專利名稱：具有改進的插針的背板連接器的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及電連接器，特別地涉及包含電觸頭的差分信號對的電連接器，所 述電觸頭是為高速電子通信而設計的。
背景技術：
電連接器在使用信號觸頭的電子器件之間提供信號連接。通常，信號觸頭被如此 接近地間隔開，以至于在相鄰的信號觸頭之間會發生不希望的干擾或者串擾。當一個信號 觸頭由于電場的重疊而導致在相鄰觸頭中的電干擾時，就會發生串擾，因此危害了信號的 完整性。隨著電子器件小型化和高速電子通信變得更普遍，降低串擾成為連接器設計中的 一個重要的因素。用于降低串擾的一種通常使用的技術是以金屬板的形式安置多個分離的電屏蔽 器，例如位于相鄰的信號觸頭之間。所述屏蔽器通過消除重疊電場來阻擋信號觸頭之間的 串擾。然而，屏蔽器占據連接器中可以用來提供額外的信號觸頭的有用空間，因此限制了觸 頭密度和連接器尺寸。屏蔽器還增加了連接器制造的成本。雖然人們知道在信號觸頭之間使用空氣隙，來增加相鄰的觸頭的電隔離，但是空 氣隙的使用會由于需要多個端子支撐的框架或者片狀針座(wafer)而影響連接器的結構 完整性或者使連接器的設計復雜化，還會增加連接器的物理尺寸。例如，在背板連接器的插 針中，連接器殼體需要具有一片式塑料設計，所述設計在子卡連接器的插入與多個插針觸 頭形成接合關系過程中將承受重大的力。這需要改進在這種插針連接器中的電信號完整 性，與通過應用多個分離的載有信號觸頭的片狀針座的子卡連接器所獲得的信號完整性相 一致。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種電連接器，所述電連接器具有相對簡單的設計，其 中電觸頭的差分信號對被空氣電介質從緊鄰的或者附近的差分信號對的信號觸頭有效地 隔罔開。本發明的另一個目的是提供一種如上所述的電連接器，其中連接器殼體具有一片 式模造(molded)的結構，而且達到了信號觸頭的空氣介質隔離，而沒有從實質上影響連接 器的結構完整性。本發明的另一個目的是提供一種上述類型的插針電連接器，其具有統一間隔的電 觸頭，所述電觸頭適合于經濟地制造并具有多樣的用途。本發明的還有一個目的是提供一種用于高速數據傳輸系統中的插針，所述插針具 有基底，用于支撐多個接觸針，所述接觸針能和相對的子卡連接器相匹配。接觸針設置于間隔開的行或者列中，基底包括經選擇的開口，所述開口形成于基底中并設置于位于不同的行或者列中所選擇的相鄰的信號針之間。本發明的這些和其他目的、特征與優點將通過考慮下面的詳細描述來得以清楚地理解。
在詳細描述的過程中，經常會參考到所附的附圖，其中圖1為根據本發明的示例的背板連接器的透視圖，示出了與插針連接器處于插入 接合關系的子卡連接器；圖2為移除了背板的示例的連接器的透視圖；圖2A為用于子卡連接器的單獨支撐片的信號觸頭和接地觸頭的壓印引線框架的 平面圖；圖3為在背板上以安裝關系示出的插針連接器的透視圖；圖4為一個插針連接器觸頭的放大的透視圖；圖5為所述插針連接器從其配合側觀察的放大的平面圖；圖5A為示例的插針連接器的觸頭排列的片斷描述；圖5B為插針連接器的一個可選實施方式的類似于圖5A的片斷描述；圖5C為插針連接器的另一個可選實施方式的片斷描述；圖6為圖5中所示的插針連接器的垂直部分的透視圖；圖7和7A為圖5中分別沿著線7_7和7A-7A的平面截下的示例的插針連接器的 放大的片斷部分；以及圖8為沿著平行于連接器的觸頭的列截下的示例的插針連接器的放大的片斷部 分。
