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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-26
(54)【発明の名称】コネクタ、機能基板、および基板レベルアーキテクチャ
(51)【国際特許分類】
H01R 13/658 20110101AFI20231219BHJP
H01R 12/71 20110101ALI20231219BHJP
H01R 13/6461 20110101ALN20231219BHJP
【ＦＩ】
H01R13/658
H01R12/71
H01R13/6461
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023537950
(86)(22)【出願日】2021-12-21
(85)【翻訳文提出日】2023-08-08
(86)【国際出願番号】 CN2021139888
(87)【国際公開番号】W WO2022135362
(87)【国際公開日】2022-06-30
(31)【優先権主張番号】202011527768.6
(32)【優先日】2020-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503433420
【氏名又は名称】華為技術有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】チィウ，シュアン
(72)【発明者】
【氏名】チェン，ジュン
(72)【発明者】
【氏名】シオン，ワン
【テーマコード（参考）】
5E021
5E223
【Ｆターム（参考）】
5E021FA05
5E021FB02
5E021FC20
5E021FC21
5E021LA09
5E021LA15
5E223AB58
5E223AB59
5E223BA07
5E223CD01
5E223EA03
5E223EB03
5E223EB14
(57)【要約】
コネクタ（６）、機能基板および基板レベルアーキテクチャが提供される。コネクタ（６）は、エンドプロテクタ（３０）とリードフレーム（２０）とを含む。各リードフレーム（２０）は、複数の接続端子群（２２）とシールド層（２１または２３）とを含む。各接続端子群（２２）は、信号を伝送するように構成された２つの接続端子（２２１および２２２）を含む。各接続端子（２２１または２２２）は、回路基板（５）の挿入と協働する第１の接続端を有する。シールド層（２１または２３）は、隣接するリードフレーム（２０）における接続端子群（２２）を電磁的に分離するように構成される。エンドプロテクタ（３０）は、各接続端子群（２２）における２つの接続端子（２２１および２２２）の第１の接続端間に配置される導電性構造（３２）を含む。導電性構造（３２）は、接続端子群（２２）の対応するシールド層（２１または２３）に電気的に接続され、差動信号に対応するループ信号を伝送するように構成される。前述の技術的解決策では、エンドプロテクタ３０上の導電性構造（３２）を用いて、各接続端子群（２２）によって伝送される差動信号に対応するループ信号の伝送路を改良され、異なる接続端子群（２２）に対応するループ信号間のクロストークが低減され、コネクタの通信効果が向上させられる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンドプロテクタと、複数のリードフレームとを含む、コネクタであって、
前記複数のリードフレームは、第1の方向において積み重ねられ、
各リードフレームは、複数の接続端子群と、シールド層とを含み、各接続端子群は、信号を伝送するように構成される２つの接続端子を含み、各接続端子は、回路板の挿入を助ける第1の接続端を有し、前記シールド層は、隣接するリードフレームにおける接続端子群を電磁的に分離するように構成され、
前記エンドプロテクタは、各接続端子群における前記２つの接続端子の前記第1の接続端の間に位置する導電性構造を含み、前記導電性構造は、前記接続端子群の前記対応するシールド層に電気的に接続され、前記信号に対応するループ信号を伝送するように構成される、
コネクタ。
【請求項2】
前記エンドプロテクタは、各リードフレームにおける２つの隣接する接続端子群を電磁的に分離するように構成されるシールド構造をさらに含み、前記シールド構造は、前記端子群の前記対応するシールド層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】
前記シールド構造は、第１の突起と、第２の突起とを含み、前記第１の突起と前記第２の突起との間にはギャップがあり、前記第１の突起および前記第２の突起は、前記対応するシールド層に別個に電気的に接続される、請求項２に記載のコネクタ。
【請求項4】
各シールド層は、対応するシールド構造と１対１の対応のために使用される突出構造を備え、前記突出構造は、前記対応するシールド構造の第１の突起と第２の突起との間のギャップに挿入され、前記第１の突起および第２の突起の両方に電気的に接続される、請求項３に記載のコネクタ。
【請求項5】
各シールド層は、対応するシールド構造の第１の突起および前記第２の突起に対応するノッチを備え、前記第１の突起および前記第２の突起は、前記対応するノッチにそれぞれ挿入され、前記対応するシールド層に電気的に接続される、請求項３または４に記載のコネクタ。
【請求項6】
前記シールド構造の高さが、前記導電性構造の高さよりも大きい、請求項２～５のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項7】
各接続端子群における任意の接続端子と前記接続端子群に対応する導電性構造との間の最小距離が、第１の距離であり、各接続端子群における任意の接続端子と前記接続端子群に対応するシールド構造との間の距離が、第２の距離であり、前記第１の距離は、前記第２の距離よりも少ない、
請求項２～６のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項8】
各接続端子群は、絶縁層をさらに含み、前記絶縁層は、前記複数の接続端子群を包み、各接続端子の前記第１の接続端は、前記絶縁層の外側に露出され、前記絶縁層は、空洞化構造を備え、各接続端子群は、前記空洞化構造内に部分的に露出される、
請求項１～７のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項9】
各接続端子群における１つの接続端子が、第１の端子層に位置し、前記接続端子群における他の接続端子が、第２の端子層に位置し、前記第１の端子層および前記第２の端子層は、前記第１の方向において積み重ねられ、前記絶縁層は、第１の副絶縁層と、第２の副絶縁層とを含み、前記第１の副絶縁層は、前記第１の端子層を包み、前記第２の副絶縁層は、前記第２の端子層を包む、
請求項８に記載のコネクタ。
【請求項10】
前記第１の副絶縁層および前記第２の副絶縁層は、各々、前記空洞化構造を有する、請求項８または９に記載のコネクタ。
【請求項11】
当該コネクタは、絶縁ハウジングをさらに含み、各接続端子は、ピア端でコネクタと適合するように構成される第２の接続端を有し、前記絶縁ハウジングは、前記第２の接続端を包む、
請求項１～１０のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項12】
回路基板と、前記回路基板に配置される請求項１～１１のうちのいずれか１項に記載の前記コネクタとを含み、各接続端子の接続端が、前記回路基板の回路層に電気的に接続される、機能基板。
【請求項13】
バックプレーンと、プラグイン基板とを含み、前記バックプレーンおよび前記プラグイン基板のうちの少なくとも１つが、請求項１２に記載の機能基板であり、前記バックプレーンおよび前記プラグイン基板は、コネクタによって接続される、基板レベルアーキテクチャ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の参照）
本出願は、２０２０年１２月２２日に中国国家知識産権局に出願された「CONNECTOR, FUNCTIONAL BOARD, AND BOARD-LEVEL ARCHITECTURE」という名称の中国特許出願第２０２０１１５２７７６８．６号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。
本出願は、２０２０年１２月２２日に中国国家知識産権局に出願された「CONNECTOR, FUNCTIONAL BOARD, AND BOARD-LEVEL ARCHITECTURE」という名称の中国特許出願第２０２０１１５２７７６８．６号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【0002】
（技術分野）
本出願は、通信技術の分野に関し、特に、コネクタ(connector)、機能基板(functional board)、および基板レベルアーキテクチャ(board-level architecture)に関する。
本出願は、通信技術の分野に関し、特に、コネクタ(connector)、機能基板(functional board)、および基板レベルアーキテクチャ(board-level architecture)に関する。
【背景技術】
【0003】
現在の通信デバイスシステムでは、ＰＣＢベースのバックプレーンとＰＣＢベースの副基板とを組み合わせた相互接続システムが、最も一般的な相互接続アーキテクチャである。様々な副基板が、バックプレーンコネクタによってバックプレーンに接続される。バックプレーンと副基板との間の接続ブリッジとして、コネクタは、主要なアーキテクチャレベルのコンポーネントとして提示される。
【0004】
バックプレーンコネクタは、通常、ライフサイクルを通じて製品の発展アップグレードをサポートできることが要求される。特に高速電気性能のために、バックプレーンコネクタは、典型的には、少なくとも２世代のレートアップグレードをサポートする必要がある。速度がアップグレードされるにつれて、システムは、コネクタの高速電気性能についてのより厳しい要求を有する。最も重要な電気性能指標は、主に、クロストーク、損失、および反射である。クロストークは、通常，遠端クロストークおよび近端クロストークに分類される。クロストークは、犠牲ネットワークへのノイズの注入として提示され、信号の信号対雑音比を直接低下させ、信号伝送品質の劣化を引き起こす。
【0005】
現在の主要な通信製品の速度が５６Ｇｂｐｓ、さらには１１２Ｇｂｐｓまで進化するにつれて、クロストークノイズが、バックプレーンコネクタにとって大きな課題になりつつある。しかしながら、従来技術のバックプレーンコネクタは、過剰なクロストークノイズを有し、要求を満たすことができない。
【発明の概要】
【0006】
本出願は、コネクタにおけるクロストークを低減するためのコネクタ、機能基板、および基板レベルアーキテクチャを提供する。
【0007】
第１の態様によれば、コネクタが提供される。コネクタは、バックプレーンとプラグイン基板とを接続するために基板レベルアーキテクチャで使用される。コネクタは、エンドプロテクタと、複数の積み重ねられたリードフレームとを含む。複数のリードフレームは、第１の方向に積み重ねられる。各リードフレームは、複数の接続端子群と、シールド層とを含む。各接続端子群は、信号を伝送するように構成された２つの接続端子を含む。各接続端子は、回路基板の挿入を助ける第１の接続端を有する。シールド層は、隣接するリードフレームにおける接続端子群を電磁的に分離するように構成される。エンドプロテクタは、各接続端子群における２つの接続端子の第１の接続端間に配置される導電性構造を有する。導電性構造は、接続端子群の対応するシールド層に電気的に接続され、信号に対応したループ信号を伝送するように構成される。上記技術的解決策では、エンドプロテクタ上の導電性構造により、各接続端子群によって伝送される差動信号に対応するループ信号の伝送路が向上し、異なる接続端子群に対応するループ信号間のクロストークが低減し、コネクタの通信効果が向上する。
【0008】
