CN1139149C - 带有改进了参考端子的卡片边缘连接器 - Google Patents

Abstract

安装到电路板上并可卸除地接纳电路卡片的卡片边缘连接器包括确定一卡片接纳槽的细长机壳。有许多的端子接纳腔相交于并延伸到此槽的两侧。交错的腔中包括冲压的参考(接地或电源)端子和信号端子，都具有向下延伸的板接点和向上延伸的弹簧臂。有许多类似的成组的面对面接点，每个组中包括平行于并基本上重叠相对的一对信号接点。此上延的参考端子弹簧臂包括超尺寸垫部通过改进参考和信号端子间的耦合以减少串音。电路板的电路通道相对电路卡的中心线成对称阵列，使电路的平行内线只含参考接点而其外线只含信号接点。

Description

带有改进了参考端子的卡片边缘连接器

本发明涉及印刷电路板用电连接器，具体涉及到用来以可卸下的方式将电路卡片连接到电路板上的改进了的卡片边缘连接器。

采用了印刷电路板上的装置如计算机，它们的电路密度日益增大，工作的频次也日益增多。例如，在计算机母板和相关电路板上稠密的存储器模块印刷电路卡片之间高频数字信号传播的速度越来越高。这种发展趋势为电连接器如用来可卸除地将电路卡片安装到电路板上的边缘卡片连接器提出了问题。

随着电路密度的增加，电连接器及其包括的电端子变得较小。但这样的端子必须有足够的韧性和强度，来同插入此连接器的电路卡片可靠地接触。

此外，最好是使边缘卡片连接器的电端子所提供的电路阻抗保持到很小。同时，必须把电感保持到最小，必须仔细地控制电容，还必须将不同信号间的串音减至最小。这些常常是不相容的目的为连接器和端子的设计带来了许多解决方法并取得了不同程度的成功。

例如美国专利5 161 987公开的电连接器具有带多个焊引线的接地母线。在此接地母线的各侧设有一排信号接点。

于此同时，美国专利5 162 002公开了一种卡片边缘连接器，它的空间上搭叠的端子具有较短的和较长的接点件。这种连接器具有若干重要的优点如能减小峰值的卡片插入力，但是对于较高速的数字信号则不能使电性质最佳化。

美国专利5 192 220公开了一种双读出插座，其中通过增加连接器之间的距离减少了串音。这种方法不能达到提高电路密度的目的。

美国专利5 259 768公开了一种电连接器，它所具有的接地端子的表面积显著地大于信号端子的。这种接地端子和信号端子相交错，而此接地端子的屏蔽效应减少了串音。接地端子具有焊引线和接地支座两者，可以一般性地减小阻抗，而由无功能意义的短线选定尺寸来提供特殊需要的阻抗。

美国专利5259 793公开了一种边缘连接器，它的端子沿着电路卡片插槽排成交错的阵列。由于这种交错的阵列而减小了电路密度。

美国专利5 309 630公开了一种电连接器，其中所需的阻抗是通过选择端子使其具有的锚固部分所取尺寸能对应于所需阻抗。信号端子与接地端子可以交错，而至少是接地端子设有两个支座来减少阻抗。

美国专利5580257公开了一种连接器，其中加大了的接地端子是与成对的信号端子相邻以减少串音。尽管布置有其优点，但需要形成三种不同的端子形状，而将这样的端子装配到连接器机壳中则是复杂的。

尽管有了上述的和许多其他方面的努力，但仍然长期需要有这样的卡片边缘连接器，它能以合理的成本制成、结实、可靠，且具有很高的电路密度，并能在高速数字电路中良好地工作。

本发明的一个目的在于提供改进了的卡片边缘连接器。其他的目的则在于：提供具有能同相关电路组件实现阻抗匹配的低电感的连接器，提供在信号电路间具有最低串音的连接器；提供具有高电路密度的连接器；提供结实但小型的电接器；提供能廉价制造和组装的机械性能和电性能可靠的连接器；以及提供克服了过去所用连接器缺点的改进了的卡片边缘连接器。

