CN105938945A - 线缆组件以及用于高速线缆连接器的电路板组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于提供一高速传输线的线缆-电路板组件，高速传输线用于将电子设备连接在一起。所述电路板结合于一接地延伸元件，所述接地延伸元件在所述电路板的后方并在与所述电路板的相应的表面端接的两组导线之间延伸。接地延伸元件将一接地面置于所述连接器的端接区域内并处于所述电路板的后缘的后方，以在线缆的屏蔽元件切割回折后在桨形卡的相反两侧面上的成组导线之间提供屏蔽。

Description

线缆组件以及用于高速线缆连接器的电路板组件

相关申请的交叉引用

本申请主张于2015年3月4日提交的美国专利申请号US14/638744的优先权。

技术领域

本发明概括而言涉及线缆互连系统，且更具体而言涉及用于高速数据传输应用的组件中的改进的线缆端接。

背景技术

常规的线缆互连系统可存在于电子设备(诸如路由器和服务器等)中且用于形成信号传输线。这些传输线可在芯片元件和连接器之间、在两个不同设备中的连接器之间以及在多个设备自身之间延伸。通常，差分信号导线用于一线缆中的各条这种传输线，而且尽管由于线缆的几何结构容易维持沿线缆长度的一所需的阻抗剖面(impendence profile)，但是难于在导线的端接端处维持这样的剖面。在一些情况下，这些端接发生在采用一边缘卡或桨形卡(paddle card)形式的电路板处。导线沿电路板的后缘端接于接触垫。在这种情况下，外部的绝缘物剥离回折且裸露出的导体端接于焊接垫或类似部件。线缆导线的外屏蔽元件也在一定程度上被移除，以便于线缆导线的自由端连接于电路板。如此，这个端接区域留出为从焊接垫的后方到线缆导线的外屏蔽元件的端部之间无接地面。已知晓的是，这个无接地的区域产生(contributeto)并增加了线缆导线之间的串扰，尤其是在高速应用中。因此，希望使一线缆端接具有减少端接区域内的串扰的结构。

发明内容

因此，本发明面向一种线缆组件，其特别适于高速数据传输应用。

相应地，提供了一种改进的高速线缆组件，其具有适于有益高速数据传输应用中的端接的改善的端接结构。

根据下面本发明所述的一实施例，公开了一种线缆组件，所述线缆组件采用一电路板，所述电路板优选为一桨形卡的形式，多导线线缆导线端接于所述电路板。所述电路板包括：前接触垫，其接合一相对的对接连接器的端子；以及后接触垫或端接接触垫，端接于线缆导线的自由端。所述线缆导线具有剥除绝缘包覆体、使其外接地屏蔽元件剥离回折到自身上的自由端且使其自由端焊接于所述端接接触垫。为了在所述电路板后方的区域提供接地和屏蔽，一导电延伸元件以一金属接地板的形式被设置。所述接地板设置在所述电路板外，并沿所述电路板的宽度方向延伸，且具有足以在所述线缆导线的外接地屏蔽元件的下方延伸的一长度，所述线缆导线的外接地屏蔽元件剥开回折到所述线缆导线上。

所述接地板从靠近所述电路板的尾缘或后缘并在所述线缆导线下方延伸，所述线缆导线成对布置以连接于设置在所述电路板的顶侧面和底侧面上的接触垫或类似部件。所述线缆导线使其绝缘包覆体从其端部剥除。所述多条导线通常布置为被包在一导电编织物或箔缠绕物(wrapping)形式的外接地屏蔽元件内的成对导线。所述导线的绝缘包覆体和所述外屏蔽元件被后切(trim back)成所述导线的导体以便于容易端接于所述电路板的形式露出。当剥除时，所述线缆导线的外屏蔽元件通常剥离回折在所述导线的绝缘包覆体上，且所述线缆导线的绝缘包覆体的一裸露的(无屏蔽的)部分暴露为在所述绝缘包覆体的前缘和所述外屏蔽元件的前缘之间延伸。因为所述多个导线对沿所述电路板的顶表面和底表面成排布置且导线对的导体端接于所述电路板的顶表面和底表面上的接触垫，所以分别在连接于所述电路板的顶部组的导线对和底部组的导线对之间形成一竖向间隙。该间隙区域易于增加顶部组的导线对和底部组的导线对之间的串扰，而且这也导致所述线缆组件的阻抗剖面不连续。

所述接地板从所述电路板轴向向后延伸进入到所述导线的外屏蔽元件的前缘和所述电路板的后缘之间的该间隙。所述接地板以一接地面填充(fill)了该间隙在顶部和底部的成对的线缆导线之间的居间空间(interveningspace)，且该接地面提供了顶部的导线对和底部的导线对之间的屏蔽。这个屏蔽减少了在该端接区域内的串扰。一系列安装臂被设置，且这些安装臂经由选定的接触垫诸如通过焊接连接于所述电路板上的接地电路。所述多个安装臂可由与所述接地板相同的金属料带(blank)冲压成型。所述多个安装臂沿宽度方向以足以将一导线对收容在成对的安装臂之间的一距离间隔开。此外，当所述电路板至少在所述端接区域由一绝缘材料包覆成型(overmolded)时，所述接地板能有助于为所述线缆组件提供应力释放(strain relief)。合适的包覆成型材料包括塑料和/或环氧树脂。

通过考虑下面的详细说明，将清楚地理解本发明的这些和其它的目的、特征和优点。

附图说明

通过参考下面的结合附图的具体实施方式，可以最佳地理解本申请在结构和操作上的组织及方式以及进一步的目的和优点，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，并且在附图中：

图1示出一常规的线缆-电路板组件沿端接区域作出的一剖视图；

图2是典型的线缆连接器壳体的一立体图，其中图1和图5所示类型的线缆-电路板组件收容于线缆连接器壳体内；

图3是图1中的线缆-电路板组件的一立体图，其与本发明组合在一起使用；

图4是图3中的线缆-电路板组件的一俯视图；

图5是根据本发明的原理构造的一线缆-电路板组件的一立体图，示出了电路板的顶部；

图6是图5中的线缆-电路板组件的一分解图；

图7是与图5相同的视图，但是其中为了清楚起见，顶部的导线对组和接地板延伸元件移开了；

图8是与图7相同的视图，但是其中接地板延伸元件安装于电路板的后缘；

图9是沿图5的线9-9作出的线缆-电路板组件的一剖视图，并示出顶部的导线对、底部的导线对以及接地板延伸元件的相对位置；以及

图10是沿图5的线10-10作出的线缆-电路板组件的一剖视图，并示出导线对和接地板延伸元件在长度方向上的相对位置。

具体实施方式

尽管本发明可以很容易具有多种不同形式的实施例，但示出在附图中且本文将详细说明的是具体实施例，同时理解的是，本说明书应视为本发明的原理的一示例且不意欲将本发明限制于本文所示出的图样。

由此，参照的特征或方面旨在描述本发明的一实例的一特征或方面，并不意味着本发明的每个实施例都必须具有所描述的特征或方面。而且，应注意的是，说明书列举了很多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出潜在的系统设计，但是这些特征也可以用于未明确公开的其它组合。因此，除非另有说明，所描述的组合不意欲是限制。

在图中所示出的实施例中，用于解释本申请中不同部件的结构和运动的方向指示(诸如上、下、左、右、前和后)是相对的而不是绝对的。当部件处于图中所示的位置时，这些指示是恰当的。但是，如果部件位置的说明发生变化，那么这些指示也将会相应地发生变化。

图1至图4示出了一常规的线缆连接器10(图2)，线缆连接器10具有一外连接器壳体11，外连接器壳体11具有：一中空的端接端13，其收容一多导线线缆14的一端；以及一较小的对接端12，部分地包围一电路板15。线缆连接器10的对接端12将以一桨形卡的形式示出的一对接刀片型件(以电路板15示出)保持为这样一种方位(orientation)：该方位适于与相对的对接插座连接器(未示出)对接，该对接插座连接器具有收容电路板15的前对接端的一槽。为了提供用于确保在对接后与相对的对接插座连接器接合的一手段，连接器10也优选设置有一细长的扣持元件17，扣持元件17具有设置在其前端的接合钩部或类似的结构。这些钩部收容在设置于相对的连接器上的开口内。扣持元件17通过操作一致动器18被致动，致动器18示出为一拉片(pull tab)。

图3是用于图2的连接器10的一常规的端接结构的一立体图，该端接结构将线缆14的多条独立的导线24端接于电路板15上的电路。如图3所示，线缆14包围多条导线24。所示出的导线24为双轴结构，这意味着导线具有沿导线24的长度以一间隔开的形式延伸的一对导体27。导体27由一外绝缘介电包覆体26保持就位。介电包覆体26自身由一外屏蔽元件29包围。介电包覆体26可包围一对导体27，如图3至图4最佳所示，或者介电包覆体26可为一对包覆体，其中一个包覆体26包围其中一个导体27。外屏蔽元件29示出为围绕介电包覆体26延伸，且外屏蔽元件29可采用以一编织线或一铜箔等形式。一加蔽线30通常设置为在一导线对的长度上以围绕该导线对的一螺旋形式且在外屏蔽元件29的下方延伸。线缆14的导线24布置成两排，其中一第一组线缆导线连接于电路板15的(第一)端接接触垫23而第二组线缆导线连接于电路板15的(第二)端接接触垫23。

参照图4，图4是图3所示的端接结构的一平面视图，可以看到的是，电路板15采用大体矩形的形式，且具有一前缘20和一后缘22。前缘20是电路板15的最前方的边缘且是电路板15的插入一相对的对接连接器的卡收容槽中的部分。电路板15典型地形成有靠近与相对的连接器的端子对接的电路板的前缘20设置的第一导电接触垫21的一阵列。电路板15还包括靠近电路板15的后缘22设置的多个端接接触垫23。线缆导线的导体27的自由端25通过焊接端接于端接接触垫23。

为了端接，线缆导线的导体27的自由端25通过移除一给定长度的其包覆体26以及与其关联的外屏蔽元件29而露出。这些材料的移除限定了导线绝缘包覆体26和外屏蔽元件29各自的前缘28、31。这两种前缘28、31均与线缆导线的导体27的自由端25间隔开。如图4最佳所示，前缘28、31还与电路板15的端接接触垫23和后缘22的后方间隔开。电路板的后缘22与外屏蔽元件29的前缘31之间的距离限定一间隙G，间隙G具有线缆导线的导体27延伸穿过的一长度方向(lengthwise)距离L2，在长度方向距离L2中线缆导线的导体27一部分处于绝缘条件而另一部分处于裸露(露出)的条件下(如图10)。在该区域，线缆导线的导体27不具有参考的接地。与各双轴结构相关联的加蔽线30可被设置，且加蔽线30独立地连接于与接地电路或电路板15的一内部接地面层连接的电路板的端接接触垫23。

在所述间隙G区域，多条导线24以第一组和第二组导线对布置。第一组线缆导线对端接于电路板15的顶表面上的端接接触垫23，第二组线缆导线对连接于电路板15的底表面上的端接接触垫23。这些导线对并排布置，并进一步布置在两个竖向间隔开的且大体水平的平面内。这两组线缆导线对以一竖向间隔互相间隔开。在间隙G(其中外屏蔽元件29已从线缆导线(信号导线)的导体27上被移除)处，不存在接地面作为电路板15的后缘22处或附近的电路板的结构端部的任何接地面。因此，在该间隙区域内，第一组导线对和第二组导线对之间不存在任何屏蔽。即使所述间隙的距离相对小，典型地小于一英寸，但是在高数据传输速度(诸如在每秒约6～10千兆位(Gbps))下，在第一组导线对和第二组导线对之间将发生串扰，且这种串扰抑制有效的信号传输且可能导致在线缆组件阻抗剖面上不连续。

图5至图10示出了我们针对此问题的方案。图5至图10中的电路板15具有八个不同的信号传输通道，各传输通道包括一对导线24。比如说，四个传输通道位于电路板15的顶表面上，而剩余的四个传输通道位于电路板15的底表面上。在图6中，四个传输通道以TX1至TX4示出，且构成传输通道的三个端接接触垫23(正极、负极和接地)成组设置在一起(由虚线60指示)。

为了减少第一组(上组)和第二组(下组)导线之间的串扰，我们提供了一细长的具有一从前至后的长度L1的接地板52形式的一接地延伸元件50，接地延伸元件50具有：一平的基部54；以及多个独立的安装臂56。接地板52设置在电路板15外，且接地板52具有优选等于或小于电路板15的宽度的一宽度，且接地板52具有一前缘(头缘)57和一后缘(尾缘)58。为了将接地板52安装于电路板15，安装臂56优选冲压成型，以限定沿接地板52的前缘57布置的偏移的臂(offset arms)。安装臂56从接地板52的板面向上升起并向接地板的前缘57的前方延伸以超过电路板15的后缘22。优选地，安装臂56具有的长度(从接地板52到末端)约是接地板52的长度L1的20％至50％，更优选约是长度L1的30％至40％。这种关系提供了消除所述间隙G中的串扰的一合适的长度，也提供了用于可靠地连接于电路板的端接接触垫23的一合适的长度。优选地，当组装在用于将接地板52和电路板15保持在一起的一框架(framework)中时，接地板52的前缘57抵接电路板15的后缘22。

优选地，所述多个安装臂56沿接地板52的宽度方向(widthwise)以一间隔分隔开，从而安装臂56之间的各空间不仅收容一线缆导线对而且大致(roughly)使一线缆导线对与该线缆导线对相关联的电路板15上的(信号)端接接触垫23对齐。

接地板52可视为是形成于电路板15内的接地面的延伸且从电路板的后缘22经过间隙G区域而延伸一给定的长度(终止于线缆导线的外屏蔽元件29的前缘31的后方的位置处)，而不管屏蔽元件29是否被切割或剥离回折在线缆导线对上。如此，接地板52填充于(fill)间隙G，也提供了一导电表面，当导线对连接于电路板15时，至少其中一组导线对的线缆导线的外屏蔽元件29接触该导电表面，如图5所示。在某种程度上，接地板52也便于导线对连接在电路板15的顶表面上，因为往往(tend to)将导线对的导线导体27定位成与电路板15的(信号)端接接触垫23处于同一直线上(in linewith)。尽管没有必要，接地板15的长度允许导线对的外屏蔽元件29与接地板15焊接。

这种结构减少了发生在该间隙G区域的串扰，尤其在约6Gbps直到约10Gbps及以上的高数据传输速度下。采用电路板的接地延伸元件50解决这个问题的确是在不增加组件的复杂性下完成。这个新的开发也为使用者提供了将应力释放特征(aspect)集成到(integrate)端接区域中的能力。这可通过使用一合适的材料(如一塑料或一环氧树脂)模制成型在导线24、接地板52、端接接触垫23以及电路板15的一部分之上而形成一本体部来实现。

最后，尽管示出并说明了本发明的一优选实施例，但是可以设想到的是，本领域技术人员在不脱离前述说明书和随附的权利要求的精神和范围的情况下可作出各种修改。

Claims (20)

1.一种线缆组件，包括：

一线缆，具有多条导线，所述多条导线以第一组和第二组布置，各条导线包括由具有各自的一第一前缘的一绝缘包覆体围绕的一导体，其中，成对的导线一起被包裹在一外屏蔽元件内，各导线的导体延伸超出相应的第一前缘以限定一自由端，其中，各外屏蔽元件具有各自的与所述第一前缘在后方间隔开的一第二前缘；

一电路板，具有一第三前缘、一第一后缘、一第一表面以及一第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此相反，所述电路板包括靠近所述第一后缘设置在所述第一表面和所述第二表面上的多个端接接触垫，所述第一组中的导线的自由端沿所述第一表面端接于相应的端接接触垫，而所述第二组中的导线的自由端沿所述第二表面端接于相应的端接接触垫；

一接地延伸元件，安装于电路板并在所述第一后缘后方的一平面内延伸，所述接地延伸元件介于所述第一组和所述第二组之间，所述接地延伸元件包括一导电板，所述导电板具有一第四前缘和一第二后缘，所述第四前缘相邻于所述第一后缘且所述第二后缘设置在所述导线的外屏蔽元件的第二前缘的至少一部分的后方；以及

一连接器壳体，部分包围所述电路板和所述接地延伸元件。

2.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述导线成对布置，且各对导线包括与该对导线相关联的一加蔽线，且各加蔽线靠近所述端接接触垫而端接于所述接地延伸元件。

3.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述外屏蔽元件包括导电的编织屏蔽元件，且所述第一组中的导线的编织屏蔽元件接触所述接地延伸元件。

4.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述外屏蔽元件包括一导电外缠绕物，且所述第一组中的成对的导线由所述导电外缠绕物缠绕，所述导电外缠绕物接触所述接地延伸元件。

5.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述导电板设置在所述电路板的后方，且所述接地延伸元件包括多个安装臂，所述多个安装臂从所述导电板向前延伸，其中，所述多个安装臂端接于所述第一表面上的选定的端接接触垫。

6.如权利要求5所述的线缆组件，其中，所述多个安装臂以一预定的间隔沿宽度方向彼此间隔开，所述预定的间隔大得足以使成对导线中的一对能够在该预定的间隔内端接。

7.如权利要求5所述的线缆组件，其中，所述多个安装臂具有使所述多个安装臂向所述第四前缘的上方和前方延伸的一偏移结构。

8.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述第四前缘抵接所述第一后缘。

9.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述导电板相对所述电路板定位成使得所述第一组中的导体平躺接触所述第一表面上的端接接触垫。

10.如权利要求1所述的线缆组件，其中，所述电路板的一部分以及所述接地延伸元件由一绝缘材料包覆成型，以使所述线缆导线和所述接地延伸元件相对所述电路板固定就位。

11.如权利要求5所述的线缆组件，其中，所述接地延伸元件向后方延伸并具有一长度L1，且所述多个安装臂均具有约0.2L1到约0.5L1的一长度。

12.一种用于高速线缆连接器的电路板组件，所述电路板组件包括：

一线缆，包括至少一第一对信号导线和一第二对信号导线，各信号导线包括由一介电包覆体围绕的一内部导体，所述第一对信号导线和所述第二对信号导线各被包围于在所述介电包覆体上延伸的一相应的外屏蔽元件内，各内部导体具有一自由端，所述自由端延伸超出对应的介电包覆体及外屏蔽元件的相关联的端部；

一电路板，具有一前缘和一后缘，所述电路板包括彼此相反的一第一表面和一第二表面，所述电路板包括分别设置在所述第一表面和所述第二表面上的一第一组端接接触件和一第二组端接接触件，所述第一对信号导线和所述第二对信号导线以限定在所述第一对信号导线和所述第二对信号导线之间水平延伸的一竖向间隙的方式分别端接于所述第一组端接接触件和所述第二组端接接触件；以及

一导电元件，设置在所述竖向间隙内，所述导电元件限定设置在所述电路板外的并从靠近后缘的位置向后延伸一第一距离L1的一延伸的接地面，且所述外屏蔽元件具有设置在所述导线的介电包覆体上的并与所述后缘相距一第二距离L2的前缘，所述第一距离L1大于所述第二距离L2，所述接地面介于所述竖向间隙内。

13.如权利要求12所述的电路板组件，其中，各对信号导线由一单个的介电包覆体围绕。

14.如权利要求12所述的电路板组件，其中，所述导电元件包括多个安装臂，所述多个安装臂从所述接地面延伸并接触所选定的端接接触件，所述多个安装臂均包括接触表面，所述接触表面设置在与所述接地面不同的一面上。

15.如权利要求14所述的电路板组件，其中，所述多个安装臂沿所述接地面的宽度方向彼此间隔开并端接于所述第一表面上的第一组端接接触件。

16.如权利要求12所述的电路板组件，其中，所述接地面和所述自由端均由一绝缘材料包覆成型，以使所述信号导线相对所述电路板固定就位。

17.如权利要求14所述的电路板组件，其中，所述多个安装臂均具有约为所述第一距离L1的20％到50％的一长度。

18.一种线缆组件，包括：

一线缆，具有以一第一组和一第二组布置的多条导线，各导线包括一绝缘包覆体以及包围所述绝缘包覆体的一外屏蔽元件，所述多条导线还均包括具有一端接自由端的一导体，其中，所述外屏蔽元件各包括在后方与所述绝缘包覆体的端部间隔开的一第一前缘；

一电路板，具有一第二前缘和一第一后缘，所述电路板包括一第一表面和一第二表面，所述电路板包括靠近所述第一后缘设置的多个端接接触垫，所述端接自由端端接于所述端接接触垫；

一接地板，安装于所述第一后缘并在所述第一后缘的后方延伸，所述接地板介于所述第一组和所述第二组之间，所述接地板具有一第三前缘和一第二后缘，其中，所述第三前缘靠近所述第一后缘而所述第二后缘设置在至少一些导线的第一前缘的后方；以及

一连接器壳体，部分地包围所述电路板和所述接地板。

19.如权利要求18所述的线缆组件，其中，所述接地板设置在所述电路板的后方，且多个安装臂从所述接地板向前延伸并端接于所述电路板上的选定的端接接触垫，所述多个安装臂具有使所述多个安装臂和所述接地板与两个不同的面分别对齐的一偏移结构。

20.如权利要求18所述的线缆组件，其中，所述线缆导线成对布置，且各对线缆导线包括与该对线缆导线相关联的一加蔽线，且所述加蔽线相应地端接于所述接地板的安装臂。