JP3534478B2 - 電気コネクタ - Google Patents
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Description
特にコネクタの平衡伝送に影響を与える容量結合を用い
ることにより、クロストーク(漏話)を低減すると共に
コネクタのハードウェアに対するカテゴリ5の要求事項
に適合するか又はそれを超える信号伝送特性が得られる
高性能の電気コネクタに関する。
つの信号伝送回路が互いに近接して延びる場合に、一方
の回路の信号電流が他方の回路に対応する電流を生じさ
せる傾向がある状態として定義される。電気接続装置の
伝送速度の増大という現在の傾向があるので、性能の向
上、特に100 MHz までの周波数におけるクロストークの
低減の要求が増大してきた。この結果、米国電子工業会
(EIA)と協同する通信工業会(TIA)は、最近、
カテゴリ5部品に対する提案規格を作成した。この規格
において、部品の伝送に対する要求事項は、100 MHz ま
で特徴付けられ、代表的には100M bpsまでの伝送速度の
応用分野を意図している。この規格は、1992年8月に暫
定的にTSB40と命名された。本発明は、ハードウェア
に関するが、ハードウェアは通信システムの単なる1主
要素であり、他の主要素に伝送ケーブルがあることに留
意することが大事である。このため、ケーブルの伝送特
性と両立しうる(compatible)正しい接続部品即ちハード
ウェアの使用を保証することが重要である。かかるケー
ブルは、代表的には高性能の非シールドツイストペア
(UTP)ケーブルであり、その性能特性はEIA/T
IA公報TSB−36にカバーされる。
コネクタハードウェア、即ちカテゴリ5のより重要な試
験パラメータの1つは、近端漏話(NEXT)損失であ
る。これは、更にコネクタ内における1回路から別の回
路までの信号結合の計測として定義され、被験コネクタ
に接続された100 Ωのツイストペアの短い長さの試験リ
ードの掃引周波数電圧測定から得られる。平衡入力信号
はコネクタの妨害対に印加される一方、被妨害対に誘導
される信号は試験リードの近端で測定される。換言する
と、NEXT損失は、不要ノイズとして他方の対に生じ
る一方の対上の信号部分を生じさせる信号結合の効果を
表わす方法である。いずれにせよ、妨害対及び被妨害対
のあらゆる組合せに対する最悪の場合のNEXT損失
(表1の値を見よ)は次式で決定される。
最小値であり、F(MHz)は1MHz から最大基準周波数
までの範囲の周波数であり、NEXT(F)はその周波
数における性能を示す。
0,217 号公報に記載されているようにクロストークに関
連する問題は古くから知られている一方で、性能の改良
及び高品質の信号伝送に対する近年の要求により該問題
が最近の大きな関心の中心になってきた。最近の開発成
果は、デンクマン他に与えられた米国特許第5,186,647
号に記載されている。該特許の主目的は、コネクタ内の
特定の導体間のクロストークを低減することである。そ
の好適実施例は、1対のリードフレームを含む、パネル
取付型のモジュラジャックである。各リードフレーム
は、4本の平坦で細長の導体からなる。これらのリード
フレームは互いの上に取付けられ、それらの導体は全て
略平行であると共に導体の長手にわたって互いに閉じて
いる。クロストーク性能において特許請求の範囲に記載
された改良点は、交差部分における導体の凹角曲げによ
り、電気的に接触することなく導体の交差パターンが選
択できる点である。
的工程を必要とするばかりでなく一般的な小型のコネク
タには適応が困難である。
しないでカテゴリ5の要求事項に適合するか又はそれを
超える、クロストークを効果的に低減する電気コネクタ
を提供することを目的とする。
は、2列の端子と、該端子の列間に延びる壁、及び前記
端子の各々を受容する複数のキャビティを有する絶縁ハ
