浮置連接器屏蔽的制作方法
【專利說明】淳置連接器屏蔽
【背景技術(shù)】
[0001] 印刷電路板（PCB)中的傳輸線、電纜、和高速高密度連接器可遭受互相干涉作用， 稱為串?dāng)_。促成信號線中的串?dāng)_的因素中的一些包括導(dǎo)體的緊密貼近，以及阻抗失配和結(jié) 構(gòu)中斷，諸如導(dǎo)體彎曲和尺寸變化、PCB通孔等等。阻抗失配和結(jié)構(gòu)中斷可引起在信號線上 行進(jìn)的電流/電壓波的反射。此類反射可構(gòu)建性地加入，從而導(dǎo)致被稱為共振的現(xiàn)象。共 振在一定的頻率下發(fā)生，該頻率被稱為諧振頻率。在諧振頻率下，串?dāng)_的顯著增加常?？杀?觀察到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本公開一般涉及屏蔽的傳輸線、包括屏蔽的傳輸線的電氣系統(tǒng)、使用屏蔽的傳輸 線的電纜、和使用屏蔽的傳輸線的電連接器。具體地，本公開提供了包括浮置屏蔽的傳輸 線，所述浮置屏蔽能夠隔離可導(dǎo)致串?dāng)_降低的導(dǎo)體之間的干涉作用。在一個(gè)方面，本公開提 供了包括傳輸線組件的電氣系統(tǒng)，所述傳輸線組件具有沿相同的第一方向延伸的間隔開的 第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線，第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線中的每一個(gè)包括相對的寬頂側(cè)面和寬 底側(cè)面以及相對的窄邊緣，第一導(dǎo)電線的寬底側(cè)面面向第二導(dǎo)電線的寬頂側(cè)面，第二導(dǎo)電 線連接到地面，第一導(dǎo)電線不連接到任何地面；和第一介電材料，所述第一介電材料具有第 一介電常數(shù)且至少部分地填充第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線之間的空間。電氣系統(tǒng)還包括沿第 一方向延伸且不連接到任何地面的屏蔽，所述屏蔽至少部分地圍繞傳輸線組件并與傳輸線 組件間隔開；和第二介電材料，所述第二介電材料具有小于第一介電常數(shù)的第二介電常數(shù)， 所述第二介電材料至少部分地填充屏蔽和傳輸線組件之間的空間。在另一個(gè)方面，本公開 提供了包括絕緣外殼的電連接器；和設(shè)置在外殼中的電氣系統(tǒng)，傳輸線組件的第一導(dǎo)電線 形成電連接器的觸點(diǎn)并且能夠與配合連接器的相應(yīng)觸點(diǎn)進(jìn)行電接觸。
[0003] 在另一個(gè)方面，本公開提供了包括多個(gè)間隔開的傳輸線組件的電氣系統(tǒng)，所述傳 輸線組件沿相同的第一方向延伸，每個(gè)傳輸線組件具有間隔開的第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電 線，所述第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線沿第一方向延伸，第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線中的每一個(gè) 包括相對的寬頂側(cè)面和寬底側(cè)面以及相對的窄邊緣，第一導(dǎo)電線的寬底側(cè)面面向第二導(dǎo)電 線的寬頂側(cè)面，第二導(dǎo)電線連接到地面，第一導(dǎo)電線不連接到任何地面；和第一介電材料， 所述第一介電材料具有第一介電常數(shù)且至少部分地填充第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線之間的 空間。電氣系統(tǒng)還包括未接地的屏蔽，所述未接地的屏蔽與相鄰傳輸線組件間隔開并設(shè)置 在相鄰傳輸線組件之間；和第二介電材料，所述第二介電材料具有小于第一介電常數(shù)的第 二介電常數(shù)，所述第二介電材料至少部分地填充每個(gè)未接地屏蔽和每個(gè)間隔開的傳輸線組 件之間的空間。在另一個(gè)方面，本公開提供了包括絕緣外殼的電連接器；和設(shè)置在外殼中的 電氣系統(tǒng)，傳輸線組件的第一導(dǎo)電線形成電連接器的觸點(diǎn)并且能夠與配合連接器的相應(yīng)觸 點(diǎn)進(jìn)行電接觸。
