JP2006260836A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 差動式伝送用コネクタの信号特性の劣化を改善する。
【解決手段】本発明によるコネクタは、一対の信号線と一対のドレイン線を備えた複数本のケーブルと電気接続されるコネクタであって、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本のドレイン線と接続される接地用接触子と、前記一対の信号用接触子及び前記接地用接触子を、同一平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、上記接地用接触子の少なくとも一部、上記信号用接触子の少なくとも一部及び上記担体の少なくとも一部を覆う第１の金属製シェルとを備え、上記第１の金属製シェルが少なくとも１本の接地用接触子と第１の接点を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

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、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。

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くく高速化に有利な特性を持っている。また、信号電圧の観点からみても、±２５０ｍＶ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×２組＝４本の信号線が必要となる。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、それによって信号線間隔の縮小化が余儀なくされつつあり、それに起因してクロストークが発生するために信号線間の信号特性の劣化を改善することが課題となる。

図４は、特許文献１における差動式伝送用コネクタの配線図を示しており、複数の差動式伝送用ケーブルを用いて信号特性の劣化を改善した構造を開示している。以下に図４を参照して当該コネクタの構造について説明する。

図４では、複数の差動式伝送用ケーブルが図示されており、そのうち１本には、一対の信号線４５及び一対のドレイン線４３が含まれる。各ケーブル内の電線の配列状態は、一対の隣接する信号線４５を挟んでドレイン線が１本ずつ配置され、ケーブルの軸と直交する方向に配列されている。その結果、複数のケーブルを配置した配列状態は、一方の最外端にドレイン線が１本配置され、次いで、一対の隣接した信号線、一対の隣接したドレイン線、一対の隣接した信号線の順序で交互に配置され、最終的に他方の最外端にドレイン線が１本配置される。

配列内のドレイン線については、最外端の各ドレイン線が直接金属製シェル４０に接続され、それ以外の２本の隣接したドレイン線が、それに対応する１つの接地用電気接触子を共有して接続される。また、配列内の一対の隣接した信号線については、対応する２本の信号線用接触子に１本ずつ接続される。

金属製シェル４０は、各対応する電線と接続された各電気接触子を覆って電気的なシールド効果の役割を担い、信号線のインピーダンス特性を改善している。金属製シェル４０と電線との配線関係を見ると、配列の最外端の各ドレイン線４３は電気接触子を介さず直接金属製シェル４０に接続されているため、特許文献１に係る発明は、従来では各電線に対応して配設されていた電気接触子数を少なくとも２本分不要とし信号線間隔の縮小化に寄与する効果をもたらすというものである。

特願２００４−１９８２０８号

特許文献１は、信号線間の良好なインピーダンス特性を示すものであるが、現実的に信号線数が増大した場合を考慮すると、前記電線の配列は幅方向に拡大するため、配列の最外端以外の多数のドレイン線（接地用接触子）が金属製シェルと接続されない状態となる。良好な電気的安定性を維持するには、全てのドレイン線（接地用接触子）が金属製シェルとの接続点を持って０電位を維持し、信号線間にクロストークが発生する原因を予防することが好ましい。したがって、本発明の目的は、差動式伝送用コネクタ配線におけるクロストークの発生を予防し、電気的に安定したコネクタを提供することである。

