JP2002110274A - 高密度コンプライアントピンコネクタのピン間耐高電圧性能を提供するシステムおよび方法 - Google Patents

高密度コンプライアントピンコネクタのピン間耐高電圧性能を提供するシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度コンプライアントピンコネクタを受け
入れるためにレセプタクル装置中で耐高電圧性能を提供
するシステムおよび方法を提供する。 【解決手段】 複数の高密度コンプライアントピンスル
ーホールが、高密度コンプライアントピンコネクタのピ
ンを受けるためにプリント回路基板内に形成される。ス
ルーホールは、導電性材料を使用してめっきされ、それ
によって導電性パッドが、少なくともプリント回路基板
の片面上のめっきしたスルーホールの周囲に形成され
る。その後、プリント回路基板上のめっきスルーホール
の周囲の導電性パッドが、外部電圧に耐えるためのスル
ーホールのパッド間クリアランスを増大させるように深
さ制御バックドリリングによって除去される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信装置および構
成要素、より詳細にはネットワーク装置で使用される高
密度コンプライアントピンコネクタ（ｃｏｍｐｌｉａｎ
ｔ ｐｉｎ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）のピン間の耐高電圧
性能を提供するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信装置の共通要件は、装置が外部プラ
ントケーブル（ｐｌａｎｔ ｃａｂｌｅ）への接続を有
するときは特に、雷およびパワークロス（ｐｏｗｅｒ−
ｃｒｏｓｓ）などの外来電圧への耐性である。２ｍｍハ
ードメトリック（Ｈａｒｄ Ｍｅｔｒｉｃ）またはフュ
ーチャバススタイル（Ｆｕｔｕｒｅｂｕｓ ｓｔｙｌ
ｅ）などの、高密度圧入コンプライアントピンコネクタ
を使用すると、厳しい雷状態の下でアーキングおよび／
または障害を防ぐための、ピンおよびコネクタパッド間
の十分な空間を達成することは難しい。
【０００３】アーキングを防ぐために、ピンおよびコネ
クタパッド間の高電圧への耐性性能を向上させる解決方
法が２つ存在する。１つの技術では、高密度コンプライ
アントピンコネクタを受けるプリント回路基板（ＰＣ
Ｂ）またはバックプレーンが、アーキングを防ぐための
完全なコンフォーマルコーティングを備える。コンフォ
ーマルコーティング方法は、効果的ではあるが、いくつ
かの欠陥および欠点がつきまとう。第１に、コンフォー
マルコーティングは、高価であり、それによって構成要
素の製造コストが増大する。さらに、付着させた後にコ
ーティングを除去するのが難しいので、コンフォーマル
コーティングした構成要素を再加工することは、効率が
悪い。したがって、コンフォーマルコーティングした構
成要素の製造性は、悪影響を受ける。さらに、大部分の
顧客は、コンフォーマルコーティングした製品を受け入
れない。
【０００４】ピン間またはパッド間アーキングを低減す
る他の解決方法に対しては、高密度コンプライアントピ
ンコネクタの高電圧ピンの間に置かれた１つまたはいく
つかのピンが、未接続のままにされ、その結果、高電圧
ピン間の物理的距離が増大し、それによって電気的パス
が増大する。この技術は、ピン間アーキングの危険を低
減することが知られているが、この解決方法を実施する
際に、いくつかの欠点が残ることを当業者は容易に理解
されよう。第１に、コネクタ中の未接続ピンが物理的分
離を与えるようにしておくと、ピンを浪費することにな
り（これは、適用例におけるピンバジェット（ｐｉｎ
ｂｕｄｇｅｔ）に悪影響を与える）、コネクタサイズお
よびコストを非常に増大させる可能性がある。さらに、
例えばＰＣＢ／バックプレーンレセプタクルとの背面互
換性の要件などのために、コネクタピン使用法の変更が
許されない既存のコネクタ構成では、ピンを未接続のま
まにするオプションは利用可能ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、高密度コンプライアントピンコネクタを受け入れる
ためにレセプタクルに耐高電圧性能を提供し、ピン間ア
ーキングが有利に低減されるシステムおよび方法を対象
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】高密度コンプライアント
ピンコネクタのピンを受けるために、複数の高密度コン
プライアントピンスルーホールが、プリント回路基板中
（ＰＣＢ）に形成される。スルーホールは、導電性材料
