JP2003187920A - 高速通信用コネクタ - Google Patents

高速通信用コネクタ

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JP2003187920A
JP2003187920A JP2002328558A JP2002328558A JP2003187920A JP 2003187920 A JP2003187920 A JP 2003187920A JP 2002328558 A JP2002328558 A JP 2002328558A JP 2002328558 A JP2002328558 A JP 2002328558A JP 2003187920 A JP2003187920 A JP 2003187920A
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insulator
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conductor
ground
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Robert F Evans
ロバート・エフ・エバンス
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FCI SA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】信号接点ピンを高蜜度にでき、受入れ可能なク
ロストークレベルを有する高速電気コネクタの提供。 【解決手段】高速電気コネクタは、ほぼ平坦な絶縁体
と、ほぼ平坦な接地平板と、信号導体とを有する。前記
接地平板が、前記平坦な絶縁体の一方の平坦面に配置さ
れ、前記信号導体が、前記平坦な絶縁体の他方の平担面
に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に電気コネ
クタに関する。さらに特別には、この発明は、高速通信
用電気コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】電気コネクタは、電気装置間の信号接続
を提供する。この電気接続は、多くの場合、相当に接近
して離間しているので、近くの信号間で望ましくないク
ロストークを生じる。すなわち、ある信号は、近くの信
号に対して電気的な干渉を有する。電子装置の小型化や
高速電子通信が、より一般に行われることによって、ク
ロストークが、コネクタ設計における重要な要素になっ
ている。信号間のクロストークを減少するために、この
種コネクタに接地接続ピンを設けることが知られてい
る。しかしながら、通信速度が増加するにつれて、より
大きい信号導体が一般的に使用される。このようなより
大きい信号導体や一般的な接地のために、信号接点ピン
の高蜜度および受入れ可能なクロストークレベルの両方
を備えることが困難になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、信号接点
ピンの高蜜度および受入れ可能なクロストークレベルを
有する高速通信用電気コネクタの要求がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、高速電気コ
ネクタに向けられている。
【0005】電気コネクタは、ほぼ平坦な絶縁体と、ほ
ぼ平坦な接地平板(面)(planarground plane)と、
信号導体とを有する。前記接地平板は、前記絶縁体の一
方の平坦面に配置され、前記信号導体は、前記絶縁体の
反対側の平坦面に配置される。
【0006】前記絶縁体は、ポリイミド樹脂と、回路カ
ードに対するボールグリッドアレイ接続用のはんだボー
ルを受入れるための凹所と、前記絶縁体の平面にほぼ延
びるフィンガーとを有する。さらに、前記信号導体は、
前記フィンガーに沿って延びている。
【0007】前記接地平面は、この接地平面の端部から
延びる複数の接地接点ピンを有し、前記接地平面は、リ
ン青銅からなり、前記絶縁体にメッキされエッチングを
施し得る。
【0008】信号導体は、信号接点ピンを有し、前記絶
縁体にメッキされ、エッチングを施されて、異なる対の
信号導体を有する。
【0009】前記電気コネクタは、それぞれのモジュー
ルがほぼ平坦な絶縁体と、ほぼ平坦な接地平面と、信号
導体を有する複数の接続モジュールを具備する。
【0010】また、電気中間接続装置が設けられる。こ
の電気中間接続装置は、ヘッダーコネクタとレセプタク
ルコネクタとを有する。前記ヘッダーコネクタは、複数
の接続モジュールを有する。各モジュールは、ほぼ平坦
な絶縁体と、ほぼ平坦な接地平面と、信号導体とを有す
る。この接地平面は、前記絶縁体の一方平坦面に配置さ
れ、前記信号導体は、前記絶縁体の他方の平坦面に配置
される。前記レセプタクルは、信号接点ピンおよび接地
