KR20070119717A - 유전성 삽입체를 구비한 고밀도 강성 커넥터 - Google Patents

유전성 삽입체를 구비한 고밀도 강성 커넥터 Download PDF

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KR20070119717A
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KR1020077025117A
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존 씨. 록스
데이빗 이. 던햄
피로우즈 앰레쉬
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몰렉스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 고속 커넥터에 관한 것으로, 상기 고속 커넥터는 2행의 도전성 단자(206)가 절연성 본체에 지지되는 복수개의 웨이퍼 유형 구성요소(202)를 포함하며, 상기 본체는 2행의 도전성 단자들 사이에 배치되는 내부 공동(133)을 포함한다. 상기 단자는 수평하게 쌍을 이루며 배열되고, 상기 내부 공동은 2행의 단자에 배열되는 수평한 각각의 단자 쌍들 사이에 공기 채널을 형성한다. 단자도 각각의 열에서 상호 정렬되고, 이에 따라 2행의 단자의 수평면이 상호 대면하게 되어 수평한 단자 쌍들 사이에서 브로드사이드 결합을 촉진한다. 유전성 삽입체(302)는 단자의 행들 사이에 제공되어 단자 쌍들 사이에서 브로드사이드 결합에 영향을 미친다.
고속 커넥터, 도전성 단자, 내부 공동, 공기 채널, 유전성 삽입체

Description

유전성 삽입체를 구비한 고밀도 강성 커넥터 {HIGH-DENSITY, ROBUST CONNECTOR WITH DIELECTRIC INSERT}
본 발명은 전체적으로 전기 커넥터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 백플레인 분야에 용도로 적합한 향상된 커넥터에 관한 것이다.
백플레인은 여러 전기 회로 및 구성요소를 포함하는 대형 회로 보드이다. 이들은 일반적으로 정보 기술 분야에서 서버 및 라우터(router)에 사용된다. 백플레인은 통상적으로 회로 및 구성요소를 포함하는 도터 보드(daughter board)로 공지된 다른 회로 보드 또는 다른 백플레인에 접속된다. 백플레인의 데이터 전송 속도는 백플레인 기술의 진보과 함께 증가되었다. 몇 년 전에는, 초당 1 기가비트(Gb/s)의 데이터 전송 속도가 빠른 것으로 간주되었다. 이런 데이터 전송 속도는 3 Gb/s 내지 6 Gb/s로 증가되었고, 현 산업 분야에서는 수년 내에 12 Gb/s의 데이터 전송 속도가 실행될 것으로 기대하고 있다.
고속의 데이터 전송 시에 차동 신호(differential signaling)가 사용되며, 정확한 데이터 전송을 보장하기 위해 이런 테스트 신호 적용시 혼선(crosstalk) 또는 오차(skew)를 가능한 낮게 감소시키는 것이 바람직하다. 현 산업 분야에서는 데이터 전송 속도의 증가에 함께, 비용의 감소를 위한 설계 요구된다. 과거에는 고속의 신호 전달로 인해 차동 신호 단자가 차폐될 필요로 있었으며, 이런 차폐는 백플레인 커넥터에 조립되는 각각의 차폐부를 분리식으로 형성하기 위한 필요성으로 인해 백플레인 커넥터의 크기 및 비용을 증가시켰다.
또한, 이들 차폐부는 커넥터의 견고성을 증가시켰고, 이에 따라 차폐부가 배제되는 경우에 커넥터의 견고성이 유지되도록 할 필요가 있었다. 또한, 차폐부의 사용은 커넥터의 제조 및 조립 시에 추가 비용을 야기하였고, 분리식 차폐부 요소의 폭으로 인해 차폐된 백플레인 커넥터의 전체 크기가 비교적 컸다.
본 발명은 고속의 데이터 전송을 가능하게 하고, 개별 차폐부의 사용을 배제시키며, 경제적인 제조를 제공하는, 향상된 백플레인 커넥터에 관한 것으로, 상기 백플레인 커넥터는 여러번 반복적으로 결합 및 결합해제를 가능하게 하는 견고함을 제공한다.
따라서, 본 발명의 전체적인 목적은 차세대 백플레인 분야에 사용 가능한 새로운 백플레인 커넥터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단자가 고밀도로 형성되며, 혼선이 적고 고속이고, 견고함을 가지는, 2개의 회로 보드에 회로 접속시키기 위한 커넥터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 백플레인 용도로 사용되는 커넥터를 제공하는 것으로, 상기 커넥터는 열을 이루며 배열된 복수개의 도전성 단자를 포함하고, 상기 열은 신호 단자 또는 접지 단자를 포함하며, 커넥터가 적층 정합 용도용으로 사용되는 것을 가능하게 하는 지지 구조체에 유지된다.
