一种具有重叠接地结构的连接器的制作方法

专利名称：一种具有重叠接地结构的连接器的制作方法
技术领域：
本实用新型通常涉及高速连接器，更特别地是涉及具有减少的串扰和提高的性能 的高速背板连接器。
背景技术：
高速连接器用于许多数据传输应用特别是远程通讯工业中。信号完整性是高速数 据传输领域一个重要的关注点，因为部件需要可靠地传输数据信号。高速数据传输市场也 向减小部件尺寸和增加信号密度方向发展。 高速数据传输用于远程通讯以传输接收自数据存储器或部件发送器的数据，此类 传输最普遍地发生于路由器和服务器中。由于趋向于减小的尺寸的工业趋势，高速连接器 中的信号终端必须减小尺寸，且为了实现尺寸的有效减小，连接器的终端必须以更近的间 隔设置在一起。由于信号终端更近地放在一起，间隔靠近的信号终端之间特别是临近的差 分信号终端对之间的信号干扰增加。这在本领域被称为"串扰"，其发生在信号终端的电场 彼此重叠的时候。在高速时一个差分信号对的信号可能被耦合到邻近或附近的差分信号 对。这降低了整个信号传输系统的信号完整性。高速数据系统中串扰的减少是高速连接器 设计的关键目标。 此前，串扰的减少主要是通过使用放置于邻近的多套差分信号终端之间的内部屏 蔽来实现的。这些屏蔽是在差分信号终端的行或列之间担当电场屏障的相对较大的金属 板。这些屏蔽给连接器增加了可观的成本同时也增加了连接器的尺寸。这些屏蔽还会增加 信号终端到接地的电容耦合从而降低连接器系统的阻抗。如果阻抗由于内部屏蔽而降低， 应当注意确保连接器系统特定位置的阻抗不超过、或下降到期望值以下。连接器系统中减 少串扰的屏蔽的使用要求系统设计者考虑对阻抗的影响和对连接器的这些内部屏蔽的尺 寸的影响。 有人已经尝试不予使用屏蔽而依赖单独接地终端，这些终端在形状和大小方面与
关联的差分信号终端相同。与信号终端的大小相似的接地终端的使用要求仔细考虑贯穿终
端整个长度的连接器系统的所有终端的间隔。在匹配高速连接器接口时，阻抗和串扰也许
由于触头两边的器件的大量金属而能得到控制。由于终端主体部具有与终端接触部不同的
配置和间隔，连接器主体内的阻抗与沿着终端主体部的阻抗匹配变得困难。 本实用新型因此致力于克服上述缺点的高速连接器，该高速连接器针对每个差分
信号对使用多个较大的、分立的屏蔽来控制串扰和减少谐振，其中分立的屏蔽协同担当在
终端阵列旁和沿着连接器的终端主体部的单一屏蔽。
实用新型内容本实用新型由于其独特的结构实现这些以及其它目标。在一个主要的方面，本实
用新型包括利用安装在背板上的头部连接器和用于安装在子卡上的直角连接器的背板连
接器。当这两个连接器连接在一起时，背板和子卡就被连接在一起，通常是直角。 直角连接器，也可以叫做子卡连接器，由一系列相似的连接器单元形成。每个连接
器单元具有通常由塑胶或其它介电材料模压形成的绝缘框架结构。这些框架支撑多个分立
连接器单元，每个框架支撑一导电终端阵列。每个连接器单元框架至少具有两个独立和邻 近的侧面，一侧面支撑终端阵列的终端尾部，另一侧面支撑终端阵列的终端接触部。在子卡 连接器的主体内，框架支撑以列或排布置的终端，这样其中每个单元在其上支撑一对终端 列。 在每一列中，终端被排列成使得差分信号对呈现隔离的状态。在每一列中，为了促 进差分信号终端对之间的边缘(差分模式)耦合，差分信号终端对被边缘到边缘地排列。 较大的接地屏蔽终端首先位于与差分信号终端对直接相对的邻近的列中，其次相邻(在其 上或其下)所述差分信号终端对位于所述列中。这样，在一个列边缘内每一差分信号终端 对的终端彼此耦合并且与面对该差分信号终端对的邻近列中的接地屏蔽终端进行全面的 耦合。某些边缘耦合，也就是通常模式的耦合，发生在差分信号终端对和临近接地屏蔽终端 终中的位置之间。连接器主体中的较大的接地屏蔽终端可以被考虑以一系列的倒v形状排 列，所述倒v形状由三个接地屏蔽终端的组通过虚线互联形成，且差分信号终端对置于这 些v形状的每一个中。 该框架是充当骨架或网形结构的开放性的框架，其使终端列保持优选的排列和间 隔。在这方面，框架包括至少相互交叉的垂直和水平部分和至少一从交叉点伸出将垂直和 水平部分之间的面积划分成两部分的等分线。另两根径向的辐条再次细分这些部分以形成 出现在连接器单元针座的每一个的外表面上的区域开口面积。这些径向辐条网络，和基础 垂直和水平部分一起，支撑一系列的肋，为较大的接地屏蔽终端提供机械支持。该辐条也可 优选地排列成用作将压入装载传递到顺应针尾部的装置，该压入装载在将子卡连接器组装 到子卡的过程中发生在子卡连接器的顶部。 径向辐条连续地位于连接器单元半针座之一的内部表面上，并在当两个连接器单 元半针座结合在一起使得空间距离呈现在终端列之间时作为分隔终端列的基准距。信号和 较大的接地屏蔽终端在其贯穿连接器主体的范围内构成至少两个弯曲，且在这些弯曲区域 内，连接器单元的阻抗通过减少存在于差分信号终端对及与之关联的接地屏蔽终端中的金 属数量进行控制。该减少在接地屏蔽终端中通过形成大窗口来实现，而在信号终端中通过 "颈縮"或縮窄信号终端主体部以增加信号终端边缘之间的距离来实现。 这个改进也可以在连接器单元内的其它区域内执行，在该区域内半针座被连接在 一起。在优选的实施例中，连接器单元半针座通过将形成在一半针座上的柱接合到形成在 另一针座半上的孔中而连接在一起。上述窗口形成在大的接地屏蔽终端内，与支撑框架的 支撑辐条成一直线，且柱状凸起穿过这些开口。