CN1240307A - 用于调谐电气端子的阻抗的方法与结构 - Google Patents

用于调谐电气端子的阻抗的方法与结构 Download PDF

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Abstract

提供一种电气连接器的方法与结构,用于调谐连接器中端子的阻抗。连接器包括具有多个端子接收通道的绝缘外壳。用金属板材成型多个端子,每个端子一端有接触部而另一端有终端部。接触部有接触区,它啮合辅助匹配连接设备的匹配端子。除了所述接触区以外,将接触部或尾部选择修整为给定大小以便改变接触部或尾部的平板区以调节端子阻抗。

Description

用于调谐电气端子的阻抗的方法与结构
本发明涉及电气连接器领域，特别是通过控制连接器端子的阻抗而控制电气连接器中的阻抗的方法与结构。
在高速电子设备中，希望互联线路的所有零件适合信号传输特性，否则，会削弱或降低系统的完整性。这种特性包括上升时间降低或系统带宽，串话，阻抗控制和传播延迟。理论上，电气连接器对互联系统的这些特性影响极小或没有影响。换言之，系统运行得就象电路穿过互联而对系统没有影响一样。但是，这种理想连接器是不现实或不可能的，因此一直努力研发对系统影响尽可能小的电气连接器。
设计理想连接器涉及阻抗和电感控制。对用于高速电子设备，即涉及高频的电气连接器时尤其如此。这种连接器的一个例子是适于安装在印刷电路板上并与辅助第二连接器匹配的板安装型连接器。连接器包括安装有多个端子的绝缘外壳。每一端子包括如触头片的接触部，以及如端尾的终端部。
当端子的接触部以分开形式安装在电气连接器的绝缘外壳中时，出现一种典型干扰，使电气连接器上阻抗恒定。端子的接触部通常具有相对端子其余部分较宽的平板区，以确保充分并可靠接触。由绝缘材料分离的接触部提高接触部处的端子电容。由于阻抗反比于电容，增加电容使端子中的阻抗下降，于是极大地降低整个电气系统的特性阻抗。
这种现象如图22所示，其中沿连接器中端子全长绘制阻抗(Z)，得到现有端子阻抗曲线。Zo是端子全长上的平均阻抗或特性阻抗。Zmin处的下沉是接触部整个端子上出现的最低阻抗。在接触部电容增加越大，阻抗相对特性阻抗Zo下降越大且连接器对电气系统电性能的影响越大。相反，Zmax处的峰值表示处于端子末端的尾部的增加的阻抗，尾部相对接触部而言平板区较小。
本发明旨在提供调谐如上述连接器的电气连接器的阻抗的方法与结构，以便调节端子阻抗和/或使偏离系统特性阻抗的范围最小化，特别是通过修整或除去连接器端子的一部分而调谐连接器。
因此，本发明的目的是提供一种新的改进方法和结构，通过有选择地修整连接器端子的一部分而调谐电气连接器的阻抗。
在本发明的示意性实施例中，连接器一般包括绝缘外壳，多个端子安装在该外壳中。每个端子包括处于其一端的接触部和处于相对端的终端部。每个端子具有适配辅助连接器各端子的接触区，以构成匹配端子对。
本发明意欲提供一种对连接器每一端子确定期望阻抗的方法和结构。确定每一端子接触部的接触区。根据确定的端子期望阻抗，除接触区以外，接触部有选择地修整成给定大小，以减少接触部的平板区。通过减少接触部的平板区，端子接触部的电容降低以增加接触部的阻抗Zmin，从而增加端子的特性阻抗或平均阻抗Zo。该步骤也导致阻抗偏离端子特性阻抗或平均阻抗Zo的范围最小。通过增加Zmin，Zo增加并接近端尾确定的Zmax。
如此所述，每一端子的接触部的接触区通常居中位于接触部的侧边之间。所有或部分侧边可修整以调节阻抗，或在接触区的相对侧上的接触部中形成孔或槽。再进一步，接触部确定端子的前端，且前端可修整以改变阻抗。而且，接触部的背部也可修整以改变阻抗。优选地，通过从金属板材冲压端子而形成端子，并在冲压操作期间可修整接触部。
本发明还欲有选择地修整端子尾部以调节尾部的平板区。通过减少尾部的平板区，降低电容并增加尾部端子的阻抗Zmax，且增加接触界面区的阻抗偏离，从而增加特性阻抗Zo。相对特性阻抗Zo和Zmin来说，通过增加尾部阻抗Zmax，扩展Zmax和Zmin间的偏离范围。
