JP5039690B2

JP5039690B2 - 多極コネクタ

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Publication number: JP5039690B2
Application number: JP2008331062A
Authority: JP
Inventors: 快人近藤
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: TW201025752A; EP2202850A1; TWI476996B; CN101764313B; KR20100075718A; KR101292368B1; CN101764313A; EP2202850B1; US7997937B2; US20100167568A1; JP2010153242A

Description

本発明は、電子機器間で高速差動信号を効率よく伝送するための多極コネクタに関する。

高速差動信号伝送用の多極コネクタにおいて、等ピッチで差動信号端子とその他の端子（例えば電源端子、グランド端子等の対外端子）を配置すると、差動ペア間の結合力を十分に確保できず、伝送モードが比較的シングルモードに近くなる。シングルモード伝送は差動モード伝送に比べて信号速度、スキュー、ノイズ等様々な特性が劣る。そして、前記結合力を強めようと単純に前記ピッチを狭めていくと、前記その他の端子の影響でインピーダンスがセットのインピーダンスや規格値に対して低下し過ぎるので、差動インピーダンス１００Ω系のコネクタ部では前記等ピッチで差動モード伝送を実現することは困難であった。

他方、特許文献１には差動信号端子の幅を変えたり曲げたりすることで、当該差動信号端子の相手方端子に接続する接触部間のピッチ間隔を当該差動信号端子の接触部と当該差動信号端子に隣り合うその他の端子の接触部との間のピッチ間隔に対して狭くした端子構造が開示されている。
特開２００５−１４９７７０号公報

上記特許文献１の端子構造では、差動ペア間の結合力を強め、その他の端子からの影響を弱めることができる可能性があるものの、差動信号端子の幅を変えたり曲げたりするため、差動ペア間隔の不均一によりインピーダンスが不連続になり、信号品質に影響が及ぶおそれがあり、また、絶縁材料で形成されたハウジングと端子とをインサート成型で一体化する際は、端子形状の不揃い等で型が製作しにくく精度も出しにくいという問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、インピーダンスが不連続になったり、絶縁材料で形成されたハウジングと端子とをインサート成型で一体化する際に型が製作しにくく精度も出しにくくならないように、差動ペア間の結合力を強め、対外端子からの影響を弱めることができ、コネクタ部でも差動モードで信号を伝送することが可能となる高速伝送特性の優れた多極コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の多極コネクタは、絶縁材料で形成されたハウジング２と、該ハウジング２に保持され相手方コネクタとの抜き差し方向と直角な方向に一列に配列された複数の端子Ｐ１〜Ｐ６とを有し、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６が第一の間隔Ａを設けて隣り合う２本の端子Ｐ３，Ｐ４をペアとした端子対Ｐ３，Ｐ４と該端子対Ｐ３，Ｐ４に第二の間隔Ｂを設けて隣り合う１本の対外端子Ｐ２又はＰ５とを含み、前記端子対Ｐ３，Ｐ４は一対の差動信号伝送用であり、前記第一の間隔Ａが前記第二の間隔Ｂに対して狭くなっており、前記端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子Ｐ３，Ｐ４と前記対外端子Ｐ２又はＰ５のそれぞれは相手方端子に接続する接触部９と接続対象のプリント回路基板１００に表面実装で接続する端子部１１および前記接触部９と前記端子部１１とを連結する支持部１０とを設け、前記接触部９側の端部から前記端子部１１側の端部までの全長にわたり平面視で直線状に形成され、前記端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子Ｐ３，Ｐ４と前記対外端子Ｐ２又はＰ５のそれぞれの中心線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が平面視で相手方コネクタとの抜き差し方向に沿って一直線に延びており、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６が前記端子対を２対以上Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３，Ｐ４、Ｐ５，Ｐ６含み、少なくとも１対の前記端子対Ｐ３，Ｐ４は一対の差動信号伝送用であり、隣り合う２対の端子対Ｐ１，Ｐ２とＰ３，Ｐ４、Ｐ３，Ｐ４とＰ５，Ｐ６間の間隔が前記第二の間隔Ｂであり、前記複数の端子Ｐ１〜Ｐ６は２本ずつのペアになっており、かつ、前記複数の端子Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれには、前記接触部９の先端部に当該先端部の周囲を絶縁材料（誘電体）で囲うように前記ハウジング２内への埋設部１３が設けられていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明の多極コネクタにおいて、ハウジング２には、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６における接触部９の相互間において、当該接触部９の接触面よりも突出する隔壁部１６が設けられている構成をさらに付加することが望ましい。また、ハウジング２の周囲を覆う金属製のシールドケース４を有し、ハウジング２、複数の端子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５、シールドケース４によりコプレーナ構造が形成されている構成をさらに付加することが望ましい。