差分信号终端对的颈縮部也与连接器单元 支撑框架的支撑辐条以及接地屏蔽终端窗口对准。通过这种方式，减轻该区域中差分信号 终端与接地屏蔽终端的横向耦合。 本实用新型的另一重要方面，较大的接地屏蔽终端被做成在宽度上实质上大于信号终端对，比信号终端对的宽度范围要宽约2. 5倍到约3. 5倍，该信号对宽度包括信号终端 对之间的间隔。随着宽度的增加，更好的信号隔离度被提供，特别是在连接器单元的匹配接 口中。由于接地终端宽度的增加定义了接地终端的重叠，这就縮窄了邻近的差分信号终端 对之间的串扰的可用路径。更宽的接地终端得到连接器单元框架的一部分的支持从而提供 一种结构性支撑同时也沿着接地终端的长度方向提供了一介电部件。 宽的接地终端可以在沿着其长度方向的一个或更多位置接触在一起。这种接触， 或共地(commoning)，优选地发生在接地终端彼此重叠的区域范围内连接器单元框架的边 缘附近。这些接触点在连接器操作过程中形成排放电流和电能的额外路径。该共地接触被 做成与匹配和安装接口相近似，并可通过在选择的每一连接器单元的两个终端阵列中的一 个的接地终端中按或压表现为突起物形式的接触部件来进行影响。接触突起物被弯曲离开 接地终端而朝向邻近终端阵列的接地终端。接触突起物具有足够的长度以便当连接器单元 的两半被连接在一起并放入连接器外壳中时在接触突起物和接地终端之间建立可靠的接 触。接触突起物可以在其位置成对地配置，沿接地终端的背部延伸的肋的每一侧上都有一 个突起物。 为了形成均匀的终端尾部的安装场所，过渡段被提供在终端尾部和终端主体部相 会的地方。在这方面，终端主体部的尾端从其邻接连接器单元中心线的位置向外延伸，并 朝向连接器单元的侧面以获得两列终端尾部之间理想的、增加的宽度以便尾部处于一定程 度、列间的横向宽度。为了获得理想的每一列内终端尾部之间的深度，靠近终端尾部的终端 主体部的末端在横向方向沿着连接器单元支撑框架的底部偏移，所以尾部以相同的而非不 均匀的间距排列，尾部将与终端主体部的末端居中。本实用新型的这些和其它目标、特征和 优势通过对以下详细描述的思考将被清楚地理解。

在本详细描述的过程中，将会频繁地参考附图，其中 图1是根据本实用新型的原理的构造的背板连接器组件的透视图，其中子卡连接 器与插针头匹配以使两块电路板互连在一起； 图2是与图1相同的视图，但图示了从背板插针头移除的子卡连接器； 图3是图2的子卡连接器处于不同角度的透视图，说明其具有前盖或罩，适用于分
立连接器单元； 图4是用于图3的连接器中的一个连接器单元的微透视图，以针座部件的形式显 示； 图5A是图4的连接器单元的右半部分针座的内部视图； 图5B是图4的连接器单元的左半部分针座的内部视图； 图6是用于图4的连接器单元的每一半部分的终端部件的平面视图，显示了固定 于金属引线架(metalleadframe)中，在其切割成单独的元件(singulation)和包覆成型之
、户-
目U ; 图7是图2或图3的子卡连接器的截面视图，其沿着线7-7以暴露终端主体部并
一般性说明利用于每一连接器单元中的差分信号对的"三元组"特性； 图7A是图7的横截的子卡连接器的一个针座的放大的局部视图，特别图示了子卡连接器单元的终端主体部的"三元组"特性； 图7B是图7A的局部视图的前正视图； 图8A是图7的子卡连接器的横截面的微透视图，图示了两个邻接的连接器单元， 或针座； 图8B是图8A的前正视图； 图9是图2的子卡连接器的横截面视图，其沿着线9-9获取，该线是与前垂直辐条
对齐的垂直线，图示终端在穿过连接器单元框架的支撑框架辐条时的布置方式； 图IOA是在图2的子卡连接器内的两个差分信号通道的终端主体部的电场强度图
表； 图10B是图2的子卡连接器的六个连接器单元的组的主体部的电场强度图表； 图11A是图1的连接器的串扰插针图，以字母和数字标号来分别标定终端的行和 列，串扰的真实值得自于对本实用新型的连接器的测试； 图IIB是选自图IIA的插针图的一对差分信号终端的差分阻抗图表，所述阻抗由 本实用新型的连接器的模拟获得； 图IIC是通过模拟本实用新型的连接器得到的连接器插入损耗曲线图，说明招致 的最小和最大损耗，频率为16. 6GHz时的损耗为_3db ; 图IID是说明放置到两块电路板上的图1的连接器部件的真实测试结果的连接器 部件插入损耗曲线图，说明速度约为10GHz时的插入损耗为_3db ; 图12是连接器的终端阵列跨越连接器单元的支撑框架辐条的区域的局部放大视 图； 图13是图12的区域的横截面视图，说明信号对与接地屏蔽终端在它们被连接到 两半针座的支撑框架的区域中的相对位置； 图14是用于图2的连接器中的本实用新型的连接器单元的透视图，反过来的目的 是为了清楚说明终端主体部的末端和由此延伸的尾部； 图15是本实用新型两个连接器单元的底部的局部放大视图，说明从终端主体部
末端延伸开来的尾部； 图16是图15的底部平面视图； 图17是与图15相同的视图，但是为了清楚起见移除了连接器单元支撑框架； 图18是本实用新型连接器的终端主体部与尾部交会的区域的局部放大简图，说 明在一列信号对和接地终端中安装尾部的横向偏移量； 图19是根据本实用新型原理构造的背板连接器元件的另一实施方式的透视图， 部分为横截面，其中接地终端大于信号终端且足够大以至于重叠临近终端阵列中的接地终
丄山
