本專利申請總體上涉及用于使電子組件互連的互連系統,比如包括電連接器的互聯系統。
電連接器用于許多電子系統中。將系統制造為可以與電連接器接合在一起的單獨的電子組件如印刷電路板(“PCB”)通常是容易的且更節省成本的。用于接合一些印刷電路板的已知布置是具有一個用作底板的印刷電路板。可以通過底板來連接被稱為“子板”或“子卡”的其他印刷電路板。
已知的底板是印刷電路板,印刷電路板上可以安裝有許多連接器。底板中的導電跡線可以電連接至連接器中的信號導體使得信號可以在連接器之間路由。子卡也可以具有安裝在其上的連接器。安裝在子卡上的連接器可以插入安裝在底板上的連接器。以這種方式,信號可以通過底板在子卡之間路由。子卡可以以直角插入底板。因此,用于這些應用的連接器包括直角彎曲部并且通常被稱為“直角連接器”。
在其他構型中,連接器也可以用于印刷電路板的互連以及其他類型的裝置比如線纜與印刷電路板的互連。有時候,一個或更多個較小的印刷電路板可以連接至另一較大的印刷電路板。在這樣的構型中,較大的印刷電路板可以被稱為“母板”并且連接至母板的印刷電路板可以被稱為子板。此外,相同尺寸或類似尺寸的印刷電路板有時可以平行對準。這些應用中使用的連接器通常被稱為“堆疊連接器”或“夾層連接器”。
不考慮確切的應用,采用電連接器設計反映電子行業的趨勢。電子系統普遍變得更小,更快并且功能更復雜。由于這些變化,電子系統的給定區域中的電路數量以及這些電路工作的頻率近年來顯著增大。當前系統在印刷電路板之間傳遞了更多的數據,并且需要能夠在電學上以更高的速度處理比幾年前的連接器處理的更多的數據的電連接器。
在高密度、高速的連接器中,電導體可以彼此靠近使得相鄰信號導體之間可能存在電干擾。為減小干擾或者說提供期望的電性質,常常在相鄰的信號導體之間或周圍放置屏蔽構件。屏蔽件可以防止一個導體上承載的信號在另一導體上產生“串擾”。屏蔽件也可以影響每個導體的阻抗,從而可以進一步有助于期望的電性質。
在美國專利No.4,632,476和美國專利No.4,806,107中可以看到屏蔽件的示例,上述專利示出了在多列信號接觸件之間使用屏蔽件的連接器設計。這些專利描述了屏蔽件平行于信號接觸件伸延穿過子板連接器和底板連接器的連接器。懸臂梁用于在屏蔽件與底板連接器之間建立電接觸。美國專利No.5,433,617、No.5,429,521、No.5,429,520和No.5,433,618示出了類似的布置,然而底板與屏蔽件之間的電連接通過彈簧式接觸件完成。在美國專利No.6,299,438中描述的連接器使用了具有扭轉梁接觸件的屏蔽件。No.6,299,438美國授權前公開2013-0109232中示出了其他屏蔽件。
其他連接器具有僅在子板連接器內的屏蔽板。美國專利No.4,846,727、No.4,975,084、No.5,496,183和No.5,066,236中可以看到這樣的連接器設計的示例。在美國專利No.5,484,310和美國專利No.7,985,097中示出的僅在子卡連接器內具有屏蔽件的另一連接器是屏蔽連接器的另一示例。
可以使用其他技術來控制連接器的性能。例如,差分地傳遞信號也可以減小串擾。差分信號被承載在稱為“差分對”的一對傳導路徑上。傳導路徑之間的電勢差表示信號。通常,差分對被設計成在差分對的傳導路徑之間有優選的耦合。例如,差分對的兩個傳導路徑可以被布置成與連接器中的相鄰信號路徑相比彼此更靠近地伸延。不期望在差分對的傳導路徑之間有屏蔽件,但在差分對之間可以使用屏蔽件。電連接器可以設計用于差分信號以及單端信號。美國專利No.6,293,827、No.6,503,103、No.6,776,659、No.7,163,421和No.7,794,278中示出了差分電連接器的示例。
為適應改變要求而對連接器做出的另一修改是連接器在一些應用中已變得大得多。增大連接器的尺寸可能導致更嚴格的制造公差。例如,無論連接器的尺寸如何,連接器的一個半部中的導體與另一半部中的插口之間的允許失配度都可以是恒定的。然而,這種恒定的失配度或公差可以在連接器變長時變為減小的連接器的整個長度的百分比。因此,大型連接器的制造公差可以更嚴格,這會增大制造成本。避免該問題的一種方式是使用由模塊構成的連接器來延伸連接器的長度。美國新罕布什爾州Nashua的Teradyne連接系統開發了被稱為的模塊化連接系統。該系統具有多個模塊,每個模塊具有多列信號接觸件比如15或20列。模塊在金屬加強件上保持在一起以實現任何期望長度的連接器的構造。
美國專利No.5,066,236和No.5,496,183中示出了另一模塊化連接器系統。這些專利描述了“模塊端子”,每個模塊端子具有單列信號接觸件。模塊端子在塑料殼體模塊中保持就位。塑料殼體模塊與一體式金屬屏蔽構件保持在一起。屏蔽件也可以放置在模塊端子之間。
技術實現要素:
描述了一種高速、高密度的互連系統的實施方式。可以通過連接器模塊內的經寬邊耦合的(broadside coupled)差分對來實現超高速性能。可以通過在信號導體的端部處、比如形成差分對的信號導體的配合接口和/或接觸尾處的邊緣耦合(edge coupling)實現更大的密度。可以提供信號導體過渡區域,信號導體過渡區域在寬邊耦合與邊緣耦合之間、信號導體的中間部與接觸尾和/或配合接觸部之間過渡。在一些實施方式中,過渡區域可以被配置成提供更好的信號完整度。
根據一些實施方式,連接器模塊可以包括整體或部分圍繞一對信號導體的參考導體。參考導體提供圍繞信號導體的封閉件。可以使用一個或更多個技術來避免或抑制封閉件內的不期望的傳播模式。
因此,一些實施方式可以涉及一種電連接器,其包括具有第一信號導體和第二信號導體的一對信號導體。第一信號導體和第二信號導體中的每一者可以包括多個端部,所述多個端部包括至少第一端部和第二端部。第一信號導體和第二信號導體中的每一者還可以包括接觸尾,接觸尾形成在第一端部處、配合接觸部,配合接觸部形成在第二端部處以及接合第一端部和第二端部的中間部。所述一對導體可以被配置成使得第一信號導體的中間部與第二信號導體的中間部相鄰且平行,以在第一信號導體的中間部與第二信號導體的中間部之間提供寬邊耦合。第一信號導體的多個端部中的端部可以被布置成相鄰于第二信號導體的多個端部中的端部,以在第一信號導體的所述端部與所述第二信號導體的所述端部之間提供邊緣耦合。
其他實施方式可以涉及一種包括多個模塊和電磁屏蔽材料的電連接器。多個模塊中的每個模塊包括絕緣部和至少一個導電元件。絕緣部可以將至少一個導電元件與電磁屏蔽材料分隔開。多個模塊以二維陣列布置。屏蔽材料可以分隔多個模塊中的相鄰模塊;至少一個導電元件是被配置成承載差分信號的一對導電元件。所述一對導電元件中的每個導電元件可以包括中間部。所述一對導電元件可以被定位用于在至少中間部內寬邊耦合。
前面是本發明的非限制性的概述,其由所附權利要求限定。
附圖說明
附圖并非意在按比例繪制。在附圖中,不同附圖中示出的每個相同或幾乎相同的部件由相同的附圖標記表示。為了清楚起見,可以不在每個附圖中標出每個部件。在附圖中:
圖1是根據一些實施方式的示例性電互連系統的等距視圖;
圖2是圖1的底板連接器的部分切去的等距視圖
圖3是圖2的底板連接器的銷組件的等距視圖;
圖4是圖3的銷組件的分解圖;
圖5是圖3的銷組件的信號導體的等距視圖;
圖6是圖1的子卡連接器的部分分解的等距視圖;
圖7是圖6的子卡連接器的薄片(wafer)組件的等距視圖;
圖8是圖7的薄片組件的薄片模塊的等距視圖;
圖9是圖7的薄片組件的絕緣殼體的一部分的等距視圖;
圖10是圖7的薄片組件的薄片模塊的部分分解的等距視圖;
圖11是圖7的薄片組件的薄片模塊的一部分的部分分解的等距視圖;
圖12是圖7的薄片組件的薄片模塊的一部分的部分分解的等距視圖;
圖13是圖7的薄片組件的薄片模塊的一對導電元件的等距視圖;
圖14A是圖13的一對導電元件的側視圖;以及
圖14B是沿圖14A的線B-B的圖13的一對導電元件的端視圖;
圖15A至圖15C示出了連接器模塊的替代性實施方式,其中,封閉件內的插入件通過基本上圍繞一對信號導體的參考導體形成;
圖16示出了圖15A至圖15C的模塊通過圖15A中的16-16指示的線的截面圖;
圖17A和圖17B示出了由具有經寬邊耦合的中間部的邊緣耦合連接器的接觸尾在印刷電路板上產生的連接器封腳內的寬路由通道;以及
圖18是具有寬路由通道的連接器封腳的替代性實施方式。
具體實施方式
發明人已經認識到并且理解的是可以通過連接器設計增大高密度互連系統的性能,特別是承載必須支持高數據速率的超高頻信號的高密度互連系統,連接器設計提供了高頻處的平衡的信號路徑,同時支持在可以設計成滿足其他潛在不兼容標準的需要配合至其他連接器或基板的互連系統中使用。