本発明によれば、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子Ｐ３，Ｐ４間隔（第一の間隔Ａ）を狭くすることで差動ペアの結合力を強め、端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣接する対外端子Ｐ２又はＰ５との端子間隔（第二の間隔Ｂ）を広くすることで端子対Ｐ３，Ｐ４に対する対外端子Ｐ２又はＰ５の影響を弱めることができ、コネクタ部でも差動モードで信号を伝送することが可能となる。この際、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子Ｐ３，Ｐ４と対外端子Ｐ２又はＰ５のそれぞれは接触部９側の端部から端子部１１側の端部までの全長にわたり平面視で直線状に形成され、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子Ｐ３，Ｐ４と対外端子Ｐ２又はＰ５のそれぞれの中心線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が平面視で相手方コネクタとの抜き差し方向に沿って一直線に延びているから、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子間隔（第一の間隔Ａ）の均一性を確保しやすくインピーダンスが不連続になりにくく、端子Ｐ１〜Ｐ６形状が揃いハウジング２と端子Ｐ１〜Ｐ６とをインサート成型で一体化する際に型が製作しやすく精度も出しやすくなる。こうして、インピーダンスが不連続になったり、絶縁材料で形成されたハウジング２と端子Ｐ１〜Ｐ６とをインサート成型で一体化する際に型が製作しにくく精度も出しにくくならないように、差動ペア間の結合力を強め、対外端子Ｐ２又はＰ５からの影響を弱めることができ、コネクタ部でも差動モードで信号を伝送することが可能となる高速伝送特性の優れた多極コネクタを提供することができる。また、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６が端子対を２対以上Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３，Ｐ４、Ｐ５，Ｐ６含み、少なくとも１対の端子対Ｐ３，Ｐ４は一対の差動信号伝送用であり、隣り合う２対の端子対Ｐ１，Ｐ２とＰ３，Ｐ４、Ｐ３，Ｐ４とＰ５，Ｐ６間の間隔が第二の間隔Ｂであり、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６は２本ずつのペアになっているから、各ペア間にグランド端子を配置しなくても各ペアが高速信号に対応することができる。すなわち、どのペアでも高速信号を伝送する端子対として利用することができる。さらに、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれには、接触部９の先端部に当該先端部の周囲を絶縁材料で囲うようにハウジング２内への埋設部１３が設けられているから、差動ペアの結合力がより強くなる。

また、ハウジング２には、複数の端子Ｐ１〜Ｐ６における接触部９の相互間において、当該接触部９の接触面よりも突出する隔壁部１６が設けられていると、差動ペアの結合力がより強くなる。ハウジング２の周囲を覆う金属製のシールドケース４を有し、ハウジング２、複数の端子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５、シールドケース４によりコプレーナ構造が形成されていると、高速信号を伝送するために最適な伝送線路となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態による多極コネクタを斜め前方から見た外観図、図２は同コネクタを斜め後方から見た外観図、図３は同多極コネクタの断面正面図、図４は同多極コネクタの断面平面図、図５は同多極コネクタの断面側面図である。なお、以下の説明では図１の矢印ａ−ｂ方向をコネクタの前後方向（長さ方向）、矢印ｃ−ｄ方向をコネクタの上下方向（高さ方向）、矢印ｅ−ｆ方向をコネクタの左右方向（幅方向）として説明する。

