JP2005518067A - 電気コネクタのためのクロストーク低減 - Google Patents

Abstract

軽量で、低価格の、高密度電気コネクタを開示しており、接点間にシールドがなくても、制御されたインピーダンスで、高速の、低干渉の通信を提供し、低い挿入損失を有する。第１の差分の組における差分信号が、その信号の組を形成する接点間の間隙に高い電界（Ｈ）を、さらに、隣接する信号の組の近傍に低い電界（Ｌ）を生成するように、コネクタ内の信号接点（Ｓ）及び接地接点（Ｇ）を、互いに対して調整して配置する。

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、２００１年１１月１４日にファイルされた同時係属の米国特許出願第０９／９９０，７９４号、および２００２年５月２４日にファイルされた同時係属の米国特許出願第１０／１５５，７８６号の一部継続出願であり、それら各々の内容は参照してここに組み込まれる。

本発明は、一般に、電気コネクタの分野に関する。より具体的には、本発明は、接点間にシールドがない場合でも、インピーダンスが制御された、高速で低干渉の通信を可能にし、かつ従来のコネクタには見られないその他の様々な恩恵をもたらす、軽量、低コストで、高密度の電気コネクタに関する。

電気コネクタは、信号接点を用いて、電子装置間に信号接続部を形成する。また、該信号接点は、近接して配置されており、好ましくない干渉、または「クロストーク」が、隣接する信号接点間で発生する場合がある。本願明細書で用いる「隣接して」という言葉は、互いに隣にある接点（または行または列）を意味する。クロストークは、１つの信号接点が、電界を混合することにより、隣接する信号接点において、電気的干渉を誘発し、それによって信号の完全性を損ったときに発生する。電子装置の小型化及び高速で、高い信号完全性の電気通信の普及に伴って、クロストークの低減は、コネクタの設計において重要な要因となっている。

クロストークを低減するために一般に用いられる一つの技術は、独立した電気シールドを、金属性プレートの形態で、例えば、隣接する信号接点間に配置することである。該シールドは、該接点の電界の混合を防ぐことにより、該信号接点間のクロストークを防ぐように作用する。図１Ａ及び１Ｂは、クロストークを防ぐためのシールドを使用する電気コネクタのための、例示的な接点配置を示す。

図１Ａは、信号接点Ｓ及び接地接点Ｇが、差分信号の組Ｓ＋、Ｓ−が、列１０１〜１０６に沿って位置するように配置されている構成を示す。図に示すように、シールド１１２は、接点列１０１〜１０６の間に配置することができる。列１０１〜１０６は、信号接点Ｓ＋、Ｓ−及び接地接点Ｇからなるいかなる組み合わせも含むことができる。接地接点Ｇは、同じ列内の、差分信号の組の間のクロストークを防ぐように作用する。シールド１１２は、隣接する列における差分信号の組の間のクロストークを防ぐように作用する。

図１Ｂは、信号接点Ｓ及び接地接点Ｇが、差分信号の組Ｓ＋、Ｓ−が、行１１１〜１１６に沿って位置するように配置されている構成を示す。図に示すように、シールド１２２は、行１１１〜１１６の間に配置することができる。行１１１〜１１６は、信号接点Ｓ＋、Ｓ−及び接地接点Ｇからなるいかなる組み合わせも含むことができる。接地接点Ｇは、同じ行内の、差分信号の組の間のクロストークを防ぐように作用する。シールド１２２は、隣接する行における差分信号の組の間のクロストークを防ぐように作用する。

より小さく、より軽量な通信装置に対する要求のため、コネクタは、より小さく、かつより軽量に形成されていると共に、同じ性能特性を実現できることが望ましい。シールドは、追加的な信号接点を形成するのに使用できるコネクタ内の有用な空間を塞いでしまい、接点密度（および、その結果コネクタサイズ）を制限してしまう。さらに、このようなシールドを製造し、そして挿入することは、コネクタを製造することに関連する全体的なコストを実質的に増大させる。一部の用途においては、シールドは、コネクタのコストを４０％以上上昇させることが知られている。シールドの他の既知の欠点は、インピーダンスを低下させることである。すなわち、高接点密度のコネクタにおいて、インピーダンスを十分高くするには、該接点は、小さくして、多くの用途のために十分には強固にしない必要がある。

接点を絶縁し、かつ該接点をコネクタ内の定位置に保持するのに通常使用される誘電体は、好ましくないコスト及び重量を追加する。

従って、独立したシールドを要することなく、クロストークの発生を低減し、かつ従来のコネクタにはない様々な他の恩恵をもたらす、軽量で、高速の電気コネクタ（例えば、１Ｇｂ／ｓ以上で、一般的には、約１０Ｇｂ／ｓの範囲内で機能するコネクタ）に対する要求がある。

本発明は、差分信号の組及び接地接点が、隣接する差分信号の組の間のクロストークのレベルを制限するように配置されている、（１Ｇｂ／ｓ以上で、一般的には、約１０Ｇｂ／ｓの範囲内で機能する）高速コネクタを提供する。このようなコネクタは、第１の接点列に沿って配置された第１の差分信号の組と、第２の接点列に沿って、上記第１の信号の組に隣接して配置された第２の差分信号の組とを含むことができる。上記コネクタは、上記第１の信号の組と、隣接する信号の組との間のシールドをなくすことができ、かつ好ましくは該シールドがない。上記接点は、上記第１の信号の組における差分信号が、上記信号の組を形成する接点間の間隙に高い電界を生成し、かつ上記第２の信号の組の近傍に低い電界を生成するように配置される。

また、このようなコネクタは、挿入損失を低減し、かつ接点の長さに沿ってインピーダンスをほぼ一定に保つ新規な接点構成を含む。該接点を絶縁するために空気を主要な誘電体として使用することは、直角なボールグリッドアレイコネクタとしての使用に適している、軽量コネクタを結果として生じる。

本発明の非限定の例示となる実施の形態としての特記した図面を参照して、本発明を、以下の詳細な説明においてさらに説明し、同様の参照符号は、全図を通して同様の部分を表わす。

いくつかの用語は、以下の説明において、単に便宜上使用するものとし、また、決して本発明を限定するものとして考えるべきではない。例えば、「上部」、「底部」、「左」、「右」、「上方」及び「下方」という用語は、参照する図面における方向を意味する。同様に、「内方へ」及び「外方へ」という用語は、それぞれ、参照される対象の幾何学上の中心への方向、および該中心から離れていく方向を意味する。該用語には、具体的に上述した言葉、それらの派生語、および同じ意味の言葉を含む。

（電気コネクタのためのＩ字状構造の理論モデル）
図２Ａは、導電体及び誘電体が、概して「Ｉ」字状構造で配置さ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」技術に具体化されており、また、「低クロス及びインピーダンスが制御された電気コネクタ」と題された米国特許第５，７４１，１４４号明細書に記載されかつ請求されており、その開示全体は参照してここに組み込まれる。

低クロストーク及び制御されたインピーダンスは、この構造を用いることによってもたらされることが分かっている。

最初に意図されたＩ字状伝送線路構造を図２Ａに示す。図に示すように、導電体は、２つの平行な誘電体と接地平面体との間に垂直に配置することができる。この伝送線路構造のＩ字状という描写は、誘電率εを有する２つの水平方向の誘電層１２及び１４と、導体の上部及び底部に対称的に配置された接地面１３及び１５との間の、符号１０で示す信号導体の垂直方向の配置から来るものである。該導体の側面２０及び２２は、空気誘電率ε₀を有する空気２４に対して開いている。コネクタ用途においては、該導体は、端と端とを接している、あるいは、向かい合わせになっている２つの部分２６及び２８を含むことができる。最初の状態に対する誘電層１２、１４の厚さｔ₁及びｔ₂は、上記伝送線路の特性インピーダンスを制御し、また全高ｈの誘電体幅ｗ_dに対する比は、隣接する接点に対する電界及び磁界の侵入度を制御する。当初の実験では、Ａ及びＢを越える干渉を最少化するのに必要な比ｈ／ｗ_dは、（図２Ａに示すように）ほぼ１になるという結論に達した。

図２Ａにおける線３０、３２、３４、３６及び３８は、空気誘電体空間における電圧の等電位を示す。等電位線を接地面のうちの１つに近接して描き、該等電位線を境界部Ａ及びＢの方へ描いていくと、境界部Ａ又はＢが、接地電位に非常に近いことが分かる。このことは、仮想接地面が、境界部Ａ及び境界部Ｂの各々にあることを意味する。従って、２つまたはそれ以上のＩ字状モジュールが並んで配置されている場合、仮想接地面は、該モジュールの間にあり、また該モジュールの電界が混合しないことはほとんどない。一般に、上記導体幅ｗ_c及び誘電体厚ｔ₁、ｔ₂は、誘電体幅ｗ_dまたはモジュールピッチ（例えば、隣接するモジュール間の距離）と比べて小さくするべきである。

