(57)【要約】  高速データ伝送ネットワークにおけるコネクタジャックとコネクタインターフェースを形成するためのＲＪ４５タイプのモジュラープラグ装置が提供される。ハウジングは、絶縁性前方部（１０７）と、内部を画定するために取り付け可能な導電性シールド部（１０６）と、を有し、ケーブル取付パッドが設けられた一端と細長のプラグ接触部（１３０）のための貫通孔が設けられた他端とを有する第１ＰＣＢ（１１０）を含む接触部サブアセンブリ（１０８）が、前記ハウジングの中に配置される。前記接触部は、一端が前記第１ＰＣＢに接続されているとともに他端が第２ＰＣＢに接続されており、これらの間にジャック接触インターフェースを集団で画定するブリッジ部を有している。第２ＰＣＢは、モジュラープラグ装置に所定の容量補償性質を与える所望の電気的特性を有し、前記容量補償は、ジャックとプラグ間のコネクタインターフェースとケーブルペア（１７０）との間で定められた信号経路からオフセットされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速データ伝送ネットワークのコネクタジャックとコネクタインターフェースを形成するためのモジュラーコネクタプラグ装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置されるよう構成された接触部サブアセンブリであって、第１端と、複数のケーブルペアの各々のための導電性取付パッドを含む第２端と、を有する第１プリント回路基板（ＰＣＢ）を備えた接触部サブアセンブリと、を備え、
前記ハウジングは、前記内部を画定するために取り付け可能な絶縁性前方部（１０７）及び導電性シールド部（１０６）を有し、
前記接触部サブアセンブリ（１０８）は、複数の細長いプラグ接触部（１３０）を有し、
前記複数の細長いプラグ接触部（１３０）は、各々、前記第１ＰＣＢ（１１０）の前記第１端に取り付けられた第１端と、前記第１端から離れた位置にある第２端と、前記第１端と前記第２端との間にあるブリッジ部と、を有し、
前記複数のプラグ接触部の前記ブリッジ部は、コネクタジャックの対応する接触部とのインターフェースを、集団で画定し、
前記複数のプラグ接触部の前記第２端の各々は、第２ＰＣＢ（１２０）に取り付けられており、
前記第２ＰＣＢは、前記モジュラーコネクタプラグ装置に所定の容量補償性質を与える所望の電気的特性を有し、
前記容量補償は、ジャックとプラグ間の前記コネクタインターフェースと前記ケーブルペアとの間で定められた信号経路からオフセットされている、モジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項２】
前記第１ＰＣＢは、前記プラグ接触部の各前記第１端を収容する貫通孔（１１０ｂ）と、前記第２端から溝状に形成されたエアギャップ（１１０ｄ）であって、前記貫通孔と前記取付パッド（１１０ａ）との間の電気トレース（１１０ｉ）と平行に延在するエアギャップ（１１０ｄ）と、をさらに備える、請求項１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項３】
前記溝状に形成されたエアギャップ内に配置され、前記第１ＰＣＢの表面に対して直交する向きで前記第１ＰＣＢ内の１以上の接地面に通じるよう配された略平面導電性シールド（１５０）を備える、請求項２に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項４】
導電性取付パッドの第１ペア及び第２ペアが、前記第１ＰＣＢの第１表面上に設けられているとともに、前記略平面導電性シールドの対向する第１側及び第２側にそれぞれ配置されており、
導電性取付パッドの第３ペア及び第４ペアが、前記第１ＰＣＢにおける対向する第２表面上に設けられているとともに、前記略平面導電性シールドの前記対向する第１側及び第２側にそれぞれ配置されている、請求項３に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項５】
前記接触部サブアセンブリは、前記複数の接触部を収容するよう構成された接触部リテーナ（１４０）を有し、
前記接触部リテーナ（１４０）は、隣接する前記接触部のペア間において及び前記信号経路からオフセットされた位置で追加的容量補償を提供する特徴的な誘電的性質を有する絶縁性材料からなる、請求項１〜４の何れか一項に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項６】
前記接触部リテーナは、対向する第１側部及び第２側部と、当該対向する第１側部及び第２側部から延在する突出部（１４０ａ）と、を有し、
前記ハウジングの前記前方部は、前記突出部を介して前記対向する第１側部及び第２側部をスライド可能に収容するよう構成された対応する第１内スロット及び第２内スロット（１０７ｂ）を有する、請求項５に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項７】
前記第１内スロット及び前記第２内スロットは、これらの各長さに沿ってノッチ（１０７ｃ）を有し、
前記突出部は、前記ハウジングの前記前方部内に挿入される際に圧縮されて、その後外側に拡がって前記ノッチと係合するよう構成されている、請求項６に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項８】
前記ハウジングの前記前方部は、１以上の開口（１０７ｄ）が設けられた上側部を有し、
前記ハウジングの前記導電性シールド部は、前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記１以上の開口と係合するよう各々が構成された１以上のラッチ（１０６ｆ）を有する、請求項７に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項９】
前記導電性シールド部は、前記ハウジングの前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記ハウジングの前記前方部の対向する第１外側壁及び第２外側壁に沿って延在するジャック接地タブ（１０６ｃ）を有する、請求項８に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１０】
