JP4685328B2 - ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用の遮蔽されたキャリヤおよびその製作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（関連特許出願）
本出願は、すべて引用により本明細書に一体化される、１９９９年１２月９日に出願された同時係属米国特許出願第０９／４５７７７６号、および両方とも２０００年８月２４日に出願された同時係属米国特許出願第０９／６４５８６０号および第６０／２２７６８９号に関する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、電気コネクタに関し、より詳細には、情報処理システム（コンピュータ）または電気通信環境において使用することができる、プリント回路板、回路モジュールなどの電気回路部材を相互接続するための電気コネクタに関する。
【０００３】
（発明の背景）
高速電子システムにおいて利用されるコネクタの設計における現在の傾向は、それらのシステムの重要な部分をなす、様々な回路デバイス間の高い電気的性能、高密度および高い信頼性のコネクタを提供することである。このシステムは、コンピュータ、電気通信ネットワーク・デバイス、ハンドヘルド「パーソナル・デジタル・アシスタント」、医療装置、または他の電子装置とすることができる。
【０００４】
高い電気的性能が示される１つの方法は、信号完全性を改善することである。これは、相互接続が所望のシステム・インピーダンスにより緊密に整合するのを助ける遮蔽を、相互接続に与えることによって行うことができる。これらのデバイスの致命的な誤接続が起こった場合、最終製品障害が起こる可能性があるので、そのような接続の高い信頼性は重要である。さらに、システムの様々な構成要素（例えば、コネクタ、カード、チップ、ボード、モジュールなど）の効果的な修理、アップグレード、および／または交換を保証するためには、最終製品内で、そのような相互接続がフィールド中で分離可能かつ再接続可能であることも非常に望ましい。そのような能力は、例えば、試験を容易にするために、そのような製品の製造プロセス中においても望ましい。
【０００５】
ランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）は、主として平行な接続すべき２つの回路エレメントの各々が線形または二次元アレイに配列された複数の接点を有するような接続の一例である。接続すべき２つのアレイ間には、インタポーザ（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ）と呼ばれる相互接続エレメントのアレイが配置されており、接点またはパッド間の電気接続を行う。
【０００６】
従来技術に記載されているＬＧＡインタポーザは多数の異なる形で実施される。これらの多くは米国特許出願第０９／６４５８６０号に記載され、比較されている。従来技術と比較して、その引用した特許出願に記載されている発明的なＬＧＡキャリヤでは、ＬＧＡキャリヤの信頼性が著しく改善される。しかし、電気的性能を改善するためには、さらなる発明が必要である。
【０００７】
ＬＧＡコネクタの電気的性能を改善する１つの方法は、各個別の接触部材に電気的遮蔽を設けること、および各シールドを別々に終端させることによって同軸ケーブルをエミュレートすることである。これは、特にスペースが限られており、かつ低コストが重要である場合、実施することができない。これの代替法は、接触部材の遮蔽を設け、遮蔽を周囲の構造に一緒に終端させることである。これにより、複雑さの異なる様々な代替法が得られる。この技法は、周囲の構造の１つまたは複数の基準電圧レベルに対して適切な量の遮蔽をより費用効果の高い形で行うことができる。
【０００８】
最初にＲＥＳＩＬＩＥＮＴ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴに対してＣｒｏｔｚｅｒに発行された米国特許出願第５５９９１９３号のエレメントのいくつかを見ると、本発明の様々な実施形態のものと同様である。ただし、さらに検討すると著しい差異が明らかになる。ＣＲＯＴＺＥＲの図１および図２の実施形態には、モールディングなどのプロセスによって、エレメント用のエラストマー・キャリヤと同時に形成される非導電性エラストマー・エレメントをもつＬＧＡコネクタが記載されている。エラストマー・エレメントは、複数の導電エレメントを生成するように、それらの外表面上に選択的にめっきされる。残念ながら、導電エレメントは導電性を得るためにエラストマーの外側にめっきすることに依拠するので、それらを電気的に遮蔽することができなくなる。また、エラストマー・エレメントはキャリヤと一体に形成されるので、損傷した導電エレメントを修理することが極めて困難になる。したがって、損傷したときは、コネクタ全体をスクラップにしなければならない。さらに、キャリヤはエラストマーから構成されるので、その熱膨張係数（ＣＴＥ）は周囲の構造のＣＴＥとはかなり異なる。
【０００９】
ＣＲＯＴＺＥＲの図４および図５の実施形態には、外部導電性エラストマー・エレメントと相補形の形状をもつ開口を有する堅いキャリヤをもつＬＧＡコネクタが例示されている。この場合も、導電エレメントは導電性を得るためにエラストマーの外側にめっきすることに依拠するので、それらを電気的に遮蔽することができなくなる。
【００１０】
たいていの従来技術のＬＧＡコネクタ用のキャリヤ中の個別のキャビティは円筒形であり、個別の接触エレメントの保持量は最小である。残念ながら、このために、個別の接触エレメントが垂直方向に落下または偏移しやすくなるので、コネクタのアセンブリおよび適切な係合がより困難になる。接触エレメントがなくなると常に開回路となるが、エレメントが垂直方向に偏移すると、均一な電気的特性および機械的特性を維持する永続的または断続的な問題が生じ、それにより相互接続の信頼性が著しく低下することになる。これの例外は、同時係属米国特許出願第０９／６４５８６０号に記載されている装置である。
