CN101330172B - 一种模块化结构的高速高密度背板连接器 - Google Patents

Abstract

一种模块化结构的高速高密度背板连接器，该电连接器由一个孔连接器和一个针连接器组成，其中孔连接器由一个外壳，一块盖板及多个层板组件组成，针连接器由基座，横向接地屏蔽片和差分对信号针单元组成，针连接器采用模块化结构，差分信号针单元和横向接地屏蔽片，密集阵列排列在基座中，利用过盈配合或凸齿将模块化结构固定在针连接器内，与现有技术相比的优点；结构牢固紧凑易于扩展，实现互补屏蔽，具有高密度、高品质信号工作特性。

Description

一种模块化结构的高速高密度背板连接器

一、技术领域

本发明涉及用于电子系统的电连接器，更具体地说，涉及在电子部件中的印刷电路板之间传输高速信号模块化结构的高速度高密度背板连接器。

二、背景技术

目前，在一些大型电子设备或通信系统中，多块线卡与主控资源板、交换网络卡之间的数据和控制信号都通过背板相连。现有的背板是具有许多连接器的印刷电路板，印刷电路板上的导电线路连接到连接器中的信号接脚上，从而可以在连接器之间发送信号。子插件板也含有插入到底板连接器中的连接器。以此方式经背板在子板插件板之间发送信号。

在这种结构下，随着系统容量增大，线卡数量逐渐增多，单线卡的端口容量和端口密度逐渐增大，单板之间在背板上的连线密度、信号速率和连线长度也随之增大。与此同时，信号之间的电磁耦合也随之增强，而且电磁耦合随着信号速度的加快而增强。

电连接器的设计需要反映电子工业发展的趋势。电子系统普遍的小型化和快速化，同时处理的数据量快速增加。这些趋势表明电连接器必须在较小的空间，承载更多更快的数据信号而不降低信号质量。

为了制造高速且高密度的连接器，连接器设计人员在接近信号接片处插入了屏蔽片。这些屏蔽片降低了信号接片之间的电磁耦合，从而抵消紧密空间的影响或者高频信号的影响。如果适当地构形，屏蔽可以通过连接器控制信号通路的阻抗，还可以提高连接器承载的信号的完整性。

屏蔽的早期使用见于富士通株式会社在1974年2月15日公开的日本专利49-6543和美国专利4,632,476及4,806,107中，这几个专利说明的连接器中，屏蔽即平行于信号接片经过子插件板也经过底板连接器，采用了悬臂插柱在屏蔽与底板连接器之间进行电连通。全部都转让给Framatome Connector International的专利5,433617；5,429,521；5,429,520及5,433,618说明了类似的结构。其它的连接器仅在子插件板内有屏蔽板。这样的连接器设计的例子可以从专利4,846,727；4,975,084，5,496,183及5,066,236中找到，所有这些专利都转让给了AMP公司。然而这些连接器中的屏蔽仅在信号接片列之间建立了屏蔽，忽略了差分信号对之间的电磁耦合。

Nashua(New Hampshier)的Teradyne ConnectionSystems介绍了连接器的模块化法。在所谓的

+连接器系统中，在金属的加强板上结构多个模块或者说信号接片列。一般在每个模块上设15至20个这样的列。连接器的模块化得到较为灵活的构形，从而可以对特定的用途生产“客户定制”的连接器，而且可以避免较大型非模块化连接器中出现的许多公差问题。

Teradyne公司介绍了这种模块化式连接器较新进展并且在美国专利5,980,321和5,993,259中加以说明，这两个美国专利作为参考对比。

这些专利示出了一种两件式连接器。连接器的子插件板部件包括多个固定在金属加强板上的模块上。在此每个模块由两个层板组件组成，一个是接地层板组件，一个是信号层板组件。模块化式连接器的又一个变形公开于专利申请09/199,126中，该申请以此为参考对比。

针对目前高速高密度背板连接器存在的不足，本发明提出一种结构牢固、紧凑，能够实现互补屏蔽，具有高密度、高品质信号工作特性的一种模块化结构的高速高密度背板连接器

三、发明内容

本发明的目的是提供一种基于模块化结构的高速高密度背板连接器，包括一个孔连接器和一个针连接器。其中针连接器中由模块化的差分信号针单元和横向屏蔽片安装在基座中组成。基座可以根据实际使用情况设计成单层结构或多层结构。差分信号针单元又由纵向屏蔽片和嵌件单元组成，模块化的差分信号针单元密集阵列安装在基座中，实现针连接器插分信号接触件的横向与纵向屏蔽。同样，孔连接器也可以根据这种机构形式，做成这种模块化的结构。

与现有的技术相比较，采用本发明一种模块化结构的高速高密度背板连接器具有以下优点：

1、结构牢固、紧凑，易于扩展；

2、能够实现互补屏蔽；

3、具有高密度、高品质信号工作特性。

四、附图说明

图1是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器立体结构分解图。

图中：1-孔连接器、2-层板组件、3-外壳、4-盖板、5-针连接器、6-基座、7-横向接地屏蔽片、8-差分对信号针单元。

图2是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的基座示意图；图3是图2的局部放大图；图4是基座下端面结构图；图5是图4的局部放大图。

图2、3、4、5中：6-基座、6a-上端面、6b-下端面、9-方格、9a-窄槽、9b-过渡部分、10-台阶面。

图6是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器的组装示意图。图7是图6的横向接地屏蔽片结构放大图

图6、7中：7-横向接地屏蔽片、7a-屏蔽刃部、7b-凸齿、7c、7d-圆弧过渡面、7e-连接带、7f-引脚。

图8、9是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器中差分信号针单元的分解部件结构示意图。

图8、9中：11-纵向屏蔽片、11a-屏蔽刃部、11b-卡片、11c-侧壁、11d-折弯弹片、12-嵌件单元、12a-差分信号针、12b、12c-凸台。

图10是本发明的一种实施例二中模块化结构的高速高密度背板连接器立体结构分解图。

图中：1-孔连接器、2-层板组件、3-外壳、4-盖板、5-针连接器、6-1-上基座、6-2-下基座、7-横向接地屏蔽片、8-差分对信号针单元。

图11是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的下基座(安装了2排差分对信号针单元)示意图。

图中：6-2a-上端面、6-2b-侧壁、6-2c-侧壁内表面、6-2d-导向槽、6-2e-宽槽、6-2f-窄槽、6-2g-卡口、8-差分对信号针单元、9-方格、9a-窄槽。

图12、13是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的上基座(安装了3排横向接地屏蔽片)上端面和下端面结构示意图。

图12、13中：6-1a-侧壁、6-1b-外表面、6-1c-筋、6-1d-导向凸台、6-1e-倒角、6-1f-凸齿、7-横向接地屏蔽片。

图14是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器中差分信号针和屏蔽单元的组装示意图。

图中：7-横向接地屏蔽片、7b-凸齿、7c、7d-过渡圆弧、7f-引脚、8-差分对信号针单元、11-纵向屏蔽片、12-嵌件单元、12c-凸台。

图15是本发明的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器中嵌件单元的结构组装示意图。

图中：12-嵌件单元、12a-差分信号针、12b-凸台、12c-凸台、12d-凸齿。

五、具体实施方式

以下结合附图对的一种模块化结构的高速高密度背板连接器的实施例做进一步详细说明：

如图1所示，是本实施例中模块化结构的高速高密度背板连接器立体结构分解图。本发明模块化结构的高速高密度背板连接器包括孔连接器1、层板组件2、外壳3、盖板4、针连接器5、基座6、横向接地屏蔽片7和差分对信号针单元8。孔连接器1又称子板连接器，针连接器5又称母板连接器。孔连接器1与针连接器5配合使用，形成一对高速背板连接器。其中孔连接器1，由一个外壳3，一块盖板4及多个层板组件2组成，针连接器5由基座6横向接地屏蔽片7和差分对信号针单元组成，针连接器5采用模块化结构，差分信号针单元8和横向接地屏蔽片7，密集阵列排列在基座6中，横向接地屏蔽片7利用过盈配合或凸齿将模块结构固定连接在基座内。

