KR101968790B1 - 순응성 인터커넥트 요소를 이용한 제어형-임피던스 케이블 종단부 - Google Patents

순응성 인터커넥트 요소를 이용한 제어형-임피던스 케이블 종단부 Download PDF

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Abstract

순응성 전기 접촉부를 이용하여 다른 장치에 대한 인터페이스를 제공하기 위해 제어형-임피던스 케이블을 종단시키기 위한 장치가 개시된다. 종단기는 접지 차폐부에 의해 케이블을 고정하기 위한, 그리고, 공통 접지부를 제공하기 위한, 전도성 접지 블록을 포함한다. 케이블이 접지 블록에 앵커 고정되면, 블록면 및 케이블 단부가 드레싱되어, 장치에 케이블 중심 전도체를 전기적으로 연결하는 순응성 신호 접촉부와 신뢰가능한 전기 접촉부를 구현한다. 접지 블록에 장착되는 절연성 또는 전도성 플레이트는 장치의 접지 평면에 접지 블록을 전기적으로 연결하는 선택적인 접지 접촉부와, 신호 접촉부를 보지한다. 접지 접촉부는 케이블의 임피던스 환경을 밀접하게 모방하는 패턴으로 신호 접촉부를 둘러싼다. 전도성 플레이트를 이용할 때, 신호 접촉부는 절연 센터링 플러그 또는 비전도성 코팅에 의해 플레이트로부터 절연된다.

Description

순응성 인터커넥트 요소를 이용한 제어형-임피던스 케이블 종단부 {CONTROLLED-IMPEDANCE CABLE TERMINATION USING COMPLIANT INTERCONNECT ELEMENTS}
본 발명은 전기 케이블 종단부에 관한 것이고, 특히, 전기 장비의 고주파수 신호를 송신하는데 일반적으로 사용되는 제어형 임피던스 케이블 종단부에 관한 것이다.
케이블 종단부의 용도는 케이블로부터 전기 장치까지 인터커넥트를 제공하는 것이고, 케이블과 작동 환경 사이에 분리가능한 전기적 상호연결을 제공하는 것이다. 분리성의 특성은, 케이블이 납땜 또는 접착과 같은 영구적인 기계적 수단에 의해 상호연결되는 것이 아니라, 일시적인 기계적 수단에 의해 연결되는 것이다.
현재 케이블은 SMA(SubMiniature Version A) 커넥터와 같은 제어형-임피던스이기도 한 기존 타입의 커넥터를 이용하여 종단되거나, 또는 케이블이 인쇄 회로 보드(PCB)에 납땜되고 인쇄 회로 보드가 다시 작업 환경에 분리가능하게 연결된다. SMA 커넥터는, 일반적으로 케이블과 동일한 임피던스 환경에 있으면서, 케이블과 커넥터 그리고 커넥터와 그 작업 환경(가령, PCB) 사이의 인터페이스 점에서 고주파수 감쇠를 야기하는 임피던스 미스매치를 갖는다. 추가적으로, 이러한 케이블 종단부는 장착을 위해 PCB에 관통 구멍을 요구하고, 결과적으로, 가장 최적의 제어형 임피던스 환경을 설계하는 것이 어려워질 수 있다. 이러한 타입의 케이블 종단부는 통상적으로 단일 케이블용이고, 종단을 위해 실질적인 양의 PCB 면적을 요구하며, 따라서, 연결부의 밀도 기능을 저하시킨다.
다른 형태의 종래 기술은 여러 케이블을 전기적 환경에 정합시키기 위해 2개의 독립적 부분을 이용하는 시스템이다. 이 시스템은 일반적으로 인쇄 회로 보드에 납땜되는 일 부분과, 일반적으로 여러 케이블에 정합되는 다른 부분을 이용한다. 이러한 두 조각들이 함께 플러깅되어, 제어형 임피던스 상호연결을 형성한다. 이러한 시스템들은 더 우수하게 제어되는 임피던스 환경이지만, 케이블이 사용될 수 있는 밀도 면에서 제한된다. 즉, 케이블은 제어형 임피던스 환경의 실현을 위해 이들 간에 최소 공간을 요구하고, 따라서, 주어진 면적 내에서 소수의 케이블만이 종단될 수 있다.
미국특허 제7,544,093호에 개시된 다른 형태의 종래 기술은, 스프링을 이용하여 장치에 보지되는, 제거가능한 케이블을 이용하는 시스템이다. 케이블은 신호 전도체를 케이블 단자 단부로부터 돌출시키는 단자 단부를 갖는다. 그후 단자는 스프링을 이용하여 장치에 가압되고, 케이블의 접지 차폐부는 장치 접지부로의 단자 접지부를 단락시키는 전도성 러버 접지 차폐부에 의해 장치에 연결된다.
본 발명은 종단부의 해로운 전기적 효과를 최소화시키도록, 종단점에서 순응성 접촉 요소를 이용하는 제어형-임피던스 케이블을 종단하기 위한 장치 및 방법이다.
본 발명은 제어형-임피던스 케이블(이후 단순히 "케이블")과 다른 장치 사이에 인터페이스를 제공하기 위해 순응성 전기 접촉부를 이용하는 케이블 종단기를 포함한다. 조립체는 조립체 및 장치를 함께 선형으로 압축하지 못할 수 있는 잭 스크루에 의해 통상적으로 제공되는 압축 방향으로 압축력에 의해 전기 장치에 제거가능하게 부착된다. 순응성 접촉부는 전기 장치의 전도점 사이에서 비동평면성을 보상한다.
종단기의 각각의 실시예는 접지 차폐부에 의해 케이블을 고정하기 위한, 그리고 공통 접지부를 제공하기 위한, 전도성 블록과, 케이블 중심 전도체와 저닉 장치 사이에서 전기적 연결을 구현하기 위한 하나 이상의 순응성 신호 접촉부와, 장치의 접지 평면과 접지 블록 사이에서 전기적 연결을 구현하기 위한 선택적인 순응성 접지 접촉부와, 접촉부들을 보지하는 접지 블록에 장착되는 블레이트를 포함한다.
모든 케이블의 접지 차폐부는 접지 블록에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 이를 실현하기 위해, 케이블 접지 차폐부의 납땜, 접지 차폐부의 크림핑, 전도성 접착제로 포팅, 사출 강체화된 접지 차폐부의 성형 및 압입 끼워맞춤, 스레딩, 및 트위스트-락을 포함하는 서로 다른 여러 방법들을 고려한다. 케이블이 접지 블록에 앵커 고정되면, 접지 블록면 및 케이블 단부들이 드레싱되어 순응성 접촉부와 신뢰가능한 전기적 접촉을 구현한다. 드레싱은, 케이블 중심 전도체가 접지 블록면에 대해 알려진 깊이에 위치함을 보장하기 위해, 밀링, 그라인딩, 또는 샌딩과 같은 소정의 기계적 수단에 의한 폴리싱을 포함할 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기 위한 예시적인 순응성 접촉부는 스프링 프로브, 전기 전도성 러버 접촉부, 퍼즈 버튼 접촉부, 스탬핑된 금속 접촉부, 화학적 식각 접촉부, 및 비대칭(skewed) 코일 접촉부를 포함한다.
플레이트는 접촉부를 보지한다. 플레이트의 특징부는 직접 블록 면과 접하는 면 표면과, 장치에 대체로 접하는 장치 표면과, 접촉부에 대한 적어도 하나의 신호 관통 개구를 포함한다. 각각의 개구는 접지 블록 면 개구부와 장치 면 개구부를 갖는다. 신호 접촉부에 대한 개구는 접지 블록 내 대응하는 케이블 구멍과 정렬된다.
케이블 중심 전도체는 순응성 신호 접촉부에 의해 전기 장치의 신호 전도점에 연결된다. 대부분의 구조에서, 신호 접촉부는 케이블의 임피던스 환경을 밀접하게 모방하는 패턴으로 장치에 케이블 차폐부 또는 접지 블록을 연결하는 다수의 접지 접촉부에 의해 둘러싸인다. 시스템의 임피던스는 신호 접촉부에 대해 접지 접촉부의 위치를 변화시킴으로써, 또는, 절연 물질을 변경함으로써, 변경될 수 있다.
비대칭 코일 접촉부는 플레이트의 신호 관통 개구에서 포획된다. 개구는 접지 블록에 인접한 측부의 작은 블록 개구부까지, 그리고 다른 단부의 작은 장치 개구부까지, 폭좁아지는 큰 중앙 섹션을 갖는다. 접촉 리드의 길이는 리드가 개구부로부터 연장되도록 구현된다. 대안으로서, 블록 개구부가 중심 섹션의 폭을 갖는다. 선택적으로, 중심 전도체와 장치 및 대응하는 접촉 리드 사이의 접촉 영역은 접촉부가 케이블 중심 전도체만큼의 폭을 갖는, 접촉부를 포획하는 한 쌍의 전도성 보스에 의해 증가될 수 있다. 선택적으로, 개구의 나머지 공간은 코일 루프의 전기적 단락을 돕고 탄성을 추가하는 순응성, 전기 전도성 탄성중합체로 충전된다.