本发明还欲对尾部加大平板区以调节阻抗。通过扩大尾部的平板区，尾部电容增加且尾部阻抗Zmax降低以减少特性阻抗Zo。通过相对Zo和Zmin降低尾部阻抗Zmax，沿端子长度缩减Zmax和Zmin间的偏离范围。
本发明的另一实施例意欲提供一种端子接触部与终端部之间的主动肩，以便方便地将端子插入连接器外壳中的各端子接收通道。主动肩有选择地位于端子的纵向给定位置以根据需要改变接触部的有关平板区和终端部，从而取得期望的端子阻抗和/或使阻抗对电气系统特性阻抗的偏离最小。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的其它目的、特点和优点将清晰可见。
据认为是新颖的本发明的特点在所附权利要求书中具体陈述。通过参见下面结合附图的描述，可更好地理解本发明，以及其目的和优点，附图中，相同的参考标记表示相同部件，其中：
附图1是可使用本发明的一种电气连接器组件的透视图；
附图2是图1所示组件的板安装型连接器顶面图；
附图3是板安装型连接器的侧视图；
图4是从匹配端看去，板安装型连接器的侧视图；
附图5是无罩沿图4的线5-5剖开的放大垂直截面图；
附图6是沿图5的线6-6剖开的水平截面图；
附图7是制造期间还处于半成品形式并连接至载体带的、用于安装在图1连接器中的现有端子平面图；
附图8是图7现有端子的侧视图；
附图9是端子形成其最终形式后的图7和8的现有端子侧视图；
附图10是与图1的辅助连接器端子匹配的图7端子的放大截面图；
附图11是现有端子接触部的分裂平面图；
附图12是按照本发明的一个实施例，接触部被有选择地修整成特定形式的、用于安装在图1连接器中的端子分裂平面图；
附图13是按照本发明的另一实施例，接触部被修整成另一形式的、用于安装在图1连接器中的端子分裂平面图；
附图14是按照本发明的再一实施例，接触部的整个侧边被修整的、用于安装在图1连接器中的端子分裂平面图；
附图15是按照本发明的再一实施例，接触部的整个侧边被修整的、用于安装在图1连接器中的端子分裂平面图；
附图16是按照本发明的又一实施例，接触部被有选择地修整成特定形式的、用于安装在图1连接器中的端子分裂平面图；
附图17是用于安装在图1连接器上的、但尾部宽于图7的现有端子尾部的端子平面图；
附图18是用于安装在图1连接器上的、但尾部增加的端子平面图；
附图19是用于安装在图1连接器上的、但尾部窄于图7中端子尾部的端子平面图；
附图20是用于安装在图1连接器上的、但端子主动肩位于与图7中端子主动肩位置不同的端子平面图；
附图21是安装图20的端子的图5连接器的垂直截面图；
附图22是表示作为时间或端子距离的函数的阻抗曲线图形。
参见更详细的附图，首先是附图1，本发明概括在电气连接器组件中，以20总体表示，它包括以22总体表示的第一或板安装型连接器，以及以24总体表示的第二或匹配连接器。板安装型连接器22装在印刷电路板26的顶面上，而匹配连接器24端接至多导体电缆28。匹配连接器24为现有技术连接器并在下文详细描述，只是该连接器装有多个端子58，且端子58连接电缆28的导体并与板安装型连接器22的端子匹配。连接器22的如图1-11所示端子52先说成现有技术端子以突出本发明。
结合附图1，参见附图2-6，板安装型连接器22是一种防护连接器并包括一盒形外罩30，外罩30为整片冲压结构并由金属板材制成。罩具有一体基脚部32，用于插入到印刷电路板中的适当孔34中。基脚部可连接印刷电路板上的适当地线。绝缘外壳或插入物35安装在罩30内并包括前向突舌或匹配部36。正如图5和6中清楚看见的，板安装型连接器22的壳35没有罩30，多个端子接收通道50从壳35的背后延伸到匹配部36的前面，包括匹配部36的上方和下方。在壳35背后，通道50包括腔50a。在匹配部36上，通道包括与侧壁53邻接的底面51。在匹配部36处的侧壁53之间露出通道50。匹配部36的前端处，底面51设有台阶51a。绝缘插入物由塑料材料或类似物整体模塑并有一对板安装杆38，杆38用于插入到印刷电路板中的适当安装孔中。