前記第１ジャック接地タブ及び前記第２ジャック接地タブは、各々、前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記第１内スロット及び前記第２内スロットの前記ノッチの上に折れ重なるよう構成されたシールド保持タブ（１０６ａ）を有し、これにより、外側に延在しかつ前記シールド保持タブ内に保持された状態の前記接触部リテーナの前記突出部とさらに係合するよう構成されている、請求項９に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１１】
各前記プラグ接触部の前記ブリッジ部は、ＰＣＢの長さに垂直な方向に延びる最大幅を有し、前記プラグ接触部の少なくとも１つが、前記プラグ接触部の別の１つの前記最大幅よりも大きい最大幅を有し、
各前記プラグ接触部は、前記プラグ接触部の隣接するペア間に形成されたさらなる補償容量の電極を定め、
前記さらなる補償容量は、各々、前記接触インターフェースにおける前記プラグ接触部のそれぞれの前記隣接するペア間の距離によって、少なくとも部分的に定められている、請求項１〜１０の何れか一項に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１２】
各前記プラグ接触部の各前記ブリッジ部は、前記第１端と前記第２端の間に延びる長さを有し、
前記プラグ接触部の少なくとも１つの前記ブリッジ部の長さは、前記プラグ接触部の別の１つの前記ブリッジ部の長さよりも短い、請求項１１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１３】
第１の複数の前記プラグ接触部の前記第１端と、第２の複数の前記プラグ接触部の前記第１端とは、それぞれ、離隔した平行な第１面及び第２面内に配置されている、請求項１２に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１４】
前記第２ＰＣＢは、その内部に配置された平行プレートを有する複数の基板層を有し、
前記容量補償の値は、前記平行プレートに関連する面積、距離及び誘電率によって定められる、請求項１〜１３の何れか一項に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１５】
前記接触部サブアセンブリは、任意の２つの隣接する接触部間における１０００Ｖの直流、並びに、任意の２つの隣接していない接触部間及び／又は任意の１つの接触部と前記導電性シールドとの間における１５００Ｖの直流に、ショート又はフラッシュオーバーすることなく耐えるよう構成されている、請求項１〜１４の何れか一項に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、データ伝送用のモジュラープラグに関する。より詳細には、本明細書に開示されたモジュラープラグデザインの実施形態は、ＭＵＬＴＩ−Ｇ−ＢＡＳＥ−Ｔプロトコルとも称される１０，２５及び４０ギガバイトＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルをサポートする超高速データ伝送アプリケーション向けのものである。
【背景技術】
【０００２】
データ伝送のためにモジュラープラグ及びジャックを使用することは一般的である。プラグは、データセンター内のスイッチ若しくはルータ又はオフィス内のコンピュータなどの２つの電子機器同士を接続する電気ケーブルの端部に取り付けられる。ケーブルは複数の導体又は導線を有する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔプロトコル接続性について、一般的には８つの線が使用される。ケーブルにはプラグが成端されており、電子機器はそのプラグに対応するジャックを有していなければならない。プラグ及びジャックは、機械的結合及び電気的結合の両方を提供するために相互接合可能となるようデザインされている。プラグ及びジャックの機械的寸法、そしてこれらにおける両者間の接合部分即ちインターフェースは、国際規格により規制されている。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号伝送に採用されるコネクタの場合、規制規格は国際電気標準会議による規格６０６０３−７シリーズである。
【０００３】
伝送の観点から考えると、ジャック、ケーブル及びプラグはチャネルの構成要素を表す。チャネル及び対応する構成要素の性能は、以下の表に示すＩＥＣ／ＩＳＯ１１８０１規格で特定されているクラス及びカテゴリで表現される。
【０００４】
【表１】
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【０００５】
一般的なメカニカルコネクタ構成は、オートネゴシエーションと呼ばれる機能により既存のネットワーク接続機器の利用を可能とする。オートネゴシエーション処理中、接続された両方の装置はマスタとスレーブの関係であると仮定され、伝送されるデータについての最大速度について一致する。
【０００６】
チャネルはＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルをサポート可能でなければならず、オートネゴシエーションに影響を及ぼす場合がある。何れかの構成要素がより古いＥｔｈｅｒｎｅｔの速度用にデザインされていた場合、これによって、より新しくより高速なネットワーク接続機器は、意図された速度よりも遅い速度での動作を強いられる。
【０００７】
毎秒４０ギガバイトのＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルをサポートするためには、カテゴリ８．１のコネクタを有するクラスＩチャネルが必要とされる。
【０００８】
ケーブルに接続されたモジュラープラグは、さまざまな世代のＥｔｈｅｒｎｅｔ機器内に配置されたジャックの中に差し込むことができる。その場合、モジュラープラグは、比較的低速（即ち１００ＭＨｚ）の機器と動作する一方、最大速度（即ち２０００ＭＨｚ）を有する機器とも動作するよう構成される。
【０００９】
プラグデザインにおける従来の目的は、安全な電気絶縁を確保することであった。例えば、機器は、ショート又はフラッシュオーバーすることなく、隣接する接触部間で１０００Ｖの直流に耐えるとともに、全ての接触部とシールドとの間で１５００Ｖの直流に耐えられるようにすべきである。
【００１０】
