TW201539868A - 連接器 - Google Patents

Abstract

一種連接器元件包括具有一卡槽的一基座和包括位於所述卡槽的多個端子，其中所述多個端子被調節以改進性能。所述端子包括一接觸部、一尾部以及在所述尾部和所述本體部之間延伸的一本體部。所述接觸部可包括一撓曲部和一墊交接部。所述撓曲部包括一雙樑部和一單樑部。所述連接器可設置成設置一排接觸部位於所述卡槽的兩側。

Description

連接器

本發明是有關於一種連接器，特別是指一種高資料傳輸率應用的連接器。

連接器廣泛用於在一設備的不同部件之間的連接或在不同設備之間將各種設備連接在一起。可用於兩者的一種類型的連接器為輸入/輸出(I/O)連接器。I/O連接器能採用多種結構但是多數I/O連接器中的一些以將符合標準的結構來設置。例如，SAS/SATA標準(其只是眾多標準的其中之一)在其各種版本中限定了多種不同的I/O連接器結構。各I/O連接器結構用來實現一特定的功能，且因此設計不同的連接器結構，從而各預期功能可以一有效划算的方式來執行。例如，內部連接器趨於由絕緣塑膠形成(因為對EMI屏蔽的需求較少)，而外部連接器趨於形成有圍繞一基座的一屏蔽件(諸如一罩件)(因為需要EMI屏蔽)。

如可認識到的，一旦具有若干連接器結構的標準頒佈，則希望能在該標準的未來版本中繼續使用相同的 連接器結構。這考慮了不同版本之間的向後相容性，即使較老的版本不能支援新版本的所有特徵。因此，儘管可能增加一新的連接器結構或移除一舊的連接器結構，但是根本性改變連接器結構存在阻力。這是(至少是部分地)因為對所述結構的熟悉使得接線盒(boxes)和伺服器等的開發人員基於相同(或類似的)物理約束條件(constraint)有效地設計新產品。例如，一miniSAS HD連接器具有四個發送通道和四個接收通道且具有一預定的物理尺寸，因此使用該連接器的人群更喜歡SAS標準的各版本之間的一致性(例如隨著SAS標準從2.0版本進展到3.0版本、進展到4.0版本)。然而，這產生一些問題，因為一標準的下一版本的性能相比前一版本將增強。一給定的結構常能適應在性能上增加一個性能，但有時第二個性能增加將更成問題。例如，SAS標準具有一miniSAS HD連接器，miniSAS HD連接器從每通道6Gbps達到3.0版本(即將發佈)中的每通道12Gbps，且4.0版本預期為每通道20-24Gbps。類似地，PCIe標準正進展到III版本中的8Gbps且預期達到IV版本中的16Gbps。增加到20+Gbps左右或超過20+Gbps在連接器設計中產生許多實質問題，因為許多之前的不相關的細節對一成功的連接器設計變得重要。然而，這些連接器的使用者仍然希望具有這樣一種連接器，所述連接器能在遺留(legacy)設計下工作同時也支援更高的資料傳輸率。因此，某些人群會賞識一連接器系統的進一步改進。