実際のコネクタ設計に対する構造上の制約を考慮すると、実際には、上記信号導体（ブレード／ビーム接点）幅と誘電体厚の比率は、好適な比率から多少外すことができ、また、隣接する信号導体間に、わずかな干渉がある可能性があることが分かった。しかし、上述したＩ字状構造を用いた設計は、他の従来の設計よりも低いクロストークを有する傾向がある。

（隣接する接点間にクロストークを作用させる具体的な要因）
本発明に従って、上述した基本的な原理を、さらに分析し、かつ展開し、また該原理は、上記信号接点及び接地接点の適切な配置及び構造を決めることにより、該接点間にシールドがない場合でも、隣接する信号接点間のクロストークをどのように制限するかを判断するのに利用することができる。図２Ｂは、本発明による信号接点Ｓ及び接地接点Ｇの接点配列において、アクティブな列をベースとした差分信号の組Ｓ＋、Ｓ−の近傍における等電位線を含む。図に示すように、等電位線４２は、０Ｖに最も近接しており、等電位線４４は、−１Ｖに最も近接しており、また等電位線４６は、＋１Ｖに最も近接している。電圧は、アクティブな組に最も近い「静かな」差分信号の組において、必ずしも０にならないが、該静かな組に伴う干渉は、０に近いことが分かっている。すなわち、正方向の静かな差分組信号接点に影響を与える電圧は、負方向の静かな差分組信号接点に影響を与える電圧とほぼ等しい。従って、上記正方向信号と負方向信号との間の電圧差である該静かな組に対するノイズはゼロに近い。

すなわち、図２Ｂに示すように、上記信号接点Ｓ及び接地接点Ｇは、第１の差分信号の組おける差分信号が、該信号の組を形成する接点間の間隙に高い電界Ｈを生成し、さらに、隣接する信号の組近傍の低い（例えば、接地電位に近い）電界Ｌ（接地電位に近い）を生成するように、互いに対して調整して配置することができる。従って、隣接する信号接点間のクロストークは、特定の用途のための許容できるレベルに制限することができる。このようなコネクタにおいては、隣接する信号接点間のクロストークのレベルを、高速で、高い信号完全性の用途においても、隣接する接点間のシールド（及び該シールドのコスト）が不必要になる程度に制限することができる。

上述したＩ字状モデルのさらなる分析によって、高さと幅の１の比が、当初考えられたほど重要ではないことが分かってきた。また、多くの要因が、隣接する信号接点間のクロストークのレベルに影響を及ぼすことが分かってきた。その他の要因も予想されるが、そのような多くの要因を以下に詳細に説明する。さらに、それらの要因の全てが考慮されることが好ましいことであるが、それぞれの要因は、それだけでも、特定の用途に対するクロストークを十分制限する可能性があることを理解すべきである。以下の要因のうちの何れかまたは全ては、特定のコネクタ設計のための適切な接点配列を決める際に考慮することができる。

ａ）隣接する接点が、側面結合されている場合（例えば、１つの接点の側面が、隣接する接点の側面に隣接している場合）または１つの接点の縁部が、隣接する接点の側面に隣接している場合よりも、隣接する接点が縁部結合されている場合（例えば、１つの接点の縁部が、隣接する接点の縁部に隣接している場合）に、より少ないクロストークが発生することが分かっている。該縁部結合が密になればなるほど、結合信号の組の電界が、隣接する組の方へ伸びることは少なくなり、かつコネクタへの応用が近づくべき元のＩ字状理論モデルの１の高さと幅の比に向かうことはより少なくなる。また縁部結合は、隣接するコネクタ間のより小さいギャップ幅を可能にし、それに伴って、小さすぎて適切に機能することができない接点を要することなく、高接点密度コネクタにおいて、好ましいインピーダンスレベルの達成を容易にする。例えば、上記接点が縁部結合されている場合、約１００Ωのインピーダンスを与えるのに、約０．３〜０．４ｍｍのギャップが適切であり、また、同じインピーダンスを実施するために、同じ接点が側面結合されている場合、約１ｍｍのギャップが必要であることが分かっている。また、上記接点が、誘電体領域、接点領域等を通って伸びているので、縁部結合は、接点幅、およびそれに伴ってギャップ幅を変化させることを容易にする。

ｂ）「縦横比」、例えば、列のピッチ（例えば、隣接する列間の距離）と、所定の列における隣接する接点間のギャップとの比を変化させることにより、クロストークを有効に低減することができることも分かっている。

ｃ）隣接する列を「互い違いに配列すること」も、クロストークのレベルを低減することができる。すなわち、クロストークは、第１の列の信号接点が、隣接する列の隣接する信号接点に対してずれている場合に、有効に制限することができる。該ずれの量は、例えば、行ピッチ全体（例えば、隣接する行間の距離）、行ピッチの半分、あるいは、特定のコネクタ設計に対して許容できる低いレベルのクロストークをもたらすいずれかの他の距離であってもよい。最適なずれは、列ピッチ、行ピッチ、端子の形状及び端子の周囲の絶縁物質の誘電率等の多数の要因によるものであることが分かっている。また、上記最適なずれは、従来考えられていたような「ピッチ上」である必要はないことが分かっている。すなわち、該最適なずれは、連続体に沿ったどこでもよく、また行ピッチの全ての断片（例えば、行ピッチ全体または行ピッチの半分）に限定されない。

図３Ａは、隣接する列間のずれのクロストークに対する影響を測定するのに用いられている接点配列を示す。速い（例えば、４０ｐｓ）立ち上がり時間の差分信号を、アクティブな組１及びアクティブな組２のそれぞれに印加した。近端部クロストークＮｘｔ１及びＮｘｔ２は、隣接する列間のずれｄが、０〜５．０ｍｍの間で変化するので、信号が印加されない静かな組において判断された。近端部クロストークは、ノイズが、アクティブな組の接点が伴う電流から上記静かな組に誘導された場合に発生する。

図３Ｂのグラフに示すように、マルチアクティブクロストーク（図３Ｂの太線）の発生は、約１．３ｍｍ及び約３．６５ｍｍのずれにおいて最少化される。この実験において、マルチアクティブクロストークは、アクティブな組１（図３Ｂの点線）とアクティブな組２（図３Ｂの細い実線）の各々からのクロストークの絶対値の合計であると考えられる。すなわち、隣接する列を、隣接する組の間の最適なレベルのクロストークまで（この実験においては、約１．３ｍｍ）互いに対して変動可能にずらすことができることが分かる。

ｄ）外側の接地の追加、例えば、接地接点を、隣接する接点列の一つおきの端部に配置することによって、近端部クロストーク（ｎｅａｒ−ｅｎｄ ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ；“ＮＥＸＴ”）及び遠端部クロストーク（ｆａｒ−ｅｎｄ ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ；“ＦＥＸＴ”）の両方をさらに低減することができる。

ｅ）上記接点を調整すること（例えば、該接点の実際の寸法を低減すると共に、該接点の比率及び構造を保つこと）によって、上記コネクタの電気的特性に悪い影響を及ぼすことなく、接点密度（例えば、直線上インチあたりの接点数）を増加させることができる。

これらの要因のいずれかまたは全てを考慮することにより、隣接する接点間にシールドがなくても、高性能（例えば、クロストークの少ない発生）、高速（例えば、１Ｇｂ／ｓ、典型的には、約１０Ｇｂ／Ｓ）の通信を実現するコネクタを設計することができる。また、そのような高速通信を実現可能なこのようなコネクタ及び方法も、低速において有用であることも理解すべきである。本発明に係るコネクタは、最悪の場合の検査シナリオにおいて、直線上インチあたり６３．５の結合信号組によって、４０ピコ秒の立ち上がり時間において、約３％以下の近端部クロストークと、約４％以下の遠端部クロストークとを有することが分かった。このようなコネクタは、５ＧＨｚで約０．７ｄＢ以下の挿入損失と、４０ピコ秒の立ち上がり時間で測定した約１００±８Ωのインピーダンス整合とを有することが可能である。

図３Ｃは、クロストークが、最悪の場合のシナリオで決まる接点配列を示す。６つの攻撃組Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６の各々からのクロストークは、「犠牲」組Ｖで決定された。攻撃組Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６は、信号組Ｖに対する８つの最も近接した隣接する組のうちの６つである。攻撃組Ｓ７、Ｓ８からの犠牲組Ｖでのクロストークに対する追加的な影響は無視してよいことが分かっている。上記６つの最も近接した隣接する攻撃組からのクロストークを結合したものは、該組の各々からのピーククロストークの絶対値を合計することによって決まっており、それは、各組が全て同時に最も高いレベルで整形されていることを想定する。すなわち、これが最悪の場合のシナリオであり、実際にはより良好な結果を実現すべきであることを理解すべきである。