본 발명의 또 다른 목적은 백플레인 헤더 구성요소와 상기 백플레인 헤더 구성요소와 정합 가능한 웨이퍼 커넥터 구성요소를 포함하는 백플레인 커넥터 조립체를 제공하는 것으로, 상기 백플레인 헤더 구성요소는 백플레인의 표면에 장착되는 기부와, 상기 웨이퍼 커넥터 구성요소가 끼워지게 되는 채널을 형성하는 대향 단부에 이로부터 연장되는 2개의 측벽을 가지며, 상기 백플레인 헤더 구성요소는 복수개의 도전성 단자를 포함하고, 각각의 단자는 평평한 접촉 블레이드부와, 가요성 미부와, 상기 접촉부와 미부를 함께 상호 접속시키는 본체부를 포함하는데 이들은 상호 오프셋되며, 상기 백플레인 헤더 구성요소는 그 단자 수납용 공동과 관련된 슬롯을 포함하고, 상기 슬롯은 백플레인 헤더 구성요소를 통과하는 단자들 사이에 공기 갭 또는 채널을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 2행의 도전성 단자가 절연성 지지 본체에 지지되는 웨이퍼 커넥터 구성요소를 제공하는 것으로, 상기 본체는 2행의 도전성 단자 사이에 배열되는 내부 공동을 포함하고, 상기 단자는 수평한 단자 쌍으로 배열되며, 상기 공동은 2행의 단자에 배열된 각각의 수평한 단자 쌍들 사이에 공기 채널을 형성하고, 단자는 2개 열의 단자의 수평면이 상호 대면하여 수평한 단자 쌍들 사이에서 브로드사이드 결합(broadside coupling)을 촉진시키도록 추가로 각각의 열에 상호 정렬된다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 웨이퍼로 조립되는 백플레인 커넥터를 제공하는 것이며, 각각의 웨이퍼는 복수개의 도전성 단자의 열을 지지하고, 각각의 웨이퍼는 각각의 열의 단자들 사이에 개재된 내부 공동을 포함하며, 상기 공동은 각각의 열의 단자들 사이에서 브로드사이드 방향으로 용량 결합이 발생되도록 선택된 유전체를 가지는 삽입체를 수납한다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 웨이퍼형 커넥터 구성요소로 형성되는 고밀도 커넥터를 제공하는 것이며, 각각의 이런 구성요소는 두 개의 반부로 형성되고, 각각의 반부는 도전성 단자의 배열을 지지하며, 상기 단자는 단자의 일단에 접촉부를 포함하고 타단에 미부를 포함하며, 상기 도전성 단자는 두 개의 반부 중 하나의 반부의 제1 행에 배열되고 두 개의 반부 중 다른 하나의 반부의 제2 행에 배열되며, 제1 행의 단자의 공동 측면은 공기에 노출되고, 제1 단자 행의 다른 공동 측면은 반부의 부분으로서 형성된 유전성 재료로 둘러싸이며, 제2 단자 행의 다른 반부는 제1 행의 단자와 정렬되고, 유전체는 단자 쌍들 사이에서 브로드사이드 결합을 발생시킨다.
본 발명은 이런 구성에 의해 본원 발명의 목적 및 다른 목적들이 달성된다. 일 태양에서, 본 발명은 일련의 슬롯 또는 채널을 협동하여 형성하는 적어도 한 쌍의 측벽 및 기부를 가지는 핀 헤더 형태를 취하는 백플레인 커넥터 구성요소를 포함하고, 상기 각각의 슬롯 또는 채널은 웨이퍼 커넥터 구성요소의 정합부를 수납한다. 상기 기부는 복수개의 단자 수납용 공동을 가지며, 각각의 공동은 도전성 단자를 수납한다. 단자는 대향 단부에 형성되는 가요성 미부 및 평평한 제어 블레이드를 가진다. 이들 접촉 블레이드 및 미부는 서로에 대해 오프셋되고, 상기 공동은 이들을 수납하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 공동은 H형상으로서 도시되어 있으며, H형상 공동의 각각의 레그부는 단자들 중 하나의 단자를 수납하고, H형상 공동의 상호연결 아암은 2개의 단자들 사이에 공기 채널을 형성하도록 개방된 상태로 남아있다. 이런 공기 채널은 단자의 각각의 열에서 수평 방향으로 단자 쌍들 사이에 위치되어 단자 쌍 사이에서 브로드사이드 결합을 달성한다.
본 발명의 다른 태양에서, 복수개의 웨이퍼 커넥터 구성요소는 백플레인 헤더와 정합되도록 제공된다. 각각의 이런 웨이퍼 커넥터 구성요소는 (이의 정합 단부로부터 관찰한 경우) 2개의 수직한 행에 배열되는 복수개의 도전성 단자를 포함하고, 상기 2개의 행은 복수개의 수평한 단자 열을 형성하고, 각각의 열은 한 쌍의 단자, 바람직하게는 한 쌍의 차동 신호 단자를 포함한다. 웨이퍼 커넥터 구성요소의 각각의 열의 단자는 브로드사이드 방향으로 함께 정렬됨에 따라 정전 결합이 브로드사이드 방식으로 쌍들 사이에서 발생할 수 있다. 각각의 단자 쌍의 임피던스를 조절하기 위해, 각각의 웨이퍼 커넥터 구성요소는 내부 공동을 형성하는 구조체를 포함하고, 이런 내부 공동은 단자의 행들 사이에 개재되어 공기 채널이 각각의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 각각의 단자 쌍들 사이에 위치하게 된다.
