CN101521337A - 性能加强型触头模块组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种性能加强型触头模块组件，以及一种包括该性能加强型触头模块组件的电连接器，包括壳体和由壳体固定的第一和第二触头模块组件。每个触头模块组件包括绝缘主体，具有匹配端和安装端，匹配端具有多个匹配触头，安装端具有多个安装触头。引线框至少部分被绝缘主体包围。引线框具有多个导体，沿引线框平面延伸，表现为信号导体和接地导体。信号和接地导体自各个匹配触头和安装触头延伸。至少一些接地导体包括紧接各个匹配触头的匹配触头端子以及紧接各个安装触头的安装触头端子。接地导体部分在与各接地导体连接的匹配触头和安装触头间延伸，由此所述接地导体的匹配触头端子与安装触头端子间存在间隙。公共部件，电连接至少一个接地导体的匹配触头端子和安装触头端子，公共部件取向为与引线框平面不共面。

Description

性能加强型触头模块组件
技术领域
本发明涉及一种电连接器，其具有能够提供增强的电性能的触头模块。
背景技术
随着电气元件，如应用在计算机、路由器、交换机等中的处理器朝着更小、更快、性能更高的趋势发展，对于沿着电通路的电接口而言，以高的处理能力在高频率、高密度运行已经变得越来越重要。例如，视频、音频和数据的性能要求驱动着这种系统中的连接器的输入和输出速度达到越来越快的等级。
在用于互连电路板的传统方法中，一个电路板用作背板，另一个用作子板。所述背板通常具有一连接器，通常被称作插头，其包括多个信号触头，所述信号触头连接至所述背板上的导电路径。所述子板连接器，通常被称作插座，也包括多个触头。通常，所述插座为直角连接器，其将所述背板与子板互连，从而信号可以在它们之间传送。该直角连接器通常包括一匹配面，其接收多个来自背板上的头部的信号引脚，以及位于安装面上的触头，安装面连接所述子板。
至少一些直角连接器包括多个容纳在壳体中的触头模块。所述触头模块通常包括被封闭在绝缘体中的引线框。所述引线框包括多个导体，所述导体将保持在所述触头模块的匹配端上的电触头与保持在所述触头模块的安装端上的各个触头互连。然而，已知的连接器运行在更高性能等级的电流系统时存在困难。例如，已知背板连接器在如串扰、噪音持续、覆盖区阻抗以及歪斜的区域，高速电性能是受限的。
需要一种以成本有效并可靠的方式提供增强的电性能的电连接器。
发明内容
根据本发明的电连接器包括壳体以及由壳体保持的第一和第二触头模块组件。每一个所述触头模块组件包括一绝缘主体，其具有一匹配端和一安装端，匹配端具有多个匹配触头，安装端具有多个安装触头。一引线框至少部分被所述绝缘主体包围。所述引线框具有沿着引线框平面延伸的多个导体，以信号导体和接地导体存在。所述信号和接地导体从各个匹配触头和安装触头延伸。至少一些接地导体包括紧接各个匹配触头的匹配触头端子和紧接所述各个安装触头的安装触头端子。所述接地导体只是局部在所述匹配触头和与所述各个接地导体相连的所述安装触头之间延伸，从而在所述接地导体的匹配触头端子与安装触头端子间存在间隙。一公共部件电连接至少接地导体之一的所述匹配触头端子和所述安装触头端子，其中所述公共部件定位成与所述引线框平面不共面。
附图说明
图1为一电连接器的示例性实施例的透视图。
图2为图1所示的电连接器的分解图，示出了多个触头模块组件。
图3为图2所示的触头模块组件之一的透视图。
图4为用于图3所示触头模块组件的引线框的示例性实施例的侧视图。
图5是用于图2所示另一触头模块组件的引线框的一替代实施例的侧视图。
图6是图3所示触头模块组件的组装图，一示例公共部件附着在触头模块组件上。
具体实施方式
图1示出了电连接器10的一个示例性实施例。图2是所述电连接器10的分解图。虽然将要特别参照背板插座连接器描述连接器10，但是应当理解此处描述的优点也适用于替代实施例中的其它连接器。因此，以下描述只是为了说明而非限制，而且只是本文主题的一种潜在应用。
如图1所示，连接器10包括绝缘壳体12，绝缘壳体12具有一向前的匹配端14，其包括屏板16和匹配面18。所述匹配面18包括多个匹配触头20(图2所示)，例如位于触头腔22内的触头，其被配置成接收匹配连接器(未示出)的各个匹配触头(未示出)。所述屏板16包括位于相对侧面30、32之间的上表面26和下表面28。所述上和下表面26、28以及侧面30、32各包括一切角向前的边缘部分34。所述上屏板表面26和下屏板表面28上形成有对准肋36。在匹配过程中，所述切角边缘部分34和对准肋36协作使连接器10与匹配连接器对准，从而使匹配连接器的触头无损伤的被接收在触头腔22中。
