具改良的阻抗控制及高頻特性的接地套管的制作方法

專利名稱：具改良的阻抗控制及高頻特性的接地套管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種接地套管(ground sleeve)。特別是一種用于參考地線 (reference ground)的套管，其供控制雙芯同軸電纜組件中的電線在接線區中的阻抗以及 提供一信號回路。
背景技術：
電纜用于在電氣元件之間傳輸信號，通常終接于電氣連接器上。其中有一種被 稱為雙芯同軸電纜，它能提供符合屏蔽要求的一對平衡的(balanced)信號線。差分信號 (differential signal)在這兩根信號線之間傳輸，一致的橫截面規定了阻抗控制傳輸線。 雙芯同軸電纜被屏蔽且“平衡”(也就是“對稱的”)以允許差分信號通過。雙芯同軸電纜 也可以有排擾線(drain wire)，用于連接雙芯同軸電纜的金屬箔或編織層，形成接地參考。 每根信號線都各自被絕緣保護層包裹。該對絕緣線和未絕緣排擾線一起包裹于導電箔中， 比如鍍鋁聚酯薄膜(aluminized Mylar)，用于控制各電線之間的阻抗。導電箔外有一塑料 保護層。屏蔽該雙芯同軸電纜不僅影響電線的特征阻抗，也可防止分散的雙芯同軸電纜對 之間的串擾(crosstalk)并形成電纜接地參考。要使差分信號能有效地傳輸并與系統特征 阻抗匹配，阻抗控制是必要的。排擾線用于將雙芯同軸電纜屏蔽接地參考與連接器或電氣 元件的接地參考導體連接起來。每根信號線各自被絕緣介質層包裹，而排擾線通常則無。導 電箔用作雙芯同軸電纜的接地參考。電纜中電線的空間位置、絕緣材料介電性能、以及導電 箔的形狀控制雙芯同軸電纜傳輸線的特征阻抗。導電箔外有一塑料保護層。然而，為將電纜的信號線和地線端接至連接器或電氣元件，傳輸線的幾何形狀必 定在接線區(termination region)打亂，接線區即指電纜端接并連接至連接器或電氣元件 處的區域。也就是說，為了連接電纜線和連接器，必須去掉用于控制電纜線之間電纜阻抗的 導電箔。導電箔被去掉的區域通常被稱為接線區，該區域內阻抗失配(disturbed)。

發明內容
相應地，本發明的目的是控制電纜接線區的阻抗。進一步，本發明的目的是為了使 差分信號電線接線區內的阻抗相匹配。另一個目標是使雙芯同軸電纜接線區的阻抗相匹 配。由于雙芯同軸電纜與電氣連接器的引腳相連接，還有一個目的是為控制雙芯同軸電纜 接線區的阻抗。出于上述以及其它目標，本發明公開一端接于一根或多根雙芯同軸電纜的連接 器。該連接器包括一內嵌的塑料引線框(lead frame)、接地套管、雙芯同軸電纜以及模壓于 其上的集成塑料應力消除接頭(strain relief)。所述引腳框設有差分信號管腳以及地線 管腳。引腳框后端的配合部用于將電纜的每根信號線與各自的信號引腳連接。所述接地套 管有通過一中央支撐件連接在一起的兩個H型結構。每個H型結構都有彎曲的支腳(curved legs)，每個支腳都安裝在雙芯同軸電纜的一信號線上。接地套管的兩側翼被焊接到接地引腳上，而電纜的排擾線則被焊接到接地套管上以將排擾線端接至一接地參考。所述接地套 管控制電纜接線區的阻抗，該區域金屬箔被去掉以便與引腳連接。將接地套管安裝于連接 器外殼內時，可以屏蔽電纜以減少多個晶片(wafer)之間的串擾。本發明的上述及其它目標，以及由此預期的許多優點，本發明參考以下描述以及 附圖將變得更清晰。


圖1為本發明一優選實施例的具有接地套管的連接器的結構示意圖；圖2為圖1中的連接器移除了接地套管以顯示端接于引腳框的雙芯同軸電纜的結 構示意圖；圖3(a)為圖1中的連接器移除了接地套管和電纜以顯示有管腳和接線區的引腳 框的結構示意圖；圖3(b)為模壓有應力消除接頭的連接器的示意圖；圖4(a)為接地套管的外觀結構示意圖；圖4(b)_(f)顯示了本發明實現的奇模和偶模(odd and even mode)傳輸上的改 進；圖5為圖1中有多個晶片連接器的連接系統的外觀結構示意圖；圖6-9顯示了本發明中接地套管有一側插口(side pocket)用于連接兩根單線同 軸電纜的可選實施例；圖10-11顯示了圖6-9中的可選實施例中的相應的接地套管；圖12-14顯示了采用接地套管的導電板(conductive slab)。
具體實施例方式在描述附圖中闡述的本發明的一優選實施例時，為使表達更清楚，可借助具體的 技術。然而本發明并不局限于所選專用名詞，而應理解為每個專用名詞包含了所有可用類 似方式實現類似目的的等同技術。參照附圖，圖1顯示了本發明的連接器晶片10用電纜20組成接線板組件。連接器 10包括一內嵌并成型的塑料引腳框100、接地套管200、以及管腳300。所述引腳框100保持 固定管腳300且容納電纜20的每根電線以連接電纜20與各接線區130、132、134、136(圖 3(a))。接地套管200安裝在電纜20上用于控制電纜20的接線區的阻抗。接地套管200 同時屏蔽電纜20以減少各個晶片10之間的串擾。另外，接地套管端接電纜20的排擾線24 以保持一接地參考。圖2更詳細地顯示了電纜20。所示實施例提供兩根雙芯同軸電纜(twin-axial， or twinax) 0每根電纜20有兩根形成差分線對(differential pair)的信號線22，以及一 根與電纜導電箔28保持接地參考的排擾線24。信號線22外部各自被一絕緣保護層26包 裹。絕緣線對22和未絕緣排擾線24被一導電箔28包裹在一起，比如鍍鋁聚酯薄膜，用于 屏蔽電線22使之免受周圍電纜20和其它外部元件的影響。導電箔28同時通過將截面的 電磁場配置與空間區域結合來控制電纜20的阻抗。