【００１１】
個別の接触エレメントの電気的遮蔽を行うキャリヤを用いると、ＬＧＡインタポーザ・コネクタの電気的性能が改善され、当技術における著しい進歩となる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、電気的コネクタ技術を向上させることである。
【００１３】
本発明の別の目的は、電気的性能が改善されたランド・グリッド・アレイ用コネクタのキャリヤ（キャリヤ部材）を提供することである。
【００１４】
本発明の追加の目的は、接触エレメント保持が改善されたランド・グリッド・アレイ・コネクタ用のキャリヤを提供することである。
【００１５】
本発明の追加の目的は、コネクタの製造可能性が改善される、ランド・グリッド・アレイ・コネクタ用のキャリヤを提供することである。
【００１６】
本発明の追加の目的は、小形キャリヤとランド・グリッド・アレイ・コネクタとの組合せを提供することである。
【００１７】
本発明の追加の目的は、接触部材が損傷した場合に再加工可能なキャリヤとランド・グリッド・アレイ・コネクタとの組合せを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、均一な電気的および機械的性能を保証するランド・グリッド・アレイ・コネクタ用のキャリヤを提供することである。
【００１９】
（発明の概要）
本発明は、ＬＧＡインタポーザ・コネクタの電気的性能が改善される、個別の接触エレメントの電気的遮蔽を行うキャリヤを提供する。キャリヤは複数の開口を有し、各開口は個別の接触エレメントを含有することができる。開口は、導電性材料でめっきすることができ、またキャリヤの少なくとも１つの導電層上に存在する１つまたは複数の基準電圧（例えば、接地）に共通化することができる。キャリヤは、１つの外表面上に導電層をもつ単一統一構造と同じくらい単純なものとするか、または誘電材料および導電性材料の多数の層を備えるはるかに複雑なものとすることができる。また、このキャリヤを用いると、個別の接触エレメントの保持を改善することができる。キャリヤの一実施形態をアセンブルするプロセスの説明も開示する。
【００２０】
本発明の完全な理解は、本発明の詳細な説明に関連して取り上げる添付の図面を参照することによって得ることができる。
【００２１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
概して、本発明は、ＬＧＡインタポーザ・コネクタの電気的性能が改善される電気的遮蔽を行うキャリヤである。本発明を用いると、導体の保持、製造可能性、信頼性の改善、およびより均一な電気的および機械的性能が達成される。
【００２２】
まず、図１ａおよび図１ｂを参照すると、それぞれ、一対の電気回路部材２４および３４を電気的に相互接続するための従来技術のコネクタ１０の透視図および断面図が示されている。コネクタ１０による相互接続に適した回路部材の実施例としては、プリント回路板、回路モジュールなどがある。「プリント回路板」という用語は、限定はしないが、１つまたは複数の導電層（すなわち、信号層、電力層および／または接地層）を含む多層回路構造を含むものとする。プリント配線板とも呼ばれるそのようなプリント回路板は、当技術分野においてよく知られており、さらなる説明は不要と思われる。「回路モジュール」という用語は、その一部をなすことができる、様々な電気構成要素（例えば、半導体チップ、導電回路、導電ピンなど）を有する基板または同様の部材を含むものとする。そのようなモジュールも当技術分野においてよく知られており、さらなる説明は不要と思われる。
【００２３】
コネクタ１０は、複数の内部アパーチャまたは開口１４を有する共通の電気的に絶縁性のキャリヤ部材１２を含む。開口１４は一般に円筒形をしている。弾性接触部材１６は、キャリヤ部材１２中のそれぞれの開口１４を実質的に占有するように配置されている。
【００２４】
各接触部材１６の各対向する端部１８および２０は、それぞれの回路部材に電気的に接触するように設計される。上述のように、これらの回路部材は、その上表面上に配置された平坦な導電パッド（例えば、銅端子）２８を有するプリント回路板３４（図１ｂ）とすることができる。これらの回路部材はまた、その上に複数の半導体エレメント３２を有する基板２６を含む回路モジュール２４を備えることができる。対応する薄い平坦な銅導電パッド２８を回路モジュール２４上の下外表面上に配置することができる。理解できるように、導電パッド２８は、それぞれの電気回路部材の一部をなす対応する回路に電気的に結合される。これらのパッド２８は、それぞれの回路部材の動作要件に応じて、信号、電力および／または接地接続を行うことができる。
【００２５】
コネクタ１０は、対向する回路部材２４および３４間に位置し、それと整合するように設計される。そのような整合は、整合開口２２を含むこともできるキャリヤ部材１２を配置することによって容易になる。
【００２６】
各弾性接触部材１６は、導電パッド２８の対応する対間に適切な相互接続を形成するように係合中に圧縮される。
【００２７】
上記で論じたように、キャリヤ部材１２中の開口１４は、一般に円筒形をしており、電気的遮蔽も、個別の弾性接触部材１６のより大きい保持も行わない。残念ながら、このために、個別の接触エレメントが垂直方向に落下または偏移しやすくなるので、高速動作用のコネクタ１０の使用が制限され、コネクタのアセンブリおよび適切な係合がより困難になる。接触エレメントがなくなると常に開回路となるが、エレメントが偏移すると、均一な電気的特性および機械的特性を維持する断続的な問題が生じ、それにより相互接続の信頼性が著しく低下することがある。
【００２８】
次に図２ａおよび図２ｅを参照すると、それぞれ、一対の電気回路部材２４および３４を電気的に相互接続するための本発明のコネクタ４０が示されている。適切な回路部材の実施例としては、プリント回路板、回路モジュールなどがある。
