JP6648185B2 - インピーダンス制御電気コネクタ - Google Patents

Description

本出願は、２００８年２月２６日に出願された米国仮出願第６１／０３１，５７４号に対する優先権を主張し、この仮出願を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。

本発明は、基板取付型電気コネクタに関し、より具体的には、高解像度マルチメディアインターフェイス（ＨＤＭＩ）内の０．４〔ｍｍ〕ピッチ・コネクタに特定の応用性を有する基板取付型電気コネクタに関する。

入出力コネクタが両立しない要求に直面していることは知られている。一方で、端子をより密に実装するという一般的な要望がある。他方で、入出力コネクタ内のデータチャネルがより高い周波数で機能することに対する要望が高まっている。これらの両立しない要望が、コネクタの最適化を困難にしている。

その一般的な要望は困難である一方で、コネクタの特定の構成では、極めて小さくすることが意図されるので、特に高密度にする必要がある。例えば、密度が０．７〔ｍｍ〕ピッチより小さくなると、コネクタの設計が困難になり、ピッチが０．６〔ｍｍ〕を下回ると、コネクタの特定の取付方法（スルーホールの使用等）がより困難になり、その理由は、ビアを十分に接近させて位置決めすることができないからである。したがって、端子間のピッチが０．４〔ｍｍ〕のコネクタ等の極めて小さなピッチのコネクタの場合は、基本的に表面実装技術が必要となる。しかしながら、表面実装技術を利用する場合でも、端子の近さによって、端子を通って移動するエネルギが他の端子の信号に悪影響を及ぼしやすくなる（例えば、好ましくないノイズを導入しやすい）ので、嵌（かん）合面と取付面との間で望ましい信号伝達を実現することが難しい。したがって、０．４〔ｍｍ〕ピッチ等の小さいピッチに適したコネクタの設計の改善は感謝されるであろう。

嵌合面と基板取付面とを有する基板取付コネクタが提供される。端子が、コネクタ内に支持され、嵌合面から取付面まで延在する。端子は、嵌合面に三角端子配置を構成するように嵌合面において絶縁体の両側の位置決めされた接点部分を有し、前記三角端子配置は、三角形の底辺をなす２個の信号接点と頂点を構成する１個の接地接点とから成る三角形を構成する。端子は、接点部分からテール部分まで延在する本体部分を有する。テール部分は、表面実装技術によって基板に取付けられるように構成されている。テール部分は、第１列と第２列とに位置決めされ、各列のテール部分は、約０．４〔ｍｍ〕のピッチを有する。第１列の端子は、第２列の端子から約０．２〔ｍｍ〕だけ位置をずらしてもよい。三角端子配置は、コネクタの本体全体を通して三角端子配置が続くように嵌合面から取付面まで続く。

本発明は、添付の図面に例として示されているがこれに限定されるものではない。なお、添付の図面において類似の参照符号は類似の要素を示す。

コネクタインターフェイスの一実施形態を示す図である。 基板取付型コネクタの一実施形態を示す図である。 説明のために基板が除去された状態の図２Ａのコネクタを示す図である。 基板取付型コネクタの一実施形態と嵌合する部分的に分解されたプラグコネクタの一実施形態を示す図である。 三つ組配列の端子を有する基板取付型コネクタの一実施形態を示す図である。 図４に示されたコネクタの断面図である。 三つ組配列の端子を有する基板取付型コネクタの別の実施形態を示す図である。 図６に示されたコネクタの断面図である。 三つ組配列の端子を有する基板取付型コネクタの代替実施形態の斜視図である。 図８に示されたコネクタの別の斜視図である。 図８に示されたコネクタの正面図である。 説明のためにシェルが除去された状態の図１０に示されたコネクタを示す図である。 図１１に示された部分コネクタの斜視図である。 図１１に示された部分コネクタの側面図である。 図１１に示された部分コネクタの線１４−１４に沿った断面図である。 図１１に示された部分コネクタの線１５−１５に沿った断面図である。 ハウジングが除去された状態の図１１に示されたコネクタの部分斜視拡大図である。 図１６に示された端子の側面図である。 図１６に示された端子の部分後面図である。 端子間の三角関係を示す図１８に示された端子の斜視図である。

以下の詳細な説明は、例示的な実施形態についてのものであり、明示的に開示された組合せに限定されない。したがって、特に断らない限り、本明細書で開示された特徴を組合せて、簡潔にするために特に示されていない追加の組合せを構成することができる。

