直连正交连接系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请和优先权的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年10月10日提交的并且题为"DirectConnectOrthogonal ConnectionSystems"的第61/712, 139号美国临时专利申请的优先权的权益，其全部内容 通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容总体上涉及电互连系统，更具体地涉及高速电连接器。
【背景技术】
[0004] 电连接器用在许多电子系统中。与制造为单个组件的系统相比，在若干印刷电路 板（"PCB"）上制造系统通常较容易且较具有成本效益。印刷电路板有时被称为子板或子 卡并且被保持在卡笼中。然后，在子卡之间建立电连接。
[0005] 用于互连子卡的传统布置是使用底板。底板是包括信号走线的大型PCB，信号走线 对电信号从一个子卡到另一子卡进行布线。底板安装在卡笼组件的背处，并且子卡从卡笼 的前面插入。子卡彼此平行并且与底板成直角。
[0006] 为了组装的方便，子卡通常通过可分离连接器连接至底板。通常而言，使用两片可 分离电连接器，其中一个连接器安装至子卡，同时另一连接器安装至底板。这些连接器进行 配接并且建立大量导电路径。有时，引导子卡连接器与底板上的配接连接器进行合适对准 的引导销被附接至底板。
[0007] 用于互连子卡的另一传统方法使用中板。在中板配置中，子卡连接至被称为中板 的大型PCB的前面和背面两者。中板通常安装在卡笼组件的中心，并且子卡被插入到卡架 的前面和背面两者中。中板非常类似于底板，但是中板在两侧上具有连接器以连接至从组 件的前面和背面两者插入的子板。
[0008] 用于互连子卡的进一步的技术是直接连接正交的子卡而不使用中板。电连接器被 用于正交互连子卡，其中每个子卡具有与另一子卡的连接器配接的连接器。
[0009] 使用直连正交配置的优点包括不限于中板电路板的特定设计的灵活性、因缺少会 阻挡气流的中板而产生的较好的冷却以及还有降低的成本。然而，使用直连正交配置也产 生了一些挑战，包括当扭转内部信号导体和接地导体以互连两个正交子卡时维持信号完整 性。另外，缺少可以针对子卡提供机械对准的诸如中板或底板的刚性物理支承结构会产生 挑战。
[0010] 制造高密度、高速连接器的困难之一是连接器中的电连接器可以如此接近使得在 相邻信号导体之间可能存在电干扰。为了减少干扰，并且另外为了提供期望的电特性，可以 在相邻信号导体之间或周围放置屏蔽构件。防止在一个信号导体上携载的信号在另一信号 导体上产生"串扰"的屏蔽通常是接地导体。接地导体也影响每个信号导体的阻抗，这会进 一步有助于期望的电特性。
[0011] 可以使用其他技术以控制连接器的性能。以差分方式传输信号也可以减少串扰。 差分信号被携载在被称为"差分对"的导电路径对上。该导电路径之间的电压差表示信号。 通常而言，差分对被设计成具有导电路径对之间的优选耦接。例如，与连接器中的相邻信号 路径相比，差分对的两个导电路径可以被设置成彼此更接近地延伸。可以在差分对之间使 用接地导体形式的屏蔽。
[0012] 在直连正交配置中维持信号完整性会是特别的挑战。通常期望的是在整个信号导 体的路径中具有均匀阻抗，这是因为阻抗的突变会改变信号完整性。然而，导电元件例如信 号导体和/或接地导体的阻抗会在信号导体与接地导体之间的间距变化附近或者沿信号 路径的其他变化附近改变。在信号导体需要被从一个板到另一正交板进行布线的直连正交 连接器中这样的变化难以避免。
[0013] 此外，在配接接口处，必须产生力以从可分离连接器将导电元件压在一起，以使得 在两个导电元件之间进行可靠的电连接。经常地，该力借助连接器之一中的配接部的弹性 特征而产生。例如，一个连接器的配接部可以包括被整形为梁的一个或更多个构件。当连 接器被压在一起时，每个梁被另一连接器中整形为柱、销或叶片的配接触头偏转。当梁偏转 时由梁所产生的弹性力提供接触力。
[0014] 产生机械力的需要对于配接部的形状提出要求。例如，配接部必须足够大以产生 充足的力来进行可靠的电连接。这些机械要求会排除使用屏蔽，或者会规定在配接接口附 近的导电元件的阻抗改变的位置中使用导电材料。因为阻抗的突变会改变信号导体的信号 完整性，所以配接部通常被认为是连接器的噪声较大的部分。
【发明内容】
[0015] 本发明人已经认识到并且理解可以用于改进直连正交连接器中的信号完整性的 技术。这样的连接器可以提供改进的高速、高密度直连正交互连系统。这些技术可以在使 用批量制造技术的连接器中实现，导致经济型连接系统。这些技术可以在用于直连正交互 连的连接器或其他连接器中一起使用、单独使用或者以任何适合的组合使用。