【００２９】
コネクタ４０は、複数の内部開口５０、５１を有するキャリヤ部材４２を含む。従来技術のキャリヤ部材１２（図１ｂ）とは対照的に、キャリヤ部材４２中の開口５０、５１（図２ｅ）は電気的に伝導性であり、第１の遮蔽層５７および／または第２の遮蔽層５８に電気的に接続される。好ましい実施形態では、キャリヤ部材４２（図２ｂ）は上側セクション４４、上側スペーサ５２、下側セクション４６、下側スペーサ５４、および上側セクション４４と下側セクション４６の間にある保持層４８から構成される。この実施形態では、開口５０、５１は円筒形をしている。ただし、必要に応じて、開口５０、５１および対応する接触部材１６ａ〜１６ｅの他の幾何学的形状が使用できることを理解されたい。キャリヤ４２の導電部分は、見やすいように意図的に図２ｂには含まれていないが、図２ｅでは見ることができる。
【００３０】
この実施形態では、上側セクション４４および下側セクション４６は、一般にプリント回路板製作（例えば、ＦＲ４）において使用されるエポキシガラスベースの材料から製造される。これらの材料は、それらの熱膨張係数（ＣＴＥ）が周囲の構造のＣＴＥに実質的に一致するため、およびそれらのコストが比較的低いために好ましい。別の可能な材料はポリイミドである。各セクション４４および４６は厚さ０．００７インチである。層４８は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．）材料の０．００２インチの層から構成される。本発明の構成要素は、本発明の精神から逸脱することなく、開示する実施形態に記載されている特定の材料の代わりに、代替材料から構成できることを当業者なら理解すべきである。
【００３１】
上側セクション４４、上側スペーサ５２、下側セクション４６、下側スペーサ５４、および上側セクション４４および下側セクション４６の間の保持層４８用の単一層をもつキャリヤ４０は、開示の目的で選択したものであり、本発明が教示する原理は、これらのエレメントの１つまたは複数の多数の層を有する構造にも適用できることは明らかであろう。例えば、いくつかの適用例では、上側セクション４４および下側セクション４６を半分に分割し、２つの半分の各々の間に接着層を含めることが望ましいことがある。
【００３２】
上側スペーサ５２および下側スペーサ５４は、一般にプリント回路板製作において使用されるエポキシガラスベースの材料から製造されることが好ましい。各スペーサ５２および５４は厚さ０．００５５インチである。（上側セクション４４、下側セクション４６、上側スペーサ５２、下側スペーサ５４、および層４８を含む）キャリヤ部材４２の全体的な厚さは０．０２７インチである。スペーサ５２および５４の機能は、この場合０．０４０〜０．０２７インチまで、接触部材１６ａ〜１６ｃを圧縮できる最大量を制限すること、およびそれぞれキャリヤ４２の上表面および下表面にある遮蔽層５７および５８と接触部材１６ａ〜１６ｅの電気的に伝導性の部分との間の電気的分離を行うことである。
【００３３】
オプションの保持層４８を電気的に絶縁性のキャリヤ部材４２中に含めることは、従来技術のキャリヤの欠点を軽減するのを助け、それにより接触部材１６ａ〜１６ｅ（図２ｅ）がアセンブリまたは係合中に落下しないこと、より一般的には、すべての個別の接触部材が均一な電気的特性および機械的特性を維持することが保証され、それにより相互接続の信頼性が著しく改善される。
【００３４】
保持層４８（図２ｃ）は、保持層４８の一部分の除去およびキャリヤ部材４２中のより大きい開口５０内の残りの材料のセグメント化によって生成される複数の保持セグメント４７によって形成される複数のより小さい開口４５を有する。一実施例では、各より大きい開口５０は、より小さい円形の開口４５を形成する４つの保持セグメント４７を含有する。本発明のエレメントの各々の特定の寸法は、接触部材１６ａ〜１６ｅ（図２ｃには示されていない）に対して所望の量の保持力を生じるように変更することができる。
【００３５】
米国特許出願第０９／６４５８６０号の教示は、限定はしないが、１つまたは複数の保持層４８および上述の上側スペーサ５２および下側スペーサ５４をもつ多重層キャリヤ４２を含む。そのような構造は、本明細書に開示するキャリヤ部材の重要な部分と考えられるが、本発明の他のエレメントおよびフィーチャの見やすさが改善されるように、残りの図には含めていない。
【００３６】
上述の接触部材保持手段を含めずに電気的遮蔽を備えたキャリヤ４２を構成することが可能であり、まだ本発明の範囲内に入ることを理解すべきである。ただし、前記フィーチャを含めることは優れた解決策になると思われる。
【００３７】
次に図２ｄを参照すると、導電性の対向する端部１８および２０、導体１９、および導電開口５０からの電気的分離を保証する絶縁性の側面１７を備える個別の接触部材１６ａの透視図が示されている。接触部材１６ａ、１６ｂおよび１６ｃはすべて物理的に同じであり、それらの意図された機能のみが異なる。接触部材１６ｄおよび１６ｅは同様であるが、わずかに短い。
【００３８】
次に図２ｅを参照すると、キャリヤ部材４２の遮蔽態様を例示するコネクタ４０の断面図が示されている。上述のように、従来技術のキャリヤ部材１２（図１ｂ）とは対照的に、キャリヤ部材４２中の開口５０、５１は電気的に伝導性であり、第１の遮蔽層５７および／または第２の遮蔽層５８に電気的に接続される。開口５０、５１は円筒形をしている。
【００３９】
