TWI728527B - 用於高頻信號之混合式電連接器，相關的堆疊式連接器，及使用其之系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種連接器，其包括一外殼；環繞該外殼之一殼體；位於該外殼中且傳輸高速信號之第一接觸件；位於該外殼中、傳輸低速信號且各自包括自該外殼之一頂部表面延伸之一部分之第二接觸件；連接至該些第一接觸件之第一纜線；以及連接至該些第二接觸件之第二纜線。

Description

用於高頻信號之混合式電連接器，相關的堆疊式連接器，及使用其之系統
本發明係關於電連接器。更特定言之，本發明係關於包括連接至纜線及連接至基板或電路板之混合式高頻電連接器。
電連接器用於允許電氣裝置(諸如，基板或印刷電路板(PCB))彼此通信。電連接器亦沿著電氣裝置之間的路徑而被使用以將纜線連接至其他纜線或PCB。可認為連接器具有兩個部分，連接至第一電氣裝置或第一纜線之第一部分及連接至第二電氣裝置或第二纜線之第二部分，從而與第一裝置或第一纜線通信。為了連接兩個電氣裝置或纜線，將連接器之第一部分與第二部分配接在一起。
連接器可包括第一部分中之第一集合接觸件，以及待與第一部分中之接觸件連接的第二部分中之第二集合接觸件。此可易於藉由提供公連接器及母連接器而實現，該公連接器及該母連接器具有在公連接器與母連接器配接時接合之對應集合接觸件。另外，公連接器與母連接器可彼此連接及彼此斷開連接，以分別與其所連接之電氣裝置電連接及斷開連接。
因此，第一連接器部分與第二連接器部分經由其接觸件連接至電 氣裝置或纜線。接觸件通常永久地連接至電氣裝置或纜線。例如，第一連接器部分可連接至纜線，且第二連接器部分可連接至PCB。第一連接器部分可連接至第二連接器部分，以允許傳輸信號至PCB上及/或中之裝置以及從PCB上及/或中之裝置傳輸信號。第二連接器部分經由PCB中經蝕刻之電跡線連接至PCB上及/或中之裝置。
為了傳輸高頻信號之電連接器，各種標準及規格已被提出並實施。一個實例為四通道小型可插拔連接器(QSFP/QSFP+)，其為針對資料通信系統中通常使用之緊湊的可熱插拔收發器之規格。圖1為美國專利申請案第2016/0218455號中所揭示之習知QSFP/QSFP+類型之連接器之透視圖，此類型連接器被限制於每通道約10Gbit/秒(總計約40Gbit/秒)之資料傳送率。
如圖1中所示，配接纜線(mating cable)4連接至公QSFP連接器1，其與安裝至PCB 5、被包括在殼體2中之母QSFP連接器2A配接。公QSFP連接器1包括外殼1A及電路板10。母QSFP連接器2A之殼體2包括散熱片3。來自配接纜線4之輸入信號在連接器1與連接器2A之間傳輸且接著傳輸至PCB 5。信號接著經由PCB 5中或上之電跡線(圖中未示)傳輸。例如，信號可經由PCB 5中之電跡線傳輸至積體電路(IC)或其他電氣組件。然而，此配置歸因於母QSFP連接器2A端接至PCB 5而引起資料傳輸之瓶頸。
圖2為比較經由纜線之信號插入損耗與經由PCB 5上之跡線之信號插入損耗的圖表。如圖2中所示，甚至對於PCB中之電跡線之「低損耗」蝕刻，其與相等長度之#28 AWG(美國線規)纜線相比具有明顯較大信號插入損耗，尤其在較高頻率下。例如，在20GHz之頻率下，經由纜線傳輸之信號插入損耗與經由PCB中之電跡線傳輸之信號插入損耗相比存在大致36dB的差異。
因此，儘管纜線提供具有高信號完整性之信號路徑(例如，光纜或屏蔽式纜線，諸如同軸電纜或雙軸纜線)，但PCB中之電跡線提供具有較低信 號完整性之信號路徑，尤其在較高頻率下。詳言之，PCB中之電跡線相較於光纜或屏蔽式纜線，具有高得多的差分信號插入損耗且更易受干擾及串擾影響，即使諸如IC的組件接近於母QSFP連接器2A配置於PCB上。
圖3展示比較已知多源協議(multisource agreement；MSA)QSFP-DD相容連接器之覆蓋區的基板14之平面視圖。如圖3中所示，覆蓋區包括焊墊16之陣列，已知MSA QSFP-DD相容連接器之插座本體可安裝至該些焊墊，並且覆蓋區包括壓配孔18，已知MSA QSFP-DD相容連接器之殼體及插座本體之壓配尾部可插入至該些壓配孔中。
為了克服上文所描述之問題，本發明之一具體實例提供一種連接至輔助基板之電連接器，該電連接器使用連接至輔助基板中之電跡線之低速連接以傳輸低頻信號、接地及電力，並且該電連接器使用連接至纜線之高速連接以傳輸高頻信號。換言之，根據本發明之具體實例之連接器為具有傳輸高頻信號之纜線連接及傳輸其他信號之板連接之混合式連接器。
