專利名稱：具有蛇形接地結(jié)構(gòu)的夾層型連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及高速連接器領(lǐng)域，尤其涉及具有低串?dāng)_和改進(jìn)性能的夾層型的高
速背板連接器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高速連接器用于很多數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，尤其是在電信產(chǎn)業(yè)中。信號(hào)完整性在高速 數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域?qū)τ谛枰煽總鬏敂?shù)據(jù)信號(hào)的部件而言是重要考慮因素。高速數(shù)據(jù)傳輸市場(chǎng) 也已經(jīng)致力于減小部件尺寸和增加信號(hào)密度。 高速數(shù)據(jù)傳輸在電信領(lǐng)域被用于傳輸從信號(hào)存儲(chǔ)庫或發(fā)射部件接收的數(shù)據(jù)，這樣 的傳輸一般發(fā)生在路由器和服務(wù)器中。由于產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)是致力于減小尺寸，因此高速連接 器中的信號(hào)端子必須減小尺寸。并且為了實(shí)現(xiàn)任何明顯的尺寸減小，連接器的端子必須間 隔更加緊密地設(shè)置在一起。當(dāng)信號(hào)端子被更加緊密地放置在一起，信號(hào)干擾在緊密間隔的 信號(hào)端子之間發(fā)生，并且尤其是在相鄰的差分信號(hào)端子對(duì)之間發(fā)生。在本領(lǐng)域中，這被稱作 "串?dāng)_"，其當(dāng)信號(hào)端子的電場(chǎng)互相鄰接和混雜時(shí)發(fā)生。在較高速度下，一差分信號(hào)對(duì)的信號(hào) 可漂移并跨越至相鄰的或附近的差分信號(hào)對(duì)。這影響了整個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)完整性。 在高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，串?dāng)_的減小是高速連接器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性目標(biāo)。 之前，串?dāng)_的減小主要通過使用內(nèi)屏蔽來完成，其中內(nèi)屏蔽位于相鄰差分信號(hào)端 子組之間。這些屏蔽是用作電場(chǎng)屏障的相對(duì)較大的金屬板，位于差分信號(hào)端子的行或列之 間。這些屏蔽給連接器顯著地增加了成本，并且也增加了連接器的尺寸。屏蔽也會(huì)增加信 號(hào)端子與接地的電容耦合，由此降低了連接器系統(tǒng)的阻抗。如果阻抗由于內(nèi)屏蔽而降低，那 么就必須小心地確保其不會(huì)超出或低于連接器系統(tǒng)在特定位置的期望值。使用屏蔽以降低 連接器系統(tǒng)中的串?dāng)_，這需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)者考慮到在阻抗上的影響以及在具有這些內(nèi)屏蔽的 連接器尺寸上的影響。 —些人已經(jīng)嘗試不使用屏蔽而依賴于在形狀和尺寸上與相關(guān)聯(lián)的差分信號(hào)端子 相同的各個(gè)接地端子。使用與信號(hào)端子具有相似尺寸的接地端子，這需要仔細(xì)考慮連接器 系統(tǒng)的所有端子在端子整個(gè)長(zhǎng)度方向上的間隙。在高速連接器的裝配端面中，由于各組觸 頭具有的大量金屬，阻抗和串?dāng)_可以得到控制。連接器主體中并且沿著端子主體部的阻抗 匹配變得困難，因?yàn)槎俗又黧w部具有和端子觸頭部不同的配置和間隙。連接器的主體部以 及觸頭(裝配)部和端接(安裝)部需要仔細(xì)設(shè)計(jì)和快速操作(high-speed engineering)， 以提供合適配合的阻抗。各個(gè)區(qū)段具有不同的挑戰(zhàn)。連接器主體部，尤其是其中的端子必 須典型地控制其在端子幾何形狀和絕緣性能上的變化。裝配段(觸頭)必須典型地控制其 增加的尺寸和部分。 因此，本發(fā)明針對(duì)一種用于夾層型應(yīng)用的高速連接器，其克服了上述缺陷并且為 各個(gè)差分信號(hào)對(duì)利用多個(gè)單獨(dú)的屏蔽以控制串?dāng)_，并且在該連接器中，這些單獨(dú)的屏蔽共 同用作沿著連接器端子主體部的單一屏蔽。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的是提供一種改進(jìn)的用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接器，其具有減 小的串?dāng)_并且不需要插入各組信號(hào)端子之間的較大的金屬屏蔽。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于背板應(yīng)用的高速連接器，其中多個(gè)離散的差
分信號(hào)端子對(duì)成對(duì)設(shè)置在端子列中，各個(gè)差分信號(hào)對(duì)的側(cè)面都有一個(gè)位于相鄰列中的相關(guān)
聯(lián)的接地端子，接地屏蔽端子具有大于差分信號(hào)端子之一的尺寸，以提供較大的緊靠差分
信號(hào)對(duì)的參照接地，從而允許差分信號(hào)對(duì)與面對(duì)它的單獨(dú)接地屏蔽寬邊耦合。 本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種高速背板連接器，其利用多個(gè)差分信號(hào)端子
對(duì)以影響數(shù)據(jù)傳輸，其中它的差分信號(hào)端子對(duì)以和相關(guān)聯(lián)的擴(kuò)大的接地端子"三個(gè)一組
(triad)"的結(jié)構(gòu)排布，并且這些端子設(shè)置于在單個(gè)連接器單元中的相鄰兩列中。這些擴(kuò)大
的接地端子用作獨(dú)立的接地屏蔽，在一列中的接地屏蔽與在連接器單元的另一列中的差分
信號(hào)端子對(duì)間隔開并且對(duì)準(zhǔn)。接地屏蔽在兩列中被交錯(cuò)設(shè)置，并且被間隔緊密地設(shè)置在一
起，這樣它們共同用作在各個(gè)連接器單元中的單個(gè)或"偽"的接地屏蔽。 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種上述類型的連接器，其中在各個(gè)連接器單元中各
成對(duì)的列中的接地屏蔽形成一條從連接器單元頂部至其底部的穿過連接器單元主體部的
蜿蜒路徑，以提供提高的串?dāng)_隔離。 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種高速連接器，其利用了被支撐在薄片形的連接器 針座中的一系列端子組件。各個(gè)薄片形的連接器針座支撐了一對(duì)導(dǎo)電端子列，在連接器主 體中，這些端子被設(shè)置成在列中的成對(duì)的差分信號(hào)端子并且較大接地屏蔽端子置于其側(cè) 面。這些接地屏蔽在列中被交替地設(shè)置，這樣在一列中的各個(gè)差分信號(hào)對(duì)具有在另一列中 面對(duì)它的接地屏蔽和在本列中與其相鄰的接地屏蔽，這樣兩差分信號(hào)端子在本列中互相邊 緣耦合，并且與相鄰列中的接地屏蔽寬邊耦合。 本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種用于背板應(yīng)用的具有減小串?dāng)_的高速連接器， 連接器包括背板頭(backplane header)和子卡連接器，該子卡連接器由多個(gè)分離的單元形 成，各個(gè)這樣的單元包括由兩半部形成的絕緣框架，這種絕緣框架支撐了多個(gè)導(dǎo)電端子，每 一個(gè)框架支撐一列，這樣組合的單元在支撐框架中支撐了一對(duì)端子列。