CN101479895A - 具有延长的接地触头的电连接器 - Google Patents

具有延长的接地触头的电连接器 Download PDF

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Abstract

在一种电连接器中，通过改变在引线框架壳体中延伸的触头的引线部分的大小，可以减少相邻的直线列和行中的信号触头之间的串扰。例如，可以增加接地触头引线部分的高度，以进一步地将相邻的列中的信号触头与干扰电场隔离开。可以降低信号触头引线部分的高度，以便在不增加连接器的总大小的情况下接纳更大的接地触头引线部分。较小的信号触头引线部分可以减少差分对中信号触头之间的总的长度差别，从而使信号的偏移最小化。

Description

具有延长的接地触头的电连接器
背景技术
与电连接器的设计相关的两个公知的挑战是将信号偏移和串扰的不利影响最小化。串扰是由连接器中的一个信号导体在另一个信号导体上生成的干扰所导致的。减少串扰的普通方法包括将接地触头散布在信号触头之间。典型地，这种接地触头的大小与信号触头基本相同。然而，由于它们的大小，接地触头将相邻的信号触头与干扰电场隔离开来的能力可能会受到限制。
偏移是不同信号沿着不同长度导体的传播所导致的。在直角连接器的情况下将偏移最小化是个尤其困难的挑战，其中直角连接器典型地包括不同长度的电触头。在这种连接器中，差分信号对中各自信号的端到端传播时间往往会改变，从而导致信号的偏移。
发明内容
本文公开并且要求了一种用于最小化串扰和信号偏移的电连接器。电连接器可以包括一列电触头，其中可以包括装在引线框架组件中的引线部分以及从引线框架组件延伸的匹配端。可以通过差分信号对、单端信号触头和/或接地触头来限定该列电触头。例如，引线框架组件可以具有以纵列的方向排列的电触头(上下排列)。引线框架组件可以包括与电触头的至少一个差分信号对相邻的至少一个接地触头。接地触头以及用于限定差分信号对的第一和第二信号触头优选地是直角形状。设想了三个或更多个等间隔的引线框架组件。将三个等间隔的引线框架组件中的第二个放置在这三个等间隔的引线框架组件的其余两个之间，三个等间隔的引线框架组件的第二个包括受害的差分信号对，并且当引线框架组件之间没有额外的屏蔽时，在约为100皮秒的差分信号的上升时间上，受害的差分信号对上最坏的、异步的多源(multi-active)串扰不会超过6％。第一信号触头和第二差分信号触头可以限定差分信号对，差分信号对可以具有从由85±10欧姆和100±10欧姆组成的组中选择的阻抗。
由于该电触头的大小和/或配置，可以将差分信号对的相邻列和行中的信号触头之间的串扰限制在希望的级别，例如不超过6％。例如，信号触头和接地触头可以在相邻的列之间交错。从而，第一列中的信号对触头可以与第二相邻列中的接地触头相邻。通过改变在引线框壳体中延伸的触头的引线部分的大小，还可以减少相邻的线列和行中的信号触头之间的串扰。例如，可以增加接地触头引线部分的高度以进一步地将相邻列中的信号触头与干扰电场隔离开来。另外，为了在不增加连接器的总大小的情况下接纳更大的接地触头引线部分，可以降低信号触头引线部分的高度。此外，较小的信号触头引线部分可以减少差分对中的信号触头之间的总长度差别，因此使信号的偏移最小化。
附图说明
图1是示例性的现有技术电连接器的透视图。
图2是示例性的现有技术引线框架组件的侧视图。
图3是根据本发明的电连接器的示例性的实施例的透视图。
图4是根据本发明的引线框架组件的示例性的实施例的侧视图。
图5是多个相邻的引线框架组件的横截面视图。
图6A和6B是根据本发明的引线框架组件的可替换的实施例的侧视图。
图7描述了触头匹配端的示例性的排列。
具体实施方式
图1是示例性的现有技术的电连接器100的透视图。如所示，电连接器100可以是直角连接器，其具有与互补的插座连接器匹配的匹配侧边，以及电连接到诸如印刷电路板的基板的装配侧边。连接器100可以经由任意合适的表面贴装或穿孔装配技术，例如焊球栅阵列、压配等等，装配到印刷电路板上。
