JP3372042B2 - シールド付きコネクタとメッキ孔を有する基板との組立体 - Google Patents

シールド付きコネクタとメッキ孔を有する基板との組立体

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも１のコネクタと基板とを備え、
各コネクタがこの基板の所定の側に結合され、かつ、基
板の孔に取り付けられた少なくとも１の信号コンタクト
部材を有し、このコネクタは各信号コンタクト部材シー
ルドするために導電性のコネクタシールド手段を備える
組立体に関する。
このような組立体は、本願の出願人に譲渡された米国
特許第4,874,319号に記載されており、コネクタから基
板に延びる信号コンタクト部材で形成された電磁放射に
よる悪影響を低下するためにコネクタ−基板結合を開示
する。従来のコネクタは、コネクタ内の信号コンタクト
部材の両側に配置された一連の板ばね状グラウンドコン
タクトを備える。コネクタと基板との間に直角結合部が
形成される。この直角結合部を形成するために、信号コ
ンタクト部材と板ばね状グラウンドコンタクトのそれぞ
れがコネクタの後側から延び、90゜にわたって曲げられ
る。しかし、信号コンタクト部材は、非シールド状態
で、基板のスルーホールを通して延び、全体がシールド
されるものではない。例えば50MHzから15GHzの範囲の極
めて高い周波数が用いられた場合には、これらは望まし
くない電磁放射を行うアンテナとして作用する。
米国特許第4,679,858号は、バックプレーンと複数の
プリント基板（pcb）との間の結合を開示する（第５
図）。バックプレーンの一側は、それぞれが端子を有す
る複数のチップ部材を装架する。例えば第７図に示すよ
うに、これらのチップ端子のそれぞれは、対応するバス
ラインと同じ深さに達するめくら孔を通してバックプレ
ーン内の内側バスラインに接続される。他のチップ端子
は、内側グラウンド面と同じ深さに達するめくら孔を通
して内側グラウンド面に接続される。更に他の信号搬送
チップ端子が、バックプレーンを完全に貫通して延びる
信号コンタクト部材によりプリント基板から延びる信号
ピンに接続される。これらの信号コンタクト部材は、プ
リント基板を収容しかつチップ部材を装架する側と反対
側のバックプレーンの側に配置されたコネクタから、延
びる。これらのコネクタのいずれもシールドされておら
ず、信号コンタクト部材は、シールドされずにバックプ
レーンを貫通する。バックプレーン内のバスラインは、
好適に規定されたインピーダンスレベルを形成するため
に、２つの分かれたグラウンドプレーン間に配置され
る。EMC保護手段は設けられていない。
本発明は、現存する機器においては、例えばプリント
基板あるいはバックプレーンなどの基板に結合されたコ
ネクタの信号コンタクト部材がメッキスルーホールを完
全に貫通して延び、基板の反対側でも電磁放射すること
の問題から出発するものである。これについて、第１図
を参照して説明する。第１図は、コネクタ42と、例えば
プリント基板あるいはバックプレーンである基板41との
間の接続を示す。１の信号コンタクト部材43が図式的に
示してあり、コネクタ42からメッキスルーホール40を介
して延びる。なお、「信号コンタクト部材（signal con
tact member）」は、作動中に信号を搬送するものであ
り、すなわち非接地部材である、コネクタ42のコンタク
ト部材を示すことを理解されたい。
コネクタ42は、コンタクト部材43をシールドするため
に導電層７を設けられている。したがって、コネクタ42
は、同軸コネクタとして適している。
現存するコネクタ−基板結合部においては、各信号コ
ンタクト部材43は、コネクタ42の反対側の基板の側でス
ルーホール40から延び、あるいは、本願出願人による19
94年４月12に付け出願の国際特許出願WO−NL−94/00075
の第16図に示すように、基板41の他側に少なくとも達す
る。基板41から延びる信号コンタクト部材43の端部はシ
ールドされてないため、アンテナ状に作用し、電磁放射