接点ピンを受入れるための複数のレセプタクル接点を有
する。
【0011】この発明の前述の、およびその他の特徴
は、付属の図面と関連して考慮されるとき、この発明の
以下の詳細な説明から明らかになる。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明は、ほぼ平坦な絶縁体
と、ほぼ平坦な接地平面と、信号導体とを有する高速電
気コネクタに向けられている。この接地平面は、前記絶
縁体の一方の平面に配置され、信号導体は、絶縁体の他
方の平面に配置されている。
【0013】ある技術が、単に便宜のために以下の説明
に使用され、そして、それは、限定されることを意図し
ていない。例えば、用語「左」「右」「上方」「下方」
は、参照がされている図面における方向を示している。
同様に、用語「内方」「外方」は、それぞれ、参照した
対象の幾何学的中心に向かう、そして、同中心から離れ
る方向である。前記用語は、上記の特別に説明した単
語、その派生語、同一の意味の語を含む。
【0014】図1は、この発明の実施例による、例証的
電気コネクタ(ハウジングなしの)および例証的レセプ
タクルの斜視図である。図1に示すように、コネクタ1
0とレセプタクル80とは、回路基板90と後板95と
の間に電気接続を有する。コネクタ10は、複数の接続
モジュール20を有する。モジュール20は、成型され
た熱可塑性樹脂またはその類からなるハウジング(図示
せず)に収容されている。
【0015】各モジュール20は、回路基板90と後板
95との間に信号の電気的伝送を与える。より多くの信
号を伝送することが望まれるので、より多くのモジュー
ル20がコネクタ10に加えられる。信号の数は、デー
タ伝送の種類にある程度依存する。
【0016】データを伝送するための1つの技術は、コ
モンモード伝送であり、それは非平衡終端された伝送
(single ended transmission)として関連してい
る。コモンモードは、コネクタまたは伝送線路における
他の信号に共通する基準電圧レベル、通常は接地と比較
する信号レベルを伝送する伝送モードに関連している。
コモンモードの信号発信の限界は、コモンモードノイズ
がその信号とともに伝送されることである。
【0017】伝送データの他の技術は、差分型伝送(di
fferential mode transmission)である。差分型は、
電圧Vの1ライン上の信号が、−V相補電圧(compleme
ntary voltage)を伝送するラインに関連する。適切な
回路は、ラインを減らし、V−(−V)または2Vの出
力となる。コモンモードノイズは、信号の削減によって
差分レシーバで相殺される。この技術は、伝送エラーを
減少する。それによって、可能な通信速度を増加する。
しかしながら、より多くの信号導体が、コモンモード伝
送用よりも差分型伝送用に使用される。すなわち、差分
型伝送のために2つの導体が、各信号用、すなわち、正
信号導体および負信号導体用に使用される。対照的に、
コモンモード伝送用に、多くの信号が、単一の導体をそ
れらの接地導体として割り当てることができる。したが
って、伝送方法の選択は、その適用に依存する。開示
し、説明したように、コネクタ10は、差分型伝送を使
用するが、コネクタ10は、また、非平衡終端された伝
送を使用することもできる。
【0018】図2は、モジュール20の一部分の斜視図
である。図2に示されるように、モジュール20は、接
地平面30と、絶縁体40と、複数の信号導体50とを
有する。
【0019】理解されるように、導体50は、絶縁体4
0の平坦な表面に配置され、差分型の対(differential
pair)の信号導体として使用される。すなわち、1つ
の導体50が、正信号導体S+として使用され、近接の
導体50は、負信号導体S−として使用される。信号導
体の差分型の対の導体は、2つの近接した差分型の対の
導体よりもより接近して位置されている。このやり方
で、差分型no対の間のクロストークは減少される。
【0020】さらに、導体50は、コネクタ10が直角
コネクタであるように位置される。しかしながら、コネ
クタ10は、コネクタを通してまっすぐである。直角コ
ネクタとして、信号導体50は、第1区分51と、この
第1区分とほぼ90°に配置された第2区分52とを有
する。このやり方で、コネクタ10は、相互に直角な対
の面を有する電子装置間を接続するために使用される。
例証的導体50は、ほぼ0.38mm幅、ほぼ0.08m
m厚、ほぼ1mm間隔を有するが、あらゆる導体寸法を
使用することができる。
【0021】導体50は、絶縁体40にメッキされエッ
チングを施される。メッキし、エッチングする絶縁体4
0上の導体50は、組立時間を減少し、オーバーモール
ド時間を除去することによって、製造を単純化すること
ができる。また、型から導体50を打抜くよりは、むし
ろ、例えば、導体の寸法を変更し、およびまたは離間す
ることによって導体のインピーダンスを容易に変更する