現在のプラクティスでは、ＩＥＣ６００３−７−１規格で規定された一般的なＲＪ４５機械的インターフェースによって、４０ＧｂＥとこれよりも低速の機器との間での接続が可能となる。しかしながら、信号を劣化させることなく１００〜２０００ＭＨｚの広範囲で動作するモジュラープラグは知られていない。対応するジャックと接合されたプラグは接合コネクタペアを形成し、その内部で電磁気信号が機器側からケーブル側にまたその逆に伝送される。
【００１１】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔプロトコルは電磁気信号を４つのストリームに分割する。これらのストリームは同じケーブルを介して伝送される。したがって、接合コネクタペアでは信号の４つのストリーム又はチャネルが同時に動作していることとなる。これらの信号同士の不要な相互作用は近端クロストーク（又はＮＥＸＴ）と呼ばれる。実質的にエラーのないデータ伝送を行うためにはＮＥＸＴを最小限に抑える必要がある。ＮＥＸＴを減少させる最も一般的な方法は補償を用いるものである。補償は、ジャックとプラグ間のインターフェースに元々存在するＮＥＸＴ信号と同様の振幅及び逆の極性を有する信号を生成することで提供することができる。したがって補償ＮＥＸＴによって元のＮＥＸＴがキャンセルされる。
【００１２】
高周波数における信号劣化は、１以上の相互に依存し合っている可能性のある問題が原因で生じる。インターフェースから遠く離れたところで補償を導入すると、ジャックとプラグとの接続部内を伝わる電磁気信号の予期せぬ位相シフトの原因となり得る。プラグの接触刃は高い固有自己インダクタンスを有しており、また隣接する接触部間の容量は制御不能でありかつ比較的低い。また、知られているデザインは、プラグ内でのケーブルペア同士の相互作用を制御することもできない。ケーブル端末と接触部の間の距離は既存のデザインでは過度に長い。最後に、既存のプラグデザインの大半は、伝送性能を犠牲にして、現場での容易な成端を提供しようとするものである。
【００１３】
したがって、既存のメカニカル及びカテゴリ８．１電気規格に応じたモジュラージャックとの接合インターフェースを提供すること及び１００ＭＨｚ〜２０００ＭＨｚ以上の幅広い周波数範囲内で動作することが望ましいであろう。
【００１４】
さらに、１次補償と接触インターフェースとの間の位相シフトを減少させることが望ましいであろう。
【００１５】
さらに、そのような装置を、より低いカテゴリのコネクタと、その特性を相応にデグレードさせて接合させることが望ましいであろう。
【００１６】
さらに、前記装置は、ハンドツールが使用される現場にあるケーブルあるいは工場にあるケーブルに、いずれの場合も実質的に同じ構成要素を用いて成端されることが望ましいであろう。
【００１７】
さらに、例えば必要なプラグ部品数及び内部構成要素数を最小限にして、低コストで容易に製造できるよう構成された前記装置を提供することが望ましいであろう。特に、コンデンサ、インダクタ及び／又はレジスタなどの追加の別個の電子部品を必要としないことが望ましいであろう。
【００１８】
さらに、プラグ内のケーブルペアを制御すること、前記ペアを１次プリント回路基板の一部をなすエアギャップで分離させることが望ましいであろう。
【００１９】
さらに、１次プリント回路基板が、制御されたインピーダンスによってコネクタ電気信号特性を制御することができれば望ましいであろう。
【００２０】
さらに、補償を、独立した２次リジッドプリント回路基板によって提供することができれば望ましいであろう。
【００２１】
さらに、電気信号特性を１次及び２次プリント回路基板の固有特性によって制御することができれば、特にこれらの基板の補助的なチューニングに頼らずに制御することができれば望ましいであろう。
【００２２】
さらに、ケーブル接触部は自己インダクタンスが低く容量性結合が高いことが望ましいであろう。
【００２３】
さらに、ＡＷＧ２２〜ＡＷＧ２８の撚り線及び単線の両方を含む幅広いワイヤゲージのケーブルに成端させることが望ましいであろう。
【発明の概要】
【００２４】
本明細書に開示されたモジュラーコネクタプラグのさまざまな実施形態では、関連する機械的詳細、サイズ及び形状のデザインが産業規格ＲＪ４５プラグに対応し、さらに、最小限の位相シフト及び対応する信号劣化で、例えば１０〜２０００ＭＨｚなどの広範囲内での動作を可能とする。
【００２５】
上記の装置の別の例示的な態様では、現場での成端が可能なプラグに使用される構成要素と、工場での成端が可能なプラグに使用される構成要素とが、実質的に同じである。
【００２６】
本明細書に開示される特定の実施形態では、高速データ伝送ネットワークのコネクタジャックとコネクタインターフェースを形成するためのモジュラーコネクタプラグ装置が提供される。この装置は、内部を画定するために取り付け可能な絶縁性前方部及び導電性シールド部を有するハウジングを含む。接触部サブアセンブリは、ハウジングの内部に配置されるよう構成されるとともに、第１プリント回路基板（ＰＣＢ）と、複数の細長いプラグ接触部と、第２ＰＣＢと、を有する。第１ＰＣＢは、第１端と、複数のケーブルペアの各々のための導電性取付パッドを含む第２端と、を有する。前記接触部は、各々、前記第１ＰＣＢの前記第１端に取り付けられた第１端と、前記第１端から離れた位置にある第２端と、前記第１端と前記第２端との間にあるブリッジ部と、を有し、前記複数のプラグ接触部の前記ブリッジ部は、コネクタジャックの対応する接触部とのインターフェースを、集団で画定する。前記複数のプラグ接触部の前記第２端の各々は、第２ＰＣＢに取り付けられており、前記第２ＰＣＢは、前記モジュラーコネクタプラグ装置に所定の容量補償性質を与える所望の電気的特性を有し、前記容量補償は、ジャックとプラグ間の前記コネクタインターフェースと前記ケーブルペアとの間で定められた信号経路からオフセットされている。
【００２７】
上記の実施形態の一好適態様では、コネクタインターフェースのすぐ近くにおいて１次補償が提供される。前記装置の別の例示的態様では、プラグの接触刃は、非常に短くてもよく、非常に低い固有自己インダクタンスを有し、隣接する接触部との間で高い容量を有する。
【００２８】
上記の装置の別の例示的態様では、前記プラグは、単一の複合ＰＣＢではなく、２つの別個のＰＣＢを使用する。これにより、製造が全体的に簡易化され得るとともに、両方のＰＣＢについて電気特性をより良く制御できることとなり、不要な電気的相互作用が生じる可能性がさらになくなる。
