特許 6195887 コネクタおよびコネクタシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6195887

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】コネクタおよびコネクタシステム

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/6586 20110101AFI20170904BHJP

   H01R 12/71 20110101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H01R13/6586

   H01R12/71

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-217588(P2015-217588)

(22)【出願日】2015年11月5日

(62)【分割の表示】特願2014-535926(P2014-535926)の分割

【原出願日】2012年10月12日

(65)【公開番号】特開2016-29670(P2016-29670A)

(43)【公開日】2016年3月3日

【審査請求日】2015年11月5日

(31)【優先権主張番号】61/546,421

(32)【優先日】2011年10月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591043064

【氏名又は名称】モレックス エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100116207

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100096426

【弁理士】

【氏名又は名称】川合 誠

(72)【発明者】

【氏名】ジョン シー ロールクス

(72)【発明者】

【氏名】ピールーズ アムレシ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィヴェク エム シャー

【審査官】 竹下 晋司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２８０４９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０３９１８８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ １３／６５８６

Ｈ０１Ｒ １２／７０ − １２／９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接合面を有し、回路基板に搭載されるように構成されたハウジングと、
該ハウジングによって支持される複数のウェハであって、該ウェハのそれぞれが遮蔽板側を有する、複数のウェハと、
該ウェハのそれぞれによって支持される一対の信号端子であって、信号対になった前記信号端子のそれぞれは、ウェハの第１のエッジから延在する接触部と、ウェハの第２のエッジから延在する尾部と、前記接触部と前記尾部との間に延在する本体と、を有し、前記一対の信号端子は、エッジ結合するように整列して配置される、一対の信号端子と、
前記ウェハのそれぞれによって支持される第１の接地端子であって、前記一対の信号端子の第１の側に隣接して位置付けられ、接地接触部と、接地尾部と、前記接地接触部と前記接地尾部との間に延在する接地本体とを有する、第１の接地端子と、
前記ウェハのそれぞれによって支持される第２の接地端子であって、前記一対の信号端子の第２の側に隣接して位置付けられ、接地接触部と、接地尾部と、前記接地接触部と前記接地尾部との間に延在する接地本体とを有する、第２の接地端子であり、前記第１の接地端子および第２の接地端子ならびに一対の信号端子は単一カラムを形成する、第２の接地端子と、
前記ウェハのそれぞれによって前記遮蔽板側で支持される遮蔽板であって、該遮蔽板は該遮蔽板に形成された複数の腕を持つ溝を有し、該溝は、前記複数の腕の少なくとも１つが前記一対の信号端子の第１の側に位置し、前記複数の腕の他の１つが前記一対の信号端子の第２の側に位置するように、前記一対の信号端子と整列し、前記腕は、前記溝が前記一対の信号端子の周囲の１８０度を超える実質的なシールドを提供するように、前記一対の信号端子の第１及び第２の側に沿って延在する、遮蔽板と、
を備えるコネクタ。

【請求項2】

前記複数の腕は、それぞれ、前記第１および第２の接地端子に電気的に接続される、請求項１に記載のコネクタ。

【請求項3】

前記複数の腕は前記第１及び第２の側の各々に少なくとも２つの腕を含み、該２つの腕は、接地端子の電気的接続間の電気的長さが短くなるように、少なくとも２つの離間した箇所でそれぞれの接地端子に接続される、請求項２に記載のコネクタ。

【請求項4】

前記第１および第２の接地端子の少なくともいくつかの接地接触部は、第１の方向に係合するように構成された第１の接地接触部と、前記第１の方向と反対の第２の方向に係合するように構成された第２の接地接触部とを有する、請求項３に記載のコネクタ。

