JP2006513532A - アドイン・カードとバックプレーン間の接続装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態では、本装置が、１つの電子デバイスを受け入れるために、１つのバックプレーンに接続するための１つのソケット・コネクタを含む。このソケット・コネクタは、電子デバイスから複数の信号を受信するための複数対の複数の信号接点と、電子デバイスを接地するための複数の接地フレームとを含む。これらの接地フレームは、電子デバイスの１つの接地プレーンに接続することになる。このソケット・コネクタはまた、接地プレーンに接続するための１組の１つまたは複数の接地ピンも含み、この１組のそれぞれの接地ピンは、複数対の複数の信号接点の各対の間に存在する。

Description

本発明の複数の実施形態は、電気コネクタの分野に関し、さらに詳細には、アドイン・カードとバックプレーンの間のコネクタに関する。

帯域幅需要の増大に迫られて、コンピュータのバス速度が増加し続ける。現在では、数多くのバスが毎秒数ギガビットで動作する。これらの数ギガビットのバスには、相対的に高度のコネクタ性能が必要である。特に、バス速度が増加すると、コネクタの相対的に高度のクロストーク性能は、相対的に適度な費用で実現することが益々困難になる。例えば、製造費用を一定の相対的に適度な水準に維持しながら、数ギガビットの周波数で１から３％のクロストークを実現することは一般に困難である。

現在では、複数の相対的に高性能のバックプレーン・コネクタが、複数の接地プレーンおよび複数の接地ピンを使用して複数の電磁界を隔離することによって相対的に低いクロストークを実現する。例えば、複数のピン・アンド・ソケット型バックプレーン・コネクタは、複数の内部の接地プレーンと接地ピンの両方を使用する。複数のビーム・アンド・ブレード基板間型コネクタも内部の複数の接地プレーンを使用してクロストークを低減する。しかし、これらの内部の接地プレーン・コネクタは、それらの相対的に高い費用および不適切な形態要因のために複数のデスクトップ型コンピュータで使用するには不適切である。

別の１つの従来技術によるコネクタの種類は、クロストークを低減するために複数の多水準接点を使用する。図１は、従来技術による複数のアドイン・カードを受け入れるための１つの従来技術のソケットを例示する。図１では、ソケット１００が１つのハウジング１０２を備える。ハウジング１０２の内部に、このソケットは、１つのアドイン・カードを接地するための１つの第１列の低水準の複数の接地接点１０４を備える。このソケットはまた、１つの第２列の高水準の複数の信号接点および接地接点１０６も備える。この第２列の複数の接点では、これらの高水準の信号接点間のクロストークを低減するために、一定の複数の間隔を置いて、これらの信号接点が、高水準の複数の接地接点によって分離されている。

図２は、１つの従来技術のアドイン・カードを例示する。図２では、１つの従来技術のアドイン・カード２００が２組の複数のエッジ・フィンガ２０２を備える。各組の複数のエッジ・フィンガ２０２は、１列の低水準の複数の接地接点２０４を具備し、それらは、アドイン・カード２００がソケット１００に差し込まれるとき、このソケットの低水準の複数の接地接点１０４と接触する。エッジ・フィンガの各組はまた、アドイン・カード２００がソケット１００に差し込まれるとき、このソケットの高水準の複数の信号接点および接地接点１０６との（即ち、これらと接触するための）１列の高水準の複数の信号接点および接地接点２０６を備える。

図１に示すように、従来技術のソケット１００の１つの欠点は、その隣接する複数の信号接点が必ずしも均一ではないことである。したがって、複数の遅延誤差が、これらの信号接点１０６を通過する複数の信号に導入される恐れがある。従来技術のソケットの別の１つの欠点は、これらの低水準の接地接点１０４は、複数の高いバス速度では効果的にクロストークを防止しないことである。

