(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続される信号回路とインピーダンスが整合されたインピーダンス整合型コネクタであって、
比誘電率が全体において実質的に均質なインシュレーターと、前記インシュレーター内に並設される２以上の導体部とを有し、
前記インシュレーターは、マトリックス樹脂に、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が３０以上のセラミックス誘電体粉末を５〜８５重量％配合してなり、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が５〜２０である樹脂組成物から成形されたものであることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
インシュレーターを構成する樹脂組成物は、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が７〜１５であることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
セラミックス誘電体粉末は、チタン酸アルカリ土類金属塩粉末である請求項１または２に記載のコネクタ。
【請求項４】
セラミックス誘電体粉末は、繊維状チタン酸アルカリ土類金属塩粉末である請求項３に記載のコネクタ。
【請求項５】
インピーダンス整合型コネクタのインピーダンスを整合させる方法であって、
前記コネクタのインシュレーターの比誘電率が全体において実質的に均質であり、かつ前記コネクタのインシュレーターを、マトリックス樹脂に、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が３０以上のセラミックス誘電体粉末を５〜８５重量％配合してなり、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が５〜２０である樹脂組成物を用いて構成することを特徴とするコネクタのインピーダンス整合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コネクタに関する。更に詳しくはクロストークが抑制されインピーダンス整合の容易な高速信号回路に適したコネクタに関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
近年、電子情報機器が高性能化すると共に電子回路で取り扱われる信号速度が飛躍的に高まっている。また、回路の高密化・集積化が進み、信号線路間距離の近接化が進んでいる。このような信号伝達速度の高速化と機器の小型化により、ノイズや遅延を抑制する実装技術・配線技術の確保がシステム全体の律則条件となるまでに重要性を増している。
【０００３】
かかる現状に鑑み、コネクタ分野においても、高速・高密度信号回路に対応するための様々な提案がなされている。高速・高密度信号回路用コネクタにおいて重要なことは、クロストークの抑制とインピーダンスの整合である。クロストークとは、高周波回路における信号の電磁波的挙動に伴う障害であり、並設された信号線路間で相互に干渉を生じる現象をいう。クロストークの抑制は回路の高密度化による信号線路間の距離が短縮されるに伴い重要な課題となっている。また、インピーダンスの整合（インピーダンスマッチング）とは、相互に接続される信号回路のインピーダンスが不整合であると接続部分で信号の反射等を生じるため、所定のインピーダンス（通常５０Ω、７５Ω乃至は９０Ωとされている）を有するものとすることをいう。インピーダンス整合をとり電送効率の低下や反射波の発生を抑制することは、信号伝達速度の高速化（高周波化）を達成するための重要な課題となっている。またインピーダンスの不整合はそれ自体、クロストーク発生の原因となる。
【０００４】
こうした課題を解決する手段として、特開平６−２４３９３６号公報は、信号端子間に接地導体を設ける構成を開示する。しかしながら、かかる構成ではコネクタ構造が複雑となりその応用可能範囲は制約される。また、特開平６−９６８１４号公報は端子の本体部分の面積を調整することによりインピーダンス整合を図る手段を提供する。この方法はインピーダンス整合方法としてユニークなものであるが、最適形状の設計に際して金型変更を伴う調整を要するため、少量生産には不向きな方法である。特開平８−１６２２２７号公報は、隣接するコンタクトとの対向面積を調整することによりインピーダンスを低減しその調整を図ることを提案する。しかしながら、この方法では設計上所定のインピーダンスより低いインピーダンスを有するものには対応できない。
【０００５】
また、特開平６−２１５８１９号公報は、対をなす導体部に形状及び間隔が調整され所定の静電容量が付与されるような面部を設けてインピーダンスの低減を図りインピーダンス整合をとる手段を開示している。しかし、この方法においても、特殊な形状の導体部の成形に手間を要する上、前記面部の形状設計は困難を伴う。
【０００６】
その他、当該技術分野においては様々な提案がなされているが、未だ十分に簡便且つ効果的な手段は知られていない。
本発明の目的は、コネクタの形状等を変更することなく、容易にインピーダンスを整合させることができるコネクタ及びコネクタのインピーダンス整合方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコネクタは、接続される信号回路とインピーダンスが整合されたインピーダンス整合型コネクタであって、比誘電率が全体において実質的に均質なインシュレーターと、インシュレーター内に並設される２以上の導体部とを有し、インシュレーターは、マトリックス樹脂に、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が３０以上のセラミックス誘電体粉末を５〜８５重量％配合してなり、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が５〜２０である組成物から成形されたものであることを特徴としている。
