JP4201894B2 - 集中領域における電気絶縁のためのコネクタ - Google Patents
集中領域における電気絶縁のためのコネクタ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気コネクタに係わり、特に、互いに隣接する接点要素間で混信が生じることなく信号を送信することができる密集パックされた複数の接点要素を有する電気コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
電子機器においては、信号の送信路同士を接続するために電気コネクタが使用される。一般に、送信路は空間的に互いに密接しているため、信号間の干渉（混信）によって生じるノイズ等（difficulties）は隣接する送信路に沿って伝送される。
【０００３】
このようなノイズ等を最小限に抑えるために、コネクタにおいては、グランド接続を形成することが知られている。このグランド接続によって、送信路間の好ましくない干渉（混信）は除去される。
【０００４】
しかしながら、グランド接続だけで常に十分であるとは言えない。特に、コネクタを通じて送信路を構成する接点が鋭角に延びているようなコネクタにあっては、 グランド接続だけで十分であるとは言えない。このようなコネクタにとって、 互いに隣接する送信路間の干渉（混信）は特に大きな問題であるからである。
【０００５】
複雑な電気もしくは電子デバイスの別個の半組立部品（サブアッセンブリ）間で電気信号が送られる多くの局面において、寸法を小さくすることは、デバイス（あるいはデバイスのある部分）の有用性や利便性に大きく貢献し得る。この目的のために、極めて小さい複数の導体（conductor ）を有するケーブルを利用することができる。また、回路基板等の上に密集状態で正確に配置されるターミナルパッドを製造することも一般に行なわれている。したがって、寸法の小さなコネクタによって繰り返し且つ容易にケーブルと回路基板等とが互いに接続されるとともに、この寸法の小さなコネクタを含む回路中の電気的な信号伝送が障害なく信頼性をもって行なわれることが望ましい。
【０００６】
高速バックプレーンアプリケーション（high speed backplane application）においては、コネクタを通じた信号伝送路間での混信が少ないことが望ましい。また、信号の密集度が高いことが望ましい。混信が少なければ信号の高い保全性が得られる。信号の密集度を高めれば、コネクタを介して接続される回路の数を増大させることができる。
【０００７】
ピン・ソケット型のコネクタは、接続不能で且つ電気的に信頼性あるインターフェイスを実現するために使用される。信頼性は、片持ち梁状の２つの接点を形成することによって増大する。一般的には、突出するピンまたはブレードの両側に２つの片持ち梁状のレセプタクルビームを配置することが行なわれる。このようにビームを１８０°離間して対向させる手法では、係合時における片持ち梁状のビームの湾曲動作によって規定される平面内での係合クリアランスが十分に確保される。また、製造公差に起因して、係合当初のぶつかり合い（stubbing）を防止するために、ビームの端部は外側にある角度だけ曲げられる。スプリングビームの撓みや保持突起のためのこのクリアランスは、湾曲面（flexing plane ）内での接点クリアランスのための要件を形成する。このクリアランスは、コネクタレセプタクルハウジング内に収容されなければならず、これによって、コネクタの密集度を向上させる重要な限定要素となる。
【０００８】
コネクタ内における信号伝送路の同軸的な絶縁を通じて混信を低減するためには、コネクタの全送信路（係合領域も含む）の横側の垂直面および水平面内での絶縁が望まれる。対向する片持ち梁状のビームの湾曲面内でクリアランスを確保することは、コネクタの密集度を維持もしくは向上させつつ垂直および水平方向での電気的絶縁を図ることと矛盾する。
【０００９】
Ｌ字型のグランド接点構造の使用をもって電気的な絶縁を達成する方法は、ＵＳＰ５６６０５５１号に開示されている。このＵＳＰでは、レセプタクルコネクタの長手方向に沿って、グランド接点本体の断面内にＬ字型部分が形成されている。また、接点係合領域内で、従来のフラットな一対の片持ち梁ビームのレセプタクルグランド接点に改良を加えるとともに、９０°回転されたフラットな突出ブレードを採用し、これによって、ブレードとレセプタクルの係合時にＬ字断面が形成されるようにしている。 接点係合領域内におけるこのＬ字型構造の改良は、前述した湾曲面内クリアランスに起因して密集度を制限し、十分な同軸的絶縁が維持し得なくなるようなギャップ部を形成してしまう。さらに、前記ＵＳＰでは、４つの片持ち梁状のビームの湾曲面の全てが平行な状態で方向付けられており、これにより、密集度が制限されてしまっている。
【００１０】
伝達ラインに沿ってデータを伝達する従来の方法としては、共通モード法 （common mode method）が知られている。共通モードは、電位（好ましくは、コネクタまたは伝達ラインの他の信号に共通であるグランド）を基準とした信号レベルを伝達する伝達モードである。伝達ラインに沿ってデータを伝達する従来の他の方法としては、ディファレンシァル法（differential method ）が知られている。このディファレンシァル法は、電位がＶである１つのライン上の信号がーＶの補助電圧（complement voltage）を伝送するラインを基準としている方法である。全出力はＶ−（−Ｖ）＝２Ｖとなる。
【００１１】
共通モード伝送の限界（欠点）は、ライン上のどのようなノイズも信号とともに伝達されてしまう点にある。この共通モードのノイズは、共通基準面の電位の不安定さに起因しており、グランドバウンス（ground bounce ）と呼ばれる現象である。信号伝送におけるノイズを減少するために、信号は差動的に送られる。どのような共通モードのノイズも差動レシーバでキャンセルされる。 この現象は、共通モードノイズリジェクション（common mode noise rejection ）と呼ばれ、差動送信の主要な利益である。
【００１２】
高速直角バックプレーンコネクタ（high speed right angle backplane connector）における異なる組み合わせ(differential pairing)は、列を主体(column-based)としている。これは、グランド電位でのシールドがコネクタ内の接点の列（column）間に介挿されるからである。すなわち、信号の保全性を向上するために、従来では、列を主体とした組みあわせ形態（column-based pair design）を採用している。この例としては、例えば、マサチューセッツ州のボストンのTeradyne,Inc. によって製造されたＶＨＤＭ製品がある。列を主体として組みあわせにおいて、組み合わせ対象のうちの現実の電位ラインと基準となる補助電圧のラインとの間でスキュー（skew）が生じる。対をなす信号のうちの１つは、他の信号よりも早く到達する。この到達時間の差は、共通モードノイズリジェクションの効果を低減させ、差動信号（differential signal ）の出力立ち上がり時間を遅くする。したがって、データが伝達ラインを通じてどの位の量伝達され得るかの指標となる帯域幅は、帯域幅（＝０．３５／Risetime）による立ち上がり時間の長さに反比例するため、データスループットの量は列を主体とした組みあわせによって低減される。
【００１３】
電気コネクタは様々に発展してきたが、この技術における固有の問題、特に、互いに隣接する接点部材間での混信を防止しつつ接点部材を密集状態でパックするという問題は依然として残ったままである。したがって、電気コネクタにおいては、 信号の保全性を維持しつつフットプリントを小さくすることが必要である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は回路基板に装着されるコネクタであり、このコネクタは、ハウジングと、ハウジングによって支持されるコネクタモジュールとからなる。コネクタモジュールは、グランドピンと信号ピンとからなるヘッダコネクタと、 グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタとを具備し、グランドピンはグランドレセプタクル接点と係合して第１および第２の方向に力を形成し、信号ピンは信号レセプタクル接点と係合して第３および第４の方向に力を形成し、第１および第３の方向の力は互いに逆向きで、第２および第４の方向の力は互いに逆向きである。
【００１５】
本発明の１つの実施形態において、第１および第２の方向は互いに直交しており、第３および第４の方向は互いに直交している。
【００１６】
本発明の他の実施形態において、グランドピンがＬ字型を成すとともにそのＬ字形状の端部に２つの側面を有し、グランドレセプタクル接点がＬ字型の断面を有し、信号レセプタクル接点がＬ字型の断面を有し、グランドピンが前記２つの側面でグランドレセプタクル接点と係合する。また、信号ピンは、矩形断面を有し、その互いに隣接する２つの側面で信号レセプタクル接点と係合する。また、他の実施形態では、信号ピンはグランドピンに対して対角的に配置される。
【００１７】
また、他の実施形態では、グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点は、互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点であり、グランドレセプタクル接点は信号レセプタクル接点に対して逆方向に配置されている。
【００１８】
また、他の実施形態のコネクタは、ハウジングと、ハウジングによって支持されるコネクタモジュールとからなる。コネクタモジュールは、複数のピンを有するグランドターミナルと信号ピンとからなるヘッダコネクタと、グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタとを具備する。グランドターミナルは２つのピンを有し、２つのピンのそれぞれはＬ字型の断面を有している。Ｌ字型をなす２つのピンはそれぞれＬ字形状の端部に２つの側面を有している。グランドターミナルは、一方のピンの２つの側面でグランドレセプタクル接点と係合して第１および第２の方向に力を形成し、信号ピンは、信号レセプタクル接点と係合して第３および第４の方向に力を形成し、第１および第３の方向の力は互いに逆向きで、第２および第４の方向の力は互いに逆向きである。
【００１９】
本発明の他の実施形態では、グランドターミナルは第１の接点部材と第２の接点部材とからなり、第１の接点部材は第２の接点部材に連結され、複数のグランドピンが第２の接点部材に設けられる。各接点部材は複数の突出部と立ち上がり部とを有する。これらの突出部と立ち上がり部は協働して第１の接点部材と第２の接点部材とを連結する。 また、２つのピンは互いに鏡像関係で配置されている。
【００２０】
他の実施形態では、信号ピンがグランドターミナルに対して対角的に配置されている。ヘッダコネクタは、グランドターミナルに対して対角的に配置された第２の信号ピンを有し、ソケットコネクタは、第２のグランドレセプタクル接点と第２の信号レセプタクル接点とを有し、グランドターミナルの２つのピンのうちの一方が第１のグランドレセプタクル接点と係合し、グランドターミナルの２つのピンのうちの他方が第２のグランドレセプタクル接点と係合し、信号ピンが信号レセプタクル接点と係合し、第２の信号ピンが第２の信号レセプタクル接点と係合する。２つのピンが互いに鏡像関係で配置され、グランドレセプタクル接点と第２のグランドレセプタクル接点とが互いに鏡像関係で配置され、 信号レセプタクル接点と第２の信号レセプタクル接点とが互いに鏡像関係で配置されている。グランドターミナルがテイルを有し、このテイルと電気的に接続する第２のグランドターミナルをコネクタモジュールが備えている。
【００２１】
