JP2004519822A - ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用のコンポーネントを有するシールドされたキャリア - Google Patents

ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用のコンポーネントを有するシールドされたキャリア Download PDF

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Abstract

電気性能が改善され機能性が向上したＬＧＡインターポーザ・コネクタをもたらす、電気コンポーネントを有するシールドされたキャリアが提供される。キャリアは、抵抗器およびコンデンサのようなコンポーネントをキャリア上および／またはキャリア内に含む。コンポーネントは、その形状要素が本来的に低背型であるので、好ましくは、表面実装の形態であるかまたはキャリア内に埋め込まれている。性能を改善し得るコンポーネントの２つの例は、デカップリング・コンデンサおよび終端抵抗器である。

Description

【０００１】
（関連特許出願）
本出願は、同時係属中の米国特許出願第０９／４５７，７７６号（１９９９年１２月９日に出願）、同時係属中の米国特許出願第０９／６４５，８６０号および第６０／２２７，６８９号（２０００年８月２４日に出願）、ならびに第６０／２２７，８５９号（２０００年１月３０日に出願）に関する。これらの文献は全て、本明細書において参照により取り入れられている。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、電気コネクタに関し、より詳細には、情報処理システム（コンピュータ）または電気通信環境で使用され得る電気回路部材たとえばプリント回路基板、回路モジュールなどを相互接続するための電気コネクタに関する。
【０００３】
（発明の背景）
高速電子システムで使用されるコネクタ用デザインの現在の傾向は、高い電気性能、高密度、およびシステムの重要な部分を構成する種々の回路デバイス間での信頼性の高い接続を実現することである。システムは、コンピュータ、電気通信ネットワーク・デバイス、手持ち式「パーソナル・デジタル・アシスタント」、医療機器、またはその他のどんな電子機器でも良い。
【０００４】
高い電気性能の１つの現れ方は、改善された信号保全性である。これは、相互接続にシールディングを施して、所望するシステム・インピーダンスに相互接続がより近くマッチすることを助けることで行うことができる。このような接続に対する高い信頼性は、これらのデバイスの重大な接続ミスが起こると最終製品が故障する可能性があるために、極めて重要である。また効果的な修理、アップグレード、および／またはシステムの種々のコンポーネント（たとえば、コネクタ、カード、チップ、ボード、モジュールなど）の交換を保証するために、最終製品内において、このような接続が現場で切り離し可能かつ再接続可能であることも非常に好ましい。このような性能は、このような製品の製造プロセスにおいてもたとえば試験を簡単にするために好ましい
【０００５】
ランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）は、このような接続の例であり、接続すべき２つの概ね平行の回路要素のそれぞれが、直線または２次元アレイで配列された複数のコンタクト・ポイントを有している。相互接続要素のアレイ（インターポーザ（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ）として知られる）が、接続すべき２つのアレイ間に配置され、コンタクト・ポイントまたはパッド間の電気接続を与える。
【０００６】
従来技術で説明されているＬＧＡインターポーザは、多くの異なる方法で実施されている。これらの多くは、参照した同時係属中の米国特許出願の１つにおいて、記載され比較されていた。従来技術と比較すると、その参照した特許出願に記載された発明のＬＧＡキャリアによって、ＬＧＡキャリアの信頼性が著しく改善されている。参照した別の同時係属中の米国特許出願では、キャリアの機械的および信頼性の改善を、開口部内の保持部材およびキャリア平坦面の上方および下方に配置されたスペーサー層などの特徴を備えることによって行うことが教示されている。しかし電気性能を改善するためには、さらなる発明が必要である。
【０００７】
参照したさらに別の同時係属中の米国特許出願では、キャリアの電気的な改善が、たとえば開口部をメタライジングし、導電層を備え、長さの短いコンタクト部材の組をさらに備えてシールドされたキャリアを作製することによって、可能であることが教示されている。上述の特許出願の材料およびプロセスの提案は、本発明の製造性の改善およびコストの低減に対しても重要である。
【０００８】
電気性能をさらに向上させ、さらなる機能性をＬＧＡコネクタ、特に前述したＬＧＡコネクタに与える方法の１つは、電気コンポーネントたとえば（これに限定されないが）抵抗器およびコンデンサをキャリア上および／またはキャリア内に設けることである。コンポーネントは、その形状要素（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）が本来的に低背型（ｌｏｗｅｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）であるので、表面実装またはキャリア内に埋め込まれた形態（ｖａｒｉｅｔｙ）であることが好ましい。与えられた用途におけるコンポーネントの数量および特性に依存して、埋め込まれたコンポーネントを有するキャリアの方が、製造するには安価な場合がある。
