連接器系統的制作方法
【專利摘要】一種連接器系統包括安裝在一電路板上的一連接器。所述電路板具有更深的背鉆孔設置的導孔且所述連接器具有修改的信號端子，所述修改的信號端子能配合(mate with)所述背鉆孔設置的導孔，以提供設置于所述電路板的頂部的幾層中的信號跡線在性能上的令人驚訝的增加。
【專利說明】連接器系統
[0001]相關申請
[0002]本申請主張于2015年3月6日提交的美國臨時專利申請US62/129414的優先權，該臨時專利申請其整體上通過援引并入本文。
技術領域
[0003]本發明涉及連接器領域，更具體地涉及適于高數據速率的壓配連接器領域。
【背景技術】
[0004]圖1示出現有技術的用于一壓配連接器的背板/連接器接口且應用作圖5-圖9提供的圖表中的#1結構的基礎。如圖所示，接地端子的尾部59和信號端子的尾部58設置成延伸進入到一電路板60中約1.3mm。從性能觀點看，將端子的尾部制得這樣小已證實是有益的，而不管在組裝過程所遇到的困難如何。為了改善性能，導孔能以背鉆孔設置(backdrilled)，從而所得到的導孔延伸進入電路板60中約1.0mm，與現有設計相比，這提供了改善的性能。但是隨著數據速率已從25Gbps增加至40Gbps，希望進一步改進連接器的設計。向40Gbps通道(這在一 NRZ編碼系統中依賴于20Ghz信號傳輸)發展存在的一個問題是，如果信號跡線62試圖用在電路板60的第二層或第三層中，則導孔和端子形成一顯著的電氣插粧(stub)效應，因此通常不會使用第二層或第三層作為一高數據速率能力的通道，而是將若干額外的層置于最上方的高數據速率能力的信號層的頂部。由于希望在電路板60中具有對稱結構(否則電路板將翹曲)，這將要求另外的四層或六層另設在電路板上(另設在頂部的幾層同樣另設在底部)，這增加了電路板60的成本。由此，某些人群會賞識連接器和電路板的進一步改進，以能夠實現降低成本的方案和改進的性能。
【發明內容】
[0005]—種系統提供了安裝在一電路板上的一連接器。所述連接器系統包括:一電路板，具有一頂表面以及一底表面，且多條信號跡線定位在所述頂表面附近，所述電路板具有設置在其內的多個接地用導孔以及多個信號用導孔，所述多個信號用導孔各連接于所述多個信號跡線之一且背鉆孔設置成與相應的信號跡線相距一約0.3mm的長度；以及一連接器，安裝在所述頂表面上，所述連接器包括:多個接地端子，所述多個接地端子各具有一尾部，所述尾部設置成延伸進入到所述電路板中大于1.0mm;以及多個信號端子，所述多個信號端子各具有定位于相應信號用導孔中的一尾部，所述信號端子的尾部具有一加大部，所述加大部延伸進入到所述電路板中不大于0.5mm。所述電路板包括一頂表面且包括多個接地用導孔以及多個信號用導孔。信號用導孔能背鉆孔設置，從而信號用導孔延伸超出與信號用導孔連接的跡線不大于約0.3mm，且在一實施例中，信號用導孔能從所述頂表面向下延伸
0.5mm。所述連接器包括定位在接地用導孔中的接地端子的尾部和定位在信號用導孔中的信號端子的尾部。信號端子的尾部包括一加大部，所述加大部延伸進入所述電路板中不大于0.5_，且由此能接合更短的信號用導孔，但是信號端子的尾部的總長度能依然使得接地端子的尾部盡可能遠地延伸進入到所述電路板中。
【附圖說明】
[0006]本發明通過舉例來進行說明且不限制于附圖，類似的附圖標記表示類似的部件，而且在附圖中:
[0007]圖1示出一連接器系統的一現有設計的一簡化橫截面。
[0008]圖2不出一連接器系統具有一超短導孔及端子結構的一簡化橫截面的實施例。
[0009]圖3示出一連接器系統的另一實施例的具有短導孔和長端子的一簡化橫截面。