（１）上述の目的を達成するため、本発明に係るコネクタは、一対の信号線と一対のドレイン線とを備えたケーブル複数本と電気接続されるコネクタであって、
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本のドレイン線と接続される接地用接触子と、前記一対の信号用接触子及び前記接地用接触子を、同一平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、上記接地用接触子の少なくとも一部、上記信号用接触子の少なくとも一部及び上記担体の少なくとも一部を覆う第１の金属製シェルと、を備え、
上記第１の金属製シェルが少なくとも１本の接地用接触子と第１の接点を有することを特徴とする。
（２）また、前記第１の接点は、上記第１の金属製シェルから前記接地用接触子に対して延長された舌部を介して接触部を形成することが好ましい。
（３）さらに、本発明に係るコネクタは、（１）又は（２）におけるコネクタと嵌合可能であって、嵌合時に電気的に接続されるように上記信号用接触子及び接地用接触子と対応して配列された接触子と、嵌合時に前記第１の金属製シェルと少なくとも１つの第２の接点を有する第２の金属製シェルとを具備する。
（４）また、前記第２の接点は、上記第２の金属製シェルから前記第１の金属製シェルに対して延長された舌部を介して接触部を形成することが好ましい。
（５）また、前記第２の金属製シェルが、プリント基板の接地配線に電気的に接続される複数の脚部を有し、該複数の脚部以外にプリント基板への設置面に接触部を有しないことが好ましい。
（６）さらに、本発明に係るコネクタは、一対の信号線と一対のドレイン線を備えたケーブル複数本と電気接続され、
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用接触子２組と、上記ケーブルの１又は２本のドレイン線と接続される接地用接触子３本と、前記一対の信号用接触子及び前記接地用接触子を、同一平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、上記接地用接触子の少なくとも一部、上記信号用接触子の少なくとも一部及び上記担体の少なくとも一部を覆う第１の金属製シェルと、を備え、
上記第１の金属製シェルが、前記接地用接触子の各々に対して延長された舌部を有し、それらを介して接地用接触子との接触部を形成することを特徴とする。

（１）請求項１に係る発明は、第１の金属製シェルが少なくとも１本の接地用接触子と第１の接点を有するので、該少なくとも１本の接地用接触子は、金属製シェルと接続されてほぼ０電位になる。これにより、信号線間は所定の電位差を維持しインピーダンス特性を改善することができる。
（２）請求項２に係る発明は、第１の金属製シェルから接地用接触子に対して延長された舌部を介して接触部を形成するので、例えば、第１の金属製シェルの縁部から延長して形成された舌部を折り込むといった方法で第１の金属製シェルの一部を利用して容易に所定の接地用接触子と接点を形成することができる。
（３）請求項３に係る発明は、請求項１又は２のコネクタとの嵌合時に第２の金属製シェルが、第１の金属製シェルと少なくとも１つの第２の接点を有するので、コネクタ嵌合時に第１の金属製シェルと第２の金属製シェルとの接触部が形成され、第２の金属製シェルが接地されていれば、第１の金属製シェルもほぼ０電位に保つことができる。
（４）請求項４に係る発明は、第２の金属製シェルから第１の金属製シェルに対して延長された舌部を介して接触部を形成するので、第２の金属製シェルの一部を接続部を残して切欠き、第２の金属製シェルを内部方向に折り込むといった方法で、第２の金属製シェルの一部を利用して容易に第１の金属製シェルとの接点を形成し、第１の金属製シェルと第２の金属製シェルとを同電位に維持することができる。
（５）請求項５に係る発明は、複数の脚部以外にプリント基板への設置面に接触部を有しないので、複数の脚部がプリント基板の接地線に接続され、第２の金属製シェル全体の電位をほぼ０とし、プリント基板への電気的な影響を与えることはない。
（６）請求項６に係る発明は、第１の金属製シェルが接地用接触子の各々に対して延長された舌部を有し、それらを介して接地用接触子との接触部を形成するので、配線数が増加し、一端から接地用接触子及び一対の隣接した信号線用接触子の順で交互に配列が拡大しても、接地用接触子形状に応じて第１の金属製シェルから舌部等を形成しそれを突出させるだけで第１の金属製シェルと全ての接地用電気接触子について容易に接点を形成できる。

図１は、本発明による差動式伝送用ケーブル側コネクタと基板側コネクタとを示した構成図である。図２は、ケーブル側コネクタの配線及び組立て図である。図３は、基板側コネクタの組立て分解図である。

図１及び図２を参照し、本発明に係るケーブル側コネクタについて説明する。該ケーブル側コネクタは、２本の並列した差動式伝送用ケーブル４と電気接続される構成を有し、該差動式伝送用ケーブル４は、一対の信号線４ｂと一対のドレイン線４ａとを内部に備えている。また、当該コネクタは、上記差動式伝送用ケーブル４と、１対２組の信号用接触子２ｂと、３本の接地用接触子２ａと、担体３と、第１の金属製シェル１とで構成される。

