專利名稱：連接器安裝區(qū)域內(nèi)的阻抗控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及高速連接器，尤其涉及具有低串擾和改進性能的高速背板連接 器。
背景技術(shù)：
高速連接器用在多種數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，尤其是電信業(yè)中。在高速和數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域 中對于需要可靠傳輸數(shù)據(jù)信號的器件而言信號完整性是重要考慮因素。高速數(shù)據(jù)傳輸市場 也在致力于向器件尺寸減小的方向發(fā)展。 在通信中，高速數(shù)據(jù)傳輸用于傳輸來自數(shù)據(jù)存儲庫或發(fā)射器件接收的信號，且此
類傳輸最通常發(fā)生在路由器和服務(wù)器中。由于工業(yè)的趨勢驅(qū)動器件尺寸向減小的方向發(fā)
展，高速連接器的信號端子必須被減小尺寸，并且為了實現(xiàn)在尺寸上任何相當大的縮減，因
此連接器的端子必須被一起靠近地間隔開。由于信號端子被一起靠近放置，信號干擾就會
在靠近間隔的信號端子之間尤其是相鄰的差分信號端子對之間發(fā)生。這在本領(lǐng)域中被稱為
"串擾"，且其在信號端子的電場相互鄰接并混雜時發(fā)生。在高速情況下，一個差分信號對的
信號可能漂移并跨越到一個相鄰的或鄰近的差分信號對。這將影響到整個信號傳輸系統(tǒng)的
信號完整性。在高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中降低串擾是高速連接器設(shè)計中的關(guān)鍵目標。
以前，串擾減少主要通過使用放置在相鄰差分信號端子組之間的屏蔽實現(xiàn)。這些
屏蔽是相對大的金屬片，其在差分信號端子的行或列之間起到電參考點或屏蔽的作用。這
些屏蔽大大增加了電連接器的成本，并且增加了電連接器的尺寸。這些屏蔽可以作為大電
容片來增加電連接器的耦合，并從而降低電連接器系統(tǒng)的阻抗。如果由于這些屏蔽而降低
了阻抗，則必須注意保證其沒有超過或低于連接器系統(tǒng)在該位置的期望值。在連接器系統(tǒng)
中利用屏蔽降低串擾需要系統(tǒng)設(shè)計者考慮到其在阻抗和連接器尺寸方面的影響。 有些方法試圖取消屏蔽的使用，而依賴于獨立的接地端子，這些接地端子的形狀
和尺寸和與其相連的差分信號端子相同。但是，使用與信號端子相同尺寸的接地端子可能
引起耦合方面的問題，從而導致系統(tǒng)電阻升高。使用與信號端子同樣大小的接地端子時，需
要仔細考慮將連接器系統(tǒng)中所有端子在端子的整個長度方向上間隔開。在高速連接器的匹
配接合面中，各組觸頭都包含大量的金屬，因此阻抗和串擾可以得到控制。連接器本體內(nèi)部
以及沿著端子本體部的阻抗匹配變得困難，因為端子本體部與端子的接觸部具有不同的配
置和間隔。這種困難特別在連接器領(lǐng)域增加，在該領(lǐng)域中端子被安裝在其絕緣的支撐結(jié)構(gòu)
或殼體上。 因此，本發(fā)明旨在設(shè)計一種能夠克服上述缺陷的高速連接器，其針對每個差分信 號對使用多個獨立的屏蔽來控制串擾，并且在該連接器中這些獨立的屏蔽和信號端子都被安裝到連接器的殼體或框架上以控制安裝區(qū)域的端子的阻抗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個總的目的在于提供一種用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)母倪M型連接器， 該改進型連接器降低了串擾且不需要大的金屬屏蔽。 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于背板應(yīng)用的高速連接器，在該高速連接器 中，多個離散的差分信號端子對在端子列中被成對布置，每個差分信號對的側(cè)面都有一個 位于相鄰列中的相伴的接地屏蔽端子，該接地屏蔽端子的尺寸大于其中一個差分信號端子 的尺寸以便向差分信號對提供一個大的并與其靠近的參考地，以允許該差分信號對與朝向 它的獨立接地屏蔽進行寬邊耦合。 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種高速背板連接器，該高速背板連接器利用多個
差分信號端子對來影響數(shù)據(jù)傳輸，其中，它的差分信號端子對連同一個擴大的接地端子以 "三個一組(triad type)"的形式排列，這些端子在一個單獨的連接器單元中被安放在兩個
相鄰列中，這些擴大的接地端子作為獨立的接地屏蔽，一列中的接地屏蔽與連接器單元的
另一列中的一個差分信號端子對間隔開且對齊，接地屏蔽在兩列中被交錯安置且相互靠近
地間隔開，以使它們相互配合在每個連接器單元中作為一個單獨的或"偽"接地屏蔽。 本發(fā)明的再進一步的目的在于提供一種上述類型的連接器，其中，每個連接器單
元中每對相鄰列中的接地屏蔽形成了一條從連接器單元頂部至其底部的穿過連接器單元