因此，雙芯同軸電纜20在共形磁場屏 蔽(conformal shield)中提供一屏蔽信號對。導電箔28外圍有一塑料保護層30用于保護較薄、易碎的電線22使之免受損壞。圖3(a)很好地給出了引腳框100的結構。引腳框100有兩個接線區110。每個 接線區110都配置為將雙芯同軸電纜20之一端接至各自的區域130、132、134、136。相應 地，每個接線區110有一個由兩個大體平行的腳114、116形成的H型中央分配器(center divider) 112以及一與腳114、116大致垂直的中間連接件(center bridge)以在其中提 供一橫向支撐件。在腳114和116之間，中央分配器的底部以及頂部形成有氣穴(air cavities)120。氣穴為控制接線區的傳輸線特征阻抗提供一定的靈活性。若使用較小線規的雙芯 同軸線，阻抗會增大。另外可增加塑性材料來填充氣穴以降低阻抗。H型的結構特征用于協 調可控性差的排擾線的空間屬性(dimensional properties)(比如機械特性，包括像排擾 線彎曲半徑之類的尺寸公差、聚酯薄膜外層變形和褶皺、以及電氣性質如高頻電磁短截調 節棒(stub)共振以及天線效應)，當阻抗過高或過低時，氣體可用來調節阻抗。相應地，這 種配置用于更大特征阻抗的控制。氣穴提供緊密耦合的傳輸線導線之間的混合介電性能。接線區110同樣有兩個端部元件122、124。端部元件122和124的內側壁是筆直 的，這樣信號線22容易在接收部131、133被接收并被引導至接收部131、133的底部使之與 管腳300的區域連接。端部元件122和124的外表面為與絕緣保護層26的形狀一致的彎 曲形狀。因此，當信號線22置于接收部131、133內時，接線區110的形狀與電纜20中某些 部分的形狀大體相似。這樣，接地套管200均勻地安裝于整個長度的電纜20上，即從信號 線22 —端到塑料保護層30 —端，如圖1中所示。圖3 (a)也更詳細地顯示了管腳300。在優選實施例中，有7個管腳300，包括信號 引腳304、306、310、312，以及接地引腳302、308、314。管腳300的每個在一端都有一配合部 (mating portion) 301，在另一端都有接線區或附屬部分103。配合部301與另一連接器的 導線或引腳銜接，如圖5所示。信號引腳304、306、310、312的接線區103與電纜20的信號 線22接合。接地引腳302、308、314的接線區103與接地套管200接合。周圍的信號引腳 130、132、134、136各自形成差分線對并與電纜20的線22相連。管腳300呈線狀排列，以便信號引腳304、306、310、312與接地引腳302、308、314 在同一平面內。因此，信號引腳304、306、310、312與接地引腳302、308、314形成一條直線。 在優選實施例中，信號引腳304、306、310、312具有幾何形狀決定的阻抗，且所有的管腳300 由銅合金制成。管腳300貫穿整個引腳框100。引腳框100可以圍繞管腳300成型，或者管腳300可在引腳框成型后穿過引腳框中的孔。因此，管腳300的配合部301從引腳框100的前端 延伸出來，接線區103從引腳框100的后端表面延伸出來。管腳也將配合部301和端接部 位103連接起來的中間部位。中間部位至少部分嵌入引腳框100中。接地引腳302、308、314比信號引腳304、306、310、312長，這樣接地引腳302,308, 314比信號引腳304、306、310、312從引腳框100的前端伸出更長。通過在連接器連接時確 保首先接地來提供“熱插入性”(“hot-plugability”)，而且套管端接變得方便和穩定。接 地引腳302、308、314從后端伸出與接地套管200同樣的長度。相應地，接地套管200兩側 翼的整個長度可連接至接地引腳114、146、148。兩側翼通過釬焊、多次焊接、導電膠或者機 械配合連接起來。
進一步如圖3(a)所示，中央分配器112以及端部元件122、124限定了兩個接收部 131、133。接收部131、133由中央分配器112的引腳114、116之一以及端部元件122、124 之一形成。信號引腳312、310、306、304中每一個的引腳端130、132、134、136各自延伸至每 個接線區中，且位于端部元件122、124以及各自的引腳114、116之間。信號引腳312、310、 306,304的引腳端130、132、134、136與端部元件122、124的背面以及引腳114、116的背面 齊平。接地端130、132、134、136位于接線區的底部，在接收部形成一端接平臺。引腳框100為嵌入成型的，由絕緣材料比如液晶聚合物(LCP)制成。當用玻纖增 強時，LCP具有 良好的成型特性和高強度。相對于聚合物來說，玻纖填充物具有相對高的介 電常數以及更好的混合絕緣阻抗調節性能。引腳框100的頂部形成一通道140以與圖3(b) 所示的外部模塑殼體18形成一機械互鎖。阻擋結構142形成在接線區110處。(圖1中所示的)開口在制造過程中沖壓形 成，以移除橋接構件，該橋接構件用于使管腳300在模制引腳框100的過程中不被移動。引 腳框100 —側的突出部分或突耳(tab) 150成為在連接器外殼或外殼14 (圖5)中用于晶片 固定的關鍵，并確保合適的接插件。在另一申請中，外殼14的閂得到進一步描述，該申請 的內容構成本文件的組成部分。在申請號為12/245，382，標題為“LATCHING SYSTEM WITH SINGLE-HANDEDOPERATI ON FOR CONNECTOR ASSEMBLY”的美國申請中，外殼 14 的閂得到進一 步描述，該申請的內容構成本文件的組成部分。