CN1985415A - 具有柔性印刷电路板的通信连接器 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有柔性印刷电路板的通信连接器。该柔性印刷电路板在插头/插座接口附近电连接和机械连接于插座的插头接口触点，以便于提供有效的串扰补偿。柔性印刷电路板在一端具有指状元件，该指状元件在插头装入插座时因各个插头接口触点下压而允许它弯曲。柔性印刷电路板的第二端具有用来容纳绝缘位移触点的通孔。柔性印刷电路板的第二端可被刚性支撑，以允许插入绝缘位移触点。提供了电容性和/或电感性耦合的各种设计，产生经改进的串扰性能。

Description

具有柔性印刷电路板的通信连接器

相关申请的交叉引用

本发明要求2004年7月13日提交的美国临时申请No.60/587,416和2004年12月17日提交的美国临时申请No.60/637,024的优先权。这些申请通过引用全部结合于此。

技术领域

本发明一般涉及电连接器，尤其涉及具有柔性印刷电路板的模块化通信插座。

背景技术

在通信产业中，随着数据传输速率的稳步提高，由于插座和/或插头内紧密间隔的平行导体之间的电容性和电感性耦合引起的串扰日益成为问题。已设计出具有经改进串扰性能的模块化连接器来符合要求越来越高的标准。这些经改进连接器中的许多包括在美国专利No.5,997,358中公开的概念，该专利通过引用全部结合于此。特别地，最近的连接器引入预定量的串扰补偿以抵消非期望的近端串扰(NEXT)。两个或多个阶段的补偿用于解决来自补偿区域与插头/插座接口之间的距离所造成的传输延迟的相移。结果，非期望串扰的幅度和相位被总体上具有相等幅度但相位相反的补偿所抵消。