図１、２Ａ及び２Ｂが、基板取付型電気コネクタ２０の特徴を示す。図１は、絶縁体２２に取付けられた端子２１の概略図を示す。接地端子と信号端子とが、絶縁体上で三つ組又は三角形を形成していることが分かる。図に示したように、三角形は、接地端子Ｇ１２（三角形の頂点にある）とともに、２本の信号端子（例えば、図に示されたＳ２及びＳ３等）によって形成された底辺を有することができる。描かれた三角関係は単に例示的なものであり、特に断らない限り、限定を意図しないことに注意されたい。例えば、一実施形態では、Ｇ１、Ｓ２及びＳ１１の間に第１の三角関係が作られる。Ｇ１２、Ｓ３及びＳ１３の間に第２の三角関係が作られる。このように、多数の三角関係を作ることが可能であるが、三角関係の基本的性質（例えば、２個の信号接点が三角形の底辺を構成し、接地が三角形の頂点を構成する）を維持することができる。

図２Ａは、基板取付型電気コネクタ２０の斜視正面図を示し、図２Ｂでは、基板が除去されている。コネクタ２０は、基板２６にＳＭＴ取付するように構成されていることが分かる。極めて小さなピッチが使用されるときは、スルーホール設計を使用することができないことに注意されたい（なぜなら、ビアをあまり接近させて離間することができないためである）。したがって、０．４〔ｍｍ〕等のより小さいピッチの場合は、表面実装技術（ＳＭＴ：surface mount technology）による取付が必要である。したがって、小さいピッチのＳＭＴ構成に適した構成は、スルーホール設計に適用することができない。

図３に示されたように、基板取付型電気コネクタ２０は、基板２６と嵌合プラグコネクタ２８との間に嵌（はま）っている（該嵌合プラグコネクタ２８は、説明のために、嵌合プラグの嵌合部分がコネクタから部分的に出た状態で、部分的に分解された形態で示されている。）。コネクタ２０は、離間された信号接点部分Ｓ、好ましい実施形態では接地接点部分である戻り基準（return reference）接点部分Ｇ及び電源接点部分Ｄを提供する複数の端子と、信号接点部分Ｓ、戻り基準接点部分Ｇ及び電源接点部分Ｄを保持する絶縁体２２と、これらの構成要素のすべてを取囲むレセプタクルシェル２４とを有する。互いに隣接した信号接点部分Ｓの各対は、＋信号接点及び−信号接点を有し、それにより、差動信号伝送線路が画定されている。嵌合プラグコネクタは、信号接点と接続するように構成され、接点部分と結合する端子を有する。

前述の３タイプ（信号、戻り基準及び電源）の端子は、特定の配列で配置される。一実施形態では、第１（例えば、上側）の列は、信号接点Ｓ及び戻り基準接点Ｇが右側からＧ、Ｓ、Ｓ、Ｇ、Ｓ、Ｓ、Ｇ、Ｓ、Ｓ及びＧの順序で配列されるように保護された接地配列を提供するために信号接点部分Ｓ及び戻り基準接点部分Ｇを有している。したがって、信号は、第１の接点がＧ１であり最後の接点がＤ（電力伝達に使用される。）であるという点で図１に対応する。第２（例えば、下側）の列では、端子は、右側からＳ、Ｇ、Ｓ、Ｓ、Ｇ、Ｓ、Ｓ、Ｇ、Ｓ（及びＤ）の順序で配列される。しかしながら、このピン配置（例えば、どれを接地端子にし、どれを信号端子にするかについての決定）は、本発明を限定することを意図するものではない。なぜなら、当業者であれば、他のピン配置が可能であることが分かるからである。コネクタシステムのニーズによっては、特定の信号端子Ｓが低速度信号に使用される。端子の引回しの説明の都合上、端子には、該端子の潜在的用途を表すためのＳ又はＧに加えて１〜１９（２本のＤ端子は２０及び２１）の番号が付けられている。いくつかの別の端子を設けてもよいことは分かるであろう。電源端子は、両方の列で設けられ、一実施形態では一方の端に設けられる。第１列の互いに隣接した信号端子Ｓ＋及びＳ−と第２列の戻り基準端子Ｇとは、線で示したような二等辺三角形の３個の頂点に位置している（線は、電気接続を表すのではなく、単に二等辺三角形配置を示していることを理解されたい。）。同様に、第１列の戻り基準端子Ｇと第２列の互いに隣接した信号端子Ｓ＋及びＳ−とが、二等辺三角形の３個の頂点に位置している。レセプタクルシェル２４の他端では、例えば、図４及び６に示されたように、端子Ｓ及びＧのテール部分が２列で位置決めされる。