發明人已認識到并且理解,寬邊耦合構型可以提供直角連接器的低偏移。當連接器以較低頻率工作時,一對經邊緣耦合的直角導電元件的偏移可以是波長的相對小的部分并且因此可能不會顯著影響差分信號。然而,當連接器以較高頻率(例如,25GHz、30GHz、35GHz、40GHz、45GHz等)工作時,這樣的偏移可以變為波長的相對大的部分,并且可能負面地影響差分信號。因此,在一些實施方式中,可以采用經寬邊耦合的構型來減小偏移。寬邊耦合構型可以用于至少信號導體的并非直的中間部,比如依循直角連接器中的產生90度的路徑的中間部。
發明人還已認識到并且理解,盡管對導電元件的中間部來說經寬邊耦合的構型可能是理想的,但在與另一連接器的配合接口處或與印刷電路板的附接接口處,完全或主要邊緣耦合的構型可能是理想的。這樣的構型例如可以便于將連接至接納連接器的接觸尾的過孔的信號跡線在印刷電路板內路由。
因此,導電元件可以在一端或兩端處具有過渡區域。在過渡區域中,導電元件可以彎曲到平行于導電元件的寬度尺寸的平面外。在一些實施方式中,每個過渡區域可以具有朝著另一導電元件的過渡區域的彎曲部。在一些實施方式中,導電元件每個都將朝著另一導電元件的平面彎曲使得過渡區域的端部在平行但在各個導電元件的平面之間的同一平面內對準。為避免過渡區域的接觸,導電元件還可以在過渡區域中遠離彼此彎曲。因此,過渡區域中的導電元件可以在平行但偏離各個導電元件的平面的平面內邊對邊地對準。這樣的構型可以在關注的頻率范圍內提供平衡對,同時提供支持高密度連接器的印刷電路板內的路由通道或同時提供便于配合接觸部的制造的一定間距上的配合接觸件。
關注的頻率范圍可以取決于使用這種連接器的系統的工作參數,但通常可以具有在約15GHz與50GHz之間比如25GHz、30或40GHz的上限,然而,在一些應用中會關注更高的頻率或更低的頻率。一些連接器設計可以具有僅跨越所述范圍的一部分如1GHz至10GHz或3GHz至15GHz或5GHz至35GHz的關注的頻率范圍。在這些高頻處不平衡的信號對的影響會是更顯著的。
互連系統的工作頻率范圍可以根據可以在信號完整性可接受的情況下通過互連的頻率的范圍而確定。信號完整性可以依據根據互連系統設計用于的應用的多個標準進行測量。這些標準中的一些標準可以涉及信號沿單端信號路徑、差分信號路徑、空心波導或任何其他類型的信號路徑的傳播。這樣的標準的兩個示例是信號沿著信號路徑的衰減或信號從信號路徑的反射。
其他標準可以涉及多個不同信號路徑的相互作用。這樣的標準可以包括例如近端串擾,近端串擾被限定為在互連系統的一端注入一個信號路徑的信號的能夠在互連系統的同一端上的任何其他信號路徑處測得的部分。另一這樣的標準可以是遠端串擾,遠端串擾不被限定為在互連系統的一端注入一個信號路徑的信號的能夠在互連系統的另一端上的任何其他信號路徑處測得的信號的部分。
作為特定示例,需要信號路徑衰減不大于3dB功率比,反射功率比不大于-20db,并且單個信號路徑至信號路徑串擾貢獻不大于-50dB。由于這些特征是取決于頻率的,因此,互連系統的工作范圍被限定為滿足特定標準的頻率的范圍。
本文描述了這樣一種電連接器的設計:該電連接器在保持高密度的同時提高了諸如包括高達約25GHz或高達約40GHz的GHz范圍的頻率的高頻信號的信號完整性,高密度是比如相鄰配合接觸件之間的間距為3mm或更低的量級,例如包括一列中的相鄰接觸件之間的中心到中心間距為1mm與2.5mm之間、或2mm與2.5mm之間的量級。各列配合接觸部之間的間距可能是類似的,然而并不要求連接器中的所有配合接觸件之間的間距相等。
圖1A示出了可以在電子系統中使用的形式的電互連系統。在該示例中,電互連系統包括直角連接器并且可以用于例如將子卡電連接至底板。這些附圖示出了兩個配合連接器。在該示例中,連接器200設計成附接至底板而連接器600設計成附接至子卡。如圖1中可見的,子卡連接器600包括設計成附接至子卡(未示出)的接觸尾610。底板連接器200包括設計成附接至底板(未示出)的接觸尾210。這些接觸尾形成穿過互連系統的導電元件的一端。當連接器被安裝至印刷電路板時,這些接觸尾將電連接至印刷電路板內的承載信號的導電結構或連接至參考電勢。在所示的示例中,接觸尾壓配合“針眼”式接觸件,“針眼”式接觸件設計成壓入印刷電路板中的過孔中。然而,可以使用其他形式的接觸尾。
連接器中的每個連接器還具有配合接口,連接器可以在配合接口處與另一連接器配合或分開。子卡連接器600包括配合接口620。底板連接器200包括配合接口220。盡管在圖1中所示的視圖中不完全可見,導電元件的配合接觸部暴露在配合接口處。
這些導電元件中的每個導電元件包括將接觸尾連接至配合接觸部的中間部。中間部可以保持在連接器殼體內,連接器殼體的至少一部份可以是介電的以在導電元件之間提供電隔離。另外,連接器殼體可以包括導電的或損耗的部分,在一些實施方式中導電的或損耗的部分可以在導電元件中的一些導電元件之間提供導電或部分導電的路徑。在一些實施方式中,導電部可以提供屏蔽。損耗部在某些情況下也可以提供屏蔽,和/或可以提供連接器內的期望的電學性能。
在各個實施方式中,介電構件可以由介電材料如塑料或尼龍模制或包覆模制(overmold)而成。適合的材料的示例包括但不限于液晶高分子(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、高溫尼龍或聚苯醚(PPO)、或聚丙烯(PP)。可以采用其他適合的材料,因為本公開的各方面在這一點上不受限制。
所有上述材料適于用作制造連接器時的粘合劑材料。根據一些實施方式,在一些或所有粘合劑材料中可以包括一個或更多個填充物。作為非限制性示例,可以使用體積上填充有30%玻璃纖維的熱塑性PPS來形成整個連接器殼體或殼體的介電部分。
替代性地或附加地,殼體的一部分可以由導電材料如經加工的金屬或經擠壓的金屬粉末形成。在一些實施方式中,殼體的一部分可以由金屬或其他導電材料以及將信號導體與導電部分隔開的介電構件形成。在所示實施方式中,例如,底板連接器200的殼體可以具有由導電材料與將信號導體的中間部與殼體的導電部分隔開的絕緣構件形成的區域。
子卡連接器600的殼體也可以以任何適合的方式形成。在所示實施方式中,子卡連接器600可以由本文中被稱為“薄片”的多個子組件形成。薄片中的每個薄片(700,圖7)可以包括殼體部,該殼體部可以類似地包括介電/損耗和/或導電部。一個或更多個構件可以將薄片保持在期望的位置中。例如,支撐構件612和614可以分別保持處于并排構型中的多個薄片的頂部和后部。支撐構件612和614可以由比如沖壓有凸部、開口或接合單個薄片上的對應特征的其他特征的金屬板的任何適合的材料形成。
可以形成連接器殼體的一部分的其他構件可以提供子卡連接器600的機械完整性和/或將薄片保持在期望位置中。例如,前殼體部640(圖6)可以接納薄片的形成配合接口的部分。連接器殼體的任意或所有這些部分可以是介電、損耗和/或導電的以實現互連系統的期望的電學性能。
在一些實施方式中,每個薄片可以保持形成信號導體的一列導電元件。這些信號導體可以定形狀且間隔成形成單端信號導體。然而,在圖1中所示的實施方式中,信號導體成對地定形狀和間隔以提供差分信號導體。列中的每個列可以包括用作接地導體的導電元件或由用作接地導體的導電元件界定。應當理解的是接地導體不需要連接至接地,但被成形為承載參考電勢,其可以包括接地電壓、DC電壓或其他適合的參考電勢。“接地”或“參考”導體可以具有不同于信號導體的形狀,信號導體被配置成提供高頻信號的適合的信號傳輸性能。
導電元件可以由金屬或導電的任何其他材料制成并且為電連接器中的導電元件提供適合的機械性能。磷青銅、鈹銅和其他銅合金是可以使用的材料的非限制性示例。導電元件可以由這樣的材料以包括通過沖壓和/或成形的任何適合的方式而形成。
相鄰列的導體之間的間距可以處于提供期望密度和期望信號完整性的范圍內。作為非限制性示例,導體可以由0.4mm厚的銅合金沖壓而成,并且每一列內的導體可以間隔開2.25mm并且各列導體可以間隔開2.4mm。然而,通過將導體緊密放置在一起可以實現較高密度。在其他實施方式中,例如,可以使用較小的尺寸來提供較高的密度,比如在0.2mm與0.4mm之間的厚度,或者0.7mm至1.85mm的各列之間或一列內的導體之間的間距。此外,每一列可以包括四對信號導體,使得圖1中所示的互連系統實現了每線性英寸60或更多對的密度。然而,應當理解的是可以使用每列更多對、一列內的各對之間間距更緊密和/或各列之間距離更小來實現更高密度的連接器。
