CN101490906B - 边缘连接器 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于在高频下如在频率高于2.0GHz或3.0GHz的系统环境下传输信号的边缘连接器。所述连接器包括壳体以及位于壳体内的至少一个第一和第二导体。每个导体都具有接触部分和终端部，并且每个接触部分形成接触面。所述至少第一和第二导体位于所述壳体内以使两个接触面都面对第一方向，所述第一导体的所述终端部从所述第一导体的所述接触部分沿第一方向偏离，并且所述第二导体的所述终端部从所述第二导体的所述接触部分沿与第一方向相反的第二方向偏离。
Description
技术领域
本发明涉及一种电连接器，并且更特别地涉及一种用于在高频如高于400MHz甚至高于2.0GHz下传输信号的边缘连接器(edgeconnector)。
背景技术
在计算机或电信系统中，连接于外部的接口通常被设计为用于传输多种数据的总线(bus)。硬件接口被制造为可扩展槽，即所谓的边缘连接器。所述槽连接于母板。组合式子板如接口板或存储板可被插入槽，从而形成连接接口。边缘连接器通常将母板与子板以下述方式连接起来。用于连接连接器的通孔形成于母板上。导电金属层被镀在内表面和通孔的外围上，将被连接于母板上总线的电路被连接于相应的通孔。边缘连接器的销穿过母板的通孔并且被暂时地保持在母板上。接着销通过钎焊或其它方法被牢牢地保持在母板上，从而实现与母板的电力连接。
子板包括实现该接口功能所需的多种电子元件和电路结构，并且在用于连接于边缘连接器的子板末端或边缘部分上制造“金指(goldfingers)”，即连接于子板电路的一排矩形或椭圆形导电垫。子板带有金指的末端或边缘部分被插入边缘连接器的槽内。槽的两个内侧包含导体的接触区域；导体的另一末端是连接器的将被钎焊在母板上的销。金指接触连接器的导体的相应接触区域，因此母板和子板的电路被连通。
电连接器主要用于完全地和正确地传输信号，并且为典型的无源(passive)元件。近年来，用于计算机的中央处理器(CPU)的速度不断改进，从最初的33MHz、66MHz到PentiumIII的500MHz和最新的Pentium IV 3.06GHz。这样，主板和计算机外围设备的电子信号传输速度必须相应地提高，才能与CPU的处理速度匹配。
通过连接器的信号传输可被分为两种模式，即单端信号(single-ended signal)和差模信号(differential mode signal)。单端信号意味着在彼此连接的两个电子元件或装置之间传输一个信号时仅使用一个导体。差模信号的传输需要两个匹配的导体，从而在彼此连接的两个电子元件或装置之间往复传输信号。
在两个导体上传输的差模信号是两个互补信号，即振幅相同但极性相反(具有180°的相位差)。在高速传输的环境下，差模信号传输可实现更好的电子特性。系统所需的时序和响应能力可轻易实现，籍此可能减少系统错判或遗漏部分数据的可能性。因此，实际上当用边缘连接器将多种接口板和存储模块连接于母板时，连接器一侧上的每对导体(通常称为“触头”)主要用于在差模下传输信号。
尽管使用差模信号传输可获得连接系统更好的电子特性，但是带有相反极性的一对差模信号的电子特性受到连接器设计因素如导体的材料和形状、导体相对彼此的排列以及带有绝缘材料的导体的排列等的影响。特别地，当计算机和通信设备变得越来越小时，电连接器的结构也变得越来越紧凑，例如连接器导体之间的距离被极大地缩小，并且销的密度增加。但是这些改变使得与高速或高频信号传输相关的问题更加严重，如阻抗、串扰、传播滞后、衰减、失真和上升时间弱化。因此，用适宜的连接器获得优选的系统性能对工业提出了挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在高密度销和高速传输环境下传输具有良好电子特性的差模信号的连接器。
本发明的另一目的在于提供一种带有在组装状态下可被压配合(press fit)的高密度销的连接器，并且当压配合连接器被压入母板上的通孔中时可极大地减少销的收缩或不适当的弯曲。
