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CN101779335B - 具有统一排布的接地和信号接触尾部的连接器 - Google Patents

具有统一排布的接地和信号接触尾部的连接器 Download PDF

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CN101779335B CN2008801035104A CN200880103510A CN101779335B CN 101779335 B CN101779335 B CN 101779335B CN 2008801035104 A CN2008801035104 A CN 2008801035104A CN 200880103510 A CN200880103510 A CN 200880103510A CN 101779335 B CN101779335 B CN 101779335B
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Abstract

一种具有多个连接器单元的电连接器，每个连接器单元具有一对被接地屏蔽端子分隔开的边缘接合的信号端子对的列。每个接地屏蔽端子朝向相邻列中的一个差分信号端子对。虽然接地和信号端子具有不同的尺寸和配置，这些端子都具有按照统一阵列排布的安装尾部，该统一阵列的排布不同于连接器单元的端子的本体部的排布。

Description

具有统一排布的接地和信号接触尾部的连接器
技术领域
本发明主要涉及高速连接器，尤其涉及具有低串扰和改进性能的高速背板连接器。
背景技术
高速连接器主要用在多种数据传输应用中，尤其是通讯业中。在高速和数据传输领域中，信号完整性是可靠传输数据信号的器件的重要考虑因素。高速数据传输市场也在向器件尺寸减小和信号密度增加的方向发展。
在通讯中，高速数据传输用于传输来自数据存储库或器件发射器的数据，且此类传输大多发生在路由器和服务器中。由于工业的趋势驱动器件尺寸向减小的方向发展，高速连接器的信号端子必须被减小尺寸以实现在尺寸上的显著缩小，因此连接器的端子必须被共同靠近地间隔开。由于信号端子被共同靠近放置，信号干扰就会在紧密间隔的信号端子之间尤其是相邻的差分信号端子对之间增加。这在本领域中被称为“串扰”，且其在信号端子的电场相互靠近混杂时发生。在高速情况下，一个差分信号对的信号还可能交叉影响到一个相邻的或邻近的差分信号对。这将降低整个信号传输系统的信号完整性。在高速数据系统中降低串扰是高速连接器设计中的关键目标。
以前，串扰减少主要通过使用放置在相邻差分信号端子组之间的内屏蔽件实现。这些屏蔽件是相对大的金属片，其在差分信号端子的行或列之间起到电场屏蔽的作用。这些屏蔽件大大增加了电连接器的成本，并且增加了电连接器的尺寸。这些屏蔽件还增加了信号端子到接地端子的电容耦合，并从而降低了电连接器系统的阻抗。如果由于内屏蔽件而降低阻抗，则必须注意保证其没有超过或低于连接器系统在该位置的期望值。在连接器系统中利用屏蔽件降低串扰需要系统设计者考虑到其在阻抗和这些内屏蔽件的连接器尺寸方面的影响。
有些方法试图取消屏蔽件的使用，而依赖于独立的接地端子。接地端子的形状和尺寸和与其相连的差分信号端子相同。使用与信号端子同样大小的接地端子时，需要仔细考虑将连接器系统中所有的端子在端子的整个长度方向上间隔开。在高速连接器的匹配接口中，触点对都包含大量的金属，因此阻抗和串扰可以得到控制。连接器本体内部以及沿着端子本体部的阻抗匹配变得困难，因为端子本体部与端子的接触部具有不同的配置和间隔。
因此，本发明旨在设计一种能够克服上述缺陷的高速连接器，其针对每个差分信号对使用多个独立的屏蔽件来控制串扰，并且独立的屏蔽件协作地用作沿连接器的端子本体部的单一屏蔽件。
发明内容
因此，本发明的一个主要目的在于提供一种用于高速数据传输的改进型连接器，该改进型连接器可以降低串扰且不需要置于信号端子组之间的大的金属屏蔽件。
本发明的另一个目的在于提供一种用于背板应用的高速连接器，在该高速连接器中，多个分离的差分信号端子对在端子列中被成对排布，每个差分信号对的侧面都有一个位于相邻列中的相关联的接地屏蔽端子，该接地屏蔽端子的尺寸大于其中一个差分信号端子的尺寸，以便向差分信号对提供一个大的并与其靠近的参考地，以允许该差分信号对与朝向它的独立的接地屏蔽件进行宽边耦合。
本发明的另一个目的在于提供一种高速背板连接器，该高速背板连接器利用多个差分信号端子对来影响数据传输，其中，差分信号端子对连同一个扩大的接地端子以一种“三合一”的形式排列，这些端子在一个单独的连接器单元中被安放在两个相邻列中，该扩大的接地端子作为独立的接地屏蔽件，一列中的接地屏蔽件与连接器单元的另一列中的一个差分信号端子对分隔开且对齐，接地屏蔽件在两列中被交叉安置且相互靠近地间隔开，以使它们相互配合在每个连接器单元中作为一个单独的或“伪”接地屏蔽件。
本发明的再一个目的在于提供一种上述类型的连接器，其中，每个连接器单元中每对相邻列中的接地屏蔽件形成了一条从连接器单元顶部至其底部的穿过连接器单元本体部的蜿蜒形(serpentine)路径并提供了增强的串扰隔离。
