JP4993229B2 - 電気コネクタ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタに関し、特に電気コネクタの製造方法に関する。

コンピュータに使用されるプロセッサ、ルータ、スイッチ等の電気部品がより小さく、より速く、より高性能になる傾向が続いているので、電気インタフェースが電気路に沿ってより高い周波数で且つより高密度で、スループットを増加させて作動することがますます重要になってきている。

回路基板を相互接続する従来の方法において、１枚の回路基板はバックプレーンとして作用し、別の回路基板は子基板として作用する。バックプレーンは、バックプレーン上の導電パターンに接続される複数の信号ピンすなわちコンタクトを有するヘッダと一般に称されるコネクタを有するのが代表的である。一般にリセプタクルと称される子基板コネクタもまた、複数のコンタクトすなわちピンを有する。代表的には、リセプタクルは、信号がバックプレーン及び子基板間に送られるように、バックプレーンを子基板に相互接続する直角型コネクタである。この直角型コネクタは、バックプレーンのヘッダから複数の信号ピンを受容する嵌合面と、子基板に接続される実装面とを有するのが代表的である。同様に、ヘッダは、直角型コネクタの嵌合面と嵌合するように構成されている嵌合面と、バックプレーン基板に接続される実装面とを有する。

これらコネクタを通る信号の伝送周波数が増大しているので、信号劣化を最小にするために、コネクタを通る所望のインピーダンスを維持することがより望ましい。接地シールドは、干渉すなわち漏話を低減するためにモジュールに設けられることがある。さらに、接地シールドは、ヘッダコネクタ上の接地コンタクトに追加されることがある。コネクタ性能を改良すること、及びコネクタの寸法を増大することなく信号搬送能力を向上するようコンタクト密度を増大することは、困難な仕事である。

今日、依然として使用されている古いコネクタの中には、毎秒１Ｇビット以下の速度で作動するものがある。対照的に、今日の多くの高性能コネクタは、毎秒10Ｇビット以上の速度で作動する能力を有する。予想されるように、高性能コネクタもまた、高コストの問題が付きものである。

寸法が小さくなった、すなわちピン密度が増大した電気コネクタを得るために、信号ピン間のピッチが小さくなった電気コネクタを設計しようとすると、信号ピンはより細く形成されるので、より脆くなって曲げ又は破損が生じ易い。これらの電気コネクタが高データ伝送速度に関わる高速用途で実施されると、高いレベルの電気的性能を保証することが極めて重要である。しかし、電気コネクタのインピーダンス及び他の重要な電気的特性は、信号ピンの互いに対する配置形状に依存する。このため、高い電気的性能を保証しながら、小さなコンタクト間ピッチを有する電気コネクタを設計することは困難な仕事である。

電気コネクタに生ずるかもしれない別の問題は、電気コネクタのハウジング内のコンタクト、特に電気コンタクトの端部に位置する弾性部が不正確に位置するおそれがあることである。この不正確な位置は、米国市場ではテルコーディア社のＧＲ−１２１７コア等の電気通信コネクタに使用される電気コネクタ認定試験によれば一つの不良メカニズムであると考えられている。１個の電気コネクタ内でのこの電気コンタクトの弾性部の不正確な位置は、製造中、取扱い中、挿入作業中、基板取扱い中、嵌合作業中等に起こり得る。また、干渉は、接触力（法線方向の接触力）の設計値からのずれを生じさせる結果となり得る。さらに、接触力はまた、電気コンタクトの弾性部の応力緩和又は変形、或いはハウジングのプラスチックコネクタ部の変形により、時間と共に減少するおそれがある。接触力が低レベルまで減少すると、さらに減少することが容認できなくなり、接触力は危険な最小値に達するおそれがある。

高データ速度及び高周波数を支える高速コネクタにおいて、電気導体を取り囲む誘電材料の設計は、極めて重要である。実際、電気コネクタ内で電気導体により伝送される信号路に沿って一定の電気特性を可能にするために、電気導体を取り囲む材料の誘電特性は、可能な限り連続的であるべきであり、誘電材料内の不規則性は回避されるべきである。特に、オーバーモールド材料に、オーバーモールド材料自体と異なる電気特性を有する空気で充填される空洞を設けることは、誘電材料内で電気特性の差が生ずるので、信号の電気路内に不規則性をもたらし、それ故、電気コネクタの電気性能を低下させるので、回避すべきである。

