電連接器及其導電端子組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電連接器的導電端子組件，包括：四對差分信號端子，每個端子都包括焊接部、接觸部和主體部；端子板，其由電介質(zhì)材料形成并用于支撐差分信號端子；四對差分信號端子按陣列布設于端子板上，其中，陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相鄰的兩個端子的主體部橫向錯開，且陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相對遠離的兩個端子的主體部具有增大的正對面積，使得兩個不同差分信號端子對中具有相反極性的端子之間的單端耦合與具有相同極性的端子之間的單端耦合相當從而相互抵消來降低差分串擾。
【專利說明】 電連接器及其導電端子組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高速電連接器，更具體地涉及一種低串擾的高速電連接器及具有電氣補償設計的用于電連接器的導電端子組件。
【背景技術(shù)】
[0002]高速數(shù)據(jù)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】對電連接器的電氣性能要求越來越高，電連接器必須能夠可靠地傳輸數(shù)據(jù)信號并保證信號的完整性，而且其尺寸也日趨小型化，這就使電連接器的多個端子的排列密度更高。由于信號端子之間的間隔更小，信號端子對之間尤其是相鄰的差分信號端子對之間就會發(fā)生信號干擾(本領(lǐng)域稱為“串擾”)，這就會影響到整個信號傳輸系統(tǒng)的信號完整性。
[0003]圖1示出了一種現(xiàn)有電連接器的一部分。在該電連接器中，信號傳輸是要先通過前部端子100’，然后由前部端子100’傳輸?shù)絻?nèi)部PCB板200’上，信號經(jīng)PCB板200’上的線路優(yōu)化補償后，再通過壓接端子300’傳送到客戶端PCB板(圖未示)上。
[0004]在圖1所示電連接器的整個信號傳輸過程中，信號傳輸轉(zhuǎn)化步驟太多，非常不利于信號完整性(如插入損耗，回路損耗，還有近端串擾等)。另外，由于電連接器中整合了兩塊PCB板，通過PCB板來補償信號，使得該電連接器的結(jié)構(gòu)比較復雜，體積龐大，成本相對高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，取消現(xiàn)有技術(shù)中的PCB板并將前部端子和壓接端子合二為一、提供一種具有電氣補償功能的導電端子組件是有利的，這種導電端子組件既解決了信號完整性的問題，又避免了產(chǎn)品體積太大、太占用客戶端空間的問題。
[0006]為此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于電連接器的導電端子組件，包括:四對差分信號端子，每個所述端子都包括連接至電路板的焊接部、與相對的連接器對接的接觸部和在所述焊接部和接觸部之間延伸的主體部；端子板,其由電介質(zhì)材料形成并用于支撐所述差分信號端子；所述四對差分信號端子按陣列布設于所述端子板上，其中，所述陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相鄰的兩個端子的所述主體部橫向錯開以消除其正對面積從而減小相反極性的所述兩個端子之間的單端耦合，且所述陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相對遠離的兩個端子的所述主體部具有增大的正對面積從而增加相同極性的所述兩個端子之間的單端耦合，使得兩個所述不同差分信號端子對中具有相反極性的端子之間的單端耦合與具有相同極性的端子之間的單端耦合相當從而相互抵消來降低差分串擾。
[0007]優(yōu)選地，需要增加所述正對面積的所述兩個端子的所述主體部具有水平展寬的翼部。