具體實施例方式現在更特別地參考附圖，示出了一個根據本發明的示例的背板連接器10，用于將 以背板11的形式的印刷電路板(PCB)與子PCB卡12電連接起來。所述背板連接器10包 括安裝在背板11上的背板插針連接器14和安裝在子卡12上的子卡連接器15，如圖所示， 背板插針連接器14和子卡連接器15插接在一起。因為背板11和子卡12相互成直角布 置，所以背板連接器10是直角連接器并且通過連接器的導電通道相應地改變方向或彎曲 90°。然而，可以理解的是，在其它實施方式中，背板和子卡可布置成相互成其它角度，或者 相互平行，并且相應地布置導電通道。這種情況的子卡連接器15包括布置成并行結構的多個支撐片18。如圖2最佳所 示，每個支撐片18包括第一半支撐片或者小支撐片(Waflet)ISa和相對的第二半支撐片或 者小支撐片18b，兩者連接在一起。小支撐片18a、18b由絕緣支撐框架19構造，所述絕緣 支撐框架19為例如熱塑性材料，設置于多個導電觸頭20周圍。這種情況下的每個小支撐 片18a、18b包括一列觸頭，其能夠從圖2A所描述的引線框架沖壓而成，其包括鄰近于接地 觸頭25的成對的邊緣接合的差分信號觸頭24。為了將一片支撐片的差分信號對觸頭24與 另一片支撐片的差分信號對電隔離開，這種情況下的接地觸頭25具有與差分信號對的寬度實質上相應的橫向寬度，一片支撐片的接地觸頭25和信號觸頭24從另一片支撐片偏移， 這樣使得一片支撐片上的信號觸頭24與相鄰支撐片的接地觸頭25鄰近，其間具有由小支 撐片18a、18b的配合關系所建立的空氣隙。
每列中的接地觸頭和信號觸頭24、25粗略地沿著平行的路徑延伸，所述路徑從 子卡連接器的背板面130通常90°過渡到子卡連接器的配合面132。每個觸頭24、25都 具有用于連接至子板的柔性插針形式的終端26和用于連接至插針的觸頭的配合終端28。 這種情況下的觸頭的配合終端28具有分叉的雙線設計，為的是與插針14的觸頭之間形 成冗余、更可靠的連接，如序號為60/936,387、申請日為2007年6月20日(莫列斯案號 A7-151US-PR0)的美國臨時申請中更詳細公開的那樣，其公開的內容在此通過參考被引入。為了生產小支撐片，應該理解到塑料框架19可以在電觸頭引線框架上內嵌模壓， 所述電觸頭引線框架可被沖壓并由薄導電金屬片形成，例如銅。這種情況下的塑料支撐框 架19包括多個肋或者輻條19a，其被設計成用來支撐觸頭24、25并在子卡連接器15的插 入與插針連接器14形成接合關系的過程中將插入負載從支撐片18的頂部轉移到柔性尾部 26。當結合后在相鄰列的觸頭24、25之間限定出預定的間隔時，肋19a還作為兩個小支撐 片18a、18b之間的隔條(standoff)。一個小支撐片優選地具有公銷釘，所述公銷釘與相對 的小支撐片中的孔以壓配合關系緊密配合，來緊固所配合的支撐片，或者小支撐片以其他 合適的方式來將兩個元件連接在一起，包括使用凹槽、粘合劑、焊接法之類。當配合后，應該 看到，當被從側面接合至相鄰列中差分信號對的信號觸頭時，每一個小支撐片中的接地端 子25被邊緣接合至相鄰的差分信號對的信號觸頭26。支撐片18以彼此平行的關系被安裝于前罩或者殼體30的各個凹槽中，并由橫向 加強帶31固定在一起。加強帶31優選地具有凹槽，所述凹槽在每個配合的支撐片的背面 容納楔形榫32，用于保持適當的間隔。如本領域所已知的，前罩或者殼體30具有開口，在所 述開口中保護性地設置有子卡連接器支撐片的配合端子28。現在回到圖3，插針連接器14包括一片的、優選為塑料模鑄的殼體35，所述殼體35 分別具有基底36以及直立側和端壁38、39。所述基底36由多列凹槽形成，每列凹槽用于接 收各列電觸頭40。每列觸頭14分別包括多個邊緣接合的差分信號對觸頭和相鄰的接地觸 頭，為了描述清楚，某些時候在此分別稱作S和G。為了這里的目的，術語“列，，指代觸頭邊 對邊對準的方向，術語“行”指代與所述列相垂直的方向。