JPH03503340A - マルチポート同軸コネクタ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 マル　・１−６　コ゛ 本発明はプリント回路板コネクタ、特にプリント回路板用の改良されたマルチボ ート同軸コネクタ組立体に関する。

コンピュータ回路の速度が益々増加した結果、新しい問題が生じた。速度の上昇 はコンポーネント（部品）の寸法の小型化を伴い、信号の立上り時間が短くなり 信号導体からより多くの電磁放射を生じることとなった。コンポーネントの寸法 が小型化すると、コンポーネントのノイズ及びクロストーク（漏話）により敏感 になる。この干渉問題は従来プリント回路板に接続されている信号伝送ビンを他 のビンで包囲することにより解決して来た。これら他のビンは接地され、放射さ れた信号に対する「帰路」を与え、これにより遮蔽（シールド）する。

前述した従来の遮蔽方法は理論的には有効であるが、１つの信号当り４乃至８本 のビンを使用しなければ効果的に漏話やノイズが除去できないことが判った。最 新の改良された半導体処理技法により、必要とする通信チャンネル数が益々増加 するので、プリント回路板上は一層高密度化しており、導体のライン幅は従来の ０．０１５インチ（約０．３８ｍｍ　）から０．００３インチ（約０．０８ｍｍ ）に縮小して来ている。

導線の幅を縮小すると、経済性及び信頼性の双方にインパクトを与える。その理 由は、導体の幅が縮小すると、典型的には０．００１インチ（約０．０２５ｍａ ＋）の寸法を有する鋼中のランダムなピンホールの導体幅中に占める割合が大き くなる為である。斯る不連続は製造工程中の検出が困難であるので、製造歩留り に大きな影響を与える。そするチャンネンル数は益々増加し、１インチ（約２５ ｍｍ）当り６００チヤンネルにも達すると予想されるので、前述した線幅の単一 層では接続できないことが明白である。従って、多層基板が使用されている。

多層基板の使用には経済上及び技術上の制限がある。経済上の制限は１平方イン チ且つ１層当りのコスト（原価）であって、層の数が多ければ多い程コストが上 昇し、基板が使用不可能となる欠陥層の経済的インパクトが益々高くなる。技術 上の制限についてみると、実現できる基板厚さ対穴（ホール）直径比に制限があ る。即ち、基板が厚（なると、Ｚ軸膨張は穴内の銅めっきの弾性限界を超す大き さとなり、銅めっきが破壊する。従って、層数を最小にすることと現実的な線幅 を得ることとのバランスを考慮して十分高い歩留りを得ることにより最善の経済 性が達成できる。

部品（コンポーネント）リードが挿入されるめっきされたスルーホールによりプ リント回路−基板上の異なる層に位置される信号と接続するのが従来技法である 。斯るリードとめっきされたスルーホール間の接続は従来の半田付は法又は例え ば米国特許第４，１８６，９８２号に開示する如く機械的な摩擦接触により行っ ている。これらの手法は共に電流容量を確保すると共に積層基板のＺ軸膨張に耐 える為に十分なめっきの壁厚及び現実的な最小穴径を必要とする。従来のコンピ ュータ用バックパネル技法では、直径が０．０３０インチ（約０．７６ｏｈｍ） 乃至０．０４０インチ（約１０ｍ）の範囲の穴が使用されている。穴は典型的に は中心間隔が０．１００インチ（約２．５ｍｍ）の一種の格子状に配置されてい るので、隣接する穴間の間隔が導体を走らせる為に層−Ｌで利用できるスペース である。導体とめっきされたスルーホール間及び隣接導体間には絶縁用スペース が必要である。上述の技法では、穴の占めるスペースは大きいので、めっきされ たスルーホールにより占められる領域を最小にする手段を考えなければならない 。