図１〜図５に示す多極コネクタ１は、ストリップラインが形成されたプリント回路基板（接続対象の一例）１００のエッジで表面実装されて携帯電話機に搭載される小型低背のソケットであり、当該多極コネクタ１の相手方コネクタは、携帯電話機とデジタルテレビ等の他の電子機器を接続する１本のケーブルの末端に取り付けられる小型低背のプラグである。これら一対のソケットとプラグは、例えば携帯電話機で撮影したＨＤ映像を大画面のディスプレイで視聴するといったことを実現するものである。

多極コネクタ１は、合成樹脂等の絶縁材料で形成されたハウジング２と、ハウジング２にインサート成型により一体化されて保持・固定された複数の端子（ピン）Ｐ・・・と、開口部３を除きハウジング２の周囲を覆う金属製のシールドケース４とを有している。

開口部３はハウジング２の前端側に設けられ、開口部３から相手方コネクタが嵌合される。開口部３の内側には中空部５が形成されており、中空部５に相手方コネクタの嵌合部が差し込まれる。

中空部５の後側（奥側）はシールドケース４の後部に内嵌された直方体状の端子支持基部６で塞がれており、中空部５の下半部中央に板状の端子支持部７が端子支持基部６から前側の開口部３へ向けて突出している。端子支持基部６と端子支持部７はハウジング２に一体形成されている。シールドケース４の底面には４本の脚部８が下向きに突出している。

多極コネクタ１は端子数を少なく６本に抑えることで携帯電話機（小型電子機器の一例）に搭載可能な大きさを実現している。

次に、図６も参照しながら端子構成について説明する。図６は本発明の一実施の形態による多極コネクタの端子を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面正面図、（ｃ）側面図である。

図６に示すように、６本の端子Ｐ・・・は、良導電性金属板（フープ材）を打ち抜きおよび曲げ加工されて一括に形成されており、６本の端子Ｐ・・・のそれぞれが、前後方向に細長い矩形板状の接触部９と、接触部９の後端部から幅はそのままで後斜め下方向へ延設される支持部１０と、支持部１０の傾斜下端部から幅を両側から均等にやや減じて後方へ延設される端子部１１と、接触部９の先端部（前端部）近傍に付けられる下向きの段差部１２と、段差部１２より先の一段下げられた接触部９の先端部でなる埋設部１３とを設け、前端部の埋設部１３から後端部の端子部１１までの全長にわたり平面視で直線状（真っ直ぐ）に形成され、相手方コネクタとの抜き差し方向に沿って直線状に延びる中心線Ｌ・・・を有している。

なお、６本の端子Ｐ・・・は、後端がキャリアに繋がれて、左右方向に所定の間隔を設けて横一列に配列された短冊状に一括に形成されており、短冊状態で成型機に供給、インサート成型された後、キャリアから分離されてハウジング２に６本の個別の端子Ｐ・・・として装着される。

図１〜図５に示すように、６本の端子Ｐ・・・は、接触部９が支持部１０からハウジング２の前側に向かって延設され、端子部１１が支持部１０からハウジング２の後側に向かって延設されるように、長さ方向をハウジング２の前後方向に一致させた状態でハウジング２の左右方向に所定の間隔を設けて横一列に装着されており、便宜上、６本の端子Ｐ・・・を多極コネクタ１の前方から見て左端から右に向かって順次端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６（Ｐ１〜Ｐ６）とし、その中心線ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６（Ｌ１〜Ｌ６）とする。