各接触部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｄ〜１６ｅは、それぞれキャリヤ部材４２中の開口５０、５１を実質的に占有するように配置されている。接触部材１６ａ〜１６ｅは、同時係属米国特許出願第０９／４５７７７６号、特にその図２および図３ａ〜３ｅに教示されているような構成および組成のものであることが好ましい。遮蔽層５７、５８および開口５０と同じ電位にはない接触部材１６ａ〜１６ｅの側面１７は、接触部材１６ａ〜１６ｅの導電部分と導電開口５０との間の短絡を防ぐために絶縁性であることが重要である。上側スペーサ５２および下側スペーサ５４（図２ｂ）はまた、接触部材１６ａ〜１６ｅの導電部分が、それぞれ、キャリヤ部材４２の上表面および下表面に配置された第１の遮蔽層５７および第２の遮蔽層５８に対して短絡しないことを保証するのを助ける。上側スペーサ５２および下側スペーサ５４はまた、キャリヤ部材４２の遮蔽層５７、５８の割れおよび／または剥がれなどの損傷を防ぐために、それぞれのより短い接触部材１６ｄ、１６ｅ（図２ｅ）を機械的に支持することができる。
【００４０】
各接触部材１６ａ〜１６ｃは、約０．０２６インチの直径および約０．０４０インチの対応する長さを有することができる。開口５０、５１は、接触部材１６ａ〜１６ｅの直径よりも数千分の１インチだけ大きい０．０２８インチの直径を有する。中心間距離は０．０５０インチであるが、必要に応じて約０．０３５インチまたはそれ以下まで短縮することもできる。
【００４１】
開口５１は、内部に完全に開いている代わりに、遮蔽層５７、５８の１つによって一端が閉じられている点が開口５０と異なる。開口５１は、以下で説明するように使用するために、より短い接触部材１６ｄ〜１６ｅの１つを格納するように意図されている。
【００４２】
所与の適用例では、個別の接触部材は信号、電力および／または接地相互接続を行うために使用できる。図２ｅに示される実施例では、接触部材１６ａは信号用に使用され、接触部材１６ｂは電力用に使用される。より短い接触部材１６ｄは、第２の遮蔽層５８を接地電位にある回路部材２４上のパッド２８に接続するために使用され、他のより短い接触部材１６ｅは、第１の遮蔽層５７を同じく接地電位にある回路部材３４上のパッド２８に接続するために使用される。その場合、接触部材１６ｃは、それぞれ接続トレース２５および３５を介して回路部材２４および３４中の接地を接続するために使用される。
【００４３】
遮蔽層５７、５８の１つに接触するように意図された接触部材１６ｄ、１６ｅは、他の接触部材とは異なる長さであることに留意されたい。これは、すべての接触部材の対向する端部１８および２０が、回路部材２４および３４の導電パッド２８に適切に対合するように均一な高さになることを保証するためである。
【００４４】
上述のすべての接触部材は電気的相互接続を行うために使用したが、熱伝導を含む熱的理由、限定はしないが、力の平衡化、偏向の最小化、支持を含む機械的理由などで、他の目的にいくつかの接触部材を使用することは本発明の範囲内に入る。これらの接触部材は異なる構造とすることができるが、例えば、電気的相互接続を行うように意図されていないので導電性材料を含む必要はない。
【００４５】
本実施例における遮蔽層５７、５８は接地に接続されているが、いくつかの適用例では、それらを別の基準電圧に接続するか、または遮蔽層をセグメント化することが望ましいことがある。いくつかのセクションを接地に接続し、他のセクションを他の基準電圧に接続することができる。キャリヤ４２中にビア７４を含めることは配線を容易にし、遮蔽性能が改善されることがある。
【００４６】
導電開口５０はまた、電力搬送用接触部材１６ｂのインダクタンスを小さくすることによって電力導体の電気的品質を改善することができる。
【００４７】
接触部材４２はまた、追加の戻り経路を設けることによって遮蔽をさらに改善するための追加の共通化手段５９を含むことができる。この実施例では、追加の経路は回路部材３４上のパッド２８への接続として実施される。
【００４８】
開示の目的で２つの遮蔽層を示したが、特定のシステム電気要件に応じて、１つ、さらには３つ以上の遮蔽層をもつキャリヤも使用することができる。また、最小の遮蔽のみが必要な場合には、遮蔽層のみを使用し、導電開口を設けないようにすることも可能である。
【００４９】
いくつかの適用例は特定の接触部材の遮蔽を必要としないことがあり、電気的分離が実際に好ましいことがある。それらの場合、いくつかの開口５０を非導電性にするか、またはそれらを少なくとも遮蔽層５７、５８から電気的に分離することが望ましいことがある。
【００５０】
さらに図２ｅを参照すると、従来技術の場合と同様に、接触部材１６ｄ〜１６ｅの各対向する端部１８および２０は、それぞれの回路部材に電気的に接触するように設計される。これらの回路は、その上表面に配置された平坦な導電パッド（例えば、銅端子）２８を有するプリント回路板３４とすることができる。これらの回路部材はまた、その上に複数の半導体エレメント３２を有する基板２６を含む回路モジュール２４、および下外表面上に配置された対応する平坦な導電パッド（例えば、薄い銅エレメント）２８を備えることができる。導電パッド２８は、それぞれの電気回路部材の一部をなす対応する回路に電気的に結合される。これらのパッド２８は、それぞれの回路部材の動作要件に応じて、信号、電力および／または接地接続を行うことができる。コネクタ４０への信頼できる相互接続を保証するために導電パッド２８を金属（例えば、金）の層でめっきすることが好ましい。
【００５１】
コネクタ４０は、対向する回路部材２４および３４間に位置し、それと整合する。そのような整合は、同じく整合開口５６を含むキャリヤ部材４２を配置することによって容易になる。
【００５２】
中間コネクタ４０に対する回路部材２４および３４の整合は、回路部材（例えば、モジュール２４）の１つから延びる一対の突出するピンを利用して行うことができる。これらのピンは、キャリア部材４２内の対応する開口５６および他の回路部材３４内の（点線で示される）開口３６に整合し、その中に配置される。それぞれ回路部材内の対応する開口内で反転するようにキャリア部材４２の対向する表面から延びるピンを含む、他の整合手段が容易に利用できることを理解すべきである。公差を調節するために、コネクタ４０内の開口５６の１つを、例えば、スロットを形成する細長い構成とすることができる。
【００５３】
各接触部材１６ａ〜１６ｅは、導電パッド２８の対応する対間に適切な相互接続を形成するように係合中に圧縮される。
