TWM511152U - 高密度高頻電子連接器結構 - Google Patents

Description

高密度高頻電子連接器結構

本創作是有關於一種高密度高頻電子連接器結構，尤指一種可以被用來傳輸差動模式高頻電子訊號(differential mode high frequency electrical signals)的電子連接器。

由於多數電子裝置間傳輸的資料量持續增加，為提供使用者更友善的使用經驗，多數電子裝置間傳輸訊號的速度隨之而增加。為了讓使用者在更短暫的時間內傳輸大量電子資料，除了增加電子裝置間傳輸電子訊號的通路外，目前一般採取的對應措施是提高電子裝置間所傳遞的電子訊號頻率。連接器是一種位於不同電子裝置間的電子訊號溝通橋樑，在不同電子裝置間相互傳遞的該電子訊號頻率持續增加的情況下，連接器也必須考慮該高頻電子訊號通過該連接器時對高頻電子訊號的不利影響，並對該不利高頻電子訊號傳輸的原因加以控制或採取適當對應措施降低其實質上的影響，使高頻電子訊號能完整地在多數電子裝置間傳遞。

由於在電子裝置在體積極小化的趨勢下，該連接器的整體體積也不對被要求必須縮小，導致在不減少端子數量或僅增加少數端子數量的情形下，單位面積的端子數量端子數量因此而提高，形成所謂高密度連 接器。然而導電端子間距持續縮小是不利於高頻電子訊號的傳輸，因為各別導電端子傳輸的該高頻電子訊號容易因此而造成交互干擾(crosstalk)，使原本傳遞的高頻電子訊號產生雜訊(noise)。

如第十圖所示，美國第6,969,268號專利揭露一種被裝置於一電路板上並用來傳輸差動訊號的高頻連接器，該連接器具有一絕緣殼體及多數端子，該絕緣殼體具有一舌板A，各該端子是被固定於該絕緣殼體，各該端子具有一接觸部B，各該端子接觸部是用來與一對接連接器的相應端子形成電連接狀態。在該先前技術中，各該端子接觸部B被排列於該舌板A的相對二表面，且各該端子可分為多數端子群(group)C。每一端子群C皆由三隻端子組成，且這三隻端子的接觸部B是被配置於該舌板A的該相對二表面，使這三隻端子的接觸部B可被視為是被排列於一虛擬的三角形三個頂點。在該先前技術中，每一端子群包括一接地端子(grounding contact,G)，以該接地端子傳輸接地訊號，及一對差動訊號端子(differential signal,S)，以該對差動訊號端子傳輸差動訊號。在該先前技術的揭露中，雖各該端子可以被規畫為多數端子群，但仍有部分端子是不屬於任何一端子群而獨立傳輸特定訊號。在該些不屬於任何一端子群的端子中，可以利用一隻電源輸入端子(PI)，並利用另一隻電流輸出端子(Po)。

如第十一圖所示，美國第8,506,331號專利揭露的一種高清晰度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface,HDMI)連接器，在該先前技術中，該連接器仍採用類似美國第6,969,268號專利揭露的技術，即多數端子群C的各該端子接觸部B在該電路板端(Board End)連接器的一舌板A上、下二橫排(rows)，使各群端子的各別接觸部B被排列於虛擬三角形的頂 點。各該橫排是指各端子接觸部大致垂直於該連接器對接方向的排列。在該美國第8,506,331號專利所揭露的各端子接觸部是被排列先前技術中，僅有位於上排或下排最左端的二端子之一的端子，圖式中編號皆為D，傳輸電源。

在該前述二先前技術中，發明人皆宣稱如此設計是針對傳遞差動訊號的高頻電子連接器；然而，晚近有多數利用差動模式傳輸高頻電子訊號的連接器有傾向於提供大功率電流的趨勢，例如：通用序列匯流排電源傳輸標準(Universal Serial Bus version 3.0 Power Delivery,USB 3.0 Power Delivery)、電機電子工程師學會802.3標準(Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.3,IEEE 802.3)及雷奔標準(Thunderbolt)等，都以提供100瓦功率的電源為目標發展。

依此趨勢，以目前被廣泛應用於電子裝置的通用序列匯流排標準及高清晰度多媒體介面標準為例，兩者都是提供五伏特電壓，因此若在電子裝置間所傳輸的電壓只能在有限範圍內提昇，例如升高至十伏特，則該電子裝置間相互傳輸的電流量勢必大幅提升。然而，該大電流量若以該二先前技術揭露的只以一隻端子傳輸電源的電流，則只能增加該傳輸電源的端子截面積並佔用電子裝置內部電路板更多的表面積。