在一个实施例中，提供了一种用于在母板与子板之间建立电连接的连接器。更特别地，提供了一种用于在高频下如在频率高于2.0GHz或3.0GHz的系统环境下传输信号的边缘连接器。所述连接器包括壳体以及位于壳体中的至少第一和第二导体。每个导体都具有接触部分和终端部，同时每个接触部分形成接触面。所述至少第一和第二导体以下述方式位于所述壳体中，即，两个接触面都面对第一方向，所述第一导体的所述终端部从所述第一导体的所述接触部分沿第一方向偏离，并且所述第二导体的所述终端部从所述第二导体的所述接触部分沿与第一方向相反的第二方向偏离。
为更好地理解本发明及其目的和优选实施例，下面参照附图进一步详述。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的连接器的透视图；
图2A示出图1沿直线A-A的截面透视图；
图2B示出图1沿直线B-B的截面透视图；
图3A示出图1连接器的导体在壳体去除时的透视图；
图3B-3E示出图1的部分导体的排列的透视图；
图4示出图1连接器底部的透视图；
图5示出根据本发明的一个实施例的连接器的导体的终端部在压配合入母板上的通孔后的部分截面图；
图6示出根据本发明的一个实施例的连接器在与母板和子板组装后的截面图；
图7A-7B示出根据本发明的一个实施例的连接器在与母板和子板组装后的截面透视图；
图8和图9示出根据本发明的一个实施例的连接器在不同信号频率下的远端串扰值的曲线图；
图10A和图10B示出根据本发明的另一个实施例的连接器的截面透视图。
具体实施方式
本发明的优选实施例将参照附图描述，并且附图中的附图标记用于表示相应的元件。
如图1所示，高速连接器12通常为细长的长方形，并且包括由电绝缘材料模制而成的壳体26，该壳体中具有多个隔间21并且在中部具有长槽23。隔间21位于槽23的两侧并且每个隔间具有保持在其中的导体38。为了示出壳体26和导体38的定向，壳体26限定了纵向或长度方向262、横向或宽度方向264以及上升或高度方向266。
图2A示出图1所示的导体沿图1中直线A-A的截面透视图，并且图2B示出沿图1中直线B-B的截面透视图。图2A和2B中所示的沿直线A-A和B-B的截面是两个相邻的隔间沿壳体26的长度方向上的截面，其中导体38被置于在壳体26的槽23两侧上的两个相对隔间的每个内。
图3A-3D示出导体38的构型和排列。图3A示出图1的导体38的构型和排列，其中壳体26被去除以利于更好观察。每个导体38由细长的导电材料形成，其沿着导体本体的长度具有相同的横向尺寸或相同厚度T，并且具有接触部分32和终端部34。在接触部分32与终端部34之间形成弯曲区域或中间部，即导体38的终端部34不与接触点或接触面31沿高度方向对齐。而是，导体38变形从而在接触部分32与终端部34之间形成弯曲区域33，因此终端部34平行于横向即沿横向的相同或相反方向偏移，并且接着沿上升方向的反向向下延伸。
图3B进一步示出在图2A的截面中的第一和第二导体382和384的构型，它们布置有彼此相对的各自的接触部分324和322。右侧上的导体384的终端部344朝接触部分324的后部横向移位或偏移，并且左侧上的导体382的终端部342朝接触部分322的前部横向移位或偏移。
图3C示出在图2B的截面中被设置为彼此相对的第一和第二导体386和388的构型。图2B中的终端部的移动方式与图2A中相反。也就是说，在图3C中，右侧上的导体388的终端部348朝接触部分328的前部横向移位或偏移，并且左侧上的导体386的终端部346朝接触部分326的后部移位。因此，位于槽23相反侧上的两个隔间21内的导体的终端部以相反方向横向移位或偏移，并且沿连接器12的长度方向彼此相邻的两个隔间21内的导体的终端部也以相反方向横向移位或偏移。
图3D示出以并排方式即接触面面对同一方向(第一方向402)设置的第一导体418和第二导体428的构型。第一导体418的终端部414与第一导体418的接触部分412沿第一方向402偏移。第二导体428的终端部424与第二导体428的接触部分422沿与第一方向402相反的第二方向404偏移。
