專利名稱:用于電連接器的串?dāng)_減小的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
通常，本發(fā)明涉及電連接器的場(chǎng)。特別地，本發(fā)明涉及輕量、低成本、高密度的電連接器，其即使在沒(méi)有接頭之間的屏蔽時(shí)，提供阻抗受控、高速、低干擾的通信，并且提供在現(xiàn)有的連接器中沒(méi)有的各種其他優(yōu)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
電連接器使用信號(hào)接頭提供電子設(shè)備之間的信號(hào)連接。通常，該信號(hào)接頭間隔如此接近，使得在相鄰信號(hào)接頭之間出現(xiàn)不希望的干擾或者“串?dāng)_”。如在此所用，當(dāng)由于混合的電場(chǎng)導(dǎo)致一個(gè)信號(hào)接頭在相鄰的信號(hào)接頭中感應(yīng)電干擾時(shí)出現(xiàn)串?dāng)_，從而破壞信號(hào)的完整性。隨著電子設(shè)備的小型化和高速度，高信號(hào)完整性的電通信變得更加普遍，該串?dāng)_的減小變?yōu)樵谶B接器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素。
一種通常使用的用于減小串?dāng)_的技術(shù)是例如以金屬板的形式把分離的電屏蔽設(shè)置在信號(hào)接頭之間。該屏蔽用于通過(guò)阻止接頭電場(chǎng)的混合而阻斷信號(hào)接頭之間的串?dāng)_。圖1A和1B示出用于使用阻斷串?dāng)_的屏蔽的電連接器的示意接頭結(jié)構(gòu)。
圖1A示出一種結(jié)構(gòu)，其中信號(hào)接頭S和接地接頭G被設(shè)置為使得該差分信號(hào)對(duì)S+、S-被沿著列101-106放置。如圖所示，屏蔽112可以置于接頭列101-106之間。該列101-106可以包括信號(hào)接頭S+、S-以及接地接頭G之間的任何組合。該接地接頭用于阻斷相同列中差分信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_。該屏蔽112用于阻斷在相鄰列中在差分信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_。
圖1B示出一種結(jié)構(gòu)，其中信號(hào)接頭S和接地接頭G被設(shè)置為使得差分信號(hào)對(duì)S+、S-被沿著行111-116放置。如圖所示，屏蔽122可以置于行111-116之間。一個(gè)行111-116可以信號(hào)接頭S+、S-和接地接頭G的任何組合來(lái)表示。該接地接頭G用于阻斷在相同行中的差分信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_。該屏蔽122用于阻斷在相鄰行中的差分信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_。
由于需要更小、更輕的通信設(shè)備，希望該連接器被制作得更小和更輕，并且提供相同的性能。屏蔽占用該連接器內(nèi)的有效空間，否則可以用于提供附加的信號(hào)接頭，因此限制接頭密度(以及連接器尺寸)。另外，制造和插入這樣的屏蔽大大地增加與制造該連接器相關(guān)的整體成本。在一些應(yīng)用中，已知屏蔽占據(jù)該連接器的成本的40％或更多。該屏蔽的另一個(gè)已知缺點(diǎn)是它們具有較低的阻抗。因此，為了使得在高接頭密度中的阻抗足夠高，需要使得該接頭如此小，以至于它們?cè)谠S多應(yīng)用中不夠堅(jiān)固。
一般用于絕緣該接頭并且保持它們?cè)谠撨B接器中的位置的電介質(zhì)還增加不希望出現(xiàn)的成本和重量。
因此，需要一種輕量、高速的電連接器(即，工作在超過(guò)1Gb/s并且一般工作在大約10Gb/s的范圍內(nèi))，這減小串?dāng)_的出現(xiàn)，而不需要分離屏蔽，并且提供在現(xiàn)有連接器中沒(méi)有的各種其他優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供高速連接器(工作在1Gb/s以上，并且一般在大約10Gb/s的范圍內(nèi))，其中差分信號(hào)對(duì)和接地接頭被設(shè)置為限制相鄰差分信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_級(jí)別。這樣一個(gè)連接器可以包括沿著第一接頭列設(shè)置的第一差分信號(hào)對(duì)和沿著第二接頭列與第一信號(hào)對(duì)相鄰設(shè)置的第二差分信號(hào)對(duì)。該連接器可以并且最好在第一信號(hào)對(duì)和相鄰信號(hào)對(duì)之間沒(méi)有屏蔽。該接頭被設(shè)置為使得在第一信號(hào)對(duì)中的差分信號(hào)在形成該信號(hào)對(duì)的接頭之間的間隙中產(chǎn)生高場(chǎng)，并且在第二信號(hào)對(duì)附近產(chǎn)生低場(chǎng)。
這種連接器還包括用于減小插入損失并且沿著接頭長(zhǎng)度基本上保持恒定阻抗的新接頭結(jié)構(gòu)。使用空氣作為主要電介質(zhì)來(lái)絕緣該接頭，導(dǎo)致適用于作為直角球柵陣列連接器的輕量連接器。
下面參照附圖通過(guò)本發(fā)明非限制性的示意實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，其中在附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的部件，其中圖1A和1B示出用于使用屏蔽來(lái)阻止串?dāng)_的電連接器的示意接頭結(jié)構(gòu)；圖2A為一種電連接器的示意圖，其中導(dǎo)電和絕緣元件通常被設(shè)置為“I”形的幾何結(jié)構(gòu)；圖2B示出在信號(hào)接頭和接地接頭的分布中的等勢(shì)區(qū)；圖3A示出用于測(cè)量偏移對(duì)多作用串?dāng)_的影響的導(dǎo)體分布；圖3B為示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面在多作用串?dāng)_和相鄰列端子的偏移之間的關(guān)系的曲線圖；圖3C示出用于在最壞情況下確定串?dāng)_的接頭分布；圖4A-4C示出把信號(hào)對(duì)設(shè)置在列中的導(dǎo)體分布；圖5示出信號(hào)對(duì)被排列在行中的導(dǎo)體分布；圖6為示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面而設(shè)置的6列端子的陣列的示意圖；圖7為示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例設(shè)置的6個(gè)列的陣列的示意圖；圖8為示出根據(jù)本發(fā)明的示意直角電連接器的透視圖；圖9為圖8的直角電連接器的側(cè)視圖；圖10為沿著線A-A截取的直角電連接器的一部分的側(cè)視圖；圖11為沿著線B-B截取的直角電連接器的一部分的側(cè)視圖；圖12為沿著線B-B截取的圖8的直角電連接器的導(dǎo)體的頂部切除視圖；圖13為沿著線A-A截取的圖8的直角電連接器的導(dǎo)一部分側(cè)面切除視圖；圖13A為沿著圖13的線C-C截取的截面視圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的直角電連接器的示意導(dǎo)體的透視圖；圖15為圖8的直角電連接器的另一個(gè)示意導(dǎo)體的透視圖；圖16A為具有示意直角電連接器的一個(gè)底板系統(tǒng)的透視圖；圖16B為具有具有直角電連接器的底板系