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KR102109474B1 - 접지 차폐부를 생략한 백플레인 커넥터 및 이를 사용한 시스템 - Google Patents

접지 차폐부를 생략한 백플레인 커넥터 및 이를 사용한 시스템 Download PDF

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KR102109474B1
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ground
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존 씨. 록스
치엔-린 왕
비벡 샤
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몰렉스 엘엘씨
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Abstract

백플레인 커넥터는 신호 단자들이 차동 신호 전송을 위한 에지-결합형 단자 쌍들로서 지지되는 웨이퍼들을 갖는 차폐된 설계를 포함한다. 접지 차폐부는 각각의 웨이퍼 상에 장착되고, 각각의 단자 쌍을 부분적으로 차폐하는 U-채널을 제공한다. 웨이퍼들은 인접한 단자 쌍들 사이의 접지 단자를 생략한다. 미부로부터 접촉부까지 실질적으로 전체에 U-형상의 차폐 구조를 제공하기 위하여 접지 차폐부를 U-차폐부에 연결하는 것을 돕도록 삽입체가 제공될 수 있다.

Description

접지 차폐부를 생략한 백플레인 커넥터 및 이를 사용한 시스템
관련 출원
본 출원은 2015년 12월 14일자로 출원된 미국 가출원 제62/266,924호 및 2016년 3월 9일자로 출원된 미국 가출원 제62/305,968호에 대한 우선권을 주장하고, 이들 둘 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 높은 데이터 속도(data rate) 응용예에 사용하기 적합한 커넥터 분야에 관한 것이다.
백플레인 응용예에서의 사용으로 제한되지는 않는 백플레인 커넥터는 대체적으로 소정의 기계적 특징부를 제공하도록 설계된다. 공통 특징부에는 직선 인치당 다수의 핀들, 기계적 강건성 및 높은 데이터 속도를 지원하는 능력이 포함된다. 구형 커넥터가 적합한 다수의 응용예들이 존재하지만, 백플레인 응용예들을 위해 설계된 신형 커넥터들이 이제 적어도 25 Gbps 데이터 속도를 지원할 것으로 예상되고 소정 응용예들은 56 Gbps만큼 고속의 데이터 속도로 늘어나기를 기대하고 있다.
백플레인 커넥터는, 여러 상이한 구성들로 제공될 가능성이 있지만, 종종 메자닌(mezzanine) 구성(2개의 평행한 회로 기판들을 지지함) 또는 직교 구성(서로 직교하는 2개의 회로 기판들을 지지함)으로 제공될 것이다. 직교 구성이 더 통상적인데, 이는 하부 주 회로 기판 및 서로 평행하지만 주 회로 기판에 직교하게 위치되는 다수의 2차 회로 기판들(종종, 도터 카드(daughter card)들로 지칭됨)을 허용하기 때문이다. 각각의 도터 카드는 원하는 프로세싱 기능을 제공하는 하나 이상의 집적 회로(IC)를 지원할 수 있다.
직교 구성들의 한 가지 문제는 제1 직각 커넥터로부터 제1 직각 커넥터에서 90도로 회전된 제2 직각 커넥터로의 변환에 대한 필요성이 존재한다는 것이다. 이는 전형적으로 2개의 직각 커넥터들 사이에 어댑터 부품을 사용함으로써 달성되었다. 하나의 공통 구성은 2개의 헤더 커넥터들이 양쪽 면들 상에 장착된 회로 기판으로 어댑터 부품이 구성되게 하는 것이었다. 헤더 커넥터들은 각각이 45도 회전을 제공하고 집합적으로는 원하는 90도 회전을 제공한다. 신호 무결성(이는 데이터 속도가 증가함에 따라 더 문제가 됨)과 관련된 문제들로 인하여, 어댑터에서 회로 기판의 사용은 덜 바람직하다. 결과적으로, 개선된 성능을 제공하는 개선된 어댑터들이 개발되었다. 그러나, 각각의 정합 인터페이스가 신호 반사 및 추가 신호 손실의 가능성을 제공한다는 것이 밝혀졌고 그러므로 추가 개선이 인식될 것이다.
바람직한 신호 무결성을 제공하도록 하는 커넥터 시스템이 구성될 수 있다. 커넥터 시스템은 90도 직각 구성을 제공할 수 있는 제1 커넥터를 포함하고, 정합 인터페이스에서 90도 굽힘부(twist)를 갖는 직각 구성을 포함하는 제2 커넥터를 포함한다. 서로 정합되는 경우, 제1 및 제2 커넥터들은, 신호 쌍들이 단일 인터페이스 정션(junction)으로 하나의 기판으로부터 다른 기판으로 통신하는 것을 허용하면서 성능 및 비용 개선을 제공하는 직교 배열을 제공한다. 이해될 수 있는 바와 같이, U-형상의 접지 차폐부가 각각의 신호 단자 쌍에 대해 제공될 수 있다. 차폐부가 전기적 성능을 개선하기 위하여 각각의 웨이퍼 상에 추가로 제공될 수 있다. 설명된 구성은, 구성요소들의 개수를 최소화하고 바람직한 신호 무결성을 제공하면서, 밀집 패키지에서 높은 데이터 속도를 허용한다.