如图2所示，所述壳体12还包括向后延伸的遮板38。多个触头模块组件50从后端52收容在壳体12中。所述触头模块组件50限定出一连接器安装面54。该连接器安装面54包括多个触头56，例如但不限于插针触头，其被配置成安装到一衬底(未示出)上，例如但不限于电路板。在一示例性实施例中，安装面54基本上与匹配面18垂直，从而使电连接器10互连基本上相互垂直的电器件。在一个实施例中，壳体12容纳有两种或多种不同类型的触头模块组件50，例如但不限于触头模块组件50A、50B。可替代地，壳体12可以仅容纳单一类型的触头模块组件50，例如但不限于触头模块组件50A、50B中的任一种。
在一示例性实施例中，每个触头模块组件50都包括一公共部件60，该公共部件沿着所述触头模块组件的一个侧面延伸。可选择地，所述公共部件60可以限定出一用于各个触头模块组件50的接地平面。在所示出的实施例中，所述公共部件60包括多个触头62，如针眼型触头，其电气和机械连接至所述触头模块组件50。可选择地，所述公共部件60可用于提供相邻触头模块组件50之间的屏蔽。
图3示出了触头模块组件50之一的示例性实施例，其包括内部引线框100以及一绝缘体102的一个实施例。图4示出了保持在绝缘体102中的引线框100。通过减少串扰、减少噪音持续、减少阻抗覆盖区不匹配阻抗和/或减少对内歪斜，所述触头模块组件的各种特征被设计用于提供一电连接器10，使它运行的频率、密度和/或处理能力比没有此处描述的一些或所有特征的电连接器相对较高，在下文中将进行详细介绍。
如图3所示，所述引线框100被封闭在所述绝缘体102内，但是在某些区域至少局部被所述绝缘体102暴露。在一些实施例中，所述绝缘体102用过模制方法制造。在模制过程中，所述引线框100被封闭在绝缘材料中，其形成所述绝缘体102。所述匹配触头20从绝缘体102的匹配端部104延伸，所述安装触头56从所述绝缘体102和引线框100的安装端部106延伸。所述匹配端部104和所述安装端部106通常相互垂直。在所示出的实施例中，匹配触头20A限定一径向内部匹配的触头，而匹配触头20B则限定一径向上外部匹配的触头。类似地，安装触头56A限定一径向内部安装的触头，而安装触头56B限定一径向外部安装的触头。所述主体102包括相对侧面部分108和110，它们基本上平行于所述引线框100并沿着引线框100延伸。
如图4所示，所述匹配和安装触头20、56与所述引线框100一体形成。所述引线框100通常是平面的并限定出一引线框平面。承载条112开始时支撑所述引线框100，随后在所述主体102(图3所示)被模制后被去除并丢弃。所述引线框100包括多个导体116，其沿着介于各匹配触头20与对应的安装触头56间的预定路径延伸。在一示例性实施例中，所述触头20、56与导体116一体形成并限定出导体116的一部分。可替代地，所述触头20、56可以终止于所述导体116的端部。所述导体116可以是信号导体、接地导体，也可以是电源导体。所述引线框100可包括任意数量的导体116，根据对于触头模块组件50选定的期望引脚，可以选择任意数量的导体116作为信号导体、接地导体或电源导体。可选择地，相邻的信号导体可以起差动对的作用，并且每个差动对可以通过至少一个接地导体隔离。
图4示出了根据用于一个触头模块组件如触头模块组件50A的示例引脚排列的导体116与相关的触头20、56。所述引线框100包括接地和信号导体(在图4中用G表示接地，用S表示信号)，其中所述信号导体设置为差动对。所述引线框100在每个信号导体的差动对之间设置两个接地导体，这样第一引脚，例如从径向外部的导体所限定的，是地-信号-信号-地-地-信号-信号-地-地-信号-信号-地-地-信号-信号。通过在相邻差动对之间设置两个接地导体，所述相邻差动对的相邻(例如最近的)信号导体间的间隙与相邻差动对间只有一个接地导体的引脚相比增大。在一些替代实施例中，至少一些信号导体被单一接地导体、多于两个接地导体或可替代地，无接地导体所隔离。
如图4进一步所示，限定所述信号导体的导体116整个地在各个的匹配和安装触头20、56间延伸。然而，限定接地导体的每个导体116只是部分地在各个的匹配和安装触头20、56间延伸。限定所述接地导体的导体116具有邻近所述匹配触头20的匹配触头端子120，并且限定所述接地导体的导体116具有邻近所述安装触头56的安装触头端子122。在每个接地导体的匹配触头端子120与安装触头端子122之间限定一间隙124。
