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【発明の名称】 多重回路板間の高密度接続
【発明者】 【氏名】ダグラス・グレン・ワイルズ

【氏名】ロバート・スティーブン・ルバンドウスキー

【氏名】ゲイル・アルトヴェイト・ハウゲン
【要約】 【課題】本発明は、一般に高密度電気コネクタに関する。特に、本発明は、多重回路板を接続するための高密度電気的コネクタに関する。

【解決手段】スタックで配列された、重なり端部を有する多重回路板の高密度接続。スタックされた回路板上の金属トレース（８）は、該トレースの端部の接触により電気的に接続され、該端部はパッドとすることができる。スタックされた回路板は共に、締め付け、はんだ付け、又は結合することができる。多重回路板を単一の回路板に接続することができる。１つの実施形態においては、第１の回路板（３２ｂ）が第１及び第２の回路板の中間に配置された第３の回路板（３２ｃ）を通って第２の回路板（３０）につながるように両面回路板がスタックされる。この回路板は、フレキシブル又はリジッドのいずれでも良い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの重なり部分を有する第１の回路板、第２の回路板、及び第３の回路板（３０、３２ｂ、３２ｃ）を備えたスタック接続であって、前記第１の回路板（３０）は導電体の第１及び第２のセット（３４ｂ、３４ｃ、５０、５２）を支持する基板を含み、前記第２の回路板（３２ｃ）は導電体の第１及び第２のセット（８、５４、５６、５８）を支持する基板を含み、さらに前記第３の回路板（３２ｂ）は導電体の第１のセット（８、６０）を支持する基板を含み、前記第２の回路板の導電体の第２のセット（５４）はそれぞれ前記第１の回路板の導電体の第２のセット（３４ｃ、５０、５２）と接触し、前記第３の回路板の導電体の第１のセット（６０）は、それぞれ前記第２の回路板の導電体の第１のセット（５４、５６、５８）により前記第１の回路板の導電体の第１のセット（３４ｂ、５０、５２）に電気的に接続されていることを特徴とするスタック接続。
【請求項２】
前記第２の回路板の導電体の第１のセットの各々が、前記第２の回路板の基板の一方の面上にある第１パッド（５４）と、前記第２の回路板の基板の他方の面上にある第２パッド（５６）と、前記第２の回路板の基板を貫通し且つ前記第１パッドを前記第２パッドに電気的に接続するバイア（５８）とを含むことを特徴とする請求項１に記載のスタック接続。
【請求項３】
前記第１の回路板から前記第３の回路板を共に締め付けるクランプ（７２）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスタック接続。
【請求項４】
前記第１の回路板がさらに該第１の回路板の前記基板によって支持される導電体の第３のセット（３４ａ、５２）を含み、前記第３の回路板がさらに該第３の回路板の前記基板によって支持される導電体の第２のセット（６０、６２、６４）を含み、前記スタック接続がさらに第４の回路板（３２ａ）を備え、該第４の回路板が導電体のセット（８、６６）を支持する基板を含み、前記第４の回路板の導電体のセットは、直列に接続された前記第２の回路板の導電体の第１のセット（５４、５６、５８）及び前記第３の回路板の導電体の第１のセット（６０、６２、６４）により、前記第１の回路板の導電体の第３のセットにそれぞれ電気的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のスタック接続。
【請求項５】
音響的減衰材料の本体をさらに備え、前記第１の回路板から離れた前記第２及び第３の回路板の端部が、音響的減衰材料の前記本体に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のスタック接続。
【請求項６】
基板と、該基板によって支持される導電体の第１及び第２のセット（２４ｂ、２４ｃ）とを含み、前記導電体の第１のセット（２４ｃ）が前記導電体の第２のセット（２４ｂ）を越えて延びており、前記導電体の第１及び第２のセットの各々が前記基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、前記導電体の第１のセットの該終端部が、前記導電体の第２のセットの前記終端部に関連して前記基板に直角方向に配置される第１の回路板（２０）と、
基板と、該基板によって支持される導電体のセット（８）とを含む第２の回路板（２２ｃ）であって、該第２の回路板の導電体の各々が、前記第２の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、前記第２の回路板の導電体の終端部が、前記第１の回路板の導電体の第１のセット（２４ｃ）の終端部とそれぞれ接触している第２の回路板（２２ｃ）と、
基板と、該基板によって支持される導電体のセット（８）とを含む第３の回路板（２２ｂ）であって、該第３の回路板の導電体の各々が、前記第３の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、前記第３の回路板の導電体の終端部が、前記第１の回路板の導電体の第２のセット（２４ｂ）の終端部とそれぞれ接触している第３の回路板（２２ｂ）と、
を備えるスタック接続。
【請求項７】
前記第１の回路板から前記第３の回路板を共に締め付けるクランプ（７２）をさらに備える請求項６に記載のスタック接続。
【請求項８】
前記第１の回路板の基板が、第１及び第２の段差を含み、前記導電体の第１のセットの終端部が前記第１の段差上に配置され、前記導電体の第２のセットの終端部が前記第２の段差上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のスタック接続。
【請求項９】
前記第１の回路板がさらに前記第１の回路板の基板によって支持される導電体の第３のセット（２４ａ）を含み、前記導電体の第２のセットが前記導電体の第３のセットを越えて延びており、前記導電体の第３のセットの各々が前記第１の回路板の基板の一方の面上で露出されているそれぞれの終端部を有し、前記導電体の第３のセットの終端部が前記導電体の第１のセット及び第２のセットの前記終端部に関連して前記第１の回路板の基板に直角方向に配置されており、
前記スタック接続がさらに、
基板と、該基板によって支持される導電体のセット（８）とを含む第４の回路板（２２ａ）であって、該第４の回路板の導電体の各々が、前記第４の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、前記第４の回路板の導電体の終端部が、前記第１の回路板の導電体の第３のセット（２４ａ）の終端部とそれぞれ接触している第４の回路板（２２ａ）を備えることを特徴とする請求項６に記載のスタック接続。
【請求項１０】
