電気成端装置

专利摘要:
電気成端装置は、導電性遮蔽要素、遮蔽要素の内部に配置される絶縁体、及び絶縁体によって遮蔽要素の内部に支持されこれから電気的に絶縁される１つ以上の電気接触子を含む。絶縁体は、絶縁体内に１つ以上の電気接触子を配向しかつ保持するように構成される１つ以上の第１のキーイング要素を含む。１つ以上の第１のキーイング要素は、１つ以上の電気接触子及び絶縁体が正しく組み立てられた構成であるときに１つ以上の電気接触子が絶縁体内で回転するのを防ぎ、かつ、１つ以上の電気接触子が絶縁体内に不適切に配向されたときに絶縁体のアセンブリが導電性遮蔽要素内に入るのを防ぐように、構成され得る。電気成端装置は、電気コネクタ内に含まれ得る。
公开号:JP2011513896A
申请号:JP2010547695
申请日:2009-02-12
公开日:2011-04-28
发明作者:ジョゼフ・エヌ・カスティグリオネ；スティーブン・フェルドマン；ルディ・エル・デンスモア
申请人:スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー；
IPC主号:H01R13-648

专利说明:

[0001] 本発明は、高速電気コネクタに関する。具体的に、本発明は、高信号線密度及び信号線のための遮蔽制御インピーダンス（ＳＣＩ）を促進するために、これらの高速電気コネクタで使用され得る電気成端装置に関する。]
背景技術

[0002] 集積回路を他の回路基板、ケーブル又は電子装置に相互接続することは当該技術分野において知られている。通常、特に信号線密度が比較的低い場合、また、相互接続部又はプリント基板の導体を通した信号伝搬に必要な時間の長さと比較して回路開閉速度（エッジ率又は信号立ち上がり時間とも呼ばれる）が遅い場合、かかる相互接続部の形成は困難ではない。相互接続部の寸法及び回路開閉速度の両方に対するユーザの要求がより高くなった場合、物理的寸法及び電気的性能の両方の観点で十分に機能し得る相互接続部の設計及び製造はより困難になってきている。]
発明が解決しようとする課題

[0003] 高速回路、すなわち少なくとも５ＧＨｚの伝送周波数の回路に必要なインピーダンス制御を提供するコネクタが開発されている。これらのコネクタの多くは有用であるが、当該技術分野においては、信号整合性を十分に制御するために、精密制御された電気的特性を有する、より高い信号線密度を有するコネクタ設計が依然として必要とされている。]
課題を解決するための手段

[0004] 一態様では、本発明は、導電性遮蔽要素、遮蔽要素の内部に配置される絶縁体、及び１つ以上の電気接触子を含む、電気成端装置を提供する。１つ以上の電気接触子が、絶縁体によって、遮蔽要素の内部で支持され及びこれから電気的に絶縁され、かつ遮蔽要素の前方端部及び後方端部を通して電気的接続をつくるために構成される。絶縁体は、絶縁体内に１つ以上の電気接触子を配向しかつ保持するために構成される１つ以上の第１のキーイング要素を含む
別の態様では、本発明は電気ケーブル、１つ以上の電気接触子、１つ以上の電気接触子の周囲に配置される絶縁体、及び導電性遮蔽要素を含む、電気コネクタを提供する。電気ケーブルは、１つ以上の導体及び１つ以上の導体を囲む接地シールドを含む。１つ以上の電気接触子が、１つ以上の伝導体に接続される。導電性遮蔽要素は、絶縁体の周囲に配置されて、接地シールドに接続される。絶縁体は、絶縁体内に１つ以上の電気接触子を配向しかつ保持するために構成される１つ以上の第１のキーイング要素を含む。]
