专利名称：电连接器和传输线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于高速信号的电连接器和一种传输线。
背景技术：
近年来，考虑到高速传输和频率特性，同轴连接器经常被用做板对板电连接器来互连诸如计算机等电子设备内置的电路板。另外，随着连接到电路板上的诸如信号线和电源线等输入和输出线路数量的增加，经常要用到多芯连接器。
然而，采用同轴端子的常规的多芯连接器的缺点在于它难以使由同轴端子装配到多芯连接器上形成的同轴线的外层导体(接地，GND)的电位彼此相等，因而就难以使同轴线的特性阻抗彼此相等。另外，常规的电连接器往往是简单地将同轴端子排列成例如两列和四行而形成的多芯结构，这样就需要大量的部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种电连接器，它能够使多个传输线的特性阻抗容易地达到彼此相等，并且需要的部件数量较少，本发明还提供了一种传输线。
本发明的电连接器包括具有第一触点的第一连接器；以及具有第二触点的第二连接器，当第二连接器装配到第一连接器上时第二触点与第一触点形成接触，其中一外部导体被保持在第一连接器和第二连接器中的至少一个中，当第一连接器和第二连接器相互装配时，外部导体的形状使其几乎完全地包围所有的第一触点和所有的第二触点；并且其中，一个或多个屏蔽导体被保持在第一连接器和第二连接器中的至少一个中，当第一连接器和第二连接器相互装配时，屏蔽导体与外部导体共同使用，以使屏蔽导体几乎完全地包围第一触点和第二触点中的每一个，并且屏蔽导体保持与外部导体相等的电位。
根据如此结构的电连接器，由于第一触点和第二触点的接触所形成的信号线的地电位面完全是由同一个外部导体和屏蔽导体形成的，所以信号线的地电位面彼此等电位，这样就容易地使这些信号线和地电位面形成的传输线的特性阻抗彼此相等。其结果为，使通过传输线传送的信号在相位、传输速度和传输损失等方面具有相同的特性。另外，由于电连接器的结构使得信号线几乎完全被地电位面所包围，可以防止如同轴线的情况那样通过这种传输线传送的信号对外部施加其影响或者是受到来自外部的影响。
根据上述的电连接器，当第一连接器和第二连接器相互装配时，屏蔽导体会彼此接触形成组合元件。这样就容易地使屏蔽导体彼此间实现等电位。
上述的电连接器可以仅包括一个屏蔽导体。这样所提供的优点是进一步减少了部件的数量。
在上述电连接器中，一个或多个屏蔽导体位于区域中，该区域在彼此面对的一个第一触点和其它的第一触点之间，并且该区域在彼此面对的一个第二触点和其它的第二触点之间。根据如此结构的电连接器，由于屏蔽导体位于面对区域中，该区域在由一个第一触点和一个第二触点形成的信号线与其它的第一触点和其它的第二触点形成的信号线之间，可以确保通过信号线传送的信号不会彼此干扰。
根据本发明的传输线包括信号线；几乎完全地包围所有信号线的外部导体；以及与外部导体共同使用，以几乎完全地包围各个信号线并且与外部导体保持等电位的一或多个屏蔽导体。
根据如此结构的传输线，由于信号线的地电位面完全是由同一个外部导体和屏蔽构造器形成的，使得用于信号线的地电位面彼此等电位，这样就容易地使这些信号线和地电位面形成的传输线的特性阻抗彼此相等。其结果为，通过传输线传送的信号在相位、传输速度和传输损失等方面具有相同的特性。另外，由于传输线的结构使得信号线几乎完全被地电位面所包围，可以防止象同轴线的情况那样通过这种传输线传送的信号对外部施加其影响或者是受到来自外部的影响。
图1是本发明的板对板电连接器的分解透视图；图2示出了图1的电连接器的用于高速信号的端子组的接触状态；图3示出了图1所示电连接器的屏蔽板和触点的接触状态；图4是图1所示的屏蔽板的透视图；以及图5是示出了图1所示的电连接器的传输线。