薄片可以以任何適合的方式形成。在一些實施方式中,薄片可以通過由金屬板沖壓出多列導體元件并且在導體元件的中間部上包覆模制介電部而形成。在其他實施方式中,薄片可以由模塊組裝而成,每個模塊包括單個單端信號導體、單對差分信號導體或任何適合數量的單端或差分對。
發明人已認識到并且理解,由模塊組裝薄片可以有助于減小信號對在高頻比如約25GHz與40GHz之間或更高處的“偏移”。在這種情況下,偏移指的是工作為差分信號的一對信號之間的電傳播時間的不同。例如在共同待審的申請61/930,411中描述了設計成減小偏移的模塊結構,該申請通過引用并入本文。
根據共同待審的申請中所描述的技術,在一些實施方式中,控制器可以由模塊形成,每個模塊承載信號對。模塊可以單獨屏蔽,比如通過將屏蔽構件附接至模塊、和/或將模塊插入組織器或其他結構,所述結構可以在多對和/或圍繞承載信號的導電元件之間提供電屏蔽。
在一些實施方式中,每個模塊內的信號導體對可以在其長度的主要部分中寬邊耦合。寬邊耦合使得一對信號導體具有相同的物理長度。為便于信號跡線在附接有連接器的印刷電路板的連接器封腳內的路由和/或連接器的配合接口的構造,信號導體在這些區域中的一個或兩個區域中可以以邊對邊耦合的方式對準。因此,信號導體可以包括耦合從邊對邊變化成寬邊或從寬邊變化成邊對邊的過渡區域。如下面所描述的,這些過渡區域可以設計成防止模式轉換或抑制可能干擾互連系統的信號完整性的不期望的傳播模式。
模塊可以組裝到薄片或其他連接器結構中。在一些實施方式中,可以針對一對組裝到直角連接器的每行位置形成不同的模塊。這些模塊可以制造成一起用于構建具有如期望那么多行的連接器。例如,可以針對要定位在連接器的最短行(有時被稱為a-b行)處的一對導電元件形成一個形狀的模塊。可以針對在次長行(有時被稱為c-d行)中的導電元件形成單獨的模塊。c-d行的模塊的內部可以設計成與a-b行的模塊的外部相符合。
該式樣可以針對任何數量的對反復。每個模塊可以被成形為與較短和/或較長行的承載多對導體元件的模塊一起使用。為制造任何適合尺寸的連接器,連接器制造商可以將多個模塊組裝到薄片中以在薄片中提供期望數量的對。以此方式,連接器制造商可以對連接器系列推行廣泛使用的連接器尺寸如2對。當顧客需求改變時,連接器制造商可以獲取用于每個額外的對的工具或獲取用于包含多對、多對的組的模塊的工具以生產較大尺寸的連接器。用于產生針對較小連接器的模塊的工具可以用于生產針對較短行甚至較大連接器的較短行的模塊。圖8中示出了這種模塊化連接器。
圖2中提供了圖1的互連系統的構造的其他細節,其示出了部分切去的底板連接器200。在圖2中所示的實施方式中,殼體222的前壁被切去以顯示配合接口220的內部。
在所示實施方式中,底板連接器200也具有模塊化構造。多個插針模塊300被整理而形成導電元件的陣列。插針模塊300中的每個插針模塊可以設計成與子卡連接器600的模塊配合。
在所示實施方式中,示出了四行和八列的插針模塊300。在每個插針模塊具有兩個信號導體的情況下,四行230A、230B、230C和230D的插針模塊產生了總共具有四對或八個信號導體的列。然而,應當理解的是,每行或列的信號導體的數量并非是對本發明的限制。殼體222內可以包括更大或更小數量的行的插針模塊。類似地,殼體222內可以包括更大或更小數量的列。替代性地或附加地,殼體222可以被視為底板連接器的模塊,并且多個這樣的模塊可以邊對邊對準以延伸底板連接器的長度。
在圖2中所示的實施方式中,插針模塊300中的每個插針模塊包含用作信號導體的導電元件。這些信號導體保持在絕緣構件內,絕緣構件可以用作底板連接器200的殼體的一部分。插針模塊300的絕緣部可以定位成將信號導體與殼體222的其他部分分隔開。在這種構型中,殼體222的其他部分可以是導電的或部分導電的,比如可以由損耗材料的使用引起。
在一些實施方式中,殼體222可以包含導電的且損耗的部分。例如,包括壁226和底板228的護罩可以由粉末金屬擠壓成或由導電材料以任何其他適合的方式形成。插針模塊300可以插入底板228內的開口中。
損耗或導電構件可以相鄰于插針模塊300的相鄰行230A、230B、230C和230D定位。在圖2的實施方式中,分隔件224A、224B和224C示出在相鄰行的插針模塊之間。分隔件224A、224B和224C可以是導電的或損耗的,并且可以形成為相同工作的一部分或由形成壁226和底板228的相同構件形成。替代性地,分隔件224A、224B和224C可以在壁226和底板228形成之后分別插入殼體222中。在分隔件224A、224B和224C分別從壁226和底板228形成并且隨后插入殼體222中的實施方式中,分隔件224A、224B和224C可以由與壁226和/或底板228不同的材料形成。例如,在一些實施方式中,壁226和底板228可以是導電的而分隔件224A、224B和224C可以是損耗的或部分損耗且部分導電的。
在一些實施方式中,其他損耗或導電構件可以垂直于底板228延伸至配合接口220。示出了相鄰于最靠端部的行230A和230D的構件240。與延伸橫過配合接口220的分隔件224A、224B和224C相比,寬度與一列的寬度大致相同的分隔件構件240相鄰于行230A和行230D成行地定位。子卡連接器600可以在其配合接口620中包括用以接納分隔件224A、224B和224C的狹槽。子卡連接器600可以包括類似地接納構件240的開口。構件240可以具有與分隔件224A、224B和224C相似的電學效應,都可以抑制諧振、串擾或其他不期望的電學效應。由于構件240配裝到子卡連接器600中的比分隔件224A、224B和224C小的開口中,構件240可以實現子卡連接器600的殼體部在接納構件240的一側的機械完整性。
圖3更詳細地示出了插針模塊300。在該實施方式中,每個插針模塊包括用作信號導體314A和314B的一對導電元件。信號導體中的每個信號導體具有被成形為插針的配合接口部。信號導體的相對端具有接觸尾316A和316B。在該實施方式中,接觸尾被成形為壓配合式柔性部段。信號導體的將接觸尾與配合接觸部連接的中間部穿過插針模塊300。
用作參考導體320A和320B的導電元件附接在插針模塊300的相對外表面處。參考導體中的每個參考導體具有接觸尾328,接觸尾328被成形為用于電連接至印刷電路板內的過孔。參考導體也具有配合接觸部。在所示實施方式中,示出了兩類配合接觸部。柔性構件322可以用作壓靠子卡連接器600中的參考導體的配合接觸部。在一些實施方式中,表面324和326替代性地或附加地可以用作配合接觸部,其中,配合導體的參考導體可以壓靠參考導體320A或320B。然而,在所示實施方式中,參考導體可以被成形為使得電接觸僅在柔性構件322處完成。
圖4示出了插針模塊300的分解圖。信號導體314A和314B的中間部保持在絕緣構件410內,絕緣構件410可以形成底板連接器200的殼體的一部分。絕緣構件410可以圍繞信號導體314A和314B嵌入模制。在圖4的分解視圖中,參考導體320B壓靠的表面412是可見的。類似地,也可以在圖4中看到參考導體320A的表面428,表面428壓靠構件410的在圖4中不可見的表面。
如可見的,表面428是大致完整的。表面428中可以形成有附接特征如凸部432。這樣的凸部可以接合絕緣構件410中的開口(圖4中所示的視圖中不可見)以將參考導體320A保持到絕緣構件410。在參考導體320B中可以形成類似的凸部(未編號)。如圖所示,用作附接機構的這些凸部居中于信號導體314A與314B之間,在此處這對導電元件的輻射或影響這對導體的輻射相對較低。附加地,凸部如436可以形成在參考導體320A和320B中。凸部436可以接合絕緣構件410以將插針模塊300保持在底板228中的開口中。
在所示實施方式中,柔性構件322不是由參考導體320B的壓靠絕緣構件410的表面412的平面部切割成的。相反,柔性構件322由金屬板的不同部分形成并且折疊成與參考導體320B的平面部平行。以這種方式,在參考導體320B的平面部中未留有形成柔性構件322的開口。此外,如圖所示,柔性構件322具有兩個柔性部424A和424B,這兩個柔性部424A和424B在其遠端處接合在一起但由開口426分開。這種構型可以向配合接觸部提供在期望位置中的適當的配合力,而不會在圍繞插針模塊300的屏蔽件中留有開口。然而,在一些實施方式中可以通過將分開的柔性構件附接至參考導體320A和320B實現類似的效果。
