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CN100541922C - 电连接器 - Google Patents

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CN100541922C
CN100541922C CNB2006100820504A CN200610082050A CN100541922C CN 100541922 C CN100541922 C CN 100541922C CN B2006100820504 A CNB2006100820504 A CN B2006100820504A CN 200610082050 A CN200610082050 A CN 200610082050A CN 100541922 C CN100541922 C CN 100541922C
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Abstract

本发明公开一种电连接器，包括绝缘外壳(102)和容纳在所述外壳中的多个信号模块(132)。每个信号模块包括具有匹配触头(160，162)的匹配边缘(186，196)，具有安装触头(174)的安装边缘(188，198)和将各个所述匹配触头与各自的所述安装触头电连接的多个导体(170)。信号模块布置成相邻的对(180A，180B；190A，190B)。所述配对中的匹配触头之间具有第一间隔(S1)，所述配对中的安装触头之间具有第二间隔(S2)，所述配对中的导体之间具有第三间隔(S3)。第二和第三间隔选择成提供通过所述信号模块的预定阻抗。

Description

电连接器
技术领域
本发明涉及一种传送差动信号的板对板电连接器。
背景技术
随着电气元件向更小、更快和更高性能的方向发展，对于沿着电路径的电接口来说，能以增加的流量在更高的频率和更高的密度下操作变得越来越重要。
在互连电路板的传统方法中，一个电路板作为后平面，另一个作为子板或主板。典型地，后平面具有包括多个在后平面上连接到导电路径(conductive trace)的信号插头或触点的通常被称作头部的连接器，而不是直接连接电路板。通常被称作插座的子板连接器也包括多个触点或插头。在头部和插座匹配的时候，信号可以在两个电路板之间传送。相反，一些电子装置，例如可插收发机、电缆组件和可插的夹层卡，都设计成与直接制成于电路板的接头进行操作。
电信向更高数据传输率的迁移导致在保持信号完整性的同时对密度和流量提出更严格的要求。除了对密度和流量的要求外，还需要将尺寸最小化并降低电接口的复杂性。
至少一些板对板连接器是差动连接器，其中每个信号需要两个线路，其被称作差动对。为了得到更好的性能，可以将地线与各个差动对相连。典型地，连接器包括许多具有相互之间成直角的接触边缘的模块。
在一个已知的连接器中，扁平柔性电缆用于将插件槽与电路板或主板相连接。用加压连接来实现对电路板的连接。出于这种设计，用户需要使用处于下方的加强元件来调整柔性电缆，并通过压力配合紧固电缆。该步骤需要一些精密度并且相当乏味。
由于通过板对板连接器的传输频率的增加，保持通过连接器的理想阻抗来将信号衰减最小化变得越来越重要。有必要提供增强的信号承载能力和改善的电性能而不增加连接器尺寸的电连接器。
发明内容
一种电连接器，包括绝缘外壳和多个容纳在外壳内的信号模块。每个信号模块包括具有匹配触头的匹配边缘、具有安装触头的安装边缘和多个导体，所述导体将各个所述匹配触头与各自的所述安装触头电连接。信号模块布置成相邻的对。所述配对中的匹配触头之间具有第一间隔，所述配对中的安装触头之间具有第二间隔，所述配对中的导体之间具有第三间隔。第二和第三间隔可被选择以提供通过信号模块的预定阻抗。
附图说明
图1是根据本发明的典型实施例形成的电连接器的透视图。
图2是图1所示的连接器部分切除的侧视图。
图3是根据本发明的典型实施例形成的短信号模块侧视图。
图4是根据本发明的典型实施例形成的长信号模块侧视图。
图5是根据本发明的典型实施例形成的接地模块侧视图。
图6是长和短信号模块以及接地模块组件的仰视图。
图7是具有左侧和右侧对的长和短信号模块的组件的正视图。
图8是表示典型主板的安装孔布局的俯视平面图。
图9是连接器100沿图2中的线9-9得到的局部横截面图。
具体实施方式
图1表示根据本发明的典型实施例形成的电连接器100。连接器100包括具有前匹配面104和安装面106的绝缘外壳102。连接器100安装在电路板110上，有时被称作主板110，处于主板110的安装接触面112。连接器100配置成可以分别在连接器100的匹配面104的上部和下部槽120和122中容纳卡型可插模块或电路板(图1中未示出)。模块中的插头通过连接器100连接到主板110。模块中的插头可能影响比如槽120和122的整体宽度和在连接器100的匹配面104的触点间隔这些参数。连接器100将根据先进电信计算结构(Advanced Telecom Computing Architecure)(ATCA)夹层卡(AMC)连接器进行描述，同时可以理解，这里描述的优点在基于其他标准设计的其他连接器中也适用，例如，外设部件互连(Peripheral ComponentInterconnect)(PCI)方式和10Gbps小波形因数可插(Small Form FactorPluggable)(XFP)模块等。因此，下述描述只是用来说明而不是限制，并且在此只是本发明原理的一项可能的应用。
连接器100包括多个接触模块130，其包括信号模块132和加载在外壳102中的接地模块134。信号和接地模块132和134分别以重复和交替的接地-信号-信号-接地模式进行布置，其中两个信号模块132相互临近并且夹在各个的接地模块134中间。相邻的信号模块132形成承载差动信号的差动对。在一个实施例中，连接器安装面106基本平坦，并且信号和接地接触模块132和134分别设置有靠近安装面106的针型触头174的柔性孔(图2)，从而促进连接器100的终端和主板110之间的压力配合。平坦的安装面106与A和B式常规承载板兼容。外壳102包括侧板138，在一个实施例中，所述侧板包括在多个连接器100并排定位时用于部件遮盖安装螺钉元件的孔140。
图2是连接器100的侧视图。在图2中，外壳102的匹配面104部分切除。第一匹配电路板150容纳在上部槽120中，第二匹配电路板152容纳在下部槽122中。各个匹配电路板150和152包括上表面154和下表面156，每个表面包括多个接触垫158。各个信号模块132和各个接地模块134包括成对布置的上弹簧触点160和下弹簧触点162，所述触点与靠近外壳102的匹配面104的上部和下部槽120和122的其中一个排列成行。上弹簧触点160啮合匹配电路板150和152的上表面154上的接触垫158，而下弹簧触点162分别啮合匹配电路板150和152的下表面156上的接触垫。相邻的信号模块132中的相邻的上弹簧触点160形成差动接触对，类似地，相邻的信号模块132中的相邻的下弹簧触点162也形成差动接触对。各个弹簧触点160和162通过端接到主板110的多个引线170至安装触头174(图2中以虚影表示)中的一个端接到主板110。在典型实施例中，信号模块132包括长和短两种不同类型，更明确地，是如下所述的长引线框和短引线框两种。
图3是短信号模块180的侧视图。信号模块180包括具有上和下弹簧触点160和162的引线框182，每个触点由导线170电连接到各自的安装触头174。引线框182过模制(over-molded)在具有前部匹配边缘186和安装边缘188的外壳184中。在一个实施例中，匹配边缘186和安装边缘188基本上相互垂直。弹簧触点160和162沿匹配边缘186布置。安装触头174沿安装边缘188布置。最前的安装触头174从外壳184的前部匹配边缘186偏离距离D1。安装触头174在触头之间具有基本相等的间隔D2。
图4是长信号模块190的侧视图。信号模块190包括具有上和下弹簧触点160和162的引线框192，上和下弹簧触点通过导线170分别与安装触头174电连接。引线框192具有过模制外壳194，其具有前部匹配边缘196和安装边缘198。在一个实施例中，匹配边缘196和安装边缘198基本相互垂直。弹簧触点160和162沿匹配边缘196布置。安装触头174沿安装边缘198布置。长信号模块190与短信号模块180(图3)在安装触头174沿安装边缘198布置方面不同。在长信号模块190的情况下，最前的安装触头174从外壳194的前部匹配边缘196偏离距离D3。偏离距离D3大于偏离距离D1。偏离距离D1或D3成为区别信号模块是长还是短的特征，D1定义成短的而D3定义成长的。偏离之后，长信号模块190上的安装触头174与短信号模块180具有相同的间隔D2。在该讨论中，术语长和短信号模块和长和短引线框模块具有类似的含义并且可交替地使用。
在连接器100中，相互相邻的短信号模块180和长信号模块190成对使用。短和长信号模块180和190分别用来将相邻的差动对相互分开或替换，从而降低了相邻差动对之间的干扰。此外，由于差动对包括以相邻相同的模块布置的并排触头和导线，所以差动对的电路径长度基本上相同，这样基本上排除了差动对中的歪斜失真。
图5是接地模块134的侧视图。不同于短和长信号模块180和190，接地模块134是非过模制的固态导电引线框。在典型实施例中，接地模块134由导电金属制成。接地模块134具有前部匹配边缘202，上和下弹簧触点160和162分别从该边缘延伸。多个安装边缘触头174形成在安装边缘204上。槽208而不是引线形成在接地模块134中。在典型实施例中，仅在一种结构中设置接地模块134，该结构开设了分别用于上述的短或长信号模块180，190的槽。接地模块134还包括安装边缘触头174，该触头设置成分别为短和长信号模块180和190的安装边缘174提供屏蔽。
图6是长和短信号模块190和180组件的仰视图，分别具有将要布置在外壳102(图2)中的接地模块134。图6表示与主板110(见图8)上的安装接触模式一致的接触模式，以及其中布置有信号模块180、190和接地模块134的模式。通常，该模块布置成接地-信号-信号、接地-信号-信号的模式。在图6中，从上到下为接地模块134A，接着是信号模块对180A和180B，接着是接地模块134B，接着是信号模块对190A和190B，最后是接地模块134C，从而描述了接地-信号-信号模式。
在典型实施例中，模块布置成还包括成对的短和长信号模块180和190，结果在图6表示的模式重复时，分别按交替顺序布置。相邻的触头，例如成对的相邻短信号模块180A和180B中的触头174A和174B形成差动对210。类似地，相邻长信号模块对190A和190B中的相邻触头174C和174D也形成差动对212。对于短和长信号模块的结构，相邻的差动对210和212依次交替，从而减少差动对210和212之间的干扰。此外，成对的信号模块之间的接地模块134的散置进一步屏蔽了差动对210和212，从而进一步减少了干扰。
弹簧触点160和162在槽120和122的宽度W上(图1)在相邻弹簧触点160和162之间具有均匀的间隔S1。建立间隔S1以与匹配电路板150和152(图2)上的接触间隔相配合。在一些实施例中，建立弹簧触点间隔S1以符合工业标准。例如，在一个实施例中，间隔S1设置成0.75毫米，这对应于AMC连接器标准。各个第三弹簧触点160和162与接地模块134结合。这样，在接地模块134上的弹簧触点160和162之间具有三倍于间隔S1的间隔SG。
图7表示图6中所示的分别从短和长信号模块180和190的匹配边缘186和196方面看的接触模块组件。在短和长信号模块型180和190内，信号模块180和190还分别被分成左侧信号模块和右侧信号模块。在图6和7中，短信号模块180A也是左侧信号模块，同时短信号模块180B也是右侧信号模块。类似地，长信号模块190A也是左侧信号模块，同时长信号模块190B也是右侧信号模块。
左侧和右侧的指定分别确定了安装触头174在信号模块180和190的安装边缘188和198上的位置，其不是向左就是向右偏离信号模块180和190的过模制外壳184和194的中心线230。在一个实施例中，安装触头174为提供左和右偏移的分阶式触头。在信号模块180和190的安装边缘188和198上的安装触头174的位移分别留出安装触头的接触间隔，该间隔不同于在信号模块180和190的匹配边缘处的弹簧触点的间隔。在图7所示的实施例中，短信号模块对180A和180B以及长信号对190A和190B的安装触头174的分布产生与弹簧触点160和162的间隔S1不同的、用于信号模块安装的间隔S2。每个信号接触模块180和190差动对包括左侧模块和右侧模块。此外，每个差动对中的安装触头174是向各自的信号模块180和190的中心线230的相反方向偏离的分阶式触头。
图8是表示主板110中典型的安装孔的布局的俯视图。安装孔布局包括多个为了标识、在图8中用阴影表示的接地接触孔隙240，以及多个信号接触孔隙242。信号接触孔隙242的差动对244表示成围绕在一起。在主板110上的安装触头174的间隔由主板110上的孔隙间隔决定。间隔和孔隙的大小可被选择以提供通过孔隙的预定阻抗并允许布线路径通过孔隙。在典型实施例中，触头孔隙240和242的直径为0.46毫米，相邻信号模块触头之间的间隔S2是1.5毫米。预定阻抗是一百欧姆。
主板110上的安装孔布局反映了接地模块134和信号模块180、190在外壳102(图1)中的布局。更确切地，接地模块134和信号模块180、190在平行于箭头L的方向被纵向定向，并且在连接器100端接到主板110时在箭头T的方向上沿槽120和122(图1)横向布置。这样布置时，主板110的孔隙排成与箭头L平行延伸的行，从而容纳接地模块134和信号模块180、190各自的触头。具体地说，如图8所示，触头孔隙行246容纳来自接地模块134的安装触头174。触头孔隙行248容纳来自左侧长信号模块190A(图7)的安装触头174，而触头孔隙行250容纳来自右侧长信号模块190B(图7)的安装触头174。类似地，触头孔隙行252容纳来自左侧短信号模块180A(图7)的安装触头174，而触头孔隙行254容纳来自右侧短信号模块180B(图7)的安装触头174。如图所示，差动对244是分别容纳来自短和长信号模块180和190的相邻左和右侧结合的安装触头174的孔隙。
主板上的安装孔布局还反映了来自槽120和122的接地和信号布线横向穿过槽120和122的宽度W，以及对应于在箭头T方向沿主板110延伸的主板孔隙。例如，标记为A1的横向孔隙组表示容纳由来自外壳102(图2)的匹配面104(图2)的下部槽122处的匹配板152的下表面156得到的端接连接的孔隙。组A2表示容纳由匹配板152的上表面154得到的端接连接的孔隙。类似地，横向孔隙组B1表示容纳由在来自匹配面104(图2)的上部槽120处的匹配板150的下表面156得到的端接连接的孔隙。组B2表示容纳由在上部槽120处的匹配板150的上表面154得到的端接连接的孔隙。关于组A1，连续的端接连接由虚线260表示，并说明接地模块134和信号模块132在外壳102(图1)中的重复的接地-信号-信号模式。差动对244中的信号接触孔隙242被周围的接地接触孔隙240隔离，并且也与相邻信号接触孔隙242具有足够的距离，从而使主板到连接器接触面112的干扰被最小化。
图9是连接器100沿图2中的线9-9得到的局部横截面图。图9表示通过典型数量的相邻信号模块180、190和接地模块134的横截面。在该横截面中表现了接地-信号-信号的模块模式。如上所述，接地模块134是非过模制的，并在相邻接地模块134之间具有间隔SG，该间隔三倍于匹配面104处的弹簧触点160、162(见图6)的接触间隔S1。间隔S1可以与主板110(图8)的安装接触面112处的信号模块180和190的安装触头174的安装接触间隔S2不同。间隔S1可以是符合工业标准的间隔。另一方面，间隔S2受到主板布局、接触孔隙尺寸和其他电路板设计因素的影响。这样，在信号模块180和190内出现从外壳102的匹配面104处的弹性接触间隔S1到安装接触面112处的安装接触间隔S2的过渡。
第三间隔S3被建立以作为信号模块180和190内的差动对的引线170之间的过渡中心线间隔。连接器100配置成具有在连接器100中维持信号损失最小化的预定特征阻抗。第三间隔S3选择成保持通过信号模块180和190的预定特征阻抗。信号模块180和190中的阻抗可以利用现有技术分析确定，这些现有技术包括，在其他因素中，信号模块过模制材料的介电特性、接地模块134中槽208的模式和信号引线170的尺寸和截面，以及信号引线170之间的间隔S3。在典型实施例中，弹性接触间隔S1设定为0.75毫米并符合AMC标准，同时安装接触间隔S2在主板接触面112处设定为1.5毫米。在该实施例中，过渡间隔S3设定为1.02毫米从而提供通过信号模块180和190的一百欧姆的预定阻抗，这也符合AMC标准。也就是说，第一间隔S1、第二间隔S2和第三间隔S3都互不相同。
这里所述的实施例提供了一种电连接器100，其将可插模块中的电路板150、152相互连接到主板110。该连接器在承载多路差动数据对时具有低噪音的特性。预定阻抗被保持通过连接器，从而将信号损失最小化。接地模块134以差动信号对由提供隔离的地线环绕的模式，分别与具有长引线框和短引线框的信号模块190和180一起布置，并且与其他差动信号对具有足够的距离以将干扰最小化。电路板接触面或连接器匹配面处的接触间隔是符合特定工业标准的第一间隔S1。主板处的接触间隔是可以与第一间隔不同的第二预定间隔S2。信号模块中的引线间隔是选择成保持预定阻抗而使信号损失最小化的第三间隔S3。

Claims (5)

1、一种电连接器，包括绝缘外壳(102)和容纳在所述绝缘外壳中的多个信号模块(132)，每个所述信号模块包括具有匹配触头(160，162)的匹配边缘(186，196)，具有安装触头(174)的安装边缘(188，198)，和将各个所述匹配触头与各自的所述安装触头电连接的多个导体(170)，其特征在于：
所述信号模块布置成相邻的对(180A，180B；190A，190B)，所述相邻的对中的所述匹配触头之间具有第一间隔(S1)，所述相邻的对中的所述安装触头之间具有第二间隔(S2)，所述相邻的对中的所述导体之间具有第三间隔(S3)，其中所述第二和第三间隔被选择成以提供穿过所述信号模块的预定阻抗。
2、如权利要求1所述的电连接器，其中所述第一、第二和第三间隔都互不相同。
3、如权利要求1所述的电连接器，还包括以带有所述信号模块的模式布置的多个接地模块(34)，其中所述带有所述信号模块的模式包括以交替次序布置的所述信号模块对和单独的接地模块。
4、如权利要求1所述的电连接器，还包括以带有所述信号模块的模式布置的多个接地模块(34)，其中每个所述信号模块包括过模制信号引线框(182，192)，同时每个所述接地模块包括固态导电引线框。
5、如权利要求1所述的电连接器，其中每个所述信号模块对中的所述安装触头是从所述信号模块对的中心线以相反方向偏离的分阶式触头。
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