さらに、他の実施形態に係る電気接続体は、実質的に矩形の信号ピンからなる第１の列と、実質的に矩形のグランドピンからなる第２の列とを有し、第１および第２の列が互いに対角方向に沿ってオフセットされるヘッダコネクタと、信号ピンの第１の列と係合するように配置され且つ実質的に矩形の信号レセプタクルターミナルからなる第３の列と、グランドピンの第２の列と係合するように配置され且つ実質的に矩形のグランドレセプタクルターミナルからなる第４の列とを有し、第３および第４の列が互いにオフセットされて対角的に配置されているレセプタクルコネクタとを具備し、各信号レセプタクルターミナルは一対の接点部材を有し、一方の接点部材は係合するピンに対して第１の方向で横向きの接触力を作用させ、他方の接点部材は係合するピンに対して第１の方向と直交する第２の方向で接触力を作用させ、各グランドレセプタクルターミナルは一対の接触ターミナルを有し、一方の接点ターミナルは係合するピンに対して第１の方向と逆向きで且つ平行な方向で接触力を作用させ、他方の接点ターミナルは係合するピンに対して第２の方向と逆向きで且つ平行な方向で接触力を作用させる。信号ピンに作用する接触力の第１の合力とグランドピンに作用する接触力の第２の合力は、その大きさが略等しく、かつ、その方向が互いに逆向きであり、前記第１および第２の合力は、前記対角方向に沿って同一直線上に位置している。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、同軸的な電気絶縁をもって信号の接続を行う電気コネクタモジュールに関する。そして、本発明は、水平面および垂直面で接点を電気的に絶縁（孤立）させることによって、接点接続領域内で信号の電気的絶縁状態を形成する。
図１は、高速トランスミッションコネクタの第１の実施形態に係る側断面図を示している。図１の（ａ）に示されるように、直線型のヘッダコネクタ（header connector）１０は、ヘッダハウジング１２と、信号伝達ラインのためのピン （雄接点）１５と、グランドラインのためのピン（雄接点）１７とからなる。これらのピン１５，１７は対応するコネクタ１０のヘッダハウジング１２上において交互に複数の列で配置されている。ハウジング１２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂（high temperature thermoplastic）のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、ピンは、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。ヘッダコネクタ１０は、マザーボード（motherboard ）と呼ばれる第１のプリントカード上に装着されて接続される。
【００２３】
図１の（ｂ）に示されるように、直角型のソケットコネクタ５０は、レセプタクルハウジング（receptacle housing）５２と、信号伝達ラインのための信号レセプタクル接点５５と、グランドラインのためのグランドレセプタクル接点５７とからなる。接点５５，５７の複数の列は、ヘッダコネクタ１０のピン（接点）１５，１７の列に対応して規則的に配置されている。ソケットコネクタ５０は、ドウターボード（daughterboard ）と呼ばれる第２のプリントカード上に装着されて接続される。ハウジング５２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、接点は、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。
【００２４】
図２の（ａ）は図１のコネクタの組立状態の断面図を示している。複数の図２の（ａ）のコネクタは、図２の（ｂ）に示されるような所定の配列パターンでハウジング１に配置される。ハウジング１は、好ましくは、電気絶縁材料によって形成されており、所定列のヘッダコネクタ１０を有するヘッダハウジング３と、所定列のソケットコネクタ５０を有するソケットハウジング５とからなる。
【００２５】
図３は、本発明に係る典型的なコネクタモジュールの分解状態の斜視図を示している。図３に示されるように、ヘッダコネクタは、１つのピン１５と、１つのグランドピン１７とからなる。図４は本発明に係る典型的なグランドピン１７の斜視図を示している。グランドピン１７は、好ましくは、断面がＬ字型を成しており、ヘッダコネクタのベース部から延びている。また、グランドピン１７は、好ましくは、グランドピン１７の側部から突出する複数のプレート１６を有している。これらのプレート１６は、ヘッダコネクタの電気的絶縁部および遮蔽部を形成している。Ｌ字型形状は材料的に有効（material-efficient）であり、グランドピン１７をＬ字型形状に形成することによって、グランドピン１７の曲げ剛性が増大する。図５は、本発明に係る典型的な信号ピン１５の斜視図を示している。この信号ピン１５もヘッダコネクタのベース部上に形成されている。グランドピン１７は好ましくは信号ピンに対して対角線方向に配置される。
【００２６】
ソケットコネクタは、信号レセプタクル接点５５と、グランドレセプタクル接点５７とからなる。レセプタクル接点５５，５７はそれぞれ、好ましくは、互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成される信号レセプタクル接点 （90゜offset dual-beam signal receptacle contact）および互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成されるグランドレセプタクル接点である。
【００２７】
図６および図７は、本発明に係る典型的な信号レセプタクル接点５５の斜視図を示している。信号レセプタクル接点５５は、好ましくは、信号ピン１５に接続される２つの接点部４５，４７を有するＬ字型の構造部４８からなる。ソケットコネクタの信号レセプタクル接点５５の前端部には、ヘッダコネクタの対応するピンと係合可能な係合部５１が形成されている。また、ソケットコネクタの信号レセプタクル接点５５の中間部には、 断面が矩形の直角部５４が形成されている。さらに、ソケットコネクタの信号レセプタクル接点５５の後端部には、端子５３が形成されている。
【００２８】
図８および図９は、本発明に係る典型的なグランドレセプタクル接点５７を示している。グランドレセプタクル接点５７は、好ましくは、Ｌ字型のピン（例えば、Ｌ字型のグランドピン１７）を受けるために、Ｌ字型を成している。Ｌ字型のピンと接続するために、２つの接点部７０，７２が設けられている。また、グランドレセプタクル接点５７には、当接部（punched section ）５９，６０が設けられている。さらに、グランドレセプタクル接点５７には、電磁遮蔽部を形成するために、互いに直交する一対の遮蔽タブ８０，８０が設けられている。ソケットコネクタのグランドレセプタクル接点５７の前端部には、ヘッダコネクタの対応するピンと係合可能な係合部８１が設けられている。また、グランドレセプタクル接点５７の中間部には、断面が矩形の直角部８２が形成されている。さらに、グランドレセプタクル接点５７の後端部には、端子８３が設けられている。図１０および図１１は、本発明に係る典型的な一対のソケットコネクタの斜視図を示している。これらの図に示されるソケットコネクタは、図６および図７に示される一対の信号レセプタクル接点５５と図８および図９に示される一対のグランドレセプタクル接点５７とを連結することによって構成されている。また、図１０および図１１には、図４および図５に示されるピン１５，１７も示されている。
【００２９】
ヘッダコネクタ１０とソケットコネクタ５０とを接続することによって、マザーボードがドウターボードに接続される。グランドピン１７と信号ピン１５とがそれぞれグランドレセプタクル接点５７と信号レセプタクル接点５５とに係合されると、接点係合領域のコネクタモジュール内にある他の信号接点に対して対角線方向で電気的絶縁がなされる。
【００３０】
図１２は本発明に係る典型的なコネクタモジュールの断面図を示している。信号レセプタクル接点５５において、接点部４５，４７は、好ましくは断面が矩形の信号ピン１５の隣り合う側面２２，２４と係合するが、信号ピン１５の反対側の側面とは係合しない。一方、グランドレセプタクル接点５７において、接点部７０，７２は、Ｌ字型のグランドピン１７の端部１８，２０と係合する。このような係合形態によって、グランドピン（グランド接点）によって信号ピン（信号接点）を取り囲む複数の部屋が形成される。２つの接点部を形成するために、信号は、１つのピン（すなわち、Ｌ字型のグランドピン１７）上で、ヘッダコネクタのグランドからソケットコネクタに伝達される。これによって、集中領域に電気的な絶縁が形成される。
【００３１】
コネクタモジュールの接点の複数の列は、空間的に互いに近接した配列で規則的に配置することができる。好ましいピッチは２ｍｍである。また、１つの信号接点の列は、好ましくは、互いに隣接して配置される２つのグランド接点の列間に配置される。図１３は本発明に係る典型的な４つのコネクタモジュールの配列を示している。各信号ピン１５は、そのコネクタモジュール内のグランドレセプタクル接点５７と、隣接するコネクタモジュール内の各グランドレセプタクル接点５７とによって、遮蔽されている。図１３には４つのコネクタモジュールが示されているが、 コネクタモジュールはその数に限定されることなく配列され得る。
【００３２】
断面がＬ字型のピンの慣性モーメントは、従来のブレードの慣性モーメントよりも大きい。したがって、断面がＬ字型のグランドピン１７は、ピン断面の全体的な曲げ剛性を増大させることによって、同じ厚さを有する従来のブレード形状のピンを越えた機械的利益を得ることができる。この場合、曲げ剛性はヤング率Ｅと慣性モーメントＩとの積によって定義される。すなわち、曲げ剛性＝Ｅ×Ｉとなる。この曲げ剛性は、係合時のピン変形を減少させる上で重要である。曲げ剛性は、同じ幅の断面が矩形もしくは円形のピンを使用するよりも、Ｌ字型の断面のピンを使用した方が増大される。
【００３３】
この典型的な実施形態によれば、曲げ面方向のクリアランスは、コンパクトな形態で形成され得る。また、グランドレセプタクル接点５７における９０度オフセットされた梁による側面係合（side-ways 90 ゜beam engagement ）は、好ましくは、信号レセプタクル接点５５に対して逆方向で行われる。すなわち、信号レセプタクル接点５５のオフセット方向は、グランドレセプタクル接点５７のオフセット方向と反対である。このように、信号接点とグランド接点の梁が９０度オフセットされた形態は、反力のバランスに寄与する。このように逆方向で係合が行われると、信号およびグランドの各レセプタクル接点５５，５７からの接点係合反力は、互いに反対向きで、かつ、累積されるというよりもむしろキャンセルするように働く。コネクタ接続（係合）時に反力が累積されると、プリント回路基板を損傷させる望ましくないねじれやトルクが生じる。本発明では、好ましくは、２つの梁すなわち接点部が第１の曲げ面（例えば、垂直な曲げ面）内で曲げられ、他の２つの梁すなわち接点部が第２の曲げ面（例えば、水平な曲げ面）内で曲げられる。すなわち、２つの接点部７０，７２のうちの一方が第１の方向に曲げられ、２つの接点部７０，７２のうちの他方が好ましくは第１の方向と垂直な第２の方向に曲げられる。また、２つの接点部４５，４７のうちの一方が第３の方向に曲げられ、２つの接点部４５，４７のうちの他方が第４の方向に曲げられる。この場合、第３の方向は第１の方向と反対であり、第４の方向は第２の方向と反対である。したがって、第１および第３の方向での力は、互いに反対であり、 互いにキャンセルされるように働く。また、第２および第４の方向での力は、互いに反対であり、互いにキャンセルされるように働く。したがって、反力は最小限に抑えられる。
【００３４】
特に、本発明に係るコネクタモジュールは、図１４に示されるように力のバランスを達成する。すなわち、グランドレセプタクル接点５７がグランドピン１７に接触すると、水平および垂直方向にベクトルＦH1とＦV1で表される力の第１のセットが生じる。これらの力は、コネクタモジュールに作用するとともに、組合わさって合成方向（好ましくは接点５７に対して対角的な方向）にベクトルF D1で表される第１の合力を形成する。一方、信号レセプタクル接点５５が信号ピン１５に接触すると、水平および垂直方向にベクトルF H2とF V2で表される力の第２のセットが生じる。これらの力は、コネクタモジュールに作用するとともに、組合わさって合成方向（好ましくは接点５５に対して対角的な方向 ）にベクトルF D2で表される第２の合力を形成する。これらの力はグランドおよび信号接点がグランドおよび信号ピンと接触することによる相互作用の結果として生じ、ベクトルF D1とベクトルF D2は互いに反対方向でかつ対角方向に作用する。しかも、ベクトルF D1とベクトルF D2はその大きさが等しく互いにオフセットしており、結果的にコネクタに生じる力が釣り合う。例えば、 一方のベクトルは北西方向を向き、他方のベクトルは南東を向く。したがって、本発明によれば、グランドおよび信号接点とグランドおよび信号ピンとを組み合わせて力をバランスさせることができ、ベクトルは互いに対角方向に釣り合う。
