電子配線構造体におい
    て、前記端子素子は可撓性シートであることを特徴とす
    る電子配線構造体。
  19. 【請求項１９】 電子配線構造体であって、 １対の回路基板と、 対向する端部を有するケーブル構造体であって、各端部
    が前記回路基板の各１つに接続されており、 前記ケーブル構造体が、各々中央導体と包囲するシール
    ドとを有する複数の同軸ワイヤから成り、 前記ケーブル構造体は、各端部に前記ワイヤの各々に接
    続されている端子素子を有し、 各端子素子は、対向する主面を有し、第１面上に前記配
    線の中央導体がそれぞれ接続されている第１接点アレイ
    と、対向面上に第２接点アレイとを有する可撓性シート
    であり、前記第１接点の各々が対応する第２接点に電気
    的に接続されており、 前記第２接点の各々は、前記対応する回路基板上の導電
    性接点アレイ内の対応する接点を覆い、かつこれに圧着
    する、ケーブル構造体と、 前記回路基板に接続され、前記端子素子を間に挟み込ん
    だクランプと、 前記クランプと前記印刷配線素子間に圧縮受容され、前
    記第２接点を前記回路基板の導電性接点に対して偏倚さ
    せる弾性圧縮部材と、から成ることを特徴とする電子配
    線構造体。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の電子配線構造体にお
    いて、前記端子素子は、前記第１面上に細長接点を含
    み、各ワイヤの前記包囲するシールドを前記細長接点に
    接続することを特徴とする電子配線構造体。
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