JP5837698B2 - コネクタおよびコネクタシステム - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は、2011年10月12日に出願された米国仮特許出願第61/546,421号の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、コネクタの分野に関し、より具体的には、高データ速度に適したコネクタに関する。
バックプレーンコネクタは、高性能用途を支持するために使用されることが多い。バックプレーンコネクタは、本来、シングルエンドチャネル用途で主に使用されていたが、最新のデザインでは、差動信号対を提供することに移行している(差動信号対は、本質的にスプリアス信号に対して強い耐性を有するため)。したがって、高データ速度を用いるシステムを支持するために使用されるバックプレーンコネクタは、多くの差動信号対を利用するように構成される傾向がある。異なる用途は、異なる数のデータチャネルを必要とするため、バックプレーンコネクタは、ヘッダー(第1の回路基板に搭載される)と、多くのウェハ(ある所望の数の信号対を提供する)を支持するドーターカードコネクタ(第2の回路基板に搭載される)とを含む構成において提供されることが多い。ウェハ内の信号対の数、ならびにヘッダーのハウジングのサイズおよびドーターカードコネクタのハウジングのサイズは調整することができる。したがって、既存のバックプレーンコネクタは、実行能力によって利益を得ることができる用途に大きな利点をもたらすことができる。
しかしながら、あるデバイスから別のデバイスへの情報転送の処理能力および所望の速度が増加するにつれて、バックプレーンコネクタの性能のさらなる向上が有益である。性能の向上に加えて、極めて高密度なコネクタ(例えば、面積あたり多数のピンを有するコネクタ)が望ましい。したがって、当業者であれば、バックプレーンコネクタとして機能するのに適したコネクタのさらなる向上を理解するであろう。
ある実施形態において、第1および第2のコネクタを含むコネクタシステムが開示される。第1のコネクタは、U字形であり、かつ接合エッジを含むチャネル端子を支持するハウジングを含む。2つのブレード端子を、チャネル端子によって画定されるU字形領域内に位置付けることができる。第2のコネクタは、エッジ結合様式で配置される端子を支持する1つ以上のウェハを含む。1つ以上のウェハ内の接地端子は、チャネル端子の接合エッジを係合するように構成される。各ウェハは、遮蔽板および接地端子を含むことができ、チャネル端子および遮蔽板は、接合インターフェースにおいて電気的に接続することができる。
別の実施形態において、複数のウェハを支持するハウジングを含むコネクタが提供される。ウェハは、遮蔽板を含むことができ、また、対で提供される複数の信号端子および対の信号端子間に位置付けられる接地端子を支持することができる。遮蔽板は、接地端子に電気的に接続することができる。接地端子は、2つの梁を有する接地接触部を有することができ、各梁は、反対方向に向く接触面を有する。所望される場合、2つの梁は、端子中心線の両側で異なる方向に延在することができる。遮蔽板は、信号対と整列する溝を含むことができる。所望される場合、溝は、信号対の両側に位置付けられる接地端子に電気的に接続されるように構成されるフィンガーとともに構成され得る。
本発明は、例として説明され、同様の参照符号が同様の要素を示す添付の図面に限定されるものではない。
コネクタシステムの実施形態の斜視図である。 図1に示される実施形態の部分分解図である。 図2に示される実施形態の別の斜視図である。 図1のコネクタシステムでの使用に適したコネクタの実施形態の斜視図である。 図4に示されるコネクタの別の斜視図である。 図1のコネクタシステムでの使用に適したコネクタの実施形態の斜視図である。 図6に示されるコネクタの部分分解斜視図である。 図7に示されるコネクタの実施形態の部分斜視図である。 図7に示される実施形態の線9−9に沿って切り取られた断面の斜視図である。 図7に示される実施形態の線10−10に沿って切り取られた断面の斜視図である。 図10に示される実施形態の拡大図である。 図10に示される実施形態の部分斜視図である。 図8に示される実施形態の部分分解図である。 