TWI548160B - 連接器 - Google Patents

Description

連接器

本發明是有關於一種連接器，且特別是有關於一種用於積體電路封裝的連接器。

為增加電子系統的可靠度，通常是將電子模組利用連接器(Connector)以連接彼此間的訊號傳遞，進而形成一個電子系統。這種作法有助於提升整個電子系統生產時的良率，且可對電子系統後續的維修保養或次系統的升級及更新提供便利性。

用來連接積體電路封裝(IC Package)模組與電路板(PCB)的連接器(Connector)又稱為插座(Socket)。一般而言，插座的用途可分為三類：(1)作為IC封裝的「預燒」(Burn-In)測試用；(2)作為IC封的電路「測試」(Testing)用；(3)作為IC封裝終端「產品」(Production)的「插座」。

以作為IC封裝終端產品的插座為例說明，IC封裝用的插座通常用於傳送高速數位訊號，且隨著傳送的數位訊號量需求愈來愈大(即傳輸頻率>10GHz)，因此對插座的高速傳輸品質要求也更為嚴格。伴隨著電子零組件尺寸愈趨小型化的設計趨勢下， 使得IC封裝的插座內的各訊號端子的設置距離更為接近(例如端子間距<0.4mm)，而訊號端子的距離過於接近使得各訊號通路的雜訊干擾更嚴重，影響高速訊號傳遞的完整性。為提升日益微型化的IC封裝終端產品性能及連接器的傳輸能力，「串音」(Crosstalk)的抑制有其必要性。

本發明提供一種連接器，其用以減少串音干擾與調整連接器的阻抗。

本發明的連接器，適於電性連接於電子元件與電路板之間。連接器包括絕緣本體、多個第一導體片以及多個第二導體片。絕緣本體配置在電路板上且具有呈陣列排列的多個插孔。電子元件以其多個導電端子可拆卸地插設於插孔，而使絕緣本體位在電子元件與電路板之間。第一導體片配置於絕緣本體內且分別形成各插孔的一側壁。第一導體片區分為第一群組與第二群組，其中第一導體片分別電性連接於電路板的多個導電接墊。當導電端子插設於插孔時，導電端子電性抵接於第一群組的第一導體片，而使電子元件電性連接至電路板。第二導體片配置於絕緣本體內，且各第二導體片對應於同一列或同一行的插孔，且各第二導體片平行地對應於至少一第一導體片。部分絕緣本體存在於第一導體片與第二導體片之間，以使第一導體片與第二導體片之間保持一間距。

基於上述，連接器藉由第一導體片與第二導體片在絕緣 本體的相互搭配關係，其中以第一導體片形成絕緣本體之各插孔的一側壁，並使其連接至電路板的導電接墊，因此當電子元件以其導電端子插設於插孔時，導電端子能經由第一群組的第一導體片而電性連接至電路板的導電接墊。再者，第二導體片平行於第一導體片且對應同一行或同一列的多個插孔，亦即使第二導體片設置在位在任意相鄰兩排的插孔之間，因而在電子元件經由連接器電性連接至電路板時，第二導體片能對不同排列的導電端子與第一導體片產生屏蔽效果以阻擋其串音干擾。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧連接器

