專利名稱：差分信號(hào)電連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于電子系統(tǒng)的電連接器，更具體地說(shuō)，涉及用于高速、高密度系統(tǒng)的電連接器。
用來(lái)連接幾塊印刷電路板的傳統(tǒng)的方案是有一塊作為底板的印刷電路板。其它的印刷電路板(叫做子插件板)是通過(guò)底板連接起來(lái)的。
傳統(tǒng)的底板是有許多連接器的印刷電路板。印刷電路板上的導(dǎo)電跡線連接到連接器中的信號(hào)針上，以致可以使信號(hào)在連接器之間傳輸。其它的印刷電路板(叫做“子插件板”)也包含連接器，該連接器插入底板上的連接器中。這樣，信號(hào)通過(guò)底板在子插件板之間傳輸。子插件板通常垂直插入底板。用于這些應(yīng)用的連接器包含直角彎，因此往往被稱為“直角連接器”。
連接器也被用在用來(lái)使印刷電路板互相連接起來(lái)的其它配置中，甚至被用于將電纜連接到印刷電路板上。有時(shí)，一個(gè)或多個(gè)小的印刷電路板被連接到另一個(gè)大的印刷電路板上。大的印刷電路板被稱為“母板”，而用插頭插入母板的印刷電路板被稱為子插件板。另外，同樣大小的板有時(shí)被平行地排列。在這些應(yīng)用中使用的連接器有時(shí)被稱為“堆垛連接器”或“多層架構(gòu)(mezzanine)連接器”。
不考慮確切的應(yīng)用，電連接器的設(shè)計(jì)通常需要反映電子工業(yè)的趨勢(shì)。電子系統(tǒng)通常已變得更小和更快。它們還處理比幾年前建造的系統(tǒng)多得多的數(shù)據(jù)。為了滿足這些電子系統(tǒng)正在改變的需求，一些電連接器包括屏蔽構(gòu)件。依據(jù)它們的配置，屏蔽可以這樣控制阻抗或減少干擾，以致信號(hào)接片可以靠得比較近。
屏蔽的早期運(yùn)用是在1974年2月15日公開(kāi)的Fujitsu，Ltd.公司的日本專利第49-6543號(hào)中揭示的。兩份轉(zhuǎn)讓給AT & T Bell Laboratories的美國(guó)專利第4,632,476號(hào)和第4,806,107號(hào)揭示在多列信號(hào)接片之間采用屏蔽的連接器設(shè)計(jì)。在這些專利描述的連接器中，屏蔽是穿過(guò)子插件板和底板連接器兩者平行于信號(hào)接片鋪設(shè)。懸臂梁被用來(lái)在屏蔽和底板連接器之間形成電接觸。全部轉(zhuǎn)讓給Framatome ConnectorsInternational的美國(guó)專利第5,433,617；5,429,521；5,429,520和5,433,618號(hào)揭示了相似的方案。然而，在底板和屏蔽之間的電連接是用彈簧型接觸制成的。
其它的連接器僅僅在子插件板連接器內(nèi)部具有屏蔽板。這樣的連接器設(shè)計(jì)的實(shí)例可以在全部轉(zhuǎn)讓給AMP，Inc.的美國(guó)專利第4,846,727；4,975,084；5,496,183；5,066,236號(hào)中找得。另一種僅僅在子插件板連接器內(nèi)部具有屏蔽的連接器是在轉(zhuǎn)讓給Teradyne，Inc.的美國(guó)專利第5,484,310號(hào)中揭示的。
另一種為了適應(yīng)正在變化的需求對(duì)連接器所做的調(diào)整是連接器必須大得多。通常，連接器尺寸遞增意味著制造業(yè)公差必須小得多。在一半連接器中的插針和另一半中的孔之間容許的失配是恒定的，而不管連接器的大小。然而，隨著連接器變得更大這種恒定的失配(即公差)占連接器的總長(zhǎng)度的百分比遞減。所以，對(duì)于大的連接器來(lái)說(shuō)，制造公差更小，這可能增加制造成本。避免這個(gè)問(wèn)題的一條途徑是使用模塊化的連接器。位于Nashua，New Hampshire，USA的TeradyneConnection System開(kāi)創(chuàng)一種叫做HD+的模塊化的連接器系統(tǒng)，其中模塊被組織在加強(qiáng)板上。每個(gè)模塊都有多列信號(hào)接片，例如，15或20列。這些模塊在金屬加強(qiáng)板上固定在一起。
其它的模塊化的連接器系統(tǒng)是在美國(guó)專利第5,066,236和5,496,183號(hào)中揭示的。那些專利描述只有一列信號(hào)接片的“模塊終端”。該模塊終端在塑料外殼模塊中保持在適當(dāng)位置。塑料外殼模塊與整塊的金屬屏蔽構(gòu)件結(jié)合在一起。屏蔽也可能被放在模塊終端之間。
模塊化的電連接器的技術(shù)狀態(tài)是在美國(guó)專利第5,980,321和5,993,259號(hào)中揭示的(在此通過(guò)引證將它們并入)。那份專利示出了眾多模塊，由兩個(gè)層板組裝起來(lái)的每個(gè)模塊都固定在叫做“加強(qiáng)板”的金屬構(gòu)件上結(jié)合在一起。那些專利的受讓人Teradyne，Inc.出售叫做VHDM商業(yè)化的裝置。


