JPH10506223A - シールド付きコネクタとメッキ孔を有する基板との組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１のシールド付きコネクタ（２，１２，１７，５０）と基板（１）とを設けられ、各シールド付きコネクタは前記基板（１）の所定の側に結合されて基板（１）の孔（７）に取り付けられた少なくとも１の信号コンタクト部材（３）を設けられ、このコネクタは各信号コンタクト部材（３）をシールドするシールド付きハウジング（６１）を有し、前記基板（１）は、コネクタ（２，１２，１７，５０）がこの基板（１）に取り付けられる領域を除いて、第１側上の第１の連続した導電層（９）と反対側の第２の連続した導電層（１０）を設けられ、シールド付きコネクタハウジングのそれぞれは、前記層（９，１０）の１に電気的に接続され、前記信号コンタクト部材（３）のいずれかで形成された電磁放射が外方に伝搬するのを防止する組立体。

Description

【発明の詳細な説明】 シールド付きコネクタとメッキ孔を有する基板との組立体 本発明は、少なくとも１のコネクタと基板とを備え、各コネクタがこの基板の 所定の側に結合され、かつ、基板の孔に取り付けられた少なくとも１の信号コン タクト部材を有し、このコネクタは各信号コンタクト部材シールドするために導 電性のコネクタシールド手段を備える組立体に関する。 このような組立体は、本願の出願人に譲渡された米国特許第４，８７４，３１ ９号に記載されており、コネクタから基板に延びる信号コンタクト部材で形成さ れた電磁放射による悪影響を低下するためにコネクタ−基板結合を開示する。従 来のコネクタは、コネクタ内の信号コンタクト部材の両側に配置された一連の板 ばね状グラウンドコンタクトを備える。コネクタと基板との間に直角結合部が形 成される。この直角結合部を形成するために、信号コンタクト部材と板ばね状グ ラウンドコンタクトのそれぞれがコネクタの後側から延び、９０°にわたって曲 げられる。しかし、信号コンタクト部材は、非シールド状態で、基板のスルーホ ールを通して延び、全体がシールドされるものではない。例えば５０ＭＨｚから １５ＧＨｚの範囲の極めて高い周波数が用いられた場合には、これらは望ましく ない電磁放射を行うアンテナとして作用する。 米国特許第４，６７９，８５８号は、バックプレーンと複数のプリント基板（ ｐｃｂ）との間の結合を開示する（第５図）。バックプレーンの一側は、それぞ れが端子を有する複数のチップ部材を装架する。例えば第７図に示すように、こ れらのチップ端子のそれぞれは、対応するバスラインと同じ深さに達するめくら 孔を通してバックプレーン内の内側バスラインに接続される。他のチップ端子は 、内側グラウンド面と同じ深さに達するめくら孔を通して内側グラウンド面に接 続される。更に他の信号搬送チップ端子が、バックプレーンを完全に貫通して延 びる信号コンタクト部材によりプリント基板から延びる信号ピンに接続される。 これらの信号コンタクト部材は、プリント基板を収容しかつチップ部材を装架す る側と反対側のバックプレーンの側に配置されたコネクタから、延びる。これら のコネクタのいずれもシールドされておらず、信号コンタクト部材は、シールド されずにバックプレーンを貫通する。バックプレーン内のバスラインは、好適に 規定されたインピーダンスレベルを形成するために、２つの分かれたグラウンド プレーン間に配置される。ＥＭＣ保護手段は設けられていない。 本発明は、現存する機器においては、例えばプリント基板あるいはバックプレ ーンなどの基板に結合されたコネクタの信号コンタクト部材がメッキスルーホー ルを完全に貫通して延び、基板の反対側でも電磁放射することの問題から出発す るものである。これについて、第１図を参照して説明する。第１図は、コネクタ ４２と、例えばプリント基板あるいはバックプレーンである基板4１との間の接 続を示す。１の信号コンタクト部材４３が図式的に示してあり、コネクタ４２か らメッキスルーホール４０を介して延びる。