[0008]優(yōu)選地，分別來自所述陣列的同一縱列的不同差分信號端子對中且在橫向上靠近另一列差分信號端子的兩個端子的所述焊接部的正對面積被增加。[0009]優(yōu)選地，需要增加所述正對面積的所述兩個端子的所述焊接部具有垂直展寬的翼部。
[0010]優(yōu)選地，分別來自所述陣列的同一橫排的兩個差分信號端子對中且在橫向上彼此靠近的兩個端子的所述主體部的正對面積被增加以增大所述兩個端子之間的單端耦合，從而使所述單端耦合與所述兩個差分信號端子對之間的邊對邊耦合相平衡以降低差分串擾。
[0011]優(yōu)選地，分別來自所述陣列的對角線上不同差分信號端子對的且縱向上彼此相鄰的兩個端子的所述主體部的正對面積被增加以增大所述兩個端子之間的單端耦合，從而使所述單端耦合與所述兩個差分信號端子對之間的邊對邊耦合相平衡以降低差分串擾。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于電連接器的導電端子組件，其包括:四對差分信號端子，每個所述端子都包括連接至電路板的焊接部、與相對的連接器對接的接觸部和在所述焊接部和接觸部之間延伸的主體部；端子板，其由電介質(zhì)材料形成并用于支撐所述差分信號端子；所述四對差分信號端子按陣列布設于所述端子板上，其中，所述陣列的同一列上來自不同差分信號端子對的且縱向相鄰的兩個端子的所述主體部橫向錯開以消除其正對面積從而減小相反極性的所述兩個端子之間的單端耦合來降低差分串擾。
[0013]優(yōu)選地，所述陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相對遠離的兩個端子的所述主體部具有增大的正對面積從而增加相同極性的所述兩個端子之間的單端耦合，使得兩個所述不同差分信號端子對中具有相反極性的端子之間的單端耦合與具有相同極性的端子之間的單端耦合相當從而相互抵消來降低差分串擾。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種電連接器，其包括屏蔽殼體、絕緣本體和容置于所述絕緣本體內(nèi)的兩個如上所述的用于電連接器的導電端子組件。
[0015]本發(fā)明通過改進插座連接器中導電端子組件的構(gòu)造和/或布局，加強了端子間期望的單端耦合和/或減小了端子間不想要的單端耦合，使得差分信號端子對在電氣上更加“平衡”，從而在不改變對接插頭連接器端以及插頭連接器和插座連接器的端子對接區(qū)域的結(jié)構(gòu)并保持連接器小尺寸的情況下，能夠抵消對接插頭連接器端以及插頭連接器和插座連接器對接區(qū)域引入的差分串擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方式以及進一步的目的和優(yōu)點將通過下面結(jié)合附圖的描述得到更好地理解，其中，相同的參考標記標識相同的元件:
[0017]圖1示出了現(xiàn)有電連接器的一部分；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方式的導電端子組件的透視圖，為了清楚顯示導電端子的構(gòu)造和布置已將端子板移除；
[0019]圖3是圖2所示導電端子組件的另一角度透視圖；
[0020]圖4是圖2所示導電端子組件的俯視圖；
[0021]圖5是圖2所示導電端子組件的側(cè)視圖；
[0022]圖6為圖2所示導電端子組件沿水平方向的主體部的截面圖；
[0023]圖7為圖2所示導電端子組件沿垂直方向的焊接部的截面圖；
[0024]圖8為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的電連接器的透視圖；
[0025]圖9為圖8所示電連接器的分解圖，其包括兩組圖2所示導電端子組件；[0026]圖1OA是通過模擬圖8-9所示電連接器獲得的電連接器插入損耗圖；
[0027]圖1OB是通過模擬圖8-9所示電連接器獲得的電連接器回波損耗圖；
[0028]圖1OC是通過模擬圖8-9所示電連接器獲得的電連接器近端串擾圖；
[0029]圖1OD是通過模擬圖8-9所示電連接器獲得的電連接器遠端串擾圖；
