ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル及びそのグランド接続構造
【課題】はんだ接続作業時におけるシールド導体の溶融若しくは蒸発及び絶縁体の変形若しくは溶融を防止すると共に実装密度を向上させることができるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル及びそのグランド接続構造を提供する。
【解決手段】並列された一対の信号線導体１１と、一対の信号線導体１１の周囲に設けられた絶縁体１２と、絶縁体１２の周囲に設けられたシールド導体１３と、ワイヤ１５からなり、シールド導体１３をグランドにはんだ接続するためのはんだ接続ピン１４と、を備え、一対の信号線導体１１は、その端部が絶縁体１２とシールド導体１３とから露出されており、はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５の一部が巻き付けられた巻付部１４ａと、ワイヤ１５の端部がピン状に形成されたピン部１４ｂと、を備えるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０である。
【解決手段】並列された一対の信号線導体１１と、一対の信号線導体１１の周囲に設けられた絶縁体１２と、絶縁体１２の周囲に設けられたシールド導体１３と、ワイヤ１５からなり、シールド導体１３をグランドにはんだ接続するためのはんだ接続ピン１４と、を備え、一対の信号線導体１１は、その端部が絶縁体１２とシールド導体１３とから露出されており、はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５の一部が巻き付けられた巻付部１４ａと、ワイヤ１５の端部がピン状に形成されたピン部１４ｂと、を備えるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル及びそのグランド接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速デジタル信号を扱う、サーバ、ルータ、ストレージ製品等の機器において、機器間、又は機器内の基板（回路基板）間の信号伝送には差動信号による伝送が用いられる。
【０００３】
差動信号とは、位相を１８０度反転させた信号を対をなす２本の信号線導体で伝送し、受信側で受信した各信号の差分を合成・出力するものである。一対の信号線導体に流れる電流は互いに逆方向を向いて流れるため、伝送線路から放射される電磁波が小さい。また、外部から受けたノイズは、一対の信号線導体に等しく重畳するので、受信側で差分を合成出力することで、ノイズによる影響を打ち消すことができる。これらの理由から、高速デジタル信号の伝送には、差動信号による伝送がよく使われる。
【０００４】
図１６及びそのＢ−Ｂ線断面図である図１７に示すように、差動信号による伝送に用いられる差動信号伝送用ケーブル１６０として、一対の信号線導体１６１と、一対の信号線導体１６１の周囲を一括して被覆する絶縁体１６２と、絶縁体１６２の外周に設けられたシールド導体１６３と、シールド導体１６３の外周に設けられたシース１６４とを有するものがある。
【０００５】
なお、シールド導体１６３には、導体付テープ（シールドテープ）を巻き付けたもの、編組状の素線で覆ったものがある。また、シース１６４は、絶縁テープを巻き付けたもの、樹脂を押出被覆したものがある。
【０００６】
この差動信号伝送用ケーブル１６０は、一対の信号線導体１６１が並列されたツイナックスケーブルであり、一対の信号線導体を撚り合わせたツイストペアケーブルに比べて一対の信号線導体１６１間の物理長の差が小さく、高周波における信号の減衰が小さい。また、シールド導体１６３が一対の信号線導体１６１を覆うように設けられているので、ケーブル付近に金属を置いても、特性インピーダンスが不安定になることもなく、加えて、ノイズ耐性も高い。これらの利点から、ツイナックスケーブルは、比較的高速で短距離の信号伝送に多く用いられている。
【０００７】
ところで、差動信号伝送用ケーブル１６０は、ドレイン線を有していない。このため、差動信号伝送用ケーブル１６０を基板１６５に接続する際には、差動信号伝送用ケーブル１６０を段剥きし、一対の信号線導体１６１のそれぞれを基板１６５の信号線パッド１６６にはんだ１６７を用いて接続すると共に、シールド導体１６３を、基板１６５内の内層グランド層１６８にスルーホール１６９を介して接続されたグランドパッド１７０にはんだ１６７を用いて直接接続していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−９０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、シールド導体１６３をグランドパッド１７０に直接はんだ接続するため、はんだ接続作業時にはんだコテ先の熱がシールド導体１６３や絶縁体１６２に必然的に伝わる。
【００１０】
そのため、はんだ接続作業時に印加される熱（例えば、２３０〜２８０℃程度）によってシールド導体１６３が溶融若しくは蒸発したり、絶縁体１６２が変形若しくは溶融したりすることで、差動信号伝送用ケーブル１６０と基板１６５との接続部（ケーブル接続部）においてインピーダンス不整合が生じ、差動信号伝送用ケーブル１６０の電気特性が損なわれていた。
【００１１】
また、シールド導体１６３の適切な（信頼性の高い）はんだ接続状態を確保するためには、はんだ層がはんだフィレットを形成している必要があり、はんだフィレットが形成される程度までグランドパッド１７０の幅（や面積）を大きく形成しておく必要があった。
【００１２】
そのため、差動信号伝送用ケーブル１６０を複数本実装する場合、差動信号伝送用ケーブル１６０の配置間隔をグランドパッド１７０の幅に合わせなければならず、実装密度に制限が課せられていた。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、はんだ接続作業時におけるシールド導体・絶縁体に対する熱的負荷を防止すると共に実装密度を向上させることができるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル及びそのグランド接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために創案された本発明は、並列された一対の信号線導体と、前記一対の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられたシールド導体と、ワイヤからなり、前記シールド導体をグランドにはんだ接続するためのはんだ接続ピンと、を備え、前記一対の信号線導体は、その端部が前記絶縁体と前記シールド導体とから露出されており、前記はんだ接続ピンは、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が巻き付けられた巻付部と、前記ワイヤの端部がピン状に形成されたピン部と、を備えるノンドレイン差動信号伝送用ケーブルである。
【００１５】
前記ピン部は、前記ワイヤの両端部を捻り合わせて形成されても良い。
【００１６】
前記はんだ接続ピンは、ワイヤの一部を螺旋状に成形して形成された螺旋部と、前記ワイヤの端部をピン状に成形して形成された前記ピン部と、を備えるピン部材を予め作製しておき、前記ピン部材の前記螺旋部を前記巻付部として前記シールド導体の周囲に取り付けて形成されても良い。
【００１７】
前記巻付部は、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が２周以上巻き付けられると良い。
【００１８】
前記巻付部は、前記シールド導体にはんだ接続されると良い。
【００１９】
前記ワイヤは、銅ワイヤと、前記銅ワイヤに施された銀めっき又は錫めっきと、を備えると良い。
【００２０】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体に対して平行に設けられると良い。
【００２１】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を通る中心線上に設けられると良い。
【００２２】
前記ピン部は２本設けられても良い。
【００２３】
この場合、前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を結ぶ線分の中心に直交する線において線対称となるように設けられると良い。
【００２４】
また、本発明は、前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルと、前記一対の信号線導体を接続するための信号線パッドと前記シールド導体を接続するためのグランドパッドとが形成された基板と、を備え、露出された前記一対の信号線導体が前記信号線パッドにはんだ接続されると共に前記シールド導体が前記ピン部を介して前記グランドパッドにはんだ接続されたノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造である。
【００２５】
前記信号線パッドは、前記基板の縁部に、前記縁部の辺に対して垂直、且つ前記信号線導体と等ピッチに形成されると良い。
