JP5992080B2 - 端子ブリックを有するメザニンコネクタ - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０１１年３月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／４５３，８４７号に対する優先権を主張し、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、より詳細には、高データレートの用途に対応するために好適なコネクタに関する。

電気コネクタには多様な構成があり、概してそれらが装着される回路基板に対して直角または垂直な向きを提供するように構成される。２つの回路基板が平行な向きで提供され、２つの適切に構成されたコネクタが、２つの回路基板が垂直移動で一緒に嵌合されることを可能にするように設計される場合、このコネクタはメザニン型コネクタと呼ばれることがある。いくつかのメザニン型のコネクタが存在するが、そのような設計にとり問題であり続けている１つの問題は、密度増加に対する要求（例えば、１平方インチ毎のピン数を増加させる要望）である。例えば、１ＧＨｚで問題なく無視され得る詳細が、周波数が１０ＧＨｚを超えて増大すると、重大な障壁になり得るため、より高い周波数でも良好に機能する密なコネクタを提供することは、多くの場合、困難である。したがって、特定の個人はメザニン型コネクタにおける更なる改善を高く評価するであろう。

筐体に、嵌合面および装着面が提供される。チャネルは２つの表面の間に延在する。れんが状端子ブロックとしての端子ブリックは第１の方向でチャネル内に挿入され、それぞれの端子ブリックは接地端子および１対の信号端子を含み得る。実施形態において、信号端子は、第２の方向にポッドを平行移動することによって装着されるポッド内に設けられ得、したがって、ポッドは、Ｕ字形状であり得る接地端子に係合する。

本発明は例として例証され、添付の図において限定されず、ここで同種の参照番号は、同様の要素を示す。

コネクタシステムの実施形態の斜視図である。 コネクタシステムの実施形態の断面の斜視図である。 コネクタシステムの実施形態の断面の斜視図である。 図３に図示されるコネクタシステムの別の断面の斜視図である。 コネクタシステムの実施形態の断面の斜視図である。 コネクタシステムの実施形態の断面の斜視図である。 コネクタシステムの実施形態の部分的分解斜視図である。 コネクタの実施形態の断面の斜視図である。 図８に図示される実施形態の拡大図である。 図８に図示される実施形態の部分的分解斜視図である。 端子ブリックの実施形態の斜視図である。 図１１に図示される端子ブリックの別の斜視図である。 図１１に図示される端子ブリックの側面図である。 図１１に図示される端子ブリックの底面図である。 図１１に図示される端子ブリックの平面図である。 図１１に図示される端子ブリックの別の斜視図である。 図１１に図示される端子ブリックの別の斜視図である。 端子ブリックの実施形態の部分的分解斜視図である。 コネクタの実施形態の断面の斜視図である。 図１９に図示される実施形態の拡大斜視図である。 コネクタの実施形態の部分的分解斜視図である。 端子ブリックの実施形態の斜視図である。 図２２に図示される端子ブリックの平面図である。 図２２に図示される端子ブリックの別の斜視図である。 図２２に図示される端子ブリックの別の斜視図である。 図２２に図示される端子ブリックの部分的分解斜視図である。 コネクタの実施形態の断面の斜視図である。 コネクタ筐体の実施形態の斜視図である。 図２８に図示されるコネクタ筐体の断面の別の斜視図である。 嵌合された１対の端子ブリックの斜視図である。 １対の嵌合された端子ブリックの断面の拡大側面図である。

後続する詳細な説明は例示的な実施形態を記載し、明示的に記載される組合せ（複数可）に限定されるものではない。ゆえに、別途注記されない限り、本明細書に開示される特徴は、簡明さの目的のために別途示されない付加的な組合せを形成するように一緒に組み合わされてもよい。