ことを可能にする。すなわち、異なる寸法およびまたは
離間した導体を製造するためには、打抜かれた導体を機
械加工するために、打抜かれた導体は、新しく機械加工
された型を使用する。そのような型の機械加工は、受入
れがたい長時間を要する。さらに、絶縁体40に導体5
0をメッキし、そしてエッチングを施すことは、精密に
離間され、寸法採りされた導体を提供できる。それによ
って、電気伝送特性をより制御し、したがって、より高
速の通信を可能とする。
【0022】絶縁体40は、ほぼ平坦であり、ポリイミ
ド樹脂またはその類からなる。低絶縁(誘電)材料が、
通常、高速通信用には要求される。したがって、例証的
絶縁体40は、ほぼ0.25mm厚である。しかしなが
ら、さまざまな厚さが、導体50と接地平面30との間
の要求されるインピーダンス特性によって利用される。
絶縁体40は、ボールグリッドアレイアタッチメント用
のハンダボールを受入れるために、導体50、例えば、
回路基板90に対する導体50に接近しているその平坦
面の端部に、凹所42を有する。回路基板90に対する
導体50のハンダボール接続が、図示される一方、他の
技術が、考慮される。
【0023】絶縁体40は、ほぼ、絶縁体の平面に伸び
る、それぞれの差分型の対の信号導体用のフィンガー4
4を有する。フィンガー44は、導体50に対する信号
接点52(図4)のアタッチメント用である。
【0024】図4は、1対の信号接点52の斜視図であ
る。図4に示すように、各信号接点52は、直線区分5
3と、湾曲区分54と、偏り区分56と、信号接点ピン
58とを有する。直線区分53は、ほぼ真直ぐな導体で
ある。湾曲区分54は、直線区分53と導体50との間
の接続のための湾曲した導体を有する。偏り区分56
は、ほぼ直角に曲がって、レセプタクル80に対する接
続のために、直線区分53の平面から信号接点ピン58
を偏るほぼ平坦な面を有する。接点ピン58は、レセプ
タクル80と良好な接触を提供するための開口59を見
せている。しかしながら、接点ピン58は、どのような
適切なピンであってもよい。さらに、信号接点52は、
どのような適切な接点であってもよい。信号接点52
は、リン青銅、ベリリウム銅、およびその類のものから
なる。
【0025】さて、図3に関して、絶縁体40は、導体
50と接地平面30との間に配置される。図5に示すよ
うに、接地平面30は、ほぼ連続した平面であり、絶縁
体40の一方平面に配置される。接地平面30は、開口
32と、偏り区分36と、接地接点ピン38とを有す
る。開口32は、導体50の差分型の対の間に配置され
る。開口32の大きさは、所望のインピーダンス特性を
達成するように変更される。偏り区分36は、ほぼ直角
に曲がったほぼ平坦な面を有し、レセプタクル80に対
する接続のために、接地平面30の平面から接地接点ピ
ン38を偏らせる。接地接点ピン38は、レセプタクル
80と良好な接触を提供するための開口39を見せてい
る。しかしながら、接点ピン38は、どのような適切な
ピンであってもよい。さらに、接地平面30は、リン青
銅、ベリリウム銅、およびその類のものからなる。
【0026】接地平面30と導体50とは、それぞれ、
接点ピン38および信号接点ピン58経由レセプタクル
80に接続する。そのようなものとして、図6および7
に示すように、接地接点ピン38と信号接点ピン58
は、レセプタクル接点82と整列される。
【0027】図6に示すように、信号接点ピン56と接
地接点ピン36とは、複数の列と行とに配置される。分
かるように、列は、左から右へ、正の信号導体S+、負
の信号導体S−、接地導体Gからなる繰返し連続列を有
する。列内の接点ピン間の距離は、多様である。例え
ば、正の信号導体S+と負の信号導体S−との間の距離
は、距離D2であり、約2mmである。信号導体S+、
S−、接地導体G間の距離は、距離D3で、約1.25
mmである。近接するモジュール20の対応する導体間
の距離は、D4で、約4.5である。近接する行間の距
離は、距離D1であり、約2.7mmである。通常のピ
ッチは、導体Sの幅の約2.5倍である。しかしなが
ら、コネクタは、応用の要求によって、インチ当たりの
最大信号密度および最大トレースルーチンチャンネルの
ために、形づくられる。
【0028】図7に示すように、レセプタクル82は、
信号接点ピン56および接地接点ピン36を受入れるよ
うに、整列されている。レセプタクル82は、丸い断面
領域を有するように、図示されている。しかしながら、
長方形、正方形、およびその類のような他の形状の使用
が期待されることは、注目されねばならない。
【0029】前述の例証的実施例は、単に説明の目的の
ために提供されたものであり、この発明を限定するよう
に解釈すべきものでは決してない。ここに使用した用語
は、限定の用語でない、記述であり図示である。さら
に、この発明は、特定の構成、材料およびまたは実施例
に関して説明されているけれども、この発明は、開示さ