퍼즈 버튼 접촉부는 원통형으로서, 단부보다 중심에서 폭이 더 좁은 개구 내로 강제된다. 접촉 단부는 플레이트로부터 연장된다.
전도성 러버 접촉부는 개구 내 환형 돌출부 상에 끼워맞춰지는 중앙-위치 환형 오목부를 갖는 원통형일 수 있다. 접촉 단부는 플레이트로부터 연장된다. 접지 접촉부에 대한 전도성 러버 접촉부는 신호 접촉부와 동일한 구조일 수 있고, 또는, 원형이어서, 신호 접촉부를 둘러쌀 수 있다.
식각된 또는 스탬핑된 접촉부는 C-형상 개구에 포획되는 C 형상의 전도성 물질의 스트립이다.
중심 전도체와 신호 접촉부 사이의 전기 연결과 접지 블록과 접지 접촉부 사이의 전기적 연결은 압축 연결이다. 플레이트에 접촉부가 설치된 상태에서, 플레이트는 기계적 부착을 이용하여 접지 블록에 장착되어, 접지 블록에 대해 접지 접촉부의 단부를, 그리고 중심 전도체의 단부에 대해 신호 접촉부의 단부를 압박한다. 대안으로서, 중심 전도체와 신호 접촉부 사이의 전기적 연결은 땜납 연결이다. 대안으로서, 중심 전도체의 단부는 비대칭 코일 접촉부처럼 순응성 스프링 내로 형성된다.
플레이트는 절연성 또는 전도성일 수 있다. 절연성 플레이트는 비-전기 전도성 물질로 제조된다. 전도성 플레이트는 접지 접촉부를 연결하는 전기 전도성 금속으로 구성되는 것이 바람직하여, 신호 접촉부에 더 정밀한 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 신호 접촉부는 절연 센터링 플러그 또는 비전도성 코팅에 의해 전도성 플레이트로부터 절연된다.
대안으로서, 신호 접촉 개구는 전도성 보스 내에 위치한다. 보스는 전도성 플레이트로부터 보스를 절연시키는 절연 환형체에 의해 둘러싸인다.
케이블이 매우 작은 공차 내에서 동일 길이이도록 접지 블록에 케이블을 조립하기 위한 방법 및 장치가 또한 개시된다. 이 방법을 돕기 위해, 프레임, 커넥터 지그, 블록 지그, 및 레그를 갖는 납땜 고정체가 사용된다. 프레임은 대체로 장방형이고 수직으로 선다. 커넥터 지그는 프레임의 하측 크로스 피스에 장착된다. 블록 지그는 프레임의 상측 크로스 피스에 장착된다. 4개의 레그는 수평으로부터 적어도 10도의 각도로 대체로 대향 방향으로 프레임의 하측 코너로부터 연장되어, 프레임이 넘어가는 것을 방지하면서도 사용자가 프레임을 틸트할 수 있게 한다.
커넥터 지그는 케이블의 다른 단부가 접지 블록에 납땜되는 위치로부터 고정 거리에서 케이블 커넥터를 잠근다. 커넥터 지그는 위쪽으로 열린 호로 커넥터를 잠궈서, 케이블이 접지 블록까지 동일 거리가 된다.
접지 블록은 블록 지그에 고정되고, 면을 위로 하여, 상측 크로스 피스에 고정된다. 텐셔닝 플레이트가 상측 크로스 피스에 장착된다. 잭 스크루는 텐셔닝 플레이트의 단부에서 구멍 내로 스레딩된다.
케이블 외장이 벗겨지고, 벗겨진 부분은 접지 블록 내 구멍을 통해 그리고 텐셔닝 플레이트 내 대응하는 케이블 구멍을 통해 공급된다. 코일 스프링은 각각의 케이블 상에 배치되고, 칼라가 케이블에 치밀하게 고정된다.
커넥터를 커넥터 지그에 놓은 후, 잭 스크루는 케이블 상에 적절한 장력이 있을 때까지 조여진다. 각각의 케이블 차폐부는 접지 블록에 납땜된다. 경사 레그는 접지 블록의 각각의 측부에 대한 접근을 쉽게 하고자 사용자가 고정체를 틸트할 수 있게 한다. 땜납 및 접지 블록이 충분히 냉각된 후, 잭 스크루는 풀리고, 칼라, 스프링, 및 텐셔닝 플레이트가 제거된다. 접지 블록은 프레임으로부터 제거되고, 커넥터는 커넥터 지그로부터 제거된다.
접지 블록면은 샌딩, 밀링, 플레이닝, 스카이빙, 브로칭, 또는 그외 다른 적절한 방법에 의해 매끄럽게 그리고 고르고 평탄하게 마감된다.
본 발명의 목적은 발명의 상세한 설명 및 다음의 도면에 비추어 명백해질 것이다.
본 발명의 속성 및 목적을 더욱 이해하기 위해, 첨부 도면을 참조한다:
도 1은 동축 케이블과 함께 이용하기 위한 본 발명의 케이블 종단부 조립체의 등각투상도이고,
도 2는 장치에 연결되는 도 1의 케이블 종단부 조립체의 전면도이며,
도 3은 장치에 연결되는 케이블 종단 조립체의 상세 단면도이고,
도 4는 도 1의 케이블 종단부 조립체의 측면도이며,
도 5는 도 1의 케이블 종단부 조립체의 분해조립도이고,
도 6은 선 A-A을 따라 취한 도 2의 케이블 종단부 조립체의 상부 단면도이며,
도 7은 선 B-B을 따라 취한 도 3의 케이블 종단부 조립체의 전방 단면도이며,
도 8은 접지 블록에 케이블을 제어가능하게 부착하는 방법의 단면도이며,
도 9는 접지 블록에 케이블을 제거가능하게 부착하는 다른 방법의 단면도이고,
도 10은 플레이트의 공통 특징을 보여주는 단면도이며,
도 11은 경사 접지 블록의 등각투상도이고,
도 12는 직각 접지 블록의 등각투상도이며,
도 13은 병렬 접지 블록의 등각투상도이고,
도 14는 절연 플레이트를 구비한 도 1의 케이블 종단부 조립체의 저면도이며,
도 15는 C에서 취한 도 14의 동축 케이블 종단부 조립체의 저부의 상세도이고,
도 16은 미러-이미지 시트를 갖는 절연 플레이트와 비대칭 코일 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이며,
도 17은 비대칭 시트를 갖는 절연 플레이트와 비대칭 코일 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이고,
도 18은 기다란 중심 섹션을 갖는 절연 플레이트와 비대칭 코일 접촉부를 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이며,
도 19는 절연 플레이트 및 전도성 보스와 비대칭 코일 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이고,
도 20은 절연 플레이트와 퍼즈 버튼 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이며,
도 21은 절연 플레이트와 전도성 러버 접촉부를 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이고,
도 22는 E-E에서 취한 도 21의 단면도이며,
도 23은 F-F에서 취한 도 22의 단면도이고,
도 24는 절연 플레이트에 매립된 스탬핑된 또는 에칭된 접촉부를 이용하는 도 1의 케이블 종단부 조립체의 저면도이며,
도 25는 H에서 취한 도 24의 동축 케이블 종단부 조립체의 저부의 상세도이고,
도 26은 접지 블록 상에 설치 전에 도 24의 플레이트의 단면도이며,
도 27은 절연 플레이트에 매립된 스탬핑된 또는 에칭된 접촉부를 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이고,
도 28은 절연 플레이트를 갖는 도 13의 접지 블록을 이용하는 케이블 종단부 조립체의 분해 조립도이며,
도 29는 절연 플레이트와 함께 도 13의 접지 블록을 이용하는 케이블 종단 조립체의 단면도이고,
도 30은 절연 플레이트와 신호 접촉을 위한 성형 케이블 중심 전도체 및 접지 접촉부를 위한 비대칭 코일 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이며,
도 31은 신호 접촉을 위한 절연 플러그, 전도 플레이트, 및 동축 케이블을 구비한, 도 1의 케이블 종단부 조립체의 저면도이고,
도 32는 신호 접촉을 위한 절연 플러그 및 전도 플레이트와 함께 J에서 취한 도 31의 동축 케이블 종단부 조립체의 저부의 상세도이며,
도 33은 신호 접촉을 위한 절연 플러그 및 전도 플레이트와 비대칭 신호 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이고,
도 34는 신호 접촉을 위한 전도 보스, 유전 환형체, 전도 플레이트, 및 동축 케이블을 구비한, 도 1의 케이블 종단부 조립체의 저면도이며,
도 35는 신호 접촉을 위한 전도 보스, 유전 환형체, 전도 플레이트를 구비한, K에서 취한 도 34의 동축 케이블 종단부 조립체의 저부 상세도이며,
도 36은 신호 접촉을 위한 전도 보스, 유전 환형체, 전도 플레이트와 비대칭 코일 접촉을 이용하는 동축 케이블 종단부를 보여주는 D에서 취한 도 7의 상세도이며,
도 37은 쌍축 케이블과 함께 이용하기 위한 본 발명의 케이블 종단부 조립체의 등각투상도이고,
도 38은 도 37의 케이블 종단부 조립체의 전면도이며,
도 39는 선 M-M을 따라 취한 도 38의 케이블 종단부 조립체의 상부 단면도이고,
도 40은 도 37의 케이블 종단 조립체의 측면도이며,
도 41은 선 N-N을 따라 취한 도 40의 케이블 종단 조립체의 전방 단면도이고,
도 42는 절연 플레이트를 구비한 도 37의 케이블 종단 조립체의 저면도이며,
도 43은 절연 플레이트와 함께, R에서 취한 도 42의 케이블 종단 조립체의 저면의 상세도이고,
도 44는 절연 플레이트와 비대칭 코일 접촉을 이용하여 쌍축 케이블 종단부를 보여주는 P에서 취한 도 41의 상세도이며,
도 45는 신호 접촉을 위한 절연 플러그, 전도 플레이트, 쌍축 케이블을 구비한, 도 37의 케이블 종단부 조립체의 저면도이고,
도 46은 S에서 취한 도 45의 쌍축 케이블 종단부 조립체의 저부 상세도이며,
도 47은 신호 접촉을 위한 절연 플로그, 전도 플레이트, 비대칭 코일 접촉을 이용하는 쌍축 케이블 종단부를 보여주는 P에서 취한 도 41의 상세도이고,
도 48은 신호 접촉을 위한 절연 플러그, 전도 플레이트, 쌍축 케이블을 구비한, 도 37의 대안의 케이블 종단부 조립체의 저면도이며,
도 49는 T에서 취한 도 48의 대안의 쌍축 케이블 종단부 조립체의 저부의 상세도이고,
도 50은 도 48의 대안의 쌍축 케이블 종단부를 보여주는 P에서 취한 도 41의 상세도이며,
도 51은 케이블 및 접지 블록과 함께 본 발명의 납땜 고정체의 등각투상도이고,
도 52는 도 51의 고정체의 정면도이며,
도 53은 도 51의 고정체의 측면도이고,
도 54는 도 52의 커넥터 지그의 상세도이며,
도 55는 접지 블록을 부착한, 도 52의 텐셔닝 플레이트 및 블록 지그의 상세도이고,
도 56은 텐셔닝 플레이트 및 블록을 통해 나사선을 가진 케이블의 상세도이며,
도 57은 케이블 상에 설치되는 칼라 및 스크루의 상세도이고,
도 58은 인장 상태에 있는 텐셔닝 플레이트의 상세도이다.