【００３５】
図１５は、本発明に係る典型的なソケットレセプタクルハウジングを示している。ソケットレセプタクルハウジング１５２は、好ましくはプラスチックによって形成され、 信号レセプタクル接点とグランドレセプタクル接点とをカバーする。ヘッダコネクタから信号ピンおよびグランドピンを受けるために、窓１５５，１５７が設けられている。
【００３６】
図１６は、本発明に係るソケットレセプタクルハウジングを有する典型的なコネクタモジュールの断面図を示している。図１６は図１２と類似しており、図１２において述べた構成要素を含んでいる。これらの要素の詳細な説明は図１２と同一の符号を付すことにより省略する。信号ピン１５は、その２つの側面２６，２８で、ソケットレセプタクルハウジング１５２の２つの側壁１２６，１２８によって支持されている。構造上のバランスを確保し且つ累積力の好ましくない衝撃を減少させるために、ハウジング１５２によって力が形成される。側壁１２６，１２８と接触させることにより、反力のバランスを維持し且つ望ましくないねじれやトルクを回避しながら、強度的に弱い信号ピンを使用することも可能となる。
【００３７】
本発明の第２の実施形態では、異なる特定の一対の電気信号伝送のために使用される。高性能バックプレーンコネクタ（backplane connector ）システムについて説明する。また、列を主体とした組み合わせが実行される。隣接するコネクタ列間での鏡像関係（鏡のごとき幾何学的関係…この関係では、信号ピンの隣接する列間の列を主体とした異なる一対のアラインメントが達成される）についても述べることとする。列を主体（column-based）とした異なる（区別的な、差動的な）組み合わせ(differential pairing)は、コネクタにおいてはむしろ好ましいことである。なぜならば、コネクタは、列を主体とした組み合わせ如何によっては、信号のスキュータイミングの問題（signal skew timing problem）を形成しないためである。列を主体とした異なる組み合わせ（differential pairing）の正確で且つ完全な信号は、スキューを生じさせない。なぜなら、これらの信号は同一の列のコネクタを通じて実質的に同一の電気的な長さにわたって送られるからである。したがて、スキューに関連した問題は生じない。異なる（ 差動的な）組み合わせを使用することによって、信号の送信性能が向上され、混信を防止し得る。また、混信することなく高い送信速度が得られる。さらに、列を主体とする組み合わせによって、基板形状に伴うスキューの補償も必要でなくなる。本発明の第２の実施形態は、プリント回路基板に接続されるテイルを形成する好ましくは２部材からなるヘッダコネクタのグランドピンと、対応するソケットコネクタのグランド接点に係合する好ましくはＬ字型の一対のグランド接点係合ピンとの組み合わせ構造である（The header ground contact system provides for dedicated １：１ signal ／grounding path connections to the printed circuit board in conjunction with a mirrored-column differential pair approach in manner that reduces the number of grounding through-holes on the board）。これによって、水平および垂直方向での信号遮蔽を達成しつつ、基板上のラインを容易に辿っていくことができる。グランド接点と信号接点は鏡像関係を成して配置されているため、使用されるグランドピンの数は好ましくは１／２に減少される。
【００３８】
本発明に係るコネクタの第２の実施形態が図１７に示されている。図１７の （ａ）に示されるように、直線型のヘッダコネクタ３１０は、ヘッダハウジング３１２と、信号伝達ラインのためのピン（雄接点）３１５と、グランドラインのためのピン（雄接点）３１７とからなる。これらのピン３１５，３１７は対応するコネクタ３１０のヘッダハウジング３１２上において複数の列で規則的に配置されている。ハウジング３１２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂（high temperature thermoplastic）のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、ピンは、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。 ヘッダコネクタ３１０は、マザーボード（motherboard ）と呼ばれる第１のプリントカード上に装着されて接続される。
【００３９】
図１７の（ｂ）に示されるように、直角型のソケットコネクタ３５０は、レセプタクルハウジング（receptacle housing）３５２と、第１の実施形態の接点５５と類似する信号伝達ラインのための信号レセプタクル接点３５５（ 図２４参照）と、第１の実施形態の接点５７と類似するグランドラインのためのグランドレセプタクル接点３５７（図２５参照）とからなる。接点３５５，３５７の複数の列は、ヘッダコネクタ３１０のピン（接点）３１５，３１７の列に対応して規則的に配置されている。ソケットコネクタ３５０は、ドウターボード（daughterboard ）と呼ばれる第２のプリントカード上に装着されて接続される。ハウジング３５２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、接点は、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。
【００４０】
図１８は、ヘッダハウジング３１２におけるピン３１５，３１７の好ましい配列を示している。図１８は、接点３５５，３５７に接続されるのではなくむしろマザーボードに接続されるピン３１５，３１７の部位を示している。信号ピン３１５の２つの列に対して（毎に）１列のグランドピン３１７が設けられている。これは、前述したようなコネクタの鏡像関係を形成するためである。また、図１８には、グランドピン３１７の部位５１０，５２０も示されている。これらの部位５１０，５２０の詳細は図２１および図２２に示されている。信号ピン３１５の２つの列に対してグランドピン３１７が１列のみ設けられているため、ホールを通じたグランドの数が減少し、簡単且つ容易に跡をさかのぼれるモジュールを構成することができる。
【００４１】
図１９は図１７のコネクタにおけるグランドピンおよび信号ピンのさらなる好ましい配列を示している。図１９は、接点３５５，３５７に接続されるピン３１５，３１７の部位を示している。また、図１９には、グランドピン３１７のＬ字型のピン５２５，５３０が示されている。これらのピン５２５，５３０はそれぞれ、対応するグランドレセプタクル接点３５７に接続される。図示のように、ピン５２５，５３０は鏡像関係を成して配置されるとともに、図２１および図２２で詳細に説明するように、ピン５２５，５３０は１つのグランドピンから延びており、これによって回路の複雑化を防止している。
【００４２】
図２０は図１７のコネクタの組立状態を示している。複数の図２０のコネクタは、 図２に示される形態と同様、所定の配列パターンでハウジングに配置される。
【００４３】
前述したように、図３は本発明に係る典型的なコネクタモジュールを示している。なお、グランドピン３１７のＬ字型の端部は部材１７として図３に示されている。この部分は例えば図２１に示される部位５３０に対応している。
【００４４】
図２１は、本発明に係る典型的なグランドピンの斜視図を示している。図２２は、 図２１のピンの組立状態を示している。グランドピン３１７は、好ましくは、第１の接点部材５１０と第２の接点部材５２０の２部材からなる。しかしながら、グランドピンは、１つの部材もしくは３つ以上の部材から構成されていても良い。図２３に示されるように、第１の接点部材５１０には、複数の突出部５１３を有する切り欠き５１２が形成されている。各突出部５１３は好ましくは立ち上がった部位すなわちバンプ５１４を有している。 第２の接点部材５２０には、複数の突出部５２３を有する切り欠き５２２が形成されている。各突出部５２３は、好ましくは、立ち上がった部位すなわちバンプ５２４を有している。接点部材５１０，５２０は、好ましくは、図２２に示されるように、突出部５１３，５２３およびバンプ５１４，５２４の協働関係によって連結される。 すなわち、バンプ５１４が第２の接点部材５２０の部位５２６と接触し、バンプ５２４が第１の接点部材５１０のプレート５１７の部位と接触する。
【００４５】
第１の接点部材５１０は、ヘッダコネクタのベース部から例えばマザーボードに向かって延びるテイル（tail）５１５と、プレート５１７とを有している。第２の接点部材５２０は、好ましくは、接点部材５２０から延びる断面がＬ字型の２つのピン５２５，５３０と、ピン５２５，５３０の側部から突出する２つのプレート５２７，５３２とを有している。なお、第２の接点部材５２０は、断面がＬ字型のピンを１つだけ有していても良く、また、断面がＬ字型のピンを３つ以上有していても良い。Ｌ字型のピン５２５，５３０はそれぞれ対応するグランドレセプタクル接点に接続される。
【００４６】
一対のＬ字型のピン５２５，５３０に起因して、２つのソケットコネクタ上のグランド接点は、各ヘッダコネクタのグランドピンと接続され得る。これによって、グランドピンの数が減少する。なお、好ましくは、２つのプレート５２７，５３２は同一の平面内に配置される。また、３つのプレート５１７，５２７，５３２は、ヘッダコネクタ内において、電気的絶縁部および遮蔽部を形成する。また、Ｌ字型形状は材料的に有効（material-efficient）であり、グランドピンをＬ字型形状に形成することによって、グランドピンの曲げ剛性が増大する。
【００４７】
本実施形態に係る信号ピン３１５は、前述した図５の信号ピン１５と同一である。グランドピン３１７のＬ字型の各ピンは、好ましくは、信号ピン３１５に対して対角線方向に配置されている。
【００４８】
第１の実施形態のように、ソケットコネクタは、信号レセプタクル接点３５５と、グランドレセプタクル接点３５７とからなる。これらの接点は、第１の実施形態の接点５５，５７と類似している。レセプタクル接点３５５，３５７はそれぞれ、好ましくは、互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成される信号レセプタクル接点（90゜offset dual-beam signal receptacle contact）および互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成されるグランドレセプタクル接点である。
【００４９】
図２４は、互いに鏡像関係を成すように形成された本発明に係る典型的な一対の信号レセプタクル接点３５５の斜視図である。図２５は、互いに鏡像関係を成すように形成された本発明に係る典型的な一対のグランドレセプタクル接点３５７の斜視図である。水平および垂直方向の遮蔽部を形成するように、 鏡像関係で対をなす多数の接点がコネクタ内に所定の配列をもって配置され得る。図２６は、互いに鏡像関係を成すように６対の配列で配置された本発明に係る典型的なソケットコネクタの斜視図である。本発明は列をベースにした組み合わせを提供する。したがって、スキューの問題が生じることはなく、電気的なタイミングの問題や混信が減少する。
【００５０】
図２７および図２８は、本発明に係る典型的な２対のソケットコネクタの斜視図を示している。図２７および図２８に示されるソケットコネクタは、図２４の信号レセプタクル接点３５５と図２５のグランドレセプタクル接点３５７とを一体化したものである。また、これらの図には、Ｌ字型のグランドピン５７５，５８０と信号ピン３１５も示されている。グランドピン５７５，５８０は、鏡像関係を成すように配置されたＬ字型の部位である。Ｌ字型のグランドピン５７５，５８０は、互いに全く同一のものであり、図２１に示されるグランドピン３１７のＬ字型のピン５２５，５３０と類似している。なお、Ｌ字型のグランドピン５７５，５８０は、図４のグランドピン１７のような別個のすなわち異なったグランドピンと組み合わすこともできる。ヘッダコネクタ３１０とソケットコネクタ３５０とを組み合わせる（接続する）ことによって、マザーボードがドウターボードに接続される。グランドピン５７５，５８０と信号ピン３１５はそれぞれ、グランドレセプタクル接点３５７と信号レセプタクル接点３５５の対応する接点部３７０，３７２，３４５，３４７と接続され、これによって、接点係合領域のコネクタモジュール内にある他の信号接点に対して電気的絶縁が形成される。
