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TWI381590B - 電氣連接器 - Google Patents

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TWI381590B
TWI381590B TW095110209A TW95110209A TWI381590B TW I381590 B TWI381590 B TW I381590B TW 095110209 A TW095110209 A TW 095110209A TW 95110209 A TW95110209 A TW 95110209A TW I381590 B TWI381590 B TW I381590B
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TW095110209A
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TW200703792A (en
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Edward John Bright
Michael Warren Fogg
Douglas Wade Golver
Original Assignee
Tyco Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Tyco Electronics Corp filed Critical Tyco Electronics Corp
Publication of TW200703792A publication Critical patent/TW200703792A/zh
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Publication of TWI381590B publication Critical patent/TWI381590B/zh

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    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6585—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts
    • H01R13/6586—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts for separating multiple connector modules
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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

電氣連接器
本發明係有關於一種用於傳送差動訊號之板對板的電氣連接器。
目前對於電子零件係朝著較小、較快及較高性能趨勢，電氣界面已經變得越來越重要，隨著電腦總處理量的提高，電氣界面沿著電氣路徑亦在較高頻率及較高密度下操作。
在互相連接電路板之傳統方法上，某電路板適用於如一背板及其他子板或主板。而不是直接地連接電路板，該背板典型地具有一連接器，一般被稱為插頭，該插頭包含複數個訊號針腳或接點，以連接該背板上之導電線。該子板之連接器一般被稱為插座，該子板也包含複數個接點或針腳。當該插頭及插座嚙合時，該訊號能於二電路板間通訊。例如，一些電子裝置如插頭式之無線電收發機、電纜配件及插頭式夾層卡，設計成直接連接電路板的方式去操作。
當維持訊號完整時，對於較高的資料傳輸率，電子通訊的轉移已導致對於密度及電腦總處理量的迫切需求。除了密度及電腦總處理量的需求外，亦對縮小尺寸及降低電子界面的複雜性具有需求。
至少一些板對板連接器為差動連接器，其中每一訊號要求二條線，該二條線被稱為差動對。對於較佳之效能，接地端可能與每一差動對連接。該差動連接器典型地包含數個模組，該模組具有彼此呈直角的接觸邊緣。
在一已知之連接器中，平坦可彎曲之電纜係用以連接嵌入式卡槽至一電路板或主板。壓擠連接係用以使連接至電路板。對於此設計，使用者必須將可彎曲之電纜及一置於底下之固定物排成一列，並以壓擠配合去固定可彎曲之電纜。該程序需要大量的精密動作且可能相當乏味。
當訊號的傳送頻率透過板對板連接器增加時，維持連接器中的所需阻抗去降低訊號衰減的重要性變的提高。提供一具有增加訊號負載容量及增進電子效能而不增加連接器尺寸之電氣連接器是有必要的。