【００５４】
次に図３を参照すると、本発明の代替実施形態によるコネクタ６０の一部として使用すべきキャリヤ部材６２の断面図が示されている。従来技術のキャリヤ上でキャリヤ部材６２を使用する主目的は、キャリヤ部材４２（図２ｂ、図２ｅ）の場合と同じであり、一対の電気的回路部材２４および３４を電気的に相互接続するためのＬＧＡコネクタ用の遮蔽キャリヤ部材を与えることである。
【００５５】
コネクタ６０は、複数の内部開口５０、７０を有するキャリヤ部材６２を含む。第１の実施形態（図２ａ〜図２ｅ）と同様に、開口５０、７０は電気的に伝導性であり、偶数個の遮蔽層に電気的に接続される。開示の目的で、３つの遮蔽層６４、６６および６８が含まれている。第１の遮蔽層６４および第２の遮蔽層６６は、前の実施形態と同様に外表面上にあるが、第３の遮蔽層６８は内部に配置されている。この場合も簡単のために、キャリヤ部材６２は、保持フィーチャのない統一構造として示されているが、前述のように多数の上側および下側セクションおよび保持層から容易に構成することができる。また、上側および下側スペーサなどのフィーチャは見やすいように含まれていない。この実施例では、開口５０、７０はこの場合も円筒形である。
【００５６】
キャリヤ６２は、一般にプリント回路板製作において使用されるエポキシガラスベースの材料から製造されることが好ましい。キャリヤ６２の寸法はキャリヤ４２（図２ｂ）の寸法と同様である。
【００５７】
接触部材保持手段（図２ｂ）は好ましいが、必要ではない。概して、この実施形態の接触部材は、導電性の対向する端部１８および２０、導体１９、および導電開口５０からの電気的分離を保証する絶縁性の側面１７を備える、図２ｄおよび図２ｅに示される実施形態と同じである。この場合も、接触部材１６ａ〜１６ｃはすべて物理的に同じであり、それらの意図された機能のみが異なる。接触部材１６ｆおよび１６ｇは同様であるが、接触部材１６ａ〜１６ｃに対して約１／２の長さである。接触部材１６ｆおよび１６ｇは、周囲の回路部材２４および３４の特定の基準電圧（例えば、接地）の第３の遮蔽層６８およびパッド２８との接触によってキャリヤ６２の遮蔽部材（すなわち、遮蔽層６４、６６および６８および導電開口５０、７０）への電気的接続を行うために使用される。
【００５８】
開口７０は、内部に完全に開いている代わりに、開口７０は、それらの内部に少なくとも１つの遮蔽層６８を有する点が開口５０と異なる。これにより、開口７０は、１つは遮蔽層６８の上、１つは遮蔽層６８の下にある、２つのより短い接触部材１６ｆ〜１６ｇを１つの開口７０中に格納することができる。
【００５９】
各接触部材１６ａ〜１６ｃおよび１６ｆ〜１６ｇは、それぞれキャリヤ部材６２中の開口５０および７０を実質的に占有するように配置されている。接触部材１６ａ〜１６ｃおよび１６ｆ〜１６ｇは、同時係属米国特許出願第０９／４５７７７６号、特にその図２および図３ａ〜３ｅに教示されているような構成および組成のものであることが好ましい。遮蔽層６４、６６および６８および開口５０と同じ電位にはない接触部材１６ａ〜１６ｃの側面１７は、接触部材１６ａ〜１６ｃの導電部分と導電開口５０との間の短絡を防ぐために絶縁性であることが重要である。図２ｂに示される上側スペーサ５２および下側スペーサ５４はまた、接触部材１６ａ〜１６ｃの導電部分が、キャリヤ部材６２のそれぞれの上表面および下表面に配置された遮蔽層６４、６６に対して短絡しないことを保証するのを助ける。
【００６０】
各接触部材１６ａ〜１６ｃは、約０．０２６インチの直径および約０．０４０インチの対応する長さを有することができる。開口５０、７０は、接触部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｆ〜１６ｇの直径よりも数千分の１インチだけ大きい０．０２８インチの直径を有する。中心間距離は０．０５０インチであるが、必要に応じて約０．０３５インチまたはそれ以下まで短縮することもできる。
【００６１】
所与の適用例では、個別の接触部材は信号、電力および／または接地相互接続を行うために使用できる。図３に示される実施例では、接触部材１６ａは信号用に使用され、接触部材１６ｂは電力用に使用され、接触部材１６ｃは接地用に使用される。この実施例では、開示の目的で、遮蔽層６４、６６、６８および導電開口５０、７０は接地に電気的に接続されている。より短い接触部材１６ｆは、第３の遮蔽層６８を介してキャリヤ遮蔽を回路部材２４のパッド２８に接続するために使用され、他のより短い接触部材１６ｇは、第３の遮蔽層６８を介してキャリヤ遮蔽を回路部材３４のパッド２８に接続するために使用される。接触部材１６ｃおよび接続トレース２５および３５（図２ｅ）は、もはやキャリヤ遮蔽を回路部材２４および３４に相互接続するために必要とされない。
【００６２】
１／２の長さの接触部材１６ｆ、１６ｇを含めることは、少なくとも３つの可能な形で利益を与える。第１に、接触部材１６ｆ、１６ｇは同じ導電開口７０中に配置されているので、このために接地のための別個の第２の開口の必要がなくなり、したがって第２の開口を他の目的（例えば、別の信号）に使用することができる。第２の開口はまた、追加の一対の接触部材１６ｆ、１６ｇを含めることによってキャリヤ遮蔽の追加の接地を行うために使用することができる。上記の場合のいずれにおいても、開口７０から回路部材２４および３４の接地までのループ・インダクタンスが著しく低減され、それにより電気的性能が改善される。第３に、第２の開口なしの遮蔽で十分な場合、第２の開口を除去し、それにより接点の総数、場合によっては必要なスペースの量を低減することができる。
【００６３】
接触部材１６ｆ、１６ｇは、すべての接触部材の対向する端部１８および２０が、回路部材２４および３４の導電パッド２８に適切に対合するように均一な高さになることを保証するために、他の接触部材とは異なる長さであることに留意されたい。
【００６４】