を使用してめっきされ、それによって導電性パッドが、
少なくともＰＣＢの片面上のめっきしたスルーホールの
周囲に形成される。その後、ＰＣＢ上のめっきスルーホ
ールの周囲の導電性パッドが、深さ制御されたバックド
リリング（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｅｐｔｈ ｂａｃ
ｋ−ｄｒｉｌｌｉｎｇ）によって除去される。したがっ
てレセプタクルのＰＣＢは、その中に形成されたスルー
ホールの周囲に複数のバックドリルされた部分を備え、
それによって、外部電圧に耐えるためのスルーホールの
パッド間クリアランスが増大する。
【０００７】現在好ましい例示的実施形態では、スルー
ホールめっきは、内側の銅（Ｃｕ）層および外側のすず
／すず−鉛（Ｓｎ／ＳｎＰｂ）層の２つの金属層からな
る。内側の銅層は、ＰＣＢ内部に複数の内部パッド構造
を備える。金属または金属化合物からなる外部導電性パ
ッドは、ＰＣＢの両側に形成される場合、ＰＣＢの各側
のそのような金属パッドを除去するために、深さ制御さ
れたバックドリリングの技術を使用することが好まし
い。
【０００８】以下の詳細な説明を添付の図面と共に参照
することによって、本発明をより完全に理解することが
できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面では、同じまたは類似の要素
は、いくつかの図にわたって同じ参照符号で指定され、
示される様々な要素は、必ずしも一定の比率で描かれて
いない。ここで図１Ａを参照すると、深さ制御されたバ
ックドリリングの前の、複数の高密度コンプライアント
ピンスルーホール（例えば、スルーホール１０２Ａおよ
び１０２Ｂが示されている）を有する、ＰＣＢ積層板１
０４の横断面図が示されている。これを参照する際に、
ＰＣＢ１０４は、以下でより詳細に説明するような本発
明の教示による高密度コンプライアントピンレセプタク
ル装置（この図では示していない）の少なくとも一部分
を形成するために動作可能であることを、当業者は理解
されたい。
【００１０】例示的スルーホール１０２Ａおよび１０２
Ｂは、少なくともＰＣＢ１０４の片面上の各スルーホー
ルの上端の周囲に、外部導電性パッド１０５（「ラン
ド」とも呼ばれる）を形成する導電性材料でめっきされ
る。本発明の現在好ましい例示的実施形態では、スルー
ホール１０２Ａおよび１０２Ｂは、内側の銅めっき層１
１０と、例えばＳｎ／ＳｎＰｂなどの化合物からなる外
側の金属化合物層１０８でめっきされることが好まし
い。したがって、各外部パッドは、銅パッド部分１０６
および金属化合物部分１０７を備える。
【００１１】内側の銅層１１０は、例えばパッド構造１
１２などの、内側の銅層１１０から延び、ＰＣＢ１０４
の内部に配置される、１つまたは複数の内部パッド構造
を備えることが好ましい。外側の（または外部の）導電
性パッド１０５は、スルーホールの周囲のＰＣＢ１０４
の上面または下面上に延び、それによって小さいパッド
間クリアランス１１４だけが得られ、そのパッド間クリ
アランスは高電圧に耐えるのに本質的に十分ではない。
【００１２】図１Ｂは、深さ制御されたバックドリリン
グの前に、ＰＣＢ積層板の表面のうちの１つの上に配置
される外部導電性パッド１０５を備える、ＰＣＢ１０４
の上面図である。スルーホール１０２Ａと１０２Ｂとの
間の小さいパッド間クリアランス１１４もこの図で例示
している。
【００１３】次いで図２Ａを参照すると、本発明の例示
的実施形態において、ＰＣＢの両側を制御された深さＤ
まで、バックドリリングした後の、ＰＣＢ１０４の横断
面図が示されている。したがって、各スルーホールの周
囲でバックドリルビア技術を利用することによって、バ
ックドリルされた部分（例えば参照符号２０４）が、Ｐ
ＣＢ積層板の少なくとも片面上に配置される各スルーホ
ールの周囲に形成される。その結果、外側の導電パッド
が除去され、それによって増大されたパッド間クリアラ
ンス２０２が有利に得られる。高密度コンプライアント
ピンコネクタが、バックドリルされた部分がその上に形
成されるＰＣＢ１０４を有するレセプタクル中に位置す
るとき、パッド間クリアランスが増大することにより、
外部電圧のためのピン間アーキングの感受性が減少する
ことを当業者は理解されたい。
【００１４】図２Ｂは、本発明の教示に従って、外部導
電性パッドを除去した後の表面のうちの１つを示す、Ｐ
ＣＢ１０４の上面図である。この図では、例示的スルー
ホール１０２Ａと１０２Ｂとの間のパッド間クリアラン
ス２０２の増大が、特に強調される。
【００１５】次いで図３を参照すると、本発明の教示に
従って提供される、高密度コンプライアントピンコネク