图3E示出第三导体438与第一导体418面对或相对，并且第四导体448与第三导体438面对或相对。第三导体438的终端部434与第三导体438的接触部分432沿第一方向402偏移，并且第四导体448的终端部444与第四导体448的接触部分442沿第二方向偏移。
从图3E中清楚可见，四个导体的终端部被移位并且交错。因此，在导体与壳体26被组装之后，终端部所有暴露于连接器12底部外侧的部分被设置为图4所示的交错菱形格子(diamond check)模式。菱形格子排列使得在与连接器12的终端部连接的母板上的通孔排列上的最小组件布置区域上能得到最多的连接点。当通过将连接器的销(终端)穿过母板上的通孔形成连接时，销和通孔的尺寸受到限定。如果与小通孔匹配的销过细，那么销的强度不够，信号传输质量也会较差。此外，当通过钎焊或压配合过程连接于母板时，接触的可靠性也会较低。因此，优选用足够强度的销匹配尺寸合适的通孔。为了保持通孔之间的充分距离，与以普通正方形阵列设置的销配合的通孔排列占用的母板表面积比菱形格子排列占用的面积更大。因此，在高密度和小型化母板组件的趋势下，优选采用交错和移位终端部的形状。
本发明的一个实施例示出连接器12以除钎焊以外的方式被安装于母板上。如图5所示，带有轻微弹性的压配合结构35形成于终端部34上的适合位置，与母板上的通孔过盈配合(interference fit)。该压配合结构35形成为针眼形，并且该针眼外围的材料与母板上通孔的外围互相抵触。由于该针眼形的弹性和母板材料的内在弹性，压配合结构35的突起与镀(plated)在母板上通孔上的导电垫4紧密接合。压配合结构35的形状和尺寸被构造为不完全损坏通孔的导电垫4(如图5所示)。导电垫4连接于母板内侧的电路，因此连接器12电连接于母板的电路。如上所述，该压配合方式能够比钎焊实现更好和更可靠的电力特性。
当使用上述压配合方式将组装的连接器压配合在母板上时，在导体38的终端部34与母板上的通孔之间的充分抵触保持力是必要的，因此用于将终端部34压配合入通孔内的力必须足够大。因此，产生的反作用力趋于使导体38的终端部34变形，或趋于使导体38脱离接合并使其向上移出壳体26。为解决该问题，在导体38终端部的上部形成朝向一侧或两侧的突起37，如图3B所示，并且在壳体26的隔间21的相应位置中形成用于接纳突起37的凹口27，如图4-6所示。突起37的上表面抵靠在凹口27内壳体26的下表面。这样，当在压配合操作期间接纳反作用力时，导体38不会被推出壳体26，因为凹口27中壳体26的下表面防止导体38的突起37向上移动。此外，突起37的宽度可略微大于凹口27，从而与凹口27过盈配合。接着导体38可被保持在壳体26内的固定位置并且不容易被移动或摇动。
如图6所示，在本发明的一个实施例中，子板5下部的金指端插入连接器12的槽23内。所述子板承载了存储芯片或其它接口元件。连接器12的终端部34通过压配合结构35插入母板3上的通孔4内并与其连接。导体38的接触部分32为柔性结构，并且通过弯曲具有相同厚度或横向尺寸的薄平板被成形。当子板5插入槽23时，接触部分32发生弹性形变。因此通过接触点31和子板5的金指相接触来实现电连接。
如上所述，连接器12可通过压配合结构35电连接于母板，并且因此可通过导体38的接触点31和压配合结构35在母板3与子板5之间往复传输电信号。
为获得高速传输所需的电力特性，特别是当信号频率高于2.0GHz或甚至3.0GHz时，根据本发明的连接器使用压配合方法连接压配合结构35和母板。这就提高了信号传输的质量和可靠性。由于差模信号是被两个相匹配导体传输的振幅相同但相位相反的信号，连接器的相邻导体38沿槽23的长度方向形成的信号传输路径的长度在每对导体中优选为相同的。因此，每对导体中相邻导体38从接触点31延伸至压配合结构35的长度可为相同的，并且从连接于弯曲部分33的接触部分32的下部延伸至终端部34的起始处的信号传输部分的形状可为对称的。