端子Ｐ１〜Ｐ６の各部は、ハウジング２への装着状態において、支持部１０が端子支持基部６の樹脂（誘電体）中に埋め込まれ、接触部９が端子支持基部６の前面（中空部５の後壁：奥壁）から端子支持部７の上表面で前側に向けて端子支持部７の先端（前端）まで延設され、端子支持部７の上表面で左右方向に所定の間隔を設けて横一列に配列されている。端子支持基部６の底部はシールドケース４の後部底面に設けた開口部１４に嵌め込まれて、端子支持基部６の底面がシールドケース４の底面と略面一になっており、その端子支持基部６の底面に端子部収容凹部１５が設けられており、６本の端子部１１が端子部収容凹部１５で後側に向けてシールドケース４の後端まで延設され、端子部収容凹部１５で左右方向に所定の間隔を設けて横一列に配列されている。

端子Ｐ１〜Ｐ６の各接触部９はその段差部１２より後側の上表面のみを端子支持部７の上表面に略面一に露出させるように、段差部１２とそれより先の埋設部１３および段差部１２より後側の接触部９の板厚が端子支持部７の樹脂（誘電体）中に埋め込まれている。ハウジング２には、端子Ｐ１〜Ｐ６における各接触部９の相互間において、接触部９の上表面よりも上方へ突出する隔壁部１６が設けられている。端子支持部７の上表面両側部にも隔壁部１６と同様に接触部９の上表面よりも上方へ突出する側壁部１７が設けられている。端子部１１はシールドケース４の開口部１４およびハウジング２の端子部収容凹部１５によって多極コネクタ１の後端部底側で外部に引き出され、端子部１１の下表面がシールドケース４の底面と略面一に露出しており、表面実装用の端子部１１として形成されている。

相手方コネクタの嵌合部が多極コネクタ１の開口部３から端子支持部７の周囲にある中空部５へと差し込まれることで、多極コネクタ１のシールドケース４と相手方コネクタのシールドケースとが電気的に接続されるとともに、多極コネクタ１の端子Ｐ１〜Ｐ６における接触部９の段差部１２より後側の上表面に相手方コネクタの嵌合部の内側上部に設けられる６本の相手方端子（バネ性を有する可動端子）が接触し電気的に接続され、各電気接続が多極コネクタ１と相手方コネクタとの嵌合によって保持される。

多極コネクタ１はプリント回路基板１００のエッジ部で表面実装されることで、シールドケース４が各脚部８を介してプリント回路基板１００の電磁シールド層に電気的に接続されるとともに、端子Ｐ１〜Ｐ６における端子部１１がプリント回路基板１００に設けられた６極のランドパッドに重ね合わされて半田接続で物理的および電気的に接続される。

端子Ｐ１〜Ｐ６の中で、中央の隣り合う２本の端子Ｐ３，Ｐ４は高速信号端子であり、一対の差動信号を伝送するためペアとした端子対である。その他の４本の端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５，Ｐ６は１本がグランド端子、１本が空きグランド端子、１本が低速信号端子、１本が電源端子であり、端子対Ｐ３，Ｐ４を電源端子とグランド端子で挟み、信号の分離とグランド・シールドを高める端子配置、端子対Ｐ３，Ｐ４を２本のグランド端子で挟み、よりグランド・シールドを高める端子配置、端子対Ｐ３，Ｐ４を低速信号端子と電源端子或いはグランド端子で挟む端子配置が可能である。なお、その他の４本の端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５，Ｐ６の用途や配列等の構成はこれに限るものではない。

端子対Ｐ３，Ｐ４にはプリント回路基板１００の差動信号線対を介して一対の差動信号（大きさが同じで極性が反対の２つの信号）が供給される。その他の４本の端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５，Ｐ６の中で、低速信号端子にはプリント回路基板１００の信号線を介して例えば低速信号が供給される。２本のグランド端子および電源端子はそれぞれプリント回路基板１００のグランド電極および電源電極に接続される。