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化視圖；圖16C為具有垂直連接器的板靠板系統(tǒng)的簡(jiǎn)化視圖；圖17為圖16A中所示的導(dǎo)體的連接器插塞部分的透視圖；圖18為圖17的插塞連接器的側(cè)視圖；圖19為圖17的插塞連接器的引線組件的側(cè)視圖；圖19B示出在配合過(guò)程中圖19的引線組件；圖20為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩列端子的側(cè)視圖；圖21為圖20的端子的正視圖；圖22為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的插座的透視圖；圖23為圖22的插座的側(cè)視圖；圖24為單列插座接頭的透視圖；圖25為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的連接器的透視圖；圖26為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的直角端子的側(cè)視圖；圖27和28分別為沿著線A-A和線B-B截取的直角端子的正視圖；圖29示出在根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面作為到電子設(shè)備上的通孔的電端子連接的端子的截面；圖30為根據(jù)本發(fā)明的示出直角電連接器的透視圖；圖31為根據(jù)本發(fā)明的示出另一種直角電連接器的透視圖；圖32為容器連接器的替換實(shí)施例的透視圖；以及圖33為用于制造根據(jù)本發(fā)明的連接器的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式僅僅為了方便起見(jiàn)，在下文的描述中使用特定術(shù)語(yǔ)，并且這不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是在任何方式對(duì)本發(fā)明的限制。例如，術(shù)語(yǔ)“頂”、“底”、“左”、“右”、“上”和“下”表示在圖中作為參考的方向。類似地，術(shù)語(yǔ)“向內(nèi)”和“向外”分別表示向著或遠(yuǎn)離參考物體的幾何中心的方向。該術(shù)語(yǔ)包括上文具體描述的詞語(yǔ)及其變型和類似含義的詞語(yǔ)。
用于電連接器理論模型的I形幾何結(jié)構(gòu)圖2A為導(dǎo)電和絕緣元件一般設(shè)置為“I”形幾何結(jié)構(gòu)的電連接器的示意圖。這樣的連接器體現(xiàn)在受讓人的“I梁”技術(shù)中，并且在名稱為“LowCross And Impedance Controlled Electric Connector”的美國(guó)專利NO.5,741,144號(hào)中描述并要求保護(hù)，該專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用的方式被包含于此。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于使用這種幾何結(jié)構(gòu)而獲得低串?dāng)_和受控阻抗。
該原來(lái)設(shè)想的I形傳輸線幾何結(jié)構(gòu)可以被垂直插入兩個(gè)平行電介質(zhì)和接地面元件之間。作為I形的傳輸線幾何結(jié)構(gòu)的描述來(lái)自一般用數(shù)字10表示的在具有一個(gè)介電常數(shù)ε的兩個(gè)水平介電層12和14之間的信號(hào)導(dǎo)體以及對(duì)稱地置于該導(dǎo)體的上下邊緣的接地面13和15的垂直分布。該導(dǎo)體的側(cè)邊20和22向著具有空氣介電常數(shù)ε0的空氣24。在一個(gè)連接器應(yīng)用中，該導(dǎo)體可以包括兩個(gè)部分26和28，其端到端或面到面地相鄰。該介電層12和14的厚度t1和t2首先控制傳輸線的特性阻抗，并且整體高度h與電介質(zhì)寬度Wd的比率控制透過(guò)相鄰接頭的電磁場(chǎng)。最初的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致這樣的結(jié)論，即，使得超過(guò)A和B的干擾最小化所需的比率h/Wd可以近似統(tǒng)一(如圖2A所示)。
在圖2A的線30、32、34、36和38為在空氣-電介質(zhì)間隔中的電壓的等勢(shì)線。取接近于一個(gè)接地面的一條等勢(shì)線，隨后它向著邊界A和B方向向外延伸，可以看出邊界A或邊界B非常接近于地電勢(shì)。這意味著，在每個(gè)邊界A和邊界B處存在虛擬接地表面。因此，如果兩個(gè)或多個(gè)I形模塊被并排放置，則在該模塊之間存在虛擬接地表面，并且存在很少或沒(méi)有模塊的場(chǎng)的混合。通常，該導(dǎo)體寬度We和電介質(zhì)厚度t1、t2與電介質(zhì)寬度Wd或模塊間距(即，相鄰模塊之間的距離)相比應(yīng)當(dāng)較小。
給定對(duì)實(shí)際連接器設(shè)計(jì)的機(jī)械限制，實(shí)際發(fā)現(xiàn)信號(hào)導(dǎo)體(葉片/梁接頭)寬度和電介質(zhì)厚度可能偏離優(yōu)選的比率，并且在相鄰信號(hào)導(dǎo)體之間可能存在一些最小干擾。但是，使用上述I形幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)傾向于比常規(guī)設(shè)計(jì)具有更小的串?dāng)_。
影響相鄰接頭之間的串?dāng)_的示例因素根據(jù)本發(fā)明，上述基本原理被進(jìn)一步分析和擴(kuò)展，并且用于通過(guò)確定信號(hào)接頭和接地接頭的適當(dāng)分布和幾何結(jié)構(gòu)，即使在該接頭之間沒(méi)有屏蔽時(shí)也可以確定如何進(jìn)一步限制相鄰信號(hào)接頭之間的串?dāng)_。圖2B包括在根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)接頭S和接地接頭G的接頭分布中在基于活躍列的差分信號(hào)對(duì)S+、S-附近的電壓等勢(shì)線圖。如圖所示，輪廓線42最接近于0電壓，輪廓線44接近于-1電壓，并且輪廓線46接近于+1電壓。我們已經(jīng)觀察到盡管該電壓在最接近于活躍對(duì)(active pair)的“靜止”差分信號(hào)對(duì)處的電壓不一定接近于0，但是對(duì)靜止對(duì)的干擾接近于0。也就是說(shuō)，作用在正向靜止差分對(duì)信號(hào)接頭上的電壓近似于與作用在負(fù)向靜止差分對(duì)信號(hào)接頭上的電壓相同。結(jié)果，作為正負(fù)向信號(hào)之間的電壓差的作用在靜止對(duì)上的噪聲接近于0。
因此，如圖2B所示，信號(hào)接頭S和接地接頭G可以相互相對(duì)地按比例縮小和設(shè)置，使得在第一差分信號(hào)對(duì)中的差分信號(hào)在形成該信號(hào)對(duì)的該接頭之間的間隙中產(chǎn)生高場(chǎng)H并且在相鄰信號(hào)對(duì)附近產(chǎn)生低場(chǎng)L(即，接近于地電勢(shì))。結(jié)果，對(duì)于特定應(yīng)用來(lái)說(shuō)，在相鄰信號(hào)接頭之間的串?dāng)_可以被限制為可以接受的水平。在這樣的連接器中，即使在高速、高信號(hào)完整性應(yīng)用中，在相鄰信號(hào)接頭之間的串?dāng)_水平可以被限制到不需要在相鄰接頭之間的屏蔽的程度。