出願人は、既存の設計についての１つの問題が、異なる高さのメザニンコネクタを作製することについての問題であると特定した。異なる用途は、接続される回路基板の間に異なる間隙を要求する場合がある。例えば、図１は、メザニン型の基板と基板との接続を提供するように第２のコネクタ３００に嵌合する、第１のコネクタ１００を含む、コネクタシステム１０を例示する。理解され得るように、異なる用途は、異なる間隙要求を有する場合があり、コネクタ（および／または矩形および正方形等の様々なフットプリント）によって支持される端子の数に対する異なる要求も有する場合がある。過去には、これは、全ての異なる寸法の要求に対処するために大量の高価な工具を必要とする傾向にあった。

出願人は、この問題への１つの解決方法が、２つの部品として形成され、次いで一緒に結合される第１のセクション１２０と第２のセクション１３０を有する筐体１１０を提供することであると特定した。第１のセクション１２０がそれぞれ端子ブリック１５０を受容し得るフロア１２１の複数の開口１２２を伴う、第１のフロア１２１を有し、第２のセクション１３０がそれぞれ端子ブリック１５０を受容し得る開口１３２を伴う、第２のフロア１３１を有するとき、２つのフロア１２１、１３１は、所望の位置および向きで端子ブリック１５０を支持し得る。したがって、筐体１１０に装着面１１０ａと嵌合面１１０ｂとの間で所望の距離を提供するように、端子ブリック１５０の長さ１６８を調整し、第１のセクション１２０の壁部１２６の高さ１２８を調整することが可能である。しかし、２つの筐体構造がより低いコストの設計を提供すると考えられる一方で、本明細書に開示される他の特徴を利用することが必要とされないことに留意されたい。

理解され得るように、開口１２２、１３２は一緒に、筐体１１０を通って延在するチャネル１０５を形成するように補助し、実施形態（図２に図示される）において、チャネル１０５は、第１の筐体１１０および第２の筐体３１０が一緒に嵌合されるとき、第１の筐体１１０の装着面と第２の筐体３１０の装着面３１０ａとの間で実質的に一直線の方向に延在し得る。

例示される設計の１つの重要な利益は、端子ブリック１５０の性能が端子ブリック１５０の構造に基づいて予め定められ得ることである。図示されるように、端子ブリック１５０は、ポッド１５２および接地端子１６０を備える。ポッド１５２は、１対の信号端子１７０の周囲に形成されたフレーム１５５を含み、端子ブリック１５０は、信号端子１７０によって形成される差動対１８０を本質的に絶縁する想像線４０１を形成する、接地端子１６０との連通チャネルを提供する（図２７によって理解され得るように）。したがって、端子のアレーにおいて、犠牲の端子ブリックＶは、囲繞する信号端子からの信号端子Ｓ１、Ｓ２のための良好な電気的分離を提供し得る。

端子（信号端子および接地端子の両方）は、尾部１６２、１７２上に設けられ、回路基板上の対応するパッドに端子をはんだ付けするために使用されるように構成される、はんだ塊１６３を含み得る。あるいは、尾部は、回路基板に圧入嵌合するように構成され得るであろう。はんだ取付け構造の１つの利点は、支持回路基板がビアを含まなくてもよいことであり、したがって、回路基板のルートアウト構成が単純化され得る。

接地端子１６０は、係合角度θ２を有する接点１６１を含み、一方信号端子は、それぞれ係合角度θ１を有する接点１７１を有する。２つの係合角度は、実質的に反対であり、理解され得るように、図示される設計の１つの利益は、端子ブリック１５０が引き抜くことなく嵌合接点に容易に係合し得ることである。これは、端子が同じ側面で嵌合接点に係合するのみでなく、却って嵌合工程中に及ぼされる力が実質的に均衡され得る、構成を提供する利益をもたらす。したがって、例示される実施形態は、対向するコネクタと嵌合する間に筐体１２０、１３０上に与えられるストレスを潜在的に低減する。これは、尾部上のストレスを低減するように補助し得、コネクタが回路基板上に信頼可能に装着されたままであるというより大きな保証を提供し得る。