본 발명은 일례로서 예시되며, 동일한 참조 번호가 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면에 한정되지 않는다.
도 1은 커넥터 시스템의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 커넥터들 중 하나의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 커넥터들 중 다른 하나의 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 7은 비정합 상태에 있는 도 1의 커넥터 시스템의 일 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 8은 커넥터들이 정합된 도 7에 도시된 실시예의 사시도를 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 확대 사시도를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 실시예의 다른 사시도를 도시한다.
도 13은 도 12에 도시된 실시예의 다른 사시도를 도시한다.
도 14는 도 13의 선 14-14를 따라 취해진 단면 사시도를 도시한다.
도 15는 도 14에 도시된 실시예의 확대 사시도를 도시한다.
도 16은 도 14에 도시된 실시예의 다른 사시도를 도시한다.
도 17은 정합 인터페이스의 일 실시예와 연관된 특징부의 사시도를 도시한다.
도 18은 도 17에 도시된 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 19는 도 18의 선 19-19를 따라 취해진 단면 사시도를 도시한다.
도 20은 도 18에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 21은 도 20에 도시된 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 22는 커넥터 시스템의 조립체의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 23은 도 22에 도시된 실시예의 확대 사시도를 도시한다.
도 24는 도 23의 선 24-24를 따라 취해진 단면의 사시도를 도시한다.
도 25는 도 13의 선 25-25를 따라 취해진 단면 사시도를 도시한다.
도 26은 도 25의 선 25-25를 따라 취해진 단면 사시도를 도시한다.
도 27은 웨이퍼의 일 실시예의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 28은 도 27에 도시된 웨이퍼와 유사한 웨이퍼들로부터 형성된 커넥터의 일 실시예의 단면 사시도를 도시한다.
도 29는 접지 차폐부가 경사진 미부(angled tail)들을 갖는 커넥터의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 30은 웨이퍼의 일 실시예의 부분 분해되고 단순화된 사시도를 도시한다.
도 31은 접촉부들을 도시하는 웨이퍼의 일부의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 32는 도 31에 도시된 바와 같이 접촉부들을 갖는 웨이퍼들을 포함하는 커넥터 시스템의 일 실시예의 정합 인터페이스의 단면 사시도를 도시한다.
도 33은 웨이퍼의 일 실시예의 단순화된 측면도를 도시한다.
도 34는 저속 단자들과 결합하는 저속 웨이퍼의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 35는 커넥터의 일 실시예의 정합 인터페이스의 사시도를 도시한다.
도 36은 U-차폐부와 결합하는 접지 차폐부의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 37은 도 36에 도시된 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 38은 분리된 송신 및 수신 신호 단자들을 갖는 커넥터 시스템의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 39는 도 38에 도시된 실시예의 다른 사시도를 도시한다.
도 40은 도 38에 도시된 실시예의 다른 사시도를 도시한다.
도 41은 서로 정합된 2개의 웨이퍼들의 일 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 42는 도 41에 도시된 실시예의 확대 사시도를 도시한다.
도 43은 웨이퍼들이 비정합 구성 상태에 있는 도 41에 도시된 실시예의 사시도를 도시한다.
도 44는 서로 인접하게 위치된 2개의 웨이퍼들의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 45는 예시의 목적으로 프레임이 생략된 웨이퍼의 일 실시예의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 46은 예시의 목적으로 신호 단자들이 생략된 도 45에 도시된 실시예의 사시도를 도시한다.
도 47은 도 45에 도시된 실시예의 확대 사시도를 도시한다.
도 48은 도 46에 도시된 실시예의 확대 사시도를 도시한다.
도 49는 커넥터의 일 실시예의 경우 28 ㎓에서의 삽입 손실의 개략적인 도표를 도시한다.
도 50은 커넥터의 일 실시예의 경우 28 ㎓에서의 반사 손실(return loss)의 개략적인 도표를 도시한다.
도 51은 커넥터의 일 실시예의 경우 28 ㎓에서의 근단 누화(near end crosstalk, NEXT)의 개략적인 도표를 도시한다.
도 52는 커넥터의 일 실시예의 경우 28 ㎓에서의 원단 누화(far end crosstalk)의 개략적인 도표를 도시한다.
후속하는 상세한 설명은 예시적인 실시예들을 설명하고 명시적으로 개시된 조합(들)으로 제한되게 하려는 것이 아니다. 그러므로, 달리 언급하지 않는 한, 본 명세서에 개시된 특징부들은 간결성을 위해 달리 도시되지 않은 추가의 조합들을 형성하기 위해 함께 조합될 수 있다.
도시된 구성은 백플레인 구성으로 사용될 수 있는 커넥터 시스템에 제1 커넥터 및 제2 커넥터를 제공하기 위하여 사용될 수 있는 특징부를 예시한다. 제1 커넥터는 직각 커넥터일 수 있다. 제2 커넥터는 90도 굽힘부를 갖는 직각 커넥터일 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 굽힘부는 제2 커넥터가 블랭킹되어(blanked) 형성된 접촉부를 갖는 신호 단자들을 포함한다는 사실로 인해 가능하다. 추가로 이해될 수 있는 바와 같이, 접지 차폐부는 차폐를 제공하는 것을 돕도록 한 쌍의 신호 단자들을 적어도 부분적으로 둘러싸는 U-형상의 차폐 배열로 제공된다. 도시된 실시예에서, U-형상의 차폐 구성은 제1 회로 기판으로부터 정합 인터페이스로의 그리고 정합 인터페이스로부터 제2 회로 기판으로의 단자 경로의 전체 길이를 실질적으로 따라서 제공되고, 제1 커넥터의 신호 단자들과 제2 커넥터의 신호 단자들 사이의 정합 인터페이스에 또한 차폐가 존재하여, 그에 따라서 특정 단자 쌍의 3면에 대한 차폐를 허용한다. 따라서, 도시된 구성은 잠재적인 고성능의 적합한 밀집 구성을 제공한다.