本発明は、以下の説明および本発明の複数の実施形態を例示するために使用される添付の複数の図面を参照することによって最も適切に理解することが可能である。

以下の説明では、数多くの特定の細部を記載する。しかし、本発明の複数の実施形態は、これらの特定の細部を備えていなくても実施可能であることが理解される。他の複数の場合では、本明細書の理解が不明確にならないように、よく知られた複数の回路、構造、および技術は詳細に示されていない。

図３は、本発明の複数の実施形態に係る１つのコネクタ・ソケットの１断面図である。このコネクタ・ソケット３００は、下でさらに詳細に説明するように、１つのバックプレーン、１つのマザーボード、または他の１つの回路基板に接続可能である。図３に示すように、コネクタ・ソケット３００は１つのソケット・ハウジング３０２を備えるが、それはその内部に収容された複数の構成要素を構造的に支持する。このソケット・ハウジング３０２は、任意適切な材料から作製可能である。例えば、本発明の一実施形態では、このハウジングが熱可塑性樹脂から作製される。コネクタ・ソケット・ハウジング３０２は、１つのアドイン・カードに複数の信号を送信し、かつ／またはそれから複数の信号を受信する複数の信号接点３０４を内蔵する。本発明の一実施形態では、これらの信号接点３０４は複数の差分信号を受信する。１つの差分信号とは、位相が１８０度偏移され、かつ２つの別体の導体上を搬送される１つの信号である。しかも、複数の差分信号は、実質的に同一の長さを有する複数の導体上を一緒に伝送されるのが典型である。信号接点３０４は、任意適切な導電材料から作製可能である。例えば、信号接点３０４は、金または他の複数の表面処理材料によってメッキを施した銅合金または他の適切な複数の導電金属から作製可能である。本発明の一実施形態では、信号接点３０４が１つのバックプレーンに表面実装される。例えば、信号接点３０４は、１つのバックプレーン実装パッドにはんだ付けされる。１つのバックプレーン実装パッドは、はんだ付け可能なように適切な表面処理を施した、バックプレーンの１つの露出金属表面（例えば、１つの金属表面を露出させるために、はんだマスクをエッチングによって除去したバックプレーンの一部）であり得る。本発明の一実施形態では、このバックプレーン実装パッドが、バックプレーンの表面上を走る１本の高速信号線に接続可能である。別法として、このバックプレーン実装パッドは、複数のバイアを使用してバックプレーン内部に配置された１本の信号線に接続可能である。複数のバイアが、実装平面に対して交差して走る複数のスルーホールの形態で複数の線を導き、複数の表面線、複数のパッド等をバックプレーン中に収容された複数の線、複数のパッド等に接続している。

コネクタ・ソケット３００はまた、ソケット・ハウジング３０２内部に配置される複数の接地フレーム３０８も備える。接地フレーム３０８は、これらの接地フレーム３０８を接地するためにバックプレーンの１つの接地プレーン３０６に接続されることになる。図３に示すように、本発明の一実施形態では、これらの接地フレーム３０８が、信号接点３０４を隔離して、対向する複数の信号接点３０４間のクロストークを防止する（即ち、左側の複数の信号接点３０４と右側のそれらとの間のクロストークを防止する）ための複数の遮蔽材の役割を果たす。これらの接地フレーム３０８はまた、ソケット・コネクタ３００のインピーダンスを実質的に一定に維持するのを助ける。本発明の一実施形態では、これらの接地フレーム３０８が、信号接点３０４に対して１つの実質的に一定の幾何学構造となるように形成される。図５を参照して、接地フレーム３０８を下でさらに詳細に説明する。

１つのアドイン・カード３１０が図３に示されており、それはコネクタ・ソケット３００の一部ではないが、どのように信号接点３０４および接地フレーム３０８がアドイン・カード３１０と接触するかを例示する。図３に示すように、信号接点３０４は、接地フレーム３０８よりも高い位置まで伸びている。したがって、信号接点３０４および接地フレーム３０８は、異なる高さでアドイン・カード３１０と結合する。このソケット３００は複数の接地ピンも備えるが、それらは図３に例示されていない。本発明の一実施形態では、これらの接地ピンが信号接点３０４と形態が同一である。即ち、これらの接地ピンは、ソケット・ハウジング３０２内部に全く同様に配置され、かつ１つの同一のサイズである。別法として、これらの接地ピンは信号接点３０４と同一でなくてもよい。本発明の一実施形態では、接地ピンが、信号接点３０４と同じ高さでアドイン・カード３１０と接触することになる。これらの接地ピンは、図４に示すように、信号接点３０４間に散在している。