參考導體320A和320B可以以任何適合的方式保持至插針模塊300。如上面指出的,凸部432可以接合殼體部中的開口434。附加地或替代性地,可以使用條帶或其他特征來保持參考導體的其他部分。如圖所示,每個參考導體包括條帶430A和430B。條帶430A包括凸部而條帶430B包括適于接納這些凸部的開口。在這里,參考導體320A和320B具有相同的形狀,并且可以用相同的工具制成,但安裝在插針模塊300的相對表面上。因此,一個參考導體的凸部430A與相對參考導體的凸部430B對準使得凸部430A和凸部430B互鎖并且將參考導體保持就位。這些凸部可以在絕緣構件中的開口448中接合,從而可以進一步有助于將參考導體相對于插針模塊300中的信號導體314A和314B以期望取向保持。
圖4進一步示出了絕緣構件410的漸縮表面450。在該實施方式中,表面450相對于由信號導體314A和314B形成的信號導體對的軸線漸縮。表面450是漸縮的,意思是:表面450靠近信號導體對的軸線更靠近配合接觸部的遠端并且更遠離軸線、更遠離遠端。在所示實施方式中,插針模塊300相對于信號導體對的軸線對稱并且漸縮表面450相鄰于信號導體314A和314B中的每一者形成。
根據一些實施方式,配合連接器中的相鄰表面中的一些或全部相鄰表面可以是漸縮的。因而,盡管圖4中未示出,子卡連接器600的絕緣部的相鄰于漸縮表面450的表面可以以互補的形式漸縮,使得當連接器處于設計配合位置時配合連接器的表面與連接器的表面相符合。
配合接口中的漸縮表面可以避免阻抗根據連接器分開的突變。因此,設計成相鄰于配合連接器的其他表面可以是類似漸縮的。圖4示出了這樣的漸縮表面452。如圖所示,漸縮表面452在信號導體314A與314B之間。表面450和452配合成提供在信號導體的兩側的絕緣部上的漸縮部。
圖5示出了插針模塊300的進一步細節。在這里,示出了從插針模塊分離的信號導體。圖5示出了在通過絕緣部包覆模制之前或以其他方式結合到插針模塊300中之前的信號導體。然而,在一些實施方式中,信號導體可以在組裝到模塊中之前通過承載帶或圖5中未示出的其他適合的支撐機構保持在一起。
在所示實施方式中,信號導體314A和314B相對于信號導體對的軸線500對稱。每個信號導體對具有被成形為插針的配合接觸部。每個信號導體還具有中間部512A或512B以及514A和514B。在這里,為提供與配合連接器和印刷電路板匹配的阻抗設置不同的寬度,盡管每個信號導體中有不同材料或構造技術。可以包括如圖所示的過渡區域以在不同寬度區域之間提供逐漸的過渡。還可以包括接觸尾516A或516B。
在所示實施方式中,中間部512A、512B、514A和514B可以是平坦的具有寬邊和較窄邊緣。在所示實施方式中,這一對信號導體邊對邊地對準并且因而構造用于邊緣耦合。在其他實施方式中,信號導體對中的一些或全部信號導體對可以替代性地為寬邊耦合。
配合接觸部可以呈任何適合的形狀,但在所示實施方式中其為筒形。筒形部可以通過將金屬板的一部分卷成管或以任何其他適合的方式形成。可以例如通過由包括中間部的金屬板沖壓出形狀來形成這樣的形狀。材料的一部分可以卷成管以提供配合接觸部。替代性地或附加地,線或其他筒形元件可以是扁平的以形成中間部,從而留下筒形的配合接觸部。在信號導體中可以形成一個或更多個開口(未編號)。這樣的開口可以確保信號導體與絕緣構件410固定地接合。
轉到圖6,其以部分分解圖示出了子卡連接器600的進一步細節。如圖所示,連接器600包括以并排構型保持在一起的多個薄片700A。在這里,示出了與底板連接器200中的插針模塊的八個列對應的八個薄片。然而,與底板連接器200一樣,連接器組件的尺寸可以通過結合每個薄片更多行、每個連接器更多薄片或每個互連系統更多連接器而構成。
薄片700A內的導電元件可以包括配合接觸部和接觸尾。接觸尾610示出為從連接器600的適于倚靠印刷電路板而安裝的表面延伸。在一些實施方式中,接觸尾610可以穿過構件630。構件630可以包括絕緣、損耗或導電的部分。在一些實施方式中,與信號導體相關聯的接觸尾可以穿過構件630的絕緣部。與參考導體相關聯的接觸尾可以穿過損耗或導電部。
在一些實施方式中,導電部可以是柔性的,比如可以由導電彈性體或現有技術已知的可以用于形成墊圈的其他材料產生。柔性材料可以比構件630的絕緣部厚。這樣的柔性材料可以定位成與連接器600要附接的子卡的表面的觸片對準。這些觸片可以連接至印刷電路板內的參考結構,使得當連接器600附接至印刷電路板時,柔性材料與印刷電路板的表面上的參考觸片相接觸。
構件630的導電或損耗部可以定位成電連接至連接器600內的參考導體。這樣的連接可以例如通過穿過損耗或導電部的參考導體的接觸尾形成。替代性地或附加地,在損耗或導電部是順從的實施方式中,這些部分可以定位成在連接器附接至印刷電路板時壓靠配合參考導體。
薄片700A的配合接觸部保持在前殼體部640中。前殼體部可以由任何適合的材料制成,其可以是絕緣的、損耗的或導電的或可以包括所述材料的任何適合的組合。例如,前殼體部可以使用與上面針對殼體壁226描述類似的材料和技術由填充的損耗材料模制,或可以由導電材料形成。如圖所示,薄片由模塊810A、810B、810C和810D(圖8)組裝成,每個模塊具有被參考導體圍繞的一對信號導體。在所示實施方式中,前殼體部640具有多個通路,每個通路定位成接納一對信號導體和相關聯的參考導體。然而,應當理解的是每個模塊可以包含單個信號導體或兩個以上信號導體。
圖7示出了薄片700。多個這樣的薄片700可以并排對準并且通過一個或更多個支撐構件或以任何其他適合的方式保持在一起以形成子卡連接器。在所示實施方式中,薄片700由多個模塊810A、810B、810C和810D形成。模塊被對準以形成沿著薄片700的一個邊緣的一列配合接觸部和沿著薄片700的另一邊緣的一列接觸部。在薄片設計用于在直角連接器中使用的實施方式中,如圖所示,這些邊緣是垂直的。
在所示實施方式中,每個模塊包括至少部分地封閉信號導體的參考模塊。參考導體可以類似地具有配合接觸部和接觸尾。
模塊可以以任何適合的方式保持在一起。例如,模塊可以保持在殼體內,殼體在所示實施方式中由構件900A和900B形成。構件900A和900B可以分別形成然后緊固在一起,將模塊810A…810D卡持在其中。構件900A和900B可以以任何適合的方式保持在一起,比如通過形成過盈配合或卡扣配合的附接構件保持在一起。替代性地或附加地,可以使用粘合劑、焊接或其他附接技術。
構件900A和900B可以由任何適合的材料形成。所述材料可以是絕緣材料。替代性地或附加地,所述材料可以是損耗或導電的部分或可以包括損耗的或導電的部分。構件900A和900B可以例如通過將所述材料模制成期望形狀而形成。替代性地,構件900A和900B可以圍繞模塊810A…810D形成就位,比如經由嵌入模制工作形成就位。在這樣的實施方式中,不需要單獨形成構件900A和900B。相反,可以在一個操作中形成保持模塊810A…810D的殼體部。
圖8示出了沒有構件900A和900B的模塊810A…810D。在該視圖中,參考導體是可見的。信號導體(圖8中不可見)被封閉在參考導體內,形成波導結構。每個波導結構包括接觸尾區域820、中間區域830和配合接觸區域840。在配合接觸區域840和接觸尾區域820內,信號導體以邊對邊的方式定位。在中間區域830內,信號導體被定位用于寬邊耦合。過渡區域822和842設置成在邊緣耦合取向與寬邊耦合取向之間過渡。
參考導體中的過渡區域822和842可以與信號導體中的過渡區域對應,如下面所描述的。在所示實施方式中,參考導體圍繞信號導體形成封閉件。在一些實施方式中,參考導體中的過渡區域可以在信號導體的長度中大體一致地保持信號導體與參考導體之間的間距。因此,由參考導體形成的封閉件可以在不同區域具有不同寬度。
參考導體提供了沿著信號導體的長度的屏蔽覆蓋。如圖所示,由于在信號導體的配合接觸部和中間部中的覆蓋,在信號導體的大致所有長度中提供了覆蓋。接觸尾示出為暴露的,使得其可以與印刷電路板接觸。然而,在使用時,這些配合接觸部將相鄰于印刷電路板內的接地結構,從而如圖8中所示那樣暴露的配合接觸部不損害沿著信號導體的大致全部長度的屏蔽覆蓋。在一些實施方式中,配合接觸部也可以暴露用于配合至另一連接器。因此,在一些實施方式中,可以在信號導體的中間部的大于80%、85%、90%或95%中提供屏蔽覆蓋。類似地屏蔽覆蓋也可以在過渡區域中提供,使得可以在信號導體的中間部和過渡區域的大于80%、85%、90%或95%的結合長度中提供屏蔽覆蓋。在一些實施方式中,配合接觸區域和一些或所有配合接觸件也可以是屏蔽的,使得在各個實施方式中可以在信號導體的大于80%、85%、90%或95%的長度中提供屏蔽覆蓋。
在所示實施方式中,由參考代替形成的波導類結構在接觸尾區域820和配合接觸區域840中在連接器的列方向上具有寬尺寸以容納在這些區域中沿列方向并排的信號導體的寬尺寸。在所示實施方式中,信號導體的接觸尾區域820和配合接觸區域840分開一定距離從而使與連接器要附接的印刷電路板上的配合連接器或接觸結構的配合接觸件對準。
