JP4094000B2

JP4094000B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP4094000B2
Application number: JP2004295172A
Authority: JP
Inventors: 靖敏亀田
Original assignee: エフシーアイアジアテクノロジーピーティーイーリミテッド
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: EP1801937A4; TW200721611A; EP1801937A1; JP2006107271A; US20080287005A1; CN101036270A; KR20070051350A; WO2006038671A1

Description

本発明は、１次側のデバイス側と２次側のデバイス側のコネクタを相互に接続するためのケーブル型コネクタ及びコネクタ接続構造に関し、特に、制御側の電子回路基板の１次側と、パーソナルコンピュータに内蔵される情報装置の２次側とを接続するためのケーブル型コネクタに関するものである。

一般的に、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ等のコンピュータ装置は、演算を行うマイクロプロセッサやメモリといったデバイスを実装した電子回路基板と、該電子回路基板と別体で外部接続可能な情報装置とを具備している。通常、電子回路基板側と情報装置側とを電気的に接続する場合、情報装置側では筐体の一部に、該情報装置を稼動するための所定のケーブル又は配線で接続されて配列された接触子を有する情報装置側コネクタが実装され、電子回路基板の縁部には半田等によって脚部等が固定されて情報装置側コネクタと対応して配列された接触子を有する電子回路基板側コネクタが実装されており、情報装置側コネクタを電子回路基板側コネクタに直接挿入してコネクタ接続を図っている。

このコネクタ接続によれば、コネクタを接続するための挿入力は、各接触子の摩擦力及び接触子数に関連し、情報装置側コネクタの接触子と電子回路基板側コネクタの接触子は１対１の接続関係にあるため、接触子数の増加に伴って挿入時の電子回路基板側コネクタの固定部は過大な負荷を受けやすくなり、コネクタ固定部が剥離又は破損する可能性が生じると同時に、コネクタの形状も大型化される。また、別の方法として情報装置側コネクタと電子回路基板側コネクタとを固定した状態で間接的に電気接続するためにケーブル型コネクタを利用することが考えられる。

特開平６−１３１４３号特開平７−２３５３５６号

しかし、一般的には、情報装置側コネクタと電子回路基板側コネクタとを直接挿入力によって接続する方法と比較して、ケーブル型コネクタを利用して間接的に接続する方法を考慮すると、情報装置側では、該情報装置を固定するための別途固定手段を設ける工程が必要となる。また、電子回路基板側では、情報装置側及び電子回路基板側コネクタの接触子が同数であるため、これらを接続するためのケーブル型コネクタは、接触子と同数のケーブル又は芯線が必要となって、配線効率や製造費用の観点からみて望ましくない。さらに、ケーブル型コネクタの電子回路基板側コネクタへの挿入力は各コネクタの接触子数が同一であるため、結局のところ情報装置側コネクタを直接挿入する方法と同一の挿入力が必要となり、上述したように電子回路基板側コネクタの固定部が剥離又は破損する可能性を有し、且つ、コネクタ形状は大型化する。

よって、出願人は上記課題を解決するために鋭意検討し、情報装置を従来のように完全に固定せず、所定の２次元又は３次元の区画内で自由に遊動可能な構造（以下フローティング構造と称する）とし、電子回路基板側では低挿入力でコネクタ接続を行うことができ、且つ形状が小型化されるケーブル型コネクタを開示する。

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明によるケーブル型コネクタは、複数の接触子を有する１次側の相手方コネクタと複数の接触子を有する２次側の相手方コネクタとを、電気的に接続するためのコネクタであって、
並列した複数の可撓性ケーブルと、
該ケーブルの両端に設けられた、前記１次側と２次側の相手方コネクタとそれぞれ接続されるコネクタを具備し、
１次側のコネクタの接触子数は、２次側のコネクタの接触子数より少なく、
２次側のコネクタの少なくともいくつかの接触子は、複数１組で共有する１本のケーブルに接続され、
１次側の相手方コネクタは基板上で固定されており、２次側の相手方コネクタは、情報装置に組み込まれており、該情報装置が載置面上で可動とされていることを特徴とする。