连接器100可以包括一个或多个引线框架组件104。每个引线框架组件104可以包括一排电触头112，该触头112可以是信号触头或接地触头。触头112可以排列为直线阵列，例如所示的列。
每个引线框架组件104可以接纳在连接器100的壳体102中。引线框架组件104可以包括凸起105，其可以锁扣在由壳体102限定的互补的缺口106中。壳体102可以将引线框架组件104相互对准并且保持住。例如，壳体102可以限定槽或包括用于接纳引线框架组件104部分的其它任意的合适的配置。
另外，可以将保持元件107连接到引线框架组件104，并且可以助于在连接器100中维持引线框架组件104。壳体102和保持元件107可以由任意合适的材料制成，例如塑料。
图2是示例性的引线框架组件104的侧视图。引线框架组件104可以包括一列电触头，例如信号触头108和/或接地触头110。电触头可以用于差分或单端信号的传输。触头108、110中的每一个可以包括在引线框架组件104内部延伸的引线部分114。触头108、110中的每一个可以包括用于连接到诸如印刷电路板的基板的末端106。
触头108、110中的每一个可以额外地包括匹配端112，其用于与，例如，第二连接器的各个触头匹配。如图2所示，接地触头110的匹配端112可以比信号触头110的匹配端112延伸得更远，以便当连接到第二连接器时，在信号触头匹配之前便于接地触头的匹配。
触头108、110的匹配端112可以限定以箭头150指示的方向，即以该列触头108、110延伸的方向，延伸的宽边长度124。信号和接地触头108、110的每个匹配端112的各自的宽边长度124可以相等。可替换地，接地触头110的匹配端112的高度124可以与信号触头108的高度124不同。在一个示例性的实施例中，信号和接地触头108、110的匹配端112的宽边长度124约为1.05mm。可以由各自的间隙116将触头108、110的相邻匹配端112分隔开。在所有匹配端112之间的间隙116可以是相同的或者可以是不同的。例如，间隙116可以约为0.3—0.7mm。
信号触头108和接地触头110的引线部分114可以限定以箭头150指示的方向，即以该列触头108、110延伸的方向，延伸的高度122。可以由间隙120，例如约为0.3—0.7mm，分隔开引线框架组件104中的相邻引线部分114。每个间隙120可以由例如空气或塑料的电介质材料来填充。
触头108、110中的每一个的匹配端112和引线部分114可以限定中心线128。相邻匹配端112的中心线128之间的距离可以是距离126。在一个示例性的实施例中，相邻触头之间的距离126是1.4mm。相邻引线部分114的中心线128之间的距离可以是距离118。距离126可以与距离118相同或者不同。
此外，引线框架组件104中相邻信号触头108之间的距离118的值可以影响相邻信号触头108的总长度差别。例如，引线框架组件104中的每个引线部分114可以限定周长的一部分，它可以对应于每个各自的引线部分114的长度。从而，较大的距离118可以增加相邻引线部分114之间的周长差别，因此增加了相邻引线部分114之间的总长度差别。因此，用于相邻信号触头108上的每个信号的端到端传播时间的不同可以提高引线框架组件104中相邻信号触头108增加的信号偏移。
连接器100中的引线框架组件104可以包括信号触头108和接地触头110的任意排列。即，从顶部到底部，该排列可以从信号触头108的差分对开始。可替换地，从顶部到底部，该排列可以从接地触头110或从单端的信号触头108开始。
此外，参考图1，相邻的引线框架组件104可以包括信号和接地触头108、110的可变排列。例如，第一引线框架组件104A的接地触头110可以与引线框架组件104B的信号触头108相邻。这种排列可以减少信号触头108的相邻列之间的串扰。