第１及び第２スタック接続と、該第１スタック接続と該第２スタック接続との間に配置されるスペーサ（９４）とを備え、前記第１スタック接続が第１及び第２の回路板（１０６、１０８）を含み、前記第２スタック接続が第３及び第４の回路板（１１０、１１２）を含み、前記スペーサが導電体の第１のセット（１４６、１４８、１５０）を含み、前記第１の回路板（１０８）が導電体の第２のセット（１４０、１４２、１４４）を含み、前記第４の回路板（１１０）が導電体の第３のセット（１５２、１５４、１５６）を含み、前記導電体の第２のセットが、前記導電体の第１のセットにより、前記導電体の第３のセットにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に高密度電気コネクタに関する。特に、本発明は、多重回路板を接続するための高密度電気的コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の特定の用途は、医療用途における超音波プローブの製造である。典型的な超音波プローブにおいて、トランスデューサ素子の数は増加し、またプローブハンドル及びパッケージングの望ましいサイズが小さくなるにつれて、トランスデューサ素子とプローブケーブルとの間の電気的接続密度を増大させる必要性がある。生産性と経済性の理由から、トランスデューサパレット及びケーブルは、通常、別個の部分組立体として作られて検査された後、連結される。パレット及びケーブルが各々フレキシブルプリント回路で終端している場合には、好ましい接合はフレックス間結合である。このような結合には、トランスデューサパレットフレックス回路上での１つ又はそれ以上の横列の金属化接続パッド、ケーブル・フレックス回路上での同様の横列の金属化接続パッド、及び２つのフレックス回路の対応する接続パッド間に熱及び圧力下で電気的及び機械的結合を形成する異方導電性接着剤が含まれる。
【０００３】
フレキシブルプリント回路板は、典型的には２５ミクロンから７５ミクロンの範囲内の標準厚さを有する、Ｋａｐｔｏｎ（商標）（ＤｕＰｏｎｔ製品）のようなポリミドで作られる。通常利用される別のフレキシブルプリント回路基板材料は、ポリエステルである。
【０００４】
２つのフレックス回路間、又はフレックス回路とリジッド回路板間の電気的接続の結合は、超音波アレイ製造時だけでなく、種々の状況及び製品で使用される。主な用途としては、電気機器、コンピュータ、及び航空機用のフラットパネルディスプライ（ＬＣＤ）への電気的接続がある。
【０００５】
医療用診断イメージング用の２次元超音波トランスデューサアレイは、通常、トランスデューサ素子の横列につき１つのフレックス回路を用いて作られる。トランスデューサアレイへの電気的接続は、典型的には３０から６０フレックス回のスタックへの接続が必要である。
【０００６】
典型的な従来型の超音波イメージングシステムにおいて、ビーム形成はコンソール内で行われ、トランスデューサ素子と同軸導体との間には１対１の対応がある。しかしながら、極めて多数のトランスデューサ素子を備えるプローブでは、例えば、トランスデューサ素子のグループを対応する送信及び／又は受信ビーム形成回路に接続することによってプローブヘッド内のビーム形成の少なくとも一部を実施することが望ましい。素子間の接続は、フレックス回路内部又はフレックス回路に平行には容易であるが、フレックス回路の間では困難である。
【０００７】
これまでのところ、幾つかのトランスデューサプローブメーカは、同軸ケーブルをトランスデューサ・フレックス回路に直接はんだ付けし、又は各フレックス回路に対し個別のコネクタを使用してきた。米国特許第６，００７，４９０号は、超音波トランスデューサプローブ内のフレックス回路を接続及び切り離すための無はんだ接続の使用を開示している。本コネクタは、２つのフレックス回路の端部を共に圧縮するカバー部及びレシーバ部を含む。フレックス回路を整列させる手段がカバー部及びレシーバ部に組み込まれており、共に締結されて、フレックス回路の圧縮端部を所定位置に保持する。このようにして、多重フレックス回路が電気的に接続される。米国特許第６，００７，４９０号で開示された１つの実施形態は、対向する面上のそれぞれのフレックス回路に接続された両面に露出した導体を有するフレックス回路を含む。
【０００８】
米国特許第５，１６０，２６９号は、単一又は複数のペアのフレックス回路を相互接続するためのコネクタシステムを開示している。クランプ本体の相対する面に形成されたチャネル内で保持される、流体で満たされた細長いブラダー間に共にフレックス回路を押圧することにより、単一のペアのクランプ本体は、導電体の複数のペアのそれぞれを（フレキシブル基板のそれぞれのペア上で担持される導体トレースの形で）相互接続する。アライメントピンは、フレックス回路とクランプ本体とを互いに適切に整列された状態に保持し、フレックス回路のアライメント部分の厚さは、フレックス回路とクランプ本体とを互いに平行に保つために電気的に相互接続する部分の厚さに対応する。クランプ本体は、クランプネジにより互いに向かって付勢される。
【０００９】
米国特許第５，１６０，２６９号の出願人は、続いて２次元超音波トランスデューサアレイに使用するためのクランプコネクタを開発して販売した。そのクランプは、各トランスデューサ・フレックス回路を１つの同様なケーブル・フレックス回路に接続した。同軸導体をケーブル回路にはんだ付けし、トランスデューサ回路をトランスデューサ内に埋め込んだ。フレックス回路の全てのペアを単一のクランプ内に共にスタックした。クランプは、一度に多くのフレックス回路間を単純且つ再加工可能な１対１接続を行う１つの方法を提供した。
【特許文献１】米国特許第６，００７，４９０号広報
【特許文献２】米国特許第５，１６０，２６９号広報
【特許文献３】米国特許第６，０１７，２４４号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
１つのプリント回路板（フレキシブル又はリジッド）に接続された素子（例えば、トランスデューサ素子）を別のプリント回路板（フレキシブル又はリジッド）に接続された素子に接続できるようになる接続方式に対する必要性がある。また、例えば、１つ又はそれ以上の回路板を単一の回路板の一方端に接続できることにより、接続密度を高めることになる接続方式に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、１つのプリント回路板（フレキシブル又はリッジト）に接続された素子を別のプリント回路板（フレキシブル又はリッジト）に接続された素子に接続することを可能にする接続キームを提供する。この能力は、ビーム形成機能の一部を実行する超音速プローブの場合の特に有用である。本発明はまた、２つより多い回路板（フレキシブル又はリッジト）を単一の回路板（フレキシブル又はリッジト）の一方端に接続することを可能にする。多重回路板は、クランプ、はんだ付け、異方性導電膜又は他の適切な手段によって所定位置に保持することができる。
【００１２】
本発明の１つの態様は、それぞれの重なり部分を有する第１の回路板、第２の回路板、及び第３の回路板を備えたスタック接続であり、第１の回路板は導電体の第１のセット及び第２のセットを支持する基板を含み、第２の回路板は導電体の第１及び第２のセットを支持する基板を含み、さらに第３の回路板は導電体のセットを支持する基板を含み、第２の回路板の導電体の第２のセットはそれぞれ第１の回路板の導電体の第２のセットと接触し、第３の回路板の導電体のセットは、それぞれ第２の回路板の導電体の第１のセットにより前記第１の回路板の導電体の第１のセットに電気的に接続されていることを特徴とするスタック接続である。
