JP6559790B2 - 電気的インターフェース - Google Patents

Description

本発明は、電気的インターフェース、特にインターポーザであって、第１および第２接触面をそれぞれが備える少なくとも１つの第１接触面ペアを持つ第１接続平面と、第３および第４接触面をそれぞれが備える少なくとも１つの第２接触面ペアを持つ第２接続平面とを備え、第１および第２接触面ペアそれぞれについて、第１電気的接続が第１接続平面の第１接触面を第２接続平面の第３接触面に電気的に接続し、第２電気的接続が第１接続平面の第２接触面を第２接続平面の第４接触面に電気的に接続する電気的インターフェースに関する。

大型のコンピュータシステムでは、「ブレード」としても知られる実装プリント回路基板の形態のサーバをそれぞれが形成するいくつかのプロセッサボードが、プラグインスロットを介して、それ自体も実装プリント回路基板である所謂「バックプレーン」と電気的および機械的に接続されるのが通例である。このために、個々のブレードと関連するバックプレーンとの間の対応するデータ伝送チャネルを確立するために、一方のブレードのプラグコネクタまたは接続箇所と他方のバックプレーンのプラグコネクタまたは接続箇所との間の接点を確立するアングルコネクタが配設される。

しかしながら、アングルコネクタを介した電気的接続は、電気的接続の高周波信号伝送特性に影響を与える様々な種々の問題を引き起こす。例えば、プリント回路基板プラグコネクタの導体は全て、同一の８５オームのインピーダンスを有するべきである。しかしながら、幾何学的状況により、アングルプラグコネクタの導体は、第１の面から第２の面まで延在する最短経路に直接的に配置される場合、全てが同一の幾何学的長さを有するわけではない。しかしながら、アングルコネクタの導体を介した高周波信号の伝送における位相差は回避の必要があり、それ故に、導体は多くの場合アングルコネクタ内で波状に配置され、その結果、全ての導体は同一の幾何学的長さを有し、したがって同一の電気的長さも有する。しかしながら、これは、所望の８５オームの特性インピーダンスが、波状に変化する距離により、２つの隣接する導体間の各箇所において存在しないという欠点を有する。プリント回路基板プラグコネクタ内の導体は、例えば高周波信号の差動伝送中に互いに影響を及ぼすため、導体の行程にわたるこの変化する特性インピーダンスは、最大伝送可能帯域幅およびビットレートに関して著しい制約をもたらす。

本発明は、高周波信号の伝送中に高い帯域幅およびビットレートが達成されるように上述のタイプの電気的インターフェースを改良するという課題に基づく。

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載のような特徴を持つ上述のタイプの電気的インターフェースによって解決される。本発明の有利な態様は、さらなる請求項に記載される。

本発明によれば、上述のタイプの電気的インターフェースにおいて、第１および第３接触面間の第１電気的接続が特定の第１幾何学的長さを有し、第２および第４接触面間の第２電気的接続が特定の第２幾何学的長さを有し、第１および第２幾何学的長さが異なる。

これは、電気的インターフェースによって、第１および第３接触面を介して伝送される第１電気信号成分と第２および第４接触面を介して伝送される第２電気信号成分との間の例えば電気的インターフェースに隣接する回路によるランタイムまたは位相差が意図的に影響を及ぼされ、特にゼロの差に補償されるという利点を有する。

電気的アングルコネクタを介して伝送される信号のランタイムまたは位相差を補償するために、電気的インターフェースが、データ信号の差動伝送のための少なくとも１つの導体ペアを有する電気的アングルコネクタの平坦な端面と、プリント回路基板の接触面との接続箇所との間に介在するように設計される。