這些間距要求意味著波導在列尺寸方向比在橫向方向上更寬,從而提供的在這些區域中波導的長寬比可以是至少2:1并且在一些實施方式中可以是至少3:1的量級。相反,在中間部830中,信號導體以沿列方向覆蓋的信號導體的寬尺寸定向,從而導致波導的長寬比可以小于2:1并且在一些實施方式中可以小于1.5:1或是1:1的量級。
借助于這種較小的長寬比,中間部830中的波導的最大尺寸將小于區域830和840中的波導的最小尺寸。由于波導傳播的最低頻率與其最短尺寸的長度成反比例,可以在中間部830中激發的傳播的最低頻率模式高于可以在接觸尾區域820和配合接觸區域840中激發的頻率模式。可以在過渡區域中激發的最低頻率模式將在接觸尾區域820和配合接觸區域840中激發的頻率模式中間。由于從邊緣耦合到寬邊耦合的過渡具有激發期望波導模式的電勢,因此,可以在這些模式處于比連接器的預期工作范圍更高的頻率或至少盡可能一樣高的情況提高信號完整性。
這些區域可以被配置成避免在耦合區域之間的過渡時的模式轉換,模式轉換會激發不期望的信號通過波導傳播。例如,如下面所示,信號導體可以被成形為使得過渡出現在中間區域830或過渡區域822和842中或部分在兩者內出現。附加地或替代性地,模塊可以被配置成抑制在由參考導體形成的波導中激發不期望的模式,如下面更詳細地描述的。
盡管參考導體可以基本上封閉每對信號導體,但不要求封閉件是無開口的。因此,在被成形為提供矩形屏蔽件的實施方式中,中間部中的參考導體可以與信號導體的所有四側的至少一部分對準。參考導體可以結合成例如提供圍繞著一對信號導體的360度覆蓋。這樣的覆蓋可以例如通過交疊或物理接觸參考導體而提供。在所示實施方式中,參考導體是U形殼狀并且一起形成封閉件。
無論參考導體的形狀如何,都可以提供三百六十度覆蓋。例如,這樣的覆蓋可以以呈圓形、橢圓或任何其他合適形狀的參考導體提供。然而,并不要求覆蓋是完全的。覆蓋例如可以具有在約270度與365度之間的范圍的角范圍。在一些實施方式中,覆蓋可以在約340度與360度之間的范圍內。這樣的覆蓋可以例如通過參考導體中的狹槽或其他開口實現。
在一些實施方式中,屏蔽覆蓋在不同區域中可以是不同的。在過渡區域中,屏蔽覆蓋可以比中間區域中的大。在一些實施方式中,由于過渡區域中的參考導體中的直接接觸或甚至交疊,屏蔽覆蓋可以具有大于355度、或甚至在一些實施方式中360度的角范圍,即使在過渡區域中提供較小的屏蔽覆蓋。
發明人已認識到并且理解,在某種意義上,完全封閉中間區域中的參考導體中的信號對會產生不期望地影響信號完整性的效果,特別當結合模塊內的邊緣耦合與寬邊耦合之間的過渡使用時尤其如此。圍繞信號對的參考模塊可以形成波導。在所述一對信號導體上并且特別在邊緣耦合與寬邊耦合之間的過渡區域內的信號可以引起邊緣之間的差分傳播模式的能量激發可以在波導內傳播的信號。根據一些實施方式,可以使用避免激發這些不期望模式或在其被激發的情況下對其進行抑制的一個或更多個技術。
可以用于增大頻率的一些技術會激發不期望的模式。在所示實施方式中,參考導體可以被成形為留有開口832。這些開口可以在封閉件的窄壁中。然而,在存在寬壁的實施方式中,開口可以在寬壁中。在所示實施方式中,開口832平行于信號導體的中間部而延伸并且位于形成一對的信號導體之間。這些狹槽降低了屏蔽的角范圍,使得在信號導體的經寬邊耦合的中間部附近,屏蔽的角范圍可以小于360度。角范圍可以例如在355度或更小的范圍內。在構件900A和900B通過在模塊上包覆模制損耗材料形成的實施方式中,可以允許損耗材料在延伸進入波導內部或未進入波導內部的情況下填充開口932,這可以抑制可以減小信號完整性的不期望的信號傳播模式的傳播。
在圖8中所示的實施方式中,開口832是狹槽狀的,有效地將中間區域830中的屏蔽分成兩部分。在用作波導的結構——由于有如圖8中所示基本上圍繞信號導體的參考導體的效果——中能夠激發的最低頻率與側面的尺寸成反比例。在一些實施方式中,可以被激發的最低頻率波導模式是TEM模式。通過結合狹縫狀開口832有效縮短側面使可以被激發的TEM模式的頻率上升。更高的諧振頻率可以意味著連接器的工作頻率范圍內的更少能量耦合成由參考導體形成的波導內的不期望的傳播,這提升了信號完整性。
在區域830中,一對信號導體被寬邊耦合,并且其中有或沒有損耗材料的開口832可以抑制TEM常見傳播模式。盡管不受任何特定工作理論限制,發明人推理,結合邊緣耦合至寬邊耦合過渡的開口832有助于提供適于高頻工作的平衡的連接器。
圖9示出了構件900,構件900可以是構件900A或900B的代表。如可見的,構件900形成有通道910A…910D,通道910A…910D被成形為接納圖8中所示的模塊810A…810D。在模塊位于通道中的情況下,構件900A可以緊固至構件900B。在所示實施方式中,構件900A和900B的附接可以通過一個構件中的柱如柱920穿過另一構件中的孔如孔930中而實現。柱可以焊接或以其他方式緊固在孔中。然而,可以使用任何適合的附接機構。
構件900A和900B可以由損耗材料模制而成或包括損耗材料。這些和其他為損耗性的結構可以使用任何適合的損耗材料。導電但有一些損耗的材料或在關注的頻率范圍內通過另一物理機制吸引電磁能的材料在本文中一般被稱為“損耗”材料。電損耗材料可以由損耗介電材料和/或弱導電材料和/或損耗磁性材料形成。磁損耗材料可以例如由傳統上被視為鐵磁材料的材料比如那些在關注的頻率范圍中的具有大于約0.05的磁損耗因數的材料形成。“磁損耗因數”是材料的復電磁常數的虛部與實部的比。實際磁損耗材料或含有磁損耗材料的混合物也可以在關注的頻率范圍的一部分內呈現出有用量的介電損耗或導電損耗效果。電損耗材料可以由傳統上被視為介電材料的材料比如那些在關注的頻率范圍中的具有大于約0.05的電損耗因數的材料形成。“電損耗因數”是材料的復介電常數的虛部與實部的比。電損耗材料也可以由一般被認為是導體但在關注的頻率范圍內是相對不良導體的材料形成,所述材料包含不提供高電導率或以其他方式制備的具有在關注的頻率范圍內形成與好的導體比如銅相比相對弱的體電導率的性能的充分分散的導電顆粒或區域。
電損耗材料通常具有約1西門子/米至約100000西門子/米并且優選為約1西門子/米至約10,000西門子/米的體電導率。在一些實施方式中,可以使用體電導率在約10西門子/米與約200西門子/米之間的材料。作為特定示例,可以使用電導率為約50西門子/米的材料。然而,應當理解,材料的電導率可以按經驗選擇或通過使用已知仿真工具的電學仿真選擇來確定提供適當低的串擾和適當低的信號路徑衰減或插入損耗二者的適當電導率。
電損耗材料可以是部分導電的材料比如表面電阻率在1Ω/方與100,000Ω/方之間的材料。在一些實施方式中,電損耗材料具有在10Ω/方與1000Ω/方之間的表面電阻率。作為特定示例,材料可以具有在約20Ω/方與80Ω/方之間的表面電阻率。
在一些實施方式中,電損耗材料通過向粘合劑添加含有導電顆粒的填充物而形成。在這樣的實施方式中,損耗構件可以通過將具有填充物的粘合劑模制或以其他方式成形為期望形狀而形成。可以用作填充物以形成電損耗材料的導電顆粒的示例包括形成為纖維、片狀、納米顆粒的碳或石墨,或其他類型的顆粒。也可以使用呈粉末、片狀、纖維形式的金屬或其他顆粒來提供適當的電損耗性能。替代性地,可以使用填充物的組合。例如,可以使用鍍有碳顆粒的金屬。銀和鎳是適合用于纖維鍍覆的金屬。涂覆顆粒可以單獨使用或結合其他填充物比如碳片使用。粘合劑或基質可以是將放置、固化的任何材料,或可以另外用于定位填充物材料。在一些實施方式中,粘合劑可以是熱塑性材料,作為制造電連接器的一部分,傳統上使用熱塑性材料制造電連接器以便于將電損耗材料模制成期望形狀和位置。這樣的材料的示例包括液晶高分子(LCP)和尼龍。然而,可以使用許多替代形式的粘合劑材料。可固化材料比如環氧樹脂可以用作粘合劑。替代性地,可以使用諸如熱固性樹脂或膠黏劑的材料。
此外,盡管上述粘合劑材料可以用于通過圍繞導電顆粒填充物形成粘合劑而產生電損耗材料,但本發明不限于此。例如,導電顆粒可以浸漬到形成的基質材料中或可以涂覆在形成的基質材料上,比如通過對塑料部件或金屬部件施加導電涂層而涂覆在形成的基質材料上。如本文中所使用的,術語“粘合劑”包含囊封填充物、浸漬有填充物或以其他方式用作保持填充物的基質。
優選地,填充物將以足夠的體積百分數存在以允許產生從顆粒至顆粒的導電路徑。例如,當使用金屬纖維時,纖維可以以約3%至40%的體積百分數存在。填充物的量會影響材料的導電性能。