【００１３】
本発明の別の態様は、基板と該基板によって支持される導電体の第１及び第２のセットとを含み、導電体の第１のセットが導電体の第２のセットを越えて延びており、導電体の第１及び第２のセットの各々が基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、導電体の第１のセットの該終端部が導電体の第２のセットの終端部に関連して基板に直角方向に配置される第１の回路板と、基板と該基板によって支持される導電体のセットとを含む第２の回路板であって、該第２の回路板の導電体の各々が第２の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、第２の回路板の導電体の終端部が第１の回路板の導電体の第１のセットの終端部とそれぞれ接触している第２の回路板と、基板と該基板によって支持される導電体のセットとを含む第３の回路板であって、該第３の回路板の導電体の各々が第３の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、第３の回路板の導電体の終端部が第１の回路板の導電体の第２のセットの終端部とそれぞれ接触している第３の回路板と、を備えるスタック接続である。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、基板と該基板によって支持される導電対の第１及び第２のセットとを含み、導電体の第１及び第２のセットの各々が基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有する第１の回路板と、基板と該基板によって支持される導電体の第１及び第２のセットとを含む第２の回路板であって、導電体の第１及び第２のセットの各々が第２の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、第２の回路板の導電体の第２のセットの各々が第２の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの第１の終端部分と第２の回路板の基板の一方の面と反対側にある、該第２の回路板の基板の面上で露出されたそれぞれの第２の終端部とを有し、第２の回路板の導電体の第１のセットの終端部と第２の回路板の導電体の第２のセット第１の終端部とが第１の回路板の導電体の第１及び第２のセットの各終端部とそれぞれ接触している第２の回路板と、基板と該基板によって支持される導電体のセットとを含む第３の回路板であって、該第３の回路板の導電体のセットの各々が第３の回路板の基板の一方の面上で露出されたそれぞれの終端部を有し、第３の回路板の導電体のセットの終端部が第２の回路板の導電体の第２のセットの第２の終端部とそれぞれ接触している第３の回路板と、該第３の回路板の導電体のセットが第２の回路板の導電体の第２のセットにより第１の回路板の導電体の第２のセットに電気的に接続されていることを特徴とするスタック接続である。
【００１５】
さらに、本発明の別の態様は、第１及び第２スタック接続と、該第１スタック接続と該第２スタック接続との間に配置されるスペーサとを備え、第１スタック接続が第１及び第２の回路板を含み、第２スタック接続が第３及び第４の回路板を含み、スペーサが導電体の第１のセットを含み、第１の回路板が導電体の第２のセットを含み、前記第４の回路板が導電体の第３のセットを含み、導電体の第２のセットが導電体の第１のセットにより導電体の第３のセットにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする装置である。
【００１６】
本発明の別の態様は、第１、第２及び第３スタック接続と、該第１スタック接続と該第２スタック接続との間に配置された第１スペーサと、第２及び第３スタック接続間に配置された第２スペーサとを備えた装置であって、第１、第２及び第３スタック接続の各々がそれぞれ複数の回路板を含み、第２スペーサはホールを含み、第２スタック接続の各回路板はそれぞれ開口を含み、前記装置がさらに第１スペーサにおいて固定され且つ第２スタック接続の回路板の開口を貫通して第２スペーサのホールに突出する第１アラインメントピンを備える装置である。
【００１７】
本発明の別の態様は、基板と導電体の第１のセットから第４のセットとを含み、該導電体の各々が１つの終端部を有し、導電体の第１及び第２のセットの終端部が基板の一方の面上で露出され、導電体の第３及び第４のセットの終端部が該基板の一方の面と反対側の基板の他方の面上で露出されている中央回路板と、それぞれの１つの基板と終端部を有する導電体のそれぞれ第１のセット及び第２のセットとをそれぞれ含む第１内側回路板及び第２内側回路板であって、該第１内側回路板の導電体の第１のセットの終端部が中央回路板の導電体の第１のセット終端部とそれぞれ接触し、第１内側回路板の導電体の第２のセットの終端部が中央回路板の導電体の第２のセットの終端部とそれぞれ接触し、第２内側回路板の導電体の第１のセットの終端部が中央回路板の導電体の第３のセットの終端部とそれぞれ接触し、さらに第２内側回路板の導電体の第２のセットの終端部が中央回路板の導電体の第４のセットの終端部とそれぞれ接触している、第１内側回路板及び第２内側回路板と、それぞれの１つの基板と導電体のそれぞれ１つのセットとを含む第１及び第２外側回路板であって、第１外側回路板の導電体のセットが第１内側回路板の導電体の第２のセットにより中央回路板の導電体の第２のセットに電気的に接続され、第２外側回路板の導電体のセットが第２内側回路板の導電体の第２のセットにより中央回路板の導電体の第４のセットに電気的に接続されている第１及び第２外側回路板と、を備える部分的に重なったスタック回路板である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の他の態様は以下で開示され請求項により特許請求される。
【００１９】
次に、類似の要素に同じ参照符号が付けられた図面を参照する。
【００２０】
図１は、圧電セラミック層２を含む例示的な超音波トランスデューサ素子を示し、該圧電セラミック層は、信号電極４を形成するため金属化された底面と、接地電極６を形成するため金属化された上面とを有する。導電性材料で作られた音響インピーダンスマッチング層１４は、金属化したセラミックの上面にエポキシの薄い（音響的に透過性の）層（図示せず）によって接合され、これにより該マッチング層１４と接地電極６との間でオーム接触が可能になる。図１に部分的に示されているように、マッチング層１４は、アレイ全体を覆い且つアレイ内の全トランスデューサ素子の接地電極と電気的に接触しているという点で、全トランスデューサ素子に共通である。図１には２つのトランスデューサ素子だけみが示されている。
【００２１】
トランスデューサアレイは、パターン化されたアレイの電気的信号コネクタ全体に配置される。このようなアレイ状の電気コネクタの１つの実施例は、各誘電性基板（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（商標）ポリミドフィルム）にインプリントされた各トレース８の端部が音響バッキングの表面に露出されるように、音響バッキング１２（一部のみを図１に示す）内に埋め込まれた間隔を置いた相互に平行な一連のフレックス回路である。２次元アレイでは、各縦列のトランスデューサ素子は、それぞれの誘電性基板上に配列されたトレースにそれぞれ電気的に接続される。従って、トランスデューサアレイの１つの縦列に対して１つのフレックス回路があることになる。図１は、超音波トランスデューサ素子の２つの縦列に対応する２つのフレックス回路を示し、また各縦列のそれぞれのトランスデューサ素子に電気的に接続された各誘電性基板１０上の１つだけの金属トレース８を示している。
【００２２】
音響バッキング１２は、エポキシの薄い（音響的に透過性の）層（図示せず）によって金属化されたセラミックの底面に接合され、これにより信号電極４と金属トレース８の露出された端部との間でオーム接触が可能になる。代替的に、金属トレースの露出された端部を覆って金属パッドを形成することができ、その結果、信号電極と金属パッド間にオーム接触が生じる。音響バッキングは、それぞれの縦列をダイスカットする前、及び音響インピーダンスマッチング層を組み込む前に、トランスデューサアレイ層に接合することが望ましい。このような場合、図１に見られるように音響バッキング１２に入る深さまで鋸で切り込むことができる。代表的な切り溝１６を図１に示す。切り溝１６によって、１つの縦列のトランスデューサ素子は、隣接する縦列の隣接トランスデューサ素子から音響的に絶縁される。切り溝１６はまた、隣接する縦列における隣接トランスデューサ素子の信号電極４を電気的に絶縁する。直交する方向のダイスカットにより、所与の横列のトランスデューサ素子を互いに音響的に絶縁し、且つこの同じトランスデューサ素子の信号電極を電気的に分離する複数の切り溝（図示せず）が生成されることになる。
【００２３】
図２は、音響バッキング１２をより詳細に断面で示している。音響バッキング１２は、交互する音響バッキング材料の層１８とフレックス回路とのスタックを含む。各フレックス回路は、誘電性基板１０と複数の金属トレース８とを含む。フレックス回路は、該フレックス回路の両面の薄いエポキシ層２０によって音響バッキングの隣接する層に結合される。図２ではエポキシ層及び金属トレースの厚みは、説明のために誇張されている。各フレックス回路は、信号トレース及び接地トレースの両方を保持することができ、信号トレースの数は接地トレースの数を大きく上回っている。また、図２で示すスタックにおいて、フレックス回路は、両方向に面する金属トレースを備えた音響バッキング材料層にスタックすることができる点に留意されたい。これにより、対向する面に金属トレースを備えたフレックス回路を両面に金属トレースを有するケーブル・フレックス回路に接続することが可能になる。
【００２４】
図３は、本発明の１つの実施形態によるコネクタクランプスタックの部分側面図を示す。この実施例において、６個のトランスデューサ・フレックス回路２２ａ〜２２ｆ（それぞれが、例えばトランスデューサ素子のそれぞれの横列又は縦列に接続されている）は、各単一の多層電子機器又はケーブル・フレックス回路２０に電気的に接続される。１つのフレックス回路２０だけを図３に示すが、しかしながら実際には、クランプ接続スタックは、図３に示す接続方式を繰り返すことにより形成されることになる。それぞれのスペーサ７０（図３には１つだけが示されている）は、スタック内のフレックス回路の各グループ間に配置される。スペーサ７０は、該クランプを締結してフレックス回路のスタックを共に締め付ける際の圧力パッドとして働く。図３には、クランプ装置のボルト７２だけが示されている。クランプ装置は、図７を参照して後でより詳細に説明する。この特定の実施例ではフレックス回路を使用しているが、同様にリジッドプリント回路板を図３に示すように配置することができることは理解されたい。或いは、基板２０は、フレックス回路２２ａ〜２２ｆに電気的に接続されたリジッド回路板であってもよい。
【００２５】
さらに、回路板が、便宜上本明細書では「複数レベル」と呼ばれる、異なる高さに配置された導体又はトレースを含むことは理解すべきである。本発明は、「複数レベル」回路板の導体の特定の内部配置に限定すべきではない。導体の端部の特定の表面配置を考えると、回路板内のこれらの導体の内部配置は、多くの形態を取ることができる。特に、本開示は、ある「複数レベル」の導体又はトレースを有する実施形態を説明するが、任意の特定の「レベル」の導体は全て同一の高さである必要はない点を理解されたい。
【００２６】
１つの実施形態によれば、スペーサ材料は剛性があり、さらにコンプライアントとすることができる。例えば、極めて剛性のあるゴム又は低係数プラスチックを使用することができる。コンプライアンス性により、回路板の厚さ又は平坦さのばらつきに適応することになる。すなはち、剛性により、あらゆるものが比較的平坦で平行に保たれることになる。
【００２７】
実際には、使用されることになるフレックス回路及び多層Ｋａｐｔｏｎ（商標）回路板は、完全に平坦で厚さが均一である。回路上のメタルパターンは、全ての面が同一のパターンを有する（これにより全スタック厚、従って圧力は均一である）ように注意深く設計されていた。この場合、スペーサは、ステンレススチールのような極めて剛性のある（コンプライアントが全くない）材料で作ることができる。
【００２８】
スペーサ材料においてさらに重要な特性は、熱膨張係数（ＣＴＥ）であると思われる。Ｋａｐｏｔｏｎ（商標）及び銅回路、ステンレススチールスペーサ、並びにステンレスボルトは、互いに良好に作用する。重量軽減の試みとしてアルミニウムスペーサを代用すると、回路間の電気的接続が低温で失われた（アルミニウムのＣＴＥが２３ｐｐｍ／℃であるのに対して、ステンレススチールスのＣＴＥは１７ｐｐｍ／°Ｃ）。恐らくは、よりコンプライアントなスペーサでは、広い温度範囲にわたって接触を維持するのに必要なだけの予圧縮をすることができるが、コンプライアントな材料は、さらに高いＣＴＥを有するので、ステンレススチールボルトに対してさらに適合性が悪くなるであろう。理論上、スペーサとボルト、及び好ましくは回路板もまた、良好に適合したＣＴＥを有するべきである。
【００２９】
再び図３を参照すると、各ケーブル・フレックス回路２０は、誘電材料からなる層２６ａ〜２６ｅにより分離される金属トレースの６セット２４ａ〜２４ｆを含む。各セット２４ａ〜２４ｆは、それぞれの同軸導体（図示せず）に接続している複数の間隔を置いて配置された金属トレースを含む。この実施例では、所与のセットの導体は、一般的に相互に平行であり、同一の高さであるが、どちらの条件も本発明の実施のためには必要ではない。例えば、所与のセットの導体は、異なるレベル、すなわち異なる高さであってもよい。各セット内の金属トレース間のスペースは、層２６ａ〜２６ｅと同一の誘電材料で占有することができる。トランスデューサ・フレックス回路２２ａ〜２２ｆに接続しているケーブル・フレックス回路２０の端部は、埋設セット２４ｂ〜２４ｅの金属トレースの端部が露出した階段状構造を有する。さらに具体的には、中央誘電層２６ｃは、隣接する内側誘電層２６ｂ及び２６ｄを越えて突出し、従って、埋設導体セット２４ｃ及び２４ｄの金属トレースの端部が露出している。同様に、内側誘導層２６ｂ及び２６ｄは、それぞれ外側誘導層２６ａ及び２６ｅを越えて突出し、従って埋設導体セット２４ｂ及び２４ｅの金属トレースの端部が露出している。外側導体セット２４ａ及び２４ｆの金属トレースは、既に露出されている。