根据本发明，提供了用来接纳具有多个接触垫的电路卡片的匹配边缘的卡片边缘连接器。这种边缘卡片连接器包括细长的绝缘机壳，后者具有顶壁和底壁以及在顶壁之中用来接纳匹配边缘的细长卡片槽。机壳中许多平行且紧密隔开的成对端子接纳腔与槽相交并相对于上述槽横向延伸。每对中的一个腔包含有至少一个信号端子用来传送高频数字信号，而每对中的另一个腔则包含至少一个参考端子用来传送接地或功率信号。各信号端子包括一保持在机壳之中与底壁相邻的信号端子体以及一信号端子卡片接点，此接点具有从端子体向同延伸的信号端子柔性梁和在上述槽中的信号端子接触区。各个参考端子包括保持于机壳中同底壁相邻且重叠信号端子体的参考端子体以及参考端子卡片接点，后者包括从参考端子体向上延伸的参考端子柔性梁以及在此槽中的参考端子接触区，参考端子柔性梁重叠信号端子柔性梁。各参考端子还包括与参考端子柔性臂的端部相邻的超尺寸的加大区，此参考端子接触区则限定于这一加大区上。

本发明与其上述的和其他的目的以及优点，可以从下面对附图中阐述的本发明的最佳实施例所作的详细描述中获得极好的理解，附图中：

图1是印刷电路板组件的等角投影图，此组件包括安装于电路板上且能把可卸下的电路卡片连接到此电路板上的具体体现本发明的卡片边缘连接器；

图2是图1中的卡片边缘连接器之一的侧视图；

图3是沿图2中3-3线截取的卡片边缘连接器的机壳的放大垂直剖面图，同时示明了在把端子安装到机壳内之前的端子接纳腔；

图4是与图3类似的剖面图，示明了安装在端子接纳腔中的参考端子；

图5是与图3类似的剖面图，示明了安装于端子接纳腔中的信号端子；

图6是等角投影图，示明了参考端子和相邻的成对信号端子在安装到卡片边缘连接器的机壳中的情形，但其中为显露出端子已将连接器的机壳除去；

图7是侧视图，示明了参考端子前的一对信号终端安装于卡片边缘连接器的机壳中的情形，但为显露端子已将连接器的机壳除去；

图8是与此卡片边缘连接器配合的印刷电路卡片边缘一部分的侧视局部图；

图9是上面安装了这种边缘穿孔卡片的电路板一部分的局部平面图，其中增设有参考线来帮助说明本发明。

下面详述本发明的最佳实施例。

参看附图，图1中示明的总体以10标明的电路组件包括三个依据本发明原理构制的分别以12一般标明的卡片边缘连接器。电路组件10包括印刷电路板14，例如计算机母板。卡片边缘连接器12安装于电路板14上，并可卸除在接纳印刷电路卡片16，例如可以用于母板14上的带有随机存取存储器的存储模件。这种卡片边缘连接器提供了电路通道，使功率、接地与数字等的信号能在电路板14与电路卡片16间传送。

电路卡片16和电路板14的适当结构示明于图8和9中。以其局部示明于图8中的卡片16包括与卡片边缘连接器12配合的边缘18。沿配合边缘18于卡片16的两相对表面上设有一列导电接触垫20。卡片16之上和/或之中的导电迹线提供了从接触垫20引出的到安装于卡片16上的部件(未示明)的功率、接地和信号的通道。

电路板14的一部分示明于图9。此板的上表面22包括导电区24形成的阵列。在所示实施例中，导电区24是电镀的通孔。其他的构造形式例如用于表面安装的焊接连接的导电垫也是可能的。电路板14之上和/或之中的电路迹线则提供了从导电区24到安装于电路板上的其他部件(未示明)的功率、接地和信号的通道。当卡片边缘连接器12安装到电路板14上且当电路卡片16插入卡片边缘连接器12中时，连接器12便在接触片20和导电区22之间提供了电路通道。

如图2与3所示，卡片边缘连接器12包括由绝缘材料，例如液晶聚合物塑料之类的模制高温热塑塑料制成的细长机壳26。此机壳有顶壁28、底壁30和两相对的侧壁32。顶壁28中的细长卡片槽43接纳插入的卡片16的配合边缘18。在机壳26的两端可设置机壳端柱36和闩锁38。底壁30包括远隔的突起40以在底壁30和电路板14的顶表面22(图1)之间保持一空隙。压件42是本项技术中周知的，可以用来将机壳26机械地装附到电路板14上。

机壳26中设有许多端子接纳腔44(图3和4)与46(图5)。在本发明的最佳实施例中可以有多于50个的腔44和类似个数的腔46。每个腔44都紧邻一个腔46，而在本发明的最佳实施例中，腔44与46沿着机壳46的长度交替定位。

腔44和46由内部的隔板或隔件48分开并沿横向且垂直于槽34在两侧壁32之间延伸。腔44和46相交并延伸到槽34的两个相对侧。槽34的底部有止动表面50，它部分地由隔件48以及由端子止动突起52、腔44中的隔件54和腔46中的端子保持壁56所确定。隔件48横跨腔44通过从槽34的止动表面50稍向下延的隔片54连接。另一方面，隔件48由从槽34的止动表面50下延至基本上达到机壳26底部的端子保持壁5连接腔46的两侧。槽34的侧壁由隔件48的梳状上部48a的内边缘确定。腔44和46的下部具有相对的内侧壁58。腔44与46都有敞开的底，端子可以通过此敞开的底插入腔内。

参考端子60安装于腔44中。“参考端子”一词在此定义为这样一种端子，它能在电路板14和电路卡片16之间提供接地或功率连接。“信号端子”62在此定义为这样的端子，它能在电路板14和电路卡片16之间提供用来传送交流(ac)信号，典型的是高速数字信号的电路通道。

在此最佳实施例中，所有的参考端子60完全相互一致，而所有的信号端子62也完全相互一致。端子60和62是厚度均匀的金属平板体，最好是由金属片料冲压所成而不用任何其他成形或弯曲作业。这样，与具有由冲压和成形制成的端子的电连接件相比，能提供更有效的制造作业以及更结实和更可靠的端子。端子60和62最好用磷铜冲压而成，在镍上镀锡与铅，而在电接触区上有选择地镀金，当然也可采用其他的合金或导电材料。

在图4中可以看到，在一个腔44中有一个参考端子60。端子60包括大致矩形的平面板状体64，后者在两端具有上延的保持臂66。臂66具有倒钩68，能与内侧壁58钩合，可在端子60通过底壁30装入腔44内后阻止端子60撤出。端子的插入有可能通过臂66与突起52的触合或板状体64的中央跨距部70与隔片54的触合而受到限制。参考终端60延伸到腔44的全宽并伸展到槽34的两侧。

从板状件64向下延伸出一对相分开的板接点72。这些接点接纳到电路板14的电镀直通导电区24，以把端子60连接到电路板上。连接到参考端子60上的导电区24处在接地的参考电压或电源电位下。重要的是，对参考电压的连接必须是低阻抗的。对单个参考端子60应用两个分开的板接点将形成并列的冗余电路通道和低的电感。

从板状体64向上延伸出一对相对的弹簧臂74。每个弹簧臂74包括的柔性梁76带有垂直部76和向内倾斜部78。弹簧臂74的端部包括一大的部段80，后者确定出一引入面82和一接触区84。当电路卡片16的配合边缘18插入槽34内时，相对的一对导电垫20进入各个腔44中。配合边缘18与引入面82的相对导线接合，而弹簧臂74则弹性地偏转或分开。当卡片16完全插入时，接触区84与垫20结合而完成从端子60对相对的一对垫20的电路通道。这样，在电路板14和电路卡片16之间形成了冗余的通道。