図４及び５は、本体の引回しの第１の実施形態を示す。端子Ｓ５及びＳ６が第１列に位置決めされ、端子Ｇ１５が第２列に位置決めされて、端子間に三角関係が形成され、この三角関係は嵌合面から基板面まで延在する。第１列の端子Ｓ及びＧの本体は、絶縁体２２から外方に延在し、直線的に位置合せされ、互いに離間されている。第１列の各端子Ｓ及びＧの本体は、コネクタ２０が取付けられた基板２８とほぼ平行な方向に絶縁体２２から外方に突出する第１の部分３０と、基板２８に向って第１の部分３０に対して斜め下方に延在する第２の部分３２とを有する。端子は、さらに、コネクタ２０から離れる方向に第２の部分３２から外方に突出するテール部分３４を有する。第１列の各端子Ｓ及びＧのテール部分３４は基板２６にはんだ付されている。図に示されたように、第１列のテール部分は、０．４〔ｍｍ〕ピッチではんだ付されている。インピーダンスの制御を容易にするために、第２の部分３２は、第１の部分３０に対して４５度の角度にされ、第２の部分３２は、テール部分３４に対して４５度の角度にされる。第２列の端子Ｓ及びＧの本体は、絶縁体２２から外方に突出し、直線的に位置合せされ、互いから離間される。第２列の各端子Ｓ及びＧの本体は、コネクタ２０が取付けられた基板２８とほぼ平行な方向に絶縁体２２から突出する第１の部分３６と、第１の部分３６とほぼ垂直で、かつ、基板２８に向って下方へ延在する第２の部分３８とを有する。端子は、さらに、コネクタ２０から離れる方向に第２の部分３８とほぼ垂直に延在するテール部分４０を有する。第２列の各端子Ｓ及びＧのテール部分４０は、基板２６にはんだ付され、この場合も、ピッチは０．４〔ｍｍ〕とされる。テール部分４０の端部は、それぞれのテール部分３４から離間されるが、（コネクタの嵌合面から遠ざかる）同じ向きに延在する。

分かるように、第２の部分３２の幅のために、端子が互いに極めて接近した状態にされており、この幅を大きくして上列の隣接した端子Ｓ及びＧ間の間隔を小さくし、端子のインピーダンスを修正することができる。概略的に描かれたように、第１列及び第２列の端子が０．２〔ｍｍ〕ずらされている場合は、端子の幅をテール部分又はその近くで約０．２〔ｍｍ〕になるように構成することができ（恐らく、端子本体の最も幅広い部分の幅である０．３〜０．４〔ｍｍ〕から幅を減少させ）、したがって、はんだ接合部を検査することができる。

図６及び７に第２の実施形態を示す。第１列の端子Ｓ及びＧの本体は、絶縁体２２から外方に延在し、直線的に位置合せされ、互いから離間されている。第１列の各端子Ｓ及びＧの本体は、コネクタ２０が取付けられた基板２８とほぼ平行な方向に絶縁体２２から外方に延在する第１の部分３０ａと、該第１の部分３０ａとほぼ垂直であり（例えば、垂直部分であり）、かつ、基板２８の方に下方に延在する第２の部分３２ａとを有する。端子は、さらに、第２の部分３２ａとほぼ垂直でコネクタ２０から遠ざかる方向に延在するテール部分３４ａを有する。第１列の各端子Ｓ及びＧのテール部分３４ａは、基板２６にはんだ付される。

第２列の端子Ｓ及びＧの本体は、絶縁体２２から外方に延在し、直線的に位置合せされ、互いから離間される。第２列の各端子Ｓ及びＧの本体は、コネクタ２０が取付けられた基板２８とほぼ平行な方向に絶縁体２２から外方に延在する第１の部分３６ａと、第１の部分３６ａとほぼ垂直であり（例えば、垂直部分であり）、かつ、基板２８の方に下方に延在する第２の部分３８ａとを有する。第２列の端子は、さらに、第２の部分３８ａとほぼ垂直にコネクタ２０の嵌合面の方向に延在するテール部分４０ａを有する。第２列の各端子Ｓ及びＧのテール部分４０ａは、基板２６にはんだ付される。