本發明連接器包括具有一卡槽的一基座。所述基座固持多個端子，各端子具有位於卡槽的一接觸部。各接觸部具有一撓曲部和一交接部。所述撓曲部包括一雙梁結構和一單梁結構。

15‧‧‧墊

22‧‧‧基座

23、24‧‧‧卡槽

60‧‧‧端子

71‧‧‧本體部

72‧‧‧尾部

73‧‧‧接觸部

112‧‧‧槳形卡

115‧‧‧墊

120‧‧‧連接器

120a‧‧‧對接面

120b‧‧‧安裝面

122‧‧‧基座

122a‧‧‧前部

122b‧‧‧後部

123、124‧‧‧卡槽

125‧‧‧端子槽

140‧‧‧後壁部

150‧‧‧薄片體組

151、152‧‧‧信號薄片體

153‧‧‧接地薄片體

154a、154b、154c ‧‧‧框架

160a、161a、162a、163a‧‧‧端子

16Ob、161b、162b、163b‧‧‧端子

160c、161c、162c、163c‧‧‧端子

171‧‧‧本體部

172‧‧‧尾部

172a、172b、172c‧‧‧尾部

173‧‧‧接觸部

191、192、193、194‧‧‧線

195a、195b、196a、196b‧‧‧線

A、A’‧‧‧墊交接部

B、D’‧‧‧撓曲部

B’‧‧‧單樑部

C’‧‧‧雙樑部

R1、R2、R3、R4‧‧‧接觸部

本發明借助實例示出但不限制於附圖，在附圖中類似的附圖標記表示類似的部件，且在附圖中：圖1A示出適合用作一連接器結構的一示範性的基座的一剖視圖；圖1B示出適合用於圖1所示基座的一現有技術的端子結構；圖2A示出具有兩個卡槽的一基座的一實施例的一立體圖；圖2B示出圖2A所示實施例沿線2B-2B作出的一側剖視圖；圖3示出圖2A所示實施例的一部分立體圖；圖4示出固持多個端子的三個薄片體的一實施例的一立體圖；圖5示出由圖4所示多個薄片體固持的三個端子的一放大的立體圖；圖6示出三個薄片體的一實施例的一側視圖；圖7示出圖4所示多個端子的一立體圖，其中框架移除；圖8示出圖7所示實施例的一側視圖； 圖9示出圖7所示實施例的另一側視圖；圖10示出設置成並排佈置的三個端子的一實施例的一立體圖；圖11示出圖10所示實施例的另一立體圖；圖12示出圖10所示實施例的一側視圖；圖13示出表示一現有的接觸部系統和一新的接觸部系統的回波損耗(return loss)的一曲線圖；圖14示出表示一現有的接觸部系統和一新的接觸部系統的阻抗圖的一曲線圖；及圖15示出表示一現有的接觸部系統和一新的接觸部系統的回波損耗圖的曲線圖。

下面詳細的說明描述多個示範性實施例且不意欲限制到明確公開的組合。因此，除非另有說明，本文所公開的各種特徵可以組合在一起而形成出於簡明目的而未示出的多個另外組合。

從圖1A中可以看出，現有技術的一連接器的一基座22包括兩個卡槽23、24。多個接觸部60位於所述兩個卡槽23、24中。儘管存在多種連接器，但是這樣一種結構類似於為mini SAS HD類型連接器所提供的在串列連接SCSI(SAS)2.1版本標準中定義的結構。

圖1B示出現有技術的一端子60的結構，所述結構通過衝壓(stamp)所述端子60形成。如已知的，端子60包括將一尾部72連接於一接觸部73的一本體部71 。接觸部73包括一撓曲部B和一墊交接部A。如已知的，從測量的角度看，部分由於墊15的尺寸，所以墊交接部A為電容性的(因此導致所述端子60的阻抗下降(dip))，但是由於所述連接器設計的固有累積誤差，所以難以減小墊15的尺寸。此外，由於需要提供抗碰撞性(resitance to stubbing)，因此調整墊交接部A變得困難。尾部72(從圖6的多個尾部172a、172b、172c可以看出，其能從端子到相鄰端子在位置上變化)也可測量為輕微的電容性，但是在給定一支撐電路板上的穿孔(via)尺寸約束下，在不實質增加支撐電路板的複雜度的情況下明顯修改尾部變得困難。本體部71通過改變厚度和沿所述端子延伸的介電通道能輕易地針對所需的阻抗被調節。然而，由於撓曲部B的長度和大小，會使撓曲部B發生實質的電感性(inductive )增加，而引起一阻抗峰值(impedance spike)。已確定的是，該阻抗峰值使得一連接器系統難於支援更高的資料傳輸率。如果撓曲部B將提供所需的樑的性能(諸如抗形變(set)和接觸力)，則由於材料的性質控制材料的形狀，所以在評估撓曲部B的形狀時，已證明難於改變形狀。儘管其他更複雜的端子結構(諸如一下料及彎折成型成型結構)提供性能上進一步的改善，但是這樣一種替代的結構更複雜和更昂貴，因為其採用更多的模具製造、採用另外的步驟且因此採用更長的時間來製備。因此，在可能時，採用衝壓的端子是被需要的。然而，已確定的是，當試圖支援更高水準的性能時，採用已知結構的衝壓的端子存在問 題。

