FR2663163A1 - ASSEMBLY OF ELECTRICAL CONNECTOR. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un assemblage de connecteur électrique comportant un bloc de boîtier en métal ou en matière plastique métallisée. Le bloc (10) de boîtier présente des canaux (12) dans lesquels sont logés des éléments de contact (26). Le métal ou la métallisation du bloc (10) évite toute diaphonie entre les éléments de contact (26). Ces derniers sont revêtus directement d'une matière diélectrique, sauf aux emplacements où ils doivent assurer leur fonction de contact électrique. Domaine d'application: connecteurs pour interconnexions entre cartes-filles et cartes-mères, etc.The invention relates to an electrical connector assembly comprising a housing block of metal or metallized plastic. The housing block (10) has channels (12) in which contact elements (26) are housed. The metal or metallization of the block (10) prevents any crosstalk between the contact elements (26). The latter are coated directly with a dielectric material, except at the places where they must ensure their function of electrical contact. Field of application: connectors for interconnections between daughter boards and mother boards, etc.
Description
i L'invention concerne des assemblages de connecteurs électriques, et plusThe invention relates to electrical connector assemblies, and more
particulièrement des assemblages de connecteurs électriques formés d'éléments de contact groupés de façon dense, capables de transmettre des impulsions à temps de front court sans diaphonie entre particularly electrical connector assemblies formed of densely grouped contact elements capable of transmitting short-edge time pulses without crosstalk between
éléments de contact adjacents.adjacent contact elements.
Il existe actuellement sur le marché une grande famille de connecteurs électriques qui comportent un boîtier en matière plastique épaisse et de longs canaux, ou trous, dans lesquels des éléments de contact mâles ou femelles sont insérés Ces connecteurs sont habituellement utilisés pour le montage et la connexion de cartes-filles à circuits imprimés sur des cartes-mères à circuits imprimés et ils représentent un investissement majeur, très lourd, dans l'outillage pour les boîtiers, les éléments de contact et le matériel d'assemblage En général, lorsque des signaux transmis par l'assemblage de connecteur ont des There is currently a large family of electrical connectors on the market which include a thick plastic housing and long channels, or holes, into which male or female contact elements are inserted. These connectors are usually used for mounting and connection. printed circuit board motherboards and represent a major, very heavy investment in tooling for housings, contact elements and assembly equipment In general, when transmitted signals are by the connector assembly have
temps de front de deux nanosecondes ou plus, ces as- two nanoseconds or more, these
semblages de connecteurs ont montré des performances satisfaisantes Cependant, l'industrie progresse vers des temps de front plus courts et, avec le raccourcissement des temps de front, ceci tend à augmenter la diaphonie entre éléments de contact adjacents Dans le passé, pour éliminer cette diaphonie, on entourait des éléments de contact de transmission de signaux de quatre à huit éléments de contact à la masse, agissant à la manière d'un blindage Un problème majeur avec cette approche est que, étant donné que la complexité de l'électronique montée sur la carte à circuit imprimé augmente, la place est insuffisante pour les éléments de contact supplémentaires à la masse Par conséquent, un objet de l'invention est de procurer un assemblage de connecteur électrique qui élimine la diaphonie entre éléments de contact transmettant des signaux, sans utilisation d'éléments de contact de blindage Connector appearances have shown satisfactory performance However, the industry is moving towards shorter lead times and, with the shortening of lead times, this tends to increase crosstalk between adjacent contact elements In the past, to eliminate this crosstalk signal contact contact elements of four to eight contact elements to ground, acting in the manner of shielding, were surrounded A major problem with this approach is that, given the complexity of the electronics mounted on As a result, it is an object of the invention to provide an electrical connector assembly which eliminates crosstalk between contacting elements transmitting signals, without the need for a circuit board. use of shielding contact elements
à la masse.to the mass.
