CN104638463A - 高速板对板电子连接器及多层电路板组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开高速板对板电子连接器，包括：板状绝缘本体，开设有走线槽及第一通孔，走线槽延伸且与第一通孔相接而围成屏蔽空间，屏蔽空间内设有第二通孔；设于第一通孔内的接地过孔；接地端子，设于接地过孔内，并与接地过孔的内壁形成紧配合，两端自接地过孔的两端开口处突出；设于第二通孔内的信号过孔；设于信号过孔内并与信号过孔的内壁形成紧配合的信号端子，两端自信号过孔的两端开口处突出；设于走线槽内沿走线槽延伸的走线，且走线连接接地过孔，走线设有至少一个屏蔽过孔。还公开包括高速板对板电子连接器的多层电路板组件。本发明克服现有电子连接器尺寸大的缺点，提供屏蔽效果好又可缩小尺寸的高速板对板电子连接器和多层电路板组件。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板领域。具体为一种高速板对板电子连接器及具有此种高速板对板电子连接器的多层电路板组件。
背景技术
高速电子连接器的信号端子的阻抗稳定性及信号与信号间的干扰是影响电子连接器的性能的重要因素。因此，在现有的高速电子连接器的设计中，如何保证高速电子连接器内的信号端子在传输信号的过程中保持稳定的阻抗和较低的串扰是设计人员需要考虑的重点。高速电子连接器的串扰通常是由相邻几路信号引起的，串扰的来源包括高速电子连接器的同一个薄片(Wafer)及相邻薄片之间的串扰。例如一个处于中心位置的差分信号，不仅会受到同一个薄片内相邻两个信号的干扰，同时还受到上下两个相邻的薄片的信号的影响。
现有的高速电子连接器设计中，为了降低同一薄片的信号之间的串扰，通常在同一个薄片内部，在差分信号对管脚之间添加地管脚。而在相邻薄片之间，通常通过添加地屏蔽片，一般为铁片或铜片等金属屏蔽片，来控制相邻薄片信号之间的串扰。除此之外，现有的一些高速电子连接器，会在公型连接器的底部以及两侧分别设置相应的地屏蔽片结构，也可以达到屏蔽之目的。添加屏蔽片虽然可达到减小串扰的目的，但无疑会使连接器的尺寸变大，而目前由于追逐电子器件的小型化，留给电子连接器的安装空间越来越小，这要求电子连接器的尺寸也要缩小，装有屏蔽片的电子连接器显然无法满足这一要求。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有的电子连接器尺寸大的缺点，提供一种屏蔽效果好同时又可缩小尺寸的高速板对板电子连接器及多层电路板组件。
本发明的高速板对板电子连接器，包括：
板状绝缘本体，所述绝缘本体开设有贯通所述绝缘本体上下表面的走线槽，还开设有至少一个贯通所述绝缘本体上下表面的第一通孔，所述走线槽延伸且与所述第一通孔相接而围成至少一个屏蔽空间，所述屏蔽空间内设有至少一个贯通所述绝缘本体上下表面的第二通孔；
至少一个接地过孔，所述接地过孔设于所述第一通孔内；
至少一个接地端子，所述接地端子设于所述接地过孔内，并与所述接地过孔的内壁形成紧配合，所述接地端子的两端自所述接地过孔的两端开口处突出；
至少一个信号过孔，所述信号过孔设于所述第二通孔内；
至少一个信号端子，所述信号端子设于所述信号过孔内并与所述信号过孔的内壁形成紧配合，所述信号端子的两端自所述信号过孔的两端开口处突出；
走线，所述走线设于所述走线槽内沿所述走线槽延伸，且走线连接所述接地过孔，所述走线设有至少一个屏蔽过孔。
作为优选，所述绝缘本体由PCB板材构成。
作为优选，所述走线槽与所述第一通孔将所述绝缘本体分割围合成为多个毗邻的屏蔽空间，每个所述屏蔽空间由两个所述第一通孔和连接两个所述第一通孔的走线槽围成，两个所述第一通孔相对设置。
作为优选，每个所述屏蔽空间内设有两个所述第二通孔，每个所述第二通孔内设有一个所述信号过孔。
作为优选，所述走线的上表面与所述接地过孔的上表面平齐并连接，所述走线的下表面与所述接地过孔的下表面平齐并连接。
作为优选，所述接地端子和/或信号端子为菱形框，其中菱形框的两个相对的角的外壁与所述接地过孔和/或所述信号过孔的内壁紧配合，菱形框的另外两个相对的角突出于所述接地过孔和/信号过孔的开口。
作为优选，所述接地端子和/或信号端子突出于所述接地过孔和/信号过孔的开口的部分为圆滑的弧形。