一種電氣連接器，包含：一非傳導性之殼體及複數個訊號模組，該複數個訊號模組係置於該非傳導性之殼體內。每一該訊號模組包含一配接側邊，該配接側邊具有配接接點；一承接側邊，該承接側邊具有承接接點；及複數個導體，該複數個導體分別電性連接每一前述配接接點及前述承接接點。該訊號模組係置於鄰接對內。該配接接點於前述鄰接對內之間具有一第一間隔，該承接接點於前述鄰接對內之間具有一第二間隔，及該導體於前述鄰接對內之間具有一第三間隔。該第二及第三間隔經由訊號模組選擇性地提供一預定阻抗。
第一圖係說明根據本發明具體實施例的電氣連接器100之立體圖。該電氣連接器100包含一非傳導性之殼體102，該非傳導性之殼體102具有一向前的配接面104及承接面106。該電氣連接器100設置於一電路板110上，該電路板有時被稱為主板110，且一承接界面112置於該主板110上。該電氣連接器100於上槽120及下槽122在電氣連接器100之配接面104上可各自接受卡片式插頭模組或電路板(第一圖未示)。插頭於模組內藉由電氣連接器100連接於該主板110。該插頭於模組內可能在電氣連接器100之配接面104影響如槽120、122及接點間隔之整體寬度參數。當電氣連接器100的描述特別參考先進電信運算架構(Advanced Telecom Computing Architecture,ATCA)之夾層卡(mezzanine card,AMC)連接器，需了解的是，此描述的優點亦可實施於其它跟隨他種標準為設計的連接器，舉例說明，例如週邊零件連接介面卡(Peripheral Componet Interconnect express,PCI express)，及10 Gbp小型可插拔模組(Small Form Factor Pluggable modules,XFP modules)及類似的連接器。以下敘述作為說明的目的，而非作為本發明概念潛在運用的限制。
該電氣連接器100包含複數個接點模組130，該接點模組130具有設於該非傳導性之殼體102之訊號模組132及接地模組134。該訊號模組132及接地模組134分別置於一循環及交替地的接地－訊號－訊號－接地之樣式，其中二訊號模組132彼此鄰接，且夾於獨立的接地模組134之間。該鄰接之二訊號模組132形成一差動對，以運載不同之訊號。於一實施例中，該連接器承接面106為實質上平面，且訊號模組132及接地模組134在承接面106附近分別提供針頭形式接點174(參考第二圖)之順接眼，使電氣連接器100之端子易於壓入主板110。該平面式承接面106相容於A及B型態的傳統承載板。在本實施例中，當多個電氣連接器100並肩置放時，該殼體102包含側平板138，該側平板138包含用於元件蓋體之孔洞140而承接螺絲。
第二圖係電氣連接器100之側視圖。於第二圖中，該殼體102的配接面104為部份剖視圖。第一配接電路板150係插置於該上槽120，而第二配接電路板152係插置於該下槽122。每一第一配接電路板150及第二配接電路板152包含上表面154及下表面156，且每一上表面154及下表面156包含複數個接點焊墊158。每一訊號模組132及每一接地模組134包含上彈力接點160及下彈力接點162，該上彈力接點160及下彈力接點162配成一對，且在殼體102之配接面104附近與該上槽120及下槽122其中之一排成一列。當下彈力接點162分別在配接電路板150及152之下表面156上嚙合接點焊墊158時，上彈力接點160在配接電路板150及152之上表面154上嚙合接點焊墊158。由差動接點對在鄰接訊號模組132中鄰接上彈力接點160，且相似地，亦由差動接點對在鄰接訊號模組132中鄰接下彈力接點162。每一上彈力接點160及下彈力接點162端接於主板110經由複數個導體170之一(第二圖中的虛線)至承接接點174，該承接接點174端接於主板110。在本實施例中，訊號模組132包括長或短兩種形式，或尤其是下述之長導線架或短導線架。
第三圖為短訊號模組180的側視圖。短訊號模組180包含導線架182，該導線架182具有上彈力接點160及下彈力接點162，且每一上彈力接點160及下彈力接點162均分別電氣連接至具有導體170之承接接點174上。導線架182在殼體184中為超模壓(over－molded)，該殼體184具有向前的配接側邊186及承接側邊188。在一實施例中，配接側邊186及承接側邊188為實質上相互垂直。上彈力接點160及下彈力接點162沿配接側邊186配置，承接接點174沿承接側邊188配置。向前的承接接點174由殼體184之向前的配接側邊186偏移一距離D1 。承接接點174具有一實質等間隔D2 介於承接接點174之間。