コネクタで使用することができる2つの隣接するウェハの簡略化された斜視分解図である。 ウェハとともに使用することができる遮蔽板の実施形態の斜視図である。 遮蔽板なしのウェハの実施形態の斜視図である。 枠が取り除かれた状態の図16に示されるウェハの斜視図である。 接合サイクル時のコネクタシステムの部分斜視図である。 図18aに示される実施形態の拡大図である。 図18bに示される実施形態のコネクタシステムが接合位置にある状態の斜視図である。 図18cに示される実施形態の側面図である。 共に接合された2つのコネクタの実施形態の簡略化された斜視図である。 図19aに示される実施形態の拡大図である。 ウェハの実施形態の平面図である。
以下の発明を実施するための形態は、例示的な実施形態を記載し、明確に開示された組み合わせに限定されるよう意図されない。図1〜18dの特徴は、高データ速度に適したコネクタを提供するために使用することができる詳細を説明する。しかしながら、全ての特徴が適切なコネクタを提供するために必要とされるわけではない。したがって、別途示されない限り、本明細書に開示される特徴は、簡潔さの目的のために示されなかった追加の組み合わせを形成するように、除去され得るか、および/または共に組み合わされ得る。
図1〜18dを見ると、コネクタ50(典型的にヘッダーと呼ばれるものの例である)およびコネクタ100(典型的にドーターカードコネクタと呼ばれるものの例である)を含むコネクタシステム10が開示される。コネクタ50は、回路基板22に搭載され、コネクタ100は、回路基板20に搭載される。コネクタ100は、直角コネクタ(ウェハのエッジが直角の状態)として示されるが、一方で、コネクタ100に示される実質的に全ての特徴を有するコネクタを提供し、それをメザニン型のコネクタ(エッジが互いに平行の状態)として機能するように構成することが可能であることに留意すべきである。したがって、別途示されない限り、コネクタ100の特徴は、直角コネクタに限定されない。
コネクタ50は、チャネル端子65およびブレード端子71、72を含む一連の端子62を支持することができるハウジング60を含む。ハウジングは、コネクタ50が、接合コネクタと適切に接合することができることを確実にするのに役立つ整列特徴80を含む。
理解されるように、第1のチャネル端子65aは、第2のチャネル端子65bに隣接して位置付けることができる。特定のコネクタ50によって支持されるチャネル端子65の数は、用途に応じる。チャネル端子65は、ベース66、およびベース66の両側に位置付けられるウィング67a、67bを含む。ウィングのそれぞれは、接合表面68を含む。したがって、スタンプ端子のエッジは、接合インターフェースとして使用することができる。
チャネル端子65は、ウィング67a、67bと整列する2つの尾部69を含む。また、ブレード端子もそれぞれ、尾部79を含む。示されるように、ブレード端子71、72の尾部は、チャネル端子65の尾部と異なって配向される。これは、ハウジング60を通じてブレード端子の配向を変える必要がないため、ブレード端子のエッジ73、74間の差動結合を、尾部79を通じてより良好に維持することを可能にする。加えて、ウィングの配向もまた尾部69に対して維持され、したがって、ブレード端子のうちの1つとチャネル端子との間で起こる結合が、インターフェースを通じて望ましく管理され得ることを確実にするのに役立つ。理解されるように、尾部が搭載される支持回路基板は、丸い形のビアを含み、したがって、尾部の配向は、所望の回路基板のレイアウトを妨げない。
コネクタ100は、1つ以上のウェハ120を支持するハウジング110を含み、保持コーム130でウェハをさらに支持することができる。ハウジング110は、チャネル端子65を受容する接地開口部112を含み、かつブレード端子71、72を受容する信号開口部113を含む。対向するコネクタとの一貫した接合を可能にするために、整列特徴115が提供される。理解されるように、コネクタ100は、それぞれコネクタを搭載し、接合することを可能にする第1のエッジ121aおよび第2のエッジ121bを含む。示されるように、エッジは、互いに直角である。
