JP5020822B2 - 高速、高集積電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、一般的に電気相互接続システムに関し、より詳細には、相互接続システムにおける改善された信号整合性(signal integrity)に関する。

電気コネクタは、多くの電子システムで使用される。一般的に、いくつかの印刷回路板(“PCB”)上にシステムを製造し、電気コネクタで相互に連結することが容易かつコスト的に有利である。幾つかのＰＣＢを連結するための伝統的な配置は、１つのＰＣＢをバック・プレーン(backplane)として機能させることである。その後、ドータ・ボード(daughter board)又はドータ(daughter)と呼ばれる他のＰＣＢが、電気的コネクタでバック・プレーンを通じて連結される。

電子システムは、一般により小型に、より高速かつ機能的により複雑になっている。これらの変化は、近年、電子システムの所定領域内の回路数が、当該回路が動作する周波数と共に、顕著に増大したことを意味する。現在のシステムは、印刷回路板間でより多くのデータを通過させ、増大したバンド幅に電気的に対処できる電気コネクタを必要とする。

信号周波数が増加するに従い、反射、クロストーク及び電磁気放射のような形態でコネクタ内に生成される電気的ノイズの可能性が高くなる。それゆえ、電子システムは、異なる信号経路間のクロストークを制御し、各信号経路の特性インピーダンスを制御するように設計されている。シールド部材は、この目的にしばしば使用される。シールドは、信号接触（接点）要素に隣接して配置される。

個別の信号経路間のクロストークは、それらが互いに遠く、かつ、一般的に接地プレートであるシールドに接近するように配置されるように、多様な信号経路を配置することによって、制御することができる。従って、異なる信号経路は、よりシールドに電磁気的に結合し、相互の間ではより結合が弱くなる傾向がある。所定レベルのクロストークでは、接地導体への十分な電磁気的結合が維持されるとき、信号経路を互いにより接近させることができる。

シールドは、通常、金属部材から成る。しかし、本発明と同じ譲受人に譲渡されたＵ．Ｓ．６，７０９，２９４（“２９４特許”）には、導電樹脂からコネクタ内のシールドを製造することが記載されている。ここで、‘２９４特許は、本明細書の一部として援用される。

電気コネクタは、単線信号(single ended signal)としても差分信号(differential signal)としても設計可能である。 単線信号は、共通の基準導体に対する電圧を信号として、単一の信号導体経路上を伝送される。

差動信号は、“差動対（差動ペア）”と呼ばれる、一対の導電経路によって表される信号である。導電経路間の電位差が信号を表す。通常、差動対の２つの導電経路は、互いに近傍を走るように配置される。当該対の導電経路間にはシールドは要求されないが、差動ペア同士の間にはシールドが使用される場合がある。

差動ペア電気コネクタの一例が米国特許６，２９３，８２７号（“’８２７特許”）に示されている。この特許は、本出願の譲受人に譲渡されている。ここで、’８２７特許は、全体として本明細書の一部として援用される。’８２７特許は、各差動信号対に対応した個別のシールドによる遮蔽を提供する差動信号電気コネクタを開示している。米国特許６，７７６，６５９号（“’６５９特許”）は、本出願の譲受人に譲渡されているが、個別の信号導体に対応した個別シールドを開示している。理想的には、各信号経路は、コネクタ内で他の全ての信号経路から遮蔽されることが好ましい。ここで、’８２７特許及び’６５９特許の何れも、全体として本明細書の一部として援用される。

’８２７特許及び’６５９特許に開示された電気コネクタ及び現在利用可能な他の電気コネクタの設計は、通常、十分な性能を提供するが、本発明の発明者は、高速（例えば１ＧＨｚ以上、特に３ＧＨｚ以上の信号周波数）では、シールドシステムにおける電気共振が、クロストークを引き起こす等、コネクタの性能を劣化させることに注目した。我々は、信号接点ごと又は差動対ごとにシールドを有するグランド・システム（接地システム）において、そのような共振が特に現れることを観察した。

先行する私の特許６，７８６，７７１は、現在ＵＳ２００４／０１２１６５２Ａ１として公開されているが、全体として本明細書の一部として援用される。この特許は、望ましくない共振を低減し、コネクタ性能を向上させる損失材料の使用を説明している。コネクタ性能を更に向上させることが望ましい。

一側面において、本発明は、複数のウエハを有する電気コネクタ用のウエハに関する。ウエハは、１列に整列した複数の第１型の接触要素と、複数の個別の導電要素であって、それぞれが前記第１型の接触要素の少なくとも１つと隣接して配置された導電要素と、少なくとも前記複数の第１型の接触要素を固定する絶縁材料と、前記個別の導電要素をブリッジする電気的損失材料と、を備える。

他の側面では、本発明は、複数の領域を有する電気コネクタに関する。各領域は、絶縁材料と；複数の信号導体であって、各信号導体は、接触尾部と、接触部とそれらの間の中間部とを有し、各信号導体の中間部の少なくとも一部は前記絶縁材料中に固定されている、前記信号導体と；複数のシールド部材であって、各シールド部材は、信号導体の中間部に隣接した中間部を有する、前記シールド部材と；各シールド部材の中間部に隣接して配置された電気的損失材料と；を備える。