図４は、本発明の複数の実施形態に係る、複数の接地ピンと複数の信号接点の１つの配置を例示する。図３の典型的なソケット・コネクタを参照して、図４を説明する。図４に示すように、本発明の一実施形態では、それぞれの接地ピン４０２が１対の複数の信号接点３０４を分離する。本発明の別法による一実施形態では、これらの信号接点を分離する２つ以上の接地ピンが存在する。本発明の一実施形態では、それぞれの対の複数の信号接点３０４が、上で留意したように、複数の差分信号を伝送しかつ／または受信する。これらの接地ピン４０２は、接地プレーン３０６（図示せず）に接続されることになる。本発明の一実施形態では、これらの接地ピン４０２が金メッキを施した銅合金から作製されるが、他方では、本発明の別の複数の実施形態は他の適切な複数の材料を必要とする。本発明の異なる実施形態は、様々な数の複数の信号接点３０４および複数の接地ピン４０２を必要とする。

図５は、本発明の複数の実施形態に係る１つの接地フレームの１斜視図である。図５では、接地フレーム３０８がソケット・ハウジング３０２から取り出して示されている。図３の典型的なソケットを参照して、図５を説明する。本発明の一実施形態では、この接地フレーム３０８が約１インチの長さである。しかし、接地フレーム３０８は、本発明の別法による複数の実施形態によれば、より長くてもまたはより短くてもよい。本発明の一実施形態では、図４を参照すると、それぞれの接地フレーム３０８は、２つの接地ピン４０２と複数の信号接点３０４の２つとの長さに及ぶ。図５に示すように、接地フレーム３０８は、この接地フレーム３０８の最大の構成要素である１つの接地フレーム本体５０２を備える。

図５に示すように、本発明の一実施形態では、この接地フレーム本体５０２は、１つの接点域５０４を形成するために１つの砂時計のような形状に輪郭付けられる。１つのアドイン・カード３１０と接触することになる接触域５０４は、接地フレーム本体の内表面に沿って位置する。本発明の別法による複数の実施形態によれば、接地フレーム３０８は、それがアドイン・カード３１０の適正な複数の領域と適切に接触可能である限り、任意適当な形状であり得る。

接地フレーム３０８はまた、接地フレーム本体５０２とその複数の端部分５１０との間に複数の間隙５０８も含む。本発明の別法による一実施形態では、接地フレーム本体５０２が、これらの間隙５０８および端部分５１０を含まない（即ち、接地フレーム本体は、複数の間隙を含まない１つの連続構造である）。接地フレーム３０８はまた、接地フレーム本体５０２に付着された複数の実装尾部５０６も備える。図５に示すように、これらの実装尾部５０６は、接地フレーム本体５０２の基部の下側に位置する。本発明の一実施形態では、この接地フレーム３０８が、１つの単一体のシート・メタルから安価で作製され、接地フレーム本体５０２の一部を切断して実装尾部５０６に形成される。本発明の一実施形態では、このシート・メタルが１つの銅合金である。本発明の一実施形態では、接触域５０４が金、錫、または他の適切な導電材料でメッキされる。これらの実装尾部５０６は、上で留意したように、１つのバックプレーン、１つのマザーボード、または他の１つの回路基板の１つの接地プレーン３０６に接続されることになる。本発明の一実施形態では、これらの実装尾部５０６が、そのバックプレーンにスルーホールはんだ付けされ、接地フレーム３０８をバックプレーンの接地プレーン３０６に接続することになる。本発明の一実施形態では、この接地フレーム３０８が、このようなペースト・イン・ホール方式によってバックプレーンにスルーホールにはんだ付けされる。本発明の一実施形態では、この接地フレーム３０８が１つのプレス嵌め方式によってバックプレーンに実装される。本発明の異なる実施形態は、様々な数の複数の接地フレーム３０８を必要とする。