본 발명의 다른 태양에서, 웨이퍼 커넥터 구성요소의 단자의 접촉부는 웨이퍼의 전방으로 연장되고, 외팔보식 접촉 빔 구조체를 가지는 분기된 접촉부로서 형성된다. 절연 하우징 또는 커버 부재는 각각의 웨이퍼 커넥터 구성요소에 제공될 수 있고, 이런 경우, 접촉 빔을 수납하고 보호하기 위해 하우징은 각각의 웨이퍼 커넥터 구성요소와 정합 단부와 결합된다. 이와 달리, 커버 부재는 복수개의 웨이퍼 커넥터 요소를 수용하는 대형 커버 부재로서 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 이들 하우징 또는 커버 부재는 U형상이며, 웨이퍼 커넥터 구성요소의 대향한 상부 및 하부 엣지에 결합되는 U형상의 레그와, 보호 덮개를 접촉 빔에 제공하는 U형상의 기부를 구비한다. (관찰 시점에 따라서는 면인) U형상의 기부는 내부에 형성된 일련의 I형상 또는 H형상의 개구를 가지며, 상기 개구는 단자의 접촉부와 정렬되고, 이들 개구는 접촉 빔 사이에 개별의 공기 채널을 형성하여 공기의 유전 상수가 웨이퍼 커넥터 구성요소를 통해 단자의 전체 통로를 실질적으로 통과하는 단자 쌍들 사이에서 브로드사이드 결합을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 웨이퍼 커넥터 구성요소의 내부 공동은 삽입 부재를 수납하도록 크기화되고, 이 삽입 부재는 단자 쌍들 사이에서 발생하는 결합에 영향을 미치게 되는 소정의 유전 상수를 가진 설계된 유전체일 수 있다. 이런 방식으로, 커넥터 조립체의 임피던스가 대략 소정의 수준으로 조정될 수 있다. 다른 실시예에서, 삽입체는 커넥터 구성요소 반부들 중 하나의 부분으로서 형성되고, 단자의 내부에서 브로드사이드 표면에 걸쳐 연장된다. 다른 커넥터 구성요소 반부는 제1 커넥터 구성요소 반부에 인접하여 놓여지고, 이의 단부는 제1 커넥터 구성요소 반부의 단자와 브로드사이드 방향으로 정렬된다.
본 발명의 이들 목적, 다른 목적 및 장점들은 이하 상세한 설명의 기재로부터 명확하게 이해될 것이다.
상세한 설명에서, 도면부호는 첨부된 도면에 빈번하게 사용될 것이다.
도1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 백플레인 커넥터 조립체의 사시도로서, 2개의 회로 보드의 전기 회로를 함께 결합하기 위해 통상의 직각 방향으로 결합되는 상태를 도시되는 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 2개의 백플레인 커넥터의 사시도로서, 2개의 회로 보드의 회로를 함께 결합하기 위해 직교 방향으로 사용되는 상태를 도시하는 도면이다.
도3은 도1에 도시된 백플레인 커넥터 조립체의 백플레인 커넥터 구성요소의 사시도이다.
도4는 도3의 4-4선을 따라 취한 단부도이다.
도4a는 도4의 백플레인 커넥터 부재에 사용되는 일련의 단자를 도시하는 사시도로서, 단자들이 형성되는 방식을 나타내도록 캐리어 스트립에 부착된 상태를 도시하는 도면이다.
도4b는 도4a의 단자들 중 하나의 단부도로서, 단자가 오프셋된 구조를 나타내는 도면이다.
도5는 회로 보드의 소정 위치에 있는 백플레인 커넥터 구성요소의 상부 평면도로서, 이런 구성요소에 이용되는 미부 바이어 패턴을 나타내는 도면이다.
도5a는 도5에 도시된 백플레인 부재의 일부를 확대한 평면도로서, 단자 수납용 공동 내의 소정 위치에 있는 단자를 나타내는 도면이다.
도5b는 단자 수납용 공동이 비여 있는 것을 제외하고는 도5에 도시된 백플레인 부재와 동일한 평면도이다.
도5c는 도5b의 일부를 확대한 평면도로서, 비여 있는 단자 수납용 공동을 상세히 나타내는 도면이다.
도5d는 백플레인 부재의 일부를 확대한 상세 단면도로서, 도4a에 도시된 유형의 2개의 단자가 소정 위치에 있는 상태를 도시하는 도면이다.
도6은 스탬핑 가공된 리드 프레임의 사시도로서, 단일 웨이퍼 커넥터 구성요소에 하우징되는 단자의 2개 열을 나타내는 도면이다.
도7은 도6에 도시된 리드 프레임의 대향측으로부터 취한 리드 프레임의 정면도로서, 단자에 걸쳐 형성된 웨이퍼의 반부를 도시하는 도면이다.
도7a는 사시도라는 것을 제외하고는 도7과 동일한 도면이다.
도8은 리드 프레임의 대향측으로부터 취한 것을 제외하고는 도7과 동일한 사시도이다.
도9는 도8에 도시된 2개의 웨이퍼 반부의 사시도로서, 함께 조립되어 단일 웨이퍼 커넥터가 형성된 상태를 도시하는 도면이다.
도10은 도9의 웨이퍼 커넥터가 사용되는 커버 부재의 사시도이다.
도10a는 대향측으로부터 취하여 커버 부재의 내부를 도시하는 것을 제외하고는 도9와 동일한 도면이다.
도10b는 도10의 커버 부재의 정면도로서, 커버 부재의 정합면의 I형상 채널을 나타내는 도면이다.
도11은 커버 부재가 소정 위치에서 완전한 웨이퍼 커넥터 구성요소를 형성하는 것을 제외하고는 도9와 동일한 도면이다.
도11a는 도11의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 단면도로서, 명료함을 위해 커버 부재의 일부가 생략된, 도11의 A-A선을 따라 대향측으로부터 취한 도면이다.
도11b는 도11의 B-B선을 따른 단면과, 대향측으로부터 취한 도11의 웨이퍼 커넥터 구성요소와 동일한 사시도로서, 단자 접촉부가 커버 부재의 내부 공동 내에 어떻게 내장되는 지를 나타내는 도면이다.
도12는 도11의 12-12 수직선을 따라 취한, 도11의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 단면도이다.
도13a는 도11의 13-13 직각선을 따라 취한, 도11의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 부분 단면도이다.
도13b는 도13a에 도시된 단면으로부터 직접 취한 것을 제외하고는 도13a와 동일한 도면이다.
도14는 도11의 14-14 수직선을 따라 취한, 도11의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 단면도이다.
도15는 웨이퍼 커넥터 구성요소와 백플레인 부재가 함께 정합된 상태의 부분 단면을 나타내는 사시도이다.