【請求項5】

第１の回路基板と、
該第１の回路基板に搭載される請求項４に記載のコネクタと、
第２の回路基板と、
該第２の回路基板に搭載される第２のコネクタであって、複数のチャネル端子と、該チャネル端子内に位置する複数対のブレード端子とを含む第２のコネクタと、を備え、
前記一対の信号端子は、差動信号を第１の回路基板と第２の回路基板との間で伝送させるように、前記ブレード端子と係合し、前記第１および第２の接地端子はチャネル端子に電気的に接続される、コネクタシステム。

【請求項6】

各チャネル端子は、ベースと、該ベースの両側にそれぞれ位置するウィングとを含み、該ウィングは接合エッジを有し、前記第１の接地接触部は、前記ウィングの接合エッジに押し付けられて前記ウィングと電気的に接続される、請求項５に記載のコネクタシステム。

【請求項7】

前記第２の接地接触部の少なくとも１つは、隣接するウェハの遮蔽板と係合して該遮蔽板と電気的に接続され、対応する接地接触部は、対応する遮蔽板と対応するチャネル端子との間に電気的接続を提供する、請求項６に記載のコネクタシステム。

【請求項8】

前記第１の接地端子は、前記第１の方向に係合するように構成された第３の接地接触部を含む、請求項７に記載のコネクタシステム。

【請求項9】

前記第１の接地接触部は１つのチャネル端子と係合し、前記第３の接地接触部は他の１つのチャネル端子と係合する、請求項８に記載のコネクタシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０１１年１０月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／５４６，４２１号の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、コネクタの分野に関し、より具体的には、高データ速度に適したコネクタに関する。

【背景技術】

【0003】

バックプレーンコネクタは、高性能用途を支持するために使用されることが多い。バックプレーンコネクタは、本来、シングルエンドチャネル用途で主に使用されていたが、最新のデザインでは、差動信号対を提供することに移行している（差動信号対は、本質的にスプリアス信号に対して強い耐性を有するため）。したがって、高データ速度を用いるシステムを支持するために使用されるバックプレーンコネクタは、多くの差動信号対を利用するように構成される傾向がある。異なる用途は、異なる数のデータチャネルを必要とするため、バックプレーンコネクタは、ヘッダー（第１の回路基板に搭載される）と、多くのウェハ（ある所望の数の信号対を提供する）を支持するドーターカードコネクタ（第２の回路基板に搭載される）とを含む構成において提供されることが多い。ウェハ内の信号対の数、ならびにヘッダーのハウジングのサイズおよびドーターカードコネクタのハウジングのサイズは調整することができる。したがって、既存のバックプレーンコネクタは、実行能力によって利益を得ることができる用途に大きな利点をもたらすことができる。

【0004】

しかしながら、あるデバイスから別のデバイスへの情報転送の処理能力および所望の速度が増加するにつれて、バックプレーンコネクタの性能のさらなる向上が有益である。性能の向上に加えて、極めて高密度なコネクタ（例えば、面積あたり多数のピンを有するコネクタ）が望ましい。したがって、当業者であれば、バックプレーンコネクタとして機能するのに適したコネクタのさらなる向上を理解するであろう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

ある実施形態において、第１および第２のコネクタを含むコネクタシステムが開示される。第１のコネクタは、Ｕ字形であり、かつ接合エッジを含むチャネル端子を支持するハウジングを含む。２つのブレード端子を、チャネル端子によって画定されるＵ字形領域内に位置付けることができる。第２のコネクタは、エッジ結合様式で配置される端子を支持する１つ以上のウェハを含む。１つ以上のウェハ内の接地端子は、チャネル端子の接合エッジを係合するように構成される。各ウェハは、遮蔽板および接地端子を含むことができ、チャネル端子および遮蔽板は、接合インターフェースにおいて電気的に接続することができる。

【0006】

別の実施形態において、複数のウェハを支持するハウジングを含むコネクタが提供される。ウェハは、遮蔽板を含むことができ、また、対で提供される複数の信号端子および対の信号端子間に位置付けられる接地端子を支持することができる。遮蔽板は、接地端子に電気的に接続することができる。接地端子は、２つの梁を有する接地接触部を有することができ、各梁は、反対方向に向く接触面を有する。所望される場合、２つの梁は、端子中心線の両側で異なる方向に延在することができる。遮蔽板は、信号対と整列する溝を含むことができる。所望される場合、溝は、信号対の両側に位置付けられる接地端子に電気的に接続されるように構成されるフィンガーとともに構成され得る。