[0010]圖4示出一電路板的一橫截面的給出兩個導孔及端子結構的一立體圖。
[0011]圖5示出圖1、圖2以及圖3所示的三個結構的插入損耗性能的一曲線圖。
[0012]圖6示出圖1、圖2以及圖3所示的三個結構的回波損耗性能的一曲線圖。
[0013]圖7示出圖1、圖2以及圖3所示的三個結構的近端串擾的一曲線圖。
[0014]圖8示出圖1、圖2以及圖3所示的三個結構的遠端串擾的一曲線圖。
[0015]圖9示出圖1、圖2以及圖3所示的三個結構的阻抗響應的一曲線圖。
[0016]圖10示出一連接器系統的示范性實施例的一簡化橫截面，其中一導孔連接于在一層中的一 L3跡線。
[0017]圖11示出一連接器系統的示范性實施例的一簡化橫截面，其中一導孔連接于在一層中的一L5跡線。
[0018]圖12示出一連接器系統的示范性實施例的一簡化橫截面，其中一導孔連接于在一層中的一 L7跡線。
[0019]圖13示出圖10、圖11以及圖12所示的三個結構的插入損耗性能的一曲線圖。
[0020 ]圖14示出圖1O、圖11以及圖12所示的三個結構的回波損耗性能的一曲線圖。
[0021]圖15示出圖10、圖11以及圖12所示的三個結構的近端串擾性能的一曲線圖。
[0022]圖16示出圖10、圖11以及圖12所示的三個結構的遠端串擾性能的一曲線圖。
[0023]圖17示出圖10、圖11以及圖12所示的三個結構的阻抗響應的一曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]以下詳細說明將描述示例性實施例并且不意欲限制到這些明確公開的組合。因此，除非另有說明，本文所公開的多個特征可以組合在一起，以形成出于簡明目的而未另外說明的其它組合。
[0025]應注意的是，本文未給出連接器的許多細節。本文所提供的為適合用于設置成提供高數據速率能力的連接器的各種連接器類型，且一個可行的應用是一背板連接器，諸如所述MOLEX IMPEL連接器系列。另一潛在的應用是一標準輸入/輸出(I/O)式連接器，諸如MOLEX zQSFP疊置連接器。在各個情況下，連接器可修改成包括如本文所述的信號尾部，以獲得更高信號傳輸頻率及數據速率下的益處。
[0026]如上所述，現有技術在20GHz信號傳輸頻率下對于頂部的兩層或三層中的信號排而言存在問題。一個潛在的方案是僅使得端子的尾部超短，諸如圖2所示的結構。
【申請人】已確認的是在結合約0.5mm長的一導孔筒且信號端子的尾部延伸進入到所述板中不大于
0.5mm的情況下，在上方三層包括高數據傳輸率能力的信號跡線的一結構中將具有非常好的性能，且這個理論方案是用于#3結構的基礎。
[0027]然而，#3結構的方案在組裝過程上存在問題，因為一旦尾部變得如此之短，則該結構變得極其難于使得端子的尾部與導孔對準。另外，至少在不具有另外的固持手段的情況下，尾部越短則將使得固持力越低，由此使得這個結果的方案從強度觀點看是不令人滿意的。結果，本領域的技術人員被勸阻試圖采用比約Imm長度短的一針眼式(eye-of-the-needle)尾部。而在此所描述的設計是采用設置成延伸到電路板中的長度在Imm至1.4mm之間的端子，在圖1-3中的端子是設置成延伸進入到電路板中約1.3mm。
[0028]圖3至圖4示出一連接器系統的一實施例，其令人驚訝地發現比預想的發揮作用更好。具有一頂表面161和一 164的一電路板160設置有多個信號用導孔170和多個接地用導孔180。接地端子的尾部159定位在接地用導孔180中，而信號端子的尾部158定位在信號用導孔170中。