도16은 본 발명의 커넥터와 커버 부재의 정합 방식을 명료하게 나타내기 위해 커버 부재가 생략된, 웨이퍼 커넥터 구성요소와 백플레인 부재가 함께 정합된 상태를 나타내는 단부도이다.
도17은 웨이퍼 커넥터 구성요소가 이들 각각의 커넥터 구성요소 지지체에 의해 지지되는 것을 제외하고는 도16과 유사한 도면이다.
도18a는 웨이퍼 커넥터 구성요소와 백플레인 부재 사이의 정합 경계부를 확대한 단면도로서, 구성요소 및 부재를 나타내는 도면이다.
도18b는 명료함을 위해 웨이퍼 커넥터 구성요소가 생략된 것을 제외하고는 도18a와 동일한 도면이다.
도19는 회로 보드의 소정 위치에 있는 3개의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 단면도로서, 인접한 단일 쌍들 사이의 공기 갭과 인접한 웨이퍼 커넥터 구성요소 사이의 공기 갭을 나타내는 도면이다.
도20은 웨이퍼 커넥터 구성요소의 내부 공동에 유전성 삽입체가 구비된 백플레인 커넥터 조립체의 웨이퍼 커넥터 구성요소의 세트의 다른 실시예를 도시하는 부분 단면도이다.
도21은 단자의 2개 열 사이에 유전성 재료를 구비하지만 커넥터 구성요소의 반부들 중 하나의 반부로부터 형성되는 재료를 구비하지 않는, 웨이퍼 커넥터 구성요소의 세트의 또 다른 실시예를 도시하는 부분 단면도이다.
도1은 본 발명의 원리를 따라 구성된 백플레인 커넥터 조립체(50)를 도시한다. 조립체(50)는 두 개의 회로 보드(52, 54)를 서로 결합하는데 사용되는데, 회로 보드(52)는 백플레인을 나타내며, 회로 보드(54)는 보조 보드 또는 도터 보드를 나타낸다.
조립체(50)는 두 개의 상호 결합 또는 정합 구성 요소(100, 200)를 포함하는 것을 알 수 있다. 구성 요소(100)는 백플레인 보드(52)에 장착되며, 핀 헤더 형태 를 취하는 백플레인 부재이다. 여기서, 백플레인 부재(100)는 도1 및 도3에 가장 잘 도시된 바와 같이 베이스부(102)로부터 솟아 오른 두 개의 측벽(104, 106)을 갖는 베이스부(102)를 포함한다. 이러한 두 개의 측벽(104, 106)은 일련의 채널 또는 슬롯(108)을 형성하는 역할을 하며, 각각의 슬롯은 하나의 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)를 수용한다. 백플레인 커넥터 구성 요소 내에서 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 적절한 배향을 용이하게 하기 위해서, 측벽(104, 106)에 수직 방향의 내부 홈(110)이 형성되는 것이 바람직하며, 각각의 홈(110)은 2열(R1, R2)의 도전성 단자(120)와 정렬되어 있다 (도3 참조).
도4b에 도시된 바와 같이, 길이가 길고 평평한 블레이드(122) 형상을 취하는 헤더 단자의 접촉부(121)가 일 평면(P1)으로 연장되고, 가요성 핀 스타일 미부(124)로 도시된 얇은 미부(123)는 제1 평면(P1)으로부터 이격된 다른 평면(P2)으로 연장되도록 헤더 단자(120)는 오프셋되어 형성된다. 단자(120)는 백플레인 부재(100)의 베이스부(102)에 형성된 대응 단자 복원 공동(111) 내에 수용되는 본체부(126)를 각각 포함한다. 도4a는 단자(120)가 일 단계에서 캐리어 스트립(127)을 따라 스탬핑 가공되어 형성된 것으로 도시하고 있으며, 각각의 단자는 캐리어 스트립(127)에 의해서 상호 접속될 뿐만 아니라, 형성 과정 중에 단자(120)를 일렬로 유지하는 2차 부분(128)에 의해서도 상호 접속되는 것을 알 수 있다. 단자(120)가 제거되거나 단품화되어 백플레인 부재(100)의 베이스(102) 내로 스티칭(stitching) 등에 의해 삽입되면, 형성 과정에서 이러한 2차 부분(128)은 추후에 제거된다.
단자(120)의 접촉 블레이드부(122)와 그 결합 본체부(126)는 그 내부에 스탬 핑 가공되어 바람직하게는 단자(120)의 오프셋 만곡부에서 연장된 리브(130)를 포함할 수 있다. 이러한 리브(130)는 단자(120)를 삽입하고 대향 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 단자(206)와 정합되는 중에 굽힘에 더 저항하는 단자의 단면을 이러한 영역에 제공하여 단자(120)를 강화시키는 역할을 한다. 딤플(131)이 단자 본체부(126)에도 형성될 수 있는데(도4b 참조), 각각의 단자(120)의 일 측면 외부로 돌출되어 바람직하게는 백플레인 부재 베이스부(102)에서 단자 수용 공동(111)의 측벽들 중 하나와 간섭하도록 접촉하는 돌출부를 형성하는 방식으로 형성될 수 있다. 도5d에 도시된 바와 같이, 백플레인 부재 베이스부(102)는 수직으로 연장되며 내부에 단자 딤플(131)을 수용하도록 형성된 일련의 슬롯(132)을 포함할 수 있다. 단자 수용 공동(111)은 도5d에 가장 잘 도시된 바와 같이 내측 견부 또는 레지(134)가 형성되는 것이 바람직하며, 이는 단자 본체부(126)가 안착되는 표면을 제공한다.