最も明解な解決策は穴の直径を小さくすることである。しかし、これには少なく とも２つの制限要因がある。第１の要因は部品のリードも同様に細くする必要が あり、これは破損の危険を伴うので取扱いが困難になる。第２の要因は、部品の リードを穴に位置合せするのが極めて困難になり経済性を損なうことである。従 って、穴径を低減し上述した制限要因を除去するのが本発明の主目的である。

前述した及びその他の目的が本発明の原理により達成される。即ぢ、本発明のコ ネクタ組立体において、めっきしたスルーホールの目的は層間の電気的接続機能 のみに限定し、部品のリードを挿入することなく信号を基板の表面に導くことで ある。次に、穴径は穴あけ及びめっき技術に許される最小とし、各層上を走らせ る導体の為のスペースを大幅に増加する。その結果、本発明は基板の適当な位置 の表面に高信頼性の電気的接続を行う組立体を提供する。更に、本発明は遮蔽を 改良し、所謂平衡モート接続の為の同軸構成の接続組立体を提供する。

本発明によると、プリント回路基板用の同軸コネクタ組立体が得られる。このプ リント回路基板は誘電体基板（サブストレート）、その−面上の導電性信号パッ ド及び同一面上の信号パッドの近傍に離間して設けられた導電性接地バットを有 する。このコネクタ組立体は一体のコンタクト素子、誘電体支持素子、導電性ス リーブ素子支持部、その第１側から延びる細長い信号ピン部及び支持部の第１側 と反対の第２側から延びるばね接触部を含んでいる。誘電体支持素子はコンタク ト素子の支持部を内部に保持し、信号ピン部が支持素子の第１端から外方に延び 且つばね接触部が支持素子の第１端と反対側の第２端に露出している。導電性ス リーブ素子は第１部分及び第２部分を有し、第１部分は支持素子を包囲し、第２ スリーブ部分は信号ピン部を包囲すると共に支持素子を第１スリーブ部分内に保 持する手段を有する。ハウジングブロックはスリーブ素子の外面と相補形状の貫 通孔を有する。更に、ハウジングブロックを基板の第１面に取付はコンタクト素 子、支持素子及びスリーブ素子と共にハウジングブロックの穴内に組立てられて 、コンタクト素子のばね接触部はプリント回路基板の第１面上の信号パッドと接 触し、スリーブ素子の第１スリーブ部分はプリント回路基板の第１面上の接地パ ッドと接触する。本発明によると、コンタクト素子は平坦な材料を打抜いて形成 される。

本発明の別の観点によると、コンタクト素子の信号ピン部は円形の断面を有する 。

本発明の更に別の観点によると、コンタクト素子のばね接触部は機械的に追随す る（コンブライアントな）実質的に閉ループのコンタクトであって、コンプライ アンス及びエネルギー蓄積を行うと共にプリント回路基板の第１面の信号パッド からコンタクト素子の信号ピン部への低インダクタンスの信号路を形成する。

本発明の他の観点によると、コンタクト素子の支持部は、この支持部から信号ピ ン部へ延びる１対のタブ部を含み、また支持部はボディとして形成され、空洞が 部分的に第２部から内部へ延びコンタクト素子の挿入を可能とする。このボディ は開口が第１端と連通し、空洞がコンタクト素子の信号ピン部を出させるように する。

本発明の更に他の観点によると、ボディには更にその周囲から内部へ延びるスロ ットを有し、そのスロットはタブ部材の１つの幅と同じ厚さで始まり、楔形をし てその頂部はボディの中心軸と一致し、スロットは１個のタブ部材が位置する空 洞と交差して、その１個のタブ部材はそれが空洞からスロット内に曲げられスロ ットの壁内にトラップされるよう配置される。

本発明のまた別の観点によると、スリーブ素子の第１スリーブ部分にはその周辺 に離間した複数の角度付き空洞が形成され、これら空洞はスリーブ素子の端部で 開口してプリント回路基板の第１面上の接地バンドと接触し、この接地パッドに 対して追従性のあるエネルギー蓄積接点を与える。