通過(guò)上述I形模型的進(jìn)一步分析，可以發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)與寬的單一比率不像最初看起來(lái)那樣重要。還可以發(fā)現(xiàn)多種因素可以影響相鄰信號(hào)接頭之間的串?dāng)_水平。多種這樣的因素在下文中詳細(xì)描述，但是還可能有其他因素。另外，盡管最好所有這些因素都被考慮，但是應(yīng)當(dāng)知道，每個(gè)因素可能單獨(dú)充分地限制對(duì)于特定的應(yīng)用的串?dāng)_。在對(duì)特定連接器設(shè)計(jì)確定適當(dāng)?shù)慕宇^分布中可以考慮如下任何或所有如下因素a)當(dāng)相鄰接頭是邊緣耦合型時(shí)(即，一個(gè)接頭的邊緣與一個(gè)相鄰接頭的邊緣相鄰)比相鄰接頭是寬邊耦合型(即，一個(gè)接頭的寬邊與一個(gè)相鄰接頭的寬邊相鄰)時(shí)出現(xiàn)更少的串?dāng)_。邊緣耦合得更緊，則耦合信號(hào)對(duì)的電場(chǎng)延伸向相鄰對(duì)的情況更少，并且連接器的應(yīng)用更加不必近似于原始的I形理論模型的單一高寬比。邊緣耦合還允許相鄰連接器之間更小的間隙寬度，因此便于在高接頭密度連接器中實(shí)現(xiàn)所需阻抗電平，而不要求該接頭太小以至于不能適當(dāng)?shù)厥褂?。例如，我們發(fā)現(xiàn)在該接頭是邊緣耦合型時(shí)，大約03.-0.4mm的間隙適用于提供大約100Ω的阻抗；而當(dāng)相同的接頭是寬邊耦合型時(shí)為了實(shí)現(xiàn)相同的阻抗，需要大約1mm的間隙。當(dāng)該接頭貫穿電介質(zhì)區(qū)、接頭區(qū)等等時(shí)，邊緣耦合還便于改變接頭寬度以及間隙寬度；b)我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變“縱橫比”，即，列間距(即相鄰列之間的距離)與在給定列中的相鄰接頭之間的間隙，可以有效地減小串?dāng)_；c)相鄰列相互相對(duì)地“交錯(cuò)”也可以減小串?dāng)_水平。也就是說(shuō)，在第一列相對(duì)于在相鄰列中的相鄰信號(hào)接頭偏移時(shí)，可以有效地限制串?dāng)_。例如，偏移量可以是整個(gè)行間距(即，相鄰行之間的距離)、半個(gè)行間距或者對(duì)于特定連接器設(shè)計(jì)導(dǎo)致可接受的低串?dāng)_水平的任何其他距離。我們發(fā)現(xiàn)最佳偏移量取決于多種因素，例如列間距、行間距、端子的形狀以及在端子周圍的絕緣材料的介電常數(shù)(ε)。我們還發(fā)現(xiàn)最佳偏移量不一定是通常所認(rèn)為的“在間距方面的偏移”。也就是說(shuō)，最佳偏移可以是任何數(shù)值，并且不限于行間距的整分?jǐn)?shù)比例(例如，整個(gè)或半個(gè)行間距)。
圖3A示出用于測(cè)量相鄰列之間的偏移量對(duì)串?dāng)_的影響的接頭分布。快速(例如，40ps)上升時(shí)間差分信號(hào)被應(yīng)用于每個(gè)活躍對(duì)1和活躍對(duì)2。在相鄰列之間的偏移量d從0至5.0mm變化時(shí)，在沒(méi)有施加信號(hào)的靜止對(duì)處確定近端串?dāng)_Nxt1和Nxt2。當(dāng)從一個(gè)活躍對(duì)中的載流接頭在該靜止對(duì)上感應(yīng)噪聲時(shí)，出現(xiàn)近端串?dāng)_。
如圖3B的曲線圖中所示，在大約1.3mm和大約3.65mm的偏移量處多作用串?dāng)_(在圖3B中的暗線)的發(fā)生率被最小化。在該實(shí)驗(yàn)中，多作用串?dāng)_被認(rèn)為是來(lái)自每個(gè)活躍對(duì)1(在圖3B中的虛線)和活躍對(duì)2(在圖3B中的細(xì)線)的每一個(gè)的串?dāng)_的絕對(duì)值之和。因此，已經(jīng)示出相鄰列可以相互相對(duì)地偏移，直到獲得相鄰對(duì)之間的最佳串?dāng)_水平(在本例中大約為1.3mm)。
d)通過(guò)添加外部接地，即把接地接頭置于相鄰接頭列的交替端，可以進(jìn)一步減小近端串?dāng)_(“NEXT”)和遠(yuǎn)端串?dāng)_(“FEXT”)；e)我們發(fā)現(xiàn)按比例縮小接頭(即，減小接頭的絕對(duì)尺寸并且保持它們的比例和幾何關(guān)系)用于增加接頭密度(即，每線性英寸的接頭數(shù)目)，而不對(duì)該連接器的電特性具有不良影響。
通過(guò)考慮任何或所有這些因素，可以設(shè)計(jì)該連接器，以便于即使在相鄰接頭之間沒(méi)有屏蔽時(shí)也可以進(jìn)行高性能(即，低串?dāng)_)、高速度(例如，大于1Gb/s并且一般大約為10Gb/s)的通信。還應(yīng)當(dāng)知道這種能夠提供這樣的高速通信的連接器和技術(shù)還用于較低速度。在最壞的情況下，在40皮秒的上升時(shí)間以及每線性英寸63.5個(gè)配對(duì)信號(hào)對(duì)的密度，根據(jù)本發(fā)明的連接器具有小于大約3％的近端串?dāng)_和小于大約4％的遠(yuǎn)端串?dāng)_。這樣的連接器可以在5GHz具有約小于0.7dB的插入損失，以及在40皮秒上升時(shí)間測(cè)量的大約100±8Ω的阻抗匹配。
圖3C示出在最壞情況下確定串?dāng)_的接頭分布。在一個(gè)“受害(victim)”對(duì)V處確定來(lái)自6個(gè)侵犯對(duì)(attacking pair)S1、S2、S3、S4、S5和S6的每一個(gè)的串?dāng)_。侵犯對(duì)S1、S2、S3、S4、S5和S6是8個(gè)與信號(hào)對(duì)V最接近的8個(gè)相鄰對(duì)中的6個(gè)。已經(jīng)確定從侵犯對(duì)S7和S8在受害對(duì)V處的串?dāng)_的附加影響可以忽略。通過(guò)對(duì)來(lái)自每個(gè)對(duì)的峰值串?dāng)_的絕對(duì)值求和而確定來(lái)自6個(gè)最近的侵犯對(duì)的組合串?dāng)_，這假設(shè)在同一時(shí)間每個(gè)對(duì)處于最高電平。因此，應(yīng)當(dāng)知道這是最壞的情況，并且在實(shí)踐中，可以獲得好得多的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的接頭分布的例子圖4A示出具有基于列的差分信號(hào)對(duì)(即，差分信號(hào)對(duì)被排列為列)的根據(jù)本發(fā)明的連接器100。(如在此所用，“列”是指沿著接頭邊緣耦合的方向。“行”是與列垂直的方向)。如圖所示，每個(gè)列401-406按照從上到下的次序包括第一差分信號(hào)對(duì)、第一接地導(dǎo)體、第二差分信號(hào)對(duì)、以及第二接地導(dǎo)體。如圖所示，第一列401按照從上到下的次序包括具有信號(hào)導(dǎo)體S1+和S1-的第一差分信號(hào)對(duì)、第一接地接頭G、具有信號(hào)導(dǎo)體S7+和S7-的第二差分信號(hào)對(duì)、以及第二接地接頭G。每個(gè)行413和416包括多個(gè)接地接頭G。行411和412一同包括六個(gè)差分信號(hào)對(duì)，并且行514和515一同包括另外6個(gè)差分信號(hào)對(duì)。該接地導(dǎo)體的行413和416限制在行411-412中的信號(hào)對(duì)和在行414-415中的信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_。在圖4A中所示的實(shí)施例中，36個(gè)接頭排列為列可以提供12個(gè)差分信號(hào)對(duì)。因?yàn)樵撨B接器沒(méi)有屏蔽，因此該接頭可以被制造為相對(duì)較大(與具有屏蔽的連接器中的接頭相比)。因此，需要較小的連接器空間來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的阻抗。