图3是根据本发明的示例性的电连接器200的透视图。电连接器200可以与另一个电连接器匹配，并且还可以电连接到诸如印刷电路板的基板。可以通过任意合适的方法，例如表面贴装技术、焊接球栅阵列、压配等等，将连接器200装配到印刷电路板。如图3所示，连接器200可以是外螺纹式或者插头式连接器。在可替换的实施例中，连接器200可以是内空式或者插座式连接器。连接器200可以是直角、夹层或其它类型的连接器。
连接器200可以包括一个或多个引线框架组件204。可以对引线框架组件204进行嵌件成型。可以在连接器200的壳体202中接纳每个引线框架组件204。例如，引线框架组件204可以包括凸起205，其锁扣在由壳体202限定的缺口206中。壳体202可以将引线框架组件204相互对准并且保持住。例如，壳体202可以限定槽或包括用于接纳一部分引线框架组件204的其它任意的合适配置。
另外，可以将保持元件207连接到引线框架组件204，并且可以助于在连接器200中维持引线框架组件204。壳体202和保持元件207可以由任意合适的材料制成，例如塑料。每个引线框架组件204可以包括信号触头208和接地触头210。引线框架组件204可以限定一列信号触头208和/或接地触头210。
引线框架组件204可以包括按列排列的信号触头208和接地触头210。信号触头208可以用于差分的或者单端的信号传输。触头208、210中的每一个可以包括匹配端212、引线部分214和末端206。匹配端可以是刀片形的。信号和接地触头208、210以任意的顺序排列在每个引线框架组件204中。从而，一个引线框架组件204中信号触头208和接地触头210的顺序可以与其它引线框架组件204的相同或不同。例如，引线框架组件204A在最顶部触头处可以包括接地触头210，而相邻的引线框架组件204B在最顶部触头处可以包括信号触头208。
图4是示例性的引线框架组件204的侧视图。引线框架组件204可以包括引线框架壳体240和触头208、210的引线框架245。触头208、210中的每一个可以包括匹配端212、从匹配端212延伸通过引线框架壳体240的引线部分214，以及装配端260。匹配端212可以用于连接到另一个连接器的互补触头，装配端260可以用于连接到诸如印刷电路板的基板。
引线框架组件204可以包括信号触头208和接地触头210。信号和接地触头208、210的匹配端212可以限定宽边长度224。宽边长度224可以与图2所示的宽边长度124相同。在一个示例性的实施例中，信号和接地触头108、110的匹配端212的宽边长度224约为1.05mm。可替换地，宽边长度224可以小于或者大于宽边长度124。可以通过间隙228将每个匹配端212与相邻的匹配端212分隔开。间隙228可以是等于、大于或者小于图2所示的间隙116的距离。例如，间隙228可以约为0.65mm。每个匹配端212可以限定中心线231。在相邻的匹配端212的中心线之间可以限定距离230。距离230可以小于、等于或者大于图2所示的距离126。在一个示例性的实施例中，相邻触头之间的距离230约为1.4mm。
信号触头208的引线部分214可以限定边长222。信号触头208的引线部分214的边长222可以小于信号触头208的匹配端212的宽边长度224。在一个示例性的实施例中，边长222可以约为0.425mm。信号触头208的引线部分214可以限定各自的中心线233。可以在信号触头208的相邻引线部分214的中心线233之间限定距离216。信号触头208的引线部分214的中心线233可以在触头列延伸的方向上(也就是由箭头250指示的方向)相对于相应信号触头208的匹配端212的中心线230偏移。距离216可以大于、等于或者小于图2所述的距离118。距离216可以约为0.7mm，其中相邻的信号触头之间的间隙约为0.35mm。