圖2A示出具有一對接面120a和一安裝面120b的一連接器120，且連接器120包括一基座122。因此連接器120設置成安裝於一電路板(未示出)上。儘管本文所示出的具有母型端子的連接器通常安裝於一電路板，但是應注意的是，不要求這樣使用，且在一替代實施例中，用在該連接器中的所述多個端子也可用於一插頭連接器。在這樣的一實施例中，所述端子仍可設置成端接於一電路板(其典型會為一槳形卡)或其可設置成直接端接於一導電元件(諸如一線纜)。因此，所示出的實施例不意欲是限制，除非另有說明。

如圖所示，基座122包括一前部122a和一後部122b以允許組裝容易且出於結構原因，但是也允許一單件式(one piece)基座。所示出的基座120包括兩個卡槽123、124，各卡槽123、124具有多個端子槽125。在操作時，具有合適數目的包括設置成與多個端子對接的多個墊115的槳形卡112的插頭(未示出)與連接器120對接，從而提供一電連接。可認識到的是，儘管連接器120為一直角結構，但是應理解的是，基座可設置為任何所需的結構，包括彎角(angled)結構和豎直結構，且因此所示出連接器的結構不意欲為限制。此外，儘管示出了兩個卡槽123、124，但是本文所示出的端子也適用於具有其他數目的卡槽(諸如一個、三個及以上的卡槽)的連接器。另外，應注意的是，所示出的端子主要用於設置成支援高資料傳輸率的 信號通道。對於某些連接器而言，其可能適於針對將在較低資料傳輸率下工作的一些端子採用傳統的端子，而僅針對受益於改善的阻抗特性(profile)的通道採用改進的端子。

圖2B示出沿線2B-2B作出的連接器120的一剖視圖，所述兩個卡槽123、124包括端子160。從圖中可認識到的，端子160設置於各卡槽的相反側且位於端子槽125中。具體地，所述多個端子設置成使其接觸部呈四排R1-R4，且各排可包括至少一組端子160-163(各組包括兩個信號端子和一個接地端子)。

從流覽圖可以看出，所述基座(其具有一後壁部140)支撐一薄片體組150，薄片體組150包括兩個信號薄片體151、152和一個接地薄片體153，且所述多個薄片體分別利用框架154a、154b、154c固持端子160。更具體地，信號薄片體151包括端子160a、161a、162a、1623a，信號薄片體152包括端子160b、161b、162b、1623b，而接地薄片體153包括端子160c、161c、162c、163c。與圖1B所示的現有技術的端子不同，所示出的端子160a-160c、161a-161c、162a-162c、163a-163c一般包括一尾部172、一本體部171和一接觸部173，接觸部173具有一撓曲部D’和一墊交接部A’，但是撓曲部D’包括一雙樑部C’和一單樑部B’。單樑部B’被縮短並降低撓曲部D’的電感特性(inductive nature)(與圖1B所示的端子的撓曲部B相比)且因此降低通常由傳統端子(諸如圖2所示)提供 的阻抗峰值。雙樑部C’被調整，從而與端子的本體部相比其為輕微電容性，且因此有助於進一步抵消(balance out)撓曲部D’。特別是，已確定的是，使端子的具有輕微電容性的一短長度相鄰於具有輕微電感性的另一短長度趨於使得所述兩個長度彼此抵消且因此改善結合後的長度的性能。對此，更多內容將在下面說明。

如圖7所示，相應的薄片體151-153的尾部172a-172c彼此偏移，以改善腳位排列(footprint)的性能(這預期降低插入損失(insertion loss)和回波損耗)。可替代地，所述尾部可具有不同的結構(例如它們為SMT類型的尾部)。SMT類型的尾部將比壓配式尾部性能更好，但是難於且不適合用於堆疊(stacked)連接器結構中，因為許多尾部將被盲(blindly)焊。