본 발명은 미국특허가출원 제61/550,543호 전체를 참고자료로 포함하며, 본 출원의 일부분이 이 선출원에 기초한다.
본 발명은 종단부 지점에서 순응성 또는 압축가능한 접촉 요소를 이용함으로써 종단부의 해로운 전기적 효과를 최소화시키는 제어형-임피던스 케이블을 종단하기 위한 장치 및 방법이다. 본 발명을 이용하여 임피던스 미스매치가 최소화되어, 고주파수 신호 범위에서 케이블을 더욱 유용하게 할 수 있다. 본 발명은, 내측 전도체와 접지 차폐부 사이의 임피던스가 제어되는, 임의의 케이블 구조에 사용될 수 있다.
추가적으로, 본 발명은 제어형-임피던스 케이블이 사용될 수 있는 밀도를 증가시킨다. 즉, 본 발명을 이용하면, 종래 기술의 종단부의 경우보다 주어진 양의 공간 내에서 더 많은 케이블이 종단될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 구성요소들 사이의 인터페이스는 관통-구멍 장착을 요하지 않을 수 있고, 이는 밀도 기능을 더 개선시킬 수 있다.
본 발명은 사용자가 요망하는 어떠한 전기 장치에도 제어형-임피던스 케이블을 분리가능하게 상호연결하기 위해, 소형의 순응성 접촉부가 사용될 수 있도록, 케이블 단부의 적절한 드레싱을 필요로한다. 주된 예는 컴퓨터 중앙 프로세싱 PCB를 랜덤 액세스 메모리 PCB 또는 다른 중앙 프로세싱 PCB와 연결하는 것과 같이, 고주파수에서 서로 통신하여야 하는 2개의 인쇄 회로 보드를 연결하고 있다.
도 1-5에 도시되는 바와 같이, 본 발명은 제어형-임피던스 케이블(이후, 간단히 "케이블")(30)과 다른 장치(2), 통상적으로 집적 회로(IC) 또는 인쇄 회로 보드(PCB) 간에 인터페이스를 제공하기 위해 순응성 전기 접촉부(12, 14)를 이용하는 케이블 종단기(10)를 포함한다. 종단기(10)는 아래 설명되는 바와 같이 케이블(30) 상에 설치된다. 종단기(10)와 케이블의 조합은 케이블 종단부 조립체(8)로 불린다. 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 조립체(8)는 압축 방향(24)으로 압축력(22)에 의해 전기 장치(2)에 제거가능하게 부착된다. 통상적으로, 잭 스크루(26)가 압축력(22)을 제공한다. 잭 스크루(26)는 조립체(8) 및 전기 장치(2)를 선형으로 함께 압축하지 못할 수 있다. 순응성 접촉부(12, 14)는 케이블(30)과 전기 장치(2) 사이의 적절한 연결을 도와서, 전기 장치(2)의 전도점(4)에서의 비-동평면성을 보상할 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 중앙 전도체를 가진 제어형-임피던스 케이블과 함께 이용하기 위한 것이다. 동축 케이블(30)은 유전체(34) 외부에 접지 기준 차폐부(36)를 갖는 유전체(34)에 의해 둘러싸인 중앙 전도체(32)를 갖는다. 선택적으로, 외장(38)은 차폐부(36)를 덮는다. 쌍축 케이블(30)은 유전체(34)로 둘러싸인 2개의 중심 전도체(32)를 갖고, 유전체(34) 외측에 접지 기준 차폐부(36)가 위치하고, 차폐부(36)를 외장(38)이 덮는다. 3개 이상의 중심 전도체를 갖는 케이블도 가용하다. 구체적으로 설명되지 않지만, 본 발명은 3개 이상의 중심 전도체를 갖는 케이블을 수용하도록 적응될 수 있다.
본 발명의 종단기(10)는 여러 실시예를 갖는다. 각각의 실시예는 접지 차폐부(36)에 의해 케이블(30)을 고정하기 위한, 그리고, 공통 접지부를 제공하기 위한 전도성 접지 블록(16)과, 케이블 중심 전도체(32) 및 전기 장치(2) 사이에서 전기적 연결을 구현하기 위한 하나 이상의 순응성 신호 접촉부(12)와, 접지 블록(16)과 장치(2)의 접지면 사이에서 전기적 연결을 구현하기 위한 선택적 순응성 접지 접촉부(14)와, 접촉부(12, 14)를 보지하는 접지 블록(16)에 장착되는 플레이트(18)를 포함한다.
조립체(8)를 생산하기 위해, 케이블(30) 모두의 접지 차폐부(36)는 접지 블록(16)에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 이를 수용하기 위해 서로 다른 여러 방법을 고려한다. 접지 차폐부(36)는 접지 블록(16) 내의 케이블 관통 구멍(40) 내로 납땜될 수 있다. 케이블 외장(38)은 적어도 접지 블록 구멍(40)의 길이를 따라 등이 벗겨진다. 케이블(30)은 외장(38)의 단부까지 케이블 관통 구멍(40) 내로 삽입되고, 차폐부(36)는 접지 블록(16)에 납땜된다.
대안으로서, 케이블(30)은 접지 블록 케이블 관통 구멍(40) 내로 크림핑될 수 있다. 외장(38)의 등이 벗겨진 후, 케이블(30)이 케이블 관통 구멍(40) 내로 삽입된다. 케이블 관통 구멍(40)은 경로의 크기가 케이블(30)의 크기보다 작은 지점까지 케이블(30)의 삽입 후 케이블(30)이 기하학적으로 변경되어 이어지는 경로를 가질 수 있어서, 케이블(30)을 접지 블록(16)에 앵커고정시키고, 차폐부(36)를 접지 블록(16)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
케이블(30)을 접지 블록(16)에 앵커고정시키는 다른 방법은 케이블 관통 구멍(40) 내에 배치될 때 전도성 접착제로 접지 차폐부(36)를 포팅(potting)하는 단계와, 몰딩 시기에 제 자리에서 케이블(30)로 접지 블록(16)을 사출 성형하는 단계와, 강체화된, 예를 들어, 프리티닝된(pretinned) 접지 차폐부를 케이블 관통 구멍(40) 내로 압입하는 단계를 포함한다.