[0004] 在另一個(gè)方面，本公開提供了包括導(dǎo)電信號線的電氣系統(tǒng)，所述導(dǎo)電信號線具有 第一寬側(cè)面和第一邊緣；導(dǎo)電接地線，所述導(dǎo)電接地線與信號線間隔開且平行于信號線，并 且具有第二寬側(cè)面和第二邊緣，信號線的第一寬側(cè)面面向接地線的第二寬側(cè)面；未接地的 屏蔽，所述未接地的屏蔽與信號線和接地線間隔開；具有第一介電常數(shù)的第一介電材料，所 述第一介電材料設(shè)置在信號線和接地線之間；和設(shè)置在屏蔽以及信號線和接地線兩者之間 的第二介電材料，所述第二介電材料具有小于第一介電常數(shù)的第二介電常數(shù)，第一介電材 料和第二介電材料改善信號沿信號線傳播至信號線和接地線之間的空間的禁閉，改善的禁 閉降低由于未接地屏蔽而造成的損耗。在另一個(gè)方面，本公開提供了包括絕緣外殼的電連 接器；和設(shè)置在外殼中的電氣系統(tǒng)，第一導(dǎo)電信號線形成電連接器的觸點(diǎn)并且能夠與配合 連接器的相應(yīng)觸點(diǎn)進(jìn)行電接觸。
[0005] 在另一個(gè)方面，本公開提供了包括傳輸線組件和屏蔽組件的電氣系統(tǒng)。傳輸線組 件包括沿相同的第一方向延伸的間隔開的第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線，第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo) 電線中的每一個(gè)包括相對的寬頂側(cè)面和寬底側(cè)面以及相對的窄邊緣，第一導(dǎo)電線的寬底側(cè) 面面向第二導(dǎo)電線的寬頂側(cè)面；所述非第一導(dǎo)電線的第二導(dǎo)電線被構(gòu)造成連接到地面；和 第一介電材料，所述第一介電材料具有第一介電常數(shù)且至少部分地填充第一導(dǎo)電線和第二 導(dǎo)電線之間的空間。屏蔽組件，所述屏蔽組件沿第一方向延伸且圍繞傳輸線組件，并且與 傳輸線組件電隔離，屏蔽組件包括有損耗介電內(nèi)層；和設(shè)置在有損耗介電內(nèi)層上的金屬外 層。電氣系統(tǒng)還包括第二介電材料，第二介電材料具有小于所述第一介電常數(shù)的第二介電 常數(shù)，并且所述第二介電材料至少部分地填充屏蔽組件和傳輸線組件之間的空間。
[0006] 上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在描述本發(fā)明的每個(gè)公開的實(shí)施例或每種實(shí)施方案。下文附 圖和【具體實(shí)施方式】更具體地舉例說明了示例性實(shí)施例。
【附圖說明】
[0007] 整個(gè)說明書參考附圖，在附圖中，類似的參考標(biāo)號表示類似的元件，并且其中：
[0008] 圖1A示出了傳輸線組件的橫截面透視示意圖；
[0009] 圖1B示出了傳輸線組件的橫截面透視示意圖；
[0010] 圖1C示出了傳輸線組件的橫截面透視示意圖；
[0011] 圖2示出了傳輸線陣列的橫截面透視示意圖；
[0012] 圖3A示出了電氣系統(tǒng)的橫截面透視示意圖；
[0013] 圖3B示出了電氣系統(tǒng)的橫截面透視示意圖；并且
[0014] 圖4示出了計(jì)算的電氣系統(tǒng)遠(yuǎn)端串?dāng)_的曲線圖。
[0015] 圖未必按比例繪制。圖中使用的類似標(biāo)號是指類似組件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，使用標(biāo) 號來指代給定圖中的組件并非旨在限制在另一個(gè)圖中以相同標(biāo)號標(biāo)記的組件。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本公開提供了不需要接地的用于金屬屏蔽的結(jié)構(gòu)，而且提供了連接器和PCB中增 強(qiáng)的串?dāng)_抑制。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)結(jié)合了可用于使可在屏蔽上引入的任何寄生 電流衰減的有損耗材料。如本文所用，術(shù)語"有損耗材料"是指能夠耗散穿過材料的電磁能 量的材料。
[0017] 在以下說明書中參考附圖，附圖形成說明書的一部分并且在其中通過例證的方式 示出。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，設(shè)想并可做出其它實(shí)施例。因此， 以下【具體實(shí)施方式】不具有限制性意義。
[0018] 除非另外指明，否則本說明書和權(quán)利要求書中使用的表示特征尺寸、量和物理特 性的所有數(shù)字均應(yīng)該理解為在所有情況下均是由術(shù)語"約"來修飾的。因此，除非有相反的 說明，否則上述說明書和所附權(quán)利要求書中示出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，根據(jù)本領(lǐng)域的技 術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的期望特性，這些近似值可變化。
