专利名称：具有啮合到印刷电路板的插头的强化插座的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电连接器，更具体地，涉及一种能够最小化连接器中的信号导线之间的串扰的连接器。
背景技术：
在电气系统中，随着信号速度和带宽的增大，对保持信号完整性的关注也在增加。多个信号通道之间的串扰是信号恶化的一个原因。在电连接器传输多路信号的情况下，当在第一信号通道上传导的信号通过电感或电容耦合部分地传递进入第二信号通道时会发生串扰。有时这被称为负耦合。传递过来的信号在第二通道中产生串扰，从而恶化在第二通道上传送的信号。
举例来说，一种典型的工业标准型RJ-45通信连接器包括具有平面配合区的长形端子。RJ-45插头的设计受限于工业标准，固有地容易受到串扰的影响。在传统的RJ-45插头和插座连接器中，所有导线都沿着连接器主体的长度方向紧密地相互平行延伸。一对导线也在另一导线对的周围分开。因此，在不同的连接器导线对中的两个和多个之间会诱发信号串扰。串扰的幅度，或者信号恶化的程度，通常会随着频率的增大而增大。与插头中的端子相接触的插座中的端子可产生更多的串扰。随着信号速度和密度的增大，针对当前的达到250MHz的6类(Category 6)传输频率标准、以及将来(更高)的传输频率标准，外部串扰(例如，邻近端子和/或导线之间的串扰)也必须得到解决以保持信号的完整性。
至少有一些RJ-45插座包括与信号接点相分离的部件，以期抑制或补偿配合插头中的信号固有的串扰。然而，随着系统需求(例如，传输频率)的持续增大，可以预料类似RJ-45的插座中固有的缺陷会造成更多的问题。
插头和插座之间的机械连接的物理稳定性也可以得到改进。在当前的结构中，插头几乎整个配合在插座中。在一个或多个插头和插座中的端子彼此相向倚靠，以便在相应的插头和插座端子之间保持良好的电接触。
问题是当前的连接器是在信号已经通过信号接点之后修正串扰，并且插座和插头的壳体通常配置为使彼此易于插入和拔出，而不是为了在它们之间提供连接的稳定性。
发明内容
这里所公开的一种电连接器提供了解决方案，可以改善插头和插座之间的机械互连的稳定性，并尽可能地最小化插头端子和插座端子的配合点的串扰。该电连接器包括由配合端和导线容纳端构成的壳体、以及安装在壳体内部的印刷电路板(PCB)，该PCB包括贯穿形成的开口。电连接器还包括多个从该PCB延伸出来的端子。该开口配置为容纳用来与该电连接器配合的第二电连接器。
现在将结合附图并通过实例描述本发明，其中图1是根据本发明的示范性实施例形成的电连接器的透视图。
图2是配置为与图1所示的电连接器配合的连接器的透视图。
图3是图1所示的电连接器的配合端视图。
图4是配置为安装在图1所示的电连接器的壳体中的印刷电路板(PCB)的主视图。
图5是图4所示的PCB的透视图。
图6是配置为从图4所示的PCB延伸出来的前排端子的侧视图。
图7是配置为从图4所示的PCB延伸出来的后排端子的侧视图。
图8是显示了图6所示的前排端子和图7所示的后排端子与插头端子之间接触的侧视图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的示范性实施例形成的电连接器10的透视图。在本实施例中，电连接器10形成为插座12。插座12可以安装在墙壁或面板上，或者可选择地，可以安装在具有通信端口以便通过该端口与其它外部联网的装置通信的电子装置或设备中。另外，插座12可以配置为直插式装置，其中插座12和插头14(图2所示)用来连接到两条电缆。电连接器(例如，插座12)将作为一个组件描述，其中包括八个分立的端子20，这从配合端22可以看到，并且从插座12的壳体26的导线容纳端24提供与导线(未示出)的连接。在至少一项实施例中，八个分立的端子配置为四个差动对。端子20与壳体26的配合端22上的开口28连通。锁紧机构30延伸入开口28，用来啮合插头14的一部分以将插头14保持在插座12中。
可以理解这里所描述的好处也适用于备选实施例中配有更少或更多数目的端子的其它实施例。因此以下所提供的描述只是为了说明的目的，并且只是这里的发明概念的一个可能应用。正如这里进一步描述的，端子20安装在相对于壳体26位置固定的印刷电路板(PCB)上。端子可以包括配置为差动端子对的一对或多对端子20。