【００２９】
前記装置の上記の例示的実施形態の一変形例では、前記第１ＰＣＢは、前記プラグ接触部の各前記第１端を収容する貫通孔と、前記第２端から溝状に形成されたエアギャップであって、前記貫通孔と前記取付パッドとの間の電気トレースと平行に延在するエアギャップと、をさらに備える。前記装置のそのような実施形態の好適な態様では、前記ケーブルペアの位置、したがって電気相互作用は、１次プリント回路基板上の導電トレースパターンのデザインによってしっかりと制御される。
【００３０】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、略平面導電性シールドが、前記溝状に形成されたエアギャップ内に配置され、前記第１ＰＣＢの表面に対して直交する向きで前記第１ＰＣＢ内の１以上の接地面に通じる(commoned to one or more ground planes)ように配されている。
【００３１】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、導電性取付パッドの第１ペア及び第２ペアが、前記第１ＰＣＢの第１表面上に設けられているとともに、前記略平面導電性シールドの対向する第１側及び第２側にそれぞれ配置されており、導電性取付パッドの第３ペア及び第４ペアが、前記第１ＰＣＢにおける対向する第２表面上に設けられているとともに、前記略平面導電性シールドの前記対向する第１側及び第２側にそれぞれ配置されている。
【００３２】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記第２ＰＣＢは、その内部に配置された平行プレートを有する複数の基板層を有し、前記容量補償の値は、前記平行プレートに関連する面積、距離及び誘電率によって定められる。
【００３３】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記接触部サブアセンブリは、前記複数の接触部を収容するよう構成された接触部リテーナを有し、前記接触部リテーナは、隣接する前記接触部のペア間において及び前記信号経路からオフセットされた位置で追加的容量補償を提供する特徴的な誘電的性質を有する絶縁性材料からなる。
【００３４】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記接触部リテーナは、対向する第１側部及び第２側部と、当該対向する第１側部及び第２側部から延在する突出部と、を有し、前記ハウジングの前記前方部は、前記突出部を介して前記対向する第１側部及び第２側部をスライド可能に収容するよう構成された対応する第１内スロット及び第２内スロットを有する。
【００３５】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記第１内スロット及び前記第２内スロットは、これらの各長さに沿ってノッチを有し、前記突出部は、前記ハウジングの前記前方部内に挿入される際に圧縮されて、その後外側に拡がって前記ノッチと係合するよう構成されている。
【００３６】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記ハウジングの前記前方部は、１以上の開口が設けられた上側部を有し、前記ハウジングの前記導電性シールド部は、前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記１以上の開口と係合するよう各々が構成された１以上のラッチを有する。
【００３７】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記導電性シールド部は、前記ハウジングの前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記ハウジングの前記前方部の対向する第１外側壁及び第２外側壁に沿って延在するジャック接地タブを有する。
【００３８】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、前記第１ジャック接地タブ及び前記第２ジャック接地タブは、各々、前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記第１内スロット及び前記第２内スロットの前記ノッチの上に折れ重なるよう構成されたシールド保持タブを有し、これにより、外側に延在しかつ前記シールド保持タブ内に保持された状態の前記接触部リテーナの前記突出部とさらに係合するよう構成されている。
【００３９】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、各前記プラグ接触部の前記ブリッジ部は、ＰＣＢの長さに垂直な方向に延びる最大幅を有し、前記プラグ接触部の少なくとも１つが、前記プラグ接触部の別の１つの前記最大幅よりも大きい最大幅を有する。各前記プラグ接触部は、前記プラグ接触部の隣接するペア間に形成されたさらなる補償容量の電極を定め、前記さらなる補償容量は、各々、前記接触インターフェースにおける前記プラグ接触部のそれぞれの前記隣接するペア間の距離によって、少なくとも部分的に定められている。
【００４０】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、各前記プラグ接触部の各前記ブリッジ部は、前記第１端と前記第２端の間に延びる長さを有し、前記プラグ接触部の少なくとも１つの前記ブリッジ部の長さは、前記プラグ接触部の別の１つの前記ブリッジ部の長さよりも短い。
【００４１】
前記装置の例示的実施形態の別の変形例では、第１の複数の前記プラグ接触部の前記第１端と、第２の複数の前記プラグ接触部の前記第１端は、それぞれ、離隔した平行な第１面及び第２面内に配置されている。
【００４２】
本明細書に記載した装置の種々の実施形態では、前記接触部サブアセンブリは、任意の２つの隣接する接触部間における１０００Ｖの直流、並びに、任意の２つの隣接していない接触部間及び／又は任意の１つの接触部と前記導電性シールドとの間における１５００Ｖの直流に、ショート又はフラッシュオーバーすることなく耐えるよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本明細書に開示された高速データ伝送用のモジュラーコネクタプラグの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の反対側からみた斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態の展開斜視図である。
