(57)【要約】【課題】インピーダンス不整合による反射起因のクロストークを低減可能なコネクタ付きケーブル及びコネクタを提供する。【解決手段】パドルカード基板５に形成され、機器と差動信号伝送用ケーブル２との間で差動信号を伝送する差動伝送路７と、差動伝送路７に実装されたチップ部品と、チップ部品を実装するため差動伝送路７に形成された差動伝送路７を構成する配線パターンよりも線路幅が広いフットパッド８と、を備え、差動伝送路７のフットパッド８への接続部に、差動伝送路７よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部９を形成したものである。【選択図】図１
2015230799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルと、
該ケーブルの両端に設けられたコネクタと、
前記コネクタに内蔵され、接続対象の機器と前記差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続するパドルカード基板と、
前記パドルカード基板に形成され、前記機器と前記差動信号伝送用ケーブルとの間で差動信号を伝送する差動伝送路と、
前記差動伝送路に実装されたチップ部品と、
前記チップ部品を実装するため前記差動伝送路に形成された前記差動伝送路を構成する配線パターンよりも線路幅が広いフットパッドと、を備え、
前記差動伝送路の前記フットパッドへの接続部に、前記差動伝送路よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部を形成した
ことを特徴とするコネクタ付きケーブル。
【請求項２】
前記ハイインピーダンス部は、前記差動伝送路を構成する配線パターンの線路幅を狭めて構成される
請求項１記載のコネクタ付きケーブル。
【請求項３】
前記ハイインピーダンス部の長さは、前記パドルカード基板に用いる誘電体による波長短縮効果を考慮した使用周波数に対応する波長の２％以上４％以下である
請求項２記載のコネクタ付きケーブル。
【請求項４】
前記ハイインピーダンス部は、前記差動伝送路を構成する配線パターンの間隔を広げて構成される
請求項１記載のコネクタ付きケーブル。
【請求項５】
前記フットパッドは、矩形状に形成されると共に、当該フットパッドに接続される前記差動伝送路を構成する一方の配線パターンの接続側と反対側で、かつ、前記差動伝送路を構成する他方の配線パターン側の角部を面取りした形状に形成されている
請求項１〜４いずれかに記載のコネクタ付きケーブル。
【請求項６】
複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルの端部に設けられるコネクタであって、
接続対象の機器と前記差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続するパドルカード基板と、
前記パドルカード基板に形成され、前記機器と前記差動信号伝送用ケーブルとの間で差動信号を伝送する差動伝送路と、
前記差動伝送路に実装されたチップ部品と、
前記チップ部品を実装するため前記差動伝送路に形成された前記差動伝送路を構成する配線パターンよりも線路幅が広いフットパッドと、を備え、
前記差動伝送路の前記フットパッドへの接続部に、前記差動伝送路よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部を形成した
ことを特徴とするコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ付きケーブル及びコネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルと、ケーブルの両端に設けられたコネクタと、コネクタに内蔵され、接続対象の機器と差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続するパドルカード基板と、を備えたコネクタ付きケーブルが知られている。パドルカード基板には、機器と差動信号伝送用ケーブルとの間で差動信号を伝送する差動伝送路が形成されている。
【０００３】
ところで、コネクタ付きケーブルでは、例えば、パドルカード基板の受信側の差動伝送路には直流電流カット用のチップコンデンサが実装されるなど、差動伝送路にチップ部品が実装されている。そのため、図７に示すように、従来のコネクタ付きケーブル７１では、差動伝送路７２に、チップ部品を実装するためのフットパッド７３がパターニングされている。フットパッド７３は、差動伝送路７２を構成する配線パターンよりも線路幅が広く形成されるのが一般的である。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、従来のコネクタ付きケーブル７１では、フットパッド７３が差動伝送路７２を構成する配線パターンよりも線路幅が広く形成されているため、このフットパッド７３を形成した部分で静電容量が増加し、この静電容量の増加および実装されるチップ部品の静電容量によって差動インピーダンスが低下してしまうという問題があった。