なお、「信号コンタクト部材（sign al contact member）」は、作動中に信号を搬送するものであり、すなわち非接 地部材である、コネクタ４２のコンタクト部材を示すことを理解されたい。 コネクタ４２は、コンタクト部材４３をシールドするために導電層７を設けら れている。したがって、コネクタ４２は、同軸コネクタとして適している。 現存するコネクタ−基板結合部においては、各信号コンタクト部材４３は、コ ネクタ４２の反対側の基板の側でスルーホール４０から延び、あるいは、本願出 願人による１９９４年４月１２に付け出願の国際特許出願ＷＯ−ＮＬ−９４／０ ００７５の第１６図に示すように、基板４１の他側に少なくとも達する。基板４ １から延びる信号コンタクト部材４３の端部はシールドされてないため、アンテ ナ状に作用し、電磁放射を行い、隣接する回路部材とクロストークしあるいは隣 接する回路部材に作用する。 本発明の目的は、基板と少なくとも１のコネクタとからなり、各コネクタの各 信号コンタクト部材が外側の世界に望ましくない電磁放射をなすのを防止する組 立体を提供することを目的とする。 この目的を達成するため、本発明の組立体は、コネクタシールド手段が各コン タクト部材を囲むシールド付きコネクタハウジングを備え、各孔にはその内面に 導電層が設けられ、コネクタが基板に取付けられる領域を除いて、基板には、第 １の連続した導電層とこの第１導電層に対して反対側に配置された第２の連続し た導電層とを設けられ、シールド付きコネクタハウジングのそれぞれがこれらの 層の１に電気的に接続され、信号コンタクト部材のいずれかで形成された電磁放 射が外の世界に伝達するのを防止するために、シールド付きコネクタハウジング のそれぞれが前記層の１に電気的に接続される。これらの手段を設けることによ り、基板の両側における各コネクタおよび導電層のシールドが、コンタクト部材 からの電磁放射の漏洩防止シールドを形成する。コネクタが同軸状あるいは２軸 機能を有する場合は、このような機能が保持される。導電層を各孔の内面に設け ることにより、信号コンタクト部材を、例えば基板内の信号層により他の回路部 材に接続するためのコンタクト領域が設けられる。 基板は、少なくとも１の導電性めくら孔と、この導電性めくら孔に電気的に接 続される少なくとも１の信号層とを備え、各各信号コンタクト部材が対応するめ くら孔内に取り付けられるのが好ましい。 必要な場合は、導電層の１を、例えばこの層が特定電圧を搬送する他の金属部 と係合するのを防止するために絶縁層で覆うことも可能である。 本発明の組立体の１の実施例では、第１コネクタが基板の一側に結合され、第 ２コネクタがこの基板の反対側に結合され、第１コネクタの１のコンタクト部材 が第１孔に取り付けられ、第２コネクタの１のコンタクト部材が第２孔に取り付 けられ、これらの第１，第２孔は互いに整合する。コネクタが互いに対向して基 板に結合可能で、コンタクト部材が整合するため、パッケージ密度を増大するこ とができる。 このような実施例では、基板に接地層を設け、第１，第２孔を分離することが できる。 このような第１，第２孔は、第１コネクタのコンタクト部材が第２コネクタの コンタクト部材に電気的に接続されるように、１の導電性スルーホールの部分で よい。 各コンタクト部材は、５０ＭＨｚから１５ＧＨｚの範囲の周波数で信号を搬送 することができる。本発明の組立体は、この範囲の周波数であっても、各コンタ クト部材のアンテナ作用に対する優れたシールド作用を形成する。 各めくら孔は、１．５mmより少ない深さと、１．２mmより小さい径とを有する 。 これらの寸法は、現在の製造方法で得ることができ、通常は約１．６mmあるいは それよりも大きい厚さを有するプリント基板のめくら孔の用途に用いることがで きる。更に、これらの寸法は、より重要となっているが、しかし、特に高周波数 の用途で信号搬送コンタクト部材のアンテナ作用の悪影響に対する対応策の必要 が増大しているコネクタ技術における小型化への過程を促進するものである。 