针连接器5采用模块化结构，由模块化的差分对信号针单元8与横向接地屏蔽片7整排密集安装在基座6上，形成针连接器5。针连接器5中的基座6采用单层或多层结构，多层结构基座的固定方式有两种：一是上基座6-1与下基座6-2通过卡口锁紧固定，二是用胶粘剂把上下两基座紧固到一起。

如图2、3、4、5所示，是本实施例中模块化结构的高速高密度背板连接器的基座结构示意图。基座6有上、下两个端面，即上端面6a和下端面6b。

基座6的上端面6a上分布有容纳差分对信号针单元8的多排方格9、容纳横向接地屏蔽片7的窄槽9a及它们之间用于实现横、纵向屏蔽片电气连接的过渡部分9b。台阶面10稍低于端面6a，在组装信号针单元8时，可以卡住凸台12b、12c；基座6的方格9中有窄槽9a和过度部份9b，其之间的平面稍低于基座上端面6a、方格9内设有台阶10。

如图6、7所示，是本实施例中模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器的结构组装示意图。横向接地屏蔽片7由屏蔽刃部7a、凸齿7b、圆弧过渡面7c和7d、连接带7e、引脚7f组成；横向接地屏蔽片7用凸齿7b固定在基座6中，凸齿7b和横向接地屏蔽片7折弯部份有过渡圆弧7c、7d，各横向接地片7根部之间由连接带7e相连。

横向接地屏蔽片7由基座6的下端面6b安装到位后，再将差分信号针单元8由上端面6a安装到位，通过一定的过盈配合将差分信号针单元8和横向接地屏蔽片7夹紧、固定。横向接地屏蔽片7利用根部的凸齿7b防止松脱。差分信号针单元8组装到位后，在过渡区域9b处，纵向屏蔽片11上的折弯弹片11d与横向接地屏蔽片7上的屏蔽刃部7a根部相接触，实现了横、纵向屏蔽片的电气连接。

连接带7e将各个屏蔽刃部7a连接起来，保证横向接地屏蔽片7一次冲压成型，圆弧过渡面7c和7d提高冲压加工成型的工艺性。

如图8、9所示，是本实施例中模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器中，差分信号针单元的组装示意图。差分对信号针单元8由纵向屏蔽片11和嵌件单元12组成或由一个横向接地屏蔽片7。纵向屏蔽片11和嵌件单元12用卡片11c和折弯弹片11d与横向接地片7的根部，压紧过盈配合，固定在基座6的方格9中。

纵向屏蔽片11包括伸出的屏蔽刃部11a、用于与横向接地屏蔽片7接触的折弯弹片11d、用于卡住基座6的卡片11b、用于拖住嵌件单元12的侧壁11c。嵌件单元12是可以由差分信号针12a嵌入注塑件，也可以利用凸齿将其固定(类似凸齿7b将横向接地屏蔽片7固定在基座6中)。嵌件单元12的凸台12b和12c可以卡住纵向屏蔽片11上的侧壁11c与基座6上的台阶面10。

如图10所示，是实施例二中模块化结构的高速高密度背板连接器立体结构分解图。实施例二与实施例一的区别是基座6由上基座6-1和下基座6-2组成。上基座6-1和下基座6-2组装在一起，构成基座6，这样可以方便本发明的差分信号针单元8和横向接地屏蔽片7的安装，实现自动化生产。

如图11、12、13所示，图11是实施例二中模块化结构的高速高密度背板连接器的下基座(安装了2排差分对信号针单元)示意图。图12、13是实施例二中模块化结构的高速高密度背板连接器的上基座(安装了3排横向接地屏蔽片)示意图。

下基座6-2的两侧边缘向远端延伸形成两侧壁6-2b。侧壁内表面6-2c分布着4个用于定位和导向的导向槽6-2d、4个宽槽6-2e和若干窄槽6-2f。另外，导向槽6-2d的侧壁上设有卡口6-2g，用来与上基座6-1的窄槽6-1f配合锁紧。宽槽6-2e直通到端面，它是针连接器5与孔连接器1对接时起导向和防误插作用。

上基座6-1的基本形状、加工方法、材料与下基座6-2类似。上基座6-1的侧壁6-1a是由端面向上端延伸而成。侧壁6-1a的外表面6-1b上设有与下基座6-2相对应的数条筋6-1c、导向凸台6-1d。导向凸台6-1d前端有一倒角6-1e，它有利于上、下基座的对接组装。另外，每个导向凸台6-1d的末端两侧有两个小凸齿6-1f，它用来与下基座侧壁6-2b上的卡口6-2g配合锁紧。利用上基座6-1的凸齿6-1f卡入下基座6-2的卡口6-2g，实现上下基座的固定。

实施例二，是利用卡口锁紧将上下基座压入固定。另外，胶粘剂也可以被用来把上基座与下基座机械的紧固到一起，同样可以收到良好的效果。

如图14所示，是本发明实施例中模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器中差分信号针和屏蔽单元的组装示意图。

图中：7-横向接地屏蔽片、7b-凸齿、7c、7d-过渡圆弧、7f-引脚、8-差分对信号针单元、11-纵向屏蔽片、12-嵌件单元、12c-凸台。

根据本发明专利的发明思想，可以将差分信号针单元8和横向接地屏蔽片7设计成一个模块，同样也可以实现本发明。如图14所示，在实施例中将横向接地屏蔽片7、纵向屏蔽片11和嵌件单元12作为一个模块，利用过盈配合将整个模块压入基座6中的方格9。

如图15所示，是本发明实施例中模块化结构的高速高密度背板连接器的针连接器中嵌件单元的组装示意图。嵌件单元12还可以利用凸齿12d固定在基座6中的方格9。

以上实施例仅是本发明模块化结构的高速高密度背板连接器的诸多实施例中的几种，还可以利用本发明的模块化结构设计来实现孔连接器的模块化，这并不脱离本发明的实质。

Claims (7)

1.一种模块化结构的高速高密度背板连接器，该电连接器包括一个孔连接器(1)和一个针连接器(5)，其中孔连接器(1)由一个外壳(3)、一块盖板(4)及多个层板组件(2)组成，针连接器(2)由基座(6)、横向接地屏蔽片(7)和差分对信号针单元组成，其特征是：针连接器(5)采用模块化结构，差分信号针单元(8)与横向接地屏蔽片(7)密集阵列排列在基座(6)中，横向接地屏蔽片(7)利用凸齿将模块化结构连接器内，差分信号针单元(8)由纵向屏蔽片(11)和嵌件单元(12)组成。

2.按权利要求1所述的一种模块化结构的高速高密度背板连接器，其特征是：针连接器(5)中的基座(12)采用单层结构或多层结构。

3.按权利要求2所述的一种模块化结构的高速高密度背板连接器基座，其特征是：多层结构基座的固定方式有两种，一是上基座(6-1)与下基座(6-2)通过卡口锁紧固定，二是用胶粘剂把上基座(6-1)与下基座(6-2)机械的紧固到一起。

4.按权利要求1或3所述的高速高密度背板连接器基座，其特征是：基座(6)的方格(9)中有窄槽(9a)和过渡部分(9b)。

5.按权利要求4所述的高速高密度背板连接器基座，其特征是：基座(6)中的窄槽(9a)和过渡部分(9b)之间的平面稍低于基座上端面(6a)，方格(9)内设有台阶(10)。

6.按权利要求1所述的一种模块化结构的高速高密度背板连接器，其特征是：横向接地屏蔽片(7)用凸齿(7b)固定在基座(6)中，凸齿(7b)和横向接地屏蔽片(7)折弯部分有过渡圆弧(7c、7d)，各个横向接地屏蔽片(7)根部之间由连接带(7e)相连。

7.按权利要求1所述的差分信号针单元，其特征是：纵向屏蔽片(11)和嵌件单元(12)用卡片(11c)和折弯弹片(11d)与横向接地屏蔽片(7)的根部压紧过盈配合固定在基座(6)的方格(9)中。

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