[0019] 除非本文內(nèi)容另外清楚指明，否則如本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，單數(shù) 形式"一種"、"一個(gè)"和"所述"涵蓋了具有多個(gè)指代物的實(shí)施例。如本說明書以及所附權(quán) 利要求書中所使用，術(shù)語"或"一般以包括"和/或"的意思采用，除非內(nèi)容另外清楚指明。
[0020] 如果在本文中使用，則與空間相關(guān)的術(shù)語（包括但不限于"下面"、"上面"、 "在...下面"、"在...下方"、"在...上方"和"在頂部"）被用于便于描述一個(gè)或多個(gè)元 件與另一個(gè)元件的空間關(guān)系。此類空間相關(guān)的術(shù)語涵蓋除示于圖中并且描述于本文中的特 定取向之外的裝置在使用或運(yùn)行中的不同取向。例如，如果圖中所示的對象翻過來或翻轉(zhuǎn) 過來，那么先前描述的在其它元件下方或下面的部分則在那些其它元件上方。
[0021] 如本文所用，例如當(dāng)元件、組件或?qū)颖幻枋鰹榕c另一個(gè)元件、組件或?qū)有纬?一致 界面"，或在另一個(gè)元件、組件或?qū)?上"、"連接到"另一個(gè)元件、組件或?qū)?、與另一個(gè)元件、組 件或?qū)?耦合"或"接觸"時(shí)，其可例如直接在特定元件、組件或?qū)由?、直接連接到特定元件、 組件或?qū)?、與特定元件、組件或?qū)又苯玉詈?、直接接觸，或者居間的元件、組件或?qū)涌稍谔囟?元件、組件或?qū)由?、連接到特定元件、組件或?qū)印⑴c特定元件、組件或?qū)玉詈匣蚪佑|。例如，當(dāng) 元件、組件或?qū)颖环Q為"直接在"另一個(gè)元件"上"、"直接連接到"另一個(gè)元件、與另一個(gè)元 件"直接耦合"或"直接接觸"時(shí)，則沒有居間的元件、組件或?qū)印?br>[0022] 高速電連接器、電纜和印刷電路板（PCB)在致密的空間中包絡(luò)大量的導(dǎo)體。由于 緊密貼近，這些導(dǎo)體上的電信號可互相干涉，該現(xiàn)象稱為串?dāng)_。避免串?dāng)_的有效方式為使用 兩個(gè)相鄰導(dǎo)體之間的金屬屏蔽。
[0023] 當(dāng)金屬屏蔽足夠厚時(shí)，其不允許干涉領(lǐng)域從一個(gè)導(dǎo)體滲透到屏蔽的另一側(cè)，從而 顯著降低串?dāng)_。然而，當(dāng)將屏蔽置于承載電流的導(dǎo)體附近時(shí)，像電流可在與導(dǎo)體相鄰的金屬 屏蔽側(cè)上被感應(yīng)。該像電流緊密地電耦合到在導(dǎo)體上流動(dòng)的信號電流。
[0024] 因?yàn)榭蓪⑦B接器或電纜用于連接兩個(gè)PCB，所以將連接器和/或電纜中的導(dǎo)體連 接到PCB的任一側(cè)上。同樣地，導(dǎo)體上的電流可從一個(gè)PCB流動(dòng)到另一個(gè)。然而，在屏蔽上 流動(dòng)的該電流生成的圖像不能超越屏蔽的物理邊界。因此，將屏蔽邊緣連接到經(jīng)連接的PCB 中的每一個(gè)上的電接地為常見的操作。這些接地連接對在屏蔽上流動(dòng)的像電流提供連續(xù)的 路徑。
[0025] 理想的是，對于連接器中的每個(gè)信號導(dǎo)體，在屏蔽的任一側(cè)面上一定有接地連接。 例如，100針連接器可需要在任一側(cè)面上到屏蔽邊緣的類似編號（即，100)的PCB接地連 接。在實(shí)踐中，由于PCB上可用的空間有限，實(shí)際上僅幾個(gè)接地連接是實(shí)際可用的。
[0026] 當(dāng)未對鄰近導(dǎo)體的屏蔽邊緣提供接地連接時(shí)，由于阻抗失配，像電流可在邊緣處 經(jīng)歷反射，這可由于屏蔽上像電流流動(dòng)中的突然間斷而引起。對于任何屏蔽和連接器結(jié)構(gòu)， 有離散的頻率集，對于它們，此類反射可構(gòu)建性地加入，從而導(dǎo)致被稱為共振的現(xiàn)象。
[0027] 在共振下，如果不是通過增加串?dāng)_反生產(chǎn)的，則串?dāng)_和電磁輻射可變得非常大，并 且金屬屏蔽可變得無效。共振現(xiàn)象在更高的頻率下變得更明顯，所以一般來講，最大頻率限 制對于每一個(gè)連接器都存在，超過該最大頻率限制，則串?dāng)_水平變得太高以至于無法有效 地運(yùn)行連接器。
[0028]降低串?dāng)_的另一種方式（即，不接地）為通過在連接器結(jié)構(gòu)中的選擇性點(diǎn)處使用 有電磁損耗的材料來使屏蔽共振衰減。最先進(jìn)的連接器可在它們的構(gòu)造中采用有電磁損耗 的材料。然而，有電磁損耗的材料也可使顯著量的信號能衰減。因此，在當(dāng)前可用的連接器 結(jié)構(gòu)中使用有電磁損耗的材料尚未被發(fā)現(xiàn)是降低和/或消除串?dāng)_的可行方案。
[0029] 如本文所用，電氣系統(tǒng)可包括可在不