圖4B和4C示出根據(jù)本發(fā)明的包括外部接地的連接器。如圖4B中所示，接地接頭G可以置于每個(gè)列的每一端。如圖4C所示，接地接頭G可以置于相鄰列的交替端。我們發(fā)現(xiàn)與其他方面相同但是沒(méi)有這樣的外部接地的接頭分布的連接器相比，把接地接頭G置于相鄰列的交替端導(dǎo)致NEXT減小35％，并且FEXT減小65％。我們還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)把接地接頭置于每個(gè)接頭列的兩端可以實(shí)現(xiàn)基本上相同的效果，如圖4B中所示。結(jié)果，最好，為了(相對(duì)于外部接地置于每個(gè)列的兩端的連接器)增加接頭密度而不增加串?dāng)_水平，最好把外部接地置于相鄰列的交替端。
另外，如圖5中所示，差分信號(hào)對(duì)可以被設(shè)置為行。如圖5中所示，每個(gè)行511-516包括兩個(gè)接地導(dǎo)體和差分信號(hào)對(duì)的重復(fù)序列。第一行511按照從左到右的次序包括兩個(gè)接地導(dǎo)體G、差分信號(hào)對(duì)S1+、S1-和兩個(gè)接地導(dǎo)體G。該接地導(dǎo)體阻止相鄰信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_。在圖5中所示的實(shí)施例中，把36個(gè)接頭排列為行僅僅提供9個(gè)差分信號(hào)對(duì)。
通過(guò)把圖4A中所示的分布的與圖5中所示的分布相比較，可以理解差分信號(hào)對(duì)的列分布比行分布獲得更高的信號(hào)接頭密度。但是，對(duì)于排列為列的直角連接器，在差分信號(hào)對(duì)內(nèi)的接頭具有不同長(zhǎng)度，因此這樣的差分信號(hào)對(duì)可能具有對(duì)內(nèi)傾斜。類似地，由于不同差分信號(hào)對(duì)的不同導(dǎo)體長(zhǎng)度，把信號(hào)對(duì)設(shè)置為行或列可能導(dǎo)致對(duì)間傾斜。因此，應(yīng)當(dāng)知道，盡管把信號(hào)對(duì)排列為列獲得更高的接頭密度，但是可以對(duì)特定的應(yīng)用選擇把信號(hào)對(duì)排列為列或行。
無(wú)論該信號(hào)對(duì)是否被排列為行或列，每個(gè)差分信號(hào)對(duì)在該差分信號(hào)對(duì)的正導(dǎo)體Sx+和負(fù)導(dǎo)體Sx-之間具有差分阻抗Z0。該差分阻抗被定義為在沿著該差分信號(hào)對(duì)的長(zhǎng)度的特定點(diǎn)處，存在于相同差分信號(hào)對(duì)的兩個(gè)信號(hào)導(dǎo)體之間的阻抗。眾所周知，需要控制該差分阻抗Z0，以便于與連接該連接器的電子設(shè)備的阻抗相匹配。把該差分阻抗Z0與電子設(shè)備的阻抗相匹配使得可能限制整個(gè)系統(tǒng)帶寬的信號(hào)反射和/或系統(tǒng)諧振最小化。另外，希望控制差分阻抗Z0使得它沿著差分信號(hào)對(duì)的長(zhǎng)度方向基本上為常量，即，使得每個(gè)差分信號(hào)對(duì)具有基本上一致的差分阻抗特性。
該差分阻抗特性可以通過(guò)設(shè)置信號(hào)導(dǎo)體和接地導(dǎo)體而控制。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)把信號(hào)導(dǎo)體的邊緣接近于相鄰“地”并且相距在一個(gè)差分信號(hào)對(duì)內(nèi)的信號(hào)導(dǎo)體的邊緣之間的間隙而確定差分阻抗。
如圖4A中所示，包括信號(hào)導(dǎo)體S6+和S6-的差分信號(hào)對(duì)被設(shè)置為與行413中的一個(gè)接地導(dǎo)體G相鄰。包括信號(hào)導(dǎo)體S12+和S12-的差分信號(hào)對(duì)被設(shè)置為與兩個(gè)接地導(dǎo)體G相鄰，該接地導(dǎo)體G中的一個(gè)在行413中，一個(gè)在行416中。常規(guī)的連接器包括與每個(gè)差分信號(hào)對(duì)相鄰的兩個(gè)接地導(dǎo)體，以使得阻抗匹配問(wèn)題最小化。除去一個(gè)接地導(dǎo)體一般導(dǎo)致減小通信速度的阻抗失配。但是，通過(guò)減小該差分信號(hào)對(duì)導(dǎo)體與僅僅一個(gè)相鄰接地導(dǎo)體之間的間隙，可以補(bǔ)償一個(gè)相鄰接地導(dǎo)體的缺失。例如，如圖4A中所示，信號(hào)導(dǎo)體S6+和S6-可以被設(shè)置為相互相距距離d1，信號(hào)導(dǎo)體S12+和S12-可以被設(shè)置為相互相距不同距離d2。可以通過(guò)使得信號(hào)導(dǎo)體S6+和S6-的寬度比信號(hào)導(dǎo)體S12+和S12-的寬度更寬而控制該距離(在沿著列的方向測(cè)量導(dǎo)體寬度的情況下)。
對(duì)于單端信號(hào)傳輸，還可以通過(guò)設(shè)置該信號(hào)導(dǎo)體和接地導(dǎo)體而控制單端阻抗(Single ended impedance)。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)信號(hào)導(dǎo)體和相鄰接地之間的間隔確定單端阻抗。單端阻抗被定義為在沿著單端信號(hào)導(dǎo)體的長(zhǎng)度方向，存在于信號(hào)導(dǎo)體和“地”之間的阻抗。
為了保持用于高帶寬系統(tǒng)的差分阻抗控制，希望把接頭之間的間隙控制在千分之幾英寸。超過(guò)千分之幾英寸的間隙變化可能導(dǎo)致阻抗特性不可接受的變化；但是，可接受的變化取決于所需的速度、可接受的誤碼率以及其他設(shè)計(jì)因素。
圖6示出差分信號(hào)對(duì)和接地接頭的一個(gè)陣列，其中每列端子偏移每個(gè)相鄰列。從一個(gè)端子的邊緣到相鄰列中的相應(yīng)端子的相同邊緣的偏移量。如圖6中所示，該列間距和間隙寬度的縱橫比是P/X。我們發(fā)現(xiàn)大約為5的縱橫比(即，2mm的列間距；0.4mm間隙寬度)適合于限制串?dāng)_，其中該列也是交錯(cuò)的。當(dāng)該列不是交錯(cuò)時(shí)，需要大約8-10的縱橫比。
如上文所述，通過(guò)偏移該列，在任何特定端子中出現(xiàn)的多作用串?dāng)_的水平可以被限制為對(duì)于特定連接器應(yīng)用來(lái)說(shuō)可接受的水平。如圖6中所示，每個(gè)列沿著列的方向相對(duì)于相鄰列偏移距離d。具體來(lái)說(shuō)，列601相對(duì)于列602偏移距離d，列602相對(duì)于列603偏移距離d，如此等等。由于每個(gè)列相對(duì)于相鄰列偏移，因此每個(gè)端子在相對(duì)于在相鄰列中的相鄰端子偏移。例如，在差分對(duì)DP3中的信號(hào)接頭680相對(duì)于在差分對(duì)DP4中的信號(hào)接頭681偏移距離d，如圖所示。
圖7示出差分對(duì)的另一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中端子的每個(gè)列相對(duì)于相鄰列偏移。例如，如圖所示，在列701中的差分對(duì)DP1相對(duì)于在列702中的差分對(duì)DP2偏移距離d。但是，在該實(shí)施例中，該端子的陣列不包括分離每個(gè)差分對(duì)的接地接頭。而是，在每個(gè)列中的差分對(duì)相互分離的距離大于在一個(gè)差分對(duì)中的一個(gè)端子相對(duì)于在相同差分對(duì)中的第二端子分離的距離。例如，當(dāng)在每個(gè)差分對(duì)中的端子之間的距離為Y時(shí)，差分對(duì)分離的距離可以是Y+X，其中Y+X/Y＞＞1。我們發(fā)現(xiàn)這樣的間隔也可以用于減小串?dāng)_。