도면으로 돌아가면, 커넥터 시스템(10)의 일 실시예는 서로에 대해 직교로 위치된 제1 회로 기판(6)과 제2 회로 기판(8) 사이에 연결부를 포함한다. 구체적으로, 커넥터(100)가 회로 기판(8) 상에 장착되고, 회로 기판(6) 상에 장착된 커넥터(200)와 정합하도록 구성된다. 커넥터(100)는 아래에서 논의되는 바와 같이 단자들을 지지하는, 절연 재료로 형성된 프레임(155)을 각각이 포함하는 복수의 웨이퍼들(150)을 포함하는 웨이퍼 세트(140)를 지지하는 것을 돕는 시라우드(shroud)(110)를 포함한다. 추가의 안정성 및 성능을 제공하는 것을 돕기 위하여, 커넥터(100)는 복수의 U-차폐부들(125)을 지지하는 삽입체(120)를 포함한다. 삽입체(120)는 제1 면(121a) 및 제2 면(121b)을 포함한다. 도금된 플라스틱일 수 있고 접지 차폐부들 사이에 전기적 공통화 특징부(electrical commoning feature)들을 갖는 미부 정렬기(130)가 미부들을 지지하는 것을 돕도록 제공될 수 있는 한편, 복수의 콤(comb)들(112)이 원하는 정렬 및 배향으로 웨이퍼 세트(140)를 보유하는 것을 돕는 데 사용될 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 시라우드(110)는 지지 회로 기판에 연결되도록 구성될 수 있고, 원하는 경우에 회로 기판에 체결될 수 있다. 시라우드(110)의 구조는, 콤들(112)의 사용과 조합하여, 웨이퍼 세트(140)를 지지하기 위한 추가 하우징의 제거를 허용한다.
삽입체(120)는 시라우드(110)에 장착되는 별개의 구성요소로서 도시되어 있다는 것에 유의하여야 한다. 삽입체(120)는 절연 재료로 형성될 수 있고, 삽입체(120)가 U-차폐부들(125)을 접지 차폐부(160)에 전기적으로 연결하게 하는 (별개의 단자들 또는 도금부를 통하여 원하는 방식으로 형성될 수 있는) 전도성 경로를 포함하는데, 이는 아래에서 논의되는 바와 같다. 바람직한 대량 구성 방법과 연관된 제조 한계로 인해, 삽입체(120)는 시라우드(110)와 별개인 부품일 것으로 예상되지만, 그러한 구성이 요구되지는 않고 그에 따라서 삽입체(120)는 또한, 원하는 경우에 시라우드(110)와 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 시라우드(110)는 U-차폐부를 접지 차폐부에 전기적으로 연결하는 전도성 경로를 포함할 수 있다.
U-차폐부(125)는 상부 벽(125), 2개의 서로 반대편인 측벽들(125b) 및 정합 단부(127)를 포함하고, 이때 측벽들(125b)은 에지들(125c)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 정합 단부(127)는, 제2 면(121b) 상에 있고 제1 면(121a) 상의 개구부(122)와는 상이하게 구성될 수 있는 개구부(124)를 통하여 삽입체(120)와 결합하도록 구성된다. 구체적으로, 개구부(124)는 정합 단부들(127)을 수용하는 포켓들(126)을 포함할 수 있다.
커넥터(200)는 커넥터(100)와 유사한 방식으로 구성될 수 있고, 웨이퍼 세트(240)를 지지하는 것을 돕는 시라우드(210)를 포함한다. 커넥터(200)는 도금된 플라스틱일 수 있고 공통화 특징부들을 갖는 미부 정렬기(230)를 추가로 포함하는데, 이는 복수의 콤들(212)이 웨이퍼 세트(240)를 원하는 정렬 및 구성으로 보유하는 데 사용될 수 있는 동안 웨이퍼 세트(240) 내에 복수의 웨이퍼들(250)을 함께 보유하는 것을 돕는다. 각각의 웨이퍼(250)는 아래에서 논의되는 바와 같이 단자들을 지지하기 위한 절연 프레임(255)을 포함한다.
양 커넥터들(100, 200)이 둘 모두 직각 커넥터들이기 때문에, 커넥터들은 웨이퍼들(150, 250)을 통하여 회로 기판들(6, 8) 사이의 연결을 허용한다. 회로 기판들(6, 8)이 직교 방식으로 정렬되는 것을 이해할 수 있다. 2개의 직교 배향된 회로 기판들을 결합하도록 구성된 전형적인 2개의 직각 커넥터들은 하나의 직각 커넥터 내의 접촉부들의 다른 직각 커넥터 내의 접촉부들에 대한 정렬을 맵핑(mapping)할 일종의 중간 커넥터가 필요할 것이다. 도시된 시스템은 그러한 중간 커넥터 없이 작동한다.