【００３０】
図３に見られるように、階段状構成により、トランスデューサ・フレックス回路２２ｃ上の金属トレースの端部をケーブル・フレックス回路２０の埋設導体セット２４ｃの金属トレースの端部と接触して配置することができ、スタックがクランプにより圧縮されたときには、トランスデューサ・フレックス回路２２ｄ上の金属トレースの端部を埋設導体セット２４ｄの金属トレースの端部と接触して配置することができる。同様に、階段状構成により、トランスデューサ・フレックス回路２２ｂ上の金属トレースの端部を埋設導体セット２４ｂの金属トレースの端部と接触して配置することができ、トランスデューサ・フレックス回路２２ｅ上の金属トレースの端部を埋設導体セット２４ｅの金属トレースの端部と接触して配置することができる。各フレックス回路２２ａ〜２２ｆは、誘電性基板１０上にプリントされた複数の金属トレース８を備え、露出されたトレースの端部を残しながら該金属トレースの一部を覆う、例えばアクリル製のカバー層２８を有する。図３に見られるように、フレックス回路２２ａ〜２２ｃは、底部に金属トレースを有し、一方、フレックス回路２２ｄ〜２２ｆは上部に金属トレースを有する。フレックス回路２２ａ〜２２ｆは、上述の方法で音響バッキング１２に埋め込まれている。それぞれのフレックス回路上にある金属トレースは、スタックを締め付けるときに、各トレースの端部が整列して重なるようにパターン形成する必要がある。電気的接続を容易にするため、金属トレースの端部に接触パッドを形成することができる。
【００３１】
図３に示す実施形態によれば、６つの回路板は、交互にされた層を備えた階段状端部を有する単一の多層回路板に電気的に接続することができる。この接続方式は、フレキシブル回路板又はリジッド回路板のいずれにも使用することができる。５層の誘電体材料を有する多層回路板の代わりに、３層のものを用いると、６つの回路板にかわり４つの回路板に接続することができる。明らかに、この概念は、単一の多層回路板に対して６つより多い回路板への接続に拡張することができる。
【００３２】
同様に、図３は、多層回路板（奇数の層から構成される）の階段状端部が対称になった実施形態を示しているが、本概念は、非対称の階段状端部を有する回路板に拡張することができる。例えば、図３に示す実施形態の変形では、ケーブル・フレックス回路２０は、単に誘電体層２６ａ、２６ｂ及び２６ｃと金属トレース２４ａ、２４ｂ及び２４ｃとからなり、各金属トレースセットは、それぞれトランスデューサ・フレックス回路２２ａ、２２ｂ及び２２ｃに接続されており、この場合、３つのトランスデューサ・フレックス回路が、単一のケーブル・フレックス回路に接続されることになる。この変形形態は、２つの誘電体層と２つのトランスデューサ・フレックス回路だけに接続される２つの金属トレースとを備えたケーブル・フレックス回路を有することができる。
【００３３】
図４は、本発明の別の実施形態によるコネクタクランプスタックの部分側面図である。ここでもやはり、６つのトランスデューサ・フレックス回路３２ａ〜３２ｆは、各単一の多層電子機器又はケーブル・フレックス回路３０に電気的に接続されており、該スタックはスペーサ７０とボルト７２を用いて締め付けられている。図４では１つのフレックス回路３０だけが示されているが、クランプ接続スタックは、図４に示す接続方式を何度も繰り返すことにより形成される。それぞれのスペーサ７０（図４では１つだけが示されている）は、スタック内のフレックス回路の各グループ間に配置され、必要であれば、接続スタックとクランプブロック（図示せず）との間に配置される。（図３を参照して上記に説明したようにスペーサ、ボルト、及び回路板の材料を選択するときに、同様の考慮を適用する）スペーサ７０は、クランプを締結してフレックス回路のスタックを互いに締め付けるときに圧力パッドとして働く。図の混乱を避けるため、クランプ装置は図４には示していない。
【００３４】
各ケーブル・フレックス回路３０は、誘電材料からなる層によって分離された金属トレースの６つのセット３４ａ〜３４ｆを含む。各セット３４ａ〜３４ｆは、それぞれ同軸導体（図示せず）に接続する複数の間隔を置いて配置された金属トレースを含む。ここでも同様に、特定の導体セットのトレースは、必須ではないが、一般的には相互に平行で同じ高さであることが好ましい。トランスデューサ・フレックス回路３２ａ〜３２ｆに電気的に接続したケーブル・フレックス回路３０の端部は、ケーブル・フレックス回路３０の外側のそれぞれの接触パッド５２に金属トレースの埋設セット３４ｂ〜３４ｅを接続するバイア５０を有する。同時に、接触パッド５２は、外側導体セット３４ａ及び３４ｆの金属トレースの端部で形成される。
【００３５】
図４に示す接続方式によれば、トランスデューサ・フレックス回路の２つ（３２ｃと３２ｄ）だけが、物理的にケーブル・フレックス回路３０と接触している。トランスデューサ・フレックス回路３２ｃ及び３２ｄは、ケーブル・フレックス回路の外側表面上の接触パッド５２にそれぞれ整列し重なる接触パッド５４によってケーブル・フレックス回路３０に電気的に接続されている。接触パッド５４の一方のセットは、フレックス回路３２及び３２ｄの金属トレースをそれぞれのパッド５２に接続し、これにより、スタックが締め付けられたときに、ケーブル・フレックス回路３０内の埋設導体セット３４ｃ及び３４ｄの金属トレースへの接続が可能となる。接触パッド５４の他方のセットは、バイア５８のそれぞれのセットによってトランスデューサ・フレックス回路３２ｃ及び３２ｄの誘電基板の他の面に形成される対応する接触パッド５６のセットに電気的に接続されている。
【００３６】
トランスデューサ・フレックス回路３２ｂ及び３２ｅの金属トレースは、接触パッド６０によってケーブル・フレックス回路３０に電気的に接続され、該接触パッドは、トランスデューサ・フレックス回路３２ｃ及び３２ｄのそれぞれの上の相当する接触パッド５６のセットにそれぞれ整列し重なる。接触パッド６０の一方のセットは、トランスデューサ・フレックス回路３２ｃ及び３２ｄの対応するパッドのセット５４及び５６とバイア５８とにより、フレックス回路３２ｂ及び３２ｅの金属トレースをケーブル・フレックス回路３０上のそれぞれのパッド５２（すなわち、埋設導体セット３４ｂ及び３４ｅの金属トレースに接続するパッド５２）に電気的に接続する。接触パッド６０の他方のセットは、バイア６４のそれぞれのセットによって、トランスデューサ・フレックス回路３２ｂ及び３２ｅの誘電性基板の他の面上に形成される接触パッド６２の対応するセットに電気的に接続される。
【００３７】
トランスデューサ・フレックス回路３２ａ及び３２ｆ上の金属トレースは、トランスデューサ・フレックス回路３２ｂ及び３２ｅのそれぞれの上の接触パッド６２とそれぞれ整列して重なる接触パッド６６によって、ケーブル・フレックス回路３０に電気的に接続される。接触パッド６６は、トランスデューサ・フレックス回路３２ｂ及び３２ｅのパッド６０及び６２の対応するセットとバイア６４とにより、及びトランスデューサ・フレックス回路３２ｃ及び３２ｄのパッド５４及び５６の対応するセットとバイア５８とによって、フレックス回路３２ａ及び３２ｆの金属トレースをケーブル・フレックス回路３０上のそれぞれのパッド５２（すなわち、埋設導体セット３４ａ及び３４ｆの金属トレースに接続するパッド５２）に電気的に接続する。
