TWI519011B - 電氣連接器系統 - Google Patents

Description

電氣連接器系統

底板連接器系統一般係用於以平行或垂直關係而連接一第一基板(例如一印刷電路板)與一第二基板(例如另一印刷電路板)。由於電子元件之尺寸的縮小且電子元件一般變得更為複雜，所以通常需要將更多的元件裝配在電路板或其他基板上的較小空間中；因此，現已需要縮小底板連接器系統中電氣端子之間的間隔，並增加容置於底板連接器系統中電氣端子的數量。然而，當電氣訊號速度增加時，縮小電氣端子間之間隔會增加電氣串擾與訊號劣化的可能性。

需要一種具有高密度電氣端子並且可以高速運作之電氣連接器系統。

根據本發明，一電氣連接器系統包含複數個薄片組件。各薄片組件包含定義複數個第一電氣接點溝槽之一第一殼體，以及配置以與該第一殼體匹配、定義複數個第二電氣接點溝槽之一第二殼體。該第一殼體定義複數個突出部，其延伸自該薄片組件的一安裝端處之該第一殼體之一邊緣，且該第二殼體定義複數個突出部，其延伸自該薄片組件之該安裝端處的該第二殼體之一邊緣。一第一電氣接點陣列係實質上位於該等第一電氣接點溝槽內，而一第二電氣接點陣列係實質上位於該等第二電氣接點溝槽內。該第一電氣接點陣列的各電氣接點定義一訊號基板接合元件，其延伸通過該薄片組件之該安裝端處的該第一殼體之該邊緣，而該第二電氣接點陣列的各電氣接點定義一訊號基板接合元件，其延伸通過該薄片組件之該安裝端處的該第二殼體之一邊緣。一組織器係位於該等薄片組件的該安裝端處。該組織器定義複數個第一孔洞，其大小可使該第一與第二電氣接點陣列的該等訊號基板接合元件通過該組織器，並自該組織器延伸；以及複數個第二孔洞，其大小可使自該第一與第二殼體延伸而出之該等突出部通過該組織器。該第一殼體之該等突出部與該第二殼體之該等突出部之大小係足以於該第一殼體與該第二殼體接合於一基板時，通過該組織器的該等第二複數孔洞而進入該基板中的對應孔中。

本發明與連接於一或多個基板之底板連接器系統有關。該等底板連接器系統能以高速(例如可達至少約25 Gbps)運作，同時在某些實作例中也提供了高接腳密度(例如每英吋至少約有50對電氣連接器)。在一實作例中，如第一圖所示，底板連接器系統102係用於以平行或垂直關係而將一第一基板104(例如一印刷電路板)連接於一第二基板106(例如另一印刷電路板)。如下文將進一步詳細說明，所揭露之連接器系統的實作例可包含接地遮蔽結構，其實質上以三維方式包覆了分佈在底板覆蓋區上、底板連接器上及/或子卡覆蓋區上的電氣連接器對(其可為差動電氣連接器對)。在該等高速底板連接器系統的運作期間，這些包覆接地結構可與環繞該等電氣連接器對本身之該等差動空腔的介電填充劑一起避免不需要之非橫向、縱向與較高階模式之傳遞。

第二A圖為用於連接多個基板之電氣連接器系統202的透視圖。在一實作例中，電氣連接器系統202具有連接於一第一基板之一安裝端204以及連接於一第二基板之一匹配端206。與該第一基板或該第二基板之該等連接可為直接連接、或經由一介面連接器連接。在與電氣連接器系統202接合時，該第一與第二基板係以實質上垂直的關係排列。電氣連接器系統202包含一薄片殼體208以及一或多個薄片組件210。

薄片殼體208係用於容置與定位在電氣連接器系統202內彼此相鄰的多個薄片組件210。在一實作例中，薄片殼體208於匹配端206處接合薄片組件210，在薄片殼體208中的一或多個孔洞之大小係使自薄片組件210延伸的匹配連接器得以通過薄片殼體208，使得該等匹配連接器可連接於與基板或另一匹配裝置(如美國專利申請號12/474,568中所說明的該等頂蓋模組)相關之對應匹配連接器。

薄片組件210係用以於多個基板間提供電氣路徑陣列。該等電氣路徑可為訊號路徑、電力傳輸路徑、或接地電位路徑。在第二A圖與第二B圖所示之實作例中，各薄片組件210包含一第一殼體214、一第一電氣接點陣列216(也稱為第一引線框組件)、一第二電氣接點陣列218(也稱為第二引線框組件)、一第二殼體220、突出部222以及一接地遮蔽228。第二B圖繪示了第二A圖之電氣連接器系統202的部分分解圖，在其他實作例中，薄片組件210係各包含一中央殼體(例如具有形成於該中央殼體之每一側上之該等兩接點陣列之溝槽)、多個外部殼體、一具有多個外部殼體之中央殼體或其他殼體配置方式。

在第二A圖與第二B圖之實作例中，薄片組件210的第一殼體214包含一導電表面，其定義大小足以容置第一電氣接點陣列216的複數個溝槽223。在此實作例中，第二殼體220也包含一導電表面，其定義大小足以容置第二電氣接點陣列218的複數個溝槽。第二殼體220的該等溝槽實質上與第二B圖中所例示之溝槽223類似。在某些實作例中，該等溝槽係與絕緣層(例如包覆成型之塑膠介電質)齊平，因此當第一與第二電氣接點陣列216、218實質上位於其個別溝槽內時，該絕緣層會使該等電氣接點與第一與第二殼體214、220的該導電表面電性隔離。在其他實作例中，該絕緣層係直接施加於電氣接點陣列216、218上；在電氣接點陣列216、218已經定位於殼體元件214、220之後，殼體214、220係接合在一起以形成薄片組件210。

薄片組件210之電氣接點陣列216、218包含一系列的基板接合元件，例如第二B圖中所示之電氣接點安裝接腳224。在一實作例中，該等基板接合元件係為使薄片組件210與基板機械及電氣耦接之訊號接點。當第一與第二電氣接點陣列216、218位於殼體元件214、220的該等溝槽內時，該等基板接合元件則自薄片組件210的安裝端204延伸而出以耦接於一第一基板。同樣的，第一與第二電氣接點陣列216、218的匹配連接器226則自薄片組件210的匹配端206延伸而出以耦接於一第二基板或另一匹配裝置(例如頂蓋模組)。該等匹配連接器係呈封閉帶狀、三樑形、雙樑形、圓形、公型、母型、無極性、或另一匹配連接器類型。

當第一電氣接點陣列216實質位於第一殼體214的該等溝槽223內，且第二電氣接點陣列218實質位於第二殼體220的該等溝槽內時，第一電氣接點陣列216的每一電氣接點會與第二電氣接點陣列218的一電氣接點相鄰。在某些實作例中，第一與第二電氣接點陣列216、218係位於該等溝槽內，使得在整個薄片組件210中相鄰電氣接點之間的距離係實質相等。第一與第二電氣接點陣列216、218的該等相鄰電氣接點共同形成一系列的電氣接點對。在某些實作例中，該等電氣接點對係電氣接點之差動對。舉例而言，該等電氣接點對係用於差動發訊。

在某些實作例中，就各電氣接點對而言，第一電氣接點陣列216的電氣接點映照第二電氣接點陣列218的相鄰電氣接點；映照該電氣接點對之該等電氣接點可提供製造上的優勢以及高速電氣性能之列對列的一致性，同時又提供兩列成對之獨特結構。

薄片組件210的第一與第二殼體214、220係形成為具有一導電表面。舉例而言，第一與第二殼體214、220係形成為鍍製之塑膠接地殼之殼體。在某些實作例中，第一與第二殼體214、220之每一者包含一鍍製塑膠或壓鑄(diecast)接地薄片，例如鍍鎳(Ni)上覆錫(Sn)或鋅(Zn)壓鑄。在其他實作例中，第一與第二殼體214、220包含鋁(Al)壓鑄、導電性聚合物、金屬射出成型、或任何其他類型之金屬。

薄片組件210的第一與第二電氣接點陣列216、218係由導電材料所形成。在某些實作例中，第一與第二電氣接點陣列216、218包含磷青銅以及鍍鎳(Ni)上覆金(Au)或錫(Sn)。在其他實作例中，第一與第二電氣接點陣列216、218係包含銅(Cu)合金材料。該等鍍層可為任何貴重金屬(例如鈀Pd)或合金(例如鈀-鎳(Pd-Ni)或該接點區域中之塗金(Au)的鈀(Pd)、該安裝區域中之錫(Sn)或鎳(Ni)以及該下層鍍製或基底鍍製之鎳(Ni))。

如第二B圖所示，電氣連接器系統202也包含一接地遮蔽228。接地遮蔽228係耦接至殼體220的一側面，或可整合於殼體220中。接地遮蔽228於該薄片組件的安裝端處包含基板接合元件(例如接地安裝接腳230)，以於該薄片組件安裝至一基板時與該基板接合。

第三圖繪示了一薄片組件210之該等殼體元件的其中之一，例如殼體元件220。第四圖繪示了裝配至殼體元件220中的電氣接點陣列，例如電氣接點陣列218。第五圖繪示了附加至殼體220的接地遮蔽228，可從殼體元件220外部附近看見之部分接地遮蔽228係可在運作前移除之一製造框件。

參照第六圖，薄片組件210包含複數個突出部222。舉例而言，殼體214定義一第一群組之突出部222，其自薄片組件210之安裝端處的殼體214邊緣延伸而出。同樣的，殼體220定義一第二群組之突出部222，其自薄片組件210之安裝端處的殼體220邊緣延伸而出。當薄片組件210的殼體元件214與220接合於一基板時，各突出部222中至少一部分之大小係可裝配至該基板內的對應孔中。

在一實作例中，如第六圖所示，突出部222之每一者包含一圓柱形基板接合部分602，其大小可裝配至該基板內的該等對應孔的其中之一；其於圓柱形部分602之基部處也包含有一矩形肩部部分604。肩部部分604比圓柱形部分602更寬，如第六圖所示。在其他實作例中，可使用不同的配置方式於突出部222；舉例而言，基板接合部份602及/或肩部部分604的形狀可不同於第六圖所示者。此外，在某些實作例中，電氣連接器系統202的該等突出部之子集合可不同於電氣連接器系統202中的其他突出部，如第九圖所示。

第六圖中所示之突出部222係作為接地柱件之用，其係配置以連接於該基板的接地電位接點，以於與突出部222相關之基板與殼體元件之間提供一共同接地電位。舉例而言，延伸自殼體元件214之一突出部222係接合於該基板中的接地電位接點，以於該基板和殼體元件214之間提供一共同接地電位。

在一實作例中，突出部222係形成為殼體214、220的不可缺部分。舉例而言，用於形成殼體214和220之模具可包含大小足以形成突出部222的部分。因此，突出部222具有類似架構，且可由與殼體214、220類似之材料製成。在一實例中，突出部222係模鑄成形、具導電性鍍層之塑膠突出部。而在另一實例中，突出部222係由固體金屬或另一導電材料所形成。在某些實作例中，突出部222係與薄片組件210的殼體214、220分開形成，然後再裝設至殼體214、220。

參照第六圖，突出部222係用於至少部分阻擋訊號接點陣列216、218的相鄰訊號接點間之視線。舉例而言，一部分的突出部222係至少部分阻擋相鄰訊號接點之間的直線路徑。藉由至少部分阻擋兩訊號接點之間的直線路徑，突出部222可助於減少該等兩訊號接點之間的干擾傳遞。舉例而言，突出部222可減少相鄰訊號接點之間的串擾。當沿著一第一訊號接腳運行之訊號干擾沿著一第二訊號接腳運行之訊號時，便會發生串擾。

在一實作例中，第一殼體214的複數個突出部222係位於第一殼體214上，以阻擋第一電氣接點陣列216中各相鄰訊號基板接合元件對(例如電氣接點安裝接腳224)之間的視線。同樣的，第二殼體220的複數個突出部222係位於第二殼體220上，以阻擋第二電氣接點陣列218中各相鄰訊號基板接合元件對(例如電氣接點安裝接腳224)之間的視線。

第七圖繪示了包含一組織器702之電氣連接器系統202，組織器702係位於複數個薄片組件210的安裝端處。組織器702包含孔洞704，其大小可使基板接合元件(例如電氣接點陣列216、218的電氣接點安裝接腳224)通過組織器702並連接於基板。組織器702也包含孔洞706，其大小可使延伸自薄片組件210之該等殼體的突出部222通過組織器702並連接於該基板。此外，組織器702可包含孔洞708，其大小可使接地遮蔽228的接地安裝接腳230通過組織器702並連接於該基板。

當薄片組件210安裝至基板(例如印刷電路板)時，則突出部222延伸通過組織器702並接觸該基板。藉由使突出部222自薄片組件210的該等殼體延伸至該基板，突出部222即可於通過組織器702時對電氣接點陣列216、218的該等電氣接點安裝接腳提供遮蔽。

在某些實作例中，自第一及/或第二殼體214、220延伸而出之突出部222的肩部部分604係緊接(flush)於組織器702，如第七圖所示，因此當薄片組件210安裝至該基板時，突出部222的肩部部分604和組織器702都會接觸該基板。在其他實作例中，突出部222的肩部部分604會延伸通過組織器702的安裝表面。當突出部222延伸通過組織器702的安裝表面，組織器702會於薄片組件210安裝至該基板時，與基板之間產生一空氣間隙。該空氣間隙有助於電氣隔離電氣接點陣列216、218的電氣接點安裝接腳224的至少一部分。在某些實作例中，組織器702與基板之間的距離(該空氣間隙)係大於零、但實質上小於或等於0.5mm。

第八A圖與第八B圖為電氣連接器系統之該安裝端的透視圖。第八A圖與第八B圖繪示了突出部222，其至少部分阻擋了電氣接點陣列216、218中相鄰電氣接點安裝接腳224之間的視線。在第八A圖中，所示之基板接合部分602係實質上位於肩部部分604的中央。在第八B圖中，所示之基板接合部分602係偏離肩部部分604的中央，因此基板接合部分602會阻擋了電氣接點陣列216、218的相鄰訊號接點間的較大部分視線。

參照第九圖，在某些實作例中，在電氣連接器系統中該等突出部的一子集合係不同於該電氣連接器系統中的其他突出部。舉例而言，某些突出部222可包含基板接合部分602，而其他突出部902可不含這類元件。

第十圖繪示了即將與基板1002連接之電氣連接器系統202。在某些實作例中，基板1002包含一印刷電路板，其具有多個訊號貫孔(例如貫孔1004)與多個接地貫孔(例如貫孔1006與1008)。該等訊號貫孔係機械及電氣連接於薄片組件210的該等訊號接點，以使薄片組件210與基板1002耦接。電氣訊號接著經由該等訊號接點而通過基板1002與薄片組件210之間。該等接地貫孔係機械與電氣連接於電氣連接器系統202的接地接點。舉例而言，薄片組件210的突出部222係耦接於接地貫孔1006，然後在基板1002與薄片組件210的該等殼體之間共享一共同接地電位。此外，接地遮蔽228的接地安裝接腳230係耦接於接地貫孔1008，然後在基板1002和接地遮蔽228間共享一共同接地電位。