圖1是從美國(guó)專利第5,980,321號(hào)復(fù)制的。圖1展示“直角”連接器的實(shí)例。它被用于把底板110連接到子插件板112上。連接器的子插件板部分是由兩塊層板(接地層板166和信號(hào)層板168)制成的。
信號(hào)層板168包含眾多信號(hào)接片。外殼172是在接片周圍模塑的，以便把它們?nèi)菁{在一起。接地層板166是用整塊的金屬板制成的。塑料被模塑在金屬板周圍，形成絕緣的部分170。
圖1示出了模塊154的分解圖。在使用中，信號(hào)層板和接地層板彼此被牢固地緊固到一起。信號(hào)接片的配合區(qū)域158被插入絕緣部分170而得到保護(hù)。
模塊154安裝到在圖1中被展示成金屬加強(qiáng)板156的支撐構(gòu)件上。金屬加強(qiáng)板156包含容納模塊154上各個(gè)互補(bǔ)的功能部件的功能部件160A、162A和164A。那些功能部件被圖解說(shuō)明為160B、162B和164B并且是用在模塑信號(hào)層板168時(shí)使用的塑料制成的。為了簡(jiǎn)單，圖1顯示單一的模塊154。在使用中，許多模塊同樣可以被裝配到支撐構(gòu)件上，形成通常幾英寸長(zhǎng)的連接器。
子插件板連接器116與接腳插座114緊密配合。接腳插座114包括在它們的配合末端158與信號(hào)接片緊密配合的數(shù)列平行的信號(hào)接片122。在使用時(shí)，在子插件板連接器116和接腳插座114之間的連接是可分離的。這種可分離的連接使得子插件板易于在底板系統(tǒng)上安裝和拆卸。圖1顯示在相鄰的針列之間接腳插座114包含底板屏蔽128。盡管底板屏蔽128改善了電性能，但是并非所有的連接器都需要或使用在底板連接器中的屏蔽。
模塊化的連接器的另一種變化是在美國(guó)專利申請(qǐng)第09/199126號(hào)中描述的(在此通過(guò)引證將它并入)。那份申請(qǐng)的受讓人Teradyne，Inc.出售名稱為HSD的商業(yè)化的裝置。那份申請(qǐng)還展示其中的模塊(個(gè)個(gè)都是由兩塊層板裝配而成的)在金屬加強(qiáng)板上固定在一起的連接器。這些層板不同于在美國(guó)專利第5,980,321和5,993,259號(hào)中揭示的層板，其中這些層板有間隔不均勻的信號(hào)接片。具體地說(shuō)，信號(hào)接片是成對(duì)排列的。每對(duì)傳送一個(gè)差分信號(hào)。差分信號(hào)被表現(xiàn)為在兩條導(dǎo)線之間電壓水平的差異。差分信號(hào)通常是在高速下使用的，因?yàn)樗鼈儽葐我坏哪┒诵盘?hào)更不易受噪聲的影響。在理想的平衡對(duì)中，噪聲對(duì)成對(duì)的兩條導(dǎo)線的影響是一樣的。因此，在那對(duì)導(dǎo)線之間的差異在理想狀態(tài)下應(yīng)該不受噪聲的影響。
最好能制成密度比較大的連接器。密度指的是通過(guò)每英寸連接器能夠傳送的信號(hào)的數(shù)量。最好能制成傳送速度更高的信號(hào)的連接器。
提供高速度、高密度的差分連接器也是本發(fā)明的目的。
上述的和其它的目的是在成對(duì)安排信號(hào)接片的電連接器中實(shí)現(xiàn)的。在相鄰對(duì)之間使用屏蔽帶。
在優(yōu)選實(shí)施例中，屏蔽帶彼此之間是電絕緣的，以致很少有諧振的機(jī)會(huì)或其它可能限制連接器的高頻性能的影響。
在其它的實(shí)施例中，連接器是為差分信號(hào)定制的。就每對(duì)信號(hào)接片而言，每對(duì)中比較長(zhǎng)的導(dǎo)線被比那對(duì)中比較短的導(dǎo)線低的電介質(zhì)常數(shù)包圍著，借此減少那對(duì)導(dǎo)線之間的偏差。
在另一些實(shí)施例中，為了增加連接器的諧振頻率，屏蔽帶的寬度是根據(jù)與它們相鄰的信號(hào)接片的長(zhǎng)度改變的。
在另一些實(shí)施例中，為了避免減少信號(hào)完整性的拐角，信號(hào)線呈曲線形狀。
具體實(shí)施例方式
圖2展示連接器模塊200的分解圖，在圖2中它是作為直角模塊予以圖解說(shuō)明的。在使用中，連接器由安裝在印刷電路板的幾個(gè)這樣的模塊制成。在優(yōu)選的實(shí)施例中，模塊200將首先安裝到諸如金屬加強(qiáng)板156(圖1)之類的支撐構(gòu)件上。安裝的特征部位沒(méi)有被明白地展示出來(lái)，但是諸如160B、162B和164B(圖1)之類的功能部件將被包括在內(nèi)，以使模塊200安裝到加強(qiáng)板上。
如同在圖2中圖解說(shuō)明的那樣，模塊200包含四個(gè)類型的組成部分信號(hào)層板210和212、屏蔽層板214和頂蓋216。信號(hào)層板210和212具有相似的構(gòu)造。但是，它們有互補(bǔ)的功能部件，以致它們將被鎖定在一起。