이해될 수 있는 바와 같이, 신호 단자들(172a, 172b)은 절연 프레임(155)에 의해 지지되는 단자 쌍(170)을 형성한다. 신호 단자들은 각각 접촉부(174a), 미부(174b) 및 이들 사이에서 연장되는 몸체(174c)를 포함한다. 신호 단자들(172a, 172b)의 몸체들(174c)은 서로 결합되어 차동 쌍을 형성하고, 도시된 바와 같이, 수직 에지-결합형 구성을 제공하도록 배열된다. 각각의 신호 단자(172a, 172b)는 수직 배향으로부터 수평 배향으로의 전이부(transition)를 제공하는 절첩 섹션(175)을 포함하고, 이는 여전히 에지-결합되어 있다. 각각의 절연 프레임(155)은 전형적으로 복수의 단자 쌍들(170)(전형적으로 4개 이상의 그러한 쌍들, 제조 공차 및 굽힘(warpage)의 문제가 15개의 또는 20개의 단자 쌍들과 같은 과도하게 많은 수의 쌍들을 방지하는 것으로 예상될 때 상한에 도달할 것으로 이해됨)을 지지하도록 구성될 것이다. 위에서 언급된 바와 같이, 각각의 단자 쌍(170)은 단자들이 웨이퍼(150) 내로 삽입 성형될 때 단자들의 간격이 주의 깊게 제어될 수 있도록 에지-대-에지 구성으로 정렬된 2개의 단자들의 몸체(174c)를 갖는다. 물론, 직각 커넥터에서, 상부 단자 쌍이 하부 단자 쌍보다 더 긴 경향을 가질 것이지만 그러한 배열은 당업계에 주지되어 있다.
단자 쌍들(170)은 신호 단자들(272a, 272b)에 의해 제공되는 단자 쌍들(270)과 정합하도록 구성되고; 구체적으로, 단자 쌍들(170)은 이들이 단자 쌍들(270)과 연결될 수 있도록 삽입체(120) 내의 개구부들(122)을 통하여 연장된다. 신호 단자들(272a, 272b)의 각각은 접촉부(274a), 미부(274b) 및 이들 사이에서 연장되는 몸체(274c)를 포함한다. 따라서, 단자 쌍들(270)은 신호 단자들(272a, 272b)의 차동 쌍을 제공하는데, 이들 신호 단자들의 몸체들(274a)은 에지 결합된다.
더 높은 성능(비 제로 복귀(non-return to zero, NRZ) 인코딩을 사용하여 15 Gbps 초과 및 더 바람직하게는 20 Gbps 초과)에 적합한 전형적인 에지-대-에지 결합 단자 구성에서, 웨이퍼 내의 각각의 인접한 단자 쌍이 접지 단자에 의해 분리될 것이다. 접지 단자는 웨이퍼 내의 단자들의 인접한 쌍들 사이의 차폐부로서 역할을 하고, 또한 복귀 경로를 제공할 수 있으며, 따라서 접지 단자의 사용은 대체로 더 높은 데이터 속도(15 Gbps 초과의 속도)에서 대단히 바람직한 것으로 용인되는데, 이는 그들의 인접한 쌍들 사이의 누화(cross-talk)를 방지하는 것을 돕기 때문이다. 그러한 구성이 유효하지만, 이는 추가 공간을 차지하는데, 접지 단자들 및 신호 단자들 둘 모두가 정합 커넥터에 연결될 필요가 있기 때문이다(그와 달리 정합되지 않은 단자들은 대단히 바람직하지 않은 전기적 성능을 제공할 것이다). 이는 정합 인터페이스의 밀도를 증가시키려고 할 때 제한하는 것으로 밝혀졌다.
도시된 실시예는 NRZ 인코딩을 사용하여 적어도 20 Gbps의 높은 데이터 속도를 여전히 지원하는 동안 웨이퍼 내의 인접한 단자 쌍들 사이에서의 접지 단자들의 사용을 회피한다. 그 대신, 접지 차폐부(160, 260)가 프레임(155, 255)에 장착되고, 접지 차폐부(160, 260)는 단자 쌍들(170, 270) 둘레에 U-채널(162, 262)을 (각각) 제공한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 접지 차폐부들(160, 260)은 단자 쌍들(170, 270)에 대한 브로드-사이드-결합(broad-side coupling)을 제공하고, 동일한 웨이퍼 내의 그리고 인접한 웨이퍼 내의 인접한 단자 쌍들로부터 단자 쌍들(170, 270)을 차폐하는 것을 또한 도우면서 복귀 경로를 제공한다.