図示されるように、接地端子１６０は、信号端子の尾部１７２と整列される、２つの尾部を含む。典型的に、コネクタの嵌合および／または装着インターフェースは、インターフェースで必要である構造の変化のために、端子のインピーダンスを変更する。信号端子と整列され、支持回路基板へと延在する、接地端子１６０の２つの尾部１６２を有することによって、差動端子のインピーダンスは、長さ全体に渡って所望の値（用途に応じて変化してもよい）により接近して保持され得る。したがって、理解され得るように、この設計は基板まで常に一貫したインピーダンスを提供するように補助し（そして装着インターフェース内のインピーダンスにあまり変化を提供しないように補助する）、また、隣接する端子ブリックの信号端子から信号端子を遮蔽するように補助する。

実施形態において、フレーム１５５は、離間配置され、信号端子１７０を支持するために付加的構造を提供するブロックを含む。性能を改善するために、信号端子１７０は、互いに整列されるが、接地端子１６０から片寄る、変位された部分１７５を含み得る。端子の幅が変位された部分に保持される一方、ネックダウン部分１７６ａ、１７６ｂは、信号端子を提供するために使用される金属の量を減少させる。曲げられた部分１８０は、嵌合コネクタ上の嵌合端子に係合する接点１７１を提供する。理解され得るように、信号端子１７０の接点１７１は、接地端子の接点１６１の方に曲げられるので、接地端子側面に２つの接点を有することは所望でないことが特定されている。代わりに、接点１６１および信号接点１７１は、よりインラインな関係（完全にインラインであり得、または完全にインラインでない場合がある）の方に移行するように曲げられ、したがって、Ｕ字形状の接地端子（端子ブリック１５０／３５０によって提供される）に少なくとも部分的に囲まれる、エッジ結合された信号と信号との対に戻って移行する前に、実質的に信号／接地／信号の向きであるものを提供し得る。

図１８から理解され得るように、フレーム１５５は、信号端子と整列された１つ以上の窓１５８を含み得る。理解され得るように、これは信号端子と関連付けられた誘電率を低下させる傾向を有し、端子ブリックの長さ全体に一貫したインピーダンスを提供するように補助する一方、信号端子および接地端子の電気長が実質的に一様であるように信号端子を調整するために使用される。２つの窓が開示されるが、１つの窓またはより大きい数の窓も使用され得る（複数の窓を使用することは関連付けられた誘電率を増大させる場合がある一方、１つの窓を使用することは、端子ブリックの強度を低下させる場合があることが理解される）ことに留意されたい。

理解され得るように、端子ブリック１５０は、筐体１１０によって提供される対応するチャネル内に第１の方向Ｄ１に挿入される。しかし、ポッド１５２は、第１の方向Ｄ１に対して実質的に垂直である第２の方向Ｄ２での平行移動によってＵ字形状の接地端子１６０と嵌合される。これは、ポッド１５２が、端子ブリック１５０の筐体１１０内への据付け中に接地端子１６０からより取り外されにくいことを確実にするように補助する。ポッドは、接地端子１６０内の対応する開口１６４とのスナップフィットを有する、複数のフィンガ１５６を含み得る。

コネクタ１００はコネクタ３００と嵌合し、コネクタ３００は、端子ブリック３５０を支持する筐体３１０を含み、かつ装着面３１０ａおよび嵌合面３１０ｂを含む。嵌合面１１０ｂおよび３１０ｂの特徴が、所望である場合（例えば、コネクタ１１０が周囲付近に延在し、コネクタ３１０を受容するように構成されるリップを有し得る）、反対になり得る極性を有することに留意されたい。筐体３１０はフロア３２０から延在する支柱３１５を含み、支柱は端子ブリック３５０を支持するチャネルを画定する。

