TWI784710B

TWI784710B - 導電組件、電連接器之端子組件結構以及電連接器結構

Info

Publication number: TWI784710B
Application number: TW110134285A
Authority: TW
Inventors: 黃添富; 陳立生; 邱易賦; 謝伊婷
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2022-11-21
Also published as: TW202221988A

Abstract

一種電連接器結構，包括絕緣殼體、至少一端子組件以及至少一導電組件。端子組件設置於絕緣殼體之內。導電組件設置於端子組件之一側並跨越端子組件之部分區域。導電組件包括至少一金屬件以及至少一含塑膠的導電元件，含塑膠的導電元件用以將金屬件電性連接。金屬件包括至少一彈臂，彈臂與端子組件中的接地端子電性連接。另外，一種導電組件與電連接器之端子組件結構亦被提出。

Description

導電組件、電連接器之端子組件結構以及電連接器結構

本發明是有關於一種具有導電組件、端子組件之電連接器結構。

各式電子裝置內的訊號主要是藉由多數電子連接器相互傳輸。一般來說，電子連接器的組成主要為絶緣殼體與多數金屬端子，隨著科技發展，電子裝置所要傳輸的資訊量越來越大，因此勢必要提高訊號的傳輸頻率或速率。

然而傳輸高速訊號時，將導致金屬端子之間的串音干擾(crosstalk)變大，串音干擾主要是電容性耦合的問題，當金屬端子過於密集或遮蔽不良時，因此將嚴重影響訊號的傳遞品質。

因此，如何改良現有電連接器並降低串音干擾來改善上述所遭遇到的問題，將是業界所要解決之課題。

本發明提供一種具有導電組件、端子組件結構之電連接器結構，能改善傳輸高速訊號時所產生的串音干擾現象，並進而提升電連接器的傳輸頻寬。

本發明之一實施例提供一種電連接器結構，包括一絕緣殼體、至少一端子組件以及至少一導電組件。端子組件設置於絕緣殼體之內，端子組件包括一絕緣本體、複數個訊號端子與複數個接地端子，訊號端子與接地端子分別排列與固定於絕緣本體，相鄰接地端子之間排列有訊號端子。導電組件設置於端子組件之一側並跨越端子組件之部分區域。導電組件可以包括至少一個金屬件以及至少一含塑膠的導電元件，含塑膠的導電元件用以將這些金屬件電性連接並與這些訊號端子之間相隔一距離。金屬件包括至少一個彈臂，彈臂與接地端子電性連接。

本發明之另一實施例提供一種電連接器之端子組件結構，包括一端子組件以及至少一導電組件。端子組件包括一絕緣本體、複數個訊號端子與複數個接地端子，訊號端子與接地端子分別排列與固定於絕緣本體，相鄰接地端子之間排列有訊號端子。導電組件設置於端子組件之一側並跨越端子組件之部分區域。導電組件包括複數個金屬件以及至少一含塑膠的導電元件，含塑膠的導電元件用以將這些金屬件電性連接並與這些訊號端子之間相隔一距離。金屬件包括至少一彈臂，彈臂與最接近之接地端子電性連接。

本發明之又一實施例提供一種導電組件，適於連接於一電連接器之一端子組件，端子組件包括一絕緣本體、複數個訊號端子與複數個接地端子，訊號端子與接地端子分別排列與固定於絕緣本體，相鄰接地端子之間排列有訊號端子。導電組件包括複數個金屬件以及至少一導電元件，含塑膠的導電元件用以將這些金屬件電性連接並與這些訊號端子之間相隔一距離。金屬件包括複數個彈臂，彈臂與接地端子電性連接。

基於上述，在本發明的導電組件、電連接器之端子組件結構以及電連接器結構中，多個金屬件將所有的接地端子搭接並形成電性連接，再用含塑膠的導電元件將這些金屬件串接在一起，形成一個等電位連接的大的接地範圍，藉由金屬件與含塑膠的導電元件構成的複合式的導電組件，形成屏蔽結構來涵蓋端子組件，來達到改善串音干擾的問題，進而提升電連接器的傳輸頻寬與速率。

