JPWO2011080889A1 - 基板実装コネクタ - Google Patents
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Abstract
Description
なお、信号伝送方式について簡単に説明すると、信号伝送方式には不平衡伝送方式(シングルエンド方式)と、平衡伝送方式(ディファレンシャル方式)とがある。
これに対して、平衡伝送方式(ディファレンシャル方式)は、2本の信号線(+、−)を用いて、2本の信号線の電位差でHighとLowとを区別する。ディファレンシャル方式の2つの信号は、電圧の大きさが等しく、位相が180°異なる。ディファレンシャル方式は、2本の信号線に生じたノイズがレシーバの入力段階でキャンセルされるので、シングルエンド方式に比べて確実に伝送することができる。
図7(A),(B)及び図8に示す高速ディファレンシャル信号伝送用コネクタ(以下、単にコネクタという)100は、ハウジング110と、複数のコンタクト120と、シェル130とを具備している。
嵌合部の上段の列において最右側のS及び隣り合うSと下段の列における最右側のGが二等辺三角形の一組P1を構成している。そして、二等辺三角形の頂点には下段の列におけるGが配置され、二等辺三角形の底辺側の2頂点には上段の列におけるS、Sが配置されている。そして、コンタクト120の基板接続部122においては、図7(A)に示すように、下段の列におけるGが前側に位置し、二等辺三角形の頂点となる。また、上段の列において隣接するS、Sが後側に位置し、二等辺三角形の底辺側の2頂点となっている。この底辺側2頂点を構成するS、Sのうち一方が+信号コンタクト、他方が−信号コンタクトとなっている。
また、シェル130は、ハウジング110を覆うように構成され、その内部に相手プラグコネクタ(図示せず)が嵌合されるようになっている。シェル130には、相手プラグコネクタに形成された係合孔(図示せず)に係合されるばね131が形成されている。
また、S(+信号コンタクト)とS(−信号コンタクト)とによりG(接地コンタクト)を挟んで配列するので、インピーダンスマッチングを容易にすることができる。
即ち、隣接した組、例えば一組P1を構成するS、S、Gとその隣り合う他の組P2を構成するS、S、Gとの間において、一組P1のS、Sと他の組P2のS、Sとの電気長が異なり、スキュー(信号のずれ)が発生する問題があった。この問題について説明すると、一組P1を構成するS、S、Gは、図7(B)において、上段の列の最右側2つのS、Sと、下段の列の最右側のGとでなる。この一組P1を構成するS、S、Gは、コンタクト120の基板接続部122においては、図7(A)に示すように、下段の列におけるGが前側に位置し、二等辺三角形の頂点となる。また、上段の列において隣接するS、Sが後側に位置し、二等辺三角形の底辺側の2頂点となっている。そして、この一組P1を構成するS、S、GのうちS、Sは、上段の列にあり、図8に示すように、その接触部121をスタートとし、回路基板PCB(Printed Circuit Board)上の回路の所定ポイントをゴールとすると電気長は次のように表わせる。
ここで、L1は上段の列のコンタクト120の接触部121(スタート)から直角に折れ曲がるところまでの長さ、L2は当該コンタクト120の折れ曲がったところから回路基板PCB上の基板接続部122に至るまでの長さ、L3は当該コンタクトの基板接続部122からゴールに至るまでの長さである。
ここで、L11は下段の列のコンタクト120の接触部121(スタート)から直角に折れ曲がるところまでの長さ、L12は当該コンタクト120の折れ曲がったところから回路基板PCB上の基板接続部122に至るまでの長さ、L13は当該コンタクトの基板接続部122からゴールに至るまでの長さである。
一組P1のS、Sの電気長L=(L11+dw)+(L12+dh)+(L13−dw)=L11+L12+L13+dh …(3)
ここで、dwは下段の列のコンタクト120の基板接続部122から上段の列のコンタクト120の基板接続部122に至るまでの水平方向長さ、dhは上段の列のコンタクト120の折れ曲がり部分から下段の列のコンタクト120の折れ曲がり部分に至るまでの垂直方向長さである。