[0029]如圖所示，接地端子的尾部159設置成加大部159a(例如一針眼設計中的眼部)定位在電路板160中一顯著的距離，以提供良好的固持性，且在所示出的實施例中，加大部159a的頂部進入到電路板160中大于0.2mm。這有助提供接地端子的尾部159在電路板160中的良好的固持性并提高了系統的強度。因為，如上所述，越短的尾部越難于定位在導孔中，所以為了有助于安裝，接地端子的尾部159設置成延伸進入到電路板160中約1.3mm。
[0030]信號端子的尾部158也設置成延伸進入到電路板160中約1.3mm，但設置成加大部158a延伸到電路板160中不大于0.5_。另外，信號用導孔170為背鉆孔設置，從而信號用導孔170僅延伸超過跡線162約0.3mm，對電路板160的頂表面161附近的跡線而言可進入到電路板160中約0.5mm(就此而言，信號用導孔170類似于圖2所示的結構)。這提供了一實施例，其中信號用導孔170—旦背鉆孔設置就延伸超過信號跡線162不大于0.30mm且(對于頂表面161附近的跡線而言)也不會在頂表面161下方延伸超過0.5mm。換句話說，信號端子的尾部158設置成加大部158a的最下部延伸進入電路板160中不大于約0.5mm，而該信號端子的尾部158依然進一步延伸進入到該電路板160中且優選延伸進入到該電路板160中大于1.0_。
[0031]由此，如能認識到的，信號端子的尾部158能延伸超過背鉆孔設置的信號用導孔170大于0.5mm，而在所示出的實施例中，延伸超過信號用導孔筒170為0.8mm。信號端子的尾部158可稍截短，以提供進一步的改進，但是越短的尾部提供了必須與所需的可靠性組裝平衡的遞減的回波(diminishing return)。在那個方面，應注意的是，使信號端子的尾部158與接地端子的尾部159在長度上基本相同有益于確保在連接器被壓入到所述電路板160上時所有的端子均合適地坐落在它們各自的導孔中。且針對固持目的，可取的是使具有一加大部159a的接地端子的尾巴159可靠地位于頂表面161下方，從而連接器與電路板160之間的接合可靠。
[0032]所示出的結構也允許在使接地端子的尾部I5 9的加大部I 5 9a開始被壓縮(compressed)之前信號端子的尾部158插入其相應的信號用導孔170中。這有助提供更好的觸覺反饋并減少信號端子的尾部158錯位的機會和由于難于感知所述錯位因與壓縮加大部159a相關的更大的力(efforts)而導致的無意的受損/壓潰(crush)。所示出的系統的另一優點在于，由于加大部158a開始被壓縮之前加大部159a完成被壓縮的事實，所以尾部的最大插入力可降低。換句話說，這些端子的加大部按順序的方式被壓縮，其中首先接地端子的尾部159被壓縮而其次信號端子的尾部158被壓縮。這個結構為#2結構，且如能認識到的，特別是在20GHz下，該系統的性能接近圖2所示的理論設計的性能。
[0033]應注意的是，背鉆孔設置示出為直徑上為0.7mm且直徑也可大至約1.0mm。背鉆孔設置的直徑從約0.5mm增加至約0.7mm是有益的，
【申請人】已確認的是，隨著背鉆孔設置的直徑增加至超出了約0.7mm，回波減少。由此，對于大多數方案而言，預計采用約0.7mm的一背鉆孔設置直徑將是更合乎需要的。
[0034]參照圖5至圖9，示出#2結構中的信號端子的尾部的性能。如能認識到的，與標準端子相比，#2結構設計提供了一顯著的改進，其易于支持20GHz信號傳輸，同時將在通道處提供具有在插入損耗與回波損耗之間的幾乎15dB的信號。相比之下，現有設計在15GHz下僅具有約IldB的信號，且由此，在現有設計中，頂部的幾層中的信號跡線將不適合支持一 40Gbps通道。由此，本改進的設計能于先前在這種數據速率下不能發揮作用的幾層中實現40Gbps性能并提供了降低成本的可能性。