顺； 图20是图19的连接器元件的放大视图，其中横截线S-S贯穿连接器元件的整体； 图21是图19横截线S-S的端视图，但是贯穿整个连接器元件； 图22是图20的区域"A"的局部放大视图； 图23是图22的区域"B"的局部放大视图，说明发生在相同连接器单元的两个相 邻接地终端之间的共地接触；和， 图24是显示比较串扰的差分阻抗曲线图，通过使用Ansoft模拟软件的模型测量得到，Ansoft模拟软件显示不具有共同接地连接器和具有共同接地连接器之间的区别。
具体实施方式
按照要求，在此公开本实用新型的具体实施例；然而，可以理解的是，公开的实施 例仅仅是示范性地并且可以以各种形式实施。因此，这里公开的具体细节并不意味着限制 本实用新型，而仅仅作为权利要求的基础和为了教导本领域技术人员以有效的任何适当的 方式多方面地使用描述的特征的典型的基础，包括结合可能未在这里明确公开的特征来使 用这里公开的各种特征。 已经确定某些所描述的特征可用于提供改进的连接器，用于高速数据传输，其具 有减小的串扰，并且不需要插置在信号终端组之间的较大的金属屏蔽。其作用在于，如果每 一差分信号对侧面与一邻接列中的关联的接地屏蔽终端相接时，接地屏蔽终端的尺寸大于 差分信号终端中的一个的尺寸，从而提供紧邻差分信号对的较大的参考接地以允许差分信 号对侧面耦合到面对它的分立的接地屏蔽。 在一个实施例中，连接器能利用多个差分信号终端对来影响数据传输，其中差分 信号终端对被设置成"三元组"造型以与扩大的接地终端相连，且这些终端在单个连接器单 元内以邻接的两列排列，这些扩大的接地终端担当独立的接地屏蔽，一列中的接地屏蔽与 连接器单元的其它列中的差分信号终端对间隔开且对准。这些接地屏蔽在该两列内的排列 中是错开的，且被间距极小地排在一起以在每一连接器单元中协力地作为单个的、或"伪" 的接地屏蔽。上面所描述类型的连接器能提供加强的对串扰的隔离，其中每一连接器单元 内的每一对列中的接地屏蔽沿着弯曲的路线从连接器单元顶部到连接器单元底部贯穿连 接器单元的主体部。 54为了提供理想的改进，速度为约5GB每秒到约30GB每秒之间甚至高达40GB每 秒时用于背板应用中的高速连接器具有多个连接器单元且每一单元由相反的两半形成，每 一半支撑多个以接地-信号-信号-接地方式排列的导电终端，其中两个信号终端构成差 分信号终端对。接地终端具有比差分信号终端对更大的宽度，以使沿接地终端边缘的切线 与邻接的终端阵列中的接地终端交叉。高速数据传输时减小谐振的结构能被形成为使得每 一连接器单元内的邻近接地终端在沿接地终端长度方向的一个或更多离散的位置上共地， 优选在匹配和安装接口附近，以提供更多用于接地的感应电流的回流路径。在一个实施例 中这样的共地可以通过接触突起物的方式提供，这些接触突起物反向延伸离开一终端阵列 并与邻近终端阵列的接地终端接触。 现在转向附图，图1例示了背板连接器组件100的一个实施方式，该背板连接器组 件100用来将本领域公知称为子卡的辅助电路板102连接到本领域通常称为背板的另一电 路板104。该部件100包括两个连接器106和108。如图2所示，背板连接器108采用插针 头的形式，其具有四个侧壁109共同限定中空插座110。多个导电终端以插针111的形式被 提供并固定在连接器108的相应终端接收孔(未示出)中。插针111被例如通过尾部端接 到背板104上的导电迹线，这些尾部适配到设置在背板中的电镀通孔，或穿过孔洞。 现在转向附图3，子卡连接器106由多个分立的连接器单元112组成，所述连接器 单元112覆盖具有位于终端的反向两端的尾部113a和接触部113b(图4)的导电终端113。 终端接触部113b通过中间主体部113c与终端尾部113a连接。这些主体部113c，贯穿连接器单元主体部的绝大部分，大约从基础框架部件131延伸至附加的垂直框架部件135。连 接器单元112具有其插入形成在前盖，或罩114(图3)内的中空插座的前端115。该罩114 具有多个对准背板连接器108的插针111的开口 116，所以当子卡连接器106插入背板连接 器108时，插针被背板连接器106的终端113的接触部113b接合。连接器单元112可被应 用到连接器单元112的后表面118的加强肋，或支架117进一步固定。 在一个实施例中，每一连接器单元112采用通过结合，或合并两片(waflets)，或 两半在一起形成的针座的形式。右半部分针座122在图5A中图示说明，而左半部分针座 121在图5B中图示说明。每一半针座121， 122以一个特定的模式支持导电终端113的阵 列。当从匹配端即支撑终端接触部113b的半针座的末端观察时，终端阵列在半针座中形成 终端"列"。这样，当两个半针座被匹配在一起时，每一针座、或连接器单元112支撑在连接 器单元112内横向间隔开的终端113的一对列。该间隔如图8B的"SP"所示且通过图5A 中所示的内部辐条133' 、 135' 、 137' 、 139、 139'和140'来提供。为了可靠性，终端113的接 触部113b如图中所示的那样与接触臂对一起提供。这从两方面保证即使在终端轻微地不 对准的情况下子卡连接器终端也能接触到背板连接器插针。 在一个实施例中，终端113被分为独立的信号终端113-1和接地屏蔽终端113-2。 接地屏蔽终端113-2被用来机械地将信号终端分成当连接器工作时差分信号被传送(be carried)的信号终端对。接地屏蔽终端113-2在尺寸上大于每一分立信号终端113-1且在 表面积和总外形尺寸上大于一对该信号终端113-1，因此，每一这样的接地屏蔽终端113-2 可被视为一布置于连接器单元112的主体内的分立接地屏蔽。