例えば、特にラップトップ型のような小型コンピュータ装置では、内部空間を有効に利用するために情報装置側コネクタと電子回路基板側コネクタの配置が制限される。よって、双方のコネクタ配置に対して多様に適応できるように変形可能な可撓性ケーブルの両端に情報装置側及び電子回路基板側の相手方コネクタと相補的に端末処理されたコネクタを実装したケーブル型コネクタを用いて情報装置側と電子回路基板側とを間接的に電気接続を図ることが考えられる。
この場合、ケーブル型コネクタの情報装置側コネクタと情報装置側の相手方コネクタとの接続において、該情報装置がコンピュータ装置内で固定手段によって固定されていない状態、例えば、情報装置がコンピュータ装置の筐体の平面上に載置された静止状態であれば、情報装置を固定するための固定部を別途設ける必要がないため前記内部空間を有効に利用できると同時に、さらに、上記の課題で示した、ケーブル型コネクタの挿入力に対して固定部にかかる負荷を失くすことができる。
一方、情報装置側コネクタでは、１本のケーブルの１端で複数の接触子を共有するように接続し、電子回路基板側コネクタにおいて、前記１本のケーブルの他端を１つの接触子に接続する。該接触子から電子回路基板上で所定の配線が行われたり、延在する複数の分岐線路を構成したりすることにより、周期をずらして複数の異なる信号伝送を行うことで、情報装置側の複数の接触子と、電子回路基板上で所定配線される１つの接触子との間の接続を１本のケーブルで行うことが可能となる。これによって、従来では情報装置側と電子回路基板側の各コネクタを１対１で接続する必要があったが、情報装置側コネクタの接触子よりも少ない接触子数で各側のコネクタを接続することができる。
他方、ケーブル型コネクタの電子回路基板側コネクタと電子回路基板上に実装された相手方コネクタとの接続において、ケーブル型コネクタの電子回路基板側コネクタに配列された接触子は、上述したように情報装置側コネクタの接触子より少なく配線することができる。よって、ケーブル型コネクタの電子回路基板上で固定された相手方コネクタへの挿入力は、電気的に接触する各コネクタに具備された接触子同士の摩擦力によって決定されるため、従来の配線に必要な接触子数と比較して接触子数が減少すれば、その分だけ挿入力を軽減することができ、且つ、接触子数の減少によりケーブルの小型化を図ることができる。
以上のように、本発明のコネクタは、電子回路基板側と情報装置側のそれぞれにおいて、固有のコネクタ接続を行うことができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明によるコネクタと接続された情報装置が載置面上で可動とされているとは、フローティング状態であることを特徴とする。

例えば、ケーブル型コネクタと接続される情報装置側の相手方コネクタを具備した情報装置自体が、コンピュータ装置内の任意の２次元的又は３次元的な区画内で自由に遊動できる（フローティング状態）ように配置された構造を有することにより、情報装置を固定する場合と比較して単純な方法で区画を形成することができ、情報装置の自由度が向上する。

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明における前記情報装置は、ハードディスクドライブ装置であることを特徴とする。

前記情報装置の代表的な例としては、例えば、ハードディスクドライブ装置が考えられ、現実的にコンピュータ装置に内蔵したハードディスク装置に本発明のコネクタを利用して適用することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明において前記ケーブルの種類は信号線用と電力線用であることを特徴とする。

例えば、ハードディスク装置を稼動するためには、マイクロプロセッサにより制御される制御用信号線と、ハードディスク装置に供給すべき電力用の電力線とを要する。特に、制御用信号線は、高速で低電圧信号を転送する必要があるため、シリアルＡＴＡ信号方式用の低インピーダンスで高性能な特殊ケーブルが所望される。よって、本発明のコネクタには、信号線用と電力線用の２種類のケーブルで構成することになる。
また、本発明によるケーブル型コネクタの両端の各コネクタには、上記２種類のケーブルの端末処理された１本以上の電力用接触子と、１本以上の制御信号用接触子とが配列される。それぞれの配列構成として、例えば、電力線用ケーブルにおけるケーブル型コネクタの情報装置側コネクタでは、同電圧を印加すべき複数の電力用接触子を共有して１本のケーブルに電気的に接続し、ケーブル型コネクタの電子回路基板側コネクタでは、該各々の１本のケーブルに対応して１対１の接続関係で各接触子に接続すればよい。また、制御信号線用ケーブルにおけるケーブル型コネクタの情報装置側では１本ずつ配線が行われ、電子回路基板側コネクタでは、少なくとも１本のドレイン線を接触子を覆うシールドに接続することで、同一性能で端子数を省略可能な接触子の配列構成を実現できる。