を行い、隣接する回路部材とクロストークしあるいは隣
接する回路部材に作用する。
本発明の目的は、基板と少なくとも１のコネクタとか
らなり、各コネクタの各信号コンタクト部材が外側の世
界に望ましくない電磁放射をなすのを防止する組立体を
提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の組立体は、コネク
タシールド手段が各コンタクト部材を囲むシールド付き
コネクタハウジングを備え、各孔にはその内面に導電層
が設けられ、コネクタが基板に取付けられる領域を除い
て、基板には、第１の連続した導電層とこの第１導電層
に対して反対側に配置された第２の連続した導電層とを
設けられ、シールド付きコネクタハウジングのそれぞれ
がこれらの層の１に電気的に接続され、信号コンタクト
部材のいずれかで形成された電磁放射が外の世界に伝達
するのを防止するために、シールド付きコネクタハウジ
ングのそれぞれが前記層の１に電気的に接続される。こ
れらの手段を設けることにより、基板の両側における各
コネクタおよび導電層のシールドが、コンタクト部材か
らの電磁放射の漏洩防止シールドを形成する。コネクタ
が同軸状あるいは２軸機能を有する場合は、このような
機能が保持される。導電層を各孔の内面に設けることに
より、信号コンタクト部材を、例えば基板内の信号層に
より他の回路部材に接続するためのコンタクト領域が設
けられる。
基板は、少なくとも１の導電性めくら孔と、この導電
性めくら孔に電気的に接続される少なくとも１の信号層
とを備え、各各信号コンタクト部材が対応するめくら孔
内に取り付けられるのが好ましい。
必要な場合は、導電層の１を、例えばこの層が特定電
圧を搬送する他の金属部と係合するのを防止するために
絶縁層で覆うことも可能である。
本発明の組立体の１の実施例では、第１コネクタが基
板の一側に結合され、第２コネクタがこの基板の反対側
に結合され、第１コネクタの１のコンタクト部材が第１
孔に取り付けられ、第２コネクタの１のコンタクト部材
が第２孔に取り付けられ、これらの第1,第２孔は互いに
整合する。コネクタが互いに対向して基板に結合可能
で、コンタクト部材が整合するため、パッケージ密度を
増大することができる。
このような実施例では、基板に接地層を設け、第1,第
２孔を分離することができる。
このような第1,第２孔は、第１コネクタのコンタクト
部材が第２コネクタのコンタクト部材に電気的に接続さ
れるように、１の導電性スルーホールの部分でよい。
各コンタクト部材は、50MHzから15GHzの範囲の周波数
で信号を搬送することができる。本発明の組立体は、こ
の範囲の周波数であっても、各コンタクト部材のアンテ
ナ作用に対する優れたシールド作用を形成する。
各めくら孔は、1.5mmより少ない深さと、1.2mmより小
さい径とを有する。これらの寸法は、現在の製造方法で
得ることができ、通常は約1.6mmあるいはそれよりも大
きい厚さを有するプリント基板のめくら孔の用途に用い
ることができる。更に、これらの寸法は、より重要とな
っているが、しかし、特に高周波数の用途で信号搬送コ
ンタクト部材のアンテナ作用の悪影響に対する対応策の
必要が増大しているコネクタ技術における小型化への過
程を促進するものである。
各信号コンタクト部材は、プレス嵌めにより、その対
応する孔に取付けることが好ましい。このような結合
は、大きな製造上の利点を有する。しかし、これに代
え、信号コンタクト部材を、はんだ結合によりその対応
する孔に取り付けることができる。更に、コンタクト部
材を基板の孔内に挿入されたソケットに取り付けること
もできる。
本発明は更に上記組立体の基板にも向けられており、
この基板は、一側における前記第１導電層と、この第１
導電層に対して対向する関係で配置された前記第２導電
層ととを備え、これらの導電層は、コネクタが取り付け
られる領域を除いて連続しており、この領域にはコネク
タのコンタクト部材を取り付けるための孔が基板内に設
けられており、各ホールにはその内面に導電層が設けら
れる。
本発明の他の目的および他の用途は、添付図面を参照