케이블(30)이 접지 블록(16)에 앵커고정되면, 접지 블록(16)의 면(20) 및 케이블 단부(126)는 적절히 드레싱되어 작은 순응성 접촉부와 신뢰가능한 전기적 접촉을 형성한다. 케이블 단부(136) 및 접지 블록 면(20)은, 케이블 중심 전도체(32)가 접지 블록면(20)에 대해 알려진 깊이에 위치함을 보장하기 위해, 이 경우에 접지 블록면(20)과 동평면임을 보장하기 위해, 밀링, 그라인딩, 또는 샌딩과 같은 소정의 기계적 수단에 의해 폴리싱 및 평탄화될 필요가 있다. 케이블 단부(136) 및 면(20)은 중심 전도체(32) 및 접지 블록(16)에 대한 수용가능한 전기적 연결을 금지하기 위해, 폴리싱된 표면의 산화 또는 분해를 방지하도록 귀금속 도금을 또한 필요로할 수 있다.
접지 블록(16)에 케이블(30)을 제거가능하게 연결하는 방법이 도 8 및 도 9에 도시된다. 이 방법들은 개별 케이블(30)을 교체할 수 있어서, 전체 조립체를 교체할 필요가 없다. 제 1 방법은 케이블 단부를 드레싱하기 위해 케이블의 단부에 또는 그 근처에 페룰(ferrule)의 부착을 필요로한다. 외장(38)은 등이 벗겨지고 나사선의 페룰(134)이 차폐부(36) 위에서 미끄러진다. 페룰(134)은 납땜, 크림핑, 또는 페룰(134)을 차폐부(36)에 전기적으로 연결하는 그외 다른 기계적 수단에 의해 케이블에 부착된다. 케이블 단부(136)는 그 후 폴리싱에 의해 드레싱되어 케이블 단부(136) 상에 평탄한 표면을 실현하게 된다. 페룰(134)은 그 후 중심 전도체(32)와 신호 접촉부(12) 사이에 전기적 연결을 생성하기 위해, 중심 전도체(32)가 신호 접촉부(12)에 가압될 때까지 접지 블록(16) 내 나사선 구멍(138)에 스레딩된다.
도 8의 구조에서, 접지 블록(16)은 2개의 부분(140, 142)을 갖는다. 상측부(14)는 나사선 구멍(138)을 갖고, 그 안으로 페룰(134)이 스레딩된다. 하측부(142)는 신호 접촉부(12) 바로 위에 중심 전도체(32)가 놓이도록 케이블 단부(136)를 정밀 정렬하기 위한 것이다. 이 방법은 케이블 신호 전도체(32)들 사이에 1mm 이하의 간격으로 매우 치밀한 피치로 개별 케이블을 정밀하게 종단하기 위해 사용될 수 있다.
접지 블록(16)에 케이블(30)을 제거가능하게 부착하는 제 2 방법은 도 9에 도시되는 바와 같이, 트위스트-락 부착물(300)의 이용을 필요로한다. 트위스트-락 구성요소(302)는 케이블(30) 위에서 미끄러져서, 구성요소(302)가 케이블(30) 위에서 자유롭게 슬라이딩할 수 있다. 코일 스프링(304)이 케이블(30) 위에서 미끄러진다. 외장(38)의 등이 벗겨진 후, 레룰(306)이 납땜, 크림핑, 또는 페룰(306)을 차폐부(36)에 전기적으로 연결시키는 다른 기계적 수단에 의해 차폐부(36)에 부착된다. 케이블 단부(308)는 그 후 폴리싱에 의해 드레싱되어 케이블 단부(308) 상에 평탄한 표면을 실현한다.
케이블 단부(308)는 접지 블록(16)의 구멍(310) 내로 삽입된다. 트위스트-락 구성요소(302)로부터의 돌출부(312)는 구멍(310) 내 환형 오목부(316)와 정렬될 때까지 구멍(310)의 측부내 대향 노치들(도시되지 않음)을 따라 슬라이딩한다. 이러한 정렬로, 스프링(304)이 압축되어, 중심 전도체(32)와 신호 접촉부(12) 사이에 전기적 연결을 생성하기 위해 신호 접촉부(12)에 중심 전도체(32)를 가압한다. 트위스트 락 구성요소(302)는 회전하여, 돌출부(312)가 환형 오목부(316)에 의해 포획되고, 따라서, 구멍(310)에 케이블(30)을 보유한다.
일부 설계에서, 특히 제거가능 부착물을 갖는 경우에, 케이블 커넥터 전도체(32)는 접지 블록면(20)과 정확하게 동평면이지 않을 수 있다 - 즉, 접지 블록면(20)으로부터 약간 들어가거나 돌출할 수 있다. 요홈 또는 돌출부는 0.05인치 크기일 수 있다. 본 명세서 및 청구범위에서 "동평면"이라는 용어는 중심 전도체(32)가 접지 블록면(20)으로부터 실제로 동평면이거나 0.05인치 크기로 살작 들어가거나 돌출함을 의미한다.
대부분의 도면에서, 접지 블록(16)은 대체로 장방형의 고형체로서, 케이블(30)이 접지 블록면(20)에 수직이다. 그러나, 접지 블록(16)이 다른 형상을 가질 수 있다. 도 11은 경사진 접지 블록(16)을 도시하며, 케이블(30)이 접지 블록면(20)에 대해 경사져 있다. 도 12는 직각 접지 블록(16)을 보여주며, 케이블(30)은 90도로 휘어진다. 도 13은 장치 에지 부착물과 함께 이용될 수 있는 평행 접지 블록(16)을 보여준다. 이것들은 다른 형상들의 예에 불과하다. 본 발명은 접지 블록(16)이 특정 응용예에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있음을 고려한다.
본 발명에 사용하기 위한 예시적인 순응성 접촉부는 스프링 프로브, 전기 전도성 러버 접촉부, 퍼즈 버튼 접촉부, 스탬핑된 금속 접촉부, 화학적 식각 접촉부, 및 비대칭 코일 접촉부(skewed coil contacts)를 포함한다.
전형적인 스프링 프로브는 하나 이상의 플런저 및 하나의 스프링을 갖는 중공 배럴로 구성된다. 스프링은 스프링의 단부에서 배럴의 대향 열린 단부에 크림핑되는 플런저의 단부를 갖는 배럴에 하우징된다. 스프링은 플런저를 외향으로 바이어스하여, 플런저의 팁에 스프링 힘을 제공한다.
전도성 탄성중합체 범프는 임베딩된 전도성 금속 요소들을 갖는 다양한 타입의 러버 및/또는 실리콘으로 제조된다. 탄성중합체 범프는 장치 전도점이 장치로부터 상승할 때 작용할 수 있고, 따라서, 종종 장치로부터 돌출 특징부를 필요로하거나, 돌출 부재로 작용할 제 3 전도 요소를 시스템에 부가하는 것을 필료로한다.
대안으로서, 접촉부는 두께를 따라 전기만 전도하는 탄성중합체 시트인 이방성 전도 탄성중합체의 단일 시트로 제조될 수 있다.
퍼즈 버튼(fuzz button)은 원통형 형상으로 크럼플링(crumpling)되는 와이어다. 결과적인 형상은 스틸 울(steel wool)로 제조된 작은 실린더를 매우 닮는다. 실린더가 비전도성 물질 시트의 구멍 내에 배치될 때, 연속적으로 전기적 쇼트되는 스프링처럼 작용한다. 탄성중합체 범프처럼, 퍼즈 버튼은 퍼즈 버튼과 접촉하기 위해 비전도성 시트의 구멍 내에 도달하는데 필요한 제 3 요소와 함께 사용될 수 있다.
다양한 형상 및 구조의 비대칭 코일 접촉부는 미국특허 제7,126,062호 및 Re 41,663호에 개시되어 있고, 둘 모두 여기에 참고자료로 포함된다. 간단히 말해서, 비대칭 코일 접촉부는 한 쌍의 대향하여 연장되는 리드를 갖는, 전도성, 내재적 탄성 와이어의 코일을 포함한다. 리드는 코일 축으로부터 경사진 방향으로 연장된다. 압축 중, 코일 루프는 서로를 향해 슬라이딩함에 따라 함께 전기적으로 쇼트된다.