110‧‧‧絕緣本體

112‧‧‧插孔

120A、120B、120A1‧‧‧第一導體片

130、130A、130B、130C‧‧‧第二導體片

132、130A1、130B1、130C1‧‧‧鏤空部

140‧‧‧導體蓋板

142A‧‧‧第一開口

142B‧‧‧第二開口

200‧‧‧電子元件

210A、210B‧‧‧導電端子

300‧‧‧電路板

310‧‧‧導電接墊

A1、A2‧‧‧尺寸

D1、D2、D3‧‧‧間距

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

T1‧‧‧角度

W1、W2‧‧‧寬度

圖1是依照本揭露的一種連接器電連接於電子元件及電路板之間的側視圖。

圖2是圖1的電子元件、電路板與連接器的局部示意圖。

圖3與圖4分別是圖2的電子元件、電路板與連接器的局部剖面圖。

圖5與圖6分別繪示串音現象的示意圖。

圖7至圖12分別繪示導體片於不同狀態及與其對應之阻抗的示意圖。

圖13至圖15分別繪示不同實施例的第二導體片的示意圖。

圖1是依照本揭露一實施例的一種連接器電連接於電子元件及電路板之間的側視圖。圖2是以立體視角繪示圖1的電子元件、電路板與連接器的局部示意圖。在此同時提供一直角座標系以便於描述相關構件。圖3與圖4分別是圖2的電子元件、電路板與連接器的局部剖面圖，其中圖3是沿Y-Z平面進行剖視，圖4是沿X-Y平面進行剖視。另，在圖2至圖4中，部分構件予以虛線輪廓繪製以利於構件的辨識。後續圖式中亦會以類似手法將部分構件予以透視，對應地示出或省略相關構件，以能夠清楚地表現本案的特徵需求。

請同時參考圖1至圖4，在本實施例中，連接器100適於電性連接於電子元件200與電路板300之間，如前所述，連接器100例如是配置在電路板300上的插座(socket)，而電子元件200例如是積體電路封裝(IC package)，以藉由插設於插座上而與電路板300達到電性連接的效果。

請參考圖2至圖4，連接器100包括絕緣本體110、多個第一導體片120A、120B與多個第二導體片130。絕緣本體110配置在電路板300上且具有呈陣列排列的多個插孔112。電子元件200具有多個導電端子210A、210B，其包括訊號端子與接地端子，其中導電端子210A例如是訊號端子，而導電端子210B例如是接地端子。導電端子210A、210B用以可拆卸地插設於這些插孔112， 而使絕緣本體110位在電子元件200與電路板300之間。第一導體片120A、120B配置於絕緣本體110內且分別形成各插孔112的一側壁，且這些第一導體片120A、120B區分為兩個群組，在此將第一群組的第一導體片以120A標示之，而將第二群組的第一導體片以120B標示之。

在此值得注意的是，絕緣本體110具有面向電子元件200 的第一表面S1與面向電路板300的第二表面S2，其中第一群組的第一導體片120A分別延伸至第二表面S2而電性連接於電路板300的多個導電接墊310上，如圖3所示。當電子元件200以其導電端子210A、210B插設於對應的插孔112時，導電端子210A會抵接於第一群組的第一導體片120A，而使電子元件200經由連接器100的第一導體片120A電性連接至電路板300。

再者，第一導體片120A、120B與第二導體片130是沿插 孔112所形成之陣列的一第一方向而交錯排列，第二導體片130沿插孔112所形成之陣列的一第二方向延伸且對應於第一導體片120A、120B，第一方向正交於第二方向。如本實施例中，第二導體片130是配置於絕緣本體110內，且各第二導體片130會對應於同一列或同一行的插孔112，亦即同一行或同一列的插孔112與第一導體片120A、120B會與至少一個第二導體片130搭配。在本實施例中，僅以其中一排列方向為例，亦即第二導體片130的延伸方向平行Y軸，而插孔112、第一導體片120A、120B與第二導體片130是沿X軸彼此交錯地排列。如圖2所示，各第二導體片 130配置在同一行的插孔112之間。

換句話說，若將沿Y軸排列的插孔112與第一導體片 120A或120B視為同一通道上的構件，則第二導體片130能被視為配置在任意兩個相鄰的通道之間的間隔結構。另外，如圖3所示，本實施例的各第二導體片130是平行地對應於至少一第一導體片120A、120B，且部分絕緣本體110存在於第一導體片120A或120B與第二導體片130之間，以使第一導體片120A或120B與第二導體片130之間保持一間距D1。如此一來，第二導體片130能被視為作為抑制雜訊干擾的屏蔽，進而減少連接器100的串音現象。換句話說，第二導體片130能在前述不同通道之間形成類微帶(microstrip-like)結構，以將導電端子210A進行高速訊號傳輸時所產生的電磁場拘束在導電端子210A附近，因而能降低串音干擾的情形。圖5與圖6分別繪示串音現象的示意圖，其中圖6是採用本揭露所述的連接器，而圖5則未採用本揭露所述的連接器以作為對照。由此能明顯得知，本揭露之連接器100可以較習知的連接器確實地減少串音，進而達到高速且正確地傳遞訊號的效果。在此，從圖5未採用本揭露所述的連接器，其串音量範圍在-1.2%~1.5%之間，反觀圖6採用本揭露的連接器100，則其串音量範圍介於-0.5%~0.7%之間。換句話說，採用本案連接器100後的串音量能因此改善50%。