ウェハ120は、任意の遮蔽板150を支持するハウジング130を含む。理解されるように、遮蔽板150は、前部155および後部156を含む。前部155は、隣接するウェハ内の端子の接触部(例えば、接合インターフェース)を互いから遮蔽するのに有用であり、一方で、後部156は、端子の本体を遮蔽する。インターフェースを通じて遮蔽板を維持することの1つの利点は、遮蔽板と存在する差動対との間の任意の結合を維持することができることである(したがって、コモンモードエネルギーから差動モードエネルギーへの変換を回避する可能性がある)。
示されるように、ウェハ120は、枠130aを支持する第1のウェハ120aおよび枠130bを支持する第2のウェハ120bの繰り返しパターンで提供される。示された構成におけるウェハ120a、120bは、互いからわずかにオフセットされる。しかしながら、構成は、(1つのウェハ内の接地端子が、隣接するウェハ内の信号対の真向かいにあるように)フルオフセットに移行され得るか、またはオフセットのない構成に移行され得る。
各ウェハ120は、差動的にエッジ結合されるよう意図される信号対185aを共に形成する、第1の信号端子181aおよび第2の信号端子182aを支持する。ブロードサイド結合された信号対(両方の端子が同一の長さのため、歪みの観点から管理するのが容易である傾向がある)と異なり、エッジ結合された端子は、差動信号がほぼ同時に両方の対応する接触部に到達するように、歪み管理を考慮する必要がある。これは、多くの周知の方法で管理することができ、また、電気的長さがほぼ同一となるように、対になった各端子に関連付けられる比誘電率を制御することによって行われる場合もある。しかしながら、ブロードサイド結合された端子と異なり、ある状況においては、エッジ結合された信号対間の間隔を制御する方が容易であり得ることが明らかになっている(ブロードサイド結合された対においては、2つの端子は、互いに隣り合って位置付けられなければならない2つの別々の枠によって支持されることが多く、2つの枠の位置決め間の何らかの許容範囲が考慮されなければならない)。
示されたウェハは、複数の信号対を提供し、また、数は、対応する用途の所望の構成に応じて、約2と約16対との間で変動することが予想されることに留意すべきである。各信号対185間に、接地端子183が提供される。接地端子183は、信号対185を形成する信号端子のうちの1つよりも広くなるように構成され、ある実施形態において、接地端子183は、信号対185に関連付けられる幅W1が、接地端子183に関連付けられる幅W2未満となるように構成され得る。
信号端子は、接触部186a、尾部186b、およびそれらの間に延在する本体186cを含む。同様に、接地端子は、接地接触部187a、接地尾部187b、およびそれらの間に延在する接地本体187cを含む。示された接触部186aは、挿入力を低減し、かつ接触接合インターフェースの信頼性を向上させる双腕接触システムを有するが、ただし、そのような双腕接触システムは必須ではないことに留意すべきである。
理解されるように、端子の数に関係なく、各ウェハ120内の端子は、端子中心線132に沿って整列する。しかしながら、端子中心線132は、ウェハ120の中央に正確にある必要はなく、したがって、端子中心線132は、ウェハ中心線と整列し得るか、または整列し得ないことに留意すべきである。
上述のように、ウェハ130の片側134に、遮蔽板150が位置付けられる。遮蔽板150は、対応する枠130と整列するように構成され得る。したがって、遮蔽板150aは、枠130aの信号対185a〜185bと整列する溝160a〜160bを含み、一方で、遮蔽板150bは、枠130bによって支持される信号対と整列される溝170a〜170bを含む。それぞれの場合において、壁174から端子中心線132に向かって延在するように形成される一連の腕176および腕177を含む壁174を提供することによって、溝を形成することができる。