する以下の詳細な説明から明らかとなり、図中、同様な
部材には同じ参照符号を付してある。
第１図は、従来技術による典型的な拡張コネクタおよ
び一体に結合された基板の組立体であり、 第２図は、本発明によるコネクタおよび一体に結合さ
れた基板の組立体であり、 第３図は、本発明による複数のコネクタと基板との間
の他の組立体を示し、 第４図は、本発明による基板内のめくら孔の拡大断面
図であり、 第5a図から第5d図は、第４図のＶ−Ｖの位置におけ
る、プレス嵌めされたコンタクト部材を収容するめくら
孔の種々の断面形状を拡大して示し、 第６図および第７図は、本発明による基板の孔に挿入
可能なソケットの断面図を示す。
第２図は、本発明によるコネクタ２と基板１との間の
結合部の実施例を示す。コネクタ２は導電層61を設けら
れる。基板１は、プリント基板（pcb）、バックプレー
ンあるいは他の好適な基板とすることができる。コネク
タ２の２つの信号コンタクト部材３が、コネクタ２から
基板１のめくら孔７内に延びる。信号コンタクト部材３
から外側の世界に達する放射を防止するため、コネクタ
２は、好適なシールド手段によりシールドされている。
当該技術分野の技術者に知られているように、このシー
ルドは、グプラスチック製のコネクタを、グラウンドに
接続される導電層で被覆することにより、得ることがで
きる。これに代え、コネクタ２は、信号コンタクト部材
の全てを囲む別個の金属ハウジングを備えてもよい。コ
ネクタ２のシールドは、第２図に示すように基板１の同
じ側に配置されたアースラインあるいはグラウンドプレ
ーン９に接続される。アースラインあるいはグラウンド
プレーン９と、コネクタ２の導電層61との間の接続は、
当業者に知られている好適な止め具（hold down）手段
８により、行うことができる。
めくら孔７のそれぞれは、好適な金属コーティングに
よりメッキされている。この金属コーティングは、信号
層４及び／又は５に接触する。信号層4,5と、グラウン
ドプレーン９との間の距離を所定の値に選択することに
より、前記ライン4,5のインピーダンスを予め定めるこ
とができ、これにより、当業者に知られているように、
コネクタ２に対するインピーダンス整合をとることがで
きる。
信号コンタクト部材３は、めくら孔内に、例えばプレ
ス嵌めあるいははんだ付けにより、取り付けられる。各
信号コンタクト部材３は、各信号コンタクト部材とその
対応するめくら孔との間の電気接触を良好にするため
に、追加延長部を設けることができる。（これについて
は第５図を参照して後述する）。
グラウンドプレーン10は、コネクタ２の反対側で基板
１の側に配置されている。
信号コンタクト部材３のいずれもが、コネクタ２と反
対側で、グラウンドプレーン10で覆われた側から延びて
ないため、信号コンタクト部材３から障害となる放射が
グラウンドプレーン10の下側の領域に達することはない
（「下側」の用語は、コネクタ２の反対側におけるグラ
ウンドプレーン10の側の領域を示し、発明の範囲を限定
するものではない）。
必要な場合には、アース９あるいはグラウンド層10あ
るいはこれらの双方に絶縁層を設け、他の電気部材ある
いは素子との望ましくない短絡を防止してもよい。
第３図は、本発明による組立体の他の実施例を示す。
第３図では、基板１が４つのシールド付きコネクタ2,1
2,17,50に接続されている。コネクタ17は、１の信号コ
ンタクト部材11を有し、導電層62を設けられている。更
に、コネクタ12は、１の信号コンタクト部材13を有す
る。なお、第２図あるいは第３図に示す信号コンタクト
の数は、制限するためのものではない。第３図は、信号
コンタクト部材11がメッキされためくら孔37内に取り付
けられている状態を示し、このめくら孔は信号層４と電
気的に接続されている。信号層４は更に、コネクタ２の
信号コンタクト部材の１を受け入れるメッキされためく
ら孔27と電気的に接続されている。
コネクタ12,50は、コネクタ2,17の反対側で基板１の
一側に結合されている。コネクタ12は、信号コンタクト
部材13により基板１に結合され、この信号コンタクト部