作为优选，所述屏蔽空间内还设有至少一个贯穿所述绝缘本体上下表面的气孔。
作为优选，所述气孔与所述第二通孔间隔设置。
作为优选，所述信号端子为差分信号端子。
本发明还提供一种多层电路板组件，包括至少两层电路板，相邻电路板之间通过如上所述的高速板对板电子连接器连接。
本发明的高速板对板电子连接器和多层电路板组件与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的高速板对板电子连接器的信号过孔和开设有屏蔽过孔的走线围成了屏蔽区，防止信号端子传递的信号相互干扰，其屏蔽效果与采用添加金属屏蔽片的效果相当。走线嵌在绝缘本体内，与在板间设置金属屏蔽片的结构相比可使得整个高速板对板连接器的尺寸减小。
在绝缘本体由PCB板材构成的情况下，由于PCB板材的厚度很小，这使得本发明在保持较好的防串扰性能的基础上可进一步减小整个高速板对板连接器的厚度。
附图说明
图1为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器除去绝缘本体后的结构示意图。
图3为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的接地过孔的放大结构示意图。
图4为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的接地端子的放大结构示意图。
图5为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的接地端子与接地过孔配合后的放大结构示意图。
图6为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的走线和接地端子的结构示意图。
图7为本发明一个实施例的多层电路板组件的结构分解示意图。
1-绝缘本体，2-接地过孔，3-接地端子，4-信号过孔，5-信号端子，6-走线，7-上表面，8-下表面，9-屏蔽过孔，10-电路板，11-高速板对板电子连接器，12-气孔。
具体实施方式
图1为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的结构示意图，图2为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器除去绝缘本体后的结构示意图。如图1和图2所示，本发明的高速板对板电子连接器11包括：板状绝缘本体1，绝缘本体1开设有至少一个贯通绝缘本体1上下表面7、8的走线槽和至少一个贯通绝缘本体1上下表面7、8的第一通孔，走线槽延伸且与第一通孔相接而围成至少一个屏蔽空间。屏蔽空间内设有至少一个贯通绝缘本体1上下表面7、8的第二通孔。第一通孔内设有至少一个接地过孔2，接地过孔2内设有接地端子3。接地端子3与接地过孔2的内壁形成紧配合以实现电连接，接地端子3的两端自接地过孔2的两端开口处突出用于与印刷电路板的接地管脚相配合，接地端子3突出于接地过孔2的高度可根据实际的需求来设定。
第二通孔内设有信号过孔4，信号过孔4内设有信号端子5，信号端子5与信号过孔4的内壁形成紧配合以实现电连接，信号端子5的两端自信号过孔4的两端开口处突出以实现与电路板的相应元件的电连接。
接地过孔2和信号过孔4均为空心的导体，当交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种现象称“趋肤效应”。趋肤效应使导体的阻抗增加，采用过孔的结构形式，使得通过接地端子3和信号端子5的电流大部分从过孔通过，使电子连接器保持稳定的和较小的阻抗。接地过孔2和信号过孔4的横截面的形状可以是圆形、矩形或者其他形状。相应地，第一通孔和第二通孔的形状也与接地过孔2和信号过孔4的形状相适配。图3为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的接地过孔的放大结构示意图，本实施例中，过孔的横截面为矩形。接地过孔2和信号过孔4的孔壁厚度只须分别满足承受接地端子3和信号端子5的对其施加的机械力的要求即可。
