JP2016162757A - 回路基板終端用接地遮蔽体 - Google Patents

Abstract

【解決手段】電子装置を相互接続する高速伝送線の提供時に使用するためのケーブル回路基板組立体が開示される。回路基板は、該回路基板の後方に、かつ回路基板のそれぞれの表面で終端される配線セットの間に延在する接地延在部材に接合される。延在部分は、ケーブル遮蔽体が切欠されたパドルカードの対向する側面上で配線対の間に遮蔽を提供するために、回路基板の後縁の後ろの、コネクタの終端領域内に接地平面を配置する。
【選択図】図２

Description

本出願は、２０１５年３月４日に出願された米国特許第１４／６３８，７４４号の優先権を主張する。

本開示は、一般的にはケーブル相互接続システムに関し、より詳細には高速データ伝送用途において使用するそのような組立体中の改良されたケーブル終端に関する。

従来のケーブル相互接続システムは、ルータおよびサーバ等の電子装置中に見出され、信号伝送線を形成するために使用される。これらの伝送線は、チップ部材とコネクタとの間、２つの異なる装置中のコネクタの間、ならびに装置自体の間に延在し得る。しばしば、差動信号線がケーブル中のこのような各伝送線のために使用され、ケーブルジオメトリゆえにケーブル長に沿って所望のインピーダンスプロファイルを維持することは容易であるが、このようなプロファイルを配線の終端において維持することは、困難である。一部の例では、これらの終端は、エッジカードまたはパドルカードの形をとる回路基板において発生する。配線は、回路基板の後縁に沿った接触パッドで終端される。このような場合、外側の絶縁体は、剥かれて折返され、裸の導体が半田パッド等で終端される。ケーブル線の外側遮蔽体もまた、ケーブル線自由端の回路カードへの取付けを容易化するためにある程度取除かれる。したがって、この終端領域は、半田パッドの領域からケーブル線の外側遮蔽体の端部まで、接地平面なしに残される。この非接地領域は、特に高速用途において、ケーブル線間のクロストークの増大の一因となることが知られている。したがって、終端領域におけるクロストークを軽減する構造を有するケーブル終端があることが望ましい。

したがって、本開示は、高速データ伝送用途に特に好適なケーブル組立体に関する。

したがって、高速データ伝送用途における有利な終端のために好適な改良された終端構造を有する、改良された高速ケーブル組立体が提供される。

以下の本開示に記載されるように、一実施形態によれば、回路基板を好ましくはパドルカードの形で利用し、多線ケーブルの配線が終端される、ケーブル組立体が開示される。回路基板は、対向する嵌合コネクタの端子に係合する前方接触パッドと、ケーブル線の自由端がそこで終端される後方または終端接触パッドとを含む。ケーブル線については、その自由端の絶縁体は、剥き取られ、その外側接地遮蔽体は、剥かれてそれ自身の上に折返され、その自由端は、終端接触パッドに半田付けされる。回路基板の後方の領域に接地および遮蔽を提供するために、導電性延在部材が金属接地板の形で提供される。接地板は、回路基板の外部に設けられ、回路基板の幅方向に延在し、剥かれてケーブル線上に折返されたケーブル線絶縁体の下方に延在するのに十分な長さを有する。

接地板は、回路基板の後方縁または後縁付近およびケーブル線の下方から延出し、ケーブル線は、回路基板の上部および下部側に設けられた接触パッド等への接続のために対になって配置される。ケーブル線は、その端部から絶縁体被覆が剥かれている。配線は、通常、導電性編組または箔包被のいずれかの形の外側接地遮蔽体内に囲繞された配線対になって配置される。配線の絶縁体および外側遮蔽体は、回路基板への終端の容易化のために配線の導体が露出されるように、トリミングされる。剥かれたとき、ケーブル線の外側遮蔽体は、通常、配線の絶縁体の上方に折返され、絶縁性被覆の前縁と外側遮蔽体の前縁との間に延在するケーブル線の絶縁体の裸の（非遮蔽の）範囲が露出される。配線対は、回路基板の上部および下部表面に沿って列をなして配置され、配線対の導体は、回路基板の上部および下部表面上の接触パッドで終端され、回路基板にそれぞれ取付けられた上部セットの配線対と下部セットの配線対との間に空隙が生じる。この空隙領域は、上部セットの配線対と下部セットの配線対との間のクロストークの増大を招く傾向があり、ケーブル組立体のインピーダンスプロファイルに不連続性も導入する。