为获得高速传输所需的更好电力特性，导体的弯曲部分33，或优选包括弯曲部分33下方的终端部34的一部分，优选位于壳体26的隔间21内，而非暴露于壳体26外。因为壳体26的绝缘材料的介电常数大于空气的介电常数，因此壳体26可对导体38的整个信号传输路径提高相同的屏蔽效果，从而减少了对外的信号辐射。因此，沿信号传输路径的信号具有极高强度，并且来自导体或其它周围导体的干扰可被减少，因而可减少串扰。对于位于槽23的两个相对侧上彼此面对的成对导体38或用于接地的那些导体，因为它们并非差模信号传输对，因此它们的信号传输路径不需要相同或对称。
图7A和图7B示出根据本发明的一个实施例的连接器当组装于母板并接纳子板时的截面透视图。在该实施例中，横截面取自壳体26中的两个相邻隔间。
图8和图9示出当根据本发明的一个实施例的连接器被用于高速信号传输时远端串扰测试的测试结果。当频率低于2.5GHz时，根据本发明的一个实施例的连接器的远端串扰值将不超过-33dB。当频率高达3.5GHz时，根据本发明的一个实施例的连接器的远端串扰值将不超过-29dB。如图所示，该性能优于现有连接器。此外，根据本发明的一个实施例的连接器在高速传输期间还具有更低的差分插损(differential insertion loss)和更低的差分回损(differential returnloss)。
在图10A和图10B所示的另一个实施例中，导体38具有平行于横向264延伸的弯曲部分33。壳体26的隔间21内的两个侧壁突起形成止挡结构25。所述止挡结构25抵靠弯曲部分33。可选地，止挡结构25可能不是与侧壁一体的部分，而是被插入且固定于壳体内正确位置从而形成邻接于弯曲部分33上的独立块。这样的止挡结构25可阻挡导体38，从而在压配合期间防止导体38被反作用力向上移动从而暴露于壳体26外。该实施例的优点在于：当独立块独立于壳体形成时，独立块可由弹性材料形成。当作用于弯曲部分时，弹性块可作为吸收或减少施加于导体的撞击的缓冲器，因此有助于在压配合期间保护导体免于受损。
本领域技术人员应当了解，可对本发明的结构做出各种改进和改变而不脱离本发明的范围或精神。如前所述，本发明意图包括对本发明的改进和改变，它们都在本发明所附权利要求及其等价物的范围内。
Claims (24)
1.一种边缘连接器，包括：
壳体；以及
至少第一和第二导体，每个导体都具有接触部分和终端部，每个接触部分形成接触面；所述第一和第二导体位于所述壳体中并且所述接触面面对第一方向；
其中所述第一导体的所述终端部从所述第一导体的所述接触部分沿第一方向偏离；并且
其中所述第二导体的所述终端部从所述第二导体的所述接触部分沿与第一方向相反的第二方向偏离，
在所述第一和第二导体的终端部和接触部分之间形成弯曲部分，其中，所有所述导体的至少弯曲部分被所述壳体容纳，
其中，所述终端部完全位于所述弯曲部分的下方，并且，所述接触部分由接近壳体顶部的反向弯曲部和从反向弯曲部向下延伸的接触点构成，
其中所述终端部和所述接触部分由沿着所述壳体的横向延伸的中部所连接，其中所述中部抵靠位于所述壳体中的止挡件以防止所述导体被从所述壳体移除。
2.如权利要求1所述的边缘连接器，其中每个导体的接触部分和终端部具有相同的横向尺寸。
3.如权利要求1所述的边缘连接器，其中每个终端部将在终端接触点处接触电路板，并且，该对导体中的一个导体的从接触面延伸至终端接触点的长度等于该对导体中的另一个导体的从接触面延伸至终端接触点的长度。
4.如权利要求1所述的边缘连接器，其中每个导体具有抵靠壳体的台肩，用于防止所述导体从所述壳体被移除。
5.如权利要求4所述的边缘连接器，其中每个台肩被接纳在形成于壳体中的凹口中。
6.如权利要求5所述的边缘连接器，其中所述凹口具有小于所述台肩宽度的宽度，从而能够在所述凹口与所述台肩之间形成过盈配合。
7.如权利要求1所述的边缘连接器，其中所述止挡件由从所述壳体突出的突起形成。
8.如权利要求1所述的边缘连接器，其中所述止挡件是插入到壳体中的独立材料件。