突耳150與以連接器外殼14為特征的組織 者(organizer)連接，以保證板連接器晶片以及半電纜晶片(cable wafer halves)之間的 配合部對齊。參照圖2，電纜為引腳103和引腳框100作準備。通過使用激光剪斷保護層30，電 纜20上的塑料保護層30被去除。激光同時剪除導電箔28，將絕緣保護層26暴露在外。將 導電箔28從電纜20的端接部分32移除，這樣電纜20在引腳框100處可與管腳300連接。 導電箔28 —路全被剪除直到露出排擾線24并避免導電箔和信號線之間的短路。絕緣層被 剝除以暴露電纜20的電線末端34。排擾線24被縮短至絕緣層26的終止的部位。排擾線 24被縮短是為了防止排擾線到暴露的信號線22之間任何可能的短路。電纜20在引腳框100處與引腳103端接。電纜20引入引腳框100的位置。裸露 的信號線末端34位于信號引腳304、306、308、312的接線區130、132、134、136頂端的相應 接收部內。因此，引腳框100的接線區完全接收信號線末端34的長度。裸線22與信號引 腳304、306、308、312的接線區130、132、134、136焊接或釬焊在一起實現電氣連接。排擾線 24緊靠中央分配器116、118。引腳框100以及套管200用于保持電線22和排擾線24的空間構型。雙芯同軸 電纜20按幾何圖形排列，這樣電線22彼此之間有一定間隔。沿排擾線、導電箔以及絕緣 介質的距離保持了在電纜20的長度上各電線22之間特有及相同的阻抗。分配器將電線 22分開至離大約與電線絕緣部分26的厚度相當的距離。這樣一來，當位于接收部131、 133時，各電線22之間的距離保持一致，就如同其位于電纜20時一樣。因此，引腳框100 協同套管200 —起保持電線22之間的幾何形狀，而電線22之間的幾何形狀反過來保持電 線22的阻抗和平衡。另外，套管200在屏蔽雙芯同軸電纜和開放式差分共面波導(open differentialcoplanar waveguide)或任何其他波導連接器之間的接線區內具有平穩、可 控的過渡。
此外，通過在區域144、146和148之間的傳導連接，接地套管200用來連接分開的 接地引腳302、308和314(圖3仏))或使之接公共地。同樣地，通過減少接地引腳的非公共 接地部分的縱向跨度，套管200用于增加與該部分相關的最低諧振頻率。出于同樣的目的， 與接地套管200相似的傳導元件可用于附在一板上的連接器的該部分上。參照圖4(a)，該圖顯示了接地套管200的詳細結構。接地套管200為單個元件，用 于接收所述雙 芯同軸電纜20。接地套管200有兩個通過中央支座224連接在一起的H型 接收部210。接地套管200、接地引腳302、308、314的附屬部分103 —邊以及雙軸電線構成 了幾何形狀，產生的電磁場結構為100歐姆，或任何其它阻抗。H型幾何形狀在兩根具有不 同幾何形狀的100歐姆的傳輸線之間提供一平穩的過渡，從而在橫截面有不同的電磁場結 構，即被屏蔽雙芯同軸線至開放式差分共面波導。接地套管200的H型幾何形狀同樣使雙 芯同軸線的排擾/導電箔參考地與差分共面波導連接器的參考地之間電氣連接。差分共面 波導為由連接區/管腳形成的傳輸線接頭。套管可用于其他連接器的幾何形狀。相對于裸 線僅靠減少排擾線的影響，H型接地套管200的幾何形狀使傳輸線部分(接線區)的特征 阻抗能得到更精確的控制。接收部210的每一接收雙芯同軸電纜20并包括兩個引腳或被中央支座構件形成 的槽216分開的彎曲部分212、214。彎曲部分212、214每個都有一大約四分之一周(也就 是45度)的橫截面及與導電箔28相同的曲率半徑。槽216與為引導排擾線目的的彎曲部 分212、214朝相反方向彎曲。一側翼222形成于接地套管200的每一端。兩側翼222以及 中央支撐構件224為平坦的且大體彼此相互平行排列。槽216未延伸至彎曲部分212、214的整個長度，以便槽216的兩側形成開口 218、 220。回到圖1，尾端開口 218允許排擾線24引至套管200的頂面上并支托于槽216內。槽 216向下彎曲以方便排擾線24被接收于槽216內。另外，槽216向下彎曲的部分用于保持 排擾線24和信號線22之間的幾何形狀，排擾線24和信號線22之間的幾何形狀反過來又 保持接線區的阻抗以及對稱性。雖然開口 218在圖4(a)的實施例中表現為一長槽，但是開 口 218優選為一排擾線24可延伸的圓形洞。相應地，接地套管200的后端優選為閉合的， 以便消除電路短截(electrical stubbing)。引腳開口 220使接地套管200能夠與中央分配器212的頂部相合，這樣排擾線24 可鄰接中央分配器212 (雖未要求排擾線24鄰接中央分配器212)。通過使排擾線24與中 央分配器212的頂部相連，排擾線與參考地系統電氣連接從而共用地端。排擾線24通過焊 接固定于槽216內，也可采用任何其它合適的連接方法。接地套管200同時使排擾線24遠 離信號線22，這樣信號線22就不會被短路。排擾線24使接地套管200接地，反過來又使接 地引腳302、308、314接地。這就定義了一恒定的局部參考地，能使雙芯同軸電纜和差分共 面波導配即連接區域之間的特征阻抗相匹。接地套管200的被控的幾何形體確保了具有不 同幾何的傳輸線的特征阻抗可匹配。也就是說，引腳框100協同接地套管200保持電線22 之間的幾何形狀，電線22之間的幾何形狀反過來保持電線22的阻抗和平衡。電磁場配置不同，就可能導致TEM(橫電磁模)模式細微結果的不匹配。TEM波傳 播通常為電場和磁場矢量都垂直于傳播方向矢量。