(57)【要約】ケースアセンブリは、プリント回路基板の主表面に所定のパターンの導電性トレースを有している。ケーブルはトレースに電気的に接続される複数の導体を有しており、複数の長尺スプリング・コンタクト・エレメントが前記基板に接続されている。各コンタクト・エレメントは主平面に平行に配向されて、選ばれたトレースの第１のパッド部に接続されるスリーブを有している。各コンタクト・エレメントは、スリーブ内にスライド自在に収容され、基板の第１の周辺エッジ部を越えて突出するスプリング・ピンを有している。
2005522848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの主平板状表面に所定のパターンの導電性トレースを有するプリント回路基板；前記トレースに電気的に接続される複数の導体を有するケーブル；及び；前記基板に接続される複数の長尺スプリング・コンタクト・エレメントを有してなるケーブル・アセンブリであって、
各コンタクト・エレメントは、前記主表面に平行に配向されており、選ばれたトレースの第１のパッド部に接続されているスリーブを有しており、並びに、各コンタクト・エレメントは、前記スリーブ内にスライド自在に収容されており、前記基板の第１の周辺エッジ部を越えて突出するスプリング・ピンを有してなることを特徴とするケーブル・アセンブリ。
【請求項２】
前記ケーブルは、選ばれた間隔で配された複数の平行なワイヤを有するリボン形態である請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項３】
前記基板は、選ばれた間隔にて配されてなるワイヤ接続パッドのアレイを有する請求項２記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項４】
前記アレイは基板の第２の周辺エッジ部から間隔をおいて配されており、基板は該アレイと前記エッジ部との間にシールド接続パッドを有する請求項３記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項５】
前記基板は、主たる平板状表面の下方に選ばれた距離をおいて離れて設けられた接地平面エレメントを有している請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項６】
前記接地平面エレメントは少なくとも２つの部分を有しており、それぞれ主たる平板状表面の下方にて異なる間隔をおいて離れて設けられている請求項５記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項７】
各ワイヤは導電性シールドによって包囲された中央導体を有しており、各シールドは接地平面に接続されている請求項５記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項８】
前記基板は、それぞれ導電性トレースを有する対向する主表面を有しており、各主表面には複数のスプリング・コンタクト・エレメントが接続されている請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項９】
前記ケーブルは前記基板の各主表面に接続されている請求項８記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１０】
前記基板は少なくとも２つの接地平面を有しており、各接地平面はそれぞれ隣接する主表面から選ばれた間隔をおいて配置されている請求項８記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１１】
前記スプリング・コンタクトは互いに平行に配されており、第１の周辺エッジ部に対して垂直な共通の向きに延びている請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１２】
前記基板は第１の間隔を有するケーブル・コンタクト・パッドを有しており、前記ケーブル・コンタクト・パッドにはケーブル導体が接続されており、前記パッド部は第２の間隔を有する第２のアレイに配されている請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１３】
第２の間隔は第１の間隔よりも小さい請求項１２記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１４】
前記基板に接続され、かつ、前記基板の主表面に載置されて、該主表面から間隔をおいて配される導電性シールドを有するハウジング・エレメントを有しており、前記導電性シールドは前記基板の接地コンタクトに電気的に接続されてなる請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１５】