為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1:電連接器結構

10:絕緣殼體

50:端子

70:絕緣本體

80,81,82,83:端子組件

100,200,300,10A:導電組件

110,210,310,110A,110B:含塑膠的導電元件

112:導電塑膠本體

112A:第一區段

112B:第二區段

112C:第三區段

114:連接件

116:短路板

120,220,120A,120B:金屬件

122,222:固定段

124A,124B,224:彈臂

320A:第一金屬件

320B:第二金屬件

320C:第三金屬件

D:距離

DL:排列方向

G1,G2,G3,G4,G5,GN:接地端子

L:長度距離

L1,L2:線條

S:訊號端子

PL1,PL2,PL3,PL4:諧振點

第1圖為本發明的導電組件連接於端子組件一實施例的立體圖。

第2圖為第1圖的俯視圖。

第3圖為本發明的電連接器之端子組件結構的示意圖。

第4圖為第3圖的電連接器之端子組件結構之A-A截面的剖面圖。

第5圖為本發明的導電組件一實施例的示意圖。

第6圖為本發明的導電組件另一實施例的示意圖。

第7圖為本發明的電連接器結構一實施例的示意圖。

第8圖為本發明實施例的模擬增益比較圖。

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此限制本發明的保護範圍。

需說明的是，在各個實施例的說明中，所謂的「第一」、「第二」係用以描述不同的元件，這些元件並不因為此類謂辭而受到限制。此外，為了說明上的便利和明確，圖式中各元件的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，且各元件的尺寸並未完全為其實際的尺寸，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均仍應落在本發明所揭示之技術內容涵蓋之範圍內。

在本說明書中，對兩物件之連接的描述中，「連接」一詞有機械性連接及電連接或電性連接兩種意涵，其中兩物件若具機械性連接關係，則該兩物件必有電連接或電性連接關係。說明書中，「連接」一詞若無特別指明則指兩物件間具機械性連接關係或搭接之意，即該兩物件接觸的表面間具有摩擦力；然而，當兩物件間不具機械性接觸關係而具有足以形成相互感應(例如電容耦合)的微小間距，此時該兩物件的關係屬於本說明書中的電連接或電性連接關係。

請參閱第1圖至第4圖，本實施例的導電組件100適於連接於端子組件80，形成一電連接器之端子組件結構，導電組件100作為一屏蔽結構。端子組件80包括絕緣本體70與端子50，端子50例如可包含訊號端子、電源端子、接地端子等，以第1圖與第2圖為例，端子50包含多個訊號端子S與多個接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN，訊號端子S與接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN分別排列與固定於絕緣本體70，且部分訊號端子S與部分接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN分別設置於絕緣本體70之內，其中相鄰接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN之間排列有兩個訊號端子S，以上各端子之配置為例示的常規安排，並非用以限制本發明之實施，在其他實施例中，可端視實際情況來調整上述接地端子與訊號端子的排列情況。

在本實施例中，導電組件100設置於端子組件80之一側並跨越(cross over)端子組件80之部分區域，導電組件100包括一含塑膠的導電元件(polymer included conductive component)110與複數個金屬件120，含塑膠的導電元件110以將這些金屬件120電性連接，金屬件120被電性連接至含塑膠的導電元件110。金屬件120包含一固定段122與連接固定段122的至少一個彈臂124A、124B，固定段122連接於含塑膠的導電元件110，並露出這些彈臂124A、124B。含塑膠的導電元件110為採用導電塑膠(一種在絕緣材料中至少添加金屬或石墨等導電微粒的材料，使材料整體呈弱導電性)製成的一具有厚度的有形體，含塑膠的導電元件110之電導率範圍為0.1至100西門子/公尺(S/m)之間。含塑膠的導電元件110的型態可端視配合的端子組件型態來調整，例如第2圖含塑膠的導電元件110包括一導電塑膠本體112以及連接相鄰導電塑膠本體112兩側的連接件114，其中連接件114係在導電塑膠本體112之兩側垂直延伸形成的一扣合件。相較於前述導電組件100具有一塑膠的導電元件及多數金屬件，在一實施例中，導電組件具有多數含塑膠的導電元件及多數金屬件，各該金屬件被電性連接至各該含塑膠的導電元件，且含塑膠的導電元件具有電性連接關係。