電纜20和管腳300用于承載TEM波傳 播的信號。電纜20和管腳300的橫截面幾何形狀不同，因此電纜20和管腳300各自的TEM 場配置也不一樣。因此，電磁場配置并非精確地全等，從而場配置會有失配。然而如果電纜20和管腳300有同樣的特征阻抗，且由于它們在數值上相似，接地套管200提供一中等的特征阻抗步長，該步長在兩個不相似的電磁場配置間有個平緩的(幾何式分等級)過渡。與 無套管、僅有接地線的端接相比，在更廣范圍的頻率上，所述呈等級式的過渡保證了在每個 差分線對上的偶數和奇數模傳播具有更高的匹配度。連接器10通常設計為TEM運作模式，或者更具體地為準TEM(Cpasi-TEM)傳輸線 波導。TEM描述了行波在傳輸線中如何具有電場矢量、磁場矢量、以及空間中彼此正交的傳 播方向矢量。因此，電場和磁場矢量將被嚴格限制在均勻橫截面傳輸線的橫截面上，與沿傳 輸線的傳播方向正交。這是為理想傳輸線沿其長度的具有均勻橫截面考慮。“準”(quasi) 產生于沿電線的為方便工藝制造的某些缺陷，比如屏蔽洞以及突然的導體寬度不連續。TEM傳輸線可具有不同的幾何形狀，但其特征阻抗相同。當兩個不相似的傳輸線連 接起來形成一過渡時，橫截面內的場力線無法相配。用于特殊傳輸線幾何形狀的電磁場配 置的場力線定義了一振型(mode shape, or mode)。所以當傳輸發生于不相似的TEM模之 間時，當幾何形狀相似或形式相似且物理比例或順序相同時(即雙芯同軸線20和連接器管 腳300之間)，會在某種程度上存在傳輸效率低的問題。未被傳送至不連續的第二傳輸線的 能量可被發射至空間、被反射至產生該能量的傳輸線，或被轉換為對鄰近傳輸線的串擾。該 TEM模失配是由所有傳輸線的不連續性的特性所導致，因為部分入射(incident)傳播能量 不會到達目標傳輸線，即使它們具有相同的特征阻抗。過渡區/接線區的設計是為減小失配的影響，因為只有極少量的入射信號能量被 反射、發射、或者變為串擾的形式。通過不相似傳輸線之間過渡的合適的配置，可最大程度 地提高效率。所述配置由接地套管200的幾何尺寸自定義，在電纜和管腳之間產生充分的 (目前，大約為110 85歐姆)阻抗匹配。在信號沿兩根具有相同特征阻抗但具有不相似 的傳輸線幾何行狀的過渡區域傳播過程中，大部分或者全部能量被傳送至第二傳輸線，即， 從電纜20傳送至管腳300，以便實現較高的效率。高效率通常指的是高的信號傳輸速率，也 就意味著低反射率(可通過充分的阻抗匹配來解決)。重新參照圖1，在電纜20被連接至引腳框100之后，接地套管200位于電纜20上。 接地套管200可緊靠引腳框100的阻擋結構142。兩側翼222與引腳框100相接觸，且兩側 翼222被焊接至外部接地引腳302、314。接地套管200的接收部210包圍了接線區110以 及電纜20。雖然此處采用焊接來連接不同的引腳和電線，但是仍然可采用任何合適的連接 方式。接地套管200位于電纜20上，兩側翼222的每一與地144、148對齊，并與之電氣 連接。此外，接地套管200中央支撐構件224接觸，并與引腳框100的地146電氣連接。接 地管腳302、308、314借助與接地套管200相連而接地，接地套管200通過與排擾線24相連 而接地。接地套管200用來控制接線區32內信號線20的阻抗。接地套管200將接線區內 的電磁場配置限定于某個空間區域內。也就是說，接地套管200的相鄰使阻抗匹配可被調 節至期望的阻抗。在應用接地套管200之前，由于缺少導電箔28，配置中的裸露的信號線端 部元件34及整個接線區32都有一失配的阻抗。此外，引腳框100以及接地套管200使信號線22和排擾線24保持一預定的配置。 也就是，引腳框100保持信號線22之間的距離，以及信號線22和排擾線24之間的幾何形狀。該幾何形狀使串擾最小化并使傳輸效率和信號線22之間的阻抗匹配最大化。這是通 過接線區域內電線之間的屏蔽以及將電磁場配置限定至空間一區域來實現的。套管導體配 備了屏蔽層，可減少接線區內的高頻串擾。參照圖5，該圖顯示了在具有第一連接器7和第二連接器9的連接系統5中的晶 片10。第一連接器7與第二連接器9聯合在一起，這樣第一連接器7中每個晶片10的管 腳300與第二連接器9中各自相應的接點配合。每個晶片10都被包含在晶片外殼14內， 外殼包圍著晶片10以保護其免受破壞并將各晶片配置成連接器組件。 每個晶片10彼此并行排列與連接器外殼14中。這種布置中，接地套管200起屏 蔽層的作用。套管200使信號線22遠離由周圍電纜中信號產生的串擾。這在接線區內的 導電箔被移除的情況下尤為重要。套管200減少了接線區內信號線之間的串擾。沒有套管 200時，則特定應用中的串擾可超過10 %，而有套管200就可以將其減少至少于1 %。套管 200同時允許通過限定電磁場配置至一區域內來優化阻抗匹配。僅顯示連接器外殼14的底部以解釋包含于連接器外殼14內的晶片10。連接器外 殼14有一頂部(未顯示)，完全包裹了晶片10。由于連接器外殼14內有多個晶片10，許多 電纜20以屏蔽編織層16的形式進入連接器外殼14內。電纜20進入連接器外殼14后，每 一對電纜20進入一晶片10，每一對的每根雙芯同軸電纜20與引腳框100端接。接地套管200優選為由銅合金制成，這樣就可導電且能屏蔽信號線免受相鄰晶片 的串擾。接地套管200大約0.004英寸厚，這樣套管不會透過外部模塑殼體18。如圖3(b) 中所示，外部模塑殼體18采用注塑成型制成以包裹所有連接晶片10和部分電纜20特征。 外部模塑殼體與通道140連結成沿雙芯同軸電纜20的一固體片。外部模塑殼體18預防可 能以不良的、不受控制的方式影響阻抗的電纜的移動。