そして、端子対Ｐ３，Ｐ４の対内の端子Ｐ３，Ｐ４間に設ける第一の間隔Ａが、端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣り合う対外端子Ｐ２，Ｐ５との間に設ける第二の間隔Ｂに対して狭くなる（Ａ＜Ｂ）ように、端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣接する対外端子Ｐ２，Ｐ５を配列し、言い換えると、端子対Ｐ３，Ｐ４の対内の端子Ｐ３，Ｐ４間の第一のピッチ間隔ａが、端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣り合う対外端子との間の第二のピッチ間隔ｂ（ａ＜ｂ）に対して短くなるように、端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣接する対外端子Ｐ２，Ｐ５を配列している。

このように、端子対Ｐ３，Ｐ４の対内の端子Ｐ３，Ｐ４間に設ける第一の間隔Ａと端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣り合う対外端子Ｐ２，Ｐ５との間に設ける第二の間隔Ｂを変え、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子間隔（第一の間隔Ａ）を狭くすることで差動ペアの結合力を強め、端子対Ｐ３，Ｐ４とそれに隣接する対外端子Ｐ２，Ｐ５との端子間隔（第二の間隔Ｂ）を広くすることで端子対Ｐ３，Ｐ４に対する対外端子Ｐ２，Ｐ５の影響を弱めることができ、コネクタ部でも差動モードで信号を伝送することが可能となる。

この際、端子Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれには、接触部９の先端部に当該先端部の周囲を樹脂（誘電体）で囲うようにハウジング２内への埋設部１３が設けられており、また、ハウジング２には、端子Ｐ１〜Ｐ６における接触部９の相互間において、当該接触部９の接触面よりも突出する隔壁部１６が設けられており、差動ペアの結合力がより強くなる。

また、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子Ｐ３，Ｐ４と対外端子Ｐ２又はＰ５のそれぞれの中心線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が平面視で相手方コネクタとの抜き差し方向に沿って一直線に延びているから、端子対Ｐ３，Ｐ４内の端子間隔（第一の間隔Ａ）の均一性を確保しやすくインピーダンスが不連続になりにくく、端子Ｐ１〜Ｐ６形状が揃いハウジング２と端子Ｐ１〜Ｐ６とをインサート成型で一体化する際に型が製作しやすく精度も出しやすくなる。

こうして、インピーダンスが不連続になったり、絶縁材料で形成されたハウジング２と端子Ｐ１〜Ｐ６とをインサート成型で一体化する際に型が製作しにくく精度も出しにくくならないように、差動ペア間の結合力を強め、対外端子Ｐ２又はＰ５からの影響を弱めることができ、コネクタ部でも差動モードで信号を伝送することが可能となる高速伝送特性の優れた多極コネクタ１にしている。

さらに、端子Ｐ１〜Ｐ６の中で、左側の隣り合う２本の端子Ｐ１，Ｐ２および右側の隣り合う２本の端子Ｐ５，Ｐ６についても、端子Ｐ１，Ｐ２間および端子Ｐ５，Ｐ６間にそれぞれ第一の間隔Ａを設けてペアとする端子対Ｐ１，Ｐ２および端子対Ｐ５，Ｐ６とし、端子Ｐ１〜Ｐ６で３対の端子対Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３，Ｐ４、Ｐ５，Ｐ６を構成するとともに、隣り合う２対の端子対Ｐ１，Ｐ２とＰ３，Ｐ４およびＰ３，Ｐ４とＰ５，Ｐ６間の間隔を第二の間隔Ｂとし、端子Ｐ１〜Ｐ６は２本ずつのペアに構成している。

このように、端子Ｐ１〜Ｐ６が２本ずつのペアになっていることで、各ペア間にグランド端子を配置しなくても各ペアが高速信号に対応することができる。すなわち、どのペアでも高速信号を伝送する端子対として利用することができる。