【００５１】
コネクタモジュールの接点の複数の列は、空間的に互いに近接した配列で規則的に配置することができる。 好ましいピッチは２ｍｍである。また、好ましくは、一対のコネクタモジュールが鏡像関係を成すように配置される。図２９は本発明に係る典型的な４つのコネクタモジュールの配列を示している。コネクタモジュール５８３はコネクタモジュール５８５と鏡像関係を成し、コネクタモジュール５９３はコネクタモジュール５９５と鏡像関係を成している。各信号ピン３１５は、そのコネクタモジュール内のグランドレセプタクル接点３５７によって遮蔽されている。図２９には４つのコネクタモジュールが示されているが、コネクタモジュールはその数に限定されることなく配列され得る。
【００５２】
図３０は、本発明に係る典型的なソケットレセプタクルハウジングを示している。ソケットレセプタクルハウジング４５２は、好ましくはプラスチックによって形成され、 信号レセプタクル接点とグランドレセプタクル接点とをカバーする。ヘッダコネクタから信号ピン３１５およびグランドピン３１７（Ｌ字型のピン５２５，５３０）を受けるために、 窓４５５，４５７が設けられている。なお、ハウジング４５２は、図１８に示されるハウジングと類似している。
【００５３】
本発明に係るコネクタは、中間平面的な適用（midplane application）をもって使用することもできる。すなわち、図３１は、中間平面的な適用をもって使用される典型的なグランドピンと信号ピンの分解斜視図である。図３２は、図３１のグランドピンと信号ピンの組立状態を示した斜視図である。また、図３３は、互いに接続された図３１の２つのグランドピンの側面図である。
【００５４】
図３１は、中間平面的に配置された回路基板（midplane circuit board）６００を示している。回路基板６００は、グランドピン５０５のための貫通孔６１０を有している。グランドピン５０５は、好ましくは、図２１のグランドピン３１７と類似する２つの部材５１０，５２０からなる。 無論、グランドピン５０５は、１つの部材から成っていても良く、また、３つ以上の部材から成っていても良い。また、回路基板６００は、信号ピン６６０のための貫通孔６５０も有している。グランドピン５０５の第１の接点部材５１０のテイル５１５は、貫通孔６１０に挿通されて、他方側でグランドピン６３０と接続される。グランドピン６３０は、図２１のグランドピン３１７と類似しており、好ましくは、第１の接点部材６３５と第２の接点部材６４０とからなる。無論、グランドピン６３０は、１つの部材から成っていても良く、 また、３つ以上の部材から成っていても良い。第２の接点部材６４０は接点部材５２０と同一である。接点部材５２０（６４０）には、対応するグランドレセプタクル接点と接続するための２つのピン５２１，５２２（６４４，６４５）が設けられているが、ピンの数は２つに限定されない。第１の接点部材６３５は、突出部６３７と、立ち上がり部すなわちバンプ６３８と、短いテイル６３９とを有している。第２の接点部材６４０は、突出部６４２と、立ち上がり部すなわちバンプ６４３とを有している。突出部６３７およびバンプ６３８は突出部６４２およびバンプ６４３と協働して接点部材６３５，６４０同士を連結する。
【００５５】
図３２および図３３に示されるように、貫通孔６１０を貫通した第１の接点部材５１０のテイル５１５は、 図示しない次のボードにグランドを接続するために、短いテイル６３９を通り過ぎて、突出部６３７と電気的に接続される。接点部材６３５，６４０は、好ましくは、図示しないシュラウド（shroud）もしくはピンを有しない空のハウジングヘッダ内に配置される。 シュラウド（shroud）は、 回路基板６００の背面側もしくは下側で、 基板６００とシュラウド（shroud）とを貫通して延びる信号ピン６６０（信号ピン３１５と類似）と接続される。また、短いテイル６３９は、シュラウド（shroud）内の列（columns ）を電気的にシールドする。
【００５６】
以上説明したように、本発明によれば、よりコンパクトな形態で、十分な電気的絶縁を接点係合（接続）領域内で行なうことができる。 また、本発明によれば、対角方向で十分な絶縁を維持することができる。
【００５７】
なお、前述した実施形態では、対応するグランドレセプタクル接点と係合（接続）するグランドピンがＬ字型を成していたが、グランドピンはＬ字型形状に限定されない。矩形、正方形、円形等、様々な形状を採用することができる。
【００５８】
また、前述した実施形態において、ソケットコネクタには直角な部位が設けられていたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、直角部分を有しない直線型のグランド接点と直線型の信号接点とを有するソケットコネクタに対しても適用できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気コネクタによれば、互いに隣接する接点部材間での混信を防止しつつ接点部材を密集状態でパックすることができる。すなわち、信号の保全性を維持しつつフットプリントを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高速伝達コネクタの分解図である。
【図２】（ａ）は図１のコネクタの組立状態の断面図、（ｂ）はハウジング内に配置された（ａ）の複数のコネクタの列の分解状態の斜視図である。
【図３】本発明に係る典型的なコネクタモジュールの斜視図である。
【図４】本発明に係る典型的なグランドピンの斜視図である。
【図５】本発明に係る典型的な信号ピンの斜視図である。
【図６】本発明に係る典型的な信号レセプタクル接点の斜視図である。
【図７】本発明に係る典型的な信号レセプタクル接点の斜視図である。
【図８】本発明に係る典型的なグランドレセプタクル接点の斜視図である。
【図９】本発明に係る典型的なグランドレセプタクル接点の斜視図である。
【図１０】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された一対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図１１】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された一対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図１２】本発明に係る典型的なコネクタモジュールの断面図である。
【図１３】本発明に係る典型的なコネクタモジュールの列を示す図である。
【図１４】本発明に係る典型的なコネクタモジュールのフリーボディーダイアグラムである。
【図１５】本発明に係る典型的なソケットレセプタクルハウジングを示す図である。
【図１６】本発明に係るソケットレセプタクルハウジングを有する典型的なコネクタモジュールの断面図である。
【図１７】本発明に係る他の典型的なコネクタモジュールの断面を付した斜視図である。
【図１８】図１７のコネクタにおけるグランドピンと信号ピンの好ましい配列を示す図である。
【図１９】図１７のコネクタにおけるグランドピンと信号ピンのさらに好ましい配列を示す図である。
【図２０】図１７のコネクタの組み立て状態の斜視図である。
【図２１】本発明における他の典型的なグランドピンの分解斜視図である。
【図２２】図２１のピンの組み立て状態の斜視図である。
【図２３】図２１のグランドピンの接点部材の側面図である。
【図２４】本発明に係る鏡像関係を成す一対の典型的な信号レセプタクル接点の斜視図である。
【図２５】本発明に係る鏡像関係を成す一対の典型的なグランドレセプタクル接点の斜視図である。
【図２６】所定の配列で鏡像関係を成すように配置された典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図２７】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された２対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図２８】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された２対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図２９】本発明に係るさらに典型的なコネクタモジュールの列を示す図である。
【図３０】本発明に係るさらに典型的なソケットレセプタクルハウジングを示す図。
【図３１】中間平面的な適用をもって使用される典型的な信号ピンおよびグランドピンの分解斜視図である。
【図３２】中間平面的な適用をもって使用される典型的な信号ピンおよびグランドピンの組み立て状態の斜視図である。
【図３３】図３２の部分側面図である。
【符号の説明】
１０…ヘッダコネクタ
１５…信号ピン
１７…グランドピン
５０…ソケットコネクタ
５５…信号レセプタクル接点
５７…グランドレセプタクル接点
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気コネクタに係わり、特に、互いに隣接する接点要素間で混信が生じることなく信号を送信することができる密集パックされた複数の接点要素を有する電気コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
電子機器においては、信号の送信路同士を接続するために電気コネクタが使用される。一般に、送信路は空間的に互いに密接しているため、信号間の干渉（混信）によって生じるノイズ等（difficulties）は隣接する送信路に沿って伝送される。
【０００３】
このようなノイズ等を最小限に抑えるために、コネクタにおいては、グランド接続を形成することが知られている。このグランド接続によって、送信路間の好ましくない干渉（混信）は除去される。
【０００４】
しかしながら、グランド接続だけで常に十分であるとは言えない。特に、コネクタを通じて送信路を構成する接点が鋭角に延びているようなコネクタにあっては、 グランド接続だけで十分であるとは言えない。このようなコネクタにとって、 互いに隣接する送信路間の干渉（混信）は特に大きな問題であるからである。
【０００５】
複雑な電気もしくは電子デバイスの別個の半組立部品（サブアッセンブリ）間で電気信号が送られる多くの局面において、寸法を小さくすることは、デバイス（あるいはデバイスのある部分）の有用性や利便性に大きく貢献し得る。この目的のために、極めて小さい複数の導体（conductor ）を有するケーブルを利用することができる。また、回路基板等の上に密集状態で正確に配置されるターミナルパッドを製造することも一般に行なわれている。したがって、寸法の小さなコネクタによって繰り返し且つ容易にケーブルと回路基板等とが互いに接続されるとともに、この寸法の小さなコネクタを含む回路中の電気的な信号伝送が障害なく信頼性をもって行なわれることが望ましい。
【０００６】
高速バックプレーンアプリケーション（high speed backplane application）においては、コネクタを通じた信号伝送路間での混信が少ないことが望ましい。また、信号の密集度が高いことが望ましい。混信が少なければ信号の高い保全性が得られる。信号の密集度を高めれば、コネクタを介して接続される回路の数を増大させることができる。
【０００７】
ピン・ソケット型のコネクタは、接続不能で且つ電気的に信頼性あるインターフェイスを実現するために使用される。信頼性は、片持ち梁状の２つの接点を形成することによって増大する。一般的には、突出するピンまたはブレードの両側に２つの片持ち梁状のレセプタクルビームを配置することが行なわれる。このようにビームを１８０°離間して対向させる手法では、係合時における片持ち梁状のビームの湾曲動作によって規定される平面内での係合クリアランスが十分に確保される。また、製造公差に起因して、係合当初のぶつかり合い（stubbing）を防止するために、ビームの端部は外側にある角度だけ曲げられる。スプリングビームの撓みや保持突起のためのこのクリアランスは、湾曲面（flexing plane ）内での接点クリアランスのための要件を形成する。このクリアランスは、コネクタレセプタクルハウジング内に収容されなければならず、これによって、コネクタの密集度を向上させる重要な限定要素となる。
【０００８】