在這種情況下接地和信號觸頭40完全相同地形成，如圖4所示，每個都包括沖壓 的插針，所述插針具有實質上與伸長的橫截面共面的平坦形狀，所述橫截面與觸頭位于其 中的列以對準關系定位。在這種情況下每個觸頭40在其一端具有柔性端子部分41和在其 相對的一端具有配合部分42，所述柔性端子部分41用于連接至背板11，所述配合部分42 用于與子卡連接器15的分叉的觸頭28相匹配接合。每個觸頭40具有位于兩端中間的肩部 44，用于使所述觸頭以簡單的壓入動作從連接器14的頂側或者配合側安裝入殼體中，與從 底側或者安裝側將觸頭插入殼體中的通常做法相反。所述觸頭設計也便于裝配后的移除。作為子卡連接器插入插針連接器的附帶事件(incident)，在子卡連接器15與插 針連接器14接合后，可看到子卡連接器15的分叉的端子28會逐漸地接觸并移動與插針觸 頭40的配合端子42相接合。插針殼體端壁39優選地形成有偏移凹陷41，來便于子卡連接 器15與插針連接器14在配合時的對準接合。插針殼體凹陷41提供了防止不適當配合的關鍵方面。如圖5和5A最佳所示的插針連接器14的信號觸頭和接地觸頭S、G被設置于統一 的列45 (如垂直陣列所示)和行46 (如水平陣列所示)的排列中。每列45都包括邊緣配 合的差分信號對觸頭S-S，所述觸頭S-S由各接地觸頭G所分隔開。在這種情況下交替列 的信號觸頭S-S被行46的間距“ρ”所偏移，這樣使得一列45以從頂到底的順序從接地觸 頭G開始，而下一個相鄰的列從信號觸頭S開始。如圖5A所示，左側的第一列以從頂到底 的順序包括接地觸頭G、邊緣配合的差分信號對S-S、接地觸頭G、第二差分信號對S-S、接地 觸頭G等。相鄰的列從頂開始包括第一差分信號對S-S、信號觸頭S、第二差分信號對S-S、 接地觸頭G等。由于這樣的排列，可看到每個差分對S-S的一個信號觸頭S與在直接相鄰 的列中的信號觸頭S相鄰，所述差分對的其他信號觸頭S與在直接相鄰的列中的接地觸頭 G相鄰。根據本發明的一個重要方面，如圖7所示，插針連接器殼體基底形成有預定式樣 的空芯(core-outs) 50，所述空芯50限定了在觸頭列和一系列的部分空芯之間的空氣通 道，所述觸頭列完全延伸通過所述基底用于增強差分信號對的電隔離而不會在實質上影響 連接器殼體的強度和剛性，所述一系列的部分空芯沒有完全延伸通過插針連接器14的基 底36。為了這個目的，插針連接器殼體35的基底36形成有在觸頭列之間的伸長的空芯或 者空氣通道50的式樣，其中一個通道50設置在一列中每個差分對的信號觸頭S與直接相 鄰列中的相鄰信號觸頭S之間。可以理解的是，由于空氣具有比塑料更低的介電常數，因此 空氣通道增強了在一列中一差分對的信號觸頭從相鄰列中差分信號對的相鄰信號觸頭的 電隔離。由于在示例的實施方式中的每個差分對的其他信號觸頭臨近接地觸頭，在這種情 況下接地觸頭提供了屏蔽效應。由于彼此不處于直接相鄰關系的差分信號對的信號觸頭的 距離較大，以及空氣通道50和接地觸頭G的屏蔽效應，信號完整性也沒有受到位置更遠的 差分信號對的重大影響。因此，每列中的差分信號對被有效地與相鄰列中差分信號對的電噪聲隔離，從而不會阻止通過連接器的高速信號通信的完整性。可以看到，由于空氣通道50在尺寸上相對 較小，長度實質上與信號觸頭S的橫截面長度相應，并且基底36缺少延伸通過在觸頭列之 間的基底的任何其他間隙或者開口，空氣通道50沒有在實質上改變插針殼體35的結構強 度和完整性，因此不會影響其承受在子卡連接器的配合插入時可能引起的相對高的插入力 的能力。事實上，空氣通道50占據了由插針連接器殼體35的外部尺寸所建立的基底面積 的非常小比例。根據本發明的另一個方面，如圖7A所示，插針基底36形成有多個部分的空芯或者 凹陷52，它們沒有完全延伸通過基底36，但是它們進一步將差分信號對的信號觸頭S從相 鄰的和附近的差分信號對的信號觸頭S隔離開來。