最近包括超过500MHz的传输速率超出了’358专利中公开技术的能力。因此，需要经改进的补偿技术。

附图说明

图1是通信插座的前分解立体图；

图2是通信插座的后分解立体图；

图3A-3D是组成图1和2的通信插座内部部分的一个组件的不同立体图；

图4是组成图1的通信插座的内部部分的一个组件的立体图；

图5是图1通信插座的侧面横截面图；

图6是图1通信插座的一个实施方式的侧面横截面图；

图7A示出对于通信插座中印刷电路板的导线3、4、5、和6的柔性印刷电路的设计；

图7B示出对于通信插座中印刷电路板的导线3的柔性印刷电路的设计；

图7C示出对于通信插座中印刷电路板的导线4的柔性印刷电路的设计；

图7D示出对于通信插座中印刷电路板的导线5的柔性印刷电路的设计；

图7E示出对于通信插座中印刷电路板的导线6的柔性印刷电路的设计；

图7F-7K示出图7A所示的柔性印刷电路的各个位置上的导线3、4、5、和6的细节和横截面；

图8A示出对于通信插座中印刷电路板的导线1-8的柔性印刷电路的设计；

图8B示出对于通信插座中印刷电路板的导线1的柔性印刷电路的设计；

图8C示出对于通信插座中印刷电路板的导线2的柔性印刷电路的设计；

图8D示出对于通信插座中印刷电路板的导线3的柔性印刷电路的设计；

图8E示出对于通信插座中印刷电路板的导线4的柔性印刷电路的设计；

图8F示出对于通信插座中印刷电路板的导线5的柔性印刷电路的设计；

图8G示出对于通信插座中印刷电路板的导线6的柔性印刷电路的设计；

图8H示出对于通信插座中印刷电路板的导线7的柔性印刷电路的设计；

图8I示出对于通信插座中印刷电路板的导线8的柔性印刷电路的设计；

图9A示出对于通信插座中印刷电路板的导线1-8的柔性印刷电路的另一设计；

图9B示出对于通信插座中印刷电路板的导线3、4、5、和6的柔性印刷电路的电容性耦合部分的设计；

图9C是图9A和9B的柔性印刷电路的迹线3、4、5、和6设计的一部分的上方立体图；

图10是另一通信插座的后分解立体图；

图11是图10通信插座的侧面横截面图；

图12和13是图10通信插座的内部部分的立体图；

图14A示出对于图10通信插座中印刷电路板的导线1-8的柔性印刷电路的设计；

图14B和14C示出图14A所示的柔性印刷电路的不同位置上导线1-8的横截面图；

图15A是通信插座一部分的立体图；

图15B是通信插座外壳一部分的立体图；

图15C是通信插座的侧面横截面图；

图15D是前滑板(sled)组件的立体图；

图15E是从下方观看前滑板组件的分解立体图；

图15F是从下方观看，顶部前滑板和柔性印刷电路板在装配过程中显现的立体图；

图15G是从上方观看，顶部前滑板和柔性印刷电路板在装配的较后阶段中显现的立体图；

具体实施方式

图1和2是根据本发明一实施方式的具有柔性印刷电路(FPC)102的通信插座100的分解立体图。插座100包括主外壳106和被设置成支撑八个插头接口触点112的底部前滑板104和顶部前滑板108。FPC102在邻近插头接口触点112与来自插头的触点(未示出)接合处连接于插头接口触点112。FPC102由导体110(较佳地为柔性)连接于PCB(印刷电路板)114。FPC102、导体110、和PCB114可以是FPC102的一部分，且FPC的PCB114部分是FPC102的刚性延伸。如图所示，八个IDC(绝缘位移触点)116通过PCB114上的通孔从后面与PCB114接合。具有IDC116的通道的后外壳118和线帽120用来提供连接到双绞线通信电缆或下行块的接口。

在本文描述的该实施方式和其它实施方式中，FPC102是(或者包括)在各个面上层压导电层的基片。在制作过程中从各个面蚀刻掉不需要的导电材料。为了减小由于FPC102两面的每一面上的导体之间对准变化引起的耦合改变中的变化，在FPC102的各个面上图案之间保持最小的对准误差。此外，由于迹线宽度误差引起的耦合变化也在所公开的设计中得到最小化。因为近端串扰(NEXT)补偿区域的长度大致等于NEXT串扰区域的长度，所以在单个FPC102上趋于一致的FPC102迹线宽度的变化大致以相同幅度改变NEXT补偿区域和NEXT串扰区域的电容性耦合。这使得由于迹线宽度变化引起的补偿变化最小化。

图3A-3D是包括图1和2的通信插座100的内部部分的一个组件300的立体图。该组件包括底部前滑板104、顶部前滑板108、插头接口触点112、FPC102、导体110、PCB114、和IDC116。在一实施方式中，FPC102向后延伸进入插座100并包括FPC100的整体形成、垂直取向的刚性延伸，通过该延伸IDC116与FPC102相接触。该刚性延伸用作支撑和固定机构，且本身不包含电气部件。然而，可选实施方式可将刚性延伸部分用于远程电容性补偿，且旨在落于本发明的范围内。类似地，刚性补偿PCB可用于将FPC102夹在刚性补偿PCB和刚性延伸之间。在图3中，刚性延伸被示为PCB114的一部分。

虽然图1-3D的插座100和插座部件的类型是作为四对通信电缆的终端，但是通过对插座100的后外壳118、线帽120和可能的IDC116进行适当更改，相同的概念可用于下行类型。

图4是示出FPC102从图1-3D的插头接口触点112分离的组件300的分解图。FPC102的一部分通常可设置在底部前滑板104中，且FPC102的相反部分位于FPC102的刚性延伸中。刚性延伸包含八个通孔(例如通孔402)以允许八个IDC116与FPC102机械和电接触。

图5是通信插座100的侧面横截面图，而图6是插头接口触点112和FPC102之间的接口略有不同的通信插座100的侧面横截面图。示出的两个不同触点/FPC接口402a和402b具有电连接和机械连接于插头接口触点112的FPC102。接口402a利用后方附件，而接口402b利用前方附件。图5和图6所示设计的优点是插头接口触点112较短，且基本上没有信号电流在插头接口触点112中流动，因为触点/FPC接口位于插头接口触点112与插头触点(未示出)接合点附近。这消除了可能的串扰源和其它噪声源。FPC102的柔性允许它连接于装入插头时并不同步精确移动的插头接口触点112。

图7A-7E示出对于通信插座100中PCB的导线3、4、5、和6的FPC102的设计。实线表示位于FPC基片上表面的迹线，而虚线表示FPC底面上的位置。仅示出导线3、4、5、和6，因为这些导线最易受到串扰和其它噪声的影响；因此，补偿通常旨在最优化这些导线。

在图7A-7E的上方正视图中，FPC102处于平坦(直)配置。然而，在图1-6示出的插座中，FPC示为从触点垂直向下弯曲至滑板处的水平位置，之后沿刚性延伸和/或PCB114垂直向上弯曲。图10-14C示出另一实施方式，其中FPC102从滑板水平向后而非垂直延伸，且垂直取向的IDC116与水平设置的FPC102电接触。