れたそのような特定のものに限定される意図はない。む
しろ、この発明は、付属の請求項の範囲内にあるよう
に、あらゆる機能的な均等の構成、方法、用途に対して
拡張する。当業者は、この明細書の教示の利益を有する
もので、その概要において、この発明の範囲および精神
から逸脱しないで、多数の改良や変更がなされる。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、信号接点ピンを高蜜
度にでき、受入れ可能なクロストークレベルを有する高
速通信用電気コネクタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例による、例証的電気コネクタ
(図示せず)および例証的斜視図、
【図2】図1における電気コネクタの一部分の斜視図、
【図3】図1のA−A線に沿う電気コネクタの切欠図、
【図4】図1における電気コネクタの例証的な1対の信
号接点ピンの斜視図、
【図5】図1における電気コネクタの例証的接地平面の
斜視図、
【図6】図1のB−B線に沿うレセプタクルの正面図、
【図7】図1のレセプタクルの正面図。
【符号の説明】
10……コネクタ 20……モジュール、接続モジュール 30……接地平面 32、39……開口 36……偏り区分、接地接点ピン 38……接地接点ピン 40……絶縁体 42……凹所 44……フィンガー 50……信号導体 51……第1区分 52……第2区分、信号接点 53……直線区分 54……湾曲区分 56……偏り区分、信号接点ピン 58……信号接点ピン 59……開口 80……レセプタクル 82……レセプタクル、レセプタクル接点 90……回路基板 95……後板 S+……正信号導体 S−……負信号導体 G……接地導体 D1、D2、D3……距離
フロントページの続き Fターム(参考) 5E021 FA05 FA10 FB01 FC20 LA06 LA09 LA11 LA20 5E087 EE14 EE16 FF02 FF17 FF18 FF23 GG06 JJ08 KK05 RR03

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ほぼ平坦な絶縁体と、この絶縁体の一方
    の平坦面に配置されたほぼ平坦な接地平板と、前記絶縁
    体の他方の平坦面に配置された信号導体とを有すること
    を特徴とする電気コネクタ。
  2. 【請求項2】 前記絶縁体は、ポリイミド樹脂からなる
    ことを特徴とする前記請求項1記載の電気コネクタ。
  3. 【請求項3】 前記絶縁体は、回路カードに対するボー
    ルグリッドアレイ接続用のはんだボールを受入れるため
    の凹所を有することを特徴とする前記請求項1記載の電
    気コネクタ。
  4. 【請求項4】 前記絶縁体は、その絶縁体の平面にほぼ
    延びているフィンガーを有し、前記信号導体はそのフィ
    ンガーに沿って延びていることを特徴とする前記請求項
    1記載の電気コネクタ。
  5. 【請求項5】 前記接地平板は、その端部から延びる複
    数の接地接点ピンを有することを特徴とする前記請求項
    1記載の電気コネクタ。
  6. 【請求項6】 前記接地平板は、ほぼ連続しており、前
    記信号導体は、複数の共通平面の差分型の対の信号導体
    を有することを特徴とする前記請求項1記載の電気コネ
    クタ。
  7. 【請求項7】 各信号導体は、前記連続している接地平
    板に近接して配置されることを特徴とする前記請求項6
    記載の電気コネクタ。
  8. 【請求項8】 前記接地平板は、りん青銅からなること
    を特徴とする前記請求項1記載の電気コネクタ。
  9. 【請求項9】 前記信号導体の一部は、前記絶縁体にメ
    ッキされ、エッチングを施されることを特徴とする前記
    請求項1記載の電気コネクタ。
  10. 【請求項10】 前記信号導体は、信号接点ピンを有す
    ることを特徴とする前記請求項1記載の電気コネクタ。
  11. 【請求項11】 前記信号導体の一部は、前記絶縁体に
    メッキされ、エッチングを施されることを特徴とする前
    記請求項1記載の電気コネクタ。
  12. 【請求項12】 前記信号導体は、第1区分と、この第
    1区分に対してほぼ90°に配置された第2区分とを有
    することを特徴とする前記請求項1記載の電気コネク
    タ。
  13. 【請求項13】 前記信号導体は、信号導体の差分型の
    対を有することを特徴とする前記請求項1記載の電気コ
    ネクタ。
  14. 【請求項14】 前記各信号導体は、前記接地平板とほ
    ぼ平行の第1の平面に配置され、その各信号導体は、前
    記接地平板にほぼ直角な第2の平面に配置された信号接
    点ピンを有することを特徴とする前記請求項13記載の
    電気コネクタ。
  15. 【請求項15】 前記信号導体は、複数の差分型の対の