每個(gè)信號(hào)層板210和212都有多個(gè)固定在絕緣外殼220A或220B之中的信號(hào)線218。每條導(dǎo)線218都有尾部部分222，配合部分224和中間部分226。尾部部分222提供用于電連接信號(hào)線的點(diǎn)。在圖解說(shuō)明的實(shí)施例，相對(duì)底板連接器成直角的板的尾部部分222將在操作中與諸如板112(圖1)之類的印刷電路板接合。在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，尾部部分222被展示成壓配合接片尾部，它將如同技術(shù)上已知的那樣與印刷電路板上的鍍金孔接合。
配合部分224適合于與配合連接器中的配合信號(hào)線接合。圖2展示配合部分224與相對(duì)的梁接片的形狀一樣。在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，配合連接器將是接腳插座114(圖1)，而配合接片將是針122。然而，底板屏蔽128并不一定被包括在接腳插座114中，下面的描述將基于不包括屏蔽128的接腳插座114。
另外，在優(yōu)選的實(shí)施例中，配合連接器114中的信號(hào)接片具有比它們的厚度大的寬度。作為一個(gè)實(shí)例，配合連接器中的信號(hào)接片大約為0.5毫米寬、0.3毫米厚。有這樣的縱橫比的接片或許應(yīng)該稱之為“片”而不是“針”。在優(yōu)選的實(shí)施例中，片的狹窄部分的軸線離開(kāi)列。片的列優(yōu)選在中心被介于1.85毫米和2毫米之間的間隔分開(kāi)。在列的內(nèi)部，將有數(shù)對(duì)信號(hào)接片。在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，有5對(duì)信號(hào)接片。每對(duì)片在中心被隔開(kāi)1.5毫米和各對(duì)在中心間隔4毫米。在每對(duì)信號(hào)接片之間，有接地接片。
信號(hào)接片和接地接片可以同一個(gè)。在優(yōu)選的連接器應(yīng)用中，每對(duì)信號(hào)接片將被連接到在底板110范圍內(nèi)傳送差分信號(hào)的跡線上。接地接片將在底板110之內(nèi)被連接到接地跡線上。所有的接地接片可以在插座114之內(nèi)連接在一起。這種安排導(dǎo)致差分對(duì)是用接地接片點(diǎn)綴的——這是優(yōu)選的用來(lái)傳送高速信號(hào)的應(yīng)用。但是，人們應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于另一種應(yīng)用中。
屏蔽層板214也包括絕緣外殼220C。多個(gè)(在這里是5個(gè))屏蔽帶312A...312E被封裝在絕緣外殼內(nèi)部(圖3)。每條屏蔽帶312A...312B都包含尾部部分240和配合接片242。尾部部分240類似于信號(hào)層板210和212上的尾部部分222，并且同樣適合于與印刷電路板接合。應(yīng)該注意，在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中尾部部分240與屏蔽帶312A...312E的主平面垂直彎折。這個(gè)彎折具有把相對(duì)于尾部222旋轉(zhuǎn)90度的取向賦予尾部240的作用。配合接片242與接腳插座114的接地接片(圖1)銜接。配合接片242在這里被圖解說(shuō)明成單梁接片。
層板210、212和214被裝配成層板組件205。在形成層板組件205時(shí)，來(lái)自信號(hào)層板210和212的配合接片部分224和來(lái)自屏蔽層板214配合接片部分242將對(duì)齊，形成一列。每個(gè)將與來(lái)自接腳插座114的一個(gè)接片接合(圖1)。如同下面結(jié)合圖9更全面地描述的那樣，來(lái)自信號(hào)層板210和212的配合接片224將在列中交替，形成數(shù)對(duì)用一個(gè)配合接片安裝到每個(gè)信號(hào)層板210和212上的配合接片。來(lái)自屏蔽層板214的配合接片部分242將散布在每對(duì)配合接片224之間，而尾部240將散布在每對(duì)尾部222之間。這種定位在底板1120和印刷電路板112上形成在每對(duì)信號(hào)孔之間有接地孔的孔圖案。
