JP7366977B2 - インピーダンス調整方法及び高速伝送用コネクタ - Google Patents
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Description
本発明は、インピーダンス調整方法及び高速伝送用コネクタに関する。
特許文献１は、本願の図１６に示すように、複数のコンタクト１００が列状に並べられた基板対基板コネクタ１０１を開示している。
上記特許文献１の基板対基板コネクタ１０１において、さらなる高速伝送を実現するには各コンタクト１００のインピーダンスを下げることが求められる。各コンタクト１００のインピーダンスを下げる典型的な手法としては、複数のコンタクト１００のピッチを狭くすることが挙げられる。これにより、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト１００の間の隙間が狭くなるので、各コンタクト１００のインピーダンスが下がることになる。しかし、この場合、基板対基板コネクタ１０１に対して接続する基板の、基板対基板コネクタ１０１に対する位置決め精度を同時に高度化する必要があり現実的ではない。
各コンタクト１００のインピーダンスを下げる他の手法としては、複数のコンタクト１００のピッチを変えることなく、各コンタクト１００を幅広にすることが挙げられる。これにより、同様に、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト１００の間の隙間が狭くなるので、各コンタクト１００のインピーダンスが下がることになる。しかし、この場合、各コンタクト１００が硬くなるのでヘタりやすい（settle）という新たな問題が生じる。
要するに、コンタクトのピッチとバネ特性を変えることなくインピーダンスを下げることはできなかった。
本発明の目的は、コンタクトのピッチとバネ特性を変えることなくインピーダンスを下げる技術を提供することにある。
本願発明の第１の観点によれば、導電性を有する複数のコンタクトが所定ピッチで列状に並べられたコネクタにおいて各コンタクトのインピーダンスを調整するインピーダンス調整方法であって、各コンタクトは、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片によって１つの接点部を支持するものとし、各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間には導体が存在しないものとし、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトの間には導体が存在しないものとし、前記所定ピッチ及び各コンタクトが有する前記２つのバネ片の断面積及び断面形状を維持しながら、各コンタクトが有する前記２つのバネ片を前記ピッチ方向において互いから遠ざけることで、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間の前記ピッチ方向における隙間を狭め、これにより、前記所定ピッチ及び各コンタクトのバネ特性を維持しながら各コンタクトのインピーダンスを下げる、インピーダンス調整方法が提供される。
本願発明の第２の観点によれば、導電性を有する複数のコンタクトが所定ピッチで列状に並べられたコネクタであって、各コンタクトは、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片によって１つの接点部を支持しており、各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間には導体が存在せず、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトの間には導体が存在せず、各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間の前記ピッチ方向における隙間は、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間の前記ピッチ方向における隙間よりも広い、高速伝送用コネクタが提供される。
前記２つのバネ片の断面積及び断面形状は、互いに等しくてもよい。
前記２つのバネ片は少なくとも一部がＵ字状に曲げられた片持ち梁であってもよい。
各コンタクトは、中心線を挟んで左右対称に形成されてもよい。
前記複数のコンタクトを保持する絶縁性のハウジングを更に備え、前記ハウジングは、前記複数のコンタクトをそれぞれ収容する複数のコンタクト収容部と、前記複数のコンタクト収容部を前記ピッチ方向でそれぞれ隔てる複数の隔壁と、を有し、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間に、対応する隔壁が配置されてもよい。
各コンタクトは、前記接点部の反対側の端部に半田付け部を有してもよい。