通过设置所述间隙124，以及移除接地导体介于所述匹配和安装触头端子120、122之间的至少一部分，所述触头模块组件50的噪声持续与接地导体整个地在匹配和安装触头20、56之间延伸的触头模块组件相比可以减小。所述噪声持续(以及噪声持续的下降)的量可以通过选择间隙124的长度以及每个匹配触头端子120和安装触头端子122的长度进行控制。例如，所述匹配触头端子120和安装触头端子122的长度协作限定间隙124的长度(例如匹配触头端子120和安装触头端子122间的距离)，其中间隙124的长度可通过减小所述匹配触头端子120和安装触头端子122中至少一个的长度而延长。在一些替代实施例中，至少一些接地导体整个地在匹配和安装触头20、56间延伸，并且所述接地导体可包括邻近所述匹配触头20和/或安装触头56的端子。
返回图3，在一示例实施例中，所述主体102包括多个形成为整个穿过介于所述侧面108、110之间的主体102的槽126。所述槽126在提供了一穿过所述主体102的气隙。所述槽126与所述间隙124(图4所示)对准。鉴于此，所述槽126设置在相邻差动对的信号导体之间。所述槽126由侧壁128和端壁130限定。可选择地，所述侧壁128可以是倾斜的并且自侧壁108、110非垂直地延伸。所述槽126的的长度132在端壁130间测量，并且该长度132被选定用于在增强所述触头模块组件50的电气性能的同时平衡触头模块组件50的结构强度。例如，槽126之间形成有网格134，其提供了所述主体102的刚度。此外，所述槽126在信号导体间提供了一空气间隙，与只有塑料绝缘相反，通过在信号导体间设置空气绝缘可以减小触头模块组件50的串扰。选择槽126的宽度和长度可以平衡这些因素。可选择地，槽126可填充具有某种特性的绝缘材料，该特性可以增强触头模块组件50的稳定性和电性能中的至少一个。
在一示例实施例中，如图4所示，相邻接地导体共同构成一接地垫136。例如，在各个触头20、56的下游所述接地导体互相一体形成。所述接地垫136与单个导体116相比更刚硬和/或坚固，这是因为所述接地垫136比单个导体116宽。在一示例实施例中，由于以下将要更加充分描述的原因，每个接地垫136包括贯通的开口138，其接收所述公共部件60(图2所示)的触头62。此外，如图3所示，所述主体102包括位于侧面108、110内的开口140，其与所述接地垫136对准并提供通往所述接地垫136的至少一部分，尤其是所述开口138的通路。当连接时，公共部件60互连并使每个与所述公共部件60连接的接地导体等电位。在一些可替代实施例中，至少一些接地导体不形成接地垫和/或不连接到公共部件60。
限定信号导体的每个导体116具有限定在匹配触头20与安装触头56之间的预定长度142。每个信号导体的长度142各不相同，至少部分因为触头模块组件50的直角特性。例如，径向上位于内侧的导体116通常比径向上位于外侧的导体116短。由于例如触头模块组件50的例如尺寸限制以及制造的成本或复杂性的因素，虽然差动对内的每个信号导体具有大约相等的长度，但是每个差动对内径向上位于内侧的信号导体通常稍短于径向上位于外侧的信号导体。长度上的任何差异都可能导致歪斜问题，因为差动对内的信号沿着不同的路径长度传输。
在一示例实施例中，至少一些信号导体包括补偿区域144。例如，每个差动对内的径向上位于外部的信号导体各包括补偿区域144。所述补偿区域144被限定成沿着导体116宽度逐渐增加。返回参照图3，所述补偿区域144至少部分地被所述主体102暴露于空气中以便提供一种不同的介质，信号导体穿过该介质延伸。例如，所述主体102包括形成于侧面108、110中的窗146，其暴露所述导体116和/或补偿区域144。在一示例实施例中，所述窗146只暴露每个差动对内的径向上位于外部的信号导体，这样所述径向上位于内部的信号导体沿着它们的长度的相应部分仍被包围。在每个差动对内，所述不同的介质(例如用于径向上位于外部的信号导体的空气)允许径向上位于外部的导体的差动信号以一与径向上位于内部的导体的差动信号通过另一介质(如塑料)的传输速率不同的速率沿所述补偿区域144传输。在替代实施例中，所述窗可以填充一与允许信号以更快速率传输的所述主体102的介质特性不同的另一介质，不是空气。此外，在其它替代实施例中，所述径向上位于内部的信号导体(不是或除了具有补偿区域144的径向上位于外部的导体)可包括介质传输通过的补偿区域，该介质具有不同特性，能够放慢信号的传输速度。