【０００８】
本発明において、インシュレーターを構成する樹脂組成物は、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が、５〜２０であり、好ましくは７〜１５である。
【０００９】
さらに本発明において、インシュレーターは、上記比誘電率が全体において実質的に均質なものである。
本発明のインピーダンス整合方法は、インピーダンス整合型コネクタのインピーダンスを整合させる方法であり、コネクタのインシュレーターの比誘電率が全体において実質的に均質であり、かつコネクタのインシュレーターを、マトリックス樹脂に、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が３０以上のセラミックス誘電体粉末を５〜８５重量％配合してなり、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が５〜２０である樹脂組成物を用いて構成することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のインシュレーターを構成する樹脂組成物は、マトリックス樹脂に２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が３０以上のセラミックス誘電体粉末を５〜８５重量％配合してなるものである。
【００１１】
マトリックス樹脂としては、各種の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂より適宜選択することができるが、成形性、耐熱性及び機械的強度の観点からは、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリアミド４６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６／６Ｔ、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１１、ポリアミド１２等のポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリ１，４−シクロヘキサン・ジメチレン・テレフタレート樹脂（ＰＣＴ樹脂）、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂（ポリフェニレンオキサイド等を含む）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリエーテルイミド樹脂とのアロイ樹脂等のポリフェニレンエーテル樹脂、ポリスチレン樹脂（特にシンジオタクチックポリスチレン樹脂が好ましい）、５−メチルペンテン樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、耐熱性ＡＢＳ樹脂、芳香族ポリサルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、サーモトロピック液晶ポリエステル樹脂（ＬＣＰ）、耐溶融性フッ素樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等が好ましく用いられる。
【００１２】
また、熱硬化性樹脂としては、トリアジン系樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂、エポキシ樹脂等を例示できる。
これらの樹脂は単独で、又は２種以上を混合して使用することができる。
【００１３】
２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が３０以上のセラミックス誘電体粉末（以下、単に「セラミックス誘電体粉末」ということがある）としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム等のチタン酸アルカリ土類金属塩に代表されるチタン酸二価金属塩、ジルコン酸バリウム鉛、ジルコン酸鉛等のジルコン酸金属塩、バナジン酸ナトリウム等のバナジン酸化合物、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸鉛、ニオブ酸カドミウム等のニオブ酸金属塩、タンタル酸リチウム、タンタル酸ナトリウム、タンタル酸カリウム、タンタル酸ルビジウム、タンタル酸鉛等のタンタル酸金属塩、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タングステン等の金属酸化物、チタン酸ジルコン酸鉛等の複合酸化物等に代表される強誘電体として知られる各種セラミックスの粉末を用いることができ、粒状物、繊維状物、鱗片状物等各種の形状を有するものであってもよい。なかでも繊維状物、鱗片状物は強度の向上にも寄与するため特に好ましい。なかでも２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率が１００以上のものが好ましい。これらは一種を単独で、又は二種以上を併用して用いることができる。  これらのうち好ましい具体例としては、一般式ＭＯ・ＴｉＯ2（式中、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｂｅ、Ｃｄより選ばれる１種又は２種以上の金属を表わす）で表わされるチタン酸金属塩、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム等を例示できる。中でも平均径０．０５〜３μｍ、平均アスペクト比３〜２００の繊維状物は高周波域における誘電特性に優れ、補強効果にも優れるため特に好ましい。