コネクタ内における信号伝送路の同軸的な絶縁を通じて混信を低減するためには、コネクタの全送信路（係合領域も含む）の横側の垂直面および水平面内での絶縁が望まれる。対向する片持ち梁状のビームの湾曲面内でクリアランスを確保することは、コネクタの密集度を維持もしくは向上させつつ垂直および水平方向での電気的絶縁を図ることと矛盾する。
【０００９】
Ｌ字型のグランド接点構造の使用をもって電気的な絶縁を達成する方法は、ＵＳＰ５６６０５５１号に開示されている。このＵＳＰでは、レセプタクルコネクタの長手方向に沿って、グランド接点本体の断面内にＬ字型部分が形成されている。また、接点係合領域内で、従来のフラットな一対の片持ち梁ビームのレセプタクルグランド接点に改良を加えるとともに、９０°回転されたフラットな突出ブレードを採用し、これによって、ブレードとレセプタクルの係合時にＬ字断面が形成されるようにしている。 接点係合領域内におけるこのＬ字型構造の改良は、前述した湾曲面内クリアランスに起因して密集度を制限し、十分な同軸的絶縁が維持し得なくなるようなギャップ部を形成してしまう。さらに、前記ＵＳＰでは、４つの片持ち梁状のビームの湾曲面の全てが平行な状態で方向付けられており、これにより、密集度が制限されてしまっている。
【００１０】
伝達ラインに沿ってデータを伝達する従来の方法としては、共通モード法 （common mode method）が知られている。共通モードは、電位（好ましくは、コネクタまたは伝達ラインの他の信号に共通であるグランド）を基準とした信号レベルを伝達する伝達モードである。伝達ラインに沿ってデータを伝達する従来の他の方法としては、ディファレンシァル法（differential method ）が知られている。このディファレンシァル法は、電位がＶである１つのライン上の信号がーＶの補助電圧（complement voltage）を伝送するラインを基準としている方法である。全出力はＶ−（−Ｖ）＝２Ｖとなる。
【００１１】
共通モード伝送の限界（欠点）は、ライン上のどのようなノイズも信号とともに伝達されてしまう点にある。この共通モードのノイズは、共通基準面の電位の不安定さに起因しており、グランドバウンス（ground bounce ）と呼ばれる現象である。信号伝送におけるノイズを減少するために、信号は差動的に送られる。どのような共通モードのノイズも差動レシーバでキャンセルされる。 この現象は、共通モードノイズリジェクション（common mode noise rejection ）と呼ばれ、差動送信の主要な利益である。
【００１２】
高速直角バックプレーンコネクタ（high speed right angle backplane connector）における異なる組み合わせ(differential pairing)は、列を主体(column-based)としている。これは、グランド電位でのシールドがコネクタ内の接点の列（column）間に介挿されるからである。すなわち、信号の保全性を向上するために、従来では、列を主体とした組みあわせ形態（column-based pair design）を採用している。この例としては、例えば、マサチューセッツ州のボストンのTeradyne,Inc. によって製造されたＶＨＤＭ製品がある。列を主体として組みあわせにおいて、組み合わせ対象のうちの現実の電位ラインと基準となる補助電圧のラインとの間でスキュー（skew）が生じる。対をなす信号のうちの１つは、他の信号よりも早く到達する。この到達時間の差は、共通モードノイズリジェクションの効果を低減させ、差動信号（differential signal ）の出力立ち上がり時間を遅くする。したがって、データが伝達ラインを通じてどの位の量伝達され得るかの指標となる帯域幅は、帯域幅（＝０．３５／Risetime）による立ち上がり時間の長さに反比例するため、データスループットの量は列を主体とした組みあわせによって低減される。
【００１３】
電気コネクタは様々に発展してきたが、この技術における固有の問題、特に、互いに隣接する接点部材間での混信を防止しつつ接点部材を密集状態でパックするという問題は依然として残ったままである。したがって、電気コネクタにおいては、 信号の保全性を維持しつつフットプリントを小さくすることが必要である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は回路基板に装着されるコネクタであり、このコネクタは、ハウジングと、ハウジングによって支持されるコネクタモジュールとからなる。コネクタモジュールは、グランドピンと信号ピンとからなるヘッダコネクタと、 グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタとを具備し、グランドピンはグランドレセプタクル接点と係合して第１および第２の方向に力を形成し、信号ピンは信号レセプタクル接点と係合して第３および第４の方向に力を形成し、第１および第３の方向の力は互いに逆向きで、第２および第４の方向の力は互いに逆向きである。
【００１５】
本発明の１つの実施形態において、第１および第２の方向は互いに直交しており、第３および第４の方向は互いに直交している。
【００１６】
本発明の他の実施形態において、グランドピンがＬ字型を成すとともにそのＬ字形状の端部に２つの側面を有し、グランドレセプタクル接点がＬ字型の断面を有し、信号レセプタクル接点がＬ字型の断面を有し、グランドピンが前記２つの側面でグランドレセプタクル接点と係合する。また、信号ピンは、矩形断面を有し、その互いに隣接する２つの側面で信号レセプタクル接点と係合する。また、他の実施形態では、信号ピンはグランドピンに対して対角的に配置される。
【００１７】
また、他の実施形態では、グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点は、互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点であり、グランドレセプタクル接点は信号レセプタクル接点に対して逆方向に配置されている。
【００１８】
また、他の実施形態のコネクタは、ハウジングと、ハウジングによって支持されるコネクタモジュールとからなる。コネクタモジュールは、複数のピンを有するグランドターミナルと信号ピンとからなるヘッダコネクタと、グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタとを具備する。グランドターミナルは２つのピンを有し、２つのピンのそれぞれはＬ字型の断面を有している。Ｌ字型をなす２つのピンはそれぞれＬ字形状の端部に２つの側面を有している。グランドターミナルは、一方のピンの２つの側面でグランドレセプタクル接点と係合して第１および第２の方向に力を形成し、信号ピンは、信号レセプタクル接点と係合して第３および第４の方向に力を形成し、第１および第３の方向の力は互いに逆向きで、第２および第４の方向の力は互いに逆向きである。
【００１９】
本発明の他の実施形態では、グランドターミナルは第１の接点部材と第２の接点部材とからなり、第１の接点部材は第２の接点部材に連結され、複数のグランドピンが第２の接点部材に設けられる。各接点部材は複数の突出部と立ち上がり部とを有する。これらの突出部と立ち上がり部は協働して第１の接点部材と第２の接点部材とを連結する。 また、２つのピンは互いに鏡像関係で配置されている。
【００２０】
他の実施形態では、信号ピンがグランドターミナルに対して対角的に配置されている。ヘッダコネクタは、グランドターミナルに対して対角的に配置された第２の信号ピンを有し、ソケットコネクタは、第２のグランドレセプタクル接点と第２の信号レセプタクル接点とを有し、グランドターミナルの２つのピンのうちの一方が第１のグランドレセプタクル接点と係合し、グランドターミナルの２つのピンのうちの他方が第２のグランドレセプタクル接点と係合し、信号ピンが信号レセプタクル接点と係合し、第２の信号ピンが第２の信号レセプタクル接点と係合する。２つのピンが互いに鏡像関係で配置され、グランドレセプタクル接点と第２のグランドレセプタクル接点とが互いに鏡像関係で配置され、 信号レセプタクル接点と第２の信号レセプタクル接点とが互いに鏡像関係で配置されている。グランドターミナルがテイルを有し、このテイルと電気的に接続する第２のグランドターミナルをコネクタモジュールが備えている。
【００２１】
さらに、他の実施形態に係る電気接続体は、実質的に矩形の信号ピンからなる第１の列と、実質的に矩形のグランドピンからなる第２の列とを有し、第１および第２の列が互いに対角方向に沿ってオフセットされるヘッダコネクタと、信号ピンの第１の列と係合するように配置され且つ実質的に矩形の信号レセプタクルターミナルからなる第３の列と、グランドピンの第２の列と係合するように配置され且つ実質的に矩形のグランドレセプタクルターミナルからなる第４の列とを有し、第３および第４の列が互いにオフセットされて対角的に配置されているレセプタクルコネクタとを具備し、各信号レセプタクルターミナルは一対の接点部材を有し、一方の接点部材は係合するピンに対して第１の方向で横向きの接触力を作用させ、他方の接点部材は係合するピンに対して第１の方向と直交する第２の方向で接触力を作用させ、各グランドレセプタクルターミナルは一対の接触ターミナルを有し、一方の接点ターミナルは係合するピンに対して第１の方向と逆向きで且つ平行な方向で接触力を作用させ、他方の接点ターミナルは係合するピンに対して第２の方向と逆向きで且つ平行な方向で接触力を作用させる。信号ピンに作用する接触力の第１の合力とグランドピンに作用する接触力の第２の合力は、その大きさが略等しく、かつ、その方向が互いに逆向きであり、前記第１および第２の合力は、前記対角方向に沿って同一直線上に位置している。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、同軸的な電気絶縁をもって信号の接続を行う電気コネクタモジュールに関する。そして、本発明は、水平面および垂直面で接点を電気的に絶縁（孤立）させることによって、接点接続領域内で信号の電気的絶縁状態を形成する。
図１は、高速トランスミッションコネクタの第１の実施形態に係る側断面図を示している。図１の（ａ）に示されるように、直線型のヘッダコネクタ（header connector）１０は、ヘッダハウジング１２と、信号伝達ラインのためのピン （雄接点）１５と、グランドラインのためのピン（雄接点）１７とからなる。これらのピン１５，１７は対応するコネクタ１０のヘッダハウジング１２上において交互に複数の列で配置されている。ハウジング１２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂（high temperature thermoplastic）のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、ピンは、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。ヘッダコネクタ１０は、マザーボード（motherboard ）と呼ばれる第１のプリントカード上に装着されて接続される。
【００２３】
図１の（ｂ）に示されるように、直角型のソケットコネクタ５０は、レセプタクルハウジング（receptacle housing）５２と、信号伝達ラインのための信号レセプタクル接点５５と、グランドラインのためのグランドレセプタクル接点５７とからなる。接点５５，５７の複数の列は、ヘッダコネクタ１０のピン（接点）１５，１７の列に対応して規則的に配置されている。ソケットコネクタ５０は、ドウターボード（daughterboard ）と呼ばれる第２のプリントカード上に装着されて接続される。ハウジング５２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、接点は、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。
【００２４】
図２の（ａ）は図１のコネクタの組立状態の断面図を示している。複数の図２の（ａ）のコネクタは、図２の（ｂ）に示されるような所定の配列パターンでハウジング１に配置される。ハウジング１は、好ましくは、電気絶縁材料によって形成されており、所定列のヘッダコネクタ１０を有するヘッダハウジング３と、所定列のソケットコネクタ５０を有するソケットハウジング５とからなる。
【００２５】