图2是配置为与插座12配合的插头14的透视图。从图2可以看出，插头14具有与插座12的开口28基本上相似的横截面，从而与开口28配合。插头14包括多个形成于其中的沟槽40，端子42位于每个沟槽40中。每个端子42配置为当插头14插入到插座12中时与端子20之一形成电接触。插头14配置有连接器闩锁杆44，如下所述利用插座12中的锁紧机构30，将插头14闩锁在插座12中。连接器闩锁杆44延伸自形成为插头14主体的一部分的连接器闩锁模制件46。
图3是插座12的配合端视图。从开口28看过去，印刷电路板(PCB)100基本上相对于开口28垂直安装于壳体26中。图中画出了PCB 100的轮廓，其中部分为虚线图，并且在一项实施例中，壳体26模制为将PCB 100保持在这一位置。插座12的端子20示出为安装在PCB 100上，下面将进一步描述。
图4是配置为安装于插座12的壳体26中的PCB 100的主视图。如图所示，PCB 100具有贯穿的插头开口102，以便使插头14的至少一部分穿过。插头开口102也包含闩锁成型啮合部分104，该部分104配置成允许插头14的连接器闩锁模制件46的至少一部分穿过。与以前所知的插头和插座的构造相比，插头14插入到PCB 100中，闩锁模制件啮合部分104和连接器闩锁模制件46的啮合、以及连接器闩锁杆44和插座12的啮合，使插座12和插头14之间物理连接的稳定性得到了改善，正如在这里所描述的，由于插头14同时啮合住PCB 100和插座12的壳体26，所以至少部分得以改善。
PCB 100还包括多个端子接收孔110，用来插入电导体，例如，匹配(compliant)插销或其它焊接端子。在一项实施例中，端子接收孔110是被完全电镀的，并被用作连接匹配的插销端子。在一项实施例中，PCB 100是多层电路板，尽管这在图3中没有示出，PCB 100配置有多个导电布线，分别从端子20之一延伸到相应的端子接收孔110。在一项实施例中，确定在一种结构中这些导电布线的尺寸和走向，以减小或消除当那些端子20和插头14的相应端子42啮合时造成的在端子20之间可能发生的任何串扰。更具体地说，可以选择导电布线在PCB 100中的走向，以限制经布线传导的信号之间的串扰的大小。
图5是PCB 100的透视图。在图5的视图中，PCB 100上连接有对应于插头14的每个端子4的两个端子20。然而，在备选实施例中，每个端子42可以只对应一个端子20。在图5所示的实施例中，为了区别起见，在这里端子20有时被称为前排端子120和后排端子130。单独一个的前排端子120和单独一个的后排端子130有时称为端子组。对于每一端子组，端子120、130之一作为信号端子，端子组的另一个端子120、130作为补偿端子。信号端子和补偿端子可以具有多种配置。在一项实施例中，所有的前排端子配置为信号端子，在另一实施例中，所有的后排端子配置为信号端子。在另外的实施例中，前排端子和后排端子组合作为信号端子也是可以考虑的，只要每个端子组都包括信号端子和补偿端子。作为信号端子的那些端子是上述导电布线从中延伸的端子，其如上所述延伸到各自的端子接收孔110。
一些或全部补偿端子将电连接于一个或多个位于PCB 100上的补偿元件(未示出)。这些补偿元件被选择用于向各自相应的信号端子提供期望的噪声补偿。额外的导电布线(未示出)可以从作为补偿端子的端子处延伸。这些额外的导电布线配置为向PCB 100提供电抗、地电位面和屏蔽中的一个或多个，如下面所进一步描述的，以便改善流向相应信号端子的信号的完整性。这些导电布线在这里一般被称为补偿元件。
更具体地说，通过各补偿端子与插头端子42的直接接触，补偿元件可选择地提供期望的串扰补偿以抵消插头14中端子42的串扰。从插座12的透视图看，插头端子42和通过插头14延伸的引线(未示出)被看作是噪声源，或者更具体地说，是串扰源。因此，将补偿直接应用于插头端子42，就可将串扰补偿施加在串扰源上。
在一项实施例中，补偿元件包括导电元件，该导电元件提供电抗以便用来抵消可能出现在插头14中的串扰。在一项示范性实施例中，电抗主要包括电容。为此目的，补偿元件可以使用本领域公知的技术来形成，例如电容耦合。举例来说，两个或多个补偿端子可以彼此靠近地放置，从而产生电抗以抵消串扰。另一种方法可包括在PCB 100上彼此靠近地设置导体，比如交错或对齐的铜注(pour)。第三种方法包括在PCB 100上与导电布线接触地设置分立的元件如电容器。各补偿元件也可以包括能够产生耦合以抵消插头14中的串扰的其它电路元件。