접지 차폐부(160)는 삽입체(120) 내로 삽입되는 단부(163)를 포함하고, 연결 프레임(161)은 인접한 U-채널들(162) 사이에 전기적 연결을 제공한다. 접지 차폐부(260)는 또한 연결 프레임들(261)을 포함하여 인접한 U-채널들(262) 사이에 유사한 전기적 연결을 제공한다. 따라서, U-채널들(162, 262)은 하나 이상의 위치에서 서로 공통화되어 공통화의 지점들 사이의 전기적 길이를 감소시킬 수 있다. 그러한 특징부는 공통화된 위치들 사이에서 형성될 수 있는 임의의 공진들의 고주파수로의 시프트를 감소시키는 경향이 있고, 이는 이어서 공진들이 관심 대상의 주파수 범위 밖으로 시프트되게 한다. 의도된 신호 전송 주파수에 따라, 추가의 커넥터 프레임 위치들이 제공될 수 있다.
그러므로, 이해될 수 있는 바와 같이, U-채널(162) 및 U-차폐부는 실질적으로 연속적인 방식으로 미부로부터 접촉부까지 단자 쌍(170)에 대한 3면 차폐를 제공한다.
도시된 바와 같이, 정합 인터페이스는 (도 20으로부터 이해될 수 있는 바와 같이) 제1 커넥터(100) 및 제2 커넥터(200) 둘 모두의 신호 단자들이 스터브(stub)(173, 273)를 갖도록 이중 편향 접촉부(double deflecting contact)를 포함한다. 그러한 구성이 전기적 성능에 대해 유리하지만, 단일 편향 접촉부(및 대응하는 스터브)를 갖는 구성을 갖는 대안적인 구성이 또한 고려된다. 정합 인터페이스의 일부에 대해, 도시된 바와 같은, 이중 접촉부 구성을 사용하는 경우, 이중 신호 경로 영역(199)이 존재하고 이중 신호 경로 영역(199)은 U-차폐부(125)에 의해 보호된다. U-차폐부(125)는 단자 스터브들(173)에 대한 간극을 제공하는 것을 돕기 위하여 하나 이상의 노치(129)를 포함할 수 있다.
앞에서 언급된 바와 같이, U-채널(162)은 단부(163)를 사용하여 삽입체(120)(또는 시라우드(110)) 내에 제공된 전도성 요소(123)를 통하여 U-차폐부(125)와 연결된다. 전도성 요소(123)는 삽입체(120)에 의해 지지되는 별개의 단자일 수 있거나(일 실시예에서, 이는 삽입체(120) 내로 삽입 성형될 수 있음) 또는 이는 적층 제조 기법을 사용하여 삽입체(120) 상에 형성된 전도성 도금부일 수 있다. 따라서, 전도성 요소(123)를 형성하는 어떠한 바람직한 방법도 적합하다. 전도성 요소(123)는 U-차폐부(125)와 직접 접촉할 수 있고 그에 따라서 접지 차폐부(160)와 U-차폐부(125) 사이의 전기적 연속성이 보장된다.
접지 차폐부(260)는 U-차폐부(125)와의 전기적 접촉을 이루도록 구성된다. 신뢰할 수 있는 전기적 연결이 형성될 수 있도록, 바람직하게는 U-차폐부의 서로 반대편인 측벽들(125b) 상에서 U-차폐부(125)와 결합하도록 핑거들(266)이 제공된다. 원하는 경우, 각각의 측벽(125b) 상의 다수의 접촉점들이 제공될 수 있다. 접지 차폐부(260)는 또한 스터브들(273)을 위한 공간을 제공하기 위하여 컷아웃(cutout)(264)을 포함할 수 있다. 개선된 전기적 성능을 제공하기 위하여, U-채널(262)은 U-차폐부(125)와 U-채널(262) 사이에 부분적인 중첩이 존재하도록 접지 차폐부(125)의 전방 에지(125a)를 지나서 연장되는 단부(269)를 가질 수 있다.
도 27 내지 도 48로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 대안적이고 선택적인 특징부들이 도 1 내지 도 26에 도시된 커넥터 및 커넥터 시스템에 대한 변형예를 제공하는 데 사용될 수 있다.
구체적으로, (웨이퍼(250)를 대체할 수 있는) 웨이퍼(350)는 신호 단자(372a) 및 신호 단자(372b)로 형성된 단자 쌍들(370)을 지지하는 프레임(355)을 포함할 수 있다. 신호 단자들은 각각 접촉부(374a), 미부(374b) 및 이들 사이에서 연장되는 몸체(374a)를 포함할 것이다. 웨이퍼(350)는 연결 프레임들(361)의 사용과 공통화된 U-채널들(362)을 갖는 접지 차폐부(360)를 포함한다.
2차 차폐부(390)가 누화의 개선을 제공하기 위하여 웨이퍼(350)에 추가될 수 있고 접지 차폐부(360)에 대해 직접 가압할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 접지 차폐부(160)가 이미 우수한 차폐를 제공하기 때문에 2차 차폐부(390)의 사용이 차폐에 있어서 유의한 개선을 제공하지 않지만, 달리 존재할 수 있는 공진을 2차 차폐부(390)가 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌었다. 더욱이, 2차 차폐부(390)는 고정 개구부들(391) 내에서의 스테이킹(staking) 작업에 의해 형성될 수 있는 돌기부(359)에 의해 웨이퍼의 프레임(355)에 용이하게 체결될 수 있어서, 그에 따라서 바람직한 강도를 웨이퍼에 제공할 수 있다. 2차 차폐부(390)는 솔더링, 용접 및 전도성 접착제와 같은, 그러나 그에 제한되지 않는 종래의 기법으로 접지 차폐부(360)에 연결될 수 있고, 접지 차폐부(360)의 대부분을 덮을 수 있다.