由于距离216(也就是信号触头208的相邻引线部分214的中心线233之间的距离)可以小于图2的距离118，所以引线框架组件204中相邻信号触头208之间的总长度差别可以小于引线框架组件104中相邻信号触头108之间的总长度差别。例如，在图2所示的现有技术的引线框架组件中，相邻信号触头的引线部分214的长度之比可以约为89—94％。在根据本发明的引线框架组件中，相邻信号触头之间的长度之比可以约为93—97％。这个在长度差别上的降低可以有助于减少连接器200中相邻信号触头208之间的信号偏移。
可以通过间隙226将接地触头210的引线部分214和信号触头208的引线部分214分隔开。还可以通过间隙226分隔信号触头210的引线部分214。间隙226可以小于、等于或者大于图2所述的间隙120，并且可以限定间隙226以便控制引线框架组件204中的阻抗。例如，间隙226可以约为0.3mm。列中相邻接地触头之间的距离217可以约为1.75mm。
接地触头210的每个引线部分214可以限定高度220。高度220可以大于图2所述的高度122。另外高度220可以大于接地触头208的匹配端212的宽边长度224。
在一个示例性的实施例中，高度220可以大于信号触头208的两个相邻引线部分214的高度222，包括引线部分214之间的间隙226。在顶部具有信号触头对的引线框架组件204A可以与在顶部具有接地触头的引线框架组件204B相邻放置。接地触头210的引线部分214可以包括高度220，使得它们作为用于相邻引线框架的信号触头208的引线部分214的屏蔽。在一个示例性的实施例中，高度220可以约为2.45mm。
图5是三个或更多个等间隔放置的相邻引线框架组件204A、204B的横截面视图。引线框架组件204A、204B中的每一个可以限定一列电触头208、210。引线框架组件204A可以包括在顶部处的接地触头210，引线框架204B可以包括在顶部处的一对信号触头208。连接器200可以包括任意数量的引线框架组件204A和204B。进一步地，引线框架组件204A和204B可以包括任意数量和/或配置的信号触头208和接地触头210，包括差分信号对。
信号触头和接地触头208、210的每个引线部分214可以限定宽度242，宽度242以与触头列延伸的方向垂直的方向(以与箭头250指示的方向垂直的方向)延伸。尽管图5的实施例中的触头208、210的宽度242是均匀的，在可替换的实施例中，触头208、210的宽度是可以改变的。
信号触头208的引线部分214可以限定边长222，它可以大于、等于或者小于242。接地触头210的引线部分214可以限定高度220，它可以大于宽度242以及信号触头208的边长222。如图所示，高度220可以大于信号触头208的边长222的两倍。高度220可以大于相邻接地触头210之间的距离。
如图5所示，引线框架组件204A、204B中的信号触头208和接地触头210可以相互交错。例如，引线框架组件204A的顶部可以以接地触头210开始，引线框架组件204B的顶部可以以两个信号触头208开始，两个信号触头208可以形成差分信号对。在实施例中，可以选择信号和接地触头208、210的引线部分214的大小，使得引线框架组件204A中的一对信号触头208的引线部分都可以与引线框架组件204B中的单个接地触头210的引线部分214相邻。类似地，引线框架组件204B中的一对信号触头208的引线部分214可以与引线框架组件204A中单个接地触头210的引线部分214相邻。接地触头210的引线部分214的高度220可以使得在箭头250指示的方向，每个接地触头210与相邻引线框架组件204A、204B的信号触头“重叠”。这样，接地触头210可以作为屏蔽，并且可以提高连接器200的信号完整性。