具体实施例方式
以下要参照附图来描述本发明的优选实施例。
根据图1所示实施例的一种板对板电连接器1包括一对阴、阳连接器2和3。
如图1所示，连接器2包括外壳21、主要用于低速信号的端子组22以及主要用于高速信号的端子组23。
外壳21由单件形成，其包括用于保持端子组22的端子组保持部21a，和用于保持端子组23的端子组保持部21b。端子组保持部21a有一个凹入部21c。另一方面，端子组保持部21b具有凹入部21d、21e、21f、21g、21h、21i和21j。凹入部21h和21j彼此连接。凹入部21h的外形和以凹入部21d、21e、21f和21g为顶点的正方形具有共同的中心，并且基本上完全包围所有的凹入部21d、21e、21f和21g。在被凹入部21h包围的区域中形成具有十字形状的凹入部21i，该部还分别位于凹入部21d和21e之间、凹入部21e和21f之间、凹入部21f和21g之间以及凹入部21g和21d之间。
端子组22被保持在设在外壳21的端子组保持部21a中的凹入部21c的内壁中，并且包括八个触点22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g和22h，它们形状相同并且排列成两列四行。
端子组23被保持在外壳21的端子组保持部21b中，并且包其括排列成两列两行的总共四个触点24a、24b、24c和24d、和外部屏蔽板25以及屏蔽板26。
触点24a、24b、24c和24d是分别呈圆柱形的导体，其形状和尺寸彼此相同。触点24a、24b、24c和24d被保持在外壳21的端子组保持部21b中，从而分别容纳在凹入部21d、21e、21f和21g中。触点24a和24b之间的距离、触点24b和24c之间的距离、触点24c和24d之间的距离以及触点24d和24a之间的距离都是彼此相等的。
当连接器2和连接器3相互装配时，触点24a、24b、24c和24d分别与以下将描述的连接器3的触点34a、34b、34c和34d形成接触，形成信号线Sa、Sb、Sc和Sd，通过信号线其上装有连接器2的印刷电路板(未示出)和其上装有连接器3的印刷电路板(未示出)之间可相互传送信号(参见图2和3)。
外部屏蔽板25是例如通过弯折一块扁平的导体板而形成的，以具有大致呈正方形的外形。正方形的侧边长度是触点24a的中心与触点24b的中心之间距离的二倍。外部屏蔽板25被保持在外壳21中，以便其容纳在设在端子组保持部21b内的凹入部21h中，使其包围住所有四个触点24a、24b、24c和24d，并且其外部正方形和以四个触点24a、24b、24c及24d为顶点的正方形具有共同的中心。
当连接器2和连接器3相互装配时，外部屏蔽板25与以下将描述的屏蔽板26和连接器3上的屏蔽板35组合，为信号线形成上述的地电位面。
屏蔽板26是一块扁平的导体板。屏蔽板26容纳在设在端子组保持部21b中的凹入部21i内，以便使其处在外部屏蔽板25内部，并且还位于触点24a和24b之间以及触点24c和24d之间。在此处应该注意到，屏蔽板26至少处在面对区域A(参见图5)和面对区域C(参见图5)中，区域A中触点24a与24b彼此面对，区域B中触点24c与24d彼此面对。
如图3所示，当连接器2和连接器3相互装配时，屏蔽板26被插入以下将描述的连接器3的屏蔽板35的凹槽35a中。
如图1所示，连接器3包括外壳31、主要用于低速信号的端子组32和主要用于高速信号的端子组33。
外壳31由单件形成的，其包括用于保持端子组32的端子组保持部31a，和用于保持端子组33的端子组保持部31b。端子组保持部31a具有凸出部31c。另一方面，端子组保持部31b具有“U形”框架部31d。当连接器2和连接器3相互装配时，凸出部31c容纳在凹入部21c内，该凹入部设在连接器2的外壳21中，而连接器2的端子组保持部21b容纳在框架部31d中。