通道140為外部模塑殼體18提供一 剛性栓系點。外部模塑殼體18為一熱朔性材料，比如低溫聚丙烯(polypropylene)，形成于 設備上，優選為從通道140經過接地套管200。外部模塑殼體18保護電纜20與引腳框100 連接并提供應力消除接頭。外部模塑殼體18從頂部和底部包住通道140并進入通道140 內的開口以與自身捆綁。當外部模塑殼體18通常防止移動時，通道140特征能提供額外的 保護以防止移動。對于一含有直徑大約1.34毫米的絕緣信號線的電纜，套管的長度和寬度分別為 大約0. 23英寸和大約0. 27英寸。接地套管200為電纜端接提供改進的奇模和偶模匹配。 作為一例證，并非限制該發明或者權利要求，奇模和偶模阻抗匹配的改進分別從圖4(b)和 圖4(c)中增加的或者奇模和偶模傳輸、或者分別從圖4(d)和圖4(e)中減少的奇模和偶模 反射可以看出。從圖4(b)和圖4(c)中可明顯看出，當使用接地套管200時，奇模和偶模傳 輸效率都顯著提高。類似地分別在圖4(d)和圖4(e)中的奇模和偶模反射，接地套管200 的使用導致由接線區引起的反射的重要性大幅度減少。如圖4(f)所示，固有的幾何對稱對 接地套管200的進一步的有益效果是被傳輸信號能量的大幅度減少，所述被傳輸信號能量 從優選模式(奇模)轉變為次優選傳播模式(偶模)至部分有用信號能量被丟失。當然， 根據具體的應用可實現其他范圍。盡管雙芯同軸電纜20在本發明的作為說明目的的實施例中進行了披露，每根電 纜具有兩個信號線22，任何適合線規的電纜20和電線22均可以使用。例如，配備具有一單 根電線22的單線電纜20，其將作為信號端配置。單端電纜傳輸線是指配有接地導體(更明確說，稱為返回路徑)的信號線。這樣的接地導體可以采用單根電線、同軸編織層、帶漏電 引出線的金屬箔等。該傳輸線有自身的接地導體或者跟其它單端信號線共用接地導體。如 果使用一芯電纜例如同軸電纜，該傳輸線的外部屏蔽層被固定(captivated)并且在其與 單端連接頭的接地/回路/參考導體之間進行電氣連接。雙扭傳輸線固有一用作信號線的 一芯電線并且與地線纏繞成螺旋形(也就是說，它們相互纏繞形成雙扭線)。除了同軸電纜 和雙扭線，還有其它的一芯線或單端(single-ended)類型的傳輸線，例如Gore QUAD 成品 線是一個外國產的高性能布線的例子。或者，單線電纜20可以為具有形成了兩個差分線對 的四根電線22的電纜。如圖1至圖5中所示，該優選實施例將電纜20連接至引腳框100上的導線300上。 但是，套管20 0適合與連接在印刷電路板(PCB)上而不是電纜20上的引腳框一起使用，這 一點是很明顯的。在該實施例中，沒有電纜20，而是更換為來自印刷電路板上的導線由接地 套管。因此，接地套管與引腳框的接地管腳連接。接地套管通過連接至套管或與套管集成 一體的導線與電路板之間形成直接的或間接的傳導路徑。本發明的另一實施例如圖6至圖11所示。本實施例用來講兩根單線同軸電纜410 連接至引腳框420上的導線430上。連接頭400的特征與前面實施例中相同的特征結合圖 1至圖5進行討論。轉到圖6至圖11，連接頭塊400將兩單根同軸電纜連接到引腳框420 上的導線420上。接地套管440遮蓋住電纜410的端部區域。圖8中顯示得最清楚，每根 電纜410具有一信號導體和一由導體金屬箔和絕緣層包裹的接地線或排擾線412。回到圖6和圖7，排擾線412沿著接地套管440向上延伸并終止停留在位于接地套 管440弧線部分的側插口 442中，側插口沿著接地套管440的側部延伸。參照圖9，其顯示 了引腳框420。因為每根電纜410具有一單線信號線，每個配合部分僅有一接收區450，而 沒有中央分配器。接地套管440在圖10和圖11中顯示的更加詳細。接地套管440具有兩弧線部 446。個弧線部446接收一根電纜410，并且充分覆蓋被接收的電纜的上半部。不采用圖 4(a)中的溝槽216，接地套管440具有一側插口 442，其通過沖壓并從各弧線部446的一邊 向上彎折而形成。側插口 442用來接收排擾線412并且將排擾線412通過接地套管440的 側翼和中央支撐部連接至接地導線430上。另外，弧線部446的側邊部444被切除。該切 除部分444為排擾線412通過接地套管440提供了一個窗口。轉到圖12至圖14，其顯示了本發明的一變型特征。在本實施例中，配置可一導電 的彈性導電板500。導電板500本質上包括一相對較平的零件，該零件形成于套管200和電 纜20的上部。導電板500具有兩個矩形的支腳502，兩支腳的一端有由中央支撐部504連 接一體形成一總體上拉長了的U型。導電板500可以是導電的彈性體、環氧樹脂或者其它 聚合物，其可以適應電纜的外形輪廓。盡管在圖12至圖14的實施例中，電解極500表現出 比較平坦，但其可以稍微呈弧線型來適應電纜20的輪廓。彈性體、環氧樹脂或聚合物中填 入了很高比例的導電微粒。導電板500也可以是金屬材料的，例如銅箔，由于優選應當能適 應電纜的輪廓或緊緊包裹在電纜20的周圍。導電板500粘附在接地套管200和電纜20的 頂部，例如使用環氧樹脂、導電膠、釬焊或電焊等。中央支撐部或連接零件504 —般延伸超過接地套管200，并且支腳502從接地套管 延伸到電纜上方。由于導電板500為一個零件，連接零件504使其操縱起來方便容易。連接零件504起著屏蔽層的作用(參見圖12)，其用于屏蔽在小孔或在開孔218 (圖4(a))與 漏電電線24(圖2)之間的間隙處的微小漏電流電場。導電板500與電纜20的排擾線412接觸并且可導電，其通過電纜的絕緣外層來保 護電纜20和排擾線412的連續性。