專利名稱：差分耦合的連接器的制作方法
技術領域：
本發明涉及連接器領域，更具體地，涉及一種適用于高數據速率應用的連接器。
背景技術：
一種已知的連接器設置通常被稱為小型可插拔(SFP)連接器。SFP型連接器可被設置成提供兩個高數據速率通道和多個較低的數據速率通道。可以理解的是，由于這種設置提供一個用于傳輸的數據通信通道和一個用于接收的通道，其有時被稱為IX連接器。具有相似的外形因數的其它連接器能夠提供更高數據速率的通道，例如4X連接器提供4個傳輸通道和4個接收通道。由于較小的尺寸，SFP型連接器已經證明有益于安裝在空間很奇缺的支架或其它應用中，并且由于其性能，還已經證明有益于較高性能的應用。但是，隨著對越來越多數據的要求的不斷提高，現有的設計即使可能適用于10(ibp或更高的數據速率，但是對通常需要連接器有點不會過時的應用已經開始具有較少吸引力。因此，一些人們將會希望SFP型連接器可適用于需要更高數據速率的應用中。

發明內容
提供一種包括殼體的連接器。所述殼體包括具有狹槽的對接面，所述狹槽具有一寬度以及第一側和第二側。所述狹槽可包括在狹槽的第一側和第二側上的多個端子，所述端子分別以第一排和第二排布置。第一排內的至少兩對端子被設置成提供差分耦合的信號對。接地端子布置在各信號對的每一側上。端子板可由所述殼體支撐，并能支撐殼體內的第一排端子，所述端子板能延伸所述狹槽的整個長度。所述信號對可設置成提供16(ibp或 20Gbp或甚至25Gbp的數據速率。


本發明借助實施例來描述，但是并不限于附圖中所示，其中相似的標記表示相似的部件，其中圖IA示出了具有狹槽的連接器的一種實施方式的透視圖；圖IB示出了圖IA中所示連接器的另一透視圖；圖IC示出了圖IA中所示連接器的正側視圖；圖ID示出了圖IA中所示連接器的正前視圖；圖2示出了圖IA中所示連接器的橫截面的透視圖；圖3示出了圖IA中所示連接器的部分透視圖；圖4示出了由端子板支撐的一組端子的一種實施方式的透視圖5示出了由端子板支撐的一組端子的一種實施方式的部分正后視圖；圖6示出了端子板和端子的一種實施方式的部分正俯視圖；圖7示出了可由端子板支撐的端子的一種實施方式的透視圖；圖8示出了可由端子板和對準板支撐的端子的可選擇實施方式的透視圖；圖9示出了圖8中所示的端子的透視圖，其不具有對準板；圖10示出了包括對準板的一組端子的一種實施方式的正側視圖；圖11示出了連接器的一種實施方式的透視圖；圖12示出了圖11中所示連接器的放大透視圖；圖13示出了圖11中所示連接器的另一透視圖；圖14示出了圖11中所示連接器的另一透視圖；圖15示出了適用于圖11中所示連接器的兩端子組的一種實施方式的透視圖；圖16示出了適用于圖11中所示連接器的兩端子組的一種實施方式的簡化透視圖；圖17示出了第一端子組內的端子的放大透視圖；圖18示出了第一端子組的一種實施方式的簡化透視圖；圖19示出了圖18中所示實施方式的橫截面透視圖；圖20示出了第二端子組的一種實施方式的透視圖；圖21示出了圖20中所示實施方式的橫截面透視圖；圖22示出了圖11中所示連接器的橫截面透視圖。
具體實施例方式下面的詳細說明描述了例舉實施方式，但并不用于限制明確公開的組合方式。因此，除非另有說明，這里公開的特征可以結合在一起來形成其它組合方式(為了簡潔而未示出)。連接器通常使用由殼體支撐的一組或多組端子。根據應用，殼體可以將其自身安裝在電路板上(例如，對于內部應用)，并在需要控制干擾連接器以及從連接器發出的EMI 時，殼體可被外罩包圍(例如，對于外部應用)。這里公開的內容是針對在某種實施方式中適于內部和外部應用的連接器，其能夠使用有任何適當的外罩設計。圖1A-6示出了連接器的一種實施方式的視圖和特征。