【００１４】
これらのチタン酸金属塩のうち、粉末状物の多くは汎用工業品として商業的に容易に入手できる。繊維状物は一部市販されているものもあるが、以下のような製造方法に従って製造することもできる。すなわち、例えば、一般式ＴｉＯ2・ｍＨ2Ｏ（式中ｍは０≦ｍ＜８）で表わされるチタニア化合物や、ルチルサンド等のチタン源化合物と、加熱することにより金属Ｍの酸化物となり得る物質の一種又は二種以上を混合し、アルカリ金属ハロゲン化物等のフラックスの存在下、６００〜９００℃で加熱反応させる方法を例示できる。また、他の方法としては、繊維状チタニア化合物の表面に、共沈法によりチタンと略等モル量の金属Ｍの炭酸塩を被覆した後、加熱処理することにより製造できる。
【００１５】
また、セラミックス誘電体粉末としては、一般式ＭＯ・ＴｉＯ2（式中、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｂｅ、Ｃｄより選ばれる１種又は２種以上の金属を表わす）で表わされるチタン酸金属塩を非晶質酸化チタンが包み込んだ態様で複合一体化した複合繊維であって、ＭとＴｉとのモル比が１：１．００５〜１．８５の範囲にある複合繊維も好ましく用いることができる。かかる複合繊維の具体例としては、例えば、チタン酸バリウムを非晶質酸化チタンが包み込んだ態様で複合一体化した複合繊維、チタン酸バリウムストロンチウムを非晶質酸化チタンが包み込んだ態様で複合一体化した複合繊維等を例示できる。
【００１６】
これら複合繊維の製造方法としては、繊維状チタニア化合物の表面に、共沈法によりチタンよりも少ない所定のモル量の金属Ｍの炭酸塩を被覆した後、加熱処理することにより製造できる。かくして得られた複合繊維は、繊維としての強度が高く、樹脂への混練及び成形時の折損が少ないので、機械的強度に優れるコネクタを得られるため好ましい。
【００１７】
本発明で好ましく用いることができる誘電体粉末の製造方法の詳細については、特許２６３９９８９号、特許２７１６１９７号、特許２６２７９５５号、特許２７８８３２０号、特許２８１４２８８号、特許２７１１５８３号、特許２７６１６５号等に開示がある。
【００１８】
本発明のインシュレーターを構成する樹脂組成物は、マトリックス樹脂にセラミックス誘電体粉末を５〜８５重量％配合してなるものである。ここで配合比率は、当該コネクターにおける所望のインピーダンスに合致するよう設定することができるが、通常、該樹脂組成物の比誘電率としては、２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率で５〜２０程度、多くの場合は７〜１５程度となるように設定されるのが好ましい。かかる範囲においてはクロストークの効果的な抑制が可能となる。
【００１９】
本発明のインシュレーターを構成する樹脂組成物には、マトリックス樹脂、セラミックス誘電体粉末に加えて、誘電体粉末と樹脂との界面の親和性を高め機械的強度等を向上させる効果を有するシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤等のカップリング剤、メッキ性向上効果に優れるタルク等の微粒子性充填剤、リン系、ハロゲン系、アンチモン系、ホスファゼン系等の難燃剤、染料・顔料等の着色剤、ポリオレフィン粉末、フッ素系樹脂、油脂類等の潤滑剤・摺動剤、離型剤、耐衝撃性を改良する効果を有するエラストマー等の耐衝撃性付与剤、熱安定性向上に優れる酸化防止剤等を適宜配合することができる。
【００２０】
また本発明の効果を損なわない範囲でガラス繊維、ミルドガラスファイバー、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、ホウ酸マグネシウム繊維、ワラストナイト、ゾノトライト、ベーマイト、マイカ等の強化充填材を併用することができる。特にベーマイト、マイカ等の鱗片状充填材の併用はコネクタにおいて特に抑制が望まれる反りを低減する効果がある。
【００２１】
インシュレーターを構成する樹脂組成物は、これには限定されないが、各成分を必要に応じて予め乾式混合した後、二軸混練機を用いて混練押出し、ペレタイザーを用いてペレット化して得ることができる。
【００２２】
マトリックス樹脂に対するセラミックス誘電体粉末の配合率は、インシュレーターを構成する樹脂組成物の比誘電率が２５℃、１ＭＨｚで測定した比誘電率で５〜２０程度、多くの場合は７〜１５程度となるように適宜設定することが好ましい。ここで、比誘電率の上限は、信号損失の増大、多量のセラミックス誘電体粉末配合に伴う成形性の悪化により制約されるものである。
【００２３】
かかる具体的な誘電率はインシュレーター及びコネクタを構成する他の部品の材質、形状等により適宜設定されるものであるが、インシュレーターを構成する樹脂組成物の比誘電率を従来のインシュレーター（比誘電率２．０〜４．５程度）では考えられなかったかかる高い値に設定することで、信号損失を抑制したまま、インピーダンスマッチングを図ることができ、また、インシュレーターに静電容量を持たせることで、クロストークの抑制にも資する。
【００２４】