２つの第１および第２接触面ペアが配設され、第１接続平面の２つの第１接触面ペアの第１および第２接触面が正方形の頂点に配置されて、第１接触面ペアの第１および第２接触面がいずれの場合にも対角線方向に互いに反対に配置され、第２接続平面の２つの第２接触面ペアの第３および第４接触面が正方形の頂点に配置されて、第２接触面ペアの第３および第４接触面がいずれの場合にも対角線方向に互いに反対に配置されることで、スターカッドケーブル方式の、または、スターカッドケーブルの端面と接触するように構成される接触面の配置が達成される。

全ての第１電気的接続が互いに同一の幾何学的長さを有し、全ての第２電気的接続が互いに同一の幾何学的長さを有することで、全ての導体または接触面ペアについてのランタイムまたは位相差の同一の補償が達成される。

第１および第２接続平面が互いに対して平行に配置されることで、必要とする設置スペースが小さい電気的インターフェースが達成される。

第２電気的接続が第１接続平面から第２接続平面まで接続平面に対して垂直な方向に延在する貫通接続であることで、実質的にゼロの値を持つ第２電気的接続の幾何学的長さが達成される。

第１および第２接触面ペアの第２および第４接触面が接続平面に対して垂直な方向で互いに揃うように配置され、第１および第２接触面ペアの第１および第３接触面が接続平面に対して垂直な方向で互いに離間して配置されることで、特に良好なインピーダンス制御の電気的インターフェースが達成される。

第１および第２接続平面間に配置される第３平面が形成され、第１電気的接続と第２電気的接続とが第３平面に形成されることで、特に電気的および機械的に単純で機能的に確実な構造が達成される。

第３平面が第１および／または第２接続平面に対して平行に形成されることで、電気的に、特にインピーダンスに関して良好に制御され得るコンパクトな構造が達成される。

第１電気的接続が第１および／または第２接続平面に対して平行に延在する平坦な導体トラックとして設計されることで、特に単純で電気的に機能的に確実なランタイムまたは位相差補償が達成される。

以下において、図面を参照して本発明が説明される。

本発明による電気的インターフェースの例示的実施形態の上面図である。 図１による電気的インターフェースの側面図である。 図１による電気的インターフェースの等角図である。 図１による電気的インターフェースの下側が省略された上面図である。 図１による電気的インターフェースの上側が省略されて下側のみが上方から図示された上面図である。 アングルコネクタと併用される図１による電気的インターフェースの図である。 図６によるアングルコネクタの詳細図である。

図１から５に図示される電気的インターフェース１０の好適な実施形態は、第１接続平面１２と第２接続平面１４と第３平面１６とを有し、それらが全て互いに対して平行に配向され、第３平面１６が第１および第２接続平面１２、１４間に配置される。第１接続平面１２には、第１接触面１８、１８ａと第２接触面２０、２０ａとをそれぞれが持つ２つの第１接触面ペア１９、１９ａが配置される。第２接続平面１４には、第３接触面２２、２２ａと第４接触面２４、２４ａとをそれぞれが持つ２つの第２接触面ペア２３、２３ａが配置される。この内容において、「平面」という用語は、３次元空間における２次元物体と見なされる、区切られた高さのまたは平坦な面を意味する。以下に記載される例示的実施形態において、「平面」１２、１４、１６は、平坦な（即ち、湾曲がない）、正方形の面である。

第１接続平面１２の一方の第１接触面ペア１９の第１接触面１８は、第１電気的接続２６を介して第２接続平面１４の一方の第２接触面ペア２３の第３接触面２２と電気的に接続される。第１接続平面１２の一方の第１接触面ペア１９の第２接触面２０は、第２電気的接続２８を介して第２接続平面１４の一方の第２接触面ペア２３の第４接触面２４と電気的に接続される。

第１接続平面１２の他方の第１接触面ペア１９ａの第１接触面１８ａは、別の第１電気的接続２６ａを介して第２接続平面１４の他方の第２接触面ペア２３ａの第３接触面２２ａと電気的に接続される。第１接続平面１２の他方の第１接触面ペア１９ａの第２接触面２０ａは、別の第２電気的接続２８ａを介して第２接続平面１４の他方の第２接触面ペア２３ａの第４接触面２４ａと電気的に接続される。

