JP2008535187A - 積重ねアプリケーション用の高密度で頑強なコネクタ - Google Patents

Abstract

【解決手段】高速コネクタ（４００）は、２列の導電性端子（４０９）が絶縁性支持体（４０７）に支持される複数の端子組立体（４０５）を含み、前記支持体は、列の導電性端子間に配設された内部キャビティを含む。端子は水平方向の端子対（４１０）を作るように配列され、内部キャビティは２端子列内に配列された各水平方向の端子対の間に空気チャネルを画定する。さらに、端子は２行における端子の水平方向を向く面が互いに対向して水平方向の端子対の間での側面結合を促進するように、各行において互いに位置合せされている。
【選択図】図２０

Description

本発明は、一般に電気コネクタに関し、より詳細には、バックプレーンアプリケーションでの使用に適した改良されたコネクタに関する。

バックプレーンは、種々の電気回路及び部品を有する大きな回路基板である。バックプレーンは、一般に、情報技術分野のサーバやルータに使用される。バックプレーンは、通常、他のバックプレーンや、回路と部品を有するドーターボードとして知られる他の回路基板に接続される。バックプレーン技術が進歩するにつれて、バックプレーンのデータ転送速度が向上している。数年前には、１ギガビット／秒〔Ｇｂ／秒〕のデータ転送速度が高速と考えられていた。この速度は、３〜６〔Ｇｂ／秒〕まで向上し、現在では、産業界は、数年のうちに１２〔Ｇｂ／秒〕等の速度が実現されると予想している。

高いデータ転送速度では、差動信号方式が使用され、正確なデータ転送を保証するためには、そのような試験信号印加におけるクロストークとスキューとをできるだけ小さくすることが望ましい。データ転送速度の向上とともに、産業界のコスト削減の要求が高まった。過去において、高速信号転送には、差動信号端子をシールドすることが必要とされ、このシールドは、バックプレーンコネクタに組込む個々のシールドを別々に形成しなければならないため、バックプレーンコネクタのサイズ及びコストを増大させていた。

そのようなシールドは、コネクタの頑強さも高めており、したがって、シールドを除去する場合には、コネクタの頑強さを保持しなければならなかった。シールドを使用すると、コネクタの製造及び組立のコストも増大し、個別のシールド要素の幅によって、シールドされたバックプレーンコネクタの全体サイズは比較的大きかった。

本発明は、高速データ転送を可能にし、個別のシールドの使用をなくし、かつ、経済的に製造することができ、多数の係合及び解放サイクルを可能にするほど頑強な、改良されたバックプレーンコネクタに関するものである。

したがって、本発明の一般的な目的は、次世代のバックプレーンアプリケーションに使用する新しいバックプレーンコネクタを提供することである。

本発明の他の目的は、２枚の回路基板内の回路を接続する際に使用され、端子密度が高く、高速でクロストークが少なく、かつ、頑強なコネクタを提供することである。

本発明の更なる目的は、バックプレーンアプリケーションに使用されるコネクタを提供することであり、該コネクタは、行を形成するように配設された複数の導電性端子を含み、端子の行は、信号端子又は接地端子を含み、コネクタを積重ね嵌（かん）合アプリケーションに使用することができるようにする支持構造内に保持されている。

本発明の更に他の目的は、バックプレーンヘッダ構成要素と、該バックプレーンヘッダ構成要素と嵌合可能なウェハコネクタ構成要素とを含むバックプレーンコネクタ組立体を提供することであり、バックプレーンヘッダ構成要素は、バックプレーンの表面に配設されたベース部分と、該ベース部分の両端から延在してウェハコネクタ構成要素が嵌（はま）るチャネルを画定する２つの側壁とを有し、バックプレーンヘッダ構成要素は複数の導電性端子を含み、各端子は、平坦（たん）な接点ブレード部分、コンプライアントテール部分、及び、接点部分とテール部分とをそれらが互いにオフセットされるように相互接続する本体部分を有し、バックプレーンヘッダ構成要素は、端子収容キャビティと関連するスロットを含み、該スロットは、バックプレーンヘッダ構成要素の全体に亘（わた）って端子間に空気ギャップ、すなわち、チャネルを提供する。

本発明の付加的な目的は、２列の導電性端子が絶縁性支持体内に支持されたウェハコネクタ構成要素を提供することであり、絶縁性支持体は、２列の導電性端子の間に配設された内部キャビティを含み、端子は水平方向の端子対を作るように配列されており、キャビティは、２端子列内に配列された水平方向の端子対の間に空気チャネルを画定し、端子は、さらに、２行における端子の水平方向を向く面が互いに対向して水平方向の端子対の間での側面結合を促進するように、各行において互いに位置合せされている。

本発明の更に他の目的は、バックプレーンアプリケーションで使用されるヘッダコネクタ、すなわち、２枚の回路基板を接続するヘッダコネクタを提供することであり、該コネクタは、回路基板上に支持可能なカバー部材又はシュラウドを有し、カバー部材は、対向する側壁と端壁とによって画定された中空の内部を有し、カバー部材は、中に複数の端子組立体を収容し、該端子組立体がそれぞれ、２つの対向する側壁の間で長手方向に延在し、各端子組立体が２行の導電性端子を有し、２行の端子は、各端子組立体の一方の行の端子が端子組立体の他方の行の端子とブロードサイド（broadside ）式に容量結合することができるように互いに位置合せされ、端子は、二股（また）接点部分とコンプライアントピンテール部分とを有する。

本発明の更に他の目的は、ヘッダコネクタのカバー部材内に複数の端子組立体を固定する手段を提供することであり、カバー部材の側壁には少なくとも１つの溝が配設されており、端子組立体は、該端子組立体から突出し溝内に収容されるガイドを含み、端子組立体は、さらに、その両端に配設されたキャッチを含み、該キャッチは、カバー部材の側壁内に形成された係合溝内に収容され、キャッチは、カバー部材内の適所に端子組立体を固定し、該端子組立体は、端子の接点部分として二股接点アームを有し、接点部分はカバー部材内に保持されている。