在本實施例中，含塑膠的導電元件110的導電塑膠本體112與訊號端子S之間相隔一距離D，其中距離D之範圍為0.05至0.5毫米之間。含塑膠的導電元件110之長度距離L至少涵蓋端子組件80，以第2圖為例，接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN之間相隔一段距離排列，而各個接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN之間排列有二個訊號端子 S，沿著端子組件80中各個接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN排列方向DL上，含塑膠的導電元件110之長度距離L至少涵蓋接地端子G1至接地端子GN的距離，得以導電組件100的屏蔽結構涵蓋到每一的端子50。當然，在其他未繪示實施例中，亦可設計多個尺寸相同或不同的含塑膠的導電元件設置覆蓋在端子50的不同位置的上面。舉例而言，以第2圖為例，導電塑膠本體112包括一第一區段112A、一第二區段112B與一第三區段112C，其中第三區段112C連接於第一區段112A與第二區段112B之間，且相鄰兩區段112A、112B、112C間是透過一短路板116相互連接，使各個區段112A、112B、112C具有等電位。此外，圖式中每一金屬件120包含一對彈臂124A、124B，各該彈臂124A、124B共同接觸同一接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN，且各該金屬件120是被固定於導電塑膠本體112的各個區段112A、112B、112C，因此各個接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN是等電位。在一實施例中，金屬件包含一個彈臂，彈臂接觸接地端子，即可讓金屬件與接地端子電性連接。在另一實施例中，導電組件係具有多數個彈臂，且各該彈臂是分別接觸不同的接地端子。

此外，前述每對彈臂124A、124B分別與最接近之接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN電性連接，所述「最接近」可為若有諸多個接地端子，彈臂選擇其與接地端子二者距離最短作電性連接。

由於前述使各個接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN具有電位的手段是透過將該導電塑膠本體112的各個區段112A、112B、112C透過短路板116連接所形成；然而，使該導電塑膠本體112的各個區段112A、112B、112C的手段也可以透過電容耦合的手段形成電性連接，只要該導電塑膠本體112相鄰的各個區段112A、112B、112C彼此間距夠小。

在此配置之下，多個金屬件120將所有的接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN搭接，再用含塑膠的導電元件110將這些金屬件120串接在一起，使這些相鄰接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN電性連接，形成一個等電位連接的大的接地範圍，這些金屬件120的目的，確保與接地端子G1、G2、G3、G4、G5、GN的接觸，且也具備抑制諧振的效果，而含塑膠的導電元件110可做到的目的是屏蔽效果，抑制諧振的效果(比僅用金屬件120的效果好)，達到吸收雜訊之功能。由此可知，本發明藉由金屬件120與含塑膠的導電元件110構成的複合式的導電組件，形成屏蔽結構來涵蓋端子組件80，來達到改善串音干擾的問題，進而提升電連接器的傳輸頻寬與速率。

本發明不限制導電組件的形成方式，只要使含塑膠的導電元件與金屬件接觸表面之間形成適當摩擦力即可。如第5圖的導電組件200，其包括一含塑膠的導電元件210與多個金屬件220，金屬件220包括一固定段222與該固定段222連接之彈臂224。這些金屬件220直接埋入導電塑膠內，藉由埋入射出成型(insert-molding)方式設置於對應之含塑膠的導電元件210，此時這些金屬件220因摩擦力而被定位於含塑膠的導電元件210的預定位置。在其他實施例中，如第6圖的導電組件300，其包括一含塑膠的導電元件310、第一金屬件320A、第二金屬件320B與第三金屬件320C等多個金屬件。第一金屬件320A、第二金屬件320B與第三金屬件320C的尺寸與形狀不盡相同，其分別組裝於含塑膠的導電元件310的不同位置，此時這些金屬件320A、320B因摩擦力而被定位於含塑膠的導電元件310的預定位置。

如前述第5圖及第6圖所示，金屬件220、第一金屬件320A及第二金屬件320B都可以是由一金屬薄板(sheet metal)加工成形。其中，第6圖第一金屬件320A及第二金屬件320B是屬於由板金的裁切邊與接地端子接觸的下料或切料(blanking)加工成形件；第5圖金屬件220則是屬於非裁切邊與接地端子接觸的彎折(forming)加工成形件。依第5圖及第6圖的揭露可知，如果使用一般板金加工法成形金屬件220、第一金屬件320A或第二金屬件320B，則不論金屬件屬於切料成形件或彎折成形件都是可行的方法。

本說明書圖式雖未直接揭露的其他加工法成形的金屬件，然而，只要能使一物件的導電表面與接地端子間形成機械性接觸都可以是本說明書所指金屬件。這些未揭露的加工法包括以鍍膜方法在該物件表面形成一導電薄膜，此時透過電鍍、濺鍍、化學鍍、氧化還原或雷射金屬直接成形(Laser Direct Structuring,LDS)等鍍膜方法在該物件表面形成導電金屬薄膜的物件也屬於本說明書所稱「金屬件」。然而，本說明書前述具弱導電性的導電塑膠或含塑膠的導電元件則不屬於「金屬件」。

