JP2021061248A - 選択的にシールドされたコネクタチャネル - Google Patents

Abstract

【課題】高い周波数において、さらに信号完全性の改善を提供することができるバックプレーンコネクタを提供する。【解決手段】コネクタシステムは、標準的な接地端子に代わるシールドと、改善された電気的分離を提供するための追加の分離シールドとを有するウェハを含む。電気的性能をさらに向上させるために、送信及び受信チャネルを、別々のウェハのコネクタシステムの片側に設けることができ、送信ウェハと信号ウェハとの間に空間またはウェハがある。コネクタシステムの他方の側では、ウェハは、ブラックであるかまたはより低い周波数で動作する端子で埋め尽くされた１つまたは２つの空間を有する。導電性インサートは、ウェハ内の更なる分離を提供することができる。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１６年６月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／３６３，６３５号の優先権を主張するものであり、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、コネクタの分野、より詳細には、高速データ速度用途における使用に適したシールドされたコネクタに関する。

バックプレーンコネクタのような高速データ速度対応コネクタが知られている。最先端のコネクタの１つの特徴は、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）符号化を使用して２５〜４０Ｇｂｐｓのデータ速度をサポートできることである。現在のコネクタ設計は、このようなデータ速度をサポートするのに適しているが、５０Ｇｂｐｓ及び１００Ｇｂｐｓチャネルを実装する計画がある。このようなデータ速度は、高速信号伝達と考えることができる。

５０Ｇｂｐｓまたは１００Ｇｂｐｓのチャネルを実装する際の問題点の１つは、信号伝達周波数が２５ＧＨｚ以上に拡大するようになることである（５０Ｇｂｐｓは、ＮＲＺ符号化で満たされ、１００Ｇｂｐｓデータ速度では、レベル４のパルス振幅変調（ＰＡＭ４）が必要になる）。しかしながらいずれの場合も、ナイキスト周波数は、約２５〜２８ＧＨｚの範囲にある。このような周波数を使用すると、信号の完全性に大きな問題が生じ、既存の方法はしばしば不十分である。例えば、４０Ｇｂｐｓのデータ速度でもうまく動作し、ＮＲＺ符号化を使用する特定のアプリケーションで５０Ｇｂｐｓをサポートできるコネクタであっても、振幅レベルの変動が小さく、検出が困難なため、１００Ｇｂｐｓのデータ速度をサポートするには不十分であり、したがって、特にクリーンなチャネルを必要とする。結果として、特定の個人は、特により高い周波数において、さらに信号完全性の改善を提供することができるバックプレーンコネクタを理解するであろう。

複数のウェハを支持するコネクタが開示されている。ウェハの各々は、差動的に連結されるように構成された対の端子を支持する絶縁性フレームを含む。各々のウェハは、複数のチャネルを含む第１のシールドを含むことができ、各々のチャネルは、差動的に連結されたそれぞれの信号端子の対を部分的に囲み、シールドは、１つのチャネルが隣接チャネルに共通するように構成される。ウェハは、シールドに隣接して設けられ、シールドと隣接するウェハとの間にあるように意図された分離シールドをさらに含むことができる（このようなウェハが存在する場合）。実施形態では、コネクタは、信号を送信するための第１の対、信号を受信するための第２の対、及び第１及び第２の対に位置付けされた第３の対の少なくとも３つの差動対を含む。導電性インサートは、第１の対と第２の対との間に追加のシールドを提供するのを助けるために、第３の対上に取り付けることができる。導電性インサートは、少なくとも部分的に導電性であり、シールド及び分離シールドのうちの少なくとも１つに電気的に接続される。

本発明は、一例として例示され、添付図面に限定されるものではなく、図面中、同様の符号は、類似の要素を示す。

高速データ速度をサポートするように構成されたコネクタシステムの実施形態の斜視図である。 コネクタが互いに嵌合する図１に示された実施形態の斜視図である。 図２に示された実施形態の別の斜視図である。 ウェハの実施形態の斜視図である。 図４に示された実施形態の別の斜視図である。 図５Ａに示された実施形態の拡大されかつ単純化された斜視図である。 ウェハの実施形態の正面図である。 図６に示された実施形態の拡大図である。 図７に描かれている実施形態の斜視図である。 ２つの隣接するウェハを含む実施形態の斜視図である。 図９に示された実施形態の正面斜視図である。 図１０に示された実施形態の拡大正面図である。 説明のためにフレームと端子を省略した２つの隣接するウェハの実施形態の斜視概略図である。 図１２に示された実施形態の拡大され、かつ単純化された斜視図である。 図１３に示された実施形態の別の斜視図である。 ウェハの別の実施形態の斜視図である。 ウェハの別の実施形態の斜視図である。 導電性インサートを有するコネクタ及び有しないコネクタの実施形態に対するクロストーク対挿入損失のグラフ図である。