【００２６】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドに対して平行に形成されると良い。
【００２７】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の縁部と間隔を隔てて形成されると良い。
【００２８】
前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記一対の信号線導体と前記ピン部のみが前記基板上に位置するように前記基板の縁部に配置されると良い。
【００２９】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の両面に形成され、前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記基板の両面に実装されると良い。
【００３０】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドの両側に対称に形成されると良い。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、はんだ接続作業時におけるシールド導体・絶縁体に対する熱的負荷を防止すると共に実装密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図３】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図４】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図５】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図６】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図９】ピン部材を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１１】図７に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを基板に接続してノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を作製する手順を説明する図である。
【図１２】本発明の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示すＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】本発明の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造のケーブル接続部におけるインピーダンスの分布を評価した結果を示す度数分布図である。
【図１６】従来技術に係る差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示した差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示すＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００３４】
先ず、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルについて説明する。
【００３５】
図１に示すように、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０は、並列された一対の信号線導体１１と、一対の信号線導体１１の周囲に設けられた絶縁体１２と、絶縁体１２の周囲に設けられたシールド導体１３と、ワイヤ１５からなり、シールド導体１３をグランド（例えば、後述するグランドパッドが挙げられるが、これ以外の端子等であっても構わない）にはんだ接続するためのはんだ接続ピン１４と、を備え、一対の信号線導体１１は、その端部が絶縁体１２とシールド導体１３とから露出されており、はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５の一部が巻き付けられた巻付部１４ａと、ワイヤ１５の端部がピン状に形成されたピン部１４ｂと、を備えることを特徴とする。
【００３６】
なお、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルとは、ドレイン線を有さない差動信号伝送用ケーブルのことである。
【００３７】
はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５を巻き付け、巻き付けたワイヤ１５の端部をピン状に形成して作製される。
【００３８】
巻付部１４ａは、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５の一部が２周以上巻き付けられると良い。これにより、シールド導体１３の全周に亘って巻付部１４ａを隙間なく接触させることができ、シールド導体１３と巻付部１４ａとの間に隙間が生じることによって起こるワイヤ１５の巻き付け箇所近傍の電界分布への影響を無くし、これに起因するインピーダンス不整合を無くすことが可能となる。
【００３９】
巻付部１４ａは、シールド導体１３にはんだ接続されると良い。これにより、シールド導体１３と巻付部１４ａとの接触状態を確実に確保することができる。
【００４０】
なお、シールド導体１３はピン部１４ｂを介してグランドに接続されるため、シールド導体１３に熱が加わるのは、巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続するときだけである。また、シールド導体１３をグランドに直接はんだ接続する場合に用いるはんだ量よりも巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続する場合に用いるはんだ量の方が少ない。これは、はんだ接続すべき面積が後者の方が小さくて済むからである。そのため、巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続する際に加えられる熱量は、シールド導体１３をグランドに直接はんだ接続する場合に加えられる熱量よりも少なく、シールド導体１３の溶融若しくは蒸発及び絶縁体１２の変形若しくは溶融を生じさせるような熱量ではない。
【００４１】
ワイヤ１５は、銅ワイヤと、銅ワイヤに施された銀めっき又は錫めっきと、を備えると良い。銅ワイヤは導電性に優れながら安価であり、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０の低価格化を図ることができる。また、銀めっき又は錫めっきを施すことによりはんだ濡れ性を向上させることができ、ワイヤ１５の一部からなる巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続したとき、及びワイヤ１５の一部からなるピン部１４ｂをグランドにはんだ接続したときに良好な接続状態を確保することが可能となる。
【００４２】
ピン部１４ｂは、一対の信号線導体１１に対して平行に設けられると良い。これにより、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂとの距離を一定に保つことができ、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂとの距離が変動することによって起こるインピーダンス不整合を緩和することが可能となる。
【００４３】
ピン部１４ｂは、一対の信号線導体１１の中心を通る中心線Ｘ上に設けられると良い。これにより、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０を基板に接続する際に一対の信号線導体１１又はピン部１４ｂをフォーミングする必要がなく（詳しくは後述する）、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂを互いに平行に配置した状態で、且つその距離を一定に保った状態でグランドにそれぞれはんだ接続することができ、インピーダンス不整合を生じにくくすることが可能となる。
【００４４】
図２に示すノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０’のように、ピン部１４ｂは２本設けられても良い。この場合、ピン部１４ｂは、一対の信号線導体１１の中心を結ぶ線分Ｓの中心に直交する線Ｙにおいて線対称となるように設けられると良い。これにより、一対の信号線導体１１に対する電界分布をより平衡とすることができ、電界分布の非対称性によって生じるインピーダンス不整合を緩和することが可能となる。
【００４５】
本発明を適用可能なケーブル構造としては、図３に示すように、一対の信号線導体１１と、一対の信号線導体１１の周囲を一括して被覆する絶縁体１２と、絶縁体１２の外周に設けられたシールド導体１３と、シールド導体１３の外周に設けられたシース１７とを有するケーブル構造３０がある。図１、２に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０、１０’は、このケーブル構造３０を採用している。
