CN1037303C - 直角阻抗匹配的电联接器 - Google Patents

Abstract

在两簇信号导线间，电信号的微带传输工作在一电联接器中，其中，信号触点置于中央接地总线相对的两侧。使信号触点向内与中央介电壁对接而接地总线也向外与同一介电壁对接以便在中央接地总线中每排端子间建立微带结构。插孔联接器含一直角弯折部分和信号触点，且接地总线也含一直角弯折部分。直角联接器的绝缘壳包括可彼此啮合的上部和下部壳体。在上部壳体上形成联接器固定组合件的弹性悬臂，它与下部壳体对接以使其保持在位。

Description

直角阻抗匹配的电联接器

本发明涉及用于多个电信号线中的用以实现电联接的电联接器组件，在多个电信号线中，通过联接器传输的信号阻抗相对于互连的信号线的阻抗变化是很小的；更具体地说，实现本发明的电联接器旨在用于在两簇直交的导线簇间，诸如两块印制电路板之间或一块印制电路板与一束扁平传输电缆之间，实现直角互联。

美国专利4,762,500和美国专利4,747,787描述了电联接器用于多个电路、或在一对印刷电路板上的、或在传输电缆和印刷电路板之间的阻抗匹配的电气互连。这类联接器使用一个中央接地总线，该总线具有安排在中央接地总线相对的两侧上的相互平行的多个插孔信号端子。插孔端子和啮合的联接器的一半的接地总线二者都是充分啮合的以便在两个联接器间保持相同的阻抗。每个联接器基本上应用微带传输原理以实现互连，这样一来，就使一根电缆或是一块印制电路板的进线元件、以及相对着电缆或在印制电路板上的电路的出线元件之间的阻抗变化减到最小。美国专利4,695,106和美国专利4,762,500特别揭示了用于两直交取向印制电路板上的、多个信号线路之间所形成的多元电气连接的电联接器。

在制造上述专利中所描述的用于各组件上的产品中，已被证实获得所要求的阻抗标准是困难的。现已获得对实际制造的阻抗匹配联接器的部件的更好理解。已经发现，根据用于微带印制电路板设计所建立的几何关系而设计的一种联接器，并不会使微带联接器的设计具有可接受的表征。和微带电路板不同，电联接器没有与周围介电材料紧密接触的信号导体或接地导体。由公差或为适应垫膨胀微差的需要而产生的在金属和塑料之间的空间的空气隙与在电路板线条上面和该线条下的衬底之上的空气隙相比，对壳体材料的介电常数产生程度不同的影响。此外，介电材料存在于联接器信号触点的上面，而对微带电路板来说，在那里并不存在介电材料。当直接应用于以微原理做成的电联接器时，不完全地说，当以微带原理直接用于电联接器时，这些差别会由于对传统微带公式的不适而产生。

因此，本发明的目的是提供一种直角阻抗匹配的电连联器。这种电联接器包括一个绝缘壳、所述绝缘壳中的导电接地总线、所述绝缘壳中的信号触点，所述接地总线和至少对应的一排信号触点为所述绝缘壳的至少一个对应壁所隔开，其特征在于：

所述接地总线靠在至少一个对应的壁上，所述信号触点沿长度方向靠在至少一个对应壁上，所述对应壁在所述接地总线和所述信号触点的所述长度之间提供恒定的间隔，以减少沿所述信号触点的所述长度的阻抗变化。

然而，已经发现，通过设定使信号触点的内层外表面与接地总线插孔的外层外表面之间的间隔更紧于信号触点的相邻表面的间隔，特别是，如果在信号触点与接地总线之间的间隙基本上保持不变时，至少在所增加的长度比所传输的信号的波长大时，可以获得所期望的特性阻抗。本发明所描述的优选实施例包括一个实用的且可以制造的电联接器，它可用于对阻抗为50欧的电路实现互连，而这里所描述的联接器基本上仍然是显而易见的，这样对通过联接器传输的信号具有较小影响的或者不产生影响。具体地说，实现本发明的电联接器提供一种装置，用以保持信号触点与平行的接地总线之间的位置关系，它借助于不会使通过电联接器传输的信号阻抗发生明显差异的直角型式的电联接器来实现。

