JP6339942B2 - 電気コネクターのための接触子アッセンブリ - Google Patents

Description

本明細の主題の１以上の態様は、電気コネクターのための複合アッセンブリを形成すべく誘電体材料および／またはポリマー材料を導電性基板に設けることに関する。

電子部品の小型化、性能の向上、ならびにコストおよび重量の減少に対する要求は大きくなっている。かかる要求を満たすために、新規な材料および製造プロセスに対する研究がさかんに行われている。高速の電気コネクターの信号品質を向上させるために、コネクターの信号経路に沿って又はその近くに及び／またはコネクターと別の結合コネクターとの間の結合インターフェースにおいて容量要素が含まれ得る。例えば、プリント配線板に容量要素が設けられた回路基板（コネクターに隣接すると共に、コネクターから延びて回路基板を通る信号経路に沿って容量要素がプリント配線板に設けられている回路基板）に対しては幾つかの既知のコネクターが設けられる。

しかしながら、ディスクリート・コンデンサーを回路基板に加えることは、回路基板上で利用できる限られた表面エリアで追加の領域を要することを意味する。

他の既知のコネクターには、既知の製造方法（例えば、はんだ）を用いてコネクターにて信号経路に接続される別個のディスクリート・コンデンサーが含まれている。しかしながら、別個のコンデンサーを信号経路に接続することは、信号経路の電気インピーダンスを、コンデンサーおよび回路基板を通るインピーダンスと整合させる点で困難をもたらし得る。更に、コネクターの信号経路とはんだとの間の接合は脆くなり得、破壊され易いので、はんだによって信頼性について懸念しなければならないリスクがもたらされ得る。ディスクリート・コンデンサーをコネクターに取り付けるための付加的な方法（例えば、エポキシの塗布）は、接着性の問題をもたらし、接合部の破砕およびクラックにつながる。

幾つかの既知の容量要素は、導電性テープを誘電体材料の薄膜でカバーすることによって形成される。しかしながら、導電性テープに対する誘電体材料の接着性は通常乏しく、それゆえ、誘電体材料が導電性テープから剥離することになり得る。更に、テープ上での誘電体材料の分散は不均一なものとなり得るので、結果的に、テープ上において不均一な分散状態の誘電体材料がもたらされる。これによって、コネクターにおいて信号インテグリティーが一様にならなくなってしまう。

比較的高い誘電率を有する誘電体材料を導電体に接着させるために、比較的高価なプロセスおよび比較的高いプロセス温度を伴うプロセス手法を用いることによって他の容量要素が形成され得る。例えば、従来の高いＤｋ材料および／または前駆体（例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、タンタル酸化物、鉛系金属酸化物）は、コネクターのベース金属のアニール温度よりも十分に高いアニーリング温度を要し得る。このようなプロセスでは、結果として誘電体材料と導電体との間の接着状態が比較的弱くなってしまう。

本発明によれば、電気コネクターのための接触子アッセンブリは、導電性基板、コンポジット層（または複合層、composite layer）および導電性層を含んでいる。導電性基板は、電気コネクターの導電パスを形成するように構成されている。コンポジット層は、導電性基板に対して係り合うものとなっている。また、コンポジット層は、誘電体材料を含んでおり、その誘電体材料（５１４）の内部にコンポジット層のパーコレーション閾値濃度（percolation threshold concentration）よりも低い濃度で導電性フィラー材が分散している。導電性層は、コンポジット層に対して係り合うものとなっている。導電性基板、コンポジット層および導電性層は、容量要素（またはコンデンサー要素、capacitive element）を形成しており、その容量要素を通過するように「導電性層と結合する結合接触子と導電性基板との間にて信号伝播路」が通っている。

図１は、本発明のある１つの態様例に従った電気コネクターの斜視図である。 図２は、本発明のある１つの態様に従った図１に示される接触子アッセンブリの斜視図である。 図３は、図２の線３−３に沿って切り取った図２の接触子アッセンブリの断面図である。 図４は、本発明のある１つの態様に従った結合接触子との結合した図１の接触子アッセンブリの断面図を示す。 図５は、本発明のある１つの態様に従った電着システムの図である。 図６は、本発明のある１つの態様に従った「図５のフィラー材の種々の濃度［ｃ］に対する図２のコンポジット層の電気伝導性（σ）」を示したものである。 図７は、図２のコンポジット層における図５のフィラー材の種々の濃度［ｃ］に対する電気伝導性の変化率（σ／［ｃ］）の一例を示したものである。 図８は、本発明のある１つの態様に従ってコンポジット層を導電性基板に設ける方法についてのフローチャートである。 図９は、本明細書で記載された１以上の態様に従って形成された容量要素を含む１つ以上の接触子を含んだコネクターを示したものである。

以下では、添付の図面を参照しながら本発明を例示的に説明する。

図１は、本発明のある１つの態様例に従った接触子アッセンブリ１０２として複合アッセンブリを有する電気コネクター１００を示した斜視図である。かかるコネクター１００は、本明細書にて開示される主題の１以上の態様が組み込まれ得る種々のデバイスの１つの例を示すにすぎない。図１に表されたコネクター１００は、本明細書で開示される全態様をかかる図１のコネクター１００に限定することを意図していない。