【００４６】
また、これ以外にもＬＡＮケーブル等のドレイン線を有さないケーブル構造であれば全てに適用できる。例えば、図４〜６に示すように、絶縁体１２に代えて発泡絶縁体１８を用いたケーブル構造４０（図４参照）、信号線導体１１を内側スキン層１９、発泡絶縁体１８、外側スキン層２０で被覆してなる２本の電線２１を縦添えしたケーブル構造５０（図５参照）、２本の電線２１を縦添えし互いに融着させたケーブル構造６０（図６参照）に適用可能である。なお、図５、６のケーブル構造５０、６０は、電線２１とシールド導体１３との間に空隙２２がある。
【００４７】
次に、第２の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルについて説明する。
【００４８】
図７に示すように、第２の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０は、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０と比較すると、ピン部１４ｂがワイヤ１５の両端部を捻り合わせて形成される点のみが相違する。
【００４９】
また、第１の実施の形態の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０’と同様に、図８に示すノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０’のように、ピン部１４ｂが２本設けられても良い。
【００５０】
なお、その他の構成は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０、１０’と同一であるので説明を省略する。
【００５１】
これまで説明してきたノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０、１０’、７０、７０’においては、はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５を巻き付け、巻き付けたワイヤ１５の端部をピン状に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、図９に示すように、はんだ接続ピン１４は、ワイヤ１５の一部を螺旋状に成形して形成された螺旋部９１と、ワイヤ１５の端部をピン状に成形して形成されたピン部１４ｂと、を備えるピン部材９０を予め作製しておき、ピン部材９０の螺旋部９１を巻付部１４ａとしてシールド導体１３の周囲に取り付けて形成されるものとしても良い。
【００５３】
このとき、螺旋部９１は、シールド導体１３の周囲への取り付けが容易となるように、その内径がシールド導体１３の外径よりも数μｍ程度大きく形成される。
【００５４】
ピン部材９０をシールド導体１３に取り付ける際には、はんだ接続によって螺旋部９１をシールド導体１３の周囲に取り付けると良い。
【００５５】
なお、図９では、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０のはんだ接続ピン１４となるピン部材９０を一例として図示したが、他のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０’、７０、７０’についても同様にしてピン部材を用いることができる。
【００５６】
次に、本実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造について説明する。ここでは、一例としてノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０を用いたものを説明する。
【００５７】
図１０に示すように、本実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造（以下、単にグランド接続構造という）１００は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０と、一対の信号線導体１１を接続するための信号線パッド２３とシールド導体１３を接続するためのグランドパッド２４とが形成された基板２５と、を備え、露出された一対の信号線導体１１が信号線パッド２３にはんだ１６を用いてはんだ接続されると共にシールド導体１３がピン部１４ｂを介してグランドパッド２４にはんだ１６を用いてはんだ接続されたことを特徴とする。
【００５８】
信号線パッド２３は、基板２５の縁部に、縁部の辺２６に対して垂直、且つ信号線導体１１と等ピッチに形成されると良い。これにより、信号線導体１１の距離を一定に保った状態で信号線パッド２３にそれぞれはんだ接続することができ、ケーブル接続部におけるインピーダンス不整合を生じにくくすることが可能となる。
【００５９】
また、信号線パッド２３は、基板２５に形成された信号線ライン２７に接続され、この信号線ライン２７を通じて信号が伝送される。
【００６０】
グランドパッド２４は、信号線パッド２３の片側に、信号線パッド２３に対して平行に形成されると良い。これは、ピン部１４ｂが信号線導体１１に対して平行に設けられるので、ピン部１４ｂの配置に合わせたものである。これにより、信号線導体１１とピン部１４ｂとの距離を一定に保つことができ、ケーブル接続部におけるインピーダンス不整合を緩和することが可能となる。
【００６１】
また、グランドパッド２４は、スルーホール２８を介して基板２５内の内層グランド層２９に接続される。なお、グランド層は表層にあっても良い。表層に形成する場合にはコプレーナ配線等の技術を用いると良い。
【００６２】
信号線パッド２３、グランドパッド２４、及び内層グランド層２９は、基板２５の縁部と間隔ｄを隔てて形成されると良い。これにより、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０を基板２５に接続したときに、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０のシールド導体１３が信号線パッド２３、グランドパッド２４、及び内層グランド層２９に接触するのを防止することができる。シールド導体１３がグランドパッド２４や内層グランド層２９に接触してもインピーダンス不整合の問題はあるものの信号の伝送は問題なく行える。しかし、シールド導体１３が信号線パッド２３に接触してしまうとショートしてしまい信号の伝送が行えなくなってしまう。前述の構成は、この問題を回避するためのものである。
【００６３】
これら信号線パッド２３、信号線ライン２７、及びグランドパッド２４は、図示しない回路パターンと共に基板２５に同時に形成される。
【００６４】
ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０は、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂのみが基板２５上に位置するように基板２５の縁部に配置されると良い。これは以下の理由による。
【００６５】
従来は、差動信号伝送用ケーブル１６０の端末部を基板１６５上に載置すると共にシールド導体１６３をグランドパッド１７０に接続し、この状態で信号線導体１６１を信号線パッド１６６にはんだ接続していたため、信号線導体１６１が信号線パッド１６６に接触するよう信号線導体１６１を絶縁体１６２の高さの約半分に相当する寸法分だけフォーミングする必要があった（図１６、１７参照）。このとき、絶縁体１６２に作用する外力によって絶縁体１６２が変形し、ケーブル接続部においてインピーダンスの不整合が生じ、差動信号伝送用ケーブル１６０の電気特性が劣化することがあった。
【００６６】
これに対し、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂのみが基板２５上に位置するようにされることで、一対の信号線導体１１及びピン部１４ｂをフォーミングすることなく、信号線パッド２３又はグランドパッド２４にはんだ接続することができる。これにより、絶縁体１２が変形してインピーダンス不整合が生じるのを防止することが可能となり、またノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の電気特性の劣化を防止することができる。更に、絶縁体１２の高さの約半分に相当する寸法分だけグランド接続構造１００自体の高さを低減でき、グランド接続構造１００の小型化を図ることが可能となる。
【００６７】
図１１に示すように、このグランド接続構造１００は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０を基板２５に接続することで作製することができる。具体的には、一対の信号線導体１１を信号線パッド２３上に載置すると共にピン部１４ｂをグランドパッド２４上に載置し、これらをはんだ１６によりはんだ接続する。このとき、一対の信号線導体１１及びピン部１４ｂのそれぞれの距離を一定に保った状態で、且つフォーミングすることなくはんだ接続する。これにより、ケーブル接続部におけるインピーダンス不整合を低減したグランド接続構造１００が得られる。
【００６８】