图6A和6B分别是引线框架组件204A、204B的侧视图。如图6A所示，引线框架组件204A中的信号触头208和接地触头210可以按照以下顺序从顶部到底部排列(以G表示接地触头210，S+和S—表示差分对的信号触头208)：G、S+、S—、G、S+、S—、G、S+、S—、G、S+、S—、G、S+、S—。从而，引线框架组件204A的顶部可以以接地触头210开始。可以通过信号触头208分隔引线框架组件204A中的每个接地触头210，信号触头208可以形成电触头的差分信号对。
如图6B所示，引线框架组件204B中的信号触头208和接地触头210可以按照以下顺序从顶部到底部排列：S+、S—、G、S+、S—、G、S+、S—、G、S+、S—、G、S+、S—、G。从而，引线框架组件204B的顶部可以以差分信号对的信号触头208开始。可以通过接地触头210分隔每个差分信号对。
如图2和5所示，可以在连接器200中接纳引线框架组件204，使得引线框架组件204A与引线框架组件204B相邻。这样，诸如引线框架组件204A的一个引线框架组件的差分信号对的信号触头208可以与诸如引线框架组件204B的第二引线框架组件的接地触头210相邻。
图7表示了连接器200的触头208、210的匹配端212的排列。即，连接器200可以包括引线框架组件204A、204B。每个引线框架组件204A可以包括与连接器200中的每个其它引线框架组件204A相同的触头排列。每个引线框架组件204B可以包括与连接器200中的每个其它引线框架组件204B相同的触头排列。引线框架组件204A可以包括与引线框架组件204B不同的信号和接地触头208、210的顺序。引线框架组件204A可以由引线框架组件204B替换。
尽管触头匹配端可以是圆形或者方形的，在图5所示的实施例中匹配端212限定矩形的横截面。即，触头210、212的每个匹配端212可以限定宽边251和边缘252。可以排列触头208、210，使得差分信号对的第一信号触头208的边缘252与对的第二信号触头208的边缘252相邻。当然，可替换的实施例可以包括用于单端信号传输的触头。
信号触头208和/或接地触头210的匹配端212可以限定以箭头250指示的方向，即以触头列延伸的方向，的宽边长度224。另外，触头208、210的匹配端可以限定在箭头250指示的方向上，即与触头列延伸的方向垂直的方向上，的宽度240。
第一触头列中触头208、210的匹配端212的中心以及相邻触头列中触头208、210的匹配端212的中心可以限定以箭头255指示的方向延伸的中心线232。即，可以沿着触头208、210的行限定中心线232，其中的行垂直于列延伸。相邻的中心线232之间的距离可以是距离230。距离230可以小于、等于或者大于图2所示的距离126。
触头列中触头208、210的匹配端的中心可以限定以箭头250指示的方向延伸的中心线233。相邻的中心线233之间的距离可以是距离238。距离238可以小于、等于或者大于距离230。
在箭头250指示的方向(也就是沿着触头列的方向)，可以通过间隙分隔每个列中的相邻匹配端212。可以通过间隙236分隔每个行中的相邻匹配端212。间隙228可以小于、等于或者大于间隙236。
可以调整接地和信号触头210、208的一个或多个距离230、233和/或间隙228、236和/或高度220、222，以便在没有屏蔽时达到可接受的串扰级别、匹配的阻抗以及可接受的信号偏移。例如在可替换的实施例中，这些值可以可变地调整，以便例如在从200到30皮秒，例如100皮秒，信号的上升时间上，在受害的差分信号对上最坏的、异步的多源串扰不超过6％。此外，阻抗可以约为100±10欧姆。可替换地，阻抗可以约为85±10欧姆。

Claims (15)

1、一种用于电连接器的引线框架组件，所述引线框架组件包括：
电介质引线框架壳体；以及
电触头的直线阵列，每个所述电触头延伸通过所述引线框架壳体，所述直性阵列沿着第一方向延伸并且包括第一接地触头、相邻于所述第一接地触头放置的第一信号触头、相邻于所述第一信号触头放置的第二信号触头、以及相邻于所述第二信号触头放置的第二接地触头，