信号和接地屏蔽终端的尺寸 和排列被图7B最好地显示，其中可见在每一半针座内，接地屏蔽终端113-2被介入空间彼 此分开，这些空间容纳一对信号终端113-1，其与接地屏蔽终端113-2对准以使所有的终端 113在终端列内实质上单线排列。信号终端以Pt间距设置，而接地屏蔽终端与信号终端间 隔开，中心线间距等于约1. 75-2. 0Pt。 这些信号终端113-1是为了传送差分信号，意思是绝对值相同而极性不同的电子 信号。为了减小差分信号应用中的串扰，推动或驱动成对的差分信号终端来使之彼此耦合 或与接地耦合是明智的，而不是与另一差分信号对中单个终端或终端对耦合。换句话说， "隔离"一对差分信号终端以减小高速下的串扰是理想的。这在某种程度上是通过使半针 座中的每一终端阵列中的接地屏蔽终端113-2彼此偏移从而每一对信号终端113-1与大的 接地终端113-2相对或侧接来实现的。由于接地屏蔽终端113-2的大小，它首要担当用于 针座(或连接器单元)内它所面对的每一差分信号对的一分立接地屏蔽。该差分信号对以 横向方式(in a broadsidemanner)与接地屏蔽终端113-2耦合。两个连接器单元半121， 122的终端列被一小的间距分开，如图8A和8B中的SP所示，所以对于它们贯穿连接器单元 的大部分长度而言，连接器单元的一列中的终端通过介电常数为1的空气与该连接器单元 的另一列中的终端分离。接地屏蔽终端113-2其次也担当在列或终端中(图7B)位于其上 或其下的每一差分信号对113-1的终端的接地屏蔽。这些差分信号终端对的最近的终端边 缘耦合于接地屏蔽终端113-2。该两个终端列以紧密的间隔在一起并以内部辐条的厚度隔 开，而此厚度约为0. 25到0. 35mm，相比其它已知的背板连接器这样的尺寸减小是可观的。 这样的近间距结构促进了子卡连接器主体中的每一差分信号通道内的三种类型 的耦合(a)对内的边缘耦合，其中该对的差分信号终端彼此耦合；(b)差分信号终端与同一半针座的列中最近的接地屏蔽终端的边缘耦合；(c)差分信号对终端和在面对的半针座 中的接地屏蔽终端之间的横向耦合。这就提供了接地回流路径，其在分立信号通道的规格 上，如图7B所示，被视作具有总体的V字形，如果通过面对差分信号对的接地屏蔽终端上的 中心来交叉位于差分信号对边缘上的邻近的接地屏蔽终端来画虚线的话。通过这种结构， 每一差分信号终端对能够具有横向和边缘耦合的组合，且该组合能帮助迫使差分信号终端 对进入信号对内更好的差分模式耦合。 在更大的总体的范围上，在连接器主体内，这些分立接地屏蔽终端进一步在每一 针座中的一对列内协同限定一弯曲的伪-接地屏蔽。词语"伪"的使用意味着尽管接地屏 蔽终端113-2没有机械连接在一起，但它们还是在横向和边缘方向上紧密地间隔在一起， 从而就像在针座，或连接器单元中存在一个屏蔽那样进行电气动作。这延伸贯穿了实质 上整个针座，也就是从底部的面到垂直的支撑面，其中接地屏蔽终端113-2大于信号终端 113-1。"大于"意味着在表面积和终端宽度上都大于。图7B最好地说明这个排列。接地屏 蔽终端的相反的边缘可以沿着共地基准线彼此对准或如图7B所示的，在邻近的接地的边 缘之间可以布置有一间隙GSTG，且该间隙具有一优选为接地屏蔽终端的宽度GW的7X或更 少的距离。 地屏蔽终端113-2应大于其关联的差分信号对至少约15% _40%，优选约 34-35% 。例如，一对差分信号终端可以有0. 5mm的宽度，且被0. 3mm的间距隔开，形成1. 3mm 的组合宽度，SPW，而关联该信号对的接地屏蔽终端113-2的宽度可以有1. 75mm。每一列中 的接地屏蔽终端113-2以间距S与它们的邻近信号终端113-1隔开，该间距优选等于信号 终端113-1之间的间距，或者换句话说，每个半针座的每一列内的所有终端被统一的间距S 彼此隔开，从而形成优选的耦合模式。 大的接地屏蔽终端有助于提供一种方式迫使差分信号终端对进入差分模式耦合， 这就是所描述的对内边缘耦合，并帮助保持在这种模式中的边缘耦合同时将与其它任何信 号终端的任何耦合减到绝对极小值。图IOA和IOB最好地说明这种关系，分别是终端主体部 的电能强度和电场强度曲线图。图IOA是上述三元组型结构的电能强度曲线图。该曲线图 的得出是通过使用ANSOFT HFSS软件，模拟处于图7B中例示的排列方式具有4个差分信号 终端对113-1和4个对向的接地屏蔽终端113-2的本实用新型连接器单元的主体的截面， 其中差分电压被分配给该对的两个信号终端113-1从而产生电场和电能强度。 这些模拟演示发生在本实用新型的连接器中的耦合的程度。发生在每一差分信号 对中的两个终端边缘之间的能量场强度的量值如图10A所示，范围从1. 6X 10—4焦耳/立 方米到1. 44X 10—4焦耳/立方米，然而列之间的信号终端对中的两个成角度的边缘之间的 能量场强度的量值减小至1. 6xl0—5并接近于零，演示了能够以特定描述的实施例实现的隔 离。类似地，图10B表示以伏/米为单位的电场强度且其显示了耦合的差分信号终端对的 边缘之间的场强度，范围从8. OOX 103开始，而在互联两个邻接的差分信号终端对的边缘的 倾斜路径上的场强度却减小至2. 4到0伏/米。 图IIC和IID说明所述连接器的模拟和测量的插入损耗，图IIC是如图l所示的 连接器的插入损耗曲线，减去两块电路板并显示用ANSOFTHFSS从排BC和OP(对应图11A 的插针图)中的差分信号对得到的最大和最小损耗值。它显示连接器在频率约为16. 6GHz 时应具有-3db的损耗，该频率相当于33. 2Gb/秒的数据传输率。图IID是通过对图1的连