具体的な実現可能な解決策において、エンドプロテクタは、各リードフレームにおける２つの隣接する接続端子群を電磁的に分離するように構成されるシールド構造をさらに含み、シールド構造は、端子群の対応するシールド層に電気的に接続される。エンドプロテクタ上に配置されるシールド構造により、電磁分離がリードフレームにおける異なる接続端子群間で実現される。
【0009】
具体的な実現可能な解決策では、シールド構造は、第１の突起と、第２の突起とを含み、第１の突起と第２の突起との間にはギャップが存在し、第１の突起および第２の突起は、対応するシールド層に別々に電気的に接続される。第１の突起および第２の突起により、シールド構造とシールド層との間の接触面積が増大し、シールド構造とシールド層との間の電気的接続効果がさらに向上し、異なる接続端子群間の電磁分離効果が向上する。
【0010】
具体的な実現可能な解決策では、各シールド層は、対応するシールド構造との１対１の対応のために使用される突出構造を備え、突出構造は、対応するシールド構造の第１の突起と第２の突起との間のギャップ内に挿入され、第１の突起および第２の突起の両方に電気的に接続される。突出構造が第１突起および第２突起に電気的に接続されることにより、シールド構造とシールド層との間の接触面積が増大し、シールド構造とシールド層との間の電気的接続効果がさらに向上し、異なる接続端子群間の電磁的分離効果が向上する。
【0011】
具体的な実現可能な解決策において、突出構造は、三角形または長方形のような異なる形状である。異なる突出構造により、第１の突起および第２の突起への電気的接続が実現される。
【0012】
具体的な実現可能な解決策において、各シールド層は、対応するシールド構造の第１の突起および第２の突起に対応するノッチを備え、第１の突起および第２の突起は、それぞれ、対応するノッチに挿入され、対応するシールド層に電気的に接続される。ノッチが第１の突起および第２の突起と嵌合することにより、シールド構造体とシールド層との間の接触面積が増大し、シールド構造とシールド層との間の電気的接続効果がさらに向上し、異なる接続端子群間の電磁分離効果が向上する。
【0013】
具体的な実現可能な解決策において、シールド構造の高さは、導電性構造の高さよりも大きい。このようにして、異なる接続端子群間の電磁的分離効果が向上する。
【0014】
具体的な実現可能な解決策では、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応する導電性構造との間の最小距離が第１の距離であり、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応するシールド構造との間の最小距離が第２の距離であり、第１の距離は、第２の距離よりも少ない。このようにして、ループ信号のリターンパスが向上する。
【0015】
具体的な実現可能な解決策において、各接続端子群は、絶縁層をさらに含み、絶縁層は、複数の接続端子群を包み、各接続端子の第１の接続端は、絶縁層の外側に露出され、絶縁層は、空洞化構造を備え、各接続端子群は、空洞化構造内に部分的に露出される。絶縁層を空洞化することにより、異なる接続端子群間および異なる接続端子間の分離効果を確保するときに絶縁層の使用が低減され、絶縁層の特性によって引き起こされる誘電損失がさらに低減される。
【0016】
具体的な実現可能な解決策では、各接続端子群における１つの接続端子が、第１の端子層に位置し、接続端子群における他の接続端子が、第２の端子層に位置し、第１の端子層および第２の端子層は、第１の方向に積み重ねられ、絶縁層は、第１の副絶縁層と、第２の副絶縁層とを含み、第１の副絶縁層は、第１の端子層を包み、第２の副絶縁層は、第２の端子層を包む。異なる副絶縁層が異なる接続端子層を包むことにより、製造および組立が容易である。
【0017】
具体的な実現可能な解決策において、第１の副絶縁層および第２の副絶縁層は、各々、空洞化構造を有する。このようにして、絶縁層の特性によって引き起こされる誘電損失が低減される。
【0018】
具体的な実現可能な解決策において、コネクタは、絶縁ハウジングをさらに含み、各接続端子は、ピア端でコネクタと嵌合するように構成される第２の接続端を有し、絶縁ハウジングは、第２の接続端を包む。
【0019】
具体的な実現可能な解決策において、導電性構造およびエンドプロテクタは、一体構造体であり、あるいは、導電性構造およびエンドプロテクタは、分割構造であり、導電性構造は、エンドプロテクタに電気的に接続される。このようにして、導電性構造は、異なる方法で配置される。
【0020】
第２の態様によれば、機能基板が提供される。機能基板は、回路基板と、回路基板に配置される前述の品目のいずれか１つに従ったコネクタとを含む。各接続端子の接続端は、回路基板の回路層に電気的に接続される。前述の技術的解決策では、エンドプロテクタ上に配置されたシールド構造により、リードフレームにおける異なる接続端子群間での電磁的分離が実現される。エンドプロテクタ上の導電性構造により、各接続端子群によって伝送される信号に対応するループ信号の伝送路が向上し、異なる接続端子群に対応するループ信号間のクロストークが低減し、コネクタの通信効果が向上する。
【0021】
第３の態様によれば、基板レベルアーキテクチャが提供される。基板レベルアーキテクチャは、バックプレーンと、プラグイン基板とを含む。バックプレーンおよびプラグイン基板の少なくとも一方は、前述の機能基板である。バックプレーンおよびプラグイン基板は、コネクタによって接続される。前述の技術的解決策では、エンドプロテクタ上に配置されたシールド構造により、電磁的分離が、リードフレームにおける異なる接続端子群間で実現される。エンドプロテクタ上の導電性構造により、各接続端子群によって伝送される信号に対応するループ信号の伝送路が向上し、異なる接続端子群に対応するループ信号間のクロストークが低減し、コネクタの通信効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】従来技術における基板レベルアーキテクチャの構造の概略図である。
【0023】
【図2】本出願の一実施形態によるコネクタの適用シナリオの概略図である。
【0024】
【図3】本発明の一実施形態に係るコネクタの構造の概略図である。
【0025】
【図4】本発明の一実施形態によるリードフレームの構造の概略図である。
【0026】
【図5】本出願の一実施形態によるリードフレームの概略分解図である。
【0027】
【図6】本出願の一実施形態によるコンポーネントＡの概略分解図である。
【0028】
【図7】従来技術におけるコネクタと本出願の一実施形態において提供されるコネクタの信号挿入損失のシミュレーション効果の概略図である。
【0029】
【図8】本出願の一実施形態によるエンドプロテクタの構造を示す概略図である。
【0030】
【図9】本出願の一実施形態によるリードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する概略分解図である。
【0031】
【図10】本出願の一実施形態によるリードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する構造の概略図である。
【0032】
【図11】従来技術におけるコネクタにおける信号伝送プロセスの概略図である。
【0033】
【図12】本出願の実施形態によるコネクタにおける信号クロストークおよび従来技術におけるコネクタにおける信号クロストークのシミュレーション効果の概略図である。
【0034】
【図13】本出願の一実施形態によるエンドプロテクタがリードフレームに嵌合する場合に対応する概略分解図である。
【0035】
【図14】本出願の一実施形態によるエンドプロテクタがリードフレームに嵌合する場合に対応する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
本出願の実施形態において提供されるコネクタを理解するのを容易にするために、以下は、先ず、コネクタに関連する幾つかの用語を説明する。
【0037】
シールド層：シールド層は、金属シート全体であり、接地信号(グランド信号)を必要とし、電磁シールド効果を有する。
【0038】
接続端子：接続端子は、信号を伝送したりあるいは信号のためのリターンパスを提供したりするために使用される、金属リードである。
【0039】
クロストーク：クロストークは、有害な電気信号によって引き起こされる干渉であり、有害な信号が１つのネットワークから別のネットワークに転送されるときに生成される、結合効果である。この用途におけるクロストークは、異なる接続端子群間のクロストークである。
【0040】
挿入損失：挿入損失は、端子の一端から端子の他端へ信号を伝送する間のエネルギの損失である。
【0041】
リードフレーム：リードフレームは、コネクタの信号端子、シールド導体、および絶縁体を含む、主要な構造である。
【0042】
以下は、先ず、本出願の実施形態で提供されるコネクタの応用シナリオを記載する。本出願の実施形態で提供されるコネクタは、バックプレーンおよびサービス基板のような機能基板(機能ボード)上で使用され、基板レベルアーキテクチャ(ボードレベルアーキテクチャ)における異なる機能基板用の接続デバイスとして使用される。図１を参照のこと。本出願の本実施形態で提供されるコネクタは、基板レベルアーキテクチャで使用される。バックプレーン１および副基板２(サブボード)は、コネクタによって接続される。図１に示すように、バックプレーン１は、第１のコネクタ４を備え、副基板２は、第２コネクタ３を備える。バックプレーン１および副基板２が接続されると、第１のコネクタ４および第２のコネクタ３は、互いに嵌合して、バックプレーン１と副基板２との間の接続を実施する。
【0043】
図２を参照のこと。副基板が一例として使用される。各副基板は、回路基板５と、回路基板５上に配置されたコネクタ６とを含む。コネクタ６の両端は、それぞれ、第１の接続ポート６０１および第２の接続ポート６０２を有する。第１の接続ポート６０１は、ピア端(peer end)でコネクタと適合するように構成される。第２の接続ポート６０２は、回路基板５に電気的に接続されるように構成される。信号伝送プロセスにおいて、信号が、接続端子を通じて回路基板の回路層に流入し、ループ信号が、回路基板の接地層(グランド層)を通じてコネクタのシールド層に流入し、よって、信号ループを形成する。
【0044】
図３は、コネクタの構造の概略図である。コネクタは、主に３つのコンポーネント(構成要素)から組み立てられ、３つのコンポーネントは、リードフレーム２０、絶縁ハウジング１０、およびエンドプロテクタ３０(end protector)である
【0045】
リードフレーム２０は、コネクタの主要構造である。本出願の本実施形態におけるコネクタは、複数のリードフレーム２０を含む。複数のリードフレーム２０は、第１の方向に積み重ねられ、コネクタの主要構造を構成する。第１の方向は、図３に矢印で示す方向である。
【0046】
図４は、リードフレーム２０の構造の概略図である。リードフレーム２０は、コンポーネントＡと、２つのシールド層とを含む。第１のシールド層２１、コンポーネントＡ、および第２のシールド層２３は、第１の方向に積み重ねられている。第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、それぞれ、接続端子群２２の両側に配置されている。コンポーネントＡは、複数の接続端子群と、接続端子群を包む絶縁層とを含む。各接続端子群は、信号を伝送するように構成された２つの接続端子を含む。例えば、２つの接続端子は、差動信号または別のタイプの信号を伝送するように構成される。本出願の本実施形態において、差動信号は、説明のために一例として用いられる。
【0047】
各接続端子は、互いに対向する第１の接続端および第２の接続端を有する。第１の接続端は、コネクタと回路基板の回路層との間の電気的接続を実現するために、回路基板に差し込まれるように構成される。第２の接続端は、２つのコネクタ間の電気的接続を実現するために、ピア端(peer end)でコネクタのスロットに嵌合するように構成される。
【0048】
