CN101395766A - 边缘和宽边耦合连接器 - Google Patents

Abstract

一种电连接器包括两个信号触头，每个信号触头具有L形本体部分、连接到L形本体部分第一端的第一接触臂和同样连接到L形本体部分第一端的第二接触臂。对于每个信号触头，第一接触臂和第二接触臂限定了它们之间的插头触头接纳空间，并且L形本体部分从第一端延伸到与第一端相对的第二端。信号触头定位成使得每个L形本体的一个边缘与另一信号触头的边缘靠近并相对，从而使触头电边缘耦合。L形本体的边缘可以沿本体的整个长度并沿接触臂延伸，因此提供了穿过触头整个长度上的电边缘耦合。

Description

边缘和宽边耦合连接器

技术领域

本申请涉及电连接器，更具体地，涉及高速无屏蔽电连接器。

背景技术

电连接器系统通常包括插座连接器和插头连接器。插座连接器具有接纳多个插头或插脚触头的多个插座触头。插座连接器和插头连接器配合共同形成连接器系统。当插头和插座连接器配合时，插头触头插入插座触头中，并且在每个插头触头和相应的插座触头之间形成电连接。

连接器系统通常包括非常靠近的多个电触头。非常靠近的触头有时表现出电串扰，这干扰了信号传输。因此，希望能够使触头之间的串扰最小化。

发明内容

申请人公开了一种无屏蔽电连接器，其具有L形镜像信号触头。几种独特的触头结构使得单端和差分信号传输的相邻触头之间的串扰最小化。一个特征是沿每个差分信号对的主要长度形成紧密边缘耦合(edge coupling)。另外，另一个特征是差分信号对的信号触头之间同时形成边缘耦合和宽边耦合(broadside coupling)。

在一个示例性的实施例中，电连接器包括第一信号触头，第一信号触头具有L形本体部分、连接到L形本体部分第一端的第一接触臂和同样连接到L形本体部分第一端的第二接触臂。第二接触臂定位成与第一接触臂成一定角度。

示例性的电连接器还包括第二信号触头，第二信号触头同样具有L形本体部分、连接到L形本体部分第一端的第一接触臂和同样连接到L形本体部分第一端的第二接触臂。第二接触臂定位成与第一接触臂成一定角度。

对于第一信号触头和第二信号触头中的每一个，在第一接触臂和第二接触臂之间限定了插头触头接纳空间，并且，L形本体部分从第一端延伸到与第一端相反的第二端。

对于第一信号触头和第二信号触头中的每一个，L形部分包括具有第一边缘的第一宽边部分以及定位成与所述第一宽边部分成一定角度的第二宽边部分。第一信号触头的第一边缘定位成与第二信号触头的第一边缘靠近并相对，从而使触头电边缘耦合(在没有接地平面/参考面的情况下)。此外，L形本体的边缘可以沿本体的整个长度并沿接触臂中的一个延伸。因此，边缘耦合可以横跨连接器的整个长度。相配合的连接器也可以具有电介质中的边缘耦合触头，因此整个通信路径上都保持边缘耦合。

对于第一信号触头和第二信号触头中的每一个，第二宽边部分可以定位成与第一宽边部分成大约90°角。第一信号触头和第二信号触头的第二宽边部分基本上彼此平行，并提供两个触头之间的电宽边耦合(在没有接地平面/参考面的情况下)。

一个示例性的连接器还可以包括具有第一插头触头和第二插头触头的插头部分。每个插头触头包括具有边缘的杠杆臂。第一插头触头杠杆臂的边缘定位成与第二插头触头杠杆臂的边缘靠近并相对，从而使插头触头之间电边缘耦合。第一插头触头与第一信号触头相连，并且第二插头触头与第二信号触头相连。第一和第二插头触头的杠杆臂的边缘至少分别延伸到第一和第二插头触头的边缘。信号触头和插头触头的并列边缘使得边缘耦合穿过连接器路径的整个长度，即穿过插座触头并进入插头触头。