本発明の好ましい実施形態によれば、本発明による１次側のコネクタは、前記信号用と電力用の２種類のコネクタからなることを特徴とする。

電子回路基板側コネクタでは、制御信号線用のケーブルと電力用のケーブルの双方ともハードディスク装置側コネクタの接触子数に対して電子回路基板側コネクタの接触子が少なくなるような別個独立した固有の構成を採用することができるため、電力線のみを配線したコネクタと、制御信号線のみを配線したコネクタの２種類のコネクタを利用して電子回路基板側でコネクタ接続できれば、電子回路基板上で電力線と信号線を別個に配線することができるようになるため、電子回路基板上における配線の自由度が広がる。

以下に添付図を参照して本発明を説明することによって、本発明の特徴および構成の理解を深めることができる。

図１は、本発明の第１実施例によるケーブル型コネクタ１が、一端でハードディスク装置側の相手方コネクタ２’に接続され、他端で電子回路基板４上に実装された相手方コネクタ３’に接続されることにより、マイクロプロセッサからの制御信号等をハードディスク装置に伝送するように電気的に接続した各構成要素を配置した全体斜視図を示している。ハードディスク装置５には、図示されない電力用と前記制御信号用の線路が基板配線等により具備されており、各々の線路は、ハードディスク収容ハウジング６の端縁に形成されたコネクタ（ケーブル型コネクタのハードディスク側のコネクタ２の相手方コネクタ２’）の内部に配列された対応する複数の接触子（図示されていない）に接続されている。また、電子回路基板４上には、ハードディスク装置５に電力用又は制御用の信号を伝送するための所定の配線に接続された接触子（図示されていない）を内部に配列したコネクタ（ケーブル型コネクタの電子回路基板側コネクタ３の相手方コネクタ３’）が具備されている。ケーブル型コネクタ１では、以下に詳述する実施形態で示すように電力用と制御信号用の２種類のケーブルを使用している。ハードディスク収容ハウジング６は、前記相手方コネクタ２’とケーブル型コネクタ１のコネクタ２とが接続された後、電子回路基板４及びハードディスク装置５を内部に収容するコンピュータ装置の筐体７の底面となる面８上に載置されており、ハードディスク収容ハウジング６の角部を形成する縁部と離隔距離を保って前記底面８から突出したＬ字状のガイド突起９が、４隅で形成されて区画された区画内に配置されている。当該区画内でハードディスク収容ケース６は自在に遊動可能である。この区画の形成手段は一例であって、このＬ字状のガイド突起を変更し、例えば、ハードディスク収容ケースの縁部に沿って間隔を保った状態で区画を形成したり、あるいはクッション性を有する緩衝材を配置して四方を覆う等して適宜ハードディスクの遊動を制限可能な手段を設けても良い。

図２は、図１の本発明による第１実施形態のケーブル型コネクタ１の接続状態を示した拡大図である。

図３は、本発明の第１実施形態によるケーブル型コネクタ１の両端に端末配線処理された、ハードディスク装置側（ａ）と電子回路基板側（ｂ）の各コネクタ配線図を示している。第１に、ハードディスク装置側コネクタ配線について説明する。（ａ）のハードディスク装置側コネクタにおけるＳＰ１〜ＳＰ１１は、コネクタの電力線用接触子であり、ＳＰ１〜ＳＰ３は導電部材で連結されて電気的に共有された接触子として１本の電力線用ケーブル２０に接続されている。ＳＰ４〜ＳＰ６及びＳＰ７〜ＳＰ９も同様に３つの接触子を１組で共有して各々１本の電力用ケーブル２１，２２に接続されている。ここで、接触子は、２本以上１組で共有されていれば、本発明の目的は達成される。また、ＳＰ１０とＳＰ１１は単独で各々１本の電力用ケーブル２３，２４に接続されている。次いで、（ａ）のハードディスク装置側コネクタにおけるＳＳ１〜ＳＳ７は、コネクタの制御信号用接触子であり、２本の信号線用ケーブル２５，２６の各々に内包された１対の信号線２７’，２７’’，２８’，２８’’と１対のドレイン線２９’，２９’’，３０’，３０’’が、図示されたように端末処理配線される。各接触子について説明すると、ＳＳ１、ＳＳ４及びＳＳ７は接地用接触子を示しており、ＳＳ１はドレイン線３０’’と接続され、ＳＳ４はドレイン線２９’’と３０’と共通に接続され、ＳＳ７は２９’と接続される。ＳＳ２とＳＳ３は、例えば、差動式伝送用配線といった正及び負極性の一対の信号線を示しており、各々信号線２８’’と２８’と接続される。ＳＳ５とＳＳ６も同様に差動式伝送用配線といった一対の信号線を示しており、各々信号線２７’’と２７’と接続される。

