JP6924222B2 - コネクタ - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０１３年８月７日に出願された米国仮特許出願第６１／８６３，０４４号に対する優先権を主張するものであり、この出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、コネクタの分野に関し、より具体的には、高データ速度のサポートのために意図されるコネクタの分野に関する。

ドーターカードおよびメモリモジュールは、一般的に、垂直コネクタを介して主回路基板に実装される。垂直コネクタは典型的に、嵌合スロットを含み、またこの嵌合スロットの両側面に実装された端子を含み、この端子は、端子が差動信号方式またはシングルエンド信号方式のどちらのために構成されているかに応じて、所望のパターンに配列された接触部を有する。差動信号方式の場合、信号接触部は典型的に、所望に応じて反復する信号、信号、接地構成で配列される。シングルエンド構成は、所望に応じて反復する信号、接地パターンを有し得る。シングルエンド構成はより多くのチャネルを有する一方で、シングルエンドシステムは、差動構成よりも混線の影響をより受けやすく、それ故しばしば、追加の遮蔽を必要とするか、または信頼のおける信号伝達を提供するためにより低いデータ速度で機能することを余儀なくされる。端子のピッチを幾らか低減することが可能であるが、最終的には公差の問題が密度の更なる改善を阻止する。ある一部の個人は、より高い信号伝達密度を提供可能なコネクタシステムを評価するであろう。

スロットを有するハウジングを含む、コネクタが開示される。スロットは、ハウジングに沿って縦方向に延在し得る。端子は、ハウジングによって支持され、スロットの両側面上に接触部を提供するように構成される。端子の接触部は、ループ構成を有する。接触部は、ループの長さが幅よりも大きくなるように構成することができる。ある実施形態において、コネクタは、スロット内に垂直に揃えられた差動対を含み得、スロットの各側面上に端子の２つの列を提供することができる。

本発明は、添付の図面において例として例示されるが、それらにおいて限定されるものではなく、これらの図面では同様の符号が類似の要素を示す。

基板に嵌合されたコネクタの実施形態の斜視図を例示する。 コネクタの実施形態の斜視図を例示する。 線３−３に沿ってとられた、図２に描写される実施形態の断面の立面図を例示する。 線４−４に沿ってとられた、図２に描写される実施形態の断面の一部分解斜視図を例示する。 線５−５に沿ってとられた、図２に描写される実施形態の断面の斜視図を例示する。 端子の実施形態の立位側面図を例示する。 図６に描写される実施形態の斜視図を例示する。 直角コネクタの実施形態の部分斜視部を例示する。 線９−９に沿ってとられた、図８に描写される実施形態の断面の斜視図を例示する。 図８に描写される実施形態と共に使用するのに好適な２つの端子の立位側面図を例示する。

以下の詳細な説明は、例となる実施形態を説明するものであり、明示的に開示された組み合わせ（複数可）に限定されることを意図していない。それゆえ、別途注記のない限り、本明細書において開示される特徴は、簡潔さのために別途示されていない更なる組み合わせを形成するために、組み合わされてもよい。

描写される構成は、限定するようには意図されないことに留意すべきである。例えば、描写される実施形態は、縦方向スロットの２つの側面上に端子を示すが、１つの側面上だけに端子が位置付けられることも可能である。加えて、端子は、差動対が単一の垂直平面上に提供され得るように垂直の対として揃えられて示されるが、少量のオフセットが用いられることも可能である。更に、端子は、対で使用される必要はなく、代わりに単一の列（例えば、上列または底列のみ）で使用されることも可能である。故に、描写されるコネクタ構成に対する幾つかの変形形態が提供され得、したがって、描写される構成は、限定するようには意図されない。

図に移ると、実装面２０ａおよび嵌合面２０ｂを有するコネクタ２０は、実装面２０ａで回路基板８上に実装されるように構成されている。コネクタ２０は、嵌合面２０ｂ上でハウジング３０に沿って縦方向に延在するスロット２５を有し、端子がスロット２５の両側面上に描写される。コネクタ２０は、エッジカード１０を受容するように構成され、垂直コネクタとして見なされ得る。