図６は、本発明の複数の実施形態に係る、１つの接地バーを備える１つのアドイン・カードの１側面図である。図３および４の典型的なソケット・コネクタを参照して図６を説明する。図６に示すように、このアドイン・カード６００は、１つのバックプレーンに複数の信号を伝送しかつ／またはそれから複数の信号を受信するために、幾つかの対の複数の信号パッド６０２を備える。本発明の一実施形態では、これらの信号パッド６０２が複数の差分信号を伝送しかつ／または受信する。特に、これらの信号パッド６０２は、コネクタ・ソケット３００の信号接点３０４と結合することになる。

アドイン・カード６００はまた、このアドイン・カード６００の内部に配置された１つの接地プレーン（図示せず）に接続される１つの接地バー６０４も備える。本発明の一実施形態では、この接地バー６０４が複数のバイア６１０によってアドイン・カードの接地プレーンに接続される。本発明の一実施形態では、１つのバイア６１０が、この接地バー６０４に１つの接地パッド６０８が接続されているあらゆる箇所に位置する。別法では、これらのバイアが、接地パッド６０８の頂部に存在可能であるし、または接地バー６０４上の他の複数の箇所に間隔を設けて配置可能でもある。図６に示すように、本発明の一実施形態では、接地バー６０４が１つの連続的な金属部分である。本発明の別法による一実施形態では、接地バー６０４が幾つかの相互接続された金属パッドを含む。アドイン・カード６００はまた、図６に示すように、接地バー６０４に対して垂直に配向されている複数の接地パッド６０８も含む。これらの接地パッド６０８は、接地バー６０４に接続されている。本発明の一実施形態では、これらの接地パッド６０８が、金メッキを施した銅合金から作製される。しかし、本発明の別法による複数の実施形態は他の適切な複数の材料を必要とする。これらの接地パッド６０８は、アドイン・カード６００の同一側のクロストークを実質的に低減するのを助ける。特に、接地パッド６０８が接地ピン４０４と結合するとき、その結合によって信号接点３０４が隔離され、隣接する複数対の複数の信号接点３０４間のクロストークを実質的に低減する。

図７は、本発明の複数の実施形態に係る、１つのソケット・コネクタおよび１つのアドイン・カードを備える１つの典型的なシステムを例示する。システム７００に関連して説明するが、本発明は、１つまたは複数の集積回路を備える任意適切なコンピュータ・システムで実施可能である。

図７に例示するように、このコンピュータ・システム７００は１つの回路基板７０１を備え、その基板上に以下の複数の構成要素が配置されている。本コンピュータ・システムは、１つまたは複数のプロセッサ７０２を含む。このコンピュータ・システム７００はまた、１つの記憶装置７３２、１つのプロセッサ・バス７１０、および１つの入力／出力コントローラ・ハブ（ＩＣＨ）７４０を含む。これらの１つ又は複数のプロセッサ７０２、１つの記憶装置７３２、および１つのＩＣＨ７４０は、この１つのプロセッサ・バス７１０に結合される。この１つまたは複数のプロセッサ７０２は、任意適切なプロセッサ・アーキテクチャを備え、本発明の一実施形態では、例えば、米国カリフォルニア州サンタクララ市のインテル社（Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能な複数のプロセッサのペンティアム（Ｐｅｎｔｉｕｍ）ファミリーで使用される１つのインテル・アーキテクチャを備える。本発明の他の複数の実施形態では、コンピュータ・システム７００が１つ、２つ、３つ、またはそれ以上のプロセッサを備え得るが、それらはいずれも本発明の複数の実施形態に従う１セットの複数の命令を実行することができる。

記憶装置７３２は、複数のデータ（例えば、複数の画像データ）および／または複数の命令を格納し、例えば、１つの動的ランダム・アクセス記憶装置（ＤＲＡＭ）のような、任意適切な記憶装置を含み得る。１つの図形コントローラ７３４が、情報表示装置７３６の表示を制御する。