[0016] -些方面涉及提供具有导电构件的用于直接正交连接的连接器。导电构件可以电 耦接至第一连接器和第二连接器的接地导体，并且还可以具有配接连接器的信号导体可以 穿过的开口。因此，信号导体可以相对于接地的导电构件定位，以使得沿着整个互连系统中 的信号路径的均匀阻抗得以维持，以减少噪声和反射。
[0017] 相应地，在一些方面中，本发明可以被实施为包括多组导电元件和导电构件的电 连接器，每组导电元件包括第一型导电元件和第二型导电元件，导电构件包括穿过导电构 件的多个开口。第一型导电元件可以穿过开口，并且第二型导电元件可以电耦接至导电构 件。在一些实施方式中，电连接器还可以包括多个绝缘壳体，其中多组导电元件中的每组导 电元件可以至少部分设置在多个绝缘壳体中的一个绝缘壳体中。导电构件可以包括单一结 构，并且多个绝缘壳体中的每个绝缘壳体可以机械耦接至导电构件。
[0018] 在一些方面中，本发明可以被实施为包括第一连接器的连接器系统，第一连接器 包括多个第一型导电元件和多个第二型导电元件。第一型导电元件中的每个第一型导电元 件可以包括配接部。第二连接器可以包括多个第三型导电元件和多个第四型导电元件，第 三型导电元件中的每个导电元件包括配接部。连接器系统可以包括导电构件。第一型导电 元件、第二型导电元件、第三型导电元件、第四型导电元件以及导电构件可以被整形和定位 成使得当第一连接器和第二连接器配接时，第一型导电元件和第三型导电元件的配接部进 行配接以建立穿过导电构件但与导电构件电绝缘的多个导电信号路径。第二型导电元件可 以电耦接至导电构件，并且第四型导电元件可以电耦接至导电构件。
[0019] 在一些实施方式中，第一连接器可以安装至第一印刷电路板并且第二连接器可以 安装至第二印刷电路板。当第一连接器和第二连接器配接时，第一印刷电路板可以与第二 印刷电路板正交。
[0020] 在一些实施方式中，第一部件可以具有第一多个信号导体和第一多个接地导体。 第一多个接地导体可以相对于第一多个信号导体的至少一部分定位以提供包括第一多个 信号导体的第一部件内的第一信号路径，每个第一信号路径具有第一阻抗。具有第二多个 信号导体和第二多个接地导体的第二部件，第二多个接地导体相对于第二多个信号导体的 至少一部分定位以提供包括第二多个信号导体的第二部件内的第二信号路径，每个第二信 号路径具有第一阻抗。
[0021] 在一些方面中，可以提供一种制造电连接器的方法，该方法包括冲压出多个引线 框，每个引线框包括多个第一型导电元件和多个第二型导电元件。可以通过围绕多个引线 框的一部分形成绝缘壳体来形成子组件。第一型导电元件的一部分可以成直角弯曲。多个 子组件可以平行排列，其中多个子组件的第一型导电元件的一部分设置在导电构件中并且 多个子组件的多个第二型导电元件电连接至导电构件。
[0022] 在一些实施方式中，多个引线框可以包括第一型引线框和第二型引线框。将多个 子组件平行排列可以包括将连续子组件中的第一型引线框和第二型引线框交替，使得第一 型引线框中的第一型导电元件的弯曲部被配置成沿着与第二型引线框中的第一型导电元 件的弯曲部的方向相对的方向弯曲。在一些实施方式中，第一型引线框中的每个引线框中 的第一型导电元件的弯曲部和第二型引线框的相邻引线框中的第一型导电元件的弯曲部 可以被配置成朝向彼此弯曲。
[0023] -些方面涉及提供具有至少三个梁的信号导体，三个梁中的一个比其他两个短， 以建立沿伸长尺寸分布的多个接触点。在一些实施方式中，第三梁可以熔合至配接部以允 许两个直接连接的连接器之间的对准偏移存在误差。
[0024] 相应地，在一些方面中，本发明可以被实施为包括多个导电元件的电连接器，其中 多个导电元件中的每个导电元件可以包括与导电元件的远端相邻的配接部。配接部可以包 括第一梁、与第一梁平行的第二梁以及比第一梁和第二梁短的第三梁。第一梁、第二梁以及 第三梁中的每个梁可以包括配接表面。在一些实施方式中，配接表面中的每个配接表面可 以镀覆有金。
[0025] 在一些实施方式中，第一梁和第二梁中的每个梁可以具有第一厚度，第三梁可以 具有第二厚度，并且第二厚度可以与第一厚度不同。在一些实施方式中，第二厚度可以小于 第一厚度。对于多个导电元件中的每个导电元件，第一梁和第二梁可以与导电构件一体形 成，并且第三梁可以熔合至导电构件。在一些实施方式中，第三梁可以通过硬钎焊、焊接或 软钎焊熔合至导电构件。