絕緣外層提供了一在導電板500電器與金屬箔28的表 面之間的電容器電介質基層(capacitor dielectric substrate)。在導電板支腳502(其 形成電容器的一極)與電纜金屬箔28(其形成電容器的另外一極)之間形成一電容耦合。 在高頻(即頻率大于500MHz)處的增強了的電容耦合共同占用(common)電纜金屬箔28，該 處物理上電器接觸是不可能的或不切實際的。絕緣保護層保持不變來保護該易碎的電纜金 屬箔28的機械完整性。為了電氣連接暴露該非常薄的電纜金屬箔28是不可行的，因為其 需要足夠多地進行自身加強，或者如果電纜金屬箔28為位于保護性絕緣外層內的一濺射 金屬膜層(sputtered metal layer)，由于電纜金屬箔28太薄太易碎，以致其與導電板接觸 是不可能的。參照圖14，由于導電板500反射性能較好，其期望得到具有一低阻抗來提高屏蔽 性能。通過增大電容和/或介電常數可以獲得較低的阻抗。但是，電容受到應用時電纜20 上的可用表面面積大小的限制。導電板500的導電性能應當盡可能好(金屬導率)。例如， 支腳502與電纜外層的金屬箔28之間的一系列電容的阻抗在頻率500MHz以上時應當小于 0.5歐姆。假定電容值保持常數的話，阻抗僅能在工作頻率增加的情況下才能變小。并且， 介電常數也受到所采用的材料的限制，電容值可以通過使用高介電常數的材料來提高。導電板500或導電板支腳502的尺寸可以改變以便達到調整電容器面積的目的， 并且達到改變電容值的目的。一般來講，由于導電板500和導電板支腳502構成電容器的 一極，其導電性應當盡可能好。電容值依賴于實際使用的尺寸、制造電纜保護外層的材料的 電容率屬性以及應用的工作頻率。總的說來，在預期的工作頻率或以上時的接地回路的阻 抗應該小于1歐姆。簡易平行板電容器具有的電容值為
其中C代表支腳502與金屬箔28之間的電容值，ε 0為真空中的電容率，ε r為電容器 電介質的相對電容率，A為平行板電容器的表面面積(即支腳502的面積)，且d為電容器 兩極板間分開的距離。平行板電容器(支腳502與金屬箔28之間)阻抗的幅值(| Z |)為
；其中f為頻率(單位赫茲)，C為電容值0063舉例說明，在頻率500MHz，導電板支腳502長度為0. 2英寸且寬度為0. 1英寸時(電容面積0. 02平方英寸)。通常的電纜保護外層的厚度d為0. 0025英寸并且通常 的介電常數er為4。該特定元件的電容大約是730pF。在500MHz，該元件的阻抗幅值為
當頻率高于500MHz時，阻抗減小。 當信號的工作頻率增加時，理想的電容器具有較小的電路阻抗。因此，增加交流電 流信號(或本例中，接地回路電流)的電容，電路回路使得金屬表面之間產生電氣短路。盡管尺寸和電容值能較大變化，要注意的是如果電纜上方的接地套管200的橫截面的幾何參 數保持恒定并且長度變成兩倍，電容值將大約變成兩倍且元件的阻抗將大約減為原來的一 半。由于電容耦合程度增大，因此當還能提供充分低的回路阻抗時(導體可以用薄絕緣隔 膜隔開)，使屏蔽層500與電纜金屬箔28接觸是沒有必要的。事實上，絕緣隔膜越薄，電容 將越大且接地回路的回路阻抗越低。由于在接線端處屏蔽得較好，導電板500也改善了串擾方面的性能，其中增加的 電容耦合使高頻信號連續，并且漏電流從信號電纜屏蔽導體的外層上的傳輸中得到抑制。 由于改善的電容提供了一低阻抗短路阻抗回路，回路電流難以變成金屬箔28外層上的 漏 電電流，而是變成電磁輻射并干擾與其相鄰的電子設備。屏蔽層也從結構上消除了因為共 用金屬屏蔽層所引起的聲音共鳴。導電板500提供了一個抑制接地套管200上的幾何結構 之間共鳴的捷徑(在某些頻率下可能還是存在共鳴)。使用導電板500的最終結果是得出 用幾種材料組成的電氣性能統一的導體這一發明創造(導電導電板和接地套管200)。如圖13中所示，當需要電纜20具有較大的柔性(比剛性元件)時，導電板500可 以為柔性的彈性體，其具有保持電傳導能力的優點。該柔性是指機械彈性，其使得在模塑之 前，如電纜20需要在接地套管200及電纜20連接處彎折(由于某些原因或特定需求)時 整個連接處有一定程度的操作性。由于導電彈性體/環氧樹脂是在塑性或液體狀下涂敷應 用，其與電纜保護絕緣外層的輪廓有良好的接觸來提供與接地套管200較好的連接，這一 點采用金屬箔是很難達到的。金屬箔不能完全像導電彈性體/環氧樹脂一樣符合接地套管 200的表面輪廓，并且金屬箔得到了相對彈性體/環氧樹脂而言過大的電容值。盡管以上描述及附圖顯示出導電板500為由單片材料形成的相對較薄的平坦U型 零件，但是其可以為其它適于實際應用的適宜尺寸和形狀。例如，導電板500可以是一個或 多個矩形板片(類似支腳502，但是沒有連接零件504)，其中的一個或多個均定位在電纜20 的每根信號線的上方。導電板500優選與接地套管200 —起使用。接地套管200提供了一與導電板500 一體式(without becoming detached)地連接的剛性表面。另外，接地套管200為一在接 線端處控制傳輸線特性阻抗的剛性導體。接地套管200還提供在連接頭地線管腳144、146、 148、漏電電線24以及金屬箔28之間進行電氣連接。另外，盡管要求其與電纜20表面接觸 貼合性非常好，導電板500與接地套管200還是可以合為一個零件。通過單獨配置導電板 500和接地套管200，導電板500和接地套管200能更好地與電纜20的表面貼合在一起。但 是，在沒有接地套管200的情況下也可使用導電板500，只要使用導電板500處具有充分的 剛性，或者導電板500具有充分的柔性，以使得導電板500不移動。還要注意的是，為了增加電容，接地套管200可以沿著電纜20往回延伸更長一些。 