도면들은 비대칭 코일 접촉부, 퍼즈 버튼 접촉부, 전도성 러버 접촉부, 및 스탬핑된 금속 또는 화학적 식각 접촉부의 이용을 도시한다. 앞서 표시한 바와 같이, 플레이트(18)는 접촉부(12, 14)를 보유한다. 플레이트(18)의 구조는 접촉 타입에 좌우된다. 접촉 타입에 관계없이, 플레이트(18)는 여러 개의 공통 특징부를 갖는다. 이러한 특징부들이 신호 접촉부(12)로 비대칭 코일 접촉부와 관련하여 도 10에 도시되며, 모든 타입의 접촉부 및 접지 접촉부(14)에 적용된다. 플레이트(18)는 종단기(10)가 조립될 때 접지 블록면(20)에 접하는 면 표면(170)을 갖는다. 플레이트(18)는 종단기(10)가 장치(2)에 연결될 때 장치(2)에 대체로 접하는 장치 표면(172)을 갖는다. 플레이트(18)는 접촉부(12)에 대한 적어도 하나의 신호 관통 개구(174)를 갖는다. 개구는 해당 개구 내의 접촉부에서 운반되는 신호의 타입에 따라, 신호 관통 개구 또는 접지 관통 개구다. 즉, 도 8, 도 10 및 도 16에 도시한 바와 같이, 각각의 신호 관통 개구(174)는 신호 블록 면 개구부(176)와 신호 장치 면 개구부(178)를 갖는다. 전기 전도성 순응성 신호 접촉부(12)에 대한 신호 개구는 접지 블록(16) 내 대응하는 케이블 관통 구멍(40)과 정렬된다. 접지 블록(16)에 플레이트(18)를 조립하기 전에, 신호 접촉부(12)의 신호 블록 접촉점(180)은 신호 블록 면 개구부(176)로부터 연장된다. 장치(2)에 종단기(10)를 연결하기 전에, 접촉부(12)의 신호 장치 접촉점(182)은 신호 장치 면 개구부(178)로부터 연장된다. 또한 접지 관통 개구는 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구(174)로부터 이격되는, 그리고 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구(174)를 둘러싸며, 상기 접지 관통 개구 각각은 면 표면과 장치 표면 사이에서 연장되고, 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면에 접지 블록 개구부와, 상기 장치 표면에 접지 장치 개구부를 가지며, 상기 접지 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 접지 접촉부는 상기 접지 블록 면 개구부로부터 연장되는 접지 블록 접촉점과, 상기 접지 장치 면 개구부로부터 연장되는 접지 장치 접촉점을 갖는다.
도 14-36은 동축 케이블에 대한 본 발명의 구조를 보여준다. 케이블(30)의 중심 전도체(32)는 순응성 신호 접촉부(12)에 의해 전기 장치(2)의 신호 접촉점(4)에 연결된다. 도 14 및 15에 도시되는 바와 같이, 신호 접촉부(12)는 예를 들어, 50오옴, 75오옴, 85오옴, 또는 100오옴과 같은, 케이블(30)의 임피던스 환경을 밀접하게 모방하는 패턴으로 장치에 접지 블록(16) 또는 케이블 차폐부(36)를 연결하는 다수의 접지 접촉부(14)에 의해 둘러싸인다. 시스템의 임피던스는 신호 접촉부(12)에 대해 접지 접촉부(14)의 위치를 변경함으로써, 또는, 절연 물질을 변화시킴으로써, 따라서, 물질의 유전 상수를 변경함으로써, 또는 두가지 모두에 의해, 변경될 수 있다. 신호 접촉부에 대한 접지 접촉부의 위치 변경은 동축 케이블 상의 접지 차폐부의 직경을 50 오옴 케이블에서 2.5mm로부터, 75 오옴 케이블에서 6mm로 변경하는 것과 같다. 대안으로서, 물질의 유전 상수가 낮을수록, 케이블이 동일 임피던스 환경을 유지할 때 접지 차폐부가 케이블 신호 전도체에 가까울 수 있도록 유전체가 변경될 수 있다.
2개 이상의 케이블(30)이 존재할 때, 케이블(30) 간에 공유되는 접지 접촉부(14)가 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 15의 동축 구조에서, 두 신호 접촉부(12) 사이의 접지 접촉부(14')는 두 케이블 모두에 공통이다. 공통 접지 접촉부는 도 16에서도 보이는데, 우측 접지 접촉부(14)는 인접한 케이블(30)의 접지 차폐부(36) 사이에 놓인다. 다른 예는 도 43의 상축 구조로 제시되며, 인접한 케이블(30)의 두 신호 접촉부 사이의 접지 접촉부(14')는 두 케이블 모두에 공통이다.
도 16 및 17에 도시되는 바와 같이, 비대칭 코일 접촉부(42)는 플레이트(18) 내 관통 구멍(44)에서 포획된다. 개구(44)는 접지 블록(16)에 인접한 측부에서 작은 블록 개구부(46b)까지 좁아지는, 그리고, 다른 단부에서 더 작은 장치 개구부(46a)까지 좁아지는, 큰 중심 섹션(48)을 갖는다. 일 구조에서, 도 16에 도시되는 바와 같이, 플레이트(18)는 2개의 미러 이미지 시트(50)를 갖고, 각각의 시트(50)는 중심 섹션(48)의 절반과 하나의 개구부(46a, 46b)를 갖는다. 접촉부(42)는 일 시트(50)의 중심 섹션(48)에 위치하고, 시트(50)들은 접촉부(42)와 접촉하도록 함께 샌드위치 구조를 형성한다. 다른 구조에서, 도 17에 도시되는 바와 같이, 플레이트(18)는 개구부(46a) 중 하나를 갖는 베이스 시트(52)와, 중심 섹션(48)과, 다른 하나의 개구부(46b)를 갖는 상부 시트(54)를 갖는다. 접촉부(42)는 중심 섹션(48)에 위치하고, 시트(52, 54)들은 함께 샌드위치 구조를 취하여, 개구(44) 내에 접촉부(42)를 포획한다. 접촉 리드(56)의 길이는 리드(56)가 개구부(46a, 46b)로부터 연장되도록 구현된다.
대안의 구조가 도 18에 도시된다. 양 단부에서 더 작은 개구를 갖는 폭넓은 중심 섹션을 갖는 것보다, 중심 섹션(48)이 접지 블록(16)으로부터 플레이트(18)의 대향 단부 상에서 더 작은 장치 개구부(46a)까지 블록 개구부(46b)로부터 최대 폭을 연장한다. 플레이트(18)가 접지 블록(16)에 장착될 때, 아래 설명되는 바와 같이, 접촉부(12, 14)가 플레이트(18)에 고정된다. 모든 개구(44)가 이 설계를 가질 경우, 플레이트(18)는 2개의 시트(50)를 가질 필요가 없다. 접촉부(12, 14)가 블록 개구부(46b)로부터 설치될 수 있기 때문에, 플레이트(18)는 단일 시트일 수 있다.
비대칭 코일 접촉부(42)를 형성하는데 사용되는 와이어의 매우 작은 크기 때문에, 비대칭 코일 신호 접촉부(12)와 케이블 중심 전도체(32) 사이의 접촉 영역이 작다. 이는 고주파수에서 반사를 야기할 수 있는 케이블 신호 전도체(32)와 접촉 레그(56)의 계면에서 용량성 리액턴스를 야기할 수 있다. 이러한 문제점을 완화시키기 위해, 신호 관통 개구(44)가 도 19에서와 같이, 전체 길이에 걸쳐 폭넓다. 각각의 단부는 환형 숄더(60)를 갖는다. 숄더를 갖는 한 쌍의 전도성 보스(boss)(62)가 개구(44)에 끼워맞춰지고, 숄더(60, 64)는 개구(44) 내에서 보스(62)를 보유한다. 보스(62)는 개구(44)의 중심으로부터 더 작은 장치 개구부(46a) 및 더 작은 블록 개구부(46a)까지 폭좁아지는 관통 구멍(66)을 가지며, 그 단부를 통해 접촉 리드(56)가 연장된다. 보스(62)들은 접촉 리드(56)의 유효 면적을 증가시킨다.
도 19에서, 전도성 보스(62)는 서로로부터 이격되어 도시된다 - 즉, 서로 닿지 않는다. 대안의 구조에서, 전도성 보스(62)는 개구(44)의 전체 원주 주위로, 또는, 개구의 일부분 주위로(가령, 연장 핑거를 이용하는 경우), 서로 닿을 만큼 충분히 길게 형성된다. 이는 접촉부(12)가 이들을 함께 단락시키지 않을 경우 용량성 소자로 작용하는 전도성 보스(62)의 잠재적 문제를 완화시킬 수 있다.
선택적으로, 임의의 비대칭 코일 접촉 구조에서, 접촉부(42)가 설치된 후, 개구(44)의 나머지 공간이 순응성, 전기 전도 탄성중합체로 충전되며, 이는 탄성을 추가하고 코일 루프의 전기적 단락을 돕는다.
도 20에 도시되는 바와 같이, 퍼즈 버튼 접촉부(70)는 원통형이다. 플레이트(18)는 (74)에서와 같이, 단부보다 중심에서 폭이 더 좁은 관통 개구(72)를 갖는다. 접촉부(70)는 개구(72) 내로 강제된다. 접촉부(70)의 길이는 단부(76)가 플레이트(18)로부터 연장되도록 구현된다.
도 21-23에 도시되는 바와 같이, 신호 접촉부(12)에 대한 전도성 러버 접촉부(100)는 중앙-위치 환형 오목부(102)를 갖는 원통형일 수 있다. 플레이트(18)는 중앙-위치 환형 돌출부(106)를 갖는 관통 개구(104)를 갖는다. 러버 접촉부(100)는 반경 방향으로 압축되고 개구(104) 내에 위치하여, 돌출부(106)가 오목부(102)에 끼워맞춰져서 개구 내에 접촉부(100)를 보유하게 된다. 접촉부(100)의 길이는 단부(108)가 플레이트(18)로부터 연장되도록 구현된다.