根據(jù)本發(fā)明的示意連接器系統(tǒng)圖8為根據(jù)本發(fā)明的直角電連接器的透視圖，其針對(duì)于一種高速電連接器，其中差分信號(hào)對(duì)的信號(hào)導(dǎo)體沿著該差分信號(hào)對(duì)的長(zhǎng)度方向具有基本上恒定的差分阻抗。如圖8中所示，連接器800包括第一部分801和第二部分802。第一部分801被電連接到第一電子設(shè)備810，并且第二部分802被電連接到第二電子設(shè)備812。這樣的連接可以是SMT、PIP、焊錫球柵陣列、壓配合或者其他這樣的連接。一般來(lái)說(shuō)，這樣的連接是在連接引腳之間具有常規(guī)連接間隔的常規(guī)連接；但是，這樣的連接可以具有在連接引腳之間的其他間隔。第一部分801和第二部分802可以電連接在一起，從而把第一電子設(shè)備810電連接到第二電子設(shè)備812。
如圖所示，第一部分801包括多個(gè)模塊805。每個(gè)模塊805包括一列導(dǎo)體830。如圖所示，第一部分801包括6個(gè)模塊805，并且每個(gè)模塊805包括6個(gè)導(dǎo)體830；但是，可以使用任何數(shù)目的模塊805。第二部分802包括多個(gè)模塊806。每個(gè)模塊806包括一列導(dǎo)體840。如圖所示，第二部分802包括6個(gè)模塊806，并且每個(gè)模塊806包括6個(gè)導(dǎo)體840；但是，可以使用任何數(shù)目的模塊806和導(dǎo)體840。
圖9為連接器800的側(cè)視圖。如圖9中所示，每個(gè)模塊805包括固定在框架850上的多個(gè)導(dǎo)體830。每個(gè)導(dǎo)體830包括從框架850延伸的用于連接到第一電子設(shè)備810的連接引腳832、從框架850延伸的用于連接到第二部分802的葉片836、以及把連接引腳832連接到葉片836的導(dǎo)體段834。
每個(gè)模塊806包括固定在框架852中的多個(gè)導(dǎo)體840。每個(gè)導(dǎo)體840包括接觸界面841和連接引腳842。每個(gè)接觸界面841從框架852延伸，用于連接到第一部分801的葉片836。每個(gè)導(dǎo)體840還電連接到從框架852延伸的用于電連接到第二電子設(shè)備812的連接引腳842。
每個(gè)模塊805包括用于與模塊805對(duì)齊的第一孔856和第二孔857。因此，多列導(dǎo)體830可以被對(duì)齊。每個(gè)模塊806包括用于與相鄰模塊806對(duì)齊的第一孔847和第二孔848。因此，可以對(duì)齊多列導(dǎo)體840。
連接器800的模塊805被示出為直角模塊。也就是說(shuō)，一組第一連接引腳832被置于第一面(例如，與第一電子設(shè)備810共面)上，并且一組連接引腳842被置于與第一面垂直的第二面(例如，與第二電子設(shè)備812共面)上。為了把第一面連接到第二面，每個(gè)導(dǎo)體830總共轉(zhuǎn)90度(直角)，以把第一電子設(shè)備810和812連接在一起。
為了簡(jiǎn)化導(dǎo)體放置，導(dǎo)體830可以具有一個(gè)矩形截面；但是，導(dǎo)體830可以具有任何形狀。在該實(shí)施例中，導(dǎo)體830具有較高的寬厚比，以便于制造。該特定寬厚比可以根據(jù)包括所需通信速度、連接端分布等等這樣的各種設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)選擇。
圖10為沿著線A-A截取的連接器800的兩個(gè)模塊的側(cè)視圖，并且圖11為沿著線B-B截取的連接器800的兩個(gè)模塊的頂視圖。如圖所示，每個(gè)葉片836被設(shè)置在接觸界面841的兩個(gè)單梁接頭849之間，從而提供第一部分801和第二部分802之間的電連接，并且在下文中更加詳細(xì)地描述。連接引腳832被置于模塊805的中央線的附近，使得連接引腳832可以配合到具有常規(guī)連接間隔的一個(gè)設(shè)備。連接引腳842被置于模塊806的中央線的附近，使得連接引腳842可以配合到具有常規(guī)連接間隔的設(shè)備。但是，如果這樣的連接間隔被該配合設(shè)備所支承，則連接引腳可以被設(shè)置為相對(duì)于模塊806的中央線偏移。另外，盡管在該圖中示出連接引腳，但是可以考慮使用其他連接技術(shù)，例如焊錫球等等。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8的連接器800，以討論連接引腳和導(dǎo)體的分布，連接器800的第一部分801包括6列和6行導(dǎo)體830。導(dǎo)體830可以是信號(hào)導(dǎo)體S或接地導(dǎo)體G。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)信號(hào)導(dǎo)體S被用作為差分信號(hào)對(duì)的正導(dǎo)體或負(fù)導(dǎo)體；但是，信號(hào)導(dǎo)體可以被用作為用于單端信號(hào)傳輸(singleended signaling)的導(dǎo)體。另外，這樣的導(dǎo)體830可以被設(shè)置為列或行。
除了導(dǎo)體布置之外，差分阻抗和插入損失還受到接近于導(dǎo)體的介電性質(zhì)的影響。通常，希望使得具有非常低的介電常數(shù)的材料相鄰并且盡可能地與該導(dǎo)體相接觸?？諝馐亲罾硐氲碾娊橘|(zhì)，因?yàn)樗沟眠B接器變輕，并且具有最好的介電性質(zhì)。盡管框架850和框架852可以包括聚合物、塑料等等，以固定導(dǎo)體830和840，從而可以保持所需的間隙容限，所用的塑料的量被最小化。因此，導(dǎo)體的其他部分包括空氣電介質(zhì)，并且導(dǎo)體830和840被置于空氣中，并且僅僅最低限度地在具有第二介電性質(zhì)的第二材料(例如，聚合物)中。因此，為了提供基本上恒定的差分阻抗特性，在該第二材料中，差分信號(hào)對(duì)的導(dǎo)體之間的間隔可以變化。
如圖所示，該導(dǎo)體可以主要暴露于空氣中而不是被包在塑料中。使用空氣而不是塑料作為電介質(zhì)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，使用空氣使得該連接器使用比常規(guī)連接器少得多的塑料來(lái)形成。因此，根據(jù)本發(fā)明的連接器可以比使用塑料作為電介質(zhì)的常規(guī)連接器的重量更輕?？諝膺€使得接頭之間的間隙更小，從而用相對(duì)較大的接頭提供更好的阻抗和串?dāng)_控制，減小串?dāng)_，提供更少的介電損失，增加信號(hào)速度(即，更小的傳播延遲)。
通過(guò)使用空氣作為主要電介質(zhì)，可以提供適合用作為球柵組件(“BGA”)直角連接器的輕量、低阻抗、低串?dāng)_的連接器。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)直角連接器是“不穩(wěn)的”，即在該配合區(qū)中重量不平衡。從而，該連接器傾向于在配合區(qū)的方向上“傾斜”。由于BGA的焊錫球，在熔化時(shí)僅僅可以支承特定的重量，現(xiàn)有的連接器一般不能夠包括附加質(zhì)量來(lái)平衡該連接器。通過(guò)使用空氣而不是塑料作為電介質(zhì)，可以減小該連接器的質(zhì)量。從而，可以添加附加質(zhì)量來(lái)平衡該連接器，而不導(dǎo)致該熔化的焊錫球脫離。