可認識到的是，所述多個端子可設置成所述多個端子使得它們的接觸部成排佈置，且其中連接器包括一個以上的卡槽，各排接觸部位於各卡槽的一側。例如，所示出的連接器結構提供四排接觸部R1-R4。

從圖13-14(其示出基於電腦計算測試的端子的接觸部的性能)中可認識到，具有改進的接觸部的一差分對的性能(其中一類似的接地端子位於所述差分對的兩側)由線192和線194示出，且與傳統的接觸部系統的性能(所述性能由線191和線193示出)相比在更高頻率下提供更低的回波損耗。圖13示出在12GHz下回波損耗顯著改善(超過8dB的改善)。48ps上升時間(rise time)處的阻 抗示出在圖14中，且從圖中容易看出，由線194示出的具有雙樑部和單樑部的接觸部的結果使得一端子具有阻抗峰值超出目標100歐姆的部分小於5歐姆(儘管不理想，但從性能的角度看，阻抗的下降更不容易存在問題，且因此所示出的下降對於改進的端子設計和舊的端子設計而言都處於一可接受的範圍內)。

具有傳統的接觸部和具有改進的接觸部的連接器120的性能示出在圖15中。線195a示出具有傳統的接觸部的連接器120的短對的回波損耗，而線195b示出具有傳統的接觸部的連接器120的長對的回波損耗(對於一堆疊連接器(諸如連接器120)，所述短對和長對反映所述連接器性能的預期的包絡線(envelope))。線196a、196b示出具有改進的接觸部的連接器的短對和長對的回波損耗。可認識到的是，與具有傳統樑部的端子(其在回波損耗被減掉後在10GHz下具有小於8dB的信號而在12GHz下具有小於6dB的信號)相比，改進的接觸部設計併同一些其他的不會明顯影響所述端子性能的輕微的調整(minor tweaks)導致通道的回波損耗處於一水平，從而所述連接器在扣除回波損耗後保持至少14dB的信號在12GHz下。可認識到的是，如果回波損耗導致僅6dB的信號，則所述連接器一般認為是不適合用於現實應用中(實際上，在一些應用中即使10dB的信號被認為是臨界值)。因此，因為令人滿意的是在回波損耗被減掉後將10dB的信號提供於信號頻率下，所以具有改進的接觸部的連接器(由線196a、196b 示出)將合適的性能提供於12GHz(且可能為12.5GHz，依賴於下面討論的插入損失)。對於使用NRZ編碼的系統而言，12GHz提供約24Gbps的頻寬。因此，所示出的系統允許支援24Gbps資料傳輸率的連接器。具體地，在回波損耗被減掉後，所述端子在12GHz下保持10dB的信號(實際上，其保持14dB的信號)。

應注意的是，插入損失通常也被從可用信號中減掉，且插入損失預期在12GHz下小於3dB。因此所示出的測試示出具有衝壓端子的一連接器，所述衝壓端子能支援採用NRZ編碼的12GHz信號頻率或24Gbps。

應注意的是，所示出的結構具有雙樑部C’，雙樑部C’具有一第一長度，所述第一長度大於單樑部B’的第二長度。儘管不要求，但已確定的是，這樣的結構可在更高信號頻率的情況下提供進一步的益處。因此，一般希望雙樑部C’的長度大於單樑部B’的長度。

如上所述，本文所示出的接觸部結構能用於寬範圍的端子結構(包括壓配類型的端子和SMT類型的端子)。此外，連接器能設置成至少一排端子具有改進的接觸部(具有結合的雙樑部和單樑部結構)。另外，如果需要，則多個端子可沿一排不同，從而只有信號端子和相鄰的接地端子如此設置。然而，由於所述改進的結構可改正(amendable)為被衝壓，所以期望使所有端子具有改進的接觸部結構是合理划算的(即使不要求)。