該連接器適于安裝在電路板上，并提供通常稱為IX的通道(例如，一個傳輸通道和一個接收通道)。該連接器包括支撐面10和對接面11，并還包括位于具有前側50A和后側50B的殼體50上的安裝側12。安裝側12通常被設置成安裝在支撐電路板上。對接面11包括具有第一側20a和第二側20b 的狹槽20，第一組端子70和第二組端子60布置在狹槽內來提供觸頭排21。支撐面10包括支撐端子板80的通道52。第一組和第二組內的每個端子包括尾部72、62，主體部73、63 和觸頭74、64。為了支撐和定位第一組端子70，端子板80可被插入通道52內。如所示，端子板從后側50B朝向前側50A插入，優選以平行于支撐電路板的方式插入。但是，與常規的加薄端子(例如通常用于堆疊連接器)不同，所示實施方式允許端子板沿第一方向插入到殼體內，同時提供觸頭排21，該觸頭排垂直于插入方向。在一實施方式中，臂部82、86被安裝在通道52內的凹口 54、56內，凹口 54、56和臂部82、86可以極性化，從而端子板只能沿理想的方向插入。可以理解的是，信號端子70B被布置來提供信號對91、93，兩信號對在兩側被接地端子70A圍繞。可以進一步理解的是，距離102A(形成信號對的端子之間的距離)小于距離103A。同樣，從圖5中可以看出，距離102B小于距離10!3B。因此，遠離這些端子的尾部和接觸部(尾部和接觸部如圖所示處于恒定的間距和間隔下)，形成信號對的信號端子之間的間距發生變化，以提供理想數目的優先耦合。由于介電常數的改變，已經確定的是將端子70B的寬度從自由部上的寬度IOlA改變到平板部(假設厚度基本沒有改變)上的距離 IOlB是有益的。因此，接口(interface) 110提供了比較恒定的尾部和觸頭的寬度和間隔， 以使連接器徑直地對接，同時調整信號對間距來提供理想的電性能。可以理解的是，由端子板支撐的端子在觸頭處以第一間距隔開，并在主體部具有第二間距。進一步可以理解的是，端子主體部具有自由部和平板部，平板部位于端子板上。 為了說明由于使用端子板而引起的介電常數的變化，端子可具有在自由部之間的一個間距和在端子平板部之間的另一間距。在任何情況下，從圖5中可以看出，形成信號對的端子之間在平板部處的距離相比同一信號對的端子之間在自由部處的距離可以增加。在觸頭位置上，間距難以改變，這是因為需要提供和對接卡上的一系列接觸焊盤的一致且可靠的連接。但是，已經證明的是，在主體部上減少差分對之間的間距可提供有利的減少的串擾。例如，在大約8GHz下插入損耗下降(dip)0. 5dB的連接器中，通過使用優先差分耦合可能將插入損耗減小到下降大約0. ldB，并將具有這一下降損耗的頻率移出到大于IlGHz的頻率。該改進的另一種測量還可以通過串擾確定，其在插入損耗下降的頻率上具有相應的增加。現有的連接器在大約5GHz下測試并具有大約20dB的串擾。當連接器以與圖1A-7中所示相似的方式設置時，串擾可減少到大約45db，具有25dB的減少。在一個典型的第一接地端子70A、第一信號端子70B、第二信號端子70B和第二接地端子70A的設置中，接地端子和信號端子之間的間距保持不變。這對于聯結(stitch)SMT 型連接器例如已知的SFP或QSFP連接器是特別正確的，這是因為如果觸頭要保持恒定間距，改變聯結的端子之間的距離很困難(或許不可能)。因此，各個相鄰端子之間的距離可能是0. 47mm(可能是0. 33mm寬，以便提供理想的0. 8mm間距)。這使得能量的33%通過信號對耦合來傳輸，能量的66%通過信號-接地結構來傳輸。已經確定的是通過多端子接地結構傳輸的能量可產生共振，該共振會導致如上所述的插入損耗下降(以及串擾的相應增加)。因此，增加差分對91、93的耦合百分數(％ coupling)是有利的。