【図４】図１に示す実施形態の第１のさらなる展開斜視図である。
【図５】図１に示す実施形態の第２のさらなる展開斜視図である。
【図６】図１に示す実施形態の第３のさらなる展開斜視図である。
【図７】図１のモジュラーコネクタプラグにおける、接触部と一緒になった例示的な接触部リテーナを示す斜視図である。
【図８】図７の接触部リテーナから取り外された接触部を示す展開斜視図である。
【図９】図１のモジュラーコネクタプラグの前方プラグハウジングを示す斜視図である。
【図１０】本明細書に開示されたシールドツイストペアケーブルに成端された、図１のモジュラーコネクタプラグのプラグサブアセンブリを示す斜視図である。
【図１１】図１に示すモジュラープラグの実施形態のための例示的な１次プリント回路基板（ＰＣＢ）を示す上面図である。
【図１２】図１１の１次ＰＣＢのための例示的な銅最上層を示す上面図である。
【図１３】図１１の１次ＰＣＢのための例示的な接地面を示す上面図である。
【図１４】図１１の１次ＰＣＢのための例示的な下側銅層を示す上面図である。
【図１５】図１に示すモジュラープラグの実施形態のための例示的な補償ＰＣＢを示す上面図である。
【図１６】ＮＥＸＴ及びＲＬ補償容量プレートを含む、図１５の補償ＰＣＢのための例示的な銅最上層を示す上面図である。
【図１７】ＮＥＸＴ及びＲＬ補償容量プレートを含む、図１５の補償ＰＣＢのための例示的な下側銅層を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１〜図１７を全体的に参照して、モジュラーコネクタプラグの種々の例示的な実施形態について詳細に説明する。各種図面において、各種の共通の構成要素及び特徴を他の実施形態と共有する実施形態が示されている場合があるが、同様の構成要素及び特徴には同じ参照符号を付し、重複する説明は省略している場合がある。
【００４５】
図１及び図２に示すモジュラーコネクタプラグの最初の実施形態は、高速データ伝送ネットワークにおける複数の雌型ジャック接触部を含む対応する雌型コネクタジャック（非図示）とコネクタインターフェースを形成するよう構成されてもよい。ハウジングは、導電性（例えば金属製）シールド１０６及び絶縁性（例えばプラスチック製）張力緩和本体１０５と動作可能に結合された絶縁性（例えばプラスチック製）プラグ本体１０７から形成される。プラグは、シールドツイストペアケーブル１０４に適用される。プラグ本体内にはプラグサブアセンブリ１０８が設けられている。プラグが現場で成端される場合には、プラグは解体された形態（例えば図３に示す状態）で供給されてもよい。
【００４６】
図４に、張力緩和本体１０５及び外側シールド１０６をより詳細に示す。張力緩和本体１０５は、ケーブル屈曲部１０５ａと、タブ状引っ掛け防止部１０５ｂと、シールド開口（例えば切り欠き）１０６ｅと係合して外側シールド１０６を位置決め及び保持する複数のラッチ部１０５ｃと、から一体的に構成されている。
【００４７】
外側シールド１０６は、追加の一体的な構成要素を用いて構成されてもよい。例示的な実施形態では、シールド１０６及び張力緩和本体１０５がプラグサブアセンブリ１０８及びプラグ本体１０７に組み付けられた際に、シールド保持タブ１０６ａが上に形成されるよう設けられている。これらの保持タブ１０６ａにより、プラグが一体に保持される。プラグコネクタの電気接地経路は、ケーブル接地ばね１０６ｂ及びジャック接地タブ１０６ｃによって維持される。ケーブル接地ばね１０６ｂは、メインシールド１０６から内向きに形成され、ツイストペア１７０のフォイルシールド１７０ａと接触するものである。接地経路は、シールド１０６を通った後、プラグ接地タブ１０６ｃに続く。これらのプラグ接地タブ１０６ｃは、プラグ本体１０７の両側に配置され、典型的なジャックコネクタに存在する接地ばねと接触するよう構成される。プラグハウジングラッチ１０６ｆは、前方ハウジング１０７における切り欠き部１０７ｄと係合する。
【００４８】
図５及び図６は、プラグサブアセンブリ１０８の例示的な実施形態を示す。これら２つの図面は、組立後（図５）の配置及び未組立の又は展開した（図６）配置で示されている。クリンプフェルール１６０は、未クリンプ状態１６０ａ及びクリンプされた状態１６０ｂで示されている。このプラグサブアセンブリ１０８の例示的な組み立て及び機能については以下に詳細に記載する。
【００４９】
図７は、接触部リテーナ１４０内に挿入され、１次プリント回路基板（ＰＣＢ）１１０上に配置された接触部１３０を示す。接触部は、接触部リテーナ１４０のスロット１４０ｂと接触部１３０の一体的かかり部１３０ａとの間の干渉によって定位置に保持される。ＰＣＢ１１０は、シールドツイストペアケーブル１０４と、プラグ信号接触部１３０と、接地接触部１０６ｃと、の間に電気信号経路及び接地接続経路を提供する多層回路基板である。プラグ接触部１３０は、めっき貫通孔１１０ｂによってＰＣＢ１１０に電気接続され、そして以下にさらに記載するように、ケーブルペア１７０が導電性パッド１１０ａに電気接続されている。プラグ接触部１３０とケーブルペア１７０との間の電気経路は、整合インピーダンス導電トレースによって制御される。電気経路のインダクタンス及び電気的長さも制御される。
【００５０】
図示の実施形態では、各プラグ接触部１３０は、各貫通孔１１０ｂを介してＰＣＢ１１０に接続される第１端を有する。各プラグ接触部１３０の第１端は、ＰＣＢ１１０の長さに対して、これを横切る方向に延びている。ある実施形態では、各プラグ接触部１３０の第１端は、少なくともＰＣＢ１１０の下側面と一致してもよい。各プラグ接触部１３０は、他のプラグ接触部の他の各第２端に平行にかつＰＣＢ１１０の長さに対してこれを横切る方向に延びている第２端をさらに含む。図示の配置では、各プラグ接触部１３０の第１端が各接触貫通孔１１０ｂにてＰＣＢ１１０に接続された時に、各プラグ接触部の第２端は、ＰＣＢの端部に覆いかぶさることとなる。各プラグ接触部１３０は、第１端と第２端との間にそれぞれ設けられた本明細書においてブリッジ部とも称されるものをさらに含む。その結果、各プラグ接触部１３０の形状は、例えばブリッジと各端との間に丸みのある係合部を有する図８に示すようなステープル状となる。