（本発明に係る具体例としての接点配列）
図４Ａは、（例えば、差分信号の組が、列状に配列されている）列をベースとする差分信号の組を有する本発明によるコネクタ１００を示す。（本願明細書で用いる「列」という言葉は、上記接点が、それに沿って縁部結合される方向を意味する。「行」は、列と直角である。）図に示すように、各列４０１〜４０６は、上部から底部へ順に、第１の差分信号の組と、第１の接地導体と、第２の差分信号の組と、第２の接地導体とを備える。図を見て分かるように、第１の列４０１は、上部から底部に順に、信号導体Ｓ１＋及びＳ１−を備える第１の差分信号の組と、第１の接地導体Ｇと、信号導体Ｓ７＋及びＳ７−を備える第２の差分信号の組と、第２の接地導体Ｇとを備える。行４１３及び４１６の各々は、複数の接地導体Ｇを備える。行４１１及び４１２は、共に、６つの差分信号の組を備え、行５１４及び５１５は共に、別の６つの差分信号の組を備える。接地導体からなる行４１３及び４１６は、行４１１〜４１２の信号組と、行４１４〜４１５の信号組との間のクロストークを制限する。図４Ａに示す実施の形態においては、３６個の接点を列状に配置すると、１２個の差分信号の組を形成することができる。上記コネクタは、シールドがないので、上記接点は、（シールドを有するコネクタと比較して）比較的大きく形成することができる。従って、所望のインピーダンスを実現するためには、より小さいコネクタ空間を要する。

図４Ｂ及び４Ｃは、外側接地を含む、本発明によるコネクタを示す。図４Ｂに示すように、接地接点Ｇは、各列の各端部に配置することができる。図４Ｃに示すように、接地接点Ｇは、隣接する列の一つおきの端部に配置することができる。接地接点Ｇの、隣接する列の一つおきの端部への配置が、このような外側接地を有していない接点配列を有するコネクタと比較して、ＮＥＸＴで３５％の低減、およびＦＥＸＴで６５％の低減をもたらすことが分かっている。また、図４Ｂに示すように、接地接点を、各接点列の両端部に配置することによっても、基本的に同様の結果を実現できることが分かっている。従って、クロストークのレベルを増加させることなく、（各列の両端部に外側接地が設けられているコネクタと比較して）接点密度を増大させるために、隣接する列の一つおきの端部に外側接地を設けることが好適である。

別法として、図５に示すように、差分信号の組を、行状に配置してもよい。図５に示すように、各行５１１〜５１６は、２つの接地導体と、差分信号の組とからなる繰り返し配列を備える。第１の行５１１は、左から右へ、２つの接地導体Ｇと、差分信号の組Ｓ１＋、Ｓ１−と、２つの接地導体Ｇとを備える。行５１２は、左から右へ、差分信号の組Ｓ２＋、Ｓ２−と、２つの接地導体Ｇと、差分信号の組Ｓ３＋、Ｓ３−とを備える。該接地導体は、隣接する信号の組の間のクロストークを防ぐ。図５に示す実施の形態においては、３６個の接点を行状に配列することにより、９つの差分信号の組だけを形成する。

図４Ａに示す配列と図５に示す配列とを比較することにより、差分信号の組の列状配列が、行状配列よりも高密度の信号接点をもたらすことが理解できる。しかし、列状に配列された直角コネクタの場合、差分信号の組における接点は、異なる長さを有し、それに伴って、そのような差分信号の組は、同じ組内で歪みを有する可能性がある。同様に、信号の組の行状または列状配列は、異なる差分信号の組の異なる導体長さのため、同じ組内で歪みを生じる可能性がある。従って、信号の組の列状の配列は高い接点密度をもたらすが、該信号の組の列状または行状の配列を、特定の用途のために選択することができることを理解すべきである。

上記信号の組が、行状または列状に配列されているか否かにかかわらず、各差分信号の組は、差分信号の組の正の導体Ｓｘ＋と負の導体Ｓｘ−との間に差動インピーダンスＺ₀を有する。差動インピーダンスは、差分信号の組の長さに沿った特定の箇所における、同じ差分信号の組の２つの信号導体間のインピーダンスとして定義される。よく知られているように、コネクタが接続される電子装置のインピーダンスを整合するように差動インピーダンスＺ₀を制御することが好ましい。差動インピーダンスＺ₀を電子装置のインピーダンスに整合させることにより、システム全体の帯域幅を制限する信号反射および／またはシステム共鳴が最少化される。さらに、上記差動インピーダンスが、上記差分信号の組の長さに沿ってほぼ一定であるように、例えば、各差分信号の組が、実質的に一致した差動インピーダンス特性を有するように、該差動インピーダンスＺ₀を制御することが好ましい。

上記差動インピーダンス特性は、上記信号導体及び接地導体の配置によって制御することができる。具体的には、差動インピーダンスは、信号導体の縁部の隣接する接地導体への近接によって、および差分信号の組における信号導体の縁部間のギャップによって決まる。

図４Ａに示すように、信号導体Ｓ６＋及びＳ６−を備える差分信号の組は、行４１３の１つの接地導体Ｇに隣接して配置されている。信号導体Ｓ１２＋及びＳ１２−を備える差分信号の組は、一方は行４１３の接地導体Ｇに、もう一方は行４１６の接地導体Ｇに隣接して配置されている。従来のコネクタは、インピーダンス整合問題を最少化するために、各差分信号の組に隣接した２つの接地導体を含む。上記接地導体のうちの１つを取り除くと、一般に、通信速度を低下させるインピーダンス不整合につながる。しかし、１つの隣接する接地導体の不足は、１つのみの隣接する接地導体を有する差分信号の組の導体間のギャップを減少させることによって補償することができる。例えば、図４Ａに示すように、信号導体Ｓ６＋及びＳ６−は、互いに距離ｄ₁離して配置することができ、信号導体Ｓ１２＋及びＳ１２−は、互いに距離ｄ₂離して配置することができる。該距離は、（導体幅を、上記列の方向に沿って測った場合に）信号導体Ｓ６＋及びＳ６−の幅を、信号導体Ｓ１２＋及びＳ１２−の幅よりも広く形成することによって制御することができる。

片端接地信号方式の場合、片端接地インピーダンスも、上記信号導体及び接地導体の配置によって制御することができる。具体的には、片端接地インピーダンスは、信号導体と隣接する接地導体との間のギャップによって決まる。片端接地インピーダンスは、片端接地信号導体の長さに沿った特定の箇所における、信号導体と接地導体との間のインピーダンスとして定義される。

高帯域幅システムのための許容できる差動インピーダンス制御を維持するためには、接点間のギャップを数千分の一インチ以内に制御することが好ましい。数千分の一インチを越えるギャップの変動は、インピーダンス特性の許容できない変化を引き起こす可能性があるが、許容できる変動は、所望の速度、許容できる誤り率及び他の設計上の要素による。

図６は、端子からなる各列が、各隣接する列からずれている、差分信号の組と接地接点とからなる配列を示す。該ずれは、端子の端部から、隣接する列における対応する端子の同じ端部までで測定される。列ピッチとギャップ幅の縦横比は、図６に示すように、Ｐ／Ｘである。上記列も互い違いに配列されている場合、約５の縦横比（例えば、２ｍｍの列ピッチ；０．４ｍｍのギャップ幅）が、クロストークを十分制限するのに適していることが分かった。該列が互い違いに配列されていない場合には、約８〜１０の縦横比が好ましい。

上述したように、列をずらすことにより、いずれかの特定の端子で発生するマルチアクティブクロストークのレベルは、特定のコネクタ用途にとって許容できるレベルに制限することができる。図６に示すように、各列は、距離ｄだけ、該列に沿った方向に、隣接する列とずれている。具体的には、列６０１は、オフセット距離ｄだけ列６０２とずれており、列６０２は、距離ｄだけ列６０３とずれており、以下同様である。各列は、隣接する列とずれているため、各端子は、隣接する列の隣接する端子とずれている。例えば、差分信号の組ＤＰ３の信号接点６８０は、差分信号の組ＤＰ４の信号接点６８１と、図に示すように距離ｄだけずれている。

図７は、端子からなる各列が、隣接する列に対してずれている、差分信号の組の他の構成を示す。例えば、図に示すように、列７０１の差分信号の組ＤＰ１は、隣接する列７０２の差分信号の組ＤＰ２と距離ｄだけずれている。しかし、本実施形態においては、端子の配列は、各差分信号の組を分離する接地接点を含んでいない。むしろ、各列の差分信号の組は、差分信号の組の一方の端子を、同じ差分信号の組の第２の端子から分離する距離よりも大きい距離だけ、互いに分離されている。例えば、各差分信号の組の端子間の距離がＹである場合、差分信号の組を分離する距離は、Ｙ＋Ｘとすることができ、但し、Ｙ＋Ｘ／Ｙ≫１である。このような離間も、クロストークを低減するように作用することが分かっている。

（本発明による例示的なコネクタ装置）
図８は、差分信号の組の信号導体が、該差分信号の組の長さに沿って、実質的に一定の差動インピーダンスを有している、高速電気コネクタに注力する本発明に係る直角電気コネクタの斜視図である。図８に示すように、コネクタ８００は、第１の部分８０１と、第２の部分８０２とを備える。第１の部分８０１は、第１の電子装置８１０に電気的に接続されており、また、第２の部分８０２は、第２の電子装置８１２に電気的に接続されている。このような接続部は、ＳＭＴ、ＰＩＰ、はんだボールグリッドアレイ、圧入、あるいは他のそのような接続部であってもよい。一般には、このような接続部は、接続ピンの間に通常の接続間隔を有する従来の接続部であるが、このような接続部は、接続ピン間に他の間隔を有してもよい。第１の部分８０１及び第２の部分８０２は、共に電気的に接続することができ、それにより、第１の電子装置８１０を第２の電子装置８１２に電気的に接続する。

図を見て分かるように、第１の部分８０１は、複数のモジュール８０５を備える。各モジュール８０５は、導体８３０からなる列を備える。図に示すように、第１の部分８０１は、６つのモジュール８０５を備え、各モジュール８０５は、６つの導体８３０を備えているが、どのような数のモジュール８０５及び導体８３０も使用可能である。第２の部分８０２は、複数のモジュール８０６を備える。各モジュール８０６は、導体８４０からなる列を備える。図に示すように、第２の部分８０２は、６つのモジュール８０６を備え、各モジュール８０６は、６つの導体８４０を備えているが、どのような数のモジュール８０６及び導体８４０も使用可能である。

図９は、コネクタ８００の側面図である。図９に示すように、各モジュール８０５は、フレーム８５０に固定された複数の導体８３０を備える。各導体８３０は、第１の電子装置８１０への接続のためにフレーム８５０から伸びる接続ピン８３２と、第２の部分８０２への接続のためにフレーム８５０から伸びるブレード８３６と、接続ピン８３２をブレード８３６に接続する導体セグメント８３４とを備える。

各モジュール８０６は、フレーム８５２に固定された複数の導体８４０を備える。各導体８４０は、接点インタフェース８４１と接続ピン８４２とを備える。各接点インタフェース８４１は、接続のために、フレーム８５２から第１の部分８０１のブレード８３６まで伸びている。各接点インタフェース８４０も、第２の電子装置８１２への電気的接続のためにフレーム８５２から伸びる接続ピン８４２に電気的に接続されている。

各モジュール８０５は、隣接するモジュール８０５との位置合わせのための第１の穴８５６及び第２の穴８５７を備える。従って、導体８３０の複数の列を整列させることができる。各モジュール８０６は、隣接するモジュール８０６との位置合わせのための第１の穴８４７及び第２の穴８４８を備える。従って、導体８４０の複数の列を整列させることができる。

コネクタ８００のモジュール８０５は、直角モジュールとして図示してある。すなわち、第１の接続ピン８３２のセットは、第１の平面上に（例えば、第１の電子装置８１０と同一平面上に）配置され、第２の接続ピン８４２のセットは、該第１の平面と直角な第２の平面上に（例えば、第２の電子装置８１２と同一平面上に）配置されている。上記第１の平面を上記第２の平面に接続するために、各導体８３０は、合計で約９０度（直角）曲がって、電子装置８１０と電子装置８１２との間を接続する。

導体の配置を単純化するために、導体８３０は、矩形断面を有することができるが、導体８３０は、どのような形状であってもよい。本実施形態においては、導体８３０は、製造を容易にするために、高い幅と厚さの比を有する。幅と厚さの特定の比は、所望の通信速度、接続ピンの配置等を含む様々な設計パラメータに基づいて選択することができる。

図１０は、線Ａ−Ａに沿ったコネクタ８００の２つのモジュールの側面図であり、図１１は、線Ｂ−Ｂに沿ったコネクタ８００の２つのモジュールの平面図である。図を見て分かるように、各ブレード８３６は、接点インタフェース８４１の２つの単一のビーム接点８４９の間に位置しており、それにより、第１の部分８０１と第２の部分８０２との間に電気的接続を形成し、またこれを以下に詳細に説明する。接続ピン８３２は、接続ピン８３２を、従来の接続間隔を有する装置に一致させることができるように、モジュール８０５の中心線に近接して配置される。接続ピン８４２は、接続ピン８４２を、従来の接続間隔を有する装置に一致させることができるように、モジュール８０６の中心線に近接して配置される。しかし、接続ピンは、そのような接続間隔に、上記一致させる装置が対応している場合には、モジュール８０６の中心線からずれて配置されてもよい。また、接続ピンが図に示されているが、例えば、はんだボール等の他の接続方法も予想される。

接続ピン及び導体の配置について説明するために、図８の例示的なコネクタ８００に戻ると、コネクタ８００の第１の部分８０１は、導体８３０からなる６つの列と６つの行とを備える。導体８３０は、単一の導体Ｓまたは接地導体Ｇのいずれであってもよい。一般に、各単一の導体Ｓは、差分信号の組のうちの正の導体または負の導体のどちらの導体としても使用されるが、単一の導体は、片端接地信号方式のための導体として使用してもよい。また、このような導体８３０は、列状または行状のどちらで配置してもよい。

導体の配置に加えて、差動インピーダンス及び挿入損失も、誘電体の近傍の物質の誘電特性の影響を受ける。一般に、非常に小さな誘電率を有する物質を、可能な限り上記導体に隣接させかつ接触させることが好ましい。空気は、軽量なコネクタを可能にし、かつ最良の誘電特性を有するため、最も好ましい誘電体である。フレーム８５０及びフレーム８５２は、所望のギャップ公差を維持できるように導体８３０及び８４０を固定するために、ポリマー、プラスチック等を含んでもよく、使用するプラスチックの量は最少化される。そのため、コネクタの残りの部分は、空気誘電体を含み、導体８３０及び８４０は、空気中に配置され、かつ第２の誘電特性を有する第２の物質（例えば、ポリマー）中に最小限配置される。従って、該第２の物質に実質的に一定の差動インピーダンス特性を与えるために、差分信号の組の導体間の間隔は変化してもよい。

図に示すように、上記導体は、プラスチックに覆われるよりも、主に空気にさらすことができる。プラスチックよりも空気を誘電体として使用することは、多数の恩恵をもたらす。例えば、空気の利用は、上記コネクタを、従来のコネクタよりもかなり少ないプラスチックから形成できるようにする。すなわち、本発明によるコネクタは、プラスチックを誘電体として利用する従来のコネクタよりも軽量にすることができる。また、空気は接点間のより小さなギャップを可能にし、それにより比較的大きな接点によって良好なインピーダンス及びクロストーク制御を実現でき、クロストークを低減し、誘電損を少なくし、信号速度を増加（例えば、より少ない伝搬遅延）させる。

空気を主要な誘電体として使用することにより、ボールグリッドアセンブリ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ；“ＢＧＡ”）直角コネクタとしての使用に適している、軽量、低インピーダンスで、低クロストークのコネクタを形成することができる。一般に直角コネクタは、バランスが崩れており、例えば結合領域において、不釣合いに重くなっている。結果として、上記コネクタは、該結合領域の方向に「傾き」がちである。ＢＧＡのはんだボールは、溶融する間、一定量を支持することのみ可能であるため、従来のコネクタは、通常、該コネクタをバランスさせるための追加的な質量を有することができない。プラスチックよりも空気を誘電体として利用することによって、該コネクタの質量を低減することができる。その結果として、溶融したはんだボールを崩壊させることなく、該コネクタを釣り合わせるために追加的な質量を付加することができる。

図１２は、導体が、空気に囲まれている状態から、フレーム８５０に囲まれている状態に変化するときの、行内の導体間の離間の変化を示す。図１２に示すように、接続ピン８３２における導体Ｓ＋、Ｓ−間の距離は、Ｄ１である。距離Ｄ１は、第１の電子装置８１０における従来のコネクタ間隔と一致するように選択してもよく、あるいは、差動インピーダンス特性を最適化するように選択してもよい。図に示すように、距離Ｄ１は、従来のコネクタと合うように選択され、かつモジュール８０５の中心線に近接して配置される。導体Ｓ＋、Ｓ−は、接続ピン８３２からフレーム８５０を通って伸び、導体Ｓ＋、Ｓ−は、互いに対して曲がって、空気領域８６０において隔離距離Ｄ２になる。距離Ｄ２は、導体Ｓ＋、Ｓ−間の所望の差動インピーダンス、接地導体Ｇへの近接度等の所定の他のパラメータを示すように選択される。所望の差動インピーダンスＺ₀は、システムインピーダンス（例えば、第１の電子装置８１０）に依存し、また、１００Ωあるいは他の値であってもよい。一般に、約５％の公差が好ましいが、いくつかの用途に対しては、１０％でも許容可能である。１０％以下の範囲であれば、実質的に一定の差動インピーダンスであると考えられる。

図１３に示すように、導体Ｓ＋、Ｓ−は、空気領域８６０からブレード８３６に向かって配置されており、フレーム８５０から出たときに、ブレード８３６が距離Ｄ３だけ離間するように、フレーム８５０内で互いに対して外側に曲がる。ブレード８３６は、接点インタフェース８４１内に収容され、それによって第１の部分８０１と第２の部分８０２との間に電気的接続部を形成する。接点インタフェース８４１は、空気領域８６０からフレーム８５２に向かって伸びているので、接点インタフェース８４１は、互いに対して外側に曲がり、Ｄ４の距離だけ離れた接続ピン８４２に達する。図に示すように、接続ピン８４２は、従来のコネクタ間隔と合うように、フレーム８５２の中心線に近接して配置されている。