[0005] 別の態様では、本発明は、絶縁体内に１つ以上の電気接触子を配向及び保持するため並びに１つ以上の電気接触子が絶縁体内で誤って配向されたときに絶縁体のアセンブリが導電性遮蔽要素内に入るのを防ぐために構成される、１つ以上の第１のキーイング要素を有する絶縁体を提供する。１つ以上の第１のキーイング要素は、１つ以上の電気接触子及び絶縁体が正しく組み立てられた構成であるときに１つ以上の電気接触子が絶縁体内で回転するのを防ぐように構成され得る。]
[0006] 本発明の上記の「課題を解決するための手段」は、本発明が開示するそれぞれの実施形態又は全ての実施例を説明することを意図したものではない。以下の図面及び発明を実施するための形態により、例証的な実施形態を更に具体的に例示する。]
図面の簡単な説明

[0007] 本発明の態様による電気成端装置の代表的な実施形態の分解斜視図。
図１の電気成端装置の遮蔽要素の平面図。
図１の電気成端装置の遮蔽要素の平面図。
図１の電気成端装置の遮蔽要素の平面図。
図１の電気成端装置の遮蔽要素の平面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の絶縁体の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の電気接触子の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の電気接触子の平面図及び断面図。
図１の電気成端装置の電気接触子の平面図及び断面図。
組み立てられた構成における電気ケーブルと共に使用される図１の電気接触子及び電気成端装置の絶縁体の平面図。] 図１
実施例

[0008] 以下に、好ましい実施形態について詳しく説明する中で、その一部をなす添付の図面を参照する。添付の図面は、実例として、本発明を実施することができる具体的な実施形態を示す。他の実施形態を使用してもよく、また本発明の範囲から逸脱することなく構造上又は論理上の変更をなしてもよいことが理解されるものである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、また、本発明の範囲は、添付特許請求の範囲によって定義される。]
[0009] 図１〜５は、本発明の態様による、電気成端装置１２の代表的な実施形態を例示する。図１は、電気ケーブル２０と共に使用される代表的な電気成端装置１２の分解図を示し、一方で、図２〜５は、本発明の態様による電気成端装置の個別の構成要素の詳細図を提供する。電気成端装置１２は、長手方向の導電性遮蔽要素４０、絶縁体４２、及び単一の電気接触子４４を含む。絶縁体４２は、電気接触子４４を導電性遮蔽要素４０から絶縁する。] 図１ 図２Ａ 図２Ｂ 図２Ｃ 図２Ｄ 図３Ａ 図３Ｂ 図３Ｃ 図３Ｄ 図３Ｅ
[0010] 図１及び２Ａ〜２Ｄを参照すると、導電性遮蔽要素４０は、前方端部４６、後方端部４８、及び非円形横断面を画定する側面５０ａ〜５０ｄ（本明細書では「側面５０」と総称される）を有する。例示される実施形態は、実質的に正方形の横断面を画定する４つの側面５０を含むが、遮蔽要素４０は、他のほぼ矩形又は非円形の横断面を画定する、他の数の側面を有してもよい。他の実施形態では、遮蔽要素４０は、概ね曲線状の（例えば、円形）の横断面を有してもよい。例示したように、遮蔽要素４０は、対向する表面５０ａ及び５０ｃに配置された、横方向に突出する弾性接地接触ビーム５２を含む。その他の実施形態において、遮蔽要素４０は、１つの接地接触ビーム５２のみを含む。ラッチ部材５４は、少なくとも１つの側面５０から延在する。ラッチ部材５４は成端装置１２を保持器に保持するために構成される、又はオーガナイザープレート（図示せず）は複数の電気成端装置を受容、固定及び管理するために構成される。