前記ケーブルは、絶縁スリーブから延びる中央導体をそれぞれ有する複数のワイヤを有しており、導電性シールドはスリーブを包囲しており、各ワイヤのシールドの一部は露出して、ハウジングのシールドによって接続されている請求項１４記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１６】
ハウジング・エレメントは基板に面する内側表面を有しており、該内側表面は導電性材料によって被覆されて、導電性シールドを提供する請求項１４記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１７】
少なくとも１つの主平板状表面に所定のパターンの導電性トレースを有するプリント回路基板；及び；前記基板に接続される複数の長尺のスプリング・コンタクト・エレメントを有してなるケーブル端子であって、
各コンタクト・エレメントは、前記主表面に平行に配向されており、選ばれたトレースの第１のパッド部に接続されているスリーブを有しており、並びに、各コンタクト・エレメントは、前記スリーブ内にスライド自在に収容されており、前記基板の第１の周辺エッジ部を越えて突出するスプリング・ピンを有してなることを特徴とするケーブル端子。
【請求項１８】
前記基板は等しい間隔をおいて配されたケーブル・コンタクト・パッドを有してなる請求項１７記載のケーブル端子。
【請求項１９】
前記基板は、それぞれ導電性トレースを有する対向する主表面を有しており、各主表面には複数のスプリング・コンタクト・エレメントが接続されている請求項１７記載のケーブル端子。
【請求項２０】
前記基板に接続され、かつ、前記基板の主表面に載置されて、該主表面から間隔をおいて配された導電性シールドを有するハウジング・エレメントを有しており、前記導電性シールドは前記基板の接地コンタクトに電気的に接続されている請求項１７記載のケーブル端子。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
この発明は、電気ケーブル端子、特に複数の導体を有する高速ケーブル用端子に関する。
【０００２】
（発明の背景）
ある種の高速電気ケーブル端子(cable terminal)には、試験中の集積回路又は回路基板のランド若しくはコンタクト・パッド（又は接続パッド(contact pad))へ、又は永続的接続のための電気デバイスの接点接続(contact connection)へのスプリング・ピンのアレイ（又は列(arrays)）が用いられている。スプリング・ピンは真っ直ぐな長尺のピンであって、円筒状スリーブに受け止められており、バネ圧によって軸方向について伸張した状態へ偏向されている。すべてのピンは同じ向きに延びており、すべてのピンの先端は同じ面にある。端子を、探ろうとしたり又は接続したりしようとするデバイスに位置合わせして、軸方向に圧を適用して最小の圧にて各ピンによる接続を確保することによって、コンタクト（接点）を形成する。各ピンが動く範囲によって、接続しようとするデバイスにおける輪郭の変動及び各ピンの位置（又は状態）のわずかな変動に適応する。
【０００３】
超高周波信号を伝送する用途では、端子に接続するケーブルは、クロストーク(cross talk)やその他の電子的干渉現象(electronic interference)を防止し及び首尾一貫した性能を提供するように、それぞれシールドされて、同軸ワイヤによって形成されている。ケーブルを端子に接続する部分及び端子内では、性能を制限する不連続部(discontinuity)が生じ得る。これらの不連続をできるだけ少なくするために、既存の端子には、ケーブルの同軸特性を本質的に保持するための特定のピン・アセンブリが用いられている。そのようなアセンブリの各ピンは、ケーブル・ワイヤの中央導体(central conductor)を包囲する絶縁層(dielectric layer)に対応するように大きさが調節された絶縁性筒状体(insulating cylindrical body)の中で、薄い内側導電性スリーブに受けられている。その筒状体を、ケーブル・ワイヤ・シールドと同様に、金属スリーブが包囲している。
【０００４】