タレセプタクル装置３００の例示的実施形態が示されて
いる。複数のピンを有する高密度コンプライアントピン
コネクタハウジング３０４が示されており、ピン３０２
Ａおよび３０２Ｂが具体的に例示されている。前述のよ
うに外部パッドを除去するバックドリルされた部分２０
４を有するＰＣＢ１０４が、高密度コンプライアントピ
ンコネクタレセプタクル装置３００の少なくとも一部分
として提供される。例示的スルーホール１０２Ａと１０
２Ｂとの間のパッド間クリアランス２０２が増大するこ
とにより、ピン間アーキングの感受性が減少するため
に、ピン間の電気的パスの距離が減少する。
【００１６】本発明の現在好ましい例示的実施形態で
は、高密度コンプライアントピンコネクタハウジング３
０４は、例えば複数の２ｍｍハードメトリックピンまた
はフューチャバスピンなどのピンを収容する。
【００１７】本明細書で使用される深さ制御ドリリング
により、コンプライアントピンコネクタ穴の外側のＰＣ
Ｂパッドが除去され、それによって、隣接するスルーホ
ールおよびコネクタの導体間のより大きい電気的距離が
生み出されることを理解されたい。隣接するパッドの間
のより大きな物理的分離、したがって、例えば雷などの
電圧ストレスの下でアーキングに対するより高い耐性
が、その結果もたらされる。
【００１８】前述の事柄に基づいて、高密度コンプライ
アントピンコネクタでのピン間アーキングを減少させる
本発明のシステムおよび方法は、いくつかの利点を有す
ることを当業者は理解されたい。第１に、ＰＣＢ製造業
者の施設に既に設置されている既存のバックドリル装置
を、効果的に本発明の目的のために活用することができ
るので、本明細書に含まれる教示に従って本発明を実施
する際には、高価な装置または製造方法は、必要でない
か、または開発する必要がない。また本発明は、ピン間
アーキングの感受性を減少させるための現況技術の解決
方法の欠陥も有利に克服する。したがって、それによっ
てコネクタ構成要素にコンフォーマルコーティングを付
着させる必要がなくなる。さらに、バックドリリング
は、コネクタまたはそのピン配置を変更することなく、
耐電圧性能を増大させることができるので、ピンの背面
互換性は損なわれない。
【００１９】本発明の動作および構造は、前述の詳細な
説明から明らかであると考えられる。ここで示し、説明
した装置および方法は、好ましいものとして特徴付けら
れたが、以下の請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸
脱することなく、様々な変更、変形、および機能強化を
行うことができることを容易に理解されよう。例えば、
異なる金属および／または金属の組み合わせを、ＰＣＢ
基板内に形成されるめっきしたスルーホール用の導電性
めっき材料として使用することが可能である。さらに本
発明の教示は、コンフォーマルコーティング方法または
未接続ピンなどの既存の解決方法と共に実施することも
できる。ある実施形態では、バックドリリングが、ＰＣ
Ｂ基板材料（および外側のパッド）を除去する深さを、
全てのスルーホールに対して同じにすることが好ましい
が、そのような制限は、本発明の実施に必ずしも必要で
はない。例えば、バックドリルされた部分は、ある適用
例ではスルーホールの周りに様々な深さを有することが
でき、それによって、ＰＣＢ積層板および外側のパッド
材料の量の変動を除くことができる。ある例では、バッ
クドリリングは、ＰＣＢの一方の面上で、外側のパッド
ならびに内側のめっきの部分を除去するのに十分なだけ
深くすることができる。加えて、本発明に対する動機付
けを、通信ネットワーク装置の状況で説明したが、本明
細書の教示は、どんな装置でも実施することができるこ
とを理解されたい。したがって、これらおよび他の変
形、追加、修正、機能強化などは、請求の範囲によって
のみ決定される本発明の範囲内にあるとみなされること
を当業者は容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】深さ制御バックドリリングの前の、複数の高
密度コンプライアントピンスルーホールを有するＰＣＢ
の横断面図である。
【図１Ｂ】深さ制御バックドリリングの前の、外部導電
性パッドがその上に配置されたＰＣＢの上面図である。
【図２Ａ】本発明の例示的実施形態でＰＣＢの両面を深
さ制御バックドリリングした後のＰＣＢの横断面図であ
る。
【図２Ｂ】本発明の教示に従って外部導電性パッドを除
去した後のＰＣＢの上面図である。
【図３】本発明の教示に従って提供される高密度コンプ
ライアントピンコネクタレセプタクルの例示的実施形態
を示す図である。
【符号の説明】
