(57)【要約】【課題】  ２階桟敷型の電気コネクタを開示する。【解決手段】  このコネクタは、コネクタハウジングを通って延びている電気接触子の第１および第２の配列を有している。各接触子配列は、非平衡終端化信号導体または差信号対またはそれら両方の組合せを有してもよい。接触子配列は、これらの間にいずれの電気絶縁接触子またはアース接触子が存在しなくても、隣接した信号接触子間の漏話が制限されるように、互いに隣接して配置されている。
2008510275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２階桟敷型コネクタハウジングと、
このハウジング内に配置され、電気接触子の第１の線形配列に沿って位置された第１の差信号対と、
前記ハウジング内に配置され、電気接触子の第２の線形配列に沿って前記第１の差信号対に隣接して位置され、前記ハウジングに収容された第２の差信号対と、を具備し、
前記第１の差信号対と前記第２の差信号対との間にシールドを欠いている、電気コネクタ。
【請求項２】
前記第１の差信号対は、第１の接触子縦列に沿って位置されており、前記第２の差信号対は、第２の接触子縦列に沿って位置されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
【請求項３】
第１のリード組立体と、この第１のリード組立体に隣接した第２のリード組立体とを具備しており、前記第１の差信号対は、前記第１のリード組立体に配置されており、これに隣接した前記差信号対は、前記第２のリード組立体に配置されている、請求項１に記載のコネクタ。
【請求項４】
前記接触子は、縁部接続されているか、或は広い側部で接続されている、請求項３に記載のコネクタ。
【請求項５】
前記第１の差信号対は、矩形横断面を有する第１の電気接触子と、矩形横断面を有する第２の電気接触子とを備えており、そして第１のリード組立体と、この第１のリード組立体に隣接した第２のリード組立体とを具備しており、前記第１の電気接触子は、前記第１のリード組立体に配置されており、前記第２の電気接触子は、前記第２のリード組立体に配置されている、請求項１に記載のコネクタ。
【請求項６】
前記第２の差信号対は、前記第１のリード組立体に配置されている第３の電気接触子と、前記第２のリード組立体に配置されている第４の電気接触子とを備えている、請求項５に記載のコネクタ。
【請求項７】
前記第１の差信号対は、第１の電気接触子と、第２の電気接触子とを備えており、これら第１および第２の電気接触子は、これらの間に隙間を有しており、前記第１の差信号対における差信号は、前記隙間に第１の電場強度を有し且つ前記第２の差信号対の近くに第２の電場強度を有する電場を生じ、第２の電場強度は、前記第１の電場強度と比較して低い、請求項１に記載のコネクタ。
【請求項８】
前記ハウジングは、接触子を絶縁する誘電材で少なくとも部分的に満たされている、請求項１に記載のコネクタ。
【請求項９】
前記誘電材は、空気である、請求項８に記載のコネクタ。
【請求項１０】
２階桟敷型コネクタハウジングと、
このハウジング内に配置され、電気接触子の第１の線形配列に沿って位置された第１の差信号対と、
前記ハウジング内に配置され、電気接触子の第２の線形配列に沿って位置された第２の差信号対と、を具備しており、
前記第２の線形配列は、前記第１の線形配列に隣接しており、前記第１の線形配列と前記第２の線形配列との間にシールドを欠いている、電気コネクタ。
【請求項１１】
前記第１の差信号対は、第１の接触子縦列に沿って位置されており、前記第２の差信号対は、第２の接触子縦列に沿って位置されている、請求項１０に記載の電気コネクタ。
【請求項１２】
前記第１の差信号対は、第１の接触子横列に沿って位置されており、前記第２の差信号対は、第２の接触子横列に沿って位置されている、請求項１０に記載の電気コネクタ。
【請求項１３】
前記電気接触子のうちの少なくとも１つは、両性接触子である、請求項１０に記載の電気コネクタ。
【請求項１４】
前記両性接触子は、これと相補の両性接触子との衝合中、前記相補の両性接触子の概ね湾曲された衝合端部を撓ませるようになっている概ね湾曲された衝合端部を有している、請求項１３に記載の電気コネクタ。
【請求項１５】
前記両性接触子の衝合端部により、前記両性接触子が前記相補の両性接触子からの離脱に抵抗することができる、請求項１４に記載の電気コネクタ。
【請求項１６】
前記両性接触子は、接触子間の衝合方向に沿った相補の両性接触子の移動を妨げる湾曲された抵抗部分を有している、請求項１４に記載の電気コネクタ。
【請求項１７】
前記第１の差信号対は、受入れ漏話の場合にデータ率２ないし２０ＧＢ／秒を有している、請求項１０に記載の電気コネクタ。
【請求項１８】
前記第１の差信号対は、２Ｇｂ／秒のデータ率における第１のインピーダンスと、１０Ｇｂ／秒のデータ率における第２のインピーダンスとを有しており、前記第１および第２のインピーダンスは、基準インピーダンスの１０パーセントの場合である、請求項１０に記載の電気コネクタ。
【請求項１９】