ウジングとを具備する電気コネクタにおいて、前記壁に
前記端子の列と略平行に延びる細長のスロットを形成
し、該スロット内に2つの主表面に沿って独立した複数
の回路トレースが形成された印刷回路基板を配置し、前
記回路トレースにより前記端子の所定対が容量結合され
ることを特徴とする。
子と、該端子の列間に延びる壁、及び前記端子の各々を
受容する複数のキャビティを有する絶縁ハウジングとを
具備する電気コネクタにおいて、前記端子の各列及び前
記壁の間に、表面に沿って独立した複数の回路トレース
が形成されると共に前記キャビティ内に配置される指部
を有する柔軟性フィルムを配置し、前記回路トレースに
より前記端子の所定対が容量結合されることを特徴とす
る。
容量結合を用いてクロストークを著しく低減することに
よりカテゴリ5の性能が得られる。
事項に適合するか又はそれを超える信号伝送特性が得ら
れる電気コネクタである。本発明の対象となる改良前の
コネクタのタイプは米国特許第3,760,335 号公報に開示
されている。かかるコネクタは互いに嵌合する1対のコ
ネクタ部材を具える。各コネクタ部材は、複数の導体に
接続され、導体受容側、嵌合側、導体受容側から嵌合側
に延びる複数の端子受容キャビティを有する絶縁材料か
ら形成されたハウジングを具える。キャビティは、互い
に平行且つ離隔した複数列に配列される。隣接するキャ
ビティ列は絶縁ハウジング壁により分離される。電気コ
ンタクト端子の列はキャビティ内に配置され、各端子
は、嵌合側に近接した前方端に接触部及び導体受容端に
近接した導体終端部を含む。本発明の第1実施例の特徴
は、端子列間の絶縁ハウジング壁に端子列と略同方向に
延びる細長のスロット(キャビティ)を設けた点であ
る。細長のスロット内に配置されるのは、平面に沿って
独立した電気回路トレースを有する平坦な電子装置であ
る。かかるトレースの配置により、所定の導体対間にエ
ネルギーの容量結合を介することによって改良した性能
が得られる。
した電気回路トレースのパターンを有する柔軟性フィル
ムを用いる。柔軟性フィルムは端子の下に直に配置さ
れ、端子に接するフィルム表面はトレースのない側の表
面である。この配置により、端子及びフィルム上のトレ
ースの間にオーム接触、即ち金属間の接触はない。この
ため、エネルギーは第1又は第1対の端子から第2又は
第2対の端子へ容量結合され差動モードのクロストーク
を低減する。
例について説明する。
板(PCB)又は柔軟性フィルム等の平坦な電子装置を
用いた電気コネクタに関する。電子装置は、その表面に
沿って多数の独立した回路トレースを有し、カテゴリ5
の要求事項を超える必要のある強化された性能を達成す
るためにコネクタ内の複数列の電気コンタクトに接触す
ることなくコンタクト列間に介在する。
ために特別に設計された電子装置を用いた、多数コンタ
クトを有する電気コネクタの代表例を示す。
好適実施例に従った多数コンタクトを有する電気コネク
タ(以下、単にコネクタという)が開示されている。コ
ネクタ10は、代表的には公知のプラグ及びリセプタクル
等の1対の互いに嵌合するコネクタ部材12、14からな
る。以下の説明から明らかになるが、これらのコネクタ
部材は共にケーブル16、18内の独立した導体即ち電線に
電気的及び機械的に接続された複数のコンタクト端子
(以下、単に端子という)を含む。コネクタ部材12、14
が互いに結合すると、ケーブル内の導体も互いに接続さ
れる。以下では、一方のコネクタ部材についてのみ詳細
に述べるが、他方のコネクタ部材も同様に作用すること
を理解すべきである。
はケーブル16が図示されていない)は、導体受容側22か
らコネクタ嵌合側24に延びる複数列のキャビティ20を有
する、適当なプラスチック製の絶縁ハウジングを具え
る。コネクタ部材12のコネクタ嵌合側24は、コネクタ部
材14を嵌合可能に受容するための包囲壁26を含む。