本創作的主要目的在於提供一種高頻電子訊號電子連接器結構，該連接器可以被用來傳輸差動模式的高頻電子訊號。

本創作的次要目的在於提供一種高頻電子訊號電子連接器結構，該連接器可以更進一步地被用來同時傳輸較大功率的電源。

本創作所揭露的連接器是適於被裝置於一電路板，且該連接器可以與一對接連接器沿一特定方向對接，藉以使該二連接器達成相互匹配並互相傳遞或交換高頻電子訊號。該本創作所揭露的連接器具有一舌板及多數端子。該各別端子分別具有一接觸部、一固定部及一連接部，各該端子接觸部是被排列於該舌板不相鄰的二表面以形成二端子組，各該端子固定部是分別被電連接至該電路板上的電子電路，各該端子連接部是分別連接各該端子接觸部與各該端子固定部。該二端子組之一具有至少一端子群，各該端子群為四相鄰端子組成且各該端子群包括一對差動訊號端子。

各該端子群的差動訊號端子是被用來傳輸差動模式電子訊號的端子，各該端子群中的差動訊號端子是依順序被排列為各該端子群的第二及第三隻端子，且該端子群中的第一及第四隻端子可以為傳輸接地訊號、傳輸電源訊號、傳輸識別訊號或傳輸備用的輔助電子訊號(auxiliary signals,AUX signals)等傳輸特定電子訊號的端子。

由於本創作所揭露的技術中，該連接器有多數端子群，每一端子群各有四隻端子，且各該端子群之中分別有一對差動訊號端子，因此增加了可被用來傳輸電源的端子數量，則在電子裝置間傳遞高功率電源的電流便可透過多數端子以不同路徑傳輸至該對接的電子裝置。

A‧‧‧(絕緣殼體)舌板

B‧‧‧(端子)接觸部

C‧‧‧端子群

PI‧‧‧電源輸入端子

Po‧‧‧電流輸出端子

1‧‧‧絕緣殼體

11‧‧‧底座

111‧‧‧本體部

112‧‧‧凸肋

113‧‧‧舌板

12‧‧‧上蓋

121‧‧‧缺槽

2‧‧‧端子

21‧‧‧接觸部

22‧‧‧固定部

23‧‧‧連接部

26‧‧‧第一端子組

27‧‧‧第二端子組

28‧‧‧輔助件

3‧‧‧遮蔽板

31‧‧‧焊接腳

4‧‧‧屏蔽殼體

P1~P24‧‧‧電路接點

第一圖，為本創作第一實施例主要立體外觀圖。

第二圖，為本創作第一實施例另一視角立體外觀圖。

第三圖，為第一圖立體爆炸圖。

第四圖，為第一圖之正視圖。

第五圖，為第四圖中A-A剖面圖。

第六圖，為第一圖之仰視圖。

第七圖，為本創作第一實施例第二端子組各端子群之部分放大圖。

第八圖，為適於裝置本創作第一實施例連接器的電路板上電路接點示意圖。

第九圖，為各電路接點示意圖。

第十圖，美國第6,969,268號專利揭露技術示意圖。

第十一圖，美國第8,506,331號專利揭露技術示意圖。

如第一圖、第二圖及第三圖所示，本創作第一實施例是有關於一種高密度高頻電子連接器結構，該連接器是適於被裝置於一電子裝置的電路板(圖式中未繪示)以與一對接連接器(圖式中未繪示)對接。在本創作第一實施例中，該連接器主要是由一絕緣殼體1、多數端子2、一遮蔽板3及一屏蔽殼體4所組成。

在該第一實施例中，該絕緣殼體1是由一底座11及一上蓋12組合而成，該底座11包括一本體部111及一舌板113，且該底座11支撐該舌板113，使該舌板113距離該本體部111底面一段距離。在本實施例中，該底座11及該上蓋12可透過一干涉機構相互干涉，並利用該干涉機制所形成的摩擦力而維持一體的絕緣殼體1。在本實施例中，該干涉機構是指該絕緣殼體1底座11上一凸肋112，及該絕緣殼體1上蓋12上的一缺槽121(參第五圖)，且該上蓋12的缺槽121外觀尺寸不大於該底座11的凸肋112，使該底座11的凸 肋112與該上蓋12的缺槽121互為干涉配合。