本文給出的申請以其優選及示範性實施例說明 了各個特徵。本領域技術人員在閱讀本申請後將作出處於隨附申請專利範圍的範圍和精神內的許多其他的實施例、修改、以及變形。

112‧‧‧槳形卡

115‧‧‧墊

120‧‧‧連接器

120a‧‧‧對接面

120b‧‧‧安裝面

122‧‧‧基座

122a‧‧‧前部

122b‧‧‧後部

123、124‧‧‧卡槽

125‧‧‧端子槽

Claims (12)

1. 一種連接器，包含：一基座，具有一卡槽，所述卡槽包括具有多個端子槽的一第一側；及衝壓形成的一對端子，所述對端子由所述基座固持，各端子包括一尾部、位於所述端子槽中的一接觸部以及在所述尾部和所述接觸部之間延伸的一本體部，其中所述對端子中的各端子的接觸部包括一撓曲部以及一墊交接部，且所述撓曲部包括一雙樑部以及一單樑部。
2. 如請求項1所述連接器，其中，所述卡槽包括位於所述卡槽兩側的多個端子槽，且所述對端子為一第一對端子，其中，所述卡槽包括具有多個端子槽的一第二側，且所述連接器還包括位於所述第二側的端子槽中的一第二對端子，所述第二對端子中的各端子包括一接觸部，所述接觸部包括一撓曲部以及一墊交接部，且所述撓曲部包括一雙樑部以及一單樑部。
3. 如請求項1至2任一項所述連接器，其中，所述單樑部在所述雙樑部和所述墊交接部之間。
4. 如請求項1至3任一項所述連接器，其中，所述雙樑部具有一第一長度，而所述單樑部具有小於所述第一長度的一第二長度。
5. 如請求項1至4任一項所述連接器，其中，所述端子設置成支援12GHz的信號，從而在減去回波損耗後在12GHz下保持有10dB的信號。
6. 如請求項5所述連接器，其中，減去回波損耗後在12GHz下保持有14dB的信號。
7. 一種連接器，包含：一基座，具有一卡槽；一第一薄片體，由所述基座支撐且具有一第一信號端子，所述第一信號端子具有一尾部、一接觸部以及在所述尾部和所述接觸部之間延伸的一本體部，所述第一信號端子的所述接觸部具有一撓曲部以及位於所述第一信號端子末端的一墊交接部，所述第一信號端子的所述撓曲部包括一雙樑部和一單樑部；一第二薄片體，由所述基座支撐且具有一第二信號端子，所述第二信號端子具有一尾部、一接觸部以及在所述尾部和所述接觸部之間延伸的一本體部，所述第二信號端子的所述接觸部具有一撓曲部以及位於所述第二信號端子末端的一墊交接部，所述第二信號端子的所述撓曲部包括一雙樑部和一單樑部；一第三薄片體，由所述基座支撐且具有一第三端子，所述第三端子具有一尾部、一接觸部以及在所述尾部和所述接觸部之間延伸的一本體部，所述第三端子的所述接觸部具有一撓曲部以及位於所述第三端子的一末端墊交接部，所述第三端子的所述撓曲部包括一雙樑部和一單樑部；其中，所述第一信號端子、所述第二信號端子和所述第三端子佈置成它們相應的接觸部在所述卡槽的一側 成一排。
8. 如請求項7所述連接器，其中，各薄片體固持兩個端子，各薄片體的所述兩個端子使接觸部設置成沿相反的方向撓曲且位於所述卡槽的相反側。
9. 如請求項8所述連接器，其中，所述第一薄片體和所述第二薄片體各固持兩個信號端子。
10. 如請求項7至9任一項所述連接器，其中，各端子的所述撓曲部設置成相對於所述本體部的阻抗提供在所述單樑部的阻抗的增加和在所述雙樑部的阻抗的減小。
11. 如請求項7至10任一項所述連接器，其中，所述雙樑部相鄰於所述本體部，而所述單樑部相鄰於所述墊交接部。
12. 如請求項7至11任一項所述連接器，其中，所述雙樑部具有一第一長度，而所述單樑部具有小於所述第一長度的一第二長度。