遮蔽層６４、６６および６８は接地に接続されているが、いくつかの適用例では、それらを別の基準電圧に接続するか、または層をセグメント化し、いくつかのセクションを接地に接続し、他のセクションを他の基準電圧に接続することが望ましいことがある。キャリヤ６２中にビア７４を含めることは配線を容易にし、遮蔽性能が改善されることがある。
【００６５】
導電開口５０はまた、電力搬送用接触部材１６ｂのインダクタンスを小さくすることによって電力導体の電気的品質を改善することができる。
【００６６】
接触部材６２はまた、追加の戻り経路を設けることによって遮蔽をさらに改善するための追加の共通化手段５９を含むことができる。この実施例では、追加の経路は回路部材３４上のパッド２８への接続として実施される。別のオプションは、追加の戻り経路として、主として整合目的で使用するように意図された、突出するピン３０および開口５６を使用することである。開口５６は、接触部材１６ａ〜１６ｆのように導電性にすることもでき、ピン３０は、回路部材２４に電気的に接続するか、場合によっては開口５６へのより良好な接続を行うためにコンプライアント嵌合ピンの形態にすることもできる。
【００６７】
いくつかの適用例は特定の接触部材の遮蔽を必要としないことがあり、電気的分離が実際に好ましいことがある。それらの場合、いくつかの開口５０を非導電性にするか、またはそれらを少なくとも遮蔽層６４、６６および６８から電気的に分離することが望ましいことがある。
【００６８】
従来技術の場合と同様に、接触部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｆ〜１６ｇの各対向する端部１８および２０は、それぞれの回路部材に電気的に接触するように設計される。これらの回路部材は、その上表面に配置された平坦な導電パッド（例えば、銅端子）２８を有するプリント回路板３４とすることができる。これらの回路部材はまた、その上に複数の半導体エレメント３２を有する基板２６を含む回路モジュール２４、および下外表面上に配置された対応する平坦な導電パッド（例えば、薄い銅エレメント）２８を備えることができる。導電パッド２８は、それぞれの電気回路部材の一部をなす対応する回路に電気的に結合される。これらのパッド２８は、それぞれの回路部材の動作要件に応じて、信号、電力および／または接地接続を行うことができる。コネクタ６０への信頼できる相互接続を保証するために導電パッド２８を金属（例えば、金）の層でめっきすることが好ましい。
【００６９】
コネクタ６０は、対向する回路部材２４および３４間に位置し、それと整合する。そのような整合は、同じく整合開口５６を含むキャリヤ部材６２を配置することによって容易になる。中間コネクタ６０に対する回路部材２４および３４の整合は、回路部材（例えば、モジュール２４）の１つから延びる一対の突出するピン３０を利用して行うことができる。これらのピンは、キャリア部材６２内の対応する開口５６および他の回路部材３４内の（隠れて示される）開口３６に整合し、その中に配置される。それぞれ回路部材内の対応する開口内で反転するようにキャリア部材６２の対向する表面から延びるピンを含む、他の整合手段が容易に利用できることを理解すべきである。公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｉｎｇ）を調節するために、コネクタ６０内の開口５６の１つを、例えば、スロットを形成する細長い構成とすることができる。
【００７０】
各接触部材１６ａ〜１６ｃ、１６ｆ〜１６ｇは、導電パッド２８の対応する対間に適切な相互接続を形成するように係合中に圧縮される。
【００７１】
電圧基準に対する導体の電気インピーダンスは、導体および基準の幾何学的形状および間隔、ならびにそれらの間の絶縁材料の寸法および材料によって決まることは当業者によく知られている。接触部材１６ａ〜１６ｇ（図２ｄ、図２ｅ、図３）の構成要素の特定の材料および寸法および開口５０、５１、７０を選択することによって、接触部材１６ａ〜１６ｇの電気的インピーダンスを特定の適用例に対して制御し、最適化することができる。例えば、信号搬送用接触部材１６ａのインピーダンスは、回路部材２４および３４などの他の構成要素のインピーダンスに整合させることができる。このことは、半導体速度が増大し続けるにつれて、また半導体電圧および「ノイズ・バジェット」が減少し続けるにつれて、全体的システム電気的性能にとって特に重要になる。１つの高速メモリ・サブシステムでは、電気的インピーダンスは２８オームである。また、異なる寸法および／または材料を使用することによって電力および接地搬送用回路部材１６ｃ〜１６ｇを最適化して、はるかに小さいインピーダンス、したがってそれらのはるかに小さいインダクタンスを得ることが可能である。
【００７２】
キャリヤ部材６２（図３）は多数の異なる形で構成することができる。好ましい方法は、一方の面上に遮蔽目的で使用すべき銅の層を有するＦＲ４の第１の層を設けることである。接着層の一方の面から保護シートを除去し、それをＦＲ４の非銅面に積層する。１８５度Ｆの温度および２０ポンド毎平方インチ（ＰＳＩ）の圧力を使用することができる。ＦＲ４／接着複合物を穿孔またはルーティングして、整合フィーチャおよびキャリヤの外側エッジを含む、必要な穴および開口を形成する。銅シートの両面をマスキングする。露出した銅をエッチングして除き、遮蔽目的に必要な位置に銅を有するエッチングされた銅シートを生成する。ＦＲ４／接着複合物から残りの保護シートを除去し、それをエッチングされた銅シートに積層する。この場合も遮蔽目的で、第１の複合物の反対の面に銅をもつ第２のＦＲ４／接着層複合物を調製する。第２のＦＲ４／接着複合物を穿孔して必要な穴、開口、キャリヤの外側エッジを形成する。保護シートを第１のＦＲ４／接着／エッチングされた銅層複合物に積層し、第２のＦＲ４／接着複合物から残りの保護シートを除去し、それによりエッチングされた銅層が２つの銅層間に配置され、ＦＲ４層によって２つの銅層から分離されるようにする。必要なめっきスルーホール（ｐｌａｔｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ）およびビアを全体的構造中に生成する。追加のＦＲ４層を使用して、上側および下側スペーサ用に使用すべき材料を形成することができる。