従って、本発明は、電気特性が改良された電気コネクタを得ることができる、電気コンタクトモジュールの製造方法、及び電気コネクタの組立方法を提供することを目的とする。

上述の目的は、独立請求項の特徴的事項によって解決される。好適な実施形態は、従属請求項の特徴的事項である。

本発明の一実施形態は、電気コンタクトモジュールの製造方法を提供する。前記方法は、電気導体を互いに対して所定位置に維持するように、電気導体のリードフレームに少なくとも１本の支持ストリップが形成された、電気導体のリードフレームを形成する工程と、第１オーバーモールド工程において第１誘電材料で電気導体のリードフレームをオーバーモールドすることにより第１オーバーモールドリードフレームを得、少なくとも１本の支持ストリップを除去のためにアクセス可能にするように第１オーバーモールドリードフレームに少なくとも１個の開口を形成する工程と、第１オーバーモールド工程の完了後、第１オーバーモールドリードフレームの少なくとも１本の支持ストリップを除去する工程と、少なくとも１本の支持ストリップの除去後、少なくとも１個の開口と電気導体間に残された空間とを充填するように、第２オーバーモールド工程において第１オーバーモールドリードフレームを第２誘電材料でオーバーモールドする工程とを具備する。

以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に従った電気導体のリードフレーム１０を示す斜視図である。リードフレーム１０は、各々が嵌合コンタクト２及び実装コンタクト４を具備する複数の電気導体を具備する。嵌合コンタクト２及び実装コンタクト４は、各電気導体のそれぞれの端部に配置されている。リードフレーム１０の電気導体の複数の嵌合コンタクト２は嵌合縁を形成し、電気導体の複数の実装コンタクト４は実装縁を形成する。

第１支持ストリップ１は、電気導体を互いに対して所定位置に保持するように、電気導体のリードフレーム１０に形成される。この支持ストリップ１は、電気導体のリードフレーム１０の一部として、電気導体のリードフレーム１０を形成するのに使用されるのと同じ導電材料製のストリップとして選択的に形成される。第１支持ストリップ１は、電気導体を互いに接続するストリップとして形成される。

図１に示されるように、第２支持ストリップ１’は、リードフレーム１０に形成されており、実装縁及び第１支持ストリップ１間に構成される電気導体のリードフレーム１０の一部に配置される。また、第２支持ストリップ１’は、電気導体を互いに対して所定の位置に維持することができる。

図１は、電気導体を互いに対して所定位置に維持するように２本の支持ストリップ１，１’が電気導体のリードフレーム１０に形成される特定の場合を表すが、電気導体のリードフレーム１０が１本の支持ストリップのみを有することをも考えられる。しかし、２本の支持ストリップ１，１’を使用する場合、電気導体のリードフレーム１０の機械的安定性を強化することができる。支持ストリップ１，１’は、電気導体のリードフレーム１０のオーバーモールドの間、電気導体のリードフレーム１０を所定位置に維持する利点を提供する。

さらに、図１に示されるように、第３支持ストリップ１”が、リードフレーム１０の嵌合側の電気導体のリードフレーム１０に形成されている。この追加の支持ストリップ１”は、リードフレーム１０をオーバーモールドする間、嵌合コンタクト２を互いに対して所定位置に維持することを可能にする。

図２は、本発明に従った電気コンタクトモジュールを製造する方法の次の工程を表す。この図は、第１オーバーモールド工程の後の電気導体のリードフレーム１０を表す。このように、図２は、本発明の一実施形態に従ったオーバーモールドリードフレーム２０の斜視図である。

リードフレーム１０の電気導体は、第１オーバーモールド工程の間、支持ストリップ１，１’，１”により互いに対して所定位置に維持される。この第１オーバーモールド工程の間、電気導体のリードフレーム１０は第１誘電材料５でオーバーモールドされる。電気導体のリードフレーム１０は、実装コンタクト４が実装コンタクト２と同様にオーバーモールドから突出するように、第１誘電材料５でオーバーモールドされる。

電気導体を互いに電気的に絶縁するために、電気導体のリードフレーム１０に形成された第１支持ストリップ１を後工程で除去するためにアクセス可能にするように、第１開口６はオーバーモールド５に形成される。また、電気導体を互いに電気的に絶縁するために、第２支持ストリップ１’を後工程で除去するためにアクセス可能にするように、第２開口６’もオーバーモールド５に形成される。第１及び第２の支持ストリップ１，１’を除去するのに使用される方法を以下に説明する。