    信号導体を有し、信号導体の差分型の対の導体は、2つ
    の近接した差分型の対の導体よりも接近して配置される
    ことを特徴とする前記請求項1記載の電気コネクタ。
  16. 【請求項16】 相互にほぼ平行に配置された複数の接
    続モジュールであって、各モジュールは、ほぼ平坦な絶
    縁体と、その絶縁体の一方の平坦面に配置されたほぼ平
    坦な接地平板と、前記絶縁体の他方の平担面に配置され
    た信号導体とを有するモジュールを具備したことを特徴
    とする電気コネクタ。
  17. 【請求項17】 各接続モジュールについて、前記信号
    導体は、複数の差分型の対の信号導体を有することを特
    徴とする前記請求項16記載の電気コネクタ。
  18. 【請求項18】 各接続モジュールについて、各信号導
    体は、前記接地平板とほぼ平行の第1の平面に配置さ
    れ、その各差分型の対の信号導体は、1対の信号接点ピ
    ンであって、各対の信号接点ピンは、前記接地平板にほ
    ぼ直角な平面に配置された信号接点ピンを有することを
    特徴とする前記請求項17記載の電気コネクタ。
  19. 【請求項19】 各接続モジュールについて、前記接地
    平板は、各差分型の対の信号導体用の接地接点ピンを有
    し、各接地接点ピンは、対応する対の信号接点ピンとほ
    ぼ共通平面に配置される前記接地平板とほぼ平行の第1
    の平面に配置され、その各信号導体は、前記接地平板に
    ほぼ直角な第2の平面に配置された信号接点ピンを有す
    ることを特徴とする前記請求項18記載の電気コネク
    タ。
  20. 【請求項20】 ヘッダーコネクタであって、複数の接
    続モジュールが相互にほぼ平行に配置され、各モジュー
    ルは、ほぼ平坦な絶縁体と、この絶縁体の一方の平坦面
    に配置されたほぼ平坦な接地平板とを有するモジュール
    と、各接続モジュール用の前記絶縁体の他方の平坦面に
    配置された複数の差分型の対の信号導体であって、各信
    号導体は、前記接地平面とほぼ平行な第1の平面に配置
    され、各差分型の対の信号導体は、1対の信号接点ピン
    を有し、各信号接点ピンは前記接地平面にほぼ直角な平
    面に配置されており、前記接地平面は、各差分型の対の
    信号導体用の接地接点ピンを有し、各接地接点ピンは、
    対応する対の信号接点ピンとほぼ共通平面に配置されて
    いるヘッダーコネクタと、前記信号接点ピンと接地接点
    ピンとを受入れるための複数のレセプタクル接点を有す
    るレセプタクルコネクタとを具備することを特徴とする
    電気相互連結装置。
  21. 【請求項21】 前記複数のレセプタクル接点は、ほぼ
    円筒形状であることを特徴とする前記請求項20記載の
    電気相互連結装置。
  22. 【請求項22】 前記複数のレセプタクル接点は、列と
    行のアレイに配置されていることを特徴とする前記請求
    項20記載の電気相互連結装置。
  23. 【請求項23】 前記行は、第1、第2、第3行の繰り
    返しパターンに配置され、この第1および第2行は、第
    2および第3行よりも大きく離間していることを特徴と
    する前記請求項22記載の電気相互連結装置。
  24. 【請求項24】 前記行は、第1、第2、第3行の繰り
    返しパターンに配置され、この第1および第2行は、差
    分型の対の信号接点ピンに対する接続用であり、第3行
    は、接地接点ピンに対する接続用であることを特徴とす
    る前記請求項22記載の電気相互連結装置。
  25. 【請求項25】 電気コネクタを製造する方法であっ
    て、この方法は、ほぼ平坦な絶縁体を用意することと、
    この絶縁体の一方平坦面に複数の導体をエッチング処理
    することとを有することを特徴とする方法。
  26. 【請求項26】 さらに、前記絶縁体の他方平坦面にほ
    ぼ連続している接地平板をエッチング処理することとを
    有することを特徴とする前記請求項25記載の方法。
  27. 【請求項27】 さらに、前記絶縁体の他方平坦面にほ
    ぼ連続している接地平板を接続することを有することを
    特徴とする前記請求項25記載の方法。
  28. 【請求項28】 さらに、前記複数の各導体の端部にコ
    ネクタを接続することを有することを特徴とする前記請
    求項25記載の方法。
  29. 【請求項29】 コネクタを接続することが、各導体に
    ついて、その導体の一端に接点ピンを接続することと、
    導体の他端にはんだボールを接続することとを有するこ
    とを特徴とする前記請求項28記載の方法。
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