本願発明の第２の観点によれば、導電性を有する複数のコンタクトが所定ピッチで列状に並べられたコネクタであって、各コンタクトは、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片によって１つの接点部を支持しており、各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間には導体が存在せず、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトの間には導体が存在せず、各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間の前記ピッチ方向における隙間は、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間の前記ピッチ方向における隙間よりも広い、高速伝送用コネクタが提供される。
前記２つのバネ片の断面積及び断面形状は、互いに等しくてもよい。
前記２つのバネ片は少なくとも一部がＵ字状に曲げられた片持ち梁であってもよい。
各コンタクトは、中心線を挟んで左右対称に形成されてもよい。
前記複数のコンタクトを保持する絶縁性のハウジングを更に備え、前記ハウジングは、前記複数のコンタクトをそれぞれ収容する複数のコンタクト収容部と、前記複数のコンタクト収容部を前記ピッチ方向でそれぞれ隔てる複数の隔壁と、を有し、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間に、対応する隔壁が配置されてもよい。
各コンタクトは、前記接点部の反対側の端部に半田付け部を有してもよい。
本願発明によれば、コンタクトのピッチとバネ特性を変えることなくインピーダンスを下げることができる。
以下、図１から図１５を参照して、本願発明の実施形態を説明する。図１には、情報処理装置１の分解斜視図を示している。図１に示すように、情報処理装置１は、ＣＰＵボード２（第１基板）、コネクタ３（高速伝送用コネクタ）、入出力ボード４（第２基板）、サポートボード５を含む。ＣＰＵボード２、コネクタ３、入出力ボード４、サポートボード５は、この記載順に重ねられる。即ち、コネクタ３は、ＣＰＵボード２と入出力ボード４の間に配置される。
ＣＰＵボード２及び入出力ボード４は、例えば紙フェノール基板やガラスエポキシ基板などのリジット基板である。
図２には、ＣＰＵボード２を別の角度から見た斜視図を示している。図１及び図２に示すように、ＣＰＵボード２は、コネクタ３に対向するコネクタ対向面２Ａを有する。図２に示すように、コネクタ対向面２Ａには、複数の信号パッド列６が形成されている。また、ＣＰＵボード２には、複数のボルト締結孔８が形成されている。
複数の信号パッド列６は、互いに平行に延びている。各信号パッド列６は、複数の信号パッド１０を含む。以下、各信号パッド列６の長手方向をピッチ方向と称する。また、ピッチ方向と直交する方向を幅方向と定義する。複数の信号パッド列６は、幅方向に並べられている。ＣＰＵボード２の板厚方向は、ピッチ方向及び幅方向に対して直交しており、以下、上下方向と称する。上下方向は、コネクタ対向面２Ａが向く下方と、下方に対して反対の上方と、を含む。なお、上下方向、上方、下方は、説明の便宜上定義した方向に過ぎず、情報処理装置１やコネクタ３の実際の使用状態における姿勢を示唆するものではない。
複数のボルト締結孔８は、ピッチ方向に互いに離れて配置されている。複数のボルト締結孔８は、第１ボルト締結孔８Ａ、第２ボルト締結孔８Ｂ、第３ボルト締結孔８Ｃを含む。第１ボルト締結孔８Ａ、第２ボルト締結孔８Ｂ、第３ボルト締結孔８Ｃは、この記載順に並べられている。
図１に戻り、入出力ボード４は、コネクタ３に対向するコネクタ対向面４Ａを有する。コネクタ対向面４Ａには、複数の信号パッド列１１と複数のホールドダウンパッド１２が形成されている。また、入出力ボード４には、複数のボルト締結孔１３が形成されている。
複数の信号パッド列１１は、互いに平行に延びている。複数の信号パッド列１１は、幅方向に並べられている。各信号パッド列１１は、複数の信号パッド１５を含む。
複数のボルト締結孔１３は、ピッチ方向に互いに離れて配置されている。複数のボルト締結孔１３は、第１ボルト締結孔１３Ａ、第２ボルト締結孔１３Ｂ、第３ボルト締結孔１３Ｃを含む。第１ボルト締結孔１３Ａ、第２ボルト締結孔１３Ｂ、第３ボルト締結孔１３Ｃは、この記載順に並べられている。
サポートボード５は、典型的には、ＣＰＵボード２、コネクタ３、入出力ボード４を収容する筐体の一部であって、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製である。サポートボード５は、平板状のボード本体２０と、複数のナット２１を含む。複数のナット２１は、ボード本体２０から上方に突出している。
複数のナット２１は、第１ナット２１Ａ、第２ナット２１Ｂ、第３ナット２１Ｃを含む。第１ナット２１Ａ、第２ナット２１Ｂ、第３ナット２１Ｃは、入出力ボード４の第１ボルト締結孔１３Ａ、第２ボルト締結孔１３Ｂ、第３ボルト締結孔１３Ｃとそれぞれ対応するように配置されている。
コネクタ３は、入出力ボード４のコネクタ対向面４Ａに実装可能に構成されている。図３には、コネクタ３の斜視図を示している。図４には、コネクタ３の分解斜視図を示している。図３及び図４に示すように、コネクタ３は、絶縁樹脂製の矩形平板状のハウジング３０と、複数のコンタクト列３１と、複数のホールドダウン３２と、を含む。複数のコンタクト列３１及び複数のホールドダウン３２は、ハウジング３０に保持されている。