在备选实施例中，端子120和130通过匹配插销方法、焊接方法和夹持方法中的至少一种方法连接到PCB 100上。如上所述，在插头14插入到插座12中时，端子120和130用来与插头14的端子42相啮合(例如，发生电接触)。然而，端子120和端子130的形状、位置和定向是不同于已知的插座中采用的端子的形状、位置和定向的，也正如进一步所解释的，这导致减小了在端子42与端子120和130之间通过的信号的电通路的长度。在已知的插座和插头的构造中，端子基本上是矩形的和细长的，这导致在施加任何信号补偿之前，通过插头和插座的端子的信号具有比较长的电通路。在此所描述的实施例中，与已知的插头和插座的构造相比，通过端子42和20从端子传到PCB 100的信号的电通路的长度大大减小了。这样，减少了电延迟，并且也避免了在已知的插头和插座的构造中由较长的电通路长度引起的阻抗变化。在一项优选实施例中，插头端子42和插座端子20之间的接触发生在PCB 100的平面内。在此使用的短语“在PCB的平面内”是指由开口102的尺寸和PCB 100的前后表面所限定的区域。
图6是前排端子120的侧视图。端子120包括通过例如焊接或其它连接方法与PCB 100相接合的PCB接合部分150。当插头14插入到插座12中时，插头14的端子42啮合住端子120的插头端子啮合部分152。这一啮合使得插头端子啮合部分152向下弯折，如图中箭头所示。插头端子啮合部分152和PCB接合部分150之间的弯曲部分154允许顶部向下移动，并且在插头14从插座12中拔出时允许插头端子啮合部分152弹回到原始位置。PCB接合部分150、插头端子啮合部分152和弯曲部分154共同构成一个“V”形端子，其中“V”字的一端连接到PCB 100上。前排端子120的结构是这样的，其中在PCB 100形成的平面内的前排端子120的区域156与插头14的端子42形成物理接触。上述这种结构减小了前排端子120和插头端子42的配合点与PCB 100内可获得的补偿之间的电通路的长度。至少与已知的插头和插座端子的构造相比，这种构造减小了在相邻的信号端子之间发生串扰的可能性。
图7是后排端子130的侧视图。端子130包括通过例如焊接或其它连接方法与PCB 100相接合的PCB接合部分160。当插头14插入到插座12中时，插头14的端子42啮合住端子130的顶部162。啮合使插头端子啮合部分162向下弯曲并轻微折弯，如图中箭头所示。插头端子啮合部分162和PCB接合部分160之间的第一弯曲部分164允许插头端子啮合部分162向下移动，并且在插头14从插座12中拔出时允许插头端子啮合部分162弹回到原始位置。插头端子啮合部分162还包括第二弯曲部分166，以允许上述的轻微折弯。上述整个后排端子130具有如上所述的“S”形状，从而允许在第一弯曲部分164和第二弯曲部分166处弯曲。后排端子130的结构是这样的，端子130的插头端子啮合部分162的区域168也在PCB 100形成的平面内与插头14的端子42形成物理接触，从而如上所述具有减小电通路长度的益处(例如，减小串扰)。
图8是示出前部端子120和后排端子130与插头14的端子42之间接触的侧视图。作为参考，插头14的一部分连同PCB 100的一部分一起示出。如上所述，在PCB 100形成的平面内的接触(例如，分别在端子120的区域156和端子130的区域168处)随着信号被快速地传导进入PCB 100以进行补偿，从而减小了多个端子120之间以及多个端子130之间的串扰。已知的6类接触界面只要求可以在大约250MHz的条件下工作(例如，维持信号完整性)。然而，通过使用插座12和插头14及其端子120和130，在PCB 100平面内的端子啮合由于可以减小信号的电通路的长度，所以可以在250MHz以上(例如，达到和超过500MHz)的频率工作。另外，已知的插座和插头构造中的一些端子结构，具体地说RJ-45插座和插头的结构，在未进行任何补偿之前长度超过英寸并可达到1英寸，这加重了与串扰相关的问题。在一项实施例中，PCB 100和端子120和130的使用将端子配合区域和PCB 100中可获得的补偿之间的长度减小到大约0.25英寸到大约0.35英寸。在对传向和传出插头14的信号施加补偿之前，电通路长度的减小导致时间延时的减小和阻抗变化的减小。由于插头14配置为至少部分穿过PCB 100，所以PCB 100还可以包括线路和屏蔽以影响通过插头14的信号的电磁性能。