２つのシールド層は、複数の接続端子群をシールドするように構成される。説明を容易にするために、２つのシールド層を、それぞれ、第１のシールド層２１および第２のシールド層２３と呼ぶ。第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、第１の方向において複数の接続端子群の両側に配置される。
【0049】
絶縁ハウジング１０は、複数のリードフレーム２０を締め付けるように構成され、ピア端でのコネクタの挿入および除去を助ける構造として用いられる。絶縁ハウジング１０は、リードフレーム２０と嵌合すると、リードフレーム２０に締め付けられ、接続端子の第２の接続端を包む。第２の接続端は、ピア端でのコネクタのスロットとの嵌合のために、絶縁ハウジング１０によって包まれ、露出されることが理解されるべきである。
【0050】
図５は、リードフレームの概略分解図である。リードフレームは、３つの構造、すなわち、接続端子群２２、シールド層、および絶縁層２４を有する。
【0051】
複数の接続端子群２２がある。複数の接続端子群２２は、第２の方向に単一の列に配置される。第２の方向は、第１の方向に対して垂直である。第２の方向は、コネクタがピア側でコネクタに挿入されるかあるいはコネクタから取り外される方向を指す。
【0052】
シールド層は、第１のシールド層２１と、第２のシールド層２３とを含む。第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、リードフレームの両側に配置される。複数の接続端子群２２は、第１のシールド層２１と第２のシールド層２３との間に挟まれる。絶縁層２４は、第１のシールド層２１と第２のシールド層２３との間に配置され、接続端子群２２を包んで、隣接する接続端子群２２を隔離し、各接続端子群２２内の２つの接続端子も隔離する。絶縁層２４および接続端子群２２は、コンポーネントＡを構成する。接続端子群２２の接続端は、対応するデバイスへの接続を確保するように、絶縁層２４の外側に露出されることが理解されるべきである。
【0053】
第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、導電性の高い金属材料、例えば、銅またはアルミニウムのような導電性の高い一般的な材料で作られる。加えて、第１のシールド層２１および第２のシールド層２３の形状は、リードフレームのために電磁的分離(electromagnetic isolation)を実現できるならば、本出願の本実施形態において特に限定されない。
【0054】
任意の解決策において、複数のリードフレームが並んで配置されるとき、隣接するリードフレームは、シールド層によって電磁的に絶縁される。この場合、各リードフレームは、１つのシールド層のみを含むことで、コネクタ全体で使用されるシールド層の量を削減し、コネクタのコストを削減する。
【0055】
前述の説明から、本出願の本実施形態において設けられるシールド層は、２つの接続端子においてより大きい表面積を持つ表面の両側に位置する第１のシールド層２１および第２のシールド層２３のみを含むことが分かる。金属シールド構造は、リードフレームにおいて２つの隣接する接続端子群間に配置されない。代わりに、空気が絶縁の誘電体として使用される。従って、より大きな表面積を持つ第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２を形成するために、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２のサイズがさらに増大されることがある。
【0056】
図６は、コンポーネントＡの概略分解図である。接続端子群に含まれる２つの接続端子を、それぞれ、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２と呼ぶ。第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２は、第１の方向に積み重ねられる。第１の方向は、複数のリードフレームが積み重ねられる方向である。積層中、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２におけるより大きな面積を持つ２つの表面が、互いに対向して配置される。複数の接続端子群における第１の接続端子２２１は、第１の端子層を形成するように、同じ層で配置される。複数の接続端子群における第２の接続端子２２２は、第２の端子層を形成するように、同じ層に配置される。
【0057】
絶縁層２４が、第１の副絶縁層２１と、第２の副絶縁層２４２とを含む。第１の副絶縁層２４１は、接続端子の１つの層を包み、第２の副絶縁層２４２は、接続端子の他の層を包む。例えば、第１の副絶縁層２４１は、第１の端子層を包み、第２の副絶縁層２４２は、第２の端子層を包む。第１の端子層および第２の端子層を分離する構造として使用されることに加えて、第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２は、各接続端子層における接続端子のための支持構造として使用されることがある。例えば、第１の副絶縁層２４１は、第１の端子層において複数の第１の接続端子２２１を包むことで、複数の第１の接続端子２２１を締め付ける。同様に、第２の副絶縁層２４２も、複数の第２の接続端子２２２を締め付ける。接続端子群は、第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２を整列させて締め付けることだけによって形成されることができる。このようにして、各接続端子群における第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２は、それらが第１の方向において積み重ねられるように、整列させられることができる。
【0058】
任意の解決策において、絶縁層２４は、一体構造を用いることによって代替的に作られてよい。製造中、先ず、２つの接続端子層が締め付けられてよく、次に、絶縁層２４の一体構造が、射出成形プロセスを用いて形成されてよい。
【0059】
任意の解決策では、絶縁層に空洞化構造(hollow-out structure)を設けた後に第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２が安定することを確保するために、第１の副絶縁層２４１は、第１の接続端子２２１の部分であって、第１の接続端および第２の接続端に近い部分を覆い、第２の副絶縁層２４２は、第２の接続端子２２２の部分であって、第１の接続端および第２の接続端に近い部分を覆って、接続端子の安定性を確保する。
【0060】
本出願の実施形態における絶縁層およびシールド層の効果の理解を容易にするために、以下は、先ず、転送プロセスにおける信号のエネルギ損失（すなわち、信号の挿入損失）を説明する。信号の挿入損失は、主に２つの部分を含む。
【0061】
１．接続端子およびシールド層のような金属構造によって引き起こされる導体損失であり、導体損失は、導電性構造のものである導電性、粗さ、および接続端子幅に主に関係する。
【0062】
２．接続端子とシールド層との間に充填された絶縁層２４によって引き起こされる誘電損失であり、誘電損失は、誘電損失角によって主に決定される。
【0063】
コネクタの挿入損失を低減するために、絶縁層２４は、空洞化構造を備える。空洞化構造によれば、絶縁材料の使用量は低減されるので、接続端子とシールド層との間の誘電体として空気を用いて電気絶縁を実現する。加えて、空洞化構造が提供されるとき、配置された絶縁層２４は、各接続端子である対応する部分であって、第１の接続端に近い対応する部分を覆い、第１の接続端は、絶縁層２４の外側に露出されるので、空洞化構造を設けた後でも接続端子を位置決めして締め付けて、接続端子が回路基板に接続されるときの信頼性を確保することができる。
【0064】
図６を参照すると、絶縁層２４での空洞化構造の提供のために、第１の副絶縁層２４１には、第１の空洞化構造２４１１が設けられるので、空隙が、第１の接続端子２２１と第１の副絶縁層２４１との間に形成される。複数の第１の空洞化構造２４１１が図４に図示されるが、第１の空洞化構造２４１１の具体的な提供位置、具体的なサイズ、および具体的な量は、本出願の本実施形態において限定されないことが理解されるべきである。しかしながら、製造中、第１の空洞化構造２４１１のサイズおよび位置は、実際の要件に基づいて決定されてよい。これは、ここでは特に限定されない。同様に、第２の副絶縁層２４２にも、第２の空洞化構造２４２１が設けられる。詳細は、ここでは再度説明されない。第１の副絶縁層２４１に第１の空洞化構造２４１１を設けられ、第２の副絶縁層２４２に第２の空洞化構造２４２１が設けられた後に、絶縁材料の使用量を大幅に削減することができるので、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２は、２つの空洞化構造（第１の空洞化構造２４１１および第２の空洞化構造２４２１）内の空気によって電気的に絶縁されて、絶縁層２４の特性によって引き起こされる誘電損失を低減することが、図６に示す構造から分かる。
【0065】
前述の説明から、本出願の本実施形態において提供されるコネクタには、接続端子とシールド層との間には空隙が大部分ある、すなわち、空気が接続端子とシールド層との間の誘電体として用いられることが分かる。空気は、既知の材料の中で最小の誘電定数および最小の誘電損失角を有する。従って、コネクタのインピーダンスが変化しないままであるとき、誘電率の小さい空気の使用は、接続端子の設計幅の増大を可能にすることができ、導体損失のさらなる低減を可能にすることができ、損失角の小さい空気の使用は、誘電損失の低減を可能にすることができる。よって、本出願の本実施形態において提供されるコネクタでは、２つの観点、すなわち、導体損失および誘電体損失から、信号の挿入損失を低減することができる。
【0066】
本出願の実施形態において提供されるリードフレームの理解を容易にするために、以下は、リードフレームを製造するプロセスを説明する。先ず、銅シートを切断して、接続端子を形成する。第１の接続端子２２１を１つの層にタイル張りして、第１の端子層を形成する。次に、射出成形プロセスを用いることによって、接続端子の周囲に絶縁体を付加して、第１の副絶縁層２４１を形成して、第１の接続端子２２１を締め付ける。加えて、射出成形中に第１の空洞化構造２４１１を形成する。第２の端子層および第２の副絶縁層２４２も同様に形成する。第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２を並置する。次に、並置した第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２の外側に第１のシールド層２１および第２のシールド層２２を追加して、完全なリードフレームを形成する。
【0067】
本出願の実施形態において設けられるコネクタによって達成される損失削減効果の理解を容易にするために、本出願の実施形態において提供されるコネクタおよび従来技術におけるコネクタに対するシミュレーションを行った。図７は、従来技術におけるコネクタおよび本出願の実施形態において提供されるコネクタに対してシミュレーションを行った後に得られた信号挿入損失を示している。破線は、従来技術におけるコネクタの挿入損失を示しており、実線は、本出願の実施形態において提供されるコネクタの挿入損失を示している。図７から、２９ＧＨｚでの従来技術におけるコネクタの挿入損失は、約１．５１ｄＢであり、２９ＧＨｚでの本出願の実施形態において提供されるコネクタの挿入損失は、約０．９５ｄＢであることが分かる。本出願の実施形態において提供されるコネクタは、挿入損失における０．５６ｄＢの削減、すなわち、約３７％の改良を実現する。改良により、損失は、１１２Ｇ用途の要求を満たす。
【0068】