【０００９】
性能を改善し得るコンポーネントの２つの例は、デカップリング・コンデンサおよび終端抵抗器である。デカップリング・コンデンサは、信号接続部から基準電圧においてまたは基準電圧間においても使用できる。基準電圧は、与えられた回路に対して電源電圧として通常使用されるＤＣレベルである。回路は、複数の異なる基準電圧を有する場合がある。いくつかの一般的な値は、５．０Ｖ、３．３Ｖ、３．０Ｖ、２．５Ｖ、１．８Ｖ、および０Ｖ（「グランド」と言われることが多い）である。終端抵抗器の場合、これは、伝送線路周波数で動作する回路の電気性能を改善するだけでなく、隣接する回路部材上でのコンポーネント面積も節約する。高い電気保全性および機能性を有する相互接続を、高速で高密度な電子システムで用いることが必要となったのは、ごく最近のことである。
【００１０】
表面実装コンポーネントをプリント回路構造上で用いることは、広く理解されている。埋め込まれたコンポーネントをプリント回路構造内で用いることは、同様に理解されていないかも知れない。この技術は、Ｏｈｍｅｇａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（カルバー市、カリフォルニア州）およびＧｏｕｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社（イーストレイク、オハイオ州）などの企業で実施されている。
【００１１】
米国特許第５，５３０，２８８号および第５，７７０，４７６号（両方ともＳｔｏｎｅに、ＰＡＳＳＩＶＥ ＩＮＴＥＲＰＯＳＥＲ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＯＮＥ ＰＡＳＳＩＶＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴに対して付与）では、本発明の種々の実施形態の要素と類似であると思われる要素が用いられている。しかしさらに検討した結果、著しい違いが明らかになった。ＳＴＯＮＥは、フルオロカーボン系（たとえばＰＴＦＥ）プリント回路基板に適合しない受動電子コンポーネント（埋め込まれたものを含む）に対するプリント回路構造を開示している。ＳＴＯＮＥの構造は、コネクタ・キャリアではなく、本発明が行うようにＬＧＡコネクタの形成のために複数のコンタクト部材を支持することはできない。
【００１２】
電気性能が改善され機能性が向上したＬＧＡインターポーザ・コネクタをもたらし、当該技術分野において著しい進歩を起こす、コンポーネントを有するキャリアは、まだ開示されていない。
【００１３】
したがって本発明の目的は、電気コネクタ技術を向上させることである。
【００１４】
本発明の別の目的は、コンポーネントを有する、ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用のキャリアを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、埋め込まれたコンポーネントを有する、ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリアを提供することである。
【００１６】
（発明の概要）
本発明は、電気性能が改善され機能性が向上したＬＧＡインターポーザ・コネクタをもたらす、電気コンポーネントを有するシールドされたキャリアを提供する。キャリアは、複数のコンポーネントたとえば（しかしこれに限定されないが）抵抗器およびコンデンサをキャリア上および／またはキャリア内に含む。コンポーネントは、その形状要素が本来的に低背型であるので、好ましくは、表面実装の形態であるかまたはキャリア内に埋め込まれている。性能を改善し得るコンポーネントの２つの例は、デカップリング・コンデンサおよび終端抵抗器である。デカップリング・コンデンサは、信号接続部から基準電圧においてまたは基準電圧間においても使用できる。終端抵抗器の場合、これは、伝送線路周波数で動作する回路の電気性能を改善するだけでなく、隣接する回路部材上でのコンポーネント面積も節約する。
【００１７】
本発明の完全な理解は、添付図面を参照して詳細な説明とともに考慮することによって得られる。
【００１８】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
一般的に本発明は、電気性能が改善され機能性が向上したＬＧＡインターポーザ・コネクタをもたらす、コンポーネントを有するシールドされたキャリアである。
【００１９】
最初に図１ａおよび１ｂを参照して、１組の電気回路部材２４および３４を電気的に相互接続するための従来技術のコネクタ１０の斜視図および断面図が、それぞれ示されている。コネクタ１０による相互接続に適した回路部材の例としては、プリント回路基板、回路モジュールなどが挙げられる。用語「プリント回路基板」は、（これらに限定されないが）１つまたは複数の導電性（たとえば信号、パワー、および／またはグランド）層を内部に含む多層回路構造を含むことが意図されている。このようなプリント回路基板（プリント配線板としても知られる）は、当該技術分野において良く知られており、これ以上の説明は必要ではないと考えられる。用語「回路モジュール」は、基板または同様の部材であって、これらの一部を構成し得る種々の電気コンポーネント（たとえば半導体チップ、導電性回路、導電性ピンなど）を有する基板または同様の部材を含むことが意図されている。このようなモジュールも当該技術分野においては良く知られており、これ以上の説明は必要ではないと考えられる。
【００２０】