在層板組件205中，信號(hào)層板210和212和屏蔽層板214是機(jī)械地連接起來(lái)的。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)層板都將包括用于聯(lián)結(jié)的滑扣功能部件?；勐?lián)結(jié)的替代物是干涉配合聯(lián)結(jié)。作為替代，銷釘或鉚釘可以穿過(guò)層板把它們固定到一起。類似地，標(biāo)槍可以從一些屏蔽帶312A...312E中劃掉以便把層板緊固成組件。膠粘劑也可以被用來(lái)把層板機(jī)械地緊固到一起。作為替代，層板的塑料粘接可能被用來(lái)把層板結(jié)合在一起。在圖解說(shuō)明的實(shí)例中，凸臺(tái)412和414是在絕緣外殼220C上形成的并且被按壓穿過(guò)外殼220A和220B上的孔252，借此把組件結(jié)合在一起。
一旦層板被裝配好，它們被插入頂蓋216。頂蓋216有接納配合接片部分224和242的開(kāi)口250。頂蓋216優(yōu)選用諸如塑料之類的絕緣材料制成。圖2展示頂蓋216的大小適合容納4個(gè)層板組件205。為了容納任意數(shù)目的層板組件，頂蓋216可以是由任意寬度組成的。在一些實(shí)施例中，頂蓋216的寬度將是僅僅足夠容納一個(gè)層板組件。這樣的配置在使用底板屏蔽128的時(shí)候是優(yōu)選的。任何方便的方法都可以被用來(lái)把層板組件固定到頂蓋216上。在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，使用的是滑扣功能部件。
在優(yōu)選的實(shí)施例，頂蓋216將有形成容納信號(hào)接片層板的插座224和屏蔽層板的梁242的區(qū)域的開(kāi)口250。頂蓋將優(yōu)選在開(kāi)口250里面有用來(lái)把插座224和梁242置于適當(dāng)?shù)奈恢玫墓δ懿考?。它將有帶引?dǎo)配合電連接器的接片與配合部分224和242咬合的導(dǎo)向的孔。另外，頂蓋216里面的功能部件將配合接片的梁224伸展到需要的開(kāi)口距離以減少插入的力量。進(jìn)一步說(shuō)，那些功能部件將保護(hù)配合接片的梁的自由端，以保證它們從配合電連接器插入的時(shí)候不碰撞接片。
現(xiàn)在翻到圖3，其中示出了屏蔽坯料300。在優(yōu)選的制造作業(yè)中，屏蔽層板214將是借助圍繞著屏蔽坯料300的嵌件模塑塑料形成外殼220C的方法形成的。在屏蔽坯料300周圍的嵌件模塑外殼220C將保證屏蔽帶312A...312E在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。形成屏蔽坯?00的一個(gè)途徑是用一片金屬壓制結(jié)構(gòu)。在這里，磷青銅或其它類似的低電阻的彈性金屬都可以被使用。然后，非平面功能部件(例如，配合接片部分242和尾部240)成形。如果需要，接片區(qū)域和尾部區(qū)域可以在成形操作之前或之后鍍金或鍍其它軟金屬，以便增強(qiáng)電連接。
功能部件314也是每條屏蔽帶312A...312E的表面上形成的。當(dāng)外殼220C被模塑在屏蔽帶上的時(shí)候，功能部件314將突出到絕緣材料中，借此把屏蔽帶鎖到外殼220C上。如同圖解說(shuō)明的那樣，塑料是圍繞著屏蔽帶的三個(gè)邊模塑的。但是，如果希望有較好的粘接，塑料可能被模塑在屏蔽帶的全部四個(gè)邊上。
在壓制操作期間，形成分開(kāi)的屏蔽帶312A...312E。但是，屏蔽帶最初沒(méi)有與用來(lái)制作它們的金屬片完全斷開(kāi)。金屬片的某些部分(未示出)將保留與屏蔽帶連接。這些有時(shí)被稱為“載體帶”的部分被留在被封裝在外殼220C中的屏蔽帶312A...312E的各個(gè)部分之外的區(qū)域中。一旦屏蔽帶被封裝在外殼220C中，載體帶就被切掉。因?yàn)檩d體帶提供便于處理模塑前的屏蔽帶312A...312E和處理屏蔽層板214的途徑，所以屏蔽層板214往往是在形成層板組件205之前一直連接在載體帶上。
圖3展示在屏蔽坯料300上有5個(gè)分開(kāi)的屏蔽帶。這種配置是針對(duì)有5對(duì)接觸的層板組件205考慮的。如同在下面結(jié)合圖9更詳細(xì)地描述的那樣，每條帶312A...312E都將依照一對(duì)信號(hào)線218的輪廓。如同能夠看到的那樣，每條屏蔽帶312A...312E都包含配合接片242和尾部部分240。這樣，每條屏蔽帶的兩邊都能被接地，因此允許電流穿過(guò)屏蔽帶流動(dòng)。每條屏蔽帶312A...312E都形成“有源屏蔽”。
在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，配合接片部分242相對(duì)于屏蔽帶312A...312E呈大約90°彎曲。這個(gè)彎曲把配合接片部分242放在與配合接片部分224在一條直線上的地方。同樣，接片尾部240也相對(duì)于屏蔽帶312A...312E呈大約90°的完全。這個(gè)彎曲把尾部240放在與尾部222在一條直線上的地方。