可以在市場上購買填充材料,比如由Celanese公司以商標名出售的材料,該材料可以填充有碳纖維或不銹鋼絲。也可以使用比如填充有損耗導電碳的膠黏劑預成品、比如美國馬薩諸塞州Billerica的Techfilm出售的損耗材料。這種預成品可以包括填充有碳纖維和/或其他碳顆粒的環氧粘合劑。粘合劑圍繞碳顆粒,碳顆粒可以用作對預成品的增強材料。這樣的預成品可以插入連接器薄片中以形成殼體的全部或一部分。在一些實施方式中,預成品可以通過預成品中的膠黏劑粘附,膠黏劑可以在熱處理過程中被固化。在一些實施方式中,粘合劑可以采用單獨導電或不導電粘合劑層的形式。在一些實施方式中,預成品中的膠黏劑可以替代性地或附加地用于將一個或更多個導電元件如箔片緊固至損耗材料。
可以使用呈編織的或非編織形式、有涂層或無涂層的各種形式的增強纖維。非編織碳纖維是一個適合的材料。可以采用其他適合的材料比如RTP公司出售的定制的混合物,因為本發明在該方面不受限制。
在一些實施方式中,損耗構件可以通過對預成品或損耗材料的薄板進行沖壓而制造。例如,插入件可以通過將如上所述的預成品沖壓出適當的開口式樣而形成。然而,作為這種預成品的替代或補充,可以使用其他材料。可以使用例如鐵磁性材料板。
然而,也可以以其他方式形成損耗材料。在一些實施方式中,損耗構件可以通過將損耗且導電的材料比如金屬箔的層交織而形成。這些層可以剛性地彼此附接,比如通過使用環氧樹脂或其他粘合劑彼此附接,或可以以任何其他適合的方式保持在一起。所述層可以在彼此緊固之前是期望的形狀或可以在其保持在一起之后沖壓或以其他方式成形。
圖10示出了薄片模塊100的構造的進一步的細節。模塊1000可以是連接器中的模塊中的任意模塊的代表,比如圖7和圖8中所示的模塊810A…810D中的任意模塊。模塊810A…810D中的每個模塊可以具有相同的總體結構,并且對于所有模塊,一些部分可以是相同的。例如,對于所有模塊,接觸尾區域820和配合接觸區域840可以是相同的。每個模塊可以包括中間部區域830,但中間部區域830的長度和形狀可以根據模塊在薄片內的位置而變化。
在所示實施方式中,模塊100包括保持在絕緣殼體部1100內的一對信號導體1310A和1310B(圖13)。絕緣殼體部1100由參考導體1010A和1010B至少部分地封閉。這種子組件可以以任何適合的方式保持在一起。例如,參考導體1010A和1010B可以具有彼此接合的特征。替代性地或附加地,參考導體1010A和1010B可以具有接合絕緣殼體部1100的特征。作為又一示例,當構件900A和900B如圖7中所示的那樣緊固在一起時,參考導體可以保持就位。
圖10的分解圖顯示出配合接觸區域840包括子區域1040和1042。子區域1040包括模塊1000的配合接觸部。當與插針模塊300配合時,插針模塊的配合接觸部將進入子區域1040并且接合模塊1000的配合接觸部。這些部件可以尺寸設定成支持“功能配合范圍”,使得如果模塊300和模塊1000完全按壓在一起,則模塊1000的配合接觸部將在配合期間沿著插針模塊300的插針滑動達“功能配合范圍”距離。
子區域1040中的信號導體的阻抗將通過模塊1000的結構主要限定。這一對信號導體的分隔以及信號導體與參考導體1010A和1010B的分隔將設定阻抗。圍繞信號導體的材料的介電常數(在本實施方式中為空氣)也將影響阻抗。根據一些實施方式,模塊1000的設計參數可以選擇為在區域1040內提供額定阻抗。所述阻抗可以設計成匹配模塊1000的其他部分的阻抗,進而可以選擇為匹配印刷電路板或互連系統的其他部分的阻抗使得連接器不產生阻抗間斷。
如果模塊300和1000處于其標準配合位置中,其在本實施方式中完全按壓在一起,則插針將位于模塊1000的信號導體的配合接觸部內。信號導體在子區域1040中的阻抗仍將主要取決于子區域1040的構型,從而提供與模塊1000的其余部分匹配的阻抗。
插針模塊300內可以存在有子區域340(圖3)。在子區域340中,信號導體的阻抗將由插針模塊300的構造決定。阻抗將通過信號導體314A和314B的分隔以及信號導體314A和314B與參考導體320A和320B的分隔確定。絕緣部分410的介電常數也會影響阻抗。因此,這些參數可以選擇為在子區域340內提供阻抗,該阻抗可以設計成匹配子區域1040中的額定阻抗。
由模塊的構造決定的子區域340和1040中的阻抗很大程度上與配合期間模塊之間的任何分隔無關。然而,模塊300和1000分別具有子區域342和1042,子區域342和1042與配合模塊的部件相互作用從而可以影響阻抗。由于這些部件的定位會影響阻抗,阻抗可以根據配合模塊的分隔而變化。在一些實施方式中,這些部件定位成減小阻抗的改變,而無論分隔距離如何,或通過在配合區域中分布改變來減小阻抗改變的影響。
當插針模塊300完全壓靠模塊1000時,子區域342和1042中的部件可以結合以提供額定配合阻抗。由于模塊設計成提供功能配合范圍,插針模塊300和模塊1000內的信號導體可以配合,即使這些模塊分隔達等于功能配合范圍的量也可以,使得模塊之間的分隔可以導致配合區域中沿著信號導體的一個或更多個地方處的阻抗相對于額定值的改變。這些構件的適當形狀和定位可以減小這種改變或通過在配合區域的部分中分布改變來減小改變的效果。
在圖3和圖10中所示的實施方式中,子區域1042設計成在模塊1000被完全壓靠插針模塊300時交疊插針模塊300。突出絕緣構件1042A和1042B的尺寸分別定為配裝在空間342A和342B內。在模塊按壓在一起的情況下,絕緣構件1042A和1042B的遠端壓靠表面450(圖4)。這些遠端可以具有與表面450的漸縮部互補的形狀使得絕緣構件1042A和1042B分別填充空間342A和342B。所述交疊產生了信號導體、電介質以及參考導體的相對位置,參考導體可以接近子區域340內的結構。這些部件可以尺寸定為在模塊300和1000完全按壓在一起時提供與子區域340中的阻抗相同的阻抗。當模塊完全按壓在一起(在該示例中模塊處于標準配合位置)時,信號導體將在由子區域340、1040和子區域342和1042交疊的地方組成的整個配合區域中具有相同的阻抗。
這些部件也可以被設定尺寸并且可以具有提供根據模塊300和1000的分隔的阻抗控制的材料性能。阻抗控制可以通過在子區域342和1042中提供大致相同的阻抗來實現,即使這些子區域不完全交疊也是如此,或通過提供漸進的阻抗過渡實現,而無論模塊如何分隔。
在所示實施方式中,阻抗控制通過突出絕緣構件1042A和1042B部分提供,突出絕緣構件1042A和1042B根據模塊300與1000之間的分隔完全或部分地交疊模塊300。這些突出絕緣構件可以減小圍繞插針模塊300的插針的材料的相對介電常數的改變幅度。阻抗控制也通過參考導體1010A和1010B中的突出部1020A和1022A以及1020B和1022B提供。這些突出部影響在垂直于信號導體對的軸線的方向上在信號導體對的部分與參考導體1010A和1010B之間的分隔。這種分隔結合諸如信號導體在這些部分中的寬度的其他特征可以控制這些部分的阻抗,使得其接近連接器的額定阻抗或不會以可能引起信號反射的方式突然改變。配合模塊中的任一者或兩者的其他參數可以構造用于這樣的阻抗控制。
轉到圖11,示出了模塊1000的示例性部件的進一步細節。圖11是模塊1000的分解圖,其未示出參考導體1010A和1010B。在所示實施方式中,絕緣殼體部1100由多個部件制成。中央構件1110可以由絕緣材料模制而成。中央構件1110包括兩個凹槽1212A和1212B,在所示實施方式中形成一對信號導體的導電元件1310A和1310B可以插入這兩個凹槽1212A和1212B。
蓋1112和1114可以附接至中央構件1110的相對側。蓋1112和1114可以有助于將導電元件1310A和1310B保持在凹槽1212A和1212B內并且具有與參考導體1010A和1010B的可控的分隔。在所示實施方式中,蓋1112和1114可以由于中央構件1110相同的材料形成。然而,并不要求材料是相同的,并且在一些實施方式中,可以使用不同的材料,以便在不同區域中提供不同的相對介電常數從而提供期望的信號導體的阻抗。
在所示實施方式中,凹槽1212A和1212B被配置成保持一對信號導體在接觸尾和配合接觸部處邊緣耦合。在信號導體的中間部的主要部分內,這一對信號導體保持為寬邊耦合。為在信號導體的兩端處的邊緣耦合與在中間部中的寬邊耦合之間進行過渡,信號導體中可以包括有過渡區域。中央構件1110中的凹槽可以被成形為在信號導體中提供過渡區域。蓋1112和1114上的突出部1122、1124和1128可以在這些過渡區域中將導電元件壓靠中央部1110。