端子组32包括总共八个触点32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g和32h，它们的形状相同并且排列成两列四行，并且被保持在凸出部31c的侧壁上，该凹入部设在外壳31的端子组保持部31a中。当连接器2和连接器3相互装配时，触点32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g和32h分别接触到触点22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g和22h。
端子组33被保持在外壳31的端子组保持部31b中，并且其包括排列成两列两行的总共四个触点34a、34b、34c和34d、外部屏蔽板35以及连接件36。
触点34a、34b、34c和34d是大体上呈圆柱形的导体，其形状和尺寸彼此相同。触点34a、34b、34c和34d被分别保持在外壳31的端子组保持部31b中。触点34a和34b之间的距离、触点34b和34c之间的距离、触点34c和34d之间的距离以及触点34d和34a之间的距离都是彼此相等的。
当连接器2和连接器3相互装配时，触点34a、34b、34c和34d分别与连接器2的触点24a、24b、24c和24d进行接触，以形成信号线Sa、Sb、Sc和Sd(参见图2和3)。
当连接器2和连接器3相互装配时，如图3所示，屏蔽板35接触到连接器2的屏蔽板26以形成组合件。如图4所示，屏蔽板35具有凹槽35a、35b和35c的结构，该结构通过部分地切去扁平的导体板而形成，当连接器2和连接器3相互装配时，如图2所示，屏蔽板35具有的尺寸使其适合被装入连接器2的外部屏蔽板25内。屏蔽板35被保持在外壳31的端子组保持部31b中，使其屏蔽部35d被置于触点34a和34d之间，并且使其屏蔽部35e被置于触点35b和35c之间。屏蔽板35的屏蔽部35d至少处在面对区域D(参见图5)中，区域D中触点34a与34d彼此面对，而屏蔽部35e至少处在面对区域C(参见图5)中，区域C中触点34b与34c彼此面对。
如图3所示，当连接器2和连接器3相互装配时，屏蔽板35的凹槽35a对于待插入的连接器2的屏蔽板26为开口。凹槽35a的宽度小于屏蔽板26的厚度，当连接器2和连接器3相互装配时，以便确保屏蔽板35和屏蔽板26能彼此接触。屏蔽板35的凹槽35b和35c的设置使得屏蔽板26容易地插入屏蔽板35的凹槽35a。当连接器2和连接器3相互装配时，凹槽35b和35c在屏蔽板35中设置成的这种位置和尺寸，使得地电位面(屏蔽板26和屏蔽板35)处在信号线Sa与Sc彼此面对的面对区域和信号线Sb与Sd彼此面对的面对区域中(参见图5)。
当连接器2和连接器3相互装配时，屏蔽板35与连接器2的外部屏蔽板25和屏蔽板26组合，以形成信号线Sa、Sb、Sc和Sd的地电位面。
连接件36是大致呈S形的导体。如图2所示，当连接器2和连接器3相互装配时，连接件36插入设在连接器2的外壳21中的凹入部21j并且与连接器2的外部屏蔽板25形成接触。
以下要说明当连接器2和连接器3相互装配时由连接器2的端子组23和连接器3的端子组33形成的传输线。
当连接器2和连接器3相互装配时，如图5所示，连接器2的触点24a、24b、24c和24d分别与连接器3的触点34a、34b、34c和34d形成相互接触，形成四条信号线Sa、Sb、Sc和Sd。同样，地电位面也由连接器2的外部屏蔽板25和屏蔽板26以及连接器3的屏蔽板35形成。