圖12當(dāng)導(dǎo)體從被空氣包圍到被框架850所包圍時(shí)在行中的導(dǎo)體之間的間隔改變。如圖12中所示，在連接引腳832處導(dǎo)體S+和S-之間的距離為D1。距離D1可以被選擇為與在第一電子設(shè)備810上的常規(guī)連接器間隔相配合，或者可以被選擇為優(yōu)化該差分阻抗特性。如圖所示，距離D1被選擇為與常規(guī)連接器相配合，并且被置于模塊805的中央線附近。當(dāng)導(dǎo)體S+和S-從連接引腳832通過(guò)框架850時(shí)，導(dǎo)體S+和S-相互靠近，最后在空氣區(qū)860中到達(dá)距離D2。給定其他參數(shù)，例如接近于接地導(dǎo)體G，距離D2被選擇以給出在導(dǎo)體S+和S-之間的所需差分阻抗。所需差分阻抗Z0取決于該系統(tǒng)阻抗(例如，第一電子設(shè)備810)，并且可以是100Ω或者其他數(shù)值。一般來(lái)說(shuō)，希望有大約5％的容限；但是對(duì)于一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)可以接受10％的容限。在10％或更小的范圍內(nèi)被認(rèn)為是基本上恒定的差分阻抗。
如圖13中所示，導(dǎo)體S+和S-被設(shè)置為從空氣區(qū)860向著葉片836，并且在框架850內(nèi)相互向外分離，使得葉片836在離開(kāi)框架850之后分離距離D3。葉片836被接收在接觸界面841中，從而提供第一部分801和第二部分802之間的電連接。接觸界面841從空氣區(qū)860向著框架852方向相互向外分離，最終到達(dá)相距距離D4的連接引腳842。如圖所示，連接引腳842被設(shè)置為接近于框架852的中央線，以與常規(guī)連接器間隔相配合。
圖14為導(dǎo)體830的透視圖。如圖所示，在框架850內(nèi)，導(dǎo)體830向內(nèi)靠近或向外分離，以沿著導(dǎo)電路徑保持基本上恒定的差分阻抗特性。
圖15為包括兩個(gè)單梁接頭849的導(dǎo)體840的透視圖，在葉片836的每一側(cè)上各有一個(gè)梁接頭849。該設(shè)計(jì)可以提供減小的串?dāng)_性能，因?yàn)槊總€(gè)單梁接頭849進(jìn)一步遠(yuǎn)離其相鄰的接頭。并且，該設(shè)計(jì)可以提供增加的接頭可靠性，因?yàn)槠渚哂小罢嬲摹彪p重接頭。該設(shè)計(jì)還可以減小用于接頭的定位以及接頭的形成的緊密度容限要求。
如圖所示，在框架852內(nèi)，導(dǎo)體840向內(nèi)靠近或向外分離，以保持基本上恒定的差分阻抗特性，并且與第二電子設(shè)備812上的連接器相配合。為了排列為列，導(dǎo)體830和840被分別沿著框架850、852的中央線放置。
圖13A為沿著圖13的線C-C截取的截面視圖。如圖13A中所示，葉片836被接收在接觸界面841中，使得梁接頭839與葉片836的各個(gè)側(cè)面相嚙合。最好，在該連接器的配合和分離過(guò)程中，該梁接頭839具有在足以保持該連接器的電特性的組合表面區(qū)域上提供葉片836和接觸界面841之間的接觸的尺寸和形狀。
如圖13A中所示，該接頭設(shè)計(jì)在該配合區(qū)中保持邊緣耦合縱橫比。也就是說(shuō)，被選擇為限制在該連接器中的串?dāng)_的列間距與間隙寬度的縱橫比也存在于該接頭區(qū)中，從而限制該配合區(qū)中的串?dāng)_。并且，由于未配合的葉片接頭的截面近似于與配合接頭的組合截面相同，因此即使該連接器部分地未配合，也可以保持阻抗特性。這至少部分地因?yàn)樵撆浜辖宇^的組合截面包括一個(gè)或兩個(gè)以上的金屬厚度(該葉片和接頭界面的厚度)，而不是在現(xiàn)有連接器中典型的三個(gè)厚度(例如，參見(jiàn)圖13B)。拔下如圖13B中所示的連接器導(dǎo)致截面的較大改變，因此，阻抗變化較大(如果該連接器是不正確或完全地配合，則造成顯著的電子性能下降)。由于當(dāng)該連接器未配合時(shí)，該接頭截面不發(fā)生顯著改變，則當(dāng)部分未配合時(shí)(即，相差1-2mm的未配合)與完全配合時(shí)相同，該連接器(如圖13A中所示)可以提供近似相同的電特性。
圖16A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有示意直角電連接器的底板系統(tǒng)的透視圖。如圖16A中所示，連接器900包括插塞902和插座1100。
插塞902包括殼體905和多個(gè)引線組件908。該殼體905被配置為包含和對(duì)齊多個(gè)引線組件908，以通過(guò)插座1100在電子設(shè)備910和電子設(shè)備912之間進(jìn)行適用于信號(hào)通信的電連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電子設(shè)備910是一個(gè)底板，并且電子設(shè)備912是一個(gè)子插件板。但是，電子設(shè)備910和912可以是任何電子設(shè)備，而不脫離本發(fā)明的范圍。
如圖所示，連接器902包括多個(gè)引線組件908。每個(gè)引線組件908包括將在下文中描述的一列端子或?qū)w930。每個(gè)引線組件908包括任何數(shù)目的端子930。
圖16B為類似于圖16A的底板系統(tǒng)，只是連接器903是單個(gè)設(shè)備，而不是配合插塞和插座。該連接器903包括一個(gè)殼體和多個(gè)引線組件(為示出)。該殼體被配置為包含和對(duì)齊多個(gè)引線組件(為示出)，以在第一電子設(shè)備910和第二電子設(shè)備912之間形成適用于信號(hào)通信的電連接。
圖16C為類似于圖16A的板到板系統(tǒng)，只是插塞殼體905是一個(gè)垂直插塞連接器而不是一個(gè)直角插塞連接器。該實(shí)施例在兩個(gè)平行電子設(shè)備910和913之間進(jìn)行電連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)垂直底板插座連接器例如可以被夾物模壓(insert molded)到一個(gè)板上。因此，可以保持間隔和性能。
圖17為示出沒(méi)有電子設(shè)備910和912以及插座連接器1100的插塞連接器的透視圖。如圖所示，縫隙907形成在其中包含和對(duì)齊引線組件908的殼體905中。圖17還示出連接引腳932、942。連接引腳942把連接器902連接到電子設(shè)備912。連接引腳932把連接器902通過(guò)插座1100電連接電子設(shè)備910。連接引腳932和942可以適用于提供到電子設(shè)備(為示出)的貫穿安裝或表面安裝連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，該殼體905由塑料所制成，但是，可以使用任何適當(dāng)?shù)牟牧?。到電子設(shè)備910和912的連接可以是表面或貫穿安裝連接。
圖18為如圖17中所示的插塞連接器902的側(cè)視圖。如圖所示，包含在每個(gè)引線組件908中的端子列相對(duì)于在相鄰引線組件中的另一個(gè)端子列偏移距離D。這樣的偏移在上文結(jié)合圖6和7更加完整地描述。
圖19為單個(gè)引線組件908的側(cè)視圖。如圖19中所示，引線組件908的一個(gè)實(shí)施例包括金屬引線框架940和夾物模壓塑料框架933。按照這種方式，該夾物模壓引線框架933用于包括一列端子或?qū)w930。該端子可以包括差分對(duì)或接地接頭。按照這種方式，每個(gè)引線組件908包括一列差分對(duì)935A和935B以及接地接頭937。
如圖19中所示，包含在每個(gè)引線組件908中的差分對(duì)和接地接頭的列被設(shè)置為一個(gè)信號(hào)-信號(hào)＝地結(jié)構(gòu)。按照這種方式，在引線組件908中的接頭列的頂部接頭為接地接頭937A。與接地接頭937A相鄰的是一個(gè)包括兩個(gè)信號(hào)接頭的一個(gè)差分對(duì)935A，一個(gè)具有正極性并且一個(gè)具有負(fù)極性。