一実施形態では、ラッチ部材５４は、個々の電気成端装置及びケーブルアセンブリを取り換える、又は修理する目的のために、電気成端装置１２が、保持装置又はオーガナイザープレートから引き抜かれ得るように、取り付けられた電気ケーブル２０を破壊するために必要な力より小さな力で屈する（すなわち、変形する）ように設計される。図１に図示した実施形態では、ラッチ部材５４は、接地接触ビーム５２の１つとしての異なる側面５０ｄ上に示されている。しかし、他の実施形態では、ラッチ部材５４は、追加的に又は代替手段として、接地接触ビーム５２を含む遮蔽要素４０の側面５０上に配置することができる（図２Ａ〜２Ｄ）。遮蔽要素４０は、遮蔽要素４０の後方端部４８から横に延出したツメ６０の形態のキーイング部材を更に含むことができる。ツメ６０は、電気成端装置１２が正しい既定の配向で保持装置又はオーガナイザープレート内に確実に挿入されるように構成される。電気成端装置１２が、保持装置又はオーガナイザープレートの内部で適切に配向されない場合、電気成端装置１２は、完全に挿入することができない。一実施形態では、タブ６０は（例えば、用具を使用することにより、又は挿入方向に過剰な力を適用することにより）変形可能であり、及び、歪みをとり、損傷した又は欠陥のある構成要素を取りか又は修理することができるように、損傷した又は欠陥のある電気成端装置１２を、保持装置又はオーガナイザープレートを通して完全に押すことを可能にすることがある。図は、遮蔽要素４０が接地接触ビーム５２を含むことを示すが、接触ビーム５２の代わりにヘルツバンプのような他の接触要素構造を使用することは、本発明の範囲内である。] 図１ 図２Ａ 図２Ｂ 図２Ｃ 図２Ｄ
[0011] ここで図１から図３Ａ〜３Ｉを参照すると、本発明の一態様による絶縁体４２は、前方端部４６に隣接して遮蔽要素４０内に配置される第１の絶縁部材７０と、後方端部４８に隣接して遮蔽要素４０内に配置される第２の絶縁部材７２とを含む。第１及び第２の絶縁部材７０、７２は、絶縁体４２に構造的支持を提供するために構成される。この実施形態では、第１及び第２の絶縁部材７０、７２を互いに正しく位置づけて隙間を与えるスペーサバー７４が提供される。第１及び第２の絶縁部材７０、７２並びにスペーサバー７４は、電気接触子４４が遮蔽要素４０の縦軸に対して実質的に平行に置かれるように、電気接触子４４を受容するように形作られ、遮蔽要素４０に摺動自在に挿入するように構成される。第１及び第２の絶縁部材７０、７２並びにスペーサバー７４は、電気接触子４４が絶縁体４２内に挿入される間に電気接触子４４を案内するように構成される。この構成では、電気成端装置１２が同軸電気成端装置として作用し得ることによって、電気接触子４４が例えば単一の同軸ケーブルに接続され得る。] 図１ 図３Ａ 図３Ｂ 図３Ｃ 図３Ｄ 図３Ｅ 図３Ｆ 図３Ｇ 図３Ｈ 図３Ｉ
[0012] 別の実施形態では、２つの電気接触子４４が遮蔽要素４０の縦軸に対して実質的に平行に置かれるように、１つ以上のスペーサバー７４は２つの電気接触子４４を受容するように形作られ、遮蔽要素４０内に摺動自在に挿入できるように構成される。１つ以上のスペーサバー７４は、それらが絶縁体４２に挿入される間に２つの電気接触子４４を案内するように構成される。この構成では、電気成端装置１２が二軸電気成端装置として作用し得ることによって、２つの電気接触子４４が例えば単一の二軸ケーブルに接続され得る。]