言い換えると、インターフェース１０において、第１接続平面１２の一方の第１接触面ペア１９は、第２接続平面１４の一方の第２接触面ペア２３に転移され、第１接続平面１２の他方の第１接触面ペア１９ａは、第２接続平面１４の他方の第２接触面ペア２３ａに転移される。

２つの第１電気的接続２６、２６ａは、第３平面１６に配置される平坦な導体であり、第１および第２接続平面１２、１４に対して実質的に平行に延在する。２つの第２電気的接続２８、２８ａは、第１接続平面１２から第３平面１６を通って第２接続平面１４まで延在する貫通接続であり、３つの平面１２、１４、１６に対して実質的に垂直に延在する。第１電気的接続２６、２６ａの幾何学的長さは同一であり、同時に個々の第２電気的接続２８、２８ａの幾何学的長さよりも長い。第２電気的接続２８、２８ａの幾何学的長さも、互いに同一である。

第１接続平面１２の第１および第２接触面１８、１８ａ、２０、２０ａは、接触面ペア１９または１９ａの接触面１８、２０または１８ａ、２０ａが対角線方向に互いに反対に配置されるように、第１接続平面１２の仮想正方形４０（図４）の頂点に配置される。このように、図示の実施形態において、一方の第１接触面ペア１９の第１および第２接触面１８、２０は、仮想正方形４０（図４）との関係で対角線方向に互いに反対に配置され、他方の第１接触面ペア１９ａの第１および第２接触面１８ａ、２０ａは、仮想正方形４０（図４）との関係で対角線方向に互いに反対に配置される。

同様に、第２接続平面１４において、第２接触面ペア２３または２３ａの第３および第４接触面２２、２４または２２ａ、２４ａは、第２接続平面１４の仮想正方形５０（図５）の頂点に、対角線方向に互いに反対に配置される。このように、図示の実施形態において、一方の第２接触面ペア２３の第３および第４接触面２２、２４は、仮想正方形５０（図５）との関係で対角線方向に互いに反対に配置され、他方の第２接触面ペア２３ａの第３および第４接触面２２ａ、２４ａは、仮想正方形５０（図５）との関係で対角線方向に互いに反対に配置される。

上記の第１接続平面１２の第１および第２接触面１８、２０および１８ａ、２０ａの配置あるいは所謂「フットプリント」は、本発明のインターフェース１０を介して、同一の寸法および配置を持つが平面１２、１４、１６に対して垂直な方向で変位された上記の第２接続平面１４の第３および第４接触面２２、２４または２２ａ、２４ａの配置あるいは「フットプリント」に転移される。同時に、第１接触面１８、１８ａと第３接触面２２、２２ａとの間の電気的接続を提供する第１電気的接続２６、２６ａによって、伝送される高周波信号の幾何学的経路、したがって電気的経路は、第２接触面２０、２０ａと第４接触面２４、２４ａとの間の第２電気的接続２８、２８ａと比べて長くされる。

接触面ペア１９、１９ａ、２３、２３ａの接触面１８／２０、１８ａ／２０ａ、２２／２４、２２ａ／２４ａの配置は、所謂スターカッド伝送ケーブルの導体の配置に対応し、それは特に、高周波信号の差動伝送に適している。本発明によるインターフェースはそれにより、図６に図示されるようなアングルコネクタ３０と（不図示の）プリント回路基板との間のインターポーザとして働く。図７からわかるように、図６に図示されるアングルコネクタは、スターカッドケーブル方式で配置される２つのペアの導体３２、３４および３２ａ、３４ａを含み、アングルコネクタ３０の各断面において導体が仮想正方形３６の頂点に配置され、導体ペアの２つの導体３２、３４または３２ａ、３４ａが常に仮想正方形３６との関係で対角線方向に互いに反対に配置される。言い換えると、一方では、導体３２、３４が仮想正方形３６との関係で対角線方向に互いに反対に配置され、他方では、導体３２ａ、３４ａが仮想正方形３６との関係で対角線方向に互いに反対に配置される。