所述端子在各列中 以某種設(shè)置或式樣設(shè)置，使得差分信號(hào)端子被邊對(duì)邊地成對(duì)設(shè)置在各單列中，各個(gè)邊對(duì)邊 的差分信號(hào)端子對(duì)被中間的接地屏蔽端子以距離另一個(gè)這樣的信號(hào)端子對(duì)一定間隔的方 式而支撐在其列中，其中接地屏蔽端子的表面積大于所述邊對(duì)邊的差分信號(hào)端子對(duì)的表面 積。在連接器單元中的各列的接地屏蔽面對(duì)其相鄰各列中的差分信號(hào)端子對(duì)，這些接地屏 蔽端子被間隔緊密地設(shè)置在一起，從而形成一個(gè)較大的虛擬屏蔽，其在成對(duì)的列中以蜿蜒 形式穿過框架延伸。 本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種夾層型連接器，用于將兩個(gè)間隔開的電路板連 接在一起，該連接器包括用于安裝到兩個(gè)電路板之一的插座部分以及用于安裝到兩個(gè)電路 板中另一個(gè)的插頭部分。插座元件包括多個(gè)分開的連接器元件，各個(gè)連接器元件包括支撐 成直線陣列的多個(gè)導(dǎo)電端子的絕緣框架。所述端子被以優(yōu)選的信號(hào)-信號(hào)-接地的排列而 設(shè)置在各個(gè)陣列中，其中接地端子寬于信號(hào)端子，較寬的接地端子位于各對(duì)信號(hào)端子至少 一端的側(cè)面。 本發(fā)明另一個(gè)進(jìn)一步的目的是提供一種高速連接器，其利用了支撐在連接器元件
5中的一系列端子陣列，這些端子以直線陣列設(shè)置，并且各列包含成對(duì)的差分信號(hào)端子，較大 的接地屏蔽以各個(gè)連接器元件主體中的較寬端子的形式位于成對(duì)的信號(hào)端子的側(cè)面，接地 屏蔽交替地設(shè)置在陣列中并且并置于相鄰的陣列中，這樣，在任何陣列中的各個(gè)差分信號(hào) 對(duì)具有與其相關(guān)聯(lián)的至少兩個(gè)接地屏蔽，在相鄰陣列中的其中一個(gè)接地屏蔽從其側(cè)面面對(duì) 所述信號(hào)端子對(duì)，并且另一個(gè)接地屏蔽在本陣列中面對(duì)信號(hào)對(duì)的一端，在相鄰陣列中的端 子被間隔開，從而在它們之間提供空氣界面。 本發(fā)明的額外目的是提供用于上述連接器的兩個(gè)連接器元件，其中一個(gè)所述元件 在它們的殼體上具有多個(gè)突起部，其在所支撐的端子陣列的信號(hào)端子之間以及在其所支撐 的端子陣列的接地端子中延伸，并且另一個(gè)連接器元件的殼體包括突起的筋或棒，其橫跨 端子陣列延伸并且與上述突起部相聚和鄰接，從而在相鄰陣列的端子之間提供空氣間隙。
本發(fā)明通過其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性來實(shí)現(xiàn)這些和其它目的。在一個(gè)主要方面，本發(fā)明 圍繞一種背板連接器，其利用了設(shè)計(jì)用于安裝在背板上的頭連接器和設(shè)計(jì)用于安裝在子卡 上的直角連接器。當(dāng)兩連接器被連接在一起，所述背板和子卡典型地以直角而被連接在一 起。 直角連接器也可被稱為子卡連接器，由一系列類似連接器單元形成。各個(gè)連接器 單元具有典型地由塑料或其它絕緣材料模制而成的絕緣框架。這一框架支撐了多個(gè)單獨(dú)的 連接器單元，每一個(gè)單元支撐了導(dǎo)電端子陣列。各個(gè)連接器單元框架具有至少兩個(gè)不同且 相鄰的側(cè)部，其中一個(gè)側(cè)部支撐了端子尾部，另一個(gè)側(cè)部支撐了端子陣列的端子觸頭部。在 子卡連接器的主體中，框架支撐了呈現(xiàn)多欄式設(shè)置或以陣列形式的端子，從而各個(gè)單元在 其中支撐了一對(duì)端子列。 在各列中，端子設(shè)置為呈現(xiàn)隔離的差分信號(hào)對(duì)。在各列中，所述差分信號(hào)端子對(duì)以 邊對(duì)邊設(shè)置，以提高在差分信號(hào)端子對(duì)之間的邊(差分模式)耦合。較大的接地屏蔽端子 首先被定位在直接對(duì)著所述差分信號(hào)端子對(duì)的相鄰列中，其次被定位在該列中并與各差分 信號(hào)端子對(duì)相鄰(位于其上或其下)。通過這種方法，在一列中的各差分信號(hào)端子對(duì)的端 子互相邊緣耦合，但是也與在面對(duì)所述差分信號(hào)端子對(duì)的相鄰列中的接地屏蔽端子寬邊耦 合。一些邊緣耦合發(fā)生在差分信號(hào)對(duì)端子和相鄰的接地屏蔽端子之間。在連接器主體中，這 些較大的接地屏蔽端子可被認(rèn)為設(shè)置成一系列倒V形，其通過用想像線互相連接多個(gè)由三 個(gè)接地屏蔽端子構(gòu)成的組來形成，差分信號(hào)端子對(duì)嵌套在各個(gè)所述V形中。通過這個(gè)方法， 各個(gè)差分信號(hào)對(duì)的端子被隔離以阻止將電噪音耦合到其它差分信號(hào)對(duì)中，并且也被隔離成 阻止其它差分信號(hào)對(duì)耦合噪音進(jìn)入它們。位于給定差分信號(hào)對(duì)之上和之下的列中的接地屏 蔽形成豎直的屏蔽，并且相鄰列中的接地屏蔽形成電噪音的水平屏蔽。 框架是用作骨架或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的開放式框架，其將端子列以它們優(yōu)選的隊(duì)列和間隔 來保持。在這一方面，框架包括至少交叉的豎直和水平部件和至少一個(gè)兩分部件，該兩分部 件從交叉點(diǎn)延伸出以將在豎直部件和水平部件之間的區(qū)域分為兩部分。兩個(gè)其它的徑向輻 條進(jìn)一步再分隔這些部分，從而形成的開放區(qū)域出現(xiàn)在各個(gè)連接器單元薄片形針座半部的 外表面上。徑向輻條連同基礎(chǔ)的豎直和水平元件的這一網(wǎng)絡(luò)支撐了一系列筋，這些筋為較 大接地屏蔽端子提供機(jī)械支撐。這些輻條也優(yōu)選地設(shè)置為，當(dāng)將子卡連接器安裝到子卡上 時(shí)，它們用作將發(fā)生在子卡連接器的頂部上的壓入載荷傳遞給順應(yīng)針尾部的裝置。
徑向輻條在連接器單元針座半部之一的內(nèi)表面上連續(xù)，并且用作支座，以當(dāng)兩連接器單元針座半部被結(jié)合在一起時(shí)將端子列分開，這樣空氣間隙就呈現(xiàn)在端子列之間。信 號(hào)端子和較大的接地屏蔽端子在它們穿過連接器主體的整個(gè)范圍內(nèi)具有至少兩個(gè)彎曲，并 且在這些彎曲區(qū)域，連接器單元的阻抗通過減少存在于差分信號(hào)端子對(duì)和與它們相關(guān)聯(lián)的 接地屏蔽端子中的金屬量來控制。這一減少在接地屏蔽端子中通過形成較大的窗口和在 信號(hào)端子中通過將信號(hào)端子主體部"頸縮"或變窄而完成，以增加在信號(hào)端子邊緣之間的距 離。 這一修改也可在連接器單元中的其他區(qū)域?qū)嵤灰∑吾樧陌氩勘贿B接在 一起。在優(yōu)選實(shí)施方式中，連接器單元針座的兩半部通過形成于薄片形針座一個(gè)半部上的 柱形部與形成于薄片形針座的另一半部上的孔接合而連接在一起。上述窗口形成在較大的 接地屏蔽端子中，與支撐框架的支撐輻條排成一條直線，并且所述柱形部穿過這些開口而 突起。差分信號(hào)端子對(duì)的頸縮部分也與連接器單元支撐框架的支撐輻條和接地屏蔽端子窗 口對(duì)準(zhǔn)。通過這種方法，差分信號(hào)端子與在這一區(qū)域的接地屏蔽端子之間的寬邊耦合被降 低。 在端子尾部與端子主體部相遇的位置提供了過渡，從而建立了端子尾部的統(tǒng)一安 裝場(chǎng)。在這一方面，端子主體部的尾端從它們鄰接連接器單元的中線的位置向外延伸，并且 朝著連接器單元的側(cè)邊，從而獲得在兩列端子尾部之間的所需的增加寬度，這樣所述尾部 在兩列之間沿寬度方向具有特定的節(jié)距。為了在各列中的各端子尾部之間獲得所需的深 度，端子尾部附近的端子主體部的端部沿著連接器單元支撐框架底部在側(cè)向上移位，使得 尾部以均勻間距設(shè)置，這樣好于尾部以不均勻的間隔設(shè)置，否則這些尾部將與端子主體部 的端部集中在一起。 本發(fā)明將以夾層型連接器設(shè)置而實(shí)施，其中連接器用于將兩個(gè)平行且互相面對(duì)的 電路板連接在一起。在這種應(yīng)用中，連接器的一部分用作插座部件，同時(shí)連接器的另一部分 用作被容納在所述插座元件中的插頭元件。