现在参考图5，在各个腔46中安装着相分开的一对信号端子62。应用成对的离散的信号端子62而不是单个端子如参考端子60，可以获得高的电路密度。每个信号端子62包括大致矩形的平面板状体86，后者在其两端具有向上延伸的保持臂88。这两个臂88各有倒钩90能将端子62保持于腔46内。在板状体86的外端，臂88和倒钩90钩合到内侧壁58上。在体86的内端，臂88与倒钩90钩合保持壁56的相对侧。端子的插入则通过臂66触合突起52而受到限制。

从腔46中各端子62的体86向下延伸一板接点92。这些接点29接纳于电路板14的镀电直通导电区24中以使端子62与电路板14连接。连接到信号端子62的导电区24用来在电路板14和电路卡片16之间传送ac信号如高频数字信号。板接点92按交错的构型沿横向偏离开参考端子板接点72。

从各板状体69向上延伸出弹簧臂94。各弹簧臂94包括的柔性梁带有一垂直部96和一向内倾斜部98。弹簧臂94的端部包括引入面100和接触区102。两个一致的信号端子62依相互相对的反向位置装载到腔46的相对侧上。两个端子62处于槽34的相对侧上，而由于这种反向取向，这两个相对的弹簧臂94于槽34的相对侧上相互相对倾斜。

当电路卡片16的配合边缘18插入槽34中时，相对的一对导电垫20进入各个腔46内。此配合边缘18结合着相对的引入面100，而弹簧臂94则弹性地偏转或分开。当卡片16完全插入，接触区102与垫20结合，完成从端子62到相对的一对垫20的电路通道。在各个腔46中应用两个不同的端子62允许在电路卡片16的两相对侧对相对的接触垫20作独立的信号连接。

由于每个信号端子腔46紧邻着参考端子腔44之一，本发明的连接器12便包括有众多的端子组，它们统一以104标明，每个组包括密排的和接口的参考与信号端子60和62。这许多端子组104之一示明于图6和7中，机壳26已除去以显现出此端子组的较大部分结构。在本发明的这一最佳实施形式中，各个组104包括单个参考端子60和相对的一对信号端子62，但是本发明的原理也可用于其他布置形式包括在各个组中有两个参考和两个信号端子或一个参考和一个信号端子。在此最佳实施例中，参考端子腔44与信号端子腔46相互交错，但是也可取其他构型，例如在各对参考端子腔之间有两个相邻的信号端子腔44。

如图6与7所示，在各端子组104中，参考端子60平行地靠近着这对信号端子62。此参考端子60基本上完全覆盖或屏蔽着信号端子62。参考端子体64完全覆盖信号端子体86。参考端子体64大于和超出信号端子体86，这是由于设有中央跨距部70同时由于体64在板接点72的底座上向下延伸，如图7所示。信号端子内保持臂88为保持臂66和跨距部70所覆盖。信号端子接触梁74为参考端子接触梁94所覆盖，例外的只是小的接触区102。这种结构使信号端子62对参考端子60的耦合最大而使信号通道间的串音最小。参考端子60的较大结构减小了电感性阻抗。

参考端子接触臂74的加大部段70提供了覆盖位信号端子接触臂94端部的大表面区。由于这些部段大于接触臂74的传统的力学和电学功能所需要的，将这些部段定义为“超尺寸的”。这种超尺寸的部段80提供了几种重要功能。它们改进了对信号端子62的耦合而不显著加大端子功能部件的质量，同时不会妨碍有关的机械作业。它们也提供了坚实和可靠的卡片引入区。在电路卡片16两侧处的对称阵列中应用众多的都具有超尺寸部段的这种参考端子60，能对电路卡片两侧上的电路增加屏障。

超尺寸部段80的另一个优点是，部段80的尺寸可以改变来调节端子阻抗而不干扰端子的工作。这种部段可以通过使它们只延伸到如图6中以106所标明的虚线处而缩减其长度。这样形成的端子所具有阻抗将会不同于较大部段80所示的阻抗。尽管此端子的其他部段可能需作相应地改变尺寸，但上述特点可使端子能适合或迎合特定的阻抗需求而不影响端子的机械功能。

如图7所清楚表明的，参考端子接触在102所处位置比信号端子接触区84的高。当电路卡片16的配合边缘18插入槽34内时，它首先与参考端子接触臂74接触，并对引入面82起反应，使臂74弹性地偏转或分离。然后，此卡片配合边缘18与信号端子引入面100接触，同时偏转或分离信号端子接触臂94。由于分开了这样两个接触结合关系，减小了峰值插入力。

本发明的卡片边缘连接器12在电路板14和终端60与62之间提供了一种有利的电路通道阵列。图9示明的局部的电路板14给出了电镀直通孔导电区24的阵列，而板接点72和92则通过这样的导电区延伸。基准线108等同于此阵列的纵中心线，与槽34的纵中心线一致并同插入的电路卡片16的中心相垂。此电路通道阵列的重要特点是它的所有电路都相对于此中心线108对称。

导电区24和插入其中的板接点72和92位于都与中心线108平行的4条线上，两条内线110和112，以及两条外线114和116。内线110和112要比外线114和116更靠近中心线108。在此最佳实施例中，线110、112、114和116是等间隔分开的，但在有需要时，线110和112可以分开得更远但仍然保持相对于中心线108对称。

导电区24的内线110和112只接纳单一类型的端子的接点，而外线114和116则只接纳另一类型端子的接点。在所示的布置形式中，通孔24的内线110和112只接纳参考端子板接点72，而外线114和116只接纳信号端子板接点92。

每一参考端子板接点72与另一参考端子接点72相同地相对于中心线108沿横向对准并分开相等的距离。横线118与两接点72相交并阐明了上述关系。各个信号端子接点92也与另一参考端子接点92同样地相对于中心线108沿横向对准并分开相等的距离。另一横线120与两接点92相交并阐明了这种关系。

根据本发明所形成的电路通道阵列，与传统的非对称的电路阵列相比，有助于在电路板14上高效地布设导电迹线。此外，这种对称阵列乃是能简化连接器制造和组装的端子构型的特征。

在本发明的这一最佳实施例中，板接点72和92是焊接到电路板14的电镀通孔24上的焊接引线。其他类型的板接点如表面安装支座也是可以采用的，同时也保持了本发明的优点。此外，对某些应用而言，对于参考端子60能够利用只是一个板接点。

尽管上面参考附图所示本发明实施例的详细描述了本发明，但这些细节不是用来限制后附权利要求书所申请的本发明的专利范围的。

Claims (14)

1.卡片边缘连接器(12)，用来接纳具有许多接触片的电路卡片的配合边缘，所述卡片边缘连接器(12)包括：

细长绝缘机壳(26)，它具有配合面和在此配合面中用来接纳所述配合边缘的细长卡片槽；

许多成对的端子接纳腔(44、46)，其沿所述机壳(26)的长度紧密隔开，每个所述腔与所述槽相交并相对于所述槽横向延伸；

所述许多成对的腔中之一对中的一个腔包含信号端子(62)，用来传送高频数字信号，而上述这对中的另一个腔则包含参考端子(60)用于接地或电源连接；

上述信号端子(62)包括的信号端子体(86)保持于所述机壳(26)之中并与所述底壁相邻，而此信号端子(62)包括的信号端子弹簧臂(94)则具有从前述端子体延伸出的信号端子柔性梁以及设在前述槽中的信号端子接触区；

上述参考端子(60)包括的参考端子体(64)保持于所述机壳(26)之中并与所述底壁相邻且重叠所述信号端子体(86)，而此参考端子(60)包括的参考端子弹簧臂(74)则具有从此参考端子体(64)延伸出的参考端子柔性梁以及设在前述槽中的参考端子接触区；

各个所述参考端子(60)还包括与前述参考端子柔性臂的端部邻接的超尺寸加大部段，而所述参考端子接触区设在此加大部段上。

2.权利要求1所述卡片边缘连接器(12)，其中所述参考端子柔性梁重叠所述信号端子柔性梁。

3.权利要求2所述卡片边缘连接器(12)，其中所述参考和信号端子柔性梁的端部包括倾斜的引入面，用来在把所述卡片边缘接纳到上述槽中时反作用于前述配合边缘。

4.权利要求2所述卡片边缘连接器(12)，其中所述端子接纳腔(44、46)从所述的槽沿两个相对方向延伸，而所述各对中的一个腔包含有一对所述信号端子(62)。

5.权利要求4所述卡片边缘连接器(12)，其中在所述一个腔中的所述成对信号端子(62)是相同的但按相反的取向安装。

6.权利要求4所述的卡片边缘连接器(12)，其中所述每对腔中的一个腔包含一个单一参考端子(60)，该参考端子(60)定位在跨越所述槽并从所述槽沿两个相对方向延伸的至少一个腔中。

7.权利要求6所述的卡片边缘连接器(12)，其中所述参考端子体(64)重叠住所述一个腔中的两个所述信号端子体(86)，而所述参考端子(60)具有两个所述参考端子柔性梁，每个柔性梁重叠所述的一个腔中成对的信号端子(62)中所述信号端子柔性梁之一。

8.权利要求7所述的卡片边缘连接器(12)，其中在所述一个腔中成对的信号端子(62)的每一个具有延伸的电路板接点，而在所述的另一个腔中的所述参考端子(60)则有一对相隔开的电路板接点。

9.一对端子，用来以紧密隔开的面对面关系与许多类似的端子对一起安装到拟安装于电路板上的电路卡片边缘连接器(12)的机壳(26)中，这对端子包括：

信号端子(62)，它具有平面体、从所述平面体延伸的端子保持臂、从所述平面体延伸出的板接点以及从所述平面体延伸出的柔性接触梁；以及

参考端子(60)，它与上述信号端子(62)对准且具有：重叠上述信号端子(62)的所述平面体的平面体、从此平面体延伸出且重叠所述信号端子(62)的端子保持臂的端子保持臂、和从此平面体延伸出的板接点，以及从此平面体延伸出且重叠所述信号端子(62)的柔性接触梁的柔性接触梁；

上述参考端子接触梁(74)在其远端具有超尺寸的加大部段，此加大部段的表面面积大于前述信号端子接触梁(94)的远端的表面积。

10.权利要求9所述的这对端子，其中所述参考端子(60)的平面体具有的表面面积大于所述信号端子(62)的平面体的表面面积。

11.权利要求9所述的这对端子，其中在所述信号端子(62)的接触梁上限定为信号接触区，而在所述参考端子(60)的加大部段上限定有参考接触区。

12.权利要求11所述的这对端子，其中所述参考接触区相对于所述电路板处在较所述信号接触区为高的位置。

13.权利要求12所述的这对终端，其中所述信号端子(62)的柔性梁和所述参考端子(60)的加大部段具有用于电路卡片的倾斜引入面。

14.用来接纳具备带有多个导电接触垫的配合边缘的印刷电路卡片的卡片边缘连接器(12)，此卡片边缘连接器(12)包括：

由绝缘材料制的具有配合面的细长机壳(26)；

在所述配合面中且大小可接纳所述电路卡片的配合边缘的细长槽；

在所述机壳(26)中多个沿纵向相隔开的接点接纳腔，它们与所述槽相交于并相对于所述槽横向延伸；

在上述腔中安装成相互平行的大致平的许多平面端子；

上述端子取成对的形式排列于相邻成对的所述端子接纳腔(44、46)中，各个所述端子对包括用来对所述接触垫之一进行电信号连接的信号端子(62)和用来对不同一个所述接触垫进行参考连接的参考端子(60)；

所述各对中的端子包括安装于所述腔中邻近所述底壁的端子体和凸入所述槽内的弹簧臂(94)，此弹簧臂(94)包括向上延伸的柔性梁和确定了所述梁上的接触区；以及

上述各对参考端子(60)的弹簧臂部分包括加大和超尺寸的垫部，它平行于并电容性连接于相应的所述信号端子(62)的所述接触区。

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