【0007】

本発明は、例として説明され、同様の参照符号が同様の要素を示す添付の図面に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】コネクタシステムの実施形態の斜視図である。

【図2】図１に示される実施形態の部分分解図である。

【図3】図２に示される実施形態の別の斜視図である。

【図4】図１のコネクタシステムでの使用に適したコネクタの実施形態の斜視図である。

【図5】図４に示されるコネクタの別の斜視図である。

【図6】図１のコネクタシステムでの使用に適したコネクタの実施形態の斜視図である。

【図7】図６に示されるコネクタの部分分解斜視図である。

【図8】図７に示されるコネクタの実施形態の部分斜視図である。

【図9】図７に示される実施形態の線９−９に沿って切り取られた断面の斜視図である。

【図10】図７に示される実施形態の線１０−１０に沿って切り取られた断面の斜視図である。

【図11】図１０に示される実施形態の拡大図である。

【図12】図１０に示される実施形態の部分斜視図である。

【図13】図８に示される実施形態の部分分解図である。

【図14】コネクタで使用することができる２つの隣接するウェハの簡略化された斜視分解図である。

【図15】ウェハとともに使用することができる遮蔽板の実施形態の斜視図である。

【図16】遮蔽板なしのウェハの実施形態の斜視図である。

【図17】枠が取り除かれた状態の図１６に示されるウェハの斜視図である。

【図18a】接合サイクル時のコネクタシステムの部分斜視図である。

【図18b】図１８ａに示される実施形態の拡大図である。

【図18c】図１８ｂに示される実施形態のコネクタシステムが接合位置にある状態の斜視図である。

【図18d】図１８ｃに示される実施形態の側面図である。

【図19a】共に接合された２つのコネクタの実施形態の簡略化された斜視図である。

【図19b】図１９ａに示される実施形態の拡大図である。

【図20】ウェハの実施形態の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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記載し、明確に開示された組み合わせに限定されるよう意図されない。図１〜１８ｄの特徴は、高データ速度に適したコネクタを提供するために使用することができる詳細を説明する。しかしながら、全ての特徴が適切なコネクタを提供するために必要とされるわけではない。したがって、別途示されない限り、本明細書に開示される特徴は、簡潔さの目的のために示されなかった追加の組み合わせを形成するように、除去され得るか、および／または共に組み合わされ得る。

【0010】

図１〜１８ｄを見ると、コネクタ５０（典型的にヘッダーと呼ばれるものの例である）およびコネクタ１００（典型的にドーターカードコネクタと呼ばれるものの例である）を含むコネクタシステム１０が開示される。コネクタ５０は、回路基板２２に搭載され、コネクタ１００は、回路基板２０に搭載される。コネクタ１００は、直角コネクタ（ウェハのエッジが直角の状態）として示されるが、一方で、コネクタ１００に示される実質的に全ての特徴を有するコネクタを提供し、それをメザニン型のコネクタ（エッジが互いに平行の状態）として機能するように構成することが可能であることに留意すべきである。したがって、別途示されない限り、コネクタ１００の特徴は、直角コネクタに限定されない。

【0011】

コネクタ５０は、チャネル端子６５およびブレード端子７１、７２を含む一連の端子６２を支持することができるハウジング６０を含む。ハウジングは、コネクタ５０が、接合コネクタと適切に接合することができることを確実にするのに役立つ整列特徴８０を含む。