このため、一組P1のS、Sを伝送する信号のスタートからゴールまでの伝送時間と、他の組P2のS、Sを伝送する信号のスタートからゴールまでの伝送時間とが異なることになり、隣接する組間でスキュー(信号のずれ)が発生してしまうことになる。
この隣接する組間でのスキューの問題は、他の組P2と別の組P3、別の組P3と更に別の組P4との間でも同様に発生する。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、隣接する組間でスキューが発生するのを回避できる基板実装コネクタを提供することにある。
また、前記一組を構成する信号コンタクトが+信号コンタクトと−信号コンタクトで構成されていてもよい。
更に、前記三角形は正三角形であってもよい。
また、前記一組を構成する前記1個の接地コンタクト及び前記2個の信号コンタクトが、相手コンタクトとの接触部から前記基板接続部に至るまでの間の部分において、1個の接地コンタクト及び1対の信号コンタクトの順に列方向に配列されていてもよい。
図1(A),(B)に示す基板実装コネクタ1は、平衡伝送方式(ディファレンシャル方式)に用いられる高速ディファレンシャル信号伝送用コネクタとして機能するものである。
基板実装コネクタ1は、ハウジング10と、複数のコンタクト20と、これらコンタクト20の基板接続部22を整列させるタインプレート30とを具備している。
ハウジング10は、絶縁性の樹脂を成形することによって形成され、相手プラグコネクタ(図示せず)を受容するようになっている。
嵌合部の上段の列において、図2に示すように、右側から1番目の1個のGとそれに続く2個のS、Sがその順番に列方向に配列されている。このうち、2個のS,Sが一組P1を構成している。そして、一組P1を構成する2個のS、Sとその一組P1の右側に隣接するGが、相手コンタクトの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において、1個のG及び1対のS、Sの順に列方向に配列されて同一平面内に延びている。
一方、嵌合部の下段の列においては、右側から1番目から3番目までの3個のD、D、D及び右側から8番目から10番目の3個のD、D、Dが、相手コンタクトの接触部21から基板接続部22に至るまで延び、基板接続部22において千鳥配列される。
このように構成された基板実装コネクタ1は、図3に示した回路パターンを有する回路基板PCB上に実装される。
本実施形態においては、図1(B)及び図3に示すように、各組P1、P2,P3、P4の基板接続部22において、1個の信号コンタクトSと1個の信号コンタクトSとが一組を構成している。
また、本実施形態における基板実装コネクタ1においては、一組P1を構成する2個の信号コンタクトS、Sが、相手コンタクトとの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において、1対の信号コンタクトS、Sの順に列方向に同一平面内に配列されている。このため、相手コンタクトとの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において、2個の信号コンタクトS、Sの電気長(図1(A)におけるX1+X2)は等しくなる。これにより、2個の信号コンタクトS、Sを伝送する信号の伝送時間に差はなくなり、スキューは発生しない。また、これら信号コンタクトS、Sと接地コンタクトGの電気長も相手コンタクトとの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において等しくなる。
各組P1、P2、P3で、基板接続部22において、回路基板PCBの内方に配置される信号コンタクトSの電気長Xは、それら信号コンタクトSの接触部21のスタートから回路基板PCB上の所定ポイントのゴールに至るまでの長さである。これらの電気長Xは、図1(A)において、下式で表わされる。