Une approche pour résoudre ce problème est décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique Né 4 906 194 o il est décrit un assemblage de connecteur à haute densité pour un porte-puce à circuits intégrés, qui comprend un empilage de plaques métalliques présentant des ouvertures qui forment des chambres dans lesquelles des éléments de contact sont maintenus L'empilage de plaques forme un blindage à la masse autour de chacun des éléments de contact pour empêcher la diaphonie entre eux Pour isoler les plaques des éléments de contact, les plaques One approach to solving this problem is described in detail in U.S. Patent No. 4,906,194 where a high density connector assembly for an integrated circuit chip carrier, which includes a stack of plates, is disclosed. metallic having openings which form chambers in which contact elements are maintained The stack of plates form a ground shield around each of the contact elements to prevent crosstalk between them To isolate the contact element plates, the plates
sont revêtues d'une couche isolante de matière diélectri- are coated with an insulating layer of dielectric material
que Ce procédé de construction d'un bloc de boîtier de This method of constructing a housing block of
connecteur, bien que convenant à des connecteurs relative- connector, although suitable for relatively
ment minces du type décrit dans le brevet précité, est the type described in the aforementioned patent, is
impossible, du point de vue économique, pour des connec- impossible, from an economic point of view, for connections
teurs de plus grande dimension, entre cartes à circuits, larger size, between circuit boards,
qui ont souvent une épaisseur supérieure à 12,5 mm. which often have a thickness greater than 12.5 mm.
Un autre objet de l'invention est donc de procurer un assemblage de connecteur de plus grande dimension, qui présente un blindage contre la diaphonie et qui récupère autant que possible l'outillage, les machines d'assemblage, etc qui existent déjà pour le présent Another object of the invention is therefore to provide a connector assembly of larger size, which has a shield against crosstalk and which recovers as much as possible the tools, assembly machines, etc. that already exist for the present
assemblage de connecteur qu'il remplace. connector assembly that it replaces.
Les objets précédents et d'autres objets sont réalisés conformément aux principes de l'invention par un assemblage de connecteur électrique comprenant plusieurs éléments métalliques de contact ayant chacun une première partie de contact, une deuxième partie de contact et une partie de corps, un bottier en métal ou en matière plastique métallisée présentant plusieurs canaux conçus chacun pour contenir au moins la partie de corps de l'un, respectif, des éléments de contact, et des moyens séparés du boîtier, destinés à isoler chacun des éléments de The foregoing objects and other objects are made in accordance with the principles of the invention by an electrical connector assembly comprising a plurality of metal contact members each having a first contact portion, a second contact portion, and a body portion, a housing of metal or metallized plastic material having a plurality of channels each adapted to contain at least the body portion of a respective one of the contact members, and means separate from the housing, for isolating each of the
contact du boîtier métallique.contact of the metal case.
Conformément à un aspect de l'invention, les moyens d'isolation comprennent un revêtement de matière diélectrique sur la partie de corps de chacun des éléments According to one aspect of the invention, the isolation means comprise a coating of dielectric material on the body portion of each of the elements
de contact.of contact.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels, les éléments étant désignés par les mêmes références numériques sur les différentes figures: la figure 1 est une vue en perspective avec coupe partielle du boîtier d'un assemblage de connecteur électrique auquel les principes de l'invention peuvent être appliqués; les figures 2 à 5 sont des vues en plan, en élévation et en perspective illustrant diverses étapes de la formation d'un exemple d'élément de contact à utiliser avec le boîtier de la figure 1; et la figure 6 est une vue en coupe du boîtier de la figure 1 dans lequel sont mis en place plusieurs The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which, the elements being designated by the same reference numerals in the various figures: FIG. 1 is a partial sectional perspective view of the housing of an electrical connector assembly to which the principles of the invention can be applied; Figures 2 to 5 are plan, elevational and perspective views illustrating various steps of forming an exemplary contact element for use with the housing of Figure 1; and FIG. 6 is a sectional view of the housing of FIG. 1 in which several
éléments de contact des figures 2 à 5. contact elements of Figures 2 to 5.