本发明的更进一步的目的在于提供一种高速连接器，该高速连接器利用了被支撑在连接器薄片状针座中的多个端子组件，每个连接器针座支撑一对导电端子列。在连接器的本体中，这些端子位于列范围内的差分信号端子对中，其侧面有大的接地屏蔽端子。接地屏蔽件被交错安放在列中，以使一列中的每一个差分信号对具有一个在另一列中朝向其的接地屏蔽件和在该列中临近其的接地屏蔽件，以使该列中的两个差分信号端子相互边缘耦合并与一个相邻列中的接地屏蔽件宽边耦合。
本发明的再进一步的目的在于提供一种在背板应用中使用且具有被降低串扰的高速连接器，该连接器包括一个背板头部(backplane header)和一个子卡连接器，子卡连接器由多个独立单元构成，每个这样的单元包括一个由两个半部组成的绝缘框，该绝缘框支撑多个导电端子，每个框架支撑一列端子，从而使得一个组件单元在一个支撑框内支撑一对端子列，端子以各种排布方式放置于每个列中，使得差分信号端子在每个单独列中边对边地成对排布，每个边对边的差分信号端子对在其列中被一个具有比边对边的差分信号端子更大表面区域的接地屏蔽端子支撑，以使其与另一个端子对分隔开，在一个单元中每一列的接地屏蔽端子朝向其相邻列的一个差分信号端子对，接地屏蔽端子之间相互靠近地间隔开，以在这些列的各对中以蜿蜒形图案形成延伸通过框的大的伪屏蔽件。
本发明的另一个目的在于提供一个用于背板应用的高速背板连接器，在该高速背板连接器中，在子卡安装界面处设有多个具有统一排布的端子尾部，且这种排布通过安装界面变换，以适合连接器本体中的连接器端子本体部的期望排布。
本发明通过其独特的结构实现了这些和其它目的。本发明的一个主要方面包括一个背板连接器，该背板连接器利用了一个用于安装在背板上的头部连接器(header connector)和一个安装在子卡上的直角连接器。当两个连接器相连时，背板与子卡相连接，尤其是成直角连接。
直角连接器由多个类似连接器单元构成，该直角连接器也可被称为子卡连接器。每个连接器单元具有一个绝缘框架，该绝缘框架通常由塑料或其他绝缘材料模塑成。该框架支撑多个独立的连接器单元，每个连接器单元支撑一导电端子阵列。每个连接器单元框架具有至少两个不同且相邻的侧边，其中一个侧边支撑端子的尾部，另一个侧边支撑端子阵列的端子接触部。在子卡连接器本体中，该框架支撑呈分栏排列形式或阵列形式的多个端子，以使每个单元支撑一对端子列在其中。
在每一列中，端子以隔离的差分信号对形式排布。在每一列中，差分信号端子对被边对边地排布以增加差分信号端子对之间的边缘(差分模式)耦合。大的接地屏蔽端子首先位于相邻列中并直接朝向差分信号端子对，其次位于该列中临近(高于或低于)差分信号端子对的位置。在此方式中，一列中的每个差分信号端子对的两个端子彼此边缘耦合，但也与相邻列中朝向该差分信号端子对的接地屏蔽端子宽边耦合。一些也属于普通模式耦合的边缘耦合在差分信号端子对和临近的接地屏蔽端子之间发生。连接器本体中的多个大的接地屏蔽端子可以被认为是排布成一系列倒转的V形，该倒转的V形通过虚线连接多组由三个接地屏蔽端子构成的组实现，每个V形中都嵌入一个差分信号端子对。
该框架是一个作为骨架或网络的开放式框架，其容纳以优选队列和间隔排布的端子列。在这点上，该框架包括至少交叉的纵向和横向部件，和至少一个平分部件，其自交叉部分延伸以将纵向和横向构件之间的区域分为两个部分。另外两个径向辐条再次细分这些部分，以形成位于每个连接器单元针座半部的外表面上的区间开放区域。该径向辐条连同基础的纵向和横向构件的该网络支撑多个肋，该肋用于为大的接地屏蔽端子提供机械支持。优选的，辐条还被用作传输压力负荷的装置，在将子卡连接器安装在子卡上时，将出现在子卡连接器顶端上的压力负荷传送到顺应针脚尾部。
径向辐条在连接器单元半针座中的一个半针座的内表面上延续，且在两个连接器单元的半针座相连接时作为分割端子列的支撑(stand-offs)，以使两个端子的列之间具有一个空气隔层。信号端子和较大的接地屏蔽端子在它们穿过连接器本体的范围中形成至少两个弯曲区域，在这些弯曲区域中，连接器单元的阻抗通过减少出现差分信号端子对中和与它们相应的接地屏蔽端子中的金属量来控制。在接地屏蔽端子中的减少是通过在接地屏蔽端子上形成一个大的窗口来实现，在信号端子中是通过“窄化”(necking down)或收缩信号端子的本体部以增加信号端子边缘间的距离来实现。
这种调整也可以在连接器单元中半针座相互连接的其他区域实现。在优选实施例中，连接器单元的半针座通过将形成在一个半针座上的柱与形成于另一个半针座上的孔接合来连接在一起。上述窗口形成在大的接地屏蔽端子中，与支撑架中的支撑辐条排成一列，并且所述柱从这些开口中凸伸出。差分信号端子对的收窄部分也与连接器单元支撑架的支撑辐条和接地屏蔽端子窗口对准。在此方式下，差分信号端子与接地屏蔽端子之间的宽边耦合在此区域被弱化。
在端子尾部与端子本体部的相遇处具有一个过渡区，用以建立端子尾部的统一安装区域。在这方面，端子本体部的尾端从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边伸展，以使两列的端子尾部之间达到一个预期的增加的宽度，从而使两列之间的尾部具有一定的横向间距。为了使每列的端子尾部之间达到一个预期深度，靠近端子尾部的端子本体部的末端沿连接器单元支撑架的底部在横向方向上移位，以使得多个尾部以统一间隔排布，而不是以不均匀的间隔被排布，使尾部与端子本体部的末端集中在一起。