以下、これらのアセンブリを、整合インピーダンス(matched impedance)スプリング・ピンと称する。ケーブルをピン・アセンブリに接続するには、ケーブルの中央導体を内側スリーブにハンダ付けし、並びに、外側接合スリーブ(outer junction sleeve)をケーブルシールド及びアセンブリの外側スリーブにハンダ付けして、ギャップを拡げてピンが筒状体から突出する部位に有効な連続シールドを設ける。これらのアセンブリのいくつかを整列させてアレイ(array)を形成するには、穴(bores)のアレイ（又は一列の穴）を有する導電性ブロックを用いる。穴の寸法及びスリーブの直径は、変動に対して非常に限られた許容度にて厳密に制御する必要がある。嵌め合わせが緩過ぎる場合、接続のポイントは限られることになり、ブロックの接地作用及びシールド作用は不均一なものとなる。嵌め合わせがきつ過ぎる場合、ピン・アセンブリの絶縁体が押圧されて、絶縁ギャップが変化したり、性能特性が変動したりし得る。一定の直径を維持するため、整合されたインピーダンスのスプリング・ピンが精密に製造されることが必要である。製造時の許容差(tolerance)によって、整合インピーダンス・スプリング・ピンの外側直径と、導電性ブロックの内側直径との間の干渉ポイントの数が最小となる。これらの最小の接触によって、電気信号の完全性(electrical signal integrity)を低下させる接地リターンパスの不整合(inconsistencies)が生じる。
【０００５】
これらの近い許容差を提供するためには、部品パーツのコストが実質的に上昇するような製造技術が必要とされる。更に、各ピン・アセンブリはそれぞれ独立してケーブルに接続する必要があるため、使用するピンの数が増加するのに伴って、人件費のコストが増加し、組み立ての時間及びコストも著しく増大する。
【０００６】
更に、ピン・アセンブリは、ケーブル・ワイヤの外側直径に適合させる必要がある絶縁厚さによって決められる外側直径を有する。この直径は、ピン接続ポイントの間隔を、外側スリーブ直径以下の間隔とならないように制限する。いくつかの用途では、特に、多くの接点が必要とされる用途では、又はプリント回路ウエハ又は基板上に貴重なスペースを占めることがテスト・パッド(test pad)に必要とされる場合には、この必然的に広いスペーシングはコストを増大させることになる。
【０００７】
（発明の概要）
この発明は、ケーブル・アセンブリを提供することによって、従来技術における制限（又は制約）を克服するものである。ケーブル・アセンブリはプリント回路基板を有しており、基板は主表面に所定のパターンの導電性トレース(trace)を有している。ケーブルは前記トレースに電気的に接続される複数の導体を有しており、複数の長尺スプリング・コンタクト・エレメント(elongated spring contact element)は前記基板に接続されている。各コンタクト・エレメントは、レセプタクルとしても知られる、主表面に対して平行に配向され、選ばれたトレースの第１のパッド部に接続されたスリーブを有している。各コンタクト・エレメントは、スプリング・ピンとしても知られる、レセプタクル内にスライド自在に収容されて、基板の第１の周辺エッジ部を越えて突出する軸方向に可動なピンを有している。この構成の電気エレメントの配置は、適合するインピーダンスのスプリング・ピン・アセンブリの性能をシミュレート(simulate)するように設けられる。
【０００８】
（発明の好ましい態様についての説明）
図１は、ケーブル端子１０の分解図を示している。ケーブル端子１０はプリント回路基板１２を有しており、プリント回路基板１２には第１のリボン・ケーブル１４及び第２のリボン・ケーブル１６が接続されている。プリント回路基板１２には、複数のスプリング・ピン２０も接続されている。上側シェル・ハーフ２２及び下側シェル・ハーフ２４を有するハウジングによって、プリント回路基板１２は包囲される。
【０００９】
プリント回路基板１２は、ケーブル・アタッチメント・エッジ２６及び対向するピン・アタッチメント・エッジ３０を有する四角形形状を全体としてなしている。基板は、露出したパッド及び被覆された所定のパターンのトレースを有しており、これらはいずれも導電性材料、例えば銅箔(copper foil)などによって形成されている。基板の上側主表面３２を参照すると、前記パターンは、ケーブル・アタッチメント・エッジ２６に対して平行でかつ隣接する長尺の接地バー(ground bar)３４を有している。そのグラウンド・バー３４に平行でかつ隣接して、独立した信号パッド(signal pad)４０のアレイ（列）３６が設けられており、各パッドはエッジ２６に対して垂直となっている。
【００１０】