このグランド接続構造１００では、ピン部１４ｂを介してシールド導体１３とグランドパッド２４とを接続するため、グランドパッド２４は、ピン部１４ｂをはんだ接続することができるだけの幅（や面積）を有していれば十分である。つまり、グランド接続構造１００におけるグランドパッド２４の幅（や面積）は、シールド導体１３を直接はんだ接続する場合に比べて小さくて良い。よって、グランド接続構造１００によれば、グランドパッド２４が占有する基板上の幅（や面積）が従来に比べて小さいため、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の実装密度を従来よりも向上させることが可能となる。
【００６９】
なお、図１２及びそのＡ−Ａ線断面図である図１３に示すように、信号線パッド２３とグランドパッド２４は、基板２５の両面の同位置に形成されても良く、この場合、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０は、基板２５の両面の同位置に実装される。即ち、２本のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０がそのピン部１４ｂの位置が互いに反転された状態で縦添えされ、各ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の一対の信号線導体１１とピン部１４ｂがそれぞれ接続対象の面に形成された信号線パッド２３とグランドパッド２４に接続されて実装される。これにより、１枚の基板２５におけるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の実装密度を更に向上させることができる。
【００７０】
また、図１４に示すグランド接続構造１００’のように、グランドパッド２４は、２つの信号線パッド２３を両側から挟み込むように、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の長手方向の延長線Ｅを軸として対称に形成されると良い。この場合、一方のグランドパッド２４は、ピン部１４ｂがはんだ接続されることのないダミーグランドパッドである。これにより、ケーブル接続部周辺の電界分布を一対の信号線導体１１に対してより平衡とすることができ、ケーブル接続部におけるインピーダンス整合をより確保することができる。
【００７１】
図１４に示したグランド接続構造１００’に基づき実際にサンプルを作製し、ケーブル接続部におけるインピーダンスの分布を評価してみると、図１５に示すような度数分布図が得られる。
【００７２】
この結果によれば、グランド接続構造１００’では、ケーブル接続部におけるインピーダンスは９５〜１０２Ωであり、システムインピーダンス１００Ωの系に対して十分な特性が得られていることが分かる。特に高速のものでは、１００±５Ωというシビアな規格が要求されるが、グランド接続構造１００’はこの要件を満たしている。
【００７３】
以上述べたように、本発明によれば、はんだ接続作業時におけるシールド導体・絶縁体に対する熱的負荷、つまり、例えば、はんだ接続作業時におけるシールド導体の溶融若しくは蒸発及び絶縁体の変形若しくは溶融を防止すると共に実装密度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
１０’ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
１１ 信号線導体
１２ 絶縁体
１３ シールド導体
１４ はんだ接続ピン
１４ａ 巻付部
１４ｂ ピン部
１５ ワイヤ
１６ はんだ
１７ シース
１８ 発泡絶縁体
１９ 内側スキン層
２０ 外側スキン層
２１ 電線
２２ 空隙
２３ 信号線パッド
２４ グランドパッド
２５ 基板
２６ 辺
２７ 信号線ライン
２８ スルーホール
２９ 内層グランド層
３０ ケーブル構造
４０ ケーブル構造
５０ ケーブル構造
６０ ケーブル構造
７０ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
７０’ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
１００ グランド接続構造
１００’ グランド接続構造
ｄ 間隔
Ｓ 線分
Ｘ 中心線
Ｙ 線
Ｅ 延長線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル及びそのグランド接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速デジタル信号を扱う、サーバ、ルータ、ストレージ製品等の機器において、機器間、又は機器内の基板（回路基板）間の信号伝送には差動信号による伝送が用いられる。
【０００３】
差動信号とは、位相を１８０度反転させた信号を対をなす２本の信号線導体で伝送し、受信側で受信した各信号の差分を合成・出力するものである。一対の信号線導体に流れる電流は互いに逆方向を向いて流れるため、伝送線路から放射される電磁波が小さい。また、外部から受けたノイズは、一対の信号線導体に等しく重畳するので、受信側で差分を合成出力することで、ノイズによる影響を打ち消すことができる。これらの理由から、高速デジタル信号の伝送には、差動信号による伝送がよく使われる。
【０００４】
図１６及びそのＢ−Ｂ線断面図である図１７に示すように、差動信号による伝送に用いられる差動信号伝送用ケーブル１６０として、一対の信号線導体１６１と、一対の信号線導体１６１の周囲を一括して被覆する絶縁体１６２と、絶縁体１６２の外周に設けられたシールド導体１６３と、シールド導体１６３の外周に設けられたシース１６４とを有するものがある。
【０００５】
なお、シールド導体１６３には、導体付テープ（シールドテープ）を巻き付けたもの、編組状の素線で覆ったものがある。また、シース１６４は、絶縁テープを巻き付けたもの、樹脂を押出被覆したものがある。
【０００６】
この差動信号伝送用ケーブル１６０は、一対の信号線導体１６１が並列されたツイナックスケーブルであり、一対の信号線導体を撚り合わせたツイストペアケーブルに比べて一対の信号線導体１６１間の物理長の差が小さく、高周波における信号の減衰が小さい。また、シールド導体１６３が一対の信号線導体１６１を覆うように設けられているので、ケーブル付近に金属を置いても、特性インピーダンスが不安定になることもなく、加えて、ノイズ耐性も高い。これらの利点から、ツイナックスケーブルは、比較的高速で短距離の信号伝送に多く用いられている。
【０００７】
ところで、差動信号伝送用ケーブル１６０は、ドレイン線を有していない。このため、差動信号伝送用ケーブル１６０を基板１６５に接続する際には、差動信号伝送用ケーブル１６０を段剥きし、一対の信号線導体１６１のそれぞれを基板１６５の信号線パッド１６６にはんだ１６７を用いて接続すると共に、シールド導体１６３を、基板１６５内の内層グランド層１６８にスルーホール１６９を介して接続されたグランドパッド１７０にはんだ１６７を用いて直接接続していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−９０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、シールド導体１６３をグランドパッド１７０に直接はんだ接続するため、はんだ接続作業時にはんだコテ先の熱がシールド導体１６３や絶縁体１６２に必然的に伝わる。
【００１０】
そのため、はんだ接続作業時に印加される熱（例えば、２３０〜２８０℃程度）によってシールド導体１６３が溶融若しくは蒸発したり、絶縁体１６２が変形若しくは溶融したりすることで、差動信号伝送用ケーブル１６０と基板１６５との接続部（ケーブル接続部）においてインピーダンス不整合が生じ、差動信号伝送用ケーブル１６０の電気特性が損なわれていた。
【００１１】
また、シールド導体１６３の適切な（信頼性の高い）はんだ接続状態を確保するためには、はんだ層がはんだフィレットを形成している必要があり、はんだフィレットが形成される程度までグランドパッド１７０の幅（や面積）を大きく形成しておく必要があった。
【００１２】
そのため、差動信号伝送用ケーブル１６０を複数本実装する場合、差動信号伝送用ケーブル１６０の配置間隔をグランドパッド１７０の幅に合わせなければならず、実装密度に制限が課せられていた。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、はんだ接続作業時におけるシールド導体・絶縁体に対する熱的負荷を防止すると共に実装密度を向上させることができるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル及びそのグランド接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために創案された本発明は、並列された一対の信号線導体と、前記一対の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられたシールド導体と、ワイヤからなり、前記シールド導体をグランドにはんだ接続するためのはんだ接続ピンと、を備え、前記一対の信号線導体は、その端部が前記絶縁体と前記シールド導体とから露出されており、前記はんだ接続ピンは、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が巻き付けられた巻付部と、前記ワイヤの端部がピン状に形成されたピン部と、を備えるノンドレイン差動信号伝送用ケーブルである。