【0012】

理解されるように、第１のチャネル端子６５ａは、第２のチャネル端子６５ｂに隣接して位置付けることができる。特定のコネクタ５０によって支持されるチャネル端子６５の数は、用途に応じる。チャネル端子６５は、ベース６６、およびベース６６の両側に位置付けられるウィング６７ａ、６７ｂを含む。ウィングのそれぞれは、接合表面６８を含む。したがって、スタンプ端子のエッジは、接合インターフェースとして使用することができる。

【0013】

チャネル端子６５は、ウィング６７ａ、６７ｂと整列する２つの尾部６９を含む。また、ブレード端子もそれぞれ、尾部７９を含む。示されるように、ブレード端子７１、７２の尾部は、チャネル端子６５の尾部と異なって配向される。これは、ハウジング６０を通じてブレード端子の配向を変える必要がないため、ブレード端子のエッジ７３、７４間の差動結合を、尾部７９を通じてより良好に維持することを可能にする。加えて、ウィングの配向もまた尾部６９に対して維持され、したがって、ブレード端子のうちの１つとチャネル端子との間で起こる結合が、インターフェースを通じて望ましく管理され得ることを確実にするのに役立つ。理解されるように、尾部が搭載される支持回路基板は、丸い形のビアを含み、したがって、尾部の配向は、所望の回路基板のレイアウトを妨げない。

【0014】

コネクタ１００は、１つ以上のウェハ１２０を支持するハウジング１１０を含み、保持コーム１３０でウェハをさらに支持することができる。ハウジング１１０は、チャネル端子６５を受容する接地開口部１１２を含み、かつブレード端子７１、７２を受容する信号開口部１１３を含む。対向するコネクタとの一貫した接合を可能にするために、整列特徴１１５が提供される。理解されるように、コネクタ１００は、それぞれコネクタを搭載し、接合することを可能にする第１のエッジ１２１ａおよび第２のエッジ１２１ｂを含む。示されるように、エッジは、互いに直角である。

【0015】

ウェハ１２０は、任意の遮蔽板１５０を支持するハウジング１３０を含む。理解されるように、遮蔽板１５０は、前部１５５および後部１５６を含む。前部１５５は、隣接するウェハ内の端子の接触部（例えば、接合インターフェース）を互いから遮蔽するのに有用であり、一方で、後部１５６は、端子の本体を遮蔽する。インターフェースを通じて遮蔽板を維持することの１つの利点は、遮蔽板と存在する差動対との間の任意の結合を維持することができることである（したがって、コモンモードエネルギーから差動モードエネルギーへの変換を回避する可能性がある）。

【0016】

示されるように、ウェハ１２０は、枠１３０ａを支持する第１のウェハ１２０ａおよび枠１３０ｂを支持する第２のウェハ１２０ｂの繰り返しパターンで提供される。示された構成におけるウェハ１２０ａ、１２０ｂは、互いからわずかにオフセットされる。しかしながら、構成は、（１つのウェハ内の接地端子が、隣接するウェハ内の信号対の真向かいにあるように）フルオフセットに移行され得るか、またはオフセットのない構成に移行され得る。

【0017】

各ウェハ１２０は、差動的にエッジ結合されるよう意図される信号対１８５ａを共に形成する、第１の信号端子１８１ａおよび第２の信号端子１８２ａを支持する。ブロードサイド結合された信号対（両方の端子が同一の長さのため、歪みの観点から管理するのが容易である傾向がある）と異なり、エッジ結合された端子は、差動信号がほぼ同時に両方の対応する接触部に到達するように、歪み管理を考慮する必要がある。これは、多くの周知の方法で管理することができ、また、電気的長さがほぼ同一となるように、対になった各端子に関連付けられる比誘電率を制御することによって行われる場合もある。しかしながら、ブロードサイド結合された端子と異なり、ある状況においては、エッジ結合された信号対間の間隔を制御する方が容易であり得ることが明らかになっている（ブロードサイド結合された対においては、２つの端子は、互いに隣り合って位置付けられなければならない２つの別々の枠によって支持されることが多く、２つの枠の位置決め間の何らかの許容範囲が考慮されなければならない）。