更に他の側面では、本発明は、複数の印刷回路基板であって、各印刷回路基板は複数の接地構造と複数の信号配線とを有する前記印刷回路基板を有する電子システムに関する。複数の電気コネクタは、前記複数の印刷回路基板取り付けられている。各コネクタは、第１の複数の導電部材であって、各々が前記複数の印刷回路基板の少なくとも１つにおいて接地構造に連結されている、前記第１の複数の導電部材と；第２複数の導電部材であって、各々が前記複数の印刷回路基板の少なくとも１つにおいて前記複数の信号配線の少なくとも１つに連結され、前記第２複数の導電部材は、前記第１の複数の導電部材中の少なくとも２つの導電部材とグループで配置され、該第１の複数の導電部材は、各グループにおいて前記第２複数の導電部材中の導電部材に隣接して配置されている、前記第２複数の導電部材と；複数の部分的導電部材であって、各々が、１グループにおいて前記第２複数の導電部材中の導電部材に隣接して配置された前記第１の複数の導電部材中の少なくとも２つの導電部材を連結している、部分的導電部材と、を備えている。

本発明は、本出願において、構成の詳細、及び、以下の説明に説明され或いは図面において図示された要素の配置に限定されない。本発明は、他の実施形態で実施することが可能であり、様々な方法で実行ないし実施することができる。また、ここで使用される語法表現及び専門用語は、説明の目的のためであり、限定として考えるべきではない。“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”，“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”，“ｈａｖｉｎｇ”，“ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ”，“ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ”及びそれらの変形は、その後に列挙された構成及びその均等物に加えて、追加の構成も含むことを意味する。

図１を参照すると、電気コネクタ・アセンブリ１０が図示されている。この電気コネクタ・アセンブリ１０は、第２電気コネクタと係合可能な第１電気コネクタ１００を有している。電気コネクタ１００は、ドータカードとして使用可能であり、電気コネクタ２００は、バック・プレーン・コネクタとして使用可能である。しかしながら、本発明は、多くの型のコネクタに広く適用することが可能である。

第２コネクタ２００は、上述の米国特許６，７７６，６５９号に記載されたのと同様であっても良い。

第１コネクタ１００は、図２〜図１３に更に詳細に図示されているが、複数のウエハ１２０を備えている。各ウエハ１２０は、ハウジング１２２と、複数の信号導体１２４（図３参照）と、複数のシールド・ストリップ１２６（図５ａ，５ｂ参照）とを有している。説明の目的のみであるが、第１電気コネクタ１００は、１０枚のウエハ１２０と共に図示されており、各ウエハ１２０は１４のシングル・エンド信号 (single ended signal)導体１２４と対応する１４のシールドストップとを有して、図示されている。しかしながら、後に明らかとなるが、ウエハの数並びに各ウエハにおける信号導体及びシールド・ストリップの数は、所望により変化する。

第１電気コネクタ１００は、また、何れかの端部にアライメント・モジュール１０２を有して、図示されている。各アライメント・モジュール１０２は、第２電気コネクタ２００の部材２０２から設けられたガイドピン（対応ロッドとも言及される）２０４を受け入れるための開口１０４（図２）を有する。各アライメント・モジュールは、更に、補強材１１０，１１１のスロットにそれぞれ係合する機構１０５（図２），１０６を含む。同様に、各ウエハ１２０の絶縁ハウジング１２２は、補強材１１０（図２），１１１のスロットにそれぞれ係合する機構１１３，１１４を提供する。

各信号導体１２４は、印刷回路板に連結可能な接触端１３０と、第２電気コネクタ２００に連結可能な接触端１３２と、それらの間の中間部１３１とを備えている。各シールド・ストリップ１２６（図５ａ）は、印刷回路基板に連結可能な接触端１４０と、第２電気コネクタ２００に連結可能な第２接触端１４２と、それらの間の中間部１４１とを備えている。

図１〜図８ｂに図示された本発明の実施形態では、信号導体１２４の第１接触端１３０は、印刷回路基板への半田付けに適合された接触パッド１３３ａを有する接触尾部１３３を含む。信号導体１２４の第２接触端１３２は、デュアル・ビーム構造１３４を含み、該デュアル・ビーム構造１３４は、第２電気コネクタ２００の対応する係合構造に係合するよう構成されている。シールド・ストリップ１２６の第１接触端１４０は、印刷回路基板への半田付けに適合された接触パッド１４３ａ，１４４ａを各々有する２つの対向接触部材１４３，１４４を含む。シールド・ストリップ１２６の第２接触端１４２は、第２電気コネクタ２００の対応する構造に係合する際に、所定量の可撓性を提供するように構成された対向接触部材１４５，１４６を含む。図では半田付けに適合された接触尾部を示しているが、当業者には、信号導体１２４の第１接触端１３０と、シールド・ストリップ１２６の第１接触端１４０が、印刷回路板に連結されるために、任意の形態（圧入接点、圧着接点、ペーストインホール半田付け）をとって良いことが明らかである。

