CN1561565A

CN1561565A - 高速对接连接器

Info

Publication number: CN1561565A
Application number: CNA02819201XA
Authority: CN
Inventors: 丹尼斯·L·凯米克; 弗朗西斯·P·莫拉纳
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: AU2002343434A1; WO2003030304A2; WO2003030304A3; US6540559B1; US20030064626A1; CN100557898C

Abstract

本发明公开了一种电连接器，它包括多个可互换的端子模块(100，900)。每个端子模块都包括端子模块座，该端子模块座保持多个信号接触件(135，137，935，937)和接地接触件(132，932)。这些信号接触件(135，137，935，937)和接地接触件(132，932)排列成行和列的型式。这种型式包括在每行和每列中，至少一个接地接触件设置在成对的相邻信号接触件(130，930)之间。一行中的信号接触件对与相邻行中的信号接触件对相互错开。

Description

高速对接连接器

技术领域

本发明设计一种高速对接连接器(docking connector)，尤其是涉及一种具有可互换的接头(chicklet)或端子模块的高速对接连接器，接头或端子模块中装有电气元件，这些电气元件排列的型式能够使对接连接器中的串扰和电气干扰最小。

背景技术

如计算机等的许多电子系统都包括对接连接器。例如，用对接连接器将计算机监视器连接到计算机的硬驱。一般地讲，对接连接器包括插头组件和管座(header)组件。插头组件位于例如计算机硬驱上，而管座组件从监视器经导线延伸。插头组件和管座组件相配接，在系统的构件例如监视器和硬驱之间进行电连接。

插头组件和管座组件都包括多个信号接触件和接地接触件。一般说来，信号接触件排列成多行或者多列，接地接触件排列成多行或者多列。多行信号接触件彼此间由一行接地接触件隔开。各列信号接触件彼此间由一列接地接触件隔开。这样，无论是行还是列的构造，每个信号接触件都与一个接地接触件相邻，而该接地接触件又与另外的一个信号接触件相邻。

在插头组件和管座组件中，信号接触件之间经常会发生电气干扰和串扰。因为信号列或者行相互间是对齐的，所以，两个相邻的信号接触件会发生电气干扰，并且相互之间产生串扰。信号接触件之间的电气干扰和串扰降低了系统的速度和工作效率。

另外，一般的对接连接器包括诸如信号接触件、信号管脚、接地接触件、接地管脚等电气元件，这些电气元件单独地安装在插头组件和管座组件内。也就是说，每个组件一般都会包括一大堆电气元件。这样，如果有一个电器元件工作不稳定，那么，一般都要用一堆新的电气元件代替包含那个工作不稳定的电气元件的旧的一堆电气元件。

而且，传统的连接器组件在生产时还存在某些困难。用一堆或一组电气元件来生产组件，会在这些组件中引起应力和应变。即，由于大堆的电气元件装在每一个组件中而产生的应力、应变以及力，组件座的壁会弯曲变形。

发明内容

因此，要解决的一个问题是如何提供一种电连接器，能够适应高的信号速度，而电气干扰和串扰最小；而且，这种电连接器的电气元件很容易更换。

权利要求1限定的电连接器解决了上述问题。

本发明是一种包括多个可互换的端子模块的电连接器。每一个端子模块都包括一个端子模块座和多个信号接触件和接地接触件。这些信号接触件和接地接触件位于端子模块座中并排列成行和列。在每行和每列中，至少一个接地接触件设在成对的相邻信号接触件之间。