每個(gè)屏蔽帶312A...312E在連接器范圍內(nèi)是與其它的屏蔽帶絕緣的。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這種配置改善連接器的高頻性能。另外，通過(guò)連接器傳輸?shù)拿總€(gè)信號(hào)都有與它相關(guān)聯(lián)的它自己的接地屏蔽。在本文圖解說(shuō)明的差分實(shí)例中，一個(gè)差分的信號(hào)在一對(duì)導(dǎo)線上傳送，意味著每對(duì)有一條屏蔽帶。屏蔽帶和信號(hào)線之間的間隔可以被設(shè)定，以便在需要時(shí)控制信號(hào)線的阻抗。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，各個(gè)屏蔽帶312A...312E的形狀是經(jīng)過(guò)精心修整的，以便使每對(duì)信號(hào)線的諧振頻率在可能的最高頻率下達(dá)到平衡。具體地說(shuō)，有可能減小某些屏蔽帶的寬度，借此降低感應(yīng)系數(shù)和增高諧振頻率。因此，最好有既與比較長(zhǎng)的信號(hào)線(例如，312E)相關(guān)聯(lián)又比與比較短的小型化相關(guān)聯(lián)的那些狹窄的屏蔽帶的。作為另一個(gè)實(shí)例，也可以在屏蔽帶上剪洞來(lái)增加諧振頻率的途徑。
圖4展示在屏蔽坯料300已被封裝在絕緣外殼220C中之后的屏蔽層板。請(qǐng)注意在接片尾部240或配合接片部分242的區(qū)域中沒(méi)有絕緣材料被模塑成形。
圖5展示信號(hào)接片坯料500。信號(hào)接片坯料是用一片金屬壓制的、接片區(qū)域已成形。信號(hào)接片最初保持連接在載體帶512上。與屏蔽坯料一樣，載體帶在層板組件205形成之后或者在不再需要用它們來(lái)處理信號(hào)層板的時(shí)候被切掉。
信號(hào)接片坯料500被想象成有用于四個(gè)信號(hào)層板的信號(hào)接片。在側(cè)邊510A處的接片具有適合210型的層板的形狀。側(cè)邊510B處的接片具有適合層板212的形狀。如同能夠看到的那樣，側(cè)邊510A和510B的信號(hào)接片是偏置的。這樣，當(dāng)接片被模塑成層板和層板被裝配起來(lái)的時(shí)候，接片將是彼此相鄰的。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，信號(hào)接片將具有由沒(méi)有成角的彎曲的平滑曲線組成的中間部分218。具有平滑的曲線或弧段將改善電連接器的高頻性能。
在圖解說(shuō)明實(shí)施例中，中間部分畫出90°的曲線。可取的是遍及中間部分的彎曲半徑比較大。優(yōu)選每段弧的彎曲半徑將超過(guò)信號(hào)線寬度的1.5倍。更優(yōu)選彎曲半徑將大于信號(hào)線寬度的3倍。在圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，彎曲半徑是信號(hào)線寬度的大約3倍。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，絕緣外殼220A是在側(cè)邊510A的接片上重疊模塑的，外殼220B是在側(cè)邊510B的接片上重疊模塑的。多樣的層板可以同時(shí)模塑。圖5展示足以形成四個(gè)信號(hào)層板的信號(hào)接片。
圖6展示信號(hào)層板210的放大部分。信號(hào)接片的中間部分226鑲嵌在絕緣外殼220A中。絕緣外殼220A在每條信號(hào)線周圍都有向上的突起610。
在突起610之間的區(qū)域612凹陷到信號(hào)接片的中間部分的水平下面。當(dāng)互補(bǔ)的層板212與層板210緊密配合的時(shí)候，層板212上的突起610將占據(jù)占層板210的區(qū)域612。這樣，信號(hào)接片將在一列中。這種取向在下面予以描述的圖8的橫截面中展示得更清楚。
圖7展示插入頂蓋216的層板組件205。圖7展示頂蓋216是四列寬的實(shí)施例。為了制作完整的模塊，三個(gè)以上的層板組件將被插入。如同在圖7中看到的那樣，完整的組件每列中有5對(duì)信號(hào)接片，710A...710E。每對(duì)都通過(guò)接地帶312A...312E的尾部240與鄰近的一對(duì)分開(kāi)。
現(xiàn)在翻到圖8A，通過(guò)線8-8截取的層板組件205的橫截面被展示出來(lái)。該橫截面是穿過(guò)被展示的鑲嵌在絕緣外殼220C中的屏蔽帶312D和312E的切片。該橫截面也是穿過(guò)信號(hào)接片對(duì)710D和710E的切片。如同看到的那樣，每個(gè)信號(hào)接片都在突起區(qū)域610中，而且來(lái)自鄰近的信號(hào)層板的那些區(qū)域這樣互鎖，以致信號(hào)接片都在一條線上。另外，圖8A表明在一對(duì)信號(hào)接片(例如710A或710D)之間的間隔比對(duì)與對(duì)之間的小。