図３は、本発明に係る典型的なコネクタモジュールの分解状態の斜視図を示している。図３に示されるように、ヘッダコネクタは、１つのピン１５と、１つのグランドピン１７とからなる。図４は本発明に係る典型的なグランドピン１７の斜視図を示している。グランドピン１７は、好ましくは、断面がＬ字型を成しており、ヘッダコネクタのベース部から延びている。また、グランドピン１７は、好ましくは、グランドピン１７の側部から突出する複数のプレート１６を有している。これらのプレート１６は、ヘッダコネクタの電気的絶縁部および遮蔽部を形成している。Ｌ字型形状は材料的に有効（material-efficient）であり、グランドピン１７をＬ字型形状に形成することによって、グランドピン１７の曲げ剛性が増大する。図５は、本発明に係る典型的な信号ピン１５の斜視図を示している。この信号ピン１５もヘッダコネクタのベース部上に形成されている。グランドピン１７は好ましくは信号ピンに対して対角線方向に配置される。
【００２６】
ソケットコネクタは、信号レセプタクル接点５５と、グランドレセプタクル接点５７とからなる。レセプタクル接点５５，５７はそれぞれ、好ましくは、互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成される信号レセプタクル接点 （90゜offset dual-beam signal receptacle contact）および互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成されるグランドレセプタクル接点である。
【００２７】
図６および図７は、本発明に係る典型的な信号レセプタクル接点５５の斜視図を示している。信号レセプタクル接点５５は、好ましくは、信号ピン１５に接続される２つの接点部４５，４７を有するＬ字型の構造部４８からなる。ソケットコネクタの信号レセプタクル接点５５の前端部には、ヘッダコネクタの対応するピンと係合可能な係合部５１が形成されている。また、ソケットコネクタの信号レセプタクル接点５５の中間部には、 断面が矩形の直角部５４が形成されている。さらに、ソケットコネクタの信号レセプタクル接点５５の後端部には、端子５３が形成されている。
【００２８】
図８および図９は、本発明に係る典型的なグランドレセプタクル接点５７を示している。グランドレセプタクル接点５７は、好ましくは、Ｌ字型のピン（例えば、Ｌ字型のグランドピン１７）を受けるために、Ｌ字型を成している。Ｌ字型のピンと接続するために、２つの接点部７０，７２が設けられている。また、グランドレセプタクル接点５７には、当接部（punched section ）５９，６０が設けられている。さらに、グランドレセプタクル接点５７には、電磁遮蔽部を形成するために、互いに直交する一対の遮蔽タブ８０，８０が設けられている。ソケットコネクタのグランドレセプタクル接点５７の前端部には、ヘッダコネクタの対応するピンと係合可能な係合部８１が設けられている。また、グランドレセプタクル接点５７の中間部には、断面が矩形の直角部８２が形成されている。さらに、グランドレセプタクル接点５７の後端部には、端子８３が設けられている。図１０および図１１は、本発明に係る典型的な一対のソケットコネクタの斜視図を示している。これらの図に示されるソケットコネクタは、図６および図７に示される一対の信号レセプタクル接点５５と図８および図９に示される一対のグランドレセプタクル接点５７とを連結することによって構成されている。また、図１０および図１１には、図４および図５に示されるピン１５，１７も示されている。
【００２９】
ヘッダコネクタ１０とソケットコネクタ５０とを接続することによって、マザーボードがドウターボードに接続される。グランドピン１７と信号ピン１５とがそれぞれグランドレセプタクル接点５７と信号レセプタクル接点５５とに係合されると、接点係合領域のコネクタモジュール内にある他の信号接点に対して対角線方向で電気的絶縁がなされる。
【００３０】
図１２は本発明に係る典型的なコネクタモジュールの断面図を示している。信号レセプタクル接点５５において、接点部４５，４７は、好ましくは断面が矩形の信号ピン１５の隣り合う側面２２，２４と係合するが、信号ピン１５の反対側の側面とは係合しない。一方、グランドレセプタクル接点５７において、接点部７０，７２は、Ｌ字型のグランドピン１７の端部１８，２０と係合する。このような係合形態によって、グランドピン（グランド接点）によって信号ピン（信号接点）を取り囲む複数の部屋が形成される。２つの接点部を形成するために、信号は、１つのピン（すなわち、Ｌ字型のグランドピン１７）上で、ヘッダコネクタのグランドからソケットコネクタに伝達される。これによって、集中領域に電気的な絶縁が形成される。
【００３１】
コネクタモジュールの接点の複数の列は、空間的に互いに近接した配列で規則的に配置することができる。好ましいピッチは２ｍｍである。また、１つの信号接点の列は、好ましくは、互いに隣接して配置される２つのグランド接点の列間に配置される。図１３は本発明に係る典型的な４つのコネクタモジュールの配列を示している。各信号ピン１５は、そのコネクタモジュール内のグランドレセプタクル接点５７と、隣接するコネクタモジュール内の各グランドレセプタクル接点５７とによって、遮蔽されている。図１３には４つのコネクタモジュールが示されているが、 コネクタモジュールはその数に限定されることなく配列され得る。
【００３２】
断面がＬ字型のピンの慣性モーメントは、従来のブレードの慣性モーメントよりも大きい。したがって、断面がＬ字型のグランドピン１７は、ピン断面の全体的な曲げ剛性を増大させることによって、同じ厚さを有する従来のブレード形状のピンを越えた機械的利益を得ることができる。この場合、曲げ剛性はヤング率Ｅと慣性モーメントＩとの積によって定義される。すなわち、曲げ剛性＝Ｅ×Ｉとなる。この曲げ剛性は、係合時のピン変形を減少させる上で重要である。曲げ剛性は、同じ幅の断面が矩形もしくは円形のピンを使用するよりも、Ｌ字型の断面のピンを使用した方が増大される。
【００３３】
この典型的な実施形態によれば、曲げ面方向のクリアランスは、コンパクトな形態で形成され得る。また、グランドレセプタクル接点５７における９０度オフセットされた梁による側面係合（side-ways 90 ゜beam engagement ）は、好ましくは、信号レセプタクル接点５５に対して逆方向で行われる。すなわち、信号レセプタクル接点５５のオフセット方向は、グランドレセプタクル接点５７のオフセット方向と反対である。このように、信号接点とグランド接点の梁が９０度オフセットされた形態は、反力のバランスに寄与する。このように逆方向で係合が行われると、信号およびグランドの各レセプタクル接点５５，５７からの接点係合反力は、互いに反対向きで、かつ、累積されるというよりもむしろキャンセルするように働く。コネクタ接続（係合）時に反力が累積されると、プリント回路基板を損傷させる望ましくないねじれやトルクが生じる。本発明では、好ましくは、２つの梁すなわち接点部が第１の曲げ面（例えば、垂直な曲げ面）内で曲げられ、他の２つの梁すなわち接点部が第２の曲げ面（例えば、水平な曲げ面）内で曲げられる。すなわち、２つの接点部７０，７２のうちの一方が第１の方向に曲げられ、２つの接点部７０，７２のうちの他方が好ましくは第１の方向と垂直な第２の方向に曲げられる。また、２つの接点部４５，４７のうちの一方が第３の方向に曲げられ、２つの接点部４５，４７のうちの他方が第４の方向に曲げられる。この場合、第３の方向は第１の方向と反対であり、第４の方向は第２の方向と反対である。したがって、第１および第３の方向での力は、互いに反対であり、 互いにキャンセルされるように働く。また、第２および第４の方向での力は、互いに反対であり、互いにキャンセルされるように働く。したがって、反力は最小限に抑えられる。
【００３４】
特に、本発明に係るコネクタモジュールは、図１４に示されるように力のバランスを達成する。すなわち、グランドレセプタクル接点５７がグランドピン１７に接触すると、水平および垂直方向にベクトルＦH1とＦV1で表される力の第１のセットが生じる。これらの力は、コネクタモジュールに作用するとともに、組合わさって合成方向（好ましくは接点５７に対して対角的な方向）にベクトルF D1で表される第１の合力を形成する。一方、信号レセプタクル接点５５が信号ピン１５に接触すると、水平および垂直方向にベクトルF H2とF V2で表される力の第２のセットが生じる。これらの力は、コネクタモジュールに作用するとともに、組合わさって合成方向（好ましくは接点５５に対して対角的な方向 ）にベクトルF D2で表される第２の合力を形成する。これらの力はグランドおよび信号接点がグランドおよび信号ピンと接触することによる相互作用の結果として生じ、ベクトルF D1とベクトルF D2は互いに反対方向でかつ対角方向に作用する。しかも、ベクトルF D1とベクトルF D2はその大きさが等しく互いにオフセットしており、結果的にコネクタに生じる力が釣り合う。例えば、 一方のベクトルは北西方向を向き、他方のベクトルは南東を向く。したがって、本発明によれば、グランドおよび信号接点とグランドおよび信号ピンとを組み合わせて力をバランスさせることができ、ベクトルは互いに対角方向に釣り合う。
【００３５】
図１５は、本発明に係る典型的なソケットレセプタクルハウジングを示している。ソケットレセプタクルハウジング１５２は、好ましくはプラスチックによって形成され、 信号レセプタクル接点とグランドレセプタクル接点とをカバーする。ヘッダコネクタから信号ピンおよびグランドピンを受けるために、窓１５５，１５７が設けられている。
【００３６】
図１６は、本発明に係るソケットレセプタクルハウジングを有する典型的なコネクタモジュールの断面図を示している。図１６は図１２と類似しており、図１２において述べた構成要素を含んでいる。これらの要素の詳細な説明は図１２と同一の符号を付すことにより省略する。信号ピン１５は、その２つの側面２６，２８で、ソケットレセプタクルハウジング１５２の２つの側壁１２６，１２８によって支持されている。構造上のバランスを確保し且つ累積力の好ましくない衝撃を減少させるために、ハウジング１５２によって力が形成される。側壁１２６，１２８と接触させることにより、反力のバランスを維持し且つ望ましくないねじれやトルクを回避しながら、強度的に弱い信号ピンを使用することも可能となる。
【００３７】
本発明の第２の実施形態では、異なる特定の一対の電気信号伝送のために使用される。高性能バックプレーンコネクタ（backplane connector ）システムについて説明する。また、列を主体とした組み合わせが実行される。隣接するコネクタ列間での鏡像関係（鏡のごとき幾何学的関係…この関係では、信号ピンの隣接する列間の列を主体とした異なる一対のアラインメントが達成される）についても述べることとする。列を主体（column-based）とした異なる（区別的な、差動的な）組み合わせ(differential pairing)は、コネクタにおいてはむしろ好ましいことである。なぜならば、コネクタは、列を主体とした組み合わせ如何によっては、信号のスキュータイミングの問題（signal skew timing problem）を形成しないためである。列を主体とした異なる組み合わせ（differential pairing）の正確で且つ完全な信号は、スキューを生じさせない。なぜなら、これらの信号は同一の列のコネクタを通じて実質的に同一の電気的な長さにわたって送られるからである。したがて、スキューに関連した問題は生じない。異なる（ 差動的な）組み合わせを使用することによって、信号の送信性能が向上され、混信を防止し得る。また、混信することなく高い送信速度が得られる。さらに、列を主体とする組み合わせによって、基板形状に伴うスキューの補償も必要でなくなる。本発明の第２の実施形態は、プリント回路基板に接続されるテイルを形成する好ましくは２部材からなるヘッダコネクタのグランドピンと、対応するソケットコネクタのグランド接点に係合する好ましくはＬ字型の一対のグランド接点係合ピンとの組み合わせ構造である（The header ground contact system provides for dedicated １：１ signal ／grounding path connections to the printed circuit board in conjunction with a mirrored-column differential pair approach in manner that reduces the number of grounding through-holes on the board）。これによって、水平および垂直方向での信号遮蔽を達成しつつ、基板上のラインを容易に辿っていくことができる。グランド接点と信号接点は鏡像関係を成して配置されているため、使用されるグランドピンの数は好ましくは１／２に減少される。