도4a에 도시된 바와 같이, 헤더 단자(120)는 그 오프셋된 미부(123)도 오프셋되는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이, 이러한 오프셋은 단자(120)의 측방향으로 발생되어서 미부(123)의 중심선이 접촉부(121)의 중심선으로부터 거리(P4)만큼 오프셋된다. 이러한 오프셋 때문에 도5에 도시된 바와 같이 여러 쌍의 헤더 단자(120)는 서로를 향해 대면할 수 있으며, 도5의 우측에 도시된 바와 같이 45도로 배향된 바이어(via)를 이용할 수 있다. 도5에서 결정된 바와 같이, 2열(R1) 중 하나의 가요성 핀 미부는 하부 좌측 바이어를 이용할 수 있고, 대면하는 단자의 종속된 핀 미부는 우측 열의 다음번 바이어를 이용할 수 있으며, 그런 다음 각각의 쌍 에 대해서 패턴이 반복되며, 도5의 우측에 도식적으로 도시된 바와 같이 각각의 두 개의 열 내에서 헤더 단자의 바이어는 서로에 대해 45도 각도이다. 이는 커넥터가 장착된 회로 보드 상에서 커넥터가 경로를 벗어나는 것을 용이하게 해준다.
도5a 및 도5c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 커넥터의 백플레인 부재(100)의 단자 수용 공동(111)은 통상적으로 H형상으로 독특한데, 각각의 H형상은 아암부(113)에 의해 상호 연결된 두 개의 레그부(112)를 가진다. H형 공동(111)의 레그부(112)는 단자(120)의 본체부(126)로 채워지고, 각각의 공동(111)의 아암부(113)는 개방된 채로 유지되어 공기 채널("AC")이 아암부(113)(도5a)에 형성되며, 그 목적은 추후 상세히 설명될 것이다. 두 개의 단자 접촉부(122) 사이의 간격은 백플레인 부재 채널(110) 내에 수용되는 웨이퍼 커넥터 구성 요소 단자(206)의 두 개의 접촉부(216) 사이의 근접한 공간과 일치하도록 선택된다.
H형 공동(111)은 특히 커넥터 베이스(102)의 상측으로부터 단자(120)가 내부에 삽입되는 것을 용이하게 하는 공동(111)의 도입 표면을 형성하는 경사진 엣지(140)를 포함하는 것이 바람직하다. 공동(111)은 도5a에 도시된 바와 같이 각각의 H형 개구(111)의 경사지며 대향한 코너에 위치한 미부 구멍(114)을 포함한다. 단자(120)의 접촉 블레이드부(122)는 H형 공동(111)의 레그부(112)의 위쪽으로 약간 외측에 위치한다. 이는 본체부(126)에 오프셋 형태가 존재하기 때문이며, 도5a 및 도5b를 비교하면 가장 잘 도시되어 있다. 도5b는 단자 수용 공동(111)에 단자(120)가 존재하지 않는 상태의 백플레인 부재 베이스부(102)를 도시한 확대 상세 평면도이며, 도5a도 확대 상부 평면도로서 단자 수용 공동(111)이 단자(120)로 채 워진 것을 도시한다. 도5a에서, 접촉 블레이드부가 단자 열들 사이의 영역 내로 외향 연장되어 그 외측 표면(124)이 베이스 부재 단자 수용 공동(111)의 최내측 엣지(141)로부터 오프셋된 것을 볼 수 있다.
도6은 후속된 몰딩과 단품화 과정에서 스탬핑으로 형성된 복수의 도전성 단자(206)를 지지하는 금속 리드 프레임(204)을 도시한다. 도시된 리드 프레임(204)은 2셋트의 단자(206)를 지지하며, 각각의 셋트는 추후에 하나의 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)를 형성하도록 결합되는 절연 지지 반부(220a, 220b)로 합체된다. 단자(206)는 리드 프레임(204)의 일부로 형성되어 외측 캐리어 스트립(207) 내의 제 위치에 보유되며, 단자는 단자를 리드 프레임(204)에 상호 연결시키는 바아(205)로 도시된 제1 지지편에 의해 리드 프레임(204) 내에서 하나의 셋트로 지지되며, 단자를 서로 연결시키는 제2 지지편(208)에 의해서도 지지된다. 이러한 지지편들은 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 조립시 단자 셋트로부터 제거되거나 단품화된다.
도7은 11개의 개별 단자(206) 셋트 부분에 성형된 지지체 또는 웨이퍼 반부(220a, 220b)를 가지는 리드 프레임(204)을 도시한다. 이번 단계에서, 단자(206)는 제2 상호 연결편(208, 209)과 지지체 반부 재료에 의해 지지체 반부 내에 일정한 간격으로 유지되며, 상기 제2 상호 연결편은 각각의 단자(206)가 완성된 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202) 내에서 위치되어 있으며 다른 단자에 연결되지 않도록 추후에 제거된다. 이러한 제2 상호 연결편(208, 209)은 웨이퍼 커넥터 구성 요소 반부(220a, 220b)의 본체부의 엣지의 외측에 배열된다. 지지체 반부(220a, 220b)는 대칭이며, 서로 미러 이미지로 적절히 도시되었다.
도7a는 두 개의 웨이퍼 반부(220a, 220b)를 서로 연결시키는데 사용되는 구조체를 도시하는데, 상보적으로 비교적 큰 형상의 포스트(222) 및 개구나 구멍(224)으로 도시되었다. 하나의 큰 포스트(222)와 큰 개구(224)가 도7a에 도시되었으며, 커넥터 구성 요소 반부(220a, 220b)의 본체부(238) 내에 위치된다. 이러한 세 개의 포스트들 중 포스트(220, 226)는 웨이퍼 커넥터 반부(220a, 220b)의 본체부에 형성된 것으로 도시되었으며, 나머지 포스트(230)는 크기가 매우 작게 도시되었고 본체부(220b)의 평면을 벗어나 연장된 것으로 도시되며 선택된 단자들 사이에 위치된다. 이러한 포스트(230)는 삽입 성형 공정 중에 형성된 격리부(232)로 생각되는 것으로부터 연장되며, 격리부(232)는 각각의 웨이퍼 반부 내의 단자들 사이의 간격을 형성하는데 도움을 주는 역할을 하며, 또한 반부들이 서로 조립될 때 개별의 열에서 단자를 서로 이격시키는 역할을 한다.