【００３８】
説明の目的で、図４は、対向するパッドのセット間に間隙を備えてスタック接続を示している。しかしながら、スタックが締め付けられると、対向するパッドが押圧されて接触し間隙が埋まることになる。
【００３９】
各フレックス回路３２ａ〜３２ｆは、露出されたトレースの端部にパッドを残しながら金属トレースの一部を覆うカバー層２８を備えた状態で、誘電性基板１０上にプリントされた複数の金属トレース８を含む。図４に見られるように、フレックス回路３２ａ〜３２ｃは、底部に金属トレースを有し、フレックス回路３２ｄ〜３２ｆは、上部に金属トレースを有する。フレックス回路３２ａ〜３２ｆは、上述のようにして音響バッキング（図示せず）に埋め込まれている。
【００４０】
図４に示される実施形態において、６つの回路板は、バイアによって接触パッドに接続された埋設金属トレースを有する単一の多層回路板に電気的に接続されている。ここでも同様に、この接続方式はフレキシブル回路板又はリジッド回路板のいずれにも使用することができ、単一の多層回路板に対して４つ又はそれ以上の回路板に接続するように拡張することができる。図４に示す実施形態の変形において、ケーブル・フレックス回路内の金属トレースのセットの数は、ケーブル・フレックス回路の一方の面上だけに形成される接触パッド５２を用いて半分にすることができ、これによりまた、単一のケーブル・フレックス回路に接続されるトランスデューサ・フレックス回路の数を半分にすることができる。最小では、ケーブル・フレックス回路は、１つの外側金属トレースと１つの内側金属トレースである２セットのみの金属トレース、及び１セットだけのバイア、２つのトランスデューサ・フレックス回路のパッドとそれぞれ接続している一方の面に２セットのパッドを有することができる。このような変形は、本発明の広い範囲を例示しているが、単一のケーブル・フレックス回路に対するトランスデューサ・フレックス回路の数は減少し、これにより接続の全体の密度が低下しているので、あまり有利な実施形態ではない。
【００４１】
バイア及びパッドを有する回路板を使用すると、３つ又はそれ以上のフレキシブル回路板又はリジッド回路板を、互いに共にスタックし、締め付け、又は結合することができる。隣接する基板は、整合するパッドパターンを有し、スタックが締め付けられときに電気的に接触する。スタック内側の基板は、自己の回路の接触パッドと隣接する基板間で接続を形成するための貫通バイアを備えた追加のパッドとを有する。
【００４２】
図４に示す実施例は、多層ケーブル・フレックス回路内の６つの金属トレースにそれぞれが接続された６つのトランスデューサ・フレックス回路上のそれぞれの金属トレースを示しているが、このスタック接続により同様に、異なるフレックス回路上の金属トレースをケーブル・フレックス回路の同じ金属トレースに同時に電気的に接続できることは理解すべきである。トランスデューサ・フレックス回路３２ｂ上の金属トレースは、トランスデューサ・フレックス回路３２ａ上の金属トレースをケーブル・フレックス回路３０上の金属トレース３４ａにさらに接続する接続パッド６０に接続するよう拡張することができる。（トランスデューサ・フレックス回路３２ｂ上の金属トレースをケーブル・フレックス回路上の金属トレース３４ｂに接続する、接続トランスデューサ・フレックス回路３２ｃ上の接触パッド５４及び５６は、この場合には排除されることになる。）結果として、トランスデューサ・フレックス回路３２ａ上の金属トレースとトランスデューサ・フレックス回路３２ｂ上の金属トレースとは、共にケーブル・フレックス回路上の同じ金属トレースに接続される。このような接続が、トランスデューサプローブのビーム形成の一部の実行を容易にする。
【００４３】
３つ又はそれ以上のフレッキシブル又はリジッド回路板を共に接続するために、以下のステップが実行される。（１）全ての所望の電気的接続に対して十分な接触パッドのパターン（アレイ又は単一の横列）を定める段階。パッドは、パッド内又はパッド間の空間のいずれかの貫通バイアに対して十分大きくなければならない。パッド及び空間は、計画されたアラインメント法（例えば、ツーリングピン）に関して信頼性のある接触及びショートの無いことを達成できるように十分大きくなければならない。（２）スタックされ接続されることになる回路板間の全接触表面上にパターンを複写する段階。全てのパッドが全てのインターフェース上には必要ではない場合であっても、一貫したパターンにより、スタック基板内で均一な厚さと均一な電気的接触が維持される。（３）各回路板が接続のために使用するパッドを識別する段階。全ての他のパッドは、回路板の上面と底部の表面間の接続により「貫通」しなければならない。（４）フレキシブル及び／又はリジッド回路板を締め付け又は結合する段階。結合を用いる場合には、結合材料は横方向でなく厚さ方向で導電性がなければならない。異方性導電フィルム又ははんだ付けを用いてこうした結合を達成することができる。
【００４４】
図３及び図４に示す実施形態は、本発明を実施する方法の実施例である。しかしながら、本発明の基本概念は、各々が１つ又はそれ以上の導体のセットを有する、スタックで配置された多重回路板間の接続を生成することである点は理解されたい。本発明の全ての範囲を理解するためには、導体のセットを回路板のそれぞれのレベルと関連付けることを回避すべきである。導体の１つのセットは、複数レベルにわたって配置することができ、及び／又は複数のセットは同じレベルを共有することができる。
【００４５】
例えば、１つの回路板が、図３に示すように段差を有し、各段差が別個の他の回路板に接続している場合には、各段差は導体の個別のセットに対応する。しかしながら、この場合、これらの導体が回路板内で単一のレベルにとどまることは必要ではない。図３のように、各段差が個別の導体セットと関連付けられていることは好都合であるが、しかしながら導体は実際には回路板内である程度のレベルにわたり配置することができる。
【００４６】
図４に示すように、基板間接続が単一のレベル上に複数の横列で配列される場合には、各基板のいずれかにおいて、基板数、接続の横列の数、及び導体のセット数との間に何らかの関連性は必ずしも存在しない。導体の１つの「セット」（基板の特定の対の間の接続に対応する）は、接触の複数の横列及び基板に対して内部の複数のレベルにわたり配置することができる。加えて、導体の複数のセットは、同じ横列又はレベルを共有することができる。図４で示すように、基板間接続の各セットを接触パッドの個別の横列及び多層基板における個別のレベル上で示すことは好都合であるが、しかしながら必ずしも必要ではない。
【００４７】