信号触头的第一臂和第二臂可以具有接触点或尖端，以与插头触头相连。当插头触头位于臂之间的凹槽中时，接触点与插头触头之间形成物理接触和电接触。每个信号触头的第一臂和第二臂可以设置成相互之间基本上成90°角。插头触头可以插入凹槽中，以使触头的宽边定位成与接触臂基本上成45°角。

信号触头可以形成在嵌件成型引脚框组件(insert molded leadframe assemblies，IMLA)中。相邻IMLA中的相邻触头可以设置成差分对、被地线对隔开的差分对、单端地线-信号线-地线结构、信号线-地线-信号线结构，或者其他适当的结构。L形触头可以布置的非常密集，例如在空气中隔开估计0.3-0.4mm，在塑料中估计隔开大约0.4-0.8mm，以使每个L形触头的宽边部分与相邻的L形触头电边缘耦合。相邻触头的边缘耦合部分基本上位于第一虚拟平面，并且其余的宽边触头部分基本上位于横向于第一虚拟平面的平行的虚拟平面内。位于基本上平行的虚拟平面内的两个触头部分的末端可以是插接件(board mount)，例如压配合插脚或BGA表面安装件(surface mount)。触头的几何形状允许相配合的差分对中的两个互补触头具有相同的总长度，以减少信号变形。另外，信号触头可以形成没有资质(flair)的阴配合接口，并且可以形成触头的安装端，以容纳PCB通孔(vias)和寻迹路由。偏置的接触臂用两个相对的接触点形成了音叉配合接口，提供了与插头触头的坚固的、有效的物理连接和电连接，所述插头触头定位成与在插头本体中心原点交叉的虚拟x-y轴成大于或小于90°和180°角。

示例性的连接器可以以高于1.5GB/秒的数据速率工作，并且优选高于10GB/秒，例如在250到30微微秒的上升时间。差分信号对之间的多源最劣条件串扰(multi-active，worst case crosstalk)可以是大约6％或更少。阻抗可以是大约100±10欧姆。可替代的，阻抗可以是大约85±10欧姆或其它的系统阻抗。优选差分信号对之间没有屏蔽。空气或塑料可以用作介质材料。

示例性实施例的其他特征如下所述。

附图说明

当与附图一起阅读时，能够更好的理解前面的概述和下面对示例性实施例的更多描述。所披露的系统的可能实施例并不限于描述的这些。

在附图中：

图1是示例性电连接器系统的透视图；

图2是示例性电连接器系统的透视图，其具有对准以插入插座的电插头；

图3是示例性插头的透视图；

图4是示例性插头的透视图；

图5是示例性插座连接器的透视图；

图6是示例性插座连接器的透视图；

图7是示例性嵌件成型引脚框组件的透视图；

图8是多个示例性插座引脚框的透视图；

图9是多个示例性插座引脚框的透视图；

图10是多个与插头触头相连接的示例性插座触头的透视图；以及

图11是图10所示的插座触头的剖面图。

具体实施方式

图1和2提供了包括插头10和插座12的示例性电连接器系统的透视图。如图1所示，插头10完全插入插座12中。在图2中，插头10为插入插座12而对准。插头10和插座连接器12可以用于在印刷电路板、后面板应用、或其他适当的电子系统或装置之间形成电连接。

插头10包括插头外壳20和多个插头触头22(图2)。插头触头尾部24从外壳20侧面伸出，并适于与电子系统(例如印刷电路板或功能类似的装置)电连接。

插座12包括插座外壳30、多个插座电触头(未显示)和嵌件成型引脚框组件32。插座外壳30具有形成在其中的多个孔34。多个插座电触头(未显示)至少部分地位于孔34中(图2)。当插头10插入插座12中时，插头触头22插入孔34中，并与插座电触头相连。插座电触头尾部36从触头模块32侧面伸出，并适于与电子系统(例如印刷电路板或功能类似的装置)电连接。