插座元件包括具有多個(gè)導(dǎo)電端子或插針的絕緣 殼體，同時(shí)插頭元件包括被各個(gè)針座或支撐件支撐的多個(gè)單獨(dú)的端子陣列。插頭元件端子 在一端將觸頭元件一分為二，這樣這一端提供了與插座元件的各個(gè)對(duì)應(yīng)插針的冗余接觸， 并且在其另一端提供了設(shè)置成為連接器維持給定間隙的尾部。 夾層型連接器的薄片形針座由兩部分形成，并且形成為在兩部分的端子之間提供 空氣間隙。連接器的接地端子形成得更寬，這樣信號(hào)端子和接地端子具有形成在其上的窗 口或開口 ，有助于它們安裝到薄片形的針座部分上，并且有助于控制總體連接器的阻抗。在 一個(gè)薄片形的針座部分中，接地端子開口在模制過程中接納從中穿過的塑料或殼體材料， 也通過形成在信號(hào)和接地端子邊緣中的頸部以將所述針座部分的端子固定就位。在另一個(gè) 配對(duì)的針座部分中，殼體材料延伸穿過開口和頸部，并且形成橫向跨過端子延伸的筋或條， 以形成在它們的開口和頸部區(qū)域中緊靠相對(duì)的端子的表面或肩部。此外，殼體部分形成為 在靠近接地端子后面的位置提供絕緣列。 通過下面的詳細(xì)描述，將能夠清楚地理解本發(fā)明的上述或其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


在下面的詳細(xì)描述中，將經(jīng)常參考下列附圖，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的背板連接器組件的透視圖，其中子卡連接器與排針裝配，以將兩電路板互相連接在一起； 圖2是與圖1相同的視圖，但是顯示子卡連接器從背板引腳頭上移除； 圖3是圖2所示子卡連接器在另一角度的透視圖，顯示其具有被應(yīng)用于各個(gè)連接
器單元的前蓋或護(hù)罩(shroud); 圖4是用在圖3所示連接器中的一種連接器單元的透視圖，該連接器單元顯示為薄片形的針座組件的形式； 圖5A是圖4所示連接器單元的右手針座半部的內(nèi)部視 圖5B是圖4所示連接器組件的左手針座半部的內(nèi)部視圖； 圖6是在圖4所示連接器單元的各個(gè)半部中使用的端子組件的俯視圖，顯示為在其被切割和過模之前被保持在金屬導(dǎo)線框架中； 圖7是圖2或圖3所示子卡連接器沿著線7-7的橫截面視圖，以露出端子主體部
從而總體上顯示用于各個(gè)連接器單元中的差分信號(hào)對(duì)的"三個(gè)一組"的特性； 圖7A是圖7所示沿橫截面剖開的子卡連接器的一個(gè)薄片形針座的放大詳細(xì)視圖，
特別顯示了子卡連接器單元的端子主體部的"三個(gè)一組"特性； 圖7B是圖7A所示詳細(xì)視圖的正視圖； 圖8A是圖7所示子卡連接器的橫截面的透視圖，顯示了兩個(gè)相鄰的連接器單元或薄片形針座； 圖8B是圖8A的正視圖； 圖9是圖2所示子卡連接器沿著線9-9的截面視圖，顯示了端子在穿過連接器單元框架的支持框架輻條時(shí)這些端子的排布，其中直線9-9是與前豎直輻條對(duì)準(zhǔn)的豎直線；
圖IOA是在圖2所示子卡連接器中的兩差分信號(hào)通道的端子主體部的電場(chǎng)強(qiáng)度圖； 圖10B是圖2所示子卡連接器的一組六個(gè)連接器單元的主體部的電場(chǎng)強(qiáng)度圖； 圖IIA是圖1所示連接器的串?dāng)_插針圖譜，分別通過字母和數(shù)字標(biāo)記標(biāo)示了端子
的排和列，并且標(biāo)示了通過對(duì)本發(fā)明的連接器進(jìn)行測(cè)試獲得的實(shí)際串?dāng)_； 圖IIB是選自圖IIA所示插針圖譜的一對(duì)差分信號(hào)端子的差分阻抗示意圖，標(biāo)示
了通過對(duì)本發(fā)明的連接器進(jìn)行模擬而獲得的阻抗； 圖11C是通過對(duì)本發(fā)明的連接器進(jìn)行模擬而獲得的連接器插入損耗圖，顯示了受到的最小和最大損耗以及頻率在16. 6Ghz時(shí)損耗為_3db ; 圖11D是連接器組件的插入損耗示意圖，其顯示了對(duì)圖1所示的就位在兩電路板中的連接器組件實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，顯示出在大約10Ghz的速度時(shí)具有_3db的插入損耗；
圖12是連接器端子陣列跨過連接器單元的支撐框架輻條的區(qū)域的放大詳細(xì)視圖； 圖13是圖12所示區(qū)域的截面視圖，顯示了信號(hào)對(duì)和接地屏蔽端子在它們與兩個(gè)針座半部的支撐框架相連處的相對(duì)位置； 圖14是在圖2中所示連接器中使用的根據(jù)本發(fā)明的連接器單元的透視圖，其為了顯示清楚而被上下翻轉(zhuǎn)，以顯示端子主體部的端部以及從其延伸的尾部；
圖15是根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)連接器單元的底部放大詳細(xì)視圖，顯示了當(dāng)尾部從端子主體部端部延伸開時(shí)的情況；
8
圖16是圖15的底部平面圖； 圖17是與15所示相同的視圖，但是為了清楚顯示而移除了連接器單元的支撐框架； 圖18是根據(jù)本發(fā)明的連接器的端子主體部與尾部交匯的區(qū)域的放大詳細(xì)視圖； 圖19是根據(jù)本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的連接器的第二實(shí)施方式的透視圖，該實(shí)施方式
是用于將一塊電路板支撐在另 一塊電路板之上的夾層型連接器； 圖20是與19所示相同的視圖，但是其插頭元件和插座元件被相互分開； 圖21是與20所示相同的視圖，但是為了清楚顯示而移除了電路板和插頭元件； 圖22是用于圖19所示夾層連接器中的薄片形針座的透視圖； 圖23A是與22所示相同的視圖，但是兩針座半部被相互分開，以顯示兩針座半部
其中一個(gè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)； 圖23B是與23A所示相同的視圖，但是顯示了其相反一側(cè)，以顯示兩針座半部中另一個(gè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)； 圖23C是圖22所示的連接器針座沿線23C-23C的橫截面視圖； 圖23D是圖22所示的連接器針座沿線23D-23D的橫截面視圖； 圖24A是圖22所示的連接器針座沿線A_A的端部正視圖； 圖24B是圖22所示的連接器針座沿線B_B的底部平面圖； 圖24C是圖22所示的連接器針座沿線C_C的頂部平面圖； 圖24D是圖22所示的連接器針座沿寬度方向的側(cè)面正視圖； 圖25是圖22所示的針座各部分之一的分解視圖，顯示了其從絕緣殼體移除的端
子； 圖26A是圖25所示端子組的前平面圖； 圖26B是圖26A所示端子組沿其線B_B的端視圖； 圖27是顯示了兩針座半部的端子組的端視圖，其為了顯示清楚而從它們的遮護(hù)殼體移除，并且顯示了在相對(duì)各端子之間的間距以及它們與相應(yīng)配對(duì)連接器的插針相接合的插針； 圖28A是圖26A中所示區(qū)域A的放大詳細(xì)視 圖28B是圖26B中所示區(qū)域B的放大詳細(xì)視圖； 圖29是本發(fā)明連接器的兩排端子的穿過連接器主體的放大詳細(xì)視圖，顯示了接地端子窗口關(guān)于面對(duì)的一對(duì)信號(hào)端子的重疊特性；以及 圖30是穿過圖29所示一些端子的橫截面視圖，顯示了在信號(hào)端子和接地端子之間的位置。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的背板連接器組件IOO，其用于將輔助電路板102 (在本領(lǐng)域中被稱為子卡)連接到另一塊電路板104 (典型地在本領(lǐng)域中被稱為背板)。組件100包括兩個(gè)連接器106和108。如圖2中清楚所示，背板連接器108呈現(xiàn)引腳頭的形式，該引腳頭具有共同形成中空插座110的四個(gè)側(cè)壁109。呈現(xiàn)插針111形狀的多個(gè)導(dǎo)電端子被提供并保持在連接器108的對(duì)應(yīng)端子容納腔中(圖中未顯示)。插針111例如通過尾部端接到背板104上的導(dǎo)電跡線上，并且這些尾部適配到設(shè)置在背板104中的鍍覆孔或通孔中。 參照?qǐng)D3，子卡連接器106包括多個(gè)單獨(dú)的并且分立的(discrete)連接器單元112，其容納有導(dǎo)電端子113，這些導(dǎo)電端子113具有設(shè)置在端子的相反兩端的尾部113a和接觸部113b(如圖4所示)。端子觸頭部113b通過中間主體部113c連接到端子尾部113a。這些主體部113c從接近于基礎(chǔ)框架元件131延伸至附加豎直框架元件135，并且絕大部分是穿過連接器單元的主體部。連接器單元112具有前端115，其被插入形成在前蓋或護(hù)罩114中的中空插座中(如圖3所示)。護(hù)罩114具有與背板連接器108的插針111 (以及端子觸頭部113b)對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)開口 116，這樣當(dāng)子卡連接器106被插入背板連接器108中時(shí)，插針與子卡連接器106的端子113的觸頭部113b接合。連接器單元112可以進(jìn)一步地利用應(yīng)用于連接器單元112的后表面118的加強(qiáng)件或支撐件117而保持在一起。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，各個(gè)連接器單元112采取薄片狀針座的形式，該針座由兩個(gè)小片或半部121、122焊接或緊密接合在一起而形成。圖5A中顯示了打開的右手針座半部122，而圖5B中顯示了打開的左手針座半部121。各個(gè)針座半部121U22以特定的形式容納了導(dǎo)電端子113的陣列。當(dāng)從裝配端(即支撐端子觸頭部113b的針座半部的端部)看時(shí)，端子的這一陣列(array)形成了在針座半部中的端子"列(column)"。因此，當(dāng)兩個(gè)針座半部(左右針座半部)裝配在一起時(shí)，各個(gè)針座或連接器單元112支撐一對(duì)端子列13，這對(duì)端子列在連接器單元112中被沿寬度方向分開。這一間隔在圖8B中顯示為"SP"，并且由連接器單元112的內(nèi)部輻條133'、135'、137'、139、139'和140'提供，如圖5A中清楚所示。出于可靠性的目的，如圖所示，端子113的觸頭部113b提供有成對(duì)的觸頭臂。這一分叉體(bifucated aspect)確保了子板連接器端子將接觸背板連接器的插針，即使端子的排列稍有不對(duì)齊。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主要方面，端子113被分為不同的信號(hào)端子113-1和接地屏蔽端子113-2。接地屏蔽端子113-2用于機(jī)械地將信號(hào)端子分為信號(hào)端子對(duì)，當(dāng)本發(fā)明的連接器被通電運(yùn)行時(shí)，差分信號(hào)通過這些端子對(duì)來傳輸。接地屏蔽端子113-2在尺寸上大于各個(gè)單獨(dú)的信號(hào)端子113-1，并且在表面積和總體尺度上也大于一對(duì)信號(hào)端子113-1，這樣，各個(gè)接地屏蔽端子113-2可被認(rèn)為是設(shè)置在連接器單元112的主體中的各個(gè)接地屏蔽。在圖7B中清楚地顯示了信號(hào)端子和接地屏蔽端子的尺度和排布，其中可以看出，在各個(gè)針座半部中，接地屏蔽端子113-2被中間間隔互相分開。這些間隔包括一對(duì)信號(hào)端子113-1，其與接地屏蔽端子113-2對(duì)齊，這樣所有的端子113被大致設(shè)置在位于端子列中的一條線中。
這些信號(hào)端子113-1用于傳輸差分信號(hào)(意指具有相同的絕對(duì)值但極性相反的電信號(hào))。為了降低在差分信號(hào)應(yīng)用中的串?dāng)_，明智的做法是促成差分信號(hào)端子對(duì)中的端子與同一對(duì)中的另一個(gè)端子成對(duì)耦合，或與接地端子耦合，而不是與在另一對(duì)差分信號(hào)端子對(duì)中的單個(gè)信號(hào)端子或端子對(duì)耦合。換句話說，人們希望將差分信號(hào)端子對(duì)"隔離"以降低在高速時(shí)的串?dāng)_。這部分通過將在各個(gè)針座半部中的各端子陣列中的接地屏蔽端子113-2互相錯(cuò)開來實(shí)現(xiàn)，這樣各對(duì)信號(hào)端子113-1對(duì)著更大的接地端子113-2或者位于其側(cè)面。所謂的"更大"同時(shí)指在表面積和端子寬度方面。圖7B清楚地顯示了這一設(shè)置。由于接地屏蔽端子113-2的更大尺寸，它首先用作在針座(或連接器單元)中對(duì)面的各個(gè)差分信號(hào)對(duì)的接地屏蔽。端子的差分信號(hào)對(duì)以寬邊的方式與這一接地屏蔽端子113-2耦合。連接器
10單元兩半部121U22的端子列被較小間隔(在圖8A和圖8B中顯示為SP)分隔開，這樣對(duì)于它們穿過連接器單元的大部分范圍來說，在連接器單元的一列中的端子與連接器單元的另一列中的端子被介電常數(shù)為1的空氣分隔開。其次，接地屏蔽端子113-2也進(jìn)一步用作各個(gè)差分信號(hào)對(duì)113-1的接地屏蔽，其中這些端子在端子列中位于屏蔽端子113-2之上和之下(如圖7B所述)。這些差分信號(hào)端子對(duì)的最近的端子與接地屏蔽端子113-2邊緣耦合。兩端子列也以緊密的間隔而設(shè)置在一起，并且被內(nèi)輻條的厚度分開，這一厚度大約是0. 25-0. 35mm，與其它已知的背板連接器相比，在尺寸上有明顯減小。 這樣緊密間隔的結(jié)構(gòu)促進(jìn)了在子卡連接器主體中的各個(gè)差分信號(hào)通道中的三類耦合(a)在端子對(duì)中的邊緣耦合，即端子對(duì)的差分信號(hào)端子互相耦合；(b)差分信號(hào)端子與在同一針座半部的列中的最近的接地屏蔽端子的邊緣耦合；(c)差分信號(hào)對(duì)端子和在對(duì)面的針座半部中的接地屏蔽端子之間的寬邊耦合。這提供了局部的接地回路，如圖7B中所示，當(dāng)過面對(duì)差分信號(hào)對(duì)的接地屏蔽端子的中心繪制想像線并與位于該差分信號(hào)對(duì)兩邊的相鄰接地屏蔽端子相交時(shí)，該接地回路在單個(gè)信號(hào)通道的范圍上可被認(rèn)為是總體上具有V形。通過這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明對(duì)于各個(gè)差分信號(hào)端子對(duì)都呈現(xiàn)為寬邊耦合和邊緣耦合的結(jié)合，并且將差分信號(hào)端子對(duì)約束為在信號(hào)對(duì)中的更好的差分模式耦合中。 從更大的總體程度上來說，在連接器的主體中，這些單獨(dú)的接地屏蔽端子進(jìn)一步在各針座中成對(duì)的列中共同形成了蜿蜒的虛擬接地屏蔽。使用"虛擬"一詞是指，盡管接地屏蔽端子113-2并未機(jī)械地連接在一起，但是它們?cè)趯挾确较蚝瓦吘壏较蛏隙家跃o密的間隔而設(shè)置在一起，從而在電性能上(electrically act)，仿佛在針座或連接器單元中存在一個(gè)連續(xù)的屏蔽。這條屏蔽大致延伸穿過了 (從底面到豎直支撐面)的整個(gè)針座，其中接地屏蔽端子113-2的尺寸大于信號(hào)端子113-1。接地屏蔽端子的相反兩邊緣可沿著共同的基準(zhǔn)線而互相對(duì)準(zhǔn)，或者如圖7B中所示，可存在設(shè)置于相鄰接地端子的邊緣之間的間隙GSTG，這一間隙的距離優(yōu)選地為接地屏蔽端子的寬度GW的7%或更少。