如圖所示，該接地接頭937A和937B從夾物模壓引線框架933延伸更大的距離。如圖19B中所示，這樣一種結(jié)構(gòu)，在信號(hào)接頭935與相應(yīng)的插座接頭1102S相配合之前，允許接地接頭937與在插座1100中的相應(yīng)的插座接頭1102G相配合。因此，在發(fā)生信號(hào)傳輸之前，被連接的設(shè)備(未在圖19B中示出)可以共地(common ground)。這提供該設(shè)備的“熱”連接。
連接器900的引線組件908被示出為一個(gè)直角模塊。為了說(shuō)明，一組第一連接引腳932被被置于第一面上(例如，與第一電子設(shè)備910共面)，并且一組連接引腳942被置于與第一面相垂直的第二面上(例如，與第二電子設(shè)備912共面)。為了把第一面連接到第二面，每個(gè)導(dǎo)體930被形成為總共大約90度(直角)，以電連接電子設(shè)備910和912。
圖20和21分別為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的兩個(gè)端子列的側(cè)視圖和正視圖。如圖20和21中所示，相鄰端子列相互相對(duì)交錯(cuò)。換句話說(shuō)，在相鄰引線組件中在端子之間存在偏移。具體如圖20和21中所示，在列1的端子和列2的端子之間存在距離d的偏移量。如圖所示，偏移量d在該端子的全長(zhǎng)上保持。如上文所述，該偏移量通過(guò)進(jìn)一步增加信號(hào)承載接頭之間的距離而減小串?dāng)_的出現(xiàn)。
為了簡(jiǎn)化導(dǎo)體的放置，導(dǎo)體930具有如圖20中所示的矩形截面。但是，導(dǎo)體930可以是任何形狀。
圖22為在圖16A中所示的連接器的插座部分的透視圖。插座1100可以與連接器插塞902相配合(如圖16A中所示)并且用于連接兩個(gè)電子設(shè)備(為示出)。具體來(lái)說(shuō)，連接引腳932(在圖17中所示)可以被插入到孔1142，以把連接器902電連接到插座1100。插座1100還包括對(duì)齊結(jié)構(gòu)1120，以有助于對(duì)齊，并且把連接器900插入到插座1100。一旦插入時(shí)，結(jié)構(gòu)1120還用于把插入的連接器固定到插座1100。從而這樣的結(jié)構(gòu)1120避免可能在該連接器和插座之間出現(xiàn)的可能導(dǎo)致機(jī)械斷裂的任何運(yùn)動(dòng)。
插座1100包括多個(gè)插座引線組件1160，每個(gè)插座引線組件1160包含多個(gè)端子(僅僅示出其末端)。該端子提供連接器900和任何配合的電子設(shè)備(為示出)之間的電通路。
圖23為包括結(jié)構(gòu)1120、殼體1150和插座引線組件1160的圖22的插座的側(cè)視圖。如圖所示，圖23還示出根據(jù)本發(fā)明該插座引線組件可以相互偏移。如上文所述，這樣的偏移減小上述多作用串?dāng)_的出現(xiàn)。
圖24為不包含在插座殼體1150中的單個(gè)插座接頭組件的透視圖。如圖所示，該組件1160包括多個(gè)雙梁導(dǎo)電端1175和由絕緣材料所制成的支架1168。在一個(gè)實(shí)施例中，該支架1168由包圍該接頭的塑料注模所制成；但是，可以使用任何適當(dāng)?shù)慕^緣材料，而不脫離本發(fā)明的范圍，圖25為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的連接器的透視圖。如圖所示，連接器1310和插座1315被組合使用，以把例如電路板1305這樣的電子設(shè)備連接到電纜1325。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)連接器1310與插座1315相配合時(shí)，在電路板1305和電纜1325之間建立電連接。然后，電纜1325把信號(hào)發(fā)送到適用于接收這樣的信號(hào)的任何電子設(shè)備(為示出)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，考慮偏移距離d可以在該連接器中的端子長(zhǎng)度上變化。按照這種方式，該偏移距離可以沿著該端子的長(zhǎng)度以及在該導(dǎo)體的任何端部變化。為了說(shuō)明該實(shí)施例，現(xiàn)在參見(jiàn)圖26，其中示出單列直角端子的側(cè)視圖。如圖所示，在部分A中的端子的高度為高度H1，并且在部分B中的端子的截面的高度為高度H2。
圖27和28分別為沿著線A-A和線B-B截取的直角端子的列的正視圖。除了在圖26中所示的單列之外，圖27和28還示出包含在連接器殼體的相鄰引線組件內(nèi)的相鄰端子列。
根據(jù)本發(fā)明，相鄰列的偏移量可以沿著該引線組件內(nèi)的端子的長(zhǎng)度變化。更加具體來(lái)說(shuō)，在相鄰列之間的偏移量根據(jù)端子的相鄰部分而變化。按照這種方式，在端子的部分A和端子的部分B之間，在列之間的偏移距離方面不同。
如圖27和28中所示，在端子的部分A中沿著線A-A截取的端子截面高度為H1，并且在部分B中沿著線B-B截取的截面高度為高度H2。如圖27中所示，在端子的截面高度為H1時(shí)，在部分A中的端子偏移量為距離D1。
類似地，圖28示出在端子的部分B中端子的偏移量。如圖所示，在端子的部分B中端子之間的偏移距離為D2。最好，由于間隔或其他參數(shù)不同，該距離D2被選擇為使得串?dāng)_最小化，并且可以與偏移量D1不同。因此可以減小在端子之間出現(xiàn)的多作用串?dāng)_，從而增加信號(hào)完整性。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，為了進(jìn)一步減小串?dāng)_，在相鄰端子列之間的偏移量與在配合的印刷電路板上的通孔之間的偏移量不同。一個(gè)通孔是在一個(gè)印刷電路板上的兩個(gè)或多個(gè)層之間的導(dǎo)電路徑。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)在兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體互連的適當(dāng)?shù)奈恢脤?duì)該印刷電路板鉆孔而產(chǎn)生一個(gè)通孔。
為了說(shuō)明這樣一個(gè)實(shí)施例，圖29示出當(dāng)端子與在一個(gè)電子設(shè)備上的通孔配合時(shí)4列端子的截面的正視圖。這樣的電子設(shè)備可以類似于圖16A中所示的設(shè)備。通過(guò)連接引腳(為示出)，把該連接器(為示出)的端子1710插入到通孔1700。但是，該連接引腳可以類似于圖17中所示。
根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例，在相鄰端子列之間的偏移量與在配合的印刷電路板上的通孔之間的偏移量不同。具體來(lái)說(shuō)，如圖29中所示，在相鄰列端子的偏移量之間的距離為D1，并且在電子設(shè)備中的通孔的偏移量之間的距離為D2。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)把兩個(gè)偏移距離改變?yōu)樗鼈兊淖罴褦?shù)值，減小本發(fā)明的連接器中出現(xiàn)的串?dāng)_，并且保持相應(yīng)信號(hào)完整性。
圖30為一個(gè)直角電連接器1100的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。如圖30中所示，導(dǎo)體930被設(shè)置為從第一面連接到與第一面相垂直的第二面。即使導(dǎo)體930的寬度可以變化并且即使導(dǎo)體930的路徑可以連續(xù)，在相鄰導(dǎo)體930之間的距離D基本上為常量。該基本上恒定的間隙D沿著該導(dǎo)體的長(zhǎng)度方向提供基本上恒定的差分阻抗。