附图说明

下面，以举例的方式参照附图来描述本发明。附图中，

图1是根据本发明实施例的插头型接头的前视正等轴测分解示意图；

图2是根据本发明实施例的插头型接头的后视正等轴测分解示意图；

图3是根据本发明实施例的插头型接头组装后的正等轴测示意图；

图4是根据本发明实施例的插头组件的后视正等轴测示意图；

图5是根据本发明实施例的插头组件的前视正等轴测示意图；

图6是根据本发明实施例的管座组件的前视正等轴测示意图；

图7是根据本发明实施例的对接连接器的正等轴测示意图；

图8是根据本发明实施例的插头型接头内的信号接触件对和接地接触件的排列型式示意图；

图9是根据本发明实施例的管座型接头的前视正等轴测分解示意图；

图10是根据本发明实施例的管座型接头的后视正等轴测分解示意图；

图11是根据本发明实施例的管座型接头组装后的正等轴测示意图；

图12是根据本发明实施例的管座型接头内的信号接触件对和接地接触件的排列型式示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例中的插头型接头或者插头端子模块100的前视正等轴测分解示意图。图2是根据本发明一个实施例中的插头型接头100的后视正等轴测分解示意图。插头型接头100包括管脚座102、电气元件128和接触件座160。管脚座102包括信号管脚通道104、接地管脚通道106、如插销或者销等的对准件108、对准支承110以及如凹口等的紧固凹座112。电气元件128包括多个具有信号接触件135和137的信号接触件对130、连接到信号接触件对130上的多个信号管脚140、多个接地接触件132和连接到接地接触件132上的多个接地管脚142。接触件座160包括如插销或销等的对准件162、信号接触件通道164、接地接触件通道166和如插销或销等的紧固件168。

每个信号接触件135和137都连接到信号管脚140，每个接地接触件132都连接到接地管脚142。每个信号接触件135、137和接地接触件132形成为如图1所示每个信号接触件135、137和接地接触件132弯成直角。另外一种方案是，各信号接触件135和137都可以通过直角结合部与其相应的信号管脚140一起形成或者结合到其相应的信号管脚140，各接地接触件132都可以通过直角结合部与其相应的接地管脚142一起形成或者结合到其相应的接地管脚142，这样，就不再需要将各信号接触件135和137以及接地接触件132弯成直角。也就是说，信号接触件135和137与信号管脚140不是共面的。类似地，接地接触件132和接地管脚142也不是共面的。

为了组装插头型接头100，信号管脚140和接地管脚142分别定位在信号管脚通道104和接地管脚通道106内。即，信号管脚通道104和接地管脚通道106分别接受并固定信号管脚140和接地管脚142。当信号管脚140和接地管脚142装在信号管脚通道104和接地管脚通道106中并被后者固定后，对准支承110支承信号接触件对130和接地接触件132并使它们对准。信号管脚140和接地管脚142被定位在管脚座102中之后，接触件座160滑动就位，使信号接触件对130和接地接触件132分别被容纳在信号接触件通道164和接地接触件通道166中。即，信号接触件通道164和接地接触件通道166分别接收并固定信号接触件对130和接地接触件132。接触件座160滑向管脚座102，直到紧固件168被接收到紧固凹座中。优选地，紧固件168可卡住地与紧固凹座接合而将管脚座102紧固到接触件座160。于是，电气元件128就能够牢固地定位在管脚座102和接触件座160内。

图3是根据本发明实施例的组装后的插头型接头100的正等轴测示意图。每个信号接触件对130都包括两个信号接触件135和137，这两个信号接触件135和137直接彼此相邻，并具有刀形的平面状本体部133。信号接触件对130的平面状本体部133的长度为L_C，宽度为W_C，并在一个共同的平面内对齐。接头100中电气元件128构造成信号接触件对130不会在水平方向或者垂直方向直接与另外的一个信号接触件对130相邻。即，位于同一行内的两个信号接触件对130是由一个接地接触件分开的。另外，位于同一列内的两个信号接触件对130也是由一个接地接触件132分开的。每个接地接触件132的宽度为W_G，而信号接触件对130中每个信号接触件的宽度为W_C。每个接地接触件132的宽度W_G大约等于一个信号接触件对130的宽度(2W_C加上信号接触件对130中两个信号接触件间的距离)。