描写される実施形態は、支持回路基板８に直交する平面に提供される差動対を一緒に形成する、端子５０ａおよび５０ｂを含む。１つ以上の脚２２を使用して、コネクタ２０を回路基板８に固定することができる。描写されるように、縦方向スロット２５の第１の側面上の端子は、２つの列５１ａ、５１ｂを形成する。これらの同じ端子は、反転されて、スロット２５の第２の側面上で使用することができる。故に、描写されるように、端子５０ａおよび５０ｂは、スロット２５の両側面上で、２つの対抗する端子の列を提供するように使用することができる。端子５０ａ、５０ｂの各々は、本体部５２ａ、５２ｂ、末尾部５４ａ、５４ｂ、および接触部５６ａ、５６ｂを含む。理解され得るように、描写される端子の各々では、末尾部、本体部、および接触部が各々同じ平面にあるように配列されており、故に端子の各々は、平面形状の端子と見なされ得る。接触部５６ａ、５６ｂは、ループとして形成され、接触部５６ａ、５６ｂを支持する一助となるバックフレーム５７ａ、５７ｂを含む。理解され得るように、接触部５６ａおよびバックフレーム５７ａによって形成されるループは、形状が（円形よりもむしろ）長尺であり、ほとんどの好適なループは、所望の接触力を提供するように幾分長尺となるであろうことが予想される。好ましくは、端子は、Ｌ１がＷ１の２倍を超える（Ｌ１はループの始点から接触点の中心までの長さであり、Ｗ１は接触点における幅である）ような長尺であり、より好ましくは、Ｌ１は、所望のばね定数（以下で考察される）を提供するようにＷ１の３倍を超えよう。同様に、Ｌ２は、Ｗ２の２倍を超えることができ、より好ましくは、Ｗ２の３倍を超えよう。

端子は、本体部５２ａ、５２ｂへのはんだ上がりに抵抗する一助となりながら、望ましいインピーダンスの調整をもまた提供する、はんだ防止ノッチ５３ａ、５３ｂを含む。本体部５２ａ、５２ｂはまた、端子のインピーダンスを調整するための調整ノッチ５５ａ、５５ｂを含むことができる。端子５０ｂを定置に固定する一助となるために、肩５９の延在部が、端子本体部、末尾部、および接触部によって形成される平面から形成される。肩５９は、ハウジング溝３８に係合するように構成され、端子５０ｂは、ハウジング溝３８および保持リップ３２（これは端子５０ｂを係合する一助となるための突起または陥凹を有してもよい）に係合することによって、ハウジング３０に固定される。

理解され得るように、端子５０ｂは、第１の方向Ｄ１でハウジング３０中に挿入される一方で、端子５０ａは、第２の方向Ｄ２でハウジング３０中に挿入される。描写される実施形態において、第１の方向Ｄ１は、第２の方向Ｄ２と反対側である。かかる構築は、嵌合システムに垂直に係合するように構成されたコネクタにおいて、特に、スロットの片側上に端子の２つの列が提供され、この端子の２つの列が垂直に離間されているシステムにおいて、有用である。代替として、スロットは、直角コネクタにおいて提供されることが可能であり、かかるシステムにおいて、本体部またはループは、９０度の屈曲を提供することが必要であろう（当然ながら、ハウジングは、コネクタがステッチされた端子を使用し続けた場合、端子が挿入されるのを可能にするための適切な開口部を必要とするであろう）。

描写されるコネクタ２０は、端子のほとんどがそれらの長さの実質的な部分にわたって外気に露出しているように、ハウジング３０を構成した。これは、より低い実効誘電率を提供し、コネクタシステムの効率を改善する一助となり得る。

上述されるように、端子５０ａ、５０Ｂは、垂直平面（支持回路基板が水平面を定めることを想定して）に差動対を提供するように構成されるが、この構成は、高密度が所望される設計において使用することが意図される。かかる構成において、異なる対が接地対によって隔てられ得、このようにして反復する信号、接地構成が提供される。しかしながら、慣習的なシングルエンドシステムとは異なり、描写されるコネクタは、各接地の間に差動対を提供する。故に、この特定のシステムの密度は、慣習的なシステムよりも実質的に大きい。例えば、０．８ｍｍピッチを想定すると、接地、信号、信号パターンを有するコネクタと比較して、例示される実施形態は、慣習的なシステムが２つのチャネルしか提供できないところを、４．８ｍｍで３つのチャネルを提供することができる。故に、描写される実施形態は、接地、信号、信号パターンを有するコネクタと比べた、５０％の密度改善と見なすことが可能でありながら、依然として、差動対を形成する信号端子が両側面上で遮蔽され得るという事実に起因して良好な電気性能を提供する。故に、描写されるコネクタ設計は、エッジ結合型の差動対を提供しながら、依然として、カードエッジとインターフェイスをとるように設計されるスロットを支持する。