端子ブリック３５０は、フレーム３５５と共に信号端子３７０を支持するポッド３５２を含む。ポッド３５２は、ポッド３５２を第４の方向Ｄ４に平行移動することによって（これは、ポッド３５２および接地端子３６０の相対運動によって達成され得る）接地端子３６０上に装着され得る。次に、結果としてもたらされた端子ブリック３５０が、第３の方向Ｄ３に平行移動することによって筐体３１０内に挿入され得、方向Ｄ３およびＤ４は互いに実質的に垂直であり得る。

端子ブリック３５０が端子ブリック１５０に類似した構造を有し得ることに留意されたい（上述）。例えば、信号端子３７０は、それぞれ接点３７１およびはんだ塊３７８を支持し得る尾部３７２を含む。接地端子３６０は、組み合わせてＵ字形状のチャネルを形成する側面３６７を有する、基部３６６を含む。接地端子３６０は、接点３６１およびそれぞれ、はんだ塊３６８を支持し得る２つの尾部３６２を更に含む。

接点３７１が対向する縁部３７６ａ／３７６ｂを有するアームによって支持され、縁部３７６ａ／３７６ｂの間の間隙が嵌合インターフェース内の差動インピーダンスを制御するように調整され得ることに留意されたい。したがって、端子ブリック３５０に連結される端子ブリック１５０を含む、連通チャネルが提供され得る。端子ブリック（およびそれぞれの筐体）のうちの１つの長さは、最小の設計数でいくつかの異なる間隙要求を支持し得るコネクタシステムを提供するように、他と別に調整され得る。

図３１から理解され得るように、接点３７１および接点３６１は、接点１６１、１７１に嵌合するときに、反対方向に偏向するように構成される。これは、コネクタ３００がコネクタ１００と嵌合するときに、端子ブリックおよび結果としてもたらされた筐体上のストレスを低減するように補助し、端子のはんだ接合上に及ぼされる力を低減するようにも補助し得る。

本明細書に提供される開示は、その好ましい例示的な実施形態の観点からの特徴を記載する。添付の特許請求の範囲および趣旨内での、他の多数の実施形態、修正、および変形は、本開示の検討から当業者に想起されるであろう。

Claims (8)