图8是位于根据本发明实施例的插头型接头100内的信号接触件对130和接地接触件132的排列型式800的示意图。如图3和图8所示，型式800包括电气元件128的行A，其中，接地接触件132与信号接触件对130相邻，信号接触件对130又与接地接触件132相邻，接地接触件132又与信号接触件对130相邻。行B包括排在前面的信号接触件对130，后面是排在第二的接地接触件132，再后面是排在第三的信号接触件对130，再后面是另一个接地接触件132。行A和行B中的接地接触件132和信号接触件对130是错开的，由此形成了多列交替的接地接触件132和信号接触件对130。另外，行C和行D类似地错开。因此，一个信号接触件对130在水平方向和垂直方向都不会与另外的一个信号接触件对130直接相邻。

上面参照图3和图8讨论的接地接触件132相对于信号接触件对130的型式或者构造以及接地管脚142相对于信号管脚140的型式或者构造，减小了信号接触件对130之间以及与信号接触件对130相关联的信号管脚140之间的串扰。接地接触件132的位置与信号接触件对130相邻，由此形成了多列交替的、对齐的信号接触件对130和接地接触件130。即，每个信号接触件对130都位于两个接地接触件132之间。接地接触件132用作一列中两个信号接触件对130之间的屏蔽，因此，减小了列内信号接触件对130间的串扰。接地接触件132还用作一行中两个信号接触件对130之间的屏蔽，因此，减小了行内信号接触件对130间的串扰。

在一个实施例中，插头型接头100内的每个信号接触件对130都会比另外的一个信号接触件对130更接近一个接地接触件132。结果，每对信号管脚140(与一个信号接触件对130相关联)比另外的一对信号管脚140(与另外的一个信号接触件对130相关联)更接近一个接地管脚142。因此，每个信号接触件对130都与一个相邻的接地接触件132紧密耦合，而每对信号管脚140(与一个信号接触件对130相关联)都与一个相邻的接地管脚142紧密耦合。各信号接触件对130和信号管脚140分别与接地接触件132和接地管脚142的紧密耦合，减小了信号接触件对130之间以及与信号接触件对130相关联的那对信号管脚140之间的串扰。

图9是根据本发明实施例的管座型接头或者管座型端子模块900的前视正等轴测分解示意图。图10是根据本发明实施例的管座型接头900的后视正等轴测分解示意图。管座型接头900包括管脚座902、电气元件928和接触件座960。管脚座902包括信号管脚通道904、接地管脚通道906、如插销或者销等的对准件908、对准支承910以及如凹口等的紧固凹座912。电气元件928包括多个具有信号接触件935和937的信号接触件对930、连接到信号接触件对930上的多个信号管脚940、多个接地接触件932和连接到接地接触件932上的多个接地管脚942。接触件座960包括如插销或销等的对准件962、信号接触件通道964、接地接触件通道966和如插销或销等的紧固件968。

每个信号接触件935和937都连接到信号管脚940，每个接地接触件932都连接到接地管脚942。每个信号接触件935、937和接地接触件932形成为，如图9所示，各信号接触件935、937和接地接触件932都弯成直角。另外一种方案是，各信号接触件935和937都可以通过直角结合部与其相应的信号管脚940一起形成或者结合到其相应的信号管脚940，各接地接触件932都可以通过直角结合部与其相应的接地管脚942一起形成或者结合到其相应的接地管脚942，这样，就不再需要将各信号接触件935和937以及接地接触件932弯成直角。也就是说，信号接触件935和937与信号管脚940不是共面的。类似地，接地接触件932和接地管脚942也不是共面的。

为了组装插头型接头900，信号管脚940和接地管脚942分别定位在信号管脚通道904和接地管脚通道906内。即，信号管脚通道904和接地管脚通道906分别接收并固定信号管脚940和接地管脚942。当信号管脚940和接地管脚942装在信号管脚通道904和接地管脚通道906中并被固定后，对准支承910支承信号接触件对930和接地接触件932并使它们对准。信号管脚940和接地管脚942被定位在管脚座902中之后，接触件座960滑动就位，使信号接触件对930和接地接触件932分别被接收在信号接触件通道964和接地接触件通道966中。即，信号接触件通道964和接地接触件通道966分别接收并固定信号接触件对930和接地接触件932。接触件座960滑向管脚座902，直到紧固件968由紧固凹座912接收。优选地，紧固件968可卡住地与紧固凹座912接合而将管脚座902紧固到接触件座960。于是，电气元件928就能够牢固地定位在管脚座902和接触件座960内。