本発明は、これらの目的及びその他の目的をその構造によって達成する。１つの主な形態では、本発明は、ベース部分と、一連のスロット又はチャネルを協力的に画定する少なくとも１対の側壁とを有するピンヘッダの形を採るバックプレーンコネクタ構成要素を含み、スロットがそれぞれ、ウェハコネクタ構成要素の嵌合部分を収容する。ベース部分は、導電性端子をそれぞれ収容する複数の端子収容キャビティを有する。端子はその両端に平坦な接点ブレード部分とコンプライアントテール部分とが形成されている。これらの接点ブレード部分とテール部分とは互いにオフセットされており、キャビティは、接点ブレード部分とテール部分とを収容するように構成されている。好ましい実施の形態では、キャビティは、Ｈ形を有するように示され、Ｈ形キャビティの脚部分はそれぞれ端子のうちの１つの端子を収容し、Ｈ形キャビティの相互接続するアームは開いたままであり、それにより、２個の端子間に空気チャネルを画定する。そのような空気チャネルは、端子対の間に側面結合を達成するために各端子行の端子対の間に水平方向に存在する。

本発明の他の主な形態では、バックプレーンヘッダと嵌合する複数のウェハコネクタ構成要素が提供される。そのようなウェハコネクタ構成要素はそれぞれ、（その嵌合端から見て）２つの垂直方向の列を作るように配列された複数の導電性端子を有し、２つの列は端子の複数の水平方向の端子行を画定し、各行は１対の端子、好ましくは１対の差動信号端子を含む。各ウェハコネクタ行内の端子は、端子対の間にブロードサイド容量結合が生じるように側面で位置合せされる。各端子対のインピーダンスを調整するために、各ウェハ構成要素は、内部キャビティを画定する構造を有し、この内部キャビティは端子列の間に設けられ、その結果、各ウェハコネクタ構成要素内の各端子対の間に空気チャネルが存在するようになる。

本発明の他の主な形態では、ウェハコネクタ構成要素端子の接点部分は、ウェハの前方に延在し、カンチレバー状の接点ビーム構造を有する二股接点として形成される。絶縁性ハウジング又はカバー部材が、各ウェハコネクタ構成要素毎に提供されてもよく、そのような例では、ハウジングは、接点ビームを収容し保護するために各ウェハコネクタ構成要素の嵌合端と係合する。代替として、カバー部材は、複数のウェハコネクタ要素を収容する大きなカバー部材として形成されてもよい。

本発明の好ましい実施の形態では、これらのハウジング又はカバー部材はＵ形を有し、Ｕ形の脚部分は、ウェハコネクタ構成要素の対向する上縁及び下縁と係合し、Ｕ形のベース部分は、接点ビームに保護シュラウドを提供する。Ｕの（視点によって正面の）ベース部分には、端子の接点部分と位置合せされた一連のＩ形又はＨ形の開口部が形成されている。これらの開口部は、接点ビーム間の個別の空気チャネルを画定し、その結果、ウェハコネクタ構成要素内の実質的に端子の経路全体に亘って端子対の間の側面結合のために空気の誘電率を使用することができるようになる。

本発明の他の実施の形態では、ウェハコネクタ構成要素の内部キャビティは、インサート部材を収容するようにサイズが決められ、このインサート部材は、端子対の間に生じる結合に影響を及ぼす望ましい誘電率を有する人工誘電体でよい。このようにして、コネクタ組立体のインピーダンスをほぼ望ましいレベルに調整することができる。

本発明のヘッダコネクタの実施の形態は、本発明のバックプレーンの実施の形態と比較すると、それぞれが薄いウェハの形の複数の端子組立体を収容する成形カバー部材を利用する。そのような各ウェハは、２つの離間した導電性端子行を保持する絶縁性プラスチックフレームを有する２個の相互係合部品から成る。端子は、互いに側面で対向するように配列され、組立体内の一連の端子対の間に端子接点部分から端子テール部分まで空気チャネルが提供される。

本発明のこれらの目的並びにその他の目的、機能及び利点は、以下の詳細な説明を検討することにより明確に理解されるであろう。

この詳細な説明では、添付図面をしばしば参照する。

図１は、本発明の原理に従って構成されたバックプレーンコネクタ組立体５０を示す。該組立体５０は、２枚の回路基板５２と５４とを結合するために使用され、回路基板５２はバックプレーンであり、回路基板５４は補助基板又はドーターボードである。

組立体５０は、２つの相互係合又は嵌合する構成要素１００及び２００を含むことが分かる。一方の構成要素１００は、バックプレーン基板５２に取付けられ、ピンヘッダの形を採るバックプレーン部材である。この点に関して、バックプレーン部材１００は、図１及び３に最もよく示されているように、ベース部分１０２を含み、該ベース部分１０２からは２枚の側壁１０４、１０６が立上がっている。これらの２枚の側壁１０４、１０６は、一連のチャネル又はスロット１０８を画定する働きをし、それぞれのスロットは、単一のウェハコネクタ構成要素２０２を収容する。バックプレーンコネクタ構成要素内でウェハコネクタ構成要素２０２を適切な向きにしやすくするために、側壁１０４、１０６には、垂直方向に向けられた内側溝１１０が形成されていることが好ましい。これらの溝１１０はそれぞれ、導電性端子１２０の２つの行Ｒ１、Ｒ２と位置合せされている（図３）。