本発明の別の観点によると、スリーブ素子の第２スリーブ部分に複数の内向きば ね部材が形成されている。

本発明の更に別の観点によると、回路基板は複数の離間した信号及び接地パッド を有し、ハウジングブロックにはそれが取付手段により基板の第１面に取付けら れるときパッドと位置合せされるよう離間した複数の穴が形成され、この穴は組 立てられた複数のコンタクト、支持及びスリーブ素子を含んでいる。

本発明の他の観点によると、誘電体支持素子が筒状ブロックとして形成されてい る。

本発明の更に他の観点によると、第２スリーブ部分の直径は第１スリーブ部分の 直径に比して縮小されており、第１及び第２スリーブ部分間の過渡部分は肩部を 形成し支持素子の第１端に当接して保持手段として機能する。

次に、本発明の実施例を添付図を参照して説明する。

第１図は共通接地と称されるものを使用する典型的な回路基板パターンを示す。

第２図は真の同軸接続用の典型的な回路基板パターンを示す。

第３図は本発明によるコネクタ組立体が取付けられた回路基板の斜視図である。

第４Ａ図は第３図中の線４　Ａ−４Ａに沿う部分断面図である。

第４Ｂ図は第３図中の線４Ｂ−４Ｂに沿う部分断面図である。

第５図は本発明によるコンタクト素子の斜視図である。

第６Ａ図は本発明による誘電体支持素子の斜視図である。

第６Ｂ図は第６Ａ図の誘電体支持素子に第５図のコンタクト素子を挿入した斜視 図である。

第７図は本発明によるスリーブ素子の断面図である。

第８図は第７図のスリーブ素子の第１スリーブ部分の詳細図である。

第９図は本発明のコネクタ組立体と共に使用する導体の雌端子を示す。

図を参照し、第１図は貫通する複数の開口１２を有するプリント回路基板１０の 表面を示す。この間口１２の内部は導電性材料でめっきされ−Ｃおり、対応する 開口１２内のめっき層と電気的に接触している導電性信号バッド１４により包囲 されている。導電性接地パすプリント回路基板１０は共通接地と称される印刷パ ターンを示し、接地パッド１６は開口１２及び信号バッド１４のすべてに共通で ある。

第２図は同軸接続用の導電性パターンを有するプリント回路基板１８を示す。よ って、内面めっきされた複数の開口２０を有し、各開口は内面めっき層と電気的 に接触する信号パッド２２で包囲されている。信号パッド２２の周囲には、これ と離間して複数の導電性接地パット２４が設けられ、開口２０及び信号バッド２ ２と１対１対応して独立して形成されている。いずれにしろ、後述する本発明の 構成は第１図又は第２図に示すいずれかのパターンと共に使用される。いずれの 場合も、開口１２又は２０は電気的機能のみを果し、従来の如く機械的機能は果 さない。その理由は、本発明の構成では表面取付け（実装）及び接続技法を採用 する為である。更に、本発明は開口のないプリン１一基板にも適用可能である。

第３図はプリント回路基板３０の第１面２８上に取付けられた本発明の同軸コネ クタ組立体２６を示す。回路基板３０は２個の同一構造の組立体２６を上下に配 置して挟持するのが好ましい。これら組立体２６は回路基板３０に対して固定さ れ、ねじ３２等により所定位置に保持される。多数のコンタクトの力の総和は相 当大きくなり得るので、組立体２６を一面のみに取付けた場合には回路基板３０ に反りが生じ、接触力を失い且つ信頼性を損なうこととなり得る。

本発明の組立体は完全に対称であるので回路基板３０への力は平衡し、反りを生 じることなく圧縮力が生じる。その結果、コンタクトと回路基板間を正しい関係 に維持する。第３図に示す如く、複数のワイヤターミネーション３４がコネクタ 組立体２６によりプリント回路基板３０に行われる。