セラミックス誘電体粉末の配合量（Ｖ0）と樹脂組成物の比誘電率（ε0）の関係は、セラミックス誘電体粉末の比誘電率（ε1）、マトリックス樹脂の比誘電率（ε2）から、下記式（１）で近似できる。
【００２５】
ｌｏｇε0＝Ｖ0・ｌｏｇε1＋（１−Ｖ0）・ｌｏｇε2 ・・・・（１）
前記式（１）を用いて所望の比誘電率ε0を設定するのに必要なセラミックス誘電体粉末の配合量（Ｖ0）を求めることができる。
【００２６】
成形は射出成形、トランスファー成形、プレス成形等により行うことができる。
本発明のコネクタの製造は、得られたインシュレーターにコンタクトその他の部材を組み合わせることにより、又はインシュレーターの成形工程に際して、予め導電部材を金型中に配置してインサート成形法により一体化成形することにより行うことができる。
【００２７】
本発明のコネクタには、従来提案されているような各種の手法を本発明と組み合わせて用いることも差し支えない。更に、必要に応じてインシュレーターの周囲をシールド材を用いてシールドする等の手段を組み合わせてもよい。
【００２８】
本発明のコネクタは量産に先立ち試験的に少量の生産を行い、得られた試験用コネクタを採用される機器に組み込んだ状態で、それぞれの特性インピーダンス値を測定し、得られた測定結果により誘電体粉末の配合量を適宜変化させて最適設計とすることができる。
【００２９】
即ち、樹脂組成物の比誘電率（ε0）とインピーダンス（Ｚ0）の関係は、インシュレーター形状、コネクタ形状、コネクタに接続される回路条件から決定される定数Ｋを用いて、下記式（２）で近似できるので、特性インピーダンスを引き上げるためにはより低い比誘電率とし、特性インピーダンスを引き下げるためにはより高い比誘電率とするよう調整すればよい。
【００３０】
Ｚ0＝Ｋ／ε01/2 ・・・・・（２）
かかる特性インピーダンスは、コネクタ形状や接続される回路、周囲に設置される回路等に影響を受けるものである。そのため、従来の精密なコネクタの設計に際しては特性インピーダンス調整のため複数回にわたる金型作成・修正を要しており、製品の立ち上げに長期を要していたが、本発明のコネクタは、インシュレーター形状や導体部形状自体は一定としたまま、樹脂組成物の組成の調整により容易にインピーダンスマッチングを取り得るため、従来の金型作成・修正の手間を省くことができ、同時に製品の製造立ち上げに要する期間を大きく短縮することが可能となる。
【００３１】
また、同一金型を用いて成形される同一形状のインシュレーターを、配合組成を変化させることにより、異なるインピーダンスに対応する回路用に製造することが可能となる。
【００３２】
更に本発明によれば、インシュレーターやコンタクトの形状を比較的自由に設定できるので、機器の小型化や実装上の要求に応じてコネクタ形状を自在に変化させることが可能となる。
【００３３】
本発明のコネクタは、基板に直接取り付けるタイプであってもケーブルに接続するタイプのものであってもよく、複数の回路基板の相互の接続、複数の機器類の相互の接続、コネクタと回路基板の接続、コネクタ相互の接続、ＣＰＵソケット等の集積回路ソケット等各種の用途に使用し得る。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を更に詳細に説明する。
（製造例）
表１に示す組成で、常法に従い実施例及び比較例の樹脂組成物のペレットを調製した。得られたペレットの比誘電率を容量法（１ＭＨｚ）又は空洞共振器法（３ＧＨｚ）用いて測定した。結果を表１に示す。表１に示す配合量は重量％である。
【００３５】
使用した材料は以下のとおりである。
ＬＣＰ：サーモトロピック液晶ポリエステル樹脂、ポリプラスチック社製、商品名「ベクトラＥ９５０」
ＢａＴｉＯ3：チタン酸バリウム粉末、平均粒子径１．２μｍ、比誘電率（２５℃、１ＭＨｚ）１００以上、富士チタン工業社製、商品名「ＨＢＴ−３」
ＢａＳｒＴｉＯ3：チタン酸バリウムストロンチウム繊維、平均繊維径０．４μｍ、平均繊維長３μｍ、比誘電率（２５℃、１ＭＨｚ）１００以上、大塚化学社製、商品名「ＢＳＴＷ」
ＴｉＯ2：酸化チタン粉末、、平均粒子径０．５μｍ、比誘電率（２５℃、１ＭＨｚ）５０以上、石原産業社製、商品名「ＪＲ−８００」
ガラス繊維：Ｅガラス短繊維、直径１３μｍ、繊維長１．５ｍｍ、比誘電率（２５℃、１ＭＨｚ）８以下、日本電気硝子社製
【００３６】
【表１】
0004342673.tif 000002
【００３７】
（試験例）
上記製造例で得られた実施例１及び比較例１の樹脂組成物ペレットを用い、雄型コネクタ及び雌型コネクタからなる１組のコネクタをそれぞれ射出成形（インサート成形）により成形した。得られた雄型コネクタと雌型コネクタを嵌合し、雄型コネクタの導体部端と雌型コネクタの導体部端を、パルスジェネレータ及びデジタルサンプリングオシロスコープに接続し、それぞれの嵌合したコネクタのインピーダンスプロフィールを取得した。結果を図１に示す。
【００３８】
この結果から、実施例１のコネクタは比較例１のコネクタに比較してインピーダンスピークが１０％低減されていることがわかる（７０Ω→６３Ω）。すなわち、実施例１のコネクタは比較例１のコネクタに比較してインピーダンスの不整合による反射やクロストークの発生がそれだけ抑制された高性能のコネクタであることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、コネクタの形状等を変更することなく、容易にインピーダンスを整合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例において作製したコネクタのインピーダンスプロフィールを示す図。
【図１】
0004342673.tif 000003