図４Ｂに示されるように、ヘッダ端子１２０は、長くて平坦なブレード１２２の形をした接点部分１２１が１つの平面Ｐ１内において延在し、一方、コンプライアントピン型テール部１２４として示された細いテール部分１２３が、第１の平面Ｐ１と離間された別の平面Ｐ２内において延在するようにオフセットされた形で形成されている。端子１２０はそれぞれ本体部分１２６を含み、該本体部分１２６は、バックプレーン部材１００のベース部分１０２に形成された対応する端子収容キャビティ１１１内に収容される。図４Ａは、キャリアストリップ１２７に沿って打抜き形成されるときの一段階における端子１２０を示し、各端子は、キャリアストリップ１２７によってだけでなく、その成形工程中に端子１２０を一直線に保持する第２の部分１２８によっても相互接続されていることが分かる。これらの第２の部分１２８は、成形工程後において端子１２０が取外されるとき、すなわち、切離されるときに取除かれ、次に、ステッチングなどによってバックプレーン部材１００のベース部分１０２に挿入される。

端子１２０の接点ブレード部分１２２とその関連した本体部分１２６とは、リブ１３０を含むことができる。リブ１３０は、打抜きによって作られ、端子１２０のオフセット湾曲部分全体に亘って延在することが好ましい。これらのリブ１３０は、端子のその部分に、端子１２０の挿入の際の曲がり及び相手側のウェハコネクタ構成要素２０２の端子２０６との嵌合に耐える断面を提供することによって、端子１２０を補強する働きをする。また、端子本体部分１２６には突起１３１が形成されていてもよい。それにより、突起１３１は、各端子１２０（図４Ｂ）の一方の面から突出し、バックプレーン部材ベース部分１０２の端子収容キャビティ１１１の側壁の一方と干渉的に接触することが好ましい突出部を形成する。図５Ｄに示されるように、バックプレーン部材ベース部分１０２は、縦方向に延在して端子の突起１３１を収容する一連のスロット１３２を含むことができる。また、端子収容キャビティ１１１には、端子本体部分１２６が乗る面を提供する内側肩部又は棚状部１３４が形成されることが好ましく、これは、図５Ｄに最もよく示されている。

図４Ａに示されるように、ヘッダ端子１２０は、そのテール部分１２３もオフセットされることが好ましい。図に示されるように、このオフセットは端子１２０の横方向に生じるので、テール部分１２３の中心線は、接点部分１２１の中心線から距離Ｐ４だけオフセットされる。このオフセットによって、図５に明示されているように、対のヘッダ端子１２０が互いに向合い、図５の右半分に示された４５度の向きのビアを利用することができる。図５から分かるように、２つの行Ｒ１の一方の行のコンプライアントピンテール部分は、左下のビアを使用することができ、一方、それと向合っている端子のコンプライアントピンテール部分は、右側の行の次のビアを使用することができる。このパターンが各対に対して繰返され、２つの各行内のヘッダ端子のビアは、図５の右に示したように、互いに４５度の角度にある。これにより、コネクタを取付ける回路基板上のコネクタのための配線が容易になる。

図５Ａ及び５Ｃにおいて最もよく分かるように、本発明のコネクタのバックプレーン部材１００の端子収容キャビティ１１１は、概略Ｈ形であるという点が独特であり、各Ｈ形は、１つのアーム部分１１３で相互接続された２つの脚部分１１２を有する。Ｈ形キャビティ１１１の脚部分１１２は、端子１２０の本体部分１２６で塞（ふさ）がれ、各キャビティ１１１のアーム部分１１３は、該アーム部分１１３に空気チャネル「ＡＣ」が画定されるように開いたままである（図５Ａ）。空気チャネルの目的は、後で詳しく説明する。２つの端子接点部分１２２の間に生じる間隔は、バックプレーン部材チャネル１１０内に収容されるウェハコネクタ構成要素端子２０６の２つの接点部分２１６の間の近似した間隔と一致するように選択される。

Ｈ形キャビティ１１１は、また、端子１２０を、特に、コネクタベース部分１０２の上側から挿入しやすくするキャビティ１１１の導入面を画定する傾斜した縁１４０を含むことが好ましい。キャビティ１１１は、図５Ａに示されるように、それぞれのＨ形開口部１１１の斜向かいの角に配設されたテール部穴１１４を含む。端子１２０の接点ブレード部分１２２は、Ｈ形キャビティ１１１の脚部分１１２の上の少し外側に配設される。これは、本体部分１２６のオフセットされた形状によるものであり、これは、図５Ａ及び５Ｂを比較することで最も良く分かる。図５Ｂは、端子収容キャビティ１１１内に端子１２０が存在しない状態のバックプレーン部材ベース部分１０２の拡大詳細平面図であり、図５Ａは、端子１２０で塞がれた端子収容キャビティ１１１の拡大上面図である。図５Ａでは、接点ブレード部分が、端子行の間の領域における外方に延出しており、その結果、端子の外側面１２４は、ベース部材端子収容キャビティ１１１の一番外側の内縁１４１からオフセットされていることが分かる。

図６は、後工程のモールド成形及び切離しのための準備として打抜き形成された複数の導電性端子２０６を支持する金属リードフレーム２０４を示す。図に示されるリードフレーム２０４は、２組の端子２０６を支持しており、各組の端子は、後で組合されて単一のウェハコネクタ構成要素２０２を構成する絶縁性支持半体２２０ａ、２２０ｂに組込まれる。端子２０６は、リードフレーム２０４の一部として形成され、外側キャリアストリップ２０７内の適所に保持される。また、端子は、バー２０５として示され、端子をリードフレーム２０４に相互接続する第１の支持体片と、また、端子を相互接続する第２の支持体片２０８とによってリードフレーム２０４内にセットとして支持される。これらの支持体片は、ウェハコネクタ構成要素２０２の組立体中に端子セットから取除かれる、すなわち、切離される。

