JP7398421B2 - 高密度レセプタクル - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０１６年５月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／３３７，０６４号の優先権を主張するものであり、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、入力／出力（ＩＯ）コネクタの分野に関し、より具体的には、高データ速度用途での使用に好適なＩＯコネクタに関する。

入力／出力（ＩＯ、Input/output）コネクタは、高データ速度に対応するように設計されており、いくつかの改善は、２５Ｇｂｐｓ及び更にそれ以上に到達するデータ速度を提供するのを補助するように開発された。しかしながら、消費者のニーズ及び要求を支援するために、多くの企業は、より高いデータ速度に対応する方法を模索している。結果として、ＮＲＺエンコードを使用して５０Ｇｂｐｓに対応し、かつＰＡＭ４エンコードを使用して１００Ｇｂｐｓに対応する開発研究が、進行中である。しかしながら、これらの増加は、従来の回路基板が２５ＧＨｚの信号にすぐには対応することができないため、既存の製造技術について著しい問題を起こすことになる。したがって、新しいアーキテクチャ及び方法が必要とされる。

増加されたデータ速度に対応する別の方法は、ポートの数を増加することを試みることであった。ポートの数を増加する１つの方法は、コネクタの寸法を縮小することである。例えば、多くの標準的なコネクタが、０．８ｍｍ又は０．７５ｍｍのピッチで動作するように設計されていることが共通しており、最近、０．５ｍｍに対応するコネクタ規格が承認された（ＯＣＵＬＩＮＫコネクタ）。コネクタ寸法を縮小することがクリーンシート設計に関してはうまく機能し、ラックの前部で超高密度に対応することにおいて効果がある一方で、非常に小さな寸法が十分な熱エネルギーを消すことがより難解となるので、より小さなコネクタは、光コネクタ設計のために使用することがより難解となる。それらはまた、より小さな寸法の導体を使用する傾向があり、それは、２又は３メートル超の長さのケーブルを支持することを困難にする。加えて、あるレベルの後方互換性を有することを望む人々にとって、新しいより小さなコネクタ寸法は、潜在的問題を起こす。結果として、ある特定の個人には、コネクタ技術の更なる改善の真価がわかるであろう。

絶縁性フレームによって支持された端子から形成されたウェハのセットを含むコネクタが、開示される。ウェハのセットは、ハウジングなしでケージ内に位置決めされ得る。カードスロット部材は、端子の接点と整列される。一実施形態では、コネクタは、カードスロットの両側で２列の端子を支持するウェハを含み得、コネクタは、圧入テールを有するように配置され得る。

本発明は、一例として例示され、添付図面に限定されるものではなく、図面中、同様の参照番号は、類似の要素を示す。

コネクタシステムの一実施形態の斜視図を図解する。 線１－１に沿って取った、図１に描写される実施形態の斜視断面図を図解する。 図１に描写される実施形態の別の斜視図を図解する。 図３に描写される実施形態の簡略斜視図を図解する。 レセプタクル内への挿入の前のプラグモジュールの実施形態の斜視図を図解する。 レセプタクルの一実施形態の斜視図を図解する。 線７－７に沿って取った、図６に描写される実施形態の斜視断面図を図解する。 図７Ａに描写される実施形態の拡大かつ簡略斜視図を図解する。 図７Ａに描写される一実施形態の拡大斜視図を図解する。 ケージが部分的に取り除かれている、図６に描写される実施形態の斜視図を図解する。 ケージの頂壁及び前部が取り除かれている、図６に描写される実施形態の簡略斜視図を図解する。 修正された頂壁を有する図７に描写される実施形態の斜視断面図である。 コネクタの一実施形態の斜視図を図解する。 図１１Ａに描写される実施形態の拡大斜視図を図解する。 図１１Ａに描写される実施形態の別の斜視図を図解する。 図１１Ａに描写される実施形態の部分分解斜視図を図解する。 図１３に描写される実施形態の拡大斜視図を図解する。 カードスロットプラグが取り除かれている、図１３に描写される実施形態の斜視図を図解する。 ウェハセットを固定する保持バーの一実施形態の斜視図を図解する。 コネクタの一実施形態の部分分解斜視図である。 接地ウェハによって囲まれた信号ウェハ対の一実施形態の部分分解斜視図を図解する。 絶縁性フレームが図解の目的のために取り除かれている、図１８に描写される実施形態の簡略斜視図を図解する。 信号ウェハ対の一実施形態の斜視図を図解する。 絶縁性フレームが取り除かれている、実施形態の斜視図を図解する。 下部ポート内に接点列を設ける端子の一実施形態の斜視図を図解する。 図２２に描写される実施形態の別の斜視図を図解する。 図２２に描写される実施形態の立面側面図を図解する。 図２１に描写される実施形態の平面図を図解する。 図２５Ａに描写される実施形態の拡大平面図を図解する。 インサートを有するコネクタの一実施形態の概略描写を図解する。