接地屏蔽端子113-1應(yīng)大于其關(guān)聯(lián)的差分信號(hào)對(duì)至少大約15-40 %，優(yōu)選地大于大約34-35% 。例如， 一對(duì)差分信號(hào)端子可具有0. 5mm的寬度，并且被分開0. 3mm的間隔，以形成1. 3mm的聯(lián)合寬度SPW，同時(shí)與信號(hào)對(duì)相關(guān)聯(lián)的接地屏蔽端子113-2可具有1. 75mm的寬度。在各列中的接地屏蔽端子113-2與它們相鄰的信號(hào)端子113-1分開間隔S，該間隔優(yōu)選地等于在信號(hào)端子113-1之間的間隔，或者換句話說，各針座半部的各列中的所有端子均以均勻間隔S互相分開。 較大的接地屏蔽端子用于提供一種裝置，其用于將差分信號(hào)端子對(duì)約束在差分模式耦合(在本發(fā)明中為在端子對(duì)中的邊緣耦合)中，并且用于當(dāng)將與其它任何信號(hào)端子的任何差分模式耦合減小到絕對(duì)值最小時(shí)，將其維持在該模式中。這里的"較大"用來指在尺寸和表面積兩方面均更大。在圖IOA和圖IOB中清楚地顯示了這一關(guān)系，這兩張圖分別是端子主體部的電能強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度的示意圖。圖IOA是上述三個(gè)一組型結(jié)構(gòu)的電能強(qiáng)度的示意圖。這些圖通過對(duì)按照?qǐng)D7B中所示結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的連接器單元的具有四個(gè)差分信號(hào)端子對(duì)113-1和四個(gè)對(duì)面的接地屏蔽端子133-2的一段主體進(jìn)行模擬而獲得，使用了ANS0FT HFSS軟件，其中給端子對(duì)的兩信號(hào)端子113-1配置了差分電壓并產(chǎn)生電場(chǎng)和電能強(qiáng)度。 這些模式演示了在本發(fā)明的連接器中將發(fā)生的耦合的范圍。如圖10A中所示，發(fā)
11生在各差分信號(hào)對(duì)中的兩端子邊緣之間的能量場(chǎng)強(qiáng)度的幅值變化范圍從1.6X10-4J/m3至1.44X10-4J/m3，而在列之間的信號(hào)端子對(duì)的兩傾斜邊緣之間的能量強(qiáng)度的幅值減小到1. 6X10—5 J/tf并且接近于零，顯示了本發(fā)明可獲得的隔離效果。類似地，圖10B以V/m顯示了電場(chǎng)強(qiáng)度。其顯示出耦合的差分信號(hào)對(duì)的邊緣之間的場(chǎng)強(qiáng)度從8. OOX 103V/m變化，同時(shí)在將相鄰兩差分信號(hào)端子對(duì)的邊緣互相連接的傾斜路徑上，場(chǎng)強(qiáng)度減小到2. 40至0. 00V/m。 圖IIC和IID顯示了根據(jù)本發(fā)明的連接器的模擬插入損耗和測(cè)量插入損耗。圖IIC是如圖1中所示連接器的插入損耗示意圖，減去兩塊電路板(less the two circuitboards)，并且其顯示了用ANSOFT HFSS從BC排和OP排(對(duì)應(yīng)于圖IIA的插針圖)中的差分信號(hào)對(duì)中獲得的最大和最小損耗值。它表示連接器在大約16. 6Ghz的頻率應(yīng)當(dāng)具有-3db的損耗，其中該頻率對(duì)應(yīng)于33.2千兆/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。圖IID是通過對(duì)圖1中的連接
器的早期實(shí)施方式進(jìn)行測(cè)試而獲得的插入損耗示意圖，包括其電路板。再一次，最大和最小損耗顯示用于在L9M9和K8L8的差分信號(hào)對(duì)，并且插入損耗在大約10Ghz頻率處是_3db，該頻率能夠支持大約20千兆/秒或更大的數(shù)據(jù)傳輸速率。 圖IIA是串?dāng)_插針圖譜，顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理制成的并且如圖l所示的連接器的插針布置。為了辨識(shí)連接器的相關(guān)端子，端子排具有沿著圖譜左邊緣延伸的字母標(biāo)記，同時(shí)各列被沿著圖譜頂邊緣的數(shù)字標(biāo)記。通過這種方法，任何插針都可以被給定的字母和數(shù)字標(biāo)記。例如，"D5"表示在第"5"列"D"排的端子。通過使信號(hào)穿過在圖12中標(biāo)示為"串?dāng)_源(aggressor)"的四個(gè)相鄰的差分信號(hào)對(duì)，可對(duì)受串?dāng)_(victim)差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行測(cè)試。周圍相鄰的六個(gè)信號(hào)對(duì)中的兩對(duì)相同，或者是它們對(duì)應(yīng)部分的鏡像，這樣六個(gè)串?dāng)_源信號(hào)對(duì)中只有四對(duì)得到測(cè)試，就像本領(lǐng)域通常情況一樣。測(cè)試在配對(duì)的子卡連接器和背板連接器安裝就位在電路板上的情況下完成，其中上升時(shí)間為33微微秒(20-80% )，這一時(shí)間對(duì)應(yīng)于通過端子的大約10千兆/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。如在下表中所示，在受串?dāng)_信號(hào)對(duì)上的總的近端串?dāng)_(NEXT)是2.87%，遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)是1. 59% ，兩個(gè)值都小于3% 。圖11B是使用33微微秒上升時(shí)間(20-80%)的信號(hào)對(duì)連接器進(jìn)行模擬的差分阻抗(TDR)示意圖，其沿著圖11A中的差分信號(hào)端子對(duì)H1-J1和G2-H2而獲得。 所獲得的阻抗大約是以33微微秒的上升時(shí)間通過連接器組件和電路板的100歐姆預(yù)期基礎(chǔ)阻抗的+/_10%。在示意圖上顯示了連接器組件的各個(gè)不同部分。在端子尾部擴(kuò)展以形成端子主體部的子卡連接器106的過渡區(qū)域，阻抗僅上升了大約5歐姆(到達(dá)大約103-104歐姆)，并且位于較大接地屏蔽端子113-2與它們的差分信號(hào)端子對(duì)相關(guān)聯(lián)之處的成對(duì)端子主體部的阻抗下降大約6-8歐姆(到達(dá)大約96-97歐姆)，并且在整個(gè)連接器單元支撐框架的范圍內(nèi)維持大致恒定。當(dāng)子卡連接器端子觸頭部分113b與背板連接器108的端子111接觸時(shí)，阻抗上升大約6-8歐姆(到達(dá)大約103-104歐姆)，然后通過背板連接器(引腳頭)108的阻抗朝著100歐姆的基礎(chǔ)阻抗值減小。因此，人們很高興本發(fā)明的連接器在具有較低的串?dāng)_的同時(shí)將阻抗維持在可接受的+/_10%的范圍內(nèi)。
返回圖4，各個(gè)針座半部具有支撐導(dǎo)電端子列的絕緣支撐框架130?？蚣?30包括具有一個(gè)或多個(gè)支座132的基礎(chǔ)部131，該支座呈現(xiàn)柱狀或突起狀，并且在子卡連接器被安裝于其上的情況下與子卡的表面相接觸。它也具有隨其形成的豎直前部133。這些部分在本文中可很好地被描述為框架130的"輻條"，并且前輻條133和基礎(chǔ)輻條131互相結(jié)合以限定出連接器單元的兩個(gè)相鄰且錯(cuò)開(offset)的表面，并且也大致限定出端子113的主體部113c的邊界。也就是說，在接地屏蔽端子113-2寬于且大于它們相關(guān)聯(lián)的差分信號(hào)端子對(duì)的區(qū)域內(nèi)，端子113的主體部113c在基礎(chǔ)輻條131和前輻條133之間延伸。
底輻條131和前輻條133在它們的端部"0"點(diǎn)處連接在一起，該"0"點(diǎn)位于連接器單元112的前底邊緣。徑向輻條137離開此連接點(diǎn)并向上延伸，如圖所示將基礎(chǔ)輻條和豎直輻條135之間的區(qū)域分為兩部分，如果希望的話這兩部分可以相等或不相等。這一徑向輻條137延伸至超過在連接器單元112中的最外側(cè)端子的位置。附加的輻條顯示為138、139和140。這些輻條中的兩個(gè)138和139在它們的長(zhǎng)度上部分地呈現(xiàn)徑向，因?yàn)樗鼈冊(cè)谶B接點(diǎn)"O"之前的位置終止并且隨后沿著不同的方向延伸，從而與豎直前輻條135或者基礎(chǔ)輻條131相連。如果它們的縱向中心線延伸，可以看到這兩個(gè)徑向輻條從連接點(diǎn)"O"發(fā)出。這兩個(gè)部分徑向的輻條138、 140的各個(gè)末端發(fā)生在與接地屏蔽筋142的交叉點(diǎn)處，其結(jié)構(gòu)和作用將在下面進(jìn)行說明。徑向輻條也優(yōu)選地以下面的方式設(shè)置，如圖4所示，當(dāng)連接器單元被壓進(jìn)在子卡102之上的位置時(shí)，徑向輻條均勻地將施加在連接器單元上的負(fù)載量轉(zhuǎn)移給順應(yīng)針端子尾部的頂部。 支撐框架的筋142為接地屏蔽端子提供了支撐，但是它們也用作模子中的流槽，以輸送制成連接器單元支撐框架的注入塑料或任何其它材料。這些筋142顯然是在支撐框架模中的開口區(qū)域，用于給輻條和到支撐框架的端子的連接點(diǎn)供給注入的熔融液。筋142優(yōu)選地具有如圖8B中清楚顯示的寬度RW，其小于接地屏蔽端子的寬度GW。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)筋142的邊緣可制成與接地屏蔽端子113-2的邊緣一致，人們?nèi)韵Ｍ?42的寬度小于接地屏蔽端子113-2的寬度，從而實(shí)現(xiàn)在差分信號(hào)端子對(duì)的邊緣和面對(duì)筋142的接地屏蔽端子113-2邊緣之間的耦合，從而限制電場(chǎng)在接地端子邊緣處的集中。但是，將筋142的邊緣保持從接地屏蔽端子113-2的邊緣收回有助于連接器單元的模制，因?yàn)槠湎艘缌巷w邊沿著接地屏蔽端子的邊緣形成并影響其電性能的可能性。接地屏蔽端子也提供了數(shù)據(jù)表面，模制工具可在支撐框架的模制過程中抵住該數(shù)據(jù)表面。如圖8A中所示，并且如在本發(fā)明一個(gè)商業(yè)實(shí)施例的使用中，支撐筋142的寬度在接地屏蔽端子113-2寬度的大約60-75%之間變化，并且優(yōu)選地是接地屏蔽端子寬度的大約65%。 圖4進(jìn)一步顯示了附加的豎直輻條135，其在前輻條133的前方并與前輻條133間隔開，并且通過延伸部134而被連接至連接器單元122。這一附加的豎直輻條在端子從主體部過渡到觸頭部113b的區(qū)域圍繞住端子。在這一過渡中，較大的接地屏蔽端子在尺寸上被減小，從而形成了端子觸頭部113b被分為兩部分的形式，如圖6和9中清楚所示。
如圖5A中所示，徑向輻條133、 135、 137、 138、 139和140可被認(rèn)為是在連接器單元針座半部122之一的內(nèi)表面150上部分連續(xù)。這些元件用作支座，以當(dāng)連接器單元針座的兩個(gè)半部121、 122被結(jié)合在一起從而形成連接器單元112時(shí)將兩端子113的列互相分開。在圖5A中內(nèi)表面150顯示了六個(gè)這樣的輻條元件。 一個(gè)是與前豎直內(nèi)輻條133在連接點(diǎn)"O"相交的基礎(chǔ)內(nèi)輻條131'。另一個(gè)內(nèi)輻條137'在對(duì)角線路徑上大致在連接器單元針座半部122的兩相對(duì)角之間作為兩分元件延伸。另兩個(gè)徑向內(nèi)輻條138'和140'在兩分內(nèi)輻條137'和基礎(chǔ)內(nèi)輻條131'、前內(nèi)輻條133'之間延伸。在所示優(yōu)選實(shí)施方式中，其他徑向內(nèi)輻條138'、140'位于徑向內(nèi)輻條137'和基礎(chǔ)內(nèi)輻條131'、前內(nèi)輻條133'之間，從而在各個(gè)連接器單元112中形成兩個(gè)V形區(qū)域，在其中空氣可自由循環(huán)。連接器單元針座半部112優(yōu)選地具有用于接合另一半部的裝置，并且這些裝置在優(yōu)選實(shí)施方式中顯示為多個(gè)柱形部154。這些柱形部154形成在差分信號(hào)端子變窄的區(qū)域，并且對(duì)著接地屏蔽端子窗170。各個(gè)輻條元件包含容納柱形部154的對(duì)應(yīng)缺口 155。內(nèi)輻條也用于在連接器單元112中的端子列113之間提供所希望的分隔SP。在這點(diǎn)上，內(nèi)輻條也用于形成在圖5A中用箭頭160、161標(biāo)示的兩個(gè)V形的空氣通道。這兩個(gè)V形空氣通道通過槽163而向連接器單元的外部敞開，其中槽163標(biāo)定(bound)在任一個(gè)連接器單元針座半部中的最頂端的端子的界限。
在圖5B中顯示了相對(duì)的薄片形的連接器單元針座半部121，其包括多個(gè)缺口或開口 155，它們?cè)O(shè)計(jì)為容納另一個(gè)針座半部122的柱形部154并且將兩連接器單元針座半部121、122保持在一起作為單個(gè)連接器單元112。在兩連接器半部121、122被連接在一起的區(qū)域，連接器單元112的阻抗通過減少出現(xiàn)在信號(hào)端子113-1和接地端子113-2中的金屬的量而得以控制。在接地屏蔽端子113-2中，這一減少通過在端子主體部113c中形成較大的優(yōu)選為矩形的窗口 170來實(shí)現(xiàn)，其中所述窗口容納連接器單元支撐框架半部的柱形部154和塑性材料。優(yōu)選地，這些窗口具有1.2的長(zhǎng)寬比，即一邊是另一邊(1.0)的1.2倍。前述減少在信號(hào)端子中通過將信號(hào)端子主體部113c "頸縮"而完成，這樣，在差分信號(hào)端子對(duì)的兩端子之間以及該對(duì)端子113-1和接地屏蔽端子113-2之間分別產(chǎn)生兩類擴(kuò)張或開口 171、172。端子主體部在這一區(qū)域的變窄增加了在差分信號(hào)端子對(duì)的兩端子之間邊緣到邊緣的距離，這因此如下文所解釋的影響了端子的耦合。 窗口 170形成在接地屏蔽端子113-2的邊緣范圍內(nèi)，并且端子長(zhǎng)度通過兩側(cè)條174貫穿整個(gè)窗口區(qū)域而連續(xù)，其中如圖13中清楚所示，所述側(cè)棒174也頸縮。優(yōu)選地，窗170顯示為1. 2的縱橫比(高度/寬度)。在接地屏蔽端子113-2和相鄰的差分信號(hào)端子113-1之間的頸縮通過形成在信號(hào)端子113-1和接地屏蔽端子113-2的邊緣中的相對(duì)兩缺口而形成。如在圖13的橫截面視圖中所示，缺口 175形成在窗口 170區(qū)域中的接地屏蔽端子113-2的相對(duì)兩邊緣中，并且可稍微延伸超過窗口 170的側(cè)邊緣170a。其它缺口 176形成在信號(hào)端子113-1的邊緣中，這樣信號(hào)端子113-1的寬度從它們的正常主體部寬度SW減小至在窗口處的頸縮寬度RSW。在差分信號(hào)對(duì)的兩端子之間的頸縮開口寬度麗(如圖12所示)優(yōu)選地等于或大于信號(hào)端子寬度SW，并且優(yōu)選地頸縮寬度大于信號(hào)端子寬度不超過10%。
這一結(jié)構(gòu)性變化的影響在于將因?yàn)榻^緣體突變(由空氣變?yōu)樗芰?而發(fā)生的任何阻抗不連續(xù)最小化。信號(hào)端子113-1變窄，同時(shí)矩形窗口 170切穿接地屏蔽端子113-2。這些變化增加了邊緣耦合物理距離并減小了寬邊耦合的影響，以補(bǔ)償由空氣變?yōu)樗芰系慕^緣體變化。在窗口的區(qū)域中，較大的接地屏蔽端子的金屬的一部分在窗口區(qū)域中被介電塑料代替，并且在此區(qū)域中，信號(hào)端子113-1的寬度被減小以將它們的邊緣移動(dòng)地更加分開，從而阻礙與接地屏蔽端子的寬邊耦合，并且促進(jìn)在差分信號(hào)端子113-1之間的邊緣耦合。沿著敞開窗口 170路徑的信號(hào)端子113-1的邊緣間隙的增加導(dǎo)致差分信號(hào)端子對(duì)的電性能表現(xiàn)得就像它們分開了與在其通常寬度部分處的距離相同的距離似的。在變窄的兩信號(hào)端子之間的間隙用塑料填充，該塑料具有比空氣更高的介電常數(shù)。塑料填充將易于增加在通常信號(hào)端子對(duì)邊緣間隙處的信號(hào)端子對(duì)的兩端子之間的耦合，但是通過在這一區(qū)域?qū)⑺鼈円苿?dòng)得更加分開，在電性能上(electrically)，信號(hào)端子對(duì)運(yùn)行得就像它們分開了與在其通常寬度部分上的距離相同的距離，由此將它們之間的耦合維持在相同的水平，并且將在安裝區(qū)域的任何阻抗不連續(xù)最小化。
14