図８は、エンドプロテクタ(端プロテクタ)の構造の概略図である。エンドプロテクタ３０は、複数のリードフレーム２０を締め付けるように、複数のリードフレーム２０のシールド層（第１のシールド層および第２のシールド層）に締め付けられる。加えて、エンドプロテクタ３０は、回路基板のための接続構造および導電性構造としても作用する。エンドプロテクタ３０がリードフレーム２０と嵌合すると、リードフレーム２０における（第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２を含む）接続端子の第１の接続端が、エンドプロテクタ３０を通じて収入されて露出されるので、第１の接続端は、回路層にあるビア(vias)に挿入されることができ、回路層に電気的に接続されることができる。エンドプロテクタ３０が回路基板と嵌合すると、エンドプロテクタ３０は、回路層の接地層に電気的に接続されるので、エンドプロテクタ３０およびシールド層は接地されて、接続端子についてのシールド効果が実現される。
【0069】
エンドプロテクタ３０は、導電性材料、例えば、金属材料または非金属導電性材料から作られるフレーム構造である。例えば、エンドプロテクタ３０は、銅またはアルミニウムのような導電性の高い材料から作られるフレーム構造であってよい。
【0070】
エンドプロテクタ３０は、複数の窓３１を備える。複数の窓３１は、第２の方向に単一の列において配置され、第１の方向に複数の列において配置される。各列の複数の窓３１は、各リードフレーム２０における複数の接続端子群に対応する。エンドプロテクタ３０がリードフレーム２０と嵌合すると、対応するリードフレーム２０における各接続端子群内の２つの接続端子の第１の接続端が、窓３１に挿入される。窓３１は、導電性構造３２を備える。導電性構造３２は、窓３１と交差し、窓３１の側壁に電気的に接続される。導電性構造３２は、窓３１を第１の副窓３１１と第２の副窓３１２とに分割する。第１の副窓３１１および第２の副窓３１２は、それぞれ、接続端子群における２つの接続端子の第１の接続端に対応する。
【0071】
エンドプロテクタ３０は、シールド構造３３をさらに備える。シールド構造３３は、第２の方向に一列に配置される。１つのシールド構造３３が、シールド構造を用いて２つの隣接する窓３１を電磁的に分離するために、第２の方向において各窓３１の両側に配置される。加えて、シールド構造３３は、同じリードフレーム２０内の２つの隣接する接続端子群を電磁的に分離してよい。
【0072】
図９は、リードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する概略分解図である。図１０は、リードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する構造の概略図である。リードフレーム２０がエンドプロテクタ３０と嵌合する方法を図示するのを容易にするために、リードフレーム２０の第１のシールド層２１が、図９および図１０における記述のための一例として使用される。第２のシールド層２３がエンドプロテクタ３０と嵌合する方法については、第１のシールド層２１がエンドプロテクタ３０と嵌合する方法を参照のこと。
【0073】
エンドプロテクタ３０におけるシールド構造３３は、リードフレームにおいて隣接する接続端子群２２の間の電磁的分離を実現するために、隣接する接続端子群２２を電磁的に分離するように構成される。シールド構造３３が配置されると、シールド構造３３および窓３１は、隔離のために窓３１の両側にシールド構造３３があることを確保するように、交互に配置される。
【0074】
任意の解決策において、シールド構造３３は、第１の突起３３１と、第２の突起３３２とを含み、第１の突起３３１および第２の突起３３２は、バー構造であり、長さ方向が、第１の方向である。第１の突起３３１と第２の突起３３２との間にはギャップ(間隙)が存在する。第１の突起３３１および第２の突起３３２は、配置されるときに、第２の方向に配置される。第１のシールド層２１と嵌合するときに、第１の突起３３１および第２の突起３３２は、対応する第１のシールド層２１に個別に電気的に接続されて、第１の突起３３１および第２の突起３３２を用いることによってシールド構造３３と第１のシールド層２１との間の接触面積を増加させ、さらに、シールド構造３３と第１のシールド層２１との間の電気的接続効果を向上させ、異なる接続端子群間の電磁的分離効果を向上させる。
【0075】
任意の解決策において、第１のシールド層２１は、シールド構造３３に電気的に接続されるように構成される突出構造２１１を備える。図７に示すように、突出構造２１１は、第１の突起３３１と第２の突起３３２との間のギャップ内に挿入され、第１の突起３３１および第２の突起３３２の両方に電気的に接続される。例えば、突出構造２１１は、三角形または長方形のような異なる形状にあることがある。突出構造２１１の２つの対向する側面は、それぞれ、第１の突起３３１および第２の突起３３２に接触して、突出構造２１１と２つの突出部との間の電気的接続を実現する。加えて、突出構造２１１は、リードフレーム２０をエンドプロテクタ３０に締め付けるように、第１の突起３３１および第２の突起３３２にスナップ嵌めされることがある。
【0076】
任意の解決策において、第１のシールド層２１は、第１の突起３３１および第２の突起３３２にそれぞれ対応する、第１のノッチ２１２および第２のノッチ２１３を備え、締め付けのために、第１の突起３３１は、対応する第１のノッチ２１２に挿入され、第２の突起３３２は、対応する第２の切りノッチ２１３に挿入される。挿入された後に、第１の突起３３１および第２の突起３３２は、対応する第１のシールド層２１に電気的に接続される。第１のノッチ２１２および第２のノッチ２１３がそれぞれ第１の突起３３１および第２の突起３３２とそれぞれ嵌合した状態で、第１のシールド層２１とエンドプロテクタ３０との間の接触面積をさらに増加させることができる。本出願の本実施形態において、エンドプロテクタ３０および第１のシールド層２１は、突出構造２１１を第１の突起３３１および第２の突起３３２上にスナップ嵌めする方法のみにおいて、第１の突起３３１および第２の突起３３２を第１のノッチ２１２および第２のノッチ２１３内にスナップ嵌めする方法のみにおいて、あるいは両方の締め付け方法において、互いに締め付けられてよいことが理解されるべきである。
【0077】
任意の解決策において、シールド構造３３は、代替的に、突起を使用してよい、すなわち、１つの突起が、窓３１の両側の各々に配置されてよい。突起は、電気的接続を実現するように、第１のシールド層２１のノッチ２１２(切欠き)内にスナップ嵌めされる。
【0078】
導電性構造３２は、バー構造であり、長さ方向が、第１の方向である。導電性構造３２は、窓３１を交差し、窓３１を第１の副窓３１１と第２の副窓３１２とに分割する。第１の接続端子２２１の第１の接続端および第２の接続端子２２２の第２の接続端が、それぞれ、窓３１の第１の副窓３１１および第２の副窓３１２に挿入される。
【0079】
本出願の本実施形態における導電性構造３２は、差動信号のためのループ信号を提供するように構成される。理解を容易にするために、先ず、以下は、コネクタと回路基板との間の信号伝送プロセスを説明する。差動信号が、接続端子を通じて回路基板の回路層に流入し、ループ信号が、回路基板の接地層を通じてコネクタのシールド層に流入し、よって、信号ループを形成する。回路層からシールド層に伝送されると、ループ信号は、ループインダクタンスが最小のパス(経路)を選択する。
【0080】
図１０に実線矢印および破線矢印で示すように、差動信号が、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２を通じて回路基板に伝送され、ループ信号が、導電性構造３２を通じて第１のシールド層２１に伝送され、よって、信号ループを形成する。導電性構造３２は、第１の接続端子２２１と第２の接続端子２２２との間に位置するのに対し、シールド構造３２は、接続端子群２２の側に位置する。シールド構造３３と導電性構造３２との間の比較から、導電性構造３２によって形成される信号ループとシールド構造３３によって形成される信号ループとの間で、導電性構造３２によって形成される信号ループは、より小さなエリアを取り囲み、従って、より小さなループインダクタンスを有することが分かる。従って、第１のシールド層２１に流入するために、ループ信号は、第１のシールド層３２に流入するための導電性構造３２を選択し、第１のシールド層３２内にありかつ接続端子に近い部分に転送される。このようにして、各接続端子群に対応するループ信号が、接続端子群の近傍に拘束されて、異なる接続端子群に対応するループ信号間に生成されるクロストークを回避する。
【0081】
図１１に示す従来技術におけるコネクタにおける信号伝送プロセスでは、（実線矢印で示す）差動信号が、接続端子群１００を通じて回路基板に転送され、（破線矢印で示す）ループ信号が、シールド構造２００を通じてシールド層に転送される。シールド構造２００は、２つの接続端子群１００の間に位置する。従って、クロストークが、２つの信号端子群１００に対応するループ信号間で必然的に発生する。本出願の本実施形態では、導電性構造３２によってループ信号を接続端子群の近傍に拘束して、２つの接続端子群に対応するループ信号間のクロストークを低減させる。
【0082】
本出願の本実施形態において提供されるエンドプロテクタによって達成される信号クロストーク低減効果の理解を容易にするために、本出願の本実施形態で提供されるコネクタおよび従来技術におけるコネクタに対してシミュレーションを行った。従来技術のコネクタでは、ループ信号が、シールド構造を通じて転送されるのに対し、本出願の実施形態で提供されるコネクタでは、ループ信号が、導電性構造を通じて転送される。比較結果を図１２に示す。実線が、本出願の実施形態において提供されるコネクタのシミュレーション結果を示し、破線は、従来技術におけるコネクタのシミュレーション結果を示す。図１２から、従来技術のコネクタにおける最大クロストークは、４０ＧＨｚで２０ｄＢに達し、より高い周波数帯において、１１２Ｇ用途の要求を満たさないことが分かる。本出願の実施形態で提供されるコネクタは、２０ＧＨｚおよびより高い周波数帯においてクロストーク性能を有意に向上させる。例えば、３０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数帯では、少なくとも１０ｄＢの改良があり、４０ＧＨｚ～５０ＧＨｚの周波数帯では、少なくとも２０ｄＢの改良がある。この改良により、クロストーク性能は、１１２Ｇ用途の要求を満たすことができる。
【0083】
図１３は、エンドプロテクタがリードフレームと嵌合する場合に対応する概略分解図である。図１４は、リードフレームがエンドプロテクタと嵌合する場合に対応する概略図である。図１３および図１４に示すように、エンドプロテクタの窓の２つの対向する２つの側壁は、スロット３４を備える。導電性構造３２の両端は、それぞれ、スロット３４に１対１で対応して挿入され、窓の２つの側壁に締め付けられる。
【0084】
任意の解決策では、シールド構造３３の高さが、導電性構造３２の高さよりも大きい。すなわち、導電性構造３２は、導電性構造３２と第１の接続端子２２１との間および導電性構造３２と第２の接続端子２２２との間の電気的接続を回避するように、導電性構造３２と第１の接続端子２２１との間および導電性構造３２と第２の接続端子２２２との間の十分な分離距離を確保するために、低く配置される。
【0085】
任意の解決策において、導電性構造３２の高さは、窓３１の高さよりも大きいので、導電性構造３２は、窓３１の外側に露出され、第１のシールド層２１内にスナップ嵌めされる。
【0086】
任意の解決策では、１つ以上の導電性構造３２が存在することがある。複数の導電性構造３２が使用されるとき、複数の導電性構造３２は、第２の方向に配置されることがある。
【0087】
任意の解決策において、導電性構造３２およびエンドプロテクタ３０は、一体構造であってよく、あるいは分割構造であってよい。分割構造が使用されるとき、導電性構造３２は、エンドプロテクタ３０にある窓３１内にスナップ嵌めされ、エンドプロテクタ３０に電気的に接続される。
【0088】
任意の解決策では、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応する導電性構造３２との間の最小距離が、第１の距離であり、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応するシールド構造３３との間の最小距離が、第２の距離であり、第１の距離は、第２の距離よりも少ない。
【0089】