【００１５】
前記ピン部は、前記ワイヤの両端部を捻り合わせて形成されても良い。
【００１６】
前記はんだ接続ピンは、ワイヤの一部を螺旋状に成形して形成された螺旋部と、前記ワイヤの端部をピン状に成形して形成された前記ピン部と、を備えるピン部材を予め作製しておき、前記ピン部材の前記螺旋部を前記巻付部として前記シールド導体の周囲に取り付けて形成されても良い。
【００１７】
前記巻付部は、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が２周以上巻き付けられると良い。
【００１８】
前記巻付部は、前記シールド導体にはんだ接続されると良い。
【００１９】
前記ワイヤは、銅ワイヤと、前記銅ワイヤに施された銀めっき又は錫めっきと、を備えると良い。
【００２０】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体に対して平行に設けられると良い。
【００２１】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を通る中心線上に設けられると良い。
【００２２】
前記ピン部は２本設けられても良い。
【００２３】
この場合、前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を結ぶ線分の中心に直交する線において線対称となるように設けられると良い。
【００２４】
また、本発明は、前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルと、前記一対の信号線導体を接続するための信号線パッドと前記シールド導体を接続するためのグランドパッドとが形成された基板と、を備え、露出された前記一対の信号線導体が前記信号線パッドにはんだ接続されると共に前記シールド導体が前記ピン部を介して前記グランドパッドにはんだ接続されたノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造である。
【００２５】
前記信号線パッドは、前記基板の縁部に、前記縁部の辺に対して垂直、且つ前記信号線導体と等ピッチに形成されると良い。
【００２６】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドに対して平行に形成されると良い。
【００２７】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の縁部と間隔を隔てて形成されると良い。
【００２８】
前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記一対の信号線導体と前記ピン部のみが前記基板上に位置するように前記基板の縁部に配置されると良い。
【００２９】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の両面に形成され、前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記基板の両面に実装されると良い。
【００３０】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドの両側に対称に形成されると良い。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、はんだ接続作業時におけるシールド導体・絶縁体に対する熱的負荷を防止すると共に実装密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図３】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図４】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図５】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図６】本発明が適用可能なケーブル構造の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを示す斜視図である。
【図９】ピン部材を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１１】図７に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブルを基板に接続してノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を作製する手順を説明する図である。
【図１２】本発明の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示すＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】本発明の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造のケーブル接続部におけるインピーダンスの分布を評価した結果を示す度数分布図である。
【図１６】従来技術に係る差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示した差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造を示すＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００３４】
先ず、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルについて説明する。
【００３５】
図１に示すように、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０は、並列された一対の信号線導体１１と、一対の信号線導体１１の周囲に設けられた絶縁体１２と、絶縁体１２の周囲に設けられたシールド導体１３と、ワイヤ１５からなり、シールド導体１３をグランド（例えば、後述するグランドパッドが挙げられるが、これ以外の端子等であっても構わない）にはんだ接続するためのはんだ接続ピン１４と、を備え、一対の信号線導体１１は、その端部が絶縁体１２とシールド導体１３とから露出されており、はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５の一部が巻き付けられた巻付部１４ａと、ワイヤ１５の端部がピン状に形成されたピン部１４ｂと、を備えることを特徴とする。
【００３６】
なお、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルとは、ドレイン線を有さない差動信号伝送用ケーブルのことである。
【００３７】
はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５を巻き付け、巻き付けたワイヤ１５の端部をピン状に形成して作製される。
【００３８】
巻付部１４ａは、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５の一部が２周以上巻き付けられると良い。これにより、シールド導体１３の全周に亘って巻付部１４ａを隙間なく接触させることができ、シールド導体１３と巻付部１４ａとの間に隙間が生じることによって起こるワイヤ１５の巻き付け箇所近傍の電界分布への影響を無くし、これに起因するインピーダンス不整合を無くすことが可能となる。
【００３９】
巻付部１４ａは、シールド導体１３にはんだ接続されると良い。これにより、シールド導体１３と巻付部１４ａとの接触状態を確実に確保することができる。
【００４０】
なお、シールド導体１３はピン部１４ｂを介してグランドに接続されるため、シールド導体１３に熱が加わるのは、巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続するときだけである。また、シールド導体１３をグランドに直接はんだ接続する場合に用いるはんだ量よりも巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続する場合に用いるはんだ量の方が少ない。これは、はんだ接続すべき面積が後者の方が小さくて済むからである。そのため、巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続する際に加えられる熱量は、シールド導体１３をグランドに直接はんだ接続する場合に加えられる熱量よりも少なく、シールド導体１３の溶融若しくは蒸発及び絶縁体１２の変形若しくは溶融を生じさせるような熱量ではない。
【００４１】
ワイヤ１５は、銅ワイヤと、銅ワイヤに施された銀めっき又は錫めっきと、を備えると良い。銅ワイヤは導電性に優れながら安価であり、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０の低価格化を図ることができる。また、銀めっき又は錫めっきを施すことによりはんだ濡れ性を向上させることができ、ワイヤ１５の一部からなる巻付部１４ａをシールド導体１３にはんだ接続したとき、及びワイヤ１５の一部からなるピン部１４ｂをグランドにはんだ接続したときに良好な接続状態を確保することが可能となる。