1. コネクタシステムであって、
   回路基板と、
   第１の筐体の両側に位置付けられる第１の装着面および第１の嵌合面を有する第１の筐体であって、該第１の筐体が前記第１の装着面から前記第１の嵌合面に延在する第１のチャネルを含み、前記装着面が前記回路基板上に位置付けられるように構成される、第１の筐体と、
   第２の筐体の両側に位置付けられる第２の装着面および第２の嵌合面を有する第２の筐体であって、前記第２の装着面から前記第２の嵌合面へと延在する第２のチャネルを含む、第２の筐体と、
   前記第１のチャネル内に位置付けられるれんが状端子ブロックとしての第１の端子ブリックであって、該第１の端子ブリックがさや状の収容部としての第１のポッドおよび第１のＵ字形状の接地端子を含み、前記第１のポッドがフレーム内に位置付けられる一対の信号端子を備え、それぞれの信号端子が接点、尾部、および前記接点と尾部との間に延在する本体を有し、前記信号端子がエッジ結合を提供するように整列され、前記信号端子の尾部が、前記装着面に隣接して位置付けられ、前記回路基板に嵌合するように構成される、第１の端子ブリックと、
   前記第２のチャネル内に位置付けられるれんが状端子ブロックとしての第２の端子ブリックであって、該第２の端子ブリックがさや状の収容部としての第２のポッドおよび第２のＵ字形状の接地端子を含み、前記第２のポッドがフレーム内に位置付けられる一対の信号端子を備え、該一対の信号端子のそれぞれの信号端子が接点、尾部、および前記接点と尾部との間に延在する本体を有し、前記一対の信号端子がエッジ結合を提供するように整列され、前記第１の端子ブリックの接点が、前記第２の端子ブリックの接点と嵌合するように構成される、第２の端子ブリックと、
   を備える、コネクタシステム。
2. 前記第１の筐体が、一緒に連結される２つのセクションで形成され、該２つのセクションが、それぞれ前記第１のチャネルを画定する開口を含む、請求項１に記載のコネクタシステム。
3. 前記第２の端子ブリックの少なくとも２つの接点が、前記第１の端子ブリックの前記接点によって反対の方向に偏向される、請求項１に記載のコネクタシステム。
4. コネクタシステムであって、
   回路基板と、
   筐体の両側に位置付けられる第１の装着面および第１の嵌合面を有する筐体であって、前記第１の装着面が前記回路基板上に位置付けられ、前記装着面から前記嵌合面に延在するチャネルを有する、筐体と、
   前記チャネル内に位置付けられるれんが状端子ブロックとしての端子ブリックであって、該端子ブリックがさや状の収容部としてのポッドおよびＵ字形状の接地端子を含み、前記ポッドがフレーム内に位置付けられる一対の信号端子を備え、それぞれの信号端子が接点、尾部、および前記接点と尾部との間に延在する本体を有し、前記信号端子がエッジ結合を提供するように整列され、前記端子ブリックは、前記尾部と前記信号端子の接点との間に延在する第１の方向で前記チャネル内に挿入されるように構成され、前記ポッドは、前記第１の方向を横断する方向で前記Ｕ字形状の接地端子内に挿入されるように構成される、端子ブリックと、
   を備える、コネクタシステム。
5. 前記Ｕ字形状の接地端子が、基部から延在する第１および第２の側面を有する基部を含み、第１および第２の側面がそれぞれ縁部を有し、該縁部が平面を画定し、前記信号端子が前記平面と前記基部との間に少なくとも部分的に位置付けられる、請求項４に記載のコネクタシステム。
6. コネクタシステムであって、
   第１の回路基板と、
   該第１の回路基板と離間し、該第１の回路基板と実質的に平行な第２の回路基板と、
   第１の筐体の両側に位置付けられる第１の装着面および第１の嵌合面を有する第１の筐体であって、前記装着面が前記第１の回路基板上に位置付けられる、第１の筐体と、
   第２の筐体の両側に位置付けられる第２の装着面および第２の嵌合面を有する第２の筐体であって、前記第２の装着面が前記第２の回路基板上に位置付けられる、第２の筐体と、
   前記第１の筐体によって支持されるれんが状端子ブロックとしての第１の端子ブリックであって、該第１の端子ブリックがさや状の収容部としての第１のポッドおよび第１のＵ字形状の接地端子を含み、前記第１のポッドがフレーム内に位置付けられる一対の信号端子を備え、それぞれの信号端子が接点、尾部、および前記接点と尾部との間に延在する本体を有し、前記信号端子がエッジ結合を提供するように整列され、前記信号端子の尾部が、前記第１の装着面に隣接して位置付けられ、前記第１の回路基板に接続される、第１の端子ブリックと、
   前記第２の筐体によって支持されるれんが状端子ブロックとしての第２の端子ブリックであって、該第２の端子ブリックがさや状の収容部としての第２のポッドおよび第２のＵ字形状の接地端子を含み、前記第２のポッドがフレーム内に位置付けられる一対の信号端子を備え、該一対の信号端子のそれぞれの信号端子が接点、尾部、および前記接点と尾部との間に延在する本体を有し、前記一対の信号端子がエッジ結合を提供するように整列され、前記信号端子の尾部が、前記第２の装着面に隣接して位置付けられ、前記第２の回路基板に接続され、前記第１の端子ブリックの接点が、前記第２の端子ブリックの接点と嵌合するように構成される、第２の端子ブリックと、
   を備える、コネクタシステム。
7. 前記第１の筐体が、一緒に連結される２つのセクションで形成され、該２つのセクションのそれぞれが前記第１の端子ブリックを支持する開口を含む、請求項６に記載のコネクタシステム。
8. 前記第２の端子ブリックの２つの接点が、前記第１の端子ブリックの前記接点によって反対の方向に偏向される、請求項６に記載のコネクタシステム。

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