9接器的早期实施例的测试得到的插入损耗曲线，包括它的电路板。同样地，绘制了差分信号 对在L9M9和K8L8的最大和最小损耗且频率约为10GHz时插入损耗为_3(&，其能支持大约 20Gb/秒或更高的数据传输率。 图19说明子卡连接器的元件500的另一实施例。连接器元件500以多个沿线S-S 截开的导电终端501来说明。图20最好地说明连接器元件500怎样与前述的实施例不同。 尽管上下文显示和描述的是直角连接器，然而在此公开的特征可在其它诸如夹层型连接器 的应用中被利用。 导电终端501包括成对排列以传送差分信号的不同的信号终端502，和作为连接 器回流和放电的宽的接地终端503。这些终端以线性阵列的形式排列，或者以直角应用中 的列的形式排列，该应用被例示为终端501以在每一线性阵列中以边缘_到_边缘的方式 并进一步以接地_信号_信号_接地的样式排列。每一对信号终端502用来作为差分信号 传输线，其中终端对的一个终端502a传送具有给定量值的正电压，而终端对的另一个终端 502b传送相同量值的负电压。 正如所示的，接地终端503的宽度(通过边缘到边缘测量获得，如图21的GW所 示)实质上大于差分信号终端对502a、502b的边缘到边缘的宽度SPW，且接地终端503的边 缘或末端延伸越过相邻终端阵列中的接地终端503的边缘以在相邻的接地终端503之间限 定一重叠区域，如图21的左边所示。换句话说，如果切线"T"沿着接地终端的边缘并穿过 中心线_图21中的连接器单元的CLV3画出，它们将与接地终端503的主体部交叉。该重 叠优选为接地终端宽度GW的约15 %到25%，而更优选为GW的约15%到20%。通过縮窄 存在于相邻信号对之间的孔隙、连接器单元的宽度以及增加相邻终端阵列中信号终端对的 边缘之间的距离，该重叠有助于将被连接器单支撑的每一列和每一对列内的终端信号对彼 此隔离。这增加了接地相对于信号终端对的表面积，该表面积增加每一差分信号传输线或 通道内的电容，从而压低传输通道的阻抗并也导致传输通道内更小的噪声以及信号终端对 中更小的串扰。接地终端的更大的宽度导致信号对之间的间距的最小化，该信号对中可能 发生泄漏。 如第一实施例里所述的，接地终端503沿着其长度部分地被塑胶肋504支撑，这些 塑胶肋504由与连接器半框架505、506相同的材料形成的。这些肋具有比接地终端503更 小的宽度，它们主要为接地终端503提供结构性支撑，但也可由具有理想介电常数的材料 形成以影响信号终端对与邻近接地终端的电容耦合。 在一个实施例中，邻近线性阵列的接地终端503被连接或短接在一起。该连接被 显示发生在图20和图21中靠近前框架部件505和后基础部件507的地方，尽管该接触可能 仅发生在靠近前框架部件的地方，如果需要的话。接触的手段表现为采用按压式接触突起 物形式的接触部件，且该接触部件被弯离交叠邻近接地终端的区域中的接地终端503的主 体部。图23显示突起物510的形成方式，具有一以自由端513终止的弹簧臂即主体部512， 其优选具有布置于其上的平坦接触面。突起物510被从形成在相应的接地终端503中的窗 口 511进行按压。尽管说明了平坦、邻接的接触，但也可以使用诸如点接触或角度接触的其 它接触形式。 这个共地结构提供接地终端中感应电流(和其生成的电场)的多种排放路径，从 而有助于降低可能发生在工作过程中的谐振的数量。图24是按照Ansoft HFSS软件显示将要发生在邻近差分信号对之间的远端串扰的曲线图。该串扰在两对中的终端502b之间进 行测量，除了该曲线外图中还显示了DSP1和DSP2。曲线上的一些峰显示减少了约25-29dB。 图IIA是代表如图l所示根据本实用新型的原理构造的连接器的插针布局的串扰 插针图。为了识别连接器的相应终端，终端的排具有沿着图左边延伸的字母标号，而用沿 着图顶边延伸的数字来标定列。通过这种方式，任何插针均可通过给定的字母和数字来识 别。例如，"D5"指"D"排5列中的终端。牺牲端(victim)差分信号对的测试是通过运行 信号经过4个邻接的在图12中被标定为"侵入端(aggressor)"对的差分信号对来进行。6 个环绕的邻接对中的两个是相同的或者是它们的配对物的镜像，所以仅仅测试6个侵入端 对中的4个，这在本领域是常见的。测试用安装在电路板上的成对的子卡和背板连接器来 进行，上升时间为33皮秒(20-80% )，其相当于通过终端的数据传输率约为10Gb/秒。正 如下表能够看到的，牺牲端对上的累积的近端串扰(NEXT)为2.87%而远端串扰(FEXT)为 1.59%，两个值都低于3%，而图IIB是用沿着图11A的差分信号终端对H1-J1和G2-H2加 载上升时间(20-80% )为33皮秒(ps)的信号模拟通过连接器的差分阻抗(TDR)曲线图。 在33皮秒的上升时间下通过连接器组件和电路板所获得的阻抗为期望的基准阻 抗100ohm的约+/-10%。连接器部件的各段被标定在曲线上。在子卡连接器106的过渡区 域中的阻抗仅仅上升约5ohm(相对于约103-104ohm)，其中终端尾部扩展以形成终端主体 部，而所述对终端主体部的阻抗下降约6-8ohm(相对于约96-97ohm)且在连接器单元支撑 框架中保持大体不变，其中大的接地屏蔽终端113-2与它们的差分信号终端对相连。当子 卡连接器终端接触部113b与背板连接器108的终端111接触时，阻抗上升约6-8ohm(相对 于约103-104ohm)，然后遍及背板连接器(插针头)108的阻抗向基准的100ohm阻抗值减 小。这样，将意识到本实用新型的连接器将在保持一可接受的+/_10%范围内的阻抗的同时 具有低的串扰。 现在返回图4，每个半针座具有一支撑其导电终端列的绝缘支撑框架130。框架 130具有带有一个或更多柱状或耳柄状的支架132的基础部分131，其在子卡连接器被安装 的地方与子卡表面接触。它也具有垂直的前部133。这些部分在此可被以"辐条"来最好地 描述且前辐条133和基础辐条131彼此匹配，以限定连接器单元的两个邻接和偏移的表面 同时也大体上限定终端113的主体部113c的边界。那就是说终端113的主体部113c，其中 接地屏蔽终端113-2比它们的关联差分信号终端对宽和大的区域在基础和前辐条131、133 之间延伸。 底部辐条131和前辐条133在位于连接器单元112前面底部边缘的点"0"处以它 们的末端联结在一起。从此联结点起，径向辐条137以如图所示把基础辐条和垂直辐条135 之间的区域对截成两部分的方式离开该联结点向上延伸，这两部分必要时可以相等或不相 等。径向辐条137延伸至一越过连接器单元112中最外面的终端的位置。附加辐条以138、 139和140表示。这些辐条中的两个，138和139，在它们的长度范围内部分是径向的，因为 它们在联结点"O"前的位置终止并接着向不同的方向延伸以联结到垂直前辐条135或基础 辐条131上。假如它们的纵向中心线延伸的话，可以看到这两个径向辐条从联结点"O"发 散出来。这两个部分径向的辐条138、 140的终点发生在与接地屏蔽肋142交叉的位置上， 其结构和目的下面将进行解释。为了在连接器单元被压进子卡102上就位时均匀地将加在 连接器单元上的负载传输到顺应插针终端尾部的顶部，径向辐条也优选地以如图4所示的
11方式排列。 支撑框架的肋142为接地屏蔽终端提供支撑但也充当模具的流道用来输送注入 的塑料或其它任何形成连接器单元支撑框架的材料。这些肋142在支撑框架模具中是明显 开放的区域并作为辐条的熔融物注入口和作为终端到支撑框架的固定点。肋142优选地具 有如图8B中最好地显示的宽度RW，其小于接地屏蔽终端的宽度GW。期望使肋142的宽度 小于接地屏蔽终端113-2的宽度，以影响面对接地屏蔽终端113-2的边缘的差分信号终端 对的边缘和它们的肋142之间的耦合，从而限制接地终端边缘的电场集中度，尽管已经发 现肋142的边缘可以做得与接地屏蔽终端113-2的边缘一致。然而，保持肋142的边缘从 接地屏蔽终端113-2的边缘后退以便于连接器单元成型，原因在于它减小沿接地屏蔽终端 的边缘形成模具溢流的可能性并由此影响其电气性能。接地屏蔽终端也提供一在支撑框架 成型过程中成型工具能够紧靠的基准表面。如图8A所示且当在本实用新型的一个商业实 施例中利用时，支持肋142的宽度范围是接地屏蔽终端113-2宽度的约60%到约75%，优 选的宽度是接地屏蔽终端宽度的约65%。 图4进一步显示由前辐条133—向前隔开并经由扩展部分134连接到连接器单元 122的附加垂直前辐条135。该附加垂直前辐条围绕在它们从终端主体部过渡到终端接触 部113b的区域内的终端。在此过渡中，大的接地屏蔽终端的尺寸被减小到可以形成如图6 和9中最好地显示的终端接触部113b的分叉形式。 如图5A所示，径向辐条133、135、137、138、139和140可以被认为部分地在连接器 单元半针座122的其中一个的内部表面150上连续。这些元件充当支架以在两个连接器单 元半针座121、 122交合在一起形成一个连接器单元112时将两个终端113的列彼此隔开。 图5A中的内部表面150例示了 6个这样的辐条元件。 一个是在联结点"O"处与前垂直内 部辐条133交叉的基础内部辐条131'。另一内部辐条137'作为一个二等分元件沿对角线 路径方向大致在连接器单元半针座122的两个相反的拐角之间延伸。另两个径向、内部辐 条138'、140'在二等分内部辐条137'和基础的前内部辐条131'和133'之间延伸。在这个 优选实施例中，另外的径向内部辐条138'、140'位于径向内部辐条137'和基础及前内部辐 条131'和133'之间，从而形成两个空气在其中能自由循环的V型区域。连接器单元半针 座122优选被设置成以一种手段来接合另一半，且在优选的实施例中作为多个柱状体154 被示出。柱状体154形成在差分信号终端变窄的区域内，且与接地屏蔽终端窗口 170相对。 每一辐条部件包含一相应的接受柱状体154的凹口 155。内部辐条也用来提供期望的连接 器单元112中的终端113的列之间的隔离SP。在这方面，内部辐条也用来限定图5A中用箭 头160、 161标示的两个V型空气通道。这两个V型空气通道都通过在任何一个连接器单元 半针座中为最上面的终端划界的狭缝163而向连接器单元的外部敞开。 反向连接器单元半针座121如图5B所示，包括多个凹口或开口 155，其被设计用于 接受另一半针座122的柱状体154并将两个连接器单元半针座121、122保持在一起作为单 个连接器单元112。在两个连接器单元半针座121U22联结在一起的区域内，连接器单元 112的阻抗通过减少存在于信号和接地终端113-l、113-2中的金属数量进行控制。这一减 少在接地屏蔽终端113-2中通过在终端主体部113c中形成大的、优选矩形的窗口 170来实 现，终端主体部113c同时容纳柱状体154和连接器单元半支撑框架的塑胶的。优选地，这 些窗口具有1.2的纵横比，其中一边(1.2)是另一边(1.0)的1.2倍。该减少在信号终端中通过"颈縮"信号终端主体部113c，从而两种类型的扩张区域、或开口 171、172分别发生 在差分信号终端对和该对的终端113-1以及接地屏蔽终端113-2之间。在此区域内终端主 体部的縮窄增加差分信号终端对之间边缘到边缘的距离，从而影响其耦合，解释如下。 窗口 170形成在接地屏蔽终端113-2的边缘内，而终端长度由于两个如图13中最 好地显示的同样颈縮的边栏174经由窗口区域是连续的。优选地，窗口 170具有1.2的纵 横比(高/宽)。接地屏蔽终端113-2和相邻的差分信号终端113-1之间的颈縮通过形成 在信号和接地屏蔽终端113-l、113-2的边缘中的两个相反的凹口来限定。如图13的横截 面视图所示，凹口 175形成在窗口 170的区域中的接地屏蔽终端113-2相对的两边缘上并 可轻微地延伸越过窗口 170的侧边缘170a。另外的凹口 176形成在信号终端113-1的边缘 上，所以信号终端113-1的宽度减小，从它们正常的主体部宽度SW减小到在窗口处的宽度 RSW。差分信号对的两个终端之间的颈縮的开口 NW的宽度(图12)优选等于或大于信号终 端宽度SW，且优选地颈縮宽度大于信号终端宽度，其值不超过约10%。 这种结构性改变是有效的，从而最小化任何可能因为电介质(从空气到塑胶)的 突然改变而发生的阻抗的中断。当矩形窗口170切穿接地屏蔽终端113-2时信号终端113-1 被縮窄。这些改变增加了边缘耦合物理距离并减小了横向耦合影响，以补偿从空气到塑胶 的电介质改变。在窗口区域内，大的接地屏蔽终端的金属的一部分被窗口区域内的塑胶电 介质替换，且在该区域内，信号终端113-1的宽度被减小以使它们的边缘移动而进一步分 离来阻碍与接地屏蔽终端的横向耦合并促进差分信号终端113-1之间的边缘耦合。这种沿 着开放窗口 170的路径的信号终端113-1的边缘间距的增加导致差分信号终端好像它们隔 开的距离和在它们的规则宽度部分中的相同一样电气运行。两个縮窄的信号终端之间的间 隔充满着具有比空气高的介电常数的塑胶。该塑胶填充物将用于增加在规则信号终端对边 缘间隔处的信号终端对之间的耦合，但通过在此区域内使它们进一步移动分离，信号终端 对工作中的电气特性如同它们的距离间隔与在规则区域中的距离间隔相同一样，从而将它 们之间的耦合保持在相同的水平同时最小化安装区域处的任何阻抗中断。 现在转向图14-18，依照本实用新型的一个重要方面，接地和信号终端113-1和 113-2的主体部113c具有不规则的共面形状，其允许信号和接地终端113-l、113-2的尾部 113a以统一间距布置，同时能使上述的差分信号对的终端113-1的位置关系处于面对相对 的半连接器单元的相邻列中的各自的大的接地终端113-2的关系。可以看到，终端的每一 列的信号和接地终端113-l、113-2的主体部113c以共面关系彼此对准，同时，被分半的每 一连接器单元的一列中的终端的主体部相对于半连接器单元的另一列中的终端的主体部 以相同的预定距离"t"布置(图7B和15)。距离"t"是相对的连接器针座的终端之间的 分离距离。由于接地终端113-2具有比信号终端113-1更大的侧面宽度，信号和接地终端 113-1、 113-2的主体部113c的纵向中心线113d不具有相等的间距(图18)。其实，如图18 所示，信号终端113-1的主体部113c的纵向中心线113d之间的间距是距离"d"，而信号终 端113-1的主体部113c的纵向中心线113d与邻近的接地终端113-2之间的间距是1. 78d。 与本实用新型一致，尽管信号和接地终端113-1 、113-2的主体部113c的中心线 113d的间距不相等，接地和信号终端的安装尾部113a仍然以列和行的均匀阵列布置以便 更多方面和有效地使用。为此，信号和接地终端113-1 、113-2的尾部113a从各自的终端纵 向中心线113d侧向偏移开预定的不同距离，而信号和接地终端113-l、113-2以彼此侧向嵌
13套的关系形成有便利于终端安装的凹口或颈，其中每一列的终端的尾部113a之间一致的 间隔或间距是必要的。该一致的间隔可以是方形的间隔，优选是矩形的间隔。在如图18中 所见的例示实施例中，可以看到右手远侧上的信号终端113-1，如图18中所见，从终端的纵 向中心线113-d侧向偏移开一相对小的距离"kl"，而差分对的另一信号终端113-1的尾部 113a从终端的主体部113c的中心线113d偏移开一更大的距离"k2"，同时接地终端113-2 的尾部113a从接地终端的中心线113d偏移开一距离"k3"。在这种情况下，接地终端113-2 的侧向偏移距离"k3"小于邻近的信号终端的侧向偏移距离"k2"而大于差分信号对的另一 信号终端的侧向偏移距离"kl"。 为了便利具有这样一致间距的尾部的放置，在这种情况下信号和接地终端113-1、 113-2中的每一个在其侧部或边缘侧上形成有一横向的凹口或颈113e以允许所要求的尾 部113a的偏移和嵌套。