在這種情況下，這種部分的空芯52設置 于每個信號觸頭S和相鄰列中的相鄰接地觸頭之間。空芯52又具有實質上與觸頭的伸長 的橫截面長度相應的長度，但是只在中間延伸通過基底36，在這種情況下從基底的安裝側 通過基底36。部分的空芯52連同相鄰的接地觸頭G進一步電隔離了相鄰的和附近的差分 信號對的信號觸頭S。由于部分的空芯52沒有完全延伸通過插針基底，它們也不會在實質 上影響殼體的結構剛性。部分的空芯52可以作為完全的空芯50的基礎，如圖7和7A，這意 味著部分的空芯52可以首先成形在連接器殼體基底36中，通過在基底的其余部分那兒鉆孔來限定完全的空芯50。現在參考附圖5B，示出了插針連接器的一個可選擇的實施方式，其中成對的空氣通道50、50a設置于每個差分信號對觸頭S-S的共同側。每個空氣通道50實現在一列中信 號觸頭S和相鄰列中直接相鄰的信號觸頭S之間的電絕緣，并且空氣通道50a設置在每個 差分信號對的其他信號觸頭和直接相鄰的接地觸頭之間，用于增強信號觸頭從其他差分信 號對的隔離。同樣，由于空氣通道在尺寸上相對較小，它們在實質上不會影響插針殼體的結 構完整性。在圖5C中示出了另一個可選擇的實施方式，在這種情況下的每列觸頭以接地觸 頭開始，并且成對的空氣通道50設置于每個差分信號對觸頭的共同側，用于將該差分信號 對的觸頭與相鄰列中差分信號對的相鄰觸頭電隔離開來。同樣，插針連接器殼體35的基底 36缺乏延伸通過觸頭列之間的基底的任何其他的開口或者間隙。根據前面所述，可看到的是，本發明提供一種背板連接器，在其中子卡連接器和插 針連接器都具有差分信號對，所述差分信號對被空氣電介質從相鄰差分信號對的相鄰觸頭 隔離，來增強高速通信中的信號完整性。當為了結構完整性而使用一片式塑料殼體時，就獲 得了插針中信號觸頭的空氣電介質。插針也可以設計成具有緊密間隔的觸頭的列與行，以 經濟地制造并具有多樣的用途。
權利要求
一種電連接器，包括連接器殼體，其包括一片式基底，用于支撐多列電觸頭，每列包括多對邊緣接合的差分信號觸頭，所述列中的每個差分信號觸頭對被接地觸頭從另一個差分信號觸頭對分隔開；每個差分信號對的至少一個信號觸頭，其設置成鄰近于在直接鄰近的列中的差分信號對的信號觸頭；多個空氣通道，其延伸通過所述基底并設置于所述列之間，所述通道包括單個空氣通道，所述單個空氣通道設置于一列中的每個信號觸頭和直接相鄰列中的直接相鄰的信號觸頭之間，通過空氣電介質來將相鄰列的相鄰的信號觸頭彼此電隔離開。
2.根據權利要求1所述的電連接器，其特征在于，所述電觸頭每個都具有伸長的共面 的橫截面，所述橫截面與所述列的排列以平行關系對準。
3.根據權利要求2所述的電連接器，其特征在于，所述空氣通道每個都具有伸長的橫 截面形狀，所述橫截面形狀在長度上與所述信號觸頭的伸長的橫截面長度相應。
4.根據權利要求1所述的電連接器，其特征在于，成對的所述空氣通道設置成鄰近每 個差分信號對的觸頭的共同側。
5.根據權利要求5所述的電連接器，其特征在于，所述連接器基底在所述列之間除了 所述成對的空氣通道之外，沒有任何其他的空氣通道。
6.根據權利要求1所述的電連接器，其特征在于，鄰近信號觸頭的空氣通道專有地設 置于所述觸頭列之間。
7.根據權利要求1所述的電連接器，其特征在于，每個差分信號對的所述一個信號觸 頭設置成與相鄰列中的接地觸頭相鄰。
8.根據權利要求7所述的電連接器，其特征在于，所述基底形成有多個凹陷，所述凹陷 只部分地延伸進入所述基底中，所述凹陷包括設置在一列中的每個信號觸頭和相鄰列中的 直接相鄰的接地觸頭之間的凹陷。
9.根據權利要求1所述的電連接器，其特征在于，所述觸頭被排列成統一的列和行的 陣列，所述列在所述差分信號對的邊緣接合方向上對準，所述行在垂直于所述列的方向上 對準。