在圖8A中，每個(gè)信號(hào)接片的中間部分226四周被絕緣外殼的突起區(qū)域610包圍著。這種取向可以在模塑過(guò)程中得以實(shí)現(xiàn)，其方法是在模具的一個(gè)表面上有在模塑操作位置保持信號(hào)接片就位的支柱。
圖8B展示一種替代配置。在圖8A中，在每對(duì)的中間部分226之間有氣隙712。氣隙可能是由于在模具的表面上有突起在模塑操作中形成的。氣隙712可以增強(qiáng)一對(duì)信號(hào)線之間的耦合，這將減少在差分配置中的噪聲。作為替代，氣隙712增加差分對(duì)的阻抗。在連接器設(shè)計(jì)中，在有連接器安裝的印刷電路板上信號(hào)線的阻抗與跡線的阻抗相匹配往往是人們所期望的。因此，在某些情況下，為了調(diào)整阻抗，調(diào)整外殼220A和220B在信號(hào)線附近的外形將是符合要求的。
圖8C展示為了控制連接器的性能而調(diào)整外殼的外形的另一個(gè)實(shí)例。在圖8C中，絕緣外殼220A和220B都是為了圍繞著中間部分226D和226E的三個(gè)邊留下氣隙而模塑成形的。如同在圖5和將在下面討論的圖9中看到的那樣，當(dāng)信號(hào)線被制成直角連接器的時(shí)候，中間部分畫出一條弧。這條弧對(duì)于進(jìn)一步來(lái)自板的信號(hào)線而言有比較大的半徑。因此，在直角中每對(duì)信號(hào)線范圍內(nèi)，在一對(duì)信號(hào)線中將有一條導(dǎo)線具有比較長(zhǎng)的中間部分。
然而，一般地說(shuō)最好差分對(duì)中的導(dǎo)線是同樣的。有長(zhǎng)度不同的導(dǎo)線可能因?yàn)榛パa(bǔ)信號(hào)穿過(guò)一對(duì)信號(hào)線的每條導(dǎo)線傳送所花費(fèi)的時(shí)間不同而引起信號(hào)失真。差分對(duì)中的信號(hào)穿過(guò)導(dǎo)線傳送時(shí)發(fā)生的時(shí)差有時(shí)被稱為“偏差”。在作為信號(hào)線對(duì)710D和710E當(dāng)中比較長(zhǎng)的信號(hào)線的一部分的中間部分226D和226E的三邊上形成圖8C中的氣隙714。氣隙714將降低這些導(dǎo)線周圍材料的增加信號(hào)沿著導(dǎo)線傳送的速度的電介質(zhì)常數(shù)。因此，氣隙714將減少偏差。
中間部分226D和22E沿著它們的全長(zhǎng)穿過(guò)絕緣外殼220A和220B。然而，沿著中間部分226D和226E的全長(zhǎng)形成氣隙714并不是必需的。上面形成氣隙714的中間部分226D和226E的百分比可以根據(jù)每對(duì)中導(dǎo)線長(zhǎng)度的差異、絕緣部分的電介質(zhì)常數(shù)或?qū)Ь€中可能影響的傳播速度的其它因素變化。為了保持信號(hào)線在適當(dāng)?shù)奈恢糜媒^緣材料如同圖8A所示的那樣包圍中間部分226D和226E的某些部分或許也是必需的。
現(xiàn)在翻到圖9A，信號(hào)線和屏蔽帶的覆蓋被展示出來(lái)，其中絕緣外殼220A...220C被完全切掉。圖9表明，在每個(gè)層板組件之內(nèi)信號(hào)線對(duì)710A...710E和上面的每個(gè)屏蔽帶312A...312E是等間隔的。屏蔽帶312A...312E的邊緣通常依照每對(duì)710A...710E中的信號(hào)線的輪廓。圖9還圖解說(shuō)明信號(hào)層板的配合接片部分224與屏蔽帶的接片部分242在一條線上，以致每個(gè)層板組件在完整的連接器中形成一列接片。
在圖9A中，人們可以看到，除了在孔412和414附近，每條屏蔽帶312A...312E的寬度(按垂直于信號(hào)接片的長(zhǎng)軸方向測(cè)量的)是近似相等的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，屏蔽帶具有近似1.7倍于一對(duì)接片之間的距離的寬度。
然而，屏蔽帶312A...312E全部具有一樣的寬度不是必需的。因?yàn)檎麄€(gè)連接器的性能是受表現(xiàn)最差的一對(duì)的性能限制的，所以最好提高一些對(duì)的性能(甚至對(duì)其它對(duì)不利)。通常，連接器中最長(zhǎng)的導(dǎo)線性能最差。
連接器的電性能或許是通過(guò)有選擇地降低各種不同的帶的感應(yīng)系數(shù)改進(jìn)的。例如，每條帶的諧振頻率或許是由于與比較短的屏蔽帶(例如312A)的感應(yīng)系數(shù)相比比較長(zhǎng)的屏蔽帶(例如312E)的感應(yīng)系數(shù)降低得更多而變成相等的。因?yàn)楸容^長(zhǎng)的帶的感應(yīng)系數(shù)原本就可能大于比較短的帶的感應(yīng)系數(shù)，所以有選擇地降低比較長(zhǎng)的帶的感應(yīng)系數(shù)有可能使各對(duì)710A...710E的諧振頻率全部達(dá)到平衡。