第四圖為長訊號模組190的側視圖。長訊號模組190包含導線架192，該導線架182具有上彈力接點160及下彈力接點162，且每一上彈力接點160及下彈力接點162電氣連接至具有導體170之承接接點174上。導線架192具有超模壓殼體194，該超模壓殼體194具有向前的配接側邊196及承接側邊198。在一實施例中，配接側邊196及承接側邊198為實質上相互垂直。上彈力接點160及下彈力接點162沿配接側邊196配置，承接接點174沿承接側邊198配置。長訊號模組190沿承接側邊198在承接接點174的配置不同於短訊號模組180(參考第三圖)。在長訊號模組190的例子中，向前的承接接點174由殼體194之向前的配接側邊196偏移一距離D3 ，該偏移距離D3 大於偏移距離D1 。該偏移距離D1 及D3 作為長或短訊號模組的特徵，偏移距離D1 為短訊號模組，D3 為長訊號模組。經過偏移之後，在長訊號模組190上之承接接點174具有如短訊號模組180相同的間隔D2 。在此討論中，長或短訊號模組及長或短導線架模組的用詞具有相似的意義及可互換的使用。
長訊號模組190及短訊號模組180在電氣連接器100中用於在差動對中相互鄰接，長訊號模組190及短訊號模組180分別地用以分開或移開彼此鄰接的差動對，如此可降低在鄰接差動對之間的串音干擾。此外，因為差動對包含有接點及導體，兩者在鄰接的相同模組中並肩排列，差動對的電子路徑長度實質上相同，如此在差動對中的偏斜幾乎消除。
第五圖為接地模組134的側視圖。不像長訊號模組190及短訊號模組180，接地模組134為堅固傳導性之導線架而非超壓模。在一實施例中，接地模組134是由傳導性金屬製造。該接地模組134具有向前的配接側邊202，配接側邊202分別由上彈力接點160及下彈力接點162延伸。複數個承接側邊接點174在承接側邊204形成；槽208(並非導體)在接點模組134中形成。在一實施例中，接點模組134僅以一種配置提供分別作為如前述之短訊號模組180及長訊號模組190的插接。接點模組134亦包含承接側邊接點174，該接點模組134定位以提供一遮罩分別用於短訊號模組180及長訊號模組190兩者之承接側邊接點174。
第六圖係顯示長訊號模組190、短訊號模組180及接地模組134之組合之仰視圖，如第二圖中在殼體102之配置。第六圖說明一接點樣式，該接點樣式與在主板110上之承接接點樣式一致(參考第八圖)，也與在長訊號模組190、短訊號模組180及接地模組134中之樣式相同。一般而言，該模組以接地－訊號－訊號、接地－訊號－訊號樣式配置。由第六圖之上端至下端，接地模組134、接著是一對訊號模組180A及180B、接著是接地模組134B、接著是一對訊號模組190A及190B，最後是接地模組134C，如此可說明接地－訊號－訊號樣式配置。
在一實施例中，當該樣式如第六圖中之圖式重覆，該模組之配置進一步包括多對短訊號模組180及長訊號模組190，分別以交替序列方式配置。在一對鄰接的短訊號模組180A及180B中，由差動對210鄰接接點(如接點174A及174B)，相似地，在一對鄰接的長訊號模組190A及190B中，亦由差動對212鄰接接點(如接點174C及174D)。隨著短訊號模組及長訊號模組的配置，由鄰接差動對210、212兩者的配置去降低差動對210、212之間的串音干擾。此外，接地模組134在多對訊號模組之間散佈，進一步遮蔽差動對210、212，而進一步去降低串音干擾。
上彈力接點160及下彈力接點162具有介於鄰接上彈力接點160及下彈力接點162之相同的間隔S1 ，穿過如第一圖之上槽120及下槽122之寬度W。建立間隔S1 去符合如第二圖在第一配接電路板150及第二配接電路板152上之接點間隔。在有些實施例中，彈力接點間隔S1 建立以符合產業標準。舉例說明，在一實施例中，間隔S1 以0.75 mm設定，用以對應於AMC連接器標準。每一個第三上彈力接點160及下彈力接點162接合於接地模組134，因此，在接地模組134上介於上彈力接點160及下彈力接點162之間之間隔SG 較間隔S1 大三倍。
第七圖說明如第六圖所示之接點模組的組合圖，分別由短訊號模組180及長訊號模組190之配接側邊186及196顯示。分別在短訊號模組180及長訊號模組190的型式中，短訊號模組180及長訊號模組190進一步分割為左側訊號模組及右側訊號模組。在第六圖及第七圖中，當短訊號模組180B亦為右側訊號模組，短訊號模組180A亦為左側訊號模組，相似地，當長訊號模組190B亦為右側訊號模組，長訊號模組190A亦為左側訊號模組。