複数のコンタクト列３１は、互いに平行に延びている。複数のコンタクト列３１は、幅方向に並べられている。各コンタクト列３１は、ピッチ方向に沿って直線的に延びている。各コンタクト列３１は、複数のコンタクト３３を含む。各コンタクト３３は、導電性であって、例えば銅又は銅合金をメッキした金属板を打ち抜いて曲げることで形成されている。
複数のホールドダウン３２は、図１に示すように、入出力ボード４の複数のホールドダウンパッド１２とそれぞれ対応するように配置されている。各ホールドダウン３２は、例えばステンレス鋼板などの金属板を打ち抜いて曲げることで形成されている。
図５には、ハウジング３０の斜視図を示している。図５に示すように、ハウジング３０は、上方を向くことでＣＰＵボード２と対向可能なハウジング上面としてのＣＰＵボード対向面３０Ａと、下方を向くことで入出力ボード４と対向可能なハウジング下面としての入出力ボード対向面３０Ｂと、を有する。ＣＰＵボード対向面３０Ａは、ハウジング３０の最上面である。入出力ボード対向面３０Ｂは、ハウジング３０の最下面である。
ここで、図１に戻り、情報処理装置１の組立手順を概説する。
まず、入出力ボード４にコネクタ３を実装する。具体的には、複数のコンタクト列３１を複数の信号パッド列１１にそれぞれ半田付けすると共に、複数のホールドダウン３２を複数のホールドダウンパッド１２にそれぞれ半田付けする。
次に、コネクタ３が搭載された入出力ボード４をサポートボード５に載せる。このとき、サポートボード５の第１ナット２１Ａ、第２ナット２１Ｂ、第３ナット２１Ｃがそれぞれ入出力ボード４の第１ボルト締結孔１３Ａ、第２ボルト締結孔１３Ｂ、第３ボルト締結孔１３Ｃを貫通する。
そして、ＣＰＵボード２をコネクタ３に重ね合わせるように、ＣＰＵボード２をサポートボード５に取り付ける。具体的には、第１ボルト４０Ａを第１ボルト締結孔８Ａ及び第１ボルト締結孔１３Ａを介して第１ナット２１Ａに締結させると共に、第２ボルト４０Ｂを第２ボルト締結孔８Ｂ及び第２ボルト締結孔１３Ｂを介して第２ナット２１Ｂに締結させ、第３ボルト４０Ｃを第３ボルト締結孔８Ｃ及び第３ボルト締結孔１３Ｃを介して第３ナット２１Ｃに締結させる。このようにコネクタ３がＣＰＵボード２と入出力ボード４の間に挟まれることで、入出力ボード４の複数の信号パッド１５と図２に示すＣＰＵボード２の複数の信号パッド１０がコネクタ３の複数のコンタクト３３を介してそれぞれ電気的に接続される。
本実施形態のコネクタ３は高速伝送用として設計されたものであって、各コンタクト３３を流れる信号の周波数は１０ＧＨｚから２５ＧＨｚまでを想定している。しかし、これに限定されない。
以下、コネクタ３について更に詳細に説明する。
図５に示すように、ハウジング３０は、矩形平板状に構成されている。ハウジング３０には、複数のコンタクト収容列６２が形成されている。複数のコンタクト収容列６２は、互いに平行に延びている。各コンタクト収容列６２は、ピッチ方向に沿って直線的に延びている。複数のコンタクト収容列６２は、幅方向に並べられている。各コンタクト収容列６２は、複数のコンタクト収容部６３を含む。
図６には、ピッチ方向に対して直交する面でハウジング３０を切断したコネクタ３の一部切り欠き斜視図を示している。図７には、ピッチ方向に対して直交する面及び幅方向に対して直交する面でハウジング３０を切断したコネクタ３の一部切り欠き斜視図を示している。図８には、ピッチ方向に対して直交する面でハウジング３０を切断したコネクタ３の一部切り欠き斜視図を示している。図９には、ピッチ方向に対して直交する面でハウジング３０を切断したコネクタ３の断面図を示している。
図６及び図７に示すように、複数のコンタクト収容列６２は、複数のコンタクト列３１をそれぞれ収容する。即ち、複数のコンタクト収容部６３は、複数のコンタクト３３をそれぞれ収容する。各コンタクト収容部６３は、各コンタクト３３をハウジング３０に取り付けるために形成されている。図８に示すように、各コンタクト収容部６３は、ハウジング３０を上下方向に貫通するように形成されている。
図８及び図９に示すように、各コンタクト収容部６３は、コンタクト収容部本体７０と半田接続確認孔７１を含む。コンタクト収容部本体７０と半田接続確認孔７１は、幅方向で互いに離れて形成されている。コンタクト収容部本体７０と半田接続確認孔７１は、何れもハウジング３０を上下方向に貫通するように形成されている。
ハウジング３０は、コンタクト収容部６３が有するコンタクト収容部本体７０及び半田接続確認孔７１を幅方向で仕切る幅仕切壁７２を有する。幅仕切壁７２の下端には、切り欠き７３が形成されている。
ハウジング３０は、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト収容部６３のコンタクト収容部本体７０をピッチ方向で仕切るピッチ仕切壁７４を有する。ピッチ仕切壁７４の上端には、ピッチ方向に突出する規制壁７５が形成されている。
続いて、図１０から図１２を参照して、各コンタクト３３を詳細に説明する。
図１０及び図１１には、各コンタクト３３の斜視図を示している。図１２には、各コンタクト３３の平面図を示している。
図１０から図１２に示すように、各コンタクト３３は、固定部８０と半田付け部８１、電気接触バネ片８２を含む。