图11是根据本发明实施例的组装后的管座型接头900的正等轴测示意图。每个信号接触件对930都包括两个信号接触件935和937，这两个信号接触件935和937直接地彼此相邻，并具有弹性梁式本体部933(接地接触件932包括类似的弹性梁式本体部933)。信号接触件对930的弹性梁式本体部933的长度为L_C，宽度为W_C，并在一个共同的平面内对齐。接头900中电气元件928构造成：信号接触件对930不会在水平方向或者垂直方向直接与另外的一个信号接触件对930相邻。即，位于同一行内的两个信号接触件对930是由一个接地接触件932分开的。另外，位于同一列内的两个信号接触件对930也是由一个接地接触件932分开的。每个接地接触件932的宽度为W_G，而信号接触件对930中每个信号接触件的宽度为W_C。每个接地接触件932的宽度W_G大约等于一个信号接触件对930的宽度(2W_C加上信号接触件对930中两个信号接触件间的距离)。

图12是位于根据本发明实施例的插头型接头900内的信号接触件对930和接地接触件932的排列型式1000的示意图。如图11和图12所示，型式1000包括电气元件928的行A，在行A中，信号接触件对930与接地接触件932相邻，接地接触件932又与信号接触件对930相邻，信号接触件对930又与接地接触件932相邻。行B包括排在前面的接地接触件932，后面是排在第二的信号接触件对930，再后面是排在第三的接地接触件932，再后面是另一个信号接触件对930。行A和行B中的接地接触件932和信号接触件对930是错开的，形成了多列交替的接地接触件932和信号接触件对930。另外，行C和行D类似地错开。因此，一个信号接触件对930在水平方向和垂直方向都不会与另外的一个信号接触件对930直接相邻。

上面参照图11和图12讨论的接地接触件932相对于信号接触件对930的型式或者构造以及接地管脚942相对于信号管脚940的型式或者构造，减小了信号接触件对930之间以及与信号接触件对930相关联的信号管脚940之间的串扰。接地接触件932的位置与信号接触件对930相邻，形成了多列交替的、对齐的信号接触件对930和接地接触件932。即，每个信号接触件对930都位于两个接地接触件932之间。接地接触件932用作一列中两个信号接触件对930之间的屏蔽，因此，减小了列内信号接触件对930间的串扰。此外，接地接触件932还用作一行中两个信号接触件对930之间的屏蔽，因此，减小了行内信号接触件对930间的串扰。

在一个实施例中，插头型接头900内的每个信号接触件对930都会比另外的一个信号接触件对930更接近一个接地接触件932。结果，每对信号管脚940(与一个信号接触件对930相关联)比另外的一对信号管脚940(与另外的一个信号接触件对930相关联)更接近一个接地管脚942。因此，每个信号接触件对930都与一个相邻的接地接触件932紧密耦合，而每对信号管脚940(与一个信号接触件对930相关联)都与一个相邻的接地管脚942紧密耦合。各信号接触件对930和信号管脚940分别与接地接触件932和接地管脚942紧密耦合，减小了信号接触件对930之间以及与信号接触件对930相关联的信号管脚940之间的串扰。

图4是根据本发明实施例的插头组件400的后视正等轴测示意图。图5是根据本发明实施例的插头组件400的前视正等轴测示意图。插头组件400包括插头座401、多个卡装在接头端口407内的插头型接头100和对准罩408。插头座401包括接地板锁402、导向柱404、导向槽403和具有对准凹座406和接触件通道409的接头端口407。对准罩408包括界面腔405。界面腔405具有支承件502，用来支承和组织位于界面腔405内的信号接触件对130和接地接触件132。接地板锁402连接到接地板(未示出)。插头座401与对准罩408一体形成。

各接头100都可以通过接头端口407连接到插头座401。每个接头端口407都包括与位于接头100上的对准件108、162相对应的对准凹座406。如图1所示，对准凹座406接收并固定对准件108和162，使对准件108和162能够卡在对准凹座406内。随着每一个接头100装进一个接头端口407中，信号接触件对130和接地接触件132穿过接触件通道409进入到对准罩408的内腔405中。内腔405中的支承件502支承信号接触件对130和接地接触件132。随着每个接头100卡装到接头端口409内，信号接触件对130和接地接触件132由内腔405内的支承件502支承和组织。即，支承件502支撑一行信号接触件对130和接地接触件132。

信号接触件130和接地接触件132在对准罩408中是暴露的，这样，信号接触件对130和接地接触件132可以与位于管座组件(未示出)中的信号接触件对930和接地接触件932相接触或者相互作用。即，当插头组件400与管座组件配接时，位于管座组件内的信号接触件的弹性梁935和937会与位于插头组件400内的信号接触件刀135和137的长度L_C重叠。可选择的，位于插头组件400内的信号接触件刀135和137的长度L_C可以与管座组件400内的信号接触件弹性梁935和937的长度L_C重叠。另外一种方案是，位于插头组件400内的信号接触件刀135、137与位于管座组件内的信号接触件的弹性梁935、937之间的接触或者作用，可以发生在长度小于整个插头组件400的信号接触件刀135和137的整个长度L_C和管座组件的信号接触件的弹性梁935和937的长度L_C的一部分上。

图6是根据本发明实施例的管座或者插座组件600的前视正等轴测示意图。管座组件600包括管座座601、多个卡装在类似接头端口407的接头端口(未示出)内的管座型接头900和对准罩608。管座座601包括接地板锁602、导向柱604和导向槽603，以及具有对准凹座(未示出)和接触件通道(未示出)的接头端口，类似于图4中的凹座406和409。对准罩608包括内腔605，内腔605具有支承件，用来支承和组织位于内腔605内的信号接触件对130和接地接触件132。接地板锁602连接到接地板(未示出)。管座座601与对准罩608一体形成。

管座型接头900连接到管座座601，类似于上面参照图4和图5讨论的插头型接头100与插头座401的连接方式。为了接收插头组件400的对准罩408或与之配接，管座组件600的对准罩608可比插头组件400的对准罩408大。管座组件600的对准罩608接收插头组件400的对准罩408或与之配接，这样，管座组件600的内腔605内的信号接触件对930与插头组件400的内腔405内的信号接触件对130相接触。另外，在管座组件600与接头组件400配接时，管座组件600的内腔605内的接地接触件932与插头组件400的内腔405内的接地接触件132相接触或相互作用。如图9-11所示，每个第二或者管座型接头900包括具有弹性梁的电气元件928。管座组件600的接头900内所包括的电气元件928在与插头组件400的接头100内的电气元件128配接时，发生偏转。参见图8和图12，管座型接头900的型式1000中的行A向上偏转，这样，管座型接头900的行A与插头型接头100的型式800的行A的顶部接触。管座型接头900的型式1000中的行B向下偏转，这样，插头型接头100的型式800的行A与管座型接头900的行B的顶部接触。类似地，管座型接头900的行C向上偏转而在插头型接头100的行C的上方，而管座型接头的行D向下偏转而在插头型接头100的行D的下面。另一种方案是，型式1000的各行的偏转方向可以反过来。例如，管座型接头900的行A可以向下偏转并接触接头100的行A的底部。

图7是根据本发明实施例的对接连接器700的正等轴测示意图。对接连接器700包括插头组件400和管座组件600。图7所示的是刚好在管座组件600和插头组件400配接之前的对接连接器700。配接时，插头组件400的导向槽403接收管座组件600的导向柱604，而管座组件600的导向槽603同时接收插头组件400的导向柱404。位于接头组件400内的信号接触件对130的暴露出来的信号接触件刀135和137，与位于管座组件600内对应信号接触件对930的暴露出来的信号接触件刀935和537相接触。即，如上面参照图4所描述的，配接时，位于接头组件400内的信号接触件刀135和137与位于管座组件600内的偏转后的信号接触件刀935和537相重叠。接头组件400的暴露出来的信号管脚140和接地管脚142，以及管座组件600的暴露出来的信号管脚940和接地管脚942，连接到电路板(未示出)上。即，接头组件400的信号管脚140和接地管脚142位于第一电路板(未示出)的插座(未示出)内，而管座组件600的信号管脚940和接地管脚942位于第二电路板(未示出)的插座(未示出)内。

