JP2007527095A - シールドケージ - Google Patents

Abstract

本発明は、前側部（２１）と後側部（２２）との間で長手軸線（２０）に沿って延び、かつ、前記長手軸線（２０）に沿って第１の長さ（Ｌ１）にわたって前記前側部（２１）から延びるダイキャストメタルセクション（７）を備えたシールドケージ（６）に関する。シールドケージ（６）は、前記長手軸線（２０）に沿って第２の長さ（Ｌ２）にわたって前記後側部（２０）から前記前側部（２１）の方へ延びるシートメタルセクション（８）を含み、前記第１の長さ（Ｌ１）は前記第２の長さ（Ｌ２）よりも実質的に短い。ダイキャストセクション（７）の長さがケージ（６）の第２のシールドメタルセクション（８）の長さよりも実質的に短いため、シールドケージ（６）は、ダイキャスト前側部（７）において、温度で誘発される応力のかなりの減少とともに、かなりの成形自由度と頑丈さとを兼ねる。

Description

本発明は、前側部と後側部との間で長手軸線に沿って延び、かつ、前記前側部から前記長手軸線に沿って第１の長さにわたって延びるダイキャストメタルセクションを備えたシールドケージに関するものである。

特許文献１は、回路基板上への取り付けのための直角電気コネクタを開示しており、該コネクタは、ハウジングを回路基板に接続する突出部を有したダイキャストメタルハウジングを備えている。メタルシールドは、ダイキャストハウジングの側壁間に固定され、コネクタの端子をカバーする後壁を形成している。

ダイキャストシールドケージは、それらが頑丈さだけではなくかなりの成形自由度を提供するという点において有利である。しかしながら、そのようなダイキャストシールドケージに関連する問題は、ダイキャスト材料が一般に回路基板の熱膨張係数とは実質的に異なる熱膨張係数を示すことである。回路基板へのシールドケースの取り付け方法に応じて、取り付け工程で作用する熱の結果として、ケージと回路基板との間に、せん断応力あるいは押し出し／引っ張り応力が発達するかもしれない。この問題は、鉛系ハンダと比較して非常に高い融点を有する無鉛ハンダの使用を可能にするための非常に高い温度でリフロー作業を行う必要によって悪化する。
米国特許第５，１６７，５３１号明細書 米国特許第６，０９５，８６２号明細書

本発明の目的は、とりわけ上述した問題を減少させるかあるいは取り除くシールドケージを提供することである。

この目的は、前記長手軸線に沿って第２の長さにわたって前記後側部から前記前側部の方へ延びるシートメタルセクションを備え、前記第１の長さが前記第２の長さよりも実質的に短いことを特徴とするシールドケージを提供することによって達成される。シールドケージは、このように２つの区別可能なセクションを備えている。各セクションは、全体シールドケージの空間を提供するのに貢献する。シールドケージのダイキャスト部分の長さがケージの第２のシールドメタルセクションよりも実質的に短いため、このようにして得られたシールドケージは、ケージのダイキャスト前側部において、上述した応力のかなりの減少とともに、かなりの成形自由度と頑丈さとを兼ね備える。ケージのシールドメタルセクションは、基板コネクタおよび嵌め合いケーブルコネクタを収容するための、長手軸線に沿って十分な長さの空間を提供する。長いシートメタルセクションは、熱膨張係数の違いが最小限であるため、取り付け工程（および続くアセンブリの冷却）の熱の結果として、回路基板へのハンダ付け取り付けのポイントにせん断応力を発達させない。前記第１の長さと前記第２の長さとの比は、好ましくは１：３〜１：６の範囲であり、より好ましくは１：４〜１：５の範囲である。

本発明の実施例では、シールドケージのダイキャストメタルセクションが、該ダイキャストメタルセクションを回路基板に取り付けるための取り付けテールを備えている。好ましくは、これらの取り付けテールは、ピン・イン・ペースト（ＰＩＰ）ハンダ付けテールのような、前記ダイキャストメタルセクションにおける一体化された堅固な取り付けテールである。ケーブルコネクタが概してシールドケージの前方ダイキャストメタルセクションに嵌め合わされてロックされるのにしたがい、取り付けテールが、そのようなケーブルコネクタ上にあるいはケーブルコネクタ近くに及ぼされる力を回路基板へ直接的に方向付け、それによって基板コネクタへそのような力が伝達することを防止する。

本発明の実施例では、シートメタルセクションが、該シートメタルセクションを回路基板に取り付けるための表面実装型技術（surface mounted technology：ＳＭＴ）テールを備えている。そのようなＳＭＴテールは、基板にホールを設ける必要なく回路基板にハンダ付け可能であるため、そのようなテールは概して製造の観点から好ましい。あるいは、シートメタルセクションが、該シートメタルセクションを回路基板に取り付けるための表面実装型圧縮（surface mount compression：ＳＭＣ）テールを備え、回路基板が、クランプスプリングのような、前記ＳＭＣテールに係合するための手段を備えている。これらのテールは、ハンダ付けペーストとリフロー取り付けとの組み合わせが不利あるいは非効率である状況において好ましいかもしれない。これは、例えばシールドケージ自体がリフロー取り付け工程において非効率的に熱を伝達する場合であるかもしれない。ＳＭＣテールの使用は、ハンダ付けペーストの廃棄および続く加熱の必要をなくす。

本発明の実施例では、前記ダイキャストメタルセクションおよび前記シートメタルセクションが、前記ダイキャストメタルセクションを前記シートメタルセクションに係合させるための構造を備えている。そのような手段は、例えば、シートメタルセクションの対応する開口部への係合の後に容易に変形する、ダイキャストメタルセクションに設けられた変形可能なピラーであってもよい。シールドケージへのそのような閉じて剛性を有する接続部が得られると、良好な電気接続が電磁シールド目的のために保証される。

本発明の実施例では、シールドケージのダイキャストメタルセクションが、前記シートメタルセクションを前記ダイキャストメタルセクションに関して配置するための位置決めエレメントを備えている。例えばリブおよび／またはスロットなどのそのような位置決め手段は、ダイキャスト材料内で容易に鋳造することができ、ダイキャストメタルセクションに対するシートメタルセクションの位置決めおよび／または位置合わせを容易に行うことができる。

本発明の実施例では、シールドケージが、亜鉛合金のダイキャストメタルセクションと、銅あるいは鋼合金のシートメタルセクションとを備えている。亜鉛合金は、安価なダイキャスト材料である。好ましくは、亜鉛合金ダイキャストセクションが、銅、ニッケル、および／またはスズの層によってメッキされている一方、シートメタルセクションが、ニッケル、および／またはスズによってメッキされている。リフロー工程において、ダイキャストメタルセクションおよびシートメタルセクションのスズ層は、電磁シールド性能が改善されるように接触してもよい。

本発明はさらに、前述したシールドケージに用いられるダイキャストメタルセクションおよびシートメタルセクションに関するものである。

本発明はまた、ヘッダアセンブリと、前述したシールドケージとを備えた電気基板コネクタに関するものである。

特許文献２は、第１の電気コネクタをパネルの孔部内に取り付けるとともに、取り付け可能な第２の電気コネクタをプリント回路基板上に取り付けるためのメタルアダプタフレームアセンブリを開示しており、該メタルアダプタフレームアセンブリは、ダイキャストメタル本体と、該ダイキャストメタル本体のかなりのセクションにわたって取り付けられる打ち抜かれて成形されたシートメタルシートと、を備えている。ダイキャストメタル本体は、シートメタルシールドによってカバーされる開放した頂部を有している。アセンブリは、ダイキャスト本体を越えて延びるシートメタルシールドの１つ以上のラッチアームによってプリント回路基板に取り付けられる。ダイキャストメタル本体が回路基板に取り付けられないため、このアセンブリは、回路基板との熱膨張係数の差の結果としての応力発達の問題をこうむらない。さらに、ダイキャストメタル本体は、アセンブリの前側部から後側部まで延びており、したがって、１つのセクションを有しているのみである。シートメタルセクションは、シールドケージのための追加の空間を提供しない。

本発明は、本発明の好ましい実施例を示す添付図面を参照してさらに説明される。本発明によるシールドケージは、どんな形であれ、この特定のかつ好ましい実施例に限定されないことが理解される。

図１には、ケーブル２のためのケーブルコネクタ１を備えたコネクタシステムが示されており、ケーブル２は、ケーブルコネクタ１の挿入のための開口部４を有するフロントパネル３に取り付けられている。ケーブルコネクタ１は、本出願人による未公開の特許出願ＮＬ１０２２２２５（「ケーブルコネクタおよび該ケーブルコネクタにケーブルを組み付ける方法」）の主題となっている。フロントパネル３は、以下でＰＣＢ５としても参照される回路基板５を備えている。ＰＣＢ５は、一般に、ケーブル２の１つ以上のワイヤへあるいはワイヤからの電気信号の伝送のための複数の信号トラックおよび電気コンポーネント（図示せず）を備えている。ＰＣＢ５の信号トラックへのこれらのワイヤの接続は、ヘッダ（図５に示す）を備えたヘッダ機構を設けることによって得られる。シールドケージ６は、ＰＣＢ５上に設けられており、該シールドケージは、前方に（つまりパネル３の近くに）ダイキャストメタルセクション７を有し、その後方にシートメタルセクション８を有している。ＰＣＢ５はさらに、ピン・イン・ペースト（ＰＩＰ）ホール９、銅シールド平面１０、予備位置合わせあるいはガイドホール１１、ハンダ付けパッド１２、および端子ＰＩＰホール１３のような様々な特徴部を備えている。

シールドケージ６は、例えば、無鉛リフロー工程でダイキャストメタルセクション７およびシートメタルセクション８のそれぞれのテールをハンダ付けすることによってＰＣＢ５に取り付けられてもよく、ＰＣＢ５およびコンポーネントが、対流式オーブンに配置されてシールドケージ６の頂部から２６５°Ｃまで加熱される。

シールドケージ６の次の詳細部分を説明する。同一の参照符号が、シールドケージの同一の部分を示すために使用されている。

図２は、図１に示されるシールドケージ６の側方斜視図であり、該シールドケージ６は、前側部２１と後側部２２との間で長手軸線２０に沿って延び、かつ、ダイキャストメタルセクション７およびシートメタルセクション８を備えている。シールドケージ６のダイキャスト前方セクション７は、ダイキャストメタルの構成の複雑さ、構成の自由度および頑丈さの観点から、特にＩ／Ｏパネルにとって重要である。ダイキャストメタルセクション７は、図１に示されるように、パネル３の開口部４を通して部分的に突出している。突出セクションは、メタルスプリング２３を備えており、該メタルスプリング２３は、十分な電磁シールドを得るためにケーブルコネクタ１およびパネル３にそれぞれ接触するため、長手軸線２０の方へ向かってあるいは長手軸線２０から離れるように曲がっている。

さらに、ダイキャストメタルセクション７は、図１に示されるようにＰＣＢ５のＰＩＰホール９に係合するためのＰＩＰハンダ付けテール２４を有している。ＰＩＰハンダ付けテール２４は、ケーブルコネクタ１上にあるいはケーブルコネクタ１近くに及ぼされる力を、ＰＣＢ５へ直接的に方向付ける。ダイキャストメタルセクション７はまた、ケーブルコネクタ１をロックするためのエントランス２５を備えている。ＰＩＰハンダ付けテール２４は、例えばケーブル２が曲げられるのにしたがって、シールドケージ６が持ち上げられたりＰＣＢ５から離れるように曲げられたりすることを防止するため、長手軸線２０に垂直な単一の平面内に位置していない。さらに、ＰＩＰハンダ付けテール２４のこれらの位置は、続くシールドケージ６にとってＰＩＰホール９の干渉なしに、続くシールドケージ６のより近接した配置を許容する。

シートメタルセクション８は、ＰＣＢ５上のハンダ付けパッド１２にハンダ付けされるように適合された複数の表面実装型技術（ＳＭＴ）テール２６を備えている。シートメタルセクション８の熱膨張係数がＰＣＢ５の熱膨張係数と比較してほぼ同等であるため、熱処理が、ハンダ付けパッド１２におけるハンダジョイントのクラック、あるいはＰＣＢ５の撓み／曲がりをもたらすことはない。ＳＭＴテール２６は、十分な電磁シールドを維持するために互いに近接して配置されている。