通过下文中的具体说明，将能够清楚地理解本发明的上述或其它目的、特征和优点。
附图说明
在本发明的详细说明中，以下附图将被频繁作为参考，其中：
图1为根据本发明构思的一种背板连接器组件的透视图，在该背板连接器组件中子卡连接器与排针对接以连接两块电路板；
图2为与图1相同的视图，但子卡连接器被从背板排针移除；
图3为图2中子卡连接器在另一个不同角度的透视图，示出其包括用于独立连接器单元的前盖或护罩；
图4为用于图3中连接器的一个连接器单元的细节透视图，其表现为一个针座组件；
图5A为图4中连接器单元的右半边针座的内视图；
图5B为图4中连接器单元的左半边针座的内视图；
图6为用于图4所示连接器单元每半边中的端子组件的平面图，示出其被固定于一个金属导线架中，处于对其分割并过模之前；
图7为图2或3中子卡连接器的截面图，其沿7-7线截开以示出端子本体部，并大致图释了用于每个连接器单元中的差分信号对的“三合一”属性；
图7A为图7所示截面的子卡连接器中一个针座的放大细节图，具体说明用于子卡连接器单元的端子本体部的“三合一”属性；
图7B为图7A的细节图的正视图；
图8A是图7所示子卡连接器的截断面的细节透视图，示出两个相邻的连接器单元或针座；
图8B为图8A的正视图；
图9是图2所示子卡连接器的沿9-9线的截面图，9-9线为与前垂直辐条对齐的一条垂直线，并示出了当端子穿过连接器单元框架的支撑架辐条时的端子排列；
图10A是图2所示子卡连接器中两个差分信号通道的端子本体部的电场强度示图；
图10B是图2所示子卡连接器中的六个连接器单元的端子本体部的电场强度示图；
图11A是图1所示连接器的串扰针脚图，其分别通过字母和数字说明了端子的行和列，示出了对本发明的一个连接器测试得到的实际串扰；
图11B是从图11A的针脚图中选择的一个差分信号端子对的差分阻抗图，其示出了对本发明的一个连接器模拟得到的阻抗；
图11C是通过模拟本发明的连接器获得的连接器插入损耗图，其示出发生的最小和最大损耗以及在频率为16.6GhZ时损耗为-3db；
图11D是本发明连接器组件的插入损耗图，其示出图1的连接器组件在两个电路板上就位的实际测试结果，说明速度为大约10GhZ时插入损耗为-3db；
图12为连接器的端子阵列穿过连接器单元的支撑架辐条的区域的放大细节图；
图13为图12所示区域的截面图，其示出信号对和接地屏蔽端子在其连接到两个半针座的支撑框的区域中的相对位置；
图14为图2中所示连接器中使用的本发明的一个连接器单元的透视图，为清楚起见，该连接器单元被上下倒置，以示出端子本体部的末端和自其延伸的尾部；
图15为本发明两个连接器单元的底部的放大细节图，其示出尾部自端子本体部的末端延伸；
图16为图15的仰视图；
图17所示与图15相同，但为清楚起见，连接器单元支撑框被去除；
图18为本发明连接器的端子本体部与尾部结合的区域的放大细节图，示出了在接地端子和信号端子的一列中安装尾部的侧向偏移；以及
图19为一对连接器针座半部的底部的底面图，示出了本发明连接器的信号端子和屏蔽端子的尾部的统一排布。
具体实施方式
图1示出一个根据本发明构思的背板连接器组件100，其用于连接一个在本领域中被称为子卡的辅助电路板102和另一个通常在本领域中当作背板的电路板104。组件100包括两个连接器106和108。最优的，如图2中所示的，背板连接器108为排针(pin header)形式，包括共同形成中空插槽110的四个侧壁109。多个导电端子以针脚111的形式设置，且位于连接器108的相应的端子容纳腔(未示出)内。针脚111例如通过尾部被端接至背板104上的导电迹线，这些尾部被适配到设置在背板上的镀孔或通孔中。
在图3中，子卡连接器106包括多个分离的连接器单元112，连接器单元112收容具有位于端子相对两端的尾部113a和接触部113b(图4)的导电端子113。端子接触部113b通过中间本体部113c与端子尾部113a相连接。这些本体部113c自基础框架部件131附近向附加垂直框架部件135延伸，并大部分穿过连接器单元本体部。连接器单元112具有插入形成在前盖或护罩114内的中空插槽的前端115。(图3)护罩114具有多个与背板连接器108的针脚111对齐的开口116，以使在子卡连接器106被插入背板连接器108时，针脚可以与子卡连接器106中端子113的接触部113b接合。连接器单元112可以进一步被施加于连接器单元112的后表面118的加强筋或托架117固定在一起。
在本发明的优选实施例中，每个连接器单元112为一个针座，该针座可以由两个小片或半片121，122接合形成。在图5A中，右半针座122呈打开状态，而在图5B中左半针座121为打开状态。每个半针座121或122容纳了一个按特定格式排布的导电端子113的阵列。端子阵列形成了从对接末端方向看时位于半针座中的端子“列”，也即，从支撑端子接触部113b的半针座的末端看。因此，当两个半针座相互对接，每个针座或连接器单元112支撑端子113的一对列，这对端子列在连接器单元112中被横向间隔开。这个间隔在图8B中被标为“SP”，且由图5A所示的内部辐条133’，135’，137’，139，139’和140’来提供。为保证可靠性，如图所示，端子113的接触部113b具有成对的接触臂。这个分叉形状保证了即使端子间有轻微的不对齐，子卡连接器端子也能接触到背板连接器的针脚。