접지 접촉부(140에 대한 전도성 러버 접촉부는 신호 접촉부(12)와 동일 구조의 것일 수 있다. 대안으로서, 접지 접촉부(14)에 대한 전도성 러버 접촉부(112)가 원형으로서, 도 22에 도시되는 바와 같이, 신호 접촉부(12)를 둘러쌀 수 있다. 전도성 러버 접촉부(112)는 접지 블록(16)에 인접한 원형 상부 시트(114)와, 장치(2)와 계면을 형성하기 위한 원형 하부 시트(116)를 갖는다. 두 시트(114, 116)는 플레이트(18) 내 관통 개구(120)에서 복수의 플러그(118)에 의해 전기적으로 연결된다. 플러그(118)의 수는 응용예마다 다르며, 통상적으로 네개 또는 여덟개가 신호 접촉부(100) 주위로 균등하게 이격된다. 신호 접촉부(100)의 경우처럼, 각각의 플러그(118)는 보유를 위해 환형 돌출부(124) 내로 끼워맞춰지는 환형 오목부(122)를 갖는다. 도 23에서와 같이, 시트(114, 116)로부터 플레이트(18)의 오목부(128) 내로 연장되는 노브(126)는 시트(114, 116)를 위치에 보유하는 것을 돕는다.
도 24-27에서, 접촉부(150)는 C 형상의 전도성 물질의 스트립이다. 접촉부는 화학적 식각에 의해, 스탬핑 및 성형에 의해, 또는 그외 다른 실용적 수단에 의해, 형성될 수 있다. 접촉부(150)는 플레이트(18)의 관통 개구(160)에서 포획된다. 휴지 상태에서, 접촉부 리드(152)는 도 26에서와 같이 플레이트(18)의 외향으로 연장된다. 접지 블록(16)이 플레이트(18)에 부착될 때, 상측 리드(152)가 도 27에서와 같이 플레이트(18)를 향해 오목부(156) 내로 변형되어, 신호 접촉부(12)에 의해 중심 전도체(32)에 그리고 접지 접촉부(14)에 의해 접지 블록(16)에 전기 접촉을 제공한다. 조립체가 장치(2)에 연결될 때, 하측 리드(154)는 플레이트(18)를 향해 오목부(158) 내로 변형된다.
도 13의 접지 블록을 이용하는 대안의 종단기 조립체(10)가 도 28 및 29에 도시된다. 순응성 접촉부(12, 14)가 플레이트(18) 내 개구(44)에 끼워맞춰진다. 신호 접촉부(12)는, 종방향으로 2등분되고 드레싱되는 중심 전도체(32)에 대해 가압된다.
중심 전도체(32)와 신호 접촉부(12) 사이의 전기 연결부(80)와, 접지 블록(16)과 접지 접촉부(14) 사이의 전기 연결부(82)는 압축 연결이다. 접촉부(12, 14)가 플레이트(18)에 설치될 때, 플레이트(18)는 스크루, 리벳, 등과 같은 기계적 부착물(28)을 이용하여 접지 블록(16)에 장착된다. 플레이트(18) 설치는 중심 전도체(32)의 단부에 신호 접촉부(12)의 단부를 압박하고, 접지 블록(16)에 접지 접촉부(14)의 단부를 압박한다.
대안으로서, 중심 전도체(32)와 신호 접촉부(12) 사이의 전기 연결부(80)가 땜납 연결이고, 접지 블록(16)과 접지 접촉부(14) 사이의 전기 연결부(82)는 압축 연결이다.
대안으로서, 도 30에 도시되는 바와 같이, 중심 전도체(32)의 단부는 84에서와 같이, 비대칭 코일 접촉부와 같이 순응성 스프링으로 형성된다. 플레이트(18)는 도 18의 경우처럼 구성되며, 블록 개구부(46b)가 중심 섹션(48)과 동일한 크기다. 플레이트(18)는 신호 접촉부(12)없이 조립되고, 플레이트(18)가 설치될 때, 중심 전도체(32)의 단부는 장치 개구부(46a)를 통해 연장된다. 접지 블록(16)과 접지 접촉부(14) 사이의 전기 연결부(82)는 압축 연결이다.
플레이트(18)는 절연성 또는 전도성일 수 있다. 도 16-30은 절연 플레이트(86)를 도시한다. 절연 플레이트(86)는 신호 접촉부(12) 및 접지 접촉부(14)를 전기적으로 연결시키지 않도록, 비전도성 물질로 제조되며, 플라스틱인 것이 선호된다.
도 31-36에 도시되는 전도성 플레이트(88)는 전기 전도성 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 전도성 플레이트(88)는 접지 접촉부(14)를 전기적으로 연결하여, 신호 접촉부(12)에 더 정밀한 임피던스 매칭을 제공한다. 신호 접촉부(12)는 절연 센터링 플러그(90)에 의해 전도성 플레이트(88)로부터 절연되어, 신호 접촉부(12)가 전도성 플레이트(88)에 전기적으로 단락되는 것을 방지한다. 플러그(88)는 관통 개구(44), 장치 개구부(46a), 블록 개구부(46b), 및 중심 섹션(48)을 포함한다. 플러그(90)는 통상적으로 절연 플라스틱으로 제조된다.
플러그(90)는 전도성 플레이트(88)의 관통 구멍(92)에 압입 끼워맞춤될 수 있고, 또는, 접착제로 구멍(92)에 결합될 수 있다. 대안으로서, 도 33에 도시되는 바오 같이, 플러그(90)는 2개의 부분(94)을 갖고, 각각의 부분은 하나의 플레이트 시트(50)에 끼워맞춰진다. 정합 숄도(96, 98)는 플레이트 시트(50)의 플러그 부분(94)을 보유한다.
도 34-36은 도 19의 경우처럼 전도성 보스(190) 내에 신호 접촉 개구(44)가 위치하는 구조를 도시한다. 보스(190)는 전도성 플레이트(88)로부터 전도성 보스(190)를 절연시키는 절연 환형체(192)에 의해 둘러싸인다. 환형체(192)는 임의의 유전 물질로 구성될 수 있으나, 환형체(192)가 케이블 유전체(34)와 동일 물질로 구성될 경우 더 우수한 정합을 가질 수 있다.
대안으로서, 신호 접촉부(12)가 분말 코팅과 같은 비-전도성 코팅에 의해 전도성 플레이트(88)로부터 절연될 수 있다. 이러한 경우에, 신호 접촉 개구는 코팅이 개구 크기를 사용에 적절한 크기로 감소시키도록 더 크게 만들어질 수 있다. 플러그(90)를 이용할 때와 같이, 시스템의 임피던스는 코팅의 두께 변화에 의해, 또는, 코팅 물질의 변경에 의해, 따라서, 물질의 유전 상수 변화에 의해 변화할 수 있다.
도 37-50은 쌍축 케이블용 본 발명의 구조를 보여준다. 쌍축 구조는 비대칭 코일 접촉부를 이용하여 예시된다. 본 발명은, 동축 케이블 조립체와 관련하여 설명되는 것들을 포함한, 다양한 가용 순응성 접촉부 중 어느 것도, 쌍축 케이블은 물론, 3개 이상의 중심 전도체를 갖는 케이블과 함께 사용될 수 있음을 고려한다.
케이블(30)의 중심 전도체(32)는 순응성 신호 접촉부(12)에 의해 전기 장치(2)의 신호 전도점(4)에 연결된다. 도 42-47에 도시되는 바와 같이, 신호 접촉부(12)는 가령, 50 오옴, 75오옴, 85오옴, 또는 100오옴과 같이, 케이블(30)의 임피던스 환경을 밀접하게 모방하는 패턴으로 다수의 접지 접촉부(14)에 의해 둘러싸인다. 동축 케이블 조립체와 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 시스템의 임피던스는 신호 접촉부(12)에 대한 접지 접촉부(14)의 위치를 변화시킴으로써, 또는, 절연 물질을 변경함으로써, 따라서, 물질의 유전 상수를 변화시킴으로써, 또는 두가지 모두에 의해, 변경될 수 있다.
동축 케이블 구조를 이용하는 경우처럼, 플레이트(18)는 절연성 또는 전도성일 수 있다. 도 42-44는 절연 플레이트(86)를 도시하고, 도 45-50은 전도성 플레이트(88)를 도시한다. 전도성 플레이트(88)를 이용하면, 신호 접촉부(12)는 절연 플러그(90)에 의해 전도성 플레이트(88)로부터 절연되며, 이는 신호 접촉부(12)가 전도성 플레이트(88)에 전기적 단락을 일으키는 것을 방지한다. 플러그(90)는 각각의 신호 접촉부(12)마다 하나씩 2개의 개구(44)를 갖는다. 도 31-33를 참조하여 설명한 바와 같이, 쌍축 케이블 시스템 플러그(90)는 도 47에서 도시되는 것과 같은 압입 끼워맞춤, 접착제, 또는 포획과 같은 임의의 인지가능한 수단에 의해 앵커고정될 수 있다.