コネクター１００は、接触子アッセンブリ１０２を幾つか含んでいる。接触子アッセンブリ１０２は、導電性材料を含んでおり、コネクター１００に導電パス（電流を流すための導電パス）を供している。接触子アッセンブリ１０２は、例えば「回路基板（図示せず）または別のコネクターとの間で電子データ信号をやり取りする信号接触子」、「コネクター１００の電磁シールドとグランド基準とを電気的に接続するグランド接触子」、「電力をコネクター１００に伝える、および／または、コネクター１００から電力を伝える電力接触子」およびそれに類するものであり得る。本発明のある１つの態様では、接触子アッセンブリ１０２は容量接触子（capacitive contact）である。

図２は、本発明のある１つの態様に従った接触子アッセンブリ１０２の１つの斜視図である図３は、図２の線３−３に沿って切り取った図２の接触子アッセンブリ１０２の断面図を示す。接触子アッセンブリ１０２は、容量アッセンブリ２００から形成された多層状の容量接触子であり得る。例えば、接触子アッセンブリ１０２は、導電性層または導電性ボディおよびコンポジット層またはコンポジット・ボディから形成された一体化した容量部材または固有の容量部材を有し得る。容量アッセンブリ２００は、コンポジット層２０４（図３の「高いＤｋ材料」）によって互いに分けられた導電性基板２０２（図３の「ベース金属」）および導電性層２０６（図３の「トップ電極」）を含んでいる。導電性基板２０２および／または導電性層２０６は、導電性材料（例えば、金属、金属合金、または導電性炭素系材料などの導電性材料）を含んでいるか、あるいは、それから形成されたものとなっている。例えば、導電性基板２０２は、銅（Ｃｕ）または銅合金から形成されてよい。別法にて、導電性基板２０２および／または導電性層２０６は、１またはそれによりも多い他の導電体から形成されてもよい。

導電性基板２０２上にコンポジット層２０４が設けられており、そのコンポジット層２０４上に導電性層２０６が設けられている。コンポジット層２０４は、比較的高い誘電率（Ｄｋ）を有する材料から成っていてよく、あるいは、かかる材料を含んだものであってよい。例えば、コンポジット層２０４は、３．０よりも大きい誘電率（Ｄｋ）を有する１以上の材料を含んでいるか、あるいは、そのような材料から形成されたものであってよい。別法にて、コンポジット層２０４における材料の誘電率（Ｄｋ）は少なくとも４．２となっていてよい。別の例では、コンポジット層２０４の材料の誘電率（Ｄｋ）は少なくとも１００であり得る。別の例では、コンポジット層２０４は、１以上の導電性材料または１以上の誘電体材料を含み得る、あるいは、そのような材料から形成され得る。かかる材料は、本明細書で「高誘電材料」とも称する。別法にて、コンポジット層２０４は、より低い誘電率（Ｄｋ）の材料を有するものであってもよい。例えば、コンポジット層２０４は、３．０以下の誘電率（Ｄｋ）を有するものであってもよい。

以下で説明するように、コンポジット層２０４は、「分散した導電性フィラー材を有する誘電体材料」を含んでいる。コンポジット層２０４の全体的な誘電率（Ｄｋ）を制御するために、誘電体材料において導電性フィラー材の濃度を変えることができる。本発明のある１つの態様では、導電性フィラー材の濃度は、以下で説明するようにパーコレーション閾値濃度よりも低くなっている。

コンポジット層２０４は、１以上の手法で導電性基板２０２に設けることができる。ある１つの態様では、１またはそれよりも多い導電性基板２０２に対してコンポジット層２０４を電着（または「電気被着」もしくは「ｅコーティング」）してよい。例えば、誘電体材料を導電性基板２０２上に電着することによって、又は、誘電体材料およびフィラー材を導電性基板２０２上に共電着することによって、コンポジット層２０４を導電性基板２０２上に被着させてよい。別の態様では、反応性前駆体材料の化学反応によって被着させてもよい。反応性前駆体材料は、導電性基板２０２の表面上またはその表面にて反応し、かかる反応を通じて導電性基板２０２上にコンポジット層２０４が被着することになる。

別の例では、コンポジット層２０４は、懸濁液、混合物または溶液といった流体状態または液体状態で供されることで設けてよく、導電性基板２０２がかかるコンポジット層２０４で浸漬被覆されてよい。例えば、コンポジット層２０４を形成するのに用いられる材料から成る流体浴に対して導電性基板２０２を全体的または部分的に浸してよい。そして、導電性基板２０２を流体浴から取り出して、硬化、乾燥、固化に付したり、または他の手法を用いたりして、導電性基板２０２上においてコンポジット層２０４として固体状態を得てよい。

別の態様では、コンポジット層２０４は、導電性基板２０２上に積層されることで設けてよい。例えば、コンポジット層２０４は、導電性基板２０２の外表面に接着するシート、チューブまたは他の形状として形成してよい。コンポジット層２０４の導電性基板２０２への接着が助力されるべく、コンポジット層２０４と導電性基板２０２との間に接着剤を用いてよく、および／または、コンポジット層２０４を加熱してよい。

別の例では、導電性基板２０２上にコンポジット層２０４がスクリーン印刷されることで設けられてよい。例えば、懸濁液、混合物または溶液といった流体状態または液体状態で供してよく、そのような状態で導電性基板２０２の外表面に印刷することによってコンポジット層２０４を設けてよい。そして、コンポジット層２０４は硬化、乾燥、固化に付されたり、または他の手法が用いられたりすることによって、導電性基板２０２上においてコンポジット層２０４が固体状態として得られることになる。

別法にて、導電性基板２０２を覆ってフィットする形状、または、導電性基板２０２が中に入り込んでフィットする形状となるようにコンポジット層２０４を押出しまたは成形処理してよい。例えば、内側にチャンバーを規定する固体物（例えばチューブなど）としてコンポジット層２０４を形成してよい。導電性基板２０２はそのチャンバーに挿入することで設けることができる。ある１つの態様では、導電性基板２０２の外表面に係合する形状（例えば、導電性基板２０２の外表面にスナップフィットまたは緊密フィットする内部チャンバーを有するような形状）が得られるようにコンポジット層２０４を押出しまたは成形処理してよい。

別の例として、コンポジット層２０４は流体状態または液体状態（例えば溶融状態）で供すことによって設けてよく、コンポジット層２０４の材料を導電性基板２０２上にスプレーしてよい。例えば、コンポジット層２０４を形成するのに用いる材料のエアロゾルまたは他の分散状態として導電性基板２０２上にスプレーしてよい。コンポジット層２０４の材料は、流体浴またはエアロゾル媒体から取り出される。そして、材料を硬化、乾燥、固化に付したり、または他の手法を用いたりして、導電性基板２０２上においてコンポジット層２０４を固体状態として得てよい。

別の態様では、コンポジット層２０４は、スピンコーティングで導電性基板２０２上に設けてよい。例えば、コンポジット層２０４を形成する材料が流体状態にある際に導電性基板２０２の一部にコンポジット層２０４を設けてよい。導電性基板２０２は動かすことができ（例えば回転させることが可能であるので）、コンポジット層２０４の流体材料は、導電性基板２０２の少なくとも一部に移動することになって被覆が行われる。そして、流体材料は硬化、乾燥、固化に付されたり、または他の手法が用いられたりすることで導電性基板２０２上において固体状態のコンポジット層２０４として得られることになり得る。

別の例では、物理蒸着法（ＰＶＤ）を用いて導電性基板２０２上にコンポジット層２０４を設けてもよい。コンポジット層２０４を形成する材料は、チャンバー内で気化形態で設けられ得る。気化材料が導電性基板２０２の少なくとも一部を被覆することになるように導電性基板２０２はチャンバー内に仕込まれる。そして、かかる材料は硬化、乾燥、固化に付されたり、または他の手法が用いられたりすることで導電性基板２０２上において固体状態のコンポジット層２０４として得られることになり得る。

導電性層２０６は、導電性材料（例えば、金属、金属合金、導電性炭素など）をコンポジット層２０４上に被着させることによって設けてよい。ある１つの態様では、導電性層２０６は、コンポジット層２０４上にスパッタリングまたは電着処理を施すことによって設けることができる。それに代わって、別の手法によって導電性層２０６を設けてもよい。

図４は、本発明のある１つの態様に従った結合接触子（mating contact）４００との結合（または接合もしくは合わせられた、mate）した接触子アッセンブリ１０２の断面図を示す。結合接触子４００は、その結合接触子４００と接触子アッセンブリ１０２との間でデータ信号をやり取りすべく接触子アッセンブリ１０２を受ける導電体（雌コンタクトまたは導電性ビアなど）を示している。図４に示されるように、結合接触子４００は、その結合接触子４００と接触子アッセンブリ１０２とを電気的に接続すべく、接触子アッセンブリ１０２の導電性層２０６と係合している。

「接触子アッセンブリ１０２のコンポジット層２０４を通って導電性層２０６から導電性基板２０２へと至るように存在する信号伝播路（signal propagation path）４０２」に沿うように接触子アッセンブリ１０２から結合接触子４００へとデータ信号がやり取りされ得る（または伝わり得る）。別法にて又は付加的に、コンポジット層２０４を横切るように結合接触子４００から接触子アッセンブリ１０２へと反対方向にデータ信号がやり取りされ得る（または伝わり得る）。データ信号は接触子アッセンブリ１０２のコンポジット層２０４を通るように導電性層２０６と導電性基板２０２との間を流れるが、そのようなデータ信号が「導電性基板２０２、コンポジット層２０４および導電性層２０６によって形成される容量要素」を通過するようになっている。