前記第１の差信号対は、０.２ないし０.７ｍｍの隙間で縁部接続されるか、或は広い側部で接続されている２つの矩形形状の接触子を備えている、請求項１０に記載の電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は、電気コネクタの分野に関する。より詳細には、本発明は、接触子間におけるシールドの不存在でも、インピーダンス制御式の高速で低干渉の通信を行い、且つ従来技術のコネクタでは見られない様々な他の利点をもたらす軽量、低コスト、高密度の階桟敷コネクタ型電気コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気コネクタは、信号接触子を使用している電気装置間の信号接続を行う。しばしば、信号接触子は、間隔が非常に密であるので、隣接した信号接触子間に望ましくない干渉または「漏話」が生じる。ここで使用される場合、語「隣接した」は互いに隣り合っている接触子（または横列または縦列）を指している。１つの信号接触子が、混ざり電場に因り隣接した信号接触子に電気干渉を誘発すると、漏話が生じ、それにより信号の統合性を危うくする。電気装置の小型化および高速で信号統合性の高い電子通信がより普及するに伴って、漏話の低減がコネクタ設計における重要な要因になっている。
【０００３】
漏話を低減するための１つの一般に使用されている技術は、金属板の形態の別体の電気シールドを、例えば、隣接した信号接触子間に位置することである。シールドは、接触子の電場の混ざりを遮断することによって信号接触子間の漏話を遮断するように作用する。また、隣接した差信号対間の漏話を遮断するために、アース接触子がしばしば使用される。図１Ａおよび図１Ｂは、漏話を遮断するためにシールドおよびアース接触子を使用している電気コネクタ用の模範的な接触子配列を示している。
【０００４】
図１Ａは、差信号対Ｓ＋、Ｓ−が縦列１０１ないし１０６に沿って位置されるように、（Ｓ＋またはＳ−として示される）信号接触子およびアース接触子Ｇが配置されている配列を示している。図示のように、シールド１１２は接触子縦列１０１ないし１０６間に位置されることができる。縦列１０１ないし１０６は、信号接触子Ｓ＋、Ｓ−およびアース接触子Ｇの任意の組合せを有することができる。アース接触子Ｇは、同じ縦列における差信号対間の漏話を遮断するのに役立つ。シールド１１２は、隣接した縦列における差信号対間の漏話を遮断するのに役立つ。
【０００５】
図１Ｂは、差信号対Ｓ＋、Ｓ−が横列１１１ないし１１６に沿って位置されるように、信号接触子Ｓおよびアース接触子Ｇが配置されている配列を示している。図示のように、シールド１２２は横列１１１ないし１１６間に位置されることができる。横列１１１ないし１１６は、信号接触子Ｓ＋、Ｓ−およびアース接触子Ｇの任意の組合せを有することができる。アース接触子Ｇは、同じ横列における差信号対間の漏話を遮断するのに役立つ。シールド１２２は、隣接した横列における差信号対間の漏話を遮断するのに役立つ。
【０００６】
より小さく、重さがより低い通信設備の要求のため、同じ性能特性を与えながら、接触子がより小さく、重量がより低く作製されることが望ましい。シールドは、追加の信号接触子を設けるために使用されることができ、かくして接触子密度（従って、コネクタのサイズ）を制限することができる有益な空間をコネクタ内に占めている。更に、このようなシールドを製造して挿入することにより、このようなコネクタの製造と関連された全体のコストを大幅に上げる。或る用途では、シールドは、コネクタのコストの４０％またはそれ以上をなすことが知られている。シールドの他の公知な欠点は、これらのシールドがインピーダンスを低下させると言う点である。かくして、接触子密度の高いコネクタにおいてインピーダンスを十分に高くするためには、接触子は、これらが多くの用途において十分に頑丈でないほどに小さいことが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
米国特許出願第１０／２８４，９６６号（その開示はその全体における参照により組み入れられる）は、接触子間にシールドが存在しなくても、インピーダンス制御式の高速で干渉の低い通信を行う軽量、低コスト、高密度の電気コネクタを開示し、請求している。しかしながら、アース接触子または内部シールドを必要とすることなしに、漏話の発生を減少させる軽量、高速の２階桟敷型の電気コネクタ（すなわち、１Ｇｂ／秒以上、代表的には、約１０Ｇｂ／秒の範囲で作動する電気コネクタ）が存在すれば望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、信号接触子が隣接した差信号対間の漏話のレベルを制限するように配置されている（１Ｇｂ／秒以上、代表的には、約２ないし２０Ｇｂｓ／秒の範囲で作動する）高速の２階桟敷コネクタを提供する。このようなコネクタは、横列または縦列に沿ってインピ−ダンス合致式の差信号対を形成する信号接触子を有することができる。このコネクタは、内部シールドおよびアース接触子を欠くことができ、好ましくは、欠いている。接触子は、第１の信号対における差信号が、信号対を形成する接触子間に隙間に高い場を生じ且つ隣接した信号対の近くに低い場を生じるように、互いに対して寸法決めされ、配置されてもよい。接触子を絶縁し、それにより２階桟敷コネクタをとしての使用に適している低重量のコネクタを提供するために、空気が主誘電材として使用されてもよい。
【０００９】
また、このようなコネクタは、挿入損失を減少させ、且つ接触子の長さに沿ってほぼ一定なインピーダンスを維持するための新規な接触子構成を有している。接触子を絶縁するために主誘電材として空気を使用した結果、２階桟敷型のボールグリッド配列のコネクタとして使用するのに適している重量のより低いコネクタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
全体にわたって同様な参照符号が同様な部品を表している図面を参照して本発明の非限定の例示的な実施の形態により下記の詳細な説明で本発明を更に説明する。
【００１１】