さらに図５ａ及び５ｂを参照すると、各シールド・ストリップ１２６の中間部１４１は、第１端１４７ａ及び第２端１４７ｂを有する面１４１ｓを有し、少なくとも第１端１４７ａ又は第２端１４７ｂは面１４１ｓの平面から外方に曲がっている。図示の実施形態では、第１端１４７はシールド・ストリップ１２６の面１４１ｓに対して実質的に垂直に曲がっており、第２接触端１４２の端まで延びている（一方、第１接触端１４０の端までは延びていない）。

図４は、図３の信号導体１２４の側面図である。信号導体１２４は第１絶縁ハウジング部１６０に配置されている。好ましくは、第１絶縁ハウジング部１６０は、信号導体１２４の周りに射出成形樹脂で形成される。この処理を促進するために、複数の信号導体１２４は、好ましくは、従来技術で知られたリードフレーム（図示せず）上に共に保持される。必須ではないが、第１絶縁ハウジング部１６０に、信号導体１２４に隣接するウィンドウ１６１を設けても良い。これらのウィンドウ１６１は、一般に複数の目的を果たすことを意図している。複数の目的には、ｉ）射出成型処理中に信号導体１２４が適切に配置されること、ｉｉ）所望のインピーダンス特性を達成するためのインピーダンス制御を提供すること、ｉｉｉ）ハウジング１６０と異なる電気的特性をもつ材料の注入を促進すること、が含まれる。

図７は、図５ａ及び５ｂのシールド・ストリップ１２６の側面図であり、シールド・ストリップ１２６は第２ハウジング部１７０に配置されている。さらに詳細に後述するように、ハウジング部１７０は、絶縁、導電性、損失導電性又は磁気損失を提供する１又は複数の材料で形成される。

ハウジング部１７０は、シールド・ストリップ１２６のまわりへの材料の射出成型により全部又は一部が形成され得る。射出成型処理を促進するために、複数のシールド・ストリップ１２６は、好ましくは、図６に示すような２つのリードフレーム１７２，１７４上に共に保持される。各リードフレーム１７２，１７４は、複数のシールド・ストリップ１２６を１つおきに保持する。よって、リードフレーム１７２，１７４が共に配置されたとき、シールド・ストリップ１２６は図５ａ及び５ｂに示すように整列される。図示の実施形態では、各リードフレーム１７２，１７４は全体で７つのシールド・ストリップ１２６を保持する。

リードフレーム１７２は、シールド・ストリップ１２６の第２接触端１４２と連結されるタイバー１７５と、シールド・ストリップ１２６の第１接触端１４０と連結されるタイバー１７６とを含む。リードフレーム１７４は、シールド・ストリップ１２６の第２接触端１４２と連結されるタイバー１７７と、シールド・ストリップ１２６の第１接触端１４０と連結されるタイバー１７８とを含む。これらのタイバー１７５−１７８は、引き続く製造工程の間に切断される。

第１絶縁ハウジング部１６０は、接続機構（図示せず）を備えても良く、第２ハウジング部１７０は、第１絶縁ハウジング部１６０の接続機構に対応してそれに接続される接続機構を備えても良い。そのような接続機構は、突起部と、対応する受入開口を備えても良い。他の適切な接続構造もまた利用可能である。

第１絶縁ハウジング部１６０及び第２ハウジング部１７０は、接続されてウエハ１２０を形成する。図８ａ及び図８ｂに示すように、各信号導体１２４は、対応するシールド・ストリップ１２６に隣接する面１４１ｓに沿って配置されている。面１４１ｓの折り曲げ端１４７ａは、対応する信号導体１２４に方向付けられている。折り曲げ端１４７ａは、面１４７ｓと共に、隣接する信号導体１２４の２つの側面上を遮蔽する。

第１電気コネクタ１００は、また、差動対（差動ペア）の信号を搬送するように構成されても良い。この構成では、信号導体は対で構成される。各シールド・ストリップの面１４１ｓは、好ましくは、一対の幅ｂよりも広く該一対に対して十分な遮蔽を提供する。

図９ａは、図８ａにおける線９ａ−９ａに沿ったウエハ１２０の断面図である。信号導体１２４の中間部１３１は、絶縁ハウジング１６０に埋め込まれている。シールド・ストリップ１２６の一部はハウジング部１７０内に保持されている。シールド・ストリップ１２６は、第１端部１４７ａが隣接する中間部１３１の間に突出して保持されている。各シールド・ストリップの面１４１ｓは、ハウジング部１７０内に保持されている。ウエハ１２０の組立に先立って、ハウジング部１７０がシールド・ストリップ１２６の周りにモールドされ、第１絶縁ハウジング１６０が信号導体１２４の周りにモールドされても良い。

図示の実施形態では、ハウジング部１７０は２種類の材料からなる。ハウジング部１７０は、図示するように層９１０と層９１２とを含む。両方の層９１０及び９１２は、熱可塑性又はその他適切なバインダ材料からなり、シールド・ストリップ１２６の周りにモールドされ、ハウジング１７０を形成することができる。層９１０，９１２の何れか又は両方は、層９１０及び９１２に所望の電磁気特性を与える粒子を含んでも良い。