固定部８０は、図８に示すコンタクト収容部本体７０に圧入される部分である。即ち、固定部８０をコンタクト収容部本体７０に圧入することにより、各コンタクト３３はハウジング３０に保持される。固定部８０は、ピッチ方向に対して直交する板厚方向を有する板体である。固定部８０は、固定部本体８０Ａと２つの圧入爪８０Ｂを含む。２つの圧入爪８０Ｂは、固定部本体８０Ａのピッチ方向における両端部からそれぞれピッチ方向に突出して形成されている。
半田付け部８１と電気接触バネ片８２は、固定部８０を挟んで幅方向で互いに反対側に配置されている。以下、半田付け部８１から電気接触バネ片８２を見る方向を前方と称し、電気接触バネ片８２から半田付け部８１を見る方向を後方と称する。従って、電気接触バネ片８２は固定部８０の前方に配置され、半田付け部８１は固定部８０の後方に配置されている。
半田付け部８１は、半田付け部本体８１Ａと姿勢安定バネ片８１Ｂを含む。半田付け部本体８１Ａは、図１に示す入出力ボード４の対応する信号パッド１５に半田付けされる部分である。図１０に示すように、半田付け部本体８１Ａは、固定部８０の下端から後方に延びている。姿勢安定バネ片８１Ｂは、半田付け部本体８１Ａの後方端から上方に突出している。
電気接触バネ片８２は、図２に示すＣＰＵボード２の対応する信号パッド１０との電気的接点として機能する部分である。図１０に示すように、電気接触バネ片８２は、湾曲連結部８３、弾性変形容易部８４、接点部８５、変位規制部８６を含む。湾曲連結部８３、弾性変形容易部８４、接点部８５、変位規制部８６は、この記載順で連なっている。
湾曲連結部８３は、固定部８０の上端から前方に突出すると共に、上方に凸となり下方に開口するようにＵ字に湾曲している。
ピッチ方向に沿った視線で弾性変形容易部８４を観察すると、弾性変形容易部８４は、垂直部８４Ａ、水平部８４Ｂ、湾曲部８４Ｃ、傾斜部８４Ｄを含む。垂直部８４Ａ、水平部８４Ｂ、湾曲部８４Ｃ、傾斜部８４Ｄは、この記載順に連なっている。
垂直部８４Ａは、湾曲連結部８３の先端から下方に突出する。水平部８４Ｂは、垂直部８４Ａの下端から前方に向かって、幅方向に対して平行となるように延びている。湾曲部８４Ｃは、水平部８４Ｂの前方端から上方に突出すると共に、前方に凸となり後方に開口するようにＵ字に湾曲している。傾斜部８４Ｄは、湾曲部８４Ｃの上端から後方に突出すると共に、若干上向きに傾斜している。
そして、図１１に示すように、弾性変形容易部８４は、両端が連結された２つのバネ片を有するように形成されている。即ち、弾性変形容易部８４は、弾性変形容易部８４に沿って延びる２つのバネ片９０と、２つのバネ片９０を固定部８０側で連結する固定部側連結部９１と、２つのバネ片９０を接点部８５側で連結する接点部側連結部９２と、を含む。２つのバネ片９０は、ピッチ方向で対向すると共に、ピッチ方向で互いに離れている。２つのバネ片９０は、互いに平行に延びている。固定部側連結部９１は、垂直部８４Ａに位置している。接点部側連結部９２は、傾斜部８４Ｄに位置している。従って、２つのバネ片９０は、垂直部８４Ａから傾斜部８４Ｄに渡って形成されている。換言すれば、２つのバネ片９０、固定部側連結部９１、接点部側連結部９２で区画されるスリット９３は、垂直部８４Ａから傾斜部８４Ｄに渡って形成されている。
２つのバネ片９０は、同一の断面積及び断面形状を有している。２つのバネ片９０の断面積及び断面形状は、互いに等しい。各バネ片９０は、少なくとも水平部８４Ｂ及び湾曲部８４Ｃの区間において一定の断面積及び断面形状を有している。
接点部８５は、図２に示すＣＰＵボード２の対応する信号パッド１０と電気的に接触可能な部分である。図１１に示すように、接点部８５は、弾性変形容易部８４の傾斜部８４Ｄの先端に設けられており、上方に凸となり下方に開口するＵ字に湾曲している。
図１０に示すように、変位規制部８６は、接点部８５の先端（distal end）からピッチ方向に互いに反対向きに突出する２つの規制片８６Ａを含む。
そして、図１２に示すように、各コンタクト３３は、各コンタクト３３をピッチ方向で二分する二分線３３Ｄ（中心線）に関して線対称に形成されている。
図９には、各コンタクト収容部６３に各コンタクト３３を取り付けた状態を示している。各コンタクト収容部６３に各コンタクト３３を取り付けるには、各コンタクト３３を下側から各コンタクト収容部６３のコンタクト収容部本体７０に圧入する。即ち、固定部８０の２つの圧入爪８０Ｂをコンタクト収容部本体７０を幅方向で区画する２つのピッチ仕切壁７４の壁面にそれぞれ食いつかせる。これにより、電気接触バネ片８２がコンタクト収容部本体７０に収容され、半田付け部８１の姿勢安定バネ片８１Ｂが半田接続確認孔７１に収容され、半田付け部８１の半田付け部本体８１Ａが切り欠き７３に収容される。
上記圧入の際、２つの変位規制部８６が対応する規制壁７５の下面に接触することで、弾性変形容易部８４が上下方向で圧縮されるように弾性変形容易部８４が弾性変形する。即ち、電気接触バネ片８２は、弾性変形容易部８４が若干弾性変形した状態でコンタクト収容部本体７０に収容される。
また、上記圧入の際、幅仕切壁７２が固定部８０と半田付け部８１の姿勢安定バネ片８１Ｂの間に挿入されることで、半田付け部８１は、姿勢安定バネ片８１Ｂが固定部８０から幅方向で遠ざかるように弾性変形する。そして、上記圧入した状態で、姿勢安定バネ片８１Ｂは、半田付け部８１の弾性復元力により幅仕切壁７２に対して押圧される。換言すれば、固定部８０及び半田付け部８１が幅仕切壁７２を幅方向で弾性的に挟み込むことで、上記圧入後の各コンタクト３３の姿勢が安定する。