ここで、X1は上段の列の信号コンタクトSの接触部21(スタート)から直角に折れ曲がるところまでの長さ、X2は当該信号コンタクトSの折れ曲がったところから基板接続部22に至るまでの長さ、X3は、基板接続部22において一旦後側に折り曲げられてから再度下方に折り曲げられるところまでの長さ、X4は、再度下方に折り曲げられるところから回路基板PCBに至るまでの長さ、X5は、基板接続部22からゴールに至るまでの長さである。
また、各組P1、P2、P3で、基板接続部22において回路基板PCBの外方に配置される、一組P1の一方の信号コンタクトS、他の組P2の一方の信号コンタクトS、及び別の組P3の一方の信号コンタクトSの電気長について考察する。
電気長X’=X1+X2+X4’+X3+X5 …(5)
また、各組P1、P2、P3で、基板接続部22において、回路基板PCBの内方に配置される信号コンタクトSの電気長Xと、回路基PCBの外方に配置される信号コンタクトSの電気長X’とを対比する。
従って、(5)式は以下のように変形できる。
電気長X’=X1+X2+X3+X4+X5 …(6)
(4)式と(6)式とを対比すると、電気長Xと電気長X’とはほぼ等しいことがわかる。
本実施形態に係る図4(A),(B)乃至図6に示す基板実装コネクタ1は、図1(A),(B)乃至図3に示す基板実装コネクタ1と同様に、平衡伝送方式(ディファレンシャル方式)に用いられる高速ディファレンシャル信号伝送用コネクタとして機能するものである。
即ち、図1(A),(B)乃至図3に示す基板実装コネクタ1が、基板接続部22において、1個の信号コンタクトSと1個の信号コンタクトSとが一組を構成するのに対して、図4(A),(B)乃至図6に示す基板実装コネクタ1が、基板接続部22において、1個の接地コンタクトGと2個の信号コンタクトS,Sとが三角形の一組を構成する点で相違している。
一方、嵌合部の下段の列においては、右側から1番目から3番目までの3個のD、D、D及び右側から8番目から10番目の3個のD、D、Dが、相手コンタクトの接触部21から基板接続部22に至るまで延び、基板接続部22において千鳥配列される。
このように構成された基板実装コネクタ1は、図6に示した回路パターンを有する回路基板PCB上に実装される。
また、本実施形態における基板実装コネクタ1においては、一組P1を構成する1個の接地コンタクトG及び2個の信号コンタクトS、Sが、相手コンタクトとの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において、1個の接地コンタクトG及び1対の信号コンタクトS、Sの順に列方向に同一平面内に配列されている。このため、相手コンタクトとの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において、2個の信号コンタクトS、Sの電気長(図4(A)におけるX1+X2)は等しくなる。これにより、2個の信号コンタクトS、Sを伝送する信号の伝送時間に差はなくなり、スキューは発生しない。また、これら信号コンタクトS、Sと接地コンタクトGの電気長も相手コンタクトとの接触部21から基板接続部22に至るまでの間の部分において等しくなる。
各組P1、P2、P3で、基板接続部22において、回路基板PCBの内方に配置される信号コンタクトSの電気長Xは、それら信号コンタクトSの接触部21のスタートから回路基板PCB上の所定ポイントのゴールに至るまでの長さである。これらの電気長Xは、図4(A)において、下式で表わされる。
ここで、X1は上段の列の信号コンタクトSの接触部21(スタート)から直角に折れ曲がるところまでの長さ、X2は当該信号コンタクトSの折れ曲がったところから基板接続部22に至るまでの長さ、X3は、基板接続部22において一旦後側に折り曲げられてから再度下方に折り曲げられるところまでの長さ、X4は、再度下方に折り曲げられるところから回路基板PCBに至るまでの長さ、X5は、基板接続部22からゴールに至るまでの長さである。
また、各組P1、P2、P3で、基板接続部22において、回路基板PCBの外方に配置される、一組P1の正三角形の頂点の信号コンタクトS、他の組P2の正三角形の底辺側頂点の信号コンタクトS、及び別の組P3の正三角形の頂点の信号コンタクトSの電気長について考察する。
電気長X’=X1+X2+X4’+X3+X5 …(8)