図９ａの例では、層９１０のバインダとして機能する熱可塑性材料は導電性粒子で満たされている。フィラーは、層９１０を“電気的な損失状態”にする。

対象周波数範囲(frequency range of interest)にわたって導電するが所定の損失を伴う材料は、ここでは一般的に“電気的な損失”材料と言及する。電気的に損失な材料は、損失誘電体及び／又は損失導電材料から形成され得る。対象周波数範囲は、このようなコネクタが使用されるシステムの動作パラメータに依存するが、通常、約１ＧＨｚと２５ＧＨｚとの間である。なお、幾つかの応用（アプリケーション）では、より高い又は低い周波数が対象周波数としても良い。幾つかのコネクタの構造は、この範囲の一部のみに亘る対象周波数、例えば１〜１０ＧＨｚ又は３〜１５ＧＨｚの対象周波数を有しても良い。

電気的損失材料は、伝統的に誘電体と考えられている材料から形成されることが可能であり、例えば、対象周波数範囲において概ね０．０１より大きい損失正接（損失率）を持つ材料である。“電気損失正接”は、該材料の複素誘電率(complex electrical permittivity)の虚数部分の実数部分に対する比である。使用される材料の例は、対象周波数範囲に亘って、概ね０．０４と０．２との間の電気損失正接を持つ材料である。

電気的損失材料は、一般に導電体と考えられているが、対象周波数範囲に亘って比較的低い導電率であるか、十分に分散した粒子または領域を含み、関連する周波数領域に渡って高い導電率を提供するのでなく比較的弱いバルク導電率になる特性を備えた材料から形成することも可能である。

電気的損失材料は、１Ω／スクウェアと１０^６Ω／スクウェアの間の表面抵抗を持つような部分的導電材料である。幾つかの実施形態では、電気的損失材料は、１Ω／スクウェアと１０^３Ω／スクウェアの間の表面抵抗を持つ。幾つかの実施形態では、電気的損失材料は、１０Ω／スクウェアと１００Ω／スクウェアの間の表面抵抗を持つ。特定の例として、電気的損失材料は、２０Ω／スクウェアと４０Ω／スクウェアの間の表面抵抗を持つ。

ある実施形態では、電気的損失材料は、導電粒子を含むフィラー(fillers)をバインダに加えることによって形成される。電気的損失材料を形成するフィラーとして使用される導電粒子の例は、カーボン(carbon)、ファイバ(fibers)として形成されたグラファイト(graphite)、フレーク(flakes)、又は、その他の粒子を含む。パウダー(powder)、フレーク(flakes)、ファイバ(fibers)又はその他粒子の形態の金属もまた、適切な電気的損失特性を与えるために使用され得る。代わりに、フィラーの組み合わせを使用しても良い。例えば、金属めっきカーボン粒子を使用することができる。銀及びニッケルは、ファイバをめっきするのに適切な金属である。被覆された粒子は、単独で或いは、カーボン・フレーク(carbon flake)のような他のフィラーとの組み合わせで使用しても良い。

バインダ又は母材(matrix)は、固まって保存が利く材料、或いは、その他、フィラー材料を配置するのに使用可能な材料であれば良い。ある実施形態では、バインダは、伝統的に電気コネクタの製造に使用される熱可塑性材料で良く、電気コネクタの製造の一部として、電気的損失材料の所望の形状及び配置へのモールドを促進することができる。しかしながら、多くの代替形態のバインダ材料が使用されることが可能である。エポキシのような硬化材料がバインダとして機能する。代わりに、熱硬化性樹脂または接着剤がバインダとして使用可能である。また、上述のバインダ材料が、導電粒子フィラーの周りにバインダを形成することにより電気的損失材料を形成することに用いられたが、本発明はこれに限定されない。例えば、導電粒子は、形成済みの母材材料に含浸させても良い。ここで用いたように、“バインダ”という文言は、フィラーを封入するまたはフィラーに含浸される材料を含む。

好ましくは、フィラーは、粒子間で形成される導電経路を形成するために、十分な体積パーセントで存在するのが良い。例えば、金属ファイバーが使用される場合、該ファイバは体積で３％から４０％で存在することができる。フィラーの量は、金属の導電特性に影響する。

一実施形態では、層９１０は、１から４０ｍｉｌ（約０．０２５ｍｍから１ｍｍ）の厚さを有する。層９１０のバルク抵抗は、厚さに加えて表面抵抗にも依存する。このバルク抵抗によって、該層が所定の損失で所定の導電率を示す。ここで使用する電気的損失構造のバルク抵抗は、０．０１Ωｃｍから１Ωｃｍであり得る。ある実施形態では、バルク抵抗は、０．０５Ωｃｍから０．５Ωｃｍであり得る。ある実施形態では、バルク抵抗は、０．１Ωｃｍから０．２Ωｃｍであり得る。