長尺のピン・アタッチメント・パッド４４のアレイ４２は、基板１２のピン・アタッチメント・エッジ３０の長手方向全体に沿って配されている。各パッドは、基板エッジ３０に対して垂直な軸を有し、露出する長尺のエレメントである。アレイ４２は奇数のパッドを有しており、最も端部側のパッドは奇数の番号が付されていると考えられる。すべての奇数番のパッドは、以下において説明するように、基板表面の及び／又は接地平面に埋められたトレースによって対応する信号パッド４０に接続されている。
【００１１】
基板１２は、上側表面３２と同様のパターンが設けられた下側主平面４６を有しており、上側表面３２のすべての特徴及び効果が、下側表面に対応する特徴又は効果が対応している。基板１２は、以下において、図２に関連してより詳細に説明するが、埋設された複数の接地平面を種々の深さで有している。好ましい態様において、基板は１．３９５インチの幅及び（エッジ２６からエッジ３０へかけて）０．９３５インチの長さを有している。基板はまた０．０８６インチの厚さを有しており、ＧＥＴＥＫラミネートによって形成されている。接地バー３４は０．１０インチの幅及び０．７１インチの長さを有している。好ましい態様において、各面には１６個の信号パッド４０が存在しているが、これは用途に応じて変更することができる。各信号パッドは中心部どうしで０．０６６インチ離れされており、各パッドは０．０３５インチの幅及び０．０９０インチの長さを有している。各ピン・パッド４４は中心部どうしで０．０７５インチ離れされており、各パッドは０．０２５インチの幅及び０．５０インチの長さを有している。
【００１２】
ケーブル１４と１６とは同様であり、それぞれ１６本のワイヤ５０（その数は、信号パッドに関して上述したように変更し得る）を有している。各ケーブルは、少なくとも端部において、ワイヤがそれぞれ互いに側面どうしで接続されたリボン状に形成されている。ワイヤは、中央の信号伝達導体５２が誘電層５４によって包囲される同軸状であって、更に導電性シールド５６によって包囲されている。好ましい態様において、中央導体は２６ゲージ(26 gauge)であって、誘電層は０．０５３インチの直径を有しており、シールドは銅箔である。ジャケットはＰＶＣ製である。ワイヤは０．０６６インチの間隔で配されており、これは基板上の信号パッド４０と同様である。
【００１３】
スプリング・ピン２０はそれぞれ、ピン６４を収容する金属スリーブ６２を有している。ピンの端部はスリーブの一端から突出しており、ピンはスリーブの中を軸方向にスライドすることができる。他端側のスリーブ内のスプリングによって押圧されて、ピンは（図示するような）延びた状態になり、ピン・アセンブリが硬質の表面に対して押されたりする等の場合に、ピンは軸方向の圧力の下でスリーブの中に入り込む。好ましい態様において、スプリング・ピンは、ＩＤＩのＫＳ，ＭＯからのＳシリーズ、サイズ０モデル（Series S, Size 0 model from(IDI) of (KS, MO)）である。レセプタクルは、０．０３４インチの外側直径及び０．５２インチの長さを有している。ピンは、スリーブから０．１４０インチの距離で突出し、０．０２１インチの直径を有している。スプリングは、ピンが延びた状態にある場合に、０．６オンスのバイアス力(biasing force)をもたらすように予め荷重されている。スリーブ及びピンはそれぞれ、ニッケル／銀、金メッキ及び金メッキベリリウム銅によって形成されている。
【００１４】
ハウジング・エレメント２２、２４は、本質的に同様であって、それぞれ平坦な主壁６６を有するトレイ形状のシェルであり、周囲側壁７０及び７２と、主壁面から垂直方向に延びる（立ち上がる）１つの端部壁７４とを有している。主壁６６は、基板アセンブリ１２の電気素子からの距離に応じて変化する特徴を有し得る。これらの特徴は、電気接地リターンパス（インピーダンス）の整合性を維持するように存在する。主壁６６の前方エッジ７６には壁部は設けられていない。端部壁は、下側リムを有する壁部の中央部分にカットアウト（切り抜き部）８０を規定する。カットアウト８０における端部壁のエッジは、張力を生じさせたり、ケーブル性能を損なったりし得る鋭利なコーナー部を有さないように、半円形に加工されてケーブルを受けている。ハウジング・エレメントの内側表面は、導電性材料、例えばChomerics、CHO-Shield coatings等によって被覆して、電気的及び磁気的干渉作用に対するシールドを設けている。その内側表面は、プリント回路基板１２に面する表面を有している。従って、このハウジング・エレメントを組み立てると、スロットのみが開口してケーブルを受け入れ、側面にはピンが突出する金属製のエンクロージャとなる。ハウジングは、そのような材料によって形成されて、一般に０．０４０インチの壁部厚さを有している。一対のネジ式ファスナーが、上側シェル・ハーフ２２における孔８２を通り、下側シェル・ハーフ２４のより小さい孔８４に係合して、両シェル・ハーフ２２、２４を固定するために用いられる。