図１４は、導体８３０の斜視図である。図を見て分かるように、フレーム８５０内において、導体８３０は、導電経路に沿ってほぼ一定の差動インピーダンス特性を維持するために、内側または外側のいずれかに曲がっている。

図１５は、一方のビーム接点８４９がブレード８３６の各側面にある、２つの単一のビーム接点８４９を含む導体８４０の斜視図である。この設計は、各単一のビーム接点８４９が、その隣接する接点からさらに離れているので、低減されたクロストーク性能を実現できる可能性がある。また、この設計は、まさに二重接点であるため、接点の信頼性を向上させることが可能である。この設計は、接点の配置及び接点の形成のための厳しい公差の要求を低減する可能性がある。

図を見て分かるように、フレーム８５２内において、導体８４０は、ほぼ一定の差動インピーダンス特性を維持するため、および第２の電子装置８１２のコネクタと結合するために、内側または外側のいずれかに曲がっている。列状の配列の場合、導体８３０及び８４０は、それぞれ、フレーム８５０、８５２の中心線に沿って配置される。

図１３Ａは、図１３の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。図１３Ａに示すように、端子ブレード８３６は、ビーム接点８３９が、ブレード８３６のそれぞれの側面に係合するように、接点インタフェース８４１内に収容される。好ましくは、ビーム接点８３９は、上記コネクタの結合中及び非結合中に、該コネクタの電気的特性を維持するのに十分な結合表面領域上で、ブレード８３６と、接点インタフェース８４１との間に接点を形成するような大きさ及び形状になっている。

図１３Ａに示すように、該接点設計は、端部結合縦横比を、上記結合領域内で維持できるようにする。すなわち、上記コネクタのクロストークを制限するように選択される列ピッチとギャップ幅の縦横比は、上記接点領域内にあり、また、それにより、上記結合領域におけるクロストークを制限する。また、非結合ブレード接点の断面は、上記結合接点の結合断面とほぼ同様であり、上記コネクタが部分的に結合されていない場合でも、インピーダンス特性を維持することができる。このことは、上記結合接点の結合断面が、従来のコネクタにおいて一般的であるように、３倍の厚さではなく、わずか１倍または２倍の厚さの金属を有するため、少なくとも部分的に起きる（図１３Ｂ参照）。図１３Ｂに示すようにコネクタを抜くと、断面がかなり変化し、それに伴って、インピーダンスがかなり変化する（上記コネクタが正しくかつ完全に結合されていない場合には、電気的性能が著しく低下する）。上記コネクタが結合されていない場合には、上記接点の断面は、劇的に変化しないため、（図１３Ａに示すような）上記コネクタは、完全に結合されているときと同様に、部分的に結合されいない場合に（例えば、約１〜２ｍｍだけ結合されていない）、ほぼ同じ電気的特性を実現できる。

図１６Ａは、本発明の実施の形態に係る例示的な直角電気コネクタを有するバックプレーン装置の斜視図である。図１６Ａに示すように、コネクタ９００は、プラグ９０２とレセプタクル１１００とを備える。

プラグ９０２は、１つのハウジング９０５と、複数のリードアセンブリ９０８とを備える。ハウジング９０５は、信号伝送に適した電気的接続部が、レセプタクル１１００を介して、第１の電子装置９１０と第２の電子装置９１２との間に形成されるように、複数のリードアセンブリ９０８を収容しかつ位置合わせするように構成されている。本発明の一実施の形態においては、電子装置９１０はバックプレーンであり、また電子装置９１２は、ドーターカードである。しかし、電子装置９１０及び９１２は、本発明の範囲から逸脱しない範囲であれば、どのような電子装置であってもよい。

図に示すように、コネクタ９０２は、複数のリードアセンブリ９０８を備える。各リードアセンブリ９０８は、以下に説明するように、端子または導体９３０からなる列を備える。各リードアセンブリ９０８は、任意の数の端子９３０を備える。

図１６Ｂは、コネクタ９０３が、プラグとレセプタクルを結合したというよりも単一の装置であることを除いて、図１６Ａと同様のバックプレーン装置である。コネクタ９０３は、１つのハウジングと、複数のリードアセンブリ（図示せず）とを備える。該ハウジングは、信号伝送に適した電気的接続部が、第１の電子装置９１０と第２の電子装置９１２との間に形成されるように、複数のリードアセンブリ（図示せず）を収容しかつ位置合わせするように構成されている。

図１６Ｃは、プラグコネクタ９０５が、直角プラグコネクタというよりも、垂直プラグコネクタである点を除いて、図１６Ａと同様のボードツーボード装置である。本実施形態は、２つの並列の電子装置９１０、９１３間に電気的接続部を形成する。本発明による垂直バックパネルレセプタクルコネクタは、例えば、基板上にインサート成形することができる。すなわち、間隔、およびそれに伴って性能を維持することができる。

図１７は、電子装置９１０及び９１２とレセプタクルコネクタ１１００とを示していない、図１６Ａのプラグコネクタの斜視図である。図に示すように、その中にリードアセンブリ９０８を収容して位置合わせするスロット９０７は、ハウジング９０５内に形成されている。また、図１７は、接続ピン９３２、９４２も示す。接続ピン９４２は、コネクタ９０２を電子装置９１２に接続する。接続ピン９３２は、コネクタ９０２を、レセプタクル１１００を介して電子装置９１０に電気的に接続する。接続ピン９３２及び９４２は、電子装置（図示せず）に対してスルー実装または表面実装接続部を形成するようになっていてもよい。

一実施形態においては、ハウジング９０５は、プラスチックで形成されているが、どのような適切な材料も使用できる。電子装置９１０及び９１２への接続部は、表面実装接続部またはスルー実装接続であってもよい。

図１８は、図１７に示すようなプラグコネクタ９０２の側面図である。図に示すように、各リードアセンブリ９０８に含まれる端子からなる列は、距離Ｄだけ、隣接するリードアセンブリの端子からなる列と互いにずれている。このようなずれについては、図６、７に関して十分に説明されている。

図１９は、単一のリードアセンブリ９０８の側面図である。図１９に示すように、リードアセンブリ９０８の１つの実施の形態は、金属製リードフレーム９４０と、インサート成形プラスチックフレーム９３３とを備える。このようにして、上記インサート成形リードアセンブリ９３３は、端子または導体９３０からなる１つの列を含むように機能する。該端子は、差分信号の組または接地接点のいずれかを備えてもよい。このようにして、各リードアセンブリ９０８は、差分信号の組９３５Ａ及び９３５Ｂと接地接点９３７とからなる列を備える。

図１９に示すように、各リードアセンブリ９０８に含まれる差分信号の組と接地接点とからなる列は、信号−信号−接地構造で配列されている。このようにして、リードアセンブリ９０８の端子からなる列の上部接点は、接地接点９３７Ａになる。２つの信号接点からなる差分信号の組９３５Ａは、接地接点９３７Ａに隣接しており、一方は正の極性を有し、他方は負の極性を有している。

図に示すように、接地接点９３７Ａ及び９３７Ｂは、インサート成形リードアセンブリ９３３からかなりの距離伸びている。図１９Ｂに示すように、このような構造は、信号接点９３５が、対応するレセプタクル接点１１０２Ｓと結合する前に、接地接点９３７を、レセプタクル１１００の対応するレセプタクル接点１１０２Ｇと結合できるようにする。従って、信号伝送が接続する装置間に発生する前に、接続される装置（図１９Ｂには図示せず）を、共通接地に導くことができる。これにより、上記装置の高速接続を実現できる。

コネクタ９００のリードアセンブリ９０８を、直角モジュールとして示す。説明のため、第１の接続ピン９３２の組は、第１の平面上に（例えば、第１の電子装置９１０と同一平面上に）配置されており、また、第２の接続ピン９４２の組は、該第１の平面と直角な第２の平面上に（例えば、第２の電子装置９１２と同一平面上に）配置されている。上記第１の平面と第２の平面とを接続するために、各導体９３０は、電子装置９１０及び９１２を電気的に接続するために、全体で約９０度（直角）伸びるように形成される。

図２０及び２１は、それぞれ、本発明の一態様に係る端子からなる２つの列の側面図及び正面図である。図２０及び２１に示すように、端子からなる隣接する列は、互い違いに配列されている。換言すれば、隣接するリードアセンブリの端子間には、ずれがある。具体的には、図２０及び２１に示すように、列１の端子と、列２の端子との間には、距離ｄのずれがある。図に示すように、該ずれｄは上記端子の全長に沿って存在する。上述したように、該ずれは、信号伝送接点間の距離を増大させることにより、クロストークの発生を低減する。