各実施形態では、端子Ｓ及びＧが、インピーダンス調整を可能にするように形成され、第１の部分３０ａ及び３６ａの長さを変更することによって、垂直部分３２ａ及び３８ａ間の第１の方向（図７に示したように）の水平距離を変更して、インピーダンスを制御することができる。第１の方向は、端子の第１の部分と実質的に平行であることが分かる。同様に、図４及び５に戻ると、第１の部分３０及び３６の長さを調整することによって、第２の部分３２及び３８間の距離を修正することができる。一実施形態では、軸に沿った垂直な第２の部分間の距離は０．６〔ｍｍ〕未満である。別の実施形態では、垂直な第２の部分間の距離は約０．４〔ｍｍ〕である。これらの構成を使用することによって、信号端子Ｓを戻り基準（すなわち、接地）端子Ｇに近付けることができることが分かる。１対の信号端子Ｓに結合された接地を使用することによって、この関係が実質的にコネクタ全体に亘（わた）って維持される場合に、同相のエネルギが信号対のノイズを増やすのを防ぎ、したがって、望ましくないノイズを減少させるのに役立つ。また、接地端子は、隣接した信号端子対を遮蔽（へい）するのに役立ち、したがって、クロストークを減少させるのに役立つ。

第３の実施形態では、図８〜１９に示されたように、三角端子（ＴＴ：triangular terminal ）配列が接点面から基板取付面まで延在することができるように、端子をＳＭＴによって基板に同様に取付けることができる。

図に示されたように、コネクタ１２０は、接点１５０を有するシールド１２４と、ＳＭＴによって回路基板に取付けられた端子１２１とを有する。絶縁性ハウジング１２２は、嵌合面を提供するようにシールド内に位置決めされた舌状部１２２ａを有する。端子１２１（個々にＴ１〜Ｔ１９と名前が付けられている。）は、舌状部１２２ａ上に２列で位置決めされ、該２列は、コネクタ内で嵌合面から基板取付面まで延在する。端子は、３個以上の三角端子配置を提供することができ、該三角端子配置はそれぞれ、２本の信号端子と１本の接地端子とをそれぞれ有し、高速データ伝送に適する。

第１列の端子の本体は、ハウジングによって支持され、かつ、第１の方向に延在する第１の部分１３０と、第１の方向と実質的に垂直な第２の方向に延在する第２の部分１３２（例えば、垂直部分）とを有する。第１列の端子の本体は、さらに、テール部分１３４と、該テール部分１３４を第２の部分１３２に結合する傾斜部分１３３とを有する。テール部分１３４は、０．４〔ｍｍ〕ピッチになるように構成される。

第２列の端子の本体は、ハウジングに支持され、かつ、第１の方向に延在する第１の部分１３６と、第１の方向と実質的に垂直な第２の方向に延在する第２の部分１３８（例えば、垂直部分）とを有する。第２列の端子の本体は、さらに、テール部分１４０を有する。該テール部分１４０は、０．４〔ｍｍ〕ピッチになるように構成されるが、テール部分１３４から横方向に０．２〔ｍｍ〕ずらされ、それにより、コネクタの嵌合面を有する側と反対側からテール部分１４０を容易に目視検査することができる。

垂直部分は、第１の方向に距離１７０だけ離され、この距離は、異なる列の端子間の結合に影響を及ぼすことが分かる。第１列及び第２列の端子間の結合を高めたい場合は、距離１７０を小さくすることができ、一実施形態では０．６〔ｍｍ〕未満である。別の実施形態では、距離１７０は、約０．４〔ｍｍ〕である。しかしながら、図４及び５に示された構成の利点は、基板のより近くで距離１７０を維持することができることであり、これが第１列及び第２列の端子間の結合を安定して確保するのに役立つことが分かる。しかしながら、図１５〜１７に示された構成を、距離１７０が第２の部分１３８の長さに沿って約１〔ｍｍ〕以下になるように調整することもできる。

理解しやすいようにそれぞれ３本の端子だけを示した図１８〜１９から分かるように、端子Ｔ１〜Ｔ３は、嵌合面から基板取付面まで延在する三角端子（ＴＴ）配列を構成する。これにより、２本の信号端子及び１本の接地端子間の結合をより安定して維持することができる。端子Ｔ１及びＴ３が一方の列にあり端子Ｔ２が別の列にあるが、端子Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のどれが接地端子であってもよいことに注意されたい。一実施形態では、第１のＴＴの接地端子が第１の端子列にある場合は、第２の隣接したＴＴの接地端子が第２の端子列にある。

一実施形態では、再び図１０に示された端子を参照すると、コネクタは、端子Ｔ１〜Ｔ３が信号、信号及び接地ＴＴを構成し、端子Ｔ４〜Ｔ６が、信号、信号及び接地ＴＴを構成し、端子Ｔ７〜Ｔ９が、信号、信号及び接地ＴＴを構成する。そのように構成された場合、端子Ｔ１、Ｔ４及びＴ７が接地端子となる。

本発明をその好ましい例示的な実施形態によって説明した。当業者であれば、この開示を検討することにより、添付の特許請求の範囲及び精神の範囲内にある多数の他の実施形態、変形例及び変種を思いつくであろう。