各信号コンタクト部材は、プレス嵌めにより、その対応する孔に取付けること が好ましい。このような結合は、大きな製造上の利点を有する。しかし、これに 代え、信号コンタクト部材を、はんだ結合によりその対応する孔に取り付けるこ とができる。更に、コンタクト部材を基板の孔内に挿入されたソケットに取り付 けることもできる。 本発明は更に上記組立体の基板にも向けられており、この基板は、一側におけ る前記第１導電層と、この第１導電層に対して対向する関係で配置された前記第 ２導電層ととを備え、これらの導電層は、コネクタが取り付けられる領域を除い て連続しており、この領域にはコネクタのコンタクト部材を取り付けるための孔 が基板内に設けられており、各ホールにはその内面に導電層が設けられる。 本発明の他の目的および他の用途は、添付図面を参照する以下の詳細な説明か ら明らかとなり、図中、同様な部材には同じ参照符号を付してある。 第１図は、従来技術による典型的な拡張コネクタおよび一体に結合された基板 の組立体であり、 第２図は、本発明によるコネクタおよび一体に結合された基板の組立体であり 、 第３図は、本発明による複数のコネクタと基板との間の他の組立体を示し、 第４図は、本発明による基板内のめくら孔の拡大断面図であり、 第５ａ図から第５ｄ図は、第４図のＶ−Ｖの位置における、プレス嵌めされた コンタクト部材を収容するめくら孔の種々の断面形状を拡大して示し、 第６図および第７図は、本発明による基板の孔に挿入可能なソケットの断面図 を示す。 第２図は、本発明によるコネクタ２と基板１との間の結合部の実施例を示す。 コネクタ２は導電層６１を設けられる。基板１は、プリント基板（ｐｃｂ）、バ ックプレーンあるいは他の好適な基板とすることができる。コネクタ２の２つの 信号コンタクト部材３が、コネクタ２から基板１のめくら孔７内に延びる。信号 コンタクト部材３から外側の世界に達する放射を防止するため、コネクタ２は、 好適なシールド手段によりシールドされている。当該技術分野の技術者に知られ ているように、このシールドは、グプラスチック製のコネクタを、グラウンドに 接続される導電層で被覆することにより、得ることができる。これに代え、コネ クタ２は、信号コンタクト部材の全てを囲む別個の金属ハウジングを備えてもよ い。コネクタ２のシールドは、第２図に示すように基板１の同じ側に配置された アースラインあるいはグラウンドプレーン９に接続される。アースラインあるい はグラウンドプレーン９と、コネクタ２の導電層６１との間の接続は、当業者に 知られている好適な止め具（hold down）手段８により、行うことができる。 めくら孔７のそれぞれは、好適な金属コーティングによりメッキされている。 この金属コーティングは、信号層４及び／又は５に接触する。信号層４，５と、 グラウンドプレーン９との間の距離を所定の値に選択することにより、前記ライ ン４，５のインピーダンスを予め定めることができ、これにより、当業者に知ら れているように、コネクタ２に対するインピーダンス整合をとることができる。 信号コンタクト部材３は、めくら孔内に、例えばプレス嵌めあるいははんだ付 けにより、取り付けられる。各信号コンタクト部材３は、各信号コンタクト部材 とその対応するめくら孔との間の電気接触を良好にするために、追加延長部を設 けることができる。（これについては第５図を参照して後述する）。 グラウンドプレーン１０は、コネクタ２の反対側で基板１の側に配置されてい る。 信号コンタクト部材３のいずれもが、コネクタ２と反対側で、グラウンドプレ ーン１０で覆われた側から延びてないため、信号コンタクト部材３から障害とな る放射がグラウンドプレーン１０の下側の領域に達することはない（「下側」の 用語は、コネクタ２の反対側におけるグラウンドプレーン１０の側の領域を示し 、発明の範囲を限定するものではない）。 必要な場合には、アース９あるいはグラウンド層１０あるいはこれらの双方に 絶縁層を設け、他の電気部材あるいは素子との望ましくない短絡を防止してもよ い。 