本文中所描述之一個技術解決方案為將具有第一配接介面、第一安裝介面及附接纜線之第一電連接器裝配於基板覆蓋區上，而該基板覆蓋區經組態以接納具有第一配接介面、不同於第一安裝介面之第二安裝介面而無附接纜線之第二電連接器。例如，第一電連接器可為由美國申泰(SAMTEC)有限公司製造之FQSFP-DD插座纜線連接器，且第二電連接器可為QSFP-DD插座板連接器。換言之，第一電連接器可包括第一配接介面、第一安裝介面及N個電接觸件，對其進行修改以形成具有第一配接介面、不同於第一安裝介面之第二安裝介面及相同的N個電接觸件之第二電連接器。第二安裝介面可對應於基板覆蓋區。N個電接觸件中給定數目之電接觸件之各別第一安裝端各自界定第二電連接器外 殼之第一安裝介面，並且N個電接觸件中給定數目之電接觸件之各別第二安裝端各自從第二電連接器外殼之另一側延伸以容納附接纜線。第二電連接器外殼之另一側(諸如頂部表面)可定位成平行於第一或第二安裝介面，使得各別第二安裝端對應於且並不干擾基板覆蓋區。基板覆蓋區可為QSFP-DD板連接器覆蓋區，如圖3中所示。
根據本發明之具體實例，一種連接器包括外殼；環繞該外殼之殼體；位於該外殼中且傳輸高速信號之第一接觸件；位於該外殼中、傳輸低速信號且各自包括自該外殼之頂部表面延伸之部分之第二接觸件；連接至該些第一接觸件之第一纜線；以及連接至該些第二接觸件之第二纜線。
連接器可以進一步包括控制基板，其中第二接觸件中之每一者中自外殼之頂部表面延伸之該部分連接至控制基板，且第二纜線經由控制基板連接至第二接觸件。第二纜線可捲曲至第二接觸件中之每一者中自外殼之頂部表面延伸之該部分。連接器可以進一步包括位於外殼內之薄片(wafer)，其中第二接觸件包括於薄片中。連接器可以進一步包括額外第二接觸件，該些第二接觸件位於該外殼中、傳輸低速信號、各自包括自該外殼之底部表面延伸之部分，且並不連接至任何纜線。
連接器可以進一步包括位於外殼中且連接至接地之額外第一接觸件。第一纜線可包括護罩，且額外第一接觸件可連接至護罩。第二接觸件中之每一者可包括直角彎曲部。連接器可與QSFP規格相容。
根據本發明之具體實例，一種連接器系統包括基底基板及連接至基底基板之第一表面的根據本發明之各種其他具體實例中之一者的連接器。
連接器系統可以進一步包括連接至基底基板中與第一表面相反之第二表面之額外連接器，其中額外連接器包括外殼及環繞該外殼之殼體。額外連接器可與QSFP規格相容。
根據本發明之具體實例，一種堆疊式連接器包括：包括第一低速接觸件及第一高速接觸件之第一連接器；第二連接器，其堆疊於第一連接器之頂部上且包括第二低速接觸件及第二高速接觸件，其中第二低速接觸件中之每一者包括自第二連接器之頂部表面延伸之部分；環繞第一連接器及第二連接器之殼體；連接至第一高速接觸件之第一高速纜線；連接至第二高速接觸件之第二高速纜線；以及連接至第二低速接觸件之低速纜線。
堆疊式連接器可以進一步包括控制基板，其中第二低速接觸件中之每一者中自第二連接器之頂部表面延伸之部分連接至控制基板，且低速纜線經由控制基板連接至第二低速接觸件。低速纜線可捲曲至第二低速接觸件中之每一者中自第二連接器之頂部表面延伸之部分。
第一連接器可以進一步包括額外第一低速接觸件，其各自包括自外殼之底部表面延伸之部分且並不連接至任何纜線。第一低速接觸件可連接至低速纜線。堆疊式連接器可以進一步包括第一連接器與第二連接器之間的間隔物。第一連接器及第二連接器可與QSFP規格相容。
根據本發明之具體實例，一種堆疊式連接器系統包括基底基板及連接至基底基板的根據本發明之各種其他具體實例中之一者的堆疊式連接器系統。
根據本發明之具體實例，一種連接器系統包括基底基板；第一連接器，其連接至基底基板之第一表面，且包括著包括在第一區域中直接連接至基底基板之第一接觸件之第一外殼及環繞第一外殼之第一殼體；以及第二連接器，其連接至基底基板中與第一表面相反之第二表面，且包括著包括在第二區域中直接連接至基底基板之第二接觸件之第二外殼及環繞第二外殼之第二殼體。當相對於該基底基板以平面視圖查看時，該第一區域與該第二區域並不重疊。
第一連接器及第二連接器可與QSFP規格相容。
連接器可包括外殼；環繞外殼之殼體；第一接觸件，該些第一接觸件：(i)位於外殼中、(ii)傳輸高速信號、(iii)經組態以附接至安裝基板，以及(iv)界定安裝介面；第二接觸件，該些第二接觸件：(i)位於外殼中、(ii)傳輸低速信號，以及(iii)各自包括自外殼之頂部表面延伸之部分，外殼之頂部表面定位成平行於安裝介面，且第二纜線電連接至第二接觸件。
本發明之上述及其他特徵、元件、步驟、組態、特性及優點將參考附圖自本發明之具體實例之以下詳細描述變得更為顯而易見。
1:連接器
1A:外殼