電気的性能を向上させるために、遮蔽板は、(接地端子と遮蔽板との間の容量結合に頼るのでなく)接地端子183(接地端子183d等)の開口部184を係合して、それらの間に電気的接続を作るように構成される、複数のフィンガー175をさらに含むことができる。これは、接地端子が遮蔽板とコモニングすることを可能にし、かつコモニングの欠如に起因して、接地端子の電気的長さが増加する場合に生じ得る、関心周波数での共鳴を防ぐのに役立つ。加えて、示されるように、溝は、信号対185の両側に位置付けられる2つの接地端子183間に延在し、かつ2つの接地端子183をコモニングする。コモニング要素の使用は周知であるが、一方で、示された実施形態は、(図10に示されるように)溝が180度を超える実質的な遮蔽を提供できるように、腕176、177をフィンガー175と整列させることによって、向上した性能を提供することができる。プレス嵌め/締まり嵌め型の係合を可能にするために、枠130に切り込み136を提供して、遮蔽板150が枠130に取り付けられることを可能にする。
示されるように、枠130は、信号対185と整列する空気凹部135を含む。例えば、空気凹部135a〜135cは、それぞれ信号対185a〜185cと整列することができる。空気凹部135の使用は、対応する信号対の実効比誘電率を低減するのに役立つ(このことは、電気的長さを低減するのに役立ち得る)。当然ながら、連続する空気凹部を有することは、製造および構造的観点からあまり望ましくなく、したがって、空気凹部は、それらを交差する枠のウェブを有する場合がある。インピーダンス不連続を最小化するために、ウェブの位置で端子を切り込むことができる。
上述のように、既存のコネクタに関する1つの問題は、高密度なピン領域も提供しながら、非ゼロ復帰(NRZ)符号化を用いて25Gbps以上等の高データ速度を支持することができるコネクタを提供することが難しいことである。示されたコネクタシステムは、この問題を解決するのに役立つ特徴を提供する。理解されるように、接地接触部187は、チャネル端子65の接合エッジ68を係合する接触面187’を有する梁188aを含む。したがって、従来のシステムと異なり、本明細書に示される接合インターフェースは、対応する端子のエッジと接合する接地接触部を有する。
さらなる性能強化を提供するために、接地接触部は、接触面187’の反対方向を向く接触面187''を有する梁188bを含み得る。これは、接地接触部が、チャネル端子65および遮蔽板150に電気的に接続することを可能する(したがって、接地端子および遮蔽板によって提供される接地/基準電圧をコモニングするのに役立つ)。また、遮蔽板150は、遮蔽板150を別のチャネル端子65にコモニングするために使用することができる接地フィンガー156および157等の接地フィンガーも含み得る。したがって、示されるように、チャネル端子65’は、チャネル端子65’の表面68と接地端子183bの接触面187’との間の電気的接続、ならびに接触面187''と、接地フィンガー156および157を介してチャネル端子65''に電気的に接続される遮蔽板150との間の電気的接続を介して、チャネル端子65''にコモニングされる。または、言い換えると、接地接触部および遮蔽板を介して2つのチャネル端子間に延在する電気的経路を介して、2つのチャネル端子を電気的にコモニングすることができる。
理解されるように、任意の梁188b(1つのウェハの接地接触部が、隣接するウェハの遮蔽板に電気的に結合することを可能にする)は、さらなる電気的利点を提供する。また、図20から理解されるように、接合前に、梁188aは、端子中心線132から第1の方向にある角度で延在し、一方で、梁188bは、端子中心線132から第2の方向にある角度で延在する。また、コネクタが接合されると、図18dから理解されるように、両方の梁188a、188bによって支持される接触面は、(それらが依然として反対方向を向いているとしても)端子中心線132の同一の側に位置付けられる。したがって、示された接地接触部は、コネクタの電気的性能に有益な影響を及ぼす特徴を含むことができる。
ある実施形態において、図19a〜19bに示されるように、接地端子183a〜183dが提供される。接地端子183a〜183dは、それぞれ接地接触部187’〜187''''を有する。各接地接触部は、チャネル端子65a〜65cのうちの1つの接合エッジ68を係合する。理解されるように、示されたシステムの1つの利点は、接地接触部187''' および187''''が、チャネル端子65aによってコモニングされることである。これは、接地端子および関連するチャネル端子が、望ましくない周波数で共鳴しないことを確実にするのに役立つ。さらに、共鳴を回避するのに役立つように、接地接触部187''' は、異なるチャネル端子に電気的に接続されるようにそれぞれ構成されるその2つの梁に起因して、2つの異なるチャネル端子に、より具体的には、チャネル端子の異なるエッジに電気的に接続することができる。理解されるように、接合エッジに電気的に接続される接地端子を有することの1つの利点は、2つの異なる接地端子が、同一のチャネル端子に電気的に接続されるという事実を介して、接地端子間のコモニングを可能にしながら、コネクタ50内のスペースを節約することである。