[0035]應注意的是，所示出的設計為這樣的連接器，所述連接器具有設置成與約0.40mm直徑的導孔接合的端子。本文所說明的這些特征對于稍大的尾部及導孔也是有效的，諸如尾部設置成與約一 0.45mm直徑的導孔接合的一系統。
[0036]圖10至圖17示出采用修改的信號端子的尾部的一連接器的益處。圖10-圖12示出三個實施例，其中，信號端子的尾部延伸進入到電路板中約1.2-1.3mm。圖10示出與#2結構、L3跡線相關聯的結構；圖11示出與#2結構、L5跡線相關聯的結構，而圖12示出與#2結構、L7跡線相關聯的結構。如能認識到的，信號端子的尾部在各個結構中相同(例如加大部延伸到電路板中小于0.5_)，但是該電路板進行背鉆孔設置，從而從相應的跡線到導孔的端部之間的距離Vl保持恒定為約0.3mm。如能認識到的，這意味著距離Pl大于距離P2且距離P2大于距離P3。另外，270c的長度大于270b的長度，270b的長度繼而大于270a的長度(270a的長度為約0.5mm)。
[0037]如圖13-圖17中的圖表所示，本新的信號端子的尾部設計結合一電路板進行背鉆孔設置從而導孔延伸超出跡線為約0.3mm，這提供了隨著導孔長度增加而改善的插入損耗和回波損耗，但是提供了隨著導孔長度增加而稍差的串擾。由此，本新的信號端子的尾部能用于各種結構且在各種結構下，本新的信號端子的尾部提供合乎需要的性能。
[0038]在此提供的說明書借助其優選且示例性的實施例說明了各個特征。本領域普通技術人員通過閱讀本說明書，將可在隨附權利要求的范圍和精神內做出許多其它的實施例、修改和變形。
【主權項】
1.一種連接器系統，其特征在于包括: 一電路板，具有一頂表面以及一底表面，且多條信號跡線定位在所述頂表面附近，所述電路板具有設置在其內的多個接地用導孔以及多個信號用導孔，所述多個信號用導孔各連接于所述多個信號跡線之一且背鉆孔設置成與相應的信號跡線相距一約0.3mm的長度；以及 一連接器，安裝在所述頂表面上，所述連接器包括: 多個接地端子，所述多個接地端子各具有一尾部，所述尾部設置成延伸進入到所述電路板中大于1.0mm;以及 多個信號端子，所述多個信號端子各具有定位于相應信號用導孔中的一尾部，所述信號端子的尾部具有一加大部，所述加大部延伸進入到所述電路板中不大于0.5mm。2.如權利要求1所述的連接器系統，其特征在于，接地端子的尾部的加大部定位成進入到電路板中至少0.2mm。3.如權利要求2所述的連接器系統，其特征在于，加大部為一針眼結構。4.如權利要求3所述的連接器系統，其特征在于，信號端子的尾部和接地端子的尾部在長度上基本相同。5.如權利要求3所述的連接器系統，其特征在于，信號端子的尾部和接地端子的尾部延伸進入到電路板中約1.3mm。6.如權利要求5所述的連接器系統，其特征在于，信號端子的尾部和接地端子的尾部在長度上基本相同。7.如權利要求1所述的連接器系統，其特征在于，信號端子的尾部和接地端子的尾部延伸進入到電路板中約1.3mm。8.如權利要求1所述的連接器系統，其特征在于，信號端子的尾部和接地端子的尾部在長度上基本相同。9.如權利要求1所述的連接器系統，其特征在于，所述背鉆孔設置的直徑為至少約.0.7mm.
【文檔編號】H01R12/58GK205488650SQ201620172362
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月7日
【發明人】約翰·C·勞爾克斯, 維韋克·M·沙, 王健霖, 培魯茲·阿姆雷西
【申請人】莫列斯有限公司