以下の「発明を実施するための形態」は、例示的な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）に限定することを意図しない。したがって、別途記載のない限り、本明細書で開示される特徴は、一緒に組み合わせて、簡潔さのために別途示されることがなかった、追加の組み合わせを形成することができる。

図１～図５から理解され得るように、レセプタクル１００は、回路基板上に実装されて、プラグモジュール２０を受け取るように構成されている直角構造を提供する。描写されたレセプタクル１００設計は、冷却スロット１１５を含むプラグモジュールで使用するのに有益である。モジュール内での冷却スロット１１５の使用が必要とされない一方で、冷却スロット１１５は、追加の冷却を提供し得、本明細書に開示される他の特性と共に使用されるとき、８ワット以上の電力を使用することをより容易にし得る。

レセプタクル１００は、ケージ１２０を含み、所望される場合、光パイプ１０５を支持し得る。ケージは、頂壁１２２、第１の側壁１２３、第２の側壁１２４、後壁１２４、及び前端１２６を含む。レセプタクル１００は、上部ポート１２１ａ及び下部ポート１２１ｂを画定する。第１の側壁１２３及び第２の側壁１２４は、通気孔１３５を含み得る。

理解され得るように、描写された設計は、挿入されたプラグモジュール２０を冷却することを容易にすることが意図される。したがって、この設計は、本明細書に議論されるいくつかの方法で気流を改善するように調整されている。ある特定の実施形態では、レセプタクル１００は、前部グリル１３０及び後部孔セット１３２と連通している内部ライディングヒートシンク１３４を含み得る。頂壁１２２は、冷却孔１２２ａを含み得、外部ライディングヒートシンク１３３は、その中に位置決めされ得る。ライディングヒートシンクは、典型的には、設計されるポート内に延在し、かつ挿入されたプラグモジュールに係合するように設計され、プラグモジュールから離れるように熱を導くための伝導経路を提供するのを補助する。ある特定の状況では、追加の冷却を有する（例えば、アクティブモジュールを使用するという意図がない用途で）ことが望ましくない場合があり、かつそのような状況では、任意選択的な熱特性の多くが省略され得ることに留意されたい。これにより、所望されない場合、描写された内部ライディングヒートシンク及び様々な通気特性は省略され得る。

既存のレセプタクルの１つの共通の設計は、ケージの内部に位置決めされたハウジングの使用であり、ハウジングは、コネクタを画定するのを補助する。ケージは、嵌合プラグモジュールを支持するのを補助し、コネクタを支持するのを補助し得、またＥＭＩ保護も提供し得る。ケージ内に位置決めされたコネクタは、嵌合プラグモジュールが回路基板に（又は、バイパス設計が所望される場合、ケーブルに）電気的に接続されることを可能にするテール及び接点を含む端子を支持する。したがって、典型的に、組み立てを容易にするために回路基板上に圧入されたレセプタクルは、ケージ上の端子と整列したコネクタの端子を有する必要がある。理解され得るように、ケージは、金属から形成され得、互いに関して所望の寸法制御を有するテールの適切に反復可能な配置を有することが期待される。コネクタのテールはまた、それらが互いに整列するように、注意深く製造され得る。しかしながら、寸法積層の複数の点があるので、コネクタのテールをケージのテールと整列することはいくぶんより困難である。この寸法の問題は、典型的な圧入設計において、ハウジングが、端子を支持するウェハを支持するという事実によってより困難になる。これにより、端子は、ウェハ内で互いに関して寸法制御されるが、ハウジング及び他のウェハに関して寸法の次元積層を有する一方で、ハウジングは、ケージとの寸法積層を有する。従来の設計は、データ点とケージ及びコネクタの両方のテールとの間の許容差を制御するために、ケージ内へのハウジングの挿入を注意深く制御する停止の働きをするデータを有することを試みた。