コネクタ１０は、複数の内部の孔（ａｐｅｒｔｕｒｅ）または開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）１４を有する共通の電気絶縁性キャリア部材１２を備える。開口部１４は通常、形状が円筒形である。弾性コンタクト部材１６が、キャリア部材１２の個々の開口部１４を実質的に塞ぐように配置されている。
【００２１】
各コンタクト部材１６の対向端１８および２０はそれぞれ、個々の回路部材と電気的に接触するようにデザインされている。前述したように、これらの回路部材は、平坦な導電性パッド（たとえば銅端子）２８が上面に配置されたプリント回路基板３４（図１ｂ）であっても良い。またこれらの回路部材には、複数の半導体要素３２がその上に配置された基板２６を含む回路モジュール２４が含まれていても良い。対応する薄くて平坦な銅製の導電性パッド２８を、回路モジュール２４底部の外部表面上に配置することができる。当然のことながら、導電性パッド２８は、個々の電気回路部材の一部を構成する対応する回路に電気的に結合されている。これらのパッド２８は、個々の回路部材の動作条件（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）に応じて、信号、パワー、またはグランド接続部となり得る。
【００２２】
コネクタ１０は、対向する回路部材２４および３４の間に位置してそれらと平行になるように、デザインされている。このようなアライメントは、アライメント用開口部２２も備え得るキャリア部材１２を配置することによって容易になる。
【００２３】
各弾性コンタクト部材１６は、使用中に圧縮されて、導電性パッド２８の対応する組の間に適切な相互接続を形成する。
【００２４】
図２ａ〜２ｅを参照して、１組の電気回路部材２４および３４を電気的に相互接続するための本発明のコネクタ４０が示されている。好適な回路部材の例としては、プリント回路基板、回路モジュールなどが挙げられる。
【００２５】
コネクタ４０は、複数の内部開口部５０、５１を有するキャリア部材４２を備える。従来技術のキャリア部材１２（図１ｂ）とは対照的に、キャリア部材４２の開口部５０、５１（図２ｅ）は導電性であり、第１のシールディング層５７および／または第２のシールディング層５８に電気的に接続されている。好ましい実施形態においては、キャリア部材４２（図２ｂ）は、上部部分４４、上部スペーサー５２、下部部分４６、下部スペーサー５４、ならびに上部および下部部分４４、４６の間の保持（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）層４８からなる。この実施形態においては、開口部５０、５１は、形状が円筒形である。しかしその他の幾何形状も、開口部５０、５１、および対応するコンタクト部材１６ａ〜１６ｅに対して、必要に応じて使用できることに注意されたい。キャリア４２の導電性部分は、分かりやすくするために図２ｂには意図的に含まれていないが、図２ｅに見ることができる。
【００２６】
保持層４８（図２ｃ）は、複数の保持セグメント４７によって形成される複数の小開口部４５を有する。複数の保持セグメント４７は、保持層４８の一部を除去し、キャリア部材４２の大開口部５０内にある残りの材料を分割することによって作製される。一例においては、各大開口部５０には、円形の小開口部４５を形成する４つの保持セグメント４７が含まれる。本発明の各要素の具体的な寸法は、コンタクト部材１６ａ〜１６ｅ（図２ｃには示さず）に所望する量の保持力を形成するように変えることができる。
【００２７】
図２ｄを参照して、個々のコンタクト部材１６ａの斜視図を示す。コンタクト部材１６ａは、導電性の対向端１８および２０、導体１９、絶縁性側面１７（導電性開口部５０からの電気絶縁を保証する）を備える。コンタクト部材１６ａ、１６ｂ、１６ｃは全て、物理的に同一であり、それらの意図される機能が異なるだけである。コンタクト部材１６ｄおよび１６ｅは類似しているが、わずかに短い。
【００２８】
図２ｅを参照して、キャリア部材４２のシールディングの様子を示すためのコネクタ４０の断面図を示す。前述したように、従来技術のキャリア部材１２（図１ｂ）とは対照的に、キャリア部材４２の開口部５０、５１は導電性であり、第１のシールディング層５７および／または第２のシールディング層５８に電気的に接続されている。開口部５０、５１は、形状が円筒形である。
【００２９】
各コンタクト部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｄ〜１６ｅは、キャリア部材４２の開口部５０、５１をそれぞれ実質的に塞ぐように配置されている。コンタクト部材１６ａ〜１６ｅは好ましくは、同時係属中の米国特許出願第０９／４５７，７７６号、特にその図２および３ａ〜３ｅで教示されている構造および組成である。シールディング層５７、５８および開口部５０とは同じ電位ではないコンタクト部材１６ａ〜１６ｅの側面１７は、コンタクト部材１６ａ〜１６ｅの導電性部分と導電性開口部５０との間の短絡を防ぐために絶縁性であることが重要である。上部および下部スペーサー５２、５４（図２ｂ）も、コンタクト部材１６ａ〜１６ｅの導電性部分が、キャリア部材４２の上面および底面にそれぞれ配置される第１および第２のシールディング層５７、５８と短絡しないことを保証するのを助ける。また上部および下部スペーサー５２、５４は、個々の短いコンタクト部材１６ｄ、１６ｅ（図２ｅ）の背後を機械的に支持して、キャリア部材４２のシールディング層５７、５８に対するダメージたとえばクラッキングおよび／または剥離を防ぐ。
【００３０】
開口部５１が開口部５０と異なっている点は、内部が完全に開口している代わりにシールディング層５７、５８の一方によって一端が閉じていることである。開口部５１は、後述のように使用する短いコンタクト部材１６ｄ〜１６ｅの一方を収容するためのものである。