[0013] 絶縁体４２は、絶縁体４２内に電気接触子４４を配向及び保持するために構成される第１のキーイング要素７６を更に含む。一態様では、絶縁体４２内に電気接触子４４を保持することは、電気接触子４４の縦軸に実質的に平行な方向への電気接触子４４の実質的な動きを防ぐ。一実施形態では、電気接触子４４は、電気接触子４４及び絶縁体４２が正しく組み立てられた構成のときに第１のキーイング要素７６と係合するように構成された第２のキーイング要素７８を含む。第１のキーイング要素７６は、電気接触子４４及び絶縁体４２が正しく組み立てられた構成にあるときに電気接触子４４が絶縁体４２内で回転するのを防ぐように構成され得る。]
[0014] 好ましい実施形態において、電気成端装置１２の有効誘電率が低下するように、１つ以上の電気接触子４４の周囲の主絶縁材料が空気となるようにスペーサバー７４及び第１のキーイング要素７６が１つ以上の電気接触子４４及び遮蔽要素４０に対して形作られ、位置づけられて、電気成端装置及びケーブルアセンブリの特性インピーダンスが所望の標的値（例えば５０オーム）近くに低下する。]
[0015] 図１に図示する実施形態では、第１のキーイング要素７６は絶縁部材７０から延出しており（図３Ｄで最もよく見える）、弾力的ビーム８０と、弾力的ビーム８０の一端に配置された雄型のキー部分８２とを含む。図５で最もよく見えるように、雄型キー部分８２は電気接触子４４の第２のキーイング要素７８の雌型キー部分８４と係合して、絶縁体４２内に電気接触子４４を適切に配置、配向及び保持する。電気接触子４４が絶縁体４２内に挿入されるにつれ、弾力的ビーム８０を伴う第１のキーイング要素７６及び雄型キー部分８２は、雌型キー部分８４と係合するまで外向きに（電気接触子４４から離れるように）屈折する。有利なことに、電気接触子４４が絶縁体４２内に不正確に配向された又は不適切に組み立てられた場合（すなわち、雄型キー部分８２が雌型キー部分８４と整合又は係合されないように）、絶縁体４２は遮蔽要素４０内にフィットしないように雄型キー部分８２の存在によって第１のキーイング要素が外向きに屈折したまま維持されるので、不適切な組み立ての電気成端装置１２の据付け及び使用が防がれる。図１の実施形態では、第１のキーイング要素７６は雄型キー部分８２を含み、第２のキーイング要素７８は雄型キー部分８２を受容するように構成された雌型キー部分８４を含むが、他の実施形態では、接触子４４の適切な配置、配向及び保持、並びにその回転の予防は、第１のキーイング要素７６及び第２のキーイング要素７８の代替実施形態によって達成され得る。例えば、第２のキーイング要素７８は雄型キー部分を含むことができ、第１のキーイング要素７６は、雄型キー部分を受容するように構成された雌型キー部分を含むことができる別の例では、第１のキーイング要素７６と第２のキーイング要素７８は、例えば雄型及び雌型の特徴を両方含む相互のキー部分を含むことができる。別の実施形態では、絶縁体４２は、絶縁体４２内に１つ以上の電気接触子４４を配向及び保持するように構成された２つ以上の第１のキーイング要素７６を含むことができる。別の実施形態では、絶縁体４２の第１のキーイング要素７６は、絶縁体４２の絶縁部材７０と絶縁部材７２との間に渡る弾力的ビーム８０を含むことができる。] 図１ 図３Ｄ 図５
[0016] なお図１及び図３Ａ〜３Ｉを参照すると、絶縁体４２は前方端部９４、後方端部９６、及び非円形の形状を画定する外側表面９８ａ〜９８ｄ（本明細書では、「外側表面９８」と総称される）を有する。例示される実施形態は、実質的に正方形の形状を画定する外側表面９８を含むが、絶縁体４２は、ほぼ矩形、非円形、又は曲線状（例えば、円形）の形状を含む、他の好適な形状を画定する外側表面９８を有してもよい。] 図１ 図３Ａ 図３Ｂ 図３Ｃ 図３Ｄ 図３Ｅ 図３Ｆ 図３Ｇ 図３Ｈ 図３Ｉ