そのような制御が可能な一方で、特にテールの寸法が低減されるので、より難解かつ困難であることがわかる。出願人は、ケージに関してハウジングの位置を制限及び制御する停止を有する代わりに、ケージ１２０及びコネクタ１２９の嵌合が制御された様式で行われ得、かつ寸法制御が保証され得るように、小さな範囲にわたって無限の調整を可能にする様式で、ケージ１２０及びコネクタ１２９が一緒に嵌合されるシステムを有することがより望ましいことを判定した。描写されるように、ケージ１２０は、各々がそれぞれのカードスロットプラグ１５０、１６０に挿入される舌部１４２を有する底壁１４０、１４１を含む。より具体的には、ケージ１２０からの舌部１４２は、それぞれ、カードスロットプラグ１５０、１６０の嵌合部分１５２、１６２における舌部スロット１５３、１６３内に挿入される。理解され得るように、カードスロットプラグ１５０、１６０は、ウェハセット２２０に係合して、その間にいくらかの追加の寸法積層を設けるであろう。一実施形態では、挿入は、ウェハセット２２０とケージ１２０との間の整列に基づいて行われ得、したがって、さもなければ存在するであろう寸法積層のいくらかを除き得る。一実施形態では、ケージ及びコネクタ１２９が適切に接合されて、互いに対して適切な位置に留まるように、舌部１４２は、舌部スロット１５３、１６３との締り嵌めを有する。そのような製造プロセスは、ケージ１２０及びウェハセット２２０の位置が互いに対してより良く制御されることを可能にし、レセプタクル１００の歩留まりを改善する一方で、レセプタクル１００が回路基板上に適切に実装され得ることを確実にする。

図から理解され得るように、描写されたコネクタ１２９は、ハウジングを省略する。出願人は、驚くべきことに、ウェハが、好ましくは少なくとも両側に、しっかりと締結される限り、ハウジングの使用が、ウェハセット２２０を支持するのに不必要であることを発見した。描写された実施形態では、保持バー１７１は、対向する両側に位置決めされ、それらの両側の一方は、２つの保持バー１７１を有する。保持バー１７１は、保持バー１７１上にヒートステーキングされ得るウェハ突起２２９を介してウェハ２２１に接続される。描写されたコネクタ１２９は、２つの保持バー１７１が一方の側に位置決めされ、かつ１つの保持バー１７１が、ウェハセットの第２の側に位置決めされた三角形配置が提供される一実施形態を図解する。少なくとも２つの保持バー１７１（各々がコネクタの異なる側に位置決めされている）を有することが望ましい一方で、保持バー１７１の三角形配置が、それがウェハセット２２０を構成するウェハ２２１に対する改善された制御及び支持を提供するので、有益であることが判定された。ハウジングを除去することが、ある特定の予期しない利点を提供することが判定された。１つの問題は、どのハウジングも完全な正方形及び直線ではなく、これにより、ハウジングにおける許容差は、ウェハにおける許容差を増して、これにより、テールの位置の許容差を増加することである。ハウジングを除去することによって、出願者は、ケージに関してウェハセットのテールの位置をより良く制御し得る。ハウジングの除去はまた、レセプタクルの寸法が減少されることを可能にし、したがって、増加した密度を可能にし得る。