図７は、１セット１１本の個別の端子２０６の一部分の上に支持半体又はウェハ半体２２０ａ、２２０ｂがモールド成形された状態のリードフレーム２０４を示す。この段階では、端子２０６は、支持半体材料と第２の相互接続片２０８、２０９とによって支持半体内の隙（すき）間に保持されたままであり、第２の相互接続片２０８、２０９は後で除去され、その結果、各端子２０６は、完成したウェハコネクタ構成要素２０２内で自立し、他の端子には接続されない。これらの相互接続片２０８、２０９は、ウェハコネクタ構成要素半体２２０ａ、２２０ｂの本体部分の縁の外側に配設される。支持半体２２０ａ、２２０ｂは対称的であり、互いに鏡像の関係にあると記載するのが適切である。

図７Ａは、２個のウェハ半体２２０ａと２２０ｂとを互いに接続するために使用される構造物を最もよく示す。この構造物は、相補的で比較的大きい形状のポスト２２２と開口部又は穴２２４として示されている。１個の大きなポスト２２２と大きな開口部２２４とが、図７Ａに示されており、コネクタ構成要素半体２２０ａ、２２０ｂの本体部分２３８に位置決めされている。３個のそのようなポスト２２２及び２２６は、ウェハコネクタ半体２２０ａ、２２０ｂの本体部分に形成されたように示されており、他のポスト２３０は、図に示されるように、サイズが遥かに小さく、特定の端子の間に位置決めされ、本体部分２２０ｂの平面から延出しているように示されている。これらのポスト２３０は、インサート成形工程中に形成されるスタンドオフ部分２３２と考えることができるものから延在し、スタンドオフ部分２３２は、各ウェハ半体内で端子間に間隙（げき）を作るのを助け、また、半体が組立てられたときに端子を各行内で離間させる働きをする。

これらの小さい方のポストはそれぞれ、対応する開口部２３１に収容され、ポスト２３０と同じように、スタンドオフ部分２３２のうちの特定のスタンドオフ部分の一部として形成されることが好ましい。本発明の重要な形態では、ウェハコネクタ構成要素を組立てるときに各端子対２０６の内側垂直面２４７が互いに露出するように、端子セットの内側面を覆うハウジング材料は提供されない。ポスト２３０、開口部２３１及びスタンドオフ部分２３２は、各ウェハコネクタ構成要素２０２内で協力して内部キャビティを画定し、このキャビティ２３７は、図１２及び１４の断面図に最もよく示されている。

図８は、ウェハコネクタ構成要素の反対側、すなわち、外側を示し、また、ウェハコネクタ構成要素半体２２０ａ、２２０ｂは、骨組として説明するのが適切であるものを構成することが分かる。この骨組は、クロスブレース２４０と、隣接する端子間に垂直方向に延在し、好ましくは隣接する端子の上縁及び下縁だけと接触する隙間充填（てん）片、すなわち、充填リブ２４２の形の構造を利用している。このようにして、端子の外側面２４８（図９）も、端子２０６の内側面２４７と同じように空気に晒（さら）される。これらの充填リブ２４２は、通常、ウェハコネクタ部品本体部分２３８が形成されるのと同じ材料から形成され、この材料は、誘電性材料であることが好ましい。該誘電性材料を使用することによって、端子（図１４）の上縁２８０と下縁２８１との間に大きな容量結合が生じるのが防止され、同時に水平方向に配設された端子対の間に側面結合を生じさせる。

図９は、２個の半体から組立てられた完成したウェハコネクタ構成要素を示す。このウェハコネクタ構成要素の端子は、２つの縁に沿って配列された接点部分とテール部分とを有し、示した実施の形態では、縁は、互いに交差あるいは垂直であると考えることができる。インターポーザ形のアプリケーションで使用されるときには縁が互いに平行、すなわち、離間されてもよいことが理解されるであろう。第１組の接点部分２１６は、組立体のバックプレーン部材１００の中央部分に収容された複式ビーム接点部分２１７ａ、２１７ｂであり、第２組の接点部分２１４は、テール部分として働き、したがって、コンプライアント端子構造２１５を利用して、回路基板の開口部又はビアに取外し可能に差込むことができるようにする。ウェハコネクタ構成要素２０２の接点部分２１６は、複式ビーム２１７として形成され、各端子の本体部分の前方に延在する。端子接点部分２１６の端は、接点ビームの本体２１８の端にある湾曲接点端部２１９に形成される。これらの湾曲端部２１９は、バックプレーン部材端子１２０の平坦なブレード接点１２２の上に乗上げて接触するように外側に向いている（図１８Ａ）。

ウェハのユニットとして組立てられたとき、各ウェハコネクタ構成要素２０２内の端子２０６間に空気チャネル１３３が存在するだけでなく、図１９に示されるように、隣接するウェハコネクタ構成要素の間にも空気間隙３００が存在する。端子は、コネクタ組立体に亘って第１の事前に選択された距離ＳＴだけ離間されることが好ましく、距離ＳＴは空気チャネルの寸法を画定する。この間隔は、各コネクタ要素内の指定された端子対の間の距離であり、この間隔は、各コネクタ要素内の縁から縁まで同じである。コネクタ要素間の間隔ＳＣは、間隔ＳＴより大きいことが好ましい（図１９及び２０）。この間隔は、ウェハコネクタ要素間を絶縁するのに役立つ。

カバー部材２５０は、複式ビーム接点２１７ａ、２１７ｂを保護するために利用され、このようなカバー部材２５０は、図１０から１１に、単一のウェハコネクタ要素だけの前端を覆う構造のカバー部材として示されている。図１１には、カバー部材２５０がウェハコネクタ構成要素２０２上の適所にある状態が示されており、複式ビーム接点２１７ａ、２１７ｂの保護シュラウドとして働く。カバー部材２５０は、やはり特定の誘電特性を持つものを選択することができるプラスチック等の絶縁性材料からモールド成形されることが好ましい。カバー部材２５０は、ウェハコネクタ構成要素２０２に取付けられたときに垂直方向に延在する細長い本体部分２５１を有し、該本体部分２５１は、離間された上側係合アーム２５２と下側係合アーム２５３とを含む。このように、カバー部材２５０は、側方から見たときに概略Ｕ形を有し、また、図１０に示されるように、カバー部材２５０は、ウェハコネクタ構成要素２０２の端子２０６の接点部分２１６をほぼ覆い、アーム２５２、２５３は、ウェハコネクタ構成要素２０２と係合し、該ウェハコネクタ構成要素２０２を適所に保持する働きをする。