高速信号は１対としたが２対、３対と必要になった場合でもよく、また、端子Ｐ１〜Ｐ６が２本ずつのペアになっているから、ペア同士の間隔も広くしているので、より必要となった場合でも高速信号のペアを作りやすい。すなわち、高速信号は１対でなくてもよく、対数を増やしてもペアになっているので対応しやすい。

ところで、プリント回路基板において同一平面に信号線やグランドラインを二つ以上並置した構造はコプレーナ導波路と呼ばれるが、図３から明らかなように、ハウジング２の同一平面に並置された端子対Ｐ３，Ｐ４と、それに隣接する対外端子Ｐ２，Ｐ５と、ハウジング２の周囲を覆う金属製のシールドケース４により、プリント回路基板のコプレーナ導波路のような構造が形成されている。

このように、多極コネクタ１がコプレーナ構造を形成することで、高速信号を伝送するために最適な伝送線路となる。

以上、本実施の形態は本発明の一実施の形態をソケット型の多極（６極）コネクタで説明したが、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施することができる。例えばプラグ型の多極コネクタ、基板対基板用や基板対ケーブル用多極コネクタのソケットおよびプラブ等の高速差動伝送用コネクタに好適に実施することができる。

本発明の一実施の形態による多極コネクタを斜め前方から見た外観図である。本発明の一実施の形態による多極コネクタを斜め後方から見た外観図である。本発明の一実施の形態による多極コネクタの断面正面図である。本発明の一実施の形態による多極コネクタの断面平面図である。本発明の一実施の形態による多極コネクタの断面側面図である。本発明の一実施の形態による多極コネクタの端子を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面正面図、（ｃ）側面図である。

符号の説明

１多極コネクタ
２ハウジング
４シールドケース
９接触部
１０支持部
１１端子部
１３埋設部
１６隔壁部
１００プリント回路基板（接続対象）
Ａ第一の間隔
ａ第一のピッチ間隔
Ｂ第二の間隔
ｂ第二のピッチ間隔
Ｌ１〜Ｌ６中心線
Ｐ１〜Ｐ６端子

Claims

絶縁材料で形成されたハウジングと、該ハウジングに保持され相手方コネクタとの抜き差し方向と直角な方向に一列に配列された複数の端子とを有し、複数の端子が第一の間隔Ａを設けて隣り合う２本の端子をペアとした端子対と該端子対に第二の間隔Ｂを設けて隣り合う１本の対外端子とを含み、前記端子対は一対の差動信号伝送用であり、前記第一の間隔Ａが前記第二の間隔Ｂに対して狭くなっており、前記端子対内の端子と前記対外端子のそれぞれは相手方端子に接続する接触部と接続対象のプリント回路基板に表面実装で接続する端子部および前記接触部と前記端子部とを連結する支持部とを設け、前記接触部側の端部から前記端子部側の端部までの全長にわたり平面視で直線状に形成され、前記端子対内の端子と前記対外端子のそれぞれの中心線が平面視で相手方コネクタとの抜き差し方向に沿って一直線に延びており、前記複数の端子が前記端子対を２対以上含み、少なくとも１対の前記端子対は一対の差動信号伝送用であり、隣り合う２対の端子対間の間隔が前記第二の間隔Ｂであり、前記複数の端子は２本ずつのペアになっており、かつ、前記複数の端子のそれぞれには、前記接触部の先端部に当該先端部の周囲を絶縁材料で囲うように前記ハウジング内への埋設部が設けられていることを特徴とする多極コネクタ。
前記ハウジングには、前記複数の端子における前記接触部の相互間において、当該接触部の接触面よりも突出する隔壁部が設けられている請求項１記載の多極コネクタ。
前記ハウジングの周囲を覆う金属製のシールドケースを有し、前記ハウジング、前記複数の端子、前記シールドケースによりコプレーナ構造が形成されている請求項２記載の多極コネクタ。