以下に各構成要素について説明する。
信号用接触子２ｂは、一対で隣接しており、中央の接地用接触子２ａを挟んだ状態で配置されており、上記２本のケーブル４の一対２組の信号線４ｂと１本ずつ対応して接続される。また、３本の接地用接触子２ａは、うち２本が配列の最外端に１本ずつ位置され、上記ケーブルのドレイン線４ａに１本ずつ接続されており、さらに、残りの１本が一対の信号用接触子２ｂに挟まれた状態で配列の中央に配置され、２本の隣接するドレイン線を共有して該残りの１本の接地用接触子２ａに接続されている。

次いで、担体３は、接地用接触子２ａ及び一対の隣接した信号用接触子２ｂを配置する平面を有し、各接触子２ａ，２ｂは、一端が担体３の画定部９を挿通して突出した状態で、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される。

第１の金属製シェル１は、対向して挿通した開口面を有する中空の直方体形状であって、縁部からは３つの舌部１ａが延びている。

次いで、ケーブル側コネクタの組立てについて説明する。
各接触子とケーブルとの配線後、第１の金属製シェル１の一方の開口面から中空内部に担体３を挿入し、第１の金属製シェル１の内部面と担体３との接触面における接触摩擦によって該担体３を収容保持し、適宜位置決めする。第１の金属製シェル１の内部では、上記接触子の配列面と該面と対向する第１の金属製シェル１の内部面との間に空間距離が隔てられているため、担体３を第１の金属製シェル１の内部の所定位置に配置させた後、各接地用接触子２ａとドレイン線４ａとの接点近傍で上記舌部１ａを接触させ、これにより、ケーブル４のドレイン線４ａと第１の金属製シェル１とを電気的に接続させる（図２参照）。なお、当該コネクタの組立て完了時には、第１の金属製シェル１は、各接触子２ａ，２ｂの少なくとも一部および担体３の少なくとも一部を覆っており、電気的なシールド効果を発揮させて各信号線間のクロストークを軽減している。
以上のように、ケーブル側コネクタの配線及び組立てが行われるが、第１の金属製シェル１を絶縁部材で被覆する等して後処理を施してもよいことは当業者には自明である。

次いで、図１を参照して基板側コネクタについて説明する。
当該コネクタは、ケーブル側コネクタと嵌合されて電気的に接続されるように構成される。当該コネクタは、一対２組の隣接した信号用接触子２ｂ’と、３本の接地用接触子２ａ’と、担体７と、第２の金属製シェル５とで構成される。

１対で隣接した２組の信号用接触子２ｂ’及び３本の接地用接触子２ａ’は担体７の平面上に配列され、その配列順序は、ケーブル側コネクタと同一である。コネクタ嵌合時には、基板側コネクタの各接触子は、上記ケーブル側コネクタの信号用接触子２ｂ及び接地用接触子２ａと対応して接触する。

また、第２の金属製シェル５は、対向して挿通した開口面を有する中空の直方体形状であって、プリント基板８で接地配線される４つの脚部５ａ’と、第２の金属製シェル５の一面内で切欠して形成した３つの舌部５ａとを有し、４つの脚部５’を介してプリント基板８の設置面と空間距離を保って固定されている。したがって、プリント基板８に接続された第２の金属製シェル５は、ほぼ０電位である。また、第２の金属製シェル５とプリント基板８とは接触していないので、プリント基板８に電気的な影響を与える危険性はない。

図１及び図３を参照して基板側コネクタの組立てについて説明する。
ケーブル側コネクタの担体３における各接触子の配置と同様に、まず、担体７に各接触子を挿入配置する。次いで、第２の金属製シェル５の一方の開口面から担体７を挿入し、第２の金属製シェル５の内部面と担体７との接触面における接触摩擦によって該担体７を収容保持し、適宜位置決めする。その際、接触子の配列面は、コネクタの嵌合時にケーブル側コネクタの接触子配列面と対向するように配置される。次いで、当該コネクタを上記脚部５ａ’を介してプリント基板８の接地配線に電気的に接続し、各接触子をプリント基板側の所定の端子と電気的に接続配線する。

続いて、ケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合時における担体３と担体７との関係について説明する。
ケーブル側コネクタは、基板側コネクタの第２の金属製シェル５の他方の開口面から内部に収容される。担体７は、担体３と第１の金属製シェル１とで形成される空間内に収容され、その際、担体７の各接触子は、担体３の各対応する接触子と接点又は接触面を形成し、双方の接触子が電気的に接続される。