導体の配置を単純化するために、導体９３０は、図２０に示すように、矩形断面を有する。しかし、導体９３０は、どのような形状であってもよい。

図２２は、図１６Ａに示すコネクタのレセプタクル部の斜視図である。レセプタクル１１００は、（図１６Ａに示すような）コネクタプラグ９０２と結合することができ、２つの電子装置（図示せず）を接続するのに使用することができる。具体的には、（図１７に示すような）接続ピン９３２を開口部１１４２に挿入して、コネクタ９０２をレセプタクル１１００に電気的に接続することができる。レセプタクル１１００は、コネクタ９００の位置合わせ及びレセプタクル１１００への挿入を補助するための位置合わせ構造部１１２０も含む。構造部１１２０は、一旦挿入されると、レセプタクル１１００に一旦挿入されたコネクタを固定するように作用する。それにより、このような構造部１１２０は、上記コネクタとレセプタクルとの間に発生する可能性があり、該コネクタとレセプタクルとの間に物理的な破損を引き起こす可能性のある、いかなる動きも防ぐ。

レセプタクル１１００は、複数のレセプタクル接点アセンブリ１１６０を含み、各アセンブリは、複数の端子（端部のみ図示してある）を含む。該端子は、コネクタ９００と、いずれかの結合電子装置（図示せず）との間に電気的経路を形成する。

図２３は、構造部１１２０と、ハウジング１１５０と、レセプタクルリードアセンブリ１１６０とを含む、図２２のレセプタクルの側面図である。図に示すように、図２３も、上記レセプタクルリードアセンブリが、本発明に従って、互いにずれてもよいことを示している。上述したように、このようなずれは、上述したようなマルチアクティブクロストークの発生を低減する。

図２４は、レセプタクルハウジング１１５０を含んでいない単一のレセプタクル接点アセンブリの斜視図である。図に示すように、アセンブリ１１６０は、複数の二重ビーム導電性端子１１７５と、絶縁物質で形成されたホルダ１１６８とを含む。一実施形態においては、ホルダ１１６８は、上記接点の周囲にプラスチック射出成形で形成されているが、どのような適切な絶縁物質も、本発明の範囲を逸脱しない範囲で使用することができる。

図２５は、本発明の他の実施の形態に係るコネクタの斜視図である。図に示すように、コネクタ１３１０及びレセプタクル１３１５は、例えば、回路基板１３０５のような電子装置をケーブル１３２５に接続するのに使用される。具体的には、コネクタ１３１０がレセプタクル１３１５と結合されると、基板１３０５とケーブル１３２５との間に電気的接続が確立される。それにより、ケーブル１３２５は、信号を受け取るのに適した電子装置（図示せず）に該信号を伝送することができる。

本発明の別の実施形態においては、ずれの距離ｄが、上記コネクタの端子の長さにわたって変化してもよいことが意図されている。このようにして、該ずれの距離は、上記端子の長さに沿って、および上記導体のいずれかの端部において変化してもよい。本実施形態を説明するために、図２６を参照すると、直角な端子からなる単一の列の側面図が示されている。図に示すように、部分Ａにおける端子の高さは、高さＨ１であり、また、部分Ｂにおける端子の断面の高さは、高さＨ２である。

図２７及び２８は、それぞれ、線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿った直角端子の列の正面図である。図２６に示す端子の単一の列に加えて、図２７及び２８も、上記コネクタハウジング内に収容された隣接するリードアセンブリに含まれる端子の隣接する列を示す。

本発明によれば、隣接する列のずれは、上記リードアセンブリ内の端子の長さに沿って変化してもよい。より具体的には、隣接する列間のずれは、上記端子の隣接する部分にしたがって変化する。このようにして、列間のずれの距離は、上記端子の部分Ｂと該端子の部分Ａとで異なる。

図２７および図２８に示すように、上記端子の部分Ａの線Ａ−Ａに沿った端子の断面高さはＨ１であり、線Ｂ−Ｂに沿った部分Ｂの端子の断面高さはＨ２である。図２７に示すように、端子の断面高さがＨ１である場合の、部分Ａの端子のずれは、距離Ｄ１である。

同様に、図２８は、上記端子の部分Ｂの端子のずれを示す。図に示すように、上記端子の部分Ｂの端子間のずれの距離はＤ２である。好ましくは、ずれＤ２は、クロストークを最少化するように選定され、また、間隔または他のパラメータが異なるため、ずれＤ１と異なっていてもよい。従って、上記端子間で発生するマルチアクティブクロストークを低減することができ、これによって信号の完全性が向上する。

本発明の別の実施形態においては、クロストークをさらに低減するために、隣接する端子列間のずれは、結合させるプリント配線基板上のバイア間のずれと異なる。バイアは、プリント配線基板上の２つまたはそれ以上の層の間の導電経路である。一般に、バイアは、２つまたはそれ以上の導体が相互接続される適切な箇所で、プリント配線基板を穿孔することによって形成される。

このような実施形態を説明するために、図２９は、上記端子が、電子装置上のバイアと結合したときの、端子の４つの列の断面の正面図を示す。このような電子装置は、図１６Ａに示したものと同じであってもよい。コネクタ（図示せず）の端子１７１０は、接続ピン（図示せず）によってバイア１７００に挿入される。しかし、該接続ピンは、図１７に示すものと同じであってもよい。

本発明のこの実施形態によれば、隣接する端子列間のずれは、結合されるプリント配線基板上のバイア間のずれとは異なる。具体的には、図２９に示すように、隣接する列の端子のずれ間の距離はＤ１であり、電子装置のバイアのずれ間の距離はＤ２である。本発明に従って、これら２つのずれの距離を最適な値に変えることにより、本発明のコネクタで発生するクロストークが低減され、対応する信号の完全性が保たれる。

図３０は、直角電気コネクタ１１００の他の実施の形態の一部の斜視図である。図３０に示すように、導体１３０は、第１の面から、該第１の面と直角な第２の面まで配置されている。隣接する導体９３０間の距離Ｄは、導体９３０の幅が変わっても、また、導体９３０の経路が遠回りになったとしても、ほぼ一定のままである。このほぼ一定のギャップＤは、上記導体の長さに沿って、ほぼ一定の差動インピーダンスを可能にする。

図３１は、直角電気コネクタ１２００の他の実施の形態の斜視図である。図１２に示すように、モジュール１２１０は、隣接するモジュール１２１０間の適切な間隔を形成するために、フレーム１２２０内に配置されている。

図３２は、レセプタクルコネクタ１１００’の代替の実施の形態の斜視図である。図３２に示すように、コネクタ１１００’は、接続ピン１１７５’間の適切な間隔を形成するフレーム１１９０を備える。フレーム１１９０は、その中に導体１１７５’が固定される凹部を備える。各導体１１７５’は、単一の接点インターフェース１１９１と、接続ピン１１９２とを備える。各接点インタフェース１１９１は、上述したように、対応するプラグ接点への接続のために、フレーム１１９０から伸びている。各接続ピン１９４２は、第２の電子装置への電気的接続のためにフレーム１１９０から伸びている。レセプタクルコネクタ１１９０は、スティッチングプロセスによって製作してもよい。

導体９０３の長さにわたって好ましいギャップ公差を実現するために、コネクタ９００は、図３３に示すような方法によって形成してもよい。図３３に示すように、ステップ１４００において、導体９３０が、導体９３０間に所定のギャップを有する金型ブランク内に配置される。ステップ１４１０において、ポリマーを該金型ブランクに注入して、コネクタ９００のフレームを形成する。導体９３０の相対位置は、フレーム９５０によって維持される。残留応力によって生じる歪みやねじれは、変動性への影響を有する可能性があるが、良好に設計されている場合、結果として生じるフレーム９５０は、所望のギャップ公差を保つ十分な安定性を有することになる。このようにして、導体９３０間のギャップを、１インチの１万分の１の変動性で制御することができる。

好ましくは、最良の性能を与えるために、上記コネクタを通る電流伝送経路は、可能な限り高導電性とするべきである。該電流伝送経路は、上記接点の外側部分にあることが分かっているので、該接点を、高導電性物質からなる薄い外側層でめっきすることが好ましい。このような高導電性物質の例としては、金、銅、銀、すず合金が挙げられる。

上記例示的な実施の形態を、単に説明のために記載し、かつ該実施の形態は、決して本発明の限定するものではないことを理解すべきである。本願明細書において使用した言葉は、限定のための言葉というよりもむしろ説明のための言葉である。また本発明を、特定の構造、物質および／または実施形態に関して記載してきたが、本発明は本願明細書に開示した事項に限定しようとするものではない。むしろ本発明は、特許請求の範囲内において、全ての機能的に等しい構造、方法及び用途に及ぶ。本明細書の教示の恩恵を有する当業者は、該教示に対して多くの変更を施してもよく、またその態様において、本発明の範囲及び趣旨を逸脱しない範囲で変形が可能である。