第３図は、本発明による組立体の他の実施例を示す。第３図では、基板１が４ つのシールド付きコネクタ２，１２，１７，５０に接続されている。コネクタ１ ７は、１の信号コンタクト部材１１を有し、導電層６２を設けられている。更に 、コネクタ１２は、１の信号コンタクト部材１３を有する。なお、第２図あるい は第３図に示す信号コンタクトの数は、制限するためのものではない。第３図は 、信号コンタクト部材１１がメッキされためくら孔３７内に取り付けられている 状態を示し、このめくら孔は信号層４と電気的に接続されている。信号層４は更 に、コネクタ２の信号コンタクト部材の１を受け入れるメッキされためくら孔２ ７と電気的に接続されている。 コネクタ１２，５０は、コネクタ２，１７の反対側で基板１の一側に結合され ている。コネクタ１２は、信号コンタクト部材１３により基板１に結合され、こ の信号コンタクト部材は、メッキされためくら孔２８内に取り付けられ、このめ くら孔は基板１内の信号ライン１６に電気的に接触している。コネクタ１２は、 好適な止め具手段２９でグラウンドプレーン１０に接続された導電層６３を備え る。信号コンタクト部材３，１１により形成された放射が基板１の反対側に達す るのを防止するため、基板１内のめくら孔２７を基板１の反対側のめくら孔２８ から分離する他のグラウンドプレーン１５が基板１内に配置されている。 基板１の一側におけるめくら孔は、基板１の反対側のめくら孔と整合してなく てもよい。しかし、第３図に示すように、これらのいくつかを整合させてもよい 。第３図は、コネクタ２の信号コンタクト部材３の１を取り付けられためくら孔 が基板１の反対側のめくら孔２８と整合している状態を示す。めくら孔２７内に 取り付けられた信号コンタクト部材３と、めくら孔２８内に取り付けられた信号 コンタクト部材１３とのクロストークを防止するため、信号コンタクト部材３お よび信号コンタクト部材１３の端部間に、符号１４で図式的に示すように、他の グラウンドプレーン１５が連続的に延在している。 整合しためくら孔２７，２８を有する基板１は次の工程を通じて製造すること ができる。この製造方法は、それぞれが０．１mmの厚さでかつそれぞれが所定位 置にメッキスルーホールを好適に設けられ、各基板層のホールが所要の位置で整 合された複数の基板層（例えば８枚）を温度および圧力を上昇させた状態下で一 体的にプレスすることによりサブアセンブリを形成し、この連続した基材上に導 電性グラウンドプレーン１５をプレスし、更に、０．１mmの厚さの他の基材をこ の導電性グラウンドプレーン１５上にプレスし、それぞれが０．１mmの厚さでか つそれぞれが前記他の基材上で所定位置にメッキスルーホールを設けられた複数 の他の基板層（例えば８）をプレスする工程を備えており、これらの全ての基板 層のホールが整合される。他の製造方法も可能である。導電性グラウンドプレー ン１５は、例えば、銅あるは他の適宜の金属で被覆した例えば織ったガラス繊維 樹脂材料FR4 等の絶縁性基材であってもよい。 基本的には、基板１にめくら孔をドリル加工することも可能である。しかし、 上述の多層基板１を製造するための積層方法がより好ましく、これは、実際には ドリル加工しためくら孔をメッキすると、基板の表面上で最小径を有する円錐状 となる場合があるからである。このようなめくら孔にコンタクト部材を挿入する ことは容易でない。更に、このようなメッキされたメクラ孔の円錐状形状は、メ ッキされためくら孔と挿入されたコンタクト部材との間の良好な電気接触を阻害 する。 第３図は、更に、導電層６４を設けられたコネクタ５０を示し、このコネクタ は好適な止め具手段で接地層１０に接続されている。コネクタ５０は、メッキさ れためくら孔内を導電層５に達するまで延びるコンタクト部材５１を備える。コ ンタクト部材５１は、したがって導電層５と電気的に接続される。接地層１５と の短絡を防止するため、コンタクト部材５１との電気接触を防止するのに十分な 大きさのスルーホールがこの接地層に設けられている。 