各ウェハ２２１は、絶縁性フレーム２２１ａを含む。描写された絶縁性フレーム２２１ａは、頂部突出部２２４を含み、端子セット２５２、２６２、２７２を支持する（接地ウェハ及び２つの信号ウェハを含む３つのウェハシステムが存在する実施形態において期待されるように）。ハウジングなしでコネクタを提供するという特徴は、幅広い適用可能性を有するため、描写される端子の構成は、描写されたレセプタクルに関しては有益ではあるが、制限的であることを意図しないことに留意されたい。したがって、ハウジングの除去を提供する設計要素は、広範囲にわたるウェハ構成で使用され得る。

端子セット２５２は、各々が接点２５３ａ、テール２５３ｂ、及びそれらの間に延在する本体２５３ｃを含む端子２５３を含む。同様に、端子セット２６２は、接点２６３ａ、テール２６３ｂ、及びそれらの間に延在する本体２６３ｃを含む端子２６３を含む。描写されたテール２５３ｂ、２６３ｂは、回路基板内に圧入することを意図されるので、力がテールに容易に加えられて、回路基板上のバイア内にそれらを押し付け得るレセプタクルを提供するのに役に立つ。描写されるように、絶縁性フレーム１２１ａは、ケージ１２０の頂壁１２２まで延在する頂部突出部を含む。描写された設計の結果として、ケージ１２０の上に及ぼされる力は、テール２５３ｂ、２６３ｂに絶縁性フレーム１２１ａを介して伝達され、したがって、信頼できる圧入動作が可能である。

ウェハが、いくつかの場所で頂壁に係合するものの、隙間も残すように、描写された頂部突出部１２４は、多くの切り欠き１２４ａを有する。切り欠き１２４ａは、空気が望ましい様式でケージの頂壁１２２に沿って流れることを可能にするパターンで配置され得る。理解され得るように、切り欠き１２４ａの数及び寸法、並びに位置は、所望の気流を提供するために適切であるように、変動し得る。

切り欠き１２４ａは、空気が流れる曲がりくねった経路を提供する一方で、空気がウェハと頂壁との間に流れるための直線経路を提供せず、これにより、レセプタクルを介して気流の圧力降下を増加し得ることに留意されたい。描写された経路が、ジグザグ又は波状経路と考えられ得る一方で、他の経路はまた、頂壁の構成に応じて設けられ得る。代替の実施形態では、突出部１２４は、短くされ得、インサート１２９ａ（図２６における概略表現に示される）は、ウェハセット２２０と頂壁１２２との間に位置決めされ得る。インサート１２９ａは、頂壁１２２からウェハ２２１まで力を伝達し得る一方で、頂壁１２２とウェハセット２２０との間のより最適化された気流経路は提供する（これにより、空気抵抗を減少させる）。別の代替の実施形態では、インサート１２９ａは、取り外し可能であり、取り外される前に回路基板１０上にコネクタを実装するためだけに使用されてもよい。そのような設計では、ケージ１２０（又は少なくともそのほとんど）及びコネクタ１２９の両方が回路基板内に押し付けられた後、ケージ１２０の裏壁１２５は取り付けられ得、開口は、低減された空気抵抗を提供し得る。したがって、いくつかの変形形態が、気流の必要性とコストを管理する要求とに応じて可能となる。

描写された設計は、プラグモジュール挿入方向に離間されている前側接点列２４５及び後側接点列２４６を有するウェハ２２１を提供し、接点列は、嵌合コネクタ上で２列のパッドに係合するように構成されている。必要とされないが、そのような設計の利点は、密度の大幅な増加である。そのような密度が所望されない場合、ウェハには、より少ない数の端子を支持させることができる。描写されたウェハが、繰り返され得る接地、信号、信号のパターンを提供するパターンで配置されることに留意されたい。他のパターンも、所望される場合、可能である。所望される場合、接地ウェハは、一緒に共有化される端子を含み得、一実施形態では、接地ウェハは、ケージに電気接地を提供するために頂壁に係合する接点を有し得る。

