浮置连接器屏蔽的制作方法
【专利说明】淳置连接器屏蔽
【背景技术】
[0001] 印刷电路板（PCB)中的传输线、电缆、和高速高密度连接器可遭受互相干涉作用， 称为串扰。促成信号线中的串扰的因素中的一些包括导体的紧密贴近，以及阻抗失配和结 构中断，诸如导体弯曲和尺寸变化、PCB通孔等等。阻抗失配和结构中断可引起在信号线上 行进的电流/电压波的反射。此类反射可构建性地加入，从而导致被称为共振的现象。共 振在一定的频率下发生，该频率被称为谐振频率。在谐振频率下，串扰的显著增加常常可被 观察到。
【发明内容】
[0002] 本公开一般涉及屏蔽的传输线、包括屏蔽的传输线的电气系统、使用屏蔽的传输 线的电缆、和使用屏蔽的传输线的电连接器。具体地，本公开提供了包括浮置屏蔽的传输 线，所述浮置屏蔽能够隔离可导致串扰降低的导体之间的干涉作用。在一个方面，本公开提 供了包括传输线组件的电气系统，所述传输线组件具有沿相同的第一方向延伸的间隔开的 第一导电线和第二导电线，第一导电线和第二导电线中的每一个包括相对的宽顶侧面和宽 底侧面以及相对的窄边缘，第一导电线的宽底侧面面向第二导电线的宽顶侧面，第二导电 线连接到地面，第一导电线不连接到任何地面；和第一介电材料，所述第一介电材料具有第 一介电常数且至少部分地填充第一导电线和第二导电线之间的空间。电气系统还包括沿第 一方向延伸且不连接到任何地面的屏蔽，所述屏蔽至少部分地围绕传输线组件并与传输线 组件间隔开；和第二介电材料，所述第二介电材料具有小于第一介电常数的第二介电常数， 所述第二介电材料至少部分地填充屏蔽和传输线组件之间的空间。在另一个方面，本公开 提供了包括绝缘外壳的电连接器；和设置在外壳中的电气系统，传输线组件的第一导电线 形成电连接器的触点并且能够与配合连接器的相应触点进行电接触。
[0003] 在另一个方面，本公开提供了包括多个间隔开的传输线组件的电气系统，所述传 输线组件沿相同的第一方向延伸，每个传输线组件具有间隔开的第一导电线和第二导电 线，所述第一导电线和第二导电线沿第一方向延伸，第一导电线和第二导电线中的每一个 包括相对的宽顶侧面和宽底侧面以及相对的窄边缘，第一导电线的宽底侧面面向第二导电 线的宽顶侧面，第二导电线连接到地面，第一导电线不连接到任何地面；和第一介电材料， 所述第一介电材料具有第一介电常数且至少部分地填充第一导电线和第二导电线之间的 空间。电气系统还包括未接地的屏蔽，所述未接地的屏蔽与相邻传输线组件间隔开并设置 在相邻传输线组件之间；和第二介电材料，所述第二介电材料具有小于第一介电常数的第 二介电常数，所述第二介电材料至少部分地填充每个未接地屏蔽和每个间隔开的传输线组 件之间的空间。在另一个方面，本公开提供了包括绝缘外壳的电连接器；和设置在外壳中的 电气系统，传输线组件的第一导电线形成电连接器的触点并且能够与配合连接器的相应触 点进行电接触。
[0004] 在另一个方面，本公开提供了包括导电信号线的电气系统，所述导电信号线具有 第一宽侧面和第一边缘；导电接地线，所述导电接地线与信号线间隔开且平行于信号线，并 且具有第二宽侧面和第二边缘，信号线的第一宽侧面面向接地线的第二宽侧面；未接地的 屏蔽，所述未接地的屏蔽与信号线和接地线间隔开；具有第一介电常数的第一介电材料，所 述第一介电材料设置在信号线和接地线之间；和设置在屏蔽以及信号线和接地线两者之间 的第二介电材料，所述第二介电材料具有小于第一介电常数的第二介电常数，第一介电材 料和第二介电材料改善信号沿信号线传播至信号线和接地线之间的空间的禁闭，改善的禁 闭降低由于未接地屏蔽而造成的损耗。在另一个方面，本公开提供了包括绝缘外壳的电连 接器；和设置在外壳中的电气系统，第一导电信号线形成电连接器的触点并且能够与配合 连接器的相应触点进行电接触。
[0005] 在另一个方面，本公开提供了包括传输线组件和屏蔽组件的电气系统。传输线组 件包括沿相同的第一方向延伸的间隔开的第一导电线和第二导电线，第一导电线和第二导 电线中的每一个包括相对的宽顶侧面和宽底侧面以及相对的窄边缘，第一导电线的宽底侧 面面向第二导电线的宽顶侧面；所述非第一导电线的第二导电线被构造成连接到地面；和 第一介电材料，所述第一介电材料具有第一介电常数且至少部分地填充第一导电线和第二 导电线之间的空间。屏蔽组件，所述屏蔽组件沿第一方向延伸且围绕传输线组件，并且与 传输线组件电隔离，屏蔽组件包括有损耗介电内层；和设置在有损耗介电内层上的金属外 层。电气系统还包括第二介电材料，第二介电材料具有小于所述第一介电常数的第二介电 常数，并且所述第二介电材料至少部分地填充屏蔽组件和传输线组件之间的空间。
[0006] 上述
【发明内容】
并非旨在描述本发明的每个公开的实施例或每种实施方案。下文附 图和【具体实施方式】更具体地举例说明了示例性实施例。
【附图说明】
[0007] 整个说明书参考附图，在附图中，类似的参考标号表示类似的元件，并且其中：
[0008] 图1A示出了传输线组件的横截面透视示意图；
[0009] 图1B示出了传输线组件的横截面透视示意图；
[0010] 图1C示出了传输线组件的横截面透视示意图；
[0011] 图2示出了传输线阵列的横截面透视示意图；
[0012] 图3A示出了电气系统的横截面透视示意图；