使感應(yīng)系數(shù)達(dá)到平衡的一個(gè)途徑是使比較長(zhǎng)的屏蔽帶比比較短的屏蔽帶狹窄。然而，屏蔽帶不能被做得任意地狹窄，因?yàn)槠帘螏г趯?duì)與對(duì)之間起減少串話干擾的作用。因而，在優(yōu)選的實(shí)施例中，每條屏蔽帶312A...312E的寬度都是這樣設(shè)定的，以致對(duì)于任何一對(duì)最嚴(yán)重的交擾都盡可能地低而任何一對(duì)的最低諧振頻率都盡可能地高。通常，在交擾和諧振之間權(quán)衡將是根據(jù)傾向性應(yīng)用結(jié)合實(shí)際的測(cè)量結(jié)果利用連接器的性能計(jì)算機(jī)模擬完成的。
圖9B展示減少屏蔽帶的感應(yīng)系數(shù)另一種途徑，即把縫隙912放在它們當(dāng)中。在優(yōu)選的實(shí)施例中，屏蔽帶中的縫隙912將平行于信號(hào)線對(duì)710A...710E。另外，在成對(duì)的信號(hào)線之間等距的縫隙將是可取的?？p隙沿著屏蔽帶的全部長(zhǎng)度是連續(xù)的，有效地把帶切成兩條較小的帶。然而，縫隙并非必需是連續(xù)的。例如，為了機(jī)械的或其它的理由，每條屏蔽帶中的縫隙在長(zhǎng)度方面受到限制，更像是沿著屏蔽帶的長(zhǎng)度的一系列的孔而不是單一的縫隙。另外，在每個(gè)屏蔽塊的每個(gè)末端只有一個(gè)接地點(diǎn)的情況下，縫隙應(yīng)該不是如此完整，以致它們有效地使一部分帶斷開(kāi)任一地面連接。
可以使用各種不同的制造工藝來(lái)制造上述的連接器。在優(yōu)選的實(shí)施例中，考慮用長(zhǎng)的薄金屬片壓制信號(hào)接片坯料。該坯料將包含用于許多種信號(hào)層板的信號(hào)接片。然后，信號(hào)接片坯料被送去通過(guò)在信號(hào)接片周圍模塑絕緣外殼的模塑操作，從而形成層板。該層板保留在隨后被纏繞到卷軸上的載體帶上。
相似的操作可以被用來(lái)屏蔽層板，其結(jié)果是纏繞在卷軸上的屏蔽層板長(zhǎng)帶。然后，這些層板按照任何方便的順序裝配成模塊。然而，優(yōu)選的實(shí)施例是首先把信號(hào)層板結(jié)合起來(lái)，然后安裝到屏蔽層板上。更優(yōu)選，層板組件在它們完全成形之前始終被保持在載體帶上。
一旦層板組件被完成，它們與載體帶斷開(kāi)并且被插入頂蓋，以形成模塊。于是，眾多模塊被制成，并且在優(yōu)選的實(shí)施例中安裝到加強(qiáng)板上。然后，諸如定位銷和動(dòng)力模塊之類的其它組成部分安裝上去，以形成完整的連接器組件。
已經(jīng)描述了一個(gè)實(shí)施例，可以完成多個(gè)替代實(shí)施例或變型。例如，如同被描述的那樣屏蔽帶是通過(guò)把塑料外殼嵌件模塑到金屬帶周圍形成的。通過(guò)在信號(hào)層板上金屬化外殼的外表面形成屏蔽帶也是可能的。同樣可以獲得普通的屏蔽配置。為了使金屬化區(qū)域接地，接地接片有可能配置在信號(hào)層板210或212內(nèi)部。然后，那些接地接片通過(guò)絕緣外殼上的窗口暴露出來(lái)。在進(jìn)行金屬化的時(shí)候，應(yīng)該制造暴露于接地接片之下的接片，借此使金屬化區(qū)域接地。
作為另一個(gè)實(shí)例，差分連接器是這樣描述的，其中信號(hào)線是成對(duì)地提供的。每對(duì)都傾向于在優(yōu)選的實(shí)施例中傳輸差分信號(hào)。該連接器可能仍然被用于傳輸單一的末端信號(hào)。作為替代，該連接器或許是采用同樣的技術(shù)制造的，但是用單一的信號(hào)線代替每個(gè)成對(duì)的信號(hào)線。在接地接片之間的間隔在這種配置中或許被減少，以便制造更密集的連接器。
另外，圖3表明配合接片242是有自由端面向連接器的配合面的梁。這樣逆轉(zhuǎn)配合接片242的取向以致它們的固定端靠近配合面將是可能的。采用這種配置或許能獲得改進(jìn)的屏蔽。
另外，曾經(jīng)描述過(guò)屏蔽帶在連接器范圍內(nèi)是完全分開(kāi)的。每條屏蔽帶312A...312E通過(guò)尾部240被連接到共同的地和子插件板上。諸屏蔽帶在這個(gè)點(diǎn)或許是一起公用的，性能沒(méi)有重大損失。
此外，相似的電性能通過(guò)用實(shí)心板代替作為用類似于縫隙912的一系列的洞或縫隙分開(kāi)的帶的被切成機(jī)械上分開(kāi)的帶能被獲得。
另外，連接器是用直角子插件板連接底板組件的應(yīng)用予以描述的。本發(fā)明不需要這樣的限制。相似的結(jié)構(gòu)可能被用于電纜連接器、多層架構(gòu)連接器或有其它形狀的連接器。