【００５１】
しかしながら、プラグ接触部の構造は必ずしも上記のものに限定されるものではなく、本開示の範囲内の別の実施形態では、係合部は四角ばったり傾斜したものであったりなどしてもよい。
【００５２】
図示の実施形態では、一部の接触部、即ち１３０−３及び１３０−５（図８の接触部の詳細を参照）は、他の接触部よりも部分的により広くなっている（例えば１３０ｄを参照）。全ての接触部は、ジャックの方を向いたコネクタ前方において線状に整列しているが、奇数番目の接触部１３０−１，１３０−３，１３０−５及び１３０−７は、偶数番目の接触部１３０−２，１３０−４，１３０−６，１３０−８よりも、全体的に短い。したがって、接触部貫通孔１１０ｂは、第１接触部貫通孔の列及び第２接触部貫通孔の列を含む２列に形成されてもよく、第１接触部貫通孔はジャックの方を向くようにＰＣＢ１１０の前端により近く配置されてもよい。
【００５３】
例えば、接触部ペア１３０−３及び１３０−４間、そして接触部ペア１３０−５及び１３０−６間にも、高容量性結合が選択的に生じる。これらの接触部ペアは、絶縁性材料からなる接触部リテーナ１４０内に配置される。この絶縁性材料の特徴的な誘電的性質は既知でありかつ制御されており、したがって接触部ペア間において制御された容量が生成される。この容量はプラグ接触部とジャック接触部の間の接触ポイントに密接に位置していることから、信号遅延（及び位相シフト）は小さく又は全くなく、結果として非常に効率的な容量補償が得られることとなる。
【００５４】
２次ＰＣＢ１２０（図６参照）により、追加的な容量補償がもたらされる。２次ＰＣＢ１２０によってもたらされる容量値は、２次ＰＣＢの層内に構成された平行板１２０ｂ間の面積及び分離距離を制御することで生成される。面積、距離及び絶縁性ＰＣＢ材料の誘電率を制御することで、補償ゾーン１２０ｃ内の容量値が制御される。説明のために図１５〜図１７を参照すると、例示的な実施形態では、補償プレート１２０ｂは、上側銅層１２０ｄ及び下側銅層１２０ｅからなる一体部分として作成されてもよい。これらによって、近端クロストーク（ＮＥＸＴ）とリターンロス（ＲＬ）の両方について補償がされる。上記コンデンサの各々の値は、例えば設定意図に応じて、１００フェムトファラドから３０００フェムトファラドである。
【００５５】
ある実施形態では、ＰＣＢ１２０はプラグ接触部の遠位端（例えば先端上）に配置される。プラグ接触部は、好適には、２次ＰＣＢ１２０によって提供される補償容量がジャック／プラグインターフェースのすぐ近くに位置するよう、比較的短い長さとなっている。補償容量のこの位置は、ジャック／プラグインターフェースとプラグケーブルとの間の電流路から明確にオフセットされている又は当該電流路の外側にある。補償１２０ｃとプラグ接触部１３０との間の接続は、めっき貫通孔１２０ａ−１〜１２０ａ−８によってなされている。
【００５６】
１次ＰＣＢ１１０を補償ＰＣＢ１２０から分離することで、製造が容易となり、さらに両方のＰＣＢについて異なる基本材料の使用が可能となるとともに全体的な厚さ及び誘電率を異ならせることができる。これにより、両方のＰＣＢについて電気特性をより良く制御できることとなり、不要な電気的相互作用が生じる可能性が実質的になくなる。
【００５７】
１次ＰＣＢ１１０内には、１次ＰＣＢの上と下で終端するケーブルペア１７０間の電気遮蔽及び絶縁を提供する２以上の横接地面１１０ｇが設けられている。追加的な縦（即ち１次ＰＣＢの表面に対して直交する向きの）シールド１５０が、１次ＰＣＢ１１０に取り付けられているとともに、１次ＰＣＢ１１０内にある（複数の）接地面と通じている（commoned to）。金属又は他の導電性物質からなるこのシールド１５０は、１次ＰＣＢの右側と左側で終端するケーブルペア１７０間の電気遮蔽及び絶縁を提供する。この電気遮蔽は、ケーブルペア１７０間の高周波電気信号の交換を減少させるよう作用する。シールド１５０は、めっき貫通孔１１０ｃのそばであってエアギャップスロット１１０ｄ内に位置する。エアギャップ１１０ｄは、１次ＰＣＢの長手軸に沿って配されるとともに、隣接する導電トレースと平行に配される。これは、信号ペアの経路間における誘導共振結合を回避するためにこうなっている。
【００５８】
図１１〜図１４に示す例示的な実施形態を参照すると、ケーブルはんだパッド１１０ａと接触部めっき貫通孔１１０ｂ−１〜１１０ｂ−８との間の導電路が、信号トレース１１０ｔとして示されている。これらは上側銅層１１０ｈ及び下側銅層１１０ｋの両方の一部である。各信号ペアについて、トレース１１０ｔは、制御されたインピーダンスゾーン１１０ｉを生成するために接地面１１０ｇの上に平行な向きで位置している。この制御は、トレース１１０ｔの幅、トレース１１０ｔと接地面１１０ｇとの間のスペースを規定することで維持される。
【００５９】
図９には前方プラグハウジング１０７の例示的な実施形態が示されている。プラグラッチ１０７ａは標準的なジャックのラッチ部と係合することで、容易にアクセス可能で確かなコネクタ係合及び保持を提供する。プラグハウジング１０７の後方には、プラグサブアセンブリ案内スロット１０７ｂの入り口がある。成端されたプラグサブアセンブリ１０８はこれらのスロットに挿入される。スロットはサブアセンブリ１０８を位置決め及び保持することで、適当な電気的及び機械的性能を確保する。サブアセンブリ１０８が完全に挿入されると、接触部保持ラッチ１４０ａが前方ハウジング１０７の側面にあるノッチ１０７ｃに係合する。これにより、サブアセンブリ１０８が確実に保持及び位置決めされる。加えて、これらのノッチ１０７ｃは、シールドタブ１０６ａが上に形成された時にシールドタブ１０６ａと係合する。これによって、完全に組み立てられたプラグが通常の使用時に分解されないことがさらに確実となる。また、ラッチホール１０７ｄも、製造プロセス中及び最終組立後にメインシールド１０６及び前方ハウジング１０７を保持するために設けられている。
【００６０】
図１０は、シールドツイストペアケーブル１０４に成端されたプラグサブアセンブリ１０８を示す。成端の前に、張力緩和部及びメインシールドがケーブルの端部に装着される。その後、クリンプフェルール１６０ａもケーブルの端部に装着される。これらはその後、ケーブルの準備中にケーブルを奥まで押し上げられる。
【００６１】