[0013] 图3B示出了电气系统的横截面透视示意图；并且
[0014] 图4示出了计算的电气系统远端串扰的曲线图。
[0015] 图未必按比例绘制。图中使用的类似标号是指类似组件。然而，应当理解，使用标 号来指代给定图中的组件并非旨在限制在另一个图中以相同标号标记的组件。
【具体实施方式】
[0016] 本公开提供了不需要接地的用于金属屏蔽的结构，而且提供了连接器和PCB中增 强的串扰抑制。在一个具体实施例中，该结构结合了可用于使可在屏蔽上引入的任何寄生 电流衰减的有损耗材料。如本文所用，术语"有损耗材料"是指能够耗散穿过材料的电磁能 量的材料。
[0017] 在以下说明书中参考附图，附图形成说明书的一部分并且在其中通过例证的方式 示出。应当理解，在不脱离本发明的范围或实质的情况下，设想并可做出其它实施例。因此， 以下【具体实施方式】不具有限制性意义。
[0018] 除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、量和物理特 性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语"约"来修饰的。因此，除非有相反的 说明，否则上述说明书和所附权利要求书中示出的数值参数均为近似值，根据本领域的技 术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的期望特性，这些近似值可变化。
[0019] 除非本文内容另外清楚指明，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用，单数 形式"一种"、"一个"和"所述"涵盖了具有多个指代物的实施例。如本说明书以及所附权 利要求书中所使用，术语"或"一般以包括"和/或"的意思采用，除非内容另外清楚指明。
[0020] 如果在本文中使用，则与空间相关的术语（包括但不限于"下面"、"上面"、 "在...下面"、"在...下方"、"在...上方"和"在顶部"）被用于便于描述一个或多个元 件与另一个元件的空间关系。此类空间相关的术语涵盖除示于图中并且描述于本文中的特 定取向之外的装置在使用或运行中的不同取向。例如，如果图中所示的对象翻过来或翻转 过来，那么先前描述的在其它元件下方或下面的部分则在那些其它元件上方。
[0021] 如本文所用，例如当元件、组件或层被描述为与另一个元件、组件或层形成"一致 界面"，或在另一个元件、组件或层"上"、"连接到"另一个元件、组件或层、与另一个元件、组 件或层"耦合"或"接触"时，其可例如直接在特定元件、组件或层上、直接连接到特定元件、 组件或层、与特定元件、组件或层直接耦合、直接接触，或者居间的元件、组件或层可在特定 元件、组件或层上、连接到特定元件、组件或层、与特定元件、组件或层耦合或接触。例如，当 元件、组件或层被称为"直接在"另一个元件"上"、"直接连接到"另一个元件、与另一个元 件"直接耦合"或"直接接触"时，则没有居间的元件、组件或层。
[0022] 高速电连接器、电缆和印刷电路板（PCB)在致密的空间中包络大量的导体。由于 紧密贴近，这些导体上的电信号可互相干涉，该现象称为串扰。避免串扰的有效方式为使用 两个相邻导体之间的金属屏蔽。
[0023] 当金属屏蔽足够厚时，其不允许干涉领域从一个导体渗透到屏蔽的另一侧，从而 显著降低串扰。然而，当将屏蔽置于承载电流的导体附近时，像电流可在与导体相邻的金属 屏蔽侧上被感应。该像电流紧密地电耦合到在导体上流动的信号电流。
[0024] 因为可将连接器或电缆用于连接两个PCB，所以将连接器和/或电缆中的导体连 接到PCB的任一侧上。同样地，导体上的电流可从一个PCB流动到另一个。然而，在屏蔽上 流动的该电流生成的图像不能超越屏蔽的物理边界。因此，将屏蔽边缘连接到经连接的PCB 中的每一个上的电接地为常见的操作。这些接地连接对在屏蔽上流动的像电流提供连续的 路径。
[0025] 理想的是，对于连接器中的每个信号导体，在屏蔽的任一侧面上一定有接地连接。 例如，100针连接器可需要在任一侧面上到屏蔽边缘的类似编号（即，100)的PCB接地连 接。在实践中，由于PCB上可用的空间有限，实际上仅几个接地连接是实际可用的。
[0026] 当未对邻近导体的屏蔽边缘提供接地连接时，由于阻抗失配，像电流可在边缘处 经历反射，这可由于屏蔽上像电流流动中的突然间断而引起。对于任何屏蔽和连接器结构， 有离散的频率集，对于它们，此类反射可构建性地加入，从而导致被称为共振的现象。
[0027] 在共振下，如果不是通过增加串扰反生产的，则串扰和电磁辐射可变得非常大，并 且金属屏蔽可变得无效。共振现象在更高的频率下变得更明显，所以一般来讲，最大频率限 制对于每一个连接器都存在，超过该最大频率限制，则串扰水平变得太高以至于无法有效 地运行连接器。
[0028]降低串扰的另一种方式（即，不接地）为通过在连接器结构中的选择性点处使用 有电磁损耗的材料来使屏蔽共振衰减。最先进的连接器可在它们的构造中采用有电磁损耗 的材料。然而，有电磁损耗的材料也可使显著量的信号能衰减。因此，在当前可用的连接器 结构中使用有电磁损耗的材料尚未被发现是降低和/或消除串扰的可行方案。
[0029] 如本文所用，电气系统可包括可在不