Un exemple de bloc de boîtier de connecteur du type auquel l'invention a trait est illustré sur la figure 1 Comme représenté sur cette figure, le bloc 10 de boîtier du connecteur présente plusieurs canaux ou passages 12 s'étendant à travers ce bloc 10 et débouchant à des surfaces 14, 16 Les canaux 12 sont disposés en un réseau de rangées et de colonnes, les rangées de canaux 12 étant séparées par des parois longitudinales intérieures 18 et les colonnes de canaux 12 étant séparées par des parois transversales 20 Les canaux 12 débouchent dans des fentes An example of a connector housing block of the type to which the invention relates is illustrated in FIG. 1 As shown in this figure, the connector housing block 10 has a plurality of channels or passages 12 extending through this block 10 and The channels 12 are arranged in an array of rows and columns, the rows of channels 12 being separated by inner longitudinal walls 18 and the channel columns 12 being separated by transverse walls. get into slots
22 qui sont définies par des parois transversales adja- 22 which are defined by transverse walls adjoining
centes 20 et des extrémités libres 24 des parois lon- 20 and free ends 24 of the walls lon-
gitudinales 18.longitudinal 18.
Conformément à l'invention, le bloc 10 de boîtier du connecteur est formé en métal, par exemple par un procédé de moulage en coquille d'aluminium ou de zinc, ou bien, en variante, le bloc 10 de boîtier est formé d'une matière plastique qui est ensuite métallisée Il est préférable d'utiliser un boîtier en matière plastique métallisée si l'outillage pour le boîtier existe déjà Le bloc 10 de boîtier métallique de connecteur forme alors de par sa nature un blindage de masse autour de chacun des éléments de contact dans un canal 12, ce qui permet une haute densité d'éléments de contact sans diaphonie entre According to the invention, the connector housing block 10 is made of metal, for example by an aluminum or zinc shell molding process, or alternatively the housing block 10 is formed of plastic material which is then metallized It is preferable to use a metallized plastic case if the tooling for the case already exists The connector metal box block 10 then forms by its nature a ground shield around each of the elements in a channel 12, which allows a high density of contact elements without crosstalk between
eux.them.
Cependant, étant que les éléments de contact sont eux-mêmes réalisés en métal, il faut prévoir certains moyens pour isoler les éléments de contact du bloc métallique 10 de boîtier du connecteur Il existe plusieurs moyens d'entourer chacun des éléments de contact d'un diélectrique isolant Une manière consiste à revêtir de diélectrique directement les parois intérieures des canaux However, since the contact elements are themselves made of metal, it is necessary to provide certain means for isolating the contact elements of the metal block 10 of the connector housing. There are several ways of surrounding each of the contact elements of a connector. dielectric insulation One way is to directly dielectric coating the inner walls of the channels
12 Ceci pose un problème, car tous les procédés utilisa- This poses a problem because all the processes used
bles de revêtement, tels que l'immersion, la pulvérisation électrostatique et la fusion de poudres, la pulvérisation de peinture ou le dépôt par électrophorèse, sont incapables de produire une épaisseur uniforme de dépôt de diélectrique aux embouchures et aux centres des canaux 12 (Il convient cependant de noter qu'une épaisseur uniforme de métal peut être obtenue par un procédé sans courant électrique pour former un boîtier en matière plastique métallisé) Une seconde manière de réaliser une isolation consiste à insérer un manchon diélectrique préfabriqué dans chacun des canaux 12, les éléments de contact étant ensuite insérés dans le manchon Ceci peut être une approche valable dans les cas o on dispose d'une place suffisante pour procéder ainsi, car un tel manchon doit être d'une résistance mécanique suffisante et doit donc être volumineux pour résister aux manipulations et à l'insertion dans le coating materials, such as immersion, electrostatic spraying and powder melting, paint spraying or electrophoretic deposition, are unable to produce a uniform thickness of dielectric deposition at the mouths and at the centers of the channels 12 (II). It should be noted, however, that a uniform thickness of metal can be obtained by a process without electric current to form a metallized plastic case. A second way to achieve isolation is to insert a prefabricated dielectric sleeve into each of the channels 12, contact elements are then inserted into the sleeve This may be a valid approach in cases where there is sufficient room to do so, because such a sleeve must be of sufficient strength and must be bulky to resist manipulations and insertion into the
boîtier.housing.