さらに、シートメタルセクション８は、取り付け工程中に特定の溶媒などのハンダ付けペーストの成分のガスを抜くためのいくつかのホール２７を含んでいる。そのうえ、ホール２７は、好ましくはシールドケージ６およびヘッダアセンブリ３０（図４および５に示す）が１つの片として回路基板に取り付けられるため、シールドケージの内部への対流熱の伝達を補助する。

シールドケージ６の一部分としてのシートメタルセクション８の使用は、いくつかの利点を有している。第１には、シートメタルセクション８の壁厚を、ダイキャストメタル壁の壁厚よりも少なくすることができる。結果として、隣接するＰＣＢ５は、互いにより近接して位置決めされることができる。さらに、シートメタルセクションを有するシールドケージ６は、リフロー工程において、より多くの熱が基板コネクタ（図５参照）へ伝達されることを可能にして、吸収する熱がより少なくなっている。また、本発明によるシールドケージ６は、真空補助式の拾い上げおよび配置において、換算質量の慣性のためにＰＣＢ５上でのケージ６の位置決めに関してより高い正確さをもたらす。最後に、シートメタルセクション８の表面粗さは、一般にはダイキャストメタルよりも小さく、ＰＣＢ５上のシールドケージ６の拾い上げおよび配置において、真空ノズルのより優れたグリップをもたらす。

ダイキャストメタルセクション７およびシートメタルセクション８は、シートメタルセクション８の対応するホール６０（図７参照）にピラーを挿入した後に、ダイキャストメタルセクション７のピラー２８（図６によりはっきりと示されている）を変形させることによって、リベット留めされている。このようにして得られたシールドケージ６は、ＰＣＢ５上でのハンドリング、搬送および配置にとって有利な高い剛性を有している。

シートメタルセクション８は、（図４および５に示されるように）ヘッダアセンブリ３０と一緒にＰＣＢ５から垂直に取り外されることができ、コネクタの修理あるいは取り外しのための追加の空間を必要としない。これは、コンポーネントの収容のためのＰＣＢ５上での追加の空間をもたらす。

ダイキャストメタルセクション７は、亜鉛合金からなっている。好ましくは、それは、銅層でメッキされており、ニッケルおよびスズの層によって続けられる加熱工程において亜鉛の外側への拡散を防止するようになっている。シールドメタルセクション８は、ニッケルおよびスズの層でメッキされた銅あるいは鋼合金からなっている。加熱工程において、両方のセクションのスズ層が、両方のセクションの間に増大した電磁シールド性能をもたらす連続層を設けるために、互いに結合して融合してもよい。

図３は、シールドケージ６の底方斜視図であり、該シールドケージ６は、長手軸線２０に沿って第１の長さＬ１にわたって延びるダイキャストメタルセクション７と、長手軸線２０に沿って第２の長さＬ２にわたってシートメタルセクション８とを備えている。ダイキャストメタルセクション７およびシートメタルセクション８の壁は部分的に重なっているが、両方のセクション７、８は、シールドケージ６のための空間に貢献する。シートメタルセクション８は、図４に示されるように、例えばヘッダアセンブリのための空間を提供する。長手軸線２０に沿ったダイキャストメタルセクション７の長さＬ１は、軸線２０に沿ったシートメタルセクション８の長さＬ２よりも実質的に短い。実際の状況では、長さの比率が、例えばＬ１：Ｌ２＝１：３である。実際には、寸法が、例えばＬ１＝１０ｍｍ、かつＬ２＝３０ｍｍであってもよい。セクション７、８は、異なるようにしてＰＣＢ５に取り付けられる。

図４は、ヘッダアセンブリ３０を収容したシールドケージ６の底方斜視図である。この組合せは、基板コネクタ４０と称されてもよい。ヘッダアセンブリ３０は、ガイドホール１１への挿入のための予備位置合わせポスト３１と、ＰＣＢ５の端子ＰＩＰホール１３（図１参照）への挿入のための端子ピン３２の接点アレイとを備えている。端子ピン３２は、ケーブル２の１つ以上のワイヤからあるいはワイヤへの信号を、ケーブルコネクタ１を介してＰＣＢ５の信号トラックに伝送する。図５は、端子ピン３２へのケーブルコネクタ１のガイドを容易にする壁３３を含んだヘッダアセンブリ３０の詳細な具体例を示している。壁３２は、ヘッダアセンブリ３０をシートメタルセクション８の内側にロックするためのエレメント３４をさらに備えている。