如图2和5所示，在此处应该注意到形成地电位面的外部屏蔽板25几乎完全包围了所有信号线Sa、Sb、Sc和Sd。同样，如图5所示，地电位面(屏蔽板26和屏蔽板35)处在面对区域A、面对区域B、面对区域C和面对区域D中，区域A中信号线Sa与Sb彼此面对，区域B中信号线Sb与Sc彼此面对，区域C中信号线Sc与Sd彼此面对，以及区域D中信号线Sd与Sa彼此面对。另外，如图5所示，该地电位面(屏蔽板26和屏蔽板35)处在信号线Sa与Sc彼此面对的面对区域中和信号线Sb与Sd彼此面对的面对区域中。这样，信号线Sa、Sb、Sc和Sd就分别被地电位面(外部屏蔽板25、屏蔽板26和屏蔽板35)几乎完全包围。
值得注意的是，尽管外部屏蔽板25没有完全包围信号线Sa、Sb、Sc和Sd，外部屏蔽板25只是以这样的方式包围住信号线Sa、Sb、Sc和Sd，以使信号不会受到外部的影响也不会对外部施加影响。尽管在外部屏蔽板25与屏蔽板26和35之间有间隙，屏蔽板26和35仍然靠近外部屏蔽板25定位，从而防止信号线彼此相互施加影响。进而，尽管凹槽35a、35b和35c在屏蔽板35内形成，其位置和尺寸仍可以防止信号线彼此间施加影响。
如图5所示，信号线Sa、Sb、Sc和Sd各自处在被位于其周围的地电位面包围的各区域中心。
在信号线Sa、Sb、Sc和Sd与地电位面之间具有上述物理关系的四条传输线是由信号线Sa、Sb、Sc和Sd以及地电位面形成的，并且四条传输线彼此具有相同的形状和尺寸。
彼此间相互接触的连接器2的屏蔽板26和连接器3的屏蔽板35被连接到印刷电路板(未示出)的地电位面上，并且通过连接件36将连接器2的外部屏蔽板25也连接到印刷电路板(未示出)的地电位面上。这样就能使连接器2的外部屏蔽板25和屏蔽板26以及连接器3的屏蔽板35彼此间保持相等的电位。同样，由于信号线Sa、Sb、Sc和Sd的地电位面是相同的，使传输线的地电位面彼此间形成相等的电位。
如上所述，根据本实施例的电连接器，由于传输线被制成相同的形状和尺寸，并且使传输线的地电位面彼此间达到等电位，就使得传输线的阻抗特性彼此相同。这样就使得通过这种传输线传送的信号在相位、传输速度、传输损失等方面具有相同的特性。
另外，信号线Sa、Sb、Sc和Sd几乎被地电位面完全包围，并且地电位面(屏蔽板26和屏蔽板35)处在信号线Sa与Sb之间的面对区域A中、信号线Sb与Sc之间的面对区域B中、信号线Sc与Sd之间的面对区域C中、信号线Sd与Sa之间的面对区域D中、信号线Sa与Sc之间的面对区域中以及信号线Sb与Sd之间的面对区域中。因此，和同轴线的情况一样，可以防止通过信号线Sa、Sb、Sc和Sd传送的信号受到来自外部的影响或者是对外部施加影响。此外还可以防止所传送的信号彼此间相互干扰。进而，例如是在信号线和地电位面按上述的物理关系布置的情况下，可以获得与同轴线大致相同的传输特性。
另外，由于对于信号线Sa、Sb、Sc和Sd的地电位面采用了共用部件(外部屏蔽板25、屏蔽板26和屏蔽板35)，与同轴端子简单地按顺序排列的情况相比，可以减少部件的数量。例如，如果将四个同轴端子排列成两列两行，每一对阴、阳连接器就需要有四个用于信号线的触点和用于地电位面的四个外部导体，这样所需的部件总数是十六个。与此相反，按照本发明实施例的电连接器总共需要十一个部件，这样就减少了部件数量。应该注意到，与同轴连接器简单地按顺序排列的电连接器相比，按照本发明的电连接器，用于高速信号的信号线越多，部件减少的数量就越多。
尽管在上文中解释了本发明的优选实施例，应该认识到本发明不应该被局限于上述的实施例，在权利要求书的范围内还可以对本发明的设计做出各种各样的变形和变型。例如，尽管在上述实施例中采用了四条高速信号线Sa、Sb、Sc和Sd，还可以选择使用任何所需数量的信号线(例如是排列成两列三行的总共六条信号线，或者是排列成三列三行的总共九条信号线)。同样，如果采用的屏蔽板有能力防止信号间彼此干扰，还可以将这些屏蔽板分别布置在各对相面对的信号线之间。