次にケーブル１０４についての例示的な準備の順序について説明する。最初にケーブル１０４の端部からケーブルジャケット１０４ａが除去され、４つのツイストペア１７０が分離される。ペア１７０の端部からシールドフォイル１７０ａが切断されて短くされ、ワイヤ絶縁部１７０ｂのうちの短い部分が切り落とされて、信号導電体１７０ｃが露出される。
【００６２】
ケーブル１０４を準備した後、導電体１７０ｃが適当な配線パターンに配される。導電体１７０ｃはＰＣＢ１１０上の導電性パッド１１０ａで終端するよう配される。終端について、導電体は溶接、はんだ付け又は同様のプロセスを用いて取り付けられる。ケーブルペアが１次ＰＣＢ１１０で終端された後、クリンプフェルール１６０ａがプラグサブアセンブリ１０８に向けて押される。クリンプフェルール１６０ａは縦シールド１５０におけるノッチ１５０ａと整列されて、次に適切な成端ツールを用いて圧着される。クリンプフェルール（圧着後は１６０ｂで示される）の圧着は、ツイストペア１７０ａと、プラグサブアセンブリ１０８の縦シールド、したがって１次ＰＣＢ１１０の（複数の）接地面とが通じるように働く。
【００６３】
成端されたプラグサブアセンブリ１０８は、次に前方ハウジング１０７のスロット１０７ｂ内に挿入される。サブアセンブリはラッチ１４０ａが前方ハウジングノッチ１０７ｃと完全に係合するまで前方に押される。次に張力緩和部１０５及びメインシールド１０６が前方ハウジング１０７の上を押し上げられて、定位置において外れ止めされる。この時点でプラグは完全に組み立てられ、試験及び使用の準備が整った状態となる。
【００６４】
明細書及び特許請求の範囲にわたって、以下の用語は、特に別途記載のない限り少なくとも本明細書に明らかに関連する意味を有する。以下に示された意味は必ずしもこれらの用語を限定するものではなく、単にこれらの用語についての説明のための例を提供するだけである。「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ（前記）」の意味は、これらが参照するものが複数である場合も含み、「中（なか）」の意味は「中」及び「上」を含む場合がある。本明細書で用いる場合、「一実施形態では」の意味は、必ずしも同じ実施形態を指すものではないが、同じ実施形態を指す場合もある。
【００６５】
「結合」との用語は、接続されたアイテム間の直接的電気接続と、１以上のパッシブ型若しくはアクティブ型中間デバイスを介する間接的接続と、のうちの少なくとも一方を意味する。
【００６６】
本明細書で用いた条件を表す副詞節、とりわけ、「できる」、「得る」、「（しても）よい」、「例えば」などは、特に別途記載のない限り又は文脈内で理解できる場合を除き、通常は、特定の特徴部、構成要素及び／又は状態が、特定の実施形態に含まれ、他の実施形態には含まれないことを意図している。したがって、そのような条件を表す副詞節は、通常、特徴部、構成要素及び／又は状態が、形はどうであれ１以上の実施形態に必要であること、あるいは、これらの特徴部、構成要素及び／又は状態が含まれる又は任意の具体的な実施形態において実行されるか否かを命令者による入力や指示なしに決定するロジックが１以上の実施形態に必然的に含まれることを暗示する。
【００６７】
上記の詳細な説明は説明及び描写のためのものである。したがって、新規の有用な発明の具体的な実施形態について記載されているものの、これらは本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲に記載のとおりのものである。
【図１】
2021507490.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月28日(2020.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速データ伝送ネットワークのコネクタジャックとコネクタインターフェースを形成するためのモジュラーコネクタプラグ装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置されるよう構成された接触部サブアセンブリであって、第１端と、複数のケーブルペアの各々のための導電性取付パッドを含む第２端と、を有する第１プリント回路基板（ＰＣＢ）を備えた接触部サブアセンブリと、を備え、
前記ハウジングは、前記内部を画定するために取り付け可能な絶縁性前方部及び導電性シールド部を有し、
前記接触部サブアセンブリは、複数の細長いプラグ接触部を有し、
前記複数の細長いプラグ接触部は、各々、前記第１ＰＣＢの前記第１端に取り付けられた第１端と、前記第１端から離れた位置にある第２端と、前記第１端と前記第２端との間にあるブリッジ部と、を有し、
前記複数のプラグ接触部の前記ブリッジ部は、コネクタジャックの対応する接触部とのインターフェースを、集団で画定し、
前記複数のプラグ接触部の前記第２端の各々は、第２ＰＣＢに取り付けられており、
前記第２ＰＣＢは、前記モジュラーコネクタプラグ装置に所定の容量補償性質を与える所望の電気的特性を有し、
前記容量補償は、ジャックとプラグ間の前記コネクタインターフェースと前記ケーブルペアとの間で定められた信号経路からオフセットされている、モジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項２】
前記第１ＰＣＢは、前記プラグ接触部の各前記第１端を収容する貫通孔と、前記第２端から溝状に形成されたエアギャップであって、前記貫通孔と前記取付パッドとの間の電気トレースと平行に延在するエアギャップと、をさらに備える、請求項１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項３】
前記溝状に形成されたエアギャップ内に配置され、前記第１ＰＣＢの表面に対して直交する向きで前記第１ＰＣＢ内の１以上の接地面に通じるよう配された略平面導電性シールドを備える、請求項２に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項４】
導電性取付パッドの第１ペア及び第２ペアが、前記第１ＰＣＢの第１表面上に設けられているとともに、前記略平面導電性シールドの対向する第１側及び第２側にそれぞれ配置されており、
導電性取付パッドの第３ペア及び第４ペアが、前記第１ＰＣＢにおける対向する第２表面上に設けられているとともに、前記略平面導電性シールドの前記対向する第１側及び第２側にそれぞれ配置されている、請求項３に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項５】