各該多數端子2分別具有一接觸部21、一固定部22及一連接部23，各該端子2接觸部21是被排列於該絕緣殼體1舌板113的相對二表面，使各該端子2接觸部21可被用來與該對接連接器的相應端子形成電連接狀態。該多數端子2可被區分為一第一端子組26及一第二端子組27，該第一端子組26及該第二端子組27的各別端子2接觸部21是被排列於該舌板113相對的二表面。各該端子2固定部22是沿伸出該絕緣殼體1外，使各該端子2固定部22可以被用來與該電子裝置的電路板形成電連接。各該端子2連接部23是分別連接各該端子2的接觸部21與固定部22。

在本實施例中，該遮蔽板3是以埋入射出成型法(Insert Molding Injection,In-Mold Decoration)而被定位於該絕緣殼體1底座11的舌板113(參第四圖及第五圖)中央，該遮蔽板3具有一對焊接腳31沿伸出該絕緣殼體1舌板113，且該遮蔽板3的各別焊接腳31分別與該電子裝置的電路板上電連接(參第九圖)。該屏蔽殼體4是被裝置於該絕緣殼體1外，該屏蔽殼體4不但是被用來阻隔該連接器內、外空間中電磁波外，該屏蔽殼體4還可補強該絕緣殼體1底座11及上蓋12的結合強度。在本實施例的揭露中，，該遮蔽板3以埋入射出成型法而被定位於該絕緣殼體1適當位置，此僅為本創作之一實施例而已，習於此項技藝者可另以傳統組裝方式替代該埋入射出成型法。

如第三圖、第四圖及第五圖所示，在本創作第一實施例中，該第一端子組26的各端子2也是利用埋入射出成型法而鑲埋在該絕緣殼體1上蓋12，使該第一端子組26的各端子2同時被固定於該絕緣殼體1的上蓋 12。但在本創作第一實施例中，該第二端子組27的各端子2是以傳統插入干涉組裝法而被固定於該絕緣殼體1的底座11。這說明本創作所揭露的第一端子組26及第二端子組27是適用埋入射出成型法及傳同組裝方法，因為這兩種方法都可以利用摩擦力而將各該端子固定於該絕緣殼體(包括上蓋12及/或底座11)的定位。熟習此項技藝者也可將該第一端子組26各端子2修改為以傳統插入干涉方式組裝於該絕緣殼體1上蓋12，或該第二端子組27是同時於埋入射出成型製程時被固定於該絕緣殼體1底座11。

在本創作第一實施例中，該絕緣殼體1整體結構是可以是視設計者考量而有多種變化的實施，在本創作第一實施例揭露由該上蓋12及該底座11兩件絕緣材料零件，該二絕緣體再透過干涉機構而組合成為單一絕緣殼體；惟該種絕緣殼體1的結構僅為本創作的一種可行的範例，習於此項技藝者也可以將本創作所揭露的絕緣殼體1變化為單一件絕緣材料零件，此時生產線不需再仰賴干涉機構組合該絕緣殼體。

在第三圖、第四圖及第五圖的揭露中，各該端子2接觸部21是被排列於該舌板113不相鄰的相對二表面，使各該第一端子組26的各端子2接觸部21是被排列在該絕緣殼體1舌板113的同一表面(在圖式的揭露中均位於該舌板113上一遠離該絕緣殼體1底座11底面的一表面)，各該第二端子組27的各端子2接觸部21是被排列在該絕緣殼體1舌板113的另一表面(在圖式的揭露中均位於該舌板113上一趨近該絕緣殼體1底座11底面的一表面)。前述遮蔽板3是位於各該第一端子組26的各端子2接觸部21與各該第二端子組27各該端子2接觸部21間，且該遮蔽板3是在一想像的投影面上足以覆蓋各該端子2接觸部21分佈範圍，降低各該第一端子組26各端子2與各該 第二端子組27各端子2在傳輸電子訊號時相互電磁干擾。

在本創作實施例的揭露中，該第一端子組26的各端子2固定部22皆屬於一種適合以表面黏著技術(Surface Mounting Technology,SMT)固定於一電路板的SMT端子；該第二端子組27的各端子2固定部22皆屬於一種適合穿越一電路板上各別穿孔(through hole)的DIP端子；惟此僅為本創作之一可行實施例而已。

由於該SMT端子的固定部22不需依賴在該電路板上形成任何穿孔，該SMT端子是被焊接而被黏著於該電路板上之定位，因此一般單位面積具有多數量端子的連接器高密度連接器多在採用SMT端子。然而高密度連接器將各SMT端子的固定部緊密排列的情況下，一旦各該SMT端子經過焊接製程而被焊接至該電路板後，任一端子2的固定部22一旦有焊接不良情形出現，例如吃錫不良(poor soldering)或焊錫橋接(bridging)現象，則生產線難以利用簡易補焊或解焊的手段補救。