図６は、シールドケージ６のダイキャストメタルセクション７の詳細図である。パネル３の開口部４を通して突出するように設けられるセクション７の前方部分は、例えば図２に示されるように、メタルスプリング２３にクリップ留めするための手段５０を備えている。さらに、ダイキャストメタルセクション７は、ダイキャストメタルセクション７に関するシートメタルセクション８の配置あるいは位置決めのための複数の位置決め手段を有している。これらの位置決め手段は、ダイキャストメタルセクション７の壁５２およびリブ５３によって形成されたスロット５１（一方側のみが見えている）を含んでいる。スロット５１は、ＰＣＢ５と接触せず、かつ、シートメタルセクション８のＳＭＴハンダ付けテール２６を収容するための大きさに設定されている。スロット５１は、ピラー２８の中心線に平行な軸線まわりのシールドケージ６の回転運動を防止する。

壁５２は、シートメタルセクション８の可撓接点ビーム６２（図７参照）を収容するための凹所５５をさらに備えている。また、ダイキャストメタルセクション７は、シートメタルセクション８をダイキャストメタルセクション７にリベット留めするためのキャスト突起あるいはピラー２８を備えている。この特徴は、ダイキャストメタルセクション７とシートメタルセクション８との間のクリアランスの除去を可能にする。シートメタルセクションのまわりにダイキャストメタルセクションをキャスティングするなどの、ダイキャストメタルセクション７とシートメタルセクション８とを結合するための代替方法を使用することができる。

フランジ５４は、接点スプリング２３とフロントパネル３における開口部との間の開口部を通してシールドケージ６を透過する電磁放射のためのバリアを提供する。

最後に、図７は、シートメタルセクション８の詳細図である。ホール６０は、図６に示された変形可能なピラー２８のために設けられている。スロット６１は、ダイキャストセクション７へのシートメタルセクション８の位置合わせのために設けられている。可撓接点ビーム６２は、電磁シールド目的のための十分な電気的接触を確実にするため、および／または、セクション７及び８間の機械的許容誤差を補正するため、ダイキャストメタルセクション７の壁５２の凹所５５に係合するように設けられている。可撓接点ビーム６２（少なくとも第２の接点ビーム６２がシートメタルセクション８の見えない反対側に設けられていてもよい）が、ダイキャストメタルセクション７から離れるようにシートメタルセクションを動かす通常の力を与えてもよいようにするため、シートメタルセクション８の側壁６３は、ダイキャストメタルセクション７上にそれが位置決めされる前に、頂壁６４に対して９０度より小さい角度を形成していてもよい。さらに、シートメタルセクションの側壁６３は、ヘッダアセンブリ３０をシートメタルセクション８の内側にロックするために、図５に示されるヘッダアセンブリ３０のエレメント３４に干渉するためのインデント６５を備えている。側壁６３は、側壁６３と後壁６７との間のスリットをカバーするためのウイング６６を備えている。ウイング６６は、ウイング６６を後壁６７に固定するための固定エレメント６８を備えている。

本発明は、上述した実施例に限定されず、例えば、ＳＭＴテール２６を、ＰＣＢ５上のスプリングと係合するように適合された表面実装型圧縮テールに代えることができる。

本発明の実施例によるシールドケージとともに回路基板に接続されるケーブルコネクタを示す図である。 本発明の実施例によるシールドケージの側方斜視図である。 ヘッダアセンブリなしのシールドケージの底方斜視図である。 ヘッダアセンブリを収容したシールドケージの底方斜視図である。 ヘッダアセンブリの実施例を示す図である。 本発明の実施例によるシールドケージのダイキャストメタルセクションの詳細図である。 本発明の実施例によるシールドケージのシートメタルセクションの詳細図である。