本體部的彎曲路徑。 本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種高速連接器，該高速連接器利用了被支撐 在連接器針座內(nèi)部的系列端子零件，每個連接器針座支撐一對導電端子列。在連接器的本 體中，這些端子位于列范圍內(nèi)的差分信號端子對中，其側(cè)面有大的接地屏蔽端子。接地屏蔽 被交錯地安放在列中以使一列中的每一個差分信號對具有一個在另一列中朝向它的接地 屏蔽和在該列里面緊挨著它的接地屏蔽，從而在該列中的兩個差分信號端子相互邊緣耦合 并與一個相鄰列中的接地屏蔽寬邊耦合。 本發(fā)明的再進一步的目的在于提供一個用于背板應(yīng)用的高速連接器，在該高速連 接器中，導電端子以一對端子列的形式被安裝在一個支撐架里面，其中支撐架部分被模制 在端子上并將端子固定就位。接地屏蔽端子具有在其本體部上切開的窗口部，窗口部位于 接地屏蔽端子穿過支撐架的位置，而信號端子在接地屏蔽端子的窗口區(qū)域收窄，以提高它 們邊到邊的距離，并保持信號端子對之間在安裝區(qū)域的期望耦合值。 本發(fā)明通過其獨特的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了這些和其它目的。本發(fā)明的一個主要方面包括一 個背板連接器，該背板連接器利用了一個用于安裝在背板上的頭連接器和一個用于安裝在 子卡上的直角連接器。當兩個連接器相連時，背板與子卡相連接，尤其是成直角連接。
直角連接器由多個類似連接器單元構(gòu)成，該直角連接器也可被稱為子卡連接器。 每個連接器單元具有一個絕緣框架，該絕緣框架通常由塑料或其他絕緣材料模塑而成。這 一框架支撐多個獨立的連接器單元，每個支撐一列導電端子。每個連接器單元框具有至少 兩個不同且相鄰的側(cè)部，其中一個側(cè)部支撐這些端子的尾部，另一個側(cè)部支撐所述端子陣 列的端子接觸部。在子卡連接器本體中，該框架支撐以分欄式排列形式的或以陣列形式的 多個端子，以使每個單元在其中支撐成對的端子列。
在每一列中，端子們以隔離的差分信號對形式排布。在每一列中，差分信號端子對 邊對邊排布以增加差分信號端子對之間的邊耦合(差分模式)。大的接地屏蔽端子首先位 于相鄰列中并直接朝向上述差分信號端子對，其次位于該列中鄰近(高于或低于)上述差 分信號端子對的位置。通過這種方式，每個差分信號端子對的兩個端子彼此邊緣耦合，但也 與朝向該差分信號端子對的接地屏蔽端子進行寬邊耦合(普通模式)。 一些也屬于普通模 式耦合的邊緣耦合在差分信號端子對和鄰近的接地屏蔽端子之間發(fā)生。連接器本體中的 多個大的接地屏蔽端子可以被認為是以一連串的倒V字形排布，該倒V字形通過用虛線連 接多組由三個接地屏蔽端子構(gòu)成的組來形成，每個這樣的V形中都嵌入一個差分信號端子 對。 該框架是一個作為骨架或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的開放式框架，其將端子的列以它們優(yōu)選的隊 列和間隔來排布。在這點上，該框架包括至少交叉的縱向和橫向部件，和至少一個二等分部 件，該二等分部件由上述交叉點延伸出來以將縱向和橫向構(gòu)件之間的區(qū)域一分為二。另外 兩個徑向輻條再次細分這些部分，從而形成位于每個連接器單元半針座的外表面上的開放 區(qū)域。徑向輻條連同基礎(chǔ)的縱向和橫向構(gòu)件的這一網(wǎng)格結(jié)構(gòu)支撐多個肋，這些肋用于為大 的接地屏蔽端子提供機械支持。這些輻條優(yōu)選設(shè)置為在將子卡連接器安裝在子卡上時用作 將出現(xiàn)在子卡連接器頂部上的壓力載荷傳送到順應(yīng)針尾部的裝置。 徑向輻條在連接器單元半針座中的一個半針座的內(nèi)表面上延續(xù)，且在兩個連接器 單元半針座緊密結(jié)合在一起時作為分隔端子列的支座，以使這些端子列之間出現(xiàn)空氣間 層。信號端子和接地屏蔽端子在它們穿過連接器本體的范圍中形成至少兩個彎曲，并且在 這些彎曲區(qū)域中，連接器單元的阻抗通過減少出現(xiàn)差分信號端子對中和與它們相應(yīng)的接地 屏蔽端子中的金屬量來得以控制。這一減少在接地屏蔽端子中是通過在其上形成大的窗口 來實現(xiàn)，在信號端子中是通過"頸縮"或變窄信號端子的本體部以增加信號端子邊緣間的距 離來實現(xiàn)。 這種調(diào)整也可以在連接器單元中的其他區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，只要半針座相互連接在一起。 在優(yōu)選實施例中，兩個連接器單元半針座可以通過將形成于一個半針座上的柱與形成于另 一個半針座上的孔的接合來連接在一起。上述窗口形成于大的接地屏蔽端子中，與支撐架 中的支撐輻條或肋排成一條直線，并且所述柱形部穿過這些開口而突起。差分信號端子對 的收窄部分也與連接器單元支撐架的支撐輻條和接地屏蔽端子窗口對準。在此方式下，差 分信號端子與接地屏蔽端子之間的寬邊耦合在此區(qū)域被弱化。 在端子尾部與端子本體部的相遇處具有一個過渡區(qū)，用以建立端子尾部的統(tǒng)一安
裝區(qū)域。在這點上，端子本體部的尾端從鄰接連接器單元中心線的位置向外延伸，并朝向連