また、各組P1、P2、P3で、基板接続部22において、回路基板PCBの内方に配置される信号コンタクトSの電気長Xと、回路基板PCBの外方に配置される信号コンタクトSの電気長X’とを対比する。
従って、(8)式は以下のように変形できる。
電気長X’=X1+X2+X3+X4+X5 …(9)
(7)式と(9)式とを対比すると、電気長Xと電気長X’とはほぼ等しいことがわかる。
また、S(+信号コンタクト)とS(−信号コンタクト)とによりG(接地コンタクト)を挟んで配列するので、インピーダンスマッチングを容易にすることができる。
例えば、基板接続部22において、1個の接地コンタクトGと2個の信号コンタクトS、Sとが正三角形のみならず、三辺の長さが異なる三角形や二等辺三角形の一組を構成する基板実装コネクタであればよい。三角形が二等辺三角形の場合は、一方の信号コンタクト及び接地コンタクト間の距離X3と、一方の信号コンタクト及び他方の信号コンタクト間の距離X3とが同一になる。また、三角形が正三角形の場合は、接地コンタクトから一方及び他方の信号コンタクトまでの距離が完全に同一になるので、双方の信号コンタクトにおける接地コンタクトとの結合に差が全くなくなる。
さらに、基板接続部は、回路基板貫通型のほかに、表面実装型であってもよい。
10 ハウジング
20 コンタクト
21 接触部
22 基板接続部
PCB 回路基板
G 接地コンタクト
S 信号コンタクト
P1 一組
P2 他の組
P3 別の組
P4 更に別の組
Claims (7)
- ハウジングと、該ハウジングに取り付けられた複数のコンタクトとを備え、該複数のコンタクトが基板接続部において内外方向に延びる回路基板に接続される基板実装コネクタにおいて、
前記複数のコンタクトは、複数の信号コンタクトを備え、
前記基板接続部において、1個の前記信号コンタクトと1個の前記信号コンタクトとが一組を構成し、
該一組を構成する信号コンタクトの一方が前記回路基板の内方に配置され、前記一組を構成する信号コンタクトの他方が前記回路基板の外方に配置されることを特徴とする基板実装コネクタ。 - 前記一組を構成する信号コンタクトが+信号コンタクトと−信号コンタクトで構成されることを特徴とする請求項1記載の基板実装コネクタ。
- ハウジングと、該ハウジングに取り付けられた複数のコンタクトとを備え、該複数のコンタクトが基板接続部において内外方向に延びる回路基板に接続される基板実装コネクタにおいて、
前記複数のコンタクトは、接地コンタクトと信号コンタクトとを備え、
前記基板接続部において、1個の前記接地コンタクトと2個の前記信号コンタクトとが三角形の一組を構成し、
三角形の頂点は前記回路基板の内方又は外方に位置するとともに、前記頂点には前記信号コンタクトの一方が配置され、三角形の底辺側の2頂点は前記三角形の頂点と反対の前記回路基板の外方又は内方に位置するとともに、前記2頂点には、前記信号コンタクトの他方及び前記接地コンタクトが配置されていることを特徴とする基板実装コネクタ。 - 前記三角形は二等辺三角形であることを特徴とする請求項3記載の基板実装コネクタ。
- 前記三角形は正三角形であることを特徴とする請求項3記載の基板実装コネクタ。
- 前記一組を構成する前記1個の接地コンタクト及び前記2個の信号コンタクトが、相手コンタクトとの接触部から前記基板接続部に至るまでの間の部分において、1個の接地コンタクト及び1対の信号コンタクトの順に列方向に配列されていることを特徴とする請求項3乃至5のうちいずれか一項に記載の基板実装コネクタ。
- 前記信号コンタクトが+信号コンタクトと−信号コンタクトとで構成され、
前記基板接続部において、前記1個の接地コンタクトと1個の前記+信号コンタクトと1個の前記−信号コンタクトとが正三角形の一組を構成し、
正三角形の頂点には前記+信号コンタクト及び−信号コンタクトの一方が配置され、正三角形の底辺側の2頂点には前記+信号コンタクト及び−信号コンタクトの他方及び前記接地コンタクトが配置され、高速ディファレンシャル信号伝送用コネクタとして機能することを特徴とする請求項5又は6記載の基板実装コネクタ。
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