換而言之，接地套管200可以具有由沖壓成的金屬支腳(leg)來形成接地套管200的一部 分，其類似支腳502。但電容比使用帶支腳502的導電板500的效果要差一些(支腳502更 柔軟且能更好地貼合在絕緣外層30的表面區域，并盡可能地與金屬箔28貼近)。因此，串 聯電容C比具有延長的接地套管200的實施例的電容更高。支腳502進一步增強了與電纜20的金屬化聚脂薄膜外層(metalized mylarjacket)的電氣連接。導電板500優選使用H型結構的接地套管200。導電板500用 來將接地套管200的兩弧形部位212、214短路以防止電路短截。H型結構的接地套管200跟如開口 218那樣的圓孔相比要容易制造和裝配一些。 上述的描述及附圖僅僅作為本發明的原理的解釋說明。本發明也能配置成多種形狀和尺寸的變型，并且不限制于以上優選實施例。對本領域的技術人員而言，本發明的許多 應用都是能獲得的。因此，期望本發明并不限制于所披露和描述的特別實施例或其精確的 結構和實施。更確切地說，落在本發明的保護范圍之內的所有適宜的篡改和等同方案均得 到保護。
權利要求
一種套管，配有一第一電線和一第二電線，該第一、二電線均至少有一部分被封閉在一絕緣體中從而形成一裸露區段和一被絕緣區段，該套管包括第一細長件，其與所述第一電線上的被絕緣區段具有一致的橫截面形狀，使該第一細長件覆蓋于所述第一電線的裸露區段和第一電線上的被絕緣的區段的至少一部分；第二細長件，其與所述第二電線上的被絕緣區段具有一致的橫截面形狀，使該第二細長件覆蓋于所述第二電線的裸露區段和第二電線上的被絕緣區段的至少一部分，該第二細長件與所述第一細長件平行；和連接所述第一細長件和所述第二細長件的橫向連接件，其中所述第一細長件、第二細長件及橫向連接件為一個零件。
2.根據權利要求1所述的套管，特征在于還包括一與第一細長件連接的第一側翼以及 一與第二細長件連接的第二側翼。
3.根據權利要求2所述的套管，特征在于所述的第一、二細長件布置在第一、二側翼之間。
4.根據權利要求1所述的套管，特征在于所述的套管與接地線一同使用，并且所述橫 向連接件的上表面能連接至該接地線。
5.根據權利要求1所述的套管，特征在于所述第一、二細長件的形狀均為弧線形且所 述橫向連接件與所述第一、二細長件的形狀成相反的弧線形。
6.根據權利要求1所述的套管，特征在于所述第一、二細長件的形狀均大約為四分之 一圓周。
7.根據權利要求1所述的套管，特征在于覆蓋于第一電線上的裸露區段的第一細長件 遮蓋住第一電線的裸露區段，且覆蓋于第二電線上的裸露區段的第二細長件遮蓋住第二電 線的裸露區段。
8.根據權利要求1所述的套管，特征在于第一、二電線上的被絕緣區段有一部分被封 閉在導電箔內，從而限定出一被屏蔽的被絕緣區段和一未被屏蔽的絕緣區段；并且所述套 管控制所述第一、二電線在其裸露區段和被絕緣區段的阻抗。
9.根據權利要求1所述的套管，特征在于所述套管包括一套管表面且所述具絕緣層的 電線區段包括一電線絕緣區段表面，并且還包括一形成于該套管表面和電線絕緣區段表面 的導電零件。
10.根據權利要求9所述的套管，特征在于各第一、二電線與絕緣體之間形成有一導電 箔，所述導電零件與導電箔形成電容耦合。
11.根據權利要求9所述的套管，特征在于所述導電零件包括第一針腳、第二針腳以及 連接第一、二針腳的支撐部。
12.根據權利要求9所述的套管，特征在于所述導電零件包括彈性體、環氧樹脂體或聚 合體。
13.根據權利要求12所述的套管，特征在于所述的彈性體、環氧樹脂體或聚合體包含 有內嵌的導電微粒。
14.根據權利要求1所述的套管，特征在于所述套管是能夠導電的。
15.根據權利要求1所述的套管，特征在于所述第一、二側翼相對較平整并且位于同一 平面內。
16.一種連接器組件，包括引腳框，包括多個細長管腳，其中包含一對差動信號管腳及接地管腳；多根電線，其包括一對差動信號線和一接地線；具有前端和后端的被絕緣引腳框，絕緣部分固定所述多個細長管腳使該細長管腳伸出 所述絕緣部分的前端和后端，該對差動信號線端接于所述接線框的后端的那對差動信號管 腳；和導電套管，其覆蓋在所述那對差動信號線的至少一部分上，該導電套管連接至所述的 接地線，并且該導電套管連接至弓I腳框后端的接地管腳。
17.根據權利要求16所述的連接器組件，特征在于所述的多個細長管腳、多根電線、弓丨 腳框及導電套管形成一晶片，并且該連接器組件包括位于連接器外殼內的、相互靠近對齊 的多個該種晶片。
18.根據權利要求17所述的連接器組件，特征在于所述導電套管供屏蔽所述電線，防 止電線之間或相鄰的晶片之間串擾。
19.根據權利要求17所述的連接器組件，特征在于所述導電套管供屏蔽本晶片內的串擾。
20.根據權利要求16所述的連接器組件，特征在于所述導電套管具有一上表面并且所 述接地線連接至該導電套管的該上表面上。
21.根據權利要求16所述的連接器組件，特征在于所述的差動信號線包括第一信號線 和第二信號線，其中各信號線有一部分封閉在一絕緣體中形成裸露區段和被絕緣區段。
22.根據權利要求21所述的連接器組件，特征在于所述導電套管還包括第一細長部，其具有與第一信號線的被絕緣區段的斷面形狀相應的橫截面，該第一細 長部覆蓋住所述第一信號線的至少一部分；第二細長部，其具有與第二信號線的被絕緣區段的斷面形狀相應的橫截面，該第二細 長部覆蓋住所述第二信號線的至少一部分，第二細長部與第一細長部平行；和橫向連接件，其連接所述第一細長部和第二細長部。
23.根據權利要求22所述的連接器組件，特征在于第一、二電線的被絕緣區段有一部 分被封閉在導電箔內，從而限定出一被屏蔽的被絕緣區段和一未被屏蔽的絕緣區段；并且 所述套管控制所述第一、二電線在其裸露區段和被絕緣區段的阻抗。
24.根據權利要求22所述的連接器組件，特征在于還包括一與第一細長部連接的第一 側翼以及一與第二細長部連接的第二側翼；第一、二側翼相對較平整并且位于同一平面內； 第一、二側翼的其中一側翼連接至所述引腳框后端的接地管腳上。
25.根據權利要求16所述的連接器組件，特征在于還包括一位于引腳框后端的接線 區，接線區包括兩個接受位，每個接受位接納一對差動信號線和一根差動信號線，接線區的 外部表面具有與導電套管形狀相應的橫截面；所述導電套管覆蓋住該接線區的外部表面。
26.根據權利要求16所述的連接器組件，特征在于所述導電套管具有一套管面并且各 電線具有電線面，所述連接器組件還包括設于該套管面和電線面上方的導電零件。
27.根據權利要求26所述的連接器組件，特征在于各電線的上方設有導電箔，所述導 電零件與該導電箔形成一電容耦合。
28.根據權利要求26所述的連接器組件，特征在于所述導電零件包括一第一管腳、一第二管腳和一連接該第一管腳和第二管腳的支持部。
29.一種連接器組件，包括多個包含有第一、二對差動信號管腳及第一、第二和接地管腳的細長管腳； 第一、二電纜，其各包括一對差動信號線和接地線；具有前端和后端的被絕緣引腳框，絕緣部分固定所述多個細長管腳使該細長管腳伸出 引腳框的前端和后端，第一、第二電纜中的各對差動信號線分別連接至所述接線框后端的 第一、二差動信號管腳；和導電套管，其覆蓋在第一、第二電纜中的所述各對差動信號線的至少一部分上，該導電 套管連接至第一、第二電纜中的接地線，并且該導電套管連接至引腳框后端的所述第一、二 管腳和接地管腳。
30.根據權利要求29所述的連接器組件，特征在于所述第一、二電纜中的差動線對各 包括一第一信號線和第二信號線，各信號線有一部分包在絕緣體中，從而形成一裸露區段 和一被絕緣區段。
31.根據權利要求30所述的連接器組件，特征在于所述導電套管還包括 第一、二接受位，各接受位包括第一細長部，其具有與第一信號線的被絕緣區段的斷面形狀相應的橫截面，該第一細 長部覆蓋住所述第一信號線的至少一部分；第二細長部，其具有與第二信號線的被絕緣區段的斷面形狀相應的橫截面，該第二細 長部覆蓋住所述第二信號線的至少一部分，第二細長部與第一細長部平行；和 橫向連接件，其連接所述第一細長部和第二細長部。連接第一接受位和第二接受位的中央支撐部，該揪陽支撐部連接至引腳框后端處的第 一接地管腳；和連接至第一細長部的第一側翼及連接至第二細長部的第二側翼，第一、二側翼相對較 平整并且位于同一平面內；所述的第一、二側翼分別連接至引腳框后部的第二個及第三個 接地管腳上。
32.一種連接器組件，包括 一信號引腳和一接地一腳； 一信號線和一接地線；一被絕緣的引腳框，其具有一前端和一后端；該引腳框固定所述的信號引腳和接地引 腳，使信號引腳和接地引腳伸出引腳框的前端和后端；所述信號線和接地線分別與引腳框 后端的信號引腳及接地引腳連接；和一導電套管，其覆蓋住所述信號線的至少一部分，該導電套管與所述接地線連接，并且 該導電套管與引腳框后端的的接地引線連接。
33.根據權利要求32所述的連接器組件，特征在于所述接地引線包括一第一引線和一 第二引線，且其中所述導電套管包括一覆蓋在所述信號線被導電套管覆蓋的那一部分上的 中央連接部；該中央連接部一側的第一側翼與第一個接線引線連接，中央連接部的第二側 翼與第二個接線引腳連接，其中中央連接部設置在第一側翼和第二側翼之間。
34.一種應用于電纜上的套管，其包括一接地線和有一部分封閉在絕緣體中的一信號 線，信號線上形成一裸露區段和一被絕緣區段；該套管包括一細長部，該細長部具有與信號線的被絕緣區段端面形狀相應的橫截面，使所述細長部能覆蓋信號線的裸露區段及被絕緣 區段的一部分，其中接地線與該細長部連接。
35.一種連接器組件，包括至少有一部分封閉在一絕緣體中的信號線，其包括一設置在信號線和該絕緣體之間的 導電箔，其中該絕緣體包括一表面；和設置在絕緣體的表面上的導電零件，該導電零件與導電箔形成電容耦合。
36.根據權利要求35所述的連接器組件，特征在于所述導電箔構成一電容電極，且所 述導電零件構成另一電極。
37.根據權利要求35所述的連接器組件，特征在于所述導電零件包括一第一支腳、第 二支腳及連接第一、二支腳的支撐部。
38.根據權利要求35所述的連接器組件，特征在于所述導電零件包括一彈性體、環氧 樹脂體或聚合體。
39.根據權利要求38所述的連接器組件，特征在于所述彈性體、環氧樹脂體或聚合體 中嵌入有導電微粒。
40.根據權利要求35所述的連接器組件，特征在于所述導電零件設置在信號線與連接 器連接處的接線區內。
全文摘要
一種雙芯同軸電纜晶片連接器，該連接器包括引腳框、接地套管、雙芯同軸電纜及模塑在連接器上的應力消除接頭，引腳框上通過模塑固定有信號引腳和接地引腳；引腳框后端設置有供電纜各信號線連接至信號引腳的接線區；接地套管包括兩總體上呈H型的結構；各H型結構具有彎曲的支腳，每個支腳都安裝在雙芯同軸電纜的一信號線上；接地套管的兩側翼被焊接到接地引腳上，電纜的排擾線則被焊接到接地套管上至一接地參考；接地套管控制電纜接線區的阻抗，該區域金屬箔被去掉以便與引腳連接。將接地套管安裝于連接器外殼內時，可以屏蔽電纜以減少多個晶片之間的串擾；套管上的導電板與信號電纜的金屬箔形成電容耦合。
文檔編號H01R13/646GK101841107SQ20091020477
公開日2010年9月22日 申請日期2009年9月29日 優先權日2008年9月29日
發明者D·W·米爾布蘭德, J·佐治, P·阿特金遜 申請人:安費諾公司