Conformément aux principes de l'invention, on In accordance with the principles of the invention,
propose une troisième approche Cette approche de l'inven- proposes a third approach This approach to inventing
tion consiste à utiliser un élément de contact existant, tel que celui actuellement utilisé dans un bloc de boîtier de connecteur existant, revêtu directement d'une matière diélectrique Les parties de l'élément de contact qui assument la fonction mécanique, tel qu'un élément de structure ou un ressort, peuvent être revêtues sur toutes leurs surfaces Les parties de l'élément de contact qui assument des fonctions de contact électrique doivent rester It consists in using an existing contact element, such as that currently used in an existing connector housing block, directly coated with a dielectric material. The parts of the contact element which assume the mechanical function, such as an element of structure or a spring, may be coated on all their surfaces Parts of the contact element which assume electrical contact functions shall remain
exemptes de toute matière diélectrique. free of any dielectric material.
Les figures 2 à 5 illustrent des étapes dans la formation d'un élément de contact 26 à utiliser avec le bloc 10 de boîtier de connecteur de la figure 1, et la figure 6 illustre l'installation des éléments de contact 26 dans les canaux 12 du bloc 10 Il convient de noter que chacun des éléments de contact 26 comporte une partie de contact mâle et une partie de contact femelle, mais les principes de l'invention peuvent être appliqués à d'autres types d'éléments de contact tels que celui à deux parties mâles de contact ou celui à deux parties femelles de contact. Habituellement, des éléments de contact pour assemblages de connecteurs électriques sont fabriqués par découpage et formage d'une feuille métallique plate La figure 2 montre l'élément de contact 26 après qu'il a été découpé, mais avant son formage, alors qu'il est encore relié à des bandes parallèles 28 de support, comme cela est classique dans la technique La figure 3 B montre les éléments de contact 26 encore reliés aux bandes 28 de support, mais après avoir été formés, la figure 4 étant une vue en bout de la figure 3 La figure 5 montre l'élément de contact achevé 26, après qu'il a été enlevé des bandes de support 28 et qu'il a pris sa forme finale en étant Figures 2 to 5 illustrate steps in forming a contact member 26 for use with the connector housing block 10 of Figure 1, and Figure 6 illustrates the installation of the contact members 26 in the channels 12 It should be noted that each of the contact members 26 has a male contact portion and a female contact portion, but the principles of the invention can be applied to other types of contact elements such as to two male parts of contact or that to two female parts of contact. Usually, contact elements for electrical connector assemblies are made by cutting and forming a flat metal sheet. FIG. 2 shows the contact element 26 after it has been cut, but before it is formed, while is still connected to parallel support strips 28, as is conventional in the art FIG. 3B shows the contact elements 26 still connected to the support strips 28, but after having been formed, FIG. 4 being an end view FIG. 5 shows the completed contact element 26 after it has been removed from the support strips 28 and has taken its final form by being
installé dans le bloc 10.installed in block 10.
Ainsi, l'exemple d'élément de contact 26 comprend une partie femelle 30, une partie de corps intermédiaire 32 et une partie de contact mâle 34 La partie femelle 30 comporte quatre lames élastiques 36 définissant entre elles un espace 38 de réception d'une broche Comme on le voit clairement sur la figure 6, les éléments de contact 26 sont formés à des longueurs différentes en ce qui concerne la partie de contact mâle 34 afin d'être adaptés à la position et à la longueur des canaux 12 dans le bloc 10 En ce qui concerne tous les autres points, chaque élément de contact 26 est identique à Thus, the example of contact element 26 comprises a female part 30, an intermediate body part 32 and a male contact part 34 The female part 30 comprises four elastic strips 36 defining between them a space 38 for receiving a As can be clearly seen in FIG. 6, the contact elements 26 are formed at different lengths with respect to the male contact portion 34 in order to be adapted to the position and the length of the channels 12 in the block. As for all the other points, each contact element is identical to
tout autre élément de contact 26.any other contact element 26.