接地板は、軸方向に、回路基板の後方から、配線遮蔽体の前縁と回路基板の後縁との間のこの空隙の中へと延在する。接地板は、上部ケーブル線対と下部ケーブル線対との間の空隙の介在するスペースを接地平面で満たし、この接地平面は、上部配線対と下部配線対との間の遮蔽を提供する。この遮蔽は、終端領域内のクロストークを低減する。一連の装着アームが提供され、これらの装着アームは、半田付け等によって、選択された接触パッドを介して回路基板上の接地回路に取付けられる。装着アームは、接地板と同一の金属素材から打抜かれて、形成されてもよい。装着アームは、幅方向に、装着アーム対の間に配線対を収容するのに十分な距離で離間配置される。その上、延在部材は、少なくとも終端領域において回路基板が絶縁性材料によってオーバーモールド成形されるときに、ケーブル組立体に張力緩和を提供するのを助けることができる。好適なオーバーモールド成形材料としては、プラスチックおよび／またはエポキシが挙げられる。

これら、ならびに本開示の他の目的、特長、および利点は、以下の詳細な記載の検討を通じて明確に理解されるであろう。

本開示の構造および動作の構成および方法は、そのさらなる目的および利点と共に、添付図面との関連において以下の詳細な記載を参照することにより最もよく理解され得、ここにおいて同様の参照数字は同様の要素を特定する。

従来のケーブル−回路基板組立体の終端領域の断面図を例示する。 図１および図５に例示される種類のケーブル−回路基板組立体が収容される、典型的なケーブルコネクタ筐体の斜視図である。 図１のケーブル−回路基板組立体の斜視図であり、これは、本開示と組合せて使用される。 図３のケーブル−回路基板組立体の上平面図である。 本開示の原理に従って構築されたケーブル−回路基板組立体の斜視図であり、回路基板の上部を示している。 図５のケーブル−回路基板組立体の展開図である。 図５と同じ図であるが、上部セットの配線対と接地板延在部材とが明確化のために除去されている。 図７と同じ図であるが、接地板延在部材が回路基板の後縁に取付けられている。 図５のケーブル−回路基板組立体の、同図の９−９線による断面図であり、上部および下部配線対ならびに接地板延在部材の相対位置を例示している。 図５のケーブル−回路基板組立体の、同図の１０−１０線による断面図であり、配線対および接地板延在部材の長手方向における相対位置を例示している。

本開示は、異なる形態の実施形態を許容し得るが、本開示は、本開示の原理の例示とみなされるべきであり、本開示を例示されるものに限定することを意図したものではないという理解のもとに、特定の実施形態が、図面に示され、本明細書に詳細に記載されることになる。

したがって、ある特長または態様への参照は、本開示の実施例のある特長または態様を記載することを意図したものであり、その全ての実施形態が記載される特長または態様を有しなければならないと暗示することを意図したものではない。さらに、記載は、いくつかの特長を例示するものであることに留意されたい。潜在的なシステム設計を例示するために特定の特長が組合せられているが、それらの特長は、明示的に開示されていない他の組合せにおいても使用され得る。よって、叙述されている組合せは、別段の記載がない限り、限定することを意図したものではない。

図面に例示される実施形態において、本開示の各種要素の構造および動作を説明するために使用される上、下、左、右、前方および後方等の方向の表示は、絶対的ではなく相対的なものである。これらの表示は、要素が図面に示されている位置にある場合に、適切である。ただし、要素の位置の記載が変わる場合、これらの表示は、それに応じて変えられるべきである。