カバー部材２５０には、複数のキャビティ又は開口部２５４が形成され、これらのキャビティ２５４は、図１０及び１０Ｂに最も良く示されている。キャビティ２５４は、併設状態で互いに位置合せされ、したがって、キャビティ２５４は、ウェハコネクタ構成要素２０２の端子接点部分２１６の水平方向対を収容する。カバー部材２５０は、また、バックプレーン部材１００の端子１２０の導入部として働く様々な傾斜面２５８を含むことができる。図１０Ｂに最もよく示されるように、そのようなキャビティ２５４はそれぞれ概略Ｈ形を有し、複式ビーム接点２１６は、Ｈ形の脚部分２５６に収容される。脚部分の開口部２５６は、Ｈ形の介在アーム部分２５７によって相互接続されており、これらのアーム部分２５７には端子又はウェハ材料がなく、したがって、各アーム部分は、複式ビーム接点２１７の対向する面の間に延在する空気チャネルＡＣの役割をする。バックプレーン部材のＨ形キャビティ１１１の場合と同じように、カバー部材２５０のキャビティ２５４も、ウェハコネクタ構成要素の端子接点部分２１６の間の側面結合を可能にする。図１０Ｃは、図１０〜図１０Ｂのような単一のコネクタウェハ要素よりも幅広のカバー部材２０５０を示す。このカバー部材２０５０は、側壁２５１０間に延在する端壁２５２０、２５３０の内側面に形成された内部チャネル２６２０を含む。カバー部材２０５０は、カバー部材２５０に関して示し説明したものと同じように、Ｈ形開口部２５４０と傾斜した導入面を有する。

このように、ウェハコネクタ構成要素２０２の水平方向の端子対２０６（図１２に示される）の間に存在する空気チャネルＡＣが、回路基板に取付けられたコネクタ要素テール部分から、ウェハコネクタ構成要素全体に亘って、バックプレーン又はヘッダコネクタまで、嵌合インターフェイス全体に亘って保持される。カバー部材のキャビティ２５４の空気チャネル２５７が、バックプレーン部材のキャビティ１１１の空気チャネル１１３と位置合せされることが好ましいことが分かるであろう。

図１０に示されるように、カバー部材２５０は、中央リブ２６４の両側に配設され、かつ、カバー部材２５０の長さ全体に亘って延在する１対のチャネル２６２、２６３を含む。これらのチャネル２６２、２６３は、ウェハコネクタ構成要素２０２の上縁に沿って配設された突起部２６４と係合しその突起部を収容する。また、カバー部材のアーム２５２、２５３は、ウェハコネクタ構成要素の上縁２３４と下縁２３５とから立上がる保持フック２７６が入込む中央スロット２７５を有することができる。係合の仕方は図１１Ｂに示されており、カバー部材のアーム２５２、２５３は、ウェハコネクタ構成要素２０２とスナップ式に係合されている。すなわち、ウェハコネクタ構成要素２０２との係合を容易に解除することができる。

図１２は、２個のコネクタ構成要素間の嵌合インターフェイスを示し、カバー部材２５０の前方部分がバックプレーン部材１００のチャネル１１０に嵌っていることが分かる。該チャネル１１０に嵌る際に、バックプレーン部材端子１２０のブレード接点部分１２２は、カバー部材のキャビティ２５４に入り、複式ビーム接点２１７の遠位先端（すなわち、湾曲端２１９）は、対のバックプレーン部材端子１２０の内側面１２５と係合する。次に、バックプレーン部材端子のブレード接点部分は、カバー部材２５０の内壁に対してわずかに外方に撓（たわ）み、この接触によって、接点ブレード１２２が過度に撓まないことが保証される。さらに、カバー部材２５０は、中央空気チャネルスロット２５７の両側にある中央壁２５９を含み、これらの壁２５９は傾斜しており、これらの傾斜面は、バックプレーン部材の端子本体部分１２６内にあるオフセット部分と接触する。バックプレーン部材端子１２０の端子本体部分１２６のリブ１３０は、空気チャネルスロット２５７と位置合せされてもよい。

図１３は、ウェハコネクタ構成要素のコネクタ端子テール部分２１４のコンプライアント部分２１５が、テール領域内でウェハコネクタ構成要素２０２の本体内より大きく離間されている様子を示す。テール部分２１４はオフセットされており、テール部分の隣接する対の間の空間には何もないままにされ、したがって、空気で満たされている。対の端子テール部分２１４の間にはウェハ材料は存在せず、したがって、ウェハコネクタ構成要素の本体内にある空気ギャップが、回路基板への取付インターフェイスにおいて維持される。

端子テール部分２１４は、また、そのアライメントがオフセットされ、このオフセットはコンプライアントテール部分２１５だけである。図５Ａにおいて、Ｈ形キャビティ１１１の脚部分がわずかなオフセットを含むことが分かる。したがって、端子１２０は、１つの形状及びサイズのものだけでよく、一方の行の端子を他方の行の端子に対して１８０度回転させてキャビティ１１１に挿入することができる。本体部分１２６及びブレード接点部分１２２はオフセットされておらず、したがって、端子収容キャビティ１１１の脚部分１２６のオフセットによって、結合を維持するために平坦な接点ブレードと本体部分（のオフセット部分）とが互いに位置合せされる。次に、テール部分は、約４５度互いにオフセットされている。これにより、取付回路基板上に有利なビアパターンを使用することができ、コネクタ組立体を図２に示されるような直交ミッドプレーンアプリケーションで使用することが可能になる。