罩30是中空的以便接收第二连接器24的匹配插头端40，而第二连接器的插头端具有插座，插座用于接纳板安装型连接器22的绝缘插入物的前突匹配部36。连接器匹配时，板安装型连接器22的罩30的多个内偏、悬臂接地臂42可靠啮合匹配连接器24的外罩44(图1)。
如图5与6所示的板安装型连接器22的绝缘外壳或插入物35没有罩30，以便说明总体标记为46的多个端子在外壳上的安装。现有技术端子包括接触部52，它安装在绝缘外壳或插入物35的端子接收通道50中。接触部52包括位于腔52a中的主体部48，以将端子46保持在通道50中。接触端或接触部52以垂直对齐方式位于外壳的前突匹配部36上方和下方。每个现有技术端子包括终端或尾部54，它从外壳背部的端子接收通道的口49突出，尾部接到基脚56中，基脚56例如通过焊接连接到印刷电路板上的适当电路线。
图7和8显示制造期间由导电金属板材冲压并部分形成端子，但端子还由坯料60连接至载体带62时半成品形式的一个现有技术端子46。可看出，在端子46的相对两端冲压接触部52和尾部54且接触部52宽于尾部54。接触部52有一前顶端43。由图8可见，在冲压成型操作期间尾部54末端的基脚部56偏离尾部。接触部52的切齿64，主体部48的齿65，66以及尾部54的齿68在冲压操作期间形成，以便切入外壳35的塑性材料中，从而方便地固定端子及其外壳中的各部分。齿64，65和66切入端子通道50的侧壁53中。齿65从主体部48的两边沿上切出并向上变形。一旦端子46插入端子通道50，齿翘曲使得更加牢固。安装在端子通道50中，时端子46的第一和第二水平边55a和55b位于侧壁53。虽然在此描述的是端子46通过插入端子通道而固定在外壳35中，但本发明的端子46可通过注模固定在外壳35或可适用本发明的其它连接器的外壳中。
对此，应注意，每一现有技术端子46的接触部52具有端子冲压成型操作期间形成的长凸台70。该凸台确定与安装在匹配连接器24中的端子之一的辅助接触部啮合的接触部的接触区。这些凸台利于增加各连接器匹配端子之间的正向力并增强端子刚性。但是，可以理解，本发明可用于不含这种凸台的其它类型端子，只要这种端子具有确定的接触区，接触区最好在端子修整期间不受影响。
图9显示有关图7和8已如上所述冲压形成端子后的现有技术端子之一46，端子进一步变形以便插入绝缘外壳35(图5)。换言之，图9中端子的最后形状对应于图5所示。如此形成端子前或后，坯料60与载体带62(图7)沿线72(图7)切除端子。于是，在线72形成主动肩以便将端子插入外壳35中的其相应端子通道。
图10显示接触界面区59，现有技术端子46的接触部52在此与辅助匹配连接器24的端子58匹配。端子46和端子58的匹配包括一完全匹配端子对61。图4显示端子46安装在入口35的上表面而端子46安装在入口35的底面上。成对端子46的接触部52在入口35的上表面和底面上相互面对。由于成对接触部52具有彼此靠近的相互面对的较大平板区并绝缘分隔，从而它们增加了接触部52处端子46的电容。电容增加使阻抗低于端子46的平均阻抗，增加端子阻抗的偏离范围。这种现象如图22中的阻抗曲线所示，其中Zmin低点表示接触部52处的阻抗。相反，尾部54具有面对相邻尾部54的较小金属平板区以及较大电抗，从而阻抗较大，如Zmax处的顶点所示。
图11显示现有技术接触部52，它包括接触区70，未经修整并对应于图7所述。图12-20显示本发明的端子，它们结构类似现有技术的端子46，但还按本发明被修改以调整接触部52的阻抗。图12-16显示用于修整端子接触部52a-52e的各种方案，以便有效减少接触部的平板区，达到所期望的接触部阻抗，或尽量减少接触部52处的阻抗降低。切除部分如图中幻影所示。
图12显示减少接触部52a平板区的一个方案，从而降低电容并增加接触部52a处的阻抗。具体说，端子46a的接触部52a的侧部74全部被除去直至接触区70。另外，接触部远端或插入端的角部76被除去。而且，接触部远端的中部78被除去。结果，接触部52a的较大区域被除去或修整掉从而显著减少接触部52的整个平板区。应注意，啮合匹配端子的接触区70并不受影响。可根据需要除去金属以获得在接触部52a处所期望的阻抗，同时保持其形状足以完成如端子牢固、接触啮合及强度的机械功能。如果端子46模注插入外壳35，则上述考虑中的某些因素可能不重要。而且，接触区70中的凸起增加端子26的强度并增强与匹配端子58接触的内部啮合。设想在初始冲压期间从接触部52除去这些部分74，76，78。但是，也可在后来形成端子时除去这些部分74，76，78。