各前記プラグ接触部の前記ブリッジ部は、ＰＣＢの長さに垂直な方向に延びる最大幅を有し、前記プラグ接触部の少なくとも１つが、前記プラグ接触部の別の１つの前記最大幅よりも大きい最大幅を有し、
各前記プラグ接触部は、前記プラグ接触部の隣接するペア間に形成されたさらなる補償容量の電極を定め、
前記さらなる補償容量は、各々、前記接触インターフェースにおける前記プラグ接触部のそれぞれの前記隣接するペア間の距離によって、少なくとも部分的に定められている、請求項４に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項６】
各前記プラグ接触部の各前記ブリッジ部は、前記第１端と前記第２端の間に延びる長さを有し、
前記プラグ接触部の少なくとも１つの前記ブリッジ部の長さは、前記プラグ接触部の別の１つの前記ブリッジ部の長さよりも短い、請求項５に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項７】
第１の複数の前記プラグ接触部の前記第１端と、第２の複数の前記プラグ接触部の前記第１端は、それぞれ、離隔した平行な第１面及び第２面内に配置されている、請求項６に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項８】
前記接触部サブアセンブリは、前記複数の接触部を収容するよう構成された接触部リテーナを有し、
前記接触部リテーナは、隣接する前記接触部のペア間において及び前記信号経路からオフセットされた位置で追加的容量補償を提供する特徴的な誘電的性質を有する絶縁性材料からなる、請求項１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項９】
前記接触部リテーナは、対向する第１側部及び第２側部と、当該対向する第１側部及び第２側部から延在する突出部と、を有し、
前記ハウジングの前記前方部は、前記突出部を介して前記対向する第１側部及び第２側部をスライド可能に収容するよう構成された対応する第１内スロット及び第２内スロットを有する、請求項８に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１０】
前記第１内スロット及び前記第２内スロットは、これらの各長さに沿ってノッチを有し、
前記突出部は、前記ハウジングの前記前方部内に挿入される際に圧縮されて、その後外側に拡がって前記ノッチと係合するよう構成されている、請求項９に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１１】
前記ハウジングの前記前方部は、１以上の開口が設けられた上側部を有し、
前記ハウジングの前記導電性シールド部は、前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記１以上の開口と係合するよう各々が構成された１以上のラッチを有する、請求項１０に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１２】
前記導電性シールド部は、前記ハウジングの前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記ハウジングの前記前方部の対向する第１外側壁及び第２外側壁に沿って延在するジャック接地タブを有する、請求項１１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１３】
前記第１ジャック接地タブ及び前記第２ジャック接地タブは、各々、前記前方部と前記導電性シールド部がスライド可能に係合した際に前記第１内スロット及び前記第２内スロットの前記ノッチの上に折れ重なるよう構成されたシールド保持タブを有し、これにより、外側に延在しかつ前記シールド保持タブ内に保持された状態の前記接触部リテーナの前記突出部とさらに係合するよう構成されている、請求項１２に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１４】
各前記プラグ接触部の前記ブリッジ部は、ＰＣＢの長さに垂直な方向に延びる最大幅を有し、前記プラグ接触部の少なくとも１つが、前記プラグ接触部の別の１つの前記最大幅よりも大きい最大幅を有し、
各前記プラグ接触部は、前記プラグ接触部の隣接するペア間に形成されたさらなる補償容量の電極を定め、
前記さらなる補償容量は、各々、前記接触インターフェースにおける前記プラグ接触部のそれぞれの前記隣接するペア間の距離によって、少なくとも部分的に定められている、請求項１３に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１５】
各前記プラグ接触部の各前記ブリッジ部は、前記第１端と前記第２端の間に延びる長さを有し、
前記プラグ接触部の少なくとも１つの前記ブリッジ部の長さは、前記プラグ接触部の別の１つの前記ブリッジ部の長さよりも短い、請求項１４に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１６】
第１の複数の前記プラグ接触部の前記第１端と、第２の複数の前記プラグ接触部の前記第１端は、それぞれ、離隔した平行な第１面及び第２面内に配置されている、請求項１５に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１７】
前記第２ＰＣＢは、その内部に配置された平行プレートを有する複数の基板層を有し、
前記容量補償の値は、前記平行プレートに関連する面積、距離及び誘電率によって定められる、請求項１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【請求項１８】
前記接触部サブアセンブリは、任意の２つの隣接する接触部間における１０００Ｖの直流、並びに、任意の２つの隣接していない接触部間及び／又は任意の１つの接触部と前記導電性シールドとの間における１５００Ｖの直流に、ショート又はフラッシュオーバーすることなく耐えるよう構成されている、請求項１に記載のモジュラーコネクタプラグ装置。
【国際調査報告】
2021507490.tif 000021
2021507490.tif 000022
2021507490.tif 000023