圖31為直角電連接器1200的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。如圖12中所示，模塊1210被置于框架1220中，以提供相鄰模塊1210之間的適當(dāng)間隔。
圖32為插座連接器1100’的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。如圖32所示，該連接器1100’包括框架1190，以提供在連接引腳1175’之間適當(dāng)?shù)拈g隔?？蚣?190包括固定導(dǎo)體1175’的凹陷。每個(gè)導(dǎo)體1175’包括單個(gè)接觸界面1191和連接引腳1192。每個(gè)接觸界面1191從框架1190延伸，用于連接到相應(yīng)的插塞接頭，如上文所述。每個(gè)連接引腳1942從框架1190延伸，用于電連接到第二電子設(shè)備。插座連接器1190可以通過(guò)壓合處理而組裝。
為了在導(dǎo)體902上實(shí)現(xiàn)所需的間隙容限，連接器900可以通過(guò)如圖33中所示的方法來(lái)制造。如圖33中所示，在步驟1400中，導(dǎo)體930被置于模具坯料，在導(dǎo)體930之間具有預(yù)定間隙。在步驟1410中，聚合物被注入到該模具坯料，以形成連接器900的框架。導(dǎo)體930的相對(duì)位置由框架950所保持。由剩余應(yīng)力所造成的隨后翹曲和扭曲可能對(duì)可變性具有影響，但是如果良好設(shè)計(jì)的話，所獲得的框架950應(yīng)當(dāng)具有足夠的穩(wěn)定性，以保持所需的間隙容限。按照這種方式，在導(dǎo)體930之間的間隙可以被控制為具有千分之幾英寸的可變性。
最好，為了提供最佳性能，通過(guò)導(dǎo)體的載流路徑應(yīng)當(dāng)被制造為具有盡可能高的導(dǎo)電性。因?yàn)?，該載流路徑在該接頭的外側(cè)部分，希望該接頭被鍍上高導(dǎo)電性材料的薄外層。這種高導(dǎo)電性材料的例子包括金、銅、銀、錫合金。
應(yīng)當(dāng)知道，上述示意實(shí)施例僅僅為了說(shuō)明的目的而提供的，并且不被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在此所用的術(shù)語(yǔ)是描述性和說(shuō)明性的術(shù)語(yǔ)，而不是限制性的術(shù)語(yǔ)。另外，盡管本發(fā)明已經(jīng)在此參照特定結(jié)構(gòu)、材料和/或?qū)嵤├枋?，但是本發(fā)明不限于在此所公開(kāi)的特定實(shí)施例。而是，本發(fā)明擴(kuò)展到在所附權(quán)利要求
的范圍內(nèi)的所有功能等效的結(jié)構(gòu)、方法和用途。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在獲得該說(shuō)明書中教導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)之后，可以實(shí)現(xiàn)各種變型和改變，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，包括絕緣殼體和多個(gè)電端子；其特征在于所述多個(gè)電端子以端子列排列，每個(gè)端子列包括隔開(kāi)間隙距離的兩個(gè)接頭，及第一端子列與第二端子列相鄰，第二端子列與第三端子列相鄰，及第一端子列與第二端子列隔開(kāi)列間距，第三端子列與第二端子列隔開(kāi)所述列間距，及該連接器在第一接頭列、第二接頭列和第三接頭列之間沒(méi)有屏蔽，及所述列間距與所述間隙距離的比為8到10，及該連接器具有10Gbit/s的差分信號(hào)通信速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述兩個(gè)接頭定義了阻抗為100±10Ohm的差分信號(hào)對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述兩個(gè)接頭之一包括第一邊緣，所述接頭中的第二個(gè)包括第二邊緣，在第一邊緣和第二邊緣之間的間隙距離為常量。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述兩個(gè)接頭的每一個(gè)具有矩形截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的電連接器，其中所述矩形截面的寬度遠(yuǎn)大于矩形截面的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的電連接器，其中所述間隙距離位于所述矩形截面的相鄰寬度面之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4的電連接器，其中所述間隙位于所述矩形截面的相鄰厚度面之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述兩個(gè)接頭定義差分信號(hào)對(duì)，而接地導(dǎo)體與多個(gè)差分信號(hào)對(duì)之一相鄰。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的電連接器，其中相鄰的端子列中的差分信號(hào)對(duì)排列成行。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的電連接器，其中相鄰的端子列中的差分信號(hào)對(duì)排列成列。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述間隙距離為0.3-0.4mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述兩個(gè)接頭的第一部分置于空氣中，所述兩個(gè)接頭的第二部分置于聚合物中。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12的電連接器，其中所述間隙距離沿著導(dǎo)體的長(zhǎng)度變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12的電連接器，其中所述第一材料包括空氣，所述第二材料包括聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1的電連接器，其中所述兩個(gè)接頭的每一個(gè)最終端接葉片。
專利摘要
在此公開(kāi)一種輕量、低成本、高密度的電連接器，其即使在沒(méi)有接頭之間的屏蔽時(shí)，提供阻抗受控、高速、低干擾的通信，并且提供低插入損失。在該連接器中的信號(hào)接頭(S)和接地接頭(G)可以被按比例縮小并且相互相對(duì)設(shè)置，使得在第一差分對(duì)中的差分信號(hào)在形成該信號(hào)對(duì)的接頭之間的間隙中產(chǎn)生高場(chǎng)(H)并且在相鄰信號(hào)對(duì)附近產(chǎn)生低場(chǎng)(L)。
文檔編號(hào)H01R4/66GK1996678SQ200610132093
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2002年11月14日
發(fā)明者克利福德·L·文格斯, 約瑟夫·B·舒葉, 斯蒂芬·瑟庫(kù), 斯蒂芬·B·史密斯, 蒂莫西·A·雷馬克, 格埋戈里·S·赫爾, 蒂莫西·W·霍特茲 申請(qǐng)人:Fci公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan