CN100508286C - 具有可选择地被指定作为信号或者接地触点的触点的电连接器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的电连接器包括：导电触点的线性触点阵列；以及引线框架，所述多个触点至少部分地延伸到所述引线框架中。所述多个触点可以选择性地被指定作为接地或者信号触点，使得在第一指定中，所述触点形成至少一个包括一对信号触点的差分信号对，以及在第二指定中，所述触点形成至少一个单端信号导体。

Description

具有可选择地被指定作为信号或者接地触点的触点的电连接器
本申请要求2003年8月5日申请的美国专利申请No.10634547的优先权。
与有关申请的交叉参考
本申请是2002年11月14日申请的共同待审美国专利申请No.10294966的继续部分，其中美国专利申请No.10294966是2001年11月14日申请的美国专利申请No.09990794和2002年5月24日申请的美国专利申请No.10155786的继续部分。上述参考的美国专利申请的每一个的内容被整体上结合于此，作为参考文件。
技术领域
一般地，本发明涉及电连接器领域。更具体地，本发明涉及具有可选择地被指定作为信号或者接地触点的触点的电连接器，使得在第一指定中，触点形成至少一个差分信号对，以及在第二指定中，触点形成至少一个单端信号导体。
背景技术
电连接器使用信号触点提供了电子设备之间的信号连接。通常，信号触点的间隔如此紧密，以致在相邻信号触点之间发生不希望的干扰或者“串扰”。正如在此所使用的，术语“相邻”是指彼此紧挨的触点(或者行或者列)。当一个信号触点在相邻信号触点中引起电气干扰时，发生串扰，这是由于电场混合引起的，由此损害信号的完整性。利用电子设备的小型化和高速度，高信号完整性的电子通信变得越来越流行，串扰的减少变成连接器设计中重要的因素。
用于减少串扰的一个常用技术是例如在相邻信号触点之间放置金属板形式的单独电屏蔽。屏蔽用作通过隔断触点电场的混合来阻断信号触点之间的串扰。图1A和图1B描述了用于使用屏幕阻断串扰的电连接器的示例性触点配置。
图1A描述了一种配置，其中信号触点S和接地触点G被设置，使得沿着列101-106设置差分信号对S+，S-。如图所示，屏蔽112可以被定位在触点列101-106之间。列101-106可以包括信号触点S+，S-和接地触点G的任何组合。接地触点G用作隔断相同列中的差分信号对之间的串扰。屏蔽112用作阻断相邻列中的差分信号对之间的串扰。
图1B描述了一种配置，其中信号触点S和接地触点G被设置，使得沿着行111-116设置差分信号对S+，S-。如图所示，屏蔽112可以被定位在行111-116之间。行111-116可以包括信号触点S+，S-和接地触点G的任何组合。接地触点G用作隔断相同行中的差分信号对之间的串扰。屏蔽112用作阻断相邻行中的差分信号对之间的串扰。
因为对更小和更轻的通信装置的需求，所以期望连接器作得更小和更轻，同时提供相同的性能特性。屏蔽占用了连接器内有价值的空间，否则所述有价值的空间可以用来提供另外的信号触点，这样限制了触点密度(由此也限制了连接器的尺寸)。另外，制造和插入这些屏蔽基本上增加了与制作这些连接器相关联的整个成本。在一些应用中，已经知道屏蔽占去了连接器成本的40％或者更多。屏蔽另外一个已知缺点是它们较低的阻抗。这样，为了使得在高触点密度连接器中阻抗足够高，触点需要如此之小，使得它们对于许多应用没有足够的鲁棒性。
通常用于绝缘触点并将它们保持在连接器内合适位置的绝缘体也增加不希望的成本和重量。
因此，需要一种重量轻、速度高的电连接器(例如，在1Gb/s以上并且通常在大约10Gb/s范围内操作的连接器)，它减少了串扰的发生，同时不需要独立的屏蔽，并且提供现有的连接器不具有的各种其它好处。
发明内容
根据本发明的电连接器包括：导电触点的线性触点阵列以及所述触点至少部分延伸进的引线框架。例如在列内，触点可以选择性被指定作为接地或信号触点，使得在第一指定中，触点形成至少一个包括一对信号触点的差分信号对，在第二指定中，触点形成至少一个单端信号导体，以及在第三指定中，触点形成至少一个差分信号对和至少一个单端信号导体。
触点阵列可以包括在第一指定中与所述至少一个差分信号对相邻设置和在第二指定中与所述至少一个单端信号导体相邻设置的至少一个接地触点。在第一指定和第二指定中，接地触点可以设置在触点阵列内相同的相对位置。接地触点的终端可以延伸穿过信号触点的终端，使得接地触点在任何信号触点之前配合。
即使在相邻触点阵列之间没有屏蔽的情况下，根据所述触点结构，可以将第一线性阵列中的信号触点和相邻所述线性阵列中的信号触点之间的串扰限制到期望的水平。例如，根据相邻触点之间的触点宽度与间隙宽度的比率，可以限制串扰。即使在相邻引线阵列之间没有任何屏蔽板的情况下，可以限制串扰。例如，触点可以被构造使得在一个阵列中的信号触点在靠近相邻阵列的信号触点处产生相对低的电场。差分信号对可以包括形成该对的触点之间的间隙。所述对在间隙中产生相对高的电场以及在靠近相邻信号触点处产生相对较低电场。相邻信号触点可以在第一阵列或者相邻阵列中，其可以相对于第一阵列交错。
根据本发明，提供一种电连接器，包括：导电触点的第一线性触点阵列；以及第一引线框架，所述第一线性触点阵列的多个触点至少部分地延伸到所述第一引线框架中，其中，所述第一线性触点阵列的多个触点可以被选择性地指定为接地触点或者信号触点，使得所述第一线性触点阵列的多个触点形成包括一对信号触点的至少一个第一差分信号对作为第一指定，以及所述第一线性触点阵列的多个触点形成至少一个第一单端信号导体作为第二指定；以及导电触点的第二线性触点阵列；以及第二引线框架，所述第二线性触点阵列的触点至少部分地延伸到所述第二引线框架中，其中，所述第二引线框架与所述第一引线框架相邻，所述第二线性触点阵列的触点可以被选择性地指定为接地触点或者信号触点，使得所述第二线性触点阵列的触点形成包括第二对信号触点的至少一个第二差分信号对作为第三指定，以及所述第二线性触点阵列的触点形成至少一个第二单端信号导体第四指定，其中，在所述至少一个第一差分信号的信号电平的40皮秒的10-90％上升时间，导电触点的所述第一线性触点阵列用作所述电连接器，其与是否存在导电触点的所述第二线性触点阵列无关，与导电触点的所述第二线性触点阵列的指定无关，并且无屏蔽板。
还描述和要求保护使用这种连接器的系统和使用这种连接器的方法。
附图说明
借助于本发明非限制的示例性实施例，参考所注释的附图，在随后的详细说明中，进一步描述本发明，其中，相同的参考数字表示在整个附图中表示相同的部分，其中：
图1A和图1B描述了用于使用屏蔽阻断串扰的电连接器的示例性触点配置；
图2A是电连接器的示意图，其中，以通常的“T”形几何结构来安排导电和绝缘元件；
图2B描述了在信号和接地触点配置内的等电势区域；
图3A显示了用来测量偏移对多活动串扰的影响的导体配置；
图3B是描述根据本发明一方面的终端的相邻列之间的多活动串扰和偏移之间关系的曲线图；
图3C描述了在最坏情况的情景下确定串扰的触点配置；
图4A-4C描述了按照列来设置信号对的导体配置；
图5描述了按照行来设置信号对的导体配置；
图6是显示根据本发明一个方面设置的终端的六列的阵列的示意图；
图7是显示根据本发明另一个方面设置的六列的阵列的示意图；
图8是根据本发明的示意性直角电连接器的透视图；
图9是图8直角电连接器的侧视图；
图10是沿着线A-A截取的图8的直角电连接器的一个部分的端视图；
图11是沿着线B-B截取的图8的直角电连接器的一个部分的顶视图；
图12是沿线B-B截取的图8的直角电连接器的导体的顶视截面图；