コネクタ１２９がハウジングを必要としないので（ある特定の実施形態で所望される場合、ハウジングを使用することができるが）、描写されたコネクタ１２９は、ウェハセット２２０でカードスロットプラグを支持する。描写されるように、カードスロットプラグ１５０、１６０の各々は、ウェハセット２２０において少なくともウェハのいくつかの上で保持特徴部上にラッチして、望ましい位置及び安定制御を提供する肩部１５６ａ、１５６ｂと類似している肩部を有する。一実施形態では、接地ウェハだけが、保持特徴部を含み得る。描写されるように、肩部１５６ａ、１５６ｂは、突出部２２６に係合する溝１５４を有し得るが、他の保持構成もまた好適であろう。カードスロットプラグ１５０、１６０は、ケージ１２０によって画定されたポート１２１ａ、１２１ｂ内に位置決めされ、カードスロット１５１の両側に位置決めされた接点を有するカードスロット１５１を提供する。最も脆弱な接点が、嵌合プラグコネクタとの初期嵌合の間、保護されるように、カードスロット１５１は、好ましくは、前側接点列２４５のための端子溝１５５を含む。カードスロットプラグ１５０、１６０の前部は、嵌合パドルカードを整列及び制御するのを補助するので、後側接点列２４６は、端子スロットを有益に省略し得る。所望される場合、カードスロットプラグ１６０は、回路基板に挿入されることを意図されるペグ１６６を含み得るが、そのような特性は任意選択的であり、２ＸＮ構成において２つの垂直に配置されたポートを含む設計に役に立つほどは期待されていない。

一実施形態では、保持バー１７１は、ケージ１２０に係合するように構成され得る。保持バー１７１がケージ２２０の側壁に沿って摺動するように、保持バー１７１は、ウェハセット２２０よりも広くされ得る。そのような構造（ウェハセット２２０へのケージ１２０の適切な整列を確実にするのを補助する）が所望される場合、保持バー１７１は、空気がより容易にレセプタクルの中を流れることを可能にする通気孔１７２を含み得る。

全二重列設計のために、接点が全て打ち抜き形成されることが望ましいと判定された（これが機械的及び信号完全性の利点を提供すると判定された）。これにより、描写された実施形態は、カードスロット１５１の両側１５１ａ、１５１ｂ上に打ち抜かれ、形成された２列の接点を特徴とする。

前側接点列２４５を支持するために、ウェハ２２１は、後側接点列２４６を越えて延在するアーム２２８を含む。アーム２２８は、インピーダンスが、ウェハの本体を介してより一貫して管理されることを確実とするのを補助する。好適な柔軟性を提供するために、アーム２２８は、アーム２２８がわずかに屈曲することを可能にするノッチ２２８ａを含み得る。

上記したように、端子の各々は、接点、テール、及びそれらの間で延在する本体を含む。描写された構成は、接地ウェハ２７１と、第１の信号ウェハ２５１及び第２の信号ウェハ２６１を含む信号ウェハセット２５０とを含む。信号ウェハセット２５０は、これにより、第１の差動対２５４ａ、第２の差動対２５４ｂ、第３の差動対２５４ｃ、及び第４の差動対２５４ｄを上部ポートに提供する。信号ウェハセット２５０はまた、第５の差動対２５５ａ、第６の差動対２５５ｂ、第７の差動対２５５ｃ、及び第８の差動対２５５ｄを下部ポートに提供する。描写された端子構成から、上部及び下部ポートの両方について、２つの裏側差動対を形成する端子が、前部接点を形成する２つの差動対のテールの間に位置決めされるテールを有することが理解され得る。例えば、差動テールセット２５７ｂ及び２５７ｃは、それぞれ、接点対２５８ｂ及び２５８ｃと関連付けられ、接点対２５８ｂ、２５８ｃは、後側接点列にある。差動テールセット２５７ａ及び２５７ｄは、差動テールセット２５７ｂ、２５７ｃの両側にあり、前側接点列にある接点対２５８ａ、２５８ｄと関連付けられる。この構成は、それが３列の端子が同程度の長さを有することを可能にする一方で、１つの大幅により長い端子を有するので有益であると判定された。これにより、描写された実施形態は、より一貫した端子長さを提供するのを補助する。