図５は、クランプボトル７２と、回路板の位置合わせ、すなわちアラインメント用の長いアライメントピン７８（１つだけを示している）を備えるコネクタクランプスタックの側面図を示す。各回路板（３０、３２）は、各アラインメントピン７８が貫通して通るそれぞれ１つのホールを有する。各回路板はまたクランプボルトが貫通して通る１つのホールを有する。加えて、各スペーサ７０は、アランメントピンとクランプボルト用のそれぞれのホールを有する。音響バッキング層１２内部のコンパクト空間から接続スタックまでのトランスデューサ・フレックス回路３２の扇形展開により、電子機器又はケーブル・フレックス回路３０に対してトランスデューサ・フレックス回路の横シフトが生じる。その結果として、アライメントピン及びクランプボルト用に長いホールがフレックス回路内に必要となる。また、回路板間の接触パッドの横列の間に短絡を防ぐための大きな空間が必要とされる。それぞれの接地ホイル８８は、回路板及びスペーサのスタックが共に締め付けられたときのトランスデューサアレイの接地電極への電気的接続のために備えられている。スペーサの熱膨張係数及び剛性は、温度範囲全体にわたって良好なクランプ圧を維持できるように選択される。
【００４８】
スタック全体を貫通して通る長いアラインメントピンの代わりに、短いアラインメントピンを使用してもよい。図６は、本発明のさらに別の実施形態による短いアラインメントピンを備えるコネクタクランプスタックの側面図を示す。この接続方式によると、６つのトランスデューサ・フレックス回路３２は、各ケーブル・フレックス回路３０に接続され、接続されたトランスデューサ・フレックス回路のそれぞれのセットを備えるケーブル・フレックス回路は、それぞれのスペーサ７１ａによって互いに分離されると同時に、スタック上部のフレックス回路は、スペーサ７１ａと構造が異なるスペーサ７１ｂによってクランピングジョー（図示せず）から分離されている。底部スペーサ７１ａ及び上部スペーサ７１ｂが、ステンレススチールのような剛性のある材料で作られており、且つ十分に厚い場合には、これらはクランピングジョーとして機能することができる。スペーサ７１ａの各々は、それぞれの短いアラインメントピン７８を固定する１つのボアを有する。各アラインメントピンの端部は、該ピンが固定されているスペーサから上方に次のスペーサ（７１ａ又は７１ｂ）のホール９０までに突出する。各スペーサはまた、クランプボルト７２が貫通して通るホール９２を有する。音響バッキング層１２内部のコンパクト空間から接続スタックまでのトランスデューサ・フレックス回路３２の扇形展開により、電子機器又はケーブル・フレックス回路３０に対してトランスデューサ・フレックス回路の横シフトが生じる。その結果、長いホールが、アラインメントピン用としてスペーサ７１ａ及び７１ｂ内に必要となり、クランプボルト用として全構成要素内に必要となる。スタックされたスペーサがずれているように図６に示されているため、スペーサの位置が調整可能であるので、回路板内にアラインメントピン用としての長いホールは必ずしも必要ではない。
【００４９】
図７は、本発明で使用することができるクランプ機構を示す。これは米国特許第６，０１７，２４４号で開示された機構に類似している。本機構は、重なった回路板のスタックを締め付けるためのクランピングジョー７４及び７６を備える。本機構はさらに、回路板の重なり部分の位置合わせ手段を含む。位置合わせ手段は、クランピングジョー７６の一方の面に装着され、且つクランピングジョー７６から突出する間隔を置いて配置されたアラインメントピン７８のペアを含むことができる。図７に示す機構では、アラインメントピン７８に対向するクランピングジョー７４は、該クランピングジョーが互いに向かって近接するときに、アラインメントピンを受けるためのクリアランスを形成する受け穴８０を有する。クランプスタック内の各回路板は、互いに整列し且つ対応するアラインメントピンを受ける、誘電材料を貫通する位置合わせホールのペアを有する必要がある。従って、各回路板は、クランピングジョー７４及び７６を用いた一定の位置合わせ状態になる。
【００５０】
クランピングジョー７４及び７６は、回路板及びスペーサのスタックにクランプ力を加えるためのクランプ表面を有する。固定具（例えばボルト７２）がクランピングジョーを付勢してスタックを締め付ける。ボルト７２は、クランピングジョー７４を通る穴８２を貫通して延び、さらに他方のクランピングジョー７６に形成された内部ネジ付き窪み８４に沿って螺合及び調整可能に延びる。ボトル７２を回転によって進めると、両クランピングジョーが密着し、スタック内の重なった回路板の各々に力が加わるようになる。ボルト７２は、各回路板内のスロット開口（図示せず）を貫通して通る。このようなスロット開口の形状及び位置は、米国特許第６，０１７，２２４号の図３に見ることができる。弾性的に変形可能な剛性バネ、例えばＢｅｌｌｅｖｉｌｅ（すなわち円錐状の）ワッシャ８６は、ボルト７２の拡大ヘッドとクランピングジョー７４との間で締め付けることができる。このバネは、温度変化及び振動と共に伸縮し、クランピングジョーに常に均一な力を加えるようにするために弾性的にコンプライアントであるべきである。言い換えると、均一なクランプ力が回路板のスタックに印加され、互いに押圧して接触した状態でこれらを保持する。
【００５１】
本発明は、単に複数のフレックス回路を多層回路板に接続することに限定されない。中間のフレックス回路に接触パッド及びバイアを適切に配置することにより、１つの多層回路板から幾つかの中間のフレキシブル又はリジッド回路板を通って別の多層回路板に接続することができ、また恐らくは、その基板を通ってさらに別の基板に接続することができる。スペーサが単純な絶縁又は導電ブロックでなく、代わりに、貫通する「Ｚ−軸」導体を有する構造化された「インターポーザ」である場合には、スペーサを介して多重接続が可能となる。このようなＺ−軸インターポーザ材料は、粘着性接着剤として又は単にスペーサとして市販されている。
【００５２】
このような多重回路板間のスタック相互接続を図８に示す。スタックは、１００から１１８の偶数で表した１０個のフレックス回路と２つの多層回路板１２０及び１２２とを含み、全てボルト７２によって上部及び底部スペーサ７０間で共に保持される。２つのサブスタック（すなはち、基板１００、１０２、１０４、１２０、１０６及び１０８からなるサブスタックと、基板１１０、１１２、１２２、１１４、１１６及び１１８からなるサブスタック）は、Ｚ−軸導電体９６ａ、９６ｂ等を有する、電気絶縁スペーサ／インターポーザ９４によって分離されている。図８に示す実施形態が、全ての接触パッド位置で均一なスタック厚さを維持し、従ってクランプにより均一な圧力を維持するために全ての回路の全ての表面上で同様のメタルパッドパターンを使用することを示していることを除けば、各サブスタックは図４に示すスタックに類似している。そのような１つのメタルパッドパターンを楕円１２４内で見ることができ、ここで接触パッ１２６及び１２８（電気的接続機能の役目はない）は、スタックの厚さを均一に維持するため、それぞれフレックス回路１０２及び１０４上で形成されている。例えば、接触パッド１２８は、フレックス回路１０２上の底部トレースに接触するが、電気的には該トレースを他のいかなるトレースにも接続しない。
【００５３】