【００３１】
所定のどんな用途においても、個々のコンタクト部材を、信号、パワー、またはグランド相互接続を与えるために使用できる。図２ｅに示す例では、コンタクト部材１６ａは信号用に使用され、コンタクト部材１６ｂはパワー用に使用されている。短いコンタクト部材１６ｄは、第２のシールディング層５８を、回路部材２４上のグランド電位のパッド２８に接続するために用いている。他方の短いコンタクト部材１６ｅは、第１のシールディング層５７を、回路部材３４上のやはりグランド電位のパッド２８に接続するために用いている。またコンタクト部材１６ｃは、回路部材２４および３４のグランドを、接続トレース２５および３５をそれぞれ通して接続するために用いている。
【００３２】
コンタクト部材１６ｄ、１６ｅ（シールディング層５７、５８の１つを接触させるためのもの）は、その他のコンタクト部材とは長さが異なることに注意されたい。これは、全てのコンタクト部材の対向端１８および２０が同じ高さになって、回路部材２４および３４の導電性パッド２８と正確に一致することを保証するためである。
【００３３】
この実施例では、シールディング層５７、５８をグランドに接続しているが、用途によっては、それらを他の基準電圧に接続するかまたはシールディング層を分けることが望ましい場合もある。ある部分はグランドに接続し、他の部分は他の基準電圧に接続することができる。キャリア４２にビア７４を設けることで、配線が容易になり、またシールディング性能が改善され得る。
【００３４】
また導電性開口部５０は、パワー用導体の電気品質を、パワーを送るコンタクト部材１６ｂのインダクタンスを下げることによって改善することもできる。
【００３５】
またキャリア部材４２は、付加的なコモニング（ｃｏｍｍｏｎｉｎｇ）手段５９も備えることによって、付加的な戻り経路（ｒｅｔｕｒｎ ｐａｔｈ）を設けることでシールディングをさらに改善しても良い。この実施例では、付加的な戻り経路は、回路部材３４上のパッド２８への接続部として実施されている。
【００３６】
開示を目的として２つのシールディング層を示しているが、具体的なシステムの消費電力（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）に応じて、１つまたは３以上のシールディング層を用いることもできる。
【００３７】
さらに図２ｅを参照して、従来技術と同様にコンタクト部材１６ａ〜１６ｅの各対向端１８および２０は、個々の回路部材と電気的に接触するようにデザインされている。これらの回路部材は、平坦な導電性パッド（たとえば銅端子）２８が上面に配置されたプリント回路基板３４であっても良い。またこれらの回路部材には、複数の半導体要素３２がその上に配置され対応する平坦な導電性パッド（たとえば薄い銅製の要素）２８が底部の外部表面上に配置された基板２６を含む回路モジュール２４が含まれていても良い。導電性パッド２８は、個々の電気回路部材の一部を構成する対応する回路に電気的に結合されている。これらのパッド２８は、個々の回路部材の動作条件に応じて、信号、パワー、またはグランド接続部となり得る。コネクタ４０に対する信頼性の高い相互接続を保証するために、導電性パッド２８に金属（たとえば金）の層をメッキすることが好ましい。
【００３８】
コネクタ４０は、対向する回路部材２４および３４の間に位置し、それらと平行に調節されている。このようなアライメントは、アライメント用開口部５６も備えるキャリア部材４２を配置することによって容易になる。
【００３９】
回路部材２４および３４を中間のコネクタ４０に対してアライメントすることを、回路部材の一方（たとえばモジュール２４）から延びる一組のピン３０を用いて行っても良い。これらのピンは、キャリア部材４２内の対応する開口部５６および他方の回路部材３４内の対応する開口部３６（透視図で示す）と一直線に合わせられており、これらの開口部内に配置される。その他のアライメント手段も容易に可能であり、たとえばキャリア部材４２の対向面から延びるピンを個々の回路部材内の対応する開口部内に反対に入れることが挙げられることを理解されたい。寸法誤差を調整するために、コネクタ４０内の開口部５６の１つを細長い形状にして、たとえばスロットを形成しても良い。
【００４０】
各コンタクト部材１６ａ〜１６ｅは、使用中に圧縮されて、導電性パッド２８の対応する組の間に適切な相互接続を形成する。
【００４１】
図３を参照して、本発明の代替的な実施形態によるコネクタ６０の一部として使用するキャリア部材６２の断面図を示す。従来技術のキャリアに対してキャリア部材６２を用いる主な目的は、キャリア部材４２（図２ｂ、２ｅ）の場合と同じであり、１組の電気回路部材２４および３４を電気的に相互接続するためのＬＧＡコネクタ用のシールドされたキャリア部材を与えることである。
【００４２】
コネクタ６０は、複数の内部開口部５０、７０を有するキャリア部材６２を備える。第１の実施形態（図２ａ〜２ｅ）の場合と同様に、開口部５０、７０は導電性であり、より多くのシールディング層に電気的に接続されている。開示を目的として、３つのシールディング層６４、６６、６８が含まれている。第１のシールディング層６４と第２のシールディング層６６とは、前の実施形態と同様に外部表面上にあるが、第３のシールディング層６８は内部に配置されている。ここでも簡単にするために、キャリア部材６２を、保持特徴がない一体化された構造として示しているが、前述したように、複数の上部および下部部分ならびに保持層から容易に構成することができる。同様に、上部および下部スペーサーなどの部材も、分かりやすくするために含まれていない。この実施例においては、開口部５０、７０は前と同じように円筒形である。
【００４３】