在本发明的一个主要方面中，端子113被分为独立信号端子113-1和接地屏蔽端子113-2。接地屏蔽端子113-2被用于将多个信号端子机械地分为信号端子对，当本发明的连接器通电并运作时，差分信号将被传送过信号端子对。接地屏蔽端子113-2大于每个独立信号端子113-1，且在表面面积和整体尺寸上都大于一对信号端子113-1，同样地，每个这样的接地屏蔽端子113-2可以被认为是连接器单元112本体中的独立接地屏蔽。图7B中最佳示出了信号端子和接地屏蔽端子的尺寸和排布，从图中可以看出，在每个半针座中，接地屏蔽端子113-2都通过其间的空间彼此相分离。这些空间容纳一对信号端子113-1，该信号端子对与接地屏蔽端子113-2对齐，以使在端子列中的所有端子113都大致排布在一条线上。多个信号端子之间具有间距Pt，而接地屏蔽端子与信号端子在中心线上相距大约1.75-2.0Pt。
这些信号端子113-1用于传送差分信号，即具有相同的绝对值，但具有不同极性的电信号。为了降低在差分信号应用中的串扰，较好的方法是让差分信号端子对中的端子与同一对中的另一个成对耦合，或与接地端子耦合，而不是与另一个差分端子对中的单个端子或端子对耦合。换而言之，期望通过“隔离”差分信号端子对来降低在高速情况下的串扰。这部分地通过将在各个半针座中的各端子阵列中的接地屏蔽端子113-2互相错开来实现，以使每对信号端子113-1相对更大的接地端子113-2放置或者位于其侧面。由于接地屏蔽端子113-2的尺寸，它首先在针座(或连接器单元)中作为其面对的差分信号对的接地屏蔽。差分信号对与这一接地屏蔽端子113-2宽边耦合。两连接器单元半部121、122的端子列以较小间隔分隔，该间隔在图8A和图8B中被示为SP，这样对于其穿过连接器单元的大部分范围而言，在连接器单元的一列中的端子与连接器单元的另一列中的端子被介电常数为1的空气分隔开。其次，接地屏蔽端子113-2也被用作各个差分信号端子对113-1中的端子的接地屏蔽，差分信号端子对113-1在端子列中位于接地屏蔽端子113-2之上和之下(如图7B所示)。这些差分信号端子对的最近的端子与接地屏蔽端子113-2边缘耦合。两个端子列也以紧密的间隔而设置在一起，并且被内辐条的厚度分开，该厚度约为0.25-0.35mm，相比其它已知的背板连接器，该尺寸有明显缩小。
这样紧密间隔的结构实现了在子卡连接器本体中的各个差分信号通道中的三种耦合：(a)端子对中的边缘耦合，即端子对的差分信号端子互相耦合；(b)差分信号端子与在同一针座半部的列中的最近的接地屏蔽端子的边缘耦合；以及(c)差分信号端子对与其所朝向的半针座中的接地屏蔽端子之间宽边耦合。这提供了局部的(localized)接地回路，如图7B所示，当通过朝向差分信号对的接地屏蔽端子的中心绘制虚拟线并与位于该差分信号对两边的相邻接地屏蔽端子相交时，该接地回路在单个信号通道范围内可被认为是具有整体的V形。基于这种结构，本发明中的每个差分信号端子对都呈现宽边耦合和边缘耦合的结合，从而迫使差分信号端子对中实现较佳的差分模式耦合。
从大的总体范围而言，在连接器的本体中，这些独立的接地屏蔽端子进一步在各针座的成对的列中共同形成一条弯曲的虚拟接地屏蔽。“虚拟”是指，尽管多个接地屏蔽端子113-2并未机械地连接在一起，但是它们在宽度方向和边缘方向上都被紧密地相互间隔，从而在电性能上达到了与在针座或连接器单元中存在一个屏蔽的同等效果。这条屏蔽大致延伸穿过了自底面到垂直支撑面的整个针座，在针座上接地屏蔽端子113-2的尺寸大于信号端子113-1。“大于”的范围包括表面面积和端子宽度。图7B示出了最佳排列。接地屏蔽端子的相对的两条边缘可沿着共同的基准线相互对准，或者如图7B中所示，可存在设置在相邻接地端子的边缘之间的间隙GSTG，这一间隙的距离优选地为接地屏蔽端子的宽度GW的7％或更少。
接地屏蔽端子113-1应当比与其相应的差分信号对大至少大约15-40％，优选的，大于大约34-35％。例如，一对差分信号端子可具有0.5mm的宽度，并且被分开0.3mm的间隔，以形成1.3mm的总宽度SPW，同时与信号对相应的接地屏蔽端子113-2可具有1.75mm的宽度。在各列中的接地屏蔽端子113-2被间隔S将其和与其相邻的信号端子113-1分隔开，该间隔优选地等于信号端子113-1之间的间隔，换而言之，每个半针座中每一列中的所有端子都被统一的间隔S互相分开以建立优选的耦合模式。
大的接地屏蔽端子用于提供一种装置，其用于迫使差分信号端子对进行差分模式耦合，在本发明中表现为在端子对中的边缘耦合，并且用于将其保持在该模式中，同时将与其它信号端子的任何耦合减小到最小绝对值。在图10A和图10B中清楚地显示了这一关系，这两张图分别是端子本体部的电能强度和电场强度的示意图。图10A是上述三合一结构的电能强度的示意图。该图通过将图7B中所示布置的根据本发明的具有四个差分信号端子对113-1和四个相对的接地屏蔽端子133-2的连接器单元的本体部进行模拟而获得，使用了ANSOFT HFSS软件，其中给端子对的两个信号端子113-1配置了差分电压并产生了电场和电能强度。