第２に、（ｂ）の電子回路基板側コネクタ配線について説明する。電子回路基板側コネクタ３における各接触子について、前記電力用ケーブル２１〜２４とは、単独で１対１の関係で端末処理配線されている。また、制御信号用ケーブル２５，２６に内包された一対の信号線と一対のドレイン線は、（ａ）のハードディスク装置側コネクタとほぼ対称的な配線となるが、ドレイン線３０’’が、（ａ）のハードディスク装置側では接地用接触子に接続されているのに対し、（ｂ）の電子回路基板側では導電性部材からなり、ケーブル配線端末処理された接触子を覆うシールド３５に接続される。このため、（ｂ）の電子回路基板側では接触子を省略することができるため、電子回路基板側の相手方コネクタとの接続時に生じる摩擦力が軽減されて低挿入力を実現することができる。これにより、電子回路基板側に固定された相手方コネクタの固定部にかかる負荷を軽減し、相手方コネクタが挿入力によって剥離又は損傷を受ける可能性を低減することができる。また、（ａ）のハードディスク側コネクタでＳＳ７に接続されたドレイン線２９’が、（ｂ）の電子回路基板側で電力線と隣接した信号線用の接触子に接続されているが、シールドに接続しても同一性能が得られ、さらに端子数を少なくできる。

図４は、本発明の第１実施形態によるケーブル型コネクタ１でハードディスク装置側の相手方コネクタ２’と電子回路基板側の相手方コネクタ３’とを接続した側面図を示している。

図５は、本発明の第２実施形態によるケーブル型コネクタ１１を示している。図３の第１実施形態との相違点は、（ａ）のハードディスク装置側において、ハードディスク装置５のハードディスク収容ケース６に実装された相手方コネクタ２’が図示され、電力線用と制御信号用のケーブル配置順序及び電力線用ケーブル数が相違している点であり、（ｂ）の電子回路基板側において、電力用ケーブルと制御信号用ケーブルの配線ごとに別個にコネクタ３ａ，３ｂが形成され、電子回路基板上の相手方コネクタ３’ａ，３’ｂが図示されている点である。本発明によるケーブル型コネクタ１１の電子回路基板側コネクタを２つの別個のコネクタとすることにより、電子回路基板上に実装される相手方コネクタの配置の自由度が増す。

図６は、本発明の第２実施形態によるケーブルコネクタ１１でハードディスク装置側の相手方コネクタと電子回路基板側の相手方コネクタとを接続した側面図を示している。

図７は、本発明による第３実施形態のケーブル型コネクタ２２を図示している。（ａ）のハードディスク装置側コネクタ２及び相手方コネクタ２’並びに（ｂ）の電子回路基板側コネクタ３ａ及び相手方コネクタ３’ａは第２実施形態と同一であるが、（ｂ）の電子回路基板側の電力線用コネクタ３ｃ及び相手方コネクタ３ｃ’のコネクタ形状が異なっている。電子回路基板と平行な方向からコネクタ３ｃの接触子を見ると、ケーブル５本ずつ対称的に２段で合計１０個配列されており、該接触子はプラグ型コネクタを形成するようにピン状である。相手方コネクタ３ｃ’はソケット型コネクタであり、図８で示したように、電子回路基板面に対して垂直方向から挿入及び嵌合される。本実施形態の場合、電子回路基板面と垂直方向に厚みを生じるものの、電子回路基板上の相手方コネクタの固定部を損傷することはなく、コネクタ形状の小型化が実現される。

図８は、本発明の第３実施形態によるケーブルコネクタ２２でハードディスク装置側の相手方コネクタ２’と電子回路基板側の相手方コネクタ３ａ’，３ｃ’とを接続したそれぞれの側面図を示している。

以上のように、ハードディスク等の情報装置側と電子回路基板側とを電気的に接続することを目的とした本発明によるケーブル型コネクタは、電力用と制御信号用の２種類のケーブルを有し、情報装置側コネクタの電力線に接続される接触子の複数を１本のケーブルで共有することでケーブル数を省略し、且つ、電子回路基板側コネクタの、１対の信号線と１対のドレイン線を内包した制御信号用ケーブルの少なくとも１本のドレイン線をシールドに接続することで接触子を省略した構造である。従って、情報装置側と電子回路基板側とを比較すると、電力用と制御信号用のどちらの接触子数も電子回路基板側が少なくなるため、電子回路基板側で低挿入力のコネクタ接続が実現できる。
また、情報装置側でフローティング構造を採用することにより、情報装置側コネクタ接続を行うときに、従来のようにコネクタ挿入時に情報装置を固定した固定部にかかる負荷をなくすことができる。