Ainsi qu'on le voit clairement sur la figure 6, lorsque chacun des éléments de contact 26 est revêtu d'une matière diélectrique isolante, l'extrémité distale de la partie de contact mâle 34, s'étendant sur une distance "A" depuis l'extrémité, doit être exempte du revêtement diélectrique afin qu'elle puisse effectuer sa fonction de contact électrique Cette extrémité de l'élément de contact 26 ne touche pas le bloc 10 Similairement, les parties des lames élastiques 36 qui forment les parois intérieures de l'espace 38 de réception de broche doivent être exemptes du revêtement diélectrique afin qu'elles puissent aussi assumer leur fonction de contact électrique La partie de corps 32 de l'élément de contact 26, le reste de la partie de contact mâle 34 et les parties tournées vers l'extérieur des lames élastiques 36 doivent toutes porter le revêtement diélectrique car elles peuvent être en contact avec le As is clearly seen in FIG. 6, when each of the contact elements 26 is coated with an insulating dielectric material, the distal end of the male contact portion 34, extending over a distance "A" since the end, must be free of the dielectric coating so that it can perform its function of electrical contact This end of the contact element 26 does not touch the block 10 Similarly, the portions of the elastic blades 36 which form the inner walls of the pin receiving space 38 must be free of the dielectric coating so that they can also assume their electrical contact function. The body portion 32 of the contact element 26, the remainder of the male contact portion 34 and the outward facing portions of the resilient blades 36 must all carry the dielectric coating as they may be in contact with the
métal du bloc 10.Block 10 metal.
L'application de la matière diélectrique peut être réalisée d'un certain nombre de manières différentes, par exemple par pulvérisation, immersion, dépôt et fusion The application of the dielectric material can be carried out in a number of different ways, for example by spraying, dipping, depositing and melting
d'une poudre électrostatique et dépôt par électrophorèse. an electrostatic powder and electrophoretic deposition.
Chacun de ces processus permet un choix de matières ayant des propriétés diélectriques différentes Par exemple, la pulvérisation d'un mélange de "Teflon" avec une petite quantité d'un polyimide produit un revêtement à très faible Each of these processes allows for a choice of materials having different dielectric properties. For example, spraying a mixture of "Teflon" with a small amount of a polyimide produces a very low coating.
constante diélectrique Par contre, un dépôt par électro- dielectric constant On the other hand, a deposit by electro-
phorèse utilisant une matière telle que, par exemple, de l'oxyde d'aluminium ou du titanate de baryum, produit un revêtement à constante diélectrique très élevée Le choix de la matière ou du procédé à utiliser peut être imposé davantage par les considérations d'impédance demandées, étant donné un jeu de dimensions utilisables, que par toutes autres considérations D'autres procédés pour revêtir l'élément de contact 26 comprennent une projection et un dépôt par faisceau ionique, lesquels peuvent ne pas Phoresis using a material such as, for example, aluminum oxide or barium titanate, produces a coating with a very high dielectric constant. The choice of the material or process to be used can be dictated more by the considerations of The impedance required, given a set of usable dimensions, than by any other considerations. Other methods of coating the contact element 26 include ion beam projection and deposition, which may not
être économiquement applicables.be economically applicable.
Etant donné qu'une matière diélectrique habituelle préférée, telle que l'oxyde d'aluminium, est relativement dure, si elle était appliquée aux éléments de contact 26 alors qu'ils présentent la forme montrée sur la figure 2, la poursuite de la formation des éléments de contact comme montré sur les figures 3 et 4 aboutirait à ce que la matière diélectrique se rompe aux points de pliage et ensuite se détache par les éléments de contact 26 par écaillement On préfère donc, lorsque les éléments de contact sont dans la forme montrée sur les figures 3 et 4, qu'ils soient maintenus par la bande supérieure 28 de Since a preferred conventional dielectric material, such as aluminum oxide, is relatively hard, if applied to the contact elements 26 while in the form shown in FIG. 2, the continuation of the formation contact elements as shown in Figs. 3 and 4 would cause the dielectric material to break at the fold points and then come off by the contact elements 26 by flaking. Therefore, when the contact elements are in the form shown in FIGS. 3 and 4, that they be held by the upper band 28 of
support et plongés dans une solution portant un diélectri- support and immersed in a solution carrying a dielectric
que à déposer, par exemple par un procédé d'électrophorèse. than to deposit, for example by an electrophoresis method.