図２０〜２６は、本発明の原理に従って構成されているが、回路基板に取付けるためにヘッダの構造を利用して２枚の回路基板を結合するコネクタの代替の実施の形態を示す。図２０では、ヘッダコネクタ４００は回路基板４０１に取付けられて示されている。この実施の形態では、複数の導電性端子が、外部ハウジング、すなわち、カバー部材４０２内に保持されている。該カバー部材４０２は、前の実施の形態で説明したカバー部材と同じ形状とサイズであり、絶縁性材料から形成されることが好ましい。コネクタ４００は、図３〜５Ｄに関して前述したようなタイプの他の対向するピンヘッダ又はバックプレーンコネクタ１００に嵌合するために使用される。そのようなヘッダ１００は、ブレード端子１２０の形の導電性端子を含み、ブレード端子１２０は、その反対側の端が、回路基板１２４の穴又はビアに差込まれるコンプライアント端子１２４を利用するテール部分１２３で終端する。

図２１及び２１Ａに示されるように、上から見たとき、ヘッダコネクタ４００のカバー部材４０２は、複数行の開口部４０４を含む。そのような開口部は列を形成するように配設され、そのような２つの列は、カバー部材４０２の横方向壁４０６の間に併設状態で配列されることが好ましい。開口部４０４は概略Ｈ形であることが好ましく、前述したように、開口部４０４は、カバー部材４０２の中空内側部分に保持された端子組立体の２つの接点部分の間に空気チャネルを提供する。これらのＨ形開口部４０４の垂直方向の脚部分は、本発明の他の実施の形態に関して前述したように二股接点アームを収容する。

図２２に最もよく示されるように、カバー部材４０２は一連の端子組立体４０５を包囲しており、該端子組立体の各々は複数の導電性端子４０９を支持する絶縁性ベース部分４０７を有する。端子は複数セットの対４１０を作るように支持され、２個の端子が互いに向合って単一の対を画定している。これらの端子対は、２本の差動信号端子、１本の接地端子と１本のシングルエンド信号端子、あるいは、２本の接地端子である。対向する端子が差動信号端子であるとき、この実施の形態のヘッダコネクタ４００は、接点部分４１２から端子テール部分４１４が回路基板４０１に入る箇所までコネクタ全体に亘って完全な側面結合を可能にする。

図２３に移ると、１個の端子組立体４０５が示されている。該組立体４０５は２つの相互係合部分を有し、これらは協力して端子対４０９を互いに対向した状態で保持する。そして、端子は、該端子の接点端に二股接点アーム４１２を有することが分かる。端子の接点端は、嵌合コネクタの対向するブレード接点と確実に接触するためにわずかに外方に傾けられている。端子４０９は、好ましくはコンプライアントピン部材４１５として形成されるテール部分４１４を有し、また、本発明の前の実施の形態と同じように、コンプライアントピン部材４１５は、本体部分４１６に対して外方（図２４では左上と右下の方、また、図２６では用紙の平面内）にオフセットされ、それにより、コンプライアントピン部材４１５は、端子本体部分の外側で回路基板４０１のビアに入る。図２６に示されるように、コンプライアントピン４１５は、さらに、各端子本体部分４１６の中心線から距離ＤＨだけオフセットされる。

図２４に示されるように、端子組立体は２個の半体部分４１８ａ、４１８ｂから成り、これらは、半体部分４１８ａ、４１８ｂに形成された穴４２０にポスト４１９が嵌ることで連結される。これらのポストと穴は、好ましくは半体部分が個々の端子の周りにモールド成形されたときに、端子組立体の組立体全体の一部として形成されるスタンドオフ部分４２２に形成されることが好ましい。これらのスタンドオフ部分４２２は、端子対の間に望ましい隙間を提供する働きもする。図２４で分かるように、端子組立体の半体部分４１８ａ、４１８ｂはそれぞれ、端子本体部分４１６に対して外方向に延出する内側凹部４２５を有し、これらの凹部の深さは、端子本体部分４１６の厚さより大きいことが好ましい。これらの凹部の幅ＤＣは、対向する端子間の間隔ＤＴと同じであることが好ましい。これらの内側凹部は、対向する（ブロードサイド）端子対を互いに分離する働きをし、凹部内にある空気の使用することによって、隣接する端子対の間にエッジ結合が生じる可能性を少なくする働きをする。これらの凹部（その断面形状から「凹凸胸壁（castellations ）」と呼ぶ）は、図２６Ａに最もよく示されるように、城壁の胸壁と似ている。また、端子組立体の半体部分４１８ａ、４１８ｂは、端子本体部分４１６まで開き、端子組立体内に誘電性媒体として金属遮蔽（へい）板ではなく空気を提供する外部スロット４１７を含み、したがって、コネクタのコストが削減される。また、端子組立体の半体部分４１８ａ、４１８ｂは、隣接する端子対の間の横断方向の隙間内の空気を利用して端子対の間の電気的分離を実現する。このようにして、端子対の間に接点部分４１２からテール部分４１４までブロードサイド式に空気チャネルが画定され、その結果、端子の差動信号対の間に強い結合エネルギーを生じさせ、一方、クロストークエネルギーが生じる可能性がある領域を減少させる。凹凸胸壁によって提供される隙間によって、端子のエッジ間に空気誘電体が提供され、コネクタに生じるエッジ結合の大きさが減少する。