本明細書に提供される開示は、その好ましく、例示的な実施形態に関して特徴を記載している。当業者であれば、本開示の検討から、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で多数の他の実施形態、修正、および変形を思いつくであろう。

Claims (19)

  1. 接合面を有するハウジングと、
    第1のエッジおよび第2のエッジならびに第1の側を有する、前記ハウジングによって支持される、ウェハと、
    該ウェハによって支持される一対の信号端子であって、信号対になった前記端子のそれぞれは、前記第1のエッジから延在する接触部と、前記第2のエッジから延在する尾部と、前記接触部と前記尾部との間に延在する本体と、を有し、前記一対の信号端子は、エッジからエッジまで整列して配置される、一対の信号端子と、
    前記ウェハによって支持され、かつ前記一対の信号端子に隣接して位置付けられる、接地端子であって、該接地端子は、接地接触部と、接地尾部と、前記接地接触部と前記接地尾部との間に延在する接地本体と、を有し、前記接地端子および前記一対の信号端子は、単一カラムを形成する、接地端子と、
    前記第1の側で前記ウェハによって支持される遮蔽板であって、該遮蔽板は、前記接地端子の方を向くように前記遮蔽板の一部が折曲って形成された2つの肩部を持つ溝と、前記接地端子の方を向くように前記遮蔽板の一部が折曲って形成され、前記肩部と整列するフィンガーとを有し、前記溝は、2つの肩部が前記信号対の両側に位置付けられるように、前記一対の信号端子と整列し、前記フィンガーは前記接地端子の開口部と係合し、前記接地端子に電気的に接続される遮蔽板と、を備える、コネクタ。
  2. 前記溝は、前記一対の信号端子の前記本体に実質的に沿って、前記第1のエッジから前記第2のエッジまで延在する、請求項1に記載のコネクタ。
  3. 前記接地端子は、第1の接地端子であり、前記コネクタは、前記第1の接地端子の反対側の前記一対の信号端子に隣接して位置付けられる第2の接地端子と、前記第1および第2の接地端子に電気的に接続される前記遮蔽板と、をさらに備える、請求項1に記載のコネクタ。
  4. 前記第1および第2の接地端子は、前記本体に沿って位置付けられる開口部を含み、前記遮蔽板は、前記第1および第2の接地端子内の前記開口部を締まり嵌めで係合するフィンガーを含む、請求項3に記載のコネクタ。
  5. 前記ウェハは、対応する接地端子が各対の信号端子間に位置付けられた状態で、複数の対の信号端子を支持し、前記遮蔽板は、前記複数の対の信号端子のそれぞれと整列する対応する溝を有する、請求項3に記載のコネクタ。
  6. 前記接地接触部は、第1の方向を向く第1の接触面を持つ第1の梁を有し、かつ前記接地接触部は、前記第1の方向と異なる第2の方向を向く第2の接触面を持つ第2の梁を有する、請求項1に記載のコネクタ。
  7. 前記第1のエッジおよび前記第2のエッジは、互いに直角である、請求項1に記載のコネクタ。
  8. 接合面を有するハウジングと、
    第1のエッジおよび第2のエッジを有する、前記ハウジングによって支持される、ウェハと、
    該ウェハによって支持される一対の信号端子であって、信号対になった前記端子のそれぞれは、前記第1のエッジから延在する接触部と、前記第2のエッジから延在する尾部と、前記接触部と前記尾部との間に延在する本体と、を有し、前記一対の信号端子は、エッジからエッジまで整列して配置され、前記信号端子は、ブレード端子と係合するように構成される、一対の信号端子と、