そのため、フットパッド７３を形成した部分にてインピーダンス不整合が生じ、反射起因のクロストークが増大してしまう、という問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、インピーダンス不整合による反射起因のクロストークを低減可能なコネクタ付きケーブル及びコネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルと、該ケーブルの両端に設けられたコネクタと、前記コネクタに内蔵され、接続対象の機器と前記差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続するパドルカード基板と、前記パドルカード基板に形成され、前記機器と前記差動信号伝送用ケーブルとの間で差動信号を伝送する差動伝送路と、前記差動伝送路に実装されたチップ部品と、前記チップ部品を実装するため前記差動伝送路に形成された前記差動伝送路を構成する配線パターンよりも線路幅が広いフットパッドと、を備え、前記差動伝送路の前記フットパッドへの接続部に、前記差動伝送路よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部を形成したコネクタ付きケーブルである。
【０００９】
前記ハイインピーダンス部は、前記差動伝送路を構成する配線パターンの線路幅を狭めて構成されてもよい。
【００１０】
前記ハイインピーダンス部の長さは、前記パドルカード基板に用いる誘電体による波長短縮効果を考慮した使用周波数に対応する波長の２％以上４％以下であってもよい。
【００１１】
前記ハイインピーダンス部は、前記差動伝送路を構成する配線パターンの間隔を広げて構成されてもよい。
【００１２】
前記フットパッドは、矩形状に形成されると共に、当該フットパッドに接続される前記差動伝送路を構成する一方の配線パターンの接続側と反対側で、かつ、前記差動伝送路を構成する他方の配線パターン側の角部を面取りした形状に形成されていてもよい。
【００１３】
また、本発明は、複数の差動信号伝送用ケーブルを備えたケーブルの端部に設けられるコネクタであって、接続対象の機器と前記差動信号伝送用ケーブルとを電気的に接続するパドルカード基板と、前記パドルカード基板に形成され、前記機器と前記差動信号伝送用ケーブルとの間で差動信号を伝送する差動伝送路と、前記差動伝送路に実装されたチップ部品と、前記チップ部品を実装するため前記差動伝送路に形成された前記差動伝送路を構成する配線パターンよりも線路幅が広いフットパッドと、を備え、前記差動伝送路の前記フットパッドへの接続部に、前記差動伝送路よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部を形成したコネクタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インピーダンス不整合による反射起因のクロストークを低減可能なコネクタ付きケーブル及びコネクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るコネクタ付きケーブルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその差動伝送路の一部を示す平面図である。
【図２】図１のコネクタ付きケーブルおよび従来例のコネクタ付きケーブルにおけるフットパッド近傍の差動インピーダンスを示すグラフ図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るコネクタ付きケーブルにおいて、その差動伝送路の一部を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明において、演算モデルとして用いるパドルカード基板の断面図、（ｂ）は、（ａ）のパドルカード基板において、差動伝送路を構成する配線パターンの間隔に対する差動インピーダンス及び同相インピーダンスの関係を示すグラフ図である。
【図５】（ａ）は差動信号用ケーブル、パドルカード基板、機器の差動インピーダンスの設定の一例、（ｂ）は、その同相インピーダンスの設定の一例を示すグラフ図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るコネクタ付きケーブルにおいて、その差動伝送路の一部を示す平面図である。
【図７】従来のコネクタ付きケーブルにおいて、その差動伝送路の一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るコネクタ付きケーブルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその差動伝送路の一部を示す平面図である。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、コネクタ付きケーブル１は、複数の差動信号伝送用ケーブル２を備えたケーブル３と、ケーブル３の両端に設けられたコネクタ４と、コネクタ４に内蔵され、接続対象の機器（図示せず）と差動信号伝送用ケーブル２とを電気的に接続するパドルカード基板５と、を備えている。
【００１９】
コネクタ付きケーブル１では、例えば、４チャンネルの送受信が可能にコネクタ付きケーブル１を構成する場合、送信用と受信用にそれぞれ４本ずつ、合計８本の差動信号伝送用ケーブル２が備えられる。
【００２０】