이러한 작은 포스트는 바람직하게 격리부(232)들 중 선택된 격리부의 일부로 형성되며 포스트(230)와 유사한 대응 개구(231) 내에 개별적으로 수용된다. 본 발명의 중요한 태양에서, 단자 셋트의 내면을 덮는데 하우징 재료가 제공되지 않아서 웨이퍼 커넥터 구성 요소가 서로 조립될 때, 각각의 단자(206) 쌍의 내측 수직 측면 또는 표면(247)은 서로에 대해 노출된다. 포스트(230)와 개구(231) 그리고 격리부(232)는 각각의 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202) 내에서 내부 공동을 형성하는데 협력하며, 이러한 공동(237)은 도12 및 도14에 단면도로 가장 잘 도시되어 있다.
도8은 웨이퍼 커넥터 구성 요소의 대향한 면 또는 외측면을 도시하는데, 웨이퍼 커넥터 구성 요소 반부(220, 220b)는 인접한 단자들 사이로 수직 방향으로 연 장되며 바람직하게 인접한 단자들의 상부 엣지와 하부 엣지에만 접촉하는 횡단 지주(240) 및 빈틈 충전편 또는 리브(242) 형태의 구조체를 이용하는 골격 구조물로서 적절하게 도시된 것을 형성한다. 이러한 방식으로, 단자의 외측 표면(248)(도9)도 단자(206)의 내측 표면(247)과 같이 공기에 노출된다. 이러한 충전 리브(242)는 통상적으로 웨이퍼 커넥터 구성 요소 본체부(238)가 제조된 재료와 동일한 재료로 제조되며, 이러한 재료는 유전체 재료인 것이 바람직하다. 유전체 재료를 이용하여 단자의 상부 엣지(280)와 하부 엣지(281) 사이에 발생하는 상당한 정전 결합을 방지하지만(도14), 발생하는 정전 결합을 수평으로 배열된 단자 쌍들 사이의 넓은측에서 발생하도록 작용시킨다.
도9는 두 개의 반부로부터 조립된 완성된 웨이퍼 커넥터 구성 요소를 도시한다. 이러한 웨이퍼 커넥터 구성 요소의 단자는 두 개의 엣지를 따라 배열된 접촉부와 미부를 가지며, 도시된 실시예에서 엣지는 교차하거나 서로 수직인 것으로 생각될 수 있다. 엣지는 평행하거나 서로 이격되어서 끼우는 스타일로 적용하여 사용될 수 있음을 알 것이다. 제1 셋트의 접촉부(216)는 조립체의 백플레인 부재(100)의 중앙부에 수용되는 이중 비임 접촉부(217a, 217b)이며, 제2 셋트의 접촉부(214)는 미부의 역할을 하므로 종속된 핀 구조체(215)를 이용하여 회로 보드의 개구 또는 바이어에 제거 가능하게 삽입될 수 있다. 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 접촉부(216)는 이중 비임(217)으로 형성되며, 각각의 단자의 본체부 앞쪽으로 연장된다. 단자 접촉부(216)의 단부는 접촉 비임의 본체(218)의 단부에서 만곡 접촉 단부(219)로 형성된다. 이러한 만곡 단부(219)는 외향을 향하고 있어서 백플레인 부재 단자(120)의 평평한 블레이드 접촉부(122)에 접촉하도록 놓인다 (도18a 참조).
웨이퍼가 하나의 유닛으로 서로 조립될 때, 각각의 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202) 내의 단자(206) 사이에 공기 채널(133) 뿐만 아니라, 도19에 도시된 바와 같이 인접한 웨이퍼 구성 요소 사이의 공기 간격(300)이 존재한다. 단자는 공기 채널의 크기를 형성하는 미리 설정된 제1 거리(ST)만큼 커넥터 조립체에 걸쳐 균일하게 이격되는 것이 바람직하다. 이러한 간격은 각각의 커넥터 요소의 지정된 단자 쌍들 사이이며, 이러한 간격은 각각의 커넥터 요소 내에서 엣지에서 엣지까지 동일하다. 바람직하게, 커넥터 요소 사이의 간격(SC)은 간격(ST)보다 크다. (도19 및 도20) 이러한 간격으로 인해 웨이퍼 커넥터 요소 사이가 격리된다.
커버 부재(250)는 이중 비임 접촉부(217a, 217b)를 보호하는데 사용되며, 이러한 커버 부재(250)는 도10 및 도11에 도시된 바와 같이 오직 하나의 웨이퍼 커넥터 요소의 전방 단부를 덮는 구성 중 하나로 도시되었다. 커버 부재(250)는 도11에서 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)에 놓이는 것으로 도시되었으며, 이중 비임 접촉부(217a, 217b)를 위한 보호용 덮개 역할을 한다. 커버 부재(250)는 특정한 유전 특성으로 선택될 수 있는 플라스틱 등의 절연 재료로 성형되는 것이 바람직하다. 커버 부재(250)는 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)에 적용될 때 수직으로 연장된 기다란 본체부(251)를 가지며, 본체부(251)는 이격된 상부 결합 아암(252)과 하부 결합 아암(253)을 포함한다. 이러한 방식으로, 커버 부재(250)는 측면에서 보았을 때 통상적으로 U자 형상을 가지며, 도10에 도시된 바와 같이, 통상적으로 웨 이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 단자(206)의 접촉부(216)에 끼워지며, 아암(252, 253)은 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)와 결합하여 제 위치에 보유하는 역할을 한다.