【0018】

示されたウェハは、複数の信号対を提供し、また、数は、対応する用途の所望の構成に応じて、約２と約１６対との間で変動することが予想されることに留意すべきである。各信号対１８５間に、接地端子１８３が提供される。接地端子１８３は、信号対１８５を形成する信号端子のうちの１つよりも広くなるように構成され、ある実施形態において、接地端子１８３は、信号対１８５に関連付けられる幅Ｗ１が、接地端子１８３に関連付けられる幅Ｗ２未満となるように構成され得る。

【0019】

信号端子は、接触部１８６ａ、尾部１８６ｂ、およびそれらの間に延在する本体１８６ｃを含む。同様に、接地端子は、接地接触部１８７ａ、接地尾部１８７ｂ、およびそれらの間に延在する接地本体１８７ｃを含む。示された接触部１８６ａは、挿入力を低減し、かつ接触接合インターフェースの信頼性を向上させる双腕接触システムを有するが、ただし、そのような双腕接触システムは必須ではないことに留意すべきである。

【0020】

理解されるように、端子の数に関係なく、各ウェハ１２０内の端子は、端子中心線１３２に沿って整列する。しかしながら、端子中心線１３２は、ウェハ１２０の中央に正確にある必要はなく、したがって、端子中心線１３２は、ウェハ中心線と整列し得るか、または整列し得ないことに留意すべきである。

【0021】

上述のように、ウェハ１３０の片側１３４に、遮蔽板１５０が位置付けられる。遮蔽板１５０は、対応する枠１３０と整列するように構成され得る。したがって、遮蔽板１５０ａは、枠１３０ａの信号対１８５ａ〜１８５ｂと整列する溝１６０ａ〜１６０ｂを含み、一方で、遮蔽板１５０ｂは、枠１３０ｂによって支持される信号対と整列される溝１７０ａ〜１７０ｂを含む。それぞれの場合において、壁１７４から端子中心線１３２に向かって延在するように形成される一連の腕１７６および腕１７７を含む壁１７４を提供することによって、溝を形成することができる。

【0022】

電気的性能を向上させるために、遮蔽板は、（接地端子と遮蔽板との間の容量結合に頼るのでなく）接地端子１８３（接地端子１８３ｄ等）の開口部１８４を係合して、それらの間に電気的接続を作るように構成される、複数のフィンガー１７５をさらに含むことができる。これは、接地端子が遮蔽板とコモニングすることを可能にし、かつコモニングの欠如に起因して、接地端子の電気的長さが増加する場合に生じ得る、関心周波数での共鳴を防ぐのに役立つ。加えて、示されるように、溝は、信号対１８５の両側に位置付けられる２つの接地端子１８３間に延在し、かつ２つの接地端子１８３をコモニングする。コモニング要素の使用は周知であるが、一方で、示された実施形態は、（図１０に示されるように）溝が１８０度を超える実質的な遮蔽を提供できるように、腕１７６、１７７をフィンガー１７５と整列させることによって、向上した性能を提供することができる。プレス嵌め／締まり嵌め型の係合を可能にするために、枠１３０に切り込み１３６を提供して、遮蔽板１５０が枠１３０に取り付けられることを可能にする。

【0023】

示されるように、枠１３０は、信号対１８５と整列する空気凹部１３５を含む。例えば、空気凹部１３５ａ〜１３５ｃは、それぞれ信号対１８５ａ〜１８５ｃと整列することができる。空気凹部１３５の使用は、対応する信号対の実効比誘電率を低減するのに役立つ（このことは、電気的長さを低減するのに役立ち得る）。当然ながら、連続する空気凹部を有することは、製造および構造的観点からあまり望ましくなく、したがって、空気凹部は、それらを交差する枠のウェブを有する場合がある。インピーダンス不連続を最小化するために、ウェブの位置で端子を切り込むことができる。

【0024】

上述のように、既存のコネクタに関する１つの問題は、高密度なピン領域も提供しながら、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）符号化を用いて２５Ｇｂｐｓ以上等の高データ速度を支持することができるコネクタを提供することが難しいことである。示されたコネクタシステムは、この問題を解決するのに役立つ特徴を提供する。理解されるように、接地接触部１８７は、チャネル端子６５の接合エッジ６８を係合する接触面１８７’を有する梁１８８ａを含む。したがって、従来のシステムと異なり、本明細書に示される接合インターフェースは、対応する端子のエッジと接合する接地接触部を有する。

【0025】

さらなる性能強化を提供するために、接地接触部は、接触面１８７’の反対方向を向く接触面１８７''を有する梁１８８ｂを含み得る。これは、接地接触部が、チャネル端子６５および遮蔽板１５０に電気的に接続することを可能する（したがって、接地端子および遮蔽板によって提供される接地／基準電圧をコモニングするのに役立つ）。また、遮蔽板１５０は、遮蔽板１５０を別のチャネル端子６５にコモニングするために使用することができる接地フィンガー１５６および１５７等の接地フィンガーも含み得る。したがって、示されるように、チャネル端子６５’は、チャネル端子６５’の表面６８と接地端子１８３ｂの接触面１８７’との間の電気的接続、ならびに接触面１８７''と、接地フィンガー１５６および１５７を介してチャネル端子６５''に電気的に接続される遮蔽板１５０との間の電気的接続を介して、チャネル端子６５''にコモニングされる。または、言い換えると、接地接触部および遮蔽板を介して２つのチャネル端子間に延在する電気的経路を介して、２つのチャネル端子を電気的にコモニングすることができる。

【0026】

理解されるように、任意の梁１８８ｂ（１つのウェハの接地接触部が、隣接するウェハの遮蔽板に電気的に結合することを可能にする）は、さらなる電気的利点を提供する。また、図２０から理解されるように、接合前に、梁１８８ａは、端子中心線１３２から第１の方向にある角度で延在し、一方で、梁１８８ｂは、端子中心線１３２から第２の方向にある角度で延在する。また、コネクタが接合されると、図１８ｄから理解されるように、両方の梁１８８ａ、１８８ｂによって支持される接触面は、（それらが依然として反対方向を向いているとしても）端子中心線１３２の同一の側に位置付けられる。したがって、示された接地接触部は、コネクタの電気的性能に有益な影響を及ぼす特徴を含むことができる。

【0027】

ある実施形態において、図１９ａ〜１９ｂに示されるように、接地端子１８３ａ〜１８３ｄが提供される。接地端子１８３ａ〜１８３ｄは、それぞれ接地接触部１８７’〜１８７''''を有する。各接地接触部は、チャネル端子６５ａ〜６５ｃのうちの１つの接合エッジ６８を係合する。理解されるように、示されたシステムの１つの利点は、接地接触部１８７''' および１８７''''が、チャネル端子６５ａによってコモニングされることである。これは、接地端子および関連するチャネル端子が、望ましくない周波数で共鳴しないことを確実にするのに役立つ。さらに、共鳴を回避するのに役立つように、接地接触部１８７''' は、異なるチャネル端子に電気的に接続されるようにそれぞれ構成されるその２つの梁に起因して、２つの異なるチャネル端子に、より具体的には、チャネル端子の異なるエッジに電気的に接続することができる。理解されるように、接合エッジに電気的に接続される接地端子を有することの１つの利点は、２つの異なる接地端子が、同一のチャネル端子に電気的に接続されるという事実を介して、接地端子間のコモニングを可能にしながら、コネクタ５０内のスペースを節約することである。

【0028】

本明細書に提供される開示は、その好ましく、例示的な実施形態に関して特徴を記載している。当業者であれば、本開示の検討から、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で多数の他の実施形態、修正、および変形を思いつくであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18a】

【図18b】

【図18c】

【図18d】

【図19a】

【図19b】

【図20】