[0030]圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的導電端子組件的透視圖。
【具體實施方式】
[0031]根據(jù)要求，這里將披露本發(fā)明的【具體實施方式】。然而，應當理解的是，這里所披露的實施方式僅僅是本發(fā)明的典型例子而已，其可體現(xiàn)為各種形式。因此，這里披露的具體細節(jié)不被認為是限制性的，而僅僅是作為權(quán)利要求的基礎以及作為用于教導本領(lǐng)域技術(shù)人員以實際中任何恰當?shù)姆绞讲煌貞帽景l(fā)明的代表性的基礎，包括采用這里所披露的各種特征并結(jié)合這里可能沒有明確披露的特征。
[0032]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的導電端子組件10的透視圖，只是為了清楚顯現(xiàn)導電端子的構(gòu)造和布置已將端子板移除。該導電端子組件包括四個差分信號端子對A-D共八個端子1-8，每個端子都包括連接至電路板的尾部即焊接部11、與相對的連接器(圖未示)對接的接觸部12和在所述焊接部11和接觸部12之間延伸的主體部13。該四個差分信號端子對A-D按陣列布設于一端子板9 (見圖8)上，該端子板9由電介質(zhì)材料形成并用于支撐差分信號端子1-8 。
[0033]如圖2所示，并結(jié)合圖3至圖7，端子陣列共有兩個縱列，一個縱列上有差分信號端子對A和B，另一個縱列上有差 分信號端子對C和D，其中，差分信號端子對A和C位于同一行，差分信號端子對B和D位于同一行。由于串擾主要由插頭側(cè)(Plug side)的結(jié)構(gòu)引入(但這部分端子形狀不能修改)，因此只能修改插座側(cè)(Jack side)端子，來增強單端耦合，以作電氣“補償”。在本實施方式中，通過增加正對面積來增強單端耦合的端子有--端子1-3、2-4、5-7、6-8 ;端子 2_5、4_7 ;端子 2-7。其中，端子 1-3、6-8、2-5、4-7、2-7 是通過對這些端子的主體部13進行水平方向展寬來實現(xiàn)正對面積的增加，而端子2-4、5-7則是通過對這些端子的主體部13在水平方向進行展寬同時對這些端子的焊接部11在垂直方向上進行展寬來實現(xiàn)正對面積的增加。
[0034]另外，為了減少不想要的單端耦合，在本實施方式中，將各個縱列中縱向相鄰且具有相反極性的端子2-3、6-7的主體部13橫向錯開，以消除其正對面積從而減小相反極性的所述兩個端子之間的單端耦合，進一步完善差分信號端子對的電氣“平衡”。
[0035]下面分別以同一縱列的差分信號端子對A和差分信號端子對B之間的近端串擾、同一橫行的差分信號端子對A和差分信號端子對C之間的近端串擾、以及對角線方向主要的是差分對A和差分對D之間的近端串擾舉例說明。
[0036]首先，以差分信號端子對A和差分信號端子對B之間的近端串擾(Near End CrossTalk,簡稱NEXT)為例，NEXT_AB = I — 3+2 — 4-2 — 3-1 — 4。通過上述對端子1、3的水平主體部展寬和端子2、4的水平主體部和豎直焊接部的同時展寬以及將端子2和3橫向錯開這些措施，使得期望的單端耦合加強，而不期望的單端耦合減弱，也就是說，通過將端子2、3橫向錯開，消除正對面積；通過在水平方向展寬端子1、3，在水平與豎直方向同時展寬端子
2、4，一方面增大了 I — 3，2 — 4的單端串擾，另一方面減小了 2 — 3的單端串擾，使得差分信號端子對之間的串擾減小。
[0037]當然，在本實施方式中，之所以要使端子2和4既在水平方向又在垂直方向展寬，主要是配合有限的空間，避免位于內(nèi)側(cè)的端子2和4在水平方向占用太大空間。