Claims (8)

1. コネクタであって、
   シールドと、
   該シールド内に部分的に位置決めされ、嵌合面を形成するようにシールド内に位置決めされた舌状部を有する絶縁性ハウジングと、
   該絶縁性ハウジングによって支持された第１の信号端子、第２の信号端子及び第１の接地端子とを有し、
   端子のうちの２本が、舌状部上において第１列に位置決めされ、端子のうちの１本が舌状部上において第２列に位置決めされ、各端子は、接点部分、テール部分及びそれらの間に延在する本体部分を有し、第１列の端子の本体部分は、実質的に互いに直交する第１の部分及び第２の部分を含むとともに、該第２の部分からテール部分にまで延在する傾斜部分を含み、第２列の端子の本体部分は、実質的に互いに直交する第１の部分及び第２の部分を含むが、該第２の部分からテール部分にまで延在する傾斜部分を含んでおらず、第１列の端子の第２の部分は、第２列の端子の第２の部分よりも、前記嵌合面から離れており、第１列の端子の第２の部分と第２列の端子の第２の部分との距離は、第１列の端子と第２列の端子との結合及び該結合の安定性を調整するために調整され、第１、第２及び第３の端子が三角端子配置で位置決めされ、該三角端子配置が接点部分からテール部分まで延在し、端子は、２列のテール部分を提供するようにコネクタ全体を通して別個の列に維持され、テール部分は、表面実装技術によって各列において０．４〔ｍｍ〕ピッチで回路基板に取付けられ、前記三角端子配置は第１の三角端子配置であり、前記コネクタは、第３の信号端子、第４の信号端子及び第２の接地端子の第２の三角端子配置を更に含み、前記第１の接地端子は前記第２の接地端子と異なる列に位置するコネクタ。
2. 各端子が、第１の方向に延在する前記第１の部分を有し、前記第２の部分の各々が前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する垂直部分を有し、該垂直部分が、絶縁性ハウジングの外側において第１の方向に一定距離だけ離された２列で位置決めされている、請求項１に記載のコネクタ。
3. ２列の垂直部分は第１の方向に０．６〔ｍｍ〕以下の距離だけ離されている、請求項２に記載のコネクタ。
4. ２列の垂直部分は第１の方向に約０．４〔ｍｍ〕の距離だけ離されている、請求項３に記載のコネクタ。
5. 前記三角端子配置は水平方向から垂直方向へ９０度曲がって延在し、第１列の各端子の本体部分の第２の部分の一部は第１の部分より広い、請求項１に記載のコネクタ。
6. コネクタを基板に取付ける方法であって、
   嵌合面に第１の信号端子、第２の信号端子及び接地端子を含む三角端子配置を有するコネクタであって、端子のうちの２本が端子の第１列に位置決めされ、端子のうちの１本が第２列に位置決めされ、各端子は、接点部分、テール部分及びそれらの間に延在する本体部分を有し、第１列の端子の本体部分は、実質的に互いに直交する第１の部分及び第２の部分を含むとともに、該第２の部分からテール部分にまで延在する傾斜部分を含み、第１列の各端子の本体部分の第２の部分の一部は、第１の部分より広く、第２列の端子の本体部分は、実質的に互いに直交する第１の部分及び第２の部分を含むが、該第２の部分からテール部分にまで延在する傾斜部分を含んでおらず、第１列の端子の第２の部分は、第２列の端子の第２の部分よりも、前記嵌合面から離れており、第１列の端子の第２の部分と第２列の端子の第２の部分との距離は、第１列の端子と第２列の端子との結合及び該結合の安定性を調整するために調整され、三角端子配置が嵌合面から取付面まで維持されるように第１列及び第２列がコネクタを通して延在し、前記端子は前記取付面においても２列に維持され、少なくとも３個の嵌合面から取付面まで延在する三角端子配置が配設されるコネクタを提供する段階と、
   コネクタを回路基板上に位置決めする段階と、
   両方の端子列のテール部分を表面実装技術によって回路基板に取付けるためにリフローはんだ付を行う段階とを含み、両方の端子列のテール部分が各列において０．４〔ｍｍ〕ピッチで取付けられる方法。
7. 前記三角端子配置は、水平方向から垂直方向へ９０度曲がって延在し、前記本体部分の一部は垂直方向に対して傾斜する、請求項６に記載の方法。
8. 提供する段階は、端子をハウジング内に嵌合面に向う方向に挿入することによってコネクタ内に端子を取付けることを含む、請求項６に記載の方法。

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