パドルカード基板５の一端部（ケーブル３の接続側と反対側の端部）には、機器に電気的に接続される複数の電極６が形成されている。図示していないが、パドルカード基板５の表面の一端部には、グランド電極や電源用電極、制御信号用電極（図示せず）等が整列して形成されており、カードエッジコネクタが構成されている。カードエッジコネクタを構成する各電極は、例えば、ＳＦＦ−８４３６（SFF-8436 Specification for QSFP+ 10Gbs 4X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 4.4）にて規定された配置とされる。
【００２１】
パドルカード基板５の他端部（ケーブル３の接続側の端部）には、差動信号伝送用ケーブル２が電気的に接続される複数のケーブル接続用電極（図示せず）が形成されている。
【００２２】
また、パドルカード基板５には、機器と差動信号伝送用ケーブル２との間で差動信号を伝送する差動伝送路７が形成されている。差動伝送路７は、電極６とケーブル接続用電極とを接続する配線パターン（マイクロストリップライン）からなる。
【００２３】
図示していないが、差動伝送路７には、チップ部品が実装されている。チップ部品としては、例えば、受信側の差動伝送路７に実装される直流電流カット用のチップコンデンサ等が挙げられる。なお、本明細書では、パドルカード基板５から差動信号伝送用ケーブル２に電気信号を出力することを送信、差動信号伝送用ケーブル２からパドルカード基板５に電気信号を入力することを受信、としている。
【００２４】
差動伝送路７には、チップ部品を実装するためのフットパッド８が形成されている。チップ部品は、フットパッド８にはんだ等により固定され電気的に接続されることで、差動伝送路７に実装される。
【００２５】
フットパッド８は、差動伝送路７を構成する配線パターンよりも線路幅が広く形成されている。ここでは、矩形状のフットパッド８を形成している。
【００２６】
さて、本実施形態に係るコネクタ付きケーブル１では、差動伝送路７のフットパッド８への接続部に、差動伝送路７よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部９を形成している。なお、本明細書では、ハイインピーダンス部９を差動伝送路７の一部として扱うが、「差動伝送路７よりも差動インピーダンスが大きい」という表現は、ハイインピーダンス部９以外の部分の差動伝送路７よりも差動インピーダンスが大きい、ということを意味している。
【００２７】
本実施形態では、ハイインピーダンス部９は、差動伝送路７を構成する配線パターンの線路幅を狭めて構成されている。ここでは、ハイインピーダンス部９以外の部分の差動伝送路７の差動インピーダンスを１００Ω、ハイインピーダンス部９の差動インピーダンスを１４０Ω（ハイインピーダンス部９以外の部分の差動伝送路７の差動インピーダンスの１．４倍）とした。
【００２８】
フットパッド８は、差動伝送路７を構成する配線パターンよりも線路幅が広く形成されているため、この部分にて静電容量（キャパシタンス）が増大し、下式（１）
Ｚdiff＝（Ｌ／Ｃ）1/2      ・・・（１）
但し、Ｚdiff：差動インピーダンス
Ｌ：インダクタンス
Ｃ：キャパシタンス
で表される差動インピーダンスが低下する。ここで、フットパッド８の直前に差動インピーダンスの高いハイインピーダンス部９を設けると、比較的低い周波数帯（２５ＧＨｚ以下）においては、全体でみたときにインピーダンスの不整合が抑えられることになる。
【００２９】
ハイインピーダンス部９の長さＬは、パドルカード基板５に用いる誘電体による波長短縮効果を考慮した使用周波数に対応する波長λの２％以上４％以下であるとよく、より好ましくは波長λの３％程度とするとよい。これは、ハイインピーダンス部９の長さＬが波長λの２％未満と短いと、ハイインピーダンス部９によるインピーダンス不整合の抑制効果が十分に得られず、ハイインピーダンス部９の長さＬが波長λの４％より大きいと、ハイインピーダンス部９に起因するインピーダンスの不整合が生じてしまうおそれがあるためである。
【００３０】
ここでは、使用周波数を２５Ｇｂｉｔ／ｓ（基本周波数１２．５ＧＨｚ）、パドルカード基板５の誘電率を３．６（１０ＧＨｚにおける誘電率）としており、波長短縮効果を考慮した波長λが約１０．２６ｍｍとなるため、ハイインピーダンス部９の長さＬを、波長λの約３％となる０．３ｍｍとした。
【００３１】
ハイインピーダンス部９を形成しない従来例におけるフットパッド８近傍の差動インピーダンスを図２に破線で、ハイインピーダンス部９を形成した本発明におけるフットパッド８近傍の差動インピーダンスを図２に実線で示す。なお、図２では、ＳパラメータであるＳＤＤ１１、ＳＣＣ１１を基に差動インピーダンスを求めたため横軸が時間となっているが、この横軸は、つまりは伝送路中の位置（測定点からの距離）を表している。
【００３２】
図２に示すように、長さＬが０．３ｍｍ、差動インピーダンスが１４０Ωのハイインピーダンス部９を形成することで、差動インピーダンスの最小値が９０．５Ωから９２．９Ωと２．４Ω程度改善しており、インピーダンスの不整合が抑制されていることが分かる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係るコネクタ付きケーブル１では、差動伝送路７のフットパッド８への接続部に、差動伝送路７よりも差動インピーダンスが大きいハイインピーダンス部９を形成している。