第一導體片120A、120B與第二導體片130相對於一軸向 呈傾斜並夾一角度，而前述軸向為插孔112所在之陣列平面的法 線。詳細而言，在本實施例中，絕緣本體110例如是彈性體(elastomer)，且絕緣本體110之插孔112形成平行X-Y平面的陣列平面，而電子元件200是沿Z軸向以其導電端子210A、210B插設至絕緣本體110的插孔112中，而前述第一導體片120A、120B與第二導體片130均相對於Z軸向呈傾斜狀的配置狀態。如圖3所示，第一導體片120A、120B與第二導體片130彼此平行且相對於Z軸夾一角度T1，其中角度T1的範圍介於45度至89度之間。

據此，第一導體片120A、120B藉由前述的傾斜配置以及 絕緣本體110的彈性特質，因而當電子元件200連接至連接器100時，插孔112與第一導體片120A、120B會因此提供導引且夾持導電端子210A、210B的效果，也能因此提供緩衝效果而避免導電端子210A、210B與第一導體片120A、120B因可能的撞擊而損壞。 進一步地說，此時導電端子210A、210B會施力於第一導體片120A、120B上，且此施力會促使絕緣本體110變形，讓設置在絕緣本體110內的第一導體片120A、120B隨著絕緣本體110的變形而產生移動。當導電端子210A、210B相對於連接器100的施力解除後，絕緣本體110會因其彈性而恢復成原本的形狀，同樣帶動第一導體片120A、120B回復至原位。此舉尚能藉由第一導體片120A、120B與導電端子210A、210B相對移動時發生的摩擦，而將形成於第一導體片120A、120B或導電端子210A、210B之表面的氧化物摩擦以除去，進而達到使第一導體片120A、120B及導電端子210A、210B良好電性連接的效果。

另一方面，本實施例的連接器100還包括導體蓋板140， 覆蓋在第一表面S1上。導體蓋板140具有呈陣列排列的多個開口142A、142B，分別對應於絕緣本體110的插孔112。如圖3所示，第二群組的第一導體片120B分別延伸至第一表面S1而電性接觸於導體蓋板140。據此，當電子元件200連接至連接器100時，電子元件200的導電端子210B(即前述接地端子)會對應地電性抵接於第二群組的第一導體片120B，因此使導電端子210B、第二群組的第一導體片120B、導體蓋板140與第二導體片130形成接地迴路。

請再參考圖2與圖3，在本實施例的連接器中100，導體 蓋板140的多個開口142A、142B進一步地區分為對應第一導體片120A的第一開口142A以及對應第一導體片120B的第二開口142B，亦即作為訊號連接用的第一導體片120A，其並不會與導體蓋板140接觸，是故於圖2中，第一開口142A沿X軸的尺寸A1大於第二開口142B沿X軸的尺寸A2。換句話說，各第一開口142A在插孔112所在之陣列平面(相當於X-Y平面)上的正投影尺寸大於各導電端子210A在該陣列平面上的正投影尺寸，而第一群組的第一導體片120A分別位於第一開口142A內。再者，各第二開口142B在該陣列平面上的正投影尺寸小於各導電端子210B在該陣列平面上的正投影尺寸，而第二群組的第一導體片120B分別位於第二開口142B內。

以下將舉例簡介本實施例之連接器100的形成方法，請 參考圖2與圖3。簡單地說，本揭露的第一導體片120A、120B，第二導體片130是嵌入注射成型於絕緣本體110內。

首先，將第一導體片120A、120B擺放於模具框架(未繪 示)之中，並且使第一導體片120A、120B相互平行且相對於Z軸傾斜一角度T1排列，其中使第一導體片120A、120B傾斜角度T1的方式可以是用機械手臂挾持這些第一導體片120A、120B，或是使用錯置的磁鐵分別吸附第一導體片120A、120B的一側，以使第一導體片120A、120B具有傾斜角度T1。所述排列的方式有多種，依照實際的需求決定，並不以本實施例為限制。接著，將第二導體片130以平行於第一導體片120A、120B的方式交錯排列，並使每一成排且相鄰的第一導體片120A、120B之間皆設置有第二導體片130。然後，將用以形成絕緣本體110的絕緣材料注入模具框架之中，並使絕緣材料固定成形，而讓第一導體片120A、120B及第二導體片130固定於絕緣本體110中。

在上述製程中，使用者可依據連接器100的使用環境及 電子元件200而分配第一導體片120A、120B的位置，以使成型後的插孔112與其內的第一導體片120A、120B能對應電子元件200的導電端子210A、210B。再者，各第一導體片120A、120B與第二導體片130之間的間距D1亦能隨使用需求而予以適當改變，進而藉此改變連接器100的阻抗，而達到連接器100與電路板300之間的阻抗能相互匹配的效果。圖7至圖12分別繪示導體片於不同狀態及與其對應之阻抗的示意圖，其中圖7、圖9、圖11分別 以不同狀態繪示連接器中第一導體片與第二導體片，而圖8、圖10、圖12分別繪示對應圖7、圖9、圖11的阻抗圖(Time Dependent Impedance,TDR)。比較圖7與圖9，其中圖7所示第一導體片120A、120B相對於第二導體片130的間距D2小於圖9所示第一導體片120A、120B相對於第二導體片130的間距D3，因而圖10所示阻抗值能明顯大於圖8所示阻抗值。

此外，比較圖9與圖11，若欲進一步提高連接器100的阻抗值，則可進一步縮短第一導體片120A、120B的寬度。如圖11所示，圖11中第一導體片120A1的寬度W2小於圖9所示第一導體片120A的寬度W1，故而從圖10與圖12能明顯得知寬度較小的第一導體片120A1能產生較大的阻抗效果。在此僅以上述圖7至圖12的實施例說明使用者能藉由調整相關構件的尺寸與間距而改變連接器的阻抗，以使所述連接器能達到所欲之效果，但本案並不以此為限。

另一方面，圖13至圖15分別繪示不同實施例的第二導體片的示意圖。請參考圖13至圖15並同時對照圖4，如圖4所示，本揭露的第二導體片130並非完全遮蔽在相鄰兩排的插孔之間，其具有多個鏤空部132以讓部分絕緣本體110穿過，因而當灌注液態的絕緣材料時能使其藉由這些鏤空部132而流通於模具框架內的每一處，如此，能提高絕緣材料的流通性而讓注入的絕緣材料能順利地充滿於所述模具框架內。再者，當絕緣本體110定型固化後，這些鏤空部132所形成蜂巢式開孔結構亦能增加絕緣材 料成形時的接觸面積，讓第二導體片130可以良好地與絕緣本體110附著在一起，增加穩固性。在此並未限制鏤空部的外形與數量，其能如圖13所示，第二導體片130A具有呈圓形開孔的鏤空部130A1，亦能如圖14所示，第二導體片130B具有柵狀開孔的鏤空部130B1，還能如圖15所示，第二導體片130C是沿其延伸方向(即圖4所示的Y軸軸向)而呈多個部件的間隔排列，即此時的鏤空部130C1是沿Y軸任意相鄰的兩個部件間的間隙。此外，上述的第二導體片130A、130B與130C的頂部仍與導體蓋板140接觸，而得以維持其接地迴路。據此，本揭露的導體蓋板140亦能與第二導體片130為一體結構，但不以此為限。

綜上所述，在本揭露的上述實施例中，連接器藉由第一 導體片與第二導體片的相互搭配，並以具彈性特質的絕緣本體灌注而成，其中以第一導體片形成絕緣本體之各插孔的一側壁，且相對於電子元件的對接方向呈夾一角度的傾斜狀態，而使電子元件的導電端子插設於插孔時能達到導引與被夾持的效果。再者，第二導體片平行於第一導體片且位在任意相鄰兩排的插孔之間，因而在電子元件以其導電端子插設於插孔而藉由第一導體片電性連接至電路板時，第二導體片能對不同排列的導電端子與第一導體片產生屏蔽效果以阻擋其串音干擾。絕緣本體上表面還覆蓋有導體蓋板，其與接地的第一導體片和第二導體片形成接地迴路，因此能提供電子元件與電路板於電性連接時的良好接地效果。