置された互いに同一形状の複数のキャビティ20を有す
る。しかし、下側キャビティ列は、上側キャビティ列と
は上下が逆になっている。かかる平行なキャビティ列の
間には誘電性壁30が設けられている。かかる壁30は、好
適には各キャビティ列と同じ幅の連続した細長のスロッ
ト32を含む。かかるスロット32の目的は、以下の説明か
ら明らかになるであろう。
6、軸部38及び接触部40からなる、予荷重が与えられた
端子34が収容される。導体接続部36は、略U字状をなす
と共にU字の湾曲部内に延びる開口42を有する。この開
口42は、U字の各脚に形成されたスロット44に連通す
る。スロット44は、端子に接続される導体の芯の直径よ
り若干小さい幅を有する。周知の如く、ケーブル16の種
々の導体を端子34、特に導体接続部36に終端する手法は
圧接接続、即ちIDCである。図2の実施例において
は、接触部40は、端子がラッチ爪46である弓状に図示さ
れている。ラッチ爪46は、誘電体壁30の嵌合端50で相補
形状の肩48と係合するようになっている。この配置によ
り、特に相手コネクタ部材14と嵌合する間、端子34はコ
ネクタ部材12内に固定される。
おいて、細長のスロット32が誘電性壁30内に設けられた
ことを思い出されるだろう。従来の手法及び構造によれ
ば、かかる代表的な壁には垂直方向に延びる互いに離隔
した複数のリブが形成されていた。しかし、本発明の形
状により、スロット32は、2列の端子34の間に延びると
共に端子の幅方向に連続的に広がっている。スロット32
の深さ52は、端子34の軸部38を少なくとも充分に覆う。
本発明の好適実施例においては、壁30の全高は約3.43mm
である。また、スロット32の高さは、上下に約0.51mmの
厚さの薄壁62、64があるので、約2.41mmである。この配
置により、かかるスロットは、約2.36mmの板厚のPCB
を容易に受容することができる。薄壁が好ましいが、そ
の究極の厚さは成形材料及び成形技術に大きく依存す
る。
従って改良された性能を得るために、PCB等の電子装
置13がスロット32内に挿入される。このPCBは、その
各主面に沿って複数の独立したトレース即ち回路68が設
けられている。ここで、かかる回路68は互い違いに嵌り
合う一連のU字状をなす。各回路68は、横アーム72によ
り連結され、軸方向に配列された1対のアーム70を含
む。所定の回路68の各アーム70は、1つ置きの端子34の
上(又は場合によっては下)に位置する。使用の際、回
路68は、薄壁62又は64により端子34とは電気的に絶縁さ
れている、即ち非オーム接触している。しかし、独立し
た回路68は、各端子34からの誘導された電磁力(EM
F)を受けるように配置されている。
(電子装置)74、76、78の3通りの異なったトレースの
パターンを示す平面図である。これらのパターンを作り
出す好適な手法は公知のエッチング又はめっきである
が、他の技法もある。即ち、結合装置は、PCB上にエ
ッチング又はめっき以外で形成されたトレースであって
もよい。結合装置の適切な定義は、その装置が、付加的
に結合されるのが望ましいコネクタの信号伝送導体と導
電材料との間に誘電性材料が配置された当該導電材料を
含まなければならないことである。他の形態では、打抜
きされた金属体列、特別な形状のワイヤ又は既存のPC
B上に付加トレースになりうるであろう。既存のPCB
は、例えばコンピュータの親基板、又は他の接続装置に
用いられる基板であってもよい。この技法は、付加トレ
ースが信号伝送トレースから分岐する従来の他の方法と
異なることに留意することは重要である。即ち、本発明
においてトレースは既存の信号伝送トレースの一部では
ない、即ちオーム接続されていない。
説明する図から理解されるように、トレースは全体的に
独立した複数のトレースである。これらのトレースは、
既存のコネクタに固有の非平衡結合を補償する手法で第