材は、メッキされためくら孔28内に取り付けられ、この
めくら孔は基板１内の信号ライン16に電気的に接触して
いる。コネクタ12は、好適な止め具手段29でグラウンド
プレーン10に接続された導電層63を備える。信号コンタ
クト部材3,11により形成された放射が基板１の反対側に
達するのを防止するため、基板１内のめくら孔27を基板
１の反対側のめくら孔28から分離する他のグラウンドプ
レーン15が基板１内に配置されている。
基板１の一側におけるめくら孔は、基板１の反対側の
めくら孔と整合してなくてもよい。しかし、第３図に示
すように、これらのいくつかを整合させてもよい。第３
図は、コネクタ２の信号コンタクト部材３の１を取り付
けられためくら孔が基板１の反対側のめくら孔28と整合
している状態を示す。めくら孔27内に取り付けられた信
号コンタクト部材３と、めくら孔28内に取り付けられた
信号コンタクト部材13とのクロストークを防止するた
め、信号コンタクト部材３および信号コンタクト部材13
の端部間に、符号14で図式的に示すように、他のグラウ
ンドプレーン15が連続的に延在している。
整合しためくら孔27,28を有する基板１は次の工程を
通じて製造することができる。この製造方法は、それぞ
れが0.1mmの厚さでかつそれぞれが所定位置にメッキス
ルーホールを好適に設けられ、各基板層のホールが所要
の位置で整合された複数の基板層（例えば８枚）を温度
および圧力を上昇させた状態下で一体的にプレスするこ
とによりサブアセンブリを形成し、この連続した基材上
に導電性グラウンドプレーン15をプレスし、更に、0.1m
mの厚さの他の基材をこの導電性グラウンドプレーン15
上にプレスし、それぞれが0.1mmの厚さでかつそれぞれ
が前記他の基材上で所定位置にメッキスルーホールを設
けられた複数の他の基板層（例えば８）をプレスする工
程を備えており、これらの全ての基板層のホールが整合
される。他の製造方法も可能である。導電性グラウンド
プレーン15は、例えば、銅あるは他の適宜の金属で被覆
した例えば織ったガラス繊維樹脂材料FR4等の絶縁性基
材であってもよい。
基本的には、基板１にめくら孔をドリル加工すること
も可能である。しかし、上述の多層基板１を製造するた
めの積層方法がより好ましく、これは、実際にはドリル
加工しためくら孔をメッキすると、基板の表面上で最小
径を有する円錐状となる場合があるからである。このよ
うなめくら孔にコンタクト部材を挿入することは容易で
ない。更に、このようなメッキされたメクラ孔の円錐状
形状は、メッキされためくら孔と挿入されたコンタクト
部材との間の良好な電気接触を阻害する。
第３図は、更に、導電層64を設けられたコネクタ50を
示し、このコネクタは好適な止め具手段で接地層10に接
続されている。コネクタ50は、メッキされためくら孔内
を導電層５に達するまで延びるコンタクト部材51を備え
る。コンタクト部材51は、したがって導電層５と電気的
に接続される。接地層15との短絡を防止するため、コン
タクト部材51との電気接触を防止するのに十分な大きさ
のスルーホールがこの接地層に設けられている。
なお、めくら孔に代えて、基板１に１あるいは複数の
メッキスルーホールを設け、これらのスルーホールに、
基板の一側のシールド付きコネクタの１のコンタクト部
材と、基板の他側のシールド付きコネクタの他のコンタ
クト部材を収容し、これにより、両コンタクト部材との
間に電気接触を形成することもできる。
第４図は、信号コンタクト部材３が取り付けられる基
板１のめくら孔７の拡大図を示す。このめくら孔７は導
電層44でメッキされ、基板１内の信号ライン４と電気接
触する。信号コンタクト部材３をめくら孔７内に容易に
挿入でるようにするため、めくら孔７の基板１の表面側
の縁部39が面取りされている。
なお、第４図では、コネクタハウジング２とグラウン
ドプレーン９とは、図示を明瞭にするために省略してあ
る。
めくら孔７の最大径d1は、1.5mmよりも小さいのが好
ましく、一方、基板１内のめくら孔７の径d2は、1.2mm
よりも小さいのが好ましくかつめくら孔７の深さｈは1.