便宜上のためだけに或る用語法が下記の説明において使用され得、この用語法は、本発明を限定するものと解されるべきでない。例えば、語「頂」、「底」、「左側」、「右側」、[上側]および「下側」は、参照がなされる図における方向を示している。同様に、語「内方に」および「外方に」は、それぞれ参照される物体の幾何学的中心に向かうおよびこの中心から離れる方向を示している。この用語法は、以上で特定的に述べられた語および同様な意味の語を含んでいる。
【００１２】
電気コネクタ-論理上のモデルのためのＩ字形の幾何学的配列
図２Ａは、導電性および誘電性素子が概ね「Ｔ」字形の幾何学的配列で配置されている電気コネクタの概略図である。このようなコネクタは、譲受人の「Ｉ-ＢＥＡＭ」技術において具体化され、そして「低漏話およびインピーダンス制御式電気コネクタ」と称される米国特許第５，７４１，１４４号（その開示はその全体における参照によりここに組み入れられる）に記載され、請求されている。低い漏話および制御インピーダンスは、この幾何学的配列の使用から生じるものとわかった。
【００１３】
初めに意図されたＩ字形の送信線幾何学的配列が、図２Ａに示されている。図示のように、導電性素子は、２つの平行な誘電性およびアース平面素子間に直交方向に介在されることができる。この送信線幾何学的配列は、誘電率εと、頂縁部および底縁部に対称に設置されたアース平面１３、１５とを有する２つの水平な誘電層１２、１４間に全体的に符号１０で示される信号導体の垂直な配置からＩ字形として生じている。導体の側部２０、２２は、空気誘電率ε０を有する空気２４に対して開いている。コネクタ用途では、導体は、端−端もしくは面-面で当接している２つの部分２６、２８を有することができる。誘電層１２、１４の厚さｔ１、ｔ２は、送信線の特性インピーダンスを制御し、全高さｈ対誘電幅ｗｄの比は、隣接した接触子までの電場および磁場を制御する。元の実験の結果、ＡおよびＢを越える緩衝(interference)を最小にするのに必要とされる比ｈ／ｗｄが（図２Ａに示されるように）ほぼ均一性であると言う結論に至った。
【００１４】
図２Ａにおける線３０、３２、３４、３６、３８は、空気-誘電空間における電圧の等電位である。アース平面のうちの１つに近い等電位線およびその次の等電位線を境界Ａ、Ｂに近づけると、境界Ａ、Ｂの両方が設置電位に非常に近いことがわかる。これは、境界Ａおよび境界Ｂの各々に仮想のアース面が存在することを意味している。従って、２つまたはそれ以上のＩ字形のモジュールが並んで設置されると、仮想のアース面が、モジュール間に存在し、モジュールの場の混じりが殆ど無い。一般に、導体の幅ｗｃおよび誘電厚さｔ１、ｔ２は誘電幅ｗｄまたはモジュールのピッチ（すなわち、隣接したモジュール間の距離）と比較して小さいべきである。
【００１５】
実際の導体の設計に対する機械的制約を仮定すると、信号導体（ブレード／ビーム接触子）の幅および誘電厚さの比例が、好適な比からいくらか外れてしまい、幾らかの最小の干渉が、隣接した信号導体間に存在するかも知れない。しかしながら、前述のＩ字形の幾何学的配列を使用した設計は、他の従来の設計より低い漏話を有する傾向がある。
【００１６】
隣接した接触子間の漏話に影響する模範的な要因
本発明によれば、前述の基本原理は、更に分析され、拡張されており、そして信号接触子およびアース接触子の適切な配置および幾何学的配列を定めることによって、接触子間にシールドが不存在の場合でも、隣接した信号接触子間の漏話を如何に更に制限するかを定めるために用いられることができる。図２Ｂは、本発明による信号接触子Ｓおよびアース接触子Ｇの接触配置における活動的縦列系の異なる信号対Ｓ＋、Ｓ−の付近の電圧の輪郭プロットを含んでいる。図示のように、輪郭線４２がゼロボルトに最も近く、輪郭線４４が−１ボルトに最も近く、輪郭線４６が＋１ボルトに最も近い。電圧が、活性対に最も近い「静的」な異なる信号対のところで必ずしもゼロになるとは限らないことが認められた。すなわち、正になる静的な異なる対の信号接触子に衝突する電圧は、負になる静的な異なる対の信号接触子に衝突する電圧とほぼ同じである。その結果、正になる信号と負になる信号との間の電圧の差である静的な対に対するノイズが、ゼロに近い。
【００１７】
かくして、図２Ｂに示されるように、信号接触子Ｓおよびアース接触子Ｇは、第１の差信号対が信号対を形成する接触子間の隙間に高い場Ｈを生じ、且つ隣接した信号対の近くに低い（すなわち、アース電位に近い）場Ｌ（アース電位に近い）を生じるように、互いに対して規模決めされ且つ位置される。この結果、隣接した信号接触子間の漏話は、特定の用途についての許容可能なレベルに制限されることができる。このようなコネクタでは、隣接した信号接触子間の漏話は、高速で信号統合性の高い用途でも、隣接した接触子間のシールドの必要性（およびコスト）が必要であると言う点まで制限されることができる。
【００１８】
前述のＩ字形モデルの更なる分析により、高さ対幅の均一比が初めに思われたほどに重大ではないことがわかった。また、多くの要因が隣接した信号接触子間の漏話のレベルに影響してしまうこともわかった。多くのこのような要因を以下に詳細に説明するが、他の要因もあるかも知れないことが予想される。更に、これらの要因のすべてが考慮されることが好ましいが、各要因が、単独で特定用途についての漏話を十分に制限し得ることは理解されるべきである。下記の要因のうちのいずれかまたはすべてが、特定のコネクタ設計のための適当な接触子の配置を定める際に考慮されてもよい。
【００１９】