第7圖為本發明的電連接器結構一實施例的示意圖。請參閱第7圖，本實施例的電連接器結構1包括一絕緣殼體10、多個端子組件80、81、82、83以及導電組件100、100A，其中這些端子組件80、81、82、83層疊排列並設置於絕緣殼體10之內，且這些端子組件80、81、82、83彼此間可為相同或不同，端視實際配合電連接器型態而可調整。導電組件100、100A包括含塑膠的導電元件110、110A、110B以及金屬片120、120A、120B。這些含塑膠的導電元件110、110A、110B與金屬片120、120A、120B的尺寸與型態可依據端子組件80、81、82、83的配置來調整。在此以四個端子組件80、81、82、83舉例，來作為高頻電連接器使用。然，連接器使用的端子組件的型態與數量是視實際需求而定，本案說明書的揭露僅是為簡化揭露的複雜程度所為的簡化例示。

如第8圖所示，由模擬計算的插入損耗分析而言，樣品一為習用技術之電連接器，即未有如第1圖之本發明的導電組件100，樣品二則為具備本發明的導電組件100的一電連接器，其中橫座標單位為千兆赫茲(GHz)，縱座標單位為分貝(dB)，線條L1為樣品一的插入損耗之模擬曲線，線條L2則為樣品二的插入損耗之模擬曲線。由此圖可看出，在高於6千兆赫茲(GHz)以上各頻段中，線條L1在接近9、17、26、34千兆赫茲(GHz)分別具有較高的諧振點PL1、PL2、PL3、PL4，為該線條L1中呈現較為極端的現象。舉例而言，這些諧振點PL1、PL2、PL3、PL4的分貝已超過-30dB，甚至在諧振點PL3的分貝已達到-20Db，顯示殘段效應造成端子所傳輸的高頻訊號有較高的訊號衰減；反觀本發明，線條L2在6千兆赫茲(GHz)至36千兆赫茲(GHz)之間的分貝大致呈現由-52db到-36db之穩定的線性成長關係，由此可知，在相同的6千兆赫茲(GHz)至36千兆赫茲(GHz)時，解決殘段效應的本發明對訊號完整性傳輸是有益的，即端子所傳輸的高頻訊號有較少的訊號衰減，故本發明至少在高於6千兆赫茲(GHz)以上各頻段的訊號傳遞皆有明顯抑制，達到改善之效果，例如接近9千兆赫茲(GHz)時，線條L2對應的分貝約-50db、接近17千兆赫茲(GHz)時，線條L2對應的分貝約-45db、接近26千兆赫茲(GHz)時，線條L2對應的分貝約-40db、接近34千兆赫茲(GHz)時，線條L2對應的分貝約-38db。上述舉例說明之線條L2的分貝數大於線條L1相對應諧振點PL1、PL2、PL3、PL4的分貝數，代表本案線條L2端子所傳輸的高頻訊號衰減較少，因此確實能利用本發明有效改善高頻訊號傳輸路徑上能量損耗問題，進而提升電連接器的傳輸頻寬與速率。

綜上所述，在本發明的導電組件、電連接器之端子組件結構以及電連接器結構中，多個金屬件將所有的接地端子搭接並形成電性連接，再用含塑膠的導電元件將這些金屬件串接在一起，形成一個等電位連接的大的接地範圍，藉由金屬件與含塑膠的導電元件構成的複合式的導電組件，形成屏蔽結構來涵蓋端子組件，來達到改善串音干擾的問題，進而提升電連接器的傳輸頻寬與速率。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50:端子