1対の1導体から第2対の1導体にエネルギーが結合す
るように配置される。
合は、プラグ及びレセプタクルのいずれか一方又は両方
で実施できる。パターンは、図3及び図5に示される如
く、第1対の両導体から第2対の両導体にエネルギーが
結合するよう、又は図4に示される如く第1対の導体の
みから第2対の1導体への結合により、又はこれら2技
法の任意の組合せにより選択される。第1の技法は、よ
り良好な平衡が得られるので好適な手法の代表である。
間にリブを有する壁を用いた従来のコネクタ、即ち基板
(電子装置)を用いていないコネクタと比較することに
より証明される。従来のコネクタ及び本発明のコネクタ
のそれぞれの性能は表に示されている。データは、単一
の測定対に隣接する9対からの電力総量である。このデ
ータは、測定対に最も近い9対の各1対からのクロスト
ークをそれぞれ測定することにより得られ、各クロスト
ーク量を加算して総量を得た。
い。従って、数値(絶対値)が大きいほど、特定周波数
における性能が良い。カテゴリ5の要求性能に関する最
初の議論では100 MHZ において40の値が要求されていた
ことを思い出されるであろう。従来のコネクタに特別に
設計された電子装置を加えることにより、特に重要な周
波数である100 MHZ において性能が改良されてカテゴリ
5の要求値を超えている。
に示されている。かかる実施例では、表面に沿って多数
の独立した回路トレースを有する柔軟性フィルム(以
下、単にフィルムという)を用いるのが好ましい。ここ
で、フィルムは、コネクタの複数列の端子に隣接して配
置される。フィルム表面のトレースは、端子に接触して
いない、即ちフィルム本体により端子と絶縁されている
ので、カテゴリ5の要求値を超える強化された性能が得
られる。
0' は、図6乃至図9に示される。本実施例は、前述の
平坦なインサートを受容するハウジングのスロットを省
略した点で第1実施例とは明らかに異なっている。コネ
クタハウジング及び端子の参照番号は第1実施例のそれ
らに基づく。
列の間に薄い柔軟性フィルム84の形態をとる1対の電子
装置82を有することである。フィルム84は、図7に示さ
れる如く、誘電性壁80の壁面90に隣接する表面88に沿っ
て独立した電気回路のトレース86を有する。ここで、好
ましいシステムでは、一方又は両方の主縁に沿って横方
向に延びる複数の指部を有する連続したフィルム部を具
える。かかる配置により、独立するトレースは、端子に
きわめて近接するが、端子とオーム接触していない。図
6、図10乃至図12の実施例に示される如く、独立したト
レース86は、一方の指部から他方の指部に延びる一連の
隣接したU字である。各トレースは、横アーム94により
連結され、軸方向に配列された1対のアーム92を含む。
所定の回路86の各アーム92は、1つ置きの端子34' の下
に位置する。使用の際、回路86は、フィルム本体によっ
て端子34' とは電気的に絶縁されている、即ち非オーム
接触している。しかし、独立した回路86は、各端子34'
からの誘導された電磁力を受けるよう配置されている。
ッチングされた銅トレース等のトレースが表面に形成さ
れた薄い柔軟性のあるポリイミドフィルムである。本発
明を実施する好適なフィルム厚は、0.25mmから0.3mm の
オーダーである。しかし、フィルムにかかるトレースを
形成するには他の公知の手法がある。
電子装置100 がU字状に湾曲したフィルムの形態をと
り、各端102 、104 が端子34' に隣接するキャビティ2
0' 内に配置される。図8に最も良く示されるように、
トレース106 は、一端102 から他端104 に延びると共に
非接触交差部108 を有する。かかる配置により、例えば
上側の端子は、下側の端子と非オーム的に結合される。
図6、図7及び図10乃至図12の複数の電子装置のいずれ
かを選択しようとも、それらの共通の特徴は、付加結合