理解され得るように、上部列の接点が下部列の接点に対向する。一実施形態では、上部列の接点が第１の方向に折り畳まれる形態２５６ｂを有し得ることを形成する端子の接点、及び下部列の接点を形成する端子は、第１の方向にも折り畳まれる形態２５６ａを有し得る。例えば、プラグモジュール挿入方向に接点を直線状に見るとき、接点の全てのセットは、一方の側に折り畳まれる形態を有し得る（例えば、それらは全て、左に又は右に折り畳まれ得る）。そのような構造が有益である一方で、ある特定の用途のために、上部列の接点を下部列の接点からオフセットしておくことが望ましいことがわかる。この機能性を提供するために、接点は、ビーム部３０２ａ、３０２ｂからパッド接触部３０１ａ、３０１ｂまで漸減し得、パッド接触部３０１ａ、３０１ｂは、ビーム部３０２ａ、３０２ｂの幅の半分未満である。所望される場合、上部列のパッド接触部は、オフセット整列を提供するように、下部列上のパッド接触部としてビーム部の反対側にあり得る。そのような整列が必要でないならば、接点は、対称的に、又は何らかの他の所望の構成で構成され得る。

ピッチは、意図されたインターフェースに応じて変動し得る。描写されるように、端子は、０．８ｍｍであり得るｘピッチ上にあり、上部端子及び下部端子は、０．４ｍｍであり得るｙオフセットを有し得る。コネクタが上部及び下部に二重列の接点を提供し、かつ前部接点が既存の設計と互換性を有することを意図される場合、接点のピッチを既存の設計と一致させることが有益である。クリーンシート設計が好ましい場合、ピッチが０．８ｍｍ未満になるにつれて信号完全性性能がより難解となり得ること、並びに０．６５未満のピッチが、典型的には、付勢したパドルカード及び／又は接点インターフェース（ＯＣＵＬＩＮＫコネクタにおいて使用されるものなど）などの追加機能を必要とすることに留意して、ピッチは、所望されるとおりに変動され得る。

本明細書で提供される開示は、その好ましい例示的な実施形態の観点で特徴を説明している。添付の請求項の範囲及び趣旨の範囲内で、数多くの他の実施形態、修正、及び変形が、本開示の検討から当業者に想起されるであろう。

Claims (6)

1. レセプタクルであって、
   頂壁、２つの側壁、及び後壁を有するケージであって、該ケージがポートを画定している、ケージと、
   該ケージ内に位置決めされたウェハセットであって、該ウェハセットが、複数のウェハを含み、前記ウェハセットが、ハウジングによって支持されておらず、前記ウェハセットが、第１の側、及び第２の側を有し、前記ウェハセット内の前記ウェハの各々が、複数の端子を支持する絶縁性フレームを有し、前記ウェハセットから出ている少なくとも１つの端子が折り畳まれる形態を有し、該折り畳まれる形態は前記端子の接点を前記頂壁に面するように方向付け、前記ウェハセット内の前記ウェハのうちの少なくともいくつかが、接地、信号、信号のパターンで配置されている、ウェハセットと、
   前記第１の側に位置決めされた第１の保持バーと、を備え、
   前記複数のウェハが、前記頂壁まで延在し、前記絶縁性フレームに、前記頂壁に隣接した切り欠きを有し、それにより、前記頂壁に沿い、かつ前記切り欠きを通る曲がりくねった空気経路を提供する、レセプタクル。
2. 前記第２の側に位置決めされた第２の保持バーを更に備え、前記第２の側が、前記第１の側の反対側にある、請求項１に記載のレセプタクル。
3. 前記第１の保持バーが、前記側壁の一方から他方の側壁まで延在している、請求項１に記載のレセプタクル。
4. 前記第１の保持バーが、前記ウェハセットを越えて延在している、請求項３に記載のレセプタクル。
5. 前記ウェハセットによって支持されたカードスロット部材を更に備える、請求項１に記載のレセプタクル。
6. 前記端子の接点は、前記折り畳まれる形態によって他の端子のうちの１つの端子の接点に面するように方向付けられる、請求項１に記載のレセプタクル。

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