入力／出力コントローラ・ハブ（ＩＣＨ）７４０は、コンピュータ・システム７００のための、複数のＩ／Ｏデバイスまたは複数の周辺構成要素に対する１つのインターフェースとなる。ＩＣＨ７４０は、このＩＣＨ７４０と通信する１つまたは複数のプロセッサ７０２、記憶装置７３２、および／または任意適切なデバイスもしくは構成要素に対する任意適切な通信リンクを設けるために、任意適切な複数のインターフェース・コントローラを備え得る。本発明の一実施形態では、ＩＣＨ７４０がそれぞれのインターフェースのための適切なアービトレーションおよびバッファーリングとなる。ＩＣＨ７４０は１つのアドイン・カード４００にも接続される。本発明の一実施形態では、このアドイン・カード４００が、１つのソケット・コネクタ３００によって回路基板７０１に接続される。

本発明の一実施形態では、ＩＣＨ７４０は、例えば、複数のデータおよび／もしくは複数の命令を格納するためのハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）またはコンパクト・ディスク読取り専用記憶装置（ＣＤ−ＲＯＭ）などの、例えば、１つまたは複数の適切な総合ドライブ電子技術（ＩＤＥ）仕様のドライブ７４２に対して；１つまたは複数のユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート７４４を介する１つまたは複数の適切なＵＳＢデバイスに対して１つのインターフェースとなる。本発明の一実施形態では、ＩＣＨ７４０はまた、１つのキーボード７５１；１つのマウス７５２；１つのフロッピー・ディスク・ドライブ７５５；１つまたは複数のパラレル・ポート７５３を介する１つまたは複数の適切な装置（例えば、１つのプリンタ）；および１つまたは複数のシリアル・ポート７５４を介する１つまたは複数の適切な装置に対して１つのインターフェースとなる。

このように、アドイン・カードとバックプレーンの間を接続する１つの装置を説明してきた。本発明を幾つかの実施形態で説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内において、変更および変形が実施可能であることを当業者は理解しよう。したがって、本明細書は限定ではなく例示として理解されるべきものである。

従来技術の複数のアドイン・カードを受け入れるための１つの従来技術のソケットを例示する。 １つの従来技術のアドイン・カードを例示する。 本発明の複数の実施形態に係る１つのコネクタ・ソケットの１断面図である。 本発明の複数の実施形態に係る、複数の接地ピンと複数の信号接点の１つの配置を例示する。 本発明の複数の実施形態に係る１つの接地フレームの１斜視図である。 本発明の複数の実施形態に係る、１つの接地バーを備える１つのアドイン・カードの１側面図である。 本発明の複数の実施形態に係る、１つのソケット・コネクタおよび１つのアドイン・カードを備える１つのコンピュータ・システムである。

Claims (23)