本出願の一実施形態が、機能基板(functional board)をさらに提供する。機能基板は、バックプレーンおよびサービス基板のような異なる機能基板であってよい。機能基板は、回路基板と、回路基板に配置される前述の品目のうちのいずれか１つに従ったコネクタとを含む。各接続端子の接続端が、回路基板の回路層に電気的に接続される。前述の技術的解決手段では、シールド層を用いて、電磁的分離がリードフレーム間で実現され、エンドプロテクタ上に配置されるシールド構造を用いて、電磁的分離がリードフレーム内の同じ層にある異なる接続端子群間で実現され、エンドプロテクタ上にある導電性構造を用いて、電磁的分離が同じ接続端子群における異なる接続端子間で実現される。このようにして、コネクタにおけるクロストークが低減され、異なるリードフレーム間、異なる接続端子群間、および異なる接続端子間の信号クロストークが低減され、コネクタの通信効果が向上させられる。
【0090】
本出願の実施形態は、基板レベルアーキテクチャ(board-level architecture)をさらに提供する。基板レベルアーキテクチャは、バックプレーンと、プラグイン基板(プラグインボード)とを含む。バックプレーンおよびプラグイン基板のうちの少なくとも１つは、前寿の機能基板である。バックプレーンおよびプラグイン基板は、コネクタによって接続される。前述の技術的解決策では、シールド層を用いて、電磁的分離がリードフレーム間で実現され、エンドプロテクタ上に配置されるシールド構造を用いて、電磁的分離がリードフレーム内の同じ層にある異なる接続端子群間で実現され、エンドプロテクタ上にある導電性構造を用いて、電磁的分離が同じ接続端子群における異なる接続端子間で実現される。このようにして、コネクタにおけるクロストークが低減され、異なるリードフレーム間、異なる接続端子群間、および異なる接続端子間の信号クロストークが低減され、コネクタの通信効果が向上させられる。
【0091】
当業者は、本出願の精神および範囲から逸脱することなく本出願に対して様々な修正および変形を行うことができることが、明らかである。このようにして、本出願は、本出願のこれらの修正および変形が本出願の特許請求の範囲およびそれらの均等技術によって定義される範囲内にある限り、本出願のこれらの修正および変形をカバーすることが意図されている。
【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】
【手続補正書】
【提出日】2023-08-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンドプロテクタと、複数のリードフレームとを含む、コネクタであって、
前記複数のリードフレームは、第1の方向において積み重ねられ、
各リードフレームは、複数の接続端子群と、シールド層とを含み、各接続端子群は、信号を伝送するように構成される２つの接続端子を含み、各接続端子は、回路板の挿入と協働する第1の接続端を有し、前記シールド層は、隣接するリードフレームにおける接続端子群を電磁的に分離するように構成され、
前記エンドプロテクタは、各接続端子群における前記２つの接続端子の前記第1の接続端の間に位置する導電性構造を含み、前記導電性構造は、前記接続端子群の対応するシールド層に電気的に接続され、前記信号に対応するループ信号を伝送するように構成される、
コネクタ。
【請求項2】
前記エンドプロテクタは、各リードフレームにおける２つの隣接する接続端子群を電磁的に分離するように構成されるシールド構造をさらに含み、前記シールド構造は、前記接続端子群の前記対応するシールド層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】
前記シールド構造は、第１の突起と、第２の突起とを含み、前記第１の突起と前記第２の突起との間にはギャップがあり、前記第１の突起および前記第２の突起は、前記対応するシールド層に別個に電気的に接続される、請求項２に記載のコネクタ。
【請求項4】
各シールド層は、対応するシールド構造と１対１の対応のために使用される突出構造を備え、前記突出構造は、前記対応するシールド構造の第１の突起と第２の突起との間のギャップに挿入され、前記第１の突起および第２の突起の両方に電気的に接続される、請求項３に記載のコネクタ。
【請求項5】
各シールド層は、対応するシールド構造の第１の突起および第２の突起に対応するノッチを備え、前記第１の突起および前記第２の突起は、前記対応するノッチにそれぞれ挿入され、前記対応するシールド層に電気的に接続される、請求項３または４に記載のコネクタ。
【請求項6】
前記シールド構造の高さが、前記導電性構造の高さよりも大きい、請求項２～５のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項7】
各接続端子群における任意の接続端子と前記接続端子群に対応する導電性構造との間の最小距離が、第１の距離であり、各接続端子群における任意の接続端子と前記接続端子群に対応するシールド構造との間の距離が、第２の距離であり、前記第１の距離は、前記第２の距離よりも少ない、
請求項２～６のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項8】
各接続端子群は、絶縁層をさらに含み、前記絶縁層は、前記複数の接続端子群を包み、各接続端子の前記第１の接続端は、前記絶縁層の外側に露出され、前記絶縁層は、空洞化構造を備え、各接続端子群は、前記空洞化構造内に部分的に露出される、
請求項１～７のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項9】
各接続端子群における１つの接続端子が、第１の端子層に位置し、前記接続端子群における他の接続端子が、第２の端子層に位置し、前記第１の端子層および前記第２の端子層は、前記第１の方向において積み重ねられ、前記絶縁層は、第１の副絶縁層と、第２の副絶縁層とを含み、前記第１の副絶縁層は、前記第１の端子層を包み、前記第２の副絶縁層は、前記第２の端子層を包む、
請求項８に記載のコネクタ。
【請求項10】
前記第１の副絶縁層および前記第２の副絶縁層は、各々、前記空洞化構造を有する、請求項９に記載のコネクタ。
【請求項11】
当該コネクタは、絶縁ハウジングをさらに含み、各接続端子は、ピア端でコネクタと適合するように構成される第２の接続端を有し、前記絶縁ハウジングは、前記第２の接続端を包む、
請求項１～１０のうちのいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項12】
回路基板と、前記回路基板に配置される請求項１～１１のうちのいずれか１項に記載の前記コネクタとを含み、各接続端子の接続端が、前記回路基板の回路層に電気的に接続される、機能基板。
【請求項13】
バックプレーンと、プラグイン基板とを含み、前記バックプレーンおよび前記プラグイン基板のうちの少なくとも１つが、請求項１２に記載の機能基板であり、前記バックプレーンおよび前記プラグイン基板は、コネクタを通じて接続される、基板レベルアーキテクチャ。【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、通信技術の分野に関し、特に、コネクタ(connector)、機能基板(functional board)、および基板レベルアーキテクチャ(board-level architecture)に関する。
【背景技術】
【0002】
現在の通信デバイスシステムでは、ＰＣＢベースのバックプレーンとＰＣＢベースの副基板とを組み合わせた相互接続システムが、最も一般的な相互接続アーキテクチャである。様々な副基板が、バックプレーンコネクタを通じてバックプレーンに接続される。バックプレーンと副基板との間の接続ブリッジとして、コネクタは、主要なアーキテクチャレベルのコンポーネントである。
【0003】
バックプレーンコネクタは、通常、ライフサイクルを通じて製品の発展アップグレードをサポートできることが要求される。特に高速電気性能のために、バックプレーンコネクタは、典型的には、少なくとも２世代のレートアップグレードをサポートする必要がある。速度がアップグレードされるにつれて、システムは、コネクタの高速電気性能についてのより厳しい要求を有する。最も重要な電気性能指標は、主に、クロストーク、損失、および反射である。クロストークは、通常，遠端クロストークおよび近端クロストークに分類される。クロストークは、犠牲ネットワークへのノイズの注入として提示され、信号の信号対雑音比を直接低下させ、信号伝送品質に対する劣化を引き起こす。
【0004】
現在の主要な通信製品の速度が５６Ｇｂｐｓ、さらには１１２Ｇｂｐｓまで進化するにつれて、クロストークノイズが、バックプレーンコネクタにとって大きな課題になりつつある。しかしながら、従来技術のバックプレーンコネクタは、過剰なクロストークノイズを有し、要求を満たすことができない。
【発明の概要】
【0005】
本出願は、コネクタにおけるクロストークを低減するためのコネクタ、機能基板、および基板レベルアーキテクチャを提供する。
【0006】
第１の態様によれば、コネクタが提供される。コネクタは、バックプレーンとプラグイン基板とを接続するために基板レベルアーキテクチャで使用される。コネクタは、エンドプロテクタと、複数の積み重ねられたリードフレームとを含む。複数のリードフレームは、第１の方向に積み重ねられる。各リードフレームは、複数の接続端子群と、シールド層とを含む。各接続端子群は、信号を伝送するように構成された２つの接続端子を含む。各接続端子は、回路基板の挿入と協働する第１の接続端を有する。シールド層は、隣接するリードフレームにおける接続端子群を電磁的に分離するように構成される。エンドプロテクタは、各接続端子群における２つの接続端子の第１の接続端間に配置される導電性構造を有する。導電性構造は、接続端子群の対応するシールド層に電気的に接続され、信号に対応したループ信号を伝送するように構成される。上記技術的解決策では、エンドプロテクタ上の導電性構造により、各接続端子群によって伝送される差動信号に対応するループ信号の伝送路が向上し、異なる接続端子群に対応するループ信号間のクロストークが低減し、コネクタの通信効果が向上する。
【0007】
具体的な実現可能な解決策において、エンドプロテクタは、各リードフレームにおける２つの隣接する接続端子群を電磁的に分離するように構成されるシールド構造をさらに含み、シールド構造は、端子群の対応するシールド層に電気的に接続される。エンドプロテクタ上に配置されるシールド構造により、電磁分離がリードフレームにおける異なる接続端子群間で実現される。
【0008】
具体的な実現可能な解決策では、シールド構造は、第１の突起と、第２の突起とを含み、第１の突起と第２の突起との間にはギャップが存在し、第１の突起および第２の突起は、対応するシールド層に別々に電気的に接続される。第１の突起および第２の突起により、シールド構造とシールド層との間の接触面積が増大し、シールド構造とシールド層との間の電気的接続効果がさらに向上し、異なる接続端子群間の電磁分離効果が向上する。
【0009】
具体的な実現可能な解決策では、各シールド層は、対応するシールド構造との１対１の対応のために使用される突出構造を備え、突出構造は、対応するシールド構造の第１の突起と第２の突起との間のギャップ内に挿入され、第１の突起および第２の突起の両方に電気的に接続される。突出構造が第１突起および第２突起に電気的に接続されることにより、シールド構造とシールド層との間の接触面積が増大し、シールド構造とシールド層との間の電気的接続効果がさらに向上し、異なる接続端子群間の電磁的分離効果が向上する。
【0010】
具体的な実現可能な解決策において、突出構造は、三角形または長方形のような異なる形状である。異なる突出構造により、第１の突起および第２の突起への電気的接続が実現される。
【0011】
具体的な実現可能な解決策において、各シールド層は、対応するシールド構造の第１の突起および第２の突起に対応するノッチを備え、第１の突起および第２の突起は、それぞれ、対応するノッチに挿入され、対応するシールド層に電気的に接続される。ノッチが第１の突起および第２の突起と嵌合することにより、シールド構造体とシールド層との間の接触面積が増大し、シールド構造とシールド層との間の電気的接続効果がさらに向上し、異なる接続端子群間の電磁分離効果が向上する。