が必要な導電材料及び信号伝送導体の間に介在する誘電
性材料上に当該導電材料を設けたことである。いずれに
せよ、この技法は、付加トレースが信号伝送トレースか
ら分岐する従来の他のアプローチとは異なることに留意
することは重要である。即ち、本発明において、トレー
スは既存の信号伝送トレースの一部ではない、即ちトレ
ースはオーム接続されていない。
ように、トレースは全体として独立した複数のトレース
である。これらのトレースは、既存のコネクタに固有の
非平衡結合を補償する手法で第1対の1導体から第2対
の1導体へエネルギーが結合するように配置される。い
ずれの実施例に対しても、補償の方法は結合された信号
のより良い平衡を介するか、又は米国特許第5,341,419
号に記載された意図的な非平衡を介するかのいずれかで
ある。
き容量結合は、プラグ及びリセプタクルのいずれか一方
又は両方で実現できる。電子装置82、100 上のトレース
パターンは、第1対の単一導体から同一列内の第2対の
単一導体に、若しくは異なる端子列の2導体間にエネル
ギーが結合されるように選択される。図13は、線110、1
12 に沿って折り曲げられコネクタ12' に挿入される
と、上側の端子列から下側の端子列に導体を結合する平
坦な電子装置100 を示す。
本発明は上述の実施例に限定することなく、必要に応じ
て種々の変形、変更が可能であることは言うまでもな
い。例えば、図示の実施例は2列の端子列を有する電気
コネクタに関するものであったが、1列又は3列以上の
端子列を有する電気コネクタであってもよい。
ハウジングの壁にスロットを形成し、該スロット内に回
路トレースが表面に形成された印刷回路基板を挿入する
だけで足りる。従って、簡単な組立工程で、クロストー
クを効果的に低減する電気コネクタが得られる。
ば、ハウジングの壁にスロットを形成することなく、該
壁及び端子列間に、回路トレースが表面に形成された柔
軟性フィルムを挿入するだけで足りる。従って、簡単な
組立工程で、圧接工程に耐えうる強度を有すると共にク
ロストークを効果的に低減する電気コネクタが得られ
る。
及び電子装置を示す斜視図である。
クタハウジング部材の縦断面図である。
ターンを示す平面図である。
ターンを示す平面図である。
ターンを示す平面図である。
及び電子装置を示す斜視図である。
クタハウジング部材の縦断面図である。
コネクタの斜視図である。
平面図である。
平面図である。
平面図である。
U字状に湾曲させる前の平面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】2列の端子と、該端子の列間に延びる壁、
及び前記端子の各々を受容する複数のキャビティを有す
る絶縁ハウジングとを具備する電気コネクタにおいて、前記壁に前記端子の列と略平行に延びる細長のスロット
を形成し、該スロット内に2つの主表面に沿って独立し
た複数の回路トレースが形成された印刷回路基板 を配置
し、前記回路トレースにより前記端子の所定対が容量結
合されることを特徴とする電気コネクタ。 - 【請求項2】2列の端子と、該端子の列間に延びる壁、
及び前記端子の各々を受容する複数のキャビティを有す
る絶縁ハウジングとを具備する電気コネクタにおいて、前記端子の各列及び前記壁の間に、 表面に沿って独立し
た複数の回路トレースが形成されると共に前記キャビテ
ィ内に配置される指部を有する柔軟性フィルムを配置
し、前記回路トレースにより前記端子の所定対が容量結
合されることを特徴とする電気コネクタ。 - 【請求項3】前記柔軟性フィルムは、前記端子の一方の
列から他方の列に連続する一体物であり、 前記回路トレースが一端から他端に延びることにより、
前記一方の列の前記端子及び前記他方の列の前記端子が
容量結合されることを特徴とする請求項2記載の電気コ
ネクタ。
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