各コンタクト部材１６ａ〜１６ｃおよび１６ｆ〜１６ｇは、キャリア部材６２の開口部５０および７０をそれぞれ実質的に塞ぐように配置されている。コンタクト部材１６ａ〜１６ｃおよび１６ｆ〜１６ｇは好ましくは、同時係属中の米国特許出願第０９／４５７，７７６号、特にその図２および３ａ〜３ｅで教示されている構造および組成である。シールディング層６４、６６、６８および開口部５０とは同じ電位ではないコンタクト部材１６ａ〜１６ｃの側面１７は、コンタクト部材１６ａ〜１６ｃの導電性部分と導電性開口部５０との間の短絡を防ぐために絶縁性であることが重要である。図２ｂに示すように、上部および下部スペーサー５２、５４も、コンタクト部材１６ａ〜１６ｃの導電性部分が、キャリア部材６２の上面および底面のそれぞれの面に配置されるシールディング層６４、６６と短絡しないことを保証するのを助ける。
【００４４】
所定のどんな用途においても、個々のコンタクト部材を、信号、パワー、またはグランド相互接続を与えるために使用できる。図３に示す例では、コンタクト部材１６ａは信号用に使用され、コンタクト部材１６ｂはパワー用に使用され、コンタクト部材１６ｃはグランド用に使用されている。この実施形態では、開示する目的で、シールディング層６４、６６、６８および導電性開口部５０、７０は、グランドを電気的な基準としている。短いコンタクト部材１６ｆは、第３のシールディング層６８によるキャリア・シールディングを、回路部材２４のパッド２８に接続するために用いている。一方で、他の短いコンタクト部材１６ｇは、第３のシールディング層６８によるキャリア・シールディングを、回路部材３４のパッド２８に接続するために用いている。キャリア・シールディングを回路部材２４および３４に接続するのに、コンタクト部材１６ｃならびに接続トレース２５および３５（図２ｅ）は、もはや必要ではない。
【００４５】
コンタクト部材１６ｆ、１６ｇはその他のコンタクト部材とは長さが異なり、これは、全てのコンタクト部材の対向端１８および２０が同じ高さになって、回路部材２４および３４の導電性パッド２８と正確に一致することを保証するためであることに注意されたい。
【００４６】
３つのシールディング層６４、６６、６８をグランドに接続しているが、用途によっては、それらを他の基準電圧に接続するか、またはシールディング層を分けて、ある部分はグランドに接続し、他の部分は他の基準電圧に接続することが好ましい場合がある。キャリア６２にビア７４を設けることで、配線が容易になり、またシールディング性能が改善され得る。
【００４７】
また導電性開口部５０は、パワー用導体の電気品質を、パワーを送るコンタクト部材１６ｂのインダクタンスを下げることによって改善することもできる。
【００４８】
またキャリア部材６２は、付加的なコモニング手段５９を備えることによって、付加的な戻り経路を設けることでシールディングをさらに改善しても良い。この実施例では、付加的な経路は、回路部材３４上のパッド２８への接続部として実施されている。別の選択肢は、主にアライメント用に用いるための突出するピン３０と開口部５６とを、付加的な戻り経路として用いることである。開口部５６は、開口部１６ａ〜１６ｆと同様に導電的に形成することができる。ピン３０は回路部材２４に電気的に接続することができ、開口部５６に対する接続をより良いものにするために、従順なフィット・ピン（ｆｉｔ ｐｉｎ）の形状で作製することも恐らくできる。
【００４９】
従来技術と同様に、コンタクト部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｆ〜１６ｇの各対向端１８および２０は、個々の回路部材と電気的に接触するようにデザインされている。これらの回路部材は、平坦な導電性パッド（たとえば銅端子）２８が上面に配置されたプリント回路基板３４であっても良い。またこれらの回路部材には、複数の半導体要素３２がその上に配置され対応する平坦な導電性パッド（たとえば薄い銅製の要素）２８が底部の外部表面上に配置された基板２６を含む回路モジュール２４が含まれていても良い。導電性パッド２８は、個々の電気回路部材の一部を構成する対応する回路に電気的に結合されている。これらのパッド２８は、個々の回路部材の動作条件に応じて、信号、パワー、またはグランド接続部となり得る。コネクタ６０に対する信頼性の高い相互接続を保証するために、導電性パッド２８に金属（たとえば金）の層をメッキすることが好ましい。
【００５０】
コネクタ６０は、対向する回路部材２４および３４の間に位置し、それらと平行に調節されている。このようなアライメントは、アライメント用開口部５６も備えるキャリア部材６２を配置することによって容易になる。回路部材２４および３４を中間のコネクタ６０に対してアライメントすることを、回路部材の一方（たとえばモジュール２４）から延びる一組のピン３０を用いて行っても良い。これらのピンは、キャリア部材６２内の対応する開口部５６および他方の回路部材３４内の対応する開口部３６（隠れ線で示す）と一直線に合わせられており、これらの開口部内に配置される。その他のアライメント手段も可能であり、たとえばキャリア部材６２の対向面から延びるピンを設けて個々の回路部材内の対応する開口部内に反対に入れることが挙げられることを理解されたい。許容誤差を調整するために、コネクタ６０内の開口部５６の１つを細長い形状にして、たとえばスロットを形成しても良い。
【００５１】
各コンタクト部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｆ〜１６ｇは、使用中に圧縮されて、導電性パッド２８の対応する組の間に適切な相互接続を形成する。
【００５２】