符号の説明

５ 回路基板
６ シールドケージ
７ ダイキャストメタルセクション
８ シートメタルセクション
２０ 長手軸線
２１ 前側部
２２ 後側部
２４ 取り付けテール
２６ ＳＭＴテール
２８ ピラー
３０ ヘッダアセンブリ
５１ スロット
５２ 壁
５３ リブ
６０ ホール
Ｌ１ 第１の長さ
Ｌ２ 第２の長さ

Claims (16)

1. 前側部（２１）と後側部（２２）との間で長手軸線（２０）に沿って延び、かつ、前記長手軸線（２０）に沿って第１の長さ（Ｌ１）にわたって前記前側部（２１）から延びるダイキャストメタルセクション（７）を備えたシールドケージ（６）において、
   前記長手軸線（２０）に沿って第２の長さ（Ｌ２）にわたって前記後側部（２０）から前記前側部（２１）の方へ延びるシートメタルセクション（８）を備え、前記第１の長さ（Ｌ１）が、前記第２の長さ（Ｌ２）よりも実質的に短いことを特徴とするシールドケージ（６）。
2. 請求項１に記載のシールドケージ（６）において、
   前記第１の長さ（Ｌ１）と前記第２の長さ（Ｌ２）との比が、１：３〜１：６の範囲であることを特徴とするシールドケージ（６）。
3. 請求項２に記載のシールドケージ（６）において、
   前記範囲が、１：４〜１：５であることを特徴とするシールドケージ（６）。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
   前記ダイキャストメタルセクション（７）が、該ダイキャストメタルセクション（７）を回路基板（５）に取り付けるための取り付けテール（２４）を備えていることを特徴とするシールドケージ（６）。
5. 請求項４に記載のシールドケージ（６）において、
   前記取り付けテール（２４）が、前記ダイキャストメタルセクション（７）における一体化された堅固な取り付けテールであることを特徴とするシールドケージ（６）。
6. 請求項４または５に記載のシールドケージ（６）において、
   前記取り付けテール（２４）が、ＰＩＰテールであることを特徴とするシールドケージ（６）。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
   前記シートメタルセクション（８）が、該シートメタルセクション（８）を回路基板（５）に取り付けるためのＳＭＴテール（２６）を備えていることを特徴とするシールドケージ（６）。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
   前記シートメタルセクション（８）が、該シートメタルセクション（８）を回路基板（５）に取り付けるためのＳＭＣテールを備え、前記回路基板（５）が、前記ＳＭＣテールに係合するための手段を備えていることを特徴とするシールドケージ（６）。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
   前記ダイキャストメタルセクション（７）および前記シートメタルセクション（８）は、前記ダイキャストメタルセクション（７）を前記シートメタルセクション（８）に係合させるための構造（２８、６０）を備えていることを特徴とするシールドケージ（６）。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
    前記ダイキャストメタルセクション（７）が、前記シートメタルセクション（８）を前記ダイキャストメタルセクション（７）に関して配置するための位置決めエレメント（５１、５２、５３）を備えていることを特徴とするシールドケージ（６）。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
    前記ダイキャストメタルセクション（７）が、ダイキャスト亜鉛合金セクションであり、前記シートメタルセクション（８）が、シート銅あるいは鋼合金セクションであることを特徴とするシールドケージ（６）。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のシールドケージ（６）において、
    前記ダイキャストメタルセクション（７）および前記シートメタルセクション（８）が、熱の適用で融合可能な１つ以上の外部層を備えていることを特徴とするシールドケージ（６）。
13. 請求項１２に記載のシールドケージ（６）において、
    前記ダイキャストメタルセクション（７）が、銅、ニッケルおよび／またはスズの層によって層形成されており、前記シートメタルセクション（８）が、ニッケルおよび／またはスズの層によって層形成されていることを特徴とするシールドケージ（６）。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のシールドケージ（６）に用いられることを特徴とするダイキャストメタルセクション（７）。
15. 請求項１〜１３のいずれかに記載のシールドケージ（６）に用いられることを特徴とするシートメタルセクション（８）。
16. ヘッダアセンブリ（３０）と、請求項１〜１３のいずれかに記載のシールドケージ（６）と、を備えていることを特徴とする電気基板コネクタ（４０）。

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