9.如权利要求8所述的边缘连接器，其中止挡件为弹性止挡件。
10.如权利要求1所述的边缘连接器，还包括：
位于壳体中与第一导体相对的第三导体；
位于壳体中与第二导体相对的第四导体；
第三和第四导体中的每一个都具有接触部分和终端部，每个接触部分形成接触面；
其中所述第三导体的终端部从所述第三导体的接触部分沿第一方向偏移；并且
其中所述第四导体的终端部从所述第二导体的接触部分沿第二方向偏移。
11.如权利要求10所述的边缘连接器，其中所述第一、第二、第三和第四导体形成导体单元，其中连接器还包括置于壳体中的彼此相邻的多个导体单元。
12.如权利要求11所述的边缘连接器，其中每个导体具有抵靠壳体的台肩，用于防止导体被从壳体移除，并且不止一个台肩被接纳在形成于壳体中的凹口中。
13.一种边缘连接器，包括：
壳体；以及
第一和第二导体，每个导体都具有接触部分和终端部，每个接触部分形成接触面；所述第一和第二导体置于所述壳体中；
其中第一导体的所述接触面面对第一方向，并且第二导体的所述接触面面对与第一方向相反的第二方向；并且
其中所述第一导体和第二导体的终端部从相应接触部分沿第一方向偏离，
在所述第一和第二导体的终端部和接触部分之间形成弯曲部分，其中，所有所述导体的至少弯曲部分被所述壳体容纳，
其中，所述终端部完全位于所述弯曲部分的下方，并且，所述接触部分由接近壳体顶部的反向弯曲部和从反向弯曲部向下延伸的接触点构成，
其中所述终端部和所述接触部分由沿着所述壳体的横向延伸的中部所连接，其中所述中部抵靠位于所述壳体中的止挡件以防止所述导体被从所述壳体移除。
14.如权利要求13所述的边缘连接器，其中每个导体的所述接触部分和所述终端部具有相同的横向尺寸。
15.如权利要求13所述的边缘连接器，其中每个终端部在终端接触点处与电路板接触，并且，该对导体中的一个导体从接触面延伸至终端接触点的长度等于该对导体中的另一个导体从接触面延伸至终端接触点的长度。
16.如权利要求13所述的边缘连接器，其中每个导体具有抵靠壳体的台肩，用于防止所述导体被从所述壳体移除。
17.如权利要求16所述的边缘连接器，其中每个台肩被接纳于形成于壳体中的凹口中。
18.如权利要求17所述的边缘连接器，其中所述凹口具有小于所述台肩宽度的宽度，从而能够在所述凹口与所述台肩之间形成过盈配合。
19.如权利要求13所述的边缘连接器，其中所述止挡件由从所述壳体突出的突起形成。
20.如权利要求13所述的边缘连接器，其中所述止挡件是插入壳体内的独立材料件。
21.如权利要求20所述的边缘连接器，其中止挡件为弹性止挡件。
22.一种边缘连接器，包括：
壳体，其具有沿着壳体的相对侧排成两排的多个隔间；
形成于两排隔间之间的至少一个槽，用于接纳将被连接于所述连接器的电路卡；
沿壳体的一侧分别置于两个相邻隔间中的至少第一和第二导体，每个导体都具有接触部分和终端部，每个接触部分形成接触面；所述第一和第二导体的所述接触面面对第一方向；
其中第一导体的所述终端部从第一导体的所述接触部分沿第一方向偏离；并且
其中第二导体的所述终端部从第二导体的所述接触部分沿与第一方向相反的第二方向偏离，
在所述第一和第二导体的终端部和接触部分之间形成弯曲部分，其中，所有所述导体的至少弯曲部分被所述壳体容纳，
其中，所述终端部完全位于所述弯曲部分的下方，并且，所述接触部分由接近壳体顶部的反向弯曲部和从反向弯曲部向下延伸的接触点构成，
其中所述终端部和所述接触部分由沿着所述壳体的横向延伸的中部所连接，其中所述中部抵靠位于所述壳体中的止挡件以防止所述导体被从所述壳体移除。
23.如权利要求22所述的边缘连接器，其中所述两个相邻隔间中的一个具有比所述两个相邻隔间中的另一个更大的宽度。
24.如权利要求23所述的边缘连接器，其中具有更大宽度的所述隔间用于接纳第二导体的至少一部分，并且具有较小宽度的所述隔间用于接纳所述第一导体的至少一部分。
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