其中，(i)所述第一接地触头和第二接地触头沿着所述第一方向分隔开了第一距离，并且(ii)所述第一接地触头和第二接地触头中的每一个都限定了其各自的引线部分，其具有沿着所述第一方向的、大于所述第一距离的边长。
2、如权利要求1所述的引线框架组件，其中，(i)所述第一信号触头和第二信号触头中的每一个都限定了其各自的引线部分，其具有沿着所述第一方向的边长，并且(ii)所述信号触头的所述引线部分的所述各自边长近似相等。
3、如权利要求1所述的引线框架组件，其中，所述第一信号触头和所述第二信号触头形成电触头的差分信号对。
4、如权利要求1所述的引线框架组件，其中，(i)所述第一接地触头的所述引线部分限定了第一中心线，(ii)所述第一信号触头的所述引线部分限定了第二中心线，(iii)所述第二信号触头的所述引线部分限定了第三中心线，(iv)所述第一中心线和所述第二中心线分隔开了第一距离，并且(v)所述第二中心线和所述第三中心线分隔开了小于所述第一距离的第二距离。
5、如权利要求4所述的引线框架组件，其中，(i)所述引线框架壳体限定了它的匹配面，(ii)所述第一信号触头和第二信号触头中的每一个限定了其各自的匹配端，该匹配端延伸出了所述引线框架壳体的所述匹配面之外，(iii)所述第一接地触头和第二接地触头中的每一个限定了其各自的匹配端，该匹配端延伸出了所述引线框架壳体的所述匹配面之外，并且(iv)与所述第一信号触头和第二信号触头的所述匹配端延伸超出所述引线框架壳体的所述匹配面相比，所述第二接地触头的所述匹配端延伸超出得更远。
6、如权利要求5所述的引线框架组件，与所述第一接地触头的所述匹配端延伸超出所述引线框架壳体的所述匹配面相比，所述第二接地触头的所述匹配端延伸超出得更远。
7、如权利要求6所述的引线框架组件，与所述第一接地触头的所述匹配端延伸超出所述引线框架壳体的所述匹配面相比，所述第二接地触头的所述匹配端延伸超出得更远。
8、如权利要求5所述的引线框架壳体，其中，每个所述匹配端是刀片形的。
9、如权利要求2所述的引线框架组件，其中，(i)每个所述引线部分沿着与所述第一方向基本垂直的第二方向限定了各自的边宽，并且(ii)每个所述边宽小于所述第一接地触头的所述引线部分的所述边长的一半。
10、如权利要求9所述的引线框架组件，其中，所述第一信号触头和第二信号触头的所述边宽近似等于所述第一信号触头和第二信号触头各自的所述边长。
11、如权利要求2所述的引线框架组件，其中，(i)所述引线框架壳体限定了装配面，(ii)所述第一信号触头的所述引线部分从所述匹配面到所述装配面延伸了第一引线长度，(iii)所述第二信号触头的所述引线部分从所述匹配面到所述装配面延伸了第二引线长度，并且(iv)所述第二引线长度大于所述第一引线长度的96％。
12、如权利要求1所述的引线框架组件，其中，所述第一信号触头和所述第二信号触头中的每一个是直角形的，所述第一信号触头和所述第二信号触头限定了差分信号对，所述第一信号触头和所述第二信号触头的长度之比是95—97％，以减少差分信号偏移。
13、如权利要求1所述的引线框架组件，进一步包括壳体和附着到所述壳体上的三个等间隔的引线框架组件。
14、如权利要求13所述的引线框架组件，其中，将所述三个等间隔的引线框架组件中的第二个放置在所述三个等间隔的引线框架组件中的其余两个之间，所述三个等间隔的引线框架组件的所述第二个包括受害的差分信号对，在所述三个等间隔的引线框架组件之间没有屏蔽，并且在约为100皮秒的差分信号的上升时间上，受害的差分信号对上最坏的异步的多源串扰不会超过6％。
15、如权利要求1所述的引线框架组件，其中，所述第一信号触头和所述第二信号触头限定了差分信号对，并且所述差分信号对具有从包括85±10欧姆和100±10欧姆的组中选择的阻抗。
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