(57)【要約】【解決手段】マトリクスアッセンブリで使用するのに適した電気コネクタアッセンブリが開示されている。電気コネクタアッセンブリは、２つのコネクタを有し、それぞれウェーハから組み立てられている。個々のウェーハは、遮蔽され、別体のシールド片が１つのコネクタ内で当該コネクタのウェーハを横断して配置されている。更に、少なくとも一方のコネクタ内のウェーハは、２つのコネクタが自己整列できるようにする可撓性部分を含んでいる。【選択図】図１
2004528678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクスコネクタにおいて、
ａ）それぞれに絶縁部を有し、それぞれに導体要素が埋め込まれた複数のサブアッセンブリであって、前記導体要素はそれぞれに絶縁部の第１面から伸張している係合接点部と絶縁部の第２面から伸張している接点テールを有しているサブアッセンブリと、
ｂ）前記サブアッセンブリそれぞれの絶縁部に取り付けられ、前記サブアッセンブリを平行に保持する編成部と、
ｃ）それぞれにサブアッセンブリに平行且つ隣接して配置された複数の第１型シールド部材と、
ｄ）前記サブアッセンブリの接点部が開口部内に延びているような開口部を備えたキャップと、
ｅ）それぞれに少なくとも１つの前記第１型シールドと電気的に接続された複数の第２型シールドであって、同一サブアッセンブリ上の信号導体の隣接する連結接点部の間のキャップの開口部内に配置されている部分を有する第２型シールドと、を備えているマトリクスコネクタ。
【請求項２】
前記編成部は絶縁性ハウジングを備えている、請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
前記絶縁性ハウジングは、中に複数のスロットが形成され、前記サブアッセンブリそれぞれの絶縁部は前記スロットの１つに係合したタブを含んでいる、請求項２に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項４】
前記編成部は金属編成部から構成されている、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項５】
前記サブアッセンブリは、それぞれ、複数の導電性要素の周りにモールド成形された絶縁部を有している、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項６】
前記サブアッセンブリそれぞれの導電性要素は、ピンを備えた接点部を有している、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項７】
前記第１面と第２面は直交している、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項８】
前記第１型シールドは、それぞれ、可撓性部分を備えた少なくとも１つのスロットを含んでおり、前記第２型シールドが前記スロットに挿入され前記可撓性部分に対して電気的接続を形成している、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項９】
前記第１型シールド部材は、それぞれ、印刷回路板に対する電気的接続を形成するようになっている接点テールを備えており、前記第２型シールドは、前記第１型のシールドを通して印刷回路板と電気的に接続されている、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１０】
前記第２型シールドは、それぞれ、前記第１型シールドそれぞれに接続されている、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１１】
前記第２型シールドは、それぞれ、相手電気コネクタのシールドに対する電気的接続を形成するようになっている複数の接点領域を含んでいる、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１２】
前記キャップは絶縁体で形成されている、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１３】
前記キャップは、相手コネクタを間に受け入れるようになっている複数の側壁を備えている、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１４】
前記接点テールが電気的に接続されている印刷回路板を更に備えている、請求項１に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１５】
前記印刷回路板と平行に取り付けられている第１の複数のボードと、前記ボードに垂直に取り付けられている第２の複数の印刷回路板とを備えているマトリクスアッセンブリ内の、請求項１４に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項１６】
マトリクスコネクタアッセンブリにおいて、
ａ）第１コネクタであって、
ｉ）それぞれに絶縁部を有し、それぞれに導電性要素が埋め込まれている複数の第１型サブアッセンブリであって、前記各導電性要素は前記絶縁部の第１面から伸張している連結接点部と、前記絶縁部の第２面から伸張している接点テールとを有しており、それぞれに連結領域に矩形アレイに配置されている連結接点部分と平行に配置されている複数の第１型サブアッセンブリと、
ii）それぞれに前記第１型サブアッセンブリと平行且つ隣接して配置されている複数
の第１型シールドと、
iii）それぞれに少なくとも１つの前記第１型シールドに電気的に接続されている複数