【００１５】
図２は、組み立てられた端子１０を示している。スプリング・ピン２０のスリーブ６２はスプリング・ピン・パッド４６にハンダ付けされており、ピンの自由端は基板１２のエッジ部３０及びハウジング・エレメント２２、２４のエッジ部７６を越えて突出している。図示するように、各スプリング・ピン・エレメントは、圧縮されたコイル・スプリング８８を有している。ケーブル１４、１６は基板に接続されており、それぞれの露出する中央導体５２は各パッド４０にハンダ付けされており、各リボン・ケーブルの導電性シールド５６はグラウンド（接地）バーにハンダ付けされている。リブ８６はシールドを押圧し、従って導電層９０はハウジングにオーミック接続して接地する。
【００１６】
基板１２は、いくつかの内部に埋設された接地平面(ground planes)を有している。最小限で、基板は２つの接地平面９２、９４を有しており、それぞれ最も近くの主表面から等しい間隔をおいて配されている。２つのピンの列どうしの間の間隔９６は、用途の必要性及びデザイン・ルール(design rules)によって予め決められるので、２つの接地平面についても要件が存在する。しかしながら、接地平面の表面導体からの間隔は、同軸ワイヤに匹敵する性能特性を生じさせるのに用いられる電気的設計要素(electrical design factors)に基づくものである。ハウジング導電層９０及び接地平面は同軸ワイヤのシールドと同様の作用を果たすことができ、交互に接地されるピンは隣のピンに対して横方向のシールドを提供する。グランド・ビア(ground via)９８は、すべての接地平面並びに接地バー３４に連絡する。グランド・ビアの数及び配置は設計に応じて変更され得る。
【００１７】
更に、基板及び回路の種々の部分は、種々のインピーダンス特性を有することもできるし、一様なインピーダンス結果を達成するために、種々の接地平面間隔を必要とすることもできる。接地平面は、信号の接地リターンパスを向上させ、追加的な向上したシールディングをもたらすために、基板の外側表面に存在してもよい。図示する態様では、接地平面９２、９４は、ピンの領域の下側で延びている。より深い位置にある接地平面１００、１０２は、ピンから離れてシールディング及びインピーダンス制御を提供しており、そこでは箔トレースが回路基板を横切って延びている。図には示していないが、接地平面１００、１０２とビア９８との間は連絡している。
【００１８】
図３は、もう１つの態様における端子の平面図を示しており、一方のカバーは取り外されている。ケーブル１１４は、好ましい場合よりも幅広く、かつ、ピン１２０どうしの間隔よりも幅広いワイヤ間隔を有している。この態様において、ピンどうしの間隔はワイヤどうしの間隔のほぼ半分であるが、別の態様ではその相対的な割合は変化し得る。接地平面、メッキ付けされたハウジング及び隣接する接地ピンによって、これはスプリング・ピン間隔を制限することなく何れかの間隔だけ離して配置することができるのであるが、シールディングがもたらされるので、従来技術と同様に、ピンの直径はワイヤの直径と本来的に同程度の大きさではないことが有利である。従って、スプリング・ピン間隔は、ワイヤ・シールディング直径より小さくてもよいし、スプリング・ピンをいずれかの実用的な程度で小さい直径に小さくして、図示する態様の場合よりもワイヤスプリングに対してより小さくし得る間隔を達成することもできる。他の態様では、図示する態様の場合よりもわずかに小さい直径を有するワイヤを用いることもでき、従って間隔の比は、図示する例の２：１の割合よりも小さくてよい。
【００１９】
スプリング・ピン及びレセプタクルは、電気的信号の整合したインピーダンス特性を保つように、ハウジングのデザイン（又は構成）及び接地平面の位置と共同して選択されている。
以上、本願発明の好ましい態様及びそれに替わり得る態様に関して説明したが、本発明はそれらの態様に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の好ましい態様によるケーブル端子アセンブリの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１のアセンブリの側方断面図である。
【図３】図３は、本発明の別の態様の平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2005522848.tif 000006
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