图13A是沿线A-A截取的图8的直角电连接器的导体的侧视截面图；
图13B是沿图13A的C-C线截取的横截面图；
图14是根据本发明的直角电连接器的图示导体的透视图；
图15是图8的直角电连接器的另一个图示导体的透视图；
图16A是具有示例直角电连接器的底版系统的透视图；
图16B是具有直角电连接器的底版系统的可替换实施例的简化图；
图16C是具有垂直连接器的板对板系统的简化视图；
图17是图16A所示连接器的连接器插头部分的透视图；
图18是图17的插头连接器的侧视图；
图19A是图17的插头连接器的引线组件的侧视图；
图19B是描述了配合期间图19的引线组件；
图20是根据本发明一个实施例的两列端子的端视图；
图21是图20的端子的侧视图；
图22是根据本发明另一个实施例的插座的透视顶视图；
图23是图22的插座的侧视图；
图24是单列插座触点的透视图；
图25是根据本发明另一个实施例的连接器的透视图；
图26是根据本发明另一方面的一列直角端子的侧视图；
图27和图28分别是沿线A-A和线B-B截取的图26的直角端子的前视图；
图29描述了根据本发明的另一方面当端子连接到电子设备上的通孔时端子的横截面；
图30是根据本发明的另一个图示直角电连接器的一部分的透视图；
图31是根据本发明的另一个图示直角电连接器的透视图；
图32是插座连接器的可替换实施例的透视图；
图33是根据本发明制作连接器的方法的流程图；
图34A和图34B是用于根据本发明的连接器的头部组件的示例实施例的透视图；
图35A和图35B是用于根据本发明的连接器的插座组件的示例实施例的透视图；
图36是根据本发明的连接两个电路板之间的信号路径的连接器的示例实施例的侧视图；
图37是根据本发明的插入模制的引线组件的示例实施例的侧视图；
图38A-38C描述了用于例如在图37中描述的IMLA的示例触点指定；
图39是根据本发明的插入模制的引线组件的另一个示例实施例的侧视图；
图40A-40C描述了用于例如图39描述的IMLA的示例触点指定；
图41描述了用于相邻触点阵列的示例差分信号对触点指定；
图42A-42D提供了对于例如在图41描述的相邻触点阵列的测量性能的曲线；
图43描述了用于相邻触点阵列的示例单端信号触点指定；
图44A-44E提供了对于例如图43描述的相邻触点阵列的测量性能的曲线；
图45A-45F提供了对于注入噪音到差分对的单端入侵者的测量结果；以及
图46A-46F提供了对于注入噪音到单端触点的差分对入侵者的测量结果。
具体实施方式
为了仅仅方便起见，某些术语可以使用在下面的说明中，并且在任何方式下都不被视为限制本发明。例如，术语“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”和“下”代表所参考视图的方向。类似地，属于“内”和“外”分别代表朝向和远离参考对象的几何中心的方向。术语包括上述详细提及的词、及其派生词、以及相似引进的词。
用于电连接器的I-形几何结构-理论模型
图2A是按照通常“I”形几何结构设置的导电和绝缘元件的电连接器的示意性视图。这类连接器被体现在受让人的“I-束”技术中，并且在名称为“低串扰和阻抗受控电连接器”的美国专利No.5741144中描述和要求保护这种“I-束”技术，美国专利No.5741144的全部公开被整体上结合于此，作为参考文件。已经发现低串扰和受控阻抗归因于这种几何结构的使用。
正如图2A所示，可以将导电元件垂直插入在两个平行绝缘体和地平面元件之间。这种传输线几何结构作为I形描述来源于通常如数字10所示的信号导体的垂直配置，其中，信号导体设置在具有介电常数ε的两个水平结缘层12和14和对称设置在导体的顶边缘和底边缘的地平面13和15之间。导体的侧面20和22暴露于空气24中，空气24具有空气介电常数ε0。在连接器应用中，导体可以包括端对端或者面对面相邻的两部分26和28。首先，绝缘层12和14的厚度t1和t2控制传输线的特性阻抗，以及整个高度和绝缘层宽度Wd的比率控制着到相邻触点的电磁场穿透。原始试验得出结论：减少越过A和B的干扰所需要的比率h/wd大约为1(如图2A所示)。
图2A中的线30、32、34、36和38是空气绝缘空间中的电压等势线。提取靠近地平面的等势线并且跟随它向外到边界A和B，可以看到：边界A或者边界B很靠近地电势。这意味着：虚地表面存在于边界A和B的每一个上。因此，如果并排放置两个或者多个I形模块，则在模块之间存在虚拟地表面，以及模块的场混合得很少或没有混合。通常，与结缘层宽度Wd或者模块间距(即，相邻模块之间的距离)相比，导体宽度Wc和绝缘层厚度t1、t2应该很小。
考虑对实际连接器设计的机械限制，实际中，发现：信号导体(刃(blade)/束触点)宽度和绝缘层厚度的比率可以稍微偏移优选的比率，并且在相邻信号导体之间可能存在一些小的干扰。但是，使用上述I形几何结构的设计将趋向于具有比其它传统设计低的串扰。
影响相邻触点之间串扰的示例性因素
根据本发明，进一步分析和扩展上述基本原理，以及通过确定信号和接地触点的合适配置和几何机构，上述基本原理可以被用来确定如何更进一步限制相邻信号触点之间的串扰，即使在触点之间没有屏蔽的情况下。图2B包括在根据本发明的信号触点S和接地触点G的触点配置中的有源的基于列的差分信号对S+、S-附近的电压轮廓曲线。如图所示，轮廓线42最靠近零伏，轮廓线44最靠近-1伏，以及轮廓线46最靠近+1伏。已经观察到：虽然电压在最接近活动对的“静止”差分信号对处接近零，但是与静止对的干扰接近零。即，在正向静止差分对信号触点上的电压大约等于在负向静止差分对信号触点上的电压。因而，在静止对上的噪音(正向和负向信号之间的电压差)接近于零。
这样，如图2B所示，可以相对于彼此调整和设置信号触点S和接地触点G，使得在第一差分信号对的差分信号产生在形成信号对的触点之间的间隙中的高电场H和在相邻信号对附近的低(即接近于地电势)电场L(接近于地电势)。因而，对于特定应用，相邻信号触点之间的串扰可以被限制到可接受的水平。在这种连接器中，相邻信号触点之间的串扰水平可以被限制到不需要相邻触点之间的屏蔽的点上，即使在高速、高信号完整性应用中。
通过对上述I形模型的进一步分析，已经发现：高度与宽度的比率等于1不像以前那么关键。还发现：多个因素可以影响相邻信号触点之间的串扰水平。下面详细说明多个这些因素，虽然可以预料也有其它因素。另外，虽然优选地，考虑所有这些因素，但是应当理解，对于特定应用，每个因素可以单独并且充分地限制串扰。在确定用于特定连接器设计的合适触点配置中，可以考虑任何或者所有下列因素。
a)已经发现：在相邻触点是边缘耦合(即一个触点的边缘与相邻触点的边缘相邻)的情况下发生的串扰比在相邻触点是宽侧耦合(即一个触点的宽侧与相邻触点的宽侧相邻)的情况下或者在一个触点的边缘与相邻触点的宽侧相邻的情况下发生的串扰少。边缘耦合越紧，耦合信号对电场朝向相邻对扩展的就越少并且连接器应用不得不达到的原始I形理论模型的为1的纵横比越少。边缘耦合还允许相邻连接器之间较小的空隙宽度，以及这样有利于在高触点密度连接器中实现期望的阻抗水平，而不需要太小而不能充分执行的触点。例如，在触点是边缘耦合的情况下大约0.3-0.4mm的间隙足以提供大约100欧姆的阻抗，而在相同触点是宽侧耦合的情况下大约需要1mm的间隙来实现相同的阻抗。当触点延伸通过绝缘区域、触点区域等等时，边缘耦合也有利于改变接触宽度，并且因此改变间隙宽度。
b)已经还发现，通过改变“纵横比”，即列间隔(即相邻列之间的距离)与给定列中相邻触点之间间隙的比率，可以有效地减小串扰。
c)相邻列相互之间的“交错”也可以减少串扰的水平。即，在第一列中的信号触点相对于相邻列的相邻信号触点偏移的情况下，可以有效地限制串扰。例如，对于特定的连接器设计，偏移量可以是整个行间距(即相邻行之间的距离)、半个行间距、或者导致可接受地低水平的串扰的任何其它距离。例如，已经发现，最佳偏移取决于多个因素，例如列间距、行间距、端子的形状、围绕端子的绝缘材料的绝缘常数。也已经发现，正如通常所想的，最佳偏移没有必要“按照间距”的。即，最佳偏移可以是沿着连续集中的任何值，并不局限于整个行间距的一部分(例如，整个或者半个行间距)。
图3A描述了用于测量相邻列之间的偏移对串扰影响的触点配置。快速(例如40ps)上升时间差分信号被施加到活动对1和活动对2的每一个上。随着相邻列之间的偏移从0变化到5.0mm，在静止对上确定近端串扰Nxt1和Nxt2，其中没有信号被施加到静止对上。当从活动对中的载流触点在静止对上引起噪音时，发生近端串扰。
如图3B所示，在大约1.3mm和3.65mm处，多活动串扰(图3B的粗实线)发生率最小。在这个实验中，多活动串扰被认为是来自活动对1(图3B的虚线)和活动对2(图2B的细实线)每一个的串扰的绝对值之和。这样，已经显示：相邻列可以被可变地相互偏移，直到相邻对之间的串扰的最佳水平(在这个例子中，大约为1.3mm)。
d)通过增加外部接地，即，在相邻触点列的交替端放置接地触点，可以进一步减少近端串扰(“NEXT”)和远端串扰(“FEXT”)。
e)也已经发现，调整触点(即，减少触点的绝对尺寸，同时保持它们的比例和几何关系)提供了增加的触点密度(即每线性英寸中的触点数量)，而没有对连接器的电特性产生不利影响。
通过考虑任何或者所有这些因素，可以设计连接器，其甚至在没有相邻触点之间的屏蔽的情况下也能够传送高性能(即串扰的低发生率)、高速(例如大约1Gb/s，通常为大约10Gb/s)的通信。也应当理解，能够提供这种高速通信的这种连接器和技术也可以使用在低速下。已经显示：根据本发明的连接器在最坏的测试环境下，在每个线性英寸具有63.5对信号对一级40皮秒上升时间下，具有小于大约3％的近端串扰以及小于大约4％的远端串扰。这种连接器具有在40皮秒上升时间处测量的在5GHz处小于大约07dB的插入损失以及大约100±8欧姆的阻抗匹配。
图3C描述了在最坏情况下确定串扰的触点配置。在“牺牲”对V，确定来自六个攻击(attacking)对S1、S2、S3、S4、S5和S6的每一个的串扰。攻击对S1、S2、S3、S4、S5和S6是到信号对V的8个最相邻的对中的六个。已经确定，攻击对S7和S8在牺牲对V对串扰的附加影响可以忽略。通过对来自每个对的峰值串扰的绝对值进行求和，确定来自六个最近的相邻攻击对的组合串扰，这假设每个对总是同时在最高水平处是平等的。这样，应当理解，这是最坏的情况，并且实际上，应当实现更好的结果。
根据本发明的示例性触点配置
图4A描述了根据本发明的连接器100，具有基于列的差分信号对(即，其中差分信号对被排列成列)。(正如这里所使用的，“列”指沿着触点被边缘耦合的方向。“行”是垂直于列的方向)。正如图所示，每个列401-406按照从顶到底的顺序包括：第一差分信号对、第一接地导体、第二差分信号对以及第二接地导体。正如可以看到的，第一列401按照从顶到底的顺序包括：包括信号导体S1+和S1-的第一差分信号对、第一接地导体G、包括信号导体S7+和S7-的第二差分信号对、以及第二接地导体G。每行413和416包括多个接地导体G。行411和412一起包括六个差分信号对，而行514和515一起包括另外六个差分信号对。接地导体的行413和416限制行411-412中的信号对与行414和415中的信号对之间的串扰。在图4A所示的实施例中，成列的36个触点配置提供了十二个信号对。因为连接器免于屏蔽，所以触点可以做得相对较大(相对于那些具有屏蔽的连接器来说)。因此，需要少的连接器空间来实现期望的阻抗。
图4B和4C描述了根据本发明的连接器，包括外部接地。如图4B所示，接地触点G可以放置在每个列的每个端部。如图4C所示，接地触点G可以放置在相邻列的交替端。已经发现，与具有类似触点配置但是没有外部接地的连接器相比，接地触点G放置在相邻列的交替端导致NEXT中35％的减少和FEXT中65％的减少。也已经发现，如图4B所示，通过将接地触点放置在每个触点列的两端，可以实现基本上相同的结果。因而，优选地，在相邻列的交替端放置外部接地，以便增加触点密度(相对于外部接地放置在每个列的两端的连接器)，而没有增加串扰水平。
可替换地，如图5所示，差分信号对可以被设置成行。如图5所示，每行511-516包括两个接地导体的重复序列和一个差分信号对。第一行511按照从左到右的顺序包括两个接地导体G、一差分信号对S+、S-、以及两个接地导体G。行512按照从左到右的顺序包括一差分信号对S2+、S2-、两个接地导体G、以及差分信号对S3+、S3-。接地导体阻止了相邻信号对之间的串扰。在图5所示的实施例中，成行的36个触点配置提供了仅仅九个差分信号对。
通过将图4A所示的配置与图5所示的配置进行比较，可以理解，差分信号对的列配置导致了比行配置更高的信号触点密度。但是，对于配置成列的直角连接器，在差分信号对内的触点具有不同的长度，因此，这种差分信号对可以具有对内歪斜。类似地，成行或者列的信号对配置可以导致对间歪斜，因为不同的差分信号对的不同导体长度。这样，应当理解，虽然成列的信号对配置导致较高的触点密度，但是，成列或者成行的信号对配置可以被选择用于特定的应用。
不管信号对被配置成行或者列，每个差分信号对具有差分信号对的正导体Sx+和负导体Sx-之间的差分阻抗Z0。差分阻抗被定义为在沿着差分信号对的长度上的特定点处相同差分信号对的两个信号导体之间存在的阻抗。众所周知，期望控制差分阻抗Z0，以匹配连接器所连接的电子设备的阻抗。将差分阻抗Z0与电子设备的阻抗相匹配最小化了可以限制整个系统带宽的信号反射和/或者系统谐振。而且，期望控制差分阻抗Z0，使得它在沿差分信号对的长度上基本上不变，即，使得每个差分信号对具有基本上一致的差分阻抗曲线。
通过定位信号和接地导体，可以控制差分阻抗曲线。具体地，通过信号导体的边缘与相邻接地的接近度以及通过差分信号对内的信号导体的边缘之间的间隙，确定差分阻抗。
再次参考图4A，包括信号导体S6+和S6-的差分信号对与行413中的一个接地导体G相邻。包括信号导体S12+和S12-的差分信号对与两个接地导体G相邻，行413中的一个，以及行416中的一个。传统的连接器包括与每个差分信号对相邻的两个接地导体，以最小化阻抗匹配问题。移走接地导体中的一个通常导致阻抗不匹配，这减少了通信速度。但是，通过减少具有仅仅一个相邻接地导体的差分信号对导体之间的间隙，可以补偿一个相邻接地导体的缺少。例如，如图4A所示，信号导体S6+和S6-可以相互相隔一距离d1，以及信号导体S12+和S12-可以相互相隔一不同距离d2。通过使信号导体S6+和S6-的宽度宽于信号导体S12+和S12-的宽度(其中沿着列方向测量导体宽度)，可以控制距离。
对于单端信号传输，通过定位信号和接地导体，也可以控制单端阻抗。具体地，通过信号导体和相邻接地之间的间隙，确定单端阻抗。单端阻抗被定义为在沿单端信号导体的长度上特定点处的信号导体和接地之间存在的阻抗。
为了维持对于高带宽系统的可接受差分阻抗控制，希望将触点之间的间隙控制在千分之几英寸内。超过几千分之几英寸的间隙变化可能导致阻抗曲线不可接受的变化。但是，可接受的变化取决于希望的速度、可接受的误差率以及其它涉及因素。
图6显示了差分信号对以及接地触点的阵列，其中端子的每列与每个相邻列偏移。测量从端子的边缘到相邻列中的相应端子的相同边缘的偏移。如图6所示，列间距与间隙宽度的纵横比为P/X。已经发现，在列也交错的情况下，大约5的纵横比(例如2mm的列间距；0.4mm的间隙宽度)足以充分地限制串扰。在列没有交错的情况下，期望大约8-10的纵横比。
正如上面所描述的，通过偏移列，发生在任何特定端子的多活动串扰的水平可以被限制到对于特定连接器应用可接受的水平。如图6所示，在沿着列的方向上，每一列与相邻列偏移一距离d。具体地，列601与列602偏移距离d，列602与列603偏移距离d等等。因为每一列与相邻列偏移，所以每一端子与相邻列中的相邻端子偏移。例如，在差分对DP3中的触点680与在差分对DP4中的信号触点681偏移所示的距离d。
图7描述了差分对的另一个构造，其中端子的每列相对于相邻列偏移。例如，如图所示，在列701中的差分对DP1与在相邻列702中的差分对DP2偏移距离d。但是，在该实施例中，端子的阵列没有包括分离每个差分对的接地触点。相反，在每列中的差分对彼此分离一距离，该距离大于将差分对中的一个端子与相同差分对中的第二端子分离的距离。例如，在每个差分对中的端子之间距离为Y的情况下，分离差分对的距离可以为Y+X，其中Y+X/Y>>1。已经发现，这种间隔也用作减少串扰。
根据本发明的示例性连接器系统
图8是根据本发明的直角电连接器的透视图，它是高速电连接器，其中沿着差分信号对的长度，差分信号对的信号导体具有基本上恒定的差分阻抗。如图8所示，连接器800包括第一部分801和第二部分802。第一部分801电连接到第一电子设备810，而第二部分802电连接到第二电子设备812。如此连接可以是SMT、PIP、焊球栅格矩阵、压配、或者其它这种连接。通常，这些连接是传统的连接，具有在连接引脚之间的传统连接间隔，但是，这些连接可以具有连接引脚之间的其它间隔。第一部分801和第二部分802可以电连接在一起，由此，将第一电子设备810电连接到第二电子设备812。
正如可以看到的，第一部分801包括多个模块805。每个模块805包括一列导体830。正如所看到的，第一部分801包括六个模块805，以及每个模块805包括六个导体830；但是，可以使用任何数量的模块805和连接器830。第二部分802包括多个模块806。每个模块806包括一列导体8。正如所看到的，第二部分802包括六个模块806，以及每个模块806包括六个导体840；但是可以使用任何数量的模块806和导体840。
图9是连接器800的侧视图。正如图9所示，每个模块805包括固定到框架850中的多个导体830。每个导体830包括：从框架850延伸的连接引脚832，用于连接到第一电子设备810；从框架850延伸的刃836，用于连接到第二部分802；以及将连接引脚832连接到刃836的导体部分834。
每个模块806包括固定到框架852中的多个导体840。每个导体840包括触点接口841和连接引脚842。每个触点接口841从框架852延伸，用于连接到第一部分801的刃836。每个触点接口840也电连接到连接引脚842，连接引脚842从框架852延伸，用于电连接到第二电子设备812。
每个模块805包括第一孔856和第二孔857，用于与相邻模块805对准。这样，多列导体830可以被对准。每个模块806包括第一孔847和第二孔848，用于与相邻模块806对准。这样，可以对准多列导体840。
连接器800的模块805被显示为直角模块。即，一组第一连接引脚832定位在第一平面(例如，与第一电子设备810共平面)以及一组第二连接引脚842定位在与第一平面垂直的第二平面(例如，与第二电子设备812共平面)。为了连接第一平面和第二平面，每个导体830弯曲总共大约九十度(直角)，以连接到电子设备810和812之间。
为了简化导体设置，导体830可以具有矩形截面；但是，导体830可以是任何形状。在该实施例中，导体830具有高的宽度与厚度的比率，以便于制造。根据包括期望的通信速度、连接引脚布置等等的各种设计参数，可以选择宽度与厚度的特定比率。
图10是沿线A-A截取的连接器800的两个模块的侧视图，以及图11是沿线B-B截取的连接器800的两个模块的顶视图。正如图所示，每个刃836定位在触点接口841的两个单束触点849之间，由此，提供第一部分801和第二部分802之间的电连接，并且在下面将对此作详细描述。连接引脚832定位在靠近模块805的中心线，使得连接引脚832可以与具有传统连接间隔的设备配合。连接引脚842定位在靠近模块806的中心线，使得连接引脚842可以与具有传统连接间隔的设备配对。但是，如果这种连接间隔由配对设备支撑，连接引脚可以定位在与模块806的中心线具有一偏移处。另外，虽然在图中描述了连接引脚，但是也可以考虑其他连接技术，例如，焊球等等。
现在回到图8的示意性连接器800，以讨论连接引脚和导体的布置。连接器800的第一部分801包括六列和六行导体830。导体830可以是信号导体S或者接地导体G。通常，每个信号导体S被采用作为差分信号对的正导体或者负导体；但是，信号导体可以被采用作为用于单端信号传输的导体。另外，可以按照列或者行来安排这种连接器830。除了连接器设置之外，差分阻抗和插入损失也受接近导体的材料的绝缘特性的影响。通常，期望具有低绝缘常数以及与导体尽可能接触的材料。空气是最期望的绝缘体，因为它允许轻重量的连接器，并且具有最佳的绝缘属性。当框架850和框架852可以包括聚合物、塑料等等以固定导体830和840使得可以维持期望的间隙容差时，可以最小化所用的塑料的数量。因此，导体的其它部分包括空气绝缘体，并且导体830和840定位在空气中，并且仅仅最低限度地在具有第二绝缘属性的第二材料(例如聚合物)中。因此，为了提供基本上恒定的差分阻抗曲线，在第二材料中，可以改变差分信号对的导体之间的间隔。
正如图所示的，导体可以主要暴露在空气中而不是包封在塑料中。空气而不是塑料使用来作为绝缘体提供多个好处。例如，使用空气能够使连接器由比传统连接器更少塑料形成。这样根据本发明的连接器可以做得比使用塑料作为绝缘体的传统连接器重量更低。空气也允许触点之间更小的间隙，由此提供更佳的阻抗以及与相对大的触点的串扰控制，减少串扰，提供更少的绝缘损耗，增加信号速度(即更少的传播延迟)。
通过使用空气作为基本绝缘体，可以提供轻重量的、低串扰的连接器，它适合用于球栅组装(“BGA”)的直角连接器。通常，直角连接器是不平衡的，即在配对区域不成比例的重量。因而，连接器趋向于在配对区域的方向上“倾斜”。因为BGA的焊球当融化时仅仅能支撑特定质量，所以现有的连接器通常不能包括附加的质量来平衡连接器。通过使用空气而不是塑料作为绝缘体，可以减少连接器的质量。因而，可以增加附加的质量来平衡连接器，而没有引起融化的焊球塌陷。
图12描述了随着导体从被空气包围到被框架850包围时行中的导体之间的间隔的变化。如图12所示，在连接引脚832处，导体S+和S-之间的距离为D1。距离D1可以被选择与在第一电子设备810上的传统连接器间隔相配合，或者可以选择来最佳化差分阻抗曲线。如图所示，距离D1被选择来与传统连接器配合，并且定位在靠近模块805的中心线。正如导体S+和S-从连接引脚832通过框架850，导体S+、S-彼此朝向挤压，在空气区域860中的分离距离D2到达顶点。给定其他参数，例如对接地导体G的接近度，距离D2被选择为提供导体S+和S-之间期望的差分阻抗。期望的差分阻抗Z0取决于系统阻抗(例如第一电子设备810)，并且可以是100欧姆或者一些其它值。通常，期望大约5％的容差；但是，对于一些应用，10％是可接受的。10％或者更小的范围被认为是基本上恒定的差分阻抗。
正如图13A所示，导体S+和S-被从空气区域860到刃836定位并且在框架850内相对彼此朝外挤压，使得刃836在离开框架850时被分离一距离D3。刃836被容纳在触点接口841中，由此提供第一部分801和第二部分802之间的电连接。随着触点接口841从空气区域860到框架852，触点接口841相对彼此向外挤压，在连接引脚842中到达顶点，并分离开距离D4。如图所示，连接引脚842被定位靠近框架852的中线，以与传统连接间隔相配合。
图14是导体830的透视图。正如所看到的，在框架850内，导体830向内或者向外挤压，以沿着导电路径维持基本上恒定的差分阻抗曲线。
图15是导体840的透视图，包括两个单束触点849、在刃836的每一侧上的一个束触点849。该设计可以提供减少的串扰性能，因为每个单束触点849进一步远离它相邻的触点。另外，该设计可以提供增加触点可靠性，因为它是“真的”双触点。该设计还可以减少用于定位触点和形成触点需要的紧密度容差。
正如所看到的，在框架852内，导体840向内或者向外挤压，以维持基本恒定的差分阻抗曲线以及与在第二电子设备812上的连接器相配合。为配置于列中，导体830和840分别沿框架850、852的中心线设置。
图13B是沿图13A的线C-C所截得的横截面图。如图所示，在图13B中，在触点接口841中接收端子刃836，以使得束触点839分别置于刃836的侧边。优选地，束触点839被调整尺寸和形状以提供在整个组合表面区域上刃836和触点接口839的接触，其在连接器配合和不配合期间都足以维持连接器的电特性。
如图13A所示，触点设计允许边缘耦合纵横比维持在配合区域。即，被选择来限制连接器中的串扰的列间距与间隙宽度的纵横比也存在于触点区域中，由此限制配合区域中的串扰。另外，因为未配合刃触点的横截面与配合触点的组合横截面几乎相同，所以甚至是在连接器部分没有配合时也能够维持阻抗曲线。这发生至少是因为配合触点的组合横截面包括不多于一个或者两个金属厚度(刃和接触接口的厚度)，而不是如通常现有技术连接器中的三个厚度(例如，参照图13B)。没有插入连接器(例如图13B所示)导致横截面很大的变化，由此在阻抗上很大的变化(如果连接器没有正确地或者完全地配合，则这导致电特性很大降低)。因为连接器没有配合时触点横截面没有极大地改变，所以连接器(如图13A所示)当部分没有配合(即大约1-2mm没有配合)时可以提供与完全配合时几乎相同的电特性。
图16A是具有根据本发明实施例的示例性直角电连接器的底板系统的透视图。如图16A所示，连接器900包括插头902和插座1100。
插头902包括壳体905和多个引线组件908。壳体905被构造为容纳和对准多个引线组件908，使得经由插座1100在第一电子设备910和第二电子设备912之间进行适合于信号通信的电连接。在本发明的一个实施例中，电子设备910是底板，以及电子设备912是目标卡。但是电子设备910和912可以是任何电子设备，而没有偏离本发明的范围。
如图所示，连接器902包括多个引线组件908。每个引线组件908包括一列端子或者其中的导体930，正如以下将描述的。每个引线组件908包括任何数量的端子930。
图16B是类似于图16A的底板系统，除了连接器903是单个设备而不是配合的插头和插座。连接器903包括壳体和多个引线组件(没有示出)。壳体被构造为包含和对准多个引线组件(没有示出)，使得在第一电子设备910和第二电子设备912之间进行适合于信号通信的电连接。
图16C是类似于图16A的板对板系统，除了插头连接器905是垂直插头连接器而不是直角插头连接器。该实施例进行两个平行电子设备910和913之间的电连接。例如，根据本发明的垂直背板插座连接器可以被插入模制到该板中。这样，可以维持间隔，并由此保持其性能。
图17是图16A所示的插头连接器的透视图，没有电子设备910和912以及插座连接器1100。如图所示，槽907形成在壳体905中，其包含和对准其中的引线组件908。图17也显示了连接引脚932和942。连接引脚942将连接器902连接到电子设备912。连接引脚932经由插座1100将连接器902电连接到电子设备910。连接引脚932和942可以适应于提供到电子设备的穿过安装或者表面安装连接(没有示出)。
在一个实施例中，壳体905由塑料制成，但是可以使用任何合适的材料。到电子设备910和912的连接可以是表面或者穿过安装连接。
图18是如图17所示的插头连接器902的侧视图。如图所示，包含在每个引线组件908中的端子的列与在相邻引线组件中的端子的另一列偏移一距离D。以上结合参考图6和7详细地讨论了这种偏移。
图19A是单个引线组件908的侧视图。如图19A所示，引线组件908的一个实施例包括金属引线框架940和插入模制的塑料框架933。在这种方式下，插入模制的引线组件933用作包含端子或者导体930的一个列。端子可以包含差分对或者接地触点。在这种方式下，每个引线组件908包括差分信号对935A和935B和接地触点937的一列。
正如同样在图19A所示的，包含在每个引线组件908中的差分对和接地触点的列被设置成信号-信号-接地结构。在这种方式下，在引线组件908中的端子列的顶触点是接地触点937A。与接地触点937A相邻的是差分对935A，其包含两个信号触点，一个具有正极以及一个具有负极。
正如图所示，接地触点937A和937B从插入模制的引线组件933延伸一较大距离。正如图19B所示，这种结构允许在信号触点935与相应的插座触点1102S相配合之前接地触点937与插座1100中的相应插座触点1102G相配合。这样，在信号传送在它们之间发生之前，可以使得连接的设备(图19B没有示出)到共同的接地。这提供了设备的“热”连接。
连接器900的引线组件908被示为直角模块。为了解释，一组第一连接引脚932定位在第一平面(例如与第一电子设备910共平面)以及一组第二连接引脚942定位在与第一平面垂直的第二平面(例如与第二电子设备912共平面)。为了连接第一平面和第二平面，每个连接器930形成为延伸总共大约九十度(直角)，以电连接电子设备910和912。
图20和21分别是根据本发明一个方面的两列端子的端视图和侧视图。正如图20和21所示，端子的相邻列相互交错。换句话说，在相邻引线组件中的端子之间存在偏移。特别地以及如图20和21所示，在列1的端子和列2的端子之间存在距离偏移d。正如图所示，偏移d沿着端子的整个长度延伸。正如以上所声明的，通过进一步增加信号负载触点之间的距离，偏移减少了串扰的发生率。
为了简化导体设置，连接器930具有图20和21所示的矩形横截面。但是，导体930可以是任何形状。
图22是图16A所示的连接器的插座部分的透视图。插座1100可以与连接器插头902配合(如图16A所示)，以及用于连接两个电子设备(没有示出)。具体地，连接引脚932(如图17所示)可以插入到孔1142中，以将连接器902电连接到插座1100。插座1100还包括对准结构1120，以帮助连接器900对准和插入到插座1100。一旦插入，结构1120也用作固定插入到插座1100中的连接器。由此这种结构1120防止了连接器和插座之间可能发生的任何移动，这种移动可以导致其间的机械断裂。
插座1100包括多个插座触点组件1160，每个包含多个端子(仅仅示出了它们的一个尾部)。端子提供连接器900和任何配合的电子设备(没有示出)之间的电路径。
图23是图22的插座的侧视图，包括结构1120、壳体1150和插座引线组件1160。如图所示，图23也显示了根据本发明的插座引线组件相互间可能的偏移。正如上述所述的，这种偏移减少了上述多活动串扰的发生率。
图24是没有包含在插座壳体1150中的单个插座触点组件的透视图。如图所示，组件1160包括多个双束导体端子1175和由绝缘材料制成的保持器1168。在一个实施例中，保持器1168由围绕触点模制的塑料注射制成；但是可以使用任何合适的绝缘材料，而没有偏离本发明的范围。
图25是根据本发明另一个实施例的连接器的透视图。如图所示，连接器1310和插座1315被结合是用来连接电子设备例如电路板1305到缆线1325。具体地，当连接器1310与插座1315配合时，在板1310和缆线1325之间建立电连接。然后，缆线1325可以传送信号到适合接收这种信号的任何电子设备(没有示出)。
在本发明的另一实施例中，设计出：偏移d可以在连接器中的端子的整个长度上变化。在这种方式下，偏移距离可以沿着端子长度以及在导体任意端部变化。为了示出该实施例，现在参考图26，示出了直角端子的单列的侧视图。如图所示，在截面A中的端子的高度是高度H1，以及在截面B中的端子的横截面的高度是高度H2。
图27和28是分别沿线A-A和B-B截取的直角端子的列的端视图。除了图26所示的端子的单列之外，图27和28也显示了包含在连接器壳体中的相邻引线组件中包含的端子的相邻列。
根据本发明，相邻列的偏移可以沿引线组件内的端子长度变化。更具体地，相邻列之间的偏移根据端子的相邻截面而变化。在这种方式下，列之间的偏移距离在端子的截面A不同于端子的截面B。
如图27和28所示，沿端子的截面A中的线A-A截取的端子的横截面高度为H1，以及沿线B-B截取的截面B中的端子的横截面高度为H2。如图27所示，在截面中的端子偏移(其中端子的横截面高度为H1)是距离D1。
类似地，图28显示了端子的截面B中的端子偏移。如图所示，端子的截面B中的端子之间的偏移距离是D2。优选地，偏移D2被选择来最小化串扰，以及与偏移D1不同，因为间隔或者其他参数是不同的。这样可以减少在端子之间发生的多活动串扰，由此增加信号的完整性。
在本发明的另一个实施例中，为了进一步减少串扰，相邻端子列之间的偏移不同于配合的印制电路板上通孔之间的偏移。通孔是印制电路板上两层或者多层之间的导电路径。通常，通过在两个或者多个导体互联的合适位置钻通印制电路板，来产生通孔。
为了描述该实施例，图29显示了当端子配合到电子设备上的通孔时四列端子的横截面的前视图。这种电子设备可以类似于图16A所示的电子设备。连接器(没有示出)的端子1710通过连接引脚(没有示出)插入到通孔1700中。但是连接引线可以类似于图17所示的连接引线。
根据本发明的该实施例，相邻端子列之间的偏移不同于配合的印制电路板上的通孔之间的偏移。具体地，如图29所示，相邻列端子的偏移之间的距离为D1，以及在电子设备中的瞳孔的偏移之间的距离为D2。根据本发明，通过将这两个偏移距离改变到它们的最佳值，减少了发生在本发明连接器中的串扰，以及维持相应的信号完整性。
图30是直角电连接器1100的另一实施例的透视图。如图30所示，连接器930从第一平面定位到与第一平面正交的第二平面。相邻导体930之间的距离D保持基本恒定，即使导体930的宽度可能发生变化以及即使导体930的路径可能是环形的。该基本上恒定的间隙D提供了沿着导体长度的基本上恒定的差分阻抗。
图31是直角电连接器1200的另一个实施例的透视图。正如图12所示，模块1210定位在框架1220中，以提供相邻模块1210之间合适的间隔。
图32是插座连接器1100’的可替换实施例的透视图。如图32所示，连接器1100’包括框架1190，以提供连接引脚1175’之间合适的间隔。框架1190包括凹部，其中固定导体1175’。每个导体1175’包括触点接口1191和连接引脚1192。每个触点接口1192从框架1190延伸，用于连接到相应的插头触点，正如以上所述的。每个连接引脚1942从框架1190延伸，用于电连接到第二电子设备。插座连接器1190可以经由缝合处理来组装。
为了在导体903的长度上实现期望的间隙容差，连接器900可以通过图33所示的方法制作。如图33所示，在步骤1400，导体930被设置在导体930之间具有预定间隙的拉模坯中。在步骤1410，聚合物被注入到拉模坯中，以形成连接器900的框架。通过框架950维持连接器930的相对位置。由残余应力引起的随后翘曲和歪斜对灵活性具有影响，但是如果设计得好的话，产生的框架950应当具有足够的稳定性，以维持期望的间隙容差。在这种方式下，可以控制导体930之间的间隙，以具有千分之十英寸的可变性。
优选地，为了提供最佳性能，通过连接器的载流路径应当做得尽可能的高度导电。因为已知载流路径在触点的外部，所以期望触点利用高度导电材料的薄外层来电镀。这种高度导电性材料的例子包括金、铜、银和锡合金。
具有可以被选择性设计的触点的连接器
图34A和34B描述了用于根据本发明连接器的头部组件示例性实施例。如图所示，头部组件200可以包括多个插入模制的引线组件(IMLA)202。根据本发明的一方面，IMLA 202没有修改可以用于单端信号传输、差分信号传输、或者单端信号传输和差分信号传输的组合。
每个IMLA 202包括多个导电触点204。优选地，在每个IMLA202中的触点204分别形成相应的线性触点阵列206。如图所示，线性触点阵列206可以设置横触点列，但是应当理解，线性触点阵列可以设置成触点行。另外，虽然头部组件200被描述具有150个触点(即10个IMLA，每个具有15个触点)，但是应当理解，IMLA可以包括任何期望数目的触点，以及连接器可以包括任何数目的IMLA。例如，也可以设计具有12或者9个电触点的IMLA。因此，根据本发明的连接器可以包括任何数目的触点。
头部组件200包括电绝缘引线框架208，触点穿过它而延伸。优选地，引线框架208由例如塑料的绝缘材料制成。根据本发明的一方面，引线框架208由尽可能少的材料构成。另外，连接器被填满空气。即，使用空气作为第二绝缘体将触点相互绝缘。使用空气提供了减少的串扰，并且降低了连接器的重量(与全部使用较重的绝缘材料的连接器相比)。
触点202包括端部210，用于与电路板啮合。优选地，端部是顺从的端部，但是，应当理解，端部可以是压配或者任何表面安装或者穿过安装的端部。触点也包括配合端部，用于与补充的插座触点相啮合(下面参考图35A-B将描述)。
如图34A所示，优选壳体214A。壳体214A包括第一对端壁216A。图34B描述了具有外围屏蔽组件214B的头部组件，包括第一对端壁216B和第二对端壁218B。
根据本发明的一方面，头部组件可以没有任何内部屏蔽。即，头部组件可以没有任何屏蔽板，例如在相邻触点阵列之间。根据本发明的连接器可以没有如此内部屏蔽，即使用于高速、高频、快速上升时间的信号传输。
虽然图34A-B描述的头部组件被显示为直角连接器，但是应当理解，根据本发明的连接器可以是任何类型的连接器，例如夹层连接器。即，根据本发明原理可以设计合适的头部组件，用于任何类型的连接器。
图35A和35B描述了用于根据本发明的连接器的插座组件220的实施例。插座组件220包括多个插座触点224，每个适应于接收相应的配合端212。另外，插座触点224被安排成与配合端212的配置互补的配置。这样，在组件配合时，配合端212可以由插座触点224所接收。优选地，为了实现配合端212的配置，插座触点224被安排形成线性触点阵列226。另外，虽然插座组件220被描述具有150个触点(即，每列15个触点)，但是应当理解，根据本发明的连接器可以包括任何数目的触点。
每个插座触点224具有配合端230，用于接收互补头部触点204的配合端212，以及端部232，用于与电路板啮合。优选地，端部232是适应(compliant)端部，但是应当理解，端部可以是压配、焊球、或者任何表面安装或者穿过安装端部。另外，优选地，也提供壳体234来相互定位和保持IMLA。
根据本发明的一方面，插座组件也可以没有任何内部屏蔽。即，插座可以没有例如相邻触点阵列之间的屏蔽板。
图36显示了根据本发明的连接两个电路板240A-B之间的信号路径的连接器的实施例。例如，电路板240A-B可以是母板或者目标板。通常，电路板240A-B可以包括一个或者多个差分信号传输路径、一个或者多个单端信号传输路径、或者差分信号传输路径和单端信号传输路径的组合。信号传输路径通常包括导电迹线242，它电连接到导电垫244。连接器触点的端部通常电耦合到导电垫(例如，通过焊接、BGA、压配或者本领域公知的其他技术)。如果电路板是多层电路板(没有示出)，则信号传输路径也可以包括通过电路板延伸的导电通路243。
通常，系统制造商对于给定的应用定义信号传输路径。根据本发明的一方面，可以使用相同的连接器，而没有结构变化，以连接差分或者单端信号传输路径。根据本发明的一方面，系统制造商可以被提供具有上述电连接器(即，包括可以被选择地指定作为接地或者信号触点的触点线性阵列的电连接器)。
然后，系统制造商可以指定触点作为接地或者信号触点，以及将连接器电连接到电路板。例如，通过将指定作为信号触点的触点电连接到电路板上的信号传输路径，可以将连接器电连接到电路板。信号传输路径可以是单端信号传输路径或者差分信号传输路径。触点可以被指定来形成差分信号对或者单端信号导体的任何组合。
图37是根据本发明的IMLA 202的实施例的侧视图。IMLA 202包括导电触点204的线性触点阵列206以及引线框架208，触点204至少部分地延伸通过引线框架208。根据本发明的一方面，触点204可以被选择地指定作为接地或者信号触点。在第一指定中，触点至少形成一个差分信号对，包括一对信号触点。在第二指定中，触点至少形成一个单端信号导体。在第三指定中，触点形成至少一个差分信号对和至少一个单端信号导体。
图38A-38C描述了用于例如在图37中描述的IMLA的实例触点指定。如图38A所示，例如，触点b、c、e、f、h、i、k、l、n和。可以被定义为信号触点，而例如触点a、d、g、j和m可以被定义为接地触点。在这种指定中，信号触点对b-c、e-f、h-i、k-1和n-o形成差分信号对。如图38B所示，例如，触点b、d、f、h、j、l和n可以被定义为信号触点，而例如触点a、c、e、g、i、k、m和。可以被定义为接地触点。在这种指定中，信号触点b、d、f、h、j、l和n形成单端信号导体。如图38C所示，例如触点b、c、e、f、h、j、l和n可以被定义为信号触点，而例如触点a、d、g、i、k、m和。可以被定义为接地触点。在这种指定中，信号触点对b-c和e-f形成差分信号对，而信号触点h、j、l和n形成单端信号导体。应当理解，通常，可以这样将每个触点定义为信号触点或者接地触点，这取决于应用的需要。
在图38A-38C描述的每个指定中，触点g和m是接地触点。正如以上所详细讨论的，虽然不是必须的，但希望接地触点比信号触点延伸的更远。期望如此使得接地触点在信号触点之前进行接触，这样，在使信号触点配合之前使得系统接地。因为在任意一个设计中，触点g和m是接地触点，所以接地触点g和m的端部可以延伸穿过其他触点的端部，使得在任何信号触点配合之前接地触点g和m配合，以及IMLA仍然可以支持任意指定，而没有修改。
图39是根据本发明的插入模制的引线组件的另一个实施例的侧视图。图40A-40C描述了用于例如图39描述的IMLA的实例触点指定。
如图40A所示，例如，触点a、b、d、e、g、h、j、k、m和n可以被定义为信号触点，而例如触点c、f、i、l和。可以被定义为接地触点。在这种指定中，信号触点对a-b、d-e、g-h、j-k和n-n形成差分信号对。如图40B所示，例如，触点a、c、e、g、i、k和m和o可以被定义为信号触点，而例如触点b、d、f、h、j、1和n可以被定义为接地触点。在这种指定中，信号触点a、c、e、g、i、k、m和o形成单端信号导体。如图40C所示，例如，触点a、c、e、g、h、j、k、m和n可以被定义为信号触点，而例如触点b、d、f、i、l和。可以被定义为接地触点。在这种指定中，信号触点a、c和e形成单端信号导体，而信号触点对g-h、j-k和m-n形成差分信号对。另外，应当理解，通常，每个触点这样可以被定为信号触点或者接地触点，取决于应用的需要。在图40A-40C描述的指定中，触点f和1是接地触点，而其端部延伸穿过其他触点的端部，使得在任何信号触点配合之前接地触点f和1配合。
可以构造触点阵列，使得实现触点之间期望的阻抗，以及使得插入损耗和串扰被限制到可接受的水平，即使在相邻IMLA之间缺乏屏蔽板的情况下。另外，因为即使在缺乏屏蔽的情况下也可以在单个IMLA内实现阻抗、插入损耗和串扰的期望水平，所以单个IMLA可以用作连接器系统，其与相邻IMLA的存在与否无关，以及与任何相邻IMLA的指定无关。换句话说，根据本发明的IMLA不要求相邻的IMLA正确地操作。
虽然本发明提供了轻重量的、高触点密度的连接器，但是在制造成本或者特定产品要求忽略对高密度需要的情况下，可以牺牲触点密度。因为根据本发明的IMLA没有要求相邻IMLA正确地操作，所以IMLA可以相对紧密地放置在一起或者彼此相对远离，而没有在性能上产生很大的减少。较大的IMLA间隔有利于使用较大直径的接触线，其是使用现有的自动化生产过程很容易制作和制造的。
图41描述了对于IMLA I1、I2的相邻对的触点配置，其中触点被定义来形成每个IMLA中的相应的多个差分信号对。为了说明目的，线性触点阵列246A和246B可以被当作触点列。行被称为A-O。信号触点由相应行的字母来表示；接地触点由GND来指定。正如图所示，触点1A和1B形成一对，触点2B和2C形成一对，等等。
根据本发明，在确定用于IMLA的合适触点阵列结构中，可以考虑多个参数。例如，在可以被指定作为差分、单端或者两者的组合的IMLA中，在确定合适触点阵列结构时，可以考虑触点厚度以及宽度、相邻触点之间的间隙宽度、以及相邻触点的耦合，其中所述合适触点阵列结构提供阻抗、插入损耗以及串扰的可接受或者最佳水平，而不需要相邻触点阵列之间的屏蔽。上面详细说明了与考虑这些或者其它所述参数相关的问题。但是，应当理解，这些参数可以给制作得适合于特定连接器应用的需要，根据本发明的实例参数现在被描述为提供实例参数值和用所述连接器所获得性能参数。
在本发明的实施例中，每个触点可以具有大约一个毫米的宽度W，以及触点被设置在1.4毫米的中心C上。这样，相邻触点可以具有它们之间大约0.4毫米的间隙宽度GW。IMLA可以包括触点延伸进去或者穿过的引线框架。引线框架可以具有大约0.35毫米的厚度T。相邻触点阵列之间的IMLA间隔IS可以约为两毫米。另外，触点沿着触点阵列的长度可以是边缘耦合的，以及相邻触点阵列可以彼此交错。
通常，在根据本发明的连接器中，相邻触点之间的触点宽度W与间隙宽度GW的比率W/GW大于现在技术中的连接器，现有技术中的连接器要求相邻触点阵列之间的屏蔽。在公开的美国专利申请2001/0005654A1中描述了这种连接器。通常的连接器，例如在申请2001/0005654中描述了的连接器，要求存在多于一个引线组件，因为它们依靠相邻引线组件之间的屏蔽板。这种引线组件通常包括沿着引线框架的一侧设置的屏蔽板，以便当引线框架彼此相邻放置时，触点设置在沿着每一侧的屏蔽板之间。在没有相邻的引线框架时。触点仅仅在一侧屏蔽，这导致不可接受的性能。
因为在根据本发明的连接器中没有要求相邻触点阵列之间的屏蔽板(因为，正如以下详细解释的，在本发明的连接器中因为触点的结构可以实现串扰、阻抗和插入损耗的期望水平)，所以不要求具有互补屏蔽的相邻引线组件，以及在缺乏任何相邻引线组件时，单个引线组件能够可接受的工作。
图42A提供了作为图41所示的每个差分信号对的信号传播时间的函数的差分阻抗反射曲线。随着信号传播通过第一测试板、相关联的头部通孔、信号对、相关联的插座孔以及第二测试板，在不同的时间，对于每个信号对，测量差分阻抗。正如图所示，每个差分信号对具有大约90-110欧姆的差分阻抗，以及通过每个信号对，差分阻抗相对恒定(即，在连接器的长度上±大约5欧姆)。优选大约92-108欧姆的差分阻抗。对于每个信号对的阻抗曲线大约与对于每个其它信号对的阻抗曲线相同。对于40ps的上升时间，根据10％-90％的信号电平，测量差分阻抗。
图42B提供了根据对于图41所示的每个差分信号对的信号频率的插入损耗的曲线。如图所示，对于达10GHz的信号，插入损耗相对恒定(小于大约-2Db)，以及对于每对的插入损耗大约与对于每个其它对的插入损耗相同。
图42C和图42D分别提供了在每个信号对处测量的多活动近端和远端串扰的最坏情况测量结果。在从信号电平的10％-90％的40和100ps的上升时间，测量所述串扰。
图43描述了对于IMLA相邻对的触点配置，其中触点被定义形成在每个IMLA中的相应的多个单端信号导体。IMLA与图41中描述的相同，唯一差别是触点的定义。另外，线性触点阵列246A和246B可以被当作触点列，以及行被称为A-O。信号触点由相应行的字母来表示，接地触点由GND表示，如图所示，触点1A、2B、1C等等是单端信号导体。
图44A提供了作为图43所示的每个信号触点的信号传播时间的函数的单端阻抗反射曲线。随着信号传播通过第一测试板、相关联的头部通孔、信号触点、相关联的插座孔以及第二测试板，在不同的时间，对于每个信号触点，测量单端阻抗。正如图所示，每个单端信号导体具有大约40-70欧姆的单端阻抗，以及通过每个信号触点，单端阻抗相对恒定(即，在连接器的长度上±大约10欧姆)。优选大约40-60欧姆的单端阻抗。对于每个信号触点的阻抗曲线大约与对于每个其它信号触点的阻抗曲线相同。从10％-90％的信号电平，对于40ps的上升时间，测量差分阻抗。
图44B提供了作为图43所示的每个信号触点的信号传播时间的函数的单端阻抗反射曲线，其是从20％-80％的信号电平，对于150ps的上升时间测量的。
图44C提供了作为对于图43所示的每个信号触点的信号频率的函数的插入损耗的曲线。如图所示，对于达大约4GHz的信号，插入损耗相对恒定(小于大约-2DB)，以及对于每个触点的插入损耗大约与对于每个其它触点的插入损耗相同。
图44D和图44E分别提供了在每个信号触点处测量的多活动近端和远端串扰的最坏情况测量结果。从20％-80％的信号水平，对于150ps的上升时间，测量串扰。
图45A-45F提供了注入噪音到差分对中的单端入侵者(aggressor)的串扰测量结果。信号触点由相应行的字母表示，对由框包围。接地触点由GND表示。对于每个阵列中的每个差分对，驱动半对(即触点B、E、H、K和N)。在相邻对上测量近端和远端差分噪音电压。入侵对中没有驱动的一半以50欧姆终接。对于40ps(10％-90％)、100ps(10％-90％和150ps(20％-80％)的上升时间，显示串扰百分比。所示的数目表示将显示作为在相邻差分对上的差分噪音的单端信号电压百分比。
图46A-46F提供了注入噪音到单端触点中的差分对入侵者(aggressor)的串扰测量结果。另外，信号触点由相应行的字母表示，以及接地触点由GND表示。对于每个阵列中的每个差分对，驱动对，以及在一半相邻对(即触点B、E、H、K和N)上测量近端和远端电压。牺牲对中没有使用的一半以50欧姆终接。对于40ps(10％-90％)、100ps(10％-90％和150ps(20％-80％)的上升时间，显示串扰百分比。所示的数目表示将显示作为在相邻单端触点上的单端噪音的差分信号电压百分比。
总之，本发明可以是可称的反转两片底板连接器系统，其基于可以在相同IMLA中用于差分对或者单端信号的IMLA设计。列差分对从小于大约2.5Gb/sec到大于大约12.5Gb/sec的速度显示了低插入损耗以及低串扰。示例性的结构包括对1.0英寸槽中心的150个位置，以及对于0.8槽中心的120个位置，全部没有交错屏蔽。IMLA是独立的，这意味着IMLA可以被堆栈成定制密度和线路考虑的任何中心线间隔。实例包括但肯定不局限于2mm、2.5mm、3.0mm或者4.0mm。通过使用空气作为绝缘体，具有改进的低损耗性能。通过进一步利用在每个IMLA中的电磁耦合，本发明帮助提供了无屏蔽的连接器，具有良好的信号完整性和EMI性能。单独的IMLA允许最终用户指定是否分配引脚作为差分对信号、单端信号或者功率。在低重量高速度连接器中，可以获得至少80安培的容量。
应当理解，前述实施例仅仅用于解释目的，而并非被解释作为对本发明的限制。在此所使用的词是用于说明和解释的词，而不是用于限制的词。另外，虽然在此参考特定结构、材料和/或实施例描述了本发明，但是本发明没有企图被限制到在此所公开的细节。相反，本发明扩展到所有功能上等效的结构、方法和使用，例如在所附权利要求的范围内。本领域普通技术人员在具有本说明书的教导之后，可以对此做出各种改型，并且没有偏离本发明的在这方面的范围和精神的情况下可以做出各种改变。

Claims (7)

1、一种电连接器，包括：
导电触点的第一线性触点阵列；以及第一引线框架，所述第一线性触点阵列的多个触点至少部分地延伸到所述第一引线框架中，其中，所述第一线性触点阵列的多个触点可以被选择性地指定为接地触点或者信号触点，使得所述第一线性触点阵列的多个触点形成包括一对信号触点的至少一个第一差分信号对作为第一指定，以及所述第一线性触点阵列的多个触点形成至少一个第一单端信号导体作为第二指定；以及
导电触点的第二线性触点阵列；以及第二引线框架，所述第二线性触点阵列的触点至少部分地延伸到所述第二引线框架中，其中，所述第二引线框架与所述第一引线框架相邻，所述第二线性触点阵列的触点可以被选择性地指定为接地触点或者信号触点，使得所述第二线性触点阵列的触点形成包括第二对信号触点的至少一个第二差分信号对作为第三指定，以及所述第二线性触点阵列的触点形成至少一个第二单端信号导体作为第四指定，
其中，在所述至少一个第一差分信号对的信号电平的40皮秒的10-90％上升时间，导电触点的所述第一线性触点阵列用作所述电连接器，其与是否存在导电触点的所述第二线性触点阵列无关，与导电触点的所述第二线性触点阵列的指定无关，并且无屏蔽板。
2、根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述至少一个第一差分信号对和至少一个第二差分信号对具有90-110欧姆的差分阻抗。
3、根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述至少一个第一单端信号导体和至少一个第二单端信号导体具有40-70欧姆的单端阻抗。
4、根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述至少一个第一差分信号对和至少一个第二差分信号对触点在5GHz具有小于0.7dB的插入损耗。
5、根据权利要求1所述的电连接器，其中，在所述40皮秒的10-90％上升时间，在所述至少一个第一差分信号对和至少一个第二差分信号对处测量的多活动近端串扰小于3％。
6、根据权利要求1所述的电连接器，其中，在所述40皮秒的10-90％上升时间，在所述至少一个第一差分信号对和至少一个第二差分信号对处测量的多活动远端串扰小于4％。
7、根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述至少一个第一单端信号导体和至少一个第二单端信号导体在4GHz具有小于2dB的插入损耗。
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