クロストークを防ぐためにシールドを使用する電気コネクタのための例示的な接点構成を示す図である。 クロストークを防ぐためにシールドを使用する電気コネクタのための例示的な接点構成を示す図である。 導電性素子及び誘電性素子が、概して「Ｉ」字状に配置されている電気コネクタの概略図である。 信号接点及び接地接点からなる構成における等電位領域を示す図である。 マルチアクティブクロストークに対するオフセットの影響を測定するのに用いる導体の配置を示す図である。 本発明の一つの態様に係る、マルチアクティブクロストークと、端子の隣接する列間のオフセットとの関係を示すグラフである。 クロストークが、最悪の状況で決まる接点配置を示す図である。 信号の組が、列状に配置されている導体配列を示す図である。 信号の組が、列状に配置されている導体配列を示す図である。 信号の組が、列状に配置されている導体配列を示す図である。 信号の組が、行状に配置されている導体配列を示す図である。 本発明の一つの態様に従って配置された端子の６つの列からなるアレイを示す図である。 本発明の他の実施形態に従って配置された端子の６つの列からなるアレイを示す図である。 本発明に係る、例示となる直角電気コネクタの斜視図である。 図８の直角電気コネクタの側面図である。 線Ａ−Ａに沿った、図８の直角電気コネクタの一部の側面図である。 線Ｂ−Ｂに沿った、図８の直角電気コネクタの一部の側面図である。 線Ｂ−Ｂに沿った、図８の直角電気コネクタの導電体の上部断面図である。 線Ａ−Ａに沿った、図８の直角電気コネクタの一部のの側部断面図である。 図１３の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 本発明による直角電気コネクタの例示となる導体の斜視図である。 図８の直角電気コネクタの別の例示となる導体の斜視図である。 例示的な直角電気コネクタを有するバックプレーン装置の斜視図である。 直角電気コネクタを有するバックプレーンの代替の実施形態の単純化した図である。 垂直コネクタを有するボードツーボード装置の単純化した図である。 図１６Ａに示すコネクタのコネクタプラグ部分の斜視図である。 図１７のプラグコネクタの側面図である。 図１７のプラグコネクタのリードアセンブリの側面図である。 結合中の、図１９のリードアセンブリを示す図である。 本発明の一実施形態に係る端子の２つの列の側面図である。 図２０の端子の前面図である。 本発明の他の実施形態に係るレセプタクルの斜視図である。 図２２のレセプタクルの側面図である。 単一列のレセプタクル接点の斜視図である。 本発明の別の実施形態に係るコネクタの斜視図である。 本発明の別の態様に係る直角端子の列の側面図である。 線Ａ−Ａに沿った、図２６の直角端子の前面図である。 線Ｂ−Ｂに沿った、図２６の直角端子の前面図である。 本発明の別の態様に従って、端子が、電子装置上のバイアに接続されている場合の端子の断面図である。 本発明に係る別の例示となる直角電気コネクタの一部の斜視図である。 本発明に係る別の例示となる直角電気コネクタの斜視図である。 レセプタクルコネクタの代替の実施形態の斜視図である。 本発明に係るコネクタを形成する方法のフロー図である。

Claims (72)