【0012】
具体的な実現可能な解決策において、シールド構造の高さは、導電性構造の高さよりも大きい。このようにして、異なる接続端子群間の電磁的分離効果が向上する。
【0013】
具体的な実現可能な解決策では、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応する導電性構造との間の最小距離が第１の距離であり、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応するシールド構造との間の最小距離が第２の距離であり、第１の距離は、第２の距離よりも少ない。このようにして、ループ信号のリターンパスが向上する。
【0014】
具体的な実現可能な解決策において、各接続端子群は、絶縁層をさらに含み、絶縁層は、複数の接続端子群を包み、各接続端子の第１の接続端は、絶縁層の外側に露出され、絶縁層は、空洞化構造を備え、各接続端子群は、空洞化構造内に部分的に露出される。絶縁層を空洞化することにより、異なる接続端子群間および異なる接続端子間の分離効果を確保するときに絶縁層の使用が低減され、絶縁層の特性によって引き起こされる誘電損失がさらに低減される。
【0015】
具体的な実現可能な解決策では、各接続端子群における１つの接続端子が、第１の端子層に位置し、接続端子群における他の接続端子が、第２の端子層に位置し、第１の端子層および第２の端子層は、第１の方向に積み重ねられ、絶縁層は、第１の副絶縁層と、第２の副絶縁層とを含み、第１の副絶縁層は、第１の端子層を包み、第２の副絶縁層は、第２の端子層を包む。異なる副絶縁層が異なる接続端子層を包むことにより、製造および組立が容易である。
【0016】
具体的な実現可能な解決策において、第１の副絶縁層および第２の副絶縁層は、各々、空洞化構造を有する。このようにして、絶縁層の特性によって引き起こされる誘電損失が低減される。
【0017】
具体的な実現可能な解決策において、コネクタは、絶縁ハウジングをさらに含み、各接続端子は、ピア端でコネクタと嵌合するように構成される第２の接続端を有し、絶縁ハウジングは、第２の接続端を包む。
【0018】
具体的な実現可能な解決策において、導電性構造およびエンドプロテクタは、一体構造体であり、あるいは、導電性構造およびエンドプロテクタは、分割構造であり、導電性構造は、エンドプロテクタに電気的に接続される。このようにして、導電性構造は、異なる方法で配置される。
【0019】
第２の態様によれば、機能基板が提供される。機能基板は、回路基板と、回路基板に配置される前述の品目のいずれか１つに従ったコネクタとを含む。各接続端子の接続端は、回路基板の回路層に電気的に接続される。前述の技術的解決策では、エンドプロテクタ上に配置されたシールド構造により、リードフレームにおける異なる接続端子群間での電磁的分離が実現される。エンドプロテクタ上の導電性構造により、各接続端子群によって伝送される信号に対応するループ信号の伝送路が向上し、異なる接続端子群に対応するループ信号間のクロストークが低減し、コネクタの通信効果が向上する。
【0020】
第３の態様によれば、基板レベルアーキテクチャが提供される。基板レベルアーキテクチャは、バックプレーンと、プラグイン基板とを含む。バックプレーンおよびプラグイン基板の少なくとも一方は、前述の機能基板である。バックプレーンおよびプラグイン基板は、コネクタを通じて接続される。前述の技術的解決策では、エンドプロテクタ上に配置されたシールド構造により、電磁的分離が、リードフレームにおける異なる接続端子群間で実現される。エンドプロテクタ上の導電性構造により、各接続端子群によって伝送される信号に対応するループ信号の伝送路が向上し、異なる接続端子群に対応するループ信号間のクロストークが低減し、コネクタの通信効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】従来技術における基板レベルアーキテクチャの構造の概略図である。
【0022】
【図2】本出願の一実施形態によるコネクタの適用シナリオの概略図である。
【0023】
【図3】本発明の一実施形態に係るコネクタの構造の概略図である。
【0024】
【図4】本発明の一実施形態によるリードフレームの構造の概略図である。
【0025】
【図5】本出願の一実施形態によるリードフレームの概略分解図である。
【0026】
【図6】本出願の一実施形態によるコンポーネントＡの概略分解図である。
【0027】
【図7】従来技術におけるコネクタと本出願の一実施形態において提供されるコネクタの信号挿入損失のシミュレーション効果の概略図である。
【0028】
【図8】本出願の一実施形態によるエンドプロテクタの構造を示す概略図である。
【0029】
【図9】本出願の一実施形態によるリードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する概略分解図である。
【0030】
【図10】本出願の一実施形態によるリードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する概略図である。
【0031】
【図11】従来技術におけるコネクタにおける信号伝送プロセスの概略図である。
【0032】
【図12】本出願の実施形態によるコネクタにおける信号クロストークおよび従来技術におけるコネクタにおける信号クロストークのシミュレーション効果の概略図である。
【0033】
【図13】本出願の一実施形態によるエンドプロテクタがリードフレームに嵌合する場合に対応する概略分解図である。
【0034】
【図14】本出願の一実施形態によるエンドプロテクタがリードフレームに嵌合する場合に対応する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本出願の実施形態において提供されるコネクタを理解するのを容易にするために、以下は、先ず、コネクタに関連する幾つかの用語を説明する。
【0036】
シールド層：シールド層は、金属シート全体であり、接地信号(グランド信号)を必要とし、電磁シールド効果を有する。
【0037】
接続端子：接続端子は、信号を伝送したりあるいは信号のためのリターンパスを提供したりするために使用される、金属リードである。
【0038】
クロストーク：クロストークは、有害な信号が１つのネットワークから別のネットワークに転送されるときに有害な電気信号によって引き起こされる干渉の結合効果である。この用途におけるクロストークは、異なる接続端子群間のクロストークである。
【0039】
挿入損失：挿入損失は、端子の一端から端子の他端へ信号を伝送する間のエネルギの損失である。
【0040】
リードフレーム：リードフレームは、コネクタの信号端子、シールド導体、および絶縁体を含む、主要な構造である。
【0041】
以下は、先ず、本出願の実施形態で提供されるコネクタの応用シナリオを記載する。本出願の実施形態で提供されるコネクタは、バックプレーンおよびサービス基板のような機能基板(機能ボード)上で使用され、基板レベルアーキテクチャ(ボードレベルアーキテクチャ)における異なる機能基板用の接続デバイスとして使用される。図１を参照のこと。本出願の本実施形態で提供されるコネクタは、基板レベルアーキテクチャで使用される。バックプレーン１および副基板２(サブボード)は、コネクタを通じて接続される。図１に示すように、バックプレーン１は、第１のコネクタ４を備え、副基板２は、第２コネクタ３を備える。バックプレーン１および副基板２が接続されると、第１のコネクタ４および第２のコネクタ３は、互いに嵌合して、バックプレーン１と副基板２との間の接続を実施する。
【0042】
図２を参照のこと。副基板が一例として使用される。各副基板は、回路基板５と、回路基板５上に配置されたコネクタ６とを含む。コネクタ６の両端は、それぞれ、第１の接続ポート６０１および第２の接続ポート６０２を有する。第１の接続ポート６０１は、ピア端(peer end)でコネクタと適合するように構成される。第２の接続ポート６０２は、回路基板５に電気的に接続されるように構成される。信号伝送プロセスにおいて、信号が、接続端子を通じて回路基板の回路層に流入し、ループ信号が、回路基板の接地層(グランド層)を通じてコネクタのシールド層に流入し、よって、信号ループを形成する。
【0043】
図３は、コネクタの構造の概略図である。コネクタは、主に３つのコンポーネント(構成要素)を含み、３つのコンポーネントは、リードフレーム２０、絶縁ハウジング１０、およびエンドプロテクタ３０(end protector)である
【0044】
リードフレーム２０は、コネクタの主要構造である。本出願の本実施形態におけるコネクタは、複数のリードフレーム２０を含む。複数のリードフレーム２０は、第１の方向に積み重ねられ、コネクタの主要構造を構成する。第１の方向は、図３に矢印で示す方向である。
【0045】
図４は、リードフレーム２０の構造の概略図である。リードフレーム２０は、コンポーネントＡと、２つのシールド層とを含む。第１のシールド層２１、コンポーネントＡ、および第２のシールド層２３は、第１の方向に積み重ねられている。第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、それぞれ、接続端子群２２の両側に配置されている。コンポーネントＡは、複数の接続端子群と、接続端子群を包む絶縁層とを含む。各接続端子群は、信号を伝送するように構成された２つの接続端子を含む。例えば、２つの接続端子は、差動信号または別のタイプの信号を伝送するように構成される。本出願の本実施形態において、差動信号は、説明のために一例として用いられる。
【0046】
各接続端子は、第１の接続端および第２の接続端を有する。第１の接続端は、コネクタと回路基板の回路層との間の電気的接続を実現するために、回路基板に差し込まれるように構成される。第２の接続端は、２つのコネクタ間の電気的接続を実現するために、ピア端(peer end)でコネクタのスロットに嵌合するように構成される。
【0047】
２つのシールド層は、複数の接続端子群をシールドするように構成される。説明を容易にするために、２つのシールド層を、それぞれ、第１のシールド層２１および第２のシールド層２３と呼ぶ。第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、第１の方向において複数の接続端子群の両側に配置される。
【0048】
絶縁ハウジング１０は、複数のリードフレーム２０を締め付けるように構成され、ピア端でのコネクタの挿入および除去と協働する構造として用いられる。絶縁ハウジング１０は、リードフレーム２０と嵌合すると、リードフレーム２０に締め付けられ、接続端子の第２の接続端を包む。第２の接続端は、ピア端でのコネクタのスロットとの嵌合のために、絶縁ハウジング１０によって包まれ、露出されることが理解されるべきである。
【0049】
図５は、リードフレームの概略分解図である。リードフレームは、３つの構造、すなわち、接続端子群２２、シールド層、および絶縁層２４を有する。
【0050】
複数の接続端子群２２がある。複数の接続端子群２２は、第２の方向に単一の列に配置される。第２の方向は、第１の方向に対して垂直である。第２の方向は、コネクタがピア側でコネクタに挿入されるかあるいはコネクタから取り外される方向を指す。
【0051】
シールド層は、第１のシールド層２１と、第２のシールド層２３とを含む。第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、リードフレームの両側に配置される。複数の接続端子群２２は、第１のシールド層２１と第２のシールド層２３との間に挟まれる。絶縁層２４は、第１のシールド層２１と第２のシールド層２３との間に配置され、接続端子群２２を包んで、隣接する接続端子群２２を隔離し、各接続端子群２２内の２つの接続端子も隔離する。絶縁層２４および接続端子群２２は、コンポーネントＡを構成する。接続端子群２２の接続端は、対応するデバイスへの接続を確保するように、絶縁層２４の外側に露出されることが理解されるべきである。
【0052】