[0026] 在一些实施方式中，第一梁的配接表面可以包括第一梁的凸部的表面。第二梁的 配接表面可以包括第二梁的凸部的表面。第三梁的配接表面可以包括第三梁的凸部的表 面。对于多个导电元件中的每个导电元件，多个导电元件中的每个导电元件可以包括远端， 并且第一梁的凸部和第二梁的凸部可以距远端第一距离。第三梁的凸部可以距远端第二距 离，并且第二距离可以大于第一距离。在一些实施方式中，第二距离可以比第一距离大至少 3mm〇
[0027] 在一些方面中，可以提供一种制造电连接器的方法，该方法包括冲压出引线框。引 线框可以包括多个第一型导电元件。第一型导电元件中的每个第一型导电元件可以包括配 接部，配接部可以包括具有配接表面的至少一个梁。第一型导电元件中的每个第一型导电 元件可以附接有第二型导电元件，并且第二型导电元件可以包括至少一个梁。
[0028] 前述是对本发明的非限制性概述。根据在结合附图考虑时的本公开内容的各种非 限制性实施方式的以下详细描述并且根据权利要求，其他优点和新型特征将变得明显。
【附图说明】
[0029] 在附图中：
[0030] 图IA是根据一些实施方式的说明性的第一型直连正交电连接器的立体图；
[0031] 图IB是根据一些实施方式的包括配接有第二型连接器的第一型连接器的说明性 直连正交电互连系统；
[0032] 图2是根据一些实施方式的图IB的直连正交互连系统中的导电构件的部分剖开 的放大图；
[0033] 图3A是根据一些实施方式的适合用在图IA的第一型连接器中的针座的说明性第 一第一型引线框的顶视图；
[0034] 图3B是根据一些实施方式的图3A所示的说明性的第一型引线框300的侧视图；
[0035] 图4A根据一些实施方式的适合用在图IA的第一型连接器的针座中的说明性第二 第一型引线框的另一示例的顶视图；
[0036] 图4B是根据一些实施方式的图4A中示出的说明性的第二第一型引线框400的侧 视图；
[0037] 图5是根据一些实施方式的图IA中示出的说明性的第一型连接器的配接区域的 立体图；
[0038] 图6是根据一些实施方式的适合用在图IB的第二型连接器的针座中的说明性第 二型引线框的顶视图；
[0039] 图7是根据一些实施方式的图6中示出的说明性的第二型引线框600中的示出与 第一型引线框的配接部耦接的区域700的放大的立体图；
[0040] 图8A是根据一些实施方式的第一型连接器的配接部与第二型连接器的配接部之 间的耦接的侧视图；
[0041] 图8B是根据一些实施方式的第一型连接器和第二型连接器的具有第三梁的配接 部之间在这些配接部彼此完全配接时的耦接的侧视图；以及
[0042] 图8C是根据一些实施方式的第一型连接器和第二型连接器的具有第三梁的配接 部之间在这些配接部彼此部分配接时的耦接的侧视图。
【具体实施方式】
[0043] 本发明人已经认识到并且理解可以单独地或以任何合适的组合来使用各种技术， 以改进高速互联系统的性能。这些技术在直连正交互连系统中特别有利。它们可以使用传 统制造技术来实施，导致经济型连接器设计。然而，它们可以应用于以下正交互连系统：在 该正交互连系统中，通过二维直角来对信号导体进行布线的机械要求传统上已经导致影响 性能的机械间断。此外，本发明人已经认识到并且理解以下技术：该技术对在没有中板的直 连配置中由于缺少机械支承而可能另外产生的性能问题进行补偿。
[0044] 用于改进高速直连正交电连接器的性能的一个这样的技术会伴有提供以下互连 系统：该互连系统基本维持了在两个直接连接的连接器之间的整个正交互连的均匀传输线 特性。本发明人已经认识到并且理解在直连正交架构中维持导电元件与接地参考之间均匀 的相对间距特别具有挑战。在这样的配置中，导电元件（例如信号导体）可以通过正交互 连结构被三维地压折。导电元件的这样的压折允许通过由金属板冲压出连接器中的导电元 件列中的全部导电元件或一部分导电元件来低成本地制造导电元件。压折允许导电元件的 配接表面由板的表面上的材料形成。然而，在维持与接地参考的均匀间距方面压折会产生 困难，从而造成信号路径阻抗的间断。本发明人还已经认识到并且理解导电元件的三维压 折可能需要连接器结构中的另外的物理空间和/或电部件。因此，期望的是提供一种在减 少噪声和反射的问题的同时具有紧凑尺寸的直连正交连接器。
[0045] 可以例如通过借助互连结构相对于接地参考适当地定位信号路径来提供一种改 进的连接器。这样的接地参考可以部分地由可以连接至接地导体的导电构件来提供。在一 些实施方式中，接地导体的居间部分可以连接至导电构件。配接的连接器部分可以附接至 构件的另一表面或从构件的另一表面延伸。
[0046] 在一些实施方式中，导电构件可以用作互连连接器中的多个接地导体的公共接地 参考。第一型导电元件（例如信号导体）与导电构件之间的距离可以在整个互连的长度 中保持基本均匀。在一些实施方式中，第一型导电元件与导电构件之间的距离保持均匀在 0.1mm与1.5mm之间。在一些实施方式中