接触子アッセンブリ１０２がある周波数のデータ信号のやり取りを行い、他のある周波数またはＤＣ（例えば直流電流）のデータ信号を濾波することになるように、容量要素はデータ信号を濾波（filter）し得る。接触子アッセンブリ１０２は、信号伝播路４０２に沿ってやり取りされる比較的高速の信号からノイズ信号および／またはＤＣ信号をフィルター除去する（例えば、ノイズ信号および／またはＤＣ信号のやり取りをブロックする）。単なる例示にすぎないが、接触子アッセンブリ１０２のカットオフ周波数（または遮断周波数）よりも低い周波数でやり取りされる信号をフィルター除去する高通過フィルター（high pass filter）として接触子アッセンブリ１０２は機能し得る。接触子アッセンブリ１０２は、より低い周波数またはＤＣで伝達される信号を信号伝播路４０２に沿って通過させず、信号伝播路４０２に沿ってやり取りされるカットオフ周波数（または遮断周波数）よりも高い周波数における信号のやり取りを許容し得る。別の例では、接触子アッセンブリ１０２のカットオフ周波数（または遮断周波数）よりも高い周波数でやり取りされる信号をフィルター除去する低通過フィルター（low pass filter）として接触子アッセンブリ１０２は機能し得る。また、接触子アッセンブリ１０２は、より高い周波数またはＤＣで伝達される信号を信号伝播路４０２に沿って通過させず、信号伝播路４０２に沿ってやり取りされるカットオフ周波数（または遮断周波数）よりも低い周波数における信号のやり取りを許容し得る。

接触子アッセンブリ１０２はコンポジット層２０４を含んだ一体的に形成された容量要素を含んでいるので、信号伝播路４０２に沿って信号が伝わる信号長さを大きく増加させることなく容量フィルターが接触子アッセンブリ１０２に効率的に含まれている。それゆえ、接触子アッセンブリ１０２は、信号の時間遅れよじれ（time delay skew）に大きな影響を与えることなく信号をやり取りおよび濾波を為し得る。

図５は、本発明のある１つの態様に従った電着システム５００の図である。電着システム５００は、導電性基板２０２の少なくとも一部を電着（または「電気被着」もしくは「ｅコーティング」）するのに用いられる。容器５０６内には流体浴５０４が存在している。流体浴５０４は、１以上の誘電体材料５１４および／または１以上のフィラー材５０８から形成される液体浴であってよく、溶剤に組み込まれたものとなっていてよい。ある１つの態様では、流体浴５０４は、部分的に硬化されたり又は硬化されなかったりする流体モノマーもしくは液体モノマーまたは流体ポリマーもしくは液体ポリマー（例えば、エポキシ材料および／またはアクリル材料）から形成される。別の態様では、誘電体材料は、溶融熱可塑性ポリマーまたは部分的に架橋され得るポリマーを含んでいる。流体浴５０４はフィラー材を含んでおり、かかるフィラー材が流体浴５０４中に懸濁した状態で含まれている。流体浴５０４において、フィラー材５０８および誘電体材料５１４は別個に懸濁した状態で含まれていてよい。例えば、フィラー材５０８および誘電体材料５１４が流体浴５０４にて化学的および／または物理的に組み合わされるのに代えて（例えば、誘電体材料５１４がフィラー材５０８上でコーティングを形成したり、あるいは、フィラー材５０８が誘電体材料５１４上でコーティングを形成したりするのに代えて）、フィラー材５０８および誘電体材料５１４が別個に流体浴５０４にて懸濁した状態で含まれていてよい。別法にて、流体浴５０４は、気体状形態で分散したフィラー材５０８を含んだガス浴であってもよい。例えば、流体浴５０４は、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ誘起ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）または他の種類の蒸着チャンバーのガスであってよい。ある１つの態様では、フィラー材５０８は、金属、金属合金または導電性炭素（例えば、カーボン・ブラック、グラフェン、カーボン・ナノチューブおよびそれに類するもの）から成る導電性粒子などの導電性フィラー材である。

流体浴５０４に含まれるフィラー材５０８は、相対的に高い導電特性を有し得る。例えばフィラー材５０８は流体浴５０４の誘電体材料よりも低い抵抗で電流を通すものであってよい。ある１つの態様では、フィラー材５０８は、２０℃にて６．３０×１０^７Ｓ／ｍ（Siemen／meter）の電気伝導性を有する。別法にて、フィラー材５０８は、２０℃にて５．９６×１０^７Ｓ／ｍ、５．８０×１０^７Ｓ／ｍ、４．１０×１０^７Ｓ／ｍなどの種々の電気伝導性を有し得る。別の態様では、フィラー材５０８は、導電性炭素材料の粒子またはフレークであり得る。例えば、フィラー材５０８は、カーボン・ブラックの比較的小さい粒子（例えば、３０ナノメーター以下の平均粒径を有する粒子）を含むものであってよい。別法にて、フィラー材５０８はより大きな粒子を含むものであってもよい。

流体浴５０４の誘電体材料５１４は、相対的に小さい電気伝導性を有し得る。例えば、誘電体材料５１４の導電率は、２０℃にて１×１０^−８Ｓ／ｍ〜１×１０^−１２Ｓ／ｍ以下でよい。別法にて、流体浴５０４の誘電体材料は、別の電気伝導性を有するものであってよい。

導電性基板２０２は、流体浴５０４内に少なくとも部分的に挿入される。例えば、流体浴５０４が液体浴となる態様では、導電性基板２０２は流体浴５０４内に入るように下げられてよい。別法にて、流体浴５０４がガス浴となる態様では、ガス浴を収容する容器５０６内へと導電性基板２０２を配置してよい。