ａ）隣接した接触子が縁部接続される場合（すなわち、１つの接触子の縁部が隣接した接触子の縁部に隣接している場合）に、隣接した接触子が広い側で接続される場合（すなわち、１つの接触子の広い側部が隣接した接触子の広い側部に隣接している場合）よりも、少ない漏話が生じるものとわかった。縁部接続がしっかりしていればいるほど、接続された信号対の電場が隣接した対に向かって小さく延び、且つコネクタ用途が元のＩ字形の理論的なモデルの均一な高さ対幅の比に向かって少なく接近しなければならない。また、縁部接続によれば、隣接した接触子間の隙間の幅が小さくなり、かくして適切に行なうには小さすぎる接触子の必要なしに高い接触密度のコネクタにおける望ましいインピーダンスの達成を容易にする。例えば、接触子が縁部接続される場合に約１００オームのインピーダンスを与えるのに、約０.２ないし０.７ｍｍの隙間よりも、０.３ないし０.４ｍｍの隙間の方が適切であり、同じインピーダンスを達成するように同じ接触子が広い側部で接続される場合には、約１ｍｍの隙間が必要である。また、縁部接続は、接触子が誘電領域、接触領域などを通って延びているとき、接触幅、従って隙間幅を変え易くする。
【００２０】
ｂ）「縦横比」、すなわち、所定の縦列における隣接した接触子間の隙間に対する縦列のピッチ（すなわち、隣接した縦列間の距離）の比を変えることによって、漏話が効果的に減少されることができることもわかった。
【００２１】
ｃ）また、隣接した縦列を互いに対して「互い違いにすること」により、漏話のレベルを減少させることができる。すなわち、漏話は、第１の縦列における信号接触子が隣接した縦列における隣接した信号接触子に対してずれている場合に、効果的に制限されることができる。ずれ量は、例えば、全横列ピッチ（すなわち、隣接した横列間の距離）であってもよいし、横列ピッチの半分であってもよいし、或は特定のコネクタ設計について漏話に許容可能に低いレベルとなる任意の他の距離であってもよい。最適なずれが、例えば、縦列ピッチ、横列ピッチ、端子の形状および端子のまわりの絶縁材の誘電定数のような多くの要因に依存していることがわかった。また、しばしば考えられたように、最適なずれが必ずしも「ピッチ上」ではないことがわかった。すなわち、最適なずれは、連続体に沿ったどこでもよく、横列ピッチ（例えば、全横列ピッチまたは半横列ピッチ）の全体部分に限定されない。
【００２２】
ｄ）外側アースの付設、すなわち、隣接した接触縦列の交互の端部における設置接触子の設置により、端部近くの漏話（「ＮＥＸＴ」）および端部から遠い漏話（「ＦＥＸＴ」）の両方が更に減じられることができる。
【００２３】
ｅ）また、接触子を規模決めすること（すなわち、比例的および幾何学的関係を保持しながら、接触子の絶対寸法を減少させること）により、コネクタの電気的特性に悪影響することなしに、接触子密度（すなわち、線状インチあたりの接触子の数）が増大することがわかった。
【００２４】
これらの要因のうちのいずれかまたはすべてを考慮することによって、隣接した接触子間のシールドの不存在でも、高性能（すなわち、漏話の低い発生）、高速（例えば、１Ｇｂ／秒、代表的には、約１０Ｇｂ／秒より速い）の通信を配信するコネクタが設計されることができる。また、このような高速通信を行なうことが可能であるこのようなコネクタおよび技術が低速でも有用であることは理解されるべきである。
【００２５】
本発明による模範的な接触子配置
図３Ａは、縦列系の異なる信号対を有する（すなわち、異なる信号対が縦列に配置されている）本発明によるコネクタ１００を示している。（ここで使用される場合、「縦列」は、接触子が縁部接続されている方向を指している。「横列」は縦列と直交している。）図示のように、各縦列４０１ないし４０６は、頂部から底部への順序で、第１の差信号対と、第１のアース導体と、第２の差信号対と、第２のアース導体とを備えている。わかるように、第１の縦列４０１は、頂部から底部への順序で、信号導体Ｓ１＋およびＳ１−よりなる第１の差信号対と、第１のアース導体Ｇと、信号導体Ｓ７＋およびＳ７−よりなる第２の差信号対と、第２のアース導体Ｇとを備えている。横列４１３および４１６の各々は、複数のアース導体Ｇを備えている。横列４１１および４１２は、共に、６つの差信号対を備えており、横列５１４および５１５は、共に、他の６つの差信号対を備えている。アース導体の横列４１３および４１６は、横列４１１-４１２における信号対と横列４１４-４１５における信号対との間の漏話を制限する。図３Ａに示される実施の形態では、縦列における３６個の導体の配置は１２個の差信号対を設けることができる。コネクタがシールドを欠いているため、接触子は、（シールドを有するコネクタと比較して）比較的多く作製されることができる。従って、所望のインピーダンスを達成するためには、必要とされるコネクタ空間がより小さい。
【００２６】
ｚｙ３Ｂおよび図３Ｃは、外側アースを有する本発明によるコネクタを示している。図３Ｂに示されるように、アース接触子Ｇは、各縦列の各端部に設置されることができる。図３Ｃに示されるように、アース接触子Ｇは、隣接した縦列の交互の端部に設置されることができる。或るコネクタでは、隣接した縦列の交互の端部に外側アースを設けることにより、漏話のレベルを増大することなしに、（各縦列の両端部に外側アースが設けられるコネクタに対して）信号接触子の密度を高めると言うことがわかった。
【００２７】