端子組立体の側端４２７は、各半体部分上に形成され外方に延出するガイド４２９を含むことが好ましい。これらのガイド４２９は、カバー部材４０２の内部スロット４３０に収容される。また、端子組立体４０５の側端は、外方に延出するキャッチ４３２の形の保持部４３１を含むことが好ましい。キャッチ４３２は、対応するトラック４３５内に収容される自由端４３３を有するフックの形を採ることができる。このフックの先端４３３は、カバー部材（図２１）に形成された肩部４３７と係合し、端子組立体をカバー部材４０２内の適所に保持する働きをする。カバー部材４０２の外側面に形成されたガイド４３９は、相手側の嵌合コネクタの内側溝１１０内に収容される。この実施の形態では、前の実施の形態と同じ嵌合インターフェイス（すなわち、ブレード接点及び二股接点）が使用されるが、前述のウェハ型コネクタ要素を使用する場合よりもフォームファクタの高さが低い。

本発明の好ましい実施の形態を示し説明してきたが、本発明の精神から逸脱することなく実施の形態に変更や変形を行うことができ、その範囲は添付の特許請求の範囲によって定義されることは当業者には明らかであろう。

本発明の原理に従って構成されたバックプレーンコネクタ組立体の斜視図であり、２枚の回路基板上の電気回路を結合するために従来の直角の向きで示されている。 ２枚の回路基板上の回路を結合するために直角向きで使用された本発明の２個のバックプレーンコネクタの斜視図である。 図１のバックプレーンコネクタ組立体のバックプレーンコネクタ構成要素の斜視図である。 線４−４に沿って見た図３の端面図である。 図４のバックプレーンコネクタ部材に使用される一連の端子の斜視図であり、一連の端子が形成される方法を示すためにキャリアストリップに取付けられた状態で示されている。 図４Ａの端子のうちの１つの端子の端面図であり、端子のオフセット形状を示す。 回路基板上の適所のバックプレーンコネクタ構成要素の上面図であり、そのような構成要素に使用されるテール部ビアパターンを示す。 図５のバックプレーン部材の一部分の拡大平面図であり、端子収容キャビティ内の適所にある端子を示す。 図５と同じバックプレーン部材の平面図であるが、端子収容キャビティが空の状態である。 図５Ｂの一部分の拡大平面図であり、空の端子収容キャビティをより詳細に示す。 図４Ａに示したタイプの２つの端子が適所に設けられたバックプレーン部材の一部分の拡大詳細断面図である。 単一のウェハコネクタ構成要素内に収容される２つの端子アレイを示す打抜きリードフレームの斜視図である。 図６のリードフレームを反対側から見た立面図で、端子上に形成されたウェハ半体を示す。 図７と同じ図であるが、斜視図である。 図７の反対側から見た斜視図である。 単一ウェハコネクタを形成するために組立られてた図８の２個のウェハ半体の斜視図である。 図９のウェハコネクタとともに使用されるカバー部材の斜視図である。 反対側から見た図９と同じ図であり、カバー部材の内部を示している。 図１０のカバー部材の正面立面図であり、嵌合面のＩ形チャネルを示す。 図９と同じ図であるが、完成したウェハコネクタ構成要素を形成するために適所にカバー部材が設けられている。 図１１のウェハコネクタ構成要素の反対側から図１１の線Ａ−Ａに沿って見た断面図であり、分かりやすくするためにカバー部材の一部分が除去されている。 反対側から図１１の線Ｂ−Ｂに沿って見た図１１と同じ斜視図であり、端子接点部分がカバー部材の内部キャビティ内にどのように収容されているかを示す。 垂直線１２−１２に沿って見た図１１のウェハコネクタ構成要素の断面図である。 斜め線１３−１３に沿って見た図１１のウェハコネクタ構成要素の部分断面図である。 図１３Ａと同じ図であるが、図１３Ａに示した断面の前側から見た図である。 垂直線１４−１４に沿って見た図１１のウェハコネクタ構成要素の断面図である。 嵌合されたウェハコネクタ構成要素及びバックプレーン部材の部分断面斜視図である。 本発明のコネクタとの嵌合方法を分かりやすく示すためにカバー部材が除去された状態の、嵌合されたウェハコネクタ構成要素及びバックプレーン部材の端面概略図である。 図１６と似ているが、ウェハコネクタ構成要素端子がそれぞれのコネクタ構成要素支持体に支持されている図である。 ウェハコネクタ構成要素とバックプレーン部材との間の嵌合インターフェイスの拡大断面詳細図であり、これらの構成要素及び部材を示す。 図１８Ａと同じ図であるが、分かりやすくするためにウェハコネクタ構成要素が除去されている。 回路基板上の適所にある３個のウェハコネクタ構成要素の斜め方向から見た端部断面図であり、隣接する信号対間の空気ギャップ及び隣接するウェハコネクタ構成要素間の空気ギャップを示す。 コネクタ、具体的には回路基板に取付けられたヘッダコネクタと、同様に回路基板に取付けられた対向するピンヘッダの代替の実施の形態の斜視図であり、これらの２個のコネクタは「積重ね」タイプのアプリケーションに使用される。 図２０の積重ねコネクタの斜視図である。 図２１のコネクタの上面図である。 図２１と同じ図であるが、分かりやすくするために内部端子組立体からカバー部材が除去されている。 図２１のコネクタに使用される端子組立体のうちの１つの端子組立体の斜視図である。 図２３の線Ａ−Ａに沿って切断されコネクタ要素のスタンドオフ部分と位置合せされた断面図である。 図２３Ａの上面図である。 図２３と同じ図であるが、内部構造を示すために端子組立体の２個の半体が互いに離間されている。 図２１のコネクタを下側から見た斜視図であり、カバー部材内から部分的に取外され端子組立体のうちの２個を示し、また、カバー部材の内部構造を示す。 図２４の最も左側の端子組立体の立面図である。 図２６の線Ａ−Ａに沿って見た断面図である。

Claims (17)