图3和4提供了插头10的单独透视图。如图所示，多个插头触头22从插头外壳20的侧面伸出。插头尾部24(图3)从外壳20的另一个侧面伸出。每个插头触头22包括第一基本平坦的宽边表面26和第二基本平坦的宽边平面28。第一基本平坦的延伸表面26和第二基本平坦的延伸表面28形成了触头22的相反的侧面，并且基本上彼此平行地延伸。在一个实施例中，插头触头22的延伸宽边表面26、28的宽度可以是大约0.2-0.9mm，并且厚度可以是大约0.2-0.7mm。插头触头22包括用于承受将触头22插入外壳20中的力的臂29。臂29至少延伸通过外壳20。臂29具有边缘31，并且如图3和4所示，相邻触头22的边缘31可以定位成彼此靠近并相对。换句话说，相邻触头22的臂29可以通过外壳20紧密电边缘耦合，这样就不需要电屏蔽来防止/最小化串扰。进一步地，如关于图11的描述，当插头触头22与插座触头42相连时，触头22的边缘31可以至少延伸到插座触头42的末端，以提供穿过通信路径主体的100％到80％的电边缘耦合。

参考图3和4，外壳20可以用任何适当的材料制造，例如高温热塑性材料或功能类似的材料。插头触头22可以由导电材料形成，例如磷青铜或铍铜。

在一个示例性的实施例中，三对插头触头22从外壳20伸出。如图所示，在一个实施例中，对于每对插头触头22(由图4中的圈指示的)，触头22设置成彼此成90°角。然而，也可以设计成大于90°和小于90°的其他角度。每对触头22可以与电信号的差分对相对应。本领域技术人员能够意识到插头触头22可以用来传输包括地面信号的任何电信号。在一个实施例中，触头用于传输差分对信号，相信触头22和42可以传输50-2000(10％-90％)微微秒上升时间信号，并传输10GB/秒的数据，而不使用位于IMLA32之间的内部串扰屏蔽，也不用改变触头行或列之间的间隔。可替代的，可以同时使用内部或外部屏蔽。多源最劣条件串扰可能为大约6％或更少。差分阻抗与大约为100±10欧姆、85±10欧姆或其它可接受的差分阻抗的系统阻抗相匹配。

图5和6提供了插座连接器12的透视图。如图所示，插座外壳30具有形成在其中的多个孔34，以接纳插头触头22(图4)。插座电触头位于外壳30的孔34中，并在将插头10插入插座12时与插头触头22相连。多个孔34延伸通过外壳30，并接纳从IMLA32延伸的插座电触头的一部分。插座外壳30可以用塑料制造，例如高温热塑性材料或任何其他适当的材料。

图7提供了两个插座IMLA32的透视图。如图所示，在一个示例性的实施例中，每个模块32包括模块体40和由此延伸的插座电触头42的多个臂部分。插座电触头42与形成于插座外壳30上的孔34(图5)对准。插座电触头42可以在模块体40上成排排列。插座电触头尾部36从模块体40的另一侧面延伸，并且可以具有适于连接到电气系统或装置的任何结构和组成，例如BGA或压配合。插座电触头42可以由导电材料制成，例如磷青铜或铍铜。插座触头的材料厚度为大约0.2-0.7mm，并且接触臂(如下所述)之间的距离近似等于相关联的插头触头22的材料厚度。模块体40可以用任何适当的材料制造，例如高温热塑性材料或类似的材料。

图8提供了没有模块体40的几个插座电触头42的单独透视图。可认为可能的实施例可以使用塑料或空气作为电介质。图9提供了没有模块体40的三个插座电触头42的单独透视图。每个插座电触头42包括触头尾部36和本体或基础部分46。本体部分46从第一端43到第二端44可以基本上成L形。换句话说，本体部分46可以包含第一宽边部分47和第二宽边部分48。宽边部分47、48可以形成为彼此成大约90°角，以形成L形横截面。触头42可以成对地布置成使IMLA32中的每个触头42具有在相邻IMLA32中的相应触头42。L形触头可以布置得非常密集，例如在空气中隔开大约0.3-0.4mm，在塑料中隔开大约0.4-0.8mm。触头对可以用于传输包括例如差分对的多种信号类型。而且，触头可以定位成使得第一宽边部分47的边缘49与相邻触头42的第一宽边部分47的边缘49相对并靠近。相邻边缘49提供了在相邻信号触头42之间从信号触头42的第一端43到第二端44的电边缘耦合。此外，相邻信号触头42的第二宽边部分48通常形成在平行但偏移的平面中，从而提供穿过本体46长度的电宽边耦合。