10. 一種電連接器，包括一片式塑料模鑄殼體，其包括基底，用于支撐多個電觸頭列，每個所述列包括多個成 對的邊緣接合的差分信號觸頭，每個差分信號觸頭對由接地觸頭分隔開，多各成對的空氣 通道延伸通過在所述列之間的所述基底，每對所述空氣通道設置成鄰近各對邊緣接合的差 分信號觸頭，每對空氣通道中的一個位于差分信號對的一個信號觸頭和相鄰列中相鄰觸頭 之間，而其他的空氣通道設置在所述差分信號對的其他信號觸頭與相鄰列中的相鄰觸頭之 間，用于通過空氣電介質將每個差分信號對的所述信號觸頭從相鄰列中的相鄰觸頭電隔離 開。
11.根據權利要求10所述的電連接器，其特征在于，所述觸頭每個都具有伸長的共面 的橫截面，所述橫截面與所述列的排列以平行關系對準，并且所述空氣通道每個都具有伸 長的橫截面形狀，所述橫截面形狀在長度上與所述信號觸頭的伸長的橫截面長度相應。
12.根據權利要求10所述的電連接器，其特征在于，成對的所述空氣通道設置成鄰近 每個差分信號對的觸頭的公共側，并且所述連接器基座在所述列之間除了所述成對的空氣通道之外，沒有任何其他的空氣通道。
13.根據權利要求10所述的電連接器，其特征在于，每個差分信號對的一個信號觸頭 設置成鄰近相鄰列中的信號觸頭，并且每個差分信號對的一個信號觸頭設置成鄰近接地觸 頭。
14.背板電連接器，包括子卡連接器，其可安裝在子PCB板上，并具有多列邊緣接合的差分信號對觸頭，每對差 分信號對觸頭由接地觸頭分隔開；插針連接器，其用于安裝在背板上，并與所述子卡連接器相配合，所述插針連接器具 有帶一片式基底的殼體用于支撐多列電觸頭，每個所述列包括多對邊緣接合的差分信號觸 頭，每個差分信號觸頭對由接地觸頭分隔開；每個差分信號對的至少一個信號觸頭設置成與直接相鄰列中差分信號對的信號觸頭 相鄰，多個空氣通道延伸通過所述列之間的所述基底，所述通道包括設置在一列中的每個 信號觸頭和相鄰列中的直接相鄰的信號觸頭之間的空氣通道，用于通過空氣電介質來將相 鄰列的相鄰信號觸頭彼此電隔離開。
15.根據權利要求14所述的電連接器，其特征在于，所述觸頭每個都具有伸長的共面 的橫截面，所述橫截面與所述列的排列成平行關系對準，并且所述空氣通道每個都具有伸 長的橫截面形狀，所述橫截面形狀在長度上與所述信號觸頭的伸長的橫截面長度相應。
16.根據權利要求14所述的電連接器，其特征在于，成對的所述空氣通道設置成鄰近 每個差分信號對的觸頭的公共側。
17.根據權利要求14所述的電連接器，其特征在于，所述每個差分信號對的所述一個 信號觸頭設置成鄰近相鄰列中的接地觸頭，所述基底形成有多個凹槽，所述凹槽只部分地 延伸進入所述基底中，并且所述凹槽包括設置在一列中每個信號觸頭和相鄰列中直接相鄰 的接地觸頭之間的凹槽。
18.根據權利要求14所述的電連接器，其特征在于，所述觸頭被排列成統一的列和行 的陣列，所述列在所述差分信號對的邊緣接合方向上對準，所述行在垂直于所述列的方向 上對準。
全文摘要
本發明涉及一種背板電連接器，特別是具有改進的插針的背板連接器，其具有插針，所述插針包括一片式殼體，用于支撐多列邊緣接合的差分信號對觸頭，每列差分信號對觸頭由接地觸頭分隔開。插針殼體基底形成有多個空氣通道，所述空氣通道延伸通過所述基底，所述空氣通道包括設置在一列中每個信號觸頭和相鄰列中直接相鄰的信號觸頭之間的空氣通道，用于通過空氣電介質來將相鄰的信號觸頭彼此分隔開。只部分地延伸通過所述殼體基底的空芯形成于每個信號觸頭和相鄰列中相鄰的接地觸頭之間，用來進一步隔離差分信號對。
文檔編號H01R12/16GK101803120SQ200880103531
公開日2010年8月11日 申請日期2008年6月20日 優先權日2007年6月20日
發明者皮羅茲·阿姆萊希, 約翰·勞爾克斯 申請人:莫列斯公司