１０２Ａ、１０２Ｂ スルーホール １０４ ＰＣＢ １０５ 導電性パッド １０６ 銅パッド部分 １０７ 金属化合物部分 １０８ 金属化合物層 １１０ 銅層 １１２ パッド構造 １１４、２０２ パッド間クリアランス ２０４ バックドリル部分 ３００ 高密度コンプライアントピンコネクタレセプタ
クル装置 ３０２Ａ、３０２Ｂ ピン ３０４ 高密度コンプライアントピンコネクタハウジン
グ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/42 ６１０ Ｈ０１Ｒ 23/68 Ｄ Ｋ Ｎ Ｆターム(参考） 5E023 AA08 AA16 BB22 BB26 CC12 CC22 CC26 EE02 FF01 FF13 HH06 5E077 BB12 BB31 CC16 CC22 DD01 DD12 EE03 FF13 FF17 JJ05 JJ21 5E317 AA27 BB12 CC31 CC52 CD27 CD31 GG12 5E319 AA02 AA07 AB01 AC01 AC12 AC17 CC22 GG01 GG20

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高密度コンプライアントピンコネクタに
    おいてピン間アーキングの感受性を低減する方法であっ
    て、 前記高密度コンプライアントピンコネクタを受けるため
    に、プリント回路基板中に高密度コンプライアントスル
    ーホールを製造するステップと、 導電性材料を使用して前記スルーホールをめっきするス
    テップであって、前記導電性材料が、前記プリント回路
    基板の少なくとも片面上の前記めっきしたスルーホール
    の周囲に導電性パッドを形成する、導電性材料を使用し
    て前記スルーホールをめっきするステップと、 前記プリント回路基板の前記少なくとも片面上の前記め
    っきしたスルーホールの周囲の前記導電性パッドの少な
    くとも一部分を除去し、それによって、前記スルーホー
    ルのパッド間クリアランスを増大させるステップとを含
    む、高密度コンプライアントピンコネクタにおいてピン
    間アーキングの感受性を低減する方法。
  2. 【請求項２】 前記導電性材料が金属めっき材料を含
    み、前記導電性パッドが金属パッドからなる、請求項１
    に記載の高密度コンプライアントピンコネクタにおいて
    ピン間アーキングの感受性を低減する方法。
  3. 【請求項３】 前記除去するステップが、バックドリル
    ビア技術によって実施される、請求項２に記載の高密度
    コンプライアントピンコネクタにおいてピン間アーキン
    グの感受性を低減する方法。
  4. 【請求項４】 前記除去するステップが、前記めっきし
    たスルーホールの周囲で、前記プリント回路基板の前記
    少なくとも片面を、所定の深さだけ深さ制御ドリリング
    することによって実施される、請求項２に記載の高密度
    コンプライアントピンコネクタにおいてピン間アーキン
    グの感受性を低減する方法。
  5. 【請求項５】 前記所定の深さが、前記各めっきしたス
    ルーホールに対して同じである、請求項４に記載の高密
    度コンプライアントピンコネクタにおいてピン間アーキ
    ングの感受性を低減する方法。
  6. 【請求項６】 前記金属めっき材料が、前記プリント回
    路基板の両面上の前記めっきしたスルーホールの周囲に
    金属パッドを形成し、さらに前記除去するステップが、
    前記プリント回路基板の両面上の前記めっきしたスルー
    ホールの周囲で実施される、請求項２に記載の高密度コ
    ンプライアントピンコネクタにおいてピン間アーキング
    の感受性を低減する方法。
  7. 【請求項７】 前記めっきするステップが、銅めっき層
    を付着させることを含む、請求項６に記載の高密度コン
    プライアントピンコネクタにおいてピン間アーキングの
    感受性を低減する方法。
  8. 【請求項８】 前記めっきするステップが、前記銅めっ
    き層の上に金属化合物めっき層を付着させることをさら
    に含む、請求項７に記載の高密度コンプライアントピン
    コネクタにおいてピン間アーキングの感受性を低減する
    方法。
  9. 【請求項９】 前記金属化合物めっき層が、鉛およびす
    ずのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の高
    密度コンプライアントピンコネクタにおいてピン間アー
    キングの感受性を低減する方法。
  10. 【請求項１０】 前記高密度コンプライアントピンコネ