[0017] 絶縁体４２は、例えば高分子材料などの任意の好適な材料から、例えば射出成形、機械加工などの任意の好適な方法によって形成することができる。]
[0018] 一実施形態では、絶縁体４２及び１つ以上の第１のキーイング要素７６はモノリシックであることができる。例えば、絶縁体４２及び第１のキーイング要素７６はモノリシック構造として射出成形できる。別の実施形態では、絶縁材４２及び１つ以上の第１のキーイング要素７６は、スナップ嵌め、摩擦嵌め、機械的クランプ及び接着剤を含む（ただし限定せず）任意の好適な方法又は構造によって組み立てられる別々の要素を有することができる。例えば、絶縁材４２を射出成形し、１つ以上の第１のキーイング要素７６を機械加工して押し嵌めることによって絶縁体４２を組み立てることができる。]
[0019] 一実施形態では、電気成端装置１２は、電気ケーブル２０の伝導体９０が電気接触子４４に取り付けられ、電気ケーブル２０の接地シールド９２が、はんだ付けのような従来的な手段を用いて電気成端装置１２の遮蔽要素４０に取り付けられるように、電気ケーブル２０の成端用に構成される。本発明の一態様において使用される電気ケーブルの種類は、単線ケーブル（例えば、単一同軸若しくは単一二軸）又は複線ケーブル（例えば、複数同軸、複数二軸若しくは撚り対線）とすることができる。一実施形態では、１つ以上の電気接触子４４を電気ケーブル２０の１つ以上の伝導体９０に取り付ける前に、接地シールド９２ははんだ浸漬プロセスによって強化される。１つ以上の電気接触子４４が１つ以上の導電体９０に取り付けられた後、１つ以上の電気接触子４４が摺動自在に絶縁体４２に挿入される。電気ケーブル２０及び絶縁体４２の準備された端は、１つ以上の電気接触子４４が絶縁体４２の前方端部９４に完全に座する前に、堅固化された接地遮蔽９２が絶縁体４２の後方端部９６を支えるように構成される。したがって、絶縁体４２（内部に１つ以上の電気接触子４４を有する）が次に遮蔽要素４０内に摺動自在に挿入されるとき、堅固化された接地遮蔽９２は絶縁体４２を遮蔽要素４０内に押し入れるように作用し、１つ以上の電気接触４４が挿入方向で絶縁体４２に対して押されるのが防がれる。この様式では、１つ以上の電気接触子４４は、１つ以上の電気接触子４４とヘッダの適切な接続を妨げ得る、遮蔽要素４０に絶縁体４２を挿入している間に適用される力に対する反応により、電気ケーブル２０内に押し戻されることを防ぐ。一実施形態では、図５に図示するように、電気接触子４４にいったん取り付けられた電気ケーブル２０の導体９０は、電気接触子４４の第２のキーイング要素７８の雌型キー部分８４に付加的構造を提供して、絶縁体４２内の電気接触子４４の保持を助ける。] 図５
[0020] 一実施形態では、電気成端装置１２は２つの電気接触子４４を含み、２つの導体９０を含む電気ケーブル２０の成端のために構成される。電気ケーブル２０の各導体９０が電気接触子４４に接続され、電気ケーブル２０の接地シールド９２が、はんだ付けのような従来的な手段を用いて電気成端装置１２の遮蔽要素４０に取り付けられるように、電気ケーブル２０の成端用に構成される。本実施形態で使用される電気ケーブルの種類は、単一二軸ケーブルであってもよい。]
[0021] 本明細書で説明した実施形態及び実施のそれぞれにおいて、電気成端装置、及びそれらの要素の様々な構成部品は、任意の好適な材料で形成されている。材料は意図される用途によって選択され、金属及び非金属の両方を含んでもよい（例えば、ポリマー、ガラス及びセラミックスが挙げられるがこれらに限定されない非導電性材料の、いずれか１つ又はこれらの組み合わせ）。一実施形態では、絶縁体４２は、例えば、射出成形、押出成形、キャスティング、機械加工などの方法によってポリマー材料から形成され、一方で導電性構成要素は、成形、キャスティング、鍛造、機械加工などの方法によって金属から形成される。材料の選択は、例を挙げれば、化学物質暴露条件、温度及び湿度条件を含む環境暴露条件、難燃性要件、材料強度及び剛性などを含むが、これらに限定されない要因に依存する。]