図１〜４は、多線ケーブル１４の端部を受入れる中空終端１３と、より小さい嵌合端部１２とを有し、回路基板１５を部分的に囲繞する、コネクタ外側筐体１１を有する従来のケーブルコネクタ１０（図２）を例示している。コネクタの嵌合端部１２は、パドルカードの形で示される回路基板１５として示される嵌合ブレードを、対向する嵌合受コネクタ（図示せず）との嵌合に好適な向きにおいて保持し、嵌合受コネクタは、回路基板１５の前方の嵌合端部を受入れるスロットを有する。嵌合後に対向するコネクタとの係合を保証する手段を提供するために、コネクタ１０には、好ましくは、その前方端部に設けられた係合フック等を有する細長いラッチ部材１７もまた提供される。これらのフックは、対向するコネクタ内に設けられた開口部に受入れられる。ラッチ部材１７は、プルタブとして示されるアクチュエータ１８の操作により作動される。

図３は、図２のコネクタにおいて使用される従来の終端構造の斜視図であり、これは、ケーブル１４の個々の配線２５を回路基板１５上の回路で終端する。図３に示されるように、ケーブル１４は、複数の配線２４を囲繞する。例示される配線は、ツイナックス構造のものであり、その長さに沿って一対の導体２７が離間配置されて通っていることを意味する。導体２７は、外側絶縁誘電性被覆２６によって適所に保持される。誘電性被覆２６は、それ自体、外側遮蔽体部材２９によって囲繞される。誘電性被覆２６は、図３〜４に最もよく示されるように、対の導体２７を囲繞してもよく、または誘電性被覆２６は、被覆のうちの１つが導体のうちの１つを囲繞する一対の被覆であってもよい。外側遮蔽体部材２９は、誘電性被覆の周囲に延在するように示され、この遮蔽体部材は、編組配線または銅箔等の形をとってもよい。配線対の長さに亘って、その周囲にらせんパターンで、かつ外側遮蔽体２９の下方に延在するドレイン線３０が、一般的に提供される。ケーブル線２４は、２列で配置され、第１のセットのケーブル線は、第１の終端接触パッドに取付けられ、第２のセットのケーブル線は、回路基板の第２の終端接触パッドに取付けられる。

図３に示される終端構造の平面図である図４を参照すると、回路基板１５は、概略方形の形をとり、前縁２０および後縁２２を有することが分かる。前縁２０は、回路基板１５の最前方の縁であり、対向する嵌合コネクタのカード受入れスロットに挿入される、回路基板の部分である。回路基板１５は、典型的に、対向するコネクタの端子と嵌合する回路基板の前縁２０の近位に設けられる、導電性の第１の接触パッド２１のアレイと共に形成される。回路基板１５は、その後縁２２の近位に設けられる、導電性の複数の第２の終端接触パッド２３をさらに含む。ケーブル線の導体２７の自由端２５は、半田付け等によって、終端接触パッド２３で終端される。

終端のため、ケーブル線の導体２７の自由端２５は、その外側被覆２６とその関連付けられた外側遮蔽体部材２９とを所与の長さを除去することにより、露出される。これらの材料の除去は、配線絶縁体被覆２６と遮蔽体部材２９とのそれぞれの前縁２８、３１を画定する。これらの前縁の両方は、ケーブル線の導体２７の自由端２５から離間配置される。これらの前縁２８、３１も、図４に最もよく示されるように、回路基板の接触パッド２３および回路基板１５の後縁２２の後方に離間配置される。回路基板の後縁２２と外側遮蔽体部材２９の前縁との間の距離は、長手方向にＬ２の距離を有する空隙「Ｇ」を画定し、ケーブル線の導体２７は、部分的に絶縁された状態および部分的に裸の、露出した状態で、これを貫いて延在する（図１０）。この領域において、配線の導体２７には、基準にすべき接地がない。各ツイナックス対と関連付けられたドレイン線３０が、提供されてもよく、これらは、回路基板１５の接地回路または内部接地平面層に接続される、回路基板の終端接触パッド２３に別々に取付けられる。