图7F-7K示出在图7A所示的FPC102的各个位置上导线3、4、5、和6的横截面图。各个附图包括图7A示出设计的一部分的正视图，且相应横截面视图沿截面线取得。虽然FPC102自身的基片并未在这些附图中示出，但是示出了FPC102基片的设置有迹线的那一面的迹线横截面之间的垂直位移。

图7A-7K所示的配置和规格涉及一较佳实施方式，但许多其它设计也是有可能的并旨在落于本发明的范围内。可对设计进行改变以补偿串扰和其它效应。类似地，为具有多于或少于四对的通信电缆设计的插座显然具有不同的配置和允许误差；然而，本文中公开的设计概念将同样适用。

图8A-8I示出对于通信插座中PCB的导线1-8的FPC的设计。该设计的FPC具有与图7A的类似的覆盖区域，且一些迹线配置类似(参看诸如区域F)；然而，图8A-8I的设计使用略有不同的耦合和补偿技术。注意，图7A-7K和8A-8I所示的设计使用具有跨越FPC102整个长度相当部分的至少一些补偿耦合的FPC102。附图中区域A-E对应于图1-5中的FPC102和导体110，而区域F对应于本实施方式中仅为FPC102的刚性延伸的PCB114。

图9A-9C示出对于通信插座100中导线1-8的FPC102的另一设计，其中FPC将电容性耦合900结合到补偿区域(图9B中的区域B)。该设计利用了美国专利申请No.11/099,110的示教，该申请要求2004年4月6日提交的、利用频率增加时有效减小电容性耦合的电感性耦合的美国临时专利申请No.60/559,846的优先权。该申请通过引用全部结合于此。此外，2005年2月20日提交的美国专利申请N0.11/055,344和2005年3月11日提交的美国专利申请No.11/078,816通过引用全部结合于此。

图9B示出对导线3、4、5、和6的FPC的电容性耦合部分。图9C是该部分的上方立体图，示出了电容性板，其中为了简单图示移除了基片。通常，在低频上补偿区域的分布式电容性耦合可减小所添加的远程电容性耦合的幅度。

如上所述，安装在插座100中的FPC102可垂直或水平取向。在图1-9C中，示出了垂直取向。图10-14C示出结合有设计为水平取向的FPC的一个实施方式。

图10是具有水平取向FPC1002的通信插座1000的后视分解立体图。该设计包括滑板机构1004，它被配置成将FPC1002置于水平位置，以容纳从中间IDC载体1018向下凸出的八个IDC1016，该载体1018分别与前后外壳1006和1020接合。图11是图10中通信插座的组装形式的侧面横截面图。

图12和13是示出包含在图10通信插座1000内的插头接口触点112、FPC1002、FPC刚性支撑1014、IDC载体1018、和IDC1016的部分分解立体图。

图14A示出对于图10的通信插座1000中导线1-8的FPC1002的设计。图14B和14C示出在FPC1002不同位置的导线1-8的横截面。

在本文描述的实施方式中，FPC102、1002在插头/插座接口正下方机械和电连接于各个插头接口触点的底部。FPC102、1002的另一端将各个插头接口触点电连接于IDC、并提供对规格插头的串扰耦合的补偿。插头接口触点之间的塑料导杆已被最小化以最小化插头接口触点之间的电介质和电容性耦合。

在图7A、8A和14A中，示出了区域A-F。这些区域通常作用如下：区域A是从到插头接口触点的连接至NEXT(近端串扰)补偿区域的过渡区域；区域B是NEXT补偿区域；区域C是从NEXT补偿区域至NEXT串扰区域的过渡区域；区域D是补偿插头接口触点的补偿区域；区域E是NEXT串扰区域；以及区域F是将NEXT串扰区域连接于IDC的插孔的中性区域。

区域C的设计目的是使其电感性和电容性耦合以及电路迹线的长度与区域A的相等。NEXT串扰区域的总串扰耦合的大小大致与规格插头的相等。NEXT补偿区域的总补偿耦合的大小略小于规格插头串扰耦合的两倍加上区域A的总耦合的两倍。

在图7A所示的仅包括导线3、4、5和6的较佳实施方式中，除了区域D外的所有区域都具有分布式耦合而不具有远程耦合。对导线3、4、5和6的FPC的设计减小了因FPC102两面的每一面上导体之间对准变化所引起的耦合改变中的变化，并减小了因迹线宽度变化引起的耦合。区域D提供了远程电容性耦合，且紧密连接于插头/插座接口。规格插头耦合的有效中心与NEXT补偿中心之间的相角改变大致等于NEXT串扰区域的中心与NEXT补偿区域之间的相角改变。因此插座和规格插头的结合关于NEXT补偿区域的中心对称。结果，前向NEXT等于反向NEXT。