描写される実施形態において、端子の末尾部は、表面実装取付（ＳＭＴ）を介して支持回路基板８上に実装されるように構成される。これは、末尾部の密度が、ビアが相互に隣接して位置付けられる空間が存在しないようなものである状況において、有用である。例えば、ビアが０．４９ｍｍ直径である場合、端子を０．８ｍｍピッチで配置することは、隣接するビアの間にたった約０．２ｍｍの基板を残すこととなるであろう（これは製造および性能の観点から望ましくないであろう）。しかしながら、ＳＭＴは、支持回路基板のパッドが小さく作製され得、信号ビアが圧入またはスルーホール末尾部を支持するのに必要とされるビアよりもはるかに小さくなり得るような配列に合わせて、修正可能である。代替として、末尾部は、より多くの空間またはオフセット末尾部のいずれかを用いた、圧入またはスルーホール構成（例えば、末尾部のタイプの慣習的な変形形態）で構成することが可能である。故に、描写される構成は、有益ではあるが、限定するようには意図されない。

上述されるように、上記の構成は、すでに形成されたハウジング中に挿入されることが意図される（例えば、端子がハウジング中にステッチされることが意図される）末尾部を描写する。かかる構成は、とりわけ多数の端子が相互に接近して位置付けられることになるとき（例えば、コネクタが密な構成を提供することを意図されるとき）、対費用効果が高く有益である。代替として、端子は、（知られているような）インサート成形操作を用いて、ウエハにおいて固定されることが可能である。ウエハは次いで、ハウジングの中に挿入され、ウエハのプラスチックウェブが、端子を所望の位置に支持する一助となるであろう。かかる構成は、直角のコネクタに一般的である。

ループ構成を有する端子は、それらがステッチされているか、インサート成形されているかを問わず、有益なインピーダンス制御、ならびに低いばね定数を提供する便益を提供することができる。これは、端子が嵌合接触部に係合するときにより低い永久歪みをもたらし、増加した動作範囲を可能にする。改善されたビームの可撓性は、接触部をより頑強にする（これは、ループの薄いワイヤフレームの性質が一見するとより脆弱に見えるため、予想に反する）。加えて、ループ構成はまた、嵌合中に接触部のより少ない回転をもたらし、これは嵌合力をより低く保つ一助となる。更に、フレッティングが低減される。最後に、接触部の位置（慣習的な端子の幅と比較した、接触部とバックフレームとの間の増加した距離に起因して）は、制御がより容易となる。

別の実施形態が、図８〜１０に描写される。実装側１２０ａおよび嵌合側１２０ｂを有するコネクタ１２０が、複数のウエハ１３５を支持するハウジング１３０（これは、ある特定の細部をよりよく示すために一部切り欠きとなっている）と共に描写され、このハウジングは、１つ以上のスロット１２５を含む（２つのスロットが描写されるが、１つのスロットのみを提供することは、実現が簡潔であろうし、本開示の範囲内として見なされる）。各スロット１２５は、第１の側面１２６ａおよび第２の側面１２６ｂを有する。

ウエハ１３５は、端子１５０ａ、１５０ｂ等の端子を支持し、接触部１５６ａ、１５６ｂがスロット１２５内に位置付けられるのを確実にする一助となる。端子１５０ａ、１５０ｂは、本体部１５２ａ、１５２ｂ、末尾部１５４ａ、１５４ｂ、および接触部１５６ａ、１５６ｂを含む（端子５０ａ、５０ｂと同様）。１つの差異は、端子１５０ａ、１５０ｂが、垂直コネクタよりもむしろライトアングル（直角）コネクタのために構成され、故に末尾部と接触部との間に９０度の屈曲を提供する（ライトアングルコネクタにおける端子に慣習的であるように）ということである。