图13显示修整接触部52b的另一方案，再除去接触部远端的角部76和中部78。但是，在接触区70的两对侧上的接触部冲压出长孔80，并在端子46b接触区70的内端处的主体部48上冲压出圆孔82。结果再次从接触部52b除去明显的金属平板区，从而减少电容并因此增加接触部52b处端子46b的阻抗。
注意，不必除去接触区70两侧的金属，从而端子46保持纵向对称。可从接触区70的一侧选择除去部分接触部52以获得对应相邻匹配端子对的所期望的电性能。
图14显示减少端子46c区域的另一方案。接触部52c侧部74a全部被除去直至端子46c的前端。切齿64a置于接触部52c较窄的前端上。
图15显示减少端子46d区域的再一方案。整个接触部52d和主体部48b的侧部74b被除去。接触区的长凸台70a被延长以增加薄端子46d的结构刚性。除了置于较窄接触部52d的前端上的切齿64a外，切齿66a也置于较窄接触部46d上。
图16显示减少端子46e区域的再一方案。接触部52e侧部74c被除去以确定由前与后边沿界定的相对的、侧凹部74c。后边沿在端子46e的两对侧上以角形向后分散。而且，长孔82a形成在主体部48c中。可优选部分修整，以具有如图16所示的49，从而降低电磁场集中点。
端子46a-46e安装在端子空腔中时，端子46的第一边55a置于腔50的第一侧壁53处而端子46的第二边55b置于腔50的第二侧壁53处。在凹部边界处的端子边沿与相邻的第一和第二侧壁之间设有端子46a-46e的接触部52a一52e中的间隙，以便露出部分端子空腔50的底面51，这里已修整去掉了部分接触部52a-52e。
图17-20显示改变端子46f-46i阻抗的另一方案。图17中，端子46f的尾部54f修整成宽于图7所示的尾部54。增加尾部宽度使端子阻抗降低并减少偏离接触部52的阻抗范围。图18显示另一种方法：通过将金属的部分57加至边沿来增加端子46g中尾部54g的平板区。
相反，图19中端子46h的尾部54h被制成比图7中的尾部54窄。减少尾部的平板区使端子阻抗增加并增加阻抗距接触部特性阻抗的偏离量。通过使尾部变窄与加宽，可改变尾部平板区，相应调节端子阻抗。
最后，图20显示端子46i，其中主动肩72 i相对图7中主动肩72i的位置向后(向右)移动。使主体部48i处接触部52i的平板区增加，于是又使相应端子的阻抗降低。换言之，主动肩72i的轴向位置可变化，相应地调节接触部的金属平板区和端子平板区分布，从而调整端子阻抗和接触部52处的阻抗偏离。图21显示安装在外壳35中的端子46i，与图5中的端子46相比，其主动肩72i远离端子接收通道50的口49。
可以理解，在不脱离本发明精神或中心思想条件下，可用其它特定方式实现本发明。因此，上述例子和实施例完全是示意性的而非限制性的，本发明并不局限于上述细节。

Claims (16)

1.一种制造具有所期望阻抗的电气连接器(22)的方法，包括步骤：
提供用于安装多个端子(46)的绝缘外壳(35)，每个所述端子具有处于一端的接触部(52)和处于相对端的终端部(54)；
确定所述多个端子(46)的每一个在每个所述端子的所述接触部处的所期望阻抗；
确定所述接触部(52)的接触区(70)，它啮合辅助匹配连接设备(24)的相应匹配端子；
用金属板材成型所述多个端子；
除了所述接触区(70)以外，将所述接触部(52)选择修整为给定大小以便按照所述确定的端子的所期望阻抗改变所述接触部的平板区；以及
将所述端子(46)安装到所述外壳(35)中。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，每个端子(46)的所述接触区(70)基本居中位于接触部(52)的侧边(55a，55b)之间，并在所述修整步骤中修整接触部的所述边。