在两个直交取向信号线簇之间，诸如直交取向印制电路板或扁平传输电缆以直角形式伸展到印制电路板上，通过具有微带传输结构的电联接器可以完成较高频率信号的传输。一排或多排信号触点可以在邻近接地总线定位以便以这种方式进行信号传输。当直交取向的信号簇被互连时，信号触点和接地总线的每个都有一个直角弯折的中间联接端头。信号触点定位在绝缘外壳内的空腔内部，而接地总线则定位在邻近于一排空腔的缝隙内。为了保持所要求的信号触点与接地总线之间的间隙以适于微带信号的传输，触点间彼此相互加力。此时，信号触点的本体部分贯穿那些尺寸比触点本体部分大的外壳空腔，信号触点可以被推向接地总线，例如，通过使用弹性调整片对外壳对接而将信号触点推到接地总线。由两个元件组成的接地总线通过用一个接地总线元件被第二接地总线元件啮合而推向其相邻的信号触点后被加以使用。如果接地总线在两排信号触点间是等距离定位的话，那么每个接地总线元件则可以应用一个隆起部分以对接另一个接地总线元件上的相应的隆起部分，使两个接地总线元件的每一个都能够被推进到最靠近邻近的那个接地总线元件的信号触点。在具有微带信号传输结构的电联接器中，信号触点和接地总线由内部绝缘壁将其分离开。通过保持信号触点和接地总线与基本上覆盖信号触点的全长度的绝缘壁相接触，使信号触点沿长度方向上的阻抗变化可以减小，因而通过联接器所传输的高速度信号将不会发生畸变。

通过参考附图的实例将对本发明加以说明，其中：

图1是示出插孔联接器的啮合面的直角插孔联接器的正视图。

图2是示出交错引线结构的直角插孔联接器的底视图。

图3是直角插孔联接器的侧视图。

图4是在图1中沿剖面线4-4取得的剖面图。

图5是在图1中沿剖面线5-5取得的剖面图。

图6是示出啮合到针头的直角插孔联接器的剖视图。图6示出如图5中所示的直角插孔联接器的同一剖面。

图7是类似图6的剖视图，但示出了如在图4中所示的直角插孔联接器的同一剖面。

图8-12是在图6和7中沿剖面线8-8，9-9，10-10，11-11，和12-12所取得的剖面图。图6和7的剖面线也在图8-12中示出。

图13是直角插孔联接器上部和下部绝缘壳的剖面图。

图14是直角插孔联接器上部和下部绝缘壳的正面图。

图15是直角插孔联接器上部和下部绝缘壳的底视图。此视图在分解图中未予安排。上部和下部绝缘壳体是通过垂直于该视图平面的移动进行啮合的。

图16、17和18分别是直角接地总线的下半部的一个剖面的顶部、后部和侧面视图。

图19、20和21分别是直角接地总线的上半部的一个剖面的顶部、正面和侧面视图。

图22系用于直角插孔联接器中的上部信号触点的侧视图。

图23系用于直角插孔联接器中的下部信号触点的侧视图。

图24、25和26分别是直角接地总线另一个实施例的下半部的一个剖面的顶部，背面和侧面视图。

图27、28和29分别是直角接地总线的另一实施例的上半部的一个剖面的顶部，正面和侧面视图。

图30是在图24、25和26中示出的两个接地总线剖面图和图27、28和29示出的曲面隆起的剖面图。

本发明的优选实施例包括一个电联接器2，它可用于两簇导线的互连如两块印制电路板，它用诸如微带结构在导线簇中使各单独的信号线的阻抗紧密匹配。电联接器2特别被用作直角的互连。电联接器2可以与啮合联接器相联接，诸如插头4，它被固定到另外的印制电路板上。电联接器2包括一个绝缘壳10，其中装有多个信号触点70、80，它们在优选实施例中被安置在绝缘壳10的空腔20、22内的两排之中。电联接器2也包括一个接地总线90，它被安置在定位于空腔20和22之间的缝隙30内的两排信号触点70、80之间。

绝缘外壳10包括一个上壳体12和一个下壳体14。上壳体12包括多个空腔20、22，它们被安置在缝隙30相对两侧的两排上。如图4和5中所示，下壳体14与上壳体12以直角相联接并且它包括多个外空腔加长部分24a和24b和内空腔加长部分26a和26b。空腔加长部分24a和24b以直角与上壳空腔20和上壳体12相联接。如图4和5以及图15中所示，在下壳体14的外部的空腔加长部分24a和24b交错排列，使每个外空腔加长部分24a比邻近外部空腔加长部分24b更紧密地邻近于接地总线90。与下部空腔22相联通的内部空腔加长部分26a和26b以相同的方式被交错排列。通过对空腔加长部分24a、24b、26a、26b的交错排列，信号触点70、80可以交错排列，于是就能适配啮合着插孔联接器2的印制电路板上的更宽的中心线，而信号触点70和80的啮合部分的边与边之间的间隙可以保持不变。如在图1-3中所看到的本发明优选实施例中，在电联接器2的联接器啮合面16上的信号触点70、80以两排被定位在0.127cm的中心线上。在电联接器2的板啮合面18上，信号触点70、80被交错地定位在0.254cm中心线空隙内，它与传统的印制电路板的结构是兼容的。

如图13所示，两个壳体12、14在对接部分38、40上结合起来，使空腔20和22和在对接部分38、40一边的上部壳体12以相对于空腔加长部分24a、24b、26a、26b成直角在对接部分38、40的另一侧上的下部壳体14上延伸。上部壳体12的每个空腔20、22与中心缝隙30分开，缝隙30在缝隙内壁32和34两排空腔20、22之间展延。每排中的邻近的空腔20，22由壁36将其分开，该壁36垂直于缝隙内壁32和34而展延。如图15中示出，安排在下部壳体14中的缝隙30外的空腔加长部分24a和24b的每一个都包括穿过下部壳体14伸展的孔。如图1中所示，在板啮合面18和下部壳体14的对接部分40之间的绝缘壳10的部分中的空腔加长部分26a和26b是由上部壳体12和下部壳体14的联接确定的。如图15中所示，多个信号引线支承坡口42是在上部壳体12的背面形成的。啮合信号引线支承舌44是在下部壳体14的朝外一侧形成的。当下部壳体14与上部壳体12相连以形成绝缘壳10时，这些支承舌44与支承坡口42相适配。包括多个通道的信号引线开口48容接信号接点70和80的触点引线部分74、84。应该注意到，支承舌44和信号引线支承坡口42的联接使它可以容接安排在最靠近接地总线90的空腔加长部分26b中的各触点引线部分74、84。上部壳体12上的边刃50也包括信号引线开口通道48，并且与下部壳体14相配接以容接在绝缘壳10的下部最外的一排中的触点引线部分74、84。上部壳体12和下部壳体14的相互适配，使信号触点70、80的触点引线部分74、84定位于接地总线90的下面，这在图1所示的联接器2的底视图中清晰地示出。

如图6和14中所示，插孔联接器2通过固定在上部壳体12的各端上的印制板固定加长部分54被固定到印制电路板6上。这些印制板固定加长部54还包括使下部壳体14与上部壳体12对接固定的装置。印制板固定加长部54向外伸出，以使下部壳体14可啮合在上部壳体之中。如图14中所示，印制板固定加长部54的每一个都包括一个从基座56伸出的弹性悬臂60。在本发明的实施例中，基座56包括便于容接一个柱杆的孔58，如螺钉64(参看图1)，它可穿过孔58伸到基座56中，并且该基座56还包括印制板固定装置。应该也了解到，一个完整的加长部分可以在印制板固定装置上形成，该印制板固定装置适于与在印制电路板6上的孔实行压配合。在弹性悬臂60上的一个向内伸的凸缘62提供一种使下部壳体14固定到上部壳体12上的装置。外伸棱66安置在下部壳体14上，它与凸缘62相配合使下部壳体14固定到上部壳体12上。下部壳体14向上移动与上部壳体12相联接，通过棱66与凸缘62的相联接，使弹性悬臂60向外带动。一旦棱66已经通过凸缘62时，弹性悬臂60迅速返回使下部分体14固定到上部壳体12上。通过一个从下部壳体14向上伸出的啮合销头52以保持上部壳体12和下部壳体14之间的正确对准。