走线6为导体，一般采用铜质，其厚度和宽度可根据实际的需要设定。走线6设于走线槽内沿走线槽延伸，图6为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的走线6和接地端子3的结构示意图，如图6所示，走线6连接接地过孔2以与接地过孔2实现电连接，走线6设有至少一个屏蔽过孔9。走线6和接地过孔2用来为信号端子5内的电流提供回流路径。在本实施例中，屏蔽过孔9即在厚度方向上贯穿走线6的通孔，其形状为矩形。屏蔽过孔9使得回流路径变短，减小信号的回流路径所包围的面积，减小信号的EMI（电磁干扰）辐射，从而减小了信号之间的串扰。完成本发明的高速板对板电子连接器和电路板10之间的连接后，走线6的上下表面7、8与连接后的电路板之间有一定距离，该距离根据实际的需要来设定。
通过以上结构，接地过孔2和开设有屏蔽过孔9的走线6围成了屏蔽区，防止信号端子5传递的信号相互干扰，其屏蔽效果与采用添加金属屏蔽片的效果相当。走线6嵌在绝缘本体1内，取消了金属屏蔽片，使得整个高速板对板连接器的尺寸减小。
作为优选，绝缘本体1由PCB（Printed Circuit Board），即印制电路板板材构成，PCB板材的厚度很小，这使得本发明在保持较好的防串扰性能的基础上进一步减小整个高速板对板连接器的厚度。PCB板材的厚度优选为0.5mm-2mm。PCB板材选用介电常数比较低的板材。在本实施例中，PCB板材可以为Neclo4000-13SI型号板材。
作为进一步的优选，走线槽和第一通孔将绝缘本体1分割围合成为多个毗邻的屏蔽空间。在本实施例中，形成16个屏蔽空间，排列成4个薄片，每个薄片包括4个屏蔽空间。每个屏蔽空间内设有两个第二通孔，每个第二通孔内设有一个信号过孔4，每个信号过孔4内设有一个信号端子5，在本实施例中，信号端子5为差分信号端子5。
每个屏蔽空间由两个第一通孔和连接两个第一通孔的走线槽围成，两个第一通孔相对设置。在本实施例中，同一排且相邻的屏蔽空间之间的接地过孔2和接地端子3是共用的。另外，如图6所示，相邻排的相邻的屏蔽空间的接地端子3之间是错开的，可实现更好的防串扰效果。
作为优选，走线6的上表面7与接地过孔2的上表面7平齐并连接，走线6的下表面8与接地过孔2的下表面8平齐并连接，以保证走线6与接地过孔2之间稳定的电连接。
作为优选，沿走线6延伸的方向，在走线6上设有多个屏蔽过孔9。屏蔽过孔9的宽度为8mil（密耳，本领域常用来表示厚度的单位，1mil=25.39999918μm，下同）到20mil，相邻的屏蔽过孔9之间的间隔为6mil到20mil。一方面，多个屏蔽过孔可起到很好的屏蔽作用，另一方面，屏蔽过孔的密度合理设置，防止因密度太大而影响信号的完整性。
图4为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的接地端子3的放大结构示意图，图5为本发明一个实施例的高速板对板电子连接器的接地端子3与接地过孔2配合后的放大结构示意图。如图4和图5所示，作为优选，接地端子3为菱形框，其中菱形框的两个相对的角的外壁与接地过孔2的内壁紧配合，菱形框的另外两个相对的角突出于接地过孔2的开口以便于与印刷电路板的部件相配合。接地端子3和信号端子5的形状可以相同，也可不同。在本实施例中，接地过孔和信号过孔的形状相同，信号端子5和接地端子3的形状相同。这种形状的端子一方面与实心的端子相比可节约导体材料，另一方面具有良好的机械性能，可与过孔的内壁形成可靠稳定的电连接，当然，信号端子和接地端子也可采用其他空心并与过孔紧配合的形状。
作为优选，接地端子3和/或信号端子5突出于接地过孔2和/信号过孔4的开口的部分为圆滑的弧形，如4和图5所示。这种设计一方面可减小端子本身的机械应力，另一方面也便于和印刷电路板的相应元件之间的配合。
作为优选，屏蔽空间内还设有至少一个贯穿绝缘本体上下表面的气孔12（例如见图1）。在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z，特性阻抗与电容特性相关。信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。在屏蔽空间内设置气孔是为了减少信号的容性，即减少信号周围的电容特性，从而提高特性阻抗。在本实施例中，每个屏蔽空间内设有三个气孔12，气孔12与第二通孔间隔设置。