[0038]再以位于差分信號端子對A和差分信號端子對C之間的近端串擾為例，NEXT_AC=I — 5+2 — 6-2 — 5-1 — 6。由于端子I — 5以及端子2 — 6之間都是邊對邊耦合，因此單端串擾比較小。由于端子I和6的距離遠，所以端子I — 6之間的單端串擾很小，不足以抵消I — 5與2 — 6這兩個單端串擾的和；而且I — 6之間的耦合已經(jīng)無法有效的增大了(它們隔得遠，沒法增大正對面積)。所以為了減小NEXT_AC，就需要適當增大2 —5的單端耦合，使得2 — 5能夠抵消掉I — 5與2 — 6這兩個單端串擾的和。這就是為什么要增大端子2和5的單端串擾進而要增大它們的正對面積的原因。
[0039]在本實施方式改進了縱列方向的差分端子對的情況上(縱列方向上差分對之間的串擾是主要因素)，由于端子2的加寬，使得端子2和5之間的耦合對于端子對A和C而言太大，因此對于端子對A和C而言要適當?shù)販p小端子2和5之間的正對面積，來達到適當減小2 — 5之間單端耦合的目的，使得I — 5和2 — 6之間的邊對邊耦合足以抵消2 — 5之間的單端耦合。當然，端子2和5之間的正對面積又不能無限度地減小，否則2 — 5之間的串擾過小，又會使得差分信號端子對A和差分信號端子對C之間的近端串擾無法平衡。
[0040]需要注意的是，在沒有做出本實施方式的改進之前，來自差分信號端子對A的端子2和來自差分信號端子對C的端子5是沒有正對面積的，為了平衡掉端子I和5以及端子2和6的邊對邊耦合，總體需要使得端子2和5具有正對面積以使它們產(chǎn)生單端耦合，從而抵消上述邊對邊耦合。當然，既然如上所述“縱列方向上差分對之間的串擾是主要因素”，自然在設計上優(yōu)先對端子2和4、5和7做過水平主體部13和垂直焊接部11上的展寬，所以，總地來說，在考慮橫排的差分信號端子對A和C之間的電氣平衡時，則要使端子2和5的正對面積保持在一個合理的水平上，如果原來因為水平和垂直的展寬過大，則需要適當減小端子2和5的水平展寬；如果原來因為水平和垂直的展寬使得端子2和5的正對面積還不夠，則再適當增加展寬。
[0041]同理適用于差分信號端子對B、D之間的情況(NEXT_BD =3 — 7+4 — 8-3 — 8-4 — 7)，要增大端子4和7之間的單端串擾，進而要增大4_7的正對面積。
[0042]再以對角線方向主要的是差分信號端子對A和差分信號端子對D之間的近端串擾(差分信號端子對B、C之間的近端串擾很小可以不考慮)，NEXT_AD =I — 7+2 — 8-2 — 7-1 — 8。由于端子I和7以及端子2和8離得較遠，I — 7和2 — 8之間的單端串擾比較小；端子I和8離得很遠，I — 8的單端串擾很?。粸榱硕俗訉和C之間的近端串擾達到平衡，需要提高端子2和7之間的單端串擾，因而需要使得端子2和7之間有一定的正對面積，以足以抵消I — 7和2 — 8之間的單端串擾。
[0043]由于上述縱列(即端子對A和B，以及端子對C和D)上的電氣平衡考慮，端子2和7之間具有水平和垂直兩個方向上的加寬(端子2的加寬是為了增加與端子4的耦合，端子7的加寬是為了增加與端子5的耦合)從而減少端子對A和B之間的串擾以及端子對C和D之間的串擾。如果由于對縱列端子對的電氣考慮而使得對角線方向上的端子2和7在兩個方向上的加寬造成其正對面積過大，就會引起對角線方向上的差分端子對A和D之間的串擾不平衡，則要相應地減小端子2和7之間的正對面積，從而減小2 — 7之間的串擾，但又不能無限度地減小端子2和7之間的正對面積，否則2 — 7之間的串擾過小，不足以抵消I — 7和2 — 8之間的單端串擾。
[0044]總的來說，在本實施方式中，根據(jù)上述差分串擾的計算公式，結(jié)合端子的定義和幾何結(jié)構(gòu)，差分串擾的減小可以通過適當?shù)仄胶鈫味舜當_來實現(xiàn):一方面對一些端子進行錯開(減小正對面積)來減小不想要的單端串擾，另一方面通過對端子的主體部、焊接部進行展寬(增大正對面積)來增大期望的單端串擾。之所以一些端子(比如端子2和4、端子5和7)不僅在水平方向上展寬還要在垂直方向上展寬，即不僅對主體部展寬還要對焊接部展寬，則主要是滿足空間上緊湊的需求。需要注意的是，如果空間足夠，可以只在水平方向上展寬。