접지 차폐부(360)는 커넥터의 장착 면 상의 미부들(367)로부터 커넥터의 정합 면 상의 접촉부들로 연장될 수 있다. 접지 차폐부(360)의 미부들(367)은 대응하는 단자 쌍(270)에 대해 단자 쌍(270)의 2개의 면들 상에 위치될 수 있는 미부들(274b)과 실질적으로 선형인 방식으로 배열될 수 있지만, 접지 미부들(367)은 신호 미부들과 비교하여 약 45도 각도로 배열되어, 대응하는 회로 기판 내의 신호 트레이스들의 바람직한 라우팅(routing)을 허용하면서 풋프린트의 개선된 전기적 성능을 제공하는 것을 도울 수 있다. 도금된 플라스틱 프레임(330)은 (또한 신호 단자들의 에지-결합형 차동 쌍들에 대한 기준 접지들로서 역할을 하는) 다양한 접지 차폐부들(360)을 공통화하는 것을 도울 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 접지 차폐부(360)는 핑거들(366)이 서로 반대 방향이고/이거나 직교 방향으로 있는 표면들과 정합하도록 구성되게 하는 방향들로 바람직하게 연장되는 복수의 핑거들(366a, 366b, 366c)을 갖는다. 물론, 각도들은 대응하는 U-차폐부 구성에 따라 완전히 반대가 아니거나 직교하지 않을 수 있다. 도 31에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 접촉부들(366c)이 제1 U-차폐부의 측벽들(125b)과 결합하도록 구성되는 한편, 접촉부들(366a)은 제1 U-차폐부의 에지들(125c)과 결합하도록 구성되고 접촉부들(366b)은 하나 이상의 상이한 U-차폐부들의 상부 벽(들)(125a)과 결합하도록 구성된다. 요구되지는 않지만, 접지 차폐부(360)의 핑거들(366)을 다수의 U-차폐부들에 연결하는 것은 정합 인터페이스 내의 U-차폐부들을 공통화하는 것을 돕고 개선된 전기적 성능을 제공한다.
단자 쌍들(370)의 오프셋된 엇갈림(offset stagger)으로 인해, 모든 다른 신호 웨이퍼는 (커넥터(100)와 같은) 커넥터의 상부 면에 약간의 추가 공간을 갖는다. 일 실시예에서, 그 공간은 단일 종단형 단자(410)로 채워질 수 있다. 단일 종단형 단자(410)는 접촉부(415)를 갖고 기준 접지로서 인접한 웨이퍼의 접지 차폐부(360)를 사용할 수 있으며, 따라서, 도시된 커넥터 시스템은 (NRZ 인코딩을 사용하여 최대 56 Gbps를 지원하도록 의도된) 단자 쌍들로 바람직한 전기적 성능을 제공하는 그리고 저속 신호 전송에 유용한 단일 종단형 단자들을 여전히 제공하는 방식을 제공한다. 도시된 설계의 하나의 관심 대상의 특징부는, 도 34에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 저속 웨이퍼(395)가 정합 커넥터 내에 제공될 수 있고 단일 종단형 단자들(410)이 저속 웨이퍼 내의 기준 접지 차폐부로서 에지-결합형 단자를 사용할 수 있다는 것이다. 따라서, 시스템은 브로드-사이드-결합형에서 에지-결합형으로 이어지는 단일 종단형 통신 링크를 허용한다.
도 38 내지 도 40으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 커넥터 구성에는 회로 기판(6) 상에 위치된 커넥터(600)와 정합하는, 회로 기판(8) 상에 위치된 커넥터(500)가 제공될 수 있다. 커넥터들(500, 600)이 본 명세서에서 논의되는 다른 특징부들을 포함할 수 있지만, 대응하는 커넥터 시스템은 송신 채널과 수신 채널을 분리한다. 인터페이스에서, 정합 벽(612)이 커넥터(600) 상에 제공되는 한편, 대응하는 갭(gap)(512)은 커넥터(500) 내에 제공된다. 웨이퍼들은 신호 단자들이 커넥터(500)를 위한 웨이퍼들에 제공되지 않는 보이드(void)(514)를 포함할 수 있는 한편, 커넥터(600)는 블랭크(blank)(614)(이는 신호 단자들이 없는 웨이퍼일 수 있거나 웨이퍼가 완전히 생략되어 있을 수 있음)를 제공할 수 있다. 시라우드(510)가 커넥터들을 함께 보유하는 것을 돕는 견부(shoulder)(518)를 포함할 수 있는 한편, 커넥터(600)는 단자들을 지지하는 T-형상의 콤을 포함할 수 있고 또한 회로 기판(6)에 종단될 수 있다. 도시된 바와 같이 송신 채널들과 수신 채널들을 이격시킴으로써, 근단 누화(NEXT)가 유의한 양, 잠재적으로 약 5 dB만큼 개선될 수 있는 것으로 밝혀졌었다.