5mmよりも少ない。深さが1.5mmよりも少ないと、3.2mm
の厚さのプリント基板に２つの対向して整合するめくら
孔（第３図の27,28と同様に）を設けることが可能とな
る。1.6mmの厚さを有するプリント基板における約0.6mm
の径を有するメッキスルーホールにプレス嵌めすること
は、上述の1994年４月12日付けの国際特許出願WO−NL−
94/00075で既に提案されている。
プレス嵌めコンタクト部材の断面は他の形状とするこ
とができる。第5a図から第5d図はめくら孔７の導電性コ
ーティング44に係合する他の好適な形状のプレス嵌めコ
ンタクト部材３を示す。第5d図では、信号コンタクト部
材３が延長部６を設けられ、この延長部は、信号コンタ
クト部材３がめくら孔７内に挿入されたときに、信号コ
ンタクト部材３とめくら孔７との間に保持力を形成する
ように配置される。このようなミニプレス嵌め結合の詳
細は、上述の国際特許出願WO−NL−94/00075に記載され
ており、本願におけるこれらの保持手段６の詳細につい
てはこれを参照されたい。
なお、第5a図から第5d図の全てはプレス嵌め結合に関
するものであるが、これに代え、はんだ結合手段も可能
であり、例えばリフローした後に永久的なはんだ結合を
形成するはんだペーストを追加して用いることも可能で
ある。しかし、修理が容易である利点を有するため、プ
レス嵌めが好ましい。更に、ホールはメッキを必要とし
ない。
導電性ホールを製造するために、例えば導電性スリー
ブあるいは導電性ソケット等の他の手段も用いることが
できる。
第６図は、めくら孔72内に挿入された小型のインサー
トソケット71の拡大断面図を概略的に示す。インサート
ソケット71の他の細部は、バーグエレクトロニクス社
（Berg Electronics,Inc.）に譲渡された米国特許第3,6
81,738号を参照されたい。米国特許第33,681,738号に開
示されているインサートソケット71の全ての細部を参考
までに、本願発明に含めることができる。インサートソ
ケット71は、はんだ73によりめくら孔72にはんだ付けし
てもよく、この場合は信号層74の電気接触が改善され
る。
第７図は、本発明に使用可能な他のソケット81を示
す。このソケット（あるいはグリップレット）81はめく
ら孔82内に挿入され、必要な場合には、はんだ83により
めくら孔82の側壁に結合することができる。はんだ83を
用いることにより、信号層84とソケット81との間の電気
接触が改善される。ソケット81は、バーグエレクトロニ
クス社に譲渡された米国特許第3,504,328号に記載され
ており、その内容を参考までに本願発明に包含すること
ができる。
当業者であれば明らかなように、第６図および第７図
は、本発明に用いることが可能なソケットおよびホール
の例を示す。他のソケットも使用できる。更に、めくら
孔に代えてスルーホールを用いることもでき、ソケット
の使用は、単一層74,84のみに限定されるものではな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01R 13/648 - 13/658

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１のコネクタ（２）と基板
    （１）とを具備してなり、各コネクタ（２）が基板
    （１）の所定の側に結合され、基板（１）の孔（７）に
    取り付けられた少なくとも１の信号コンタクト部材
    （３）を備え、コネクタが各信号コンタクト部材（３）
    をシールドする導電性コネクタシールド手段（61）を備
    える組立体であって、前記コネクタシールド手段（61）
    は、各コンタクト部材（３）を囲むシールドされたコネ
    クタハウジングを備え、各孔（７）は、その内面に導電
    層（44）を設けられ、前記基板（１）は、コネクタ（2,