半田付け部８１の半田付け部本体８１Ａを図１に示す入出力ボード４の対応する信号パッド１５に半田付けすると、半田付け部８１と信号パッド１５の間に図示しない半田フィレットが形成される。本実施形態において上記半田フィレットは、半田接続確認孔７１を介して上方から確認できるようになっている。これにより、コネクタ３を入出力ボード４に実装した後に、各コンタクト３３の半田付けの成否を確認できる。
図１に戻り、ＣＰＵボード２をサポートボード５に固定すると、図９に示す接点部８５がＣＰＵボード２によって下方に押し下げられてコンタクト収容部本体７０に収容される。即ち、ＣＰＵボード２をサポートボード５に固定すると、接点部８５は、所定量、下方に弾性変位する。ＣＰＵボード２をサポートボード５から取り外すと、接点部８５は、電気接触バネ片８２の弾性復元力によって上方に弾性変位し、やがて、規制片８６Ａが規制壁７５の下面に到達するとそれ以上の弾性変位が規制され、図９の状態へと戻ることになる。
ところで、図１３及び図１４には、コンタクト列３１の斜視図を示している。図１３及び図１４には、コンタクト列３１のピッチＰを示している。図１４には、ピッチＰ、内バネ隙間Ｓ１及び外バネ隙間Ｓ２を示している。
コンタクト列３１のピッチＰは、隣り合う２つのコンタクト３３の基準点Ｑの間の、ピッチ方向における距離を意味する。
図１４に示すように、内バネ隙間Ｓ１は、各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０の間のピッチ方向における隙間である。
外バネ隙間Ｓ２は、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト３３のうち、一方のコンタクト３３が有する２つのバネ片９０のうち他方のコンタクト３３に近いバネ片９０と、他方のコンタクト３３が有する２つのバネ片９０のうち一方のコンタクト３３に近いバネ片９０と、の間のピッチ方向における隙間である。
以下、説明の便宜上、図１４に示すように、ピッチ方向において連続する３つのコンタクト３３をコンタクト３３Ａ及びコンタクト３３Ｂ、コンタクト３３Ｃと称する。コンタクト３３Ａは、バネ片９０Ａ及びバネ片９０Ｂを有する。バネ片９０Ｂは、バネ片９０Ａよりもコンタクト３３Ｂに近い。コンタクト３３Ｂは、バネ片９０Ｃ及びバネ片９０Ｄを有する。外バネ隙間Ｓ２は、バネ片９０Ｂとバネ片９０Ｃの間のピッチ方向における隙間である。
本実施形態において、複数の内バネ隙間Ｓ１は互いに等しく、複数の外バネ隙間Ｓ２も互いに等しい。そして、各内バネ隙間Ｓ１は、各外バネ隙間Ｓ２よりも広く設定されている。ただし、複数の内バネ隙間Ｓ１が互いに異なる値であってもよく、複数の外バネ隙間Ｓ２が互いに異なる値であってもよい。即ち、コンタクト３３Ａとコンタクト３３Ｂの間の外バネ隙間Ｓ２と、コンタクト３３Ｂとコンタクト３３Ｃの間の外バネ隙間Ｓ２は、互いに異なる値であってもよい。
次に、図１５及び図１６を参照して、各コンタクト３３のインピーダンス調整方法を説明する。図１５は、図１４における断面のみを描いた図である。
図１６に示す特許文献１の構成において、さらなる高速伝送を実現するには各コンタクト１００のインピーダンスを下げることが求められる。各コンタクト１００のインピーダンスを下げる典型的な手法としては、複数のコンタクト１００のピッチを狭くすることが挙げられる。これにより、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト１００の間の隙間が狭くなるので、各コンタクト１００のインピーダンスが下がることになる。しかし、この場合、基板対基板コネクタ１０１に対して接続する基板の、基板対基板コネクタ１０１に対する位置決め精度を同時に高度化する必要があり現実的ではない。
各コンタクト１００のインピーダンスを下げる他の手法としては、複数のコンタクト１００のピッチを変えることなく、各コンタクト１００を幅広にすることが挙げられる。これにより、同様に、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト１００の間の隙間が狭くなるので、各コンタクト１００のインピーダンスが下がることになる。しかし、この場合、各コンタクト１００が硬くなるのでヘタりやすい（settle）という新たな問題が生じる。具体的には、各コンタクト１００のうち幅広に形成した部分の剛性が高くなることで、各コンタクト１００に外力を作用させて各コンタクト１００を所定量弾性変形させた際に各コンタクト１００のうち幅広に形成した部分が撓み難く成り、幅広でない部分（例えば図１０に示す湾曲連結部８３や接点部８５）のみが撓むことを強いられるだろう。この結果、幅広でない部分に弾性限度を超える引張応力が発生し、各コンタクト１００から外力を取り除いた際に各コンタクト１００が外力適用前の状態に弾性復帰することができなくなる虞がある。
そこで、本実施形態では、図１５において二点鎖線で示すように各コンタクト３３の弾性変形容易部８４をピッチ方向で拡大することに代えて、弾性変形容易部８４をピッチ方向で二分し、２つのバネ片９０をピッチ方向において互いに遠ざけることとしている。