    クタが、前記スルーホールに対応する複数の２ｍｍハー
    ドメトリックピンを備える、請求項９に記載の高密度コ
    ンプライアントピンコネクタにおいてピン間アーキング
    の感受性を低減する方法。
  11. 【請求項１１】 前記高密度コンプライアントピンコネ
    クタが、前記スルーホールに対応する複数のフューチャ
    バススタイルピンを備える、請求項９に記載の高密度コ
    ンプライアントピンコネクタにおいてピン間アーキング
    の感受性を低減する方法。
  12. 【請求項１２】 高密度コンプライアントピンコネクタ
    を受け入れるための耐高電圧レセプタクル装置であっ
    て、 前記高密度コンプライアントピンコネクタ中に配置され
    たピンの数に対応する複数のスルーホールを有するプリ
    ント回路基板と、 前記スルーホール中に付着された、導電性のめっきされ
    た材料の少なくとも１つの層と、 前記プリント回路基板上に形成されたバックドリルされ
    た部分とを備え、前記バックドリルされた部分により、
    前記プリント回路基板の少なくとも片面上の前記スルー
    ホールの周囲に形成された導電性パッド材料を除去する
    ことが達成され、それによって前記スルーホール間のパ
    ッド間クリアランスが増大する、高密度コンプライアン
    トピンコネクタを受け入れるための耐高電圧レセプタク
    ル装置。
  13. 【請求項１３】 前記導電性めっき材料が、銅を含む、
    請求項１２に記載の高密度コンプライアントピンコネク
    タを受け入れるための耐高電圧レセプタクル装置。
  14. 【請求項１４】 前記導電性めっき材料が、鉛およびす
    ずの金属化合物を含む、請求項１２に記載の高密度コン
    プライアントピンコネクタを受け入れるための耐高電圧
    レセプタクル装置。
  15. 【請求項１５】 前記高密度コンプライアントピンコネ
    クタが、前記スルーホールに対応する複数のフューチャ
    バススタイルピンを備える、請求項１２に記載の高密度
    コンプライアントピンコネクタを受け入れるための耐高
    電圧レセプタクル装置。
  16. 【請求項１６】 前記高密度コンプライアントピンコネ
    クタが、前記スルーホールに対応する複数の２ｍｍハー
    ドメトリックピンを備える、請求項１２に記載の高密度
    コンプライアントピンコネクタを受け入れるための耐高
    電圧レセプタクル装置。
  17. 【請求項１７】 高密度コンプライアントピンコネクタ
    で外部電圧への耐性を増大させる方法であって、 プリント回路基板中に、高密度コンプライアントピンコ
    ネクタ中に配置されたピンの数に対応する複数の高密度
    コンプライアントピンスルーホールを形成すること、 金属めっき材料を使用して前記スルーホールをめっきす
    ることであって、前記めっき材料が、前記各めっきした
    スルーホールの周囲の前記プリント回路基板の両面上の
    露出した金属パッドを形成する、金属めっき材料を使用
    して前記スルーホールをめっきすること、および、 前記プリント回路基板の両面をバックドリリングして、
    前記スルーホールの周囲に形成された前記金属パッドを
    除去し、それによって、前記スルーホール間のパッド間
    クリアランスを増大させることを含む、高密度コンプラ
    イアントピンコネクタで外部電圧への耐性を増大させる
    方法。
  18. 【請求項１８】 前記金属めっき材料が、銅を含む、請
    求項１７に記載の高密度コンプライアントピンコネクタ
    で外部電圧への耐性を増大させる方法。
  19. 【請求項１９】 前記金属めっき材料が、鉛およびすず
    の金属化合物を含む、請求項１７に記載の高密度コンプ
    ライアントピンコネクタで外部電圧への耐性を増大させ
    る方法。
  20. 【請求項２０】 前記高密度コンプライアントピンコネ
    クタが、前記スルーホールに対応する複数のフューチャ
    バススタイルピンを備える、請求項１７に記載の高密度
    コンプライアントピンコネクタで外部電圧への耐性を増
    大させる方法。
  21. 【請求項２１】 前記高密度コンプライアントピンコネ
    クタが、前記スルーホールに対応する複数の２ｍｍハー
    ドメトリックピンを備える、請求項１７に記載の高密度
    コンプライアントピンコネクタで外部電圧への耐性を増
    大させる方法。
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