なお、めくら孔に代えて、基板１に１あるいは複数のメッキスルーホールを設 け、これらのスルーホールに、基板の一側のシールド付きコネクタの１のコンタ クト部材と、基板の他側のシールド付きコネクタの他のコンタクト部材を収容し 、これにより、両コンタクト部材との間に電気接触を形成することもできる。 第４図は、信号コンタクト部材３が取り付けられる基板１のめくら孔７の拡大 図を示す。このめくら孔７は導電層４４でメッキされ、基板１内の信号ライン４ と電気接触する。信号コンタクト部材３をめくら孔７内に容易に挿入でるように するため、めくら孔７の基板１の表面側の縁部３９が面取りされている。 なお、第４図では、コネクタハウジング２とグラウンドプレーン９とは、図示 を明瞭にするために省略してある。 めくら孔７の最大径ｄ1 は、１．５mmよりも小さいのが好ましく、一方、基板 １内のめくら孔７の径ｄ2 は１．２mmよりも小さいのが好ましくかつめくら孔７ の深さｈは１．５mmよりも少ない。深さが１．５mmよりも少ないと、３．２mmの 厚さのプリント基板に２つの対向して整合するめくら孔（第３図の２７，２８と 同様に）を設けることが可能となる。１．６mmの厚さを有するプリント基板にお ける約０．６mmの径を有するメッキスルーホールにプレス嵌めすることは、上述 の１９９４年４月１２日付けの国際特許出願ＷＯ−ＮＬ−９４／０００７５で既 に提案されている。 プレス嵌めコンタクト部材の断面は他の形状とすることができる。第５ａ図か ら第５ｄ図はめくら孔７の導電性コーティング４４に係合する他の好適な形状の プレス嵌めコンタクト部材３を示す。第５ｄ図では、信号コンタクト部材３が延 長部６を設けられ、この延長部は、信号コンタクト部材３がめくら孔７内に挿入 されたときに、信号コンタクト部材３とめくら孔７との間に保持力を形成するよ うに配置される。このようなミニプレス嵌め結合の詳細は、上述の国際特許出願 ＷＯ−ＮＬ−９４／０００７５に記載されており、本願におけるこれらの保持手 段６の詳細についてはこれを参照されたい。 なお、第５ａ図から第５ｄ図の全てはプレス嵌め結合に関するものであるが、 これに代え、はんだ結合手段も可能であり、例えばリフローした後に永久的なは んだ結合を形成するはんだペーストを追加して用いることも可能である。しかし 、修理が容易である利点を有するため、プレス嵌めが好ましい。更に、ホールは メッキを必要としない。 導電性ホールを製造するために、例えば導電性スリーブあるいは導電性ソケッ ト等の他の手段も用いることができる。 第６図は、めくら孔７２内に挿入された小型のインサートソケット７１の拡大 断面図を概略的に示す。インサートソケット７１の他の細部は、バーグエレクト ロニクス社(Berg Electronics，Inc.)に譲渡された米国特許第３，６８１，７３ ８号を参照されたい。米国特許第３３，６８１，７３８号に開示されているイ ンサートソケット７１の全ての細部を参考までに、本願発明に含めることができ る。インサートソケット７１は、はんだ７３によりめくら孔７２にはんだ付けし てもよく、この場合は信号層７４の電気接触が改善される。 第７図は、本発明に使用可能な他のソケット８１を示す。このソケット（ある いはグリップレット）８１はめくら孔８２内に挿入され、必要な場合には、はん だ８３によりめくら孔８２の側壁に結合することができる。はんだ８３を用いる ことにより、信号層８４とソケット８１との間の電気接触が改善される。ソケッ ト８１は、バーグエレクトロニクス社に譲渡された米国特許第３，５０４，３２ ８号に記載されており、その内容を参考までに本願発明に包含することができる 。 当業者であれば明らかなように、第６図および第７図は、本発明に用いること が可能なソケットおよびホールの例を示す。他のソケットも使用できる。