図２には複数の開口６，６’が表されているが、上述したように、１本の支持ストリップのみが電気導体のリードフレーム１０を支持し、この場合、オーバーモールドされたリードフレーム２０に単一の開口６が形成されることも考えられる。

電気導体のリードフレーム１０は、好適には液晶ポリマ製の誘電材料５でオーバーモールドされる。液晶ポリマは、比較的安価でありながら、容易にオーバーモールドすることができ、良好な耐薬品性、及び高温における目立った機械的特性を提供する。

また、誘電材料５のオーバーモールドは、１個又は複数個の突起５’及び１個又は複数個のキャビティ５”を有してもよい。これらの突起及びキャビティは、第２誘電材料（図示せず）製の第２オーバーモールドを第１オーバーモールドに接続することを可能にし、以下で説明する第２オーバーモールド工程で第１オーバーモールドリードフレーム２０上に配置される。

図３は、図２に示されるオーバーモールドリードフレーム２０を示す斜視図であるが、第１支持ストリップ１は、第１オーバーモールド工程完了後にオーバーモールドリードフレーム２０から除去されている。支持ストリップ１の除去は、電気導体を互いに接続する接続点を切断する工程からなり、この切断工程により、電気導体を互いに電気的に絶縁する。この除去工程の間に、電気導体間の導電材料が除去される。従って、第１オーバーモールド工程の間、電気導体間の空間にオーバーモールドされた残りの誘電材料内に孔を残す。

図４は、図３に示されるオーバーモールドリードフレーム２０を示す斜視図であるが、第１支持ストリップ１’は、第１オーバーモールド工程完了後にオーバーモールドリードフレーム２０から除去されている。支持ストリップ１’の除去は、電気導体を互いに接続する接続点を切断する工程からなり、この切断工程により、電気導体を互いに電気的に絶縁する。この除去工程の間に、電気導体間の導電材料が除去される。従って、第１オーバーモールド工程の間、電気導体間の空間にオーバーモールドされた残りの誘電材料内に孔を残す。

図５は、第２オーバーモールド工程後の図４のオーバーモールドリードフレーム２０を示す斜視図である。この第２オーバーモールド工程により、電気コンタクトモジュール３０が形成される。

リードフレーム１０の電気導体を互いに接続する支持ストリップ１，１’の除去後、第１オーバーモールドリードフレーム２０が第２誘電材料７でオーバーモールドされる第２オーバーモールド工程が実行される。

第１誘電材料５製のオーバーモールドに見られる第１開口６及び第２開口６’並びに各支持ストリップ１，１’の除去後に電気導体間に残された空間は、リードフレーム１０の電気導体を取り囲む空気でキャビティが充填されないように、第２オーバーモールド工程の間に第２誘電材料７で充填される。このようにして、キャビティは第２誘電材料７で充填され、これにより、リードフレーム１０の電気導体を取り囲む誘電材料の不連続を避けることができる。

第２誘電材料７は、第１誘電材料５と同等の誘電材料として、或いは、第１誘電材料５の融点より低い融点を有する、第１誘電材料５とは異なる誘電材料とするのが好ましい。

第１オーバーモールドリードフレーム２０が突起５’及びキャビティ５”を具備すると、第２誘電材料７製のオーバーモールドは、第２誘電材料７製のオーバーモールドを第１オーバーモールドリードフレーム２０により容易に接続することができるように、対応するキャビティ及び突起をそれぞれ有する。

図６は、嵌合コンタクト間の第３支持ストリップ１”を除去する最終工程の後、完成した電気コンタクトモジュール３０を示す斜視図である。嵌合縁における電気導体間の接続点が切断されることにより、嵌合コンタクト２を互いに電気的に絶縁する。

本発明の別の実施形態によれば、複数の電気コンタクトモジュール３０が電気コネクタハウジングに挿入される電気コネクタの組立方法が提供される。また、電気コンタクトモジュール３０は当業界でチクレットと称される。複数のチクレットを電気コネクタハウジング内に挿入することができることにより、電気コネクタを提供する。

電気コンタクトモジュール３０でキャビティが空気により充填されないように、第２誘電材料７が第１オーバーモールドリードフレーム２０上にオーバーモールドされるので、電気コネクタの電気的高性能を達成することができる。