这些模式演示了在本发明的连接器中将发生耦合的范围。如图10A中所示，发生在各差分信号对中的两个端子边缘间的能量场强度的幅值在1.6×10-4J/m3至1.44×10-4J/m3之间变化，而在列之间的信号端子对的两倾斜边缘间的能量强度的幅值减小至1.6×10-5J/m3并且接近于零，从而显示了本发明可得到的隔离效果。同样，图10B以V/m为单位显示了电场强度。其显示出耦合的差分信号对边缘之间的场强度自8.00×103V/m变化，同时在连接相邻的两差分信号端子对的边缘的倾斜路径上，场强度减小到2.40至0.00V/m。
图11C和11D示出了本发明的连接器的模拟插入损耗和测量插入损耗。图11C为图1中所示连接器的插入损耗图，该连接器不包括两块电路板，图中显示了通过ANSOFT HFSS从BC排和OP排(对应于图11A的针脚图)中的差分信号对中获取的最大和最小损失值。其指示连接器在16.6Ghz左右的频率具有-3db的损耗，其对应于33.2千兆/秒的数据传输速率。图11D是对图1所示连接器的一种早期实施方式进行测试获得的插入损耗示意图，该连接器包括多个电路板。同样，差分信号对L9M9和K8L8的最大和最小损耗被示出，并且大约10Ghz频率时插入损耗是-3db，其能够承受20千兆/秒或更大的数据传输速率。
图11A是串扰针脚图，其显示了根据本发明的原理制成的如图1所示的连接器的针脚排布。为了区分连接器的相关端子，端子的行在沿图左侧有延伸的字母标记，同时各列在图上方通过数字标记。通过这种方法，任何插针都通过给定的字母和数字被识别。例如，“D5”表示在第“5”列“D”排的端子。通过在图12中标识为“干扰源”(aggressor)的四个相邻的差分信号对上加载信号，对被干扰(victim)差分信号对进行测试。周围相邻的六对信号对中的两对相同，或者是它们对应部分的镜像，因此如本领域常见情况，六对干扰源信号对中只有四对被测试。测试通过匹配的子卡和安装就位在电路板上的背板连接器在上升时间为33微微秒(20-80％)的情况下完成，该上升时间对应于通过端子的大约10千兆/秒的数据传输速率。如下表所示，在被干扰信号对上的总的近端串扰(NEXT)是2.87％，远端串扰(FEXT)是1.59％，两个值都小于3％。图11B是使用33微微秒上升时间(20-80％)的信号对连接器进行模拟的差分阻抗(TDR)示意图，其通过图11A中的差分信号端子对H1-J1和G2-H2而获得。
得到的阻抗大约是上升时间为33微微秒通过连接器组件和电路板的100欧姆预期基础阻抗的+/-10％。在示意图上显示了连接器组件的多个部分的阻抗。在端子尾部扩展以形成端子本体部的子卡连接器106的过渡区域中，阻抗仅上升了大约5欧姆(至大约103-104欧姆)，并且位于较大接地屏蔽端子113-2与它们的差分信号端子对相连之处的端子对的本体部的阻抗下降大约6-8欧姆(至大约96-97欧姆)，并且在整个连接器单元支撑框中基本保持恒定。当子卡连接器端子接触部113b与背板连接器108的端子111接触时，阻抗上升大约6-8欧姆(至大约103-104欧姆)，然后通过背板连接器(排针)108的阻抗向100欧姆的基础阻抗值减小。因此，本发明的连接器因具有低串扰同时可将阻抗维持在可接受的+/-10％范围内而受到赞赏。
回到图4，每个半针座具有一个支撑导电端子列的绝缘支撑框130。框130包括具有一个或多个支架132的基础部131，该支架的形式为柱状或凸耳状，其在与子卡连接器连接时与子卡的表面相接触。框130还具有垂直前部133。这些部分在本文中可很好地被描述为“辐条”，并且前辐条133和基础辐条131相配合以限定出连接器单元的两个相邻且错开(offset)的表面，并且也大致限定出端子113的本体部113c的边界。换而言之，在接地屏蔽端子113-2宽于且大于其相应差分信号端子对的区域中，端子113的本体部113c在基础辐条131和前辐条133之间延伸。
底辐条131和前辐条133在它们的末端部“O”点处相互连接在一起，该“O”点位于连接器单元112的前底边缘。径向辐条137自此连接点离开并向上延伸，以如图所示方式将基础辐条和竖直辐条135之间的区域分为两部分，如果希望的话这两部分可以划为两个相等或不相等的部分。这根径向辐条137延伸至连接器单元112中超过最外侧端子的位置。附加辐条被示为138、139和140。这些辐条中的两根138和139在其范围中部分径向，因为它们在连接点“O”之前的位置终止并随后沿不同方向延伸，以与竖直前辐条135或基础辐条131相连。如果它们的纵向中心线延伸，可以看到这两个径向辐条从连接点“O”发散出。这两个部分径向的辐条138、140的各个末端出现在与接地屏蔽的肋142的交叉点处的位置，其结构和作用将在下面文中说明。径向辐条也可优选地以下面的以下方式设置，如图4所示，当连接器单元被压进在子卡102上的位置时，径向辐条均匀地将施加于连接器单元的载荷传递给顺应针端子尾部的顶部。