在图18中显示的实施例中，例如，接地终端113-2形成有一对凹口 或颈113e而临近信号终端113-1的尾部113a以处于接地终端113-2的主体部113c的下 面的方式嵌套在一个凹口 113e中。如本领域技术人员可以理解的，当它们延伸通过半连接 器单元的介电安装框架时，终端113-l、113-2的这样的开凹口或颈縮的程度可以通过保持 每一差分信号对的信号终端适当的阻抗控制的方式进行影响。 依照本实用新型深一层的方面，信号和接地终端113-l、113-2的每一列的尾部 113a以一致的横向间距从终端的邻近列的尾部113a隔开，该横向间距不同于每一连接 器单元的终端的主体部113c之间的横向间距。在图示的实施例中，每一信号和接地终端 113-1、113-2的尾部113a被一横向的、大体水平的凸缘部113f (图15和18)支撑，该凸缘 部113f从主体部113c以与相对的半连接器单元的终端成发散的关系延伸开来，所以信号 和接地终端的每一列的尾部113a都具有大于连接器单元的信号和接地终端的主体部113c 之间的横向间距"t"的横向间距"tl"(图15)。相对的半连接器单元的信号和接地终端的 尾部主体部113c也以与直接邻近的连接器单元中的信号和接地终端的尾部的列的横向间 隔相同的横向间距tl来布置。 因此，可以看到连接器单元的接地和信号终端的尾部113a以一致的阵列布置，包 含间距相等的尾部113a的列，而每一列的尾部也是等间距的。在图示的实施例中，终端的 每一列的尾部被以1. 35mm的间距"p"间隔开，而尾部的列被以1. 90mm的横向间距"tl"间 隔开。这些间距与宽度方向的间距服从约0.71的纵横比；tl(等于上面引用的WW)大约是 最小的所以能够通过在安装连接器的印刷电路板上的间距来实现。 尽管本实用新型的优选实施例被显示和描述，但显然本领域技术人员可以在不脱 离本实用新型的精神、被附加的权利要求限定的范围的情况下进行改变和改进。
权利要求一种用于高速应用的连接器组件，包括绝缘外壳，其具有多个通道，所述通道以列和排布置；至少一个连接器单元，其布置在所述外壳中，所述连接器单元包括支撑两列间隔开的导电终端的绝缘支撑框架，所述支撑框架包括沿着连接器单元的安装面延伸的基础部件和相对基础部件以一角度延伸的前部件，所述前部件沿着外壳的背面延伸；所述终端包括用于安装到电路板的尾部、用于与一相对的连接器对接的接触部以及使终端尾部和接触部相互连接在一起的主体部，所述终端被分成几组的差分信号终端对和关联的接地终端，所述差分信号终端对在所述的两列的每一列内边缘到边缘排列，所述差分信号终端对在所述的每一列内通过单个接地终端而彼此分开，其中所述两列的每一列中的所述接地终端面对所述两列的另一列中的差分信号终端对，所述接地终端的每一个具有第一宽度，该第一宽度实质上大于与该接地终端所面对的差分信号终端对有关的第二宽度，相邻列中的接地终端的边缘彼此重叠使得所述接地终端协同电性动作作为连接器单元的每一个内的单一接地。
2. 根据权利要求1所述的连接器，其中所述第一宽度至少是第二宽度的200%。
3. 根据权利要求2所述的连接器，其中所述第一宽度至少是第二宽度的230%。
4. 根据权利要求1所述的连接器，其中所述支撑框架包括多个绝缘肋，这些绝缘肋邻 近所述接地终端和在所述接地终端的后面从支撑框架基础部件延伸到支撑框架前部件。
5. 根据权利要求4所述的连接器，其中所述支撑框架肋具有小于第一宽度的第三宽度。
6. 根据权利要求1所述的连接器，其中所述接地终端彼此重叠至少该接地终端宽度的 10%。
7. 根据权利要求6所述的连接器，其中所述接地终端彼此重叠至少该接地终端宽度的 15%。
8. 根据权利要求1所述的连接器，其中一列中的所述接地终端耦合到另一列中的至少 一个接地终端。
9. 根据权利要求8所述的连接器，其中一列中的所述接地终端包括由此向外延伸的接 触突起物，所述突起物形成为与另一列中的接地终端接触。
10. 根据权利要求8所述的连接器，其中所述一个终端列中的所述接地终端与最接近支撑框架前部件的所述另一终端列中的接地终端接触。
11. 根据权利要求10所述的连接器，其中所述一个终端列中的所述接地终端另外与最 接近支撑框架基础部件的所述另一终端列中的接地终端接触。
12. 根据权利要求8所述的连接器，其中每一列中的至少一个接地终端耦合另一列中的两个接地终端。
13. 根据权利要求4所述的连接器，进一步包括从所述一个终端列中的接地终端延伸 穿过连接器单元的中心线与所述另一终端列的接地终端接触的接触部件。
14. 根据权利要求13所述的连接器，其中所述接触部件布置在所述肋的相反两侧上。
专利摘要一种具有减小的串扰的高速连接器，利用分立连接器支撑框架组装在一起以形成一组连接器单元。每一个这样的单元支撑在两个间隔开的列中的导电终端列，这些列具有被充当接地终端的大的中间接地屏蔽彼此分开的差分信号终端对。该接地屏蔽在该对列内以交互的方式排列且它们被间距极小地排在一起从而在该对列内形成弯曲模式的接地屏蔽，所述接地屏蔽在每一对列内共同作为单个的“伪”屏蔽。这些接地屏蔽在宽度上实质上大于差分信号终端对以提供更有效的信号隔离。
文档编号H01R13/658GK201490476SQ20092017801
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者皮罗兹·阿姆莱希, 约翰·C·劳尔克斯 申请人:莫列斯公司