在本实施例中，信号端子5为差分信号端子。当然本发明中的信号端子5亦可是其他种类的端子，即也适用于其他信号的传递。
本发明还提供一种多层电路板组件，图7为本发明一个实施例的多层电路板组件的结构分解示意图，如图7所示，包括至少两层电路板10，相邻的电路板10之间通过板对板电子连接器连接，板对板电子连接器为如上的高速板对板电子连接器11。需要注意的是，完成高速板对板电子连接器11和电路板10之间的连接后，走线6的上下表面7、8与电路板10之间有一定距离，即二者是不接触的，该距离根据实际的需要来设定。
本发明的多层电路板组件，一方面具有很好的防信号串扰性能，另一方面其尺寸相对于现有的电子连接器大大减小，从而可适应电子器件小型化的趋势。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种高速板对板电子连接器，其特征在于，包括：
板状绝缘本体，所述绝缘本体开设有贯通所述绝缘本体上下表面的走线槽，还开设有至少一个贯通所述绝缘本体上下表面的第一通孔，所述走线槽延伸且与所述第一通孔相接而围成至少一个屏蔽空间，所述屏蔽空间内设有至少一个贯通所述绝缘本体上下表面的第二通孔；
至少一个接地过孔，所述接地过孔设于所述第一通孔内；
至少一个接地端子，所述接地端子设于所述接地过孔内，并与所述接地过孔的内壁形成紧配合，所述接地端子的两端自所述接地过孔的两端开口处突出；
至少一个信号过孔，所述信号过孔设于所述第二通孔内；
至少一个信号端子，所述信号端子设于所述信号过孔内并与所述信号过孔的内壁形成紧配合，所述信号端子的两端自所述信号过孔的两端开口处突出；
走线，所述走线设于所述走线槽内沿所述走线槽延伸，且走线连接所述接地过孔，所述走线设有至少一个屏蔽过孔。
2.根据权利要求1所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述绝缘本体由PCB板材构成。
3.根据权利要求1所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述走线槽与所述第一通孔将所述绝缘本体分割围合成为多个毗邻的屏蔽空间，每个所述屏蔽空间由两个所述第一通孔和连接两个所述第一通孔的走线槽围成，两个所述第一通孔相对设置。
4.根据权利要求3所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，每个所述屏蔽空间内设有两个所述第二通孔，每个所述第二通孔内设有一个所述信号过孔。
5.根据权利要求1所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述走线的上表面与所述接地过孔的上表面平齐并连接，所述走线的下表面与所述接地过孔的下表面平齐并连接。
6.根据权利要求1所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述接地端子和/或信号端子为菱形框，其中菱形框的两个相对的角的外壁与所述接地过孔和/或所述信号过孔的内壁紧配合，菱形框的另外两个相对的角突出于所述接地过孔和/信号过孔的开口。
7.根据权利要求6所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述接地端子和/或信号端子突出于所述接地过孔和/信号过孔的开口的部分为圆滑的弧形。
8.根据权利要求1所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述屏蔽空间内还设有至少一个贯穿所述绝缘本体上下表面的气孔。
9.根据权利要求8所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述气孔与所述第二通孔间隔设置。
10.根据前述任一权利要求所述的高速板对板电子连接器，其特征在于，所述信号端子为差分信号端子。
11.一种多层电路板组件，包括至少两层电路板，其特征在于，相邻的电路板之间通过如权利要求1-10中任一项所述的高速板对板电子连接器连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150520 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |