[发明专利]具有改进触头的连接器

说明书

发明背景

相关申请

本申请要求于2011年2月7日提出的美国第61/440,225号临时申请的利益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及电互连系统，更具体地说，本发明涉及互连系统中，尤其是在高速电连接器中改进的信号一体化。

相关技术的背景

电连接器用于许多电子系统中。普遍而言，与将系统制造成单一组件相比，把系统制造在通过电连接器彼此连接的若干印刷电路板(“PCBs”)上更为容易且更具成本效率。用以互连若干PCB的传统布置是使一块PCB作为底板。接着，被称为子板或子插件板的其他PCB通过电连接器被连接至底板。

电子系统已经普遍变得更小，更快，并且在功能上更为复杂。这些变化意味着，在电子系统给定面积中的电路数量已随着电路运作的频率而增加。所需的电连接器要能够用电以更高的速度处理更多的数据。

制作高密度、高速连接器的困难之一在于，连接器中的电导体可能会靠得非常近，以至于在邻近的信号导体之间可能会产生电串扰。随着信号频率的增加，连接器中产生诸如反射、交扰及电磁辐射等形式的电噪声的可能性会更大。因此，要将电连接器设计成能在不同信号路径之间限制交扰及能控制各信号路径的特性阻抗。

授予Kirk等人的美国专利第7,581,990号中示出了常规的电互连系统，图1(a)到(b)局部重现了该项专利。Kirk等人专利的内容引用合并于此。如图1(a)所示，该系统包含子插件板连接器及底板连接器。该子插件板连接器具有一件或多件连接基片，各基片带有的电导体在一端具有连接至PCB的针形触头，在另一端具有双梁匹配触头10、12，及在两端之间具有将该针形触头连接至匹配触头10、12的中间部分。该中间部分嵌在该基片绝缘外壳5内，及刀片20、22嵌在该底板连接器护罩的绝缘外壳内。匹配触头10、12在底板连接器内连接至刀片20、22。

参看图1(a)和(b)，匹配触头10、12包含信号触头10的差分对，及在差分对各端上的接地触头。底板刀片具有信号刀片20及接地刀片22，信号刀片20及接地刀片22分别与各自对应的信号匹配触头10及接地触头12联接。匹配触头10、12中的每一个包含双梁14、16，双梁14、16具有与底板刀片20、22联接的弧形远端。此触头配置的优点之一在于，刀片只需在其接触梁的一个表面上被镀(诸如用金)，及梁也不需要复杂的制造技术并且更容易减小尺寸。

匹配触头10、12及刀片20、22具有同一平面上的波导结构，该波导结构在连接器的中间部分内引导信号。控制子插件板及底板导体的电性能的是金属的厚度(很小程度)、信号及接地导体10、12的宽度(很大程度)，还有信号导体10及接地导体12之间的间距、形成差分对的两信号导体10之间的间距。子插件板及底板导体的电性能还会被介电常数、环绕导体10、12的绝缘材料的性质影响。人们期望信号及接地导体10、12的特性阻抗与信号及接地刀片20、22匹配并与其连接。但是，因为在导体10、12重叠的面积中，导体的有效厚度可能过大而不同导体之间的间距可能过窄，所以得到具有期望阻抗的匹配界面很具挑战性。

为了在实际使用状况下确保可靠的信号连接，由于触点必须沿刀片20、22滑动一些距离以确保连接器被完全并可靠匹配，所以刀片20、22必须延伸过梁14、16。刀片20、22的超程区域是在触点上方的部分，在该处，触点10、12与刀片20、22匹配。超程区域在低频时会像过大的电容，在较高频下会像谐振短截线(例如，10GHz及更高)。在图1(b)中，各分叉梁的外侧边缘比其各自分别的匹配刀片靠在一起的距离更近，这将提高梁区域的阻抗，以部分补偿过大的电容及超程区域在第一个发生短截线谐振可能的频率以下时的阻抗降低的特性。但是，因为刀片外侧边缘之间的距离比与其匹配的梁的外侧边缘之间的距离宽，刀片超程部分彼此之间比分叉的梁外侧边缘彼此之间匹配得更为牢固。