接器單元的邊伸展，以使兩列的端子尾部之間達到一個預(yù)期的、增加的寬度，從而使這些尾
部在兩列之間等寬。為了使每列的端子尾部之間達到一個預(yù)期深度，靠近端子尾部的端子
本體部的末端沿連接器單元支撐架的底部在橫向方向上移位，以使得多個尾部以統(tǒng)一的間
隔而不是以不均勻的間隔被排布，尾部與端子本體部的末端集中在一起。 通過下文中的具體說明，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。


在這一詳細說明的過程中，將會頻繁參考以下附圖，其中 圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種背板連接器組件的透視圖，在該背板連接器組件中 子卡連接器與排針對接以使兩塊電路板互相連接； 圖2為與圖1相同的視圖，但子卡連接器被從背板排針移除； 圖3為圖2中子卡連接器在另一個不同角度的透視圖，顯示它帶有用于上述獨立 連接器單元的前蓋或護罩(shroud); 圖4為用于圖3中連接器的一個連接器單元的透視圖，該連接器單元表現(xiàn)為一個 針座組件； 圖5A為圖4中連接器單元的右半邊針座的內(nèi)視圖；
圖5B為圖4中連接器單元的左半邊針座的內(nèi)視圖； 圖6為用于圖4所示連接器單元每個半部中的端子組件的平面圖，顯示該端子組 件被固定于一個金屬導線框架中，并處于對其進行切割和過模之前； 圖7為圖2或3中子卡連接器沿線7-7的截面圖，以露出端子本體部并大致示出 了用于每個連接器單元中的差分信號對的"三個一組"特性； 圖7A為圖7所示截面的子卡連接器中一個針座的放大細節(jié)圖，具體說明用于子卡 連接器單元的端子本體部的"三個一組"特性；
圖7B為圖7A的細節(jié)圖的正視圖； 圖8A是圖7所示子卡連接器的截斷面的微透視圖，說明三個相鄰的連接器單元或 針座； 圖8B為圖8A的正視圖； 圖9是圖2所示子卡連接器的沿9-9線的截面圖，并說明了當端子穿過連接器單 元框架的支撐架輻條時的這些端子的排列，其中直線9-9是與前豎直輻條對準的豎直線；
圖10A是圖2所示子卡連接器中兩個差分信號通道的端子本體部的電場強度圖；
圖10B是圖2所示子卡連接器中的一組六個連接器單元的端子本體部的電場強度圖；
圖IIA是圖1所示連接器的串擾插針圖，其分別通過字母和數(shù)字名稱說明了端子 的行和列，示出了由測試本發(fā)明連接器而得到的實際串擾； 圖IIB是從圖IIA的插針圖中選擇的一個差分信號端子對的阻抗圖，其示出了對 本發(fā)明的一個連接器模擬得到的阻抗； 圖IIC是通過模擬本發(fā)明的連接器獲得的連接器插入損耗圖，其示出發(fā)生的最小 和最大損耗以及在頻率為16. 6GhZ時損耗為_3db ; 圖11D是本發(fā)明連接器組件的插入損耗圖，其示出圖1的連接器組件在兩個電路 板中就位的實際測試結(jié)果，說明速度為10GhZ時插入損耗為_3db ; 圖12為連接器的端子陣列穿過連接器單元的支撐架輻條的區(qū)域的放大細節(jié)圖；
圖13為圖12所示區(qū)域的截面圖，其示出信號對和接地屏蔽端子在其連接到兩個
半邊針座的支撐框的區(qū)域中的相對位置； 圖14為圖2中所示連接器中使用的本發(fā)明的一個連接器單元的透視圖，為清楚起
見，該連接器單元被上下倒置，以示出端子本體部的末端和自其延伸的尾部； 圖15為本發(fā)明兩個連接器單元的底部的放大細節(jié)圖，其示出尾部自端子本體部末端延伸； 圖16為圖15的仰視圖； 圖17所示與圖15相同，但為清楚起見，連接器單元支撐框被去除；
圖18為本發(fā)明連接器的端子本體部與尾部交匯的區(qū)域的放大細節(jié)圖。
具體實施例方式
圖1示出一個根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思設(shè)計的背板連接組件100，其用于連接一個輔助電 路板102(在本領(lǐng)域中被稱為子卡)和另一個電路板104(通常在本領(lǐng)域中當作背板)。組 件100包括兩個連接器106和108。如圖2中清楚所示，背板連接器108采取排針的形式， 具有四個側(cè)壁109共同形成中空插槽110。多個導電端子以插針111的形式設(shè)置，且位于連 接器108的相應(yīng)的端子容納腔(未示出)內(nèi)。引腳111例如通過尾部被端接至背板104上 的導電跡線，這些尾部適配到設(shè)置在背板上的鍍覆孔或通孔中。 在圖3中，子卡連接器106包括多個分立的連接器單元112，連接器單元112收容 具有位于端子相對兩端的尾部113a和接觸部113b(圖4)的導電端子113。端子接觸部 113b通過中間本體部113c與端子尾部113a相連接。這些本體部113c自接近于基礎(chǔ)框架 構(gòu)件131延伸到附加垂直框架構(gòu)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具有插入在前蓋或護罩114內(nèi)形成的中空插槽中的前端115。