空隙領域において、ケーブル線２４は、第１および第２のセットの配線対として配置される。第１のセットのケーブル線対は、回路基板１５の上部表面上の終端接触パッドで終端され、第２のセットのケーブル線対は、回路基板１５の下部表面上の終端接触パッドに取付けられる。配線対は、並行状態で配置され、２つの垂直に離間配置された概略水平な平面内にさらに配置される。これら２セットのケーブル線は、垂直離間配置によって相互に離隔される。回路基板構造のいずれの接地平面も、回路基板１５の後縁またはその付近で終わるため、信号線の導体の周囲から外側遮蔽２９が除去された空隙Ｇに、接地平面は、存在しない。それゆえ、第１のセットの配線対と第２のセットの配線対との間のこの空隙領域には遮蔽が存在しない。空隙の距離は、比較的短く、典型的には１インチ未満であるものの、クロストークが、約６〜約１０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）等の高いデータ伝送速度において第１のセットの配線対と第２のセットの配線対との間で発生することになり、このクロストークは、効率的な信号伝送を阻害し、ケーブル組立体のインピーダンスプロファイルの不連続性を惹起し得る。

図５〜１０は、この問題に対する我々の解決策を例示する。図５〜１０の回路基板１５は、各々が一対のケーブル線２４を含む、８つの別個の信号伝送チャネルを有する。比喩的に言うと、伝送チャネルのうちの４つは、回路基板の上部表面上に位置し、残る４つの伝送チャネルは、回路基板１５の下部表面上に位置する。４つの伝送チャネルは、図６においてＴＸ１〜ＴＸ４として例示され、伝送チャネルを構成する３つの終端接触パッド（正、負、接地）は、破線６０によってグループ分けされて示されている。

第１（上方）のセットの配線と第２（下方）のセットの配線との間のクロストークを低減するために、我々は、Ｌ１の前後長を有する平面状基部５４と複数の個々の装着アーム５６とを有する細長い接地板５２の形で、接地延在部材５０を提供する。接地板５２は、回路基板の外側に設けられ、好ましくは回路基板１５の幅以下の幅を有し、前（前方）縁５７および後（後方）縁５８を有する。接地板５２を回路基板１５に取付けるために、装着アーム５６は、接地板５２の前縁５７に沿って配置されるオフセットアームを画定するように打抜かれ、形成されることが好ましい。装着アーム５６は、接地板５２の平面から立上がり、回路基板１５の後縁２２を通り過ぎて接地板の前縁５７の前方へ延在する。好ましくは、装着アーム５６は、接地板５２の長さＬ１の約２０％〜約５０％の長さ（接地板から先端まで）、最も好ましくはＬ１の約３０％〜約４０％の長さを有する。この関係は、空隙におけるクロストークを除去する好適な長さを提供するだけでなく、回路基板の終端接触パッドへの確かな取付けのために好適な長さを提供する。接地板５２と回路基板１５とを結合するための枠組みにおいて組立てたとき、接地板５２の前縁５７が、回路基板１５の後縁２２に当接することが好ましい。

装着アーム５６は、装着アーム５２間の各間隔が、ケーブル線対を収容するだけではなく、ケーブル線対を、回路基板１５上のそれらの関連付けられた信号終端接触パッドに対して概略位置合せするような間隔で、接地板５２の幅方向に離間配置されることが好ましい。

接地板５２は、回路基板１５内に形成される接地平面の延在としてみなすことができ、回路基板の後縁２２から空隙領域Ｇを通って所与の長さに亘って延出し、遮蔽体２９が切欠されているかまたは剥かれてケーブル線対上に折返されているかにかかわらず、ケーブル線の外側遮蔽体２９の前縁３１の後方の位置で終わる。したがって、接地板部材は、空隙Ｇを満たすとともに、配線対が図５に例示されるように回路基板１５に取付けられるときに、配線対セットのうちの少なくとも１つのケーブル線の外側遮蔽体２９が接触する導電性表面を提供する。接地板５２は、配線対の配線導体２７を回路基板１５の信号終端接触パッド２３に対して直列に位置決めするのに役立つため、回路基板１５の上部表面上への配線対の取付けもある程度容易化する。必要ではないが、接地板１５の長さは、配線対の外側遮蔽体２９がそこに半田付けされることを可能にする。

このような構造は、とりわけ約６Ｇｂｓ〜約１０Ｇｂｐｓおよびそれを超える高いデータ伝送速度において、この領域で発生するクロストークを低減する。回路基板の延在部分３５を使用してこの問題を解決することは、組立体の複雑さを増大させることなしにそれを行う。この新規の開発は、張力緩和の態様を終端領域に統合する能力も使用者に提供する。これは、プラスチックまたはエポキシ等の好適な材料を利用して、ケーブル線２４、接地板５２、終端接触パッド２３、および回路基板１５の一部分の上を覆ってモールド成形された本体部分を形成することによって行い得る。

最後に、本開示の好ましい実施形態が示され、記載されたが、当業者は、上記開示および添付される特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなしに様々な変更を考案し得ることと想像される。

Claims (20)

1. 複数の配線を有するケーブルであって、前記配線は、第１および第２のセット中に配置され、前記配線の各々は、それぞれの第１の前縁を有する絶縁被覆で取囲まれた導体を含み、前記配線の対は、外側遮蔽部材中に共に包まれ、各配線の導体は、対応する第１の前縁を越えて延在して自由端を画定し、前記外側遮蔽部材の各々は、前記第１の前縁から後方へ離間配置されるそれぞれの第２の前縁を有する、ケーブルと、
   第３の前縁と、第１の後縁と、第１の表面と、第２の表面とを有する回路基板であって、前記第１および第２の表面は、相互に対向し、前記回路基板は、前記第１および第２の表面上の第１の後縁の近位に設けられた複数の終端接触パッドを含み、前記第１のセット中の配線の自由端は、前記第１の表面に沿った終端接触パッドで終端され、前記第２のセット中の配線の自由端は、前記第２の表面に沿った終端接触パッドで終端される、回路基板と、
   該回路基板に取付けられ、前記第１の後縁の後方の平面に延在する接地延在部材であって、該接地延在部材は、第１のセットと第２のセットとの間に介装され、前記接地延在部材は、第４の前縁と第２の後縁とを有する導電板を含み、前記第４の前縁は、前記第１の後縁と、前記配線の外側遮蔽部材の第２の前縁のうちの少なくともいくつかの後方に設けられた後縁とに隣接する、接地延在部材と、
   前記回路基板と接地延在部材とを部分的に囲繞するコネクタ筐体と、を備えるケーブル組立体。
2. 前記配線は、対で配置され、各対は、それと関連付けられたドレイン線を含み、該ドレイン線の各々は、前記終端接触パッドに近位の接地延在部材で終端される、請求項１に記載のケーブル組立体。
3. 前記外側遮蔽部材は、導電性編組遮蔽体を含み、前記第１のセット中の配線の編組遮蔽体は、前記接地延在部材に接触する、請求項１に記載のケーブル組立体。
4. 前記外側遮蔽部材は、導電性外側包被を含み、前記第１のセット中の配線対は、前記接地延在部材に接触する導電性外側包被に包まれている、請求項１に記載のケーブル組立体。
5. 前記導電板は、前記回路基板の後方に設けられ、前記接地延在部材は、前記導電板から前方へ延在する複数の装着アームを含み、該装着アームは、前記第１の表面上の選択された終端接触パッドで終端される、請求項１に記載のケーブル組立体。
6. 前記装着アームは、幅方向に所定の間隔で相互に離間配置され、前記所定の間隔は、前記配線の対のうちの１つをその間で終端させることができるように十分広いものである、請求項５に記載のケーブル組立体。
7. 前記装着アームは、該装着アームが前記第４の前縁の上方および前方に延在するようなオフセット構成を有する、請求項５に記載のケーブル組立体。
8. 前記第４の前縁は、前記第１の後縁に当接する、請求項１に記載のケーブル組立体。
9. 前記導電板は、前記第１のセットの導体が前記第１の表面上の終端接触パッドに接触して存在するように、前記回路基板に対して位置決めされる、請求項１に記載のケーブル組立体。
10. 前記回路基板の一部および接地延在部材は、前記ケーブルの配線および接地延在部材を前記回路基板に対して適所に固定するために、絶縁性材料によってオーバーモールド成形される、請求項１に記載のケーブル組立体。
11. 前記接地延在部材は、Ｌ１の長さを有しから後方へ延在し、前記装着アームは、Ｌ１の約０．２〜約０．５の長さを有する、請求項５に記載のケーブル組立体。
12. 高速ケーブルコネクタにおいて使用するための回路基板組立体であって、
    少なくとも第１の対および第２の対の信号線を含むケーブルであって、各信号線は、誘電性被覆によって取囲まれた内部導体を含み、前記第１および第２の対は各々、誘電性被覆上に延在するそれぞれの外側遮蔽体内に囲繞され、前記内部導体の各々は、対応する誘電性被覆および外側遮蔽体の関連付けられた端部を越えて延在する自由端を有する、ケーブルと、
    前縁および後縁を有する回路基板であって、該回路基板は、相互に対向する第１の表面と第２の表面とを含み、前記回路基板は、前記第１および第２の表面上にそれぞれ設けられた第１のセットおよび第２のセットの終端接触部を含み、前記第１および第２の対の信号線は、前記第１の対の信号線と第２の対の信号線との間に水平に延在する垂直空隙を画定するように、それぞれ第１および第２のセットの終端接触部で終端される、回路基板と、
    前記垂直空隙中に設けられた導電性部材であって、該導電性部材は、前記回路基板の外部に設けられ、前記後縁の近位から後方へ第１の距離Ｌ１に亘って延在する延在接地平面を画定し、前記外側遮蔽体は、前記後縁から第２の距離Ｌ２を覆うように前記誘電性被覆上に設けられた前縁を有し、前記第１の距離Ｌ１は、前記第２の距離Ｌ２よりも大きく、前記接地平面は、前記垂直空隙中に介装される、導電性部材と、を備える、回路基板組立体。
13. 信号導体の各対は、単一の誘電性被覆によって取囲まれている、請求項１２に記載の回路基板組立体。
14. 前記導電性部材は、前記接地平面から延在して終端接触部のうちの選択されたものに接触する複数の装着アームを含み、該装着アームは、前記接地平面とは異なる平面内に設けられた接触表面を含む、請求項１２に記載の回路基板組立体。
15. 前記装着アームは、接地板の幅方向に相互に離間配置され、前記第１の表面上の前記第１の終端接触部で終端される、請求項１４に記載の回路基板組立体。
16. 前記接地平面および自由端は、前記信号線を回路基板に対して適所に固定するために、絶縁性材料によってオーバーモールド成形される、請求項１２に記載の回路基板組立体。
17. 前記装着アームは、前記第１の距離の約２０％〜約５０％の長さを有する、請求項１４に記載の回路基板組立体。
18. 第１のセットおよび第２のセット中に複数の配線が配置されたケーブルであって、前記配線の各々は、絶縁性被覆と該絶縁性被覆を囲繞する外側遮蔽体とを含み、複数の配線は、自由終端を有する導体をさらに含み、前記外側遮蔽体は各々、絶縁性被覆の前記端部から後方へ離間配置された第１の前縁を含む、ケーブルと、
    第２の前縁と第１の後縁とを有する回路基板であって、該回路基板は、第１の表面および第２の表面を含み、前記回路基板は、前記第１の後縁の近位に設けられた複数の終端接触パッドを含み、前記自由終端は、終端接触パッドで終端される、回路基板と、
    前記第１の後縁に取付けられ、その後方へ延在する接地板であって、該接地板は、前記第１のセットと第２のセットとの間に介装され、前記接地板は、第３の前縁と第２の後縁とを有し、前記第３の前縁は、第１の後縁の近位にあり、前記第２の後縁は、前記配線のうちの少なくともいくつかの第１の前縁の後方に設けられている、接地板と、
    前記回路基板と接地板とを部分的に囲繞するコネクタ筐体と、を備える、ケーブル組立体。
19. 前記接地板は、前記回路基板と、前記接地板から前方へ延在する複数の装着アームとの後方に設けられ、前記回路基板の選択された終端接触パッドで終端され、前記装着アームは、該装着アームと接地板とが２つの異なる平面に関して位置合せされるようなオフセット構成を有する、請求項１８に記載のケーブル組立体。
20. 前記ケーブルの配線は、対で配置され、各対は、それと関連付けられたドレイン線を含み、該ドレイン線はそれぞれ、前記接地板の装着アームで終端される、請求項１８に記載のケーブル組立体。

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