導電性基板２０２は、電池または電力供給などの電源５１０と電気的に接続される。また、導電性の対電極５１２も流体浴５０４内に少なくとも部分的に挿入される。対電極５１２は電源５１０と電気的に接続されている。電源５１０によって、導電性基板２０２および対電極５１２を通るように電流が流れる。例示される態様では、電源５１０は、対電極５１２に正電荷を与え、導電性基板２０２に負電荷を与える。別法にて、対電極５１２に負電荷が与えられる一方、導電性基板２０２に正電荷が与えられてよい。導電性基板２０２と対電極５１２（および／または流体浴５０４）との電位差によって、誘電体材料５１４およびフィラー材５０８が流体浴内に分散し、導電性基板２０２上へと電着することになる。例示される態様では、誘電体材料５１４およびフィラー材５０８が流体浴５０４内において帯電粒子として表されている（例えば、記号「＋」によって表されている）。ある１つの例では、負に帯電した導電性基板２０２によって、流体浴５０４の誘電体材料（例えば、ポリマー材料）およびフィラー材５０８が導電性基板２０２へと引き寄せられる。

ある１つの態様では、流体浴５０４の誘電体材料およびフィラー材５０８が導電性基板２０２上に共電着し、電着コンポジット層２０４として設けられる。例えば、流体浴５０４の誘電体材料およびフィラー材５０６を導電性基板２０２へと同時または並行的に電着させる。

コンポジット層２０４を導電性基板２０２上へと適用する他の技術と比べ、導電性基板２０２上への電着によりコンポジット層２０４を設けることは、流体浴５０４の誘電体材料およびフィラー材５０８の接着性を向上させることができる。更に、コンポジット層２０４の電着では、そのコンポジット層２０４にわたって誘電体材料およびフィラー材４０６を略一様または均一に分布させることが可能となり得る。例えば、コンポジット層２０４では流体浴５０４の誘電体材料およびフィラー材５０８の分散または分布は略均質化したものとなり得る。

また、コンポジット層２０４の電着は、コンポジット層２０４の厚さを比較的しっかりと又は厳密に制御できる。例えば、コンポジット層２０４の電着に使用する電流および／またはかかる電流を流す時間、電極間の距離（例えば、導電性基板２０２と対電極５１２との間の距離）、流体浴５０４中の誘電体材料５１４およびフィラー粒子５０８の濃度、ならびに／または、流体浴５０４の温度を変えることによって、コンポジット層２０４の厚さを比較的厳密に制御できる。

コンポジット層２０４が導電性基板２０２に対して設けられた後、コンポジット層２０４上に導電性層２０６（図２参照）などの１以上の付加的な導電性層が設けられてもよい。ある１つの態様では、導電性材料（例えば、金属または金属合金のイオンまたは粒子）を含んだ溶液を有する別の浴（図示せず）へと導電性基板２０２およびコンポジット層２０４を配置してもよい。コンポジット層２０４上に導電性層２０６を電着で設けるために、導電性基板２０２と対電極５１２との間に電流を流してよい。交互になる導電性層およびコンポジット層の電着は繰り返し行ってよく、それによって、コンポジット層２０４および導電性層２０６が交互に設けられた多層構造を形成する。

図６は、本発明のある１つの態様に従ったフィラー材５０８（図５）の種々の濃度［ｃ］に対するコンポジット層２０４（図２）の電気伝導性（σ）を示したグラフ６００である。かかるグラフ６００では、水平軸６０２がコンポジット層２０４に含まれるフィラー材５０８の濃度を示す一方、垂直軸６０４がコンポジット層２０４の電気伝導率を表している。グラフ６００は、単なる一例にすぎず、フィラー材５０８のために使用されることになる全材料および／または全態様につき限定するものではない。

図６に示されるように、コンポジット層２０４（図２）の導電率は、コンポジット層２０４中のフィラー材５０８（図５）の濃度が低い場合では比較的低いものとなっている一方、フィラー材５０８の濃度がより高くなると潜在的な上限値または漸近線６０６にまで増加する。その結果、コンポジット層２０４は、それにフィラー材５０８が添加されると、より導電性を呈することになり得る。例えば、流体浴５０４（図５）内のフィラー材５０８の濃度が増加すると、コンポジット層２０４の導電率が増加し得る。

しかしながら、コンポジット層２０４（図２）を導電層として形成することを避けるために（例えば、図２に示される導電性基板２０２、コンポジット層２０４および導電性層２０６によって形成される容量要素において誘電体層としてコンポジット層２０４を保持するために）、フィラー材５０８の濃度は、コンポジット層２０４の導電率が上限値６０６に達することがないように減じられる。ある１つの態様では、フィラー材５０８の濃度は、パーコレーション閾値濃度よりも低くなるように減じられる。

図７は、コンポジット層２０４（図２）におけるフィラー材５０８（図５）の種々の濃度［ｃ］に対する電気伝導性の変化率（σ／［ｃ］）の一例を示したグラフ７００である。例えば、グラフ７００は、図６に示すグラフ６００の数学的な導関数となり得る。別法にて、グラフ７００は異なる形状を有していてよい。図７に示されるグラフ７００は、本明細書で開示される主題のあらゆる態様に関して限定するものではない。例えば、流体浴５０４（図５）のフィラー材５０６および／または誘電体材料のための種々の材料では、異なるグラフ６００および／またはグラフ７００となり得る。