第一电接触臂50和第二电接触臂52从接口本体46伸出。电接触臂50、52分别有长度尺寸和宽度尺寸。电接触臂50、52沿长度方向(即第一尺寸)从本体46基本平行地延伸。关于宽度尺寸(即第二尺寸)，接触臂50和52彼此横向延伸，例如彼此之间成大约90°角。第一电接触臂50可以具有边缘51，其与相邻信号触头42的相应边缘51相对并靠近。边缘51可以是本体46的第一宽边部分47上的边缘49的延续。这样，相邻触头42之间的电边缘耦合可以从第一端43延伸到接触臂50的端部。此外，第二接触臂52可以形成为平行于本体46的第二宽边部分48并与之成一体，从而将宽边部分48提供的电宽边耦合从起始端43延伸到接触臂52的端部。

插座电触头42的接触臂50和52分别包括延伸的较小表面54和56。延伸的较小表面54和56在长度方向基本上彼此平行地从接口基部48延伸。在一个实施例中，延伸的较小表面54和56包括臂50和52的边缘。在延伸的较小表面54和56之间限定凹槽58，其在接口基部48的一端具有开口60。臂50、52可以具有从表面54、56伸出的接触尖端或点62，以增强臂50、52和插头触头22之间的物理连接和电连接。凹槽58具有足够的宽度以适应其中的插头触头22的宽度。

图10提供了与插座电触头42相连的插头触头22的单独透视图。图11显示了与插座电触头42相连的插头触头22。插头触头22插入形成于第一较小表面54和第二较小表面56之间的凹槽58中。对于每个插座电触头42，接触尖端62与插头触头22上的基本上平的表面26和第二基本上平的表面28相连。这样，在插头触头22上的相反侧面26和28的每一个上提供了接触点62，从而提供了可靠的和坚固的电连接。在图10所示的实施例中，插头触头22定位成基本上与第一接触臂50、第二接触臂52成45°角。也可以采用大于0°和小于90°的其他角度。

插头触头22的杠杆臂29和它的边缘31可以延伸到至少与接触臂50一样远，并且可以与接触臂50和边缘51重叠。边缘31和51的并列或重叠提供了穿过电接口的整个长度的电边缘耦合。

因此，申请人已经披露了提供相邻触头之间的电边缘耦合的电连接器。电边缘耦合可以从插座连接器的第一端传到插座的相对端。也可以提供从第一端到插座的相对端的电宽边耦合。此外，电边缘耦合可以由定位的或重叠的边缘传输穿过插座和插头的接口。一个示例性的实施例在高数据速率下具有短的信号上升时间，可以大大降低串扰(到小于或等于6％)。同时，一个示例性的实施例可以在插头和插座触头之间提供坚固可靠的接口。

应当注意，提供的前述例子仅仅是为了说明的目的，决不能被解释为对可能的实施例的限制。尽管关于电触头的数量和排列对于所有的接口都是一致的实施例对实施例进行了描述，应当理解电触头的数量和排列是可以改变的。例如，可以采用任何数量的电插座和插头。此外，形成的凹槽的数量、形状和位置都可以改变。更进一步地，触头传输的信号的类型和电触头的特定应用都可以改变。例如，相邻的触头可以指定为差分对、地线对隔开的差分对、单端地线-信号-地线结构、信号-地线-信号结构，或者其他适当的结构。因此，尽管实施例是关于特定装置、材料和实施例描述的，并非试图将可能的实施例限于这里特别披露的；相反，可能的实施例延伸到所有等效功能的结构、方法和应用，这些都在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1、一种电连接器，包括：