の第２型シールドであって、同一サブアッセンブリ上の信号導体の隣接する連結接点部の間の連結領域に配置されている連結部分を有している第２型シールドと、を備えている第１コネクタと、
ｂ）第２コネクタであって、
i）それぞれに絶縁部を有し、それぞれに導電性要素が埋め込まれている複数の第２型サブアッセンブリであって、前記各導電性要素は前記絶縁部の第１面から伸張している連結接点部と、前記絶縁部から伸張している接点テールとを有しており、前記第１型サブアッセンブリは、それぞれに連結領域に矩形アレイに配置されている連結接点部と平行に配置されている複数の第２型サブアッセンブリと、
ii）それぞれに前記第２型サブアッセンブリと平行且つ隣接して配置され、それぞれに連結領域に伸張している連結部分を有している複数の第３型シールド部材と、を備えている第２コネクタと、を備えており、
ｃ）前記第１コネクタと前記第２コネクタを連結させるとき、前記第１コネクタの前記連結接点部は前記第２コネクタの前記連結接点部と接点を形成し、前記第２シールドの前記連結部分は前記第３シールドの前記連結部分と接触する、マトリクスコネクタアッセンブリ。
【請求項１７】
前記第１コネクタは、連結領域の境界を定める側壁を有する前方ハウジングを含んでいる、請求項１６に記載のマトリクスコネクタアッセンブリ。
【請求項１８】
前記前方ハウジングは、絶縁体を備えており、前記複数の第２型シールドは、側壁と平行に前記前方ハウジングに取り付けられている、請求項１７に記載のマトリクスコネクタアッセンブリ。
【請求項１９】
前記第２型シールドのそれぞれは、前記第１型シールドのそれぞれに接続されている、請求項１７に記載のマトリクスコネクタ。
【請求項２０】
前記第１型シールドは、それぞれ、可撓性部分を備えた少なくとも１つのスロットを含んでおり、前記第２型シールドが前記スロットに挿入され前記可撓性部分に対する接続を形成する、請求項１７に記載のマトリクスコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には電子アッセンブリに、より厳密には電子アッセンブリ内の印刷回路板間で信号を経路付けするための電気コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００１年２月１日出願の米国仮特許出願第６０／２６５，８２６号に対する優先権を主張し、同出願を参考文献として本願に援用する。
電子システムは、幾つかの印刷回路板で組立てられることがしばしばである。これらの回路カードは、時には「ドータボード」と呼ばれることもある。ドータボードはカードケージに保持される。次いでドータボード間に電気的接続部が形成される。
【０００３】
従来の方式の１つとして、バックプレーンを使ってドータボードを相互接続するやり方がある。バックプレーンは大型の印刷回路板であり、能動素子は取り付けられているとしてもごく僅かである。主に、バックプレーンは、１つのドータカードから別のドータカードへ電気信号を経路付けする信号トレースを保有している。バックプレーンをカードケージアッセンブリの背面に取り付け、ドータボードをカードケージの前方から挿入する。ドータカードは互いに平行でバックプレーンに対して直角に配置される。
【０００４】
組立てを容易にするために、ドータカードは分離可能なコネクタによりバックプレーンに接続される。ドータカードをバックプレーンに結合するのに、しばしば２部片構成の電気コネクタが使用される。バックプレーンとドータカードに、それぞれコネクタの１部片ずつを取り付ける。これらの部片は連結して多くの導電経路を作り出す。時には、ドータボードコネクタをバックプレーンコネクタと正しく整列させるための案内として、バックプレーンにガイドピンが取り付けられる。
【０００５】
２部片構成の電気コネクタは各部片が接点を有しており、２つの部片が連結したときに電気的接触が作り出されるようになっている。従来のバックプレーンコネクタは、ピン又はブレードの形状をした接点を有しており、ドータカード接点は、レセプタクルの形状をした接点を有している。コネクタを連結する際、各ピンはレセプタクルに挿入される。
【０００６】
高速高密度コネクタを実現するために、コネクタにはしばしば遮蔽機構が加えられる。Ｓｔｏｋｏｅ他に対する米国特許第５，９９３，２５９号は、望ましい遮蔽機構の設計を表示しており、本願に参考文献として援用する。同特許の譲受人であるテラダイン社は、ＶＨＤＭと呼ばれるコネクタを市販し、商業的に成功を納めている。
【０００７】
全ての電子アッセンブリがバックプレーンを採用しているわけではない。中にはミッドプレーン構成を使っているものもある。ミッドプレーン構成では、ドータカードはカードラックの前面と背面の両方に挿入される。ミッドプレーンと呼ばれる別の印刷回路板は、カードケージアッセンブリの中央に取り付けられる。ミッドプレーンはバックプレーンに非常に良く似ているが、アッセンブリの前面及び背面から挿入されるドータボードに接続するために両側にコネクタを有している。
【０００８】
更に別の変型例はマトリクス構成と呼ばれているものである。マトリクス構成では、ドータボードはカードケージの前面と背面の両方から挿入される。しかしながら、前面から挿入されるボードは背面から挿入されるボードに対して垂直である。ボード間を接続するために、これら回路板の相互接続部にコネクタが取り付けられている。
【０００９】
現在、或るマトリクス構成については、適した高速高密度コネクタが存在しない。
【特許文献１】
米国仮出願第６０／２６５，８２６号
【特許文献２】
米国特許第５，９９３，２５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記背景に着眼し、本発明の目的は、マトリクス構成用の高速高密度コネクタを提供することである。