護罩114具有多個 與背板連接器108的插針111對準的開口 116，以使在子卡連接器106插入背板連接器108 時，插針可以與子卡連接器106中端子113的接觸部113b接合。連接器單元112可以進一 步被施加于連接器單元112的后表面118的加強筋或撐117固定。 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，每個連接器單元112采取薄片狀針座的形式，該針座 可以由兩個小片，半片或子單元121，122密切接合形成。在圖5A中顯示了打開的右半針座 122，而在圖5B中顯示了打開的左半針座121。每個針座半部121、122按特定形式容納導 電端子113的陣列。端子陣列形成了從對接末端方向看時(即從支撐端子接觸部113b的 針座半部的末端看時)位于針座半部中的端子"列"。因此，當兩個半部針座相互對接，每個 針座或連接器單元112支撐端子113列中的一對，這對端子列在連接器單元112中被橫向 間隔開。這一間隔在圖8B中被標為SP，且被通過圖5A所示的內(nèi)部輻條133， ，135， ，137，， 139， 139'和140'提供。為保證可靠性，如圖所示，端子113的接觸部113b具有成對的接觸 臂。這一分叉體保證了即使端子間有輕微的不對齊，子卡連接器端子也能接觸到背板連接 器的插針。 在本發(fā)明的一個主要方面中，端子113被分為不同的信號端子113-1和接地屏蔽 端子113-2。接地屏蔽端子113-2被用于將多個信號端子機械地分為信號端子對，當本發(fā)明 的連接器通電運行時，差分信號穿過信號端子對被傳送。接地屏蔽端子113-2大于每個獨 立信號端子113-1，且在表面面積和輪廓尺寸上都大于一對信號端子113-1，同樣地，每個 這樣的接地屏蔽端子113-2可以被認為是連接器單元112本體中的獨立接地屏蔽。圖7B中 最好地示出了信號端子和接地屏蔽端子的尺寸和排布，從圖中可以看出，在每個半針座中， 接地屏蔽端子113-2都通過中間空間彼此分離。這些空間容納一對信號端子113-1，該信號 端子對與接地屏蔽端子113-2對齊，以使所有端子113都基本在一條線上排列在端子列中。
這些信號端子113-1用于傳送差分信號，即具有相同絕對值但具有不同極性的電
8信號。為了降低在差分信號應(yīng)用中的串擾，明智的方法是讓差分信號端子對中的端子與同 一對中的另一個成對耦合，或與地耦合，而不是與另一個差分端子對中的單個端子或端子 對耦合。換而言之，期望通過"隔離"差分信號端子對來降低高速情況下的串擾。這部分地 通過將在各個半針座中的各端子陣列中的接地屏蔽端子113-2互相錯開來實現(xiàn)，以使每對 信號端子113-1相對更大的接地端子113-2放置或者位于其側(cè)面。由于接地屏蔽端子113-2 的尺寸，它首先在針座(或連接器單元)中作為其面對的差分信號對的接地屏蔽。差分信 號對與這一接地屏蔽端子113-2寬邊耦合。連接器單元的兩半部121、 122的端子列被較小 間隔分開，該間隔在圖8A和圖8B中被示為SP，這樣對于其穿過連接器單元的大部分范圍而 言，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也被用作各個差分信號對端子113-1的接地屏蔽，差分 信號對端子113-1在端子列中位于接地屏蔽端子113-2之上和之下(如圖7B所示)。這些 差分信號端子對的最近的端子與接地屏蔽端子113-2邊緣耦合。兩個端子列也以緊密的間 隔而設(shè)置在一起，并且被內(nèi)輻條的厚度所分開，該厚度約為0. 25-0. 35mm，相比其它已知的 背板連接器，該尺寸有明顯縮小。 這樣緊密間隔的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了在子卡連接器本體中的各個差分信號通道中的三種 耦合(a)端子對中的邊緣耦合，即端子對的差分信號端子互相耦合；(b)差分信號端子與 在同一半針座的列中的最近的接地屏蔽端子的邊緣耦合；以及(c)差分信號對端子與處于 對向半針座中的接地屏蔽端子之間寬邊耦合。這提供了局部的接地回路，如圖7B所示，當 過朝向差分信號對的接地屏蔽端子的中心繪制虛線并與位于該差分信號對兩邊的相鄰接 地屏蔽端子相交時，該接地回路在單個信號通道范圍內(nèi)可被認為是具有整體的V形?；?這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中對于每個差分信號端子對都呈現(xiàn)寬邊耦合和邊緣耦合的結(jié)合，從而迫
使差分信號端子對在信號對中實現(xiàn)差分模式耦合。 從大的總體范圍而言，在連接器的本體內(nèi)，這些獨立的接地屏蔽端子進一步在各 針座的成對的列中共同形成一條彎曲的虛擬接地屏蔽。"虛擬"是指，盡管多個接地屏蔽端 子113-2并未機械地連接在一起，但是它們在寬度方向和邊緣方向上都被緊密間隔地安排 在一起，從而在電性能上產(chǎn)生了與在針座或連接器單元中存在一個屏蔽同等的效果。這條 屏蔽大致延伸穿過了自底面到垂直支撐面的整個針座，在針座上接地屏蔽端子113-2的尺 寸大于信號端子113-1。就"大于"而言表示無論是在表面面積還是端子寬度。圖7B示出 了最佳排列。接地屏蔽端子的相對的兩條邊緣可沿著共同的基準線相互對準，或者如圖7B 中所示，在相鄰接地的邊緣之間可存在設(shè)置的間隙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)當比與其相應(yīng)的差分信號對大至少大約15-40 %，優(yōu)選為 大約34-35%。例如， 一對差分信號端子可具有0. 5mm的寬度，并且被分開0. 3mm的間隔， 以形成1. 3mm的總寬度SPW，同時與信號對相應(yīng)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被間隔S將其和與其相鄰的信號端子113-1分隔開， 該間隔優(yōu)選地等于信號端子113-1之間的間隔，換而言之，每個半針座中每一列中的所有 端子都被統(tǒng)一的間隔S互相分隔開。 大的接地屏蔽端子用于提供一種裝置，其用于使差分信號端子對進行差分模式耦 合，在本發(fā)明中表現(xiàn)為在端子對中的邊緣耦合，并且將其保持在該模式中，同時將與其它任
9何信號端子的任何差分模式耦合減小到最小絕對值。在圖IOA和圖10B中清楚地顯示了這 一關(guān)系，這兩張圖分別是端子本體部的電能強度和電場強度的示意圖。圖IOA是上述三合 一結(jié)構(gòu)的電能強度的示意圖。這些圖通過將按照圖7B中所示布置的本發(fā)明的具有四個差 分信號端子對113-1和四個相對的接地屏蔽端子133-2的連接器單元的本體部進行模擬而 獲得，使用了ANSOFT HFSS軟件，其中給端子對的兩個信號端子113-1配置了差分電壓并產(chǎn) 生了電場和電能強度。 這些模式演示了在本發(fā)明的連接器中將發(fā)生耦合的范圍。如圖10A中所示， 發(fā)生在各差分信號對中的兩個端子邊緣間的能量場強度的幅值在1.6X10—^J/m3至 1. 44X 10—4J/m3之間變化，而在列之間的信號端子對的兩傾斜邊緣間的能量強度的幅值減 小至1. 6X10—sj/tf并且接近于零，顯示了本發(fā)明可得到的隔離效果。同樣，圖10B以V/m為 單位顯示了電場強度，其顯示出耦合的差分信號端子對邊緣之間的場強度自8. 00X 103V/ m變化，同時在連接相鄰的兩對差分信號端子的邊緣的傾斜路徑上，場強度減小到2. 40至 0.00V/m。 圖IIC和IID示出了本發(fā)明的連接器的模擬插入損耗和測量插入損耗。圖IIC為 圖1中所示連接器的插入損耗圖，減去兩塊電路板，圖中顯示了通過ANSOFT HFSS模擬軟件 從BC排和OP排(對應(yīng)于圖IIA的插針圖)中的差分信號對中獲取的最大和最小損失值。 其指示連接器在16. 6Ghz左右的頻率具有_3db的損耗，其對應(yīng)于33. 2千兆/秒的數(shù)據(jù)傳 輸速率。圖IID是對圖l所示連接器的一種較前實施方式進行測試獲得的插入損耗示意 圖，包括它的電路板。同樣，差分信號對L9M9和K8L8的最大和最小損耗被示出，并且大約 10Ghz頻率時插入損耗是_3(&，其對應(yīng)于20千兆/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。
圖IIA是串擾插針圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理制成的如圖l所示的連接器的 插針排布。為了區(qū)分連接器的相關(guān)端子，端子的行在沿圖左側(cè)有延伸的字母標記，同時各 列在圖上方通過數(shù)字標記。通過這種方法，任何插針都通過給定的字母和數(shù)字被識別。例 如，"D5"表示在第"5"列"D"排的端子。通過使信號運行穿過在圖12中標識為"串擾源 (aggressor)"的四個相鄰的差分信號對，來對受串擾(victim)的差分信號對進行測試。周 圍相鄰的六個信號對中的兩對相同，或者是它們對應(yīng)部分的鏡像，因此如本領(lǐng)域常見情況， 六個串擾源信號對中只有四對被測試。測試在匹配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，其中上升時間為33微微秒(20-80% )，該上升時間對應(yīng)于通過端 子的大約10千兆/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。如下表所示，在受串擾的信號對上的總的近端串擾 (NEXT)是2.87%，遠端串擾(FEXT)是1. 59 % ，兩個值都小于3 % 。圖11B是使用33微微 秒上升時間(20-80% )的信號對連接器進行模擬的差分阻抗(TDR)示意圖，其根據(jù)圖11A 中的差分信號端子對H1-J1和G2-H2而獲得。 得到的阻抗大約是在上升時間為33微微秒時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多個部分的阻抗。在子卡連 接器106的端子尾部擴展以形成端子本體部的過渡區(qū)域，阻抗僅上升了大約5歐姆(至大 約103-104歐姆)，并且位于較大接地屏蔽端子113-2與它們的差分信號端子對相關(guān)聯(lián)之處 的端子對的本體部的阻抗下降大約6-8歐姆(至大約96-97歐姆)，并且在整個連接器單 元支撐框中基本保持恒定。當子卡連接器端子接觸部113b與背板連接器108的端子111 接觸時，阻抗上升大約6-8歐姆(至大約103-104歐姆)，因而隨后通過底板連接器(引腳頭)108的阻抗向IOO歐姆的基礎(chǔ)阻抗值減小。因此，本發(fā)明的連接器因為具有低串擾同時 可將阻抗維持在可接受的+/_10%范圍內(nèi)而受到贊賞。 回到圖4，每個半針座具有一個支撐其導電端子列的絕緣支撐框130?？?30包括 具有一個或多個支座132的基礎(chǔ)部131，該支撐的形式為柱狀或凸耳狀，其在子卡連接器安 裝到其上的情況下與子卡的表面相接觸。框130還具有垂直前部133。這些部分在本文中 可很好地被描述為"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 的兩個相鄰且錯開(offset)的表面，并且也大致限定出端子113的本體部分113c的邊界。 換而言之，在接地屏蔽端子113-2寬于且大于其相應(yīng)差分信號端子對的區(qū)域中，端子113的 本體部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"點處連接在一起，該"0"點位于連接 器單元112的前底邊緣。徑向輻條137如圖所示方式離開此連接點并向上延伸，將基礎(chǔ)輻 條和豎直輻條135之間的區(qū)域?qū)亻_分為兩部分，如果需要的話這兩部分可以劃為兩個相 等或不相等的部分。這一徑向輻條137延伸至連接器單元112中超過最外側(cè)端子的位置。 附加輻條被示為138、 139和140。這些輻條中的兩根138和139在其長度上部分徑向，因為 它們在連接點"O"之前的位置終止并隨后沿不同方向延伸，以與豎直前輻135或基礎(chǔ)輻條 131相連。如果它們的縱向中心線延伸，可以看到這兩個徑向輻條從連接點"O"發(fā)出。這兩 個部分徑向的輻條138U40的各個末端出現(xiàn)在與接地屏蔽肋142的交叉點處，其結(jié)構(gòu)和作 用將在下面進行說明。徑向輻條也可優(yōu)選地以下面的方式設(shè)置，如圖4所示，當連接器單元 被壓進在子卡102之上時，徑向輻條均勻地將施于連接器單元的負載量傳遞給順應(yīng)插針端 子尾部的頂部。 支撐框架的肋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， 以輸送制造連接器單元支撐框架的注入塑料或任何其它材料。這些肋142顯然是在支撐框 架模子中的開口區(qū)域，用于給輻條和到支撐框架的端子的連接點供給注入的熔融液。肋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) 肋142的邊緣可制成與接地屏蔽端子113-2的邊緣一致，人們?nèi)匀幌Ｍ?42的寬度小于 接地屏蔽端子113-2的寬度，以實現(xiàn)在差分信號端子對的邊緣和面對肋142的接地屏蔽端 子113-2的邊緣之間的耦合，從而限制電場在接地端子邊緣處的集中。但是，將肋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，因為其消除了溢料飛 邊(mold flash)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 提供了基準表面，模制工具可在支撐框架的模制過程中抵住該基準表面。如圖8A中所示， 并且如在本發(fā)明一個商業(yè)實施例中的使用，支撐肋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端子 本體部過渡到端子接觸部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可被認為是優(yōu)選僅僅在連 接器單元針座兩半部122之一的內(nèi)表面150上部分連續(xù)。這些元件用作支座，以當兩連接 器單元針座半部121、122被緊密結(jié)合在一起從而形成連接器單元112時將兩端子113的列互相分開。在圖5A中內(nèi)表面150顯示了六個這樣的輻條元件。 一個是與前豎直內(nèi)輻條133 在連接點"O"相交的基礎(chǔ)內(nèi)輻條131'。另一個內(nèi)輻條137'大致在連接器單元針座半部122 的兩相對的角之間在對角線路徑上作為兩分元件延伸。另兩個徑向內(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)選實施方式中，其 它徑向內(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 而形成兩個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122優(yōu)選地具有用于 接合另一半部的裝置，這些裝置在優(yōu)選實施方式中顯示為多個柱形部154。這些柱形部154 形成在差分信號端子變窄的區(qū)域，并且對著接地屏蔽端子窗170。各個輻條元件包含容納柱 形部154的對應(yīng)凹槽155。內(nèi)輻條也用于在連接器單元112中的端子113的列之間提供所 希望的分隔SP。在這點上，內(nèi)輻條也用于形成在圖5A中用箭頭160、 161表示的兩個V形的 空氣通道。這兩個V形空氣通道通過這些槽163而向連接器單元的外部敞開，其中槽163 為任一個連接器單元針座半部中的最頂端的端子標明界限。盡管這些輻條示出為半針座范 圍內(nèi)的下列直線路徑(following linear paths)，但如果需要，它們可以采取非直線路徑。
在圖5B中顯示了相對的薄片形的連接器單元針座半部121，其包括多個凹槽或開 口 155，它們設(shè)計為容納另一個針座半部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)在信號端子113-1和接地端子113-2中的金屬 的量來得以控制。在接地屏蔽端子113-2中，這一減少通過在端子本體部113c中形成較 大的優(yōu)選為矩形的窗口 170來實現(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的縱橫比，即一邊是另一邊(1.0)的1.2倍。 這一減少還在信號端子中通過將信號端子本體部113c "頸縮"而完成，這樣，在差分信號端 子對的兩端子之間以及該對端子113-1和接地屏蔽端子113-2之間分別產(chǎn)生兩類擴張或開 口 171、172。端子本體部在這一區(qū)域的變窄增加了在差分信號端子對的兩端子之間邊緣到 邊緣的距離，這因此如下文所解釋地影響了端子的耦合。 窗口 170形成在接地屏蔽端子113-2的邊緣范圍內(nèi)，并且該端子長度(extent)通 過兩側(cè)條174貫穿整個窗口區(qū)域而連續(xù)，如圖13中清楚所示，所述側(cè)條174也被頸縮。優(yōu) 選地，窗口 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 信號端子113-1之間的頸縮是通過形成于信號端子113-1和接地屏蔽端子113-2的邊緣中 的相對的兩缺口而形成。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形成在信號端子113-1的邊緣中，這樣信號端子113-1的寬度從它們的正常本 體部寬度SW減小至在窗口處的頸縮寬度RSW。在差分信號對的兩端子之間的頸縮開口寬度 NW(如圖12所示)優(yōu)選地等于或大于信號端子寬度SW，并且優(yōu)選地頸縮寬度大于信號端子 寬度不超過10%。 這一結(jié)構(gòu)性變化的影響在于將由于絕緣體突變(由空氣變?yōu)樗芰?而發(fā)生的任 何阻抗不連續(xù)最小化。信號端子113-1變窄，同時矩形窗口 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(plastic dielectric)代替，并且在此區(qū)域中，信號端子113_1的寬度被減小以將它們
12的邊緣移動得更加分開，從而阻礙與接地屏蔽端子的寬邊耦合，同時促進在差分信號端子
113-1之間的邊緣耦合。沿著敞開的窗口 170路徑的信號端子113-1的邊緣間隙的增加導 致差分信號端子對的電性能表現(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端子對邊緣間隙處的信號端子對的兩端子之間的耦 合，但是通過在這一區(qū)域?qū)⑺鼈円苿拥酶臃珠_，在電性能上(electrically)，信號端子對 運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。 雖然已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是顯然本領(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
一種連接器，包括一個絕緣遮護部件，所述遮護部件包括一個前對接面和后開口面；多個連接器單元，其容置于所述遮護殼體中，每個連接器單元包括支撐以分隔開的兩端子列排布的多個導電端子的絕緣支撐框架，所述支撐框架包括多個在所述支撐框架中自所述支撐框架前角部徑向延伸的輻條部件，所述支撐框架進一步由第一和第二兩半支撐框架形成，而與保持所述連接器單元的所述遮護殼體分隔開，所述第一和第二兩半支撐框架中的每一半支撐框架支撐所述端子的一個單獨的列，在每個所述連接器單元中，所述第一和第二兩半支撐框架將所述兩端子列橫向上相互分隔開；每個所述端子包括安裝到電路板上的尾部，與相對的連接器對接的接觸部以及將端子尾部和接觸部互相連接的本體部，這些端子包括不同的信號端子和接地屏蔽端子，信號端子邊到邊對齊以在所述兩端子列的每一列中各個端子本體部范圍內(nèi)形成差分信號端子對，差分信號端子對在列中被單獨的接地屏蔽端子相互分隔開，接地屏蔽端子在所述列中被交錯地間隔開，從而每列中的所述多個接地屏蔽端子朝向相對列中的一個差分信號端子對，并與其分隔開，在所述連接器單元中每個所述接地屏蔽端子都寬于差分信號端子對；所述端子的各個列沿各個第一和第二半支撐框的輻條部件連接到所述連接器單元，所述第一半支撐框的所述接地屏蔽端子包括在其本體部上形成的敞開窗口，所述窗口被一個所述第一半支撐框的所述輻條部件的材料所填充，用于與朝向所述第一半支撐框的所述接地屏蔽端子的所述第二半支撐框的所述差分信號端子對連接，所述第二半支撐框的差分信號端子的寬度在所述窗附近收窄以增加所述差分信號端子對之間邊到邊的間距，從而降低所述差分信號端子對和所述接地屏蔽端子之間的寬邊耦合，并降低所述差分信號端子對之間的邊緣耦合的增加。
2. 如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述輻條部件包括在一個所述半支撐框 上的內(nèi)輻條部分，所述內(nèi)輻條部分延伸穿過所述第一半支撐框端子的敞開內(nèi)表面。
3. 如權(quán)利要求2所述的連接器，其特征在于，一個所述內(nèi)輻條部分將所述半支撐框分為兩部分。
4. 如權(quán)利要求2所述的連接器，其特征在于，所述內(nèi)輻條部分在所述一個半支撐框的 內(nèi)表面上形成兩個V型通道。
5. 如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述窗口的縱橫比為1. 2。
6. 如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述收窄的差分信號端子部分在被所述 接地屏蔽端子窗口的邊緣限定的區(qū)域范圍內(nèi)起始和結(jié)束。
7. 如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，一些接地屏蔽端子接近所述窗口處變窄。
8. 如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述半支撐框的一個包括由其上突出的 接合柱狀物，每個所述柱狀物被設(shè)置在接近所述差分信號端子的收窄邊緣部分的位置。
9. 如權(quán)利要求8所述的連接器，其特征在于，所述半支撐框的另一個包括多個用于容 納所述接合柱狀物的凹槽，所述凹槽設(shè)置在所述接地屏蔽端子的窗口中。
10. 如權(quán)利要求2所述的連接器，其特征在于，所述內(nèi)輻條部分用來分隔開所述端子列。
11. 一種高速差分信號連接器，包括多個連接器單元，每個連接器單元包括第一和第二子單元，每個子單元包括以線列排布的多個導電端子，以使每個所述連接器單元包括相互分隔開的兩個端子陣列，第一端子 陣列由第一子單元支撐，第二端子陣列由第二子單元支撐，所述端子在每陣列中被進一步排列成多個分立的差分信號端子對，同時接地屏蔽端子 被插置于信號端子對之間，所述兩個端子陣列中的所述端子的排布使得所述第一端子陣列 中每個接地屏蔽端子朝向所述第二端子陣列中的一個差分信號端子對，且所述第二端子陣 列中的每個接地屏蔽端子朝向所述第一端子陣列中的一個差分信號端子對，當每個所述第一和第二端子在它們各自的第一和第二連接器子單元上沿所述第一和 第二連接器子單元的各自的第一和第二支撐肋受到支撐時，所述第一連接器子單元的支撐 肋僅沿所述第一端子陣列的外側(cè)延伸，且所述第二連接器子單元的所述支撐肋沿所述第二 端子陣列的相對的外側(cè)和內(nèi)側(cè)延伸；所述接地屏蔽端子具有在其上形成的開口 ，這些開口面朝所述肋，所述差分信號端子 對具有設(shè)置在其上并鄰近且面朝所述接地屏蔽端子開口的寬度減小部分。
12. 如權(quán)利要求11所述的連接器，其特征在于，所述第一和第二支撐肋在所述第一和 第二連接器子單元中成直線地延伸。
13. 如權(quán)利要求11所述的連接器，其特征在于，所述第一和第二支撐肋在所述第一和 第二連接器子單元中沿徑向方向延伸。
14. 如權(quán)利要求11所述的連接器，其特征在于，所述第二支撐肋沿著由多個所選接地 屏蔽端子開口所限定的路線延伸。
15. 如權(quán)利要求11所述的連接器，其特征在于，所述第二支撐肋延伸穿過所述第二端 子陣列的所述接地屏蔽端子開口。
16. 如權(quán)利要求11所述的連接器，其特征在于，所述第二支撐肋將所述第一和第二端 子陣列分隔開。
17. 如權(quán)利要求11所述的連接器，其特征在于，所述第一和第二端子陣列包括端子列。
全文摘要
一種具有低串擾的高速連接器，其利用多個裝配在一起的獨立連接器支撐框構(gòu)成連接器單元塊。每個這樣的單元支持兩個分隔開的導電端子列中的一列。這些列具有差分信號端子對，差分信號端子對之間被作為接地端子的大的中間接地屏蔽分開。接地屏蔽在成對的列中交替排列，且靠近地相互間隔開以朝向一個差分信號端子對。在端子被裝設(shè)到連接器端子單元的區(qū)域上，大的接地屏蔽端子中形成有類窗開口以降低差分信號端子對和信號端子對之間的寬邊耦合量，所述信號端子對收窄以增加它們邊到邊距離來引起信號端子對之間的區(qū)域中填充的連接器單元材料的介電常數(shù)的變化。
文檔編號H01R13/514GK101779340SQ200880103494
公開日2010年7月14日 申請日期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 申請人:莫列斯公司