【００７３】
上側および下側スペーサ層は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）穿孔機械を使用して追加のＦＲ４層から調製することができる。次いで上側および下側スペーサ層を全体的構造の上表面および下表面に整合させ、取り付けることができる。内部遮蔽層のないより単純なキャリヤは、単に第２のＦＲ４／接着複合物を省略することによって構成することができる。キャリヤに保護フィーチャを追加するために、第１および第２のＦＲ４層の代わりに、例えば、Ｍｙｌａｒ材料の中間層をもつＦＲ４の２つのより薄い層からなる積層した複合構造を使用することができる。
【００７４】
寸法および材料の選択を含む、特定の動作用件および環境に適合するように変えられる他の改変および変更は当業者に明らかであろうから、本発明は、この開示の目的で選択した実施例に限定されるとは考えられず、本発明の真の精神および範囲からの逸脱とならないすべての変更および改変を包含する。
【００７５】
以上本発明について説明したが、特許証による保護を望むものを首記の特許請求の範囲に提示する。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 従来技術による電気コネクタの部分透視図である。
【図１ｂ】 コネクタが、その間の相互接続を行うための一対の回路部材の間に位置し、それと整合している、図１ａに示される従来技術のコネクタの断面拡大側面図である。
【図２ａ】 本発明の一実施形態による電気コネクタの部分透視図である。
【図２ｂ】 図２ａに示されるコネクタの機械的関係を例証する好ましいキャリヤ部材の断面拡大側面図である。
【図２ｃ】 図２ｂに示されるキャリヤの拡大平面図である。
【図２ｄ】 図２ａに示されるコネクタの接触部材の拡大透視図である。
【図２ｅ】 図２ａに示されるコネクタの遮蔽態様を例証する断面拡大側面図である。
【図３】 本発明の第２の実施形態による電気コネクタ用のキャリヤの側面図である。

Claims (55)

1. ランド・グリッド・アレイ用コネクタのためのキャリア部材であって、
   当該キャリア部材が、
   上表面および下表面に配設された、導電性の第１の遮蔽層及び第２の遮蔽層と、
   内部に配置される導電性の第３の遮蔽層と、
   少なくとも一つの接触部材を受容するように配置される、第１の遮蔽層及び第２の遮蔽層に電気的に接続された導電性の複数の開口とを備え、
   さらに、少なくとも一つの開口の内部が第３の遮蔽層によって閉じられていることを特徴とするキャリヤ部材。
2. 前記キャリア部材が少なくとも１つの絶縁材料を備える請求項１に記載のキャリア部材。
3. 前記少なくとも１つの絶縁材料がエポキシガラスベースである請求項２に記載のキャリア部材。
4. 前記少なくとも１つの絶縁材料がＦＲ４である請求項３に記載のキャリア部材。
5. 前記少なくとも１つの絶縁材料がポリイミドである請求項３に記載のキャリア部材。
6. 前記キャリア部材がさらに複数のスペーサを備える請求項１に記載のキャリア部材。
7. 前記複数のスペーサが前記上表面の上に配置される請求項６に記載のキャリア部材。
8. 前記複数のスペーサが前記下表面の下に配置される請求項６に記載のキャリア部材。
9. 前記スペーサが少なくとも１つの絶縁材料を備える請求項６に記載のキャリア部材。
10. 前記少なくとも１つの絶縁材料がエポキシガラスベースである請求項９に記載のキャリア部材。
11. 前記少なくとも１つの絶縁材料がＦＲ４である請求項１０に記載のキャリア部材。
12. 前記複数の開口の各々が実質的に円筒形である請求項１に記載のキャリア部材。
13. 前記キャリア部材がさらに整合手段を備える請求項１に記載のキャリア部材。
14. 前記キャリア部材がさらに、接触部材の少なくとも一部分を圧縮し保持するために前記複数の開口の少なくとも１つに保持手段を備える請求項１に記載のキャリア部材。
15. 請求項１４に記載のキャリア部材と接触部材とからなり、接触部材が制御される電気的インピーダンスを有することを特徴とするランド・グリッド・アレイ用コネクタ。
16. 前記キャリヤ部材がさらに複数のビアを備える請求項１に記載のキャリア部材。
17. 前記キャリヤ部材がさらに、前記少なくとも１つの絶縁材料に電気的に接続された共通化手段を備える請求項１に記載のキャリア部材。
18. ランド・グリッド・アレイ用コネクタのためのキャリア部材を形成する方法であって、
    ａ）少なくとも１つの誘電体層、キャリア部材の上表面において第１の遮蔽層となる金属層、接着層、および開口を備える第１のサブ構造を形成するステップと、
    ｂ）少なくとも１つの誘電体層、キャリア部材の下表面において第２の遮蔽層となる金属層、接着層、および開口を備える第２のサブ構造を形成するステップと、
    ｃ）前記第１のサブ構造と前記第２のサブ構造の中間に、第３の遮蔽層となる導電層を設けるステップと、
    ｄ）前記導電層と前記第１および第２のサブ構造を整合させ積層して基板構造を形成し、それにより導電層が前記金属層間に、前記誘電体層によって前記金属層から分離されるように配置され、
    かつ、少なくとも一つの開口の内部が前記導電層によって閉じられているようにするステップと、
    ｅ）少なくとも１つの所定の開口中にめっきスルーホールを形成するステップとを含む方法。
19. 第１のサブ構造を形成する前記ステップ（ａ）が、
    ｉ）前記接着層の第１の表面から保護シートを除去して、その表面を露出させるサブステップと、
    ｉｉ）前記誘電体層に、前記接着層の露出した表面を積層して、前記第１のサブ構造を形成するサブステップと、