【００３８】
本発明に係るコネクタの第２の実施形態が図１７に示されている。図１７の （ａ）に示されるように、直線型のヘッダコネクタ３１０は、ヘッダハウジング３１２と、信号伝達ラインのためのピン（雄接点）３１５と、グランドラインのためのピン（雄接点）３１７とからなる。これらのピン３１５，３１７は対応するコネクタ３１０のヘッダハウジング３１２上において複数の列で規則的に配置されている。ハウジング３１２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂（high temperature thermoplastic）のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、ピンは、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。 ヘッダコネクタ３１０は、マザーボード（motherboard ）と呼ばれる第１のプリントカード上に装着されて接続される。
【００３９】
図１７の（ｂ）に示されるように、直角型のソケットコネクタ３５０は、レセプタクルハウジング（receptacle housing）３５２と、第１の実施形態の接点５５と類似する信号伝達ラインのための信号レセプタクル接点３５５（ 図２４参照）と、第１の実施形態の接点５７と類似するグランドラインのためのグランドレセプタクル接点３５７（図２５参照）とからなる。接点３５５，３５７の複数の列は、ヘッダコネクタ３１０のピン（接点）３１５，３１７の列に対応して規則的に配置されている。ソケットコネクタ３５０は、ドウターボード（daughterboard ）と呼ばれる第２のプリントカード上に装着されて接続される。ハウジング３５２は、好ましくは、耐熱熱可塑性樹脂のようなプラスチック材料を使用することによってモールド成形される。また、接点は、好ましくは打ち抜き加工（stamp ）によって形成されるとともに、リン青銅（phosphor bronze ）やベリリウム銅(beryllium copper)のような好ましい材料によって形成されている。
【００４０】
図１８は、ヘッダハウジング３１２におけるピン３１５，３１７の好ましい配列を示している。図１８は、接点３５５，３５７に接続されるのではなくむしろマザーボードに接続されるピン３１５，３１７の部位を示している。信号ピン３１５の２つの列に対して（毎に）１列のグランドピン３１７が設けられている。これは、前述したようなコネクタの鏡像関係を形成するためである。また、図１８には、グランドピン３１７の部位５１０，５２０も示されている。これらの部位５１０，５２０の詳細は図２１および図２２に示されている。信号ピン３１５の２つの列に対してグランドピン３１７が１列のみ設けられているため、ホールを通じたグランドの数が減少し、簡単且つ容易に跡をさかのぼれるモジュールを構成することができる。
【００４１】
図１９は図１７のコネクタにおけるグランドピンおよび信号ピンのさらなる好ましい配列を示している。図１９は、接点３５５，３５７に接続されるピン３１５，３１７の部位を示している。また、図１９には、グランドピン３１７のＬ字型のピン５２５，５３０が示されている。これらのピン５２５，５３０はそれぞれ、対応するグランドレセプタクル接点３５７に接続される。図示のように、ピン５２５，５３０は鏡像関係を成して配置されるとともに、図２１および図２２で詳細に説明するように、ピン５２５，５３０は１つのグランドピンから延びており、これによって回路の複雑化を防止している。
【００４２】
図２０は図１７のコネクタの組立状態を示している。複数の図２０のコネクタは、 図２に示される形態と同様、所定の配列パターンでハウジングに配置される。
【００４３】
前述したように、図３は本発明に係る典型的なコネクタモジュールを示している。なお、グランドピン３１７のＬ字型の端部は部材１７として図３に示されている。この部分は例えば図２１に示される部位５３０に対応している。
【００４４】
図２１は、本発明に係る典型的なグランドピンの斜視図を示している。図２２は、 図２１のピンの組立状態を示している。グランドピン３１７は、好ましくは、第１の接点部材５１０と第２の接点部材５２０の２部材からなる。しかしながら、グランドピンは、１つの部材もしくは３つ以上の部材から構成されていても良い。図２３に示されるように、第１の接点部材５１０には、複数の突出部５１３を有する切り欠き５１２が形成されている。各突出部５１３は好ましくは立ち上がった部位すなわちバンプ５１４を有している。 第２の接点部材５２０には、複数の突出部５２３を有する切り欠き５２２が形成されている。各突出部５２３は、好ましくは、立ち上がった部位すなわちバンプ５２４を有している。接点部材５１０，５２０は、好ましくは、図２２に示されるように、突出部５１３，５２３およびバンプ５１４，５２４の協働関係によって連結される。 すなわち、バンプ５１４が第２の接点部材５２０の部位５２６と接触し、バンプ５２４が第１の接点部材５１０のプレート５１７の部位と接触する。
【００４５】
第１の接点部材５１０は、ヘッダコネクタのベース部から例えばマザーボードに向かって延びるテイル（tail）５１５と、プレート５１７とを有している。第２の接点部材５２０は、好ましくは、接点部材５２０から延びる断面がＬ字型の２つのピン５２５，５３０と、ピン５２５，５３０の側部から突出する２つのプレート５２７，５３２とを有している。なお、第２の接点部材５２０は、断面がＬ字型のピンを１つだけ有していても良く、また、断面がＬ字型のピンを３つ以上有していても良い。Ｌ字型のピン５２５，５３０はそれぞれ対応するグランドレセプタクル接点に接続される。
【００４６】
一対のＬ字型のピン５２５，５３０に起因して、２つのソケットコネクタ上のグランド接点は、各ヘッダコネクタのグランドピンと接続され得る。これによって、グランドピンの数が減少する。なお、好ましくは、２つのプレート５２７，５３２は同一の平面内に配置される。また、３つのプレート５１７，５２７，５３２は、ヘッダコネクタ内において、電気的絶縁部および遮蔽部を形成する。また、Ｌ字型形状は材料的に有効（material-efficient）であり、グランドピンをＬ字型形状に形成することによって、グランドピンの曲げ剛性が増大する。
【００４７】
本実施形態に係る信号ピン３１５は、前述した図５の信号ピン１５と同一である。グランドピン３１７のＬ字型の各ピンは、好ましくは、信号ピン３１５に対して対角線方向に配置されている。
【００４８】
第１の実施形態のように、ソケットコネクタは、信号レセプタクル接点３５５と、グランドレセプタクル接点３５７とからなる。これらの接点は、第１の実施形態の接点５５，５７と類似している。レセプタクル接点３５５，３５７はそれぞれ、好ましくは、互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成される信号レセプタクル接点（90゜offset dual-beam signal receptacle contact）および互いに９０度オフセットされた一対の梁によって形成されるグランドレセプタクル接点である。
【００４９】
図２４は、互いに鏡像関係を成すように形成された本発明に係る典型的な一対の信号レセプタクル接点３５５の斜視図である。図２５は、互いに鏡像関係を成すように形成された本発明に係る典型的な一対のグランドレセプタクル接点３５７の斜視図である。水平および垂直方向の遮蔽部を形成するように、 鏡像関係で対をなす多数の接点がコネクタ内に所定の配列をもって配置され得る。図２６は、互いに鏡像関係を成すように６対の配列で配置された本発明に係る典型的なソケットコネクタの斜視図である。本発明は列をベースにした組み合わせを提供する。したがって、スキューの問題が生じることはなく、電気的なタイミングの問題や混信が減少する。
【００５０】
図２７および図２８は、本発明に係る典型的な２対のソケットコネクタの斜視図を示している。図２７および図２８に示されるソケットコネクタは、図２４の信号レセプタクル接点３５５と図２５のグランドレセプタクル接点３５７とを一体化したものである。また、これらの図には、Ｌ字型のグランドピン５７５，５８０と信号ピン３１５も示されている。グランドピン５７５，５８０は、鏡像関係を成すように配置されたＬ字型の部位である。Ｌ字型のグランドピン５７５，５８０は、互いに全く同一のものであり、図２１に示されるグランドピン３１７のＬ字型のピン５２５，５３０と類似している。なお、Ｌ字型のグランドピン５７５，５８０は、図４のグランドピン１７のような別個のすなわち異なったグランドピンと組み合わすこともできる。ヘッダコネクタ３１０とソケットコネクタ３５０とを組み合わせる（接続する）ことによって、マザーボードがドウターボードに接続される。グランドピン５７５，５８０と信号ピン３１５はそれぞれ、グランドレセプタクル接点３５７と信号レセプタクル接点３５５の対応する接点部３７０，３７２，３４５，３４７と接続され、これによって、接点係合領域のコネクタモジュール内にある他の信号接点に対して電気的絶縁が形成される。
【００５１】
コネクタモジュールの接点の複数の列は、空間的に互いに近接した配列で規則的に配置することができる。 好ましいピッチは２ｍｍである。また、好ましくは、一対のコネクタモジュールが鏡像関係を成すように配置される。図２９は本発明に係る典型的な４つのコネクタモジュールの配列を示している。コネクタモジュール５８３はコネクタモジュール５８５と鏡像関係を成し、コネクタモジュール５９３はコネクタモジュール５９５と鏡像関係を成している。各信号ピン３１５は、そのコネクタモジュール内のグランドレセプタクル接点３５７によって遮蔽されている。図２９には４つのコネクタモジュールが示されているが、コネクタモジュールはその数に限定されることなく配列され得る。
【００５２】
図３０は、本発明に係る典型的なソケットレセプタクルハウジングを示している。ソケットレセプタクルハウジング４５２は、好ましくはプラスチックによって形成され、 信号レセプタクル接点とグランドレセプタクル接点とをカバーする。ヘッダコネクタから信号ピン３１５およびグランドピン３１７（Ｌ字型のピン５２５，５３０）を受けるために、 窓４５５，４５７が設けられている。なお、ハウジング４５２は、図１８に示されるハウジングと類似している。
【００５３】
本発明に係るコネクタは、中間平面的な適用（midplane application）をもって使用することもできる。すなわち、図３１は、中間平面的な適用をもって使用される典型的なグランドピンと信号ピンの分解斜視図である。図３２は、図３１のグランドピンと信号ピンの組立状態を示した斜視図である。また、図３３は、互いに接続された図３１の２つのグランドピンの側面図である。
【００５４】
図３１は、中間平面的に配置された回路基板（midplane circuit board）６００を示している。回路基板６００は、グランドピン５０５のための貫通孔６１０を有している。グランドピン５０５は、好ましくは、図２１のグランドピン３１７と類似する２つの部材５１０，５２０からなる。 無論、グランドピン５０５は、１つの部材から成っていても良く、また、３つ以上の部材から成っていても良い。また、回路基板６００は、信号ピン６６０のための貫通孔６５０も有している。グランドピン５０５の第１の接点部材５１０のテイル５１５は、貫通孔６１０に挿通されて、他方側でグランドピン６３０と接続される。グランドピン６３０は、図２１のグランドピン３１７と類似しており、好ましくは、第１の接点部材６３５と第２の接点部材６４０とからなる。無論、グランドピン６３０は、１つの部材から成っていても良く、 また、３つ以上の部材から成っていても良い。第２の接点部材６４０は接点部材５２０と同一である。接点部材５２０（６４０）には、対応するグランドレセプタクル接点と接続するための２つのピン５２１，５２２（６４４，６４５）が設けられているが、ピンの数は２つに限定されない。第１の接点部材６３５は、突出部６３７と、立ち上がり部すなわちバンプ６３８と、短いテイル６３９とを有している。第２の接点部材６４０は、突出部６４２と、立ち上がり部すなわちバンプ６４３とを有している。突出部６３７およびバンプ６３８は突出部６４２およびバンプ６４３と協働して接点部材６３５，６４０同士を連結する。
【００５５】