커버 부재(250)는 복수의 공동 또는 개구(254)로 형성되며, 이는 도10 및 도10b에 가장 잘 도시되어 있다. 공동(254)은 서로 나란히 정렬되어 있어서 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 수평으로된 단자 접촉부(216) 쌍을 수용한다. 커버 부재(250)는 백플레인 부재(100)의 단자(120)를 위한 도입부 역할을 하는 다양한 경사진 표면(258)을 포함할 수 있다. 도10b에 도시된 바와 같이, 각각의 공동(254)은 통상적으로 H형상을 가지며, 이중 비임 접촉부(216)는 H형상의 레그부(256)에 수용된다. 레그부 개구(256)는 H형상의 아암부(257)를 개재하여 서로 연결되며, 이러한 아암부(257)는 단자나 웨이퍼 재료로부터 자유로와서 각각은 이중 비임 접촉부(217)의 대향 표면 사이로 연장되는 공기 채널(AC) 역할을 한다. 백플레인 부재 H형 공동(111)의 경우에서와 같이, 커버 부재(250)의 공동(254)도 웨이퍼 커넥터 구성 요소의 단자 접촉부(216) 사이에 브로드사이드 결합을 허용한다. 도10c는 도10 내지 도10b에 도시된 바와 같이 오직 하나의 커넥터 웨이퍼 요소보다 더 넓은 커버 부재(2050)를 도시한다. 이러한 커버 부재(2050)는 그 측벽(2510) 사이로 연장된 단부벽(2520, 2530)의 내측 표면에 형성된 내부 채널(2620)을 포함한다. 커버 부재(2050)는 커버 부재(250)에 대해서 이후 도시 및 설명된 것과 동일한 방식으로 H형 개구(2540) 및 경사진 도입 표면을 포함한다.
이러한 방식으로, 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 수평으로 된 (도12에 도 시된)단자(206) 쌍 사이에 존재하는 공기 채널(AC)은 회로 보드에 장착된 커넥터 요소 미부로부터 전체 정합 표면을 통해, 웨이퍼 커넥터 구성 요소를 통해, 그리고 백플레인이나 헤더 커넥터 통해 유지된다. 커버 부재 공동(254)의 공기 채널(257)은 백플레인 부재 공동(111)의 공기 채널(113)과 정렬되는 것이 바람직함을 알 것이다.
도10에 도시된 바와 같이, 커버 부재(250)는 중앙 리브(264)의 대향 측면에 배치되고 커버 부재(250)의 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 채널(262, 263)을 포함할 수 있다. 이러한 채널(262, 263)은 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 상부 엣지를 따라 배치된 러그(264)를 수용하여 결합한다. 또한, 커버 부재 아암(252, 253)은 웨이퍼 커넥터 구성 요소의 상부 엣지(234)와 하부 엣지(235)로부터 솟아 있는 보유 후크(276)로 연장된 중앙 슬롯(275)을 포함할 수 있다. 결합 방식은 도11b에 도시되었으며, 커버 부재 아암(252, 253)은 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)와 스냅 결합되거나, 이러한 결합으로부터 쉽게 자유로와질 수 있다.
도12는 두 개의 커넥터 구성 요소 사이의 정합 경계부를 도시하며, 커버 부재(250)의 전방부가 백플레인 부재(100)의 채널(110) 내로 끼워지는 것을 볼 수 있다. 이렇게 함으로써, 백플레인 부재 단자(120)의 블레이드 접촉부(122)는 커버 부재 공동(254)으로 진입하고, 말단 팁, 즉 이중 비임 접촉부(217)의 만곡 단부(219)는 백플레인 부재 단자(120) 쌍의 내측 표면(125)과 결합하게 된다. 백플레인 부재 단자 블레이드 접촉부는 커버 부재(250)의 내벽에 대해서 약간 외향으로 굽혀지며, 이러한 접촉으로 인해 접촉 블레이드(122)가 과도하게 변형되지 않는 것 이 보장된다. 또한, 커버 부재(250)는 중앙 공기 채널 슬롯(257)과 측면에서 접하는 중앙 벽(259)을 포함하며, 이러한 벽(259)은 경사지고, 그 경사진 표면은 백플레인 부재 단자 본체부(126)에 존재하는 오프셋과 만나서 접촉한다. 백플레인 부재 단자(120)의 단자 본체부(126)의 리브(130)는 공기 채널 슬롯(257)과 정렬될 수 있다.
도13은 웨이퍼 커넥터 구성 요소 커넥터 단자 미부(214)의 종속된 부분(215)이 웨이퍼 커넥터 구성 요소(202)의 본체에서보다 미부 영역에서 어떻게 더 이격되는지를 도시한다. 미부(214)는 오프셋되며, 인접한 미부 쌍 사이의 공간은 빈 공간으로 남겨져서 공기로 채워진다. 단자 미부(214) 쌍 사이로 어떠한 웨이퍼 재료도 연장되지 않으므로 웨이퍼 커넥터 구성 요소의 본체에 존재하는 공기 갭이 회로 보드에 대한 장착 경계부에서 유지된다.
또한, 단자 미부(214)는 그 정렬이 오프셋되어 있고, 이러한 오프셋은 종속된 미부(215)만을 둘러싼다. H형상 공동(111)의 레그는 도5a에 약간의 오프셋을 포함하는 것으로 도시되었다. 이는 단자(120)가 오직 하나의 형상 및 크기만을 필요로 하며, 하나의 열이 단자의 다른 열로부터 180도 회전되어 공동(111) 내로 삽입될 수 있기 때문이다. 본체부(126)와 블레이드 접촉부(122)는 오프셋되어 있지 않아서 단자 수용 공동(111)의 레그부(126)의 오프셋은 평평한 접촉 블레이드와 본체부(의 오프셋된 부분)가 서로 정렬되어 결합을 유지되는 것이 보장된다. 둘째로, 미부는 서로에 대해서 약 45도 오프셋된다. 이로 인해 장착 회로 보드에 원하는 바이어 패턴을 사용할 수 있으며, 도2에 도시된 바와 같이 커넥터 조립체가 직 교하는 중간 평면에 적용하여 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 도20에 도시된 바와 같이, 특정 유전 상수를 가지는 삽입 부재(302)가 제공되어, 각각의 웨이퍼 커넥터 구성요소(202)의 내부 공동(133)으로 삽입될 수 있다. 미부들 사이의 상호 결합 부분(208)은 도면에 생략되어 있고, 작동시에 웨이퍼의 반부가 단일 커넥터 구성요소로 조립되고, 커넥터 요소들의 그룹이 함께 조립되기 전에 제거된다.
개재 재료를 이용하고 이의 유전 특성에 적합한 재료를 선택함으로써, 시스템의 임피던스가 100 ohm 차등 신호 임피던스에서 50 ohm 단일종단형(single ended) 임피던스로 변경될 수 있다. 단자의 설계는 차등 신호 또는 단일 종단형 신호에 유리한 방식으로 보드에 회로를 정하는 최종 사용자에게 달려있다. 도20에 도시된 바와 같이, 삽입체는 웨이퍼 프레임으로부터 이격되어 형성된 분리 요소일 수 있다. 또한, 삽입체는 도21에 도시된 바와 같이, 커넥터 웨이퍼의 내부 일 측면에 걸쳐 완전히 연장되는 유전성 재료를 구비한 일 웨이퍼의 부분으로서 형성될 수 있다. 본 실시예의 각각의 커넥터 요소는 2개의 반부(202a, 202b)로 이루어지고, 커넥터 요소의 좌측 반부(202a)는 이들에게 부가된 유전성 재료의 잉여부를 가지며, 이에 따라 촤측 칼럼의 단자(206a)를 수용하는 효과를 가진다. 이런 재료는 단단하고 바람직하게는 평평한 엣지(277)에서 종결되고, 이에 대해 우측 칼럼의 단자(106b) 및 커넥터 요소의 반부(202b)가 지지됨에 따라, 칼럼의 단자 사이를 충진하는 설계된 유전체가 제공된다. 이런 재료의 유전 상수를 선택함으로써, 2열의 단자(206a, 206b)의 브로드사이드 결합이 조정되고, 이에 따라 이런 커넥터 구조의 임피던스를 조절한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 도시 및 설명되었지만, 당업자라면 청구범위에서 정의된 범위와 본 발명의 정신 내에서 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 것이다.

Claims (11)

  1. 복수개의 커넥터 요소를 포함하며,
    각각의 커넥터 요소는 제1 및 제2 행의 도전성 단자를 지지하고, 각각의 단자는 접촉부와, 미부와, 상기 접촉부와 미부를 함께 상호 연결하는 본체부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 행의 단자는 각각의 상기 커넥터 요소 내에서 개재 공간에 의해 이격되는 방식으로 지지되며, 상기 단자는 각각의 상기 커넥터 요소 내에서 쌍으로 배열되고, 상기 제1 행의 상기 단자는 상기 제2 행의 상기 단자와 브로드사이드 방향으로 정렬되고, 상기 개재 공간은 유전성 재료로 충진되어 상기 단자 쌍의 브로드사이드 결합을 발생시키는 고속 커넥터.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 커넥터 요소는 2개의 대향 반부로 형성되는 고속 커넥터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유전성 재료는 분리 삽입체로 형성되고 2개의 대향 반부 사이에 개재되는 고속 커넥터.
  4. 제2항에 있어서, 상기 유전성 재료는 상기 2개의 대향 반부 중 하나의 부분으로서 형성되는 고속 커넥터.
  5. 제1항에 있어서, 인접한 커넥터 요소의 단자 쌍은 간섭 공기 공간에 의해 분리되는 고속 커넥터.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 상기 커넥터 요소에 있는 각각의 상기 쌍의 상기 단자들은 제1 간격만큼 상호 이격되고, 인접한 단자 쌍은 제2 간격만큼 상호 이격되며, 상기 제2 간격은 상기 제1 간격보다 큰 고속 커넥터.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 상기 커넥터의 상기 단자의 외부측은 공기와 개방하는 고속 커넥터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 커넥터 요소의 전방 단부를 수납하여 이들이 상호 정렬되도록 유지하는 중공의 내부를 구비한 하우징을 더 포함하는 고속 커넥터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하우징은 내부에 상기 단자 접촉부와 정렬되어 형성된 개구를 포함하며, 상기 개구는 상기 하우징의 전방 단부로부터 관측한 경우 H형상을 가지고, 상기 단자 접촉부는 분기형 접촉 아암을 포함하고, 상기 접촉 아암은 H형상 개구의 코너에 배열되는 고속 커넥터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 단자 미부는 가요성 핀부를 포함하는 고속 커넥터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단자 미부는 가요성 핀을 포함하며, 상기 가요성 핀은 상기 단자 본체부로부터 오프셋되어 단자 쌍의 가요성 핀 쌍이 단자 접촉부의 대응 쌍을 분리하는 간격보다 큰 간격으로 이격되는 고속 커넥터.
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