支撑框的肋142为接地屏蔽端子提供了支撑，但是其也用作模具中的流道(runner)，以输送制造连接器单元支撑框的注入塑料或任何其它材料。这些肋142显然是在支撑框模具中的开口区域，用于为辐条和连接到支撑框的端子的连接点供给注入的熔液。肋142优选地具有如图8B中最佳示出的宽度RW，其小于接地屏蔽端子的宽度GW。尽管已经发现肋142的边缘可制作为与接地屏蔽端子113-2的边缘一致，人们仍希望肋142的宽度小于接地屏蔽端子113-2的宽度，以实现在差分信号端子对面向接地屏蔽端子113-2边缘的边缘与肋142之间的耦合，从而限制电场在接地端子边缘处的集中。但是，将肋142的边缘保持为远离接地屏蔽端子113-2的边缘有助于连接器单元的模制，因为其消除了模具溢料沿接地屏蔽端子的边缘成形并影响其电性能的可能性。接地屏蔽端子还提供了一个基准表面，模制工具可在支撑框的模制过程中抵住该基准表面。如图8A中所示，并且根据本发明一个商业实施例的使用，支撑肋142的宽度在接地屏蔽端子113-2宽度的大约60-75％之间变化，并且优选地是接地屏蔽端子宽度的大约65％。
图4进一步示出了附加的竖直辐条135，其在前辐条133的前方并与前辐条133分隔开，并且通过延伸部134连接到连接器单元122。这一附加的竖直辐条在端子从端子本体部过渡到接触部113b的区域中环绕端子。在此过渡中，较大的接地屏蔽端子在尺寸上被减小，从而形成了端子接触部113b如图6和9中最佳示出的被分为两部分的形式。
如图5A所示，径向辐条133、135、137、138、139和140可被认为是在一个连接器单元半针座122的内表面150上部分连续。这些元件用作在两个连接器单元的半针座121、122被结合在一起而形成连接器单元112时将两列端子113互相分开的支架。在图5A示出的内表面150示出六个这样的辐条元件。一个是与前竖直内辐条133在连接点“O”相交的基础内辐条131’。另一个内辐条137’大致在连接器单元半针座122的两个对角之间的对角线路径上作为两分元件延伸。另两个径向内辐条138’和140’在一分为二的内辐条137’和基础内辐条131’、前内辐条133’之间延伸。在所示优选实施方式中，径向内辐条138’、140’位于径向内辐条137’和基础内辐条131’、前内辐条133’之间，从而形成两个在其中空气可自由循环的V形区域。连接器单元的半针座122优选地具有用于接合另一个半针座的装置，且其在优选实施方式中表现为多个柱状物154。柱状物154形成在差分信号端子变窄的区域，并且朝向接地屏蔽端子窗口170。每个辐条元件包含一个可容纳柱状物154的对应凹槽155。内辐条也用于在连接器单元112中的端子113的列之间提供预期的间隔SP。在这点上，内辐条也用于形成在图5A中用箭头160、161标示的两个V形的空气通道。这两个V形空气通道都穿过槽163并向连接器单元的外部开口，其中槽163限定任一个连接器单元半针座的最顶端的端子的边界。
图5B中示出了相对的连接器单元半针座121，其包括多个凹槽或开口155，用于容纳另一个半针座122的柱状物154并且将两个连接器单元半针座121、122固定在一起形成单个连接器单元112。在两连接器半部121、122相互连接的区域，连接器单元112的阻抗通过减少出现在信号端子113-1和接地端子113-2中的金属的量来控制。在接地屏蔽端子113-2中，这一减少通过在端子本体部113c中形成较大的优选为矩形的窗口170来实现，该窗口容纳柱状物154和连接器单元支撑框半部的塑料材料。优选地，这些窗口具有1.2的长宽比，即一条边的长度是另一条边(1.0)的1.2倍。这种减少在信号端子中通过将信号端子本体部113c“收窄”而实现，以使差分信号端子对之间以及该端子对的端子113-1和接地屏蔽端子113-2之间分别产生两种扩张或开口171、172。端子本体部在该区域的收窄增加了在差分信号端子对之间边到边的距离，其影响了端子的耦合，这将在下文中被解释。
窗口170被形成在接地屏蔽端子113-2的边缘范围中，且端子范围通过两个侧条174贯穿窗口区域连续，最佳如图13中所示，侧条174也被收窄。优选地，窗口170具有1.2的长宽比(高度/宽度)。在接地屏蔽端子113-2和相邻的差分信号端子113-1间的收窄是通过形成在信号端子113-1和接地屏蔽端子113-2的边缘中的两个相对的缺口而实现。如在图13的截面图中所示，缺口175被形成在窗口170区域的接地屏蔽端子113-2的相对的两边缘中，并且可略微延伸超过窗口170的侧边缘170a。其它缺口176被形成在信号端子113-1的边缘中，以使信号端子113-1的宽度从它们的标准本体部宽度SW减小至在窗口处的宽度RSW。差分信号对的两端子之间的收窄处开口宽度NW(如图12所示)优选地等于或大于信号端子宽度SW，并且优选地收窄宽度大于信号端子宽度不超过10％。
这一结构变化最小化了由于绝缘体突变(由空气变为塑料)而发生的任何阻抗的不连续性。信号端子113-1收窄，而矩形窗口170切穿接地屏蔽端子113-2。这些变化增加了边缘耦合的物理距离并减小了宽边耦合的影响，以补偿由空气至塑料的绝缘体变化。在窗口区域中，较大的接地屏蔽端子的一部分金属被窗口区域中的介电塑料取代，并且在此区域中，多个信号端子113-1的宽度被减小以使其边缘相互之间更加远离，从而阻碍与接地屏蔽端子的宽边耦合，并且促使了差分信号端子113-1之间的边缘耦合。沿着敞开的窗口170路径的信号端子113-1的边缘间隙的增加导致差分信号端子对的电性能表现得如同它们与在其通常宽度部分中一样分开了相同的距离。收窄的两信号端子间的间隙用塑料填充，该塑料具有高于空气的介电常数。塑料填充物易于增加在通常信号端子对边缘间隙处的信号端子对之间的耦合，但是通过使它们更加远离这一区域，在电性能上，信号端子对以和通常区域相同的分开的距离来运行，从而将它们之间的耦合维持在相同水平，同时最小化了安装区域的任何阻抗不连续。