2:殼體
2A:連接器
3:散熱片
4:配接纜線
5:PCB
10:電路板
14:基板
16:焊墊
18:壓配孔
20:連接器
21:殼體
23:殼體銷
25:連接器
28:接地平面
30:連接器本體
31:纜線
32:第一外殼
33:第二外殼
34:薄片
35:邊緣銷
36:接觸件
37a:接觸件
37b:接觸件
40:基板
41:接地平面
60:控制PCB
61:PCB纜線
70:捲曲部
80:配接連接器
82:拉片
200:連接器
210:殼體
215:殼體
220:殼體/底部連接器
230:連接器本體
231:纜線
235:連接器本體
240:基板
260:控制PCB
261:PCB纜線
300:連接器
320:殼體
330:連接器本體
331:纜線
335:連接器本體
340:基板
360:控制PCB
361:PCB纜線
390:間隔物
391:通孔
400:連接器
410:殼體
415:殼體
430:連接器本體
435:連接器本體
437:接觸件
438:對準銷
440:基板
3114:基板
3116:焊墊
3118:孔
3119:孔
圖1為習知QSFP連接器之透視圖。
圖2為比較經由纜線之信號損耗與經由印刷電路板(PCB)上之跡線之信號損耗的圖表。
圖3展示已知QSFP-DD連接器之覆蓋區之平面視圖。
圖4及圖5為根據本發明之第一具體實例之連接器之正面透視圖及背面透視圖。
圖6為圖4及圖5中展示之連接器之橫截面圖。
圖7為可用於圖4及圖5中展示之連接器之連接器本體之正視圖。
圖8及圖9為圖4及圖5中展示之連接器之正面分解透視圖及背面分解透視圖。
圖10及圖11為經配置以與公QSFP或類似連接器配接的圖4及圖5中展示之連接器之頂部透視圖及底部透視圖。
圖12及圖13為圖4及圖5中展示之連接器之橫截面圖。
圖14及圖15為圖7中所示之連接器本體之接觸件之特寫透視圖。
圖16為圖7中所示之連接器本體之接觸件之側視圖。
圖17為圖4及圖5中展示之連接器之雙軸纜線與接觸件之間的連接的透視圖。
圖18及圖19為與接觸件之捲曲連接之視圖。
圖20至圖24為根據本發明之第二具體實例之連接器之視圖。
圖25至圖27為根據本發明之第三具體實例之連接器之透視圖。
圖28至圖30為根據本發明之第四具體實例之連接器之透視圖。
圖31展示根據本發明之第四具體實例之連接器之覆蓋區之平面視圖。
圖32為根據本發明之第四具體實例之連接器本體之透視圖。
圖33為展示整合式PCB總成之裝配方法之圖。
現將參考圖4至圖32詳細地描述本發明之具體實例。應注意，以下描述在所有態樣中均為說明性而非限制性，且不應被視為以任何方式限制本發明之應用或使用。
圖4及圖5為根據本發明之第一具體實例之連接器20之正面透視圖及背面透視圖。圖6為連接器20之橫截面圖。圖7為圖4及圖5中展示之連接器20之正視圖。圖8及圖9為圖4及圖5中展示之連接器20之正面分解透視圖及背面分解透視圖。
如圖4至圖9中所示，連接器20可包括具有自連接器本體30延伸之纜線31之連接器本體30，及具有自控制印刷電路板(PCB)60延伸之PCB纜線61之控制印刷電路板(PCB)60。如圖4及圖5中所示，PCB纜線61可附接至底側，亦即面向連接器本體30之一側。PCB纜線61可使用例如雷射、熱壓頭或手動焊接焊接至控制PCB 60。若使用例如圖18及圖19中展示之捲曲部70，PCB纜線61 亦可附接至頂側，亦即與面向連接器本體30之一側相反的一側。所有低速信號可經由控制PCB 60傳輸。亦有可能經由控制PCB 60傳輸一些低速信號，並經由基板40傳輸一些低速信號，例如接地及電力。連接器20、連接器本體30或這兩者可包括導電磁性吸收材料、非導電磁性吸收材料或這兩者。
殼體21可以環繞連接器本體30及控制PCB 60，且可接納對應配接連接器(在圖4至圖9中未示但在圖10及圖11中展示為配接連接器)。殼體21可包括如所示之開口式頂部，或類似於圖10及圖11中展示之殼體21為封閉式。散熱器(圖中未示)可附接至殼體21，使得散熱器經由開口與配接連接器之頂部接合。控制PCB 60可安裝至連接器本體30，該連接器本體30安裝至基板40。基板40可為PCB，但亦可使用其他合適基板。連接器本體30可包括頂部連接器本體30上之一或多個對準銷，以輔助對準控制PCB 60與連接器本體30。控制PCB 60可包括壓配孔，第二外殼33之接觸件37b之壓配尾部可插入至該些壓配孔中。
如圖7中所示，連接器本體30包括第一外殼32及第二外殼33。第一外殼32包括接觸件36及37a。第二外殼33包括接觸件37b。接觸件36可為可以用於傳輸高速信號，例如資料信號之高頻接觸件，且接觸件37a及37b可為可以用於傳輸低速信號，例如控制信號及電力之低頻接觸件。纜線31及PCB纜線61自第二外殼33延伸。如圖6中所示，接觸件36及37a可以雙密度配置來配置。亦即，接觸件36及37a可配置於第一外殼32之頂部及底部上且以兩列配置。此配置允許接觸件36及37a接觸邊緣卡，該邊緣卡係以在邊緣卡之頂部及底部兩者上呈兩列地被插入至第一外殼32中。
第一外殼32、第二外殼33及殼體21可包括邊緣銷35及殼體銷23，其與基板40中之對應安裝孔配接以將連接器20機械緊固至基板40。邊緣銷35及殼體銷23亦可提供與基板40中之接地平面41或接地跡線之接地連接。
第二外殼33可為纜線31提供應變釋放，且殼體21可為連接器20提 供底盤接地連接且可與第二外殼33直接接觸，以幫助將連接器20緊固至基板40。殼體銷23可與包括於基板40中或上之接地平面41接合。第二外殼33在與第一外殼32相反之第二外殼33中的一端處可包括索環。若包括索環，則該索環可為電磁干擾(EMI)索環，其連接至殼體21且可另外連接至纜線31之護罩。索環可經模製以在第二外殼33上方提供緊固搭扣配接件及/或插入至第二外殼33中。
連接器20可為母連接器。儘管連接器20展示為經組態以接納配接連接器之配接卡緣之插座連接器，諸如QSFP或QSFP+或QSFP-DD連接器，但可使用其他連接器/纜線類型，包括例如SAS/微型SAS(Mini SAS)、HD微型SAS、CX4、InfiniBand、SATA、SCSI、QSFP+、SFP+/SFP、HDMI纜線、USB纜線、顯示埠(Displayport)纜線、CDFP，及其他合適的連接器/纜線類型。第一外殼32可經組態使得其與公FSP或QSFP連接器相容。
纜線31可為屏蔽式電纜線，例如，同軸電纜、雙軸纜線、三軸纜線、雙絞線、可撓性印刷電路、平坦的可撓性電路等等。例如，纜線可經配置為差分對雙軸纜線。纜線31可例如在距控制電路系統小於約5mm或約10mm之距離處連接至基板40，以便限制相關聯跡線之長度。另外，用於高速信號之經由纜線31之信號路徑之長度可長於經由基板40之信號路徑之長度，以限制穿過高損耗信號路徑之距離。相較於高速信號經由諸如基板上或內之跡線等高損耗信號路徑傳輸之情況，較長纜線31允許高速信號在基板40之頂部上方在較長距離內傳輸，且較長纜線31允許較大設計自由度而讓接收或傳輸高速信號之任何IC係位於更遠離連接器20處。
連接器20可類似於連接器25組態，使得如圖10及圖11中所示，配接連接器80能夠與第一外殼32之接觸件接合。如圖10及圖11中所示，配接連接器80可附接至配接纜線(圖10及圖11中未示)，該配接纜線可以用於連接整合式PCB與提供複雜電氣系統，諸如電腦、路由器、切換網路、PCB控制或其他合適電氣 系統之其他組件。配接纜線可為例如被動電纜、屏蔽式電纜，或主動光纜。包括拉片82之配接連接器80之一個實例展示於圖10及圖11中。如圖10及圖11中所示，連接器25可藉由附接配接纜線與例如公QSFP連接器(亦即配接連接器80)配接。然而，可使用任何類似連接器。
如圖7中所示，連接器本體30可包括例如待與QSFP-DD規格相容之某一總數目及配置之接觸件36、37a、37b。然而，可使用其他數目及配置之接觸件。另外，圖7展示接觸件37a可配置於接觸件36之集合之間的接觸件列之中心部分中，接觸件36之集合配置在接觸件列之外部部分處。如圖7中所示，接觸件37b可經繞徑而以直角向上延伸或在製造容限內實質上以直角向上延伸至接觸件列，使得其可端接至控制PCB 60。
圖12及圖13為圖4及圖5中所示之連接器20之橫截面圖。為了清楚起見，圖12中未展示基板40，且圖13中未展示第一外殼32、第二外殼33、殼體21、基板40，及控制PCB 60。圖14及圖15為圖12及圖13中所示之接觸件之特寫透視圖。圖16為圖12至圖15中所示之接觸件之側視圖。
圖17展示接觸件36中之一些與對應纜線31之中心導體之間的纜線連接。為了清楚起見，僅展示纜線31的一部分。這些纜線連接可用於傳輸高頻信號，但亦可用以傳輸低頻信號、控制信號、電力等等。纜線31可為雙軸纜線，其包括由護罩環繞之兩個中心導體及安置於兩個中心導體與護罩之間的絕緣體。纜線31可使用差分信號以提供高度之信號完整性。纜線31之護罩連接至接地平面28。
接觸件36與纜線31之間的連接可為使用典型回焊過程的由不含鉛焊接提供之可熔性連接。然而，接觸件36與纜線31亦可藉由手動焊接、基於鉛之焊接、捲曲、超音波焊接，及其他合適的連接結構連接。
如圖17中所示，接觸件36可經組態使得連接至纜線31之中心導體 之接觸件具有連接至接地之鄰近接觸件。此允許經由連接器20之電路徑與屏蔽式電纜31阻抗匹配，且有助於使鄰近電路徑中傳輸的鄰近通道之間的串擾最小化。每個高頻通道可包括兩條屏蔽式纜線31，一條用於傳輸且一條用於接收。接地連接可包括於傳輸通道與接收通道之間。視情況，接觸件36最初可藉由繫桿連接，以提供在連接器20之製造及裝配期間在結構上支撐接觸件36之剛性結構。接著在接觸件36已經配置於第一外殼32中之後對繫桿進行切割或衝壓，且第一外殼32接著可附接至第二外殼33。
圖17亦展示接觸件37a與接觸件37b之間的接觸式連接。在第二外殼33中，接觸件37b包括於薄片34中。各薄片34可包括任何數目之接觸件37b，且可使用任何數目之薄片34。例如，圖18展示五個薄片34，其中各薄片34包括四個接觸件37b。薄片34可以任何合適方式製成，包括插入模製於接觸件37b周圍。薄片34中之接觸件37b可包括指形件，當第二外殼33與第一外殼32配接時，該指形件與第一外殼32中之對應接觸件37a接合。接觸式連接可用於傳輸低頻信號，例如控制信號、電力等等。
另外，接觸件36、37a及37b可形成為各種形狀。例如，用於傳輸差分信號之高頻接觸件36之間的距離可沿著接觸件36之長度調整，以調諧接觸件36之阻抗輪廓。第二外殼33中之接觸件37b包括直角彎曲部，以將低速信號朝向連接器本體30之頂部繞徑。
介面可添加至連接器20之後部，使得纜線31可插入至介面中，而非纜線31如上文所論述直接附接至連接器20。
替代使用控制PCB 60，如圖18及圖19中所示，可在薄片34中之接觸件37中之每一者之末端處使用捲曲部70，以將纜線(圖18及圖19中未示)附接至薄片34中之接觸件37b。捲曲部70可以任何合適的角度傾斜。在30°下或在製造容限內在約30°下傾斜捲曲部70，允許連接器具有最低輪廓。視情況，可使用任 何其他合適的介面。
圖20至圖24為根據本發明之第二具體實例之連接器200之透視圖。圖20為連接器200之頂部透視圖。圖21為連接器200之部分分解視圖。圖22為連接器200之截面視圖。圖23為連接器200之底部透視圖。圖24為連接器200之分解視圖。如圖20至圖24中所示，連接器200為腹部(belly)對腹部組態，其可包括具有安裝在一個基板240上之各別連接器本體之兩個殼體210及215。底部殼體215可包括類似於上文所描述之組態之連接器本體230、控制PCB 260，及基板240。頂部殼體210可包括連接器本體235，如圖21、圖22及圖24中所示。第二殼體及連接器系統之添加增加了用於信號(亦即，高頻信號、低頻信號、控制信號、電力、接地等等)之連接及繞徑之可用接觸件。連接器本體235類似於上文所描述之連接器本體，但可不包括具有纜線之控制PCB。連接器本體235可表面黏著至基板240。連接器本體235之陣列接觸件可實體連接及電連接至位於基板240上之表面黏著墊之對應陣列。連接器本體230上之對準銷可經配置以不干擾上部殼體210及連接器本體235之覆蓋區。
圖23中之底部透視圖及圖24之分解視圖展示底部連接器220包括殼體220、具有纜線231之連接器本體230，及具有PCB纜線261之控制PCB 260。
由於頂部連接器210之配接介面覆蓋區並不干擾底部連接器220之配接介面覆蓋區，頂部連接器210及底部連接器220可以腹部對腹部組態安裝。由於底部連接器220之低速信號經由纜線而非基板240繞徑，因此不存在干擾，這消除了在基板240中產生壓配孔陣列以繞徑低速信號的需要。另外，底部連接器220之焊片及/或對準銷可經配置以免干擾頂部連接器210之配接介面覆蓋區。
圖25至圖27為根據本發明之第三具體實例之連接器300之透視圖。如圖25至圖27中所示，連接器300為雙堆疊組態，其包括一個殼體320，該殼體320具有安裝在一個基板340上之兩個連接器本體330及335。第二連接器系統 之添加增加了用於信號(亦即，高頻信號、低頻信號、控制信號、電力、接地等等)之連接及繞徑之可用接觸件。
底部連接器本體335可類似於上文所描述之連接器本體，但不具有控制PCB。底部連接器本體335可以經由纜線繞徑高速信號，且可經由間隔物390將低速信號中之一些或全部繞徑至連接器本體330頂部上之控制PCB 360及PCB纜線361。並不繞徑至控制PCB 360之任何低速信號可繞徑至基板340。底部連接器本體335可包括具有壓配尾部之接觸件，其可與間隔物390中之通孔配接。頂部連接器本體330亦可類似於上文所描述，且可包括具有PCB纜線361之控制PCB 360。亦有可能使用捲曲部而非控制PCB 360使得PCB纜線361捲曲至接觸件，如圖18及圖19中所示。頂部連接器本體330可包括具有壓配尾部之接觸件，其亦可與間隔物390中之通孔配接。頂部連接器本體330亦可具有缺少壓配尾部之接觸件，其在頂部連接器本體330與控制PCB 360之間提供電氣路徑而不會穿過間隔物390。
圖26之頂部透視圖及圖27之分解視圖展示不具有殼體320之連接器300。頂部連接器本體330包括纜線331及具有PCB纜線361之控制PCB 360。底部連接器本體335可直接附接至基板340。圖26展示間隔物390以作為頂部連接器本體330與底部連接器本體335之間的安裝結構。為了清楚起見，間隔物390展示為透明的，使得頂部連接器本體330與底部連接器本體335之間的通孔391可見。間隔物390通常可以將一些低速信號連接在一起，且間隔物通常可以連接來自頂部連接器本體330及底部連接器本體335兩者之接地及/或電力。例如，頂部連接器本體330及底部連接器本體335之接地接觸件通常可藉由連接至間隔物390中之同一通孔而連接在一起。
經由間隔物390繞徑頂部連接器本體330及底部連接器本體335之低速信號中之一些或全部允許腹部對腹部組態，其中另一連接器可連接於與基 板340之表面相反的表面上，連接器300安裝於該表面上，類似於例如圖20至圖24中所示之組態。
圖28至圖32為根據本發明之第四具體實例之連接器400之透視圖。如圖28至圖30中所示，連接器400具有腹部對腹部組態，其包括各別連接器本體430及435之底部安裝在一個基板440上之兩個殼體410及415。第二殼體及連接器系統之添加增加了用於信號(亦即，高頻信號、低頻信號、控制信號、電力、接地等等)之連接及繞徑之可用接觸件。
連接器本體430及435可類似於上文所描述，但可不包括具有纜線之控制PCB。然而，如圖30及圖32中所示，連接器本體430之接觸件437可經定向以安裝至基板440而非控制PCB。如圖31之覆蓋區中所示，接觸件437及對準銷438可經配置以使得當接觸件437安裝至基板440時，接觸件437之壓配尾部及對準銷438所需的孔陣列並不干擾頂部連接器435之覆蓋區。在圖31中，基板3114上頂部連接器本體435之覆蓋區以虛線展示且包括焊墊3116。用於安裝頂部連接器本體435及殼體415之孔3118以實線展示，且用於安裝底部連接器本體430及殼體410之孔3119以虛線展示。
圖33為展示整合式基板或PCB之裝配方法之圖。例如，可使用圖33中所示之方法以裝配包括附接至PCB的圖4及圖5中展示之連接器之PCB。
如步驟1中所示，電氣組件(例如，IC、電容器及類似物)可在附接連接器之前使用標準回焊過程附接至PCB。亦即，電氣組件可為表面黏著組件。然而，電氣組件可替代地藉由壓配連接附接至PCB。如步驟2中所示，連接器接著壓配至PCB。IC連接器亦可在步驟2中壓配至PCB。將一或多個連接器壓入配接至PCB在一或多個連接器與PCB之間提供足夠的電及機械連接，以確保一或多個連接器由PCB機械固持，並在連接器之接觸件與PCB之對應安裝孔之間提供低損耗路徑。
藉由使用壓配連接來將一或多個連接器連接至PCB，使一或多個連接器及纜線與回焊過程相容並非必需的。因此，廣泛範圍的材料可用於形成一或多個連接器及纜線，包括不適合用於回焊過程之材料。然而，一或多個連接器可使用其他類型之連接，包括可熔性連接(諸如焊接)附接至PCB，而非壓配連接。另外，連接器可以使用與用於裝配PCB之焊接相同的焊接。特定言之，連接器可替代地附接至PCB以作為表面黏著組件。如步驟3中所示，殼體接著壓配至PCB。
另外，其他組件，諸如散熱片可在圖33中所示之步驟中之任一者之前、期間、之間或之後添加至整合式PCB。
上文所描述之本發明之具體實例可與QSFP規格相容。亦即，根據本發明之具體實例之連接器可為母連接器或卡緣連接器，其能夠與公連接器或卡片連接器(諸如QSFP類型之收發器)配接。然而，根據本發明之具體實例之連接器不必包括符合QSFP規格之與基板或PCB之連接。根據QSFP規格，包括於母QSFP連接器中之接觸件中之每一者直接連接至基板或PCB上之對應襯墊。基板或PCB上之襯墊接著連接至基板或PCB中形成之跡線。相比之下，根據本發明之具體實例，QSFP連接器內接觸件中之一些直接地配接至基板或PCB，而剩餘接觸件配接至屏蔽式纜線。
因此，藉由經由屏蔽式纜線而非經由基板或PCB中之跡線傳輸某些信號，諸如高頻信號，可靠地實現了板佈局靈活性、高頻寬及低串擾。另外，由於藉由針對高頻信號使用屏蔽式纜線維持高度之信號完整性，可使用至安裝在基板或PCB上之諸如IC之組件的長繞徑路徑。
例如，與習知QSFP連接器之40Gbit/秒之總體資料傳送率相比，根據本發明之具體實例之QSFP連接器提供100Gbit/秒或更高之總體資料傳送率。特定言之，根據本發明之具體實例，能夠在四個通道中之每一者中實現28 Gbit/秒之資料傳送率。
另外，由於高頻信號經由屏蔽式纜線而非經由基板中之跡線傳輸，因此使基板由特殊材料製成並非必需的。亦即，由於基板之介電性質歸因於頻率信號經由屏蔽式纜線傳輸而不關鍵，因此基板可由諸如FR-4之標準PCB材料製成。另外，基板可由其他材料製成，例如，來自松下公司之MegtronTM、來自帕克電化學公司之NelcoTM、來自Sunstone Circuits有限公司之RodgersTM，及其他合適材料。
特定言之，本發明之具體實例可經組態以與QSFP+28規格一起使用，以擴增用於在28Gbit/秒下運行之小型可插拔連接器系統之SFF-8672規格。本發明之具體實例亦適用於其他速度等級，包括分別由用於QSPF雙密度8x可插拔收發器之修訂5.0規格之SFF-8672、SFF-8682、SFF-8436及QSFP-DD硬體規格界定之QSFP+14、QSFP+10、QSFP+及QSFP-DD。此等規格表示可後向相容之模組-插頭連接器系統之一類別，其為每個下一代連接器系統提供增強效能。本發明之具體實例可應用於這些規格中之任一者且可與未來較高速度之規格及應用相容。
另外，本發明之具體實例不限於QSFP+相關規格及系統，且亦可應用於類似可插拔模組系統，諸如CXP及HD，其分別由SFF-8647及SFF-8644規格界定。
纜線可包括針對纜線之導體之各種不同線規。然而，纜線可具有24 AWG與34 AWG之間的導體量規。導體量規較低之纜線具有較低可撓性但傳輸損耗較低，而導體量規較高之纜線具有較高可撓性但傳輸損耗較高。因此，較高資料傳送率應用可得益於較低量規纜線之使用，由於這些纜線具有較低傳輸損耗。然而，若較低資料傳送率可接受，則較高量規纜線可用於准許IC置放及總體PCB佈局方面之較高靈活性。
纜線之特性阻抗經選擇以與配接組件之特性阻抗匹配，由於匹配阻抗減少高頻信號之不合需要的反射。例如，纜線之阻抗值可在約80Ω至約100Ω範圍內。
根據本發明之具體實例，高速纜線可直接附接至IC，而非經由PCB連接至IC。除經由PCB之外，高速纜線與IC之間可包括互連。本發明之具體實例可應用於需要自連接器至IC之高頻寬資料傳送的目前在使用中或正在研發之任何系統。根據本發明之具體實例，整合式PCB總成可用作線卡、母板、PCB控制，或數位電子系統中之其他元件。本發明之具體實例可使用於許多資料傳送格式，包括例如InfiniBand、千兆網際網路、光纖通道、SAS、PCIe、XAUI、XLAUI、XFI，及其他合適的資料傳送格式。
儘管上文已描述本發明之具體實例，但應理解，在不背離本發明之範圍及精神之情況下各種改變及修改對於所屬領域中具通常知識者將顯而易見。因此，本發明之範圍僅僅由以下申請專利範圍判定。
21:殼體
23:殼體銷
30:連接器本體
31:纜線
32:第一外殼
33:第二外殼
40:基板
41:接地平面
60:控制PCB
61:PCB纜線

Claims (29)

  1. 一種連接器，其包含：一外殼；環繞該外殼之一殼體；位於該外殼中且傳輸高速信號之第一接觸件；位於該外殼中、傳輸低速信號，且各自包括自該外殼之一頂部表面向上延伸之一部分之第二接觸件；連接至該些第一接觸件之第一纜線；以及連接至該些第二接觸件之第二纜線。
  2. 如請求項1所述之連接器，其進一步包含一控制基板；其中該些第二接觸件中之每一者中自該外殼之該頂部表面向上延伸之該部分係連接至該控制基板；且該些第二纜線係經由該控制基板連接至該些第二接觸件。
  3. 如請求項1所述之連接器，其中將該些第二纜線捲曲至該些第二接觸件中之每一者中自該外殼之該頂部表面向上延伸之該部分。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之連接器，其進一步包含位於該外殼內之薄片；其中該些第二接觸件包括於該些薄片中。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之連接器，其進一步包含額外第二接觸件，該些第二接觸件位於該外殼中、傳輸低速信號、各自包括自該外殼之一底部表面延伸之一部分，且並不連接至任何纜線。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之連接器，其進一步包含位於該外殼中且連接至接地之額外第一接觸件。
  7. 如請求項6所述之連接器，其中該些第一纜線包括護罩；且 該些額外第一接觸件連接至該些護罩。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之連接器，其中該些第二接觸件中之每一者均包括一直角彎曲部。
  9. 如請求項1至3中任一項所述之連接器，其中該連接器與QSFP規格相容。
  10. 一種連接器系統，其包含：一基底基板；及連接至該基底基板之一第一表面的如請求項1至9中任一項所述之連接器。
  11. 如請求項10所述之連接器系統，其進一步包含一額外連接器，該額外連接器連接至該基底基板中與該第一表面相反之一第二表面；其中該額外連接器包括：一外殼；及環繞該外殼之一殼體。
  12. 如請求項11所述之連接器系統，其中該額外連接器與QSFP規格相容。
  13. 一種堆疊式連接器，其包含：包括第一低速接觸件及第一高速接觸件之一第一連接器；堆疊於該第一連接器之頂部上且包括第二低速接觸件及第二高速接觸件之一第二連接器，其中該些第二低速接觸件中之每一者均包括自該第二連接器之一頂部表面延伸之一部分；環繞該第一連接器及該第二連接器之一殼體；連接至該些第一高速接觸件之第一高速纜線；連接至該些第二高速接觸件之第二高速纜線；以及連接至該些第二低速接觸件之低速纜線。
  14. 如請求項13所述之堆疊式連接器，其進一步包含一控制基板；其中該些第二低速接觸件中之每一者中自該第二連接器之該頂部表面延伸之該部分係連接至該控制基板；且該些低速纜線係經由該控制基板連接至該些第二低速接觸件。
  15. 如請求項13所述之堆疊式連接器，其中將該些低速纜線捲曲至該些第二低速接觸件中之每一者中自該第二連接器之該頂部表面延伸之該部分。
  16. 如請求項13至15中任一項所述之堆疊式連接器，其中該第一連接器進一步包括額外第一低速接觸件，該些第一低速接觸件各自包括自該外殼之一底部表面延伸且並不連接至任何纜線之一部分。
  17. 如請求項13至15中任一項所述之堆疊式連接器，其中該些第一低速接觸件連接至該些低速纜線。
  18. 如請求項13至15中任一項所述之堆疊式連接器，其進一步包含該第一連接器與該第二連接器之間的一間隔物。
  19. 如請求項13至15中任一項所述之堆疊式連接器，其中該第一連接器及該第二連接器與QSFP規格相容。
  20. 一種堆疊式連接器系統，其包含：一基底基板；及連接至該基底基板的如請求項13至15中任一項所述之堆疊式連接器。
  21. 一種連接器系統，其包含：一基底基板；一第一連接器，該第一連接器連接至該基底基板之一第一表面且包括：包括在一第一區域中直接連接至該基底基板之第一接觸件之一第一外殼；及 環繞該第一外殼之一第一殼體；以及一第二連接器，該第二連接器連接至該基底基板中與該第一表面相反之一第二表面且包括：包括在一第二區域中直接連接至該基底基板之第二接觸件之一第二外殼；及環繞該第二外殼之一第二殼體；其中當相對於該基底基板以一平面視圖查看時，該第一區域與該第二區域並不重疊。
  22. 如請求項21所述之連接器系統，其中該第一連接器及該第二連接器與QSFP規格相容。
  23. 如請求項21或22所述之連接器系統，其中該第二殼體之一部分在該平面視圖上與該第一殼體並不重疊。
  24. 如請求項21或22所述之連接器系統，其中該第二連接器進一步包含纜線，該纜線直接連接至該第二殼體內之額外第二接觸件。
  25. 如請求項21或22所述之連接器系統，其中：該第一區域以該第一殼體中直接接觸該基底基板之所有接觸件來界定；且該第二區域以該第二殼體中直接接觸該基底基板之所有接觸件來界定。
  26. 如請求項21或22所述之連接器系統，其中：該第一殼體以該平面視圖查看時完全地環繞該第一外殼；且該第二殼體以該平面視圖查看時完全地環繞該第二外殼。
  27. 如請求項21或22所述之連接器系統，其中：該第一殼體以該平面視圖查看時完全地環繞該第一接觸件；且該第二殼體以該平面視圖查看時完全地環繞該第二接觸件。
  28. 如請求項21或22所述之連接器系統，其中： 該第一連接器僅包含表面黏著接觸件；且該第二連接器僅包含壓配接觸件，其直接連接至該基底基板。
  29. 一種連接器，其包含：一外殼；環繞該外殼之一殼體；位於該外殼中、傳輸高速信號、經組態以附接至一安裝基板，且界定一安裝介面之第一接觸件；位於該外殼中、傳輸低速信號，且各自包括自該外殼之一頂部表面延伸之一部分之第二接觸件，該外殼之該頂部表面定位成平行於該安裝介面；以及電連接至該些第二接觸件之第二纜線。
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