1. １つの装置であって、
   １つのバックプレーンに接続しかつ１つの電子デバイスを受け入れるための１つのソケット・コネクタを備え、
   前記ソケット・コネクタが、
   前記電子デバイスからの複数の信号を受信するための複数対の複数の信号接点と、
   前記バックプレーンの１つの接地プレーンに接続するための１組の１つまたは複数の接地フレームと、
   前記接地プレーンに接続するための複数の接地ピンであって、前記接地ピンの１つが前記複数対の複数の信号接点の各対の間に存在する、複数の接地ピンと
   を備える、装置。
2. 前記接地フレームのそれぞれが約１インチの長さである、請求項１に記載の装置。
3. 前記電子デバイスが１つのアドイン・カードである、請求項１に記載の装置。
4. 前記接地フレームが、前記アドイン・カードにスルーホールはんだ付けされることになる、請求項３に記載の装置。
5. 前記接地フレームがシート・メタルから作製される、請求項１に記載の装置。
6. 前記信号接点が複数の差分信号を受信することになる、請求項１に記載の装置。
7. １つの装置であって、
   １つのアドイン・カードを備え、
   前記アドイン・カードが、
   複数の信号を伝送するための複数対の複数の信号パッドと、
   前記アドイン・カードの１つの接地プレーンに接続された１つの接地バーと、
   前記接地バーに接続された複数の接地パッドであって、前記接地パッドの１つが前記複数対の複数の信号パッドの各対の間に存在する、複数の接地パッドと
   を備える、装置。
8. 前記信号パッドが、複数の差分信号を伝送する、請求項７に記載の装置。
9. 前記接地バーが、１組の１つまたは複数のバイアによって前記接地プレーンに接続されることになる、請求項７に記載の装置。
10. １つの装置であって、
    １つのバックプレーンに接続された１つの第１組の１つまたは複数の接地フレームと、
    １つのアドイン・カードに接続され、前記第１組の複数の接地フレームに結合された１つの接地バーと、
    前記バックプレーンに接続された複数対の複数の信号接点であって、各対の複数の信号接点が、前記バックプレーンに接続されている１つの接地ピンによって分離される、複数対の複数の信号接点と、
    前記アドイン・カードに結合され、前記複数対の複数の信号接点に結合されている複数対の複数の信号パッドと、
    前記接地バーに結合された複数の接地パッドであって、前記接地パッドが前記接地ピンに結合され、さらに前記接地パッドの１つが前記信号パッドの各対の間に存在する、複数の接地パッドと
    を備える、装置。
11. 前記接地バーが、前記アドイン・カードの１つの第１接地プレーンに接続される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記接地フレームが、前記バックプレーンの１つの第２接地プレーンに接続される、請求項１０に記載の装置。
13. 前記バックプレーンが１つのプロセッサを含む、請求項１０に記載の装置。
14. 前記接地フレームが約１インチの長さである、請求項１０に記載の装置。
15. １つのシステムであって、
    １つの回路基板と、
    前記回路基板に結合された１つのランダム・アクセス記憶装置ユニットと、
    前記回路基板に結合され、かつ前記ランダム・アクセス記憶装置ユニットに結合された１つのプロセッサと、
    前記回路基板に結合された１つのソケット・コネクタとを備え、前記ソケット・コネクタが、１つの電子デバイスから複数の信号を受信するための複数対の複数の信号接点と、
    前記回路基板の１つの接地プレーンに結合された１組の１つまたは複数の接地フレームと、
    前記接地プレーンに結合された複数の接地ピンであって、前記接地ピンの１つが前記複数対の複数の信号接点の各対の間に存在する、複数の接地ピンと
    を備える、システム。
16. 前記接地フレームが約１インチの長さである、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記電子デバイスが１つのアドイン・カードである、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記接地フレームが、前記回路基板にゾウホールはんだ付けされる、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記接地フレームがシート・メタルから作製される、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記システムが、前記ソケット・コネクタに結合された１つのアドイン・カードをさらに備え、
    前記アドイン・カードが、
    複数の信号を伝送するための複数対の複数の信号パッドと、
    １つの接地バーと、
    前記接地バーに接続された複数の接地パッドであって、前記接地パッドの１つが前記複数対の複数の信号パッドの各対の間に存在する、複数の接地パッドと
    を備える、請求項１５に記載のシステム。
21. １つの方法であって、
    １つのアドイン・カードから複数の差分信号を受信する段階であって、前記差分信号が１つのソケット・コネクタ内部に配置された複数対の複数の信号接点によって受信され、前記ソケット・コネクタが１つの回路基板に結合され、前記複数対の複数の信号接点の各対が１つの接地ピンによって分離される、受信する段階と、
    前記ソケット・コネクタ内部に配置された１組の１つまたは複数の接地フレームを介して電気を接地する段階であって、前記接地フレームが前記回路基板の１つの接地プレーンに接続される、接地する段階と
    を備える、方法。
22. 前記接地フレームが約１インチの長さである、請求項２１に記載の方法。
23. 前記接地フレームがシート・メタルから作製される、請求項２２に記載の方法。

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