図３２および図３３に示されるように、貫通孔６１０を貫通した第１の接点部材５１０のテイル５１５は、 図示しない次のボードにグランドを接続するために、短いテイル６３９を通り過ぎて、突出部６３７と電気的に接続される。接点部材６３５，６４０は、好ましくは、図示しないシュラウド（shroud）もしくはピンを有しない空のハウジングヘッダ内に配置される。 シュラウド（shroud）は、 回路基板６００の背面側もしくは下側で、 基板６００とシュラウド（shroud）とを貫通して延びる信号ピン６６０（信号ピン３１５と類似）と接続される。また、短いテイル６３９は、シュラウド（shroud）内の列（columns ）を電気的にシールドする。
【００５６】
以上説明したように、本発明によれば、よりコンパクトな形態で、十分な電気的絶縁を接点係合（接続）領域内で行なうことができる。 また、本発明によれば、対角方向で十分な絶縁を維持することができる。
【００５７】
なお、前述した実施形態では、対応するグランドレセプタクル接点と係合（接続）するグランドピンがＬ字型を成していたが、グランドピンはＬ字型形状に限定されない。矩形、正方形、円形等、様々な形状を採用することができる。
【００５８】
また、前述した実施形態において、ソケットコネクタには直角な部位が設けられていたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、直角部分を有しない直線型のグランド接点と直線型の信号接点とを有するソケットコネクタに対しても適用できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気コネクタによれば、互いに隣接する接点部材間での混信を防止しつつ接点部材を密集状態でパックすることができる。すなわち、信号の保全性を維持しつつフットプリントを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高速伝達コネクタの分解図である。
【図２】（ａ）は図１のコネクタの組立状態の断面図、（ｂ）はハウジング内に配置された（ａ）の複数のコネクタの列の分解状態の斜視図である。
【図３】本発明に係る典型的なコネクタモジュールの斜視図である。
【図４】本発明に係る典型的なグランドピンの斜視図である。
【図５】本発明に係る典型的な信号ピンの斜視図である。
【図６】本発明に係る典型的な信号レセプタクル接点の斜視図である。
【図７】本発明に係る典型的な信号レセプタクル接点の斜視図である。
【図８】本発明に係る典型的なグランドレセプタクル接点の斜視図である。
【図９】本発明に係る典型的なグランドレセプタクル接点の斜視図である。
【図１０】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された一対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図１１】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された一対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図１２】本発明に係る典型的なコネクタモジュールの断面図である。
【図１３】本発明に係る典型的なコネクタモジュールの列を示す図である。
【図１４】本発明に係る典型的なコネクタモジュールのフリーボディーダイアグラムである。
【図１５】本発明に係る典型的なソケットレセプタクルハウジングを示す図である。
【図１６】本発明に係るソケットレセプタクルハウジングを有する典型的なコネクタモジュールの断面図である。
【図１７】本発明に係る他の典型的なコネクタモジュールの断面を付した斜視図である。
【図１８】図１７のコネクタにおけるグランドピンと信号ピンの好ましい配列を示す図である。
【図１９】図１７のコネクタにおけるグランドピンと信号ピンのさらに好ましい配列を示す図である。
【図２０】図１７のコネクタの組み立て状態の斜視図である。
【図２１】本発明における他の典型的なグランドピンの分解斜視図である。
【図２２】図２１のピンの組み立て状態の斜視図である。
【図２３】図２１のグランドピンの接点部材の側面図である。
【図２４】本発明に係る鏡像関係を成す一対の典型的な信号レセプタクル接点の斜視図である。
【図２５】本発明に係る鏡像関係を成す一対の典型的なグランドレセプタクル接点の斜視図である。
【図２６】所定の配列で鏡像関係を成すように配置された典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図２７】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された２対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図２８】本発明に係る信号ピンおよびグランドピンと接続された２対の典型的なソケットコネクタの斜視図である。
【図２９】本発明に係るさらに典型的なコネクタモジュールの列を示す図である。
【図３０】本発明に係るさらに典型的なソケットレセプタクルハウジングを示す図。
【図３１】中間平面的な適用をもって使用される典型的な信号ピンおよびグランドピンの分解斜視図である。
【図３２】中間平面的な適用をもって使用される典型的な信号ピンおよびグランドピンの組み立て状態の斜視図である。
【図３３】図３２の部分側面図である。
【符号の説明】
１０…ヘッダコネクタ
１５…信号ピン
１７…グランドピン
５０…ソケットコネクタ
５５…信号レセプタクル接点
５７…グランドレセプタクル接点
Claims (10)
- ２つの隣接する側面を有するグランドピンと矩形断面を有する信号ピンであってこの信号ピンがグランドピンに対して対角的に配置されているものとからなるヘッダコネクタと；Ｌ字型の断面を有するグランドレセプタクル接点とＬ字型の断面を有する信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタであって前記レセプタクル接点と前記信号レセプタクル接点とがそれぞれ９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点を有するものとを具備し；グランドピンは２つの隣接する側面におけるグランドレセプタクル接点の９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点と係合して第１の方向および第２の方向に力を形成し、信号ピンは２つの隣接する側面における信号レセプタクル接点の９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点と係合して第３の方向および第４の方向に力を形成し、第１および第３の方向の力は互いに逆向きで、第２および第４の方向の力は互いに逆向きであることを特徴とする電気コネクタモジュール。
- 前記グランドレセプタクル接点の梁の係合は、前記信号レセプタクル接点の梁の係合とは逆方向に向いて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタモジュール。
- 前記第１および第２の方向が互いに直交し、第３および第４の方向が互いに直交することを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタモジュール。
- グランドピンに対して対角的に配置された第２の信号ピンを有し；かつ、ソケットコネクタは、第２のグランドレセプタクル接点と第２の信号レセプタクル接点とを有し、この信号ピンおよび第２の信号ピンが互いに鏡像関係で配置され、グランドレセプタクル接点と第２のグランドレセプタクル接点とが互いに鏡像関係で配置され、信号レセプタクル接点と第２の信号レセプタクル接点とが互いに鏡像関係で配置されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の電気コネクタモジュール。
- ２つの隣接する側面を有するグランドピンと矩形断面を有する信号ピンであってこの信号ピンがグランドピンに対して対角的に配置されているものとからなるヘッダコネクタと；Ｌ字型の断面を有するグランドレセプタクル接点とＬ字型の断面を有する信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタであって前記レセプタクル接点と前記信号レセプタクル接点とがそれぞれ９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点を有するものとを具備し；グランドピンは２つの隣接する側面においてグランドレセプタクル接点の９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点と係合して第１の方向および第２の方向に力を形成し、信号ピンは２つの隣接する側面において信号レセプタクル接点の９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点と係合して第３の方向および第４の方向に力を形成し、第１および第３の方向の力は互いに逆向きで、第２および第４の方向の力は互いに逆向きであることを特徴とする電気コネクタモジュール。
- グランドピンがテイルを有し、このコネクタモジュールはグランドピンのテイルと電気的に接続する第２のグランドピンをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタモジュール。
- ２つの隣接する側面を有するグランドピンと矩形断面を有する信号ピンであってこの信号ピンがグランドピンに対して対角的に配置されているものとからなるヘッダコネクタと；Ｌ字型の断面を有するグランドレセプタクル接点とＬ字型の断面を有する信号レセプタクル接点とからなるソケットコネクタであって前記グランドレセプタクル接点と前記信号レセプタクル接点とがそれぞれ９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点を有するものとを具備し、グランドピンはグランドレセプタクル接点の９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点と係合して第１の方向に合力を形成し、信号ピンは信号レセプタクル接点の９０度オフセットされた一対の梁によって形成される接点と係合して第２の方向に合力を形成し、第１の方向の合力は、第２の方向の合力とその大きさが等しく且つその方向が逆向きであり、第１の方向の合力は第２の方向の合力と相殺されてコネクタモジュールをつりあわせることを特徴とする電気コネクタモジュール。
- 信号ピンはグランドピンに対して対角的に配置され、第１の方向の合力はグランドレセプタクル接点に対して対角的に作用し、第２の方向の合力は信号レセプタクル接点に対して対角的に作用することを特徴とする請求項７に記載の電気コネクタモジュール。
- それぞれ矩形断面を有する実質的に矩形の信号ピンからなる第１の列と、それぞれ２つの隣接する側面を有する実質的に矩形のグランドピンからなる第２の列とを有し、第１および第２の列が互いに対角方向に沿ってオフセットされるヘッダコネクタと、Ｌ字型の断面をそれぞれ有し、信号ピンの第１の列のそれぞれの１つと係合するようにそれぞれ配置され且つ実質的に矩形の信号レセプタクル接点からなる第３の列と、Ｌ字型の断面をそれぞれ有し、グランドピンの第２の列のそれぞれの１つと係合するようにそれぞれ配置され且つ実質的に矩形のグランドレセプタクルターミナルからなる第４の列とを有し、第３および第４の列が互いにオフセットされて対角的に配置され、グランドレセプタクル接点と信号レセプタクル接点は、それぞれ９０度オフセットされた一対の梁を有するレセプタクルコネクタとを具備し、信号レセプタクル接点の１つの一方の９０度オフセットされた一対の梁は、信号ピンの１つに対して第１の方向で横向きの接触力を作用させ、信号レセプタクル接点の１つの他方の９０度オフセットされた一対の梁は、ピンに対して第１の方向と直交する第２の方向で接触力を作用させ、一方のグランドレセプタクル接点の１つの９０度オフセットされた一対の梁は、接地ピンの１つに対して第１の方向と逆向きで且つ平行な方向で接触力を作用させ、他方のグランドレセプタクル接点はグランドピンの１つに対して第２の方向と逆向きで且つ平行な方向で接触力を作用させることを特徴とする電気コネクタモジュール。
- １つの信号ピンに作用する接触力の第１の合力と１つのグランドピンに作用する接触力の第２の合力は、その大きさが略等しく、かつ、その方向が互いに逆向きであり、前記第１および第２の合力は、前記対角方向に沿って同一直線上に位置していることを特徴とする請求項９に記載の電気コネクタモジュール。
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