電圧リファレンスに対する導体の電気インピーダンスは、導体およびリファレンス間の絶縁材料の寸法および材質とともに、導体およびリファレンスの幾何学的配置および間隔に依存することは、当業者に良く知られている。コンタクト部材１６ａ〜１６ｇのコンポーネント（図２ｄ、２ｅ、３）に対する具体的な材料および寸法、ならびに開口部５０、５１、７０の直径を選択することによって、コンタクト部材１６ａ〜１６ｇの電気インピーダンスを、具体的な用途に対して制御し最適化することができる。たとえば、信号を送るコンタクト部材１６ａのインピーダンスを、他のコンポーネントたとえば回路部材２４および３４のインピーダンスにマッチさせても良い。これは、システム全体の電気性能に対して特に重要である。というのは、半導体の速度は増加し続けており、また半導体の電圧および「ノイズ・バジェット（ｎｏｉｓｅ ｂｕｄｇｅｔ）」は減少し続けているからである。ある高速メモリ・サブシステムにおいては、電気インピーダンスは２８Ωである。パワーを送る回路部材およびグランドを送る回路部材１６ｃ〜１６ｇを、異なる寸法および／または材質を用いることで最適化して、非常に低いインピーダンスしたがって非常に低いインダクタンスをこれらの部材に対して得ることもできる。システムの信号およびパワーの電気性能の両方とも、後述するコンポーネント７２（図４ａ〜４ｃ）を付加することによって、さらに向上させることができる。
【００５３】
図４ａ〜４ｃを参照して、コネクタ４０、６０のキャリア４２、６２のそれぞれ側面図が示され、キャリアに直接接続されたコンポーネントが示されている。１つまたは複数の電気コンポーネント７２たとえば終端抵抗器およびデカップリング・コンデンサをキャリア４２または６２上に設けることで、付加的な機能および／または改善された電気性能を得ることができる。コンポーネント７２（図４ａ〜４ｃ）は、それらが本来的に低背型であるので、表面実装の形態であることが好ましい。
【００５４】
現在利用できる技術によって、コンポーネント７２（図４ｂ）をキャリア６２内に埋め込むことも、コンポーネント７２用のキャビティ７６をキャリア６２内に形成するなどのプロセスによって可能である。コンポーネント７２（図４ｃ）を内部に形成する２つの代替的な方法は、（ａ）抵抗性材料または導電性インクのスクリーン印刷、および（ｂ）導電材料層の選択的エッチング除去であり、両方とも、当業者に良く知られている標準的なプリント回路製造プロセスの一部である。代替的な誘電体材料の薄い層を、基準電圧層たとえばグランドおよびパワーの間に設けて、キャリア６２内のデカップリングなどの目的のために埋め込みコンデンサを作製することもできる。Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ ＆ ＣＯ．（ウィルミントン、デラウェア州）およびＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ（３Ｍ）（セントポール、ミネソタ州）などの企業が、このような誘電体材料を製造している。
【００５５】
コンポーネント７２を、異なる基準レベルのシールディング層５７、５８の間におよび／または特定のコンタクト部材１６ａ〜１６ｇに相互接続することは、図４ａ〜４ｃには十分に示されていないが、これらの相互接続を具体的な用途に対してどのように実施できるかは、当業者には容易に明らかである。
【００５６】
図４ａ〜４ｃでは、開示目的のためにコンポーネント７２をキャリア４２、６２の端部付近に配置しているが、コンポーネント７２をキャリア４２、６２の他の場所により良好に配置して、電気性能を改善し、配線性（ｗｉｒａｂｉｌｉｔｙ）を改善し、製造を容易にできることを理解されたい。またコンポーネント７２は、ピン・イン・ホール（ｐｉｎ−ｉｎ−ｈｏｌｅ）の形態（図示せず）であっても良いが、高さの制約のためにコンポーネント７２の使用は多少制限される可能性がある。
【００５７】
回路の動作周波数が増加するにつれて、供給電圧の変動を補正するデカップリング・コンデンサの効果が、寄生インダクタンスによって減少する。これを克服する方法の１つは、デカップリング・コンデンサの数を増加することであるが、スペースの制約があるためにこれは常に実施可能というわけではない。標準的なプリント回路基板製造プロセスの一部としてコンデンサを「作ること（ｂｕｉｌｄｉｎｇ）」を利用する代替案を、以下に説明する。
【００５８】
図４ｄを参照して、Ｏｈｍｅｇａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社が行っているように埋め込み抵抗器として実施するときのコンポーネント７２の平面図を示す。この実施例では、コンポーネント７２は、１つまたは複数の導電性金属層（たとえば図４ｃのシールディング層６８）に接続する抵抗性材料７３を含んでいる。蛇行するパターンを抵抗性材料７３に対して示しているが、種々のデザイン要求に応じるために他の多くの形状を用いても良い。抵抗性材料７３は、ある範囲の抵抗値を作ることができる明確な電気特性を有している。しかし通常は、埋め込み抵抗器に対してきびしい許容誤差（たとえば１％）を維持することは難しい。
【００５９】
図４ｅを参照して、コネクタ８０のキャリア８２の側面図が示され、キャリア８２内に埋め込まれた複数のコンポーネント８４、８６が示されている。コンポーネント８４は好ましくは、表面実装パッケージされた受動素子たとえば終端抵抗器およびデカップリング・コンデンサ、または非常に薄い能動コンポーネントである。
【００６０】