層９１２は、磁気的損失層を提供する。層９１２は、層９１０と同様に、フィラーを有するバインダ又は母材から形成される。描写された実施形態では、層９１２は、フィラーが加えられたバインダ材料をモールドして形成される。層９１２のバインダは、層９１０に使用されるバインダと同一又は任意の他の適切なバインダであり得る。層９１２は、磁気的損失特性が与えられる粒子で満たされる。磁気的損失粒子は、フレークやファイバー等の従来の任意の形態で良い。フェライトは、一般的な磁気損失材料である。マグネシウム・フェライト(magnesium ferrite)、ニッケル・フェライト(nickel ferrite)、リチウム・フェライト(lithium ferrite)、イットリウム・ガーネット(yttrium garnet)又はアルミニウム・ガーネット(aluminum garnet)のような材料を用いることができる。

“磁気損失正接（磁気損失率）”は、該材料の複素透磁率(complex magnetic permittivity)の虚数部分の実数部分に対する比である。より高い損失正接の材料も用いることができる。フェライトは、一般に、対象周波数範囲で０．１を超える損失正接を持つ。現在、好ましいフェライト材料は、１ＧＨｚから３ＧＨｚに亘って概ね０．１から１．０の損失正接、より好ましくは、０．５を超える磁気損失正接を持つ。

材料が、同時に、損失誘電体又は損失導電体と磁気的損失材料とになることがある。そのような材料は、例えば、部分的に導電性である磁気的損失フィラーを用いることにより、又は、磁気的損失および電気的損失フィラーを用いることにより、形成することができる。

層９１２は、私の先行する米国特許６，７８６，７７１号において記載されたように、吸収性材料の役割を果たす。ここで、米国特許６，７８６，７７１号を本明細書の一部として援用する。

層９１０は、ウエハ１２０内で個々のシールド・ストリップ１２６間の“ブリッジ”を提供する。ブリッジは、対象周波数範囲に亘って導電体間に電気的損失経路を提供する。ブリッジは、ブリッジされる導体部材への物理的な連結によって提供され得る。また、対象周波数範囲に亘って、信号は、構成間で容量的に又は、構成間での直接の物理的連結なしに結合することができる。したがって、“ブリッジ”は、構成間での直接の物理的結合を必要としない。

ブリッジが実施されると、各シールド・ストリップ１２６は他のストリップから独立に共振しなくなる。好ましくは、層９１０は、十分導電性があり、個々のシールド・ストリップは独立に共振せず、十分損失性であり、シールド・ストリップ及びブリッジは、他のウエハでの類似の構造との組み合わせにより、隣接ウエハ間で共振モードをサポートするような結合構造を形成しない。

図９ｂは、ウエハ１２０の代替の実施形態を示している。ウエハ１２０’では、信号導体１２４の中間部１３１及びシールド・ストリップ１２６は、絶縁ハウジング１６０’に保持されている。絶縁ハウジング１６０’は、任意の従来の方法で形成されることができる。それは、シングル・モールドステップ又はマルチ・モールドステップで形成され得る。層９１４は、絶縁ハウジング１６０’の最上層に形成される。層９１４は、層９１０に類似の電気的損失層である。

層９１０とは対照的に、各シールド・ストリップ１２６の面１４１ｓは層９１４に埋め込まれない。図示の実施形態では、面１４１ｓは層９１４と直接接触していない。面１４１ｓは、絶縁ハウジング１６０’の小さな部分によって層９１４から離間している。各面１４１ｓは、層９１４に容量的に結合している。この方法では、層９１４は、ウエハ１２０’の個々のシールド・ストリップ１２６をブリッジして、対象周波数で部分的な導電経路を提供する。図９ａの構成に類似して、部分的導電層９１４は、ウエハ１２０’内でのシールド・ストリップ１２６間の共振を低減する。

ウエハ１２０’は、随意に、図９ａに示す層９１２のような磁気的損失材料で形成しても良い。

図９ｃは更なる実施形態を図示する。ウエハ１２０’’は、図９ａに示された絶縁ハウジング１６０を含む。シールド・ストリップ１２６の面１４１ｓは、部分的導電体９１６内に保持されている。層９１６は、層９１０と同様に形成された部分的導電層であり、これによりシールド・ストリップ１２６をブリッジしている。層９１６内の領域９１８は、磁気的損失材料から形成される。領域９１８は、層９１２を形成するのに使用されたと同一の材料から形成することができる。領域９１８は、個別のステップで形成することが可能であり、または、層９１６の形成中に磁気的損失粒子を加えることにより形成することができる。

図９ａ及び９ｃは、電気的損失材料と磁気的損失材料との組み合わせの使用を図示している。記載の実施形態では、磁気的損失材料及び電気的損失材料の両方が、バインダへの粒子の付加によって形成される。粒子が識別可能な構成を形成するようにバインダに付加される必要はない。例えば、磁気的損失及び導電性粒子は、図９ｂに示すように、層９１４のような単一層において混合することができる。

また、ウエハにおけるシールド・ストリップ１２６間のブリッジが、バインダに封入された粒子から形成される必要はない。図１０ａは、ウエハ１２０’’の代替構成を図示している。ウエハ１２０’’ ’は、ウエハ１２０’’ ’の表面にある開口に挿入されたインサート９５０ａ及び９５０ｂを有する。好ましくは、開口は十分に深く、ウエハ内のシールド・ストリップの面１４１ｓを露出する。

