连接器系统的制作方法
【专利摘要】一种连接器系统包括安装在一电路板上的一连接器。所述电路板具有更深的背钻孔设置的导孔且所述连接器具有修改的信号端子，所述修改的信号端子能配合(mate with)所述背钻孔设置的导孔，以提供设置于所述电路板的顶部的几层中的信号迹线在性能上的令人惊讶的增加。
【专利说明】连接器系统
[0001]相关申请
[0002]本申请主张于2015年3月6日提交的美国临时专利申请US62/129414的优先权，该临时专利申请其整体上通过援引并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及连接器领域，更具体地涉及适于高数据速率的压配连接器领域。
【背景技术】
[0004]图1示出现有技术的用于一压配连接器的背板/连接器接口且应用作图5-图9提供的图表中的#1结构的基础。如图所示，接地端子的尾部59和信号端子的尾部58设置成延伸进入到一电路板60中约1.3mm。从性能观点看，将端子的尾部制得这样小已证实是有益的，而不管在组装过程所遇到的困难如何。为了改善性能，导孔能以背钻孔设置(backdrilled)，从而所得到的导孔延伸进入电路板60中约1.0mm，与现有设计相比，这提供了改善的性能。但是随着数据速率已从25Gbps增加至40Gbps，希望进一步改进连接器的设计。向40Gbps通道(这在一 NRZ编码系统中依赖于20Ghz信号传输)发展存在的一个问题是，如果信号迹线62试图用在电路板60的第二层或第三层中，则导孔和端子形成一显著的电气插粧(stub)效应，因此通常不会使用第二层或第三层作为一高数据速率能力的通道，而是将若干额外的层置于最上方的高数据速率能力的信号层的顶部。由于希望在电路板60中具有对称结构(否则电路板将翘曲)，这将要求另外的四层或六层另设在电路板上(另设在顶部的几层同样另设在底部)，这增加了电路板60的成本。由此，某些人群会赏识连接器和电路板的进一步改进，以能够实现降低成本的方案和改进的性能。
【发明内容】
[0005]—种系统提供了安装在一电路板上的一连接器。所述连接器系统包括:一电路板，具有一顶表面以及一底表面，且多条信号迹线定位在所述顶表面附近，所述电路板具有设置在其内的多个接地用导孔以及多个信号用导孔，所述多个信号用导孔各连接于所述多个信号迹线之一且背钻孔设置成与相应的信号迹线相距一约0.3mm的长度；以及一连接器，安装在所述顶表面上，所述连接器包括:多个接地端子，所述多个接地端子各具有一尾部，所述尾部设置成延伸进入到所述电路板中大于1.0mm;以及多个信号端子，所述多个信号端子各具有定位于相应信号用导孔中的一尾部，所述信号端子的尾部具有一加大部，所述加大部延伸进入到所述电路板中不大于0.5mm。所述电路板包括一顶表面且包括多个接地用导孔以及多个信号用导孔。信号用导孔能背钻孔设置，从而信号用导孔延伸超出与信号用导孔连接的迹线不大于约0.3mm，且在一实施例中，信号用导孔能从所述顶表面向下延伸
0.5mm。所述连接器包括定位在接地用导孔中的接地端子的尾部和定位在信号用导孔中的信号端子的尾部。信号端子的尾部包括一加大部，所述加大部延伸进入所述电路板中不大于0.5_，且由此能接合更短的信号用导孔，但是信号端子的尾部的总长度能依然使得接地端子的尾部尽可能远地延伸进入到所述电路板中。
【附图说明】
[0006]本发明通过举例来进行说明且不限制于附图，类似的附图标记表示类似的部件，而且在附图中:
[0007]图1示出一连接器系统的一现有设计的一简化横截面。
[0008]图2不出一连接器系统具有一超短导孔及端子结构的一简化横截面的实施例。
[0009]图3示出一连接器系统的另一实施例的具有短导孔和长端子的一简化横截面。
[0010]图4示出一电路板的一横截面的给出两个导孔及端子结构的一立体图。
[0011]图5示出图1、图2以及图3所示的三个结构的插入损耗性能的一曲线图。
[0012]图6示出图1、图2以及图3所示的三个结构的回波损耗性能的一曲线图。
[0013]图7示出图1、图2以及图3所示的三个结构的近端串扰的一曲线图。
[0014]图8示出图1、图2以及图3所示的三个结构的远端串扰的一曲线图。
[0015]图9示出图1、图2以及图3所示的三个结构的阻抗响应的一曲线图。
[0016]图10示出一连接器系统的示范性实施例的一简化横截面，其中一导孔连接于在一层中的一 L3迹线。
[0017]图11示出一连接器系统的示范性实施例的一简化横截面，其中一导孔连接于在一层中的一L5迹线。
[0018]图12示出一连接器系统的示范性实施例的一简化横截面，其中一导孔连接于在一层中的一 L7迹线。
[0019]图13示出图10、图11以及图12所示的三个结构的插入损耗性能的一曲线图。
[0020 ]图14示出图1O、图11以及图12所示的三个结构的回波损耗性能的一曲线图。
[0021]图15示出图10、图11以及图12所示的三个结构的近端串扰性能的一曲线图。
[0022]图16示出图10、图11以及图12所示的三个结构的远端串扰性能的一曲线图。
[0023]图17示出图10、图11以及图12所示的三个结构的阻抗响应的一曲线图。
【具体实施方式】
[0024]以下详细说明将描述示例性实施例并且不意欲限制到这些明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的多个特征可以组合在一起，以形成出于简明目的而未另外说明的其它组合。
[0025]应注意的是，本文未给出连接器的许多细节。本文所提供的为适合用于设置成提供高数据速率能力的连接器的各种连接器类型，且一个可行的应用是一背板连接器，诸如所述MOLEX IMPEL连接器系列。另一潜在的应用是一标准输入/输出(I/O)式连接器，诸如MOLEX zQSFP叠置连接器。在各个情况下，连接器可修改成包括如本文所述的信号尾部，以获得更高信号传输频率及数据速率下的益处。
[0026]如上所述，现有技术在20GHz信号传输频率下对于顶部的两层或三层中的信号排而言存在问题。一个潜在的方案是仅使得端子的尾部超短，诸如图2所示的结构。
【申请人】已确认的是在结合约0.5mm长的一导孔筒且信号端子的尾部延伸进入到所述板中不大于
0.5mm的情况下，在上方三层包括高数据传输率能力的信号迹线的一结构中将具有非常好的性能，且这个理论方案是用于#3结构的基础。
[0027]然而，#3结构的方案在组装过程上存在问题，因为一旦尾部变得如此之短，则该结构变得极其难于使得端子的尾部与导孔对准。另外，至少在不具有另外的固持手段的情况下，尾部越短则将使得固持力越低，由此使得这个结果的方案从强度观点看是不令人满意的。结果，本领域的技术人员被劝阻试图采用比约Imm长度短的一针眼式(eye-of-the-needle)尾部。而在此所描述的设计是采用设置成延伸到电路板中的长度在Imm至1.4mm之间的端子，在图1-3中的端子是设置成延伸进入到电路板中约1.3mm。
[0028]图3至图4示出一连接器系统的一实施例，其令人惊讶地发现比预想的发挥作用更好。具有一顶表面161和一 164的一电路板160设置有多个信号用导孔170和多个接地用导孔180。接地端子的尾部159定位在接地用导孔180中，而信号端子的尾部158定位在信号用导孔170中。
[0029]如图所示，接地端子的尾部159设置成加大部159a(例如一针眼设计中的眼部)定位在电路板160中一显著的距离，以提供良好的固持性，且在所示出的实施例中，加大部159a的顶部进入到电路板160中大于0.2mm。这有助提供接地端子的尾部159在电路板160中的良好的固持性并提高了系统的强度。因为，如上所述，越短的尾部越难于定位在导孔中，所以为了有助于安装，接地端子的尾部159设置成延伸进入到电路板160中约1.3mm。
[0030]信号端子的尾部158也设置成延伸进入到电路板160中约1.3mm，但设置成加大部158a延伸到电路板160中不大于0.5_。另外，信号用导孔170为背钻孔设置，从而信号用导孔170仅延伸超过迹线162约0.3mm，对电路板160的顶表面161附近的迹线而言可进入到电路板160中约0.5mm(就此而言，信号用导孔170类似于图2所示的结构)。这提供了一实施例，其中信号用导孔170—旦背钻孔设置就延伸超过信号迹线162不大于0.30mm且(对于顶表面161附近的迹线而言)也不会在顶表面161下方延伸超过0.5mm。换句话说，信号端子的尾部158设置成加大部158a的最下部延伸进入电路板160中不大于约0.5mm，而该信号端子的尾部158依然进一步延伸进入到该电路板160中且优选延伸进入到该电路板160中大于1.0_。
[0031]由此，如能认识到的，信号端子的尾部158能延伸超过背钻孔设置的信号用导孔170大于0.5mm，而在所示出的实施例中，延伸超过信号用导孔筒170为0.8mm。信号端子的尾部158可稍截短，以提供进一步的改进，但是越短的尾部提供了必须与所需的可靠性组装平衡的递减的回波(diminishing return)。在那个方面，应注意的是，使信号端子的尾部158与接地端子的尾部159在长度上基本相同有益于确保在连接器被压入到所述电路板160上时所有的端子均合适地坐落在它们各自的导孔中。且针对固持目的，可取的是使具有一加大部159a的接地端子的尾巴159可靠地位于顶表面161下方，从而连接器与电路板160之间的接合可靠。
[0032]所示出的结构也允许在使接地端子的尾部I5 9的加大部I 5 9a开始被压缩(compressed)之前信号端子的尾部158插入其相应的信号用导孔170中。这有助提供更好的触觉反馈并减少信号端子的尾部158错位的机会和由于难于感知所述错位因与压缩加大部159a相关的更大的力(efforts)而导致的无意的受损/压溃(crush)。所示出的系统的另一优点在于，由于加大部158a开始被压缩之前加大部159a完成被压缩的事实，所以尾部的最大插入力可降低。换句话说，这些端子的加大部按顺序的方式被压缩，其中首先接地端子的尾部159被压缩而其次信号端子的尾部158被压缩。这个结构为#2结构，且如能认识到的，特别是在20GHz下，该系统的性能接近图2所示的理论设计的性能。
[0033]应注意的是，背钻孔设置示出为直径上为0.7mm且直径也可大至约1.0mm。背钻孔设置的直径从约0.5mm增加至约0.7mm是有益的，
【申请人】已确认的是，随着背钻孔设置的直径增加至超出了约0.7mm，回波减少。由此，对于大多数方案而言，预计采用约0.7mm的一背钻孔设置直径将是更合乎需要的。
[0034]参照图5至图9，示出#2结构中的信号端子的尾部的性能。如能认识到的，与标准端子相比，#2结构设计提供了一显著的改进，其易于支持20GHz信号传输，同时将在通道处提供具有在插入损耗与回波损耗之间的几乎15dB的信号。相比之下，现有设计在15GHz下仅具有约IldB的信号，且由此，在现有设计中，顶部的几层中的信号迹线将不适合支持一 40Gbps通道。由此，本改进的设计能于先前在这种数据速率下不能发挥作用的几层中实现40Gbps性能并提供了降低成本的可能性。
[0035]应注意的是，所示出的设计为这样的连接器，所述连接器具有设置成与约0.40mm直径的导孔接合的端子。本文所说明的这些特征对于稍大的尾部及导孔也是有效的，诸如尾部设置成与约一 0.45mm直径的导孔接合的一系统。
[0036]图10至图17示出采用修改的信号端子的尾部的一连接器的益处。图10-图12示出三个实施例，其中，信号端子的尾部延伸进入到电路板中约1.2-1.3mm。图10示出与#2结构、L3迹线相关联的结构；图11示出与#2结构、L5迹线相关联的结构，而图12示出与#2结构、L7迹线相关联的结构。如能认识到的，信号端子的尾部在各个结构中相同(例如加大部延伸到电路板中小于0.5_)，但是该电路板进行背钻孔设置，从而从相应的迹线到导孔的端部之间的距离Vl保持恒定为约0.3mm。如能认识到的，这意味着距离Pl大于距离P2且距离P2大于距离P3。另外，270c的长度大于270b的长度，270b的长度继而大于270a的长度(270a的长度为约0.5mm)。
[0037]如图13-图17中的图表所示，本新的信号端子的尾部设计结合一电路板进行背钻孔设置从而导孔延伸超出迹线为约0.3mm，这提供了随着导孔长度增加而改善的插入损耗和回波损耗，但是提供了随着导孔长度增加而稍差的串扰。由此，本新的信号端子的尾部能用于各种结构且在各种结构下，本新的信号端子的尾部提供合乎需要的性能。
[0038]在此提供的说明书借助其优选且示例性的实施例说明了各个特征。本领域普通技术人员通过阅读本说明书，将可在随附权利要求的范围和精神内做出许多其它的实施例、修改和变形。
【主权项】
1.一种连接器系统，其特征在于包括: 一电路板，具有一顶表面以及一底表面，且多条信号迹线定位在所述顶表面附近，所述电路板具有设置在其内的多个接地用导孔以及多个信号用导孔，所述多个信号用导孔各连接于所述多个信号迹线之一且背钻孔设置成与相应的信号迹线相距一约0.3mm的长度；以及 一连接器，安装在所述顶表面上，所述连接器包括: 多个接地端子，所述多个接地端子各具有一尾部，所述尾部设置成延伸进入到所述电路板中大于1.0mm;以及 多个信号端子，所述多个信号端子各具有定位于相应信号用导孔中的一尾部，所述信号端子的尾部具有一加大部，所述加大部延伸进入到所述电路板中不大于0.5mm。2.如权利要求1所述的连接器系统，其特征在于，接地端子的尾部的加大部定位成进入到电路板中至少0.2mm。3.如权利要求2所述的连接器系统，其特征在于，加大部为一针眼结构。4.如权利要求3所述的连接器系统，其特征在于，信号端子的尾部和接地端子的尾部在长度上基本相同。5.如权利要求3所述的连接器系统，其特征在于，信号端子的尾部和接地端子的尾部延伸进入到电路板中约1.3mm。6.如权利要求5所述的连接器系统，其特征在于，信号端子的尾部和接地端子的尾部在长度上基本相同。7.如权利要求1所述的连接器系统，其特征在于，信号端子的尾部和接地端子的尾部延伸进入到电路板中约1.3mm。8.如权利要求1所述的连接器系统，其特征在于，信号端子的尾部和接地端子的尾部在长度上基本相同。9.如权利要求1所述的连接器系统，其特征在于，所述背钻孔设置的直径为至少约.0.7mm.
【文档编号】H01R12/58GK205488650SQ201620172362
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】约翰·C·劳尔克斯, 维韦克·M·沙, 王健霖, 培鲁兹·阿姆雷西
【申请人】莫列斯有限公司