【００４２】
ピン部１４ｂは、一対の信号線導体１１に対して平行に設けられると良い。これにより、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂとの距離を一定に保つことができ、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂとの距離が変動することによって起こるインピーダンス不整合を緩和することが可能となる。
【００４３】
ピン部１４ｂは、一対の信号線導体１１の中心を通る中心線Ｘ上に設けられると良い。これにより、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０を基板に接続する際に一対の信号線導体１１又はピン部１４ｂをフォーミングする必要がなく（詳しくは後述する）、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂを互いに平行に配置した状態で、且つその距離を一定に保った状態でグランドにそれぞれはんだ接続することができ、インピーダンス不整合を生じにくくすることが可能となる。
【００４４】
図２に示すノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０’のように、ピン部１４ｂは２本設けられても良い。この場合、ピン部１４ｂは、一対の信号線導体１１の中心を結ぶ線分Ｓの中心に直交する線Ｙにおいて線対称となるように設けられると良い。これにより、一対の信号線導体１１に対する電界分布をより平衡とすることができ、電界分布の非対称性によって生じるインピーダンス不整合を緩和することが可能となる。
【００４５】
本発明を適用可能なケーブル構造としては、図３に示すように、一対の信号線導体１１と、一対の信号線導体１１の周囲を一括して被覆する絶縁体１２と、絶縁体１２の外周に設けられたシールド導体１３と、シールド導体１３の外周に設けられたシース１７とを有するケーブル構造３０がある。図１、２に示したノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０、１０’は、このケーブル構造３０を採用している。
【００４６】
また、これ以外にもＬＡＮケーブル等のドレイン線を有さないケーブル構造であれば全てに適用できる。例えば、図４〜６に示すように、絶縁体１２に代えて発泡絶縁体１８を用いたケーブル構造４０（図４参照）、信号線導体１１を内側スキン層１９、発泡絶縁体１８、外側スキン層２０で被覆してなる２本の電線２１を縦添えしたケーブル構造５０（図５参照）、２本の電線２１を縦添えし互いに融着させたケーブル構造６０（図６参照）に適用可能である。なお、図５、６のケーブル構造５０、６０は、電線２１とシールド導体１３との間に空隙２２がある。
【００４７】
次に、第２の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルについて説明する。
【００４８】
図７に示すように、第２の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０は、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０と比較すると、ピン部１４ｂがワイヤ１５の両端部を捻り合わせて形成される点のみが相違する。
【００４９】
また、第１の実施の形態の変形例に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０’と同様に、図８に示すノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０’のように、ピン部１４ｂが２本設けられても良い。
【００５０】
なお、その他の構成は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０、１０’と同一であるので説明を省略する。
【００５１】
これまで説明してきたノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０、１０’、７０、７０’においては、はんだ接続ピン１４は、シールド導体１３の周囲にワイヤ１５を巻き付け、巻き付けたワイヤ１５の端部をピン状に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、図９に示すように、はんだ接続ピン１４は、ワイヤ１５の一部を螺旋状に成形して形成された螺旋部９１と、ワイヤ１５の端部をピン状に成形して形成されたピン部１４ｂと、を備えるピン部材９０を予め作製しておき、ピン部材９０の螺旋部９１を巻付部１４ａとしてシールド導体１３の周囲に取り付けて形成されるものとしても良い。
【００５３】
このとき、螺旋部９１は、シールド導体１３の周囲への取り付けが容易となるように、その内径がシールド導体１３の外径よりも数μｍ程度大きく形成される。
【００５４】
ピン部材９０をシールド導体１３に取り付ける際には、はんだ接続によって螺旋部９１をシールド導体１３の周囲に取り付けると良い。
【００５５】
なお、図９では、第１の実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０のはんだ接続ピン１４となるピン部材９０を一例として図示したが、他のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル１０’、７０、７０’についても同様にしてピン部材を用いることができる。
【００５６】
次に、本実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造について説明する。ここでは、一例としてノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０を用いたものを説明する。
【００５７】
図１０に示すように、本実施の形態に係るノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造（以下、単にグランド接続構造という）１００は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０と、一対の信号線導体１１を接続するための信号線パッド２３とシールド導体１３を接続するためのグランドパッド２４とが形成された基板２５と、を備え、露出された一対の信号線導体１１が信号線パッド２３にはんだ１６を用いてはんだ接続されると共にシールド導体１３がピン部１４ｂを介してグランドパッド２４にはんだ１６を用いてはんだ接続されたことを特徴とする。
【００５８】
信号線パッド２３は、基板２５の縁部に、縁部の辺２６に対して垂直、且つ信号線導体１１と等ピッチに形成されると良い。これにより、信号線導体１１の距離を一定に保った状態で信号線パッド２３にそれぞれはんだ接続することができ、ケーブル接続部におけるインピーダンス不整合を生じにくくすることが可能となる。
【００５９】
また、信号線パッド２３は、基板２５に形成された信号線ライン２７に接続され、この信号線ライン２７を通じて信号が伝送される。
【００６０】
グランドパッド２４は、信号線パッド２３の片側に、信号線パッド２３に対して平行に形成されると良い。これは、ピン部１４ｂが信号線導体１１に対して平行に設けられるので、ピン部１４ｂの配置に合わせたものである。これにより、信号線導体１１とピン部１４ｂとの距離を一定に保つことができ、ケーブル接続部におけるインピーダンス不整合を緩和することが可能となる。
【００６１】
また、グランドパッド２４は、スルーホール２８を介して基板２５内の内層グランド層２９に接続される。なお、グランド層は表層にあっても良い。表層に形成する場合にはコプレーナ配線等の技術を用いると良い。
【００６２】
信号線パッド２３、グランドパッド２４、及び内層グランド層２９は、基板２５の縁部と間隔ｄを隔てて形成されると良い。これにより、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０を基板２５に接続したときに、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０のシールド導体１３が信号線パッド２３、グランドパッド２４、及び内層グランド層２９に接触するのを防止することができる。シールド導体１３がグランドパッド２４や内層グランド層２９に接触してもインピーダンス不整合の問題はあるものの信号の伝送は問題なく行える。しかし、シールド導体１３が信号線パッド２３に接触してしまうとショートしてしまい信号の伝送が行えなくなってしまう。前述の構成は、この問題を回避するためのものである。
【００６３】
これら信号線パッド２３、信号線ライン２７、及びグランドパッド２４は、図示しない回路パターンと共に基板２５に同時に形成される。
【００６４】
ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０は、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂのみが基板２５上に位置するように基板２５の縁部に配置されると良い。これは以下の理由による。
【００６５】
従来は、差動信号伝送用ケーブル１６０の端末部を基板１６５上に載置すると共にシールド導体１６３をグランドパッド１７０に接続し、この状態で信号線導体１６１を信号線パッド１６６にはんだ接続していたため、信号線導体１６１が信号線パッド１６６に接触するよう信号線導体１６１を絶縁体１６２の高さの約半分に相当する寸法分だけフォーミングする必要があった（図１６、１７参照）。このとき、絶縁体１６２に作用する外力によって絶縁体１６２が変形し、ケーブル接続部においてインピーダンスの不整合が生じ、差動信号伝送用ケーブル１６０の電気特性が劣化することがあった。
【００６６】
これに対し、一対の信号線導体１１とピン部１４ｂのみが基板２５上に位置するようにされることで、一対の信号線導体１１及びピン部１４ｂをフォーミングすることなく、信号線パッド２３又はグランドパッド２４にはんだ接続することができる。これにより、絶縁体１２が変形してインピーダンス不整合が生じるのを防止することが可能となり、またノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の電気特性の劣化を防止することができる。更に、絶縁体１２の高さの約半分に相当する寸法分だけグランド接続構造１００自体の高さを低減でき、グランド接続構造１００の小型化を図ることが可能となる。
【００６７】
図１１に示すように、このグランド接続構造１００は、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０を基板２５に接続することで作製することができる。具体的には、一対の信号線導体１１を信号線パッド２３上に載置すると共にピン部１４ｂをグランドパッド２４上に載置し、これらをはんだ１６によりはんだ接続する。このとき、一対の信号線導体１１及びピン部１４ｂのそれぞれの距離を一定に保った状態で、且つフォーミングすることなくはんだ接続する。これにより、ケーブル接続部におけるインピーダンス不整合を低減したグランド接続構造１００が得られる。
【００６８】
このグランド接続構造１００では、ピン部１４ｂを介してシールド導体１３とグランドパッド２４とを接続するため、グランドパッド２４は、ピン部１４ｂをはんだ接続することができるだけの幅（や面積）を有していれば十分である。つまり、グランド接続構造１００におけるグランドパッド２４の幅（や面積）は、シールド導体１３を直接はんだ接続する場合に比べて小さくて良い。よって、グランド接続構造１００によれば、グランドパッド２４が占有する基板上の幅（や面積）が従来に比べて小さいため、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の実装密度を従来よりも向上させることが可能となる。
【００６９】
なお、図１２及びそのＡ−Ａ線断面図である図１３に示すように、信号線パッド２３とグランドパッド２４は、基板２５の両面の同位置に形成されても良く、この場合、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０は、基板２５の両面の同位置に実装される。即ち、２本のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０がそのピン部１４ｂの位置が互いに反転された状態で縦添えされ、各ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の一対の信号線導体１１とピン部１４ｂがそれぞれ接続対象の面に形成された信号線パッド２３とグランドパッド２４に接続されて実装される。これにより、１枚の基板２５におけるノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の実装密度を更に向上させることができる。
【００７０】
また、図１４に示すグランド接続構造１００’のように、グランドパッド２４は、２つの信号線パッド２３を両側から挟み込むように、ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル７０の長手方向の延長線Ｅを軸として対称に形成されると良い。この場合、一方のグランドパッド２４は、ピン部１４ｂがはんだ接続されることのないダミーグランドパッドである。これにより、ケーブル接続部周辺の電界分布を一対の信号線導体１１に対してより平衡とすることができ、ケーブル接続部におけるインピーダンス整合をより確保することができる。
【００７１】
図１４に示したグランド接続構造１００’に基づき実際にサンプルを作製し、ケーブル接続部におけるインピーダンスの分布を評価してみると、図１５に示すような度数分布図が得られる。
【００７２】
この結果によれば、グランド接続構造１００’では、ケーブル接続部におけるインピーダンスは９５〜１０２Ωであり、システムインピーダンス１００Ωの系に対して十分な特性が得られていることが分かる。特に高速のものでは、１００±５Ωというシビアな規格が要求されるが、グランド接続構造１００’はこの要件を満たしている。
【００７３】
以上述べたように、本発明によれば、はんだ接続作業時におけるシールド導体・絶縁体に対する熱的負荷、つまり、例えば、はんだ接続作業時におけるシールド導体の溶融若しくは蒸発及び絶縁体の変形若しくは溶融を防止すると共に実装密度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
１０’ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
１１ 信号線導体
１２ 絶縁体
１３ シールド導体
１４ はんだ接続ピン
１４ａ 巻付部
１４ｂ ピン部
１５ ワイヤ
１６ はんだ
１７ シース
１８ 発泡絶縁体
１９ 内側スキン層
２０ 外側スキン層
２１ 電線
２２ 空隙
２３ 信号線パッド
２４ グランドパッド
２５ 基板
２６ 辺
２７ 信号線ライン
２８ スルーホール
２９ 内層グランド層
３０ ケーブル構造
４０ ケーブル構造
５０ ケーブル構造
６０ ケーブル構造
７０ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
７０’ ノンドレイン差動信号伝送用ケーブル
１００ グランド接続構造
１００’ グランド接続構造
ｄ 間隔
Ｓ 線分
Ｘ 中心線
Ｙ 線
Ｅ 延長線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された一対の信号線導体と、
前記一対の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に設けられたシールド導体と、
ワイヤからなり、前記シールド導体をグランドにはんだ接続するためのはんだ接続ピンと、
を備え、
前記一対の信号線導体は、その端部が前記絶縁体と前記シールド導体とから露出されており、
前記はんだ接続ピンは、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が巻き付けられた巻付部と、前記ワイヤの端部がピン状に形成されたピン部と、を備えることを特徴とするノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項２】
前記ピン部は、前記ワイヤの両端部を捻り合わせて形成される請求項１に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項３】
前記はんだ接続ピンは、ワイヤの一部を螺旋状に成形して形成された螺旋部と、前記ワイヤの端部をピン状に成形して形成された前記ピン部と、を備えるピン部材を予め作製しておき、前記ピン部材の前記螺旋部を前記巻付部として前記シールド導体の周囲に取り付けて形成される請求項１又は２に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項４】
前記巻付部は、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が２周以上巻き付けられる請求項１〜３のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項５】
前記巻付部は、前記シールド導体にはんだ接続される請求項１〜４のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項６】
前記ワイヤは、銅ワイヤと、前記銅ワイヤに施された銀めっき又は錫めっきと、を備える請求項１〜５のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項７】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体に対して平行に設けられる請求項１〜６のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項８】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を通る中心線上に設けられる請求項１〜７のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項９】
前記ピン部は２本設けられる請求項１〜８のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項１０】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を結ぶ線分の中心に直交する線において線対称となるように設けられる請求項９に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルと、
前記一対の信号線導体を接続するための信号線パッドと前記シールド導体を接続するためのグランドパッドとが形成された基板と、
を備え、
露出された前記一対の信号線導体が前記信号線パッドにはんだ接続されると共に前記シールド導体が前記ピン部を介して前記グランドパッドにはんだ接続されたことを特徴とするノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１２】
前記信号線パッドは、前記基板の縁部に、前記縁部の辺に対して垂直、且つ前記信号線導体と等ピッチに形成される請求項１１に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１３】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドに対して平行に形成される請求項１１又は１２に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１４】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の縁部と間隔を隔てて形成される請求項１１〜１３のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１５】
前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記一対の信号線導体と前記ピン部のみが前記基板上に位置するように前記基板の縁部に配置される請求項１１〜１４のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１６】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の両面に形成され、
前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記基板の両面に実装される請求項１１〜１５のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１７】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドの両側に対称に形成される請求項１１〜１６のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１】
並列された一対の信号線導体と、
前記一対の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に設けられたシールド導体と、
ワイヤからなり、前記シールド導体をグランドにはんだ接続するためのはんだ接続ピンと、
を備え、
前記一対の信号線導体は、その端部が前記絶縁体と前記シールド導体とから露出されており、
前記はんだ接続ピンは、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が巻き付けられた巻付部と、前記ワイヤの端部がピン状に形成されたピン部と、を備えることを特徴とするノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項２】
前記ピン部は、前記ワイヤの両端部を捻り合わせて形成される請求項１に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項３】
前記はんだ接続ピンは、ワイヤの一部を螺旋状に成形して形成された螺旋部と、前記ワイヤの端部をピン状に成形して形成された前記ピン部と、を備えるピン部材を予め作製しておき、前記ピン部材の前記螺旋部を前記巻付部として前記シールド導体の周囲に取り付けて形成される請求項１又は２に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項４】
前記巻付部は、前記シールド導体の周囲に前記ワイヤの一部が２周以上巻き付けられる請求項１〜３のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項５】
前記巻付部は、前記シールド導体にはんだ接続される請求項１〜４のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項６】
前記ワイヤは、銅ワイヤと、前記銅ワイヤに施された銀めっき又は錫めっきと、を備える請求項１〜５のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項７】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体に対して平行に設けられる請求項１〜６のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項８】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を通る中心線上に設けられる請求項１〜７のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項９】
前記ピン部は２本設けられる請求項１〜８のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項１０】
前記ピン部は、前記一対の信号線導体の中心を結ぶ線分の中心に直交する線において線対称となるように設けられる請求項９に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブル。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルと、
前記一対の信号線導体を接続するための信号線パッドと前記シールド導体を接続するためのグランドパッドとが形成された基板と、
を備え、
露出された前記一対の信号線導体が前記信号線パッドにはんだ接続されると共に前記シールド導体が前記ピン部を介して前記グランドパッドにはんだ接続されたことを特徴とするノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１２】
前記信号線パッドは、前記基板の縁部に、前記縁部の辺に対して垂直、且つ前記信号線導体と等ピッチに形成される請求項１１に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１３】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドに対して平行に形成される請求項１１又は１２に記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１４】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の縁部と間隔を隔てて形成される請求項１１〜１３のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１５】
前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記一対の信号線導体と前記ピン部のみが前記基板上に位置するように前記基板の縁部に配置される請求項１１〜１４のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１６】
前記信号線パッドと前記グランドパッドは、前記基板の両面に形成され、
前記ノンドレイン差動信号伝送用ケーブルは、前記基板の両面に実装される請求項１１〜１５のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【請求項１７】
前記グランドパッドは、前記信号線パッドの両側に対称に形成される請求項１１〜１６のいずれかに記載のノンドレイン差動信号伝送用ケーブルのグランド接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−７７５４５（Ｐ２０１３−７７５４５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７４０５２（Ｐ２０１２−１７４０５２）
【出願日】平成２４年８月６日（２０１２．８．６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月６日（２０１２．８．６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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