左側及右側的命名用以識別承接接點174分別在短訊號模組180及長訊號模組190之承接側邊188及198的位置，亦可作為在短訊號模組180及長訊號模組190之超模壓殼體184及194之中心線230提供向左側及向右側偏移。在一實施例中，承接接點174為一階梯狀之接點，該接點提供向左側及右側偏移。在短訊號模組180及長訊號模組190之承接側邊188及198的承接接點174之位移允許一接點間隔，用以建立去承接接點，不同於在短訊號模組180及長訊號模組190之承接側邊188及198之間隔。如第七圖所示之實施例中，短訊號模組對(180A及180B)與長訊號模組對(190A及190B)之承接接點174的分佈，產生用於承接訊號模組之一間隔S2 ，該間隔不同於上彈力接點160及下彈力接點162之間隔S1 。每一訊號接點模組180、190之差動對包括左側模組及右側模組。進一步，在每一差動對中承接接點174為階梯狀之接點，該階梯狀之接點分別由訊號模組180及190之一中心線230以反方向偏移。
第八圖係顯示說明主板110的承接孔洞的佈局設計之俯視圖。該承接孔洞的佈局設計包括複數個接地接點小孔240及複數個訊號接點小孔242，該訊號接點小孔242之差動對244如圖所示圈在一起。在主板110上承接接點174之間隔藉由在主板110上小孔間隔所決定，該小孔之間隔及尺寸由一預定阻抗所選擇，該阻抗穿透小孔並允許根據小孔繞送。在一實施例中，接點小孔240及242具有一直徑0.46 mm，且介於鄰接訊號模組接點的間隔S2 為1.5 mm。該一預定阻抗為100歐姆。
在主板110上承接孔洞的佈局設計反應在殼體102中接地模組134及短訊號模組180及長訊號模組190(參考第一圖)之配置。尤其是，當電氣連接器100端接於主板110時，接地模組134及短訊號模組180及長訊號模組190以平行於箭頭L方向面向縱軸方向，且沿著槽120及122(參考第一圖)以箭頭T方向橫向配置。當如此配置時，主板110的小孔排成一列平行於箭頭L延伸，用以接收接地模組134、短訊號模組180及長訊號模組190的相對應接點。尤其是如第八圖所示，該接點小孔列246由接地模組134接收承接接點174，當該接點小孔列250由右側長訊號模組190B(參考第七圖)接收承接接點174，該接點小孔列248由左側長訊號模組190A(參考第七圖)接收承接接點174。相似地，當該接點小孔列254由右側短訊號模組180B(參考第七圖)接收承接接點174，該接點小孔列252由左側短訊號模組180A(參考第七圖)接收承接接點174。如圖所示，差動對244為小、孔，用以接收承接接點174，該承接接點174分別由短訊號模組180及長訊號模組190之鄰接左側及右側結合。
在主板110上承接孔洞的佈局設計亦反應接地和訊號繞送，由槽120及122橫向穿過具有相對應主板小孔的槽120及122的寬度W，在箭頭T的方向沿著主板110延伸。舉例說明，該橫向小孔群組編號A1 之小孔，該小孔用以接收由殼體102(參考第二圖)之配接面104(參考第二圖)之下槽122處的配接板152之下表面156的終端連接。群組編號A2 之小孔，該小孔用以接收由配接板152之上表面154之終端連接。相似地，橫向小孔群組B1 之小孔，該小孔用以接收由配接面104(參考第二圖)之上槽120處的配接板150之下表面156之終端連接。群組編號B2 之小孔，該小孔用以接收由上槽120處的配接板150之上表面154之終端連接。隨著參考群組A1，連續的終端連接顯示具有不連續線260，且說明重覆的接地－訊號－訊號樣式，該樣式為殼體102(參考第一圖)中接地模組134及訊號模組132的樣式。在差動對244中訊號接點小孔242藉由周圍接地接點小孔240隔離，且亦由鄰接訊號接點小孔242具有足夠的距離，以致於在主板對於連接器界面112的串音干擾降至最小。
第九圖係顯示沿著第二圖線9－9剖切之連接器100的部份剖視圖。第九圖說明穿透數個典型之鄰接訊號接點模組180、190及接地模組134之截面，接地－訊號－訊號模組樣式在截面中為顯而易見的。如上述，接地模組134非超模壓且具有介於鄰接接地模組134之間的間隔SG ，該間隔SG 較在配接面104(參考第一圖)上之上彈力接點160及下彈力接點162(參考第六圖)之接點間隔S1 大三倍。間隔S1 可不同於在主板110(參考第八圖)之承接界面112處的訊號模組180、190之承接接點174之承接接點間隔S2 。間隔S1 可為一間隔，該間隔建立用以符合產業標準。換言之，間隔S2 受到主板的佈局設計、接點小孔尺寸及其它電路板設計考量影響。因此，轉變發生於訊號模組180、190之間，由殼體102之配接面104處彈力接點間隔S1 ，至承接界面112處承接接點間隔S2 。