[0022] 好ましい実施形態の説明の目的のために、特定の実施形態を本明細書において例示し記述したが、同じ目的を達成すると予測される種々多様な代替及び／又は同等の実施が、本発明の範囲を逸脱することなく、図示及び説明された特定の実施形態に置き換わり得ることを、当業者は理解するであろう。機械、電気機械及び電気の分野における当業者には、本発明が非常に多種多様な実施形態で実現されうることは容易に理解されよう。本出願は、本明細書で説明された好ましい実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本発明が請求項及びその等価物によってのみ限定されることを、明示的に意図するものである。]

权利要求:

請求項1
電気成端装置であって、前方端部及び後方端部を有する導電性遮蔽要素と、前記遮蔽要素の内部に配置され、かつ１つ以上の第１のキーイング要素を含む絶縁体と、前記絶縁体によって、前記遮蔽要素の内部で支持されかつこれから電気的に絶縁された１つ以上の電気接触子であって、前記遮蔽要素の前記前方端部及び前記後方端部を通して電気的に接続するように構成される、１つ以上の電気接触子と、を含む電気成端装置にして、前記１つ以上の第１のキーイング要素は、絶縁体内に１つ以上の電気接触子を配向しかつ保持するように構成される、電気成端装置。
請求項2
前記１つ以上の第１のキーイング要素が、前記絶縁体の少なくとも１つの絶縁部材から延出している、請求項１に記載の電気成端装置。
請求項3
前記１つ以上の電気接触子が、前記１つ以上の電気接触子及び前記絶縁体が正しく組み立てられた構成であるときに前記第１のキーイング要素と係合するように構成された第２のキーイング要素を含む、請求項１に記載の電気成端装置。
請求項4
電気コネクタであって、１つ以上の導体及び前記１つ以上の導体を囲む接地シールドを含む電気ケーブルと、前記１つ以上の導体に接続される１つ以上の電気接触子と、前記１つ以上の電気接触子の周囲に配置された絶縁体であって、前記絶縁体が、前記絶縁体内に前記１つ以上の電気接触子を配向及び保持するように構成された１つ以上の第１のキーイング要素を含む、絶縁体と、前記絶縁体の周囲に配置され、前記接地シールドに接続される、導電性遮蔽要素と、を含む、電気コネクタ。
請求項5
１つ以上の第１のキーイング要素を含む絶縁体であって、前記絶縁体内に１つ以上の電気接触子を配向及び保持するため、及び１つ以上の電気接触子が前記絶縁体内で不適切に配向されたときに前記絶縁体のアセンブリが導電性遮蔽要素内に入るのを防ぐために構成される、絶縁体。
請求項6
前記１つ以上の第１のキーイング要素が、弾力的ビームを含む、請求項１及び５に記載の絶縁体。
請求項7
前記弾力的ビームが、前記絶縁体の２つの絶縁部材間に渡る、請求項６に記載の絶縁体。
請求項8
前記１つ以上の第１のキーイング要素が、前記絶縁体の少なくとも１つの絶縁部材から延出している、請求項５に記載の絶縁体。
請求項9
前記絶縁体及び１つ以上の第１のキーイング要素が、モノリシックである、請求項５に記載の絶縁体。
請求項10
前記１つ以上の第１のキーイング要素が、前記１つ以上の電気接触子及び前記絶縁体が正しく組み立てられた構成であるときに前記１つ以上の電気接触子が前記絶縁体内で回転するのを防ぐように構成される、請求項１及び５に記載の絶縁体。