図１０ｂは、図１０ａの線ｂ−ｂに沿ったウエハ１２０’’ ’の断面図を示す。図１０ｂでは、インサート９５０ａは断面で図示されている。インサート９５０ａは、例えば、テックフィルム社（米国マサチューセッツ州）販売の接着性予備成形品（プレフォーム）のような、損失性導電カーボン添加の接着性予備成形品である。この予備成形品は、カーボン・フレークが添加されたエポキシ・バインダを含む。該バインダは、該予備成形品の補強として機能するカーボン・ファイバ９５６を囲んでいる。ウエハ１２０’’ ’に挿入されると、予備成形品９５０ａはシールド・ストリップ１２６に接着される。この実施形態では、予備成形品９５０ａは、熱処理工程で硬化される該予備成形品中の接着剤を介して接着される。予備成形品９５０ａは、これにより、シールド・ストリップ１２６間に電気的損失ブリッジを提供する。織布または不職布など様々な形態の補強ファイバを使用することができる。不職布カーボン・ファイバーは１つの適切な材料である。

代替の実施形態では、予備成形品は、導電的損失及び磁気的損失のフィラーの両方を含むように形成され得る。導電的損失及び磁気的損失のフィラーは、連続するバインダ構造中で混合されても良いし、複数の層に配置されても良い。

また、電気的損失材料は、グランド・ストリップを持たないコネクタにおいて使用されることができる。図１１は、絶縁ハウジング１１６０に埋め込まれた中間部１３１を持つ信号導体を含むウエハ１１２０の一例の断面図を示す。ウエハ１１２０は、交流信号導体が、“チェック・ボード・パターン”と言及されることのあるグランドに連結されている応用例（アプリケーション）用に設計されている。例えば、信号導体１１２６はグランドに連結されることが意図されている。ウエハ１１２０では、部分的導電層１１７０は、接地される信号導体１１２６間のブリッジを提供するのに使用される。導電層１１７０は、一般に、層９１０又は９１４と同じ方法で形成されることができる。

図１２は、差動信号を伝送するために設計されたウエハ１２２０を図示している。ウエハ１２１２は、絶縁ハウジング１２６０を含む。１２３１ａ及び１２３１ｂのような信号導体は、絶縁ハウジング１２６０内に対（ペア）になって配置されている。シールド部材１２２６は、各ペアを分離している。シールド・ストリップ１２２６は、ハウジング１２７０に埋め込まれている。ウエハ１２２０では、ハウジング１２７０は、部分的導電層１２１０と、磁気的損失層１２１２とを含む。層１０１２及び１２１０は、通常、図９ａに関連して記載した層９１０及び９１２として形成されることが可能である。

図１３は、図１に図示された電気コネクタを形成することに使用される、更に他の実施形態のウエハ１３２０を図示する。ウエハ１３２０は、ウエハ１１２０に類似であり得る。しかしながら、ウエハ１３２０の何れの信号導体１３１も、グランドに連結されるように特別には設計されていない。

層１３７０は、電気的損失材料である。それは、全ての信号導体１３１をブリッジする。グランドとして機能する信号導体間の共振を低減する利点が、導体上を伝送する信号の減衰による信号整合の損失よりも重要である場合、層１３７０は、ウエハ１３７０に形成されたコネクタの信号整合に対して正味のプラス効果を与える。

グランド接触として機能する構造にブリッジ材料が直接接触しない図９ｂ及び図１３に図示されたような実施形態では、電気的損失材料とグランドとの間に直接の電気的連結はない。そのような連結は、幾つかの応用例では含まれるが、必須とはされない。

本発明の少なくとも一実施形態のいくつかの側面を記載したので、種々の代替、変形、改善が当業者に容易にできることを評価すべきである。

一例として、２つの構成に対して電気的損失部材を容量結合させることによってブリッジを提供することが記載される。直接の導電経路が提供される必要がないため、電気的損失材料の部分の間に電気的絶縁材料を配置して、電気的損失材料を不連続にすることが可能である。

代わりに、電気的損失ブリッジは、導電材料及び損失材料を含む信号経路を生成することによって形成されても良い。例えば、図１１は、損失層１１７０を図示しており、損失層１１７０は、導電体１１２６に隣接する垂直部分１１５０と、該垂直部分に連結する水平部分１１５２とを備える。部分１１５０及び１１５２は、共同して、接触１１２６間に電気的損失経路を形成する。１又は他のこれらの部分は、金属のような導電材料から形成される。例えば、部分１１５０は、ハウジング１１６０にモールドされた電気的損失材料であり、部分１１５２は、金属板として実施される。部分１１５２は導電性であっても、隣接する導電体１１２６間の信号経路は電気的損失性を有するようになる。

さらに、例示としての実施形態は、樹脂のような絶縁ハウジングにモールドされた信号導体及びグランド線の各々を図示している。しかし、しばしば空気が適切な誘電体となり、幾つかの応用例では樹脂よりも好ましいことがある。ある実施形態では、ウエハ内の導電体は、長さの比較的小さい部分に亘って、絶縁樹脂ハウジング内に保持され、長さの残りの部分に亘って、空気その他の誘電材料で覆われる。