内部導電層８８および９０の一部は、それらの間の誘電体層９２と組み合わせたときに、コンポーネント８６（この実施例ではコンデンサとして機能する）を形成する。内部導電層８８、９０は、コンタクト部材１６ｈ、１６ｉにも接続して、コンポーネント８４、８６をシステムの残りの部分に相互接続している。誘電体層９２は、誘電体層９４と同じ材料からなっていても良いが、コンポーネント８６の静電容量を所定の用途に対して最適化する別の材料からなっていても良い。誘電体層９２の厚みを変えて、コンポーネント８６の静電容量を調整することもできる。付加的な導電性および誘電性の層を積み重ねて、コンポーネント８６の静電容量をさらに増加させることもできる。
【００６１】
内部導電層８８、９０の接続方法に依存して、形成されたコンデンサ８６は種々の方法で機能することができる。内部導電層８８を基準電圧に接続し、内部導電層９０をグランドに接続した場合には、コンポーネント８６の静電容量はデカップリング・コンデンサとして作用する。内部導電層８８をある信号に接続し、内部導電層９０を別の信号に接続した場合には、コンポーネント８６の静電容量は信号コンデンサとして作用する。
【００６２】
特定の動作条件および環境に適合させるために変える、寸法および材料の選択などのその他の変更および変形が、当業者にとっては明らかとなるため、本発明は、この開示の目的のために選択された実施例に限定されるとはみなされず、本発明の真の趣旨および範囲からの逸脱を構成しない全ての変形および変更に及ぶ。
【００６３】
以上本発明を説明してきたが、特許証による保護を望むものは、続いて添付する特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
従来技術による電気コネクタを示す部分斜視図である。
【図１ｂ】
図１ａに示した従来技術のコネクタの拡大された側断面図であり、コネクタは１組の回路部材の間にこれらと平行に配置されて回路部材間の相互接続をもたらす。
【図２ａ】
本発明の一実施形態による電気コネクタを示す部分斜視図である。
【図２ｂ】
図２ａに示すコネクタの機械的な関係を示す好ましいキャリア部材の拡大された側断面図である。
【図２ｃ】
図２ｂに示すキャリアの拡大された平面図である。
【図２ｄ】
図２ａに示すコネクタのコンタクト部材を示す拡大された斜視図である。
【図２ｅ】
図２ａに示すコネクタのシールディングの様子を示す拡大された側断面図である。
【図３】
本発明の第２の実施形態による電気コネクタ用のキャリアを示す側面図である。
【図４ａ】
図２ｅに示すコネクタのキャリアに直接接続されたコンポーネントを示す、コネクタ用のキャリアの側面図である。
【図４ｂ】
図３に示すコネクタのキャリアに直接接続されたコンポーネントを示す、コネクタ用のキャリアの側面図である。
【図４ｃ】
図３に示すコネクタのキャリア内に埋め込まれたコンポーネントを示す、コネクタ用のキャリアの側面図である。
【図４ｄ】
図４ｃに示すキャリア内に埋め込まれた抵抗器として実施した場合のコンポーネントを示す平面図である。
【図４ｅ】
キャリア内に埋め込まれたコンポーネントの異なる構成を示すコネクタ用のキャリアの側面図である。

Claims (31)

  1. ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリアであって、
    （ａ）上面および底面を有する少なくとも１つの誘電体材料層を備える基板、および前記表面の１つに配置された少なくとも１つのシールディング層と、
    （ｂ）前記基板内の複数の開口部であって、前記複数の開口部の少なくとも１つは、導電性で、コンタクト部材を受け入れるように配置されている複数の開口部と、
    （ｃ）前記基板に動作可能に接続された複数のコンポーネントと、を備えるランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  2. 前記基板は少なくとも１種の絶縁材料を含む請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  3. 前記基板はアライメント手段をさらに備える請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  4. 前記基板は、コンタクト部材の少なくとも一部を圧縮し保持するために、前記複数の開口部の少なくとも１つ内に保持手段をさらに備える請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  5. 前記コンタクト部材は、制御された電気インピーダンスを有する請求項４に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  6. 前記キャリアは複数のビアをさらに備える請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  7. 前記キャリアは、前記少なくとも１つのシールディング層に電気的に接続されたコモニング手段をさらに備える請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  8. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つは、前記キャリアの前記上面に配置されている請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  9. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つは、前記キャリアの前記底面に配置されている請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  10. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つに、表面実装コンポーネントが含まれる請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  11. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つに、ピン・イン・ホール・コンポーネントが含まれる請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  12. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つは、前記キャリア内に埋め込まれている請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  13. 前記複数の埋め込まれたコンポーネントの少なくとも１つは抵抗器である請求項１２に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  14. 前記抵抗器は蛇行形状を備える請求項１３に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  15. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つに抵抗器が含まれる請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  16. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つにコンデンサが含まれる請求項１に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  17. ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリアであって、
    （ａ）上面および底面を有する少なくとも１つの誘電体材料層を備える基板、および前記表面の１つに配置された少なくとも１つの導電層と、
    （ｂ）前記基板内の複数の開口部であって、前記複数の開口部の少なくとも１つは、導電性で、コンタクト部材を受け入れるように配置されている複数の開口部と、
    （ｃ）前記基板の一部として形成され、前記基板に動作可能に接続された複数のコンポーネントと、を備えるランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  18. 前記基板は少なくとも１種の絶縁材料を含む請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  19. 前記基板はアライメント手段をさらに備える請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  20. 前記基板は、コンタクト部材の少なくとも一部を圧縮し保持するために、前記複数の開口部の少なくとも１つ内に保持手段をさらに備える請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  21. 前記コンタクト部材は、制御された電気インピーダンスを有する請求項２０に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  22. 前記キャリアは複数のビアをさらに備える請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  23. 前記少なくとも１つの導電層は、基準電圧に電気的に接続されている請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  24. 前記基準電圧はグランド電位である請求項２３に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  25. 前記コンポーネントの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの誘電体材料層の少なくとも一部と、前記基板の２つの前記導電層の少なくとも一部とを含む請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  26. 前記コンポーネントの少なくとも１つはコンデンサである請求項２５に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  27. 前記少なくとも１つの導電層は信号電圧に電気的に接続され、前記コンデンサは信号コンデンサとして機能できる請求項２６に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  28. 前記少なくとも１つの導電層は基準電圧に電気的に接続され、前記コンデンサはデカップリング・コンデンサとして機能できる請求項２６に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  29. 前記コンデンサの静電容量は、少なくとも１つの前記誘電体材料層の厚みを変えることによって調整できる請求項２６に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  30. 前記コンデンサの静電容量は、少なくとも１つの前記誘電体材料層の誘電率を変えることによって調整できる請求項２６に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
  31. 前記複数のコンポーネントの少なくとも１つに、抵抗器が含まれる請求項１７に記載のランド・グリッド・アレイ・コネクタ用キャリア。
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