도 41 내지 도 48은 위에서 언급된 커넥터들 중 하나에 사용하기 적합할 웨이퍼들의 대안적인 구성을 도시한다. 구체적으로, 웨이퍼(750)는 웨이퍼(850)와 정합하도록 구성된다. 웨이퍼들 둘 모두는, 이들이 프레임(755, 855)을 포함할 수 있고 (위에서 논의된 바와 같이 스테이킹될 수 있는) 돌기부들(759)을 통하여 프레임(755)에 고정되는 2차 차폐부(790)와 같은 2차 차폐부를 포함할 수 있다는 점에서 웨이퍼(350)와 유사하다.
웨이퍼들(850)은 단자 쌍들(770)과 정합하는 단자 쌍들(870)을 지지한다. 위에서 논의된 바와 같이, 정합 인터페이스를 차폐하고 복귀 경로를 제공하기 위하여 U-차폐부들(125)이 제공된다. 주요 차이는, 위에서 논의된 바와 같은 미부들(767), U-채널들(762) 및 연결 프레임들(761)을 포함하는 접지 차폐부(760)가 핑거들(766a, 766b)을 포함한다는 것이다. 핑거들(766a)이 단자 쌍을 둘러싸는 U-차폐부(125)의 측벽들(125b)과 결합하도록 구성되는 한편, 핑거들(766b)은 인접한 U-차폐부들(125)의 상부 벽들(125a)과 결합하도록 구성된다. 위에서 언급된 바와 같이, 이는 정합 인터페이스 내의 U-차폐부들의 공통화를 허용하고, 시스템의 성능을 개선시키는 것을 돕는다.
도 49 내지 도 52로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 커넥터 시스템의 성능은, 미부에서 미부로 2개의 정합된 커넥터들만을 보았을 때, 본 명세서에 기술된 모든 개선들 및 특징들을 사용하는 경우에 유의할 수 있다. 구체적으로, 28 ㎓ 신호 전송 주파수에서, 삽입 손실(IL)은 -2 dB 미만일 수 있고, 반사 손실(RL)은 적어도 -15 dB 미만일 수 있고, 근단 누화(NEXT) 및 원단 누화(FEXT) 둘 모두는 적어도 -47 dB 미만일 수 있다. 이는 28 ㎓에서 적어도 45 dB의 삽입 손실 대 누화 비(insertion loss to crosstalk ratio, ICR)를 제공한다. 물론, 소정 특징부들이 제거되면, 성능은 감소될 수 있고 45 dB ICR은 보다 낮은 주파수에서만 존재할 수 있을 것이다. 예를 들어, 2차 차폐부를 제거함으로써, 최대 20 ㎓에서만 상기 성능 결과를 얻을 수 있을 것이다.
도시된 실시예들이 직교 구성을 예시하고 있다는 것에 유의하여야 한다. 단순한 직각 대 직각 구성을 원하면, 90도 회전은 생략될 수 있다. 동일한 기본 구성이 또한 수직 대 수직(예컨대, 메자닌 스타일) 커넥터들에 대해 사용될 수 있다. 따라서, 도시된 실시예들은 넓은 범위의 커넥터 구성들을 위하여 사용될 수 있는 기술적 해결책을 제공한다.
본 명세서에 제공된 개시 내용은 그의 바람직하고 예시적인 실시예에 관한 특징부들을 설명한다. 첨부된 청구범위의 범주 및 사상 내에 있는 많은 다른 실시예들, 수정예들 및 변형예들이 본 발명의 검토로부터 당업자에게서 일어날 것이다.

Claims (15)

  1. 백플레인 커넥터로서,
    시라우드(shroud);
    상기 시라우드에 의해 지지되는 복수의 웨이퍼들 및
    복수의 U-차폐부들을 포함하고,
    상기 복수의 웨이퍼들의 각각의 웨이퍼는 제1 단자 쌍 및 제2 단자 쌍을 지지하는 절연 프레임을 포함하고, 상기 제1 및 제2 단자 쌍들 각각은 차동 쌍을 형성하는 제1 신호 단자 및 제2 신호 단자를 갖고, 상기 제1 및 제2 신호 단자들의 각각은 접촉부, 미부 및 이들 사이에서 연장되는 몸체를 갖고, 상기 제1 및 제2 신호 단자들의 몸체들은 에지-결합되고, 각각의 웨이퍼는 상기 신호 단자들의 몸체를 따라서 연장되는 U-채널을 제공하는 접지 차폐부를 포함하고, 상기 웨이퍼에는 별개의 접지 차폐부들이 생략되고, 인접한 단자 쌍들의 U-채널들은 연결 프레임과 전기적으로 연결되고,
    상기 복수의 U-차폐부들의 각각의 U-차폐부는 상기 시라우드에 의해 지지되고, 상기 단자 쌍들 중 하나의 단자 쌍의 접촉부들을 부분적으로 차폐하도록 배열되고, 상기 U-차폐부는 대응하는 단자 쌍과 연관된 U-채널에 전기적으로 연결되고,
    상기 시라우드 내에 위치된 삽입체를 추가로 포함하고, 상기 삽입체는 상기 복수의 U-차폐부들을 대응하는 접지 차폐부들에 전기적으로 연결하는 전도성 요소를 포함하고,
    상기 접지 차폐부들의 각각은 복수의 연결 프레임들을 포함하고, 상기 연결 프레임들은 인접한 U-채널들 사이에서 연장되는, 백플레인 커넥터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 접촉부들은 수평으로 배열되고 3면에서 상기 U-차폐부에 의해 차폐되고, 상기 U-채널은 3면에서 상기 단자 쌍을 차폐하여 각각의 단자 쌍이 상기 미부로부터 상기 접촉부까지 전체 거리를 3면에서 차폐되게 하는, 백플레인 커넥터.