本発明の一実施形態に従った電気導体のリードフレームを示す斜視図である。 第１オーバーモールド工程の終了後の電気導体の第１オーバーモールドリードフレームを示す斜視図である。 電気導体のリードフレームから第１支持ストリップを除去した後の図２の電気導体の第１オーバーモールドリードフレームを示す斜視図である。 電気導体のリードフレームから第２支持ストリップを除去する別の工程後の図３の電気導体の第１オーバーモールドリードフレームを示す斜視図である。 第２オーバーモールド工程後の図４の電気導体の第１オーバーモールドリードフレームを示す斜視図である。 電気コンタクトモジュールの嵌合側に配置された第３支持ストリップの除去後の完成した電気コンタクトモジュールを示す斜視図である。

１ 第１支持ストリップ
１’ 第２支持ストリップ
１” 第３支持ストリップ
２ 嵌合コンタクト
４ 実装コンタクト
５ 第１誘電材料
５’ 突起
５” キャビティ
６ 第１開口
６’ 第２開口
７ 第２誘電材料
１０ 電気導体のリードフレーム
２０ 電気導体の第１オーバーモールドリードフレーム
３０ 電気コンタクトモジュール

Claims (10)

1. 電気導体を互いに対して所定位置に維持するように、前記電気導体のリードフレーム（１０）に少なくとも１本の支持ストリップ（１，１'）が形成された、電気導体のリードフレームを形成する工程と、
   第１オーバーモールド工程において第１誘電材料（５）で前記電気導体の前記リードフレームをオーバーモールドすることにより第１オーバーモールドリードフレーム（２０）を得、前記少なくとも１本の支持ストリップを除去のためにアクセス可能にするように前記第１オーバーモールドリードフレームに少なくとも１個の開口（６，６'）を形成する工程と、
   第１オーバーモールド工程の完了後、前記第１オーバーモールドリードフレームの前記少なくとも１本の支持ストリップを除去する工程と、
   前記少なくとも１本の支持ストリップの除去後、前記少なくとも１個の開口と電気導体間に残された空間とを充填するように、第２オーバーモールド工程において前記第１オーバーモールドリードフレームを第２誘電材料（７）でオーバーモールドする工程と
   を具備することを特徴とする電気コンタクトモジュールの製造方法。
2. 前記支持ストリップは、前記電気導体の前記リードフレームを形成するのに使用された導電材料と同じ導電材料製のストリップとして形成され、
   該ストリップは、前記電気導体を互いに接続することを特徴とする請求項１記載の電気コンタクトモジュールの製造方法。
3. 前記少なくとも１本の支持ストリップを除去する工程は、前記電気導体間の接続点を切断する工程からなり、
   該切断工程により、前記電気導体を互いに電気的に絶縁することを特徴とする請求項２記載の電気コンタクトモジュールの製造方法。
4. 前記電気導体の前記リードフレームに２本の前記支持ストリップが形成され、
   対応する２個の前記開口は、前記２本の支持ストリップを除去のためにアクセス可能にするように、前記第１オーバーモールドリードフレームに形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の電気コンタクトモジュールの製造方法。
5. 前記電気導体の嵌合側において、前記少なくとも１本の支持ストリップとは異なる第２支持ストリップ（１"）が、前記電気導体の前記リードフレームに形成され、
   前記方法は、前記第２オーバーモールド工程の完了後に前記第２支持ストリップを除去する工程を具備し、
   該第２支持ストリップ除去工程により、嵌合コンタクトを互いに電気的に絶縁することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載の電気コンタクトモジュールの製造方法。
6. 前記第１オーバーモールドリードフレームは、前記第１オーバーモールド工程で使用される前記第１誘電材料（５）と同等の前記第２誘電材料で前記第２オーバーモールド工程においてオーバーモールドされることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載の電気コンタクトモジュールの製造方法。
7. 前記第１オーバーモールドリードフレームは、前記第１オーバーモールド工程で使用される前記第１誘電材料とは異なり且つ該第１誘電材料の融点より低い融点を有する前記第２誘電材料で前記第２オーバーモールド工程においてオーバーモールドされることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載の電気コンタクトモジュールの製造方法。
8. 電気コネクタハウジング内に請求項１ないし７のうちいずれか１項記載の電気コンタクトモジュールの製造方法に従って生産された複数の電気コンタクトモジュールを挿入する工程を有することを特徴とする、電気コネクタの組立方法。
9. 請求項１ないし７のうちいずれか１項記載の電気コンタクトモジュールの製造方法に従って生産された電気コンタクトモジュール。
10. 請求項９記載の複数の電気コンタクトモジュールと、
    電気コネクタハウジングと
    を具備し、
    前記複数の電気コンタクトモジュールは、前記電気コネクタハウジング内に挿入されることを特徴とする電気コネクタ。

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