第一差分信号触头，其包括L形本体部分、连接到L形本体部分第一端的第一接触臂、以及连接到L形本体部分第一端并定位成与第一接触臂成一定角度的第二接触臂；以及

第二差分信号触头，其包括L形本体部分、连接到L形本体部分第一端的第一接触臂、以及连接到L形本体部分第一端并定位成与第一接触臂成一定角度的第二接触臂；

其中对于第一差分信号触头和第二差分信号触头中的每一个，在第一接触臂和第二接触臂之间限定了插头触头接纳空间，并且，L形本体从第一端延伸到与第一端相反的第二端。

2、如权利要求1所述的电连接器，其中第二差分信号触头定位成靠近第一差分信号触头，并仅通过电介质材料与第一差分信号触头隔开。

3、如权利要求2所述的电连接器，其中第一差分信号触头和第二差分信号触头紧密电边缘耦合，并且同时紧密电宽边耦合。

4、如权利要求3所述的电连接器，其中，所述电连接器没有内部屏蔽，并且当传输50-2000(10％-90％)微微秒信号通过差分信号对时，第一差分信号触头和第二差分信号触头之间的多源最劣条件串扰为6％或更少。

5、如权利要求1所述的电连接器，其中第一差分信号触头和第二差分信号触头彼此镜像。

6、如权利要求1所述的电连接器，其中，所述电连接器没有内部串扰屏蔽。

7、如权利要求1所述的电连接器，还包括具有插头触头的插头连接器，插头触头定位成与在插头连接器中心交叉的两个虚拟轴成一定角度。

8、如权利要求1所述的电连接器，其中对于第一差分信号对和第二差分信号对中的每一个，L形部分包括具有第一边缘的第一宽边部分以及定位成与所述第一宽边部分成一定角度的第二宽边部分。

9、如权利要求8所述的电连接器，其中第一差分信号触头的第一边缘定位成与第二差分信号触头的第一边缘靠近并相对。

10、如权利要求9所述的电连接器，其中第一差分信号触头的第二宽边部分定位成基本平行于第二差分信号触头的第二宽边部分。

11、如权利要求9所述的电连接器，还包括具有第一插头触头和第二插头触头的插头部分，所述第一插头触头具有包含沿插头触头延伸的边缘的第一杠杆臂，并且所述第二插头触头具有包含沿第二插头触头延伸的边缘的第二杠杆臂；

其中，所述第一插头触头与所述第一差分信号触头配合，所述第二插头与所述第二差分信号触头配合，并且，第一杠杆臂的所述边缘定位成与第二杠杆臂的边缘靠近并相对。

12、如权利要求11所述的电连接器，其中第一差分信号触头的第一边缘平行于所述第一杠杆臂的边缘，并且，所述第二差分信号触头的第一边缘平行于所述第二杠杆臂的边缘。

13、如权利要求12所述的电连接器，其中第一差分信号触头的第一边缘至少延伸到所述第一杠杆臂的边缘，并且，第二差分信号触头的第一边缘至少延伸到所述第二杠杆臂的边缘。

14、如权利要求13所述的电连接器，其中第一差分信号触头的第一边缘从L形本体的第二端延伸通过L形本体的第一端并沿着第一接触臂的长度延伸，并且，第二差分信号触头的第一边缘从L形本体的第二端延伸通过L形本体的第一端并沿着第一接触臂的长度延伸。

15、如权利要求11所述的电连接器，其中第一插头触头位于第一差分信号触头的第一接触臂和第二接触臂之间，并且，第二插头触头位于第二差分信号触头的第一接触臂和第二接触臂之间。

16、如权利要求15所述的电连接器，其中第一插头触头具有定位成与所述第一差分信号触头的第一宽边和第二宽边成大致45°角的宽边，并且，第二插头触头具有定位成与所述第二差分信号触头的第一宽边和第二宽边成大致45°角的宽边。

17、如权利要求2所述的电连接器，还包括插头连接器，所述插头连接器包括第一插头触头和定位成与第一插头触头成一定角度的第二插头触头。

18、如权利要求17所述的电连接器，其中第一插头触头和第二插头触头被插头外壳承载，分别与各自的插头触头接纳空间相配合以提供通信路径，并且，第一插头触头和第二插头触头通过插头外壳边缘耦合，以使每个通信路径的大部分边缘耦合。

19、如权利要求17所述的电连接器，其中所述角度是90°。

20、如权利要求17所述的电连接器，其中连接器的阻抗与系统阻抗在加或减10欧姆的范围内匹配。

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