所述补偿区域144通常具有一纵轴，其基本上延伸为平行于导体116的长度延伸，所述导体116从匹配触头20向安装触头56延伸。在所示实施例中，补偿区域144通常是从径向上位于外部的信号导体径向向外延伸的矩形区域。在示例性实施例中，所述补偿区域144至少部分延伸进间隙124中，间隙124是由于没有至少部分接地导体而形成的。可以选择补偿区域144的数量、尺寸和形状，以从本质上减小歪斜。例如，与小的或少的补偿区域144相比，通过增加补偿区域144的尺寸或数量，可以减少歪斜。此外，增加补偿区域144的宽度控制阻抗，因为所述阻抗会随着介电常数的变化而变化。
在一示例实施例中，信号导体的安装触头56，在图中示出为信号安装触头150，与图中示为接地安装触头152的接地导体的安装触头56不同。例如，接地安装触头152用针眼触头表示，信号安装触头150用微柔性引脚表示，它与针眼引脚相比截面积减小。然而在替代实施例中，信号或接地安装触头150、152可以使用不同类型的触头，信号和接地安装触头150、152可以使用相同类型的触头。
在所示实施例中，接地安装触头152比信号安装触头150长，且在信号安装触头150安装到电路板上之前匹配到所述电路板上。所述接地安装触头152被设计成在所述信号安装触头150之前接合所述电路板从而为信号安装触头152提供对准和/或键控。例如，信号安装触头150的定位公差比接地安装触头152的公差小，这样接地安装触头152被引导进入各个的安装孔中以便更加精确地将信号安装触头150与各个的信号安装孔对准。此外，由于接地安装触头152较长且在信号安装触头150之前安装入各个孔中，所以可以降低电连接器10(图1示出)的接合力，因为并非全部安装触头56同时啮合到孔中。
所述信号安装触头150通常比接地安装触头152小(例如更窄或具有小的横截面)。鉴于此，如图4所示，虽然每个匹配触头56具有基本相同的中心距(亦即电路板上的相邻安装孔的中心彼此之间等距)，但是与相邻的接地安装触头152间的间距156相比，相邻信号安装触头150的间距154增大。此外，与介于信号安装触头150和相邻的接地安装触头152的间距158相比，所述间距154增大。增大的间距154可以降低相邻信号安装触头150间的阻抗，这与使用较大信号安装触头的触头模块组件相比，可以增加触头模块组件50的整体性能。例如，所述增大的间距能够扩展信号，这能够减少彼此间的电容耦合，这将降低阻抗。相似地，所述信号安装触头150容纳在电路板的通孔或孔中，其具有相应的减小尺寸或直径。所述通孔的减小的直径类似地会增加它们之间的间距，这可以降低所述阻抗。
图5是用于另一触头模块组件，如图2所示触头模块组件50B的引线框200的一替代实施例的侧视图。所述引线框200在一些方面与引线框100相似，并且在图5中使用与引线框100的相同的附图标记来表示引线框200的相同部件。所述引线框200可以至少部分被一介质包围从而形成触头模块组件50B的主体102。
所述引线框200包括匹配和安装触头20、56以及导体116，导体116沿介于每个匹配触头20与对应安装触头56之间的预定路径延伸。图5示出了导体116以及与根据一示例引脚排列相关的触头20、56，该示例引脚与触头模块组件50A的引脚图(图4所示)不同。所述引线框200包括接地和信号导体，其中信号导体配置为差动对。所述引线框200在信号导体的每个差动对之间设置两个接地导体，使得由径向上位于外部的导体限定而成的第二引脚是信号-信号-地-地-信号-信号-地-地-信号-信号-地-地-信号-信号-地。
第一和第二引脚图彼此不同，结果当将触头模块组件50A(具有带引线框100的第一引脚)置于壳体12中(图1和2所示)邻近至少一个触头模块组件50B(具有带引线框200的第二引脚)，随后信号触头互相至少部分偏移。通过将相邻触头模块组件50A、50B的信号导体错开，可以提高电连接器10的电性能，如通过减少串扰。此外，通过在所述差动对之间设置具有双接地导体的引脚，所述信号导体的每个差动对之间的间隙要比每个差动对间只设置一个接地导体的情况相比增大的更多，由此进一步减少所述串扰。