另外，各種不同的替代的接片結(jié)構(gòu)可以被使用。例如，單梁接片可以被用來(lái)代替對(duì)置梁插座。在美國(guó)專利第5,980,321和5,993,259號(hào)中描述的扭力接片可以被用來(lái)代替所揭示的梁。作為替代，片和插座的位置可以被顛倒過(guò)來(lái)。其它可能做的變更包括改變尾部形狀。用于通孔安裝的焊接尾部可以被采用。用于表面安裝焊接的導(dǎo)線可以被采用。壓裝尾部以及其它安裝形式也可以使用。
對(duì)于絕緣外殼結(jié)構(gòu)或構(gòu)造也可以做一些變更。盡管優(yōu)選實(shí)施例是結(jié)合嵌件模塑工藝予以描述的，但是連接器或許是這樣成形的，即首先模塑外殼，然后把導(dǎo)電構(gòu)件插入外殼。另一種替代辦法是在一個(gè)信號(hào)外殼中模塑所有的信號(hào)接片。又一種替代部分辦法是在屏蔽的周圍模塑頂蓋部分。另一種變更將是模塑其中有凹槽的屏蔽層板外殼。然后，信號(hào)線可以被壓到凹槽中，以便為信號(hào)線提供適當(dāng)?shù)亩ㄎ弧?br> 所以，本發(fā)明應(yīng)該僅僅受權(quán)利要求書的精神和范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，其中包括(a)絕緣外殼；(b)多條信號(hào)線，每條信號(hào)線都具有配置在絕緣外殼之內(nèi)的中間部分，信號(hào)線是成對(duì)配置的；(c)多條配置在絕緣外殼之內(nèi)的屏蔽帶，每條屏蔽帶都與一對(duì)信號(hào)線的中間部分相鄰設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器，其中每條屏蔽帶還包括(a)有第一端和第二端的平坦部分；(b)從第一端延伸出來(lái)的尾部；(c)從第二端延伸出來(lái)的橫梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電連接器，其中橫梁是相對(duì)于平坦部分成某個(gè)角度配置的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電連接器，其中橫梁是相對(duì)于平坦部分成90度角配置的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器，其中在絕緣外殼之內(nèi)的多條信號(hào)線處于一行中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器，進(jìn)一步包括(a)支撐構(gòu)件，其中絕緣外殼安裝到該支撐構(gòu)件上；(b)多個(gè)安裝在所述支撐構(gòu)件上的組件，每個(gè)組件都有一個(gè)絕緣外殼、多條信號(hào)線和多條屏蔽帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器，其中絕緣外殼有三個(gè)組成部分，第一個(gè)組成部分封裝多條信號(hào)線的一半，第二個(gè)組成部分封裝多條信號(hào)線的另一半，第三個(gè)組成部分封裝屏蔽帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電連接器，其中絕緣外殼的第一個(gè)組成部分和絕緣外殼的第二個(gè)組成部分互相鎖定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器，其中每條屏蔽帶在絕緣外殼之內(nèi)被機(jī)械地分開(kāi)。
10.一種電連接器，包括(a)具有絕緣外殼和鑲嵌在絕緣外殼之內(nèi)的平坦的屏蔽構(gòu)件的第一層板；(b)多條配置在一個(gè)平面內(nèi)平行于屏蔽構(gòu)件的信號(hào)線；并且(c)其中平坦的屏蔽構(gòu)件具有多個(gè)在它上面形成的溝槽，由此限定多個(gè)區(qū)域，每個(gè)所述區(qū)域都有依從至少多個(gè)信號(hào)線中的一個(gè)的輪廓。
全文摘要
一種高速、高密度的電連接器。所揭示的實(shí)施例主要是為傳輸?shù)牟罘中盘?hào)配置的，雖然其它的配置也被討論了。就差分信號(hào)而言，信號(hào)線是成對(duì)排列的，屏蔽帶(312A－E)是運(yùn)行平行于每對(duì)信號(hào)線鋪設(shè)的。連接器是用層板組件制造的。信號(hào)層板(210、212)和屏蔽層板(214)是分開(kāi)形成的。信號(hào)層板互鎖以使信號(hào)線成對(duì)地定位，然后屏蔽層板被貼上去。頂蓋(216)被放在信號(hào)層板組件上以保護(hù)接觸元件。
文檔編號(hào)H01R12/20GK1401147SQ01804537
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
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