應該注意的是雖然圖1A-7中示出了 2個差分對，這些特征還可用于具有2個以上差分對的連接器。已經確定的是增加信號端子的耦合百分數的一個有益方法是改變端子之間的距離。所示使用由端子板支撐的沖切的端子有助于允許改變距離。由于端子之間的相互作用， 假定接地端子和信號端子具有一致的橫截面和相關聯的殼體部分，已經確定的是對于等于差分對之間的距離的x(mm)以及等于差分端子和接地端子之間的距離的y (mm)，下面的簡單關系式(l/X)/[(l/y) + (l/X) + (l/y)]規定了對于大多對稱端子系統通過差分耦合傳輸的能量百分數。在各主體部之間的距離是0. 47mm的一種實施方式中，例如，通過信號對的耦合百分數的公式為1/. 47/[(1/. 47) + (1/. 47) + (1/. 47)]，這等于0. 33或33%耦合。但是，通過減少形成差分對的端子之間的距離(或增加信號端子和相鄰的接地端子之間的距離)，與對稱的情形相比，這可能使信號對上的耦合百分數增加至少10%，以便減少通過接地結構傳輸的能量，這趨于減少接地端子上的潛在共振能量。接地端子上能量的減少可減少反射的能量的數量，并因此有助于減少串擾。可以理解的是，如果獲得的耦合百分數增加 20%，可以得到其它益處，并且如果獲得的耦合百分數增加30%，可以得更多的益處。雖然足以確保低串擾(例如，小于40dB)的耦合百分數的增加量由于接地端子上的能量反射而改變，仍期望耦合百分數增加大約30%通常是足夠的。可以理解的是，與對稱的情形相比，耦合百分數的更多增加可提供更多的益處。例如，在圖5所示的實施方式中，距離103A可以是0. 325mm，距離102A可以是0. 2mm。通過上述對端子設計的假定，這將使通過差分耦合傳輸的能量的計算值為0. 448或44. 8%。具有圖1A-7中設計的包括距離0. 325和距離0. 2的實例已被測試。共模阻抗被測試為65ohm， 差分阻抗為lOOohm。使用公式耦合百分數=(Zeven-Zodd) / (Zeven+Zodd)，當hdd = Z差分/2和kven = 2*Z共模，耦合百分數=[(2 共模)-(Z差分/2)]/[2*Z共模+Z差分 /2] = (130-50)/(130+50) = 80/180 = 44.4%。因此，實驗結果很好地反映了理論結果。由于通常要求在端子上提供一致的阻抗，對于耦合百分數的百分數增加了多大是可行的存在限制。例如，雖然在觸頭處提供一致的0. 8mm間距，圖1A-7中所示的端子設計的耦合百分數從標準的33%耦合到達44. 8%耦合(如果使用測試數據為44. 4% )時增加了大約35%的耦合百分數。超過標準的33%耦合的更多增加可能需要改變端子尺寸，這將使差分阻抗不同于預定值。在任何情形下，改變形成差分對的信號端子之間的距離與相鄰的接地端子和信號端子之間的距離的比例，使得耦合百分數至少為36. 5% (耦合比標準的33%耦合增加 10%)是有益的，更有益地，使得耦合百分數為至少39. 6% (耦合比標準的33%耦合增加 20% )0通過使耦合增加至少30% (到大約43%耦合)可獲得更多的益處。由于介電材料的改變，端子具有改變的間距和材料厚度以減少阻抗的改變。距離102B為0.45mm，距離10 為0. 60mm，這產生40 %的耦合百分數。因此，在端子主體部上比標準的33%耦合至少增加20%。因此，應該注意的是，盡管保持耦合百分數的增加一致具有益處，但是實際上即使耦合百分數的增加沿端子改變也可以獲得顯著的性能改進。 還應該注意的是如所示，端子在端子板上的距離為大約2. 7mm，端子的整個長度為稍微大于8mm，因此端子板占據了整個端子長度的大約1/3，基于加權平均值，耦合百分數的增加為· 33(7/33)+. 66(11. 8/33)，這大約等于耦合上增加大約30. 6%的平均值。一般來說，使用加權平均值允許端子的長度以及其它變量被說明并通常是有益的。圖8-10示出了可選擇的對準板177的特征，可以理解的是，為了示出其它特征而省去了端子板。如上所述和所示，端子可由端子板支撐，觸頭可以懸臂的方式從端子板延伸。盡管這種設計是有效的，但是其趨于需求具有高質量控制的精良制造工藝。為了進一步改進可靠性，可包括對準板177(如圖8所示)。對準板177有助于確保觸頭之間的間距是受控制的。如果對準板177不受相應的連接器殼體限制，端子仍可從端子板彎曲。可以進一步理解到，如果需要具有先制造后開裂的結構元件(a first make, last break feature), 該結構元件可設置在對接電路卡的接觸焊盤上。但是，通過對準板連接的端子將趨向于偏斜在一起作為一個組。應該注意的是，所示對準板177僅示出為跨過一個差分對，這種設計是優選的(例如，可設置多個對準板)。但是，如果需要，對準板可橫向延伸到一些其它數目的差分對，并且甚至能夠延伸穿過端子板所支撐的所有端子。可以理解的是，延伸穿過所有端子有助于在橫向上為各個端子提供更多支撐。對準板177可鄰近觸頭74布置，在一種實施方式中，對準板177的前表面177a布置成使前表面177a和觸頭64的中間點6 之間的距離SD小于20mm。在另一實施方式中， 前表面177a可布置成使SD小于10mm。如果距離SD減小，對準板177可在觸頭上提供更大的橫向支撐。為了有助于確保對準板被保持在端子上的理想位置上，可在端子上設置對準凹口 178。對準凹口也有利于在差分對上保持一致的阻抗。但是，如果對準板較小，則期望對準凹口對于阻抗具有較小影響，如果不確定其有利于保持對準板177的位置則省去。圖11-22示出了連接器200的另一實施方式。連接器200包括殼體210，殼體210 具有頂側210a、支撐側210b、對接面210c和支撐面210d。對接面210c上設有狹槽215，端子槽220a、220b布置在狹槽215的相對兩側上。可以理解的是，端子槽可從狹槽延伸到連接器的相應一側。盡管不是必需的，該結構允許端子受到的介電值減小。同連接器10的設置相似，端子成排設置。如所示，狹槽215下側上的端子具有一排尾部270a，一排觸頭270b和一排主體部270c，而狹槽215上側上的端子具有一排主體部 MOc，一排觸頭MOb和一排尾部MOa。因此，端子被設置在第一端子組239和第二端子組 270內。第一端子組239通過插入注塑到對應端子上的板240來支撐端子。同樣，第二端子組270具有插入注塑到端子上的板271。板240、271可插入支撐面210d上的通道218內， 并且如所示的能夠被肋板217支撐。因此，表面218a和肋板217支撐板M0，表面218b和肋板217支撐板271。應該注意的是，在一替換實施方式中，板240和板271可設置成它們相互接合和支撐(由此不再需要肋板)，肋板可以省去。因此，可用于支撐端子組的結構上存在一些可能的變形。所示第一端子組239的端子被設置形成第一信號對250a (包括信號端子對加和 243a)、第二信號對250b、第三信號對250c和第四信號對250d。可以理解的是，接地端子 Mla-241f被布置成每個信號對在兩側上被接地端子圍繞。如上所指出的，在一個傳統的連接器中，這種結構將會使差分耦合傳輸大約33%的能量。但是，通過所示設置(下面會詳細討論)，差分耦合可負責40%以上的能量(如上所述)。如所示，信號對250a具有端子對加和M3a，端子對加和M3a在尾部MOa和板 240之間間隔距離D1，在板上間隔距離D6，并在板和觸頭MOb之間間隔距離D4。