更に、 めくら孔に代えてスルーホールを用いることもでき、ソケットの使用は、単一層 ７４，８４のみに限定されるものではない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも１のコネクタ（２）と基板（１）とを具備してなり、各コネク タ（２）が基板（１）の所定の側に結合され、基板（１）の孔（７）に取り付け られた少なくとも１の信号コンタクト部材（３）を備え、コネクタが各信号コン タクト部材（３）をシールドする導電性コネクタシールド手段（６１）を備える 組立体であって、前記コネクタシールド手段（６１）は、各コンタクト部材（３ ）を囲むシールドされたコネクタハウジングを備え、各孔（７）は、その内面に 導電層（４４）を設けられ、前記基板（１）は、コネクタ（２，１２，１７，５ ０）が基板（１）に取り付けられる領域を除いて、一側上の第１連続導電層（９ ）と、この第１導電層（９）に対向する関係に配置された第２導電層（１０）と を設けられ、シールドされたハウジングのそれぞれは、これらの導電層（９，１ ０）の１と電気的に接続され、前記信号コンタクト部材（３）のいずれかによっ て形成された電磁放射が外側の世界に伝搬するのを防止することを特徴とする組 立体。 ２． 前記基板（１）は、少なくとも１の導電性めくら孔（７）と、この導電性 めくら孔（７）と電気的に接続された少なくとも１の信号層（４，５）とを備え 、各信号コンタクト部材（３）は対応するめくら孔（７）に取り付けられること を特徴とする請求項１に記載の組立体。 ３． 前記導電層の１（１０）は絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項 １または２に記載の組立体。 ４． 第１コネクタ（２）が基板（１）の一側に結合され、第２コネクタ（１２ ）が基板（１）の他側に結合され、第１コネクタ（２）の１のコンタクト部材（ ３）が第１孔（２７）に取り付けられ、第２コネクタ（１２）の１のコンタクト 部材（３）が第２孔（２８）に取り付けられ、これらの第１，第２孔（２７，２ ８）は互いに整合していることを特徴とする請求項１に記載の組立体。 ５． 接地層（１５）が基板（１）内に設けられ、第１，第２孔（２７，２８） を分離することを特徴とする請求項４に記載の組立体。 ６． 第１，第２孔（２７，２８）は、第１コネクタ（２）の前記コンタクト部 材（３）が第２コネクタ（１２）のコンタクト部材（１３）に電気的に接続され るように、１の導電性スルーホールの部分であることを特徴とする請求項４に記 載の組立体。 ７． 各コンタクト部材は、５０ＭＨｚから１５ＧＨｚの範囲の周波数の信号を 搬送することを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の組立体。 ８． 各めくら孔は、１．５mmよりも少ない深さと、１．２mmよりも小さい径と を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の組立体。 ９． 各信号コンタクト部材は、プレス嵌め結合により、その対応する孔に取り 付けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか１に記載の組立体。 １０． 各信号コンタクト部材は、はんだ結合により、その対応する孔に取り付 けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１に記載の組立体。 １１． 少なくとも１の孔（７２，８２）は、孔内に挿入されたソケット（７１ ，８１）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１に記載の組立体 。 １２． 請求項１から１１のいずれか１に記載の組立体の基板（１）であって、 この基板（１）は、少なくとも一側上の第１導電層（９）と、この第１導電層に 対して対向配置された前記第２導電層（１０）を備え、これらの層（９，１０） は、コネクタが取り付けられる領域を除いて連続し、前記コネクタのコンタクト 部材（３）を取り付ける孔は、前記領域内で基板（１）に設けられ、各孔はその 内面に導電層を設けられる、基板。