도 48-50은 도 45-47의 구조에 대한 대안을 도시한다. 이 구조는 접지 접촉부를 이용하지 않고 신호 접촉부(12)만을 이용한다. 접지 신호는 전도성 플레이트(88)를 통해 장치(2)에 직접 전도된다.
본 명세서는 본 발명에 사용될 수 있는 서로 다른 다수의 순응성 접촉부를 설명한다. 이는 단지 예에 불과하다. 본 발명은 본 출원용으로 적절한 특성을 갖는 임의의 형태의 순응성 접촉부가 사용될 수 있음을 고려한다. 추가적으로, 본 명세서는 서로 다른 타입의 접촉부가 동일 조립체에 사용될 수 있음을 고려한다. 예를 들어, 비대칭 코일 접촉부가 신호 접촉부로 사용될 수 있고 원형 전도성 러버 접촉부가 접지 접촉부로 사용될 수 있다.
본 발명은 장치 인터페이스에 제어형-임피던스의 순응성 케이블을 생성하며, 이는 1mm 두께(순응성 접촉부(12, 14)의 길이)보다 작을 수 있고, 케이블(30)의 제어형-임피던스 환경을 모방하여, 종단부를 통한 최고 가능 신호 속도를 보장한다.
본 발명은 케이블(30)이 양 단부에서 종단기(10)를 가질 수 있기 때문에 장치 인터페이스에 대한 제어형-임피던스 장치를 또한 생성한다.
매우 높은 주파수, 예를 들어, 기가헤르츠 이상의 주파수에서 작동할 때, 케이블 길이는 매우 중요하다. 서로 다른 케이블 상의 신호 간에 위상 동기화를 유지하기 위해, 케이블이 가능한 가깝게 정확히 동일한 길이를 가져야 한다. 본 명세서는 접지 블록(200)에 케이블(202)을 조립하기 위한 방법 및 장치를 설명하며, 케이블(202)은 케이블 커넥터(204)로부터 블록 면(206)까지 6인치 길이인 케이블(202)에 대해 0.001 인치 수준의 매우 작은 공차 내에서 동일 길이를 갖는다. 본 방법은 임의의 길이의 케이블 용으로 사용될 수 있다. 케이블이 길면 허용공차가 커진다. 주어진 온도에서, 케이블 길이는 케이블 전체 길이의 0.03% 내지 0.05% 내로 제어될 수 있다.
방법을 돕기 위해, 납땜 고정체(210)가 사용된다. 고정체는 프레임(212), 커넥터 지그(214), 블록 지그(216), 및 레그(218)를 포함한다. 도 51-53은 16개의 케이블(202)과 함께 이용하기 위한 고정체(210)와, 두 로우의 케이블(202)에 대한 장방형 고체 접지 블록(200)을 예시한다. 고정체(210)는 서로 다른 개수의 케이블, 서로 다른 형상의 접지 블록(200), 서로 다른 케이블 커넥터(204), 서로 다른 케이블 길이, 등을 위해 변형될 수 있다.
프레임(212)은 대체로 장방형이고 수직으로 서있다. 커넥터 지그(214)가 프레임(212) 내부에서 프레임(212)의 하측 크로스 피스(222)에 장착된다. 블록 지그(216)는 프레임(212) 외부에서 프레임(212)의 상측 크로스 피스(224)에 장착된다. 4개의 레그(218)가 대체로 대향된 방향으로 프레임(212)의 하측 코너로부터 연장된다. 레그(218)는 수평으로부터 적어도 10도만큼 프레임(212)으로부터 경사져서, 프레임(212)이 넘어지는 것을 방지하지만, 사용자가 프레임(212)을 틸트시킬 수 있게 한다. 선호되는 각도는 약 20도로서, 프레임이 아래 설명되는 바와 같이 이용을 돕기 위해 수직으로부터 70도, 90도, 110도 사이에서 틸트될 수 있게 된다. 본 발명은 레그(218)의 각도가 응용예마다 다를 수 있음을 고려한다.
고정체(210)는 케이블(202)의 다른 단부가 접지 블록(200)에 납땜되는 위치로부터 고정 거리만큼 이격하여 각 케이블(202)의 커넥터(204)를 잠근다. 커넥터 지그(214)는 커넥터(204)를 잠그고, 임의의 특정 타입의 커넥터(204)에 대해 적절하게 설계될 수 있다. 도 54는 동축 커넥터를 잠그기 위한 커넥터 지그(214)의 일부분을 도시한다. 각 케이블(202)에 대해 하나씩 커넥터 고정부(connector securement)(226)가 존재한다. 고정부(2260는 케이블(202)에 대한 상측 협 섹션(202)과, 커넥터(204)에 대한 하측 광 섹션(232)을 갖는 채널(228)을 포함한다. 협 섹션(230)은 외향으로 연장되는 상측 핑거(234)에 의해 형성된다. 광 섹션(232)은 외향으로 연장되는 하측 핑거(236)에 의해 형성된다. 케이블(202) 상에 상향 장력이 있을 경우, 커넥터(204)는 상측 핑거(234)의 하측 표면(238)을 잡는다.
접지 블록(200)에서 케이블(202) 사이의 거리(피치)가 커넥터(204)의 직경보다 작기 때문에, 케이블(202)은 동일한 길이의 실현을 위해 서로 평행하게 고정될 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위해, 커넥터 지그(214)는 상향으로 열린 호(240)로 커넥터(204)를 잠그고, 따라서, 케이블(202)이 접지 블록(200)과 동일한 길이를 갖는다.
도 55에 도시되는 바와 같이, 블록 지그(216), C-형상 구성요소는 C-형상 컷아웃에 다리를 벌리고 서있는 프레임(212)의 상측 크로스 피스(224)의 상측 표면(244)에 스크루(250)에 의해 고정된다. 접지 블록(200)은 블록 지그(216)에 스크루(242)에 의해 고정되어, 접지 블록면(206)이 위를 향하고 컷아웃(246) 사이에 다리를 벌려서 접지 블록(200) 내 케이블 구멍(248)에 대한 접근을 제공한다.
텐셔닝 플레이트(252)가 상측 크로스 피스(224)에 장착된다. 텐셔닝 플레이트(2520의 각 단부에 나사선을 가진 구멍(254)이 존재하고, 그 안으로 잭 스크루(256)가 스레싱된다. 텐셔닝 플레이트(252)는 접지 블록면(206) 위에 배치되고, 잭 스크루(256)는 구멍(254) 내에서 회전하여, 텐셔닝 플레이트(252)가 접지 블록면(206) 상에 의지하게 된다. 텐셔닝 플레이트(252)는 각각의 케이블(202)에 대한 케이블 구멍(258)을 갖는데, 이는 동일 케이블(202)에 대한 접지 블록 케이블 구멍(248)과 정렬된다. 선택적으로, 텐셔닝 플레이트(252)는 면(206)에 대한 접근을 돕기 위해, (270)에서와 같이, 접지 블록(200) 위에서 기계가공되어 제거된다.
각각의 케이블(202)은 케이블(202)의 조립된 길이보다 적어도 1.4인치 길도록 정돈(trimming)된다. 케이블(202)은 커넥터(204)로부터 벗겨진 부분까지의 길이가 일정하게 유지되도록 단부에서 벗겨진다. 케이블(202)의 벗겨지지 않은 부분은 접지 블록 구멍(248) 내로 대략 0.06인치 연장된다.
도 56에 도시되는 바와 같이, 트리밍 이후, 각각의 케이블(202)은 커넥터 고정부(228)에 대응하는 접지 블록(200)의 구멍(248)을 통해 공급되며, 그 안으로 케이블 커넥터(204)가 배치되어 텐셔닝 플레이트(252)의 대응하는 케이블 구멍(258)을 통과할 것이다.
도 57에 도시되는 바와 같이, 코일 스프링(260)이 각각의 케이블(202) 상에 배치되고, 칼라(262)가 각각의 케이블(202) 위에 배치되어 스프링(260)과 닿게 된다. 대안으로서, 스프링(260 및 칼라(262)는 일체형 구성요소일 수 있다. 세트 스크루(264)가 칼라(262) 내에서 회전하여, 칼라(262)를 케이블(202)에 치밀하고 고정할 수 있다.
커넥터(204)가 대응하는 고정부(228) 내에 배치되고, 케이블(202)이 고정부(226)에 대해 당겨질만큼 충분한 장력을 가질 때까지 2개의 잭 스크루(256)가 조여져서, 킹크 또는 휨없이, 커넥터(204)와 접지 블록(200) 사이에서 케이블(202)이 직선이 됨을 보장하게 된다. 선택적인 스탑(266)은 잭 스크루(256)가 너무 많이 조여지는 것을 방지한다. 예시되는 구조에서, 스탑(266)은 도 58에 도시되는 바와 같이, 텐셔닝 플레이트(252)와 잭 스크루 헤드(294) 사이에서 잭 스크루(256) 상의 스페이서(292)다.
스프링(260)은 각각의 케이블(202)을 독립적으로 치밀하게 유지시켜서, 커넥터(204) 접지 블록면(206)으로부터의 거리가 모든 케이블(202)에 대해 일관되게 유지되게 된다.
각각의 케이블 차폐부(208)는 땜납이 구멍(248) 내로 흐르도록 접지 블록(200)에 납땜된다. 사용자로 하여금 고정체(210)를 틸트시킬 수 있게 하는 경사 레그(218)는 납땜을 위해 접지 블록(200)의 각 측부에 용이하게 접근할 수 있게 한다.
땜납 및 접지 블록(200)이 충분히 냉각된 후, 잭 스크루(256)는 스프링(260) 상의 장력이 풀릴 때까지 풀린다. 칼라(262), 스프링(260), 및 텐셔닝 플레이트(252)가 제거된다. 접지 블록(200)이 프레임(212)으로부터 제거되고, 커넥터(204)가 커넥터 지그(214)로부터 제거된다. 과량의 케이블은 잘린다.
그 후, 접지 블록면(206)이 매끄럽고 고르고 평탄하게 마감된다. 이를 실현하기 위해 당 분야에 알려진 다수의 방식들 - 샌딩, 밀링, 플레이닝(planing), 스카이빙(skiving), 및 브로칭(broaching)을 포함 - 이 존재한다. 케이블(202)이 고정 블록(200)에 고정되면, 접지 블록(200)의 면(206)을 드레싱하는데, 요망되는 표면 마감 및/또는 평면성을 실현하는, 임의의 인지가능한 방법이 사용될 수 있다.
따라서, 제어형-임피던스 케이블 종단부 및 제어형-임피던스 케이블을 종단부에 부착하기 위한 방법 및 장치가 도시되고 설명되었다. 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명에 소정의 변화가 이루어질 수 있기 때문에, 앞서 명세성데서 설명되고 첨부 도면에 도시되는 모든 사항들이 예시적인 것으로 해석되어야 하며 제한적이지 않은 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 중심 전도체, 상기 중심 전도체를 둘러싸는 유전체, 및 상기 유전체를 둘러싸는 접지 차폐부를 갖는 적어도 하나의 케이블에 대한 제어형-임피던스 케이블 종단부에 있어서, 상기 종단부는
    (a) 전기 전도성 물질로 구성되는 접지 블록 - 상기 접지 블록은 블록 면(face)과 적어도 하나의 케이블 관통 구멍을 가지며, 상기 케이블 관통 구멍의 크기는 상기 제어형-임피던스 케이블의 상기 적어도 하나의 중심 전도체 및 상기 유전체를 수용하도록 정해져서, 상기 적어도 하나의 중심 전도체 및 상기 유전체가 상기 면(face)까지 뻗어 있도록 함 -, 그리고
    (b) 상기 블록 면(face)에 부착되는 플레이트 - 상기 플레이트는 상기 블록 면에 접하는 면 표면(face surface)과 장치 표면을 갖고, 상기 플레이트는 상기 면 표면과 상기 장치 표면 사이에서 연장되는 적어도 하나의 신호 관통 개구(signal through aperture)를 포함하며, 상기 신호 관통 개구는 상기 케이블 관통 구멍에 인접한, 그리고 상기 케이블 관통 구멍과 정렬되는, 신호 블록 면 개구부를 갖고, 상기 신호 관통 개구는 상기 장치 표면에서 신호 장치 면 개구부를 가짐 -, 그리고
    (c) 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 신호 접촉부 - 상기 신호 접촉부는 상기 신호 블록 면 개구부로부터 연장되는 신호 블록 접촉점과 상기 신호 장치 면 개구부로부터 연장되는 신호 장치 접촉점을 가짐 - 를 포함하는 제어형-임피던스 케이블 종단부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 전기 전도성 물질로 구성되고, 상기 신호 관통 개구는 상기 플레이트의 절연 플러그 내에 위치하는 제어형-임피던스 케이블 종단부.
  3. 제 2 항에 있어서,
    (a) 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구로부터 이격되는, 그리고 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구를 둘러싸는, 복수의 접지 관통 개구를 포함하는 상기 플레이트 - 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면과 상기 장치 표면 사이에서 연장되고, 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면에 접지 블록 면 개구부와, 상기 장치 표면에 접지 장치 개구부를 가짐 -, 그리고
    (b) 상기 접지 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 접지 접촉부 - 상기 접지 접촉부는 상기 접지 블록 면 개구부로부터 연장되는 접지 블록 접촉점과, 상기 접지 장치 면 개구부로부터 연장되는 접지 장치 접촉점을 가짐 - 를 더 포함하는 제어형-임피던스 케이블 종단부.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 전기 절연 물질로 구성되고, 상기 케이블 종단부는,
    (a) 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구로부터 이격되는, 그리고 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구를 둘러싸는, 복수의 접지 관통 개구를 포함하는 상기 플레이트 - 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면과 상기 장치 표면 사이에서 연장되며, 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면에 접지 블록 면 개구부와, 상기 장치 표면에 접지 장치 면 개구부를 가짐 -, 그리고
    (b) 상기 접지 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 접지 접촉부 - 상기 접지 접촉부는 상기 접지 블록 면 개구부로부터 연장되는 접지 블록 접촉점과, 상기 접지 장치 면 개구부로부터 연장되는 접지 장치 접촉점을 가짐 - 를 더 포함하는 제어형-임피던스 케이블 종단부.
  5. 제어형-임피던스 케이블 종단부 조립체에 있어서,
    (a) 적어도 하나의 중심 전도체와, 상기 중심 전도체를 둘러싸는 유전체와, 상기 유전체를 둘러싸는 접지 차폐부를 가진 적어도 하나의 제어형-임피던스 케이블,
    (b) 전기 전도성 물질로 구성되는 접지 블록 - 상기 접지 블록은 면(face)과, 상기 케이블을 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 케이블 관통 구멍과, 케이블 차폐부가 상기 접지 블록에 전기적으로 연결되도록 상기 케이블 관통 구멍에 상기 케이블을 고정하기 위한 수단을 가지며, 상기 케이블 관통 구멍, 상기 면 그리고 상기 케이블은 상기 적어도 하나의 중심 전도체 및 상기 유전체가 상기 면(face)과 동 평면이도록 드레싱됨-,
    (c) 상기 면에 부착되는 플레이트 - 상기 플레이트는 상기 면에 접하는 면 표면과 장치 표면을 갖고, 상기 플레이트는 상기 면 표면과 상기 장치 표면 사이에서 연장되는 적어도 하나의 신호 관통 개구를 포함하며, 상기 신호 관통 개구는 상기 케이블 중심 전도체에 인접한, 그리고 상기 케이블 중심 전도체와 정렬되는, 신호 블록 면 개구부를 갖고, 상기 신호 관통 개구는 상기 장치 표면에 신호 장치 면 개구부를 가짐-, 그리고
    (d) 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 신호 접촉부 - 상기 신호 접촉부는 상기 신호 블록 면 개구부로부터 연장되며 상기 중심 전도체와 전기적 접촉하는 신호 블록 접촉점과, 상기 신호 장치 면 개구부로부터 연장되는 신호 장치 접촉점을 가짐 - 를 포함하는 제어형-임피던스 케이블 종단부 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플레이트는 전기 전도성 물질로 구성되고, 상기 신호 관통 개구는 상기 플레이트의 절연 플러그 내에 위치하는 제어형-임피던스 케이블 종단부 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    (a) 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구로부터 이격되는, 그리고 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구를 둘러싸는, 복수의 접지 관통 개구를 포함하는 상기 플레이트 - 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면과 상기 장치 표면 사이에서 연장되고, 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면에 접지 블록 면 개구부와, 상기 장치 표면에 접지 장치 개구부를 가짐 -, 그리고
    (b) 상기 접지 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 접지 접촉부 - 상기 접지 접촉부는 상기 접지 블록 면 개구부로부터 연장되며 상기 접지 블록 또는 차폐부와의 전기 접촉부 내로 연장되는 접지 블록 접촉점과, 상기 접지 장치 면 개구부로부터 연장되는 접지 장치 접촉점을 가짐 - 를 더 포함하는 제어형-임피던스 케이블 종단부 조립체.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 플레이트는 전기 절연 물질로 구성되고, 상기 케이블 종단부는,
    (a) 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구로부터 이격되는, 그리고 상기 적어도 하나의 신호 관통 개구를 둘러싸는, 복수의 접지 관통 개구를 포함하는 상기 플레이트 - 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면과 상기 장치 표면 사이에서 연장되며, 상기 접지 관통 개구 각각은 상기 면 표면에 접지 블록 면 개구부와, 상기 장치 표면에 접지 장치 면 개구부를 가짐 -, 그리고
    (b) 상기 접지 관통 개구 각각 내에 포획되는 전기 전도성 순응성 접지 접촉부 - 상기 접지 접촉부는 상기 접지 블록 면 개구부로부터 연장되는 접지 블록 접촉점과, 상기 접지 장치 면 개구부로부터 연장되는 접지 장치 접촉점을 가짐 - 를 더 포함하는 제어형-임피던스 케이블 종단부 조립체.
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