第４Ａ図及び第４Ｂ図はコネクタ組立体２６を通る相互に直角方向の断面図であ る。よって、コネクタ組立体２６は貫通穴３８を有するハウジングブロック３６ を含んでいる。ハウジングブロック３６はプリント回路基板３０の誘電体基板４ ０の第１面２８に取付けられている。基板４０は貫通する開口４２を有し、この 間口４２の内面には導電性めっき層４４が形成されている。信号バッド４６が基 板４０の第１面２８上の開口４２の周囲にめっき層４４と電気的に接触して設け られている。また、接地バッド４８が第１面２８上に、信号パット４６と近接且 つ離間して設けられている。接地パッド４８は第１図又は第２図に示すパターン を有する。ここで、近接とは信号バッド４６を包囲することも含んでいる。

穴３８内には錐形同軸コネクタ副組立体（サブアセンブリ）５０が含まれている 。この錐形コネクタ副組立体５０は３つの部分から構成される。即ち、コンタク ト素子５２、支持素子５４及びスリーブ素子５６である。

第５図はコンタクト素子５２を示す。コンタクト素子５２は一体構造であり、平 板状材料を打抜いて形成するのが好ましい。コンタクト素子５２は支持部５８、 その第１側から突出する細長い信号ピン部６０及び支持部５８の第１側と反対の 第２側から突出するばね接触部６２を含んでいる。信号ピン部６０はプロファイ ル、圧印（コイニング）、バニシ仕上げ及び電気めっき手段により平板から形成 される円形断面を有するのが好ましい。ばね接触部６２は機械的に追従性を有す る（コンブライアント）略閉ループ状に形成され、コンプライアンス及びエネル ギーの蓄積を行うと共に信号パッド４６から信号ピン部６０に信号を流す低イン ダクタンスの信号路を形成する。第４Ａ図からばね接触部６２は電気的且つ機械 的に信号バッド４６と接触することに注目されたい。

コンタクト支持部５８は信号ピン部６０と直交する１対のタブ部材又は横延長部 ６４．６６を含んでいる。このタブ部材６４の目的はコンタクト素子５２を支持 素子５４内に組立てる際に圧力を加える部分となる。また、タブ部材６４はフン タクト素子５２が回路基板３０から離れる方向への移動を阻止するストッパとし ても作用し、組立体内でばね接触部６２に予荷重を与える作用をする。このタブ 部材６６の機能は支持素子５４の説明から明らかとなろう。

第６Ａ図に示す如く、支持素子５４は誘電体材料を加工して好ましくは筒状のブ ロックに形成する。空洞６８はプロ・ツクの端部７０から一部分内部に延びる。

この支持素子ブロック５４には更に開ロア２が形成され、開ロア２は他端７４か ら延びて空洞６８と連通ずる。更に、支持素子５４には外縁からプロ・ツク５４ 内に延びるスロワ（・７６が形成される。このスロット７６はタブ部材６６の高 さで始まる厚さを有し、支持素子ブロック５４の略中心軸と一致する頂部を有す る全体として楔形である。第６Ｂ図に示す如く、コンタクト素子５２は端部７０ から支持素子ブロック５４内に挿入される。

信号ピン部６０は穴７２から出て、コンタクト支持部５８及びばね接触部６２は 空洞６８内にとどまる。挿入後、タブ部材６６を空洞６８からスロット７６内で 曲げてスロット７６の壁内にトラップされるようにする。従って、コンタクト素 子５２は支持素子５４により保持され、信号ピン部６０は端部７４から外方へ突 出し、ばね接触部６２は端部７０から露出される。

第７図及び第８図はスリーブ素子５６を示す。第７図に示す如く、スリーブ素子 ５６は第１部分７８及び第２部分８０を含んでいる。

スリーブ素子５６の第１部分７８は支持素子５４を包囲し、第２部分８０はコン タクト素子５２の信号ピン部６０を包囲する。第２部分８０は支持素子５４を第 １スリーブ部分７８内に保持する手段を含んでいる。この保持手段の機能は第１ 部分７８に対して直径が縮小する第２部分８０を形成し、第１部分７８と第２部 分８０間の過渡領域８２が肩を形成して支持素子５４の端部７４に係止するよう にして達成する。第２スリーブ部分８０には内方に延びる複数のばね部材８４が 形成される。−これはスリーブ素子５６に挿入された雌コネクタを機械的に保持 することと、スリーブ素子５６から雌コネクタのスリーブに電気的接続を行うこ ととの２つの目的を有する。

斯る雌コネクタは第９図に示す。第８図は第１スリーブ部分７８の詳細を示し、 ここには接地パット４８に接触する端部が開口している複数の傾斜した空洞（ス ロット）が形成されている。これら空洞により接地バット４８へのコンブライア ント（追従性を有する）エネルギー蓄積接点を提供する素子を形成する。

前述した同軸コネクタ組立体を組立てるには、コンタクト素子５２を支持素子５ ４内に挿入し、タブ部材６６を前述した如く曲げる。

次に、これら素子を支持素子５４の端部７４が肩８２と当接するまでスリーブ素 子５６内に挿入する。この副組立体５０をブロック３６の穴３８内に挿入する。

穴３８はスリーブ素、子５６と相補状に形成され、肩８６は肩８２と当接してス リーブ素子５６に圧力をかけ、第１スリーブ部７８が接地パッド４８と接触する ようにする。また、スリーブ素子５６を介して及び支持素子５４を介してコンタ クト素子５８のばね接触部６２に印加し、信号バット４６との接触を維持する。

好ましくは、ブロック３６は各々スリーブ素子５６、支持素子５４及びコンタク ト素子５２の完全な副組立体５０が挿入される複数の穴３８を含んでいる。これ らの穴はハウジングブロック３６が回路基板上に取付けられるとき回路基板上の 開口４２と位置合せされるように離間している。取付は後、コネクタ組立体は開 口の周囲の信号パッド及び接地バントと電気的接続が行われる。これら接続は表 面接続であり、開口は電気的機能のみを有し、機械的機能は果さないことに注目 されたい。従って、前述した開口に関する制限は回避される。

以］六プリント回路基板と共に使用する改良同軸コネクタ組立体に関し説明した 。好適実施例を開示したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく種々の変 形及び変更が可能であること当業者には明らかであろう。この本発明は単にここ に付属する特許請求の範囲のみにより制限されるべきである。

ＦＩＧＵＲＥ２ ＦＩＧＵＲＥ４Ａ　　　　　　　ＦＩＧＵＲＥ４ＢＦＩＧＵＲＥ　５　　　　　 　　ＦＩＧＵＲＥ７ＦＩＧｕＲＥ８ ＦＩＧｕＲＥ　９ ［和　悴　煽　杏　翰　牛 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．誘電体基板（４０）、該基板の第１面（２８）上の導電性信号パッド（４６ ）、及び前記第１面（２８）上の前記信号パッド（４６）近傍に且つ離間する導 電性接地パッド（４８）を有するプリント回路基板（３０）と共に使用される同 軸コネクタ組立体（２６）であって、 支持部（５８）、該支持部（５８）の第１側から延びる細長い信号ピン部（６０ ）、及び前記支持部（５８）の前記第１側と反対の第２側から延びるばね接触部 （６２）を含む一体コンタクト素子（５２）、 前記信号ピン部（６０）を第１端（７４）から外方に突出させ且つ前記第１端（ ７４）と反対の第２端（７０）から前記ばね接触部（６２）を露出させて前記コ ンタクト素子（５２）の前記支持部（５８）内に保持される誘電体支持素子（５ ４）、該支持素子（５４）を包囲する第１スリーブ部分（７８）及び前記信号ピ ン部（６０）を包囲する第２スリーブ部分（８０）を有し且つ前記第１スリーブ 部分（７８）内に前記支持素子（５４）を保持する手段を含む導電性スリーブ素 子（５６）、該スリーブ素子（５６）の外形と相補形状の内部形状を有する貫通 穴（３８）を有するハウジングブロック（３６）、及び該ハウジングブロック（ ３６）を前記基板の第一面（２８）に取付け、前記コンタクト素子（５２）、前 記支持素子（５４）及び前記スリーブ素子（５６）を組立て且つ前記穴（３８） 内において前記ばね接触部（６２）が前記信号パッド（４６）と接触し、更に前 記第１スリーブ部分（７８）は前記接地パッド（４８）に接触するようにした取 付け手段（３２）を特徴とするコネクタ組立体。 ２．前記コンタクト素子（５２）は平板状材料から打抜き形成されたことを特徴 とする特許請求の範囲第１項の組立体。 ３．前記信号ピン部（６０）は円形断面を有することを特徴とする特許請求の範 囲第１項の組立体。 ４．前記ばね接触部（６２）は機械的にコンプライアントで略閉ループのコンタ クトに形成され、コンプライアンスとエネルギー蓄積の双方を行い、前記信号パ ッド（４６）から前記信号ピン部（６０）に低インダクタンス信号路を形成する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項の組立体。 ５．前記支持部（５８）は前記信号ピン部（６０）を横切って延びる１対のタブ 部材（６４，６６）′を含み、且つ前記支持素子（５４）は前記第２端（７０） から一部内方へ延びる空洞を有するボディとして形成されて前記コンタクト素子 （５２）を入れることができるようになし、前記ボディは前記第１端（７４）を 前記空洞（６８）と連通させる開口（７２）を形成し、前記信号ピン部（６０） を出すことができるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項の組立体 。 ６．前記ボディには更にその外周から内部に延びるスロット（７６）が形成され 、該スロット（７６）は前記タブ部材（６６）の１つの厚さで始まる楔形であっ て、その頂点が前記ボディの中心軸と一致し且つ前記１つのタブ部材（６６）の 位置する空洞（６８）と交差し、前記タブ部材（６６）が前記スロット（７６） 内で前記空洞（６８）から曲げられて前記スロット（７６）の壁内にトラップさ れるようにすることを特徴とする特許請求の範囲第５項の組立体。 ７．前記第１スリーブ部分（７８）にはその周囲に傾斜し且つ離間した複数の空 洞が形成され、該空洞は前記接地パッド（４８）と接触する前記スリーブ素子の 端部に開口し前記接地パッド（４８）にコンプライアントのエネルギー蓄積接触 部を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項の組立体。 ８．前記第２スリーブ部分（８０）には複数の内方に延びるばね部材（８４）が 形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項の組立体。 ９．前記回路基板（３０）は複数の離間した信号パッド（４６）及び接地パッド （４８）を有し、前記ハウジングブロック（３６）には前記取付け手段（３２） により前記基板第１面に取付けられえるとき前記パッド（４６，４８）と位置合 せされるよう離間した複数の穴（３８）が形成され、且つ該複数の穴（３８）は 複数の組立てられたコンタクト（５２）、支持（５４）及びスリーブ（５６）素 子を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項の組立体。 １０．前記誘電体支持素子（５４）は筒状ブロックであることを特徴とする特許 請求の範囲第１項の組立体。 １１．前記第２スリーブ部分（８０）は前記第１スリーブ部分（７８）より直径 が縮小され、前記スリーブ素子（５６）は第１（７８）及び第２（８０）スリー ブ部分間の過渡領域（８２）が肩を形成して前記支持素子（５４）の前記第１端 （７４）に当接して保持手段として機能することを特徴とする特許請求の範囲第 １項の組立体。