  5. 제4항에 있어서, 공통화 특징부들을 갖는 미부 정렬기를 추가로 포함하는, 백플레인 커넥터.
  6. 백플레인 커넥터로서,
    시라우드;
    상기 시라우드 내에 위치되고 전도성 요소를 갖는 삽입체;
    상기 시라우드에 의해 지지되고 상기 삽입체와 결합하는 복수의 웨이퍼들 및
    상기 삽입체 내에 위치된 복수의 U-차폐부들을 포함하고,
    상기 복수의 웨이퍼들의 각각의 웨이퍼는 제1 단자 쌍 및 제2 단자 쌍을 지지하는 절연 프레임을 포함하고, 상기 제1 및 제2 단자 쌍들 각각은 차동 쌍을 형성하는 제1 신호 단자 및 제2 신호 단자를 갖고, 상기 제1 및 제2 신호 단자들의 각각은 접촉부, 미부 및 이들 사이에서 연장되는 몸체를 갖고, 상기 제1 및 제2 신호 단자들의 몸체들은 차동 결합된 단자 쌍들을 제공하도록 에지-결합되고, 각각의 웨이퍼는 상기 신호 단자들의 몸체를 따라서 연장되는 U-채널을 제공하는 접지 차폐부를 포함하고, 상기 웨이퍼에는 별개의 접지 차폐부들이 생략되고 상기 접지 차폐부들은 상기 삽입체와 결합하고,
    상기 복수의 U-차폐부들의 각각의 U-차폐부는 상기 단자 쌍들 중 하나의 단자 쌍의 접촉부들을 부분적으로 차폐하도록 배열되고, 상기 U-차폐부는 상기 삽입체를 통하여 대응하는 단자 쌍과 연관된 U-채널에 전기적으로 연결되고,
    상기 접지 차폐부들의 각각은 복수의 연결 프레임들을 포함하고, 상기 연결 프레임은 인접한 U-채널들을 전기적으로 연결하는, 백플레인 커넥터.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 U-차폐부들 각각은 상기 접촉부들 상의 스터브(stub)와 정렬되는 노치를 포함하고, 상기 노치는 상기 U-차폐부와의 결합 없이 상기 접촉부들이 편향되는 것을 허용하도록 구성되는, 백플레인 커넥터.
  9. 제6항에 있어서, 공통화 특징부들을 갖는 인접한 웨이퍼들의 접지 차폐부들을 전기적으로 연결하도록 구성된 미부 정렬기를 추가로 포함하는, 백플레인 커넥터.
  10. 제6항에 있어서, 상기 U-채널 및 상기 U-차폐부는 상기 단자 쌍을 3면에서 차폐하는, 백플레인 커넥터.
  11. 제6항에 있어서, 상기 접지 차폐부에 전기적으로 연결된 2차 차폐부를 추가로 포함하는, 백플레인 커넥터.
  12. 커넥터 시스템으로서,
    복수의 제1 웨이퍼들을 지지하는 제1 시라우드, 및 복수의 제1 단자 쌍의 각각과 연관된 제1 U-채널들을 제공하는 제1 접지 차폐부를 포함하는 제1 커넥터로서, 상기 제1 웨이퍼들의 각각은 상기 제1 단자 쌍들을 지지하는 제1 프레임을 갖고, 상기 제1 단자 쌍들의 각각은 제1 접촉부를 포함하고, 상기 제1 단자 쌍들 사이에 접지 단자들을 생략하고, 상기 접지 차폐부의 각각에 장착된 2차 차폐부를 포함하는 제1 커넥터,
    각각이 상기 제1 단자 쌍들 중 하나의 제1 단자 쌍의 제1 접촉부들을 차폐하도록 구성된 복수의 U-차폐부들, 및
    상기 제1 커넥터에 정합되고, 복수의 제2 웨이퍼들을 지지하는 제2 시라우드 및 복수의 제2 단자 쌍의 각각과 연관된 제2 U-채널들을 제공하는 제2 접지 차폐부를 포함하는 제2 커넥터를 포함하고,
    상기 복수의 제2 웨이퍼들의 각각은 상기 복수의 제2 단자 쌍들을 지지하는 제2 프레임을 갖고, 상기 복수의 제2 단자 쌍들의 각각은 제2 접촉부를 포함하고,
    상기 제1 커넥터는 상기 제1 단자 쌍들 사이의 접지 차폐부들을 생략하고, 상기 커넥터 시스템은 20 ㎓에서 측정될 때 적어도 45 dB의 삽입 손실 대 누화 비(insertion loss to crosstalk ratio, ICR)를 제공하도록 구성되는, 커넥터 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 반사 손실은 -15 dB 미만인, 커넥터 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 접지 차폐부에 전기적으로 연결된 2차 차폐부를 추가로 포함하는, 커넥터 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 ICR은 28 ㎓에서 측정될 때 적어도 45 dB인, 커넥터 시스템.
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