変更例として、図４に示されるように、差信号対が、横列に配置されてもよい。図４に示されるように、各横列５１１ないし５１６は、２つのアース導体と、差信号対との繰り返し配列を備えている。第１の横列５１１は、左側から右側への順序で、２つのアース導体Ｇと，差信号対Ｓ１＋、Ｓ１−と、２つのアース導体Ｇとを備えている。横列５１２は、左側から右側への順序で、差信号対Ｓ２＋、Ｓ２−と、２つのアース導体Ｇと，差信号対Ｓ３＋、Ｓ３−とを備えている。アース導体は、隣接した信号対間の漏話を遮断する。図４に示される実施の形態では、横列における３６個の接触子の配置は、９個の差信号対のみを設けている。
【００２８】
図３Ａに示される配置と図４に示される配置との比較により、差信号対の縦列配置の結果、横列配置の場合より、信号接触子の密度が高くなることは理解されることができる。かくして、縦列における信号対の配置の結果、接触子密度が高くなるが、特定の用途のために縦列または横列における信号対の配置が選択されることができることは理解されるべきである。
【００２９】
信号対が横列または縦列に配置されるかどうかにかかわらず、各差信号対は、その正の導体Ｓｘ＋と負の導体Ｓｘ−との間の差インピーダンスＺ０を有している。差インピーダンスは、差信号対の長さに沿った特定の箇所において同じ差信号対の２つの信号導体間に存在するインピーダンスとして定義される。周知のように、差インピーダンスＺ０を、コネクタが接続される電気装置のインピーダンスに合致するように制御することが望ましい。差インピーダンスＺ０を、電気装置のインピーダンスのような基準インピーダンスに合致させることにより、信号の反射および／または系統共振を最小にし、それにより全体の系統帯域幅を制限することができる。更に、差インピーダンスＺ０を、これが差信号対の長さに沿ってほぼ一定であるように、すなわち、各差信号対が１０パーセント以内のほぼ一貫した差インピーダンス分布を有するように、制御することが望ましい。
【００３０】
差インピーダンス分布は、信号導体およびアース導体の位置により制御されることができる。詳細には、差インピーダンスは、隣接したアースへの信号導体の縁部の接近により、および差信号対内の信号導体の縁部間の隙間により定められる。
【００３１】
図３Ａに示されるように、信号導体Ｓ６＋、Ｓ６−を備えている差信号対は、横列４１３における１つのアース導体Ｇに隣接して位置されている。信号導体Ｓ１２＋、Ｓ１２−を備えている差信号対は、横列４１３における１つ、横列４１６における１つ、計２つのアース導体Ｇに隣接して位置されている。従来の導体は、インピーダンス合致問題を最小にするために、各差信号対に隣接した２つのアース導体を有している。アース導体のうちの１つを除去すると、代表的には、通信速度を低減するインピーダンスの不釣り合いが生じる。しかしながら、１つの隣接したアース導体の欠乏は、たった１つの隣接したアース導体では、差信号対導体間の隙間を縮小することによって補償されることができる。
【００３２】
非平衡終端化信号送信については、非平衡終端化インピーダンスが、信号導体およびアース導体の位置により制御されてもよいことは理解されるべきである。詳細には、非平衡終端化インピーダンスは、非平衡終端化信号導体と隣接したアースとの間の隙間により定められてもよい。非平衡終端化インピーダンスは、非平衡終端化信号導体の長さに沿った特定の箇所において非平衡終端化信号導体と隣接したアースとの間に存在するインピーダンスとして定められてもよい。
【００３３】
高帯域幅系統について許容可能な差インピーダンス制御を維持するために、接触子間の隙間を１インチの数千分２、３以内までに制御することが望ましい。１インチの数千分２、３を超える隙間の変化は、インピーダンス分布の許容不可能な変化を引き起こすことがあるが、許容可能な変化は、所望の速度と、許容可能な誤差率と、他の設計因子とに依存している。
【００３４】
図５は、端子の各縦列が各隣接縦列からずれている差信号対およびアース接触子の配列を示している。ずれは、端子の縁部から隣接した縦列における対応する端子の同じ縁部まで測定されている。縦列ピッチ対隙間幅の縦横比は、図５に示されるように、Ｐ／Ｘである。縦列が互い違いにされている場合、漏話を十分に制限するために、約５の縦横比（すなわち、２ｍｍの縦列ピッチ；０.４ｍｍの隙間幅）が適切である。縦列が互い違いにされていない場合、約８ないし１０の縦横比が望ましい。
【００３５】
前述のように、縦列をずらすことによって、いずれかの特定の端子に生じる多活動漏話のレベルは、特定のコネクタ用途について許容可能であるレベルに制限されることができる。図５に示されるように、各縦列は、隣接した縦列から縦列に沿った方向に所定の距離ｄだけずれている。詳細には、縦列６０１は、縦列６０２からずれ距離ｄだけずれており、縦列６０２は、縦列６０３から距離ｄだけずれており、以下同様である。各縦列が隣接した縦列からずれているので、各端子は、隣接した縦列における隣接した端子からずれている。例えば、差対ＤＰ３における信号接触子６８０は、図示のように、差対ＤＰ４における信号接触子６８１から距離ｄだけずれている。
【００３６】
図６Ａは、端子の各縦列が隣接した縦列に対してずれている差対の他の構成を示している。例えば、図示のように、縦列７０２における差対ＤＰ１は、隣接した縦列７０１における差対ＤＰ２から距離ｄだけずれている。しかしながら、この実施の形態では、端子の配列は、各差対を離すアース導体を有していない。むしろ、各縦列内の差対は、差対における１つの端子を同じ差対における第２の端子から離す距離より大きい距離だけ互いから離されている。例えば、各差対内の端子間の距離がＹである場合、差対を離す距離は、Ｙ＋Ｘであり、この場合、Ｙ＋Ｘ／Ｙ＞＞１である。このような間隔は、また、漏話を減じるのに役立つことがわかった。図６Ｂは、隣接した横列がほぼ１つの信号対の長さＬＰである距離ｄだけずれている例としての接触子の配置を示している。また、縦列内の隣接した信号対の間の距離ｙ＋ｘもまた、ほぼ１つの対の長さＬＰである。