続いて、ケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合時における第１の金属製シェル１と第２の金属製シェル５との関係について説明する。
第１の金属製シェル１は、第２の金属製シェル５の内面と空間を隔てて保持されるが、第１の金属製シェル１と第２の金属製シェル５は、第２の金属シェル５から延びた上記３つの舌部５ａを介して接点又は接触面を有している。

上述したように、ケーブル側コネクタと基板側コネクタとの嵌合時には差動式伝送用ケーブルのドレイン線、ケーブル側及び基板側コネクタの各接地用接触子、第１の金属製シェル及び第２の金属製シェルは電気的に接続されて、プリント基板上の接地配線に接続されるので、ほぼ０Ｖを維持することができる。
よって、本発明のコネクタは、信号線電圧を所定の電位に維持し、差動式伝送用コネクタ配線におけるクロストークの発生を予防し、電気的に安定したコネクタを提供することができる。
また、特許文献１で開示されたように、ケーブル側コネクタの最外端のドレイン線を直接的に第１の金属製シェル１に接続して電気接触子数を減少させてもよいことは自明である。

以上、実施例を挙げて本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で適宜、付加、変形等をなし得るものである。

図１は、本発明によるケーブル側コネクタと基板側コネクタの構成図である。 図２は、本発明によるケーブル側コネクタの組立て配線図である。 図３は、本発明による基板側コネクタの組立て分解図である。 図４は、差動式伝送用ケーブルの従来のコネクタ配線図である。

符号の説明

１・・・第１の金属製シェル
１ａ・・舌部
２ａ・・接地用接触子
２ａ’・・接地用接触子
２ｂ・・信号用接触子
２ｂ’・・信号用接触子
３・・・担体
４・・・差動式伝送用ケーブル
４ａ・・ドレイン線
４ｂ・・信号線
５・・・第２の金属製シェル
５ａ・・舌部
５ａ’・・脚部
７・・・担体
８・・・プリント基板
９・・・画定部

Claims (6)

1. 一対の信号線と一対のドレイン線とを備えたケーブル複数本と電気接続されるコネクタであって、
   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本のドレイン線と接続される接地用接触子と、前記一対の信号用接触子及び前記接地用接触子を、同一平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、上記接地用接触子の少なくとも一部、上記信号用接触子の少なくとも一部及び上記担体の少なくとも一部を覆う第１の金属製シェルと、を備え、
   上記第１の金属製シェルが少なくとも１本の接地用接触子と第１の接点を有することを特徴とするコネクタ。
2. 前記第１の接点は、上記第１の金属製シェルから前記接地用接触子に対して延長された舌部を介して接触部を形成することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 請求項１または２に記載のコネクタと嵌合可能なコネクタであって、嵌合時に電気的に接続されるように上記信号用接触子及び接地用接触子と対応して配列された接触子と、嵌合時に前記第１の金属製シェルと少なくとも１つの第２の接点を有する第２の金属製シェルとを具備するコネクタ。
4. 前記第２の接点は、上記第２の金属製シェルから前記第１の金属製シェルに対して延長された舌部を介して接触部を形成することを特徴とする請求項３に記載のコネクタ。
5. 前記第２の金属製シェルが、プリント基板の接地配線に電気的に接続される複数の脚部を有し、該複数の脚部以外にプリント基板への設置面に接触部を有さないことを特徴とする請求項４に記載のコネクタ。
6. 一対の信号線と一対のドレイン線を備えたケーブル複数本と電気接続されるコネクタであって、
   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用接触子２組と、上記ケーブルの１又は２本のドレイン線と接続される接地用接触子３本と、前記一対の信号用接触子及び前記接地用接触子を、同一平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、上記接地用接触子の少なくとも一部、上記信号用接触子の少なくとも一部及び上記担体の少なくとも一部を覆う第１の金属製シェルと、を備え、
   上記第１の金属製シェルが、前記接地用接触子の各々に対して延長された舌部を有し、それらを介して接地用接触子との接触部を形成することを特徴とするコネクタ。

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