于是，电信号可以从第一电路板传向第二电路板。电信号可以通过位于插头组件400上的插头型接头100的信号管脚140从第一电路板传输。接着，电信号从插头型接头100的信号管脚140传向相关联的信号接触件135或137。然后，信号从信号接触件135或137传向位于管座组件600内的管座型接头900的信号接触件935或937。插头组件400的信号接触件135或137，通过插头组件400和管座组件600的配接，而与管座组件600中对应的信号接触件935或937相接触或相互作用。通过这种接触或相互作用，电信号在插头组件400的信号接触件135或137和管座组件600的信号接触件935或937之间传输。从位于管座组件600内的管座型接头900的信号接触件935或937，电信号又传向与信号接触件935或937相对应的信号管脚940。然后，电信号从信号管脚940传向第二电路板。按照这种方式，电信号可以从第一电路板传向第二电路板，反之亦可。

组件400和600安装在其上的接地板或者接地面(未示出)上减小了对接连接器700内的串扰和电气干扰的大小。与接地接触件132、932和接地管脚142、942相似，接地板用作信号屏蔽。因为接地接触件132、接地管脚142、接地板控制了串扰和电气干扰，所以，对接连接器700内的信号速度增加了。

另外，接头100和900可以使插头组件400和管座组件600互换。即，每一个插头组件400和管座组件600都可以用很容易进行更换或者替换的元器件进行制造。不再将大量的电气元件128和928分别固定在插头组件400和管座组件600内，而可以更少量的电气元件128和928分别装在插头组件400和管座组件600内。即，不再使用装进例如插头组件400内的、具有全部电气元件128的一个全都包括的接头，而可以使用更小的可互换的多个接头100。因此，当插头组件400的某些电气元件128工作不稳定时，只需要更换包含有工作不稳定的电气元件128的接头100。另外，当管座组件600的某些电气元件928工作不稳定时，只需要更换包含有工作不稳定的电气元件928的接头900。

因此，本发明提供了一种对接连接器，由于接地接触件的屏蔽，能够使信号接触件之间的电气干扰和串扰最小。本发明还提供了一种对接连接器，由于信号接触件之间的电气干扰和串扰最小，能够适应增大的信号速度。本发明还提供了一种对接连接器，由于端子模块或者接头的可互换性和模块化，其电气元件能够容易而且有效地进行更换。

Claims

1.一种电连接器，包括多个可互换的端子模块(100，900)，每一个所述的端子模块都包括一个端子模块座和多个信号接触件(135，137，935，937)和接地接触件(132，932)，这些信号接触件和接地接触件保持在所述端子模块座中并排列成行和列，其特征在于，在每行和每列中，至少一个所述接地接触件设置在成对的相邻信号接触件(130，930)之间。

2.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，在相邻的所述行中，所述成对的相邻信号接触件是相互错开的。

3.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述端子模块座包括能卡固在一起的两件(102，160，902，960)。

4.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，每个所述的信号接触件都结合到一个相应的信号管脚(140，940)，而每个所述的接地接触件都结合到一个相应的接地管脚(142，942)。

5.如权利要求4所述的电连接器，其特征在于，所述端子模块座包括接收并固定所述信号管脚和所述接地管脚的管脚座(102，902)和接收并固定所述信号接触件和所述接地接触件的接触件座(160，960)，所述管脚座和所述接触件座能够卡固在一起。

6.如权利要求1所述的电连接器，还包括保持所述多个可互换端子模块的连接器座(401，601)。

7.如权利要求6所述的电连接器，其特征在于，所述多个可互换端子模块并列地排列在所述连接器座中。