【００３７】
本発明による模範的なコネクタ装置
図７は、本発明による２階桟敷型コネクタを示している。２階桟敷コネクタが、印刷回路基板のような１つの電気装置を他の印刷回路基板などのような他の電気装置に平行に接続するために使用される高密度の積重ねコネクタであることはわかるであろう。図７に示される２階桟敷コネクタ組立体８００は、レセプタクル８１０およびヘッダー８２０よりなる。
【００３８】
このようにして、電気装置が、孔８１２を介してレセプタクル部分８１０と電気的に衝合してもよい。他の電気装置が、例えば、ボール接触子を介してヘッダー部分８２０と電気的に衝合される。その結果、コネクタ８００のヘッダー部分８２０およびレセプタクル部分８１０が電気的に衝合されると、ヘッダーおよびレセプタクルに接続される２つの電機装置は、２階桟敷コネクタ８００を介して電気的に接続される。電機装置が、本発明の原理を逸脱することなしに、任意の多くの方法でコネクタ８００と衝合することができることはわかるべきである。
【００３９】
レセプタクル８１０は、レセプタクルハウジング８１０Ａと、このレセプタクルハウジング８１０Ａの周囲に配置された複数のレセプタクルアース８１１とを有してもよく、ヘッダー８２０は、ヘッダーハウジング８２０Ａと、このヘッダーハウジング８２０Ａの周囲に配置された複数のヘッダーアース８２１とを有している。レセプタクルハウジング８１０Ａおよびヘッダーハウジング８２０Ａは、任意の商業的に適当な絶縁材料で製造されてもよい。ヘッダーアース８２１およびレセプタクルアース８１１は、ヘッダー８２０に接続されている電気装置の基準アースをレセプタクル８１０に接続されている電気装置の基準アースと接続するのに役立つ。また、ヘッダー８２０は、（明確のために図８には個々に符号が付されていない）複数のヘッダーＩＭＬＡを収容しており、レセプタクル８１０は、複数のレセプタクルＩＭＬＡ１０００を収容している。
【００４０】
レセプタクルコネクタ８１０は、整合ピン８５０を有してもよい。整合ピン８５０は、ヘッダー８２０に存在された整合ソケット８５２と衝合する。整合ピン８５０および整合ソケット８５２は、衝合中、ヘッダー８２０およびレセプタクル８１０を整合させるのに役立つ。更に、整合ピン８５０および整合ソケット８５２は、ヘッダー８２０およびレセプタクル８１０が衝合されると、起こることがあるいずれの横方向の移動を減じるのに役立つ。ヘッダー部分８２０およびレセプタクル部分８１０を接続するための多くの方法が本発明の原理を逸脱することなしに使用され得ることは、わかるべきである。
【００４１】
図８は、本発明の実施の形態によるヘッダーＩＭＬＡ対の斜視図である。図８に示されるように、ヘッダーＩＭＬＡ対１０００は、ヘッダーＩＭＬＡ１０１０と、ヘッダーＩＭＬＡ１０２０とよりなる。ＩＭＬＡ１０１０は、外側被覆されたハウジング１０１１と、一連のヘッダー接触子１０３０とを備えており、ヘッダーＩＭＬＡ１０２０は、外側被覆されたハウジング１０２１と、一連のヘッダー接触子１０３０とを備えている。図８でわかるように、ヘッダー接触子１０３０は、ヘッダーＩＭＬＡ１０１０、１０２０のハウジングに埋め込まれている。
【００４２】
ＩＭＬＡハウジング１０１１、１０２１は、ラッチ掛け尾部１０５０を有してもよい。ラッチ掛け尾部１０５０は、ＩＭＬＡハウジング１０１１、１０２１を２階桟敷コネクタ８００のヘッダー部分８２０にしっかり接続するために使用されてもよい。ＩＭＬＡ対をヘッダー８２０に取着する任意の方法が用いられてもよいことはわかるべきである。
【００４３】
図９は、本発明の実施の形態による複数のヘッダー組立体対の頂面図である。図９に、複数のヘッダー信号対１１００が示されている。詳細には、これらのヘッダー信号対は、線形の配列または縦列１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０、１１７０に配置されている。図示のように、本発明に１つの実施の形態では、ヘッダー信号対が、互いに対して整合されていて、互い違いにされていないことはわかるべきである。また、前述のように、ヘッダー組立体が、いずれのアース接触子をも有する必要がないことはわかるべきである。
【００４４】
図１０は、本発明の実施の形態によるレセプタクルＩＭＬＡ対の斜視図である。レセプタクルＩＭＬＡ対１２００は、レセプタクルＩＭＬＡ１２１０と、レセプタクルＩＭＬＡ１２２０とを備えている。レセプタクルＩＭＬＡ１２１０は、外側被覆されたハウジング１２１１と、一連のレセプタクル接触子１２３０とを備えており、レセプタクルＩＭＬＡ１２２０は、外側被覆されたハウジング１２２１と、一連のレセプタクル接触子１２４０とを備えている。図１０でわかるように、レセプタクル接触子１２４０、１２３０は、レセプタクルＩＭＬＡ１２１０、１２２０のハウジングに埋め込まれている。作製技術により、ＩＭＬＡ１２１０、１２２０の各部分における凹部が非常に正確に寸法決めされることはわかるべきである。本発明の１つの実施の形態によれば、レセプタクルＩＭＬＡ対１２００は、いずれのアース接触子を欠いてもよい。
【００４５】
ＩＭＬＡハウジング１２１１、１２２１は、また、ラッチ留め尾部１２５０を有してもよい。ラッチ留め尾部１２５０は、ＩＭＬＡハウジング１２１１、１２２１をコネクタ９００のレセプタクル部分９１０にしっかり接続するために使用されてもよい。ＩＭＬＡ対をヘッダー９２０に取着する任意の方法が用いられてもよいことはわかるべきである。