100:導電組件

110:含塑膠的導電元件

114:連接件

116:短路板

120:金屬件

122:固定段

124A,124B:彈臂

D:距離

G1,G2,G3,G4,G5,GN:接地端子

S:訊號端子

Claims

一種電連接器結構，包括：一絕緣殼體；至少一端子組件，各該端子組件設置於該絕緣殼體之內，各該端子組件包括一絕緣本體、複數個訊號端子與複數個接地端子，各該訊號端子與各該接地端子分別排列與固定於該絕緣本體，相鄰該接地端子之間排列有該些訊號端子；以及
至少一導電組件，設置於該端子組件之一側並跨越該端子組件之部分區域，其中各該導電組件包括至少一金屬件以及至少一含塑膠的導電元件，該至少一含塑膠的導電元件用以將該金屬件電性連接並與該些訊號端子之間相隔一距離，該金屬件包括至少一個彈臂，該彈臂與相對應之該接地端子電性連接。
如請求項1所述的電連接器結構，其中部分該些訊號端子與部分該些接地端子分別設置於該絕緣本體之內。
如請求項1所述的電連接器結構，其中該導電組件具有多數個彈臂時，各該彈臂分別接觸不同的接地端子。
如請求項1所述的電連接器結構，其中該距離之範圍為0.05至0.5 毫米之間。
如請求項1所述的電連接器結構，其中該導電組件具有多數含塑膠的導電元件及多數金屬件時，各該些金屬件被電性連接至各該含塑膠的導電元件，且該些含塑膠的導電元件之間具有電性連接關係。
如請求項1所述的電連接器結構，其中沿著該端子組件中各該接地端子排列方向上，該含塑膠的導電元件之長度距離至少涵蓋對應之該端子組件。
如請求項1所述的電連接器結構，其中該含塑膠的導電元件之電導率範圍為0.1至100 西門子/公尺之間。
如請求項1所述的電連接器結構，其中該金屬件係藉由埋入射出成型方式設置於對應之該含塑膠的導電元件。
如請求項1所述的電連接器結構，其中該金屬件組裝於對應之該含塑膠的導電元件。
一種電連接器之端子組件結構，包括：一端子組件，包括：一絕緣本體；複數個訊號端子與複數個接地端子，其中各該訊號端子與各該接地端子分別排列與固定於該絕緣本體，相鄰該接地端子之間排列有該些訊號端子；以及至少一導電組件，設置於該端子組件之一側並跨越該端子組件之部分區域，其中各該導電組件包括至少一金屬件以及至少一含塑膠的導電元件，該至少一含塑膠的導電元件用以將該金屬件電性連接並與該些訊號端子之間相隔一距離，該金屬件包括至少一彈臂，該彈臂與最接近之該接地端子電性連接。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中部分該些訊號端子與部分該些接地端子分別設置於該絕緣本體之內。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中該距離之範圍為0.05至0.5 毫米之間。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中該導電組件具有多數個彈臂時，各該些彈臂分別接觸不同的接地端子。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中該導電組件具有多數含塑膠的導電元件及多數金屬件時，各該些金屬件被電性連接至各該含塑膠的導電元件，且該些含塑膠的導電元件之間具有電性連接關係。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中沿著該端子組件中各該接地端子排列方向上，該含塑膠的導電元件之長度距離至少涵蓋對應之該端子組件。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中該含塑膠的導電元件之電導率範圍為0.1至100 西門子/公尺之間。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中該金屬件係藉由埋入射出成型方式設置於對應之該含塑膠的導電元件。
如請求項10所述的電連接器之端子組件結構，其中該金屬件組裝於對應之該含塑膠的導電元件。
一種導電組件，適於連接於一電連接器之一端子組件，該端子組件包括一絕緣本體、複數個訊號端子與複數個接地端子，各該訊號端子與各該接地端子分別排列與固定於該絕緣本體，相鄰該接地端子之間排列有該些訊號端子，該導電組件包括：複數個金屬件；以及至少一含塑膠的導電元件，用以將該些金屬件電性連接並與該些訊號端子之間相隔一距離，該些金屬件包括至少一彈臂，該彈臂與相對應之該接地端子電性連接。
如請求項19所述的導電組件，其中該距離之範圍為0.05至0.5 毫米之間。
如請求項19所述的導電組件，其中該導電組件具有多數個彈臂時，各該些彈臂是分別接觸不同的接地端子。
如請求項19所述的導電組件，其中該導電組件具有多數含塑膠的導電元件及多數金屬件時，各該些金屬件被電性連接至各該含塑膠的導電元件，且該些含塑膠的導電元件之間具有電性連接關係。
如請求項19所述的導電組件，其中沿著該端子組件中各該接地端子排列方向上，該含塑膠的導電元件之長度距離至少涵蓋對應之該端子組件。
如請求項19所述的導電組件，其中該含塑膠的導電元件之電導率範圍為0.1至100 西門子/公尺之間。
如請求項19所述的導電組件，其中該些金屬件係藉由埋入射出成型方式設置於對應之該含塑膠的導電元件。
如請求項19所述的導電組件，其中該些金屬件組裝於對應之該含塑膠的導電元件。