本発明の別の目的は、製造が容易なマトリクスコネクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記及びその他の目的は、２つの相互連結可能な部片を備えたコネクタで実現される。各部片は、複数の信号導体と少なくとも１つの接地導体とを含んでいる複数のウェーハから形成されている。各ウェーハは、マトリクス構成に装着されたときに垂直になるように配置されている。一方のコネクタ部片は、その部片の接地導体に対して直交し相手部片の接地導体とは平行となる複数の直交シールド部片を含んでいる。直交シールド部片は各コネクタ部片の接地導体に電気的に接続されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、以下の詳細な説明と添付図面を参照すれば、よく理解頂けるであろう。
図１はマトリクスアッセンブリ１００の一部を示している。アッセンブリ１００は、垂直ボード１１０と水平ボード１１６を含んでいる。ボード１１２にはＡ型コネクタが取り付けられ、ボード１１６にはＢ型コネクタが取り付けられている。コネクタ１１０と１１６は、それぞれ、ボード上又はボード内の回路トレースに対して電気的接続を形成する数多くの信号及び接地接点テール２３０を有している。更に、各コネクタは、連結部分２３２（図２）及び８３２（図８）を備えた導電性要素を有している。連結部分は、Ａ型コネクタ及びＢ型コネクタを連結させたときに、ボード１１２とボード１１６の間で多数の回路経路が完成するように、配置されている。
【００１３】
図示の例で、ボード１１０と１１６は、マトリクスアッセンブリでは従来から見られる旧知の印刷回路板である。なお、非常に小さいボードしか示していない旨理解頂きたい。商業的な実施例では、各ボードはもっと大きくて数多くの電子デバイスを保有している。
【００１４】
また、マトリクスアッセンブリの商業的実施形態では、ボードはたった２枚ではなくもっと多くなる傾向にあると理解頂きたい。例えば、マトリクスアッセンブリは、多数の水平ボードが同一の垂直ボードに接続されると、より有用になる。このようにして、垂直ボードは、垂直ボードの間の電気信号を経路付けすることができる。マトリクスアッセンブリは、複数の垂直ボードが複数の水平ボードと共に含まれる場合には更に一層有用となる傾向にある。このようにして、システム設計者は、印刷回路板の間の信号の経路付けに高い柔軟性を持たせている。
【００１５】
図１に示す実施形態では、Ａ型コネクタ１１０は、ハウジング１１８とキャップ１２０を含んでいる。後に詳しく説明するように、各コネクタは、信号導体を保有する複数のサブアッセンブリ又はウェーハ（図３の３１０）で構成されている。
【００１６】
ハウジング１１８はウェーハの後部を保持している。図示の実施形態では、ハウジング１１８は絶縁性ハウジングであり、電気コネクタの製造で一般的に使用されているプラスチック又はその他の材料で作られるのが望ましい。
【００１７】
キャップ１２０も、図示の実施形態では絶縁性材料で作られている。キャップ１２０は、Ａ型コネクタ１１０の連結面を提供している。それは、導電性材料の接点部分をコネクタの内部に位置決めし、更にそれらを物理的損傷から保護する。
【００１８】
キャップ１２０は、更に、「フロート」又は「コンプライアンス」の提供にも役立っている。キャップ１２０は、２つのコネクタを連結させるときにキャップ１２０と１２４を整列させる方向に力を発生させるテーパ面１２１のような造形を含んでいる。コネクタのコンプライアンス機構については後に詳しく説明する。
【００１９】
同様に、Ｂ型コネクタ１１４は、ハウジング１２２とキャップ１２４を含んでいる。Ａ型コネクタと同様に、ハウジング１２２は、ウェーハ（図２の２１０）を所定の位置に保つ。キャップ１２４も、コネクタ内部の導電性部材の接点部を位置決めし保護する。キャップ１２４は、突出壁１２６のようなシュラウドを備えており、接点部を保護する。
【００２０】
シュラウドは、Ａ型とＢ型コネクタを連結するときに整列させる働きをする。図示の実施形態では、キャップ１２０がシュラウド内に嵌る。キャップ１２０がシュラウドと係合するとき、Ａ型コネクタからの接点要素はＢ型コネクタの接点要素と整列する。
【００２１】
更に整列精度を高めるために、壁１２６は整列造形１２８を備えている。整列造形１２８は、キャップ１２０上の相補的な整列造形と係合し、コネクタを連結位置に案内するのを助ける。整列造形は、１３０（図２）のようなテーパ面を有し、コネクタの前面をＹ方向の適切な位置に案内するのが望ましい。テーパ面１３２（図２）は、相手側コネクタの相補的造形と係合してコネクタをＸ方向の適切な整列位置に案内する。図示の実施形態では、キャップ１２４にはコンプライアンスがあり、相手方のコネクタをキャップ１２４に押し込むと、キャップ１２４が相手方コネクタに整列する。
【００２２】
次に、図２には、Ｂ型コネクタ１１４の分解図を示している。図示のように、複数のウェーハ２１０が隣り合わせに重ねられている。ウェーハは、ハウジング１２２内に嵌め込まれている。図示の実施形態では、各ウェーハは、ハウジング１２２内の他の造形と係合してウェーハを所定の位置に保つ、２２０及び２２２のような造形を保有している。
【００２３】
各種係合造形を使用することができる。図示の実施形態では、造形２２０は、ハウジング１２２のスロット２２１と係合するタブを含んでいる。所望であれば、造形２２０は、一旦係合されたウェーハが滑って外れることを防ぐためのラッチを含んでいてもよい。造形２２２は、ハウジング１２２内側の相補的な開口部と係合するタブ、ボス又は類似の突起部を含んでいる。
【００２４】
各ウェーハは導電性要素を含んでいる。好適な実施形態では、導電性要素の幾つかは、信号を搬送するように設計されている。他の導電性要素は、接地接続用である。接地導体は、信号導体に生じる歪を低減するためのシールドとしても働く。
【００２５】
導電性要素は印刷回路板１１６に接続されている。接点テール２３０は、ウェーハの下縁から突き出ている。図示の実施形態では、接点テールは、印刷回路板の表面の穴と係合する圧入型接点である。
【００２６】
導電性要素は、ウェーハ２１０の前方縁から伸びる部分も含んでいる。好適な実施形態では、信号導体は、連結接点部２３２としてウェーハの前方縁から伸びている。図２では、連結接点部分はブレードとして示している。しかしながら、ピン、レセプタクル、又はビームなど数多くの連結接点形態が知られており、使用できると理解頂きたい。
【００２７】
好適実施形態の接地導体は、ウェーハの主要面に対して平らに置かれたシールドプレート２３６の形状を採っている。ハブ２３８は、ウェーハ２１０から伸びてプレート２３６の穴を貫通して、これによりプレートをウェーハに固定する。
【００２８】
接地プレート２３６は、印刷回路板１１６の接地孔に圧入される接点テール２３６を含んでいる。接地プレート２３６は、ウェーハの前方縁から伸びる接続部も含んでいる。接地プレート２３６の前方縁は、シールド２５０に連結するようになっている接点２４０を含んでいる。
【００２９】
図２に示すように、各ウェーハ２１０は、信号接点のカラムを保有している。シールドプレート２３６は、カラムを、隣接するウェーハによりウェーハの本体内に設けられたカラムから遮蔽する。
【００３０】
ウェーハが隣り合わせに組立てられると、信号接点のカラムは信号導体の矩形アレイを形成する。図示の実施形態では、アレイは正方形のアレイである。各ウェーハは、１４個の信号接点のカラムを含んでおり、１４枚のウェーハが隣り合わせに整列して、一列１４個の接点を有する列を１４列形成している。
【００３１】
シールド２５０は、連結接点部の領域内の信号接点の列と列の間に位置付けられる。シールドプレート２５０は、シールドプレート２３６と電気的に接続されている。各シールドプレート２５０は、各シールド２３６の接点２３４と係合している。各信号導体の長さの大部分は、シールドプレート２３６の１つ又はシールド２５０の１つの何れかに隣接している。このようにして、遮蔽機能は実質的に信号導体の全長に亘って設けられている。
【００３２】
ウェーハ本体と接点部分の間には可撓性部分２４０があるが、それについては後に詳しく説明する。これら可撓性部分は、連結接点を保有するウェーハの部分がウェーハの後部に対して動けるようにしている。また、２２０及び２２２のようなウェーハの取り付け点は後部にある点を注記しておく。従って、ウェーハの後部がハウジング及び印刷回路板に固定されていても、連結接点部分は、回路板及びハウジングに対して動くことができる。好適な実施形態では、可撓性部分はコネクタの連結片同士の整列不良を調整する。
【００３３】
シールドプレート２５０は、キャップ１２４に嵌り、何らかの都合の良い手段で固定される。例えば、シールドプレート２５０の各縁部は、キャップ１２４の壁のスロットに嵌め込んでもよい。しかしながら、図示の実施形態では、キャップ１２４は、多数の開口を含むフロア２５２を有している。各シールドプレート２５０には、スリットが切り込まれフィンガ２５４を形成している。各フィンガは、フロア２５２の開口を通って突き出し、キャップ１２４の壁１２６により形成されたシュラウド内で連結面を作り出している。図示の実施形態では、シールドプレートは、締まり嵌めによりキャップにしっかりと保持されている。
【００３４】
連結部２３２は、フロア２５２の開口を貫通して突き出ている。開口は、連結部２３２と締まり嵌めを形成し連結部をキャップ１２４に固定できる程度に小さいのが望ましい。同様に、それらは、キャップ１２４の壁１２６により形成されたシュラウド内に係合領域を設けるように設置されている。
【００３５】
好適な実施形態では、キャップ１２４は、ハウジング１２２に堅く取り付けられてはいない。取り付け手段を使用して、キャップ部分１２４にコンプライアンスを設けてもよい。キャップ部１２４にはコンプライアンスがあるので、キャップ１２４内の連結領域にもコンプライアンスがある。重要なことだが、コネクタ１１０及び１１４が正しく整列していない場合でも、このコンプライアンスによって各コネクタの連結接点が正しく整列できるようになる。
【００３６】
図示の実施形態では、キャップ１２４上の取り付け造形２６０とハウジング１２２上の取り付け造形２６２によってコンプライアンスが作り出され、導体部全ての可撓性部分２４０と組合わせて、滑動形態で取り付けができるようになっている。好適にも、この特定の取り付け形態により、図２のＸ−Ｙ平面として示される平面内でキャップが動けるようになっている。この取り付け形態は、図示Ｚ方向へのコンプライアンスを許容しないのが望ましい。コネクタ部片１１０と１１４を連結させるために互いに押し付ける際、連結部分は、Ｘ−Ｙ平面内で整列するのが望ましい。十分な連結力が発生するように、Ｚ方向には剛性のある取り付けが望ましい。
【００３７】
上記のように、電気的導体は、印刷回路板１１６に堅く取り付けられる部分を有している。また、キャップ１２４に取り付けられる部分も有している。しかし、これら２つの部分は可撓性部分２４０で分離されている。このようにして、正しい連結を保証するのに必要なコンプライアンスを有したままで、コネクタを介して電機的接続を形成することができる。
【００３８】
次に、図３は、Ａ型コネクタ１１０を分解図で示している。コネクタは、複数のウェーハ３１０を保有している。ウェーハ２１０と同様に、ウェーハ３１０は、複数の信号導体とシールド３３６を含んでいる。複数の接点テールは、印刷回路板１１２に取り付けるため、ウェーハの下面から伸びている。
【００３９】
ウェーハ３１０は、主要面が平行になるようにして隣り合わせに重ねられる。ウェーハは、ハウジング１１８に固定される。ウェーハ３１０上の取り付け造形３２２は、ハウジング１１８のスロット３２１と係合する。同様に、造形３２１は、ハウジング１１８の他のスロットと係合する。
【００４０】
図示の実施形態では、各ウェーハは、信号導体として働くことを目的とした１４個の電気的に分離した導体を含んでいる。１４個のウェーハは、隣り合わせに重ねられて、行と列の個数が同じ矩形アレイを形成している。Ｂ型コネクタ１１４の場合と同様に、ウェーハ内の接点間のピッチは、隣接するウェーハの間の間隔と同じである。従って、Ａ型コネクタ１１０のウェーハとＢ型コネクタ１１４のウェーハは直交しているにも関わらず、各コネクタは、導体が連結することのできる接点間隔を持った矩形アレイ形態の接点を備えた連結インターフェースを有している。
【００４１】
ウェーハ３１０の導体は、ウェーハの前方縁に伸びる連結部を有している。好適な実施形態では、これら連結部は、キャップ１２０の下面３５２に形成された溝内に嵌る。従来型コネクタの場合と同様に、キャップ１２０内の溝は、キャップ１２０の連結面の開口部を通してアクセスすることができる。コネクタ１１０をコネクタ１１４と連結させると、キャップ１２０は、キャップ１２４の壁内に嵌り、コネクタ１１０からの導体の連結接点部分が連結領域内に入る。コネクタ１１４からの信号導体の連結部分は、キャップ１２０の連結面の開口を貫通して、コネクタ１１０からの導体の連結接点部分と電気接点を形成する。
【００４２】
図示の実施形態では、コネクタ１１４の信号導体の連結接点部分はブレードである。コネクタ１１０からの信号導体の連結接点部分は、ブレードに対して適した電気的接続を形成する型式の接点でなくてはならない。コネクタ１１０の信号導体の連結接点部分は、ブレードに対してばね力を生成するようなやり方で曲げられた１つ又は複数のビームを含んでいるのが望ましい。分離ビーム型接点を作り出すために平行に配置された２つの分離したビームが、コネクタ１１０に信号導体の連結接点部を形成しているのが望ましい。
【００４３】
コネクタ１１４の接地導体用の連結接点部分はフィンガ２５４である。フィンガ２５４も、ブレードのような連結接点部を提供している。図３を見ると分かるように、シールド３３６も連結領域にフィンガ３５４を有している。しかしながら、完全に平らになっているのではなく、フィンガ３５４ではビーム８３０（図８）が切り込まれている。図示の実施形態では、ビームは、両端はシールドプレートに固定されているが、中間部はシールド面から曲がって出ている。この構造により、ビームはばね力を作り出すことができる。
【００４４】
連結時、１つのシールド２５０からのフィンガ２５４は、１つのシールド３３６からのフィンガ３５４と平行且つ隣接した状態となる。ビーム８３０により生み出されたばね力は、両シールドの間に必要な電気的接続を作り出す。このようにして、コネクタ１１０のシールドは、コネクタ１１４のシールドと電気的に接続される。
【００４５】
次に、図４は、ウェーハ２１０の製造工程を示している。図４Ａは、リードフレーム４１０を示している。リードフレーム４１０は、電気コネクタの信号接点を形成するのに従来から使用されている種類の導電性材料のシートから打ち抜かれる。銅合金を使用するのが望ましい。
【００４６】
リードフレーム４１０を打ち抜く際、リードフレームの取扱いを容易にするためキャリアストラップ４１２が残される。リードフレームは複数のタイバー４１４によりキャリアストラップ４１２に保持される。そして、信号導体４１６は、タイバー４１５によって互いに連結されている。タイバー４１５は、最終的には切断され、複数の電気的に分離した信号導体４１６が残される。また、タイバー４１４も最終的に切断され、キャリアストラップからウェーハ２１０が分離される。
【００４７】
図示のように、各信号接点は、接点テール２３０、連結接点部分２３２、可撓性部分２４０、及び可撓性部分と接点テールの中間部分を有している。
好適な実施形態では、導電性材料の長い帯材から多数のリードフレームが打ち抜かれる。リードフレームは、キャリアストラップ４１２によって互いに連結されており、リール（図示せず）に巻き取られる。このようにして、ウェーハ２１０の全体リールを加工して容易に取り扱うことができる。しかしながら、簡潔さを期して、リールの一部分しか図示していない。
【００４８】
リードフレーム４１０は、一旦所望の形状に打ち抜かれると、フォーミング工程に使用されることになる。フォーミング工程では、リードフレームを形成するために使用されたシート材料の面から外れたあらゆる造形が、リードフレーム４１０上に作り出される。フォーミングの正確な形状と量は、信号接点の設計により異なる。図示の実施形態では、連結接点部２３２は、リードフレーム４１０の面に対して９０°の角度で曲げられている。この曲げにより、接点部分の滑らかで平坦な表面が、リードフレーム４１０の面に対して垂直に形成される。使用時、コネクタ１１０からの連結接点部は、この角度で曲げられると、接点部２３２の平坦な面に対して押し付けられることになる。接点は、滑らかな表面上で連結させるのが望ましい。
【００４９】
図４Ｂは、ウェーハ２１０の製造時の別の工程を示している。リードフレームは、モールド型内に置かれ、信号導体の中間部分の周りに絶縁体４２０が成形される。絶縁体４２０は、信号導体４１６を定位置に固定する。これはまた、ウェーハ２１０に対する機械的支持を提供し、信号導体を絶縁して電気的短絡を回避する。絶縁体４２０は、適していれば何れのプラスチックでもよく、電気コネクタの製造に従来から使用されているものなどが挙げられる。
【００５０】
図示のように、絶縁体４２０には、後段のシールド取り付けのために、複数のハブ２３８が成形されている。絶縁体４２０の表面は、シールド２３６を取り付けられるように成形されている。
【００５１】
図４Ｂは、更に、信号接点２３２の近位端に、各信号導体を横切って成形された前方絶縁体４２２を示している。前方絶縁体は、タイバーが切断されたときに信号接点を一体に保持する。これはまた、ウェーハの信号接点部分をキャップ１２４に押し込むために使用される製造工具用の取り付け点も提供している。
【００５２】
図４Ｃは、ウェーハ２１０に取り付ける前のシールド２３６を示している。信号接点の場合と同様に、導電性材料のシートから複数のシールドが打ち抜かれ、キャリアストラップ上に一体に保持される。シールド２３６には、ハブ２３８と係合する複数の穴４３０が打ち抜かれる。穴４３０とハブ２３８の位置は、絶縁体４２０に隣接する概ね平らな中間部分を保持している。
【００５３】
シールド２３６も、中間部分から伸張する複数の可撓性部分２４０を備えて打ち抜かれる。図示の実施形態では、各シールド２３６上には、ウェーハ内の信号導体とほぼ同数の可撓性部分２４０がある。この数の可撓性部分によって、接地電流の適切な流れと適量のコンプライアンスが実現される。可撓性部分２４０を増やせば、より高い遮蔽効果が得られる。
【００５４】
前方部分４３４は、可撓性部分２４０から伸びている。前方部分４３４は、キャップ１２４に固定される。シールド接点２３４は、前方部分４３４上に形成される。
信号接点の場合と同様に、シールド２３６は、打ち抜き成形後フォーミングされ、シールドを形成するために使用された導電性シートの面から外へ伸張する造形が形成される。接点部２３０もシールド２３６の中間部分から伸張して成形される。
【００５５】
図４Ｄは組み立ての後段工程のウェーハ２１０を示している。シールドプレート２３６を絶縁体４２０の上に重ねる。シールドプレートを押して、ハブ２３８を穴４３０に係合させる。タイバー４１４を切断して、ウェーハ２１０をキャリアストラップ４１２から離す。ウェーハ２１０は、これでハウジング１２２へ挿入する準備が整う。
【００５６】
ここに示したもの以外にも、当技術で知られている他の製造工程を使用してもよい。例えば、信号接点部分２３２の縁部を鋳造することは望ましいといえる。或いは、或る接点部分を金メッキするのも効果的である。
【００５７】
図５は、可撓性部分２４０の追加的詳細形状を示す図である。図示のように、可撓性部分は概ね細長い。しかも、図示の実施形態では、可撓性部分は、コンプライアンスを増すため曲りを含んでいる。図示の実施形態には、曲がり部５１０と５１２が含まれている。曲がり部５１０と５１２は互いに反対方向に曲がり、接点の永久変形を伴わずにＸ及びＹ方向にコンプライアンスを提供し、これによりコネクタの自己センタリング特性を実現しているのが望ましい。曲がり部の個数、大きさ、及び形状はこれ以外でもよい。しかしながら、可撓性部分は滑らかな曲りを含み、より望ましい電気的特性を提供するのが好ましい。更に、湾曲部は、追加的にＺ方向のコンプライアンスも提供する。キャプは係合してＺ方向の動きを防ぐのが一般的には望ましいが、Ｚ方の動きを幾分許容する幾らかの製造上の許容差が存在する。
【００５８】
好適な実施形態では、可撓性部分は凡そ長さ８ｍｍで、約８ミル平方の断面を有する材料で形成されている。コンプライアンスの度合いは、可撓性部分の長さを増すことにより、又は湾曲部の半径又は個数を増すことにより高まる。反対に、コンプライアンスを低くする必要がある場合は、湾曲部を取り除き、この区画を短縮し、又は厚い材料を使用すればよい。
【００５９】
次に、図６は、シールド２３６の造形の追加的詳細形状を示している。図６Ａは、接点２３４を示している。この接点は、前方部４３４に打ち抜き成形される。ギャップ６１０が設けられる。ビーム６１８と６２０を残して、スロット６１２及び６１４もシールドに打ち抜かれる。
【００６０】
ギャップ６１０は、シールド２５０の厚さよりも狭い。従って、シールド２５０をスロット６１０に押し込むと、ビーム６１８と６２０は変形してスロット６１２及び６１４内に入り込む。しかしながら、ビーム６１８と６２０は、シールド２５０に対して十分な量の力を発生させるはずである。力の量は、シールド２５０とシールド２３６の間に気密シールを作り出すのに十分であるのが望ましい。
【００６１】
次に、図６Ｂは、シールド２３６上の接点テール２３０の詳細形状を示している。好適な実施形態では、接点テール２３０は圧入部６５０を含んでいる。タブ６５２が、圧入部６５０をシールド２３６の中間部に結合させる。ここで、タブ６５２は、シールド２３６の中間部の面から外に曲げられている。曲がり部は圧入部６５０を信号導体の圧入区間と整列させる。
【００６２】
図４Ａは、信号導体の接点テールが各対間にギャップを設けた状態で対にグループ分けされていることを示している。シールド２３６がウェーハ２１０に取り付けられると、シールド２３６用の各接点テールは、信号導体の隣接する対の間に嵌る。
【００６３】
次に、図７は、キャップ１２４とハウジング１２２の間の可撓性取り付けの追加的詳細形状を示している。図示の実施形態では、取り付け造形は、ハウジング１２２の２つの相対する側に設けられている。３セットの取り付け造形２６０と２６２を整列させ係合させることになる。
【００６４】
造形２６０は、突起７２０によりキャップ１２４の表面から離して保持されているタブ７１６を含んでいる。この構造では面７１４とリップ７１６の間にスロット７５２が形成されている。
【００６５】
造形２６２は、後壁７１２を備えた開口部７２２を含んでいる。リップ７１８は後壁７１２から距離を空けて開口部７２２内に伸びている。この構造では、後壁７１２とリップ７１８の間にスロットが形成されている。
【００６６】
好適な実施形態では、スロット７５２の幅はリップ７１８の厚さと同じであり、スロット７５０の幅はタブ７１６の厚さと同じである。従って、取り付け造形２６０と２６２を係合させると、タブ７１６はスロット７５０内に保持され、リップ７１８はスロット７５２内に保持される。双方共にＺ方向へ大きく動けるほどの遊びはない。
【００６７】
しかしながら、嵌合は全ての動きを阻止する締まり嵌めほどきつくてはならない。タブ７１６は、スロット７５０内でＸ−Ｙ方向に滑動できなければならず、リップ７１８はスロット７５２内でＸ−Ｙ方向に滑動できなければならない。
【００６８】
取り付け造形２６２には、キャップ１２４がハウジング１２２から外れてしまうほど遠くに滑ってしまわないように、ストッパが設けられている。ストッパ７５４は、図７Ａで左方向への過度な動きを防止する。ストッパ７５６は図７Ａで右方向への過度な動きを防止する。上方への動きは、リップ７１８を突起７２０に押し付けることにより制限される。下方への動きは、整列造形２６０がその下の整列造形２６２に押し付けられると制限される。
【００６９】
しかしながら、係合した整列造形の一部破断図で明らかなように、造形２６０と２６２の間にはＸ−Ｙ平面内の動きを許容する十分な遊びがある。例えば、突起７２０は、ストッパ７５４又は７５６の何れかが係合するまでに、０．５ｍｍの動きができる程度に狭く作られている。また、スロット７２２は、リップ７１８がタブ７１６に係合するまで、又は取り付け造形２６０がその下の取り付け造形２６２に係合するまでに、０．５ｍｍの動きができる程度に長くなっている。この程度のコンプライアンスを設けるために、可撓性部分は凡そ８ミル平方の材料で約長さ８ｍｍに形成される。
【００７０】
次に、図８は、ウェーハ３１０の詳細を示している。ウェーハ２１０の場合と同様に、ウェーハ３１０は、先ず絶縁体８２０に、信号接点を含むリードフレームを埋め込んで信号接点アッセンブリを形成することにより製作するのが望ましい。リードフレームは、導電性金属のシートから打ち抜かれ、次いで所望の形状にフォーミングされる。図示の実施形態では、連結接点部８３２は、最初に２つのビームを打ち抜いて、次いでそれらビームを連結のための適切なばね力を生成する形状に曲げることにより、分離ビーム型接点に形成される。一旦、リードフレームが絶縁体８２０内に密閉されると、個々の信号接点が切断分離される。
【００７１】
別途、シールド３３６が打ち抜かれ、フォーミングされる。好適な実施形態では、それは絶縁体８２０に取り付けられ遮蔽されたサブアッセンブリを形成する。穴８３４は、ハブ８３６と係合してシールド３３６を定位置に保持する。図８Ａは、シールドが取り付けられた状態のウェーハを示している。図８Ｂは、信号接点サブアッセンブリとシールドを別々に示している。
【００７２】
シールド３３６も、電気的接続を形成するために打ち抜かれフォーミングされた造形を有している。接点テール２３０は、タブ８５２に取り付けられる。タブ８５２は、シールド３３６が絶縁体８２０に取り付けられた場合にシールド３３６の接点テール２３０が信号接点からの接点テールと整列するように、曲げられている。上記のように、接点テール２３０は、印刷回路板内の信号トレースに対する電気的接続を形成することを目的としている。
【００７３】
シールド３３６も、相手コネクタのシールド２５０に対して電気的接続を形成する。ビーム８３０が各フィンガ３５４に打ち抜かれている。ビームは、フィンガ３５４がシールド２５０に対して滑動するときに、ビーム８３０がシールド面に押し戻されて、これによって連結するコネクタのシールドの間に電気的接続を形成するのに必要なばね力が生成されるように、シールド３３６の面から外に曲げられている。
【００７４】
このようにして、製造が容易なコネクタがマトリクス用途に提供される。コネクタの両半部片にウェーハ型の構造が用いられる。しかも、コネクタは自己整列するので、マトリクスアッセンブリの製造時の位置精度が多少悪くても補正することができ、印刷回路板のマトリクス構造を使った電子システムの製造が容易になる。自己整列式コネクタは、基準を与えるバックプレーン又はミッドプレーンのような単構造体なしには、ボードの製造公差がコネクタの不整列に到る可能性が高くなることから、マトリクスアッセンブリにとって特に重要である。ここに示す設計は、１ｍｍを超す不整列の場合でも、連結させることができる。
【００７５】
更に、本設計は、信号接点部分を実質的に全長に亘って遮蔽できるようにしている。信号接点に隣接して遮蔽することにより、信号導体間のクロストークが低減される。信号導体のインピーダンスを制御することも重要である。
【００７６】
以上、１つの実施形態について説明してきたが、多くの代替例又は変形が可能である。例えば、ボードの配置は水平又は垂直であると説明してきた。これらの寸法については、好適な実施形態の説明に関して基準となる枠組みを示すため解説用に使用したものに過ぎない。ある商業的な実施形態では、ボードは、電子アッセンブリの要件によって決まる任意の異なる方位に取り付けることができる。また、Ａ型及びＢ型コネクタは、特定の方向でボードに取り付ける必要はない。例えば、Ａ型及びＢ型コネクタの位置は逆でもよい。
【００７７】
ウェーハを図示のようにハウジング内に保持する必要もない。ウェーハを位置決めするためにどの様な種類の編成部を使用してもよい。例えば、各ウェーハからの造形を受け入れる穴を有する金属帯板を使用することもできる。または、ウェーハは、ブロック内に十分な剛性を持たせて固定することにより、定位置に保持してもよい。ウェーハは、例えば、接着剤で一体に保持してもよい。同様に、接点テールの機械的位置決めが重要でない用途では、ハウジングを省いてもよい。
【００７８】
別の代替例として、上記の好適な実施形態では、平面のコンプライアンスを、Ｘ−Ｙ平面内の２つの直交方向の動きを許容するキャップ１２４とハウジング１２２の間の取り付け造形で作り出している。代わりに、Ｂ型コネクタには、一方向のみのコンプライアンスのある取り付け造形を設けてもよい。Ａ型コネクタには、これと直交方向のコンプライアンスを同様の構造で設け、２つを組み合わせることにより平面のコンプライアンスを作り出すこともできる。
【００７９】
シールドプレートは、フィンガに分割される連結領域に示されている。図示の実施形態では、信号導体の半分の個数のフィンガがある。このような配置では、信号導体はシールドフィンガに隣接して対にグループ分けされる。このような実施形態は、１つの信号が１対の信号導体で搬送される差分コネクタを構成するのに有用である。電気コネクタの性能を更に強化するために、各種シールドプレートにスリットを切り込んでもよい。例えば、差分信号を搬送する対を成す信号導体の間の導電性材料を除去するため、シールド２３６にスリットを切り込んでもよい。反対に、信号導体対の間の導電性材料を除去し、それによって各対により搬送される信号間の電気的絶縁性を高めるに、シールドプレート３３６にスリットを切り込んでもよい。
【００８０】
また、２３６のようなシールドは、金属シートから打ち抜いたものとして説明してきた。シールドプレートは、代わりにプラスチック上の導電層によって形成してもよい。
更に、接点２３４は、２つのビームがシールド２５０の両側を押しているように示している。１つのビームがシールドの片側を押すように電気接点を形成することもできる。或いは、ビームを両端で固定する必要はない。片持ち梁式のビームを代わりに使用することもできる。
【００８１】
別の変形例として、キャップ１２４をプラスチックよりも構造上の強度が高い材料で形成するのも望ましい。コネクタの整列は、キャップ１２４の壁がキャップ１２０を定位置に案内するまで、コネクタをまとめて付勢することにより実現されることから、コネクタ内の導体の数及び印刷回路板の間の不整列の度合いにもよるが、連結時にはキャップ１２４の壁に大きな力が掛かることもあり得る。代わりに、陽極化アルミからキャップ１２４を鋳造し、或いは金属からそれを形成することも考えられる。導電性金属を使用する場合には、信号導体の短絡を回避するために信号導体を金属から絶縁する必要がある。プラスチックグロメット又は他の絶縁体をフロア２５２の穴に挿入して、信号導体を金属から絶縁するようにしてもよい。接地プレートを金属から絶縁するのも望ましい。
【００８２】
また、１２８のような整列造形は、整列造形の形状と位置を説明するためのものと理解頂きたい。より一般的には、コネクタ部片を正しく整列するように付勢するのであれば、どのようなテーパ面でも使用できる。また、整列造形をコネクタ部片自体に形成する必要はない。整列ピンと穴のような別体の整列構造を、コネクタハウジング又はキャップに取り付けてもよい。
【００８３】
更に、ウェーハを、信号接点を覆ってプラスチックをモールド成型することにより製造する必要はない。導体を絶縁体に埋め込むための代わりのやり方として、絶縁体内に信号導体用の空間を残して、絶縁体をシールド部片上にモールド成形してもよい。次いで、信号導体を上記空間に押し込んで絶縁体に取り付けることになる。信号導体は、その上のかえりを使用して絶縁体に固定してもよい。或いは、締まり嵌めを形成するために、導体又は絶縁体の何れかに造形を構成してもよい。又は、絶縁体の上掛けモールド成形を用いて信号導体周りの空間をシールし、それらを絶縁体内に保持するようにしてもよい。
【００８４】
更に、シールドを信号サブアッセンブリに固定する必要は全くない。信号サブアッセンブリの間に固定されていないシールド部片を配したコネクタを構成することもできる。
別の変形例としては、絶縁部材を、隣接する信号導体の間、又はシールド部材と信号導体の間に配置することが挙げられる。例えば、シールド３３６、特にフィンガ３５４を絶縁体でコーティングして、信号導体への接触を防止してもよい。或いは、前方４２２絶縁体を拡張して接点部分を受け入れる開口部を含むようにしてもよい。そうすれば、接点をキャップ１２４の開口部に挿入するのではなく、開口部は接点周りにすでにモールド成形されており、キャップ１２４は開放フレームに更に似たものとなる。
【００８５】
従って、本発明は、特許請求の範囲に述べる精神及び範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明によるマトリクスアッセンブリの図である。
【図２】図１の第１型コネクタの分解図である。
【図３】図１の第２型コネクタの分解図である。
【図４】図４Ａ−４Ｄは、図２のウェーハの製造工程の段階を示す一連の図面である。
【図５】可撓性部分の好適な実施形態を示す図である。
【図６】図６Ａ−６Ｂは、図４Ｃのシールド上の造形の追加的詳細形状を示す。
【図７】図７Ａ−７Ｂは、好適な実施形態の可撓性取り付け部の追加的詳細形状のスケッチである。
【図８】図８Ａ−８Ｂは、図３のウェーハの追加的詳細形状のスケッチである。
【国際公開パンフレット】
2004528678.tif 000003
2004528678.tif 000004
2004528678.tif 000005
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【国際調査報告】
2004528678.tif 000035
2004528678.tif 000036