然而，該DIP端子需要在該電路板上開孔，且各該開孔直徑必須大到足以讓端子穿越，所以相鄰的端子固定部必須具有相對較大的距離；但也因為相鄰(right next to)的各別端子固定部具有相對較大距離，使生產線可以較容易挽救焊接不良的各該端子固定部。依上述，使用SMT端子或DIP端子各有優缺點，因此，在本創作第一實施例中，該第一端子組26的各端子2採用SMT端子，第二端子組27採DIP端子，說明本創作之實施無關於各該端子2為採用SMT端子或採DIP端子。

由於在本創作第一實施例中，該第一端子組26的各該端子2皆屬SMT端子，則該第一端子組26的各該端子2固定部22可以被緊密排列 為一橫排(row)。然而，該第二端子組27的各端子2為DIP端子，各端子2固定部22間的間距常大於第一端子組26的SMT端子的相鄰端子2固定部22，則可將部分端子2固定部22設定在偏離其他端子2固定部22的排列(參第六圖及第七圖之揭露)，因此該第二端子組27的各端子2固定部22是成二橫排排列。各該端子2固定部22排列方向說明所指的「橫排」一詞，是指各端子2固定部22排列為大致垂直於該連接器對接方向。

如第六圖及第七圖所示，本創作第一實施例中的第二端子組27共有十二隻端子，該第二端子組27可以被區分為三個端子群，每一端子群為四隻端子2，則各該端子群可以共用單一套沖壓模具。惟此為本創作所揭露技術的一種實施而已，並非本創作所揭露的第二端子組只能應用於三端子群或十二隻端子。

該第二端子組的三個端子群中，有二端子群的各別四隻端子2連接部23是被固定於一輔助件28，各該輔助件28是為了精確固定各端子群中的端子位置，而以埋入射出成型法成形於各該端子2外表的絕緣材料。在本實施例中，該第二端子組27中該未使用該輔助件28的端子群中，各該端子2具有不同於其他端子群中各端子2的長度。惟本實施中關於該輔助件28的揭露僅為本創作的一可行實施例而已，並非該第二端子組27的各端子群必須有一無輔助件28的端子群，也非該第二端子組27的各端子群不能共用同一輔助件28。

在本創作第一實施例揭露中，該第一端子組26中的各端子2也可以被視為由每四之端子組成一端子群，則該第一端子組26也共有三端子群。該第一端子組26及該第二端子組27中，每一端子群皆具有一對端子2 可被用來傳輸差動訊號(differential mode signals)，每且同一端子群中被用來傳輸差動訊號的各端子2是相互鄰近，當然這只是本創作一實施例的揭露而已。為簡化本創作以下描述，各該端子群中被用來傳輸差動訊號的一對端子2皆簡稱為一差動端子對(differential pair,DP)。

在本創作實施例中，每一端子群的四隻端子2中，除了一差動端子對之外，其餘二隻端子2可以被應用於傳輸接地(grounding)、電源(power)、偵測或參考訊號，則依其傳輸電子訊號的功能而簡稱為接地端子、電源端子、偵測端子及參考訊號端子；惟各端子所傳輸的電子訊號功能不以此描述為限。

在第八圖及第九圖中，在該第一端子組26(1^st set)共有十二隻端子2，每四個端子2為一端子群，因此該第一端子組可以被區分為三個端子群。在該第一端子組26的各個端子群中的各端子2，各該端子群皆包括一對傳輸差動電子訊號的端子(Differential Pair,DP)，因此該第一端子組具有三對傳輸差動訊號的差動端子對，DP1、DP2、DP3。該第二端子組27(2^nd set)也共有十二隻端子2，該第二端子組27的各該端子2與該第一端子組26相同地被區分為三個端子群，且各該端子群皆包括一對傳輸差動電子訊號的差動端子對DP6、DP5、DP4。該第一端子組26及該第二端子組27各剩餘六隻端子2，這些剩餘的端子可以被用來傳輸接地(Ground)訊號、傳輸電源(Power)訊號、傳輸識別(Configure Signal,CC)訊號或備用擴充(To Be Determined,TBD)訊號等。其中備用擴充訊號可用以傳輸特定輔助(auxiliary signals,AUX signals)、數位電視(Digital Television,DTV)訊號或高清晰度多媒體(High Definition Multimedia,HDM)訊號等等。