在圖11中所示的實施方式中,可以看到寬邊耦合與邊緣耦合之間的過渡發生在區域1150中。在該區域的一端處,信號導體在平行于列方向的平面內沿列方向邊對邊地對準。使區域1150橫轉朝著中間部,信號導體沿彎曲垂直于所述平面的相反方向彎曲并且朝著彼此彎曲。因此,在區域1150的端部處,信號導體處于平行于列方向的不同平面內。信號導體的中間部沿垂直于這些平面的方向對準。
區域1150包括過渡區域比如822或842,其中,波導通過從中間部的最寬尺寸至較窄尺寸的參考導體過渡加上較窄中間區域830的一部分形成。因此,通過所述區域1150中的參考導體形成的波導的至少一部分具有與中間區域830中相同的W的最寬尺寸。在波導的較窄部分中具有物理過渡的至少一部分減小了耦合成不期望的波導傳播模式的能量。
在區域1150中具有對信號導體的全360度屏蔽也可以減小耦合成不期望的波導傳播模式的能量。因此,在所示實施方式中,開口832不延伸到區域1150中。
圖12示出了模塊1000的進一步細節。在該視圖中,示出了與中央構件1110分開的導電元件1310A和1310B。為了清楚起見,未示出蓋1112和1114。在該視圖中,接觸尾1330A與中間部1314A之間的過渡區域1312A是可見的。類似地,中間部1314A與配合接觸部1318A之間的過渡區域1316A也是可見的。對于導電元件1310B,類似的過渡區域1312B和1316B是可見的,從而允許在接觸尾1330B和配合接觸部1318B處的邊緣耦合以及在中間部1314B處的寬邊耦合。
配合接觸部1318A和1318B可以由與導電元件相同的金屬板形成。然而,應當理解的是在一些實施方式中,導電元件可以通過將單獨的配合接觸部附接至其他導體以形成中間部而形成。例如,在一些實施方式中,中間部可以是線纜使得導電元件通過用配合接觸部終止線纜而形成。
在所示實施方式中,配合接觸部是管狀的。這樣的形狀可以通過由金屬板沖壓出導電元件然后形成為將配合接觸部卷成管狀形狀而形成。管的外周可以足夠大以容納配合插針模塊的插針,但可以貼合插針。管可以分成兩個或更多個部段,形成柔性梁。圖12中示出了兩個這樣的梁。梁的遠部中可以形成有隆起部或其他突出部,產生接觸表面。這些接觸表面可以涂覆有金或其他導電、可延展材料以提高電接觸的可靠性。
當導電元件1310A和1310B安裝在中央構件1110中時,配合接觸部1318A和1318B配裝在開口1220A和1220B中。配合接觸部通過壁1230分開。配合接觸部1318A和1318B的遠端1320A和1320B可以與平臺1232中的開口比如開口1222B對準。這些開口可以定位成接納配合插針模塊300的插針。壁1230、平臺1232和絕緣突出構件1042A和1042B可以形成為部分1110的一部分,比如在一個模制工作中形成為部分1110的一部分。然而,可以使用任何適合的技術來形成這些構件。
圖12示出了作為上述技術的替代或補充的其他技術,所述技術用于減小由參考導體在過渡區域1150中形成的波導內以不期望模式傳播的能量。導電的或損耗材料可以結合到每個模塊中以便減少不期望模式的激發或抑制不期望模式。圖12例如示出了損耗區域1215。損耗區域1215可以被配置成在一些或所有區域1150中沿著信號導體1310A與1310B之間的中心線下降。由于信號導體1310A和1310B沿不同方向彎曲過該區域來執行邊緣至寬邊過渡,損耗區域1215可以不由平行或垂直于參考導體形成的波導的壁的表面而界定。相反,損耗區域可以形成為在信號導體扭轉過區域1150時距信號導體1310A和1310B的邊緣距離相等的表面。在一些實施方式中,損耗區域1215可以電連接至參考導體。然而,在其他實施方式中,損耗區域1215可以是浮動的。
盡管示出為損耗區域1215,類似定位的導電區域也可以減小耦合成減小信號完整性的不期望的波導模式的能量。在一些實施方式中,具有扭轉過區域1150的這樣的導電區域可以連接至參考導體。盡管不受任何特定工作理論的限制,但用作分隔信號導體并且由此扭轉以依循信號導體在過渡區域中的扭轉的導體,可以將接地電流耦合至波導從而減少不期望的模式。例如,電流可以耦合成以不同模式流動通過參考導體的平行于經寬邊耦合的信號導體的壁,而非激發常見模式。
圖13更詳細地形成一對信號導體1300的導電構件1310A和1310B的定位。在所示實施方式中,導電構件1310A和1310B每個都具有邊緣和位于這些邊緣之間的寬邊。接觸尾1330A和1330B在列1340中對準。通過這種對準,導電元件1310A和1310B的邊緣在接觸尾1330A和1330B處彼此面對。同一薄片中的其他模塊將類似地具有沿著列1340對準的接觸尾。相鄰薄片的接觸尾將在平行的列中對準。平行的列之間的空間在附接有連接器的印刷電路板上產生路由通道。配合接觸部1318A和1318B沿著列1344對準。盡管配合接觸部為管狀的,但附接有配合接觸部1318A和1318B的導電元件1310A和1310B的一部分是邊緣耦合。因此,配合接觸部1318A和1318B可以類似地被稱為邊緣耦合。
相反,中間部1314A和1314B與彼此面向的中間部的寬邊對準。中間部在行1342的方向上對準。在圖13的示例中,用于直角連接器的導電元件示出為反折了列1340與列1344之間的直角,列1340代表附接至子卡的點,列1344代表針對附接至底板連接器的配合插針的位置。
在邊緣耦合對用在薄片內的常規直角連接器中,在每對內,在子卡處的外行中的導電元件是較長的。在圖13中,導電元件1310B附接在子卡的外行處。然而,由于中間部是經寬邊耦合的,中間部1314A和1314B在整個連接器的橫轉了直角的部分中平行,使得外行中沒有導電元件。因而,不同的電路徑長度沒有引入偏移。
此外,在圖13中,介紹了用于避免偏移的其他技術。盡管導電元件1310B的接觸尾1330B沿著列1340處于外行,但導電元件1310B的配合接觸部(配合接觸部1318B)沿著列1344處于較短的內行。相反,導電元件1310A的接觸尾1330A沿著列1340處于內行,但導電元件1310A的配合接觸部1318A沿著列1344處于外行。因此,針對相對于1330A移動靠近接觸尾1330B的信號的較長路徑長度可以偏離針對相對于配合接觸部1318A移動靠近配合接觸部1318B的信號的較短路徑長度。因此,所示的技術可以進一步減小偏移。
圖14A和圖14B示出了在同一對信號導體內的邊緣耦合和寬邊耦合。圖14A是沿著行1342的方向所示的側視圖。圖14B是沿著列1344的方向所示的端視圖。圖14A和圖14B示出了經邊緣耦合的配合接觸部和接觸尾與經寬邊耦合的中間部之間的過渡。
配合接觸部如1318A和1318B的其他細節也是可見的。配合接觸部1318A的管狀部在圖14A所示的視圖中是可見的并且配合接觸部1318B的管狀部在圖14B中所示的視圖中是可見的。梁(其中配合接觸部1318B中的梁1420和1422被編號)也是可見的。
圖15A至圖15C示出了可以以二維陣列結合其他薄片形成連接器的薄片模塊1500的替代性實施方式。在所示實施方式中,示出了不具有直角中間部的薄片模塊1500。這樣的薄片模塊例如可以用作線纜連接器或堆疊連接器。替代性地,這樣的模塊可以形成有直角部段以形成上述的底板連接器。
薄片模塊1500可以采用技術來減少圍繞一對信號導體的參考導體中的不期望模式的激發。結合模塊1500描述的技術可以作為本文描述的技術的替代或補充而使用。類似地,本文描述的技術即使結合其他實施方式描述過,也可以結合模塊1500使用。
薄片模塊1500可以以本文所述的構造技術或以任何其他適合的方式形成。在圖15A的實施方式中,薄片模塊1500被形成參考導體的導電元件1510A和1510B基本上圍繞。這些參考導體可以如上所述的那樣完全圍繞信號導體的過渡區域并且在信號導體被寬邊耦合的中間部中以狹縫分隔開。
信號導體可以保持在通過參考導體和絕緣材料(圖15A中未示出)形成的封閉件內。圖15B是在參考導體和絕緣材料切去的情況下一對信號導體1518A和1518B的分解圖。信號導體的經邊緣耦合的端部、經寬邊耦合的中間部以及經邊緣耦合的區域與經寬邊耦合的區域之間的過渡區域是可見的。
在所示實施方式中,薄片模塊1500可以選擇性地使用損耗或導電材料的定位區域來減少在過渡中耦合成波導模式的信號能量。因而,損耗區域1530、1532和1536是可見的。這些損耗區域中的每個損耗區域可以定位成減小在參考導體1510A和1510B形成的波導內的不期望波導模式比如TEM模式的激發。這些損耗區域可以以任何適合的方式形成。在一些實施方式中,損耗區域可以形成為插入模塊1500的絕緣部分的開口中或以其他方式附接在相對于信號導體和/或參考導體的位置中的單獨構件。替代性地或附加地,損耗構件可以形成有接納參考導體的突出部的開口。例如,損耗構件1532A和1532B示出有形成圓形部分的開口。這些開口可以配裝在柱狀突出部上以將損耗構件保持就位。也可以使用損耗構件的突出部配裝到其他構件的突出部上的相反形式。替代性地或附加地,損耗區域可以通過二次注射模制操作形成或可以通過在理想狀態下以其他方式沉積流態的材料而形成。例如,填充有上述顆粒的環氧樹脂體可以沉積并固化就位。