另一方面，使用者能進一步藉由改變第一導體片與第二 導體片之間的間距或第一導體片的相關尺寸(如前述之寬度)，進而調整連接器的阻抗。換句話說，本揭露的第一導體片、第二導體片與其間的部分絕緣本體能形成類電路板結構，其中部分第一導體片藉由導體蓋板而與第二導體片形成接地迴路。如此得以在成型時藉由調整其間距或尺寸，達到具有適配於電路板之阻抗的連接器。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧連接器

110‧‧‧絕緣本體

112‧‧‧插孔

120A、120B‧‧‧第一導體片

130‧‧‧第二導體片

140‧‧‧導體蓋板

142A、142B‧‧‧開口

200‧‧‧電子元件

210A、210B‧‧‧導電端子

300‧‧‧電路板

310‧‧‧導電接墊

D1‧‧‧間距

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

T1‧‧‧角度

Claims (9)

1. 一種連接器，適於電性連接於一電子元件與一電路板之間，該連接器包括：一絕緣本體，配置在該電路板上且具有呈陣列排列的多個插孔，該電子元件以其多個導電端子可拆卸地插設於該些插孔，而使該絕緣本體位在該電子元件與該電路板之間；多個第一導體片，配置於該絕緣本體內且分別形成各該插孔的一側壁，該些第一導體片區分為一第一群組與一第二群組，其中該第一群組的該些第一導體片分別電性連接於該電路板的多個導電接墊，當該些導電端子插設於該些插孔時，該些導電端子電性抵接於該第一群組的該些第一導體片，而使該電子元件電性連接至該電路板；以及多個第二導體片，配置於該絕緣本體內，且各該第二導體片對應於同一列或同一行的該些插孔，其中各該第二導體片平行地對應於至少一該第一導體片，且部分該絕緣本體存在於該第一導體片與該第二導體片之間，以使該第一導體片與該第二導體片之間保持一間距，其中該絕緣本體具有面向該電子元件的一第一表面與面向該電路板的一第二表面，該第一群組的該些第一導體片分別延伸至該第二表面而電性連接至該些導電接墊，而該連接器更包括：一導體蓋板，覆蓋在該第一表面上，該導體蓋板具有呈陣列排列的多個開口，分別對應於該些插孔，該第二群組的該些第一 導體片分別延伸至該第一表面而電性接觸於該導體蓋板，該電子元件的該些導電端子包括多個接地端子，當該電子元件插設於該絕緣本體時，該些接地端子電性抵接於該第二群組的該些第一導體片，以使該些接地端子、該第二群組的該些第一導體片、該導體蓋板與該些第二導體片形成接地迴路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該電子元件沿一軸向插設至該絕緣本體，而該些第一導體片與該些第二導體片相對於該軸向呈傾斜並夾一角度，而該軸向為該些插孔所在之一陣列平面的法線。
3. 如申請專利範圍第2項所述的連接器，其中該角度範圍介於45度至89度之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中在該些插孔所在的一陣列平面上，該些開口區分為多個第一開口與多個第二開口，各該第一開口在該陣列平面上的正投影尺寸大於各該導電端子在該陣列平面上的正投影尺寸，該第一群組的該些第一導體片分別位於該些第一開口內，各該第二開口在該陣列平面上的正投影尺寸小於各該導電端子在該陣列平面上的正投影尺寸，該第二群組的該些第一導體片分別位於該些第二開口內。
5. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該絕緣本體為一彈性體。
6. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該些第一導體片與該些第二導體片是沿該些插孔所形成之陣列的一第一方向而 交錯排列。
7. 如申請專利範圍第6項所述的連接器，其中各該第二導體片沿該些插孔所形成之陣列的一第二方向延伸且對應於多個第一導體片，該第一方向正交於該第二方向。
8. 如申請專利範圍第7項所述的連接器，其中各該第二導體片具有至少一鏤空部，以讓部分該絕緣本體穿過該鏤空部。
9. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該些第一導體片、該些第二導體片是嵌入注射成型於該絕緣本體內。