1. 回路基板上にピン領域を提供するためのヘッダコネクタであって、
   協力して中空内側部分を画定する対向する端壁対と側壁対とを有するカバー部材と、
   中空内側部分内に配設された複数の端子組立体とを有し、各端子組立体は、カバー部材の端壁の間に離間された２行で延在する複数の導電性端子を支持し、前記端子はそれぞれ、本体部分によって相互接続された接点端部分とテール端部分とを含み、それぞれの前記行の端子は、端子対において互いに側面（broadside ）で位置合せされており、各対の前記端子はそれぞれ、空気チャネルを介在させることによって互いに離間されており、該空気チャネルが、前記端子の接点部分から前記端子のテール部分まで延在するヘッダコネクタ。
2. 前記端子組立体はそれぞれ、１対の相互係合半体を含み、前記２行内の前記端子は、介在する空気チャネルによって、前記端子組立体内の少なくとも前記端子本体部分の長さ全体に亘って互いに離間される、請求項１に記載のヘッダコネクタ。
3. 前記端子組立体半体はそれぞれ、該端子組立体半体から逆方向に外方に延出する複数のスタンドオフ部分を含み、該スタンドオフ部分は、前記端子組立体内の前記２行の前記端子本体部分を互いに離間させる、請求項２に記載のヘッダコネクタ。
4. 前記端子テール部分は、コンプライアントピン部分を含み、前記２行の端子の前記コンプライアントピン部分は、それぞれの前記端子対内において横断方向にオフセットされ、その結果、対のコンプライアントピン部分の間隔は、対の端子本体部分の間隔より大きい、請求項１に記載のヘッダコネクタ。
5. 前記端子テール部分は、前記端子本体部分から横方向にオフセットされたコンプライアントピン部分を含み、その結果、該コンプライアントピン部分の中心線が、該コンプライアントピン部分の中心線から離間される、請求項１に記載のヘッダコネクタ。
6. 前記カバー部材には複数の端子嵌合開口部が配設されており、該端子嵌合開口部は、前記端子接点部分を収容するスロット対を含み、該スロット対は、前記端子対を分離する前記空気チャネルに対して開いている介在開口部によって相互接続されている、請求項１に記載のヘッダコネクタ。
7. 前記端子嵌合開口部はＨ形である、請求項６に記載のヘッダコネクタ。
8. 前記端子接点端は、離間された接点アーム対を含み、該接点アーム対のうちの２本は、前記端子嵌合開口部内に収容されている、請求項６に記載のヘッダコネクタ。
9. 前記端子嵌合開口部はＨ形であり、カバー部材には複数のＨ形開口部が配設されており、関連する端子対の接点アームは、Ｈ形開口部の４つの角部を少なくとも部分的に占有する、請求項８に記載のヘッダコネクタ。
10. ２枚の回路基板を接合するためのコネクタ組立体であって、
    協力して中空内側部分を画定する対向する端壁対と側壁対とを備え、さらに、嵌合面を含むカバー部材を含む第１のコネクタと、
    中空内側部分内に配設された複数の端子組立体であって、各端子組立体は、カバー部材の端壁の間の離間された２行で延在する複数の導電性端子を支持し、前記端子はそれぞれ、本体部分によって相互接続された接点端部分とテール端部分とを含み、それぞれの前記行の端子は、端子対において互いに側面で位置合せされており、各対の前記端子は介在する空気チャネルによって互いに離間されており、該空気チャネルは前記端子の接点部分から前記端子のテール部分まで延在している複数の端子組立体と、
    前記コネクタと嵌合するヘッダ部材を含む第２のコネクタであって、ヘッダ部材は、複数の開口部が形成された絶縁性ベース部分を含み、開口部の各々はその中に導電性端子を支持しており、該端子は、その両端にブレード接点部分とテール部分とを含み、ブレード接点部分は、前記コネクタとヘッダ部材とが嵌合されたときに前記コネクタ接点アームがブレード接点部分に対して摺動するように前記ヘッダ部材内に配設される第２のコネクタとを有するコネクタ組立体。
11. 前記ベース部分の開口部は、前記端子対の間に延在するチャネルを含む、請求項１０に記載のコネクタ組立体。
12. 前記ヘッダ部材の開口部はＨ形であり、開口部がそれぞれ、横断部分によって相互接続された１対の平行な脚部分を含み、前記ヘッダ部材端子対が、各開口部の前記脚部分内に収容され、前記横断部分が、前記ヘッダ部材端子対の間に空気チャネルを画定する、請求項１１に記載のコネクタ組立体。
13. 前記ヘッダ部材は、１対の端壁を含み、該端壁は、前記コネクタのカバー部材と係合して前記カバー部材を前記ヘッダ部材内にガイドする溝を含む、請求項１０に記載のコネクタ。
14. 前記ヘッダ部材の端子テール部分は、コンプライアントピンテール部分を含み、該コンプライアントピンテール部分は、前記ブレード接点部分の中心線からオフセットされている、請求項１５に記載のコネクタ。
15. 前記第２のコネクタの端子はそれぞれ、コンプライアントピンテール部分を含み、該コンプライアントピンテール部分は、前記ブレード接点部分の中心線からオフセットされており、前記ヘッダ部材のベース部分の開口部はＨ形であり、対向する接点対のコンプライアントピン部分は、前記Ｈ形開口部の斜向かいの角部に配設されている、請求項１０に記載のコネクタ組立体。
16. 前記カバー部材には複数のＨ形端子嵌合開口部が配設されており、該端子嵌合開口部は、前記端子接点部分を収容するスロット対を含み、該スロット対は、前記第１のコネクタ端子対を分離する前記空気チャネルに対して開いた介在開口部によって相互接続されている、請求項１０に記載のコネクタ組立体。
17. 前記第１のコネクタの端子接点端は、離間された接点アーム対を含み、該接点アーム対のうちの２対が、前記端子嵌合開口部内に収容され、関連した対の前記第１のコネクタの端子の接点アームは、Ｈ形開口部の４つの角部を少なくとも部分的に占有する、請求項１６に記載のコネクタ組立体。

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