図６に示されるアングルコネクタ３０は、９０°の角度を有するため、導体３４、３４ａは、導体３２、３２ａよりも短いアングルコネクタ３０の一端から他端までの幾何学的長さを有するが、それは、アングルコネクタ３０の９０°の角度にわたり、導体３４、３４ａが内側トラックに沿って延在し、導体３２、３２ａが外側トラックに沿って延在するからである。インターフェース１０は、所謂インターポーザとして、アングルコネクタ３０と（不図示の）プリント回路基板との間に配置されて、アングルコネクタ３０の短い幾何学的経路を持つ導体３４、３４ａがそれぞれ第１接続平面１２の２つの第１接触面１８、１８ａで接し、その結果、一方の第１接触面１８が導体３４と電気的に接触し、他方の第１接触面１８ａが導体３４ａと電気的に接触する。同時に、第１接続平面１２において、導体３２が一方の第２接触面２０と電気的に接触し、導体３２ａが他方の第２接触面２０ａと電気的に接触する。導体３２、３２ａを介して伝送される電気信号は、第２接触面２０、２０ａから貫通接続２８、２８ａによってインターフェース１０を介した最短経路で第２接続平面１４の第４接触面２４、２４ａに直接的に伝送されるが、導体３４、３４ａから伝送される信号は、長い第１電気的接続２６、２６ａを介して第３接触面２２、２２ａに伝送される。第１電気的接続２６、２６ａはそれにより、それらの幾何学的長さに関して、もう一方の導体３２、３２ａで伝送される信号に対する位相またはランタイムシフトが補償されるように設計される。言い換えると、アングルコネクタ３０の幾何学的に長い導体３２、３２ａに対するアングルコネクタ３０の幾何学的に短い導体３４、３４ａの位相またはランタイムシフトは、第１電気的接続２６、２６ａによって補償される。補償はいずれの場合にも、アングルコネクタ３０において対角線方向に互いに反対に配置される導体ペア３２、３４または３２ａ、３４ａについて行われ、その結果、導体３２に対する導体３４の信号の位相またはランタイムシフトは、一方の第１電気的接続２６によって補償され、導体３２ａに対する導体３４ａの信号の位相またはランタイムシフトは、他方の第１電気的接続２６ａによって補償される。

各導体３２、３４、３２ａ、３４ａは、例えば０．３ｍｍの直径を持つ銅線４２、ならびに、例えばテフロン製のコーティング４４を有する。４つの導体３２、３４、３２ａ、３４ａは、例えば１．７ｍｍの直径を有する誘電体４６に埋設される。誘電体は例えば、ポリオキシメチレン（略称：ＰＯＭ）の材料から製造される。

接続平面１２、１４は例えば、ＮＥＬＣＯ（Ｒ） Ｎ４０００−１３の呼称を持つエポキシ樹脂ラミネートから製造され、例えば４ｍｍの厚さを有する。

Claims (9)