    ｉｉｉ）前記第１のサブ構造中に前記少なくとも１つの開口を形成するサブステップとを含む請求項１８に記載の方法。
20. 第２のサブ構造を形成する前記ステップ（ｂ）が、
    ｉ）前記接着層の第１の表面から保護シートを除去して、その表面を露出させるサブステップと、
    ｉｉ）前記誘電体層に、前記接着層の露出した表面を積層して、前記第２のサブ構造を形成するサブステップと、
    ｉｉｉ）前記第２のサブ構造中に前記少なくとも１つの開口を形成するサブステップとを含む請求項１９に記載の方法。
21. 前記積層するステップ（ｄ）の後に、前記第１のサブ構造が前記第２のサブ構造の鏡像として配向される請求項１８に記載の方法。
22. ステップがさらに、スペーサの層を形成するために使用される少なくとも１つの追加の誘電体層を設けるステップを含む請求項１８に記載の方法。
23. 前記スペーサの層が前記基板構造の第１の外表面に整合し、取り付けられる請求項２２に記載の方法。
24. 前記スペーサの層が前記基板構造の第２の外表面に整合し、取り付けられる請求項２２に記載の方法。
25. 前記スペーサの層が、融除、ルーティング、および穿孔からなるグループから選択されるプロセスによって形成される請求項２２に記載の方法。
26. 前記少なくとも１つの追加の誘電体層が絶縁材料を含む請求項２２に記載の方法。
27. 前記絶縁材料がエポキシガラスベースである請求項２６に記載の方法。
28. 前記絶縁材料がＦＲ４である請求項２７に記載の方法。
29. 前記基板構造の前記誘電体層が少なくとも１つの絶縁材料を含む請求項１８に記載の方法。
30. 前記少なくとも１つの絶縁材料がエポキシガラスベースである請求項２９に記載の方法。
31. 前記絶縁材料がＦＲ４である請求項３０に記載の方法。
32. 前記開口が、融除、ルーティング、穿孔およびパンチングからなるグループから選択されるプロセスによって前記第１および第２のサブ構造中に設けられる請求項１８に記載の方法。
33. 前記積層が、約１８５度Ｆの温度および約２０ポンド毎平方インチ（ＰＳＩ）の圧力において行われる請求項１８に記載の方法。
34. ステップがさらに、融除、ルーティング、穿孔およびパンチングからなるグループから選択されるプロセスによって前記第１および第２のサブ構造中に少なくとも１つのエッジを形成するステップを含む請求項１８に記載の方法。
35. 前記開口の少なくとも１つが、前記キャリヤ部材を少なくとも１つの回路部材に整合させるための整合手段を備える請求項１８に記載の方法。
36. 前記開口の少なくとも１つがビアを備える請求項１８に記載の方法。
37. ステップがさらに、前記開口の少なくとも１つに保持手段を形成するステップを含む請求項１８に記載の方法。
38. ランド・グリッド・アレイ用コネクタのためのキャリア部材を形成する方法であって、
    ａ）少なくとも１つの誘電体層、遮蔽層となる金属層、接着層、および開口を備える複数のサブ構造を形成するステップと、
    ｂ）導電層を設けるステップと、
    ｃ）前記導電層と前記サブ構造を整合させ積層して基板構造を形成し、それにより導電層が前記金属層間に、前記誘電体層によって前記金属層から分離されるように配置され、
    かつ、少なくとも一つの開口の内部が前記導電層によって閉じられているようにするステップと、
    ｄ）少なくとも１つの所定の開口中にめっきスルーホールを形成するステップとを含む方法。
39. サブ構造を形成する前記ステップ（ａ）が、
    ｉ）前記接着層の第１の表面から保護シートを除去して、その表面を露出させるサブステップと、
    ｉｉ）前記誘電体層に、前記接着層の露出した表面を積層して、前記サブ構造を形成するサブステップと、
    ｉｉｉ）前記サブ構造中に前記少なくとも１つの開口を形成するサブステップとを含む請求項３８に記載の方法。
40. ステップがさらに、スペーサの層を形成するために使用される少なくとも１つの追加の誘電体層を設けるステップを含む請求項３８に記載の方法。
41. 前記スペーサの層が前記基板構造の第１の外表面に整合し、取り付けられる請求項４０に記載の方法。
42. 前記スペーサの層が前記基板構造の第２の外表面に整合し、取り付けられる請求項４０に記載の方法。
43. 前記スペーサの層が、融除、ルーティング、および穿孔からなるグループから選択されるプロセスによって形成される請求項４０に記載の方法。
44. 前記少なくとも１つの追加の誘電体層が絶縁材料を含む請求項４０に記載の方法。
45. 前記絶縁材料がエポキシガラスベースである請求項４４に記載の方法。
46. 前記絶縁材料がＦＲ４である請求項４５に記載の方法。
47. 前記基板構造の前記誘電体層が少なくとも１つの絶縁材料を含む請求項４６に記載の方法。
48. 前記少なくとも１つの絶縁材料がエポキシガラスベースである請求項４７に記載の方法。
49. 前記絶縁材料がＦＲ４である請求項４８に記載の方法。
50. 前記開口が、融除、ルーティング、穿孔およびパンチングからなるグループから選択されるプロセスによって前記サブ構造中に設けられる請求項３８に記載の方法。
51. 前記積層が、約１８５度Ｆの温度および約２０ポンド毎平方インチ（ＰＳＩ）の圧力において行われる請求項３８に記載の方法。
52. ステップがさらに、融除、ルーティング、穿孔およびパンチングからなるグループから選択されるプロセスによって前記サブ構造中に少なくとも１つのエッジを形成するステップを含む請求項３８に記載の方法。
53. 前記開口の少なくとも１つが、前記キャリヤ部材を少なくとも１つの回路部材に整合させるための整合手段を備える請求項３８に記載の方法。
54. 前記開口の少なくとも１つがビアを備える請求項３８に記載の方法。
55. ステップがさらに、前記開口の少なくとも１つに保持手段を形成するステップを含む請求項３８に記載の方法。

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