第１のシールド層２１および第２のシールド層２３は、導電性の高い金属材料、例えば、銅またはアルミニウムのような導電性の高い一般的な材料で作られる。加えて、第１のシールド層２１および第２のシールド層２３の形状は、リードフレームのために電磁的分離(electromagnetic isolation)を実現できるならば、本出願の本実施形態において特に限定されない。
【0053】
任意の解決策において、複数のリードフレームが並んで配置されるとき、隣接するリードフレームは、シールド層によって電磁的に絶縁される。この場合、各リードフレームは、１つのシールド層のみを含むことで、コネクタ全体で使用されるシールド層の量を削減し、コネクタのコストを削減する。
【0054】
前述の説明から、本出願の本実施形態において設けられるシールド層は、２つの接続端子においてより大きい表面積を持つ表面の両側に位置する第１のシールド層２１および第２のシールド層２３のみを含むことが分かる。金属シールド構造は、リードフレームにおいて２つの隣接する接続端子群間に配置されない。代わりに、空気が絶縁の誘電体として使用される。従って、より大きな表面積を持つ第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２を形成するために、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２のサイズがさらに増大されることがある。
【0055】
図６は、コンポーネントＡの概略分解図である。接続端子群に含まれる２つの接続端子を、それぞれ、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２と呼ぶ。第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２は、第１の方向に積み重ねられる。第１の方向は、複数のリードフレームが積み重ねられる方向である。積層中、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２におけるより大きな面積を持つ２つの表面が、互いに対向して配置される。複数の接続端子群における第１の接続端子２２１は、第１の端子層を形成するように、同じ層で配置される。複数の接続端子群における第２の接続端子２２２は、第２の端子層を形成するように、同じ層に配置される。
【0056】
絶縁層２４が、第１の副絶縁層２１と、第２の副絶縁層２４２とを含む。第１の副絶縁層２４１は、接続端子の１つの層を包み、第２の副絶縁層２４２は、接続端子の他の層を包む。例えば、第１の副絶縁層２４１は、第１の端子層を包み、第２の副絶縁層２４２は、第２の端子層を包む。第１の端子層および第２の端子層を分離する構造として使用されることに加えて、第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２は、各接続端子層における接続端子のための支持構造として使用されることがある。例えば、第１の副絶縁層２４１は、第１の端子層において複数の第１の接続端子２２１を包むことで、複数の第１の接続端子２２１を締め付ける。同様に、第２の副絶縁層２４２も、複数の第２の接続端子２２２を締め付ける。接続端子群は、第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２を整列させて締め付けることだけによって形成されることができる。このようにして、各接続端子群における第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２は、それらが第１の方向において積み重ねられるように、整列させられることができる。
【0057】
任意の解決策において、絶縁層２４は、一体構造を用いることによって代替的に作られてよい。製造中、先ず、２つの接続端子層が締め付けられてよく、次に、絶縁層２４の一体構造が、射出成形プロセスを用いて形成されてよい。
【0058】
任意の解決策では、絶縁層２４に空洞化構造(hollow-out structure)を設けた後に第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２が安定することを確保するために、第１の副絶縁層２４１は、第１の接続端子２２１の部分であって、第１の接続端および第２の接続端に近い部分を覆い、第２の副絶縁層２４２は、第２の接続端子２２２の部分であって、第１の接続端および第２の接続端に近い部分を覆って、接続端子の安定性を確保する。
【0059】
本出願の実施形態における絶縁層およびシールド層の効果の理解を容易にするために、以下は、先ず、転送プロセスにおける信号のエネルギ損失（すなわち、信号の挿入損失）を説明する。信号の挿入損失は、主に２つの部分を含む。
【0060】
１．接続端子およびシールド層のような金属構造によって引き起こされる導体損失であり、導体損失は、導電性構造のものである導電性、粗さ、および接続端子幅に主に関係する。
【0061】
２．接続端子とシールド層との間に充填された絶縁層２４によって引き起こされる誘電損失であり、誘電損失は、誘電損失角によって主に決定される。
【0062】
コネクタの挿入損失を低減するために、絶縁層２４は、空洞化構造を備える。空洞化構造によれば、絶縁材料の使用量は低減されるので、接続端子とシールド層との間の誘電体として空気を用いて電気絶縁を実現する。加えて、空洞化構造が提供されるとき、配置された絶縁層２４は、各接続端子である対応する部分であって、第１の接続端に近い対応する部分を覆い、第１の接続端は、絶縁層２４の外側に露出されるので、空洞化構造を設けた後でも接続端子を位置決めして締め付けて、接続端子が回路基板に接続されるときの信頼性を確保することができる。
【0063】
図６を参照すると、絶縁層２４での空洞化構造の提供のために、第１の副絶縁層２４１には、第１の空洞化構造２４１１が設けられるので、空隙が、第１の接続端子２２１と第１の副絶縁層２４１との間に形成される。複数の第１の空洞化構造２４１１が図４に図示されるが、第１の空洞化構造２４１１の具体的な提供位置、具体的なサイズ、および具体的な量は、本出願の本実施形態において限定されないことが理解されるべきである。しかしながら、製造中、第１の空洞化構造２４１１のサイズおよび位置は、実際の要件に基づいて決定されてよい。これは、ここでは特に限定されない。同様に、第２の副絶縁層２４２にも、第２の空洞化構造２４２１が設けられる。詳細は、ここでは再度説明されない。第１の副絶縁層２４１に第１の空洞化構造２４１１を設けられ、第２の副絶縁層２４２に第２の空洞化構造２４２１が設けられた後に、絶縁材料の使用量を大幅に削減することができるので、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２は、２つの空洞化構造（第１の空洞化構造２４１１および第２の空洞化構造２４２１）内の空気によって電気的に絶縁されて、絶縁層２４の特性によって引き起こされる誘電損失を低減することが、図６に示す構造から分かる。
【0064】
前述の説明から、本出願の本実施形態において提供されるコネクタには、接続端子とシールド層との間には空隙が大部分ある、すなわち、空気が接続端子とシールド層との間の誘電体として用いられることが分かる。空気は、既知の材料の中で最小の誘電定数および最小の誘電損失角を有する。従って、コネクタのインピーダンスが変化しないままであるとき、誘電率の小さい空気の使用は、接続端子の設計幅の増大を可能にすることができ、導体損失のさらなる低減を可能にすることができ、損失角の小さい空気の使用は、誘電損失の低減を可能にすることができる。よって、本出願の本実施形態において提供されるコネクタでは、２つの観点、すなわち、導体損失および誘電体損失から、信号の挿入損失を低減することができる。
【0065】
本出願の実施形態において提供されるリードフレームの理解を容易にするために、以下は、リードフレームを製造するプロセスを説明する。先ず、銅シートを切断して、接続端子を形成する。第１の接続端子２２１を１つの層にタイル張りして、第１の端子層を形成する。次に、射出成形プロセスを用いることによって、接続端子の周囲に絶縁体を付加して、第１の副絶縁層２４１を形成して、第１の接続端子２２１を締め付ける。加えて、射出成形中に第１の空洞化構造２４１１を形成する。第２の端子層および第２の副絶縁層２４２も同様に形成する。第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２を並置する。次に、並置した第１の副絶縁層２４１および第２の副絶縁層２４２の外側に第１のシールド層２１および第２のシールド層２２を追加して、完全なリードフレームを形成する。
【0066】
本出願の実施形態において設けられるコネクタによって達成される損失削減効果の理解を容易にするために、本出願の実施形態において提供されるコネクタおよび従来技術におけるコネクタに対するシミュレーションを行った。図７は、従来技術におけるコネクタおよび本出願の実施形態において提供されるコネクタに対してシミュレーションを行った後に得られた信号挿入損失を示している。破線は、従来技術におけるコネクタの挿入損失を示しており、実線は、本出願の実施形態において提供されるコネクタの挿入損失を示している。図７から、２９ＧＨｚでの従来技術におけるコネクタの挿入損失は、約１．５１ｄＢであり、２９ＧＨｚでの本出願の実施形態において提供されるコネクタの挿入損失は、約０．９５ｄＢであることが分かる。本出願の実施形態において提供されるコネクタは、挿入損失における０．５６ｄＢの削減、すなわち、約３７％の改良を実現する。改良により、損失は、１１２Ｇ用途の要求を満たす。
【0067】
図８は、エンドプロテクタ(端プロテクタ)の構造の概略図である。エンドプロテクタ３０は、複数のリードフレーム２０を締め付けるように、複数のリードフレーム２０のシールド層（第１のシールド層および第２のシールド層）に締め付けられる。加えて、エンドプロテクタ３０は、回路基板のための接続構造および導電性構造としても作用する。エンドプロテクタ３０がリードフレーム２０と嵌合すると、リードフレーム２０における（第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２を含む）接続端子の第１の接続端が、エンドプロテクタ３０を通じて収入されて露出されるので、第１の接続端は、回路層にあるビア(vias)に挿入されることができ、回路層に電気的に接続されることができる。エンドプロテクタ３０が回路基板と嵌合すると、エンドプロテクタ３０は、回路層の接地層に電気的に接続されるので、エンドプロテクタ３０およびシールド層は接地されて、接続端子についてのシールド効果が実現される。
【0068】
エンドプロテクタ３０は、導電性材料、例えば、金属材料または非金属導電性材料から作られるフレーム構造である。例えば、エンドプロテクタ３０は、銅またはアルミニウムのような導電性の高い材料から作られるフレーム構造であってよい。
【0069】
エンドプロテクタ３０は、複数の窓３１を備える。複数の窓３１は、第２の方向に単一の列において配置され、第１の方向に複数の列において配置される。各列の複数の窓３１は、各リードフレーム２０における複数の接続端子群に対応する。エンドプロテクタ３０がリードフレーム２０と嵌合すると、対応するリードフレーム２０における各接続端子群内の２つの接続端子の第１の接続端が、窓３１に挿入される。窓３１は、導電性構造３２を備える。導電性構造３２は、窓３１と交差し、窓３１の側壁に電気的に接続される。導電性構造３２は、窓３１を第１の副窓３１１と第２の副窓３１２とに分割する。第１の副窓３１１および第２の副窓３１２は、それぞれ、接続端子群における２つの接続端子の第１の接続端に対応する。
【0070】
エンドプロテクタ３０は、シールド構造３３をさらに備える。シールド構造３３は、第２の方向に単一の列に配置される。１つのシールド構造３３が、シールド構造３３を用いて２つの隣接する窓３１を電磁的に分離するために、第２の方向において各窓３１の両側に配置される。加えて、シールド構造３３は、同じリードフレーム２０内の２つの隣接する接続端子群を電磁的に分離してよい。
【0071】