1. 電気的インターフェース（１０）、特にインターポーザであって、第１および第２接触面（１８、２０、１８ａ、２０ａ）をそれぞれが備える２つの第１接触面ペア（１９、１９ａ）を持つ第１接続平面（１２）と、第３および第４接触面（２２、２４、２２ａ、２４ａ）をそれぞれが備える２つの第２接触面ペア（２３、２３ａ）を持つ第２接続平面（１４）とを備え、前記第１および第２接触面ペア（１９、２３、１９ａ、２３ａ）それぞれについて、第１電気的接続（２６、２６ａ）が前記第１接続平面（１２）の前記第１接触面（１８、１８ａ）を前記第２接続平面（１４）の前記第３接触面（２２、２２ａ）と電気的に接続し、第２電気的接続（２８、２８ａ）が前記第１接続平面（１２）の前記第２接触面（２０、２０ａ）を前記第２接続平面（１４）の前記第４接触面（２４、２４ａ）と電気的に接続する電気的インターフェース（１０）において、
   前記第１および第３接触面（１８、１８ａ、２２、２２ａ）間の前記第１電気的接続（２６、２６ａ）が特定の第１幾何学的長さを有し、前記第２および第４接触面（２０、２０ａ、２４、２４ａ）間の前記第２電気的接続（２８、２８ａ）が特定の第２幾何学的長さを有し、前記第１および第２幾何学的長さが異なり、前記第１接続平面（１２）の前記２つの第１接触面ペア（１９、１９ａ）の前記第１および第２接触面（１８、２０、１８ａ、２０ａ）が正方形（４０）の頂点に配置されて、前記第１接触面ペア（１９、１９ａ）の前記第１および第２接触面（１８、２０、１８ａ、２０ａ）がいずれの場合にも対角線方向に互いに反対に配置され、前記第２接続平面（１４）の前記２つの第２接触面ペア（２３、２３ａ）の前記第３および第４接触面（２２、２４、２２ａ、２４ａ）が正方形（５０）の頂点に配置されて、前記第２接触面ペア（２３、２３ａ）の前記第３および第４接触面（２２、２４、２２ａ、２４ａ）がいずれの場合にも対角線方向に互いに反対に配置される電気的インターフェース（１０）。
2. 前記電気的インターフェース（１０）が、データ信号の差動伝送のための少なくとも１つの導体ペア（３２、３４、３２ａ、３４ａ）を有する電気的アングルコネクタ（３０）の平坦な端面と、プリント回路基板の接触面との接続箇所との間に介在するように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の電気的インターフェース（１０）。
3. 全ての前記第１電気的接続（２６、２６ａ）が互いに同一の幾何学的長さを有し、全ての前記第２電気的接続（２８、２８ａ）が互いに同一の幾何学的長さを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の電気的インターフェース（１０）。
4. 前記第１および第２接続平面（１２、１４）が互いに対して平行に配置されることを特徴とする、請求項１から３の少なくともいずれか一項に記載の電気的インターフェース（１０）。
5. 前記第２電気的接続（２８、２８ａ）が前記第１接続平面（１２）から前記第２接続平面（１４）まで前記接続平面（１２、１４）に対して垂直な方向に延在する貫通接続であることを特徴とする、請求項４に記載の電気的インターフェース（１０）。
6. 前記第１および第２接触面ペア（１９、２３、１９ａ、２３ａ）の前記第２および第４接触面（２０、２４、２０ａ、２４ａ）が前記接続平面（１２、１４）に対して垂直な方向で互いに揃うように配置され、前記第１および第２接触面ペア（１９、２３、１９ａ、２３ａ）の前記第１および第３接触面（１８、２２、１８ａ、２２ａ）が前記接続平面（１２、１４）に対して垂直な方向で互いに離間して配置されることを特徴とする、請求項４または５に記載の電気的インターフェース（１０）。
7. 前記第１および第２接続平面（１２、１４）間に配置される第３平面（１６）が形成され、前記第１電気的接続（２６、２６ａ）と前記第２電気的接続（２８、２８ａ）とが前記第３平面（１６）に形成されることを特徴とする、請求項１から６の少なくともいずれか一項に記載の電気的インターフェース（１０）。
8. 前記第３平面（１６）が前記第１および／または第２接続平面（１２、１４）に対して平行に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の電気的インターフェース（１０）。
9. 前記第１電気的接続（２６、２６ａ）が前記第１および／または第２接続平面（１２、１４）に対して平行に延在する平坦な導体トラックとして設計されることを特徴とする、請求項１から８の少なくともいずれか一項に記載の電気的インターフェース（１０）。

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