他の例として、電気的損失構造及び磁気的損失構造が設定可能なバインダに粒子を埋め込むことによって形成されるとして記載されている。モールドが使用される場合、好ましくは、複数の機構が、個別のモールド・ステップで形成された各領域に設けられ、領域を連結する。

部分的導電構造は、任意の従来の方法で形成される。例えば、本来、部分的導電性を有する接着性物質が、絶縁ハウジングのウィンドウを通じてシールド・ストリップに適用されることができる。他の代替案として、カーボン・ファイバー等の導電性フィラメント(filaments)は、シールド部材がハウジングにモールドされる前にシールド部材上に被覆されても良いし、又は、シールド部材が適切に配置された後、導電性フィラメントが接着剤でシールド部材に取り付けられても良い。

さらに、損失導電材料は、平面層として図示された。このような構造は必須ではない。例えば、部分的導電領域は、シールド・ストリップ間のみに、または、共振に最も影響を受けると思われるとして選択されたシールド・ストリップの間のみに、配置されても良い。

また、ウエハ１２０が、信号導体を含むサブアセンブリを、シールド部材を含むサブアセンブリに取り付けることで形成されることが記載されている。サブアセンブリ同士が固定される必要はない。しかし、必要であれば、サブアセンブリは、スナップ係合機構(snap fit features)や機能(function)を通じた係合機構を含む様々な機構で固定されても良い。

さらに、電気的及び磁気的損失材料は、ドータカード・コネクタと関連してのみ図示されている。しかし、このような材料を使用する利益はドータカード・コネクタでの使用に限定されない。このような材料は、バック・プレーンや、ケーブルコネクタ、スタッキング・コネクタ(stacking connectors)、メザニン・コネクタ(mezzanine connectors)など、他の型のコネクタで使用されても良い。また、本発明の概念は、ボード同士以外のコネクタにも適用できる。類似の概念が他の型のコネクタにおけるチップソケット(chip socket)に適用できる。

このような代替、修正及び改善は、本開示の一部であることを意図し、本発明の意図及び範囲の内にあることを意図する。従って、前述の記載及び図面は例示の目的のみである。

電気コネクタの斜視図であって、第１電気コネクタが第２電気コネクタに連結される様子を示す。 図１の第１電気コネクタの分解図であり、複数のウエハを示す。 図２の第１電気コネクタの１ウエハ中にある信号導体の斜視図である。 図３の信号導体の側面図であり、信号導体の周囲に形成された絶縁ハウジングと共に示す。 図２の第１電気コネクタの１ウエハ中にあるシールド・ストリップの側面図である。 図５ａのシールド・ストリップの斜視図である。 ２つのリードフレーム上に形成された図５ａのシールド・ストリップの側面図であり、各リードフレームはシールド・ストリップの半分を保持している。 図５ａのシールド・ストリップの側面図であり、シールド・ストリップの周囲に形成された絶縁ハウジングと共に示す。 図２の第１電気コネクタの組み立てられた１ウエハの斜視図である。 図８ａの組立ウエハの前面図であり、印刷回路基板に連結されるように構成された、信号導体の第１接触端及びシールド・ストリップを示す。 図８ａの線９ａ−９ａに沿って図示されたウエハの断面図。 図９ａに示されたウエハの代替実施形態の断面図。 図９ａに示されたウエハの代替実施形態の断面図。 代替の構成方法で形成されたウエハの平面図。 図１０ａの線ｂ−ｂに沿って図示されたウエハの一部の断面図。 他の実施形態に係るウエハの断面図。 更に他の実施形態に係るウエハの断面図。 更に他の実施形態に係るウエハの断面図。

Claims (32)