理解され得るように、接触部１５６ａ、１５６ｂは、ループ構成を有し、それぞれ、バックフレーム１５７ａ、１５７ｂによって支持される。接触部は、結果としてもたらされるループの長さＬ３が幅Ｗ３よりも大きくなるように構成される（上で考察された端子と同様）。明確化を目的として、幅は、その長さに沿った最広部として測定されることが予想される。好ましくは、長さＬ３は、幅Ｗ３の少なくとも２倍となるであろう。理解され得るように、コネクタ１２０の構成は、端子が反復する接地、信号、信号パターンで配列され得るときに、密度のより低い嵌合インターフェイスをもたらす。しかしながら、ループ構成は、中程度にすぎない誘電率を有する（例えば、３．５の誘電率を有する）材料を使用しながら、より低いインピーダンス値を可能にする（故に８５ｏｈｍ構成を支持する）。慣習的な端子は、４を超える誘電率を有するハウジング材料の使用を必要とするであろうが、かかる材料は、成形の観点から扱いがより困難である。故に、描写される構成が、コネクタハウジングが４未満の誘電率を有する材料で形成される適用において、８５ｏｈｍコネクタシステムを提供しながら、より低いインピーダンスのコネクタシステムを提供するのによく適していることが決定された。

したがって、コネクタのある実施形態は、第１の側面および第２の側面を有するスロットを備えるハウジングを含む。端子の第１の列は、ハウジングによって支持され、第１の列における端子の各々が、スロットの第１の側上に位置付けられた第１の接触部を有し、第１の接触部の各々がループ構成を有し、このループは、長さが幅の少なくとも２倍である、長さおよび幅を有する。コネクタは、ハウジングによって支持される端子の第２の列を更に含む。第２の列における端子の各々は、スロットの第２の側面上に位置付けられた第２の接触部を有し、第２の接触部の各々がループ構成を有し、このループは、長さが幅の少なくとも２倍である、長さおよび幅を有する。

本明細書で提供される開示は、特徴を、それらの好ましい、例となる実施形態の点から説明する。本開示を検討すれば、当業者には、添付の特許請求の範囲および趣旨内でのその他多数の実施形態、修正形態、および変形形態が想到されよう。

Claims (4)

1. ハウジングであって、該ハウジングに沿って縦方向に延在する互いに対向する両側面を備えるスロットと、前記両側面の中央において前記両側面と平行な前記スロットの中央平面とを有し、回路基板に垂直に実装され、前記スロットの中央平面が回路基板に対して直交するように構成された、ハウジングと、
   第１の接触端を備える第１の接触部を有する第１の端子であって、該第１の端子は、前記スロットの中央平面に対して直交する方向に延在する平板を切抜いたような平坦な平面的形状を有し、前記第１の接触端は、前記スロットの中央平面に対して直交する方向に最も延出した第１の接触部の端である第１の端子と、
   第２の接触端を備える第２の接触部を有する第２の端子であって、該第２の端子は、前記スロットの中央平面に対して直交する方向に延在する平板を切抜いたような平坦な平面的形状を有し、前記第２の接触端は、前記スロットの中央平面に対して直交する方向に最も延出した第２の接触部の端である第２の端子と、を備え、
   前記第１および第２の接触端が前記スロットの第１の側面上で垂直に揃えられ、前記第１および第２の端子が、両端子が前記回路基板に直交する一平面にある状態で差動対を提供するように構成され、前記第１の接触部および第２の接触部の各々が閉じたループとして構成されている、コネクタ。
2. 前記ループの各々がある長さおよびある幅を有し、前記長さが前記幅の少なくとも２倍である、請求項１に記載のコネクタ。
3. 第３の接触端を備える第３の接触部を有する第３の端子および第４の接触端を備える第４の接触部を有する第４の端子であって、前記第３の接触端は、前記スロットの中央平面に対して直交する方向に最も延出した第３の接触部の端であり、前記第４の接触端は、前記スロットの中央平面に対して直交する方向に最も延出した第４の接触部の端である第３の端子および第４の端子を更に備え、前記第３および第４の接触端が前記スロットの第２の側面上で垂直に揃えられている、請求項１に記載のコネクタ。
4. 前記第１、第２、第３、および第４の接触部が回路基板に垂直な平面上にある、請求項３に記載のコネクタ。

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