3.如权利要求1的方法，其特征在于，每个端子(46)的所述接触区(70)基本居中位于端子的接触部(52)中，并在所述修整步骤中在接触区(70)的相对侧上的接触部中形成孔(80)。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述接触部(52)确定端子的前端(43)，且在所述修整步骤中前端被修整(76，78)。
5.如权利要求1的方法，其特征在于，通过用金属板材冲压所述端子而成型所述端子(46)。
6.如权利要求5的方法，其特征在于，在冲压端子(46)期间修整所述接触部(52)。
7.如权利要求1的方法，其特征在于，所述接触部(52)包括由前端(43)、两侧(55a，55b)及后端确定的平片，所述片包括前端(43)附近所述两侧上的一对相对的倒刺(64)和后端附近所述两侧上的一对相对的倒刺(66)。
8.一种制造具有所期望阻抗的电气连接器(22)的方法，包括步骤：
提供用于安装多个端子(46)的绝缘外壳(35)，所述多个端子的每一个是细长的并包括处于一端的接触部(52)和处于相对端的尾部(54)；
用金属板材成型所述多个端子(46)；
将所述接触部(52)和尾部(54)选择修整为给定大小以便改变其平板区，调节每个所述端子的阻抗；以及
将每个所述端子(46)安装到外壳(35)中；每个所述端子具有调节后的阻抗。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，通过用金属板材冲压所述端子而成型所述端子(46)。
10.如权利要求8的方法，其特征在于，所述端子形状为细长并具有接触部(52)和不同宽度的尾部(54)。
11.一种阻抗调谐电气连接器(22)，包括：
绝缘外壳(35)；
安装在所述外壳中的多个端子(46)，每个所述端子包括处于一端的接触部(52)和处于相对端的尾部(54)，且所述接触部具有接触区(70)，该接触区用于啮合辅助匹配连接设备(24)的匹配端子；以及
由除了所述接触区(70)以外的所述接触部(52)选择修整而成的至少一部分，提供具有给定平板区的接触部以调节端子阻抗。
12.如权利要求11的连接器，其特征在于，每个端子(46)的所述接触区(70)基本居中位于接触部(52)的侧边(55a，55b)之间，且所述修整部分(74)位于侧边处。
13.如权利要求11的连接器，其特征在于，每个端子(46)的所述接触区(70)基本居中位于端子的接触部(52)中，且所述修整部分位于接触区(70)的另一侧。
14.如权利要求11的连接器，其特征在于，所述端子(46)装在所述外壳(35)中的端子空腔(50)内，所述端子空腔(50)包括第一与第二侧壁(53)和在第一与第二侧壁下延伸的底面(51)，所述端子(46)具有置于第一侧壁处的第一边(55a)和置于第二侧壁处的第二边(55b)，所述端子(46)包括在所述第一与第二侧壁之间的间隙，在此从所述接触部(52)修整下所述部分。
15.一种阻抗调谐电气连接器(22)，包括：
具有多个端子接收通道(50)的绝缘外壳(35)；
安装在所述外壳的所述端子接收通道(50)中的多个端子(46)，每个端子包括在端子插入端(43)的接触部(52)和在端子(46)相对端的尾部(54)，接触部(52)大于尾部(54)从而确定其间的主动肩(72)以便将端子(46)插入其相应的端子接收通道(50)，主动肩(72)位于给定位置，该位置是根据改变接触部(52)的相对平板区和尾部(54)以调节端子(46)的阻抗而确定的。
16.如权利要求15的阻抗调谐电气连接器，其特征在于，所述绝缘外壳(35)包括接收所述端子(46)的口(49)且所述主动肩(72)远离所述口(49)。
CNB991109287A 1998-05-13 1999-05-12 用于调谐电气端子的阻抗的方法与结构 Expired - Fee Related CN1146078C (zh)

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