[0045]通過上述安排，本實施方式不需要整合PCB，在更小的體積下能滿足客戶要求的電性能。而且低成本且結(jié)構(gòu)簡單，可以大幅提高生產(chǎn)效率和減少不良率。另外，產(chǎn)品更小更省空間。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種如圖8-9所示的電連接器，其包括屏蔽殼體30、絕緣本體20和容置于所述絕緣本體20內(nèi)的兩個如上所述的用于電連接器的導電端子組件10。
[0047]圖1OA是通過模擬根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有上述導電端子組件10的電連接器獲得的連接器插入損耗圖，其中圖中左下方的粗實線表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e連接器的插入損耗，右上方的幾條線表示的是模擬根據(jù)本發(fā)明的具有上述導電端子組件10的電連接器獲得的連接器插入損耗，根據(jù)本發(fā)明的連接器的插入損耗顯然遠遠低于TIA-568-C.2 Cat 5e標準的插入損耗值；圖1OB是通過模擬獲得的連接器回波損耗圖，其中圖中最上面的那條粗實線表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e連接器的回波損耗，粗實線下方的幾條線表示的是模擬根據(jù)本發(fā)明的具有上述導電端子組件10的電連接器獲得的連接器回波損耗，根據(jù)本發(fā)明的連接器的回波損耗顯然遠遠低于TIA-568-C.2 Cat 5e標準的回波損耗值；圖1OC是通過模擬獲得的連接器近端串擾圖，其中圖中最上面的那條粗實線表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e連接器的近端串擾，粗實線下方的幾條線表示的是模擬根據(jù)本發(fā)明的具有上述導電端子組件10的電連接器獲得的連接器近端串擾，根據(jù)本發(fā)明的連接器的近端串擾顯然遠遠低于TIA-568-C.2 Cat 5e標準的近端串擾值，且有至少4dB的裕度；圖1OD是通過模擬獲得的連接器遠端串擾圖，其中圖中最上面的那條粗實線表示的是TIA-568-C.2 Cat 5e連接器的遠端串擾，粗實線下方的幾條線表示的是模擬根據(jù)本發(fā)明的具有上述導電端子組件10的電連接器獲得的連接器遠端串擾，根據(jù)本發(fā)明的連接器的遠端串擾顯然遠遠低于TIA-568-C.2 Cat 5e標準的遠端串擾值。從圖10A-D可以看出，根據(jù)本發(fā)明的具有上述導電端子組件10的電連接器完全滿足美國電信工業(yè)協(xié)會標準(Balanced Twisted-Pair Telecommunications Cabling and Components Standards,編號為TIA-568-C.2)中有關(guān)CAT 5e的要求，并具有足夠的裕度(4dB)。
[0048]盡管上述實施方式(見圖2-7)采取的電氣平衡措施是又加寬又錯開，但應當理解的是，如果空間足夠大，也可以只采取將不期望增加單端耦合的端子直接錯開的方式來降低不想要的單端耦合，從而降低差分串擾；或者如果空間比較小，但還不像上述實施方式所用的那么小，可以只對想要增加單端耦合的端子進行主體部13的加寬而不必同時錯開不想要增加單端耦合的端子(見圖11)，因為這些端子由于空間還可以所以其正對面積在可控范圍內(nèi)。上述這些措施，只要能夠滿足CAT 5e的要求即可。
[0049]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述形狀和布置作各種變化和改進，包括這里單獨披露或要求保護的技術(shù)特征的組合，明顯地包括這些特征的其它組合。這些變形和/或組合均落入本發(fā)明所涉及的【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)，并落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。需要注意的是，按照慣例，權(quán)利要求中使用單個元件意在包括一個或多個這樣的元件。此外，不應該將權(quán)利要求書中的任何參考標記構(gòu)造為限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電連接器的導電端子組件，包括: 四對差分信號端子，每個所述端子都包括焊接部、接觸部和在所述焊接部和接觸部之間延伸的主體部；及 端子板，其由電介質(zhì)材料形成并用于支撐所述差分信號端子； 其中，所述四對差分信號端子按陣列布設于所述端子板上，所述陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相鄰的兩個端子的所述主體部橫向錯開以消除其正對面積從而減小相反極性的所述兩個端子之間的單端耦合，且所述陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相對遠離的兩個端子的所述主體部具有增大的正對面積從而增加相同極性的所述兩個端子之間的單端耦合，使得兩個所述不同差分信號端子對中具有相反極性的端子之間的單端耦合與具有相同極性的端子之間的單端耦合相當從而相互抵消來降低差分串擾。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電連接器的導電端子組件，其特征在于，需要增加所述正對面積的所述兩個端子的所述主體部具有水平展寬的翼部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于電連接器的導電端子組件，其特征在于，分別來自所述陣列的同一縱列的不同差分信號端子對中且在橫向上靠近另一列差分信號端子的兩個端子的所述焊接部的正對面積被增加。
4.如權(quán)利要求3所述的用于電連接器的導電端子組件，其特征在于，需要增加所述正對面積的所述兩個端子的所述焊接部具有垂直展寬的翼部。
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的用于電連接器的導電端子組件，其特征在于，分別來自所述陣列的同一橫排的兩個差分信號端子對中且在橫向上彼此靠近的兩個端子的所述主體部的正對面積被減小以減 小所述兩個端子之間的單端耦合，從而使所述兩個差分信號端子對之間的邊對邊耦合足以抵消所述單端耦合以降低差分串擾。
6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的用于電連接器的導電端子組件，其特征在于，分別來自所述陣列的對角線上不同差分信號端子對的且縱向上彼此相鄰的兩個端子的所述主體部的正對面積被減小以減小所述兩個端子之間的單端耦合，從而使所述單端耦合與所述兩個差分信號端子對之間的邊對邊耦合相平衡以降低差分串擾。
7.一種用于電連接器的導電端子組件，包括: 四對差分信號端子，每個所述端子都包括焊接部、接觸部和在所述焊接部和接觸部之間延伸的主體部；及 端子板，其由電介質(zhì)材料形成并用于支撐所述差分信號端子； 其中，所述四對差分信號端子按陣列布設于所述端子板上，所述陣列的同一列上來自不同差分信號端子對的且縱向相鄰的兩個端子的所述主體部橫向錯開以消除其正對面積從而減小相反極性的所述兩個端子之間的單端耦合來降低差分串擾。
8.如權(quán)利要求7所述的用于電連接器的導電端子組件，其特征在于，所述陣列的同一縱列上來自不同差分信號端子對的且縱向相對遠離的兩個端子的所述主體部具有增大的正對面積從而增加相同極性的所述兩個端子之間的單端耦合，使得兩個所述不同差分信號端子對中具有相反極性的端子之間的單端耦合與具有相同極性的端子之間的單端耦合相當從而相互抵消來降低差分串擾。
9.一種電連接器，其包括絕緣本體和容置于所述絕緣本體內(nèi)的兩個如權(quán)利要求1-8任一項所述的用于電連 接器的導電端子組件。
【文檔編號】H01R13/6461GK103579798SQ201210279536
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】朱曉波, 王曼倩, 黃亮, 徐蘇翔 申請人:泰科電子(上海)有限公司