在一實施方式中，距離D2和D3相同，距離D7和D8也相同。因此，每個信號端子與相鄰的接地端子在尾部MOa和板240之間間隔距離D2，在板240上間隔距離D7，并在板240和觸頭MOb 之間間隔距離D5。因此，如所示，信號對內端子之間的距離(從尾部到觸頭的D1、D6和D4) 小于信號端子和相鄰的接地端子之間的距離(從尾部到觸頭的D2、D7和D5)。換句話說，信號對內端子的主體部之間的間距小于相鄰的信號和接地端子的主體部之間的間距。但是， 尾部之間以及觸頭之間的間距沿著一排尾部MOa和一排觸頭MOc基本一致。因此，第一端子組239中的每個端子的尾部對接接頭245和觸頭對接接頭246具有相同的間距。由于第一組內的信號端子在點Pl和P2之間移動到較近的排列，這允許信號端子的大部分優先耦合(從而提供了信號端子上傳輸的能量數量的理想增加以及串擾的減少)。第二端子組270同樣被示出了具有4個信號對^0a-280d，每個信號對在兩側上被接地端子圍繞(如關于第一端子組239的描述)。例如，尾部接頭275和觸頭接頭276被設置在一致的間距上，而信號對的主體部相比于信號對和相鄰的接地端子的端子主體部被設置在較小的間距上。因此，距離S2小于距離Sl和S3 (Si和S3可相同)，距離S5小于S4 和S6 (S4和S6可相同)，距離S8小于距離S7和S9 (S7和S9可相同)。同上述端子相似， 間距的減小發生在點P3和P4之間(從而沿端子的長度的大部分)。因此，圖11-22示出了可用作4X連接器(例如，4個高數據速率傳輸通道和4個高數據速率接收通道)的實施方式。例如，這種連接器可適于提供25(ibp的數據速率。通過圖1A-7中所示的實施方式，信號對布置得更靠近一起，以便增加差分耦合百分數。在所示實施方式中，第一端子組239同樣由包括肋板231的尾部框230支撐。尾部框230有助于在將端子安裝到電路板上之前控制端子尾部的對準。尾部框230能夠插入到凹口 22^i、222b，從而尾部框230由殼體210穩固支撐。這里的公開內容借助其優選的例舉實施方式描述了特征。通過對該公開內容的研究，本領域的普通技術人員可想到許多其它實施方式、改進和變形，這些都落入所附權利要求的范圍和精神內。
權利要求
1.一種連接器，其包括殼體，其具有對接面、支撐面和安裝側，其中所述對接面上設有狹槽，所述狹槽具有設有第一組端子槽的第一側、設有第二組端子槽的第二側以及由所述第一側和所述第二側限定的寬度，所述殼體還包括在所述支撐面上的通道；端子板，其安裝在第一通道內；第一組端子，其從所述安裝側延伸到所述第一組端子槽，所述第一組端子在所述狹槽內形成第一端子排，所述第一端子排包括由至少一個接地端子間隔開的第一差分對和第二差分對，形成所述第一差分對和第二差分對的每個端子都包括尾部、觸頭和主體部，其中所述端子板支撐所述第一組端子，形成所述第一差分對和第二差分對的每個端子的主體部具有平板部和自由部，所述平板部布置在所述端子板上并具有第一寬度，所述自由部具有不同于所述第一寬度的第二寬度；以及第二組端子，其從所述安裝面延伸到所述第二組端子槽，所述第二組端子形成第二端子排。
2.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，形成所述第一差分對和第二差分對的端子在觸頭處具有第一間距并在所述主體部處具有第二間距，所述第二間距小于所述第一間距。
3.根據權利要求2所述的連接器，其特征在于，所述信號對具有平板部和自由部，所述平板部間隔第一距離，所述自由部間隔第二距離，所述第一距離大于所述第二距離。
4.根據權利要求3所述的連接器，其特征在于，第一信號對和第二信號對在所述尾部和所述觸頭之間差分阻抗匹配，以提供小于IOdB的回波損耗到與3dB應用帶寬相對應的信號頻率。