如图4和5中所示，信号触点70在绝缘壳体10内被定位在取中配置的接地总线90的外部。信号触点80邻近接地总线90也被定位在绝缘壳体10的内部或下部。信号触点70被定位在空腔20和空腔加长部分24a和24b内。类似地，信号触点80被定位在空腔22和内空腔加长部分26a和26a内。每个信号触点70、80有一个直角弯折部分，它被安置在上部壳体12和下部壳体14的联接面或对接部分38、40的附近。信号触点70和80具有接触啮合部分72、82，以上部壳体12而定位且在对接部分38、40与啮合面16之间伸展。每个信号触点70、80也都有一个触点引线部分74、84，它以直角伸展到图2的接触啮合部分72、82并且伸展到对接部分38、40和电联接器2的板装配面18的之间的下部壳体中。在每一排中邻近的触点引线部分74、84交错排列，如同在图4的啮合联接器中空腔交错排列的型式那样。每个信号触点70、80都有一个调整片76、86，它包括使信号触点70、80朝内推向接地总线90的装置。调整片76、86安置在邻近于接触啮合部分72、82，而且每个调整片把邻近啮合部分72、82的信号触点70、80朝内推向接地总线90，并且对着邻近缝隙壁32、34以减小沿信号触点整个长度方向上的阻抗变化。调整片76、86抵触各对应空腔20、22的、在空腔20、22和缝隙30之间空腔中缝隙壁32、34内部相对的一边。调整片76和86还使信号触头70、80保持在壳10内直到组装件完成为止。应该注意到，上部信号触点70被向下推动，如图4中所示，而下部信号触点80朝着接地总线90被向上推动。信号触点70、80也有安置在它们两个端部中间的直角弯折部分78、88。因为邻近信号触点70、80是交错排列的，如图4和5中所示，相对于啮合部分72、82的直角弯折部分78、88的位置对较长的或较短的邻近信号触点70、80而言是不相同的。

安置在缝隙30内的接地总线90也有一个直角弯折部分，它被安置在上部壳体12和下部壳体14之间整个接合部分或对接部分38、40上。接地总线90取中地安置在壳10内并且包括一个下部总线零件100，在图16，17和18示出，与在图19，20和21示出的上部总线零件120相啮合以形成一个单一的接地总线。每个接地总线零件100、120包括叶片型部分112、132，其中含有定位在上部壳体12内的总线啮合部分92的，以及其中包括引线114、134的总线引线部分94。每个总线零件100、120包括一个直角弯折部分118、138，它在叶片型部分112、132内居于总线零件的相对端部的中间。引线114、134在每个总线零件100、120的总线引线部分94中从叶片型部分112、132的边缘向下伸展。总线啮合部分92包括弹性金属触点的向内形成的总线啮合弹簧102、122。触点104、24安置在每个总线啮合部分92最内部的加长部分上。触点104和124方向是相对的，并且总线啮合弹簧102、122的相对于缝隙30中心线柔性地向外凸起。隔离销116、136在每个总线啮合部分92上形成。每个总线啮合部分92通常有向内伸的凹窝106、126，在凹窝106和向内弯折的弹簧102之间的总线啮合部分94的一部分通常支撑在缝隙壁32、34上。许多隆起部分108、110、128、130在叶片型部分112、132的平面外形成，并且包括使接地总线零件100、120与缝隙壁32、34相对接的装置。每个隆起部分108、110、128、130与另一总线零件100、120相联，使每个接地总线零件100、120定位在靠近信号触点70、80的各排中的一个邻近排中以减小信号触点70、80沿整个长度方向上的阻抗变化。隆起部分108、110、128、130定位在叶片型部分112、132内。隆起部分108、128定位在总线啮合部分92内而隆起部分110、130则定位在总线引线部分94内。如图16、17以及19、20所示，两个隆起部分108、110、128、130在沿接地总线90的宽度方向上形成。还有两个隆起部分108、110、128、130在沿接地总线90的长度方向上形成。隆起部分108、110在直角弯折部分118的相对的两侧。这样，每个接地总线零件100、120至少有一个横向伸展到总线啮合部分92的隆起部分108、110、128、130以及一个横向伸展到总线引线部分94的隆起部分108、110、128、130。由于隆起部分108、110、128、130起着使接地总线零件100、120向外与缝隙壁32、34联接的作用，而调整片76、86类似地着意于使信号触点70、80与缝隙壁32、34相联，那么在信号触点70、80和接地总线90之间的间隙能保持常数。

包括两个总线零件100′、120′的接地总线的另一实施例在图24至30中示出。在这个实施例中，隆起部分108′、110′、128′和130′是弯曲的。如图24至30中所示，隆起部分108′和110′横向伸展到引线114′并将以直角伸展到啮合总线零件120′的隆起部分128′、130′上。因为另外总线零件100′、120′的其余元件与图16至21的实施例中的相同，用带撇的数字区别相应的元件。