【００４６】
図１１は、本発明の実施の形態によるレセプタクル組立体の頂面図である。図１１に、複数のレセプタクル信号対１３００が示されている。レセプタクル信号対１３００は、信号接触子１３０１、１３０２を備えている。詳細には、レセプタクル信号対１３００は、線形配列または縦列１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０、１３７０に配置されている。図示のように、本発明に１つの実施の形態では、レセプタクル信号対が、互いに対して整合されていて、互い違いにされていないことはわかるべきである。また、前述のように、ヘッダー組立体が、いずれのアース接触子をも有する必要がないことはわかるべきである。
【００４７】
図１１にも示されるように、差信号対は縁部接続されている。換言すると、１つの接触子１３０１の縁部は、隣接した接触子１３０２Ｂの縁部１３０２Ａに隣接している。また、縁部接続によれば、隣接したコネクタ間の隙間幅がより小さくなり、かくして、適切に行なうには小さすぎる接触子の必要なしに高い接触子密度のコネクタにおける望ましいインピーダンスレベルの達成を容易にする。また、縁部接続によれば、接触子が誘電領域、接触領域などを通って延びる場合、接触子幅、従って、隙間幅を変え易くする。
【００４８】
図１１に示されるように、差信号対を離す距離Ｄは、差信号対を構成する２つの信号接触子間の距離ｄより比較的大きい。このような比較的大きい距離は、隣接した信号対間に生じることがある漏話の減少に寄与する。
【００４９】
図１２は、本発明の実施の形態による他のレセプタクル組立体の頂面図である。図１２には、複数のレセプタクル信号対１４００が示されている。レセプタクル信号対１４００は、信号接触子１４０１、１４０２を備えている。図示のように、レセプタクル部分における導体は、コネクタにアース接触子が存在しない信号搬送導体である。更に、信号対１４００は、広い側部で接続されており、すなわち、１つの接触子１４０１の広い側部１４０１Ａは、同じ対１４００内の隣接した接触子１４０２の広い側部１４０２Ａに隣接している。レセプタクル信号対１４００は、線形配列または縦列、例えば、縦列１４１０、１４２０、１４３０に配置されている。任意の数の配列が使用されてもよいことはわかるべきである。
【００５０】
本発明の１つの実施の形態では、コネクタには、空気誘電体１４５０が存在している。詳細には、空気誘電体１４５０は、差信号対１４００を取り囲んでおり、隣接した信号対の間にある。図示のように、本発明の１つの実施の形態では、レセプタクル信号対が、互いに対して整合されていて、互い違いにされていないことはわかるべきである。
【００５１】
図１３は、本発明の実施の形態によるヘッダーおよびレセプタクルＩＭＬＡ対の斜視図である、図１３では、ヘッダーおよびレセプタクルＩＭＬＡ対は、本発明の実施の形態により作動連通している。図１３では、ヘッダーＩＭＬＡ１０１０、１０２０が、作動的に接続された信号完全ヘッダーＩＭＬＡを構成していることはわかる。同様に、レセプタクルＩＭＬＡ１２１０、１２２０が、作動的に接続された信号完全レセプタクルＩＭＬＡを構成している。図１３は、レセプタクルＩＭＬＡの接触子とヘッダーＩＭＬＡの接触子との間の締り嵌めを示しており、電気接触を引き起こし、および／またはヘッダーＩＭＬＡをレセプタクルＩＭＬＡに作動的に接続するための任意の方法が、本発明の実施の形態では均等に一貫していることはわかるであろう。
【００５２】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、本発明によるコネクタに使用されてもよいＩＭＬＡ３５０の別な実施の形態を示している。図示のように、高誘電率の材料３５２（すなわち、比較的高い誘電率、例えば、２＜ε＜４（εは、約３．５が好ましい）を有する材料）が、差信号対を構成する導電性リード３５４の間に配置されている。使用されてもよい高誘電率の材料の例としては、制限されないが、ＬＣＰ、ＰＰＳおよびナイロンがある。接触子３５４は、電気的絶縁性のフレーム３５６を通って延びていて、そこに固定されている。
【００５３】
導体３５４間の高誘電率の材料の存在は、高誘電率の材料の不存在の場合に対が有するのと同じ差インピーダンスについて、導体３５４間の大きい隙間３５８を許容する。例えば、Ｚ０＝１００Ωの差インピーダンスの場合、ほぼ２ｍｍの隙間３５８が、誘電材なしで許容されることができる。高誘電材３５２が導体３５４間に配置されている場合、同じ差インピーダンス（すなわち、Ｚ０＝１００Ω）では、ほぼ６ｍｍの隙間が許容されることができる。導体間のより大きい隙間により導体の製造を容易にすることは理解されるべきである。
【００５４】
図１５は、接触子が比較的低いばね移動をする本発明によるコネクタに使用するためのＩＭＬＡ３６０の他の別な実施の形態を示している。すなわち、接触子３６４の自由端部３６４Ｅは、より剛性である（図示のように、ほぼまっすぐで平らであってもよい）。このような接触子は、信号対を構成するリード間のいずれのばね付勢作用をも最小にすることが望ましい場合に有用であることがある。接触子３６４は、電気的絶縁性フレーム３６６を通って延びて、そこに固定されている。
【００５５】
図１６は、接触子３７４が単一ビーム型両性接触子である本発明によるＩＭＬＡ３７０の他の別な実施の形態を示している。すなわち、各接触子３７４は、同じ構成（すなわち、サイズおよび形状）を有する他の接触子と衝合するように設計されている。かくして、図１６に示されるようなＩＭＬＡを使用しているコネクタの実施の形態では、このコネクタの両部分は、同じ接触子を使用してもよい。