如图14-18所示，根据本发明的一个重要方面，接地和信号端子113-1和113-2的本体部113c具有不规则共面形状，该形状使得信号和接地端子113-1和113-2的尾部113具有统一的间距，且使得在位置关系上差分信号对中的端子113-1朝向一个相对连接器单元半部的相邻列中的一个相应的较大接地端子113-2。可见，每列端子中的信号和接地端子113-1，113-2的本体部113c相互之间共面对齐排列，每个连接器单元半部的一列中的端子的本体部与连接器单元中另一列的端子的本体部间的距离为统一预设的距离“t”(图7B和图15)。该距离t为相对的连接器针座的端子之间的分隔距离。由于接地端子113-2具有大于信号端子113-1的侧面宽度，信号和接地端子113-1和113-2的本体部113c的纵向中心线113d不具有相等间距(图18)。事实上，如图18所示，信号端子113-1的本体部113c的纵向中心线113d之间的间距为距离“d”，而信号端子113-1和相邻的接地端子113-2的本体部113c的纵向中心线113d之间的间距为1.78d。
根据本发明，尽管信号和接地端子113-1和113-2的本体部113c的纵向中心线113d之间的间距不统一，为了更为灵活有效的使用，接地和信号端子的安装尾部113a被排布成行和列的统一阵列。为此，信号和接地端子113-1，113-2的尾部113从端子的相应的纵向中心线113d以预定的不同距离侧向偏移，且信号和接地端子113-1，113-2具有凹槽或窄部，该凹槽或窄部有助于端子在每列中的端子的尾部113a间需要统一间隔或间距的位置以侧面相互嵌套的方式安装。该统一的间距可以是方形间距，或优选如图19所示的具有尺寸LL和WW的矩形间距，该间距的深度对宽度的纵横比LL/WW的范围可以从大约0.7至大约1.0。当LL＝1.35mm，WW＝1.90mm时可以实现优选结果。如图18中实施例所示，在右侧信号端子113-1与端子的纵向中心线113-d之间具有一个相对小的侧向偏移的距离“k1”，而该差分信号端子对中的另一个信号端子113-1的尾部113c与端子的本体部113c的中心线113d之间具有一个较大的偏移距离“k2”，接地端子113-2的尾部113a与接地端子的中心线113d之间具有偏移距离“k3”。在本例中，接地端子113-2的侧移距离“k3”小于相邻信号端子的侧移距离“k2”且大于差分信号对的另一个信号端子的侧移距离“k1”。
为便于定位具有统一间距的多个尾部，本例中的每个信号和接地端子113-1，113-2都在侧面或边缘侧上具有一个侧面的凹槽或窄部113e，其足以使尾部113a具有所需的偏移和嵌套。例如，在图18所示的实施例中，接地端子113-2具有一对凹槽或窄部113e，且相邻信号端子113-1的尾部113a被嵌套入一个接地端子113-2的本体部113c下面的凹槽113e中。本领域技术人员可以理解，端子113-1，113-2的这类凹槽或窄部的宽度可能在一定程度上受到维持每个差分信号对的信号端子的合适阻抗控制的影响，因为其沿连接器单元半部的绝缘安装框架延伸。
进一步的，在本发明的另一个方面中，信号和接地端子113-1，113-2的每一列的尾部113a以统一的横向间距与相邻列的多个端子的尾部113a分隔开，该统一的横向间距不同于每个连接器单元的端子的本体部113c之间的横向间距。在这一实施例中，每个信号和接地端子113-1，113-2的尾部113a被一个横向的、大致水平的凸缘部113f支撑(图15和18)，该凸缘部自本体部113c延伸，并偏离相对的连接器单元半部的端子，以使每个信号和接地端子列的尾部113a具有一个横向间距“t1”，该间距大于相反单元中的接地和信号端子的本体部113c间的横向间距“t”(图15)。相对的连接器单元半部的信号和接地端子的尾部113c也与紧密相邻的连接器单元的接地和信号端子的尾部的列设置有同样的横向间距“t1”。
因此，可以看到，连接器单元的接地和信号端子的尾部113a被按照统一的阵列排布，包括相等间隔的尾部113a的列，其中每一列的尾部同样具有相等间隔。在本实施例中，端子的每一列的尾部以1.35mm的间距“p”分隔，而尾部的多个列以1.90mm的横向间距“t1”分隔。这些间距产生了大约0.71的长宽比和横向间隔；t1(等同于上文中调整的WW)大约为最小值，其可通过在印刷电路板上用于连接器安装的间距来实现。
虽然已经显示并描述了本发明的优选实施方式，但是显示本领域技术人员能够在其中做各种变化和修改，而不会偏离本发明的精神。本发明的范围将由所附权利要求来确定。

Claims (16)

1.一种电连接器，包括：
支撑框，在所述支撑框中多个导电端子列被间隔支撑；
每个所述端子包括用于安装到电路板的尾部，用于与匹配连接器对接的接触部，和用于连接尾部和接触部的本体部；
所述端子被分为信号端子和接地屏蔽端子两个不同组，所述信号端子在差分信号端子对中对齐，其中一列中的所述端子的本体部边对边地排布，所述差分信号端子对在一列中被一个单独的接地屏蔽端子彼此分隔开；