図８はまた、複数のスタックフレックス回路１０６、１０８、１１０、１１２及びスペーサ／インターポーザ９４を介した基板間電気的接続を示す。さらに具体的には、回路板１２０上のトレース１３０は、接触パッド１３４、フレックス回路１０６を貫通するバイア１３６、接触パッド１３８及び１４０、フレックス回路１０８を貫通するバイア１４２、接触パッド１４４及び１４６、インターポーザ９４を貫通するバイア１４８、接触パッド１５０及び１５２、フレックス回路１１０を貫通するバイア１５４、接触パッド１５６及び１５８、フレックス回路１１２を貫通するバイア１６０、並びに接触パッド１６２によって回路板１２２上のトレース１３２に電気的に接続されている。代替的に、スペーサ／インターポーザ９４を取り外し、フレックス回路１０８のパッド１４４がフレックス回路１１０のパッド１５２と接触している状態で、フレックス回路１０６、１０８、１１０、１１２を介して基板１２０を基板１２２に電気的に接続してもよい。
【００５４】
図８はさらに、別のフレックス回路を通る基板−フレックス回路電気的接続を示している。例えば、回路板１２２は、フレックス回路１１４によってフレックス回路１１６に電気的に接続されている。さらに具体的には、回路板１２２上のトレース１６４は、接触パッド１６６及び１６８、フレックス回路１１４を貫通するバイア１７０、及び接触パッド１７２により回路板１１６上のトレース１７４に電気的に接続されている。
【００５５】
スタック回路は、一直線に並んでいる必要はなく、複数の方向又は角度からスタック接続に接近することができる。接続パッドのパターンは、直線的アレイパッド、２つ又は幾つかの横列、正方形アレイパッド、又は他のパターンとすることができる。図９は、４つの相互に直交する方向からスタックに接近する４つの回路板１７６、１７８、１８０、１８２を示し、これらの回路板の基板１８４上のトレース１８６間の電気的接続が、パッド９８の正方アレイ及びバイア（図示せず）を介して形成されている。回路板上のパッド９８のそれぞれのセットは、２つ（又はそれ以上）のアラインメントピン７８を用いて位置合わせされる。基板のスタックは、上述のようにクランプボルト７２及びスペーサ（図示せず）を備えるクランプ装置により共に保持される。
【００５６】
本発明を使用すると、多重回路板間の高密度電気接続を、単一の組立工程でコンパクト空間内に達成することができる。基板が締め付けられているが結合されていない場合には、該組立体は容易に再加工することができる。２次元超音波アレイでは、これにより多数の（例えば、５０個まで）トランスデューサ・フレックス回路を少数（例えば、１０より少ない）の電子回路板に接続することが可能となる。各電子回路板は、トランスデューサ素子の２次元サブアレイ（幾つかの横列）にアクセスすることができ、従って３次元ビーム形成をこれらの素子に対して利用することができる。これは、イメージングシステムと２次元トランスデューサアレイプローブとの間の接続数の大幅な（例えば、１６倍）低減を可能にする。
【００５７】
例証の目的で、超音波イメージングシステムに接続するフレックス回路に対して超音波トランスデューサプローブのフレックス回路を接続するための高密度電気コネクタを開示してきた。しかしながら、本明細書で開示された本発明は、互いにフレクッス回路を接続する用途に限定されるものではない。同様の接続方式は、フレックス回路をリジッドプリント回路板への接続、又はリジッドプリント回路板同士を互いに接続するのに適用することができる。また、本発明は、超音波イメージングシステムを越えた領域においても適用できる。本発明の広範な範囲は、これらの回路板に接続されたシステム又は回路を問わず、多重回路の接続を含む。
【００５８】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱すること無く、種々の変更を行うことができ且つ均等物でその要素と置き換え得ることは当業者には理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況に適合させるために多くの変更を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施することが企図された最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲に包含される全ての実施形態を含むものとする。
【００５９】
請求項で使用される用語「回路板」は、フレキシブル基板又はリジッド基板に関わらず、その上及び／又はその内部に金属トレースを有する任意の基板を意味する。請求項で使用される用語「接触した状態」とは、（ａ）直接物理的及び電気的に接触した状態、又は（ｂ）隣接する対向面上にあり、且つはんだ、異方性導電膜（ＡＣＦ）、又は他の導電性材料によって電気的に接続されていることを意味する。図面の参照符号に対応する請求項中の参照符号は、請求の範囲に記載される発明の範囲の理解を容易にするためのものであり、その範囲を狭めることを意図するものではない。本出願の請求項に記載されることは、本明細書の説明の一部として本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】トランスデューサ素子の裏面に音響的に結合された音響バッキングを有する超音波トランスデューサアレイの１つの素子を示す図。
【図２】信号トレースを含む複数の埋設フレックス回路を備える音響バッキングスタックの断面図。
【図３】本発明の１つの実施形態によるコネクタクランプスタックの部分側面図。
【図４】本発明の別の実施形態によるコネクタクランプスタックの部分側面図。
【図５】本発明のさらに別の実施形態による長いアラインメントピンを含むコネクタクランプスタックの側面図。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による短いアラインメントピンを含むコネクタクランプスタックの側面図。
【図７】本発明の１つの実施形態によるクランプ装置を示す図。
【図８】本発明のさらに別の実施形態によるコネクタクランプスタックの側面図。
【図９】本発明の別の実施形態によるコネクタクランプスタックの平面図。
【符号の説明】
【００６１】
３０ ケーブル・フレックス回路
３２ トランスデューサ・フレックス回路
３４ 金属トレースの埋設セット
５０ バイア
５２、５４、５６ 接触パッド
５８ バイア
６０ 接触パッド
【出願人】 【識別番号】３９００４１５４２
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願日】 平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００９３９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 研一

【識別番号】１００１０５５８８
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博

【識別番号】１００１０６５４１
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 信和

【識別番号】１００１２９７７９
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
【公開番号】 特開２００５−２８６３３７（Ｐ２００５−２８６３３７Ａ）
【公開日】 平成１７年１０月１３日（２００５．１０．１３）
【出願番号】 特願２００５−９３５４５（Ｐ２００５−９３５４５）