在这种情形下，在取中而外露的接地总线90中，信号触点70、80的每排之间的关系往往倾向于微带信号传输结构，其中使设置的信触点70、80平行于接地总线。叶片型部分112、132被向外推动与在信号触点70、80和在正向啮合面18和板啮合面16之间的沿其长度方向上的一大部分接地总线90之间的绝缘材料相联接。一般认为，当联接器2在未联接的结构中时，在总线零件100、120上的弹性啮合弹簧102、122从缝隙壁32、34中叉开。然而，对图4和5与图6和7之间进行比较的结果表明，当联接器2与含有一个基本上是扁平的接地构件140的啮合联接器4啮合后，啮合弹簧102、122向外弯折，因而在接地总线零件100、120的这个部分的间隙与沿叶片型部分112、132的余留部分的间隙近似。图8至12代表沿啮合的联接器各种位置的剖面视图且每幅图都示出，大体上的微带结构沿信号触点70、80的基本长度部分可以得到保持。在总线零件100、120中两个相对立的隆起部分108、128的对接清晰地示于图10中。接地总线销116、136的预加载改善了法向力。

图3中示出针头定位器19。该针头定位器19将通过信号触点70、80的孔的腿和在装有联接器2的印制电路板中带有孔的接地总线90上的腿114、134进行预先调整。焊接预制件可以定位在形成这种针头定位器19的薄膜带上。加热时，焊接预制件或中空件则位于能发生回流的位置。薄膜带在腿114、134上可向上移动，同时在上部的位置上，它覆盖着缝隙30的底部以防止污染物进入。

尽管本发明的优选实施例包括板对板的电联接器，但还应了解到，插孔联接器2也可使用于印制电路板，例如印制电路板6，和扁平电缆联接器之间的电气联接。还应该了解到，使接地总线90向外与居于中间的缝隙壁32、34相对接的装置和使信号触点90、80向内与同一介电壁32、34相对接以保持微带结构的装置，不仅可以应用在诸如插孔联接器2的直角联接器中，而且还可以应用于直通转接垂直联接器中，在这个联接器中，两个平行簇的信号导线可以实现互连。

Claims (5)

1.一种电联接器，包括一个绝缘壳(10)、所述绝缘壳(10)中的导电接地总线(90)、所述绝缘壳(10)中的信号触点(70、80)，所述接地总线(90)和至少对应的一排信号触点(70、80)为所述绝缘壳(10)的至少一个对应壁(32、34)所隔开，其特征在于：

所述接地总线(90)靠在至少一个对应的壁(32、34)上，所述信号触点(70、80)沿长度方向靠在至少一个对应壁(32、34)上，所述对应壁(32、34)在所述接地总线(90)和所述信号触点(70、80)的所述长度之间提供恒定的间隔，以减少沿所述信号触点(70、80)的所述长度的阻抗变化。

2.根据权利要求1的电联接器，其特征在于，所述信号触点(70、80)上的调整片(76、86)接合所述绝缘壳(10)，将所述信号触点(70、80)沿所述长度推靠在所述对应壁(32、34)上。

3.根据权利要求1的电联接器，其特征在于，所述接地总线(90)包括对应的总线零件(100、120、100′、120′)和对应的总线零件(100、120、100′、120、)上的隆起部分(108、110、128、130、108′、110′、128′、130′)，所述隆起部分(108、110、128、130、108′、110′、128′、130′)互相接合，将所述接地总线(90)推靠在至少一个对应壁(32、34)上。

4.根据权利要求1的电联接器，其特征在于，所述绝缘壳(10)包括第一壳体(12)，所述第一壳体(12)具有容纳所述信号触点(70、80)各部分的坡口(42)，所述绝缘壳(10)还包括附装到所述第一壳体(12)上的第二壳体(14)，所述第二壳体(14)上的支承舌(44)沿所述坡口(42)装配。

5.根据权利要求1的电联接器，其特征在于，所述信号触点(70、80)有弯折部分(78、88)，所述绝缘壳(10)包括第一壳体(12)，所述第一壳体(12)具有容纳所述信号触点(70、80)各部分的坡口(42)，所述绝缘壳(10)还包括附装到所述第一壳体(12)上的第二壳体(14)，所述第二壳体(14)上的支承舌(44)沿所述坡口(42)装配。

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