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CN109417242B - 高密度插座 - Google Patents

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CN109417242B
CN109417242B CN201780042538.0A CN201780042538A CN109417242B CN 109417242 B CN109417242 B CN 109417242B CN 201780042538 A CN201780042538 A CN 201780042538A CN 109417242 B CN109417242 B CN 109417242B
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哈泽尔顿·阿维里
肯特·E·雷尼尔
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Molex LLC
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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

示出了一种插座。所述插座能提供两排端子，以增加接口的密度。如果需要，即使所述插座提供一种堆叠的连接器构造，位于所述插座中的一连接器也能省略一基座的使用。通过采用各种空气流动特征，可冷却所插入的采用功率超过6瓦且潜在地超过8瓦的插头模块。

Description

高密度插座
相关申请
本申请主张在2016年5月16日提出的美国临时申请案62/337,064的优先权，该美国临时申请案的全部内容通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及输入/输出(IO)连接器领域，更具体地涉及适用于高数据传输速率(data rate)应用的IO连接器。
背景技术
输入/输出(IO)连接器设计成支持高数据传输速率且已开发了许多改进，以有助提供达到25Gbps且甚至更高的数据传输速率。然而，为了支持客户需要和愿望，许多公司正研究多种途径来支持更高的数据传输速率。结果，针对采用NRZ编码的支持50Gbps以及采用PAM 4编码的支持100Gbps的开发工作正在进行。然而，这些提高将对现有的制造技术产生显著的问题，因为常规的电路板不能轻易地支持25GHz信号。由此将需要新的架构和方法。
支持提高的数据传输速率的另外的方法已是尝试增加端口数量。增加端口数量的一种途径是缩小连接器的尺寸。例如，许多标准连接器通常设计成在0.8mm或0.75mm间距下工作且最近支持0.5mm的一连接器标准已获得批准(OCULINK连接器)。尽管缩小连接器尺寸对于空白板(clean sheet)设计效果良好且在机架(rack)的前部支持非常高的密度是有效的，但是连接器越小，对用于光纤连接器设计的挑战(challenging)就越大，因为非常小的尺寸使得连接器的充分散出热能成为问题。它们也往往采用更小尺寸的导体，这使得支持超过2米或3米长度的线缆变得困难。另外，针对人们希望具有一些程度的向后兼容性，这种新的更小的连接器的尺寸产生潜在的问题。结果，某些人群会赏识连接器技术上的进一步改进。
发明内容
一种连接器公开为包括由一绝缘框体支撑多个端子形成的一薄片体组。该薄片体组能位于一罩体中而无需一基座。卡插槽元件与多个端子的触点对准。在一实施例中，一连接器可包括一薄片体，薄片体在一卡插槽的两侧支撑两排端子，且连接器可布置成具有一压配尾部。
附图说明
本发明借助作为实例的附图示出但不限制于附图，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，且在附图中：
图1示出连接器系统的一实施例的一立体图。
图2示出图1所示的实施例的沿线1-1作出的一立体剖开图。
图3示出图1所示实施例的另一立体图。
图4示出图3所示实施例的一简化立体图。
图5示出一插头模块插入一插座之前的一实施例的一立体图。
图6示出一插座的一实施例的一立体图。
图7A示出图6所示实施例的沿线7-7作出的的一立体剖开图。
图7B示出图7A所示实施例的一放大的简化立体图。
图7C示出图7A所示的一实施例的一放大的立体图。
图8示出图6所示实施例的一立体图，其中罩体部分移除。
图9示出图6所示实施例的一简化立体图，其中罩体的顶壁和前部移除。
图10示出图7A所示实施例的一立体剖开图，其中一顶壁被修改。
图11A示出一连接器的一实施例的一立体图。
图11B示出图11A所示实施例的一放大的立体图。
图12示出图11A所示实施例的另一立体图。
图13示出图11A所示实施例的一部分分解立体图。
图14示出图13所示实施例的一放大的立体图。
图15示出图13所示实施例的一立体图，其中卡插槽插头被移除。
图16示出一固持条固定一薄片体组的一实施例的一立体图。
图17示出一连接器的一实施例的一部分的分解立体图。
图18示出一信号薄片体对由两个接地薄片体包围一实施例的一部分的分解立体图。
图19示出图18所示实施例的一简化立体图，其中一绝缘框体出于展示的目的被移除。
图20示出一信号薄片体对的一实施例的一立体图。
图21示出该实施例的一立体图，其中绝缘框体被移除。
图22示出提供位于下端口中的触点排的多个端子的一实施例的一立体图。
图23示出图22所示实施例的另一立体图。
图24示出图22所示实施例的一侧视图。
图25A示出图21所示实施例的一平面图(plan view)。
图25B示出图25A所示实施例的一放大的平面图。
图26示出具有一插件的一连接器的一实施例的一示意图：
具体实施方式
下面的详细说明描述多个示范性实施例且不意欲限制到明确公开的组合。因此，若非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
如从图1至图5能认知到的，一插座100安装于一电路板10上并提供构造成收容插头模块20的一直角型结构。所示出的插座100设计有益于与包括多个冷却槽115的多个插头模块20一起使用。尽管并不要求在一模块20中采用冷却槽115，但是冷却槽115能提供额外的冷却并在与本文公开的其它特征一起使用时使得容易冷却采用功率8瓦以上的一模块20。
插座100包括一罩体120且如果需要的话能支持光导管(light pipe)105。罩体120包括一顶壁122、一第一侧壁123、一第二侧壁124、一后壁125以及一前缘126。插座100限定一上端口121a以及一下端口121b。第一侧壁123和第二侧壁124均可包括多个通气孔135。
如能认识到的，所示出的设计旨在便于冷却一插入的插头模块20。由此，该设计已修整为以本文将说明的多种方式来提高空气流动。在某些实施例中，插座100可包括一内部安放的(internal riding)散热器134，其与一前格栅(grill)130以及一后开孔组132连通。顶壁122可包括一冷却用开孔122a，且一外部安放(external riding)的散热器133能被位于冷却用开孔122a内。这两个安放的散热器通常设计成延伸到端口中并接合一插入的插头模块20，这有助于提供一导热路径，以将热引导离开插头模块20。应注意的是，在某些环境下可能不希望具有这种额外的冷却(例如，在将不采用有源模块的应用中)且在这些情况下能省略许多可选的热特征。由此，如果不需要，则所示出的内部安放的散热器134以及各种通气特征可以省略。
现有的插座的一个常规设计是采用位于一罩体内的一基座，基座有助于限定一连接器。罩体有助支撑对接的插头模块，能有助支撑连接器且还能提供EMI保护。位于罩体内的连接器支撑包括尾部和触点的多个端子，多个端子允许对接的插头模块电连接于一电路板(或线缆，如果希望是一个二通道(Bipass)设计的话)。插座通常被压配到一电路板上以容易组装，由此插座必须使连接器的端子与罩体上的端子对齐。如能认识到的，罩体可由金属形成且预期具有多个尾部的一适度(fairly)能重复的布局，多个尾部具有相对彼此所需的尺寸控制。连接器的多个尾部能被小心谨慎地制造，从而使它们彼此对齐。然而，稍为更难的是使连接器的尾部与罩体的尾部对齐，因为存在有多个点(multiple points)的尺寸叠加(stack-up)。这个尺寸问题由于在一典型的座支撑薄片体、薄片体支撑端子的压配设计中的事实而使难度加大。由此，一薄片体内的端子在尺寸上相对彼此被控制但相对基座和其它薄片体具有尺寸叠加，而基座与罩体具有尺寸的叠加。现有的设计尝试使一基点(datum)用作一止点(stop)，以小心谨慎地控制基座插入罩体，以控制基点位置与罩体和连接器二者的尾部之间的误差。
尽管这种控制是可行的，但是结果是(turns out)更成问题且更难，尤其是随着这些尾部在尺寸上减小时。申请人已确定的是，不是采用具有限制和控制基座相对罩体的位置的一止点，而更可取的具有一系统，在该系统中罩体120和连接器129能在这样一种方式下对接在一起，即允许在一小范围无限调整从而罩体120和连接器129的对接能以一受控制的方式进行且能确保尺寸控制。如所示出的，罩体120包括底壁140、141，底壁140、141各具有一舌部142，舌部142插入相应的卡插槽插头150、160。更具体地，舌部142从罩体120分别插入卡插槽插头150、160的对接部152、162中的舌部用槽153、163。如能认识到的，卡插槽插头150、160接合一薄片体组220且将提供二者之间的一些另外的尺寸叠加。在一实施例中，插入能基于薄片体组220和罩体120之间的对齐来进行，由此消除否则将会存在的一些尺寸叠加。在一实施例中，舌部142与舌部用槽153、163过盈配合，从而罩体120和连接器129相对彼此正确地结合且保持(stay)在正确的位置处。这样一种制造过程允许罩体120和薄片体组220的位置相对彼此被更好地控制，并提高插座100的屈服(yield)强度，同时确保插座100能被正确地安装于一电路板。
如从图中能认知到的，所示出的连接器129省略一基座。申请人惊讶地发现不是必须采用一基座来来支撑一薄片体组220，只要多个薄片体221被牢固地优选在至少两侧紧固在一起即可。在一示出的实施例中，固持条171位于相反两侧且两侧中的其中之一具有两个固持条171。固持条171经由多个薄片体结块(nubs)229连接于多个薄片体221，薄片体结块229能热熔接于(heat staked)固持条171上。所示出的连接器129示出一实施例，其中一三角形布局利用两个固持条171位于一侧而一个固持条171位于薄片体组220的另一侧来设置。尽管可取的是具有至少两个固持条171(各位于连接器129的一不同侧)，但是固持条171的一个三角形布局已确定是有益的，因为它为构成薄片体组220的多个薄片体221提供了改善的控制和支撑。已确定的是去除基座提供了某些意料不到的益处。一个问题是没有基座是理想的方形且是笔直的，由此基座的误差加到薄片体的误差中且由此增加尾部位置的误差。通过去除基座，申请人能更好地控制薄片体组220的尾部相对罩体120的位置。去除基座还允许插座100的尺寸减小，由此允许增加密度。
各薄片体221包括一绝缘框体221a。所示出的绝缘框体221一包括上突起224并支撑端子组252、262、272(如所预期的，在多个实施例中，存在有一三薄片体系统，其包括一接地薄片体和两个信号薄片体)。应注意的是，所示出的端子的构造尽管有益于所示出的插座100，但是所示出的端子的构造不意欲是限制，因为设置不具有一基座的一连接器的特征具有广泛的可适用性。由此提供去除基座的设计部件可与一广泛范围的薄片体结构一起使用。
端子组252包括多个端子253，各端子253包括一触点253a、一尾部253b以及在触点253a和尾部253b之间延伸的一本体部253c。类似地，端子组262包括多个端子263，端子263包括一触点263a、一尾部263b以及在触点263a和尾部263b之间延伸的一本体部263c。因为所示出的尾部253b、263b将被压配到一电路板中，所以有助提供一插座，其中力能轻易地施加于尾部253b、263b以将尾部压入一电路板上的导孔(vias)中。如所示出的，绝缘框体221a包括延伸至罩体120的一顶壁122的多个上突起224。作为所示出的设计的结果，施加在罩体120上的力经由绝缘框体221a传递至尾部253b、263b且由此一可靠的压配操作是可能的。
所示出的上突起124具有多个缺口124a，从而薄片体221在若干位置但依然留有间隙地接合顶壁122。多个缺口124a能以允许空气沿罩体120的顶壁122以所需的方式流动的模式设置。如能认识到的，缺口124a的数量和尺寸以及位置能适当地变化，以提供所需的空气流动。
应注意的是，多个缺口124a未为空气提供在多个薄片体221和顶壁122之间流动的一直的路径，而是多个缺口124a为空气提供流动通过的一蜿蜒(tortuous)路径，且由此可增加空气流动穿过插座100的压降(pressure drop)。尽管所示出的路径可视为是以一曲折的(zig-zag)或波浪形的(undulating)路径，但是也可提供其他形式的路径，这依赖于顶壁122的构造。在一替代实施例中，突起124可缩短且一插件129a(在图26中示意示出)可位于薄片体组220和顶壁122之间。插件129a能将力从顶壁122传递至多个薄片体221，同时提供顶壁122与薄片体组220之间的一更优化的空气流动路径(由此减少空气阻力)。在另一替代实施例中，插件129a可以是可拆装的，并且仅是在拆下之前用于将连接器安装在电路板10上。在这样一种设计中，在罩体120(或罩体120的至少大部分)和连接器129二者被压入电路板10之后罩体120的后壁125能贴靠(attached)且开口能提供减小的空气阻力。由此许多变形是可能的，这依赖于所需的空气流动以及所希望的管理成本。
所示出的设计提供了多个薄片体221，薄片体221具有沿一插头模块插入方向间隔的一前触点排245以及一后触点排246且两个触点排构造成接合一对接连接器的两排垫片。尽管未要求的，但是这样一种设计的益处是在密度上显著增加。如果这种密度不是所希望的，那么多个薄片体221能制作成支撑更少数量的端子。应注意的是，示出的多个薄片体221在模式上以提供能重复的一接地、信号、信号模式来布置。如果需要，则其它模式也是可能的。如果需要，多个接地薄片体可包括共接(commoned)在一起的多个端子而且在一实施例中，多个接地薄片体可具有接合顶壁122的触点，从而为罩体120提供电性接地。
因为连接器129无需一基座(尽管如果在某些实施例中需要，则采用一基座是可能的)，所以所示出的连接器129利用薄片体组220支撑卡插槽插头150,160。如所示出的，卡插槽插头150、160各具有与肩部156a、156b类似的肩部，其扣持到薄片体组220的至少一些薄片体221的固持特征部上，以提供所需的位置和稳定性的控制。在一实施例中，仅接地薄片体可包括固持特征部。如所示出的，肩部156a、156b可具有槽部154，槽部154接合凸起226，但是其它固持构造也是合适的。卡插槽插头150、160位于由罩体120限定的端口121a、121b中且提供卡插槽151，卡插槽151使多个触点位于卡插槽151的两侧。卡插槽151优选包括用于前触点排245的多个端子槽155，从而在与一对接插头连接器最初对接过程中多数容易受损的触点受到保护。因为卡插槽插头150、160的前部有助于对准并控制对接板状(paddle)卡，所以后触点排246可有益地省略端子插槽。如果需要，一卡插槽插头160可包括一腿部(peg)166，腿部166将插入一电路板，但是这样一个特征是可选的，且预计有助于包括以一2XN构造两个竖向布置的端口的设计。
在一实施例中，固持条171能构造成接合罩体120。固持条171可制成宽于薄片体组220，从而固持条171沿罩体220的侧壁123,124滑动。如果希望这样一种构造(其有助确保罩体120正确对齐于薄片体组220)，那么固持条171可包括通气孔172，以允许空气更轻易地流动通过插座100。
已确认的是，对于一完整的双排设计而言，可取的是触点均是冲切(blanked)成型的(已确认的是，这提供了机械和信号完整性的益处)。由此所示出的实施例以位于卡插槽151的两侧151a、151b上的冲压(stamped)成型的两排触点为特征。
为了支撑前触点排245，薄片体221包括一臂部228，臂部228延伸超过后触点排246。臂部228有助确保阻抗被管理成更一致地穿过薄片体221的本体部。为了提供更合适的变形(flexibility)，臂部228可包括一凹口228a，凹口228a允许臂部228稍微挠曲(flex)。
如上所述，各端子包括触点、尾部以及在触点和尾部之间延伸的本体部。所示出的构造包括一接地薄片体271以及一信号薄片体组250，信号薄片体组250包括一第一信号薄片体251以及一第二信号薄片体261。信号薄片体组250由此为上端口121a提供一第一差分对254a、一第二差分对254b、一第三差分对254c以及一第四差分对254d。信号薄片体组250还为下端口121b提供一第五差分对255a、一第六差分对255b、一第七差分对255c以及一第八差分对255d。从所示出的端子构造能认识到的是，对应上端口121a和下端口121b而言，形成两个后差分对的端子使尾部位于形成前触点的两个差分对的尾部之间。例如，差分尾部组257b、257c分别与触点对258b、258c相关联，而触点对258b、258c处于后触点排。差分尾部组257a、257d在差分尾部组257b、257c的两侧且与处于前触点排的触点对258a、258d相关联。已确定的是，这种构造是有益的，因为它允许三排端子具有类似(similar)的长度，尽管具有一个明显长的端子。由此所示出的实施例有助提供更一致的端子长度。
如能认识到的，一上排触点相对一下排触点。在一实施例中，形成上排触点的端子的触点可具有一形状(form)256b，形状256b沿一第一方向弯折，而形成下排触点的端子可具有一形状256a，形状256a也沿第一方向弯折。例如，当沿一插头模块插入方向径直观察(looking straight)触点时，所有组的触点可具有弯折至一侧(例如这些形状均能向左或向右弯折)的形状。尽管这种一种构造是有益的，但是结果是，对于某些应用而言，可取的是使上排触点偏移(offset)下排触点。为了提供这个功能，触点可从一梁部302a、302b向下渐缩至一垫片接触(touching)部301a、301b，其中垫片接触部301a、301b小于梁部302a、302b的一半宽度。如果需要，上排的垫片接触部可与下排的垫片接触部位于梁部的相反侧，以提供一偏移对齐。如果这样一种对齐不需要，那么多个触点可对称构造或以其它所需的结构来构造。
间距可依据所使用的接口来变化。如所示出的，端子处于一x间距，x间距为0.8mm而上下端子可具有一y偏移，y偏移可为0.4mm。如果连接器提供一上下的双排触点且前触点将与现有的设计兼容，那么有益于使触点的间距匹配现有的设计。如果一空白板设计是优选的，那么间距可以按照需要变化，切记信号完整性性能随着间距减少到低于0.8mm将具有更大的挑战性，且一间距低于0.65mm通常要求另外的特征，诸如偏置(biased)板卡和/或触点界面(诸如在OCULINK连接器使用的那样)。
本文给出的本发明以其优选实施例及示范性实施例说明了各个特征。本领域技术人员在阅读本发明后将能够作出处于随附权利要求的范围和精神内的许多其它的实施例、修改以及变形。

Claims (5)

1.一种连接器组件，包括：
一罩体，其限定一端口，所述罩体具有一顶壁，卡插槽插头位于由所述罩体限定的端口中且提供一卡插槽，所述罩体还包括底壁，所述底壁具有一舌部，所述舌部插入相应的卡插槽插头的对接部中的舌部用槽中；
一薄片体组，对准所述卡插槽，所述薄片体组包括多个薄片体，各薄片体支持至少四个端子，其中，所述端子被布置成设置在所述卡插槽的一第一侧的两排触点和一第二侧的两排触点，其中，所述端子具有弯折形状，且当沿插入方向观察所述卡插槽时，对于在所述卡插槽的第一侧上接触的端子以及在所述卡插槽的第二侧上接触的端子而言，各个所述端子的弯折形状在相同的方向上出现。
2.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述第一侧的两排触点与所述第二侧的两排触点相对，并形成一前上排触点、一后上排触点、一前下排触点以及一后下排触点，其中，所述后上排触点和所述后下排触点竖向对齐，但垫片接触部彼此偏移。
3.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述第一侧的两排触点与所述第二侧的两排触点相对，并形成一前上排触点、一后上排触点、一前下排触点以及一后下排触点，其中，形成所述后上排触点和所述后下排触点的端子使尾部对齐在形成所述前上排触点和所述前下排触点的端子的尾部之间。
4.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述多个薄片体延伸至所述顶壁。
5.如权利要求4所述的连接器组件，其中，所述薄片体组中的每一个薄片体具有支撑多个端子的一绝缘框体，所述多个薄片体具有位于所述绝缘框体的相邻所述顶壁的多个缺口，以提供沿所述顶壁并穿过所述多个缺口的一蜿蜒的空气路径。
CN201780042538.0A 2016-05-16 2017-05-16 高密度插座 Active CN109417242B (zh)

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