所述信号端子的本体部在列的方向上的横向宽度与所述接地屏蔽端子的本体部在列的方向上的横向宽度不同，在一列中端子的所述本体部相对相邻列中的端子的本体部具有一个预定的横向间距，每列中的端子的所述本体部具有非均匀间隔开的纵向中心线；
每列的端子的所述尾部以统一的间距横向分隔，且每列的端子的所述尾部以一个横向间距和相邻列的端子的尾部分隔开，该横向间距不同于相邻列的端子的本体部之间的横向间距，其中，每个端子的尾部通过一凸缘部与相应端子的本体部连接，该凸缘部横向于端子的本体部的平面延伸。
2.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，包括多个连接器单元，每个连接器单元具有一对所述导电端子列，每个连接器单元的端子列的尾部之间的横向间距大于连接器单元的端子列的本体部之间的横向间距。
3.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，包括多个连接器单元，每个连接器单元具有一对所述导电端子列，连接器单元中一列的端子的尾部被连接器单元中另一列的其它端子的尾部交叉支撑，以使每个连接器单元的多个列的尾部之间的横向间距大于连接器单元的端子列的本体部之间的横向间距。
4.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，一列中的每个接地屏蔽端子与相邻列中的差分信号端子对相面对。
5.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述尾部由相应端子的中心线侧向偏移不同的距离而形成。
6.如权利要求5所述的连接器，其特征在于，每个接地屏蔽端子的尾部与其纵向中心线之间的偏移距离大于每个差分信号对的一个信号端子的尾部的侧向偏移距离，小于差分信号端子对中另一个信号端子的尾部的侧向偏移距离。
7.一种电连接器，包括：
支撑框，在所述支撑框中多个导电端子列被间隔支撑；
每个所述端子包括用于安装到电路板的尾部，用于与匹配连接器对接的接触部，和用于连接尾部和接触部的本体部；
所述端子被分为信号端子和接地屏蔽端子两个不同组，所述信号端子在差分信号端子对中对齐，其中一列中的所述端子的本体部边对边地排布，所述差分信号端子对在一列中被一个单独的接地屏蔽端子彼此分隔开；
所述信号端子的本体部在列的方向上的横向宽度与所述接地屏蔽端子的本体部在列的方向上的横向宽度不同，在一列中端子的所述本体部相对相邻列中的端子的本体部具有一个预定的横向间距，每列中的端子的所述本体部具有非均匀间隔开的纵向中心线；
每列的端子的所述尾部以统一的间距横向分隔，且每列的端子的所述尾部以一个横向间距和相邻列的端子的尾部分隔开，该横向间距不同于相邻列的端子的本体部之间的横向间距，其中，在每列中至少一些端子的尾部具有侧向偏移，以使尾部至少部分地设置在该列中的相邻端子的本体部的下方。
8.如权利要求7所述的连接器，其特征在于，每个端子的侧面边缘具有朝向每列中相邻端子的凹槽。
9.如权利要求8所述的连接器，其特征在于，至少一些端子被设置在相邻端子的凹槽中。
10.如权利要求8所述的连接器，其特征在于，每个接地屏蔽端子的侧面边缘的凹槽容纳在接地屏蔽端子的本体部下方的相邻信号端子的尾部。
11.一种电连接器，包括：
多个相互平行支撑的连接器单元，每个所述连接器单元具有一个支撑框，该支撑框以分隔开的模式支撑一对导电端子列；
每个所述端子包括用于安装在电路板上的尾部，用于与匹配连接器对接的接触部，和用于连接尾部和接触部的本体部；
所述端子被分为信号端子和接地屏蔽端子两个不同组，所述信号端子在差分信号端子对中对齐，其中在一列中所述信号端子对被一个单独的接地屏蔽端子相互分隔开；
每个连接器单元的一列中的所述接地屏蔽端子相邻地朝向该连接器单元另一列中的至少一个信号端子；
每个连接器单元的一列中的端子的所述本体部与该连接器单元的另一列中的端子的本体部之间具有一个预定的横向间距；
每一列中的端子的所述本体部具有非统一间距的纵向中心线，每列的端子的尾部在列的方向上以统一的间距侧向间隔开，每个连接器单元的一列中的多个端子的所述尾部以统一的横向间距与该连接器单元的另一列的多个端子的尾部横向分隔开，该统一的横向间距不同于连接器单元的多个端子的本体部之间的间距，其特征在于，每个接地屏蔽端子的边至边的宽度大于差分信号端子对的边至边的宽度。
12.如权利要求11所述的连接器，其特征在于，每个连接器单元的端子列的尾部之间的横向间距大于该连接器单元的端子列的本体部之间的横向间距。
13.如权利要求12所述的连接器，其特征在于，每个端子的尾部通过一凸缘部与相应端子的本体部相连接，该凸缘部横向于端子的本体部的平面延伸。
14.如权利要求11所述的连接器，其特征在于，一列中的每个接地屏蔽端子与相邻列中的差分信号端子对相面对，每列的端子的所述尾部相对相应端子的中心线具有不同距离的侧向偏移。
15.如权利要求11所述的连接器，其特征在于，每列中的至少一些端子的尾部侧向偏移，以使尾部至少部分地设置在该列的相邻端子的本体部下方。
16.如权利要求11所述的连接器，其特征在于，每个端子的侧边缘上都具有朝向各列中相邻端子的凹槽，至少一些端子被设置在相邻端子的凹槽中。
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