第三間隔S3 建立作為在訊號模組180、190之間介於差動對之導體170轉變中心線間隔，電氣連接器100配置有一預定特徵阻抗，該阻抗被維持用以在電氣連接器100中降低訊號損失。間隔S3 被選擇去維持穿透訊號模組180、190之預定特徵阻抗，在訊號模組180、190中之阻抗可藉由已知技術分析地確定其它因子，包括訊號模組超模壓材料之介電特性、在接地模組134中之槽208的樣式及導體170之尺寸及截面、在訊號導體170之間以間隔S3 聚集。在一實施例中，當承接接點間隔S2 在主板界面112處設為1.5 mm，彈力接點間隔S1 設為0.75 mm，且符合AMC標準。在此實施例中，轉變間隔S3 設為1.02 mm去提供一100歐姆之預定阻抗，該阻抗穿透訊號模組180、190，並符合AMC標準。也就是說，第一間隔S1 、第二間隔S2 及第三間隔S3 彼此均不相同。
本實施例所述之電氣連接器100，以可插入式模組的方式連接電路板150、152至主板110。當負載多組不同資料對時，該電氣連接器100具有低雜訊的特性。一預定阻抗穿透連接器被維持去降低訊號損失，接地模組134具有長導線架及短導線架訊號模組190及180以不同訊號對樣式分別配置，該訊號對藉由接地圍繞，以提供隔離，且由其它差動訊號對具有一足夠間隔去降低串音干擾。在電路板界面或連接器配接面的接點間隔為第一間隔S1 ，用以符合特定產業標準。在主板的接點間隔為第二預定間隔S2 ，間隔S2 不同於第一間隔。在訊號模組間的導體間隔為第三間隔S3 ，第三間隔S3 被選擇去維持一預定阻抗，以致於降低訊號損失。
100．．．電氣連接器
102．．．殼體
132．．．訊號模組
134．．．接地模組
160．．．配接接點
162．．．配接接點
170．．．導體
174．．．承接接點
180A．．．鄰接對
180B．．．鄰接對
182．．．超模訊號導線架
186．．．配接側邊
188．．．承接側邊
190A．．．鄰接對
190B．．．鄰接對
192．．．超模訊號導線架
196．．．配接側邊
198．．．承接側邊
S1 ．．．間隔
S2 ．．．間隔
S3 ．．．間隔
第一圖係根據本發明具體實施例的電氣連接器之立體圖。
第二圖係顯示第一圖之電氣連接器之側視部份剖面圖。
第三圖係根據本發明具體實施例的短訊號模組之側視圖。
第四圖係根據本發明具體實施例的長訊號模組之側視圖。
第五圖係根據本發明具體實施例的接地模組之側視圖。
第六圖係顯示長訊號模組、短訊號模組及接地模組之組合之仰視圖。
第七圖係顯示左側及右側差動對之長訊號模組及短訊號模組之組合之前視圖。
第八圖係顯示說明範例主板的承接孔洞的佈局設計之俯視圖。
第九圖係顯示沿著第二圖線9－9剖切之連接器100的部份剖視圖。
100．．．電氣連接器
102．．．殼體
104．．．配接面
106．．．承接面
110．．．電路板
112．．．承接界面
120．．．上槽
122．．．下槽
130．．．接點模組
132．．．訊號模組
134．．．接地模組
138．．．側平板
140．．．孔洞
W．．．寬度

Claims (5)

  1. 一電氣連接器，包含一非傳導性之殼體(102)及複數個訊號模組(132)，該複數個訊號模組係置於該非傳導性之殼體內，每一該訊號模組包含一配接側邊(186、196)，該配接側邊具有配接接點(160、162)；一承接側邊(188、198)，該承接側邊具有承接接點(174)；及複數個導體(170)，該複數個導體分別電性連接每一前述配接接點及前述承接接點，其特徵在於：前述訊號模組係置於鄰接對(180A、180B、190A、190B)內，前述配接接點於前述鄰接對內之間具有一第一間隔(S1 )，前述承接接點於前述鄰接對內之間具有一第二間隔(S2 )，及前述導體於前述鄰接對內之間具有一第三間隔(S3 )，前述第二及第三間隔經由訊號模組選擇性地提供一預定阻抗。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中前述第一、第二及第三間隔之每一間隔距均不相同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，進一步包含複數個接地模組(134)，以前述訊號模組的樣式配置，其中前述樣式包含前述訊號模組對及獨立接地模組配置於交替序列中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，進一步包含複數個接地模組(134)，以前述訊號模組的樣式配置，其中當每一前述接地模組包含一堅固傳導性之導線架時，每一前述訊號模組包含一超模壓訊號導線架(182、192)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中前述承接接點於每一訊號模組之前述鄰接對內為一階梯狀之接點，該階梯狀之接點由前述訊號模組之鄰接對之一中心線以反方向偏移。
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