圖19-27顯示了本發(fā)明了另一個(gè)實(shí)施方式，其中連接器結(jié)構(gòu)是夾層型連接器。如圖19所示，這樣的一個(gè)夾層連接器組件300用于將兩電路板301和302連接在一起，其中電路板之一 302被安裝在另一電路板301上方，并且優(yōu)選地平行于另一電路板301。如圖20中所示，連接器組件300典型地包括插頭元件連接器304，其與對(duì)應(yīng)的插座連接器305配合并被容納在其中。插頭連接器304包括被認(rèn)作是薄片形針座的多個(gè)連接器元件310，它們被組裝在一起形成一組，并放置在具有各個(gè)開口 308的蓋元件或者護(hù)罩311之中，其中這些開口與插頭連接器304的端子的觸頭部對(duì)準(zhǔn)。 各個(gè)這樣的連接器元件或針座310優(yōu)選地由兩半部，或部分310a、310b形成(如圖23A所示)。各個(gè)半部或部分310a、310b支撐了被分為兩種不同類型端子的多個(gè)導(dǎo)電端子312 :薄端子313，其用于在連接器內(nèi)進(jìn)行信號(hào)傳輸，以及厚端子314，其用于在連接器中提供接地。各個(gè)端子312包括位于一端的作為為順應(yīng)針317形成的尾部316和位于端子另一端的一對(duì)觸頭臂318a、318b。觸頭臂318a、318b包括具有彎曲的觸頭部319a、319b的自由端，其中如圖26A中清楚所示，這些觸頭部319a、319b在觸頭公共線"LOC"的方向上互相對(duì)準(zhǔn)。在兩連接器元件314、305對(duì)接在一起時(shí)，觸頭的兩分特性和它們的直線(或軸向)對(duì)準(zhǔn)為即將起作用的冗余接觸做好了準(zhǔn)備。兩分的觸頭在針座之間互相相反，即如圖22中所示，一個(gè)針座半部310b的觸頭"鉤"向圖的右側(cè)，并且另一個(gè)針座半部310a的觸頭鉤向圖的左側(cè)。這減小了連接器所需的配對(duì)力。此外，兩針座半部310a、310b的兩分觸頭的接觸表面如圖24A中所示。 各個(gè)針座部分310a、310b優(yōu)選地由絕緣材料例如樹脂形成，并且可在端子312上模制，或者將端子312插入模子中并將針座部分在其周圍模制即夾物模制。端子312以與圖7A和7B中的直角連接器相同的順序設(shè)置，即較厚或較大的接地屏蔽端子314接著是兩個(gè)信號(hào)端子313。各個(gè)針座半部可被認(rèn)為是支撐住在針座半部中沿直線布置的一陣列端子312。如圖23D中所示，兩端子陣列設(shè)置為，較厚的接地端子/屏蔽314對(duì)著一對(duì)較薄的信號(hào)端子。端子的這一樣式以排成一行(line)的形式保持，而非如第一實(shí)施方式中所示那樣以列(column)的形式。 如第一實(shí)施方式所示，針座半部310a、310b的端子312以交替的方式設(shè)置，這樣針座半部310b的較寬的接地端子314面對(duì)相對(duì)針座半部310a的一對(duì)信號(hào)端子313。通過這種方式，成對(duì)的信號(hào)端子313被促使在各對(duì)中進(jìn)行邊緣耦合，并且與其它信號(hào)對(duì)的耦合被確定。各個(gè)這樣的信號(hào)端子對(duì)313(除了在針座半部中的各端子陣列端部的信號(hào)對(duì)以外)都具有接地端子314，這些接地端子在信號(hào)對(duì)的邊緣的側(cè)面以及至少一個(gè)接地面對(duì)該信號(hào)對(duì)。上述結(jié)構(gòu)最好參照?qǐng)D23C和23D進(jìn)行解釋，其以圖7B中相同的方式顯示了接地端子314的曲折或蜿蜒的特性。 本發(fā)明也考慮到了減少端子在端子被安裝到連接器單元框架的區(qū)域中的金屬。圖23C以橫截面視圖的形式顯示了沿水平方向穿過端子陣列穿過接地端子的"窗口"的區(qū)域。圖28A和28B是圖26A中的區(qū)域"A"和"B"的放大詳細(xì)視圖，顯示了接地端子的窗口 320和相鄰信號(hào)端子的頸縮。在兩視圖中，窗口顯示為從接地端子中心偏離，這樣限定了窗口320的邊緣的側(cè)條寬度是不均勻的。這一點(diǎn)在本實(shí)施方式中是為了維持端子觸頭部的選定間隙。優(yōu)選地窗口 320具有大約1.2的長(zhǎng)寬比，即其中開口的一側(cè)是另一側(cè)(即)的1.2倍。如上文中所詳細(xì)描述的，在這一區(qū)域中的接地端子314和信號(hào)端子313的側(cè)邊被頸縮，即它們的寬度減小。 為了更好地將端子312在針座半部上固定就位，并且為了減少在端子安裝區(qū)域中 的金屬量，接地端子314具有在其上形成的并且采取設(shè)置在這些端子的主體部中的窗口 320的形式的開口。如參照第一實(shí)施方式所解釋的，這些開口 /窗口 320在針座半部310a、 310b的形成過程中容納模制材料。它們也用于修正在端子312被安裝到針座半部的區(qū)域 中端子312的阻抗。接地端子314和信號(hào)端子313均在其鄰接開口 320的邊緣處"頸縮"。 這是因?yàn)樵谀且粎^(qū)域存在模制塑料，其具有與端子金屬不同的介電常數(shù)。此外，在對(duì)面的針 座半部310a中，如圖23B中清楚所示，塑料筋或棒322被橫跨地或橫向于端子的縱向長(zhǎng)度 而模制在端子陣列上。這一筋322不僅僅將端子312固定就位，也用作附加的阻抗調(diào)節(jié)因 數(shù)(impedance timing factor)。簡(jiǎn)單地說，金屬被從一些區(qū)域中的端子上移除，在這些區(qū) 域中，針座塑料來到各個(gè)端子陣列的端子312之間，以及來到在對(duì)面的針座半部中的(或者 在連接器針座中的)相鄰端子之間。端子主體部在這一區(qū)域中的變窄增加了在差分信號(hào)端 子對(duì)之間邊到邊的距離，由此如下文所解釋的影響了其耦合。在端子被保持在針座310的 塑性材料中并由其固定的區(qū)域中，這些端子將具有如圖12和13中的直角連接器中所示的 結(jié)構(gòu)，并且將以上述方式操作。 接地端子窗口 320形成在接地屏蔽端子314的邊緣中，并且端子長(zhǎng)度通過兩側(cè)條 340穿過窗口區(qū)域而連續(xù)，并且如圖29中清楚所示兩側(cè)條也被頸縮。優(yōu)選地，接地端子窗口 320顯示為1.2的長(zhǎng)寬比(高度/寬度)。在接地屏蔽端子314和相鄰差分信號(hào)端子313之 間的頸縮由形成在信號(hào)端子313和接地屏蔽端子314的邊緣中的相反的兩缺口限定而成。 如圖30的橫截面視圖中所示，缺口 342形成在窗口 320區(qū)域中的接地屏蔽端子314的相反 兩邊緣中。其它缺口 344形成在信號(hào)端子313的邊緣中，這樣，信號(hào)端子313的寬度從它們 通常的主體部寬度SW減小至在窗口處的減小寬度RSW。在差分信號(hào)對(duì)的兩端子之間的頸縮 開口寬度麗(如圖30所示)優(yōu)選地等于或大于信號(hào)端子寬度SW，并且優(yōu)選地頸縮開口比信 號(hào)端子寬度大不超過10%。 這一結(jié)構(gòu)變化的實(shí)施是為了最小化由于絕緣體突變(例如由空氣變?yōu)樗芰?而產(chǎn) 生的任何阻抗不連續(xù)。在矩形窗口 320形成在接地屏蔽端子314中的同時(shí)，信號(hào)端子313 變窄。這些變化增加了邊緣耦合物理距離，并且減小了寬邊耦合影響以補(bǔ)償由空氣變?yōu)樗?料的絕緣體變化。在窗口區(qū)域中，較大接地屏蔽端子的金屬的一部分在窗口區(qū)域中由介電 塑料所代替，并且在這一區(qū)域中，信號(hào)端子313的寬度被減小以將它們的邊緣進(jìn)一步分開， 從而阻礙與接地屏蔽端子的寬邊耦合并促進(jìn)在差分信號(hào)端子313之間的邊緣耦合。沿著開 口窗口 320的路徑的信號(hào)端子313的邊緣間隙的增加導(dǎo)致了差分信號(hào)端子對(duì)的電性能表現(xiàn) 得就像它們間隔開的距離相同于在其通常寬度部分中間隔開的距離。在兩變窄的信號(hào)端子 之間的間隙由具有比空氣更高介電常數(shù)的塑性填充。塑性填充將易于增加在通常信號(hào)端子 對(duì)邊緣間隙處的信號(hào)端子對(duì)的兩端子之間的耦合，但是通過在這一區(qū)域?qū)⑺鼈円苿?dòng)得更加 分開，在電性能上，信號(hào)端子對(duì)將認(rèn)為它們分開的距離與通常區(qū)域中分開的距離相同，由此 在同一層次(level)維持了在它們之間的耦合并且最小化了在安裝區(qū)域處的任何阻抗不 連續(xù)。 如圖所示，各個(gè)接地端子314由豎直的塑料筋324支持。這些筋324在制造過程 中提供支撐，并且也在接地端子和于相鄰針座中面對(duì)它的任何信號(hào)端子對(duì)之間提供絕緣元件。支撐筋324的寬度優(yōu)選地在接地端子寬度的大約60-75%中變化，并且最優(yōu)選的寬度是 接地端子寬度的大約65%。 如圖8B中的實(shí)施方式所示，接地端子314(沿寬度方向)長(zhǎng)于其相鄰或面對(duì)的 信號(hào)端子對(duì)313。例如，各個(gè)信號(hào)端子可具有大約0. 5mm的寬度并且被0. 3mm的間隔分 開，用于形成大約1. 3mm的聯(lián)合寬度，同時(shí)與該信號(hào)端子對(duì)相關(guān)聯(lián)的接地端子可具有大約 1. 7-1. 75mm的寬度。因此，優(yōu)選的是接地端子的寬度比兩信號(hào)端子的聯(lián)合寬度大至少大約 50%，優(yōu)選地大大約70-75%。如之前所述，在將與任何其它的信號(hào)端子對(duì)的任何差分模式 耦合減小到最小值的同時(shí)，接地端子的這一設(shè)置提供了將差分信號(hào)端子對(duì)引誘或促進(jìn)進(jìn)入 差分模式耦合的裝置，即在呈現(xiàn)邊緣耦合形式的成對(duì)的兩信號(hào)端子之間。