1. 複数の信号接点と、
   複数の接地接点とを備え、
   前記複数の信号接点と、前記複数の接地接点とは、配列の結果として挿入損失及びクロストークが制限されるように配列されている電気コネクタ。
2. 第１の信号接点と第２の信号接点とを備え、前記第１及び第２の信号接点は、該接点間にギャップを有し、かつ第１の差分信号の組を形成し、前記第１の差分信号の組における差分信号が、前記ギャップ内に高い電界を生成し、かつ前記第１の差分信号の組に隣接している第２の差分信号の組の近傍に低い電界を生成する、請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 第２の信号接点と縁部結合されている第１の信号接点を備える、請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 縁部結合された信号接点の組からなる配列を備える、請求項１に記載の電気コネクタ。
5. 毎秒約１０ギガビットの通信速度を有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
6. 約１．４ｍｍの行ピッチを有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
7. 約２．０ｍｍの列ピッチを有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
8. 約２５ｍｍのカードピッチを有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
9. 前記接点が伸びるハウジングを備える、請求項１に記載の電気コネクタ。
10. 前記ハウジングは、前記接点を絶縁する誘電物質で、少なくとも一部が充填されている、請求項９に記載の電気コネクタ。
11. 前記誘電物質は空気である、請求項１０に記載の電気コネクタ。
12. 前記コネクタは、直角のボールグリッドアセンブリコネクタである、請求項１１に記載の電気コネクタ。
13. 直線上インチ毎に６３．５の結合信号組を有し、４０ピコ秒の立ち上がり時間で、約３％以下の近端部クロストークを有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
14. 直線上インチ毎に６３．５の結合信号組を有し、４０ピコ秒の立ち上がり時間で、約４％以下の遠端部クロストークを有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
15. 前記接点は、第１の接点列に沿って第１の差分信号の組を含み、第２の接点列に沿って第２の差分信号の組を含むように配列されている、請求項１に記載の電気コネクタ。
16. 前記第２の差分信号の組は、前記第１の差分信号の組に隣接しており、前記コネクタには、前記第１の差分信号の組と、前記第２の差分信号の組との間のシールドがない、請求項１５に記載の電気コネクタ。
17. 直線上インチ毎に約６３．５の結合信号組の接点密度を有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
18. 直線上インチ毎に約６３．５以上の結合信号組の接点密度を有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
19. ５ＧＨｚで約０．７ｄＢ以下の挿入損失を有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
20. ４０ピコ秒の立ち上がり時間で約１００Ωのインピーダンス整合を有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
21. 第１の差分信号の組と、
    前記第１の差分信号の組に隣接して配置された第２の差分信号の組とを備える電気コネクタであって、
    前記コネクタは、前記第１の差分信号の組と前記第２の差分信号の組との間にシールドがない、電気コネクタ。
22. 前記第１の差分信号の組は、第１の接点列に沿って配置され、前記第２の差分信号の組は、第２の接点列に沿って配置されている、請求項２１に記載の電気コネクタ。
23. コネクタハウジングと、
    前記ハウジングの少なくとも一部分を通って伸びる第１の信号接点と、
    前記ハウジングの少なくとも一部分を通って伸びる第２の信号接点とを備え、
    前記第１及び第２の信号接点は、該接点間にギャップを有し、かつ第１の差分信号の組を形成し、
    前記第１の差分信号の組における差分信号は、前記ギャップ内に高い電界を形成し、かつ隣接する差分信号の組の近傍に低い電界を形成する、電気コネクタ。
24. 複数の信号接点と、複数の接地線点とを有するプラグコネクタと、
    前記プラグコネクタの関連する信号接点と接地接点とを収容する複数の信号レセプタクル接点及び接地レセプタクルを有するレセプタクルコネクタとを備え、
    前記プラグ接点が前記レセプタクルコネクタと完全に結合している間存在する前記コネクタの電気的特性は、前記プラグコネクタが、前記レセプタクルコネクタに部分的に結合しているときに維持される、電気コネクタ装置。
25. 前記電気的特性は、隣接する信号接点間のクロストークのレベルを含む、請求項２４に記載の電気コネクタ装置。
26. 前記電気的特性は、挿入損失のレベルを含む、請求項２４に記載の電気コネクタ装置。
27. 信号接点が、結合方向において関連する信号レセプタクル接点と結合し、前記信号接点は、前記信号接点と前記結合方向を横断する前記信号レセプタクルとを合わせた断面領域とほぼ同じである、前記結合方向を横断する断面領域を有する、請求項２４に記載の電気コネクタ装置。
28. コネクタハウジングと、
    前記コネクタハウジングを少なくとも部分的に通って伸び、かつ第１の長さを有する第１の導体と、
    前記コネクタハウジングを少なくとも部分的に通って伸び、かつ第２の長さを有する第２の導体とを備え、
    前記第１の導体と第２の導体との間のインピーダンスが、前記第１の長さ及び第２の長さに沿って実質的に一定である電気コネクタ。
29. 前記第１及び第２の導体は差分信号の組の導体であり、前記インピーダンスは差動インピーダンスである、請求項２８に記載の電気コネクタ。
30. 前記第１の導体は信号導体であり、前記第２の導体は接地導体であり、前記インピーダンスは、不平衡インピーダンスである、請求項２８に記載の電気コネクタ。
31. 前記インピーダンスは、前記第１及び第２の長さに沿って、１０％以下変動する、請求項２８に記載の電気コネクタ。
32. 前記インピーダンスは、前記第１及び第２の長さに沿って、５％以下変動する、請求項２８に記載の電気コネクタ。
33. 前記第１の導体は、前記第１の導体の長さに沿って第１の縁部を備え、前記第２の導体は、前記第２の導体の長さに沿った第２の縁部を備え、前記第１の縁部と前記第２の縁部との間のギャップは、実質的に一定である、請求項２８に記載の電気コネクタ。
34. 各導体は、実質的に矩形断面を有する、請求項３３に記載の電気コネクタ。
35. 前記矩形断面の幅は、前記矩形断面の厚さよりも実質的に大きい、請求項３４に記載の電気コネクタ。
36. 前記実質的に一定のギャップは、前記矩形断面の隣接する幅面間に設けられている、請求項３５に記載の電気コネクタ。
37. 前記実質的に一定のギャップは、前記矩形断面の隣接する厚さ面間に設けられている、請求項３５に記載の電気コネクタ。
38. 前記第１及び第２の導体は、差分信号の組の導体であり、かつ、
    導体の各差分信号の組が、該導体の組の長さに沿って、該導体の組の間に実質的に一定のインピーダンスを有する、導体の複数の差分信号の組と、
    各接地導体が、前記複数の差分信号の組のうちの１つに隣接して配置されている、複数の接地導体とをさらに備える、請求項２８に記載の電気コネクタ。
39. 前記複数の接地導体と、前記複数の差分信号の組とは、行状に配列されている、請求項３８に記載の電気コネクタ。
40. 前記複数の接地導体と、前記複数の差分信号の組とは、列状に配列されている、請求項３８に記載の電気コネクタ。
41. １つの接地に隣接する差分信号の組の導体間のギャップは、２つの接地に隣接する差分信号の組の導体間のギャップよりも小さく、それによって、複数の差分信号の組の差動インピーダンスの整合性が向上する、請求項４０に記載の電気コネクタ。
42. 前記第１の導体の第１の部分は、第１の誘電率を有する第１の物質内に配置され、前記第１の導体の第２の部分は、第２の誘電率を有する第２の物質内に配置されており、
    前記第２の導体の第１の部分は、前記第１の物質内に配置され、かつ前記第２の導体の第２の部分は、前記第２の物質内に配置されており、
    前記導体の長さに沿って、インピーダンスが実質的に一定になるように、前記第１の物質内の第１の導体と第２の導体との間のギャップは第１の距離であり、前記第２の物質内の第１の導体と第２の導体との間のギャップは第２の距離である、請求項２８に記載の電気コネクタ。
43. 前記第１の物質は空気を備え、前記第２の物質はポリマーを備える、請求項４２に記載の電気コネクタ。
44. 前記第１の導体は、前記第１の導体の長さに沿って第１の縁部を備え、前記第２の導体は、前記導体の長さに沿って第２の縁部を備え、前記第１の縁部と第２の縁部との間のギャップが、実質的に一定である、請求項４２に記載の電気コネクタ。
45. 前記第１及び第２の導体は、ブレード状になっている、請求項２８に記載の電気コネクタ。
46. 前記第１及び第２の導体は、２つの単一のビーム接点状になっている、請求項２８に記載の電気コネクタ。
47. 前記第１及び第２の導体の各々は、第１の平面において前記コネクタに入り、かつ第２の面とほぼ直交する第２の平面において前記コネクタから出る、請求項２８に記載の電気コネクタ。
48. 第１の長さを有する第１の導体と、
    第２の長さを有する第２の導体であって、前記第１の導体と第２の導体との間のインピーダンスが、前記第１及び第２の長さに沿って実質的に一定である、第２の導体とを備える第１の部分と、
    第３の長さを有し、かつ前記第１の導体の一部分を収容するようになっている第３の導体と、
    第４の長さを有し、かつ前記第２の導体の一部分を収容するようになっている第４の導体であって、前記第３及び第４の導体間のインピーダンスが、前記第３及び第４の長さに沿って実質的に一定である第４導体とを備える第２の部分とを備える電気コネクタであって、
    前記導体が完全に結合されている間存在する前記コネクタの電気的特性が、前記導体が部分的に結合しているときに維持される電気コネクタ。
49. 前記第１及び第２の導体は、ブレード状になっており、前記第３及び第４の導体は、それぞれ、前記第１及び第２の導体をそれぞれ収容するために、２つの単一のビーム接点状になっている、請求項４８に記載の電気コネクタ。
50. 第１の差分信号の組を有する第１の接点列と、
    前記第１の差分信号の組に隣接する第２の差分信号の組を有する第２の接点列とを備え、
    前記第１の列は、前記第１及び第２の差分信号の組の間のクロストークが、ずれの結果として制限されるように、前記第２の列からずれている電気コネクタ。
51. 前記第１の接点列の第１の端部に配置された第１の接地接点と、前記第２の接点列の第２の端部に配置された第２の接地接点とをさらに備え、前記第２の接点列の第２の端部は、前記第１の接点列の第１の端部の反対側にある、請求項５０に記載の電気コネクタ。
52. 前記コネクタは、直角コネクタである、請求項５０に記載の電気コネクタ。
53. 前記コネクタは、垂直コネクタである、請求項５０に記載の電気コネクタ。
54. 各リードフレームが、差分信号の組と接地接点とからなる１つの列を含むリードフレームをさらに備える、請求項５０に記載の電気コネクタ。
55. 前記コネクタは、１Ｇｂ／ｓ以上の信号を通過させるようになっている、請求項５０に記載の電気コネクタ。
56. 前記第１の差分信号の組は、ギャップ幅を有するギャップを有し、列ピッチとギャップ幅の縦横比は、約５よりも大きい、請求項５０に記載の電気コネクタ。
57. 前記隣接する列間のずれは、前記差分信号の組の長さに沿って変化する、請求項５０に記載の電気コネクタ。
58. 前記ずれは、約１．３ｍｍである、請求項５０に記載の電気コネクタ。
59. 前記コネクタハウジングは、分離可能なプラグと、レセプタクルハウジングとをさらに備える、請求項５０に記載の電気コネクタ。
60. 前記列間にはシールドが設けられていない、請求項５０に記載の電気コネクタ。
61. 前記列間にはアースが設けられていない、請求項５０に記載の電気コネクタ。
62. 前記列の少なくとも１つの上部及び底部に接地接点をさらに備える、請求項５０に記載の電気コネクタ。
63. プラグ内に設けられた差分接点の組からなる複数の列であって、各差分接点の組が、第１の極性を有する信号を伝送する第１の信号接点と、第２の極性を有する信号を伝送する第２の信号接点とを含む差分接点の組からなる複数の列と、
    差分接点の組からなる各列内の各差分接点の組の間に、接地接点が設けられている、複数の接地接点であって、差分接点の組と接地接点とからなる各列が、各差分接点の組に関してマルチアクティブクロストークが低減されるように、隣接する列からずれている、複数の接地接点とを備えるプラグと、
    前記プラグに電気的に接続されたレセプタクルであって、
    該レセプタクル内に配置された差分接点の組からなる第２の複数の列であって、各差分接点の組が、第１の極性を有する信号を伝送する第１の信号接点と、第２の極性を有する信号を伝送する第２の信号接点とを含む、第２の複数の列と、
    差分接点の組からなる各第２の複数の列内の各差分接点の組の間に、接地接点が設けられている、第２の複数の接地接点とを備えるレセプタクルとを備え、
    差分接点の組と接地接点とからなる各第２の列が、各差分接点の組に関して、マルチアクティブクロストークが低減されるように、隣接する列からずれている電気コネクタ。
64. 前記レセプタクルは、ケーブルに接続するようになっている、請求項６３に記載の電気コネクタ。
65. 複数のリードフレームを備える、電気コネクタのためのプラグであって、
    前記各リードフレームは、
    両端部に端子ピンを有する複数の差分接点の組であって、各差分接点の組が、第１の極性を有する信号を伝送する第１の信号接点と、第２の極性を有する信号を伝送する第２の信号接点とを含む、複数の差分接点の組と、
    両端部に接地ピンを有する複数の接地接点であって、各差分接点の組の間に接地接点が配置されている、複数の接地接点として配列された接点からなる列を備え、
    前記各列の前記差分接点の組及び接地接点は、各差分接点の組に関して、マルチアクティブクロストークが低減されるように、隣接する列の差分接点及び接地接点からずれている、プラグ。
66. 前記リードフレームの間には、シールドが設けられていない、請求項６５に記載のプラグ。
67. 前記リードフレームの間には、アースが設けられていない、請求項６６に記載のプラグ。
68. 接点からなる前記列のうちの少なくとも１つは、前記列の上部及び底部に、接地接点を含む、請求項６５に記載のプラグ。
69. 複数のリードフレームを備える電気コネクタであって、
    前記各リードフレームは、
    両端部に端子ピンを有する複数の差分接点の組であって、各差分接点の組が、第１の極性を有する信号を伝送する第１の信号接点と、前記第１の極性とは反対の第２の極性を有する信号を伝送する第２の信号接点とを含む、複数の差分接点の組として配列された接点からなる列を備え、
    前記各列の前記差分接点の組は、各差分接点の組に関して、マルチアクティブクロストークが低減されるように、隣接する列の差分接点の組からずれている、電気コネクタ。
70. 前記リードフレーム間には、シールドが設けられていない、請求項６９に記載のプラグ。
71. 前記リードフレーム間には、アースが設けられていない、請求項７０に記載のプラグ。
72. 異なる列の間のずれは、前記プラグの全ての列にわたって変化する、請求項６９に記載のプラグ。

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