尽管在上述实施例中对于连接器2和3各提供一个屏蔽板，也可以进行改动，可以为连接器2和3中的任一个提供具有十字形状的组合屏蔽板。按照这样的改动就能进一步减少部件数量。
另外，只要能够获得所需的特性阻抗，外部屏蔽板和屏蔽板的形状以及信号线Sa、Sb、Sc和Sd与地电位面(外部屏蔽板25、屏蔽板26和屏蔽板35)之间的物理关系并非仅限于上文所述。可以对由信号线Sa、Sb、Sc和Sd及地电位面形成的四条传输线的设计进行修改，做成彼此不同的形状和尺寸。
另外，本发明显而易见地可以应用于各种类型的电连接器以及板对板电连接器。同样，具有上述形状的传输线显而易见地可以用做电缆中的传输线，以及装配电连接器形成的传输线。
权利要求
1.一种电连接器，其包括具有第一触点的第一连接器；和具有第二触点的第二连接器，当所述第二连接器装配到所述第一连接器上时，该第二触点与该第一触点形成接触，其中，一外部导体被保持在该第一连接器和该第二连接器中的至少一个中，当该第一连接器和该第二连接器相互装配时，该外部导体形成为几乎完全地包围所有上述第一触点和上述第二触点；以及其中，一个或多个屏蔽导体被保持在该第一连接器和该第二连接器中的至少一个中，当该第一连接器和该第二连接器相互装配时，该屏蔽导体与上述外部导体共同使用，以使该屏蔽导体几乎完全地包围上述第一触点和上述第二触点中的每一个，并且该屏蔽导体保持与该外部导体相等的电位。
2.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，当该第一连接器和该第二连接器相互装配时，上述屏蔽导体彼此进行接触以形成组合元件。
3.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，其只包括一个屏蔽导体。
4.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，一个或多个上述屏蔽导体位于区域内，该区域处在彼此面对的其中一个上述第一触点和其它上述第一触点之间，并且该区域还处在彼此面对的其中一个上述第二触点和其它上述第二触点之间。
5.根据权利要求2所述的电连接器，其特征在于，一个或多个上述屏蔽导体位于区域内，该区域处在彼此面对的其中一个上述第一触点和其它上述第一触点之间，并且该区域还处在彼此面对的其中一个上述第二触点和其它上述第二触点之间。
6.根据权利要求3所述的电连接器，其特征在于，一个或多个上述屏蔽导体位于区域内，该区域处在彼此面对的其中一个上述第一触点和其它上述第一触点之间，并且该区域还处在彼此面对的其中一个上述第二触点和其它上述第二触点之间。
7.一种传输线，其包括信号线；外部导体，其形成为几乎完全地包围所有的上述信号线；以及，一个或多个屏蔽导体，其与外部导体共同使用，以几乎完全地包围每个上述信号线，并且该屏蔽导体保持与上述外部导体相等的电位。
全文摘要
一种电连接器,其包括具有第一触点的第一连接器;以及具有第二触点的第二连接器,当第二连接器装配到第一连接器上时,第二触点与第一触点形成接触,一外部导体被保持在第一连接器和第二连接器中的至少一个中,当第一连接器和第二连接器相互装配时,外部导体的形状使其几乎完全地包围所有的第一和第二触点;并且其中,一个或多个屏蔽导体被保持在第一连接器和第二连接器中的至少一个中,当第一连接器和第二连接器相互装配时,屏蔽导体与外部导体共同使用,以几乎完全地包围每个第一和第二触点,并且屏蔽导体保持与该外部导体相等的电位。
文档编号H01R13/648GK1375895SQ02107470
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月19日 优先权日2001年3月19日
发明者田启明, 山方博文 申请人:日本压着端子制造株式会社