グラフ７００では、水平軸７０２がコンポジット層２０４（図２）に含まれるフィラー材５０８（図５）の濃度を示す一方、垂直軸７０４がコンポジット層２０４の有効誘電率（Ｄｋ_eff）またはコンポジット層２０４を含んだコンポジット・アッセンブリ２００の電気容量（capacitance）を示している。図７に示すように、コンポジット層２０４の導電率の変化率は、より低いフィラー材濃度においては上限値７０６まで増加することになり、フィラー材５０８の濃度が高くなると減少する。導電率の変化率の上限７０６に相当するフィラー材５０８の濃度は“パーコレーション閾値濃度７０８”と称され得る。

図６および図７に関して、パーコレーション閾値濃度７０８は、コンポジット層２０４（図２）中のフィラー材５０６（図５）の濃度を表すものであり、最大の導関数における濃度からフィラー濃度が別の増加した濃度へと増加または別の減じられた濃度へと減少すると、導電率に相当な変化がもたらされることになる（例えば、フィラー材５０６の他の濃度よりも最も急激な変化がもたらされる）。例えば、フィラー材５０６の濃度がパーコレーション閾値濃度７０８未満である場合、コンポジット層２０４は、コンポジット層に印加される直流（ＤＣ）の流れを阻止する（導電性層２０６および導電性基板２０２にＤＣが印加されるなどの場合においてＤＣの流れをブロックする）。フィラー材５０６の濃度がパーコレーション閾値濃度７０８以上である場合、コンポジット層２０４は導電体として作用し、導電性層２０６と導電性基板２０２との間でＤＣ電流を通す。

例示された態様では、パーコレーション閾値濃度７０８は、グラフ６００のより大きい微分値（１つまたはそれよりも多い他の微分値よりも大きいグラフ６００の微分値）におけるフィラー材５０８の濃度であり得る。例えば、パーコレーション閾値濃度７０８は、導電率と濃度との関係を示すグラフ６００の最大微分値（maximum derivative）において生じ得る。別法にて、パーコレーション閾値濃度７０８は、別の異なる濃度において生じ得る。

流体浴５０４（図５）中のフィラー材５０８（図５）の濃度は、コンポジット層２０４（図２）中のフィラー材５０８の濃度がパーコレーション閾値濃度７０８を僅かに下回るように設定され得る。ここでいう「僅かに下回る」とは、フィラー材５０６の濃度がパーコレーション閾値濃度７０８から比較的小さい量ずれた範囲内にあること、例えばパーコレーション閾値濃度７０８から１％、３％、５％、７％、１０％、１４％または１７％などずれた範囲内にあることを意味している。ある１つの態様では、フィラー材５０８の濃度が、パーコレーション閾値濃度７０８から１０％低くずれた範囲内にある。

パーコレーション閾値濃度７０８を僅かに下回る範囲内にフィラー材５０８（図５）の濃度を設定すると、「導電性基板２０２、コンポジット層２０４および導電性層２０６によって形成される容量要素（図２）」の電気容量が増加するといった予期せぬ結果がもたらされる。例えば、容量アッセンブリ２００（図２）の電気容量は、フィラー材５０８の濃度がパーコレーション閾値濃度７０８未満のポイントにまで増加すると、かかる増加に対して非直線的に予期せず増加する。本明細書に開示される１以上の態様に従って形成されるコンポジット層２０４は、例えば少なくとも４．０の有効誘電率（Ｄｋ）などの比較的高い有効誘電率（Ｄｋ）を呈することが見出されている。別法にて、有効誘電率（Ｄｋ）は少なくとも３．０であり得る。従前においては、導電性フィラー材の濃度が増加すると、コンポジット層がより導電性を呈するようになり、容量要素の誘電体層としてよりも導体として作用し、その結果、コンポジット層の誘電率（Ｄｋ）は３．０未満に低下するであろうとの想定があった。この点、本明細書の１以上の態様に従ってフィラー材５０８の濃度をパーコレーション閾値濃度６０８をほんの少し下回るポイントにまで増加させることによって高い有効誘電率（Ｄｋ）を達成することができ、それゆえ、かかる事項は予期せぬ事項である。

ある１つの態様では、銅の導電性基板２０２、導電性層２０６および「８６％のエポキシ材またはアクリル材とフィラー材５０８（１０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下の平均サイズを有するフィラー材）として１４％のカーボン・ブラック粒子から形成されるコンポジット層２０４」（図２）を有する容量アッセンブリ２００（図２）の電気容量は、フィラー材５０６の濃度がより大きい又はより小さい容量アッセンブリ２００の電気容量よりも予想外に大きくなることを見出している。別の態様では、銅の導電性基板２０２、導電性層２０６および「８３．３％のエポキシ材またはアクリル材とフィラー材５０６（１０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下の平均サイズを有するフィラー材）として１６．７％のカーボン・ブラック粒子から形成されるコンポジット層２０４」を有する容量アッセンブリ２００の電気容量は、１４％以外のフィラー材５０６の濃度を有する容量アッセンブリ２００の電気容量よりも予想外に大きくなることを見出している。

別の態様では、銅の導電性基板２０２、導電性層２０６および「８４〜８５％のエポキシ材またはアクリル材とフィラー材５０６（１０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下の平均サイズを有するフィラー材）として１５〜１６％のカーボン・ブラック粒子から形成されるコンポジット層２０４」を有する容量アッセンブリ２００の電気容量は、１４％または１６．７％以外のフィラー材５０６の濃度を有する容量アッセンブリ２００の電気容量よりも予想外に大きくなることを見出している。

別の態様では、銅の導電性基板２０２、導電性層２０６および「８３〜８６％のエポキシ材またはアクリル材とフィラー材５０６（１０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下の平均サイズを有するフィラー材）として１４〜１７％のカーボン・ブラック粒子から形成されるコンポジット層２０４」を有する容量アッセンブリ２００の電気容量は、１４％、１６．７％以外または１５〜１６％以外のフィラー材５０６の濃度を有する容量アッセンブリ２００の電気容量よりも予想外に大きくなることを見出している。

別の態様では、銅の導電性基板２０２、導電性層２０６および「８１〜８８％のエポキシ材またはアクリル材とフィラー材４０６（１０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下の平均サイズを有するフィラー材）として６〜１９％のカーボン・ブラック粒子から形成されるコンポジット層２０４」を有する容量アッセンブリ２００の電気容量は、１４％、１６．７％以外、１５〜１６％以外または１４〜１７％以外のフィラー材５０６の濃度を有する容量アッセンブリ２００の電気容量よりも予想外に大きくなることを見出している。

別の態様では、カーボン・ブラック以外の導電性材料をフィラー材５０８（図５）として用いてよい。例えば、金、銀および白金などから成る粒子をフィラー材５０８として用いてよい。別法にて、金属酸化物をフィラー材５０８として用いてもよい。

図８は、本発明のある１つの態様に従ってコンポジット層を導電性基板に設ける方法８００を示すフローチャートである。かかる方法８００は、電気コネクターのためのコンポジット・アッセンブリ（例えば図２に示すコンポジット・アッセンブリ２００など）の製造に関連して用いられ得るものである。

８０２においては、流体浴が供される。流体浴は、誘電体材料を液体状態または流体状態で含んでおり、または、懸濁液中の誘電体粒子として誘電体材料を含んでいる。例えば、流体浴は、液体のエポキシ材またはアクリル材、溶融した又は部分的に硬化したポリマー、もしくは別の点で変性したポリマーを含んでいてよく、あるいは、それらから形成されたものであってよい。

８０４においては、流体浴にフィラー材が添加される。フィラー材は、銀、金、白金、カーボン・ブラックなどの導電性材であってよい。フィラー材は、比較的小さい粒子またはフレークとして供することができ、例えば平均直径が３０ｎｍよりも大きくない粒子として供することができる。フィラー材濃度が流体浴のパーコレーション閾値濃度からずれた指定された範囲内となるまで、フィラー材を流体浴に加えることができる。例えば、フィラー材濃度がパーコレーション閾値濃度よりも小さく、かつ、そのパーコレーション閾値濃度から５％ずれた範囲内になるまでフィラー材を流体浴に加えてよい。別法にて、パーコレーション閾値濃度を下回る別の濃度となるようにフィラー材濃度を供してもよい。

８０６においては、フィラー材を含んだ流体浴が、導電性基板または導電体の外表面に対して適用される。例えば、上述したように、流体浴およびフィラー材を用いて導電性基板２０２上に電着処理を施したり、成形処理を施したり、そのような導電性基板２０２を囲む形状が得られるように押出し処理を行ったり、あるいは、導電性基板２０２上で積層処理したり、導電性基板２０２に対してスプレー処理したり、または、印刷処理などを施してよい。流体浴およびフィラー材は硬化、乾燥に付されたり、または他の手法が用いられて導電性基板上にてコンポジット層が固体状態として得られることになる。例えば、流体浴およびフィラー材はコンポジット層２０４（図２には図示せず）を形成し得る。

８０８においては、コンポジット層上に導電性層が設けられる。例えば、導電体２０２（図２）に係り合うコンポジット層２０４の側部とは反対側に位置する「コンポジット層２０４の側部」に導電性層２０６（図２）が堆積されて設けられてよい。図２に示すように、コンポジット層２０４によって分けられるように導電体（例えば、導電性基板２０２および導電性層２０６）はコンポジット層２０４の対向する側部に設けられ、容量要素を形成する。導電性層２０６からコンポジット層２０４を横切って導電性基板２０２へと流れるように「コンポジット層２０４を含んだ接触子アッセンブリ１０２（図１）」に電流が流れることができる。

図９は、本明細書で開示の１以上の態様に従って形成された容量要素を含んだ１以上の接触子９０２，９０４を含むコネクター９００を示している。コネクター９００は、
図１に示されるコネクター１００のチクレット（chicklet）における導電性の信号トレースなど、バックプレーン・コネクターの導電性部品として示されている。別法にて、コネクター９００は別の種類のコネクターであってもよい。また、接触子９０２，９０４は、図９の挿入図に示すようなものであってよい。

接触子９０２は、導電性のボディまたはコア９１０とコンポジット層９１２（コア９１０上でコーティングを形成するコンポジット層９１２）とを有するピンとして示されている。コンポジット層９１２は、上述したコンポジット層２０４（図２）と似ていてよい。導電性層９１４は、コンポジット層９１２上に形成されるものであってよく、導電性層２０６（図２）と似ていてよい。コンポジット層９１２および導電性層９１４がボディ９１０上にて順次層状に設けられることで容量要素を含んだピンが得られる。接触子９０２を通るようにやり取りされる信号は、ボディ９１０を通過するように移動するところ、コンポジット層９１２を横切って導電性層９１４へと移動し、「接触子９０２が結合する別の導電体（例えばレセプタクル）」へと移動することになったり、あるいは、「接触子９０２が結合する別の導電体」から導電性層９１４を通って、コンポジット層９１２を横切りボディ９１０へと移動することになったりする。

接触子９０４は、対向アーム９１６（その間において結合接触子（例えばピン）を受ける対向アーム９１６）として表されている。アーム９１６の各々は、導電性のボディまたはコア９１０とコンポジット層９２０（ボディ９１８上でコーティングを形成するコンポジット層９２０）とを含んでいる。コンポジット層９２０は、上述したコンポジット層２０４（図２）と似ていてよい。導電性層９２２は、コンポジット層９２０上に形成されるものであってよく、導電性層２０６（図２）と似ていてよい。接触子９０２と同様、コンポジット層９２０および導電性層９２２がボディ９１８上に順次層状に設けられることで容量要素が得られる。接触子９０４を通るようにやり取りされる信号は、ボディ９１８を通過するように移動するところ、コンポジット層９２０を横切って導電性層９２２へと移動し、「アーム９１６の間でそれと係合するピン」へと移動することになったり、あるいは、かかるピンから導電性層９２２を通って、コンポジット層９２０を横切りボディ９１８へと移動することになったりする。上述したように、容量要素を「信号が伝播することができる接触子９０２，９０４」の一部として形成することは、接触子の外部に付加的な部品（例えば付加的なコンデンサー）を加えずに信号伝播路のためのコンデンサーまたはコンデンサー状要素を供することができることを意味している。

Claims (8)

1. 電気コネクター（１００）のための接触子アッセンブリ（１０２）であって、
   電気コネクター（１００）の導電パスを形成すべく構成された導電性基板（２０２）；
   導電性基板（２０２）に係り合うコンポジット層（２０４）；および
   コンポジット層（２０４）に係り合う導電性層（２０６）
   を有して成り、
   コンポジット層（２０４）は、導電性フィラー材（５０８）を有した誘電体材料（５１４）を含んでおり、導電性フィラー材（５０８）がコンポジット層（２０４）のパーコレーション閾値濃度（７０８）よりも低い濃度で誘電体材料（５１４）の内部にて分散しており、また、コンポジット層（２０４）は少なくとも４．０の有効誘電率（Ｄｋ）を有し、
   導電性基板（２０２）、コンポジット層（２０４）および導電性層（２０６）は容量要素を形成し、その容量要素を通るように「導電性層（２０６）に結合する結合接触子（４００）と導電性基板（２０２）との間」に信号伝播路（４０２）が通り、また
   容量要素は、導電性基板（２０２）と結合接触子（４００）との間の信号伝播路（４０２）に沿ってやり取りされるデータ信号を濾波する、接触子アッセンブリ（１０２）。
2. パーコレーション閾値濃度（７０８）は、コンポジット層（２０４）に含まれる導電性フィラー材（５０８）の濃度を表しており、導電性フィラー材（５０８）の濃度がパーコレーション閾値濃度よりも高くなるように第１割合量増加すると、コンポジット層（２０４）の電気伝導性が、より大きい第２割合量増加することになる、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。
3. パーコレーション閾値濃度（７０８）は、コンポジット層（２０４）に含まれる導電性フィラー材（５０８）の濃度のうち指定された濃度を表しており、
   その指定された濃度は、コンポジット層（２０４）の電気伝導性と導電性フィラー材（５０８）の種々の濃度との関係の第１微分値に関連しており、その第１微分値が、前記関係を示す曲線における１つまたはそれよりも多い他の微分値よりも大きい、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。
4. 導電性フィラー材（５０８）の濃度が、パーコレーション閾値濃度（７０８）から１０％ずれた範囲内にある、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。
5. 誘電体材料（５１４）は、エポキシ、アクリル、他のモノマー、溶融熱可塑性ポリマー、または、部分的に架橋され得るポリマーの少なくとも１つを含んでいる、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。
6. 導電性フィラー材（５０８）は、金、銀、白金、カーボン・ブラック、または、他の導電性の粒子の少なくとも１つを含んでいる、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。
7. 誘電体材料（５１４）がエポキシであり、導電性フィラー材（５０８）がカーボン・ブラックを含み、導電性フィラー材（５０８）の濃度がコンポジット層（２０４）の６％〜１９％となっている、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。
8. 容量要素は、導電性基板（２０２）と結合接触子（４００）との間の信号伝播路（４０２）に沿ってやり取りされるデータ信号の直流（ＤＣ）成分をブロックする、請求項１に記載の接触子アッセンブリ（１０２）。

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