在所示實施方式中,損耗構件1530是大致平面的并且插入信號導體的靠近接觸尾的經邊緣耦合的端部之間。損耗構件1530在垂直于信號導體的相鄰部分的寬邊的平面內延伸。
損耗構件1536還可以插入配合接觸部之間。在這里,損耗構件1536不是平面的,但因配合接觸部變得進一步分開而具有由依循配合接觸部的輪廓的表面產生的寬部和窄部。盡管未示出,損耗構件1530和1536可以與參考導體相接觸。
損耗構件1532A和1532B示出為布置在波導的中間部中的矩形部內。如可以看到的,這些損耗構件在中間部的一部分上延伸。所述部分可以在信號導體的百分之5的中間部與百分之50的中間部之間。在一些實施方式中,損耗構件1532A和1532B在10%的中間部至25%的中間部上延伸。在不受任何特定工作理論限制的情況下,損耗構件1532A和1532B可以增加波導中的損耗,從而減小任何不期望的模式的可能激發。另外,損耗構件1532A和1532B成形有朝著經寬邊耦合的信號導體之間的中心線延伸的突出部。這些突出部使寬邊之間的差分耦合生效,差分耦合是期望的信號傳播模式。
圖16中示出了模塊1500的沿著線16-16(圖15)截取的截面圖。示出了經寬邊耦合的信號導體1518A和1518B。參考導體1510A和1510B配合成提供基本上圍繞信號導體的屏蔽。在該截面中,示出了360度的屏蔽。如可見的,損耗構件1532A和1532B在由參考導體1510A和1510B形成的波導內。在該實施方式中,損耗導體1532A和1532B除突出部1534外占據了波導的等于波導在過渡區域中的寬度與在中間區域中的寬度之差的部分。
突出部1534在平行于寬邊的方向上朝著信號導體延伸。這些延伸部可以影響信號導體附近的電場,從而趨向于在信號導體之間的中心線上產生零位的電場圖形。這樣的零位是信號導體上的差分傳播模式的特征,差分傳播模式是期望的傳播模式。以這種方式,突出部1534可以使期望的傳播模式生效。
回到圖15C,如圖所示,損耗構件1532A和1532B安裝在參考導體的過渡區域中。該過渡區域是寬的并且可以在不擴大波導尺寸的情況下容納額外的構件,其自身可以對信號完整性產生不期望的效果。將損耗構件定位在該過渡區域中可以防止不期望的諧振激發而非在諧振產生后抑制諧振,這在一些實施方式中也可以是優選的。然而,應當理解的是,損耗構件可以被定位在由參考導體形成的波導內的其他位置中。例如,損耗涂層可以應用在參考導體中。替代性地或附加地,與波導的壁平齊的損耗材料可以通過參考導體中的開口暴露,如上面所述的。
此外,不要求插入件由損耗材料制成。由于插入件可以成形與傳播通過從邊緣耦合到寬邊耦合的過渡的信號相關聯的電場和/或磁場,這樣的益處可以通過成形和/或定位類似的插入件1530、1532A、1532B和/或1536的導電結構而實現。
如上所述,寬邊至邊緣耦合盡管具有產生不期望的信號效果的可能性,但也在互連系統的密度方面提供了優點。一個這種優點在于配合接觸尾的邊緣耦合可以便于印刷電路板中的跡線被路由至連接器的接觸尾。圖17A和圖17B示出了連接器可以安裝至印刷版的地方的連接器封腳的一部分。在這種構型下,由于導電元件的寬邊與Y軸平行,接觸尾是經邊緣耦合的,意味著導電元件的邊緣是相鄰的。相比之下,當使用寬邊耦合時,導電元件的寬表面是相鄰的。這樣的構型可以通過過渡區域實現,在該構型中,導電元件具有如上所述的過渡區域。
提供接觸尾的邊緣耦合可以提供連接器附接的印刷電路板內的路由通道。在如上所述的連接器的實施方式中,列中的信號接觸尾沿Y方向對準。當在子卡中形成過孔以接納接觸尾時,這些過孔將類似地在列中沿Y方向對準。該方向可以與跡線從附接至印刷電路板的電子裝置沿所述方向路由至電路板的邊緣處的連接器的方向對應。圖17A示出了根據一些實施方式的設置在印刷電路板上的列(例如,列2110和2120)中的過孔(例如,過孔2105A至2105C)和列之間的路由通道的示例。圖17B示出了根據一些實施方式的在這些路由通道(例如,通道2130)中伸延的跡線(例如,跡線2115A至2115D)的示例。具有如圖17B中所示的路由通道可以允許用于多對(例如,對2115A和2115B以及對2115C和2115D)的跡線在印刷電路板的同一層中路由。如果在相同層面中路由更多對,則印刷電路板中的層的數量可以減少,這可降低電子組件的總成本。
圖17A和圖17B示出了由模塊形成的連接器封腳的一部分。在該實施方式中,每個模塊具有相同的信號取向和參考導體接觸尾,并且因此具有相同的過孔式樣。因而,圖17A和17B中所示的封腳與連接器的6個模塊對應。每個模塊具有一對信號導體,具有接觸尾的每一對信號導體以及參考導體共同提供四個接觸尾。
圖18示出了參考導體的接觸尾的替代性式樣。圖18的式樣可以與例如圖8中所示的式樣對應。圖18示出了一個模塊的封腳1820。類似式樣的過孔示出為接納其他模塊的接觸尾,但為簡化起見未進行編號。
封腳1820包括定位成接納一對信號導體的接觸尾的一對過孔1805A和1805B。示出了圍繞這一對信號過孔的四個接地過孔,四個接地過孔中的接地過孔1815被編號。在這里,接地過孔處于一對信號過孔的相對端,每一端有兩個接地過孔。這種式樣使過孔集中成列,與連接器的列的方向對準,其中各列之間有路由通道1830。這種構型也在印刷電路板內提供了相對寬的路由通道,使得可以實現具有期望性能的高密度互連系統。
盡管上面描述了導電元件、殼體和屏蔽構件的具體構型的細節,但應當理解的是這樣的細節僅出于說明的目的而提供,因為本文公開的概念能夠以其他方式實施。在這方面,本文描述的各種連接器設計可以以任何適合的組合使用,因為本公開的各方面不限于附圖中所示的特定組合。
因而,具有所述的這些實施方式,應當理解的是本領域技術人員可以容易地進行各種變型、修改和改進。這樣的變型、修改和改進旨在落在本發明的精神和范圍內。因此,前面的描述和附圖僅是示例性的。
可以對本文所示和所述的示例性結構進行各種改變。例如,描述了用于改進電互連系統的配合接口處的信號質量的技術的示例。這些技術可以單獨使用或以任何適合的組合使用。此外,連接器的尺寸可以由圖示的尺寸增大或減小。此外,可能的是除了明確提及的材料之外的材料可以用于構造連接器。作為另一示例,一列具有四個差分信號對的連接器可以僅用于示例性的目的。在連接器中可以使用任何期望數量的信號導體。
制造技術也可以是變化的。例如,描述了子卡連接器600通過將多個薄片整理到加強件上而形成的實施方式。可能的是可以通過將多個屏蔽件和信號插口插入成型殼體而形成等同結構。
作為另一示例,描述了由模塊形成的連接器,每個模塊包含一對信號導體。并不需要每個模塊恰好包含一對信號導體或者信號對的數量在連接器中的所有模塊中是相同的。例如,可以形成2對或3對的模塊。此外,在一些實施方式中,可以形成在單端或差分對構型中具有兩行、三行、四行、五行、六行或一些更大數量行的核心模塊。每個連接器、或連接器被薄片化的實施方式中的每個薄片可以包括這樣的核心模塊。為制造具有比基礎模塊所包括的行更多的行,核心模塊可以耦合有額外的模塊(例如,每個額外的模塊具有更小數量的對,比如每個模塊單對)。
此外,盡管參照具有直角構型的子板連接器示出和描述了許多發明方面,但應當理解的是本公開的各方面在這一點上不受限制,因為任何發明概念,不論是單獨的或結合一個或更多個其他發明概念,都可以用于其他類型的電連接器,比如底板連接器、線纜連接器、堆疊連接器、夾層連接器、I/O連接器、芯片插槽等。
在一些實施方式中,接觸尾示出為設計成配裝在印刷電路板的過孔內的壓配合“針眼”式柔性部段。然而,也可以使用其他構型,比如表面安裝元件、彈簧式接觸件、可焊銷等,因為本發明的各方面不限于將連接器附接至印刷電路板的任何特定機構的使用。
本公開不限于下面描述和/或附圖中陳述的部件的構造或布置的細節。各種實施方式僅是出于說明的目的而提供的,并且本文描述的概念能夠以其他方式實踐或執行。此外,本文所使用的用語和術語是出于描述的目的,并且不應視為限制性的。“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”及其變型在本文中的使用意在涵括下文列舉的項(或其等同物)和/或作為補充項。