在第八圖及第九圖的揭露中，該第一端子組26及該第二端子組27各有十二隻端子2；相同地，預定配置該連接器的電路板上必須有相對應的電路接點P1~P24。各該電路接點P1~P24可區分為適於SMT端子的電路接點的電路接點P1~P12及適於DIP端子的電路接點P13~P24，這是因為本創作第一實施例將第一端子組26設定為SMT端子，第二端子組27設定為DIP端子。在前述電路接點P1~P24中，該適於SMT端子的電路接點P1~P12為該電路板表面的焊接點被排列為同一橫排，且該適於DIP端子的電路接點P13~P24為穿越該電路板的穿孔接點被排列為二橫排，這也是因為配合前述本創作第一實施例的設定。

在第九圖中，第4、9、16、21電路接點P4、P9、P16、P21是被電連接至該電路板的電源電路，當大電流量電源輸入時，可以流經各該電路接點P4、P9、P16、P21所提供的多個電流導通路徑，而分別傳輸部分電源電流至該電路板彙整為單一大電流量電源。反之，當該電路板上的大電流量電源經過適當配置的電子電路後，該大電流量電源也可以經由該電路接點P4、P9、P16、P21及適當端子2而被傳輸至對接連接器(圖式中未繪示)。依此，該第一實施例所揭露的連接器可以藉此傳遞高功率電源。

本創作較佳實施例之揭露並非用以限定本創作的範圍，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

21‧‧‧接觸部

22‧‧‧固定部

27‧‧‧第二端子組

28‧‧‧輔助件

Claims (17)

1. 一種高密度高頻電子連接器結構，該連接器是適於被裝置於一電路板以與一對接連接器沿一特定方向對接，且該連接器具有一絕緣殼體及多數端子，該絕緣殼體具有一舌板，該絕緣殼體舌板距離該電路板一段距離；該各別端子分別具有一接觸部、一固定部及一連接部，各該端子接觸部是被排列於該舌板不相鄰的二表面以形成一第一端子組及一第二端子組並與該對接連接器電連接，各該端子固定部是分別被固定於該電路板並與該電路板上的電路接點電性連接，各該端子連接部是分別連接各該端子接觸部與各該端子固定部，各該端子是分別被固定於該絕緣殼體，其特徵在於：至少該二端子組之一具有多數端子群，該多數端子群具有四相鄰端子，且各該端子群分別包括一差動端子對。
2. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中第一端子組各端子接觸部投影在該電路板上的位置約相等於該第二端子組各端子接觸部的投影位置。
3. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中至少一端子群包括一接地端子。
4. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該差動端子對是該端子群中的中央二隻端子。
5. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該絕緣殼體是由一第一絕緣殼體及第二絕緣殼體組成。
6. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中一金屬遮蔽板是位於該第一端子組的各端子接觸部及該第二端子組的各端子接觸部間。
7. 如請求項1或3所述的高密度高頻電子連接器結構，其中各該端子固定部被排列為多數橫排，且被排列於同一橫排的各別端子固定部是沿著大致 垂直於該連接器對接方向排列。
8. 如請求項1或3所述的高密度高頻電子連接器結構，其中至少一端子群包括一電源端子。
9. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該同一端子群的各別端子接觸部具有大致相同的第一距離，且該端子群的各別端子固定部具有大致相同的第二距離，且該第一距離不大於該第二距離。
10. 如請求項5所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該第一絕緣殼體是以埋入射出成型法成形於該第一端子組的各別端子的連接部外表。
11. 如請求項6所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該遮蔽板是以埋入射出成型法成形於該第一絕緣殼體材料上。
12. 如請求項6所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該遮蔽板具有一延伸端子與該電路板上的電子電路電性連接。
13. 如請求項6所述的高密度高頻電子連接器結構，該遮蔽板投影到該電路板的面積是不小於各該端子接觸部投影到該電路板的面積總合。
14. 如請求項7所述的高密度高頻電子連接器結構，其中同一端子群的固定部被排列為同一橫排。
15. 如請求項1所述的高密度高頻電子連接器結構，其中一端子組的各別端子皆為表面黏著端子。
16. 如請求項7所述的高密度高頻電子連接器結構，其中一端子組具有至少一端子群的固定部是被排列在不同於於其他端子群的固定部。
17. 如請求項16所述的高密度高頻電子連接器結構，其中該端子組的各端子群固定部被排列為同一橫排。