以下の「発明を実施するための最良の形態」は、例示的な実施形態を説明するものであり、明示的に開示された組み合わせ（複数可）に限定することを意図しない。したがって、別途記載のない限り、本明細書で開示される特徴は、一緒に組み合わせて、簡潔さのために別途示されることがなかった、更なる組み合わせを形成することができる。

図１〜図３から理解できるように、図示されたコネクタ設計は、直交直接接続構成である。これは、２つの直角コネクタ５０、１００が回路基板５、１０にそれぞれ取り付けられ、回路基板５，１０（各々がコネクタ５０、１００からテールを受けるように構成されたビアパターン６を有する）が、それらが互いに直交するように配置されている。この構成は、コネクタ５０内の単一のウェハによって提供される対の信号端子の列が、コネクタ１００内のいくつかの異なるウェハの間で分割される状況をもたらす。

図示されているように、コネクタ５０は、３つ以上のウェハを含むウェハセット８０と、嵌合コネクタとの係合インタフェースを支持し、これを提供するように助けるハウジング７０とを含む。同様に、コネクタ１００は、ウェハセット１３０のための係合インタフェースをサポートしかつ提供するのを助けるハウジング１２０を含む。当然のことながら、ハウジング７０及び／またはハウジング１２０は、必要に応じて、省略または実質的に異なる形状を備えることができる。理解できるように、一般に、ハウジングの機械的利点は、多くの用途において望ましいハウジングの使用を可能にする。

ＮＲＺ符号化を使用して５０Ｇｂｐｓなどのより高速のデータ速度をサポートするために、出願人が成功裏に見出した１つのアプローチは、コネクタ５０が、第１の側部の１つ以上のウェハ（好ましくは３つまたは４つのウェハ）が信号を送信するために使用され、第１の側部と反対側の第２の側部の１つ以上のウェハ（好ましくは３つまたは４つのウェハ）が信号を受信するために使用されるように構成されることである。送信ウェハと受信ウェハとの間に通常位置付けられる１つまたは２つのウェハは省略することができ、または低速データ速度の可能な信号を提供するために使用することができる。コネクタ５０がそのように構成されている場合、各々のウェハが信号を受信するためのいくつかの対の端子と、信号を送信するためのいくつかの対の端子の対を有するように、コネクタ１００が配置される。送信信号の対と受信信号の対との間には、空白スペースが存在してもよく、または信号端子が低速信号伝達のために使用されてもよい。以下でこれについてさらに議論する。

ウェハセット８０、１３０の各々は、複数のウェハ１５０を含む。図４〜図５Ｂに示されるウェハ１５０は、絶縁性材料で形成されたフレーム１５５を含み、８つの差動対１８０を提供するように構成されている（但し、３〜１２の範囲のいくつかの他の数は合理的に実現可能である）。各々の差動対１８０は、２つの端子１８１からなり、各々の端子１８１は、テール１８２と、コンタクト１８３と、それらの間に延在する本体１８４とを有する。

ウェハ１５０は、第１の縁部１５０ａ及び第２の縁部１５０ｂを有し、さらに、肩部１６７によって形成された複数のチャネル１６６を形成するシールド１６５を含む。シールド１６５は、いかなるコンタクトも含まないが、嵌合コネクタ上のシールドは、シールド１６５に係合するコンタクトを含むことが予想される。チャネル１６６は、差動対１８０と整列しており、第１の縁部１５０ａから第２の縁部１５０ｂまで延在することができる。チャネル１６６は、別個の接地端子を必要とせずに、接地端子と同等のものを提供し、シールドするのを助ける。これにより、差動対１８０をより接近して位置付けしながら、依然として望ましい信号完全性性能を提供することが可能になる。シールド１６５は、分離シールドに連結されて、ウェハ間の追加の分離を提供し、チャネル１６６は、クロスバー１６８を介して互いに接続される。

端子対１８０は、上部領域１９５ａ、底部領域１９５ｂ及び中央領域１９５ｃ内に配置することができる。上部領域１９５ａは、高速信号を送信するために使用され、底部領域１９５ｂは、高速信号を受信するために使用され得る。逆に、上部領域１９５ａは、高速信号を受信するために使用され、底部領域は高速信号を送信するために使用され得る。どちらの場合でも、中央領域は低速信号に使用できる。

図５Ａ〜図１４から理解できるように、導電性インサート１６０を使用して、上部領域１９５ａ内の差動対１８０と底部領域１９５ｂ内の差動対１８０との間のシールドを強化することができる。図示された実施形態は３つの差動対を有するが、いくつかの他の数の差動対を使用することもできる。実施形態では、導電性インサート１６０は、低速データ速度で信号を提供する際に使用するように構成された差動対の周りに位置付けすることができる。導電性インサート１６０は、（例えば、肩部１６７をリッジ１６４と係合させることによって）シールド１６５及び／または支持ウェハ上の分離シールド１７０に電気的に接続されるように構成することができ、導電性インサート１６０と対応する分離シールド１７０との間にわずかな干渉を最初に加えることによって、隣接するウェハ１５０上の分離シールド１７０に電子的に接続することができる上部壁１６１及び側部壁１６２を有する。導電性インサート１６０は、隣接する分離シールド１７０を押圧して係合する上部壁１６１の外面１６１ａ上の突起１６３を含んでよい。