再參照?qǐng)D23B，橫跨的棒322用于將針座半部的端子陣列互相隔開，以在筋之間 (主要是限定了端子之間空氣間隙或通道的最高和最低界限的頂筋和底筋之間)提供空氣 絕緣間隙。中央筋322的寬度小于頂筋和底筋的寬度，這樣從端子尾部至觸頭部的整個(gè)連 接器遮護(hù)殼體范圍中均不存在連續(xù)的空氣通道。更合理地(rather)，如圖23B中的箭頭 "AP"所示，在薄片形的針座上的兩端子排之間形成了橢圓形的空氣通道。針座可進(jìn)一步包 括形成在針座半部的側(cè)邊中的一個(gè)或多個(gè)缺口 330，以便也給這一內(nèi)部橢圓通道提供開口。 優(yōu)選地但不是必須地，中間筋322被置于連接器的主體部的近似中心(沿高度方向)處，意 思是沿著在圖23B的線"BP"的大約一半路程處。 雖然已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是顯示本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在 其中做各種變化和修改，而不會(huì)偏離本發(fā)明的精神。本發(fā)明的范圍將由所附權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
一種夾層連接器，包括殼體，其具有前裝配面和后開口面，所述殼體包括多個(gè)端子容納通道，所述通道以多列和多排形式設(shè)置；至少一個(gè)連接器單元，其被容納在所述殼體中，所述連接器單元包括支撐框架，所述支撐框架支撐了直線陣列的導(dǎo)電端子，所述陣列包括兩排端子，所述兩排端子被互相間隔開，所述支撐框架包括基礎(chǔ)元件和頂端元件，所述基礎(chǔ)元件靠近所述連接器單元的安裝面延伸，所述頂端元件與所述基礎(chǔ)元件間隔開并且靠近所述連接器單元的裝配面延伸；所述端子包括尾部、觸頭部和主體部，所述尾部用于安裝到電路板，所述觸頭部用于與相對(duì)的連接器裝配，所述主體部將所述端子尾部和觸頭部互相連接在一起，所述端子在所述支撐框架中被分為不同的兩排端子，信號(hào)端子被邊對(duì)邊對(duì)準(zhǔn)作為其端子主體部中的差分信號(hào)端子對(duì)，并且在所述兩排端子的各排中，差分信號(hào)端子對(duì)在各排中被單個(gè)接地屏蔽端子互相分開，在所述兩排端子的其中一排中的各個(gè)接地屏蔽端子與在兩排端子的另一排端子中的差分信號(hào)端子對(duì)分隔開并且朝向該差分信號(hào)端子對(duì)，同時(shí)在所述兩排端子的另一排中的各個(gè)接地屏蔽端子與所述其中一排中的差分信號(hào)端子對(duì)分隔開并且朝向該差分信號(hào)端子對(duì)，各個(gè)所述接地屏蔽端子沿著在所述連接器單元中的所述接地屏蔽端子的長(zhǎng)度，即從支撐框架基礎(chǔ)元件到所述支撐框架前部元件，比其面對(duì)的差分信號(hào)端子對(duì)更大，并且在寬度方向上更寬，從而所述接地屏蔽端子在所述兩端子排范圍內(nèi)以蛇形樣式共同在電性能上用作單個(gè)接地屏蔽；所述支撐框架進(jìn)一步被形成兩個(gè)半部，所述端子的其中一排被各個(gè)支撐框架半部支撐，所述支撐框架的兩個(gè)半部在各個(gè)所述連接器單元中沿寬度方向?qū)⑺龆俗拥膬膳呕ハ嚅g隔開。
2. 如權(quán)利要求1所述的夾層連接器，其特征在于，所述接地屏蔽端子的邊到邊寬度至 少比所述差分信號(hào)端子對(duì)的對(duì)應(yīng)的邊到邊寬度大大約15-40%。
3. 如權(quán)利要求2所述的夾層連接器，其特征在于，所述接地屏蔽端子的邊到邊寬度至 少比所述差分信號(hào)端子對(duì)的對(duì)應(yīng)的邊到邊寬度大大約35%。
4. 如權(quán)利要求1所述的夾層連接器，其特征在于，各個(gè)所述端子觸頭部包括一對(duì)觸頭臂。
5. 如權(quán)利要求1所述的夾層連接器，其特征在于，在所述連接器單元中的所述連接器 的差分信號(hào)端子對(duì)之間的串?dāng)_在上升時(shí)間為33微微秒時(shí)不超過3%。
6. 如權(quán)利要求1所述的夾層連接器，其特征在于，所述支撐框架包括多個(gè)絕緣筋，其靠 近各個(gè)接地屏蔽端子并在各個(gè)接地屏蔽端子后面從所述支撐框架基礎(chǔ)元件延伸到所述支 撐框架頂端元件。
7. 如權(quán)利要求6所述的夾層連接器，其特征在于，所述支撐框架筋的寬度不超過所述 接地端子的對(duì)應(yīng)寬度。
8. 如權(quán)利要求6所述的夾層連接器，其特征在于，所述支撐框架筋的寬度大約是對(duì)應(yīng) 接地端子寬度的60-75%。
9. 如權(quán)利要求6所述的夾層連接器，其特征在于，所述支撐框架筋的寬度大約是所述 接地端子寬度的65%。
10. 如權(quán)利要求1所述的夾層連接器，其特征在于，所述框架包括至少一個(gè)筋，其在各個(gè)連接器單元中沿寬度方向延伸，所述一個(gè)筋被插置于所述基礎(chǔ)元件和頂端元件之間，所 述一個(gè)筋進(jìn)一步在所述兩排端子之間限定了兩部分的空氣通道。
11. 如權(quán)利要求io所述的夾層連接器，其特征在于，所述一個(gè)筋在所述兩排端子之間提供了插入的間隔裝置。
12. 如權(quán)利要求IO所述的夾層連接器，其特征在于，所述空氣通道具有類橢圓形輪廓。
13. 如權(quán)利要求IO所述的夾層連接器，其特征在于，所述支撐框架包括設(shè)置在其中并 且與所述空氣通道連通的至少一個(gè)缺口。
14. 如權(quán)利要求13所述的夾層連接器，其特征在于，所述缺口被設(shè)置在所述支撐框架
15. 如權(quán)利要求IO所述的夾層連接器，其特征在于，所述支撐框架包括沿著所述支撐 框架兩側(cè)設(shè)置的一對(duì)缺口 ，所述缺口與所述空氣通道連通。
16. —種高速連接器，包括絕緣框架，所述框架支撐多個(gè)導(dǎo)電端子，所述端子在所述 框架中被布置成兩排，所述兩列端子中的一列包括至少兩個(gè)接地屏蔽端子和一對(duì)差分信號(hào) 端子，所述差分信號(hào)端子被互相邊對(duì)邊對(duì)準(zhǔn)并且被插置在所述兩接地屏蔽端子之間，并且 所述兩列端子中的另一列包括至少兩個(gè)差分信號(hào)端子對(duì)和一個(gè)接地屏蔽端子，所述另一端 子列的接地屏蔽端子被插置于所述兩差分信號(hào)端子對(duì)之間，在所述各排中的各個(gè)所述接地 屏蔽端子對(duì)置于且面對(duì)著所述差分信號(hào)端子對(duì)，所述接地屏蔽端子在寬度和表面積上都大 于其所面對(duì)的所述差分信號(hào)端子對(duì)。
全文摘要
一種低串?dāng)_高速連接器，其利用被組裝在一起的各個(gè)連接器支撐框架形成豎直設(shè)置的一組連接器單元。各個(gè)這樣的單元支撐著被設(shè)置在間隔開的兩排中的導(dǎo)電端子陣列。這些排具有被較大的用作接地端子的中間接地屏蔽互相分隔開的差分信號(hào)端子對(duì)。接地屏蔽以交替的方式設(shè)置在各排端子中，并且它們以緊密的間隔而被設(shè)置在一起，從而在各連接器單元的排中形成接地屏蔽的水平蜿蜒式樣，其中接地屏蔽配合而用作在各對(duì)端子排中的單個(gè)“虛擬”屏蔽。
文檔編號(hào)H01R12/20GK101779336SQ200880103538
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者皮羅茲·阿姆萊希, 約翰·勞爾克斯 申請(qǐng)人:莫列斯公司