【００３４】
これにより、フットパッド８を形成した位置での差動インピーダンスを擬似的に増大させ、インピーダンスの不整合を抑制することが可能になる。その結果、インピーダンスの不整合による反射に起因するクロストークを低減することが可能になる。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００３６】
図３に示すコネクタ付きケーブル３１は、図１のコネクタ付きケーブル１において、ハイインピーダンス部９を、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔を広げて構成したものである。ここでは、差動伝送路７を構成する配線パターンをテーパ状に広げて間隔を広くする場合を示しているが、差動伝送路７を構成する配線パターンをクランク状（階段状）に形成して、ハイインピーダンス部９における配線パターンの間隔を一定としてもよい。
【００３７】
差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔を広げることで、ループ面積（電流がループする面積）が増大し、このループ面積に比例してインダクタンスが増大する。その結果、上述の式（１）より、差動インピーダンスを増大させてフットパッド８を形成した位置でのインピーダンスの不整合を抑制することが可能になる。
【００３８】
また、ハイインピーダンス部９を、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔を広げて構成することで、フットパッド８の間隔も広くなるので、チップ部品の実装が容易になり、より大きいサイズのチップ部品を使用することが可能になるという効果も得られる。
【００３９】
ここで、図４（ａ）に示すように、パドルカード基板５として４層基板を用い第１層に差動伝送路７、第２〜４層にそれぞれグランド層４１を形成した場合において、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔Ｓを変化させたときの差動インピーダンスと同相インピーダンスは図４（ｂ）のようになる。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔Ｓを大きくするほど差動インピーダンスは増大し、同相インピーダンスは減少する。そこで、差動インピーダンスと同相インピーダンスが最適な値となるように、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔Ｓを調整するとよい。
【００４１】
例えば、差動信号伝送用ケーブル２の差動インピーダンスが１００Ω、同相インピーダンスが３７．５Ωであり、機器側の差動インピーダンスが１００Ω、同相インピーダンスが２５Ωである場合、図５（ａ），（ｂ）に示すように、パドルカード基板５（差動伝送路７）の差動インピーダンスが１００Ω、同相インピーダンスが３０Ω程度となるように調整することが望ましい。この場合、フットパッド８を形成した位置での差動インピーダンスが１００Ω、同相インピーダンスが３０Ω程度となるように、ハイインピーダンス部９における差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔Ｓを調整するとよい。
【００４２】
図６に示すコネクタ付きケーブル６１は、図１のコネクタ付きケーブル１において、さらに、フットパッド８の内側をカットしたものである。
【００４３】
具体的には、コネクタ付きケーブル６１では、フットパッド８は、矩形状に形成されると共に、当該フットパッド８に接続される差動伝送路７を構成する一方の配線パターンの接続側と反対側で、かつ、差動伝送路７を構成する他方の配線パターン側（差動伝送路７の内側）の角部を面取りした形状に形成されている。
【００４４】
フットパッド８の内側をカットすることにより、フットパッド８を形成した位置において容量結合を抑制することができ、差動インピーダンスの低下をさらに抑制することができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、ハイインピーダンス部９を、差動伝送路７を構成する配線パターンの線路幅を狭めて構成する場合、および、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔を広げて構成する場合について説明したが、これらを組み合わせるようにしても構わない。つまり、ハイインピーダンス部９を、差動伝送路７を構成する配線パターンの線路幅を狭め、かつ、差動伝送路７を構成する配線パターンの間隔を広げて構成しても構わない。
【符号の説明】
【００４７】
１  コネクタ付きケーブル
２  差動信号伝送用ケーブル
３  ケーブル
４  コネクタ
５  パドルカード基板
７  差動伝送路
８  フットパッド
９  ハイインピーダンス部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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