这种构造还允许插座12的总长度相对于已知的插座和插头的实施例减小。部分原因是由于插头14同时啮合PCB 100和插座12的壳体26，所以较之以前的构造，PCB 100的使用也提供了插座12和插头14之间更强的和更稳定的物理互连。在一项实施例中，壳体26通常模制形成并具有PCB支架。PCB支架通常是沿着壳体26内部的周边形成的沟槽，以便保持PCB 100。在一项典型实施例中，壳体26是由两部分形成的，以便于方便地将PCB 100插入到壳体26中。
虽然已经依据各种特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将认识到本发明可以在权利要求的精神和范围内实现并进行改进。
权利要求
1.一种电连接器(10)，包括具有配合端(22)和导线容纳端(24)的壳体(26)，其特征在于印刷电路板(PCB)(100)安装于所述壳体中，所述PCB(100)包括贯穿形成的开口(102)，其中所述开口(102)用来容纳用于与所述电连接器配合的第二电连接器(14)；以及多个延伸自所述PCB(100)的端子(20)。
2.如权利要求1所述的电连接器，其中所述多个端子(20)包括多个第一信号端子(120，130)和多个第二补偿端子(120，130)。
3.如权利要求1所述的电连接器，其中所述PCB(100)包括形成于其中的多个电路布线；以及形成于其中的多个端子接收孔(110)，所述电路布线的至少一部分从各个所述端子(20)延伸到各个所述端子接收孔(110)。
4.如权利要求1所述的电连接器，其中所述多个端子(20)使用匹配插销方法、焊接方法和夹持方法中的至少一种方法连接到所述PCB(100)上。
5.如权利要求1所述的电连接器，其中所述PCB(100)包括形成于其中的多个电路布线，所述电路布线在所述PCB中的定向使其间产生电抗以限制通过所述布线传导的信号之间的串扰量；以及形成于其中的多个端子接收孔(110)，所述电路布线的至少一部分从各个所述端子(20)延伸到各个所述端子接收孔(110)。
6.如权利要求1所述的电连接器，其中所述端子(20)的至少一部分配置为与所述第二电连接器(14)的各个端子(42)相啮合，所述第二电连接器(14)用于与所述电连接器(10)相配合，所述端子配置成使所述端子(20)和各个所述端子(42)之间的啮合处于所述PCB(100)的平面内。
7.如权利要求1所述的电连接器，其中每个所述多个端子(120)的一部分包括基本上为直线形的PCB接合部分(150)；基本上为直线形的插头端子啮合部分(152)；以及连接所述PCB接合部分和所述插头端子啮合部分的弯曲部分(154)，所述各部分形成基本上为V形的端子，所述插头端子啮合部分的一部分配置为与插头的端子在所述PCB(100)的所述开口内形成物理接触。
8.如权利要求1所述的电连接器，其中每个所述多个端子(130)的一部分包括基本上为直线形的PCB接合部分(160)；插头端子啮合部分(162)；与所述PCB接合部分相邻的第一弯曲部分(164)；与所述插头端子啮合部分相邻并连接到所述第一弯曲部分的第二弯曲部分(166)，所述各部分形成基本上为S形的端子，所述插头端子啮合部分的一部分配置为与插头的端子在所述PCB(100)的所述开口内形成物理接触。
9.如权利要求1所述的电连接器，其中所述壳体(26)模制成型以将所述PCB保持在基本垂直的方向上，所述壳体的所述配合端(22)与所述PCB中的所述开口(102)对齐。
10.如权利要求1所述的电连接器，其中所述PCB中的所述开口配置为啮合所述第二电连接器的连接器闩锁(44)的模制件。
全文摘要
本发明公开一种电连接器(10)，包括壳体(26)、印刷电路板(PCB)(100)和多个端子(20)。壳体包括配合端(22)和导线容纳端(24)。PCB(100)安装在壳体内且具有贯穿形成的开口(102)。多个端子(20)配置为从PCB(100)延伸出来。开口(102)配置为容纳用来与该电连接器配合的第二电连接器(14)。
文档编号H01R13/646GK1909300SQ20061012572
公开日2007年2月7日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月14日
发明者萨姆·德诺维克, 小詹姆斯·J·埃伯利, 琳达·E·伯特, 迈克尔·P·格林 申请人:蒂科电子公司