Cette immersion doit atteindre le point 42 (figure 2) afin que l'extrémité distale de la partie de contact mâle 34, s'étendant sur la distance "A" depuis le bout, soit exempte du revêtement diélectrique Comme montré sur la figure 6, la distance "A" le long de la partie de contact mâle 34 est suffisamment longue pour franchir le coude de la partie 34, mais elle s'arrête à peu de distance du point o l'élément de contact 26 touche une paroi métallique du bloc 10 de boîtier Par conséquent, la totalité du pliage qui est effectué après l'application du revêtement diélectrique a lieu dans une zone sans revêtement diélectrique, de sorte qu'aucun écaillement n'apparaît Etant donné que l'on souhaite que le revêtement diélectrique ne recouvre pas les parties des lames élastiques 36 qui forment les parois intérieures de l'espace 38 de réception d'une broche, avant l'immersion, une broche de matière plastique est insérée dans l'espace 38 de réception de broche de chacun des éléments de contact 26 Etant donné que le revêtement diélectrique est appliqué à toutes les zones de l'espace 38 de réception de broche qui ne sont pas en contact physique avec la broche de matière plastique, il est préférable que la matière plastique de la broche soit assez tendre pour se déformer légèrement afin d'épouser autant que possible la This immersion must reach point 42 (FIG. 2) so that the distal end of the male contact portion 34, extending over the distance "A" from the end, is free of the dielectric coating As shown in FIG. the distance "A" along the male contact portion 34 is sufficiently long to cross the bend of the portion 34, but it stops at a short distance from the point where the contact element 26 touches a metal wall of the block Therefore, all of the folding which is performed after the application of the dielectric coating takes place in an area without a dielectric coating, so that no flaking occurs since it is desired that the dielectric coating does not occur. does not cover the portions of the resilient blades 36 which form the inner walls of the pin receiving space 38, prior to immersion, a plastic pin is inserted into the pin receiving space 38; Since the dielectric coating is applied to all areas of the pin receiving space 38 which are not in physical contact with the plastic pin, it is preferable that the plastic material of the pin is soft enough to deform slightly to marry as much as possible the
forme des parois formées par les lames élastiques 36. forms walls formed by the elastic blades 36.
L'invention décrite ci-dessus présente un certain nombre d'avantages Ainsi, en formant le bloc de boîtier du connecteur en métal ou en matière plastique métallisée, on assure naturellement un blindage autour de chacun des éléments de contact, éliminant ainsi la diaphonie entre éléments de contact De plus, le fait de former le bloc de boîtier du connecteur et les éléments de contact sans modifier une configuration antérieure aboutit à l'utilisation du même outillage et du même matériel The invention described above has a number of advantages. Thus, by forming the housing block of the connector made of metal or metallized plastic, a shield is provided naturally around each of the contact elements, thus eliminating the crosstalk between In addition, forming the connector housing block and the contact elements without modifying an earlier configuration results in the use of the same tools and equipment.
d'assemblage, évitant ainsi un coût supplémentaire inutile. assembly, thus avoiding unnecessary additional cost.
En outre, l'application directe de l'isolant sur les éléments de contact entraîne un coût supplémentaire minimal. On a donc décrit un assemblage de connecteur électrique perfectionné à éléments de contact groupés de façon dense, capable de transmettre des impulsions à temps de front court sans diaphonie entre éléments de contact adjacents. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'assemblage de connecteur électrique décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. In addition, the direct application of the insulation on the contact elements entails a minimal additional cost. Thus, an improved electrical connector assembly with densely packed contact elements capable of transmitting short-edge time pulses without crosstalk between adjacent contact elements has been described. It goes without saying that many modifications can be made to the electrical connector assembly described and shown without departing from the scope of the invention.
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US4906194A (en) * | 1989-04-13 | 1990-03-06 | Amp Incorporated | High density connector for an IC chip carrier |
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1991
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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