    前記ウェハによって支持され、かつ前記一対の信号端子に隣接して位置付けられる、接地端子であって、該接地端子は、接地接触部と、接地尾部と、前記接地接触部と前記接地尾部との間に延在する接地本体と、を有し、前記接地端子および前記一対の信号端子は、単一カラムを形成する、接地端子と、を備え、前記接地本体は、端子中心線を画定し、前記接地接触部は、前記端子中心線の第1の側で第1の角度で延在する第1の梁を有し、かつ前記端子中心線の第2の側で第2の角度で延在する第2の梁をさらに含み、前記第1の梁の先端近傍の第1の接触面は前記第1の側を向き、前記第2の梁の先端近傍の第2の接触面は前記第2の側を向いている、コネクタ。
  9. 前記接地接触部は、前記一対の信号端子の前記接触部よりも広い、請求項8に記載のコネクタ。
  10. 前記接地接触部は、前記端子中心線の前記第1の側で前記第1の角度で延在する第3の梁を含み、前記第1および第3の梁は、前記第2の梁の両側に位置付けられる、請求項8に記載のコネクタ。
  11. 第1のハウジングと、
    エッジからエッジまで整列する、前記第1のハウジングによって支持される、第1および第2のブレード端子と、
    前記第1のハウジングによって支持される、第1のチャネル端子であって、ベースと、接合エッジを有し、U字形を提供するように前記ベースから延在する2つのウィングと、を有する、第1のチャネル端子と、
    前記第1のハウジングと接合するように構成される面を有する第2のハウジングと、
    第1の側および第2の側を有する、前記第2のハウジングによって支持される、ウェハと、
    該ウェハによって支持される一対の信号端子であって、信号対になった前記端子のそれぞれは、前記第1の側から延在する接触部と、前記第2の側から延在する尾部と、前記接触部と前記尾部との間に延在する本体と、を有し、前記一対の信号端子は、エッジからエッジまで整列して配置され、前記信号端子は、前記ブレード端子と係合するように構成される、一対の信号端子と、
    前記ウェハによって支持され、かつ前記一対の信号端子に隣接して位置付けられる、接地端子であって、該接地端子は、接地接触部と、接地尾部と、前記接地接触部と前記接地尾部との間に延在する接地本体と、を有し、前記接地端子および前記一対の信号端子は、単一カラムを形成し、前記接地接触部は、接合エッジのうちの1つと係合する、接地端子と、を備える、コネクタシステム。
  12. 前記第1のハウジングは、第2の接合エッジが第1の接地チャネルに隣接して位置付けられた状態で、第2の接地チャネルを支持し、前記接地接触部は、前記接合エッジを係合する第1の梁と、前記第2の接地チャネルの前記第2の接合エッジを係合する第2の梁と、を有する、請求項11に記載のコネクタシステム。
  13. 前記第1のハウジングによって支持される、第2のチャネル端子をさらに備え、該第2のチャネル端子が、ベースと、接合エッジを有し、U字形を提供するように前記ベースから延在する2つのウィングと、を有し、前記第1のチャネル端子の前記接合エッジのうちの1つは、前記第2のチャネル端子の前記接合エッジのうちの1つに隣接して位置付けられる、請求項11に記載のコネクタシステム。
  14. 前記接地端子は、前記第1の接地チャネルの前記接合エッジのうちの1つを係合する第1の梁と、前記第2の接地チャネルの前記接合エッジのうちの1つを係合する第2の梁と、を含む、請求項13に記載のコネクタシステム。
  15. 前記ウェハによって支持される遮蔽板をさらに含み、該遮蔽板は、該遮蔽板に形成される溝を含み、該溝は、前記一対の信号端子と整列する、請求項14に記載のコネクタシステム。
  16. 前記遮蔽板は、前記接地端子に電気的に接続される、請求項15に記載のコネクタシステム。
  17. 前記ウェハによって支持される遮蔽板をさらに含み、該遮蔽板は、該遮蔽板に形成される溝を含み、該溝は、前記一対の信号端子と整列する、請求項11に記載のコネクタシステム。
  18. 前記遮蔽板は、複数のフィンガーを含み、前記接地端子は、複数の開口部を含み、前記フィンガーは、前記遮蔽板が前記接地端子に電気的に接続されるように、前記開口部に圧入される、請求項17に記載のコネクタシステム。
  19. 前記接地端子は、第1の接地端子であり、前記ウェハは、前記接合エッジのうちの他方を係合する接地接触部を含む第2の接地端子をさらに含む、請求項11に記載のコネクタシステム。
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