与引线框100一样，限定所述信号导体的引线框200的导体116整个地在各个匹配和安装触头20、56间延伸。然而，限定接地导体的导体116只是部分在各个匹配和安装触头20、56间延伸以便形成间隙124。所述主体102中的槽126可以沿着间隙124设置。限定接地导体的导体116具有紧接匹配触头20的匹配触头端子120，而限定接地导体的导体116具有紧接安装触头56的安装触头端子122。相邻的接地导体形成接地垫136，其接收所述公共部件60(图2所示)。限定信号导体的每个导体116包括补偿区域144，其可以被所述主体102中的窗146暴露。与引线框100一样，引线框200的信号导体的信号安装触头150与接地安装触头152不同。例如，接地安装触头152用针眼触头表示，而信号安装触头150用与针眼引脚相比横截面减小的微柔性引脚表示。
图6是触头模块组件50A(图2所示)的组装图，其上附着有一示例性公共部件60。虽然图6示出的触头模块组件50A具有引线框100(图4所示)，但是应当认识到包括引线框200(图5所示)的触头模块组件50B(图2所示)将包括一类似的公共部件60。
在组装过程中，所述公共部件60被安装到触头模块组件50A上。所述公共部件60的触头62电气和机械连接至所述接地垫136(图4所示)，以使每个接地垫136互相等电位。在一些实施例中，所述公共部件60连接至少于全部的接地垫136。当安装时，所述公共部件60限定一接地平面，其取向为平行于所述引线框平面，但并不与之共面。由于在信号导体间没有多余的地线，因此与在平面中和在各个信号导体之间具有接地导体的触头模块组件相比，可以减小触头模块组件50A的噪声持续。
在一示例实施例中，当安装公共部件60时，公共部件60覆盖引线框100的每一个信号导体。鉴于此，当将所述触头模块组件组装到壳体12(图1和2所示)中时，所述公共部件可以有效地屏蔽每个信号导体，免受相邻的触头模块组件的影响。

Claims (5)

1、一种电连接器(10)，包括一壳体(12)以及由该壳体固定的第一和第二触头模块组件(50A，50B)，其特征在于：
每个触头模块组件包括一绝缘主体(102)，其具有一匹配端(104)和一安装端(106)，匹配端(104)具有多个匹配触头(20)，安装端(106)具有多个安装触头(56)；
一引线框(100，200)，至少部分地被所述绝缘主体包围，所述引线框具有多个导体(116)，其沿引线框平面延伸，表现为信号导体(S)和接地导体(G)，所述信号和接地导体自各个所述匹配触头(20)和安装触头(56)延伸，其中至少一些接地导体(G)包括一紧接所述各个匹配触头(20)的匹配触头端子(120)以及紧接所述各个安装触头(56)的安装触头端子(122)，所述接地导体只是部分地在与各接地导体相连接的所述匹配触头(20)和所述安装触头(56)间延伸，由此在所述接地导体的所述匹配触头端子(120)与安装触头端子(122)间存在一间隙(124)；和
一公共部件(60)，电连接至少一个所述接地导体的匹配触头端子(120)与安装触头端子(122)，其中所述公共部件取向为与所述引线框平面不共面。
2、根据权利要求1所述的电连接器，其中对于每个触头模块组件，所述绝缘主体具有一槽(126)，该槽整个地穿透所述绝缘主体、至少部分地沿着介于至少一个接地导体的所述匹配触头端子与安装触头端子之间的所述间隙(124)延伸。
3、根据权利要求1所述的电连接器，其中对于每个触头模块组件，所述信号导体(S)具有限定在所述匹配触头(20)与安装触头(56)间的不同长度，所述信号导体限定出差动对，其中差动对内的较长信号导体包括至少一个补偿区域(144)，其比邻近区域宽，所述补偿区域的至少一部分通过绝缘主体中的一窗口(146)暴露于空气。
4、根据权利要求1所述的电连接器，其中所述第二触头模块组件(50B)的公共部件(60)定位在第一触头模块组件(50A)的信号导体(S)与第二触头模块组件(50B)的信号导体(S)之间，以在所述触头模块组件的信号导体间提供屏蔽。
5、根据权利要求1所述的电连接器，其中所述触头模块组件(50A，50B)的所述引线框(100，200)互不相同，由此当触头模块组件(50A，50B)固定到所述壳体中时，所述第一触头模块组件(50A)的至少一些信号导体(S)直接与第二触头模块组件(50A，50B)的至少一个接地导体(G)的所述匹配触头端子(120)与所述安装触头端子(122)之间的对应间隙(124)对准。
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