【００５６】
両性接触子３７４の衝合の詳細が、図１７Ａおよび図１７Ｂに示されている。各接触子３７４は、概ね湾曲された衝合端部３７６およびビーム部分３７８を有している。図１７Ａに示されるように、接触子３７４が係合し始めると、１つの接触点Ｐが生じる。衝合が達成されると、接触子３７４は、衝合端部３７６の湾曲された幾何構造部のまわりで撓む。図１７Ｂに示されるように、接触子３７４が衝合されると、２つの接触点Ｐ１、Ｐ２が生じる。接触子３７４は、衝合端部３７６の湾曲された幾何構造部および接触子間の結果的な正常な力により離脱に抵抗する。好ましくは、各接触子３７４は、接触子３７４が衝合方向に非常に遠くまで移動しようとするいずれの要望をも妨げるために、湾曲された抵抗部分３７９を有している。
【００５７】
前述の例示的な実施の形態が、説明の目的でのみ示され、何ら、本発明の限定としてみなされるものではないことは理解されるであろう。ここで使用された語は、限定の語ではなく、説明および例示の語である。更に、本発明を特定の構造、材料および／または実施の形態について説明したが、本発明は、ここに開示される特定の詳細に限定されようとするものではない。むしろ、本発明は、添付の請求項の範囲内であるような機能的に同等な構造、方法および使用すべてに及ぶ。当業者は、この明細書の教示の利点を得て、多くの変更例を行うことができ、本発明の面において本発明の範囲および精神を逸脱することなしに、変形例が行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１Ａ】漏話を遮断するためにシールドを使用している従来技術における電気コネクタについての模範的な接触子配列を示す図である。
【図１Ｂ】漏話を遮断するためにシールドを使用している従来技術における電気コネクタについての模範的な接触子配列を示す図である。
【図２Ａ】導電性および誘電性素子が概ね「Ｉ」字形の幾何学的配列で配置されている従来技術における電気コネクタの概略図である。
【図２Ｂ】導電性および誘電性素子が概ね「Ｉ」字形の幾何学的配列で配置されている従来技術における電気コネクタの概略図である。
【図３Ａ】信号対が縦列に配置されている導体配列を示す図である。
【図３Ｂ】信号対が縦列に配置されている導体配列を示す図である。
【図３Ｃ】信号対が縦列に配置されている導体配列を示す図である。
【図４】信号対が横列に配置されている導体配列を示す図である。
【図５】本発明の１つの態様により配置された端子の６つの縦列の配列を示す図である。
【図６Ａ】信号対が縦列に配置されている本発明による接触子配列を示す図である。
【図６Ｂ】信号対が縦列に配置されている本発明による接触子配列を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態によるヘッダー部分およびレセプタクル部分を有する模範的な２階桟敷型の電気コネクタの斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態によるヘッダーインサート成形リード組立体対の斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態による複数のヘッダー組立体対の頂面図である。
【図１０】本発明の実施の形態によるレセプタクルインサート成形リード組立体対の斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態による複数のレセプタクル組立体対の頂面図である。
【図１２】本発明の実施の形態による他の複数のレセプタクル組立体対の頂面図である。
【図１３】本発明の実施の形態による作動的に接続されたヘッダーおよびレセプタクルインサート成形リード組立体対の斜視図である。
【図１４Ａ】本発明によるコネクタに使用されてもよいＩＭＬＡの別の実施の形態を示す図である。
【図１４Ｂ】本発明によるコネクタに使用されてもよいＩＭＬＡの別の実施の形態を示す図である。
【図１５】接触子が比較的低いばね移動をするＩＭＬＡの実施の形態を示す図である。
【図１６】両性接触子を有するＩＭＬＡの実施の形態を示す図である。
【図１７Ａ】両性接触子の衝合詳細を示す図である。
【図１７Ｂ】両性接触子の衝合詳細を示す図である。
【図１Ａ】
2008510275.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
2008510275.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2008510275.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008510275.tif 000017
【図１１】
2008510275.tif 000018
【図１２】
2008510275.tif 000019
【図１３】
2008510275.tif 000020
【図１４Ａ】
2008510275.tif 000021
【図１４Ｂ】
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【図１５】
2008510275.tif 000023
【図１６】
2008510275.tif 000024
【図１７Ａ】
2008510275.tif 000025
【図１７Ｂ】
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【国際調査報告】
2008510275.tif 000027