本発明によるケーブル型コネクタを利用した電子回路基板側と情報装置との接続斜視図。図１の本発明による第１実施形態のケーブル型コネクタ１の接続状態を示した拡大図。本発明の第１実施形態によるケーブル型コネクタ１の両端に端末配線処理された、ハードディスク装置側（ａ）と電子回路基板側（ｂ）の各コネクタ配線図。本発明の第１実施形態によるケーブル型コネクタ１でハードディスク装置側の相手方コネクタと電子回路基板側の相手方コネクタとを接続した側面図。本発明の第２実施形態によるケーブル型コネクタ１の両端に端末配線処理された、ハードディスク装置側（ａ）と電子回路基板側（ｂ）の各コネクタ配線図。本発明の第２実施形態によるケーブル型コネクタ１でハードディスク装置側の相手方コネクタと電子回路基板側の相手方コネクタとを接続した側面図。本発明の第３実施形態によるケーブル型コネクタ１の両端に端末配線処理された、ハードディスク装置側（ａ）と電子回路基板側（ｂ）の各コネクタ配線図。本発明の第３実施形態によるケーブル型コネクタ１でハードディスク装置側の相手方コネクタと電子回路基板側の相手方コネクタとを接続した側面図。

符号の説明

１・・・ケーブル型コネクタ
２・・・情報装置（ハードディスク）側コネクタ
２’・・・情報装置（ハードディスク）側の相手方コネクタ
３・・・電子回路基板側コネクタ
３’・・・電子回路基板側の相手方コネクタ
３ａ・・・電子回路基板側の相手方コネクタ
３ｂ・・・電子回路基板側の相手方コネクタ
３ｂ’・・・電子回路基板側の相手方コネクタ
３ｃ・・・電子回路基板側の相手方コネクタ
３ｃ’・・・電子回路基板側の相手方コネクタ
４・・・電子回路基板
５・・・ハードディスク装置
６・・・ハードディスク収容ケース
７・・・コンピュータ装置の筐体
８・・・底面
９・・・ガイド突起
１１・・第２実施例によるケーブル型コネクタ
２１〜２４・・電力用ケーブル
ＳＰ１〜ＳＰ１１・・電力用ケーブルと接続する各接触子
ＳＳ１・・接地用接触子
ＳＳ２・・信号用接触子
ＳＳ３・・信号用接触子
ＳＳ４・・接地用接触子
ＳＳ５・・信号用接触子
ＳＳ６・・信号用接触子
ＳＳ７・・接地用接触子
２５・・信号用ケーブル
２６・・信号用ケーブル
２７’・・信号線
２７’’・・信号線
２８’・・信号線
２８’’・・信号線
２９’・・ドレイン線
２９’’・・ドレイン線
３０’・・ドレイン線
３０’’・・ドレイン線
３５・・シールド

Claims

平面上に配列された複数の接触子を有する１次側の相手方コネクタと、平面上に配列された複数の接触子を有する２次側の相手方コネクタとを、電気的に接続するためのコネクタであって、
信号線とドレイン線とを備えた信号用ケーブルと、複数本の電力用のケーブルと、
信号用ケーブル及び複数の電力用ケーブルをまとめたケーブル群の両端に１つずつ設けられ、前記１次側と２次側の相手方コネクタとそれぞれ接続される１次側および２次側コネクタと、
を具備し、
１次側のコネクタには、前記信号用ケーブルおよび電力用ケーブルを覆うシールド部が更に具備され、該シールド部には信号用ケーブルの少なくとも１本のドレイン線が接続され、
１次側の相手方コネクタは基板上で固定されており、２次側の相手方コネクタは情報装置に具備されており、該情報装置は載置面上で可動とされていることを特徴とするケーブル型コネクタ。
２次側のコネクタには、前記複数の電力用ケーブルのうち、少なくとも１本が複数の接触子を１組で共有して接続されることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型コネクタ。
信号線とドレイン線とを２本ずつ内包した信号用ケーブルが、１次側コネクタにおいて、並列する２本の信号線を挟んだ両側にドレイン線が位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型コネクタ。
２本の信号用ケーブルを具備し、各信号用ケーブルの隣接する各ドレイン線が１つの接触子において共用して接続されることを特徴とする請求項３に記載のケーブル型コネクタ。