    12,17,50）が基板（１）に取り付けられる領域を除い
    て、一側上の第１連続導電層（９）と、この第１導電層
    （９）に対向する関係に配置された第２導電層（10）と
    を設けられ、シールドされたハウジングのそれぞれは、
    これらの導電層（9,10）の１と電気的に接続され、前記
    信号コンタクト部材（３）のいずれかによって形成され
    た電磁放射が外側の世界に伝搬するのを防止することを
    特徴とする組立体。
  2. 【請求項２】前記基板（１）は、少なくとも１の導電性
    めくら孔（７）と、この導電性めくら孔（７）と電気的
    に接続された少なくとも１の信号層（4,5）とを備え、
    各信号コンタクト部材（３）は対応するめくら孔（７）
    に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の組
    立体。
  3. 【請求項３】前記導電層の１（10）は絶縁層で覆われて
    いることを特徴とする請求項１または２に記載の組立
    体。
  4. 【請求項４】第１コネクタ（２）が基板（１）の一側に
    結合され、第２コネクタ（12）が基板（１）の他側に結
    合され、第１コネクタ（２）の１のコンタクト部材
    （３）が第１孔（27）に取り付けられ、第２コネクタ
    （12）の１のコンタクト部材（３）が第２孔（28）に取
    り付けられ、これらの第1,第２孔（27,28）は互いに整
    合していることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
  5. 【請求項５】接地層（15）が基板（１）内に設けられ、
    第1,第２孔（27,28）を分離することを特徴とする請求
    項４に記載の組立体。
  6. 【請求項６】第1,第２孔（27,28）は、第１コネクタ
    （２）の前記コンタクト部材（３）が第２コネクタ（1
    2）のコンタクト部材（13）に電気的に接続されるよう
    に、１の導電性スルーホールの部分であることを特徴と
    する請求項４に記載の組立体。
  7. 【請求項７】各コンタクト部材は、50MHzから15GHzの範
    囲の周波数の信号を搬送することを特徴とする請求項１
    から６のいずれか１に記載の組立体。
  8. 【請求項８】各めくら孔は、1.5mmよりも少ない深さ
    と、1.2mmよりも小さい径とを有することを特徴とする
    請求項１から７のいずれか１に記載の組立体。
  9. 【請求項９】各信号コンタクト部材は、プレス嵌め結合
    により、その対応する孔に取り付けられることを特徴と
    する請求項１から８のいずれか１に記載の組立体。
  10. 【請求項１０】各信号コンタクト部材は、はんだ結合に
    より、その対応する孔に取り付けられることを特徴とす
    る請求項１から９のいずれか１に記載の組立体。
  11. 【請求項１１】少なくとも１の孔（72,82）は、孔内に
    挿入されたソケット（71,81）を備えることを特徴とす
    る請求項１から８のいずれか１に記載の組立体。
  12. 【請求項１２】請求項１から11のいずれか１に記載の組
    立体の基板（１）であって、この基板（１）は、少なく
    とも一側上の第１導電層（９）と、この第１導電層に対
    して対向配置された前記第２導電層（10）を備え、これ
    らの層（9,10）は、コネクタが取り付けられる領域を除
    いて連続し、前記コネクタのコンタクト部材（３）を取
    り付ける孔は、前記領域内で基板（１）に設けられ、各
    孔はその内面に導電層を設けられる、基板。
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