5.根據權利要求4所述的連接器，其特征在于，所述信號頻率為至少15(ihZ。
6.根據權利要求5所述的連接器，其特征在于，所述端子板為第一端子板，所述第二組端子由第二端子板支撐，所述第二端子板由所述通道支撐。
7.根據權利要求6所述的連接器，其特征在于，至少有兩個由所述第二端子板支撐的信號對，每個信號對被設置用作差分對。
8.一種連接器，其包括殼體，其具有對接面、支撐面和安裝側，其中所述對接面上設有狹槽，所述狹槽具有設有第一組端子槽的第一側、設有第二組端子槽的第二側以及由所述第一側和所述第二側限定的寬度，所述殼體還包括在所述支撐面上的通道；端子板，其安裝在第一通道內；第一組端子，其從所述安裝側延伸到所述第一組端子槽，所述第一組端子在所述狹槽內形成第一端子排，所述第一端子排包括第一信號端子對和第二信號端子對，信號端子的兩側被接地端子圍繞，每個端子都包括尾部、觸頭和主體部，其中形成信號端子對的端子的主體部相比于接地端子的主體部和信號端子的主體部布置得更近。
9.根據權利要求8所述的連接器，其特征在于，形成信號端子對的端子的觸頭向外偏斜，使得信號端子和接地端子的觸頭具有一致的間距。
10.根據權利要求9所述的連接器，其特征在于，所述信號端子對被設置成差分耦合， 使得至少36. 5%的能量通過所述信號端子對傳輸。
11.根據權利要求10所述的連接器，其特征在于，所述信號端子對被設置成差分耦合， 使得至少39. 6%的能量通過所述信號端子對傳輸。
12.根據權利要求11所述的連接器，其特征在于，形成信號端子對的端子的尾部向外偏斜，使得信號端子和接地端子的尾部具有一致的間距。
13.一種連接器，其包括殼體，其具有對接面、安裝側和支撐面，所述殼體包括布置在所述對接面上的狹槽，所述狹槽具有寬度和設有一組端子槽的第一側，所述殼體還包括在所述支撐面上的通道；一組端子，其從所述安裝側延伸到所述第一側上的所述一組端子槽，所述一組端子在所述狹槽的所述第一側上形成一排，所述排包括分別在兩側上被接地端子圍繞的第一信號對和第二信號對，每個端子都包括尾部、觸頭和主體部；以及端子板，其安裝在第一通道內，所述端子板支撐所述一組端子，其中形成第一信號對和第二信號對的所述端子的每個所述主體部具有平板部和自由部，所述平板部具有第一寬度，所述自由部具有不同于所述第一寬度的第二寬度，所述平板部布置在所述端子板上，其中所述信號對被設置成在15(Λζ的信號頻率下用作差分對時提供小于IOdB的回波損耗。
14.根據權利要求13所述的連接器，其特征在于，在達到所述信號頻率時串擾小于 40dB。
15.根據權利要求14所述的連接器，其特征在于，所述自由部具有第一間距，所述平板部具有大于所述第一間距的第二間距。
16.根據權利要求15所述的連接器，其特征在于，所述信號對的所述主體部的所述自由部的間距小于所述信號對的所述觸頭的間距。
17.根據權利要求16所述的連接器，其特征在于，還包括從所述安裝側延伸到所述狹槽的第二側的第二組端子，所述第二組端子直接由所述殼體支撐。
全文摘要
提供一種連接器，具有被設置成提供差分信號對的一對端子。接地端子被布置在差分對的相對兩側上。差分對的主體部被設置成使差分對更靠近。在一實施方式中，與四個端子在尾部和觸頭之間被布置成一致的間距的設計相比，差分對上的耦合百分數增加至少10％。
文檔編號H01R13/646GK102195173SQ20111004391
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年2月15日
發明者帕特里克·R·卡謝, 杰里·卡赫利克, 肯特·E·雷尼爾, 邁克·羅蘭茲 申請人:莫列斯公司