図１５に示すように、ウェハ１５０’は、中央領域１９５ｃ内の１対以上の信号端子を省略できるように構成することができる。多くの状況において、より低速の信号の送信をサポートするために中央領域１９５ｃ内に信号端子を有することが有益である。しかし、低速信号端子が不要な状況では、導電性インサート１６０は、ウェハ内の送信チャネルと受信チャネルとの間に垂直分離／障壁を提供するので、送信信号対と受信信号対との間のシールドをなおも高めることができる。

図１６から理解できるように、導電性インサートは、壁として形成することもできる。図示のように、導電性インサート１６０’は壁形状を有し、信号を送信するように構成された差動対１８０と、信号を受信するように構成された差動対１８０との間に位置付けすることができる。導電性インサート１６０’は、フレーム１５５’のスロット１５５ａに押し込むことができ、隣接するウェハの分離シールド１７０に係合している間、分離シールド１７０及び／または導電性インサート１６０’を支持するシールド１６０と係合することができる。導電性インサート１６０’の１つの利点は、単一の壁の使用が、ウェハ１５０上の高速信号対のための追加の空間を提供することである。このような構成では、送信対と受信対との間の分離がそれほど多くないため、遠端クロストークがわずかに高くなることが予想されるが、すべての対を高速信号伝達に使用できるという利点がある。したがって、図１６に示す設計は、パフォーマンスのトレードオフ対サイズがアプリケーションに適している状況で柔軟性を提供する。

代替的に、導電性インサートは、壁であるのではなく、または（図示のように）１つの差動対を覆うだけでなく、複数の差動対を覆うことができる。複数の差動対を覆うように（好ましくは、各対が隣接する対から覆われて分離されている）導電性インサートのサイズを増やすことは、追加のシールドを設けることが予期され、したがってクロストークに特に敏感な用途には望ましい場合がある。当然のことながら、より大きな導電性インサートでは、複数の列に追加の突起を設けることができる（突起の列は直線ではなく、代わりにインサートの形状に従うことが理解される）。

図１７から理解できるように、シミュレーション試験は、導電性インサートを含むシステムに対する導電性インサートを含まないシステムに対して、２０〜２５ＧＨｚの間のいくつかの利点と、２５〜３０ＧＨｚの間のより大きな利点とを示している。クロストークノイズレベルと挿入損失との間の追加の３〜５ｄＢの信号は、ＰＡＭ４符号化を使用して１００〜１１２Ｇｂｐｓに適したコネクタに対してＮＲＺ符号化を使用して５０〜５６Ｇｂｐｓに適したコネクタを採用して、２５〜２８ＧＨｚでのＰＡＭ４信号伝達をサポートするのに十分であり得るため、２５〜３０Ｇｈｚの間の利点は、重要である。言い換えれば、信号伝達が約２８ＧＨｚのナイキスト周波数を有する構成の場合、導電性インサートの利点は重要であり得る。

本明細書で提供される開示は、その好ましい例示的な実施形態の観点で特徴を説明している。添付の請求項の範囲及び趣旨の範囲内で、数多くの他の実施形態、修正、及び変形が、本開示の検討から当業者に想起されるであろう。

Claims (5)

1. コネクタシステムを使用する方法であって、
   第１のコネクタを提供することであって、該第１のコネクタが、第１のウェハ、第２のウェハ、及び前記第１のウェハと第２のウェハとの間に第３のウェハを支持することができる空間を有し、前記第１のウェハ、第２のウェハが、垂直構成で配置され、前記第１のウェハ及び第２のウェハの各々が、Ｎ対の信号端子を有する、提供することと、
   水平構成で配置されたＮ個のウェハを有する第２のコネクタを提供することであって、該第２のコネクタが、前記第１のコネクタに接続され、前記第１のウェハ及び第２のウェハが、前記第２のコネクタ内のＮ個のウェハに接続する高速信号伝達用に構成された対の端子を提供するように構成されている、提供することと、
   前記第２のウェハ内に受信高速信号を排他的に有するとともに、前記第１のウェハ内に送信高速信号を提供することであって、前記第１のウェハと第２のウェハとの間の空間が、高速信号を送信するために使用されない、排他的に提供することと、を含む、方法。
2. 前記第１のコネクタが、前記第１のウェハと第２のウェハとの間に位置づけされた第３のウェハを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のコネクタが、前記第１のウェハと第２のウェハとの間に位置付けされた第３のウェハを有しない、請求項１に記載の方法。
4. 前記高速信号が、２０ＧＨｚの信号伝達周波数で提供される、請求項１に記載の方法。
5. 前記高速信号が、２８ＧＨｚのナイキスト周波数を有する信号伝達周波数で提供される、請求項４に記載の方法。

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