因为NEXT补偿区域由FPC中的较短电路迹线连接于插头/插座接口，所以它们之间的相角改变得到最小化，同样补偿相对于频率的改变也得到最小化。

NEXT补偿区域的总电感性耦合大致等于插座和规格插头的电路迹线平衡的总电感性耦合。这导致极低的FEXT。

FPC102、1002的柔性允许它连接于装入插头时并不同步精确移动的所有插头接口触点。这也有利于连接到各种取向的IDC或者连接到PCB。FPC102、1002的与PCB比较相对较薄的电介质层有利于相对较短的NEXT补偿区域。如本文中所示的各个附图，FPC102、1002可包括多个指状元件以接合于插头接口触点。

NEXT补偿区域的长度大致等于NEXT串扰区域的长度。结果是趋于与各个FPC102、1002一致的FPC迹线长度的变化大致相同幅度地改变了NEXT补偿区域和NEXT串扰区域的电容性耦合。这使得迹线宽度变化引起的补偿变化最小化。

本文所述的实施方式中对1、2以及7、8的电路迹线示出可如何实现其它对组合之间的补偿。由于规格插头中对3、6和4、5的取向，其它对组合所需的补偿通常比这些对更容易实现。

图15A-15G示出对通信插座1500中前组件的柔性PCB的另一实施方式。设置在通信插座1500的外壳1502中的是前滑板组件，它包括顶部前滑板1510、底部前滑板1512、插头接口触点1504、FPC1508、压凹标记(staking post)1514、和前滑板心轴1506。

FPC1508置于顶部前滑板1510底面的梳状槽中(comb slot)(参看图15E和15F)。在被固定到位的同时FPC1508与多个压凹标记1514接合。插头接口触点1504与FPC1508一起围绕顶部前滑板1510的前滑板心轴1506放置、压凹(staked)、并弯曲。为了允许设置FPC1508而无需改变插头接口触点1504的形状，前滑板心轴1506的直径比先前一些通信插座设计中的小。

不同于先前通信插座设计中的顶部前滑板，梳形槽上半部分从顶部前滑板移走并置于外壳1502(参看图15B)。外壳1502具有在FPC1508上滑动并将FPC1508从触点后移开的指状元件(参看图15A)。FPC1508与插头接口触点1504的分离有助于防止FPC1508与插头接口触点1504之间的串扰。

因为FPC1508直接连接于插头接口触点1504，所以串扰补偿电路(位于FPC1508)设置在最靠近插头/插座接口处。结果，性能得到显著改善，且可在一些实施方式中实现10GB/s或更高的传输速率。

Claims (11)

1.一种容纳通信插头以创建通信连接器的通信插座，包括：

多个插头接口触点，用于在插头/插座接口处与插头电接触；

多个绝缘位移触点，用于与通信电缆电接触；

柔性印刷电路板(FPC)，在第一端与所述多个插头接口触点电连接和机械连接、且在第二端与所述多个绝缘位移触点电连接和机械连接，由此使所述插头与所述通信电缆电连接。

2.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述FPC在所述插头/插座接口处连接于所述多个插头接口触点。

3.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述FPC通过指状元件连接于所述多个插头接口触点，所述指状元件在所述插头装入所述插座时因各个插头接口触点下压而允许FPC弯曲。

4.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述FPC部分地由滑板、且部分地由PCB支撑。

5.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述FPC具有刚性延伸，所述刚性延伸具有用于容纳所述多个绝缘位移触点的通孔。

6.如权利要求5所述的通信插座，其特征在于，所述FPC相对于所述插头向所述插座的水平插入垂直取向。

7.如权利要求6所述的通信插座，其特征在于，所述绝缘位移触点相对于所述插头向所述插座的水平插入方向垂直取向。

8.如权利要求5所述的通信插座，其特征在于，所述FPC相对于所述插头向所述插座的水平插入水平取向。

9.如权利要求8所述的通信插座，其特征在于，所述绝缘位移触点相对于所述插头向所述插座的水平插入垂直取向。

10.如权利要求1所述的通信插座，其特征在于，所述FPC包括具有两面的基片，其中导电层层压在每一面上。

11.如权利要求10所述的通信插座，其特征在于，所述导电层呈现多个图案，其中在所述图案之间保持最小的对准误差。

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