この手法によれば、第１に、コンタクト列３１のピッチＰが変わることがない。従って、コネクタ３に対するＣＰＵボード２や入出力ボード４の位置決め精度を高度化する必要がない。
第２に、外バネ隙間Ｓ２が狭くなるので、各コンタクト３３のインピーダンスを下げることができる。なお、各コンタクト３３の内バネ隙間Ｓ１の大小は、各コンタクト３３のインピーダンスに影響しない。
第３に、弾性変形容易部８４の断面二次モーメントが大きくならないので、弾性変形容易部８４のバネ特性（撓み易さ）は変化しない。弾性変形容易部８４の断面二次モーメントは内バネ隙間Ｓ１や外バネ隙間Ｓ２の大小に影響されない。従って、湾曲連結部８３や接点部８５が大きく曲げ変形することを強いられないので、電気接触バネ片８２の弾性変形が何れの箇所においても弾性限度内に収まり、もって、電気接触バネ片８２が問題なく弾性復帰できるようになるからヘタり難いと言える。
また、内バネ隙間Ｓ１も外バネ隙間Ｓ２も導体の存在しない空間となっており、例えば高速伝送用のスタブも形成されていない。
以上によれば、コンタクト列３１のピッチＰ及び２つのバネ片９０の断面積及び断面形状を維持しながら、各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０をピッチ方向において互いに遠ざけることで外バネ隙間Ｓ２を狭め、これにより、コンタクト列３１のピッチＰ及び各コンタクト３３のバネ特性を維持しながら、各コンタクト３３のインピーダンスを下げることができる。
以上に、本願発明の実施形態を説明した。上記実施形態は以下の特徴を有する。
即ち、図３に示すように、導電性を有する複数のコンタクト３３が所定ピッチＰで列状に並べられたコネクタ３において各コンタクト３３のインピーダンスは、以下のように調整する。即ち、図１１に示すように、各コンタクト３３は、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片９０によって１つの接点部８５を支持するものとする。各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０の間には導体が存在しないものとする。図１３に示すように、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト３３の間には導体が存在しないものとする。そして、図１５に示すように、所定ピッチＰ及び各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０の断面積及び断面形状を維持しながら、各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０をピッチ方向において互いから遠ざけることで外バネ隙間Ｓ２を狭め、これにより、所定ピッチＰ及び各コンタクト３３のバネ特性を維持しながら各コンタクト３３のインピーダンスを下げる。以上の方法によれば、所定ピッチＰ及び各コンタクト３３のバネ特性を維持しながら各コンタクト３３のインピーダンスを下げることができる。
また、図３に示すように、導電性を有する複数のコンタクト３３が所定ピッチで列状に並べられたコネクタ３は、以下のように構成されている。即ち、図１１に示すように、各コンタクト３３は、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片９０によって１つの接点部８５を支持している。各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０の間には導体が存在しない。図１３に示すように、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト３３の間には導体が存在しない。図１５に示すように、各コンタクト３３が有する２つのバネ片９０の間のピッチ方向における内バネ隙間Ｓ１は外バネ隙間Ｓ２よりも広い。以上の構成によれば、所定ピッチＰ及び各コンタクト３３のバネ特性を維持しながら各コンタクト３３のインピーダンスを下げたコネクタ３が実現される。
また、図１４に示すように、コンタクト３３が有する２つのバネ片９０の断面積及び断面形状は、互いに等しい。
また、図１１に示すように、２つのバネ片９０は少なくとも一部がＵ字状に曲げられた片持ち梁である。
また、図１２に示すように、各コンタクト３３は、二分線３３Ｄ（中心線）を挟んで左右対称に形成されている。
また、図６及び図８に示すように、コネクタ３は、複数のコンタクト３３を保持する絶縁性のハウジング３０を更に備える。ハウジング３０は、複数のコンタクト３３をそれぞれ収容する複数のコンタクト収容部６３と、複数のコンタクト収容部６３をピッチ方向でそれぞれ隔てる複数のピッチ仕切壁７４（隔壁）と、を有する。図６から図１３に示すように、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト３３のうち、一方のコンタクト３３Ａが有する２つのバネ片９０のうち他方のコンタクト３３Ｂに近いバネ片９０Ｂと、他方のコンタクト３３Ｂが有する２つのバネ片９０のうち一方のコンタクト３３Ａに近いバネ片９０Ｃと、の間に、対応するピッチ仕切壁７４が配置されている。絶縁性のピッチ仕切壁７４は、空気よりも誘電率が高いので各コンタクト３３のインピーダンスを下げる方向に作用する。更に、絶縁性のピッチ仕切壁７４は、ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクト３３間の短絡を防止する効果も発揮する。
また、図９に示すように、各コンタクト３３は、接点部８５の反対側の端部に半田付け部８１を有している。
上記の実施形態は、例えば以下のように変更できる。
即ち、図３に示すように、上記実施形態においてコンタクト列３１はピッチ方向に沿って直線的に延びている。しかし、これに代えて、コンタクト列３１は平面視で円弧状に延びていてもよい。
図１に示すように、上記実施形態においてコネクタ３はＣＰＵボード２と入出力ボード４を接続する基板対基板コネクタとしたが、これに限定されない。コネクタ３は、ケーブル対基板コネクタであってもよく、ケーブル対ケーブルコネクタであってもよい。
図１１に示すように、上記実施形態において電気接触バネ片８２はピッチ方向で互いに対向する２つのバネ片９０を有している。しかし、これに代えて、電気接触バネ片８２は、ピッチ方向に並べられた３つ以上のバネ片９０を有してもよい。
図１５を参照して、各コンタクト３３のインピーダンスを調整するために２つのバネ片９０を互いから遠ざけるものとした。実際に２つのバネ片９０を製造するに際しては、打ち抜き時に形成した弾性変形容易部８４に切れ目を入れて２つのバネ片９０を形成し、２つのバネ片９０を互いから遠ざけるように変形させてもよく、あるいは、ピッチ方向で離れた２つのバネ片９０を打ち抜き時に形成してもよい。
１ 情報処理装置
２ ＣＰＵボード
２Ａ コネクタ対向面
３ コネクタ（高速伝送用コネクタ）
４ 入出力ボード
４Ａ コネクタ対向面
５ サポートボード
６ 信号パッド列
８ ボルト締結孔
８Ａ 第１ボルト締結孔
８Ｂ 第２ボルト締結孔
８Ｃ 第３ボルト締結孔
１０ 信号パッド
１１ 信号パッド列
１２ ホールドダウンパッド
１３ ボルト締結孔
１３Ａ 第１ボルト締結孔
１３Ｂ 第２ボルト締結孔
１３Ｃ 第３ボルト締結孔
１５ 信号パッド
２０ ボード本体
２１ ナット
２１Ａ 第１ナット
２１Ｂ 第２ナット
２１Ｃ 第３ナット
３０ ハウジング
３０Ａ ＣＰＵボード対向面
３０Ｂ 入出力ボード対向面
３１ コンタクト列
３２ ホールドダウン
３３ コンタクト
３３Ａ コンタクト
３３Ｂ コンタクト
３３Ｃ コンタクト
３３Ｄ 二分線（中心線）
４０Ａ 第１ボルト
４０Ｂ 第２ボルト
４０Ｃ 第３ボルト
６２ コンタクト収容列
６３ コンタクト収容部
７０ コンタクト収容部本体
７１ 半田接続確認孔
７２ 幅仕切壁
７３ 切り欠き
７４ ピッチ仕切壁（隔壁）
７５ 規制壁
８０ 固定部
８０Ａ 固定部本体
８０Ｂ 圧入爪
８１ 半田付け部
８１Ａ 半田付け部本体
８１Ｂ 姿勢安定バネ片
８２ 電気接触バネ片
８３ 湾曲連結部
８４ 弾性変形容易部
８４Ａ 垂直部
８４Ｂ 水平部
８４Ｃ 湾曲部
８４Ｄ 傾斜部
８５ 接点部
８６ 変位規制部
８６Ａ 規制片
９０ バネ片
９０Ａ バネ片
９０Ｂ バネ片
９０Ｃ バネ片
９０Ｄ バネ片
９１ 固定部側連結部
９２ 接点部側連結部
９３ スリット
Ｐ ピッチ
Ｑ 基準点
Ｓ１ 内バネ隙間（隙間）
Ｓ２ 外バネ隙間（隙間）
２ ＣＰＵボード
２Ａ コネクタ対向面
３ コネクタ（高速伝送用コネクタ）
４ 入出力ボード
４Ａ コネクタ対向面
５ サポートボード
６ 信号パッド列
８ ボルト締結孔
８Ａ 第１ボルト締結孔
８Ｂ 第２ボルト締結孔
８Ｃ 第３ボルト締結孔
１０ 信号パッド
１１ 信号パッド列
１２ ホールドダウンパッド
１３ ボルト締結孔
１３Ａ 第１ボルト締結孔
１３Ｂ 第２ボルト締結孔
１３Ｃ 第３ボルト締結孔
１５ 信号パッド
２０ ボード本体
２１ ナット
２１Ａ 第１ナット
２１Ｂ 第２ナット
２１Ｃ 第３ナット
３０ ハウジング
３０Ａ ＣＰＵボード対向面
３０Ｂ 入出力ボード対向面
３１ コンタクト列
３２ ホールドダウン
３３ コンタクト
３３Ａ コンタクト
３３Ｂ コンタクト
３３Ｃ コンタクト
３３Ｄ 二分線（中心線）
４０Ａ 第１ボルト
４０Ｂ 第２ボルト
４０Ｃ 第３ボルト
６２ コンタクト収容列
６３ コンタクト収容部
７０ コンタクト収容部本体
７１ 半田接続確認孔
７２ 幅仕切壁
７３ 切り欠き
７４ ピッチ仕切壁（隔壁）
７５ 規制壁
８０ 固定部
８０Ａ 固定部本体
８０Ｂ 圧入爪
８１ 半田付け部
８１Ａ 半田付け部本体
８１Ｂ 姿勢安定バネ片
８２ 電気接触バネ片
８３ 湾曲連結部
８４ 弾性変形容易部
８４Ａ 垂直部
８４Ｂ 水平部
８４Ｃ 湾曲部
８４Ｄ 傾斜部
８５ 接点部
８６ 変位規制部
８６Ａ 規制片
９０ バネ片
９０Ａ バネ片
９０Ｂ バネ片
９０Ｃ バネ片
９０Ｄ バネ片
９１ 固定部側連結部
９２ 接点部側連結部
９３ スリット
Ｐ ピッチ
Ｑ 基準点
Ｓ１ 内バネ隙間（隙間）
Ｓ２ 外バネ隙間（隙間）
Claims (7)
- 導電性を有する複数のコンタクトが所定ピッチで列状に並べられたコネクタにおいて各コンタクトのインピーダンスを設計段階で調整するインピーダンス調整方法であって、
各コンタクトは、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片によって１つの接点部を支持するものとし、
各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間には導体が存在しないものとし、
前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトの間には導体が存在しないものとし、
前記複数のコンタクトは、少なくとも、第１のコンタクト、第２のコンタクト、及び、第３のコンタクトを前記ピッチ方向においてこの記載順に含み、前記第２のコンタクトは、第１のコンタクト及び第３のコンタクトと前記ピッチ方向で隣り合っており、
インピーダンス調整前の前記所定ピッチ及び各コンタクトが有する前記２つのバネ片のインピーダンス調整前のそれぞれの断面積及びそれぞれの断面形状を維持しながら、各コンタクトが有する前記２つのバネ片をインピーダンス調整前と比較して前記ピッチ方向において互いから遠ざけることで、前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間の前記ピッチ方向における隙間をインピーダンス調整前と比較して狭め、これにより、インピーダンス調整前と比較して前記所定ピッチ及び各コンタクトのバネ特性を維持しながら、前記第１のコンタクト、前記第２のコンタクト、及び、前記第３のコンタクトのインピーダンスを下げる、
インピーダンス調整方法。 - 導電性を有する複数のコンタクトが所定ピッチで列状に並べられたコネクタであって、
各コンタクトは、ピッチ方向において互いに離れつつ互いに平行に延びると共に両端が連結された２つのバネ片によって１つの接点部を支持しており、
各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間には導体が存在せず、
前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトの間には導体が存在せず、
前記複数のコンタクトは、少なくとも、第１のコンタクト、第２のコンタクト、及び、第３のコンタクトを前記ピッチ方向においてこの記載順に含み、前記第２のコンタクトは、第１のコンタクト及び第３のコンタクトと前記ピッチ方向で隣り合っており、
各コンタクトが有する前記２つのバネ片の間の前記ピッチ方向における隙間は、前記第１のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち前記第２のコンタクトに近いバネ片と、前記第２のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち前記第１のコンタクトに近いバネ片と、の間の前記ピッチ方向における第１の隙間よりも広く、かつ、前記第３のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち前記第２のコンタクトに近いバネ片と、前記第２のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち前記第３のコンタクトに近いバネ片と、の間の前記ピッチ方向における第２の隙間よりも広く、
前記第１の隙間と前記第２の隙間は互いに等しい、
高速伝送用コネクタ。 - 請求項２に記載の高速伝送用コネクタであって、
前記２つのバネ片の断面積及び断面形状は、互いに等しい、
高速伝送用コネクタ。 - 請求項２又は３に記載の高速伝送用コネクタであって、
前記２つのバネ片は少なくとも一部がＵ字状に曲げられた片持ち梁である、
高速伝送用コネクタ。 - 請求項２から４までの何れか１項に記載の高速伝送用コネクタであって、
各コンタクトは、中心線を挟んで左右対称に形成されている、
高速伝送用コネクタ。 - 請求項２から５までの何れか１項に記載の高速伝送用コネクタであって、
前記複数のコンタクトを保持する絶縁性のハウジングを更に備え、
前記ハウジングは、前記複数のコンタクトをそれぞれ収容する複数のコンタクト収容部と、前記複数のコンタクト収容部を前記ピッチ方向でそれぞれ隔てる複数の隔壁と、を有し、
前記ピッチ方向で隣り合う２つのコンタクトのうち、一方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち他方のコンタクトに近いバネ片と、他方のコンタクトが有する前記２つのバネ片のうち一方のコンタクトに近いバネ片と、の間に、対応する隔壁が配置されている、
高速伝送用コネクタ。 - 請求項２から６までの何れか１項に記載の高速伝送用コネクタであって、
各コンタクトは、前記接点部の反対側の端部に半田付け部を有している、
高速伝送用コネクタ。
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| KR1020237042200A KR102839887B1 (ko) | 2021-10-08 | 2022-06-29 | 임피던스 조정 방법 및 고속 전송용 커넥터 |
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| TW111131772A TWI840924B (zh) | 2021-10-08 | 2022-08-23 | 高速傳輸用連接器 |
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