102．．．底板連接器系統

104．．．第一基板

106．．．第二基板

202．．．電氣連接器系統

204．．．安裝端

206．．．匹配端

208．．．薄片殼體

210．．．薄片組件

214．．．殼體

216．．．第一電氣接點陣列

218．．．第二電氣接點陣列

220．．．殼體

222．．．突出部

223．．．溝槽

224．．．電氣接點安裝接腳

226．．．匹配連接器

228．．．接地遮蔽

230．．．接地安裝接腳

602．．．部分

604．．．肩部部分

702．．．組織器

704．．．孔洞

706．．．孔洞

708．．．孔洞

902．．．突出部

1002．．．基板

1004．．．貫孔

1006．．．貫孔

1008．．．貫孔

第一圖為連接一第一基板與一第二基板之底板連接器系統圖。

第二A圖為包含多個薄片組件之電氣連接器系統的透視圖。

第二B圖為第二A圖之該電氣連接器系統的部分分解圖。

第三圖為一薄片組件之殼體元件的透視圖。

第四圖繪示了裝配至第三圖之該殼體元件中的電氣接點陣列。

第五圖繪示了裝配至第三圖之該殼體元件中的電氣接點陣列的另一視圖。

第六圖為一部分的第二A圖之該電氣連接器系統的放大圖。

第七圖繪示了包含組織器之電氣連接器系統。

第八A圖為一電氣連接器系統之該安裝端的透視圖。

第八B圖為一電氣連接器系統之該安裝端的另一透視圖。

第九圖繪示了另一電氣連接器系統的透視圖。

第十圖為即將與基板接合之電氣連接器系統的透視圖。

202．．．電氣連接器系統

204．．．安裝端

206．．．匹配端

208．．．薄片殼體

210．．．薄片組件

214．．．殼體

216．．．第一電氣接點陣列

218．．．第二電氣接點陣列

220．．．殼體

222．．．突出部

Claims (4)

1. 一種電氣連接器系統，其包含：複數個薄片組件，各該薄片組件包含：一第一殼體，其定義複數個第一電氣接點溝槽，該第一殼體定義複數個突出部，其延伸自該薄片組件的一安裝端處之該第一殼體之一邊緣；一第一電氣接點陣列，其實質上位於該等第一電氣接點溝槽內，該等第一電氣接點陣列的各電氣接點定義一訊號基板接合元件，其延伸通過該薄片組件之該安裝端處的該第一殼體之該邊緣；一第二殼體，其係配置以與該第一殼體匹配，該第二殼體定義複數個第二電氣接點溝槽，該第二殼體定義複數個突出部，其延伸自該薄片組件之該安裝端處的該第二殼體之一邊緣；一第二電氣接點陣列，其實質上位於該等第二電氣接點溝槽內，該等第二電氣接點陣列的各電氣接點定義一訊號基板接合元件，其延伸通過該薄片組件之該安裝端處的該第二殼體之一邊緣；以及一組織器，其位於該等薄片組件的該安裝端處，其中該組織器定義：複數個第一孔洞，其大小使該等第一與第二電氣接點陣列的該等訊號基板接合元件通過該組織器，並自該組織器延伸而出；以及複數個第二孔洞，其大小使自該第一與第二殼體延伸而出的該等突出部通過該組織器； 其中該第一殼體之該等突出部與該第二殼體之該等突出部之大小係足以於該第一殼體與該第二殼體接合於一基板時，通過該組織器的該等第二孔洞並進入該基板中的對應孔中。
2. 如申請專利範圍第1項之電氣連接器系統，其中該基板包含一印刷電路板，其具有一第一訊號貫孔、一第二訊號貫孔與位於該第一訊號貫孔和該第二訊號貫孔間之一接地貫孔；其中該第一電氣接點陣列包含一第一訊號基板接合元件，其係配置以連接於該第一訊號貫孔；其中該第二電氣接點陣列包含一第二訊號基板接合元件，其係配置以連接於該第二訊號貫孔；以及其中該第一與第二殼體之該等突出部包含一接地柱件，其係配置以連接於該接地貫孔，並阻擋該第一訊號基板接合元件與該第二訊號基板接合元件間之一視線。
3. 如申請專利範圍第1項之電氣連接器系統，其中該第一殼體之該等突出部係位於該第一殼體上，以阻擋在該第一電氣接點陣列中各相鄰訊號基板接合元件對間之一視線；以及其中該第二殼體之該等突出部係位於該第二殼體上，以阻擋在該第二電氣接點陣列中各相鄰訊號基板接合元件對間之一視線。
4. 如申請專利範圍第1項之電氣連接器系統，其中當該等薄片組件的該安裝端安裝至該基板時，該第一殼體之該等突出部與該第二殼體之該等突出部於該基板與該組織器之間產生一空氣間隙；以及其中該空氣間隙電氣隔離該第一與第二電氣接點陣列之該等訊號基板接合元件的至少一部分。