図９は、リードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する概略分解図である。図１０は、リードフレームがエンドプロテクタに嵌合する場合に対応する概略図である。リードフレーム２０がエンドプロテクタ３０と嵌合する方法を図示するのを容易にするために、リードフレーム２０の第１のシールド層２１が、図９および図１０における記述のための一例として使用される。第２のシールド層２３がエンドプロテクタ３０と嵌合する方法については、第１のシールド層２１がエンドプロテクタ３０と嵌合する方法を参照のこと。
【0072】
エンドプロテクタ３０におけるシールド構造３３は、リードフレームにおいて隣接する接続端子群２２の間の電磁的分離を実現するために、隣接する接続端子群２２を電磁的に分離するように構成される。シールド構造３３が配置されると、シールド構造３３および窓３１は、隔離のために窓３１の両側にシールド構造３３があることを確保するように、交互に配置される。
【0073】
任意の解決策において、シールド構造３３は、第１の突起３３１と、第２の突起３３２とを含み、第１の突起３３１および第２の突起３３２は、バー構造であり、長さ方向が、第１の方向である。第１の突起３３１と第２の突起３３２との間にはギャップ(間隙)が存在する。第１の突起３３１および第２の突起３３２は、配置されるときに、第２の方向に配置される。第１のシールド層２１と嵌合するときに、第１の突起３３１および第２の突起３３２は、対応する第１のシールド層２１に個別に電気的に接続されて、第１の突起３３１および第２の突起３３２を用いることによってシールド構造３３と第１のシールド層２１との間の接触面積を増加させ、さらに、シールド構造３３と第１のシールド層２１との間の電気的接続効果を向上させ、異なる接続端子群間の電磁的分離効果を向上させる。
【0074】
任意の解決策において、第１のシールド層２１は、シールド構造３３に電気的に接続されるように構成される突出構造２１１を備える。図７に示すように、突出構造２１１は、第１の突起３３１と第２の突起３３２との間のギャップ内に挿入され、第１の突起３３１および第２の突起３３２の両方に電気的に接続される。例えば、突出構造２１１は、三角形または長方形のような異なる形状にあることがある。突出構造２１１の２つの対向する側面は、それぞれ、第１の突起３３１および第２の突起３３２に接触して、突出構造２１１と２つの突出部との間の電気的接続を実現する。加えて、突出構造２１１は、リードフレーム２０をエンドプロテクタ３０に締め付けるように、第１の突起３３１および第２の突起３３２にスナップ嵌めされることがある。
【0075】
任意の解決策において、第１のシールド層２１は、第１の突起３３１および第２の突起３３２にそれぞれ対応する、第１のノッチ２１２および第２のノッチ２１３を備え、締め付けのために、第１の突起３３１は、対応する第１のノッチ２１２に挿入され、第２の突起３３２は、対応する第２の切りノッチ２１３に挿入される。挿入された後に、第１の突起３３１および第２の突起３３２は、対応する第１のシールド層２１に電気的に接続される。第１のノッチ２１２および第２のノッチ２１３がそれぞれ第１の突起３３１および第２の突起３３２とそれぞれ嵌合した状態で、第１のシールド層２１とエンドプロテクタ３０との間の接触面積をさらに増加させることができる。本出願の本実施形態において、エンドプロテクタ３０および第１のシールド層２１は、突出構造２１１を第１の突起３３１および第２の突起３３２上にスナップ嵌めする方法のみにおいて、第１の突起３３１および第２の突起３３２を第１のノッチ２１２および第２のノッチ２１３内にスナップ嵌めする方法のみにおいて、あるいは両方の締め付け方法において、互いに締め付けられてよいことが理解されるべきである。
【0076】
任意の解決策において、シールド構造３３は、代替的に、突起を使用してよい、すなわち、１つの突起が、窓３１の両側の各々に配置されてよい。突起は、電気的接続を実現するように、第１のシールド層２１のノッチ２１２(切欠き)内にスナップ嵌めされる。
【0077】
導電性構造３２は、バー構造であり、長さ方向が、第１の方向である。導電性構造３２は、窓３１を交差し、窓３１を第１の副窓３１１と第２の副窓３１２とに分割する。第１の接続端子２２１の第１の接続端および第２の接続端子２２２の第１の接続端が、それぞれ、窓３１の第１の副窓３１１および第２の副窓３１２に挿入される。
【0078】
本出願の本実施形態における導電性構造３２は、差動信号のための信号ループを提供するように構成される。理解を容易にするために、先ず、以下は、コネクタと回路基板との間の信号伝送プロセスを説明する。差動信号が、接続端子を通じて回路基板の回路層に流入し、ループ信号が、回路基板の接地層を通じてコネクタのシールド層に流入し、よって、信号ループを形成する。接地層からシールド層に伝送されると、ループ信号は、ループインダクタンスが最小のパス(経路)を選択する。
【0079】
図１０に実線矢印および破線矢印で示すように、差動信号が、第１の接続端子２２１および第２の接続端子２２２を通じて回路基板に伝送され、ループ信号が、導電性構造３２を通じて第１のシールド層２１に伝送され、よって、信号ループを形成する。導電性構造３２は、第１の接続端子２２１と第２の接続端子２２２との間に位置するのに対し、シールド構造３３は、接続端子群２２の側に位置する。シールド構造３３と導電性構造３２との間の比較から、導電性構造３２によって形成される信号ループとシールド構造３３によって形成される信号ループとの間で、導電性構造３２によって形成される信号ループは、より小さなエリアを取り囲み、従って、より小さなループインダクタンスを有することが分かる。従って、第１のシールド層２１に流入するために、ループ信号は、第１のシールド層３２に流入するための導電性構造３２を選択し、第１のシールド層３２内にありかつ接続端子に近い部分に転送される。このようにして、各接続端子群に対応するループ信号が、接続端子群の近傍に拘束されて、異なる接続端子群に対応するループ信号間に生成されるクロストークを回避する。
【0080】
図１１に示す従来技術におけるコネクタにおける信号伝送プロセスでは、（実線矢印で示す）差動信号が、接続端子群１００を通じて回路基板に転送され、（破線矢印で示す）ループ信号が、シールド構造２００を通じてシールド層に転送される。シールド構造２００は、２つの接続端子群１００の間に位置する。従って、クロストークが、２つの接続端子群１００に対応するループ信号間で必然的に発生する。本出願の本実施形態では、導電性構造３２によってループ信号を接続端子群の近傍に拘束して、２つの接続端子群に対応するループ信号間のクロストークを低減させる。
【0081】
本出願の本実施形態において提供されるエンドプロテクタによって達成される信号クロストーク低減効果の理解を容易にするために、本出願の本実施形態で提供されるコネクタおよび従来技術におけるコネクタに対してシミュレーションを行った。従来技術のコネクタでは、ループ信号が、シールド構造を通じて転送されるのに対し、本出願の実施形態で提供されるコネクタでは、ループ信号が、導電性構造を通じて転送される。比較結果を図１２に示す。実線が、本出願の実施形態において提供されるコネクタのシミュレーション結果を示し、破線は、従来技術におけるコネクタのシミュレーション結果を示す。図１２から、従来技術のコネクタにおける最大クロストークは、４０ＧＨｚで２０ｄＢに達し、より高い周波数帯において、１１２Ｇ用途の要求を満たさないことが分かる。本出願の実施形態で提供されるコネクタは、２０ＧＨｚおよびより高い周波数帯においてクロストーク性能を有意に向上させる。例えば、３０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数帯では、少なくとも１０ｄＢの改良があり、４０ＧＨｚ～５０ＧＨｚの周波数帯では、少なくとも２０ｄＢの改良がある。この改良により、クロストーク性能は、１１２Ｇ用途の要求を満たすことができる。
【0082】
図１３は、エンドプロテクタがリードフレームと嵌合する場合に対応する概略分解図である。図１４は、エンドプロテクタがリードフレームと嵌合する場合に対応する概略図である。図１３および図１４に示すように、エンドプロテクタの窓３１の２つの対向する２つの側壁は、スロット３４を備える。導電性構造３２の両端は、それぞれ、スロット３４に１対１で対応して挿入され、窓の２つの側壁に締め付けられる。
【0083】
任意の解決策では、シールド構造３３の高さが、導電性構造３２の高さよりも大きい。すなわち、導電性構造３２は、導電性構造３２と第１の接続端子２２１との間および導電性構造３２と第２の接続端子２２２との間の電気的接続を回避するように、導電性構造３２と第１の接続端子２２１との間および導電性構造３２と第２の接続端子２２２との間の十分な分離距離を確保するために、低く配置される。
【0084】
任意の解決策において、導電性構造３２の高さは、窓３１の高さよりも大きいので、導電性構造３２は、窓３１の外側に露出され、第１のシールド層２１内にスナップ嵌めされる。
【0085】
任意の解決策では、１つ以上の導電性構造３２が存在することがある。複数の導電性構造３２が使用されるとき、複数の導電性構造３２は、第２の方向に配置されることがある。
【0086】
任意の解決策において、導電性構造３２およびエンドプロテクタ３０は、一体構造であってよく、あるいは分割構造であってよい。分割構造が使用されるとき、導電性構造３２は、エンドプロテクタ３０にある窓３１内にスナップ嵌めされ、エンドプロテクタ３０に電気的に接続される。
【0087】
任意の解決策では、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応する導電性構造３２との間の最小距離が、第１の距離であり、各接続端子群における任意の接続端子と接続端子群に対応するシールド構造３３との間の最小距離が、第２の距離であり、第１の距離は、第２の距離よりも少ない。
【0088】
本出願の一実施形態が、機能基板(functional board)をさらに提供する。機能基板は、バックプレーンおよびサービス基板のような異なる機能基板であってよい。機能基板は、回路基板と、回路基板に配置される前述の品目のうちのいずれか１つに従ったコネクタとを含む。各接続端子の接続端が、回路基板の回路層に電気的に接続される。前述の技術的解決手段では、シールド層を用いて、電磁的分離がリードフレーム間で実現され、エンドプロテクタ上に配置されるシールド構造を用いて、電磁的分離がリードフレームにおける異なる接続端子群間で実現され、エンドプロテクタ上にある導電性構造を用いて、電磁的分離が同じ接続端子群における異なる接続端子間で実現される。このようにして、コネクタにおけるクロストークが低減され、異なるリードフレーム間、異なる接続端子群間、および異なる接続端子間の信号クロストークが低減され、コネクタの通信効果が向上させられる。
【0089】
本出願の実施形態は、基板レベルアーキテクチャ(board-level architecture)をさらに提供する。基板レベルアーキテクチャは、バックプレーンと、プラグイン基板(プラグインボード)とを含む。バックプレーンおよびプラグイン基板のうちの少なくとも１つは、前寿の機能基板である。バックプレーンおよびプラグイン基板は、コネクタを通じて接続される。前述の技術的解決策では、シールド層を用いて、電磁的分離がリードフレーム間で実現され、エンドプロテクタ上に配置されるシールド構造を用いて、電磁的分離がリードフレームにおける異なる接続端子群間で実現され、エンドプロテクタ上にある導電性構造を用いて、電磁的分離が同じ接続端子群における異なる接続端子間で実現される。このようにして、コネクタにおけるクロストークが低減され、異なるリードフレーム間、異なる接続端子群間、および異なる接続端子間の信号クロストークが低減され、コネクタの通信効果が向上させられる。
【0090】
当業者は、本出願の範囲から逸脱することなく本出願に対して様々な修正および変形を行うことができることが、明らかである。このようにして、本出願は、本出願のこれらの修正および変形が本出願の特許請求の範囲およびそれらの均等技術によって定義される範囲内にある限り、本出願のこれらの修正および変形をカバーすることが意図されている。
【国際調査報告】