1. 電気コネクタであって、
   複数の接触要素と、
   複数の個別の導電要素であって、それぞれが前記接触要素の少なくとも１つと隣接して配置された前記複数の個別の導電要素と、
   少なくとも前記複数の接触要素を固定する絶縁材料と、
   電気的損失材料と、を備え、
   前記電気的損失材料は、
   前記複数の接触要素及び前記複数の個別の導電要素に離間して隣接する第１の部分と、
   複数の第２の部分であり、各第２の部分は、前記第１の部分と前記複数の個別の導電要素の少なくとも１つとの間を延び且つ前記複数の接触要素から離間した前記複数の第２の部分とを有する、電気コネクタ。
2. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
   前記電気的損失材料は損失導電体を含む、電気コネクタ。
3. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
   前記電気的損失材料は、損失誘電体を含む、電気コネクタ。
4. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
   前記電気的損失材料は、バインダと、複数の導電粒子とをその中に含む、電気コネクタ。
5. 請求項４に記載の電気コネクタにおいて、
   前記導電粒子はフレーク(flakes)を含む、電気コネクタ。
6. 請求項４に記載の電気コネクタにおいて、
   前記導電粒子はファイバを含む、電気コネクタ。
7. 請求項６に記載の電気コネクタにおいて、
   前記ファイバは金属被覆されたファイバを含む、電気コネクタ。
8. 請求項７に記載の電気コネクタにおいて、
   前記ファイバはニッケル被覆された黒鉛ファイバを含む、電気コネクタ。
9. 請求項４に記載の電気コネクタにおいて、
   前記バインダは熱可塑性樹脂である、電気コネクタ。
10. 請求項４に記載の電気コネクタにおいて、
    前記バインダは硬化性接着剤である、電気コネクタ。
11. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、導電性繊維質基板及び複数の導電粒子を持つ予備成形品（プレフォーム）である、電気コネクタ。
12. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、１オーム／スクウェアから１０^３オーム／スクウェアの表面抵抗を有する、電気コネクタ。
13. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、１０オーム／スクウェアから１００オーム／スクウェアの表面抵抗を有する、電気コネクタ。
14. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、２０Ω／スクウェアから４０Ω／スクウェアの表面抵抗を有する、電気コネクタ。
15. 請求項１２に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、前記各導電要素に隣接する領域において、０．０２５ｍｍから１ｍｍの厚さを有する、電気コネクタ。
16. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、０．０１Ωｃｍから１Ωｃｍのバルク抵抗を有する、電気コネクタ。
17. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、０．０５Ωｃｍから０．５Ωｃｍのバルク抵抗を有する、電気コネクタ。
18. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記電気的損失材料は、０．１Ωｃｍから０．２Ωｃｍのバルク抵抗を有する、電気コネクタ。
19. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記複数の接触要素は一列に配置されており、
    前記複数の個別の導電要素は、前記接触要素の列内に配置されている、電気コネクタ。
20. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記複数の接触要素は一列に配置されており、
    前記複数の個別の導電要素は、前記列に平行な線上に配置されている、電気コネクタ。
21. 請求項１に記載の電気コネクタにおいて、
    前記複数の接触要素は一列に配置されており、
    前記接触要素の列を含む第１のウエハと、
    前記第１のウエハに平行に整列された複数の類似のウエハと、
    隣接ウエハ間に配置された磁気的損失材料の層とを更に含む、電気コネクタ。
22. 電子システムであって、
    ａ）複数の印刷回路基板であって、各印刷回路基板は複数の接地構造と複数の信号配線とを有する前記印刷回路基板と、
    ｂ）複数の電気コネクタであって、各々が前記複数の印刷回路基板の１つに取り付けられる電気コネクタであって、
    ｉ）第１の複数の導電部材であって、各々が前記複数の印刷回路基板の少なくとも１つにおいて接地構造に連結されている、前記第１の複数の導電部材と、
    ｉｉ）第２複数の導電部材であって、各々が前記複数の印刷回路基板の少なくとも１つにおいて前記複数の信号配線の少なくとも１つに連結され、前記第２複数の導電部材は、前記第１の複数の導電部材中の少なくとも２つの導電部材とグループで配置され、該第１の複数の導電部材は、各グループにおいて、前記第２複数の導電部材中の導電部材に隣接して配置されている、前記第２複数の導電部材と、
    ｉｉｉ）電気的損失材料と、を有し、
    前記電気的損失材料は、
    前記第１の複数の導電部材及び前記第２複数の導電部材に離間して隣接する第１の部分と、
    複数の第２の部分であり、各第２の部分は、前記第１の部分と前記第１の複数の導電部材の少なくとも１つとの間を延び且つ前記第２複数の導電部材から離間した前記複数の第２の部分とを有する、前記電気コネクタと、
    を備える電子システム。
23. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記電気的損失材料の各々は、１Ω／スクウェアから１０^３Ω／スクウェアの表面抵抗を有する、電子システム。
24. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記電気的損失材料の各々は、１０Ω／スクウェアから１００Ω／スクウェアの表面抵抗を有する、電子システム。
25. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記電気的損失材料の各々は、２０Ω／スクウェアから４０Ω／スクウェアの表面抵抗を有する、電子システム。
26. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記電気的損失材料の各々は、０．０１Ωｃｍから１Ωｃｍのバルク抵抗を有する、電子システム。
27. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記電気的損失材料の各々は、０．０５Ωｃｍから０．５Ωｃｍのバルク抵抗を有する、電子システム。
28. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記電気的損失材料の各々は、０．１Ωｃｍから０．２Ωｃｍのバルク抵抗を有する、電子システム。
29. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記複数の電気的損失材料の各々は、１つのグループにおいて、前記第２複数の導電部材の導電部材に隣接して配置された前記第１の複数の導電部材の少なくとも２つの導電部材の周囲にモールドされている、電子システム。
30. 請求項２９に記載の電子システムであって、
    複数の磁気的損失部材であって、各磁気的損失部材が、隣接するグループ間に配置されている前記磁気的損失部材を更に備える電子システム。
31. 請求項２２に記載の電子システムであって、
    前記複数の電気的損失材料の各々は、第１部分、第２部分及び第３部分を備え、
    前記第１部分及び第３部分は前記第１の複数の導電部材中の導電部材に隣接し、
    前記第２部分は、前記第１部分及び前記第３部分と結合しており、前記第２部分は前記第１部分及び前記第３部分よりも高い導電率を有する、電子システム。
32. 請求項３１に記載の電子システムであって、
    前記第２部分は金属シートを備える、電子システム。

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