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CN1275825A - 用于印刷电路板的边缘卡连接器 - Google Patents

用于印刷电路板的边缘卡连接器
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CN1275825ACN00108738ACN00108738ACN1275825ACN 1275825 ACN1275825 ACN 1275825ACN 00108738 ACN00108738 ACN 00108738ACN 00108738 ACN00108738 ACN 00108738ACN 1275825 ACN1275825 ACN 1275825A
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Abstract

一种边缘卡电连接器,其适于接收在邻近于边缘的板的至少一侧上具有接触焊盘的印刷电路板的边缘。连接器包括具有板接收面的细长绝缘外壳,板接收面具有用以接收印刷电路板边缘的细长槽。多个端子接收空腔沿槽的至少一侧沿槽的纵向间隔开设置并由横向壁分隔。多个第一和第二端子被接收到空腔中。端子的形状适于为第一和第二端子之间提供极好的电容耦合,从而改善连接器的电性能并减少串扰。

Description

用于印刷电路板的边缘卡连接器
概括地说,本发明涉及电连接器领域,尤其涉及用于印刷电路板的高性能边缘卡连接器(edge card connector)。
在电子工业中广泛使用的一类通用的电连接器称为“边缘卡”连接器。边缘卡连接器接收具有配合边缘和邻近于边缘的多个接触焊盘的印刷电路板或卡。这种边缘卡连接器具有限定细长插座或槽的细长壳体,插座或槽用于接收印刷电路板的配合边缘。多个端子沿所述槽的一侧或两侧间隔开设置以便与邻近于板之配合边缘的接触焊盘啮合。在大多数应用中,这种边缘连接器安装在第二印刷电路板上。配合的边缘板或卡通常称为“子”板,安装连接器的板通常称为“母”板、底板或基板。
具有上述特征的边缘卡连接器的问题主要集中在对高速、小型化电子电路的日益增长的需要。这种连接器的端子安装在绝缘材料制成的外壳内,绝缘材料例如为塑料等。不仅这些端子日益小型化,而且它们在外壳内的密度也变得越来越大。端子由与外壳一体的绝缘隔板或壁分隔,其沿外壳的槽成排安装,外壳包括包围端子的侧壁。遗憾的是,这种高密度电路导致串扰增加以及不良的阻抗控制。
例如,微处理器以不断提高的频率运行并在数量增加的并行连接的宽信道上与存储器、显示驱动器或类似设备这样的辅助设备通信。这种高频率电路的互连是通过具有紧密间隔的端子的连接器实现的,端子具有相对较小的横截面积,或者端子既紧密间隔又具有较小的横截面积。对高频操作的要求导致需要受控阻抗,以便传输或传递具有最小失真的快速数字脉冲上升时间。但是,由于信号-信号耦合,紧密的电路空间会导致前面提到的串扰的增加。本发明旨在解决种种问题,尤其是提供一种端子结构,其特征在于,基本沿端子的整个信号路径为信号端子提供受控信号-地电容耦合以及屏蔽,于是导致受控电感和阻抗。
所以,本发明的目的是提供一种用于接收具有邻近于边缘的接触焊盘的印刷电路板边缘的新的改进型边缘卡电连接器。
在本发明的示例性实施例中,边缘卡连接器包括具有板接收面的细长绝缘外壳。细长槽大体沿外壳的纵轴线设置在板接收面上,用于接收所述印刷电路板的边缘。设有多个横向隔开的端子接收空腔,用于接收多个可与印刷电路板的接触焊盘啮合的第一和第二端子中的相应端子,空腔的布置沿槽在外壳的纵向上限定了至少一排空腔,成排的空腔由大体垂直于外壳纵轴线延伸的横向壁分隔开。多个第一和第二端子接收在多个端子接收空腔中。
每个第一端子包括基体部分,它具有将端子固定在外壳中的保持部分。弹性弹簧臂从基体部分延伸并终止在一个接触部分,该接触部分伸入所述槽中以便与印刷电路板上的一个接触焊盘啮合。在弹性弹簧臂的末端可设置加大的头部,该头部从接触部分远离于所述槽在一对相邻的外壳横向壁之间延伸。尾部从基体部分延伸以便与电路部件上的电路互连。屏蔽部分沿与尾部相同的方向从与尾部隔开的基体部分向下伸出。机械非功能性阻抗匹配部分也从基体部分伸出。
每个第二端子包括基体部分,它具有将端子固定在外壳中的保持部分。每个第二端子的基体部分和保持部分可以处在第一端子的基体部分和保持部分的纵剖面内,即在外壳的纵向上。弹性弹簧臂从基体部分延伸并在所述槽处终止于一个接触部分,以便与印刷电路板上的一个接触焊盘啮合。第二端子的弹簧臂最好处在第一端子的弹簧臂的纵剖面内。在窄弹性弹簧臂的末端可以设有指状部或加大的头部,该指状部或加大的头部从接触部分远离于所述槽在一对相邻的外壳横向壁之间延伸。第二端子的指状部或加大的头部最好处在第一端子的加大头部的纵剖面内。尾部从基体部分延伸以便与电路部件上的电路互连。在外壳外面的尾部和基体部分的接合处可以设有加大的支承部分。第二端子的支承部分最好处在第一端子的屏蔽部分的纵剖面内。
如本文所公开的,第一端子的弹性弹簧臂比第二端子的弹性弹簧臂宽。每个第一和第二端子由金属材料薄板冲压而成。
除了接触部分、保持部分的一小部分和尾部以外,基本上整个第二端子处在第一端子的纵剖面内。这为端子之间提供了充分的电容耦合,如果第一端子是接地或参考端子,第二端子是信号端子,那么接地端子基本屏蔽信号端子。
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明实施例的描述而得到进一步说明。
本发明的特征具有新颖性并具体由权利要求书提出。本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明实施例的描述而得到进一步说明,图中相同的部件用相同的附图标记表示,在这些附图中:
图1是本发明电连接器的局部剖视图;
图2是连接器的顶部平面图;
图3是连接器的侧视图;
图4是插入连接器的印刷电路板或边缘卡(edge card)的侧视图;
图5是沿图3的线5-5的纵向剖面图;
图6是沿图3的线6-6的纵向剖面图;
图7是一对信号端子叠加在一对接地端子上的视图,为简明起见移走连接器外壳;
图8是与图5类似的纵向剖面图,但具有本发明另一实施例的第一或接地端子;
图9是与图6类似的纵向剖面图,但具有本发明另一实施例的第二或信号端子;
图10是与图7类似的纵向剖面图,但示出了与外壳有关的图8和9中的端子。
详细参考附图,首先参考图1-3,示出了本发明所述的细长的边缘卡型电连接器10。该连接器是这类连接器的一个典型,因为它包括整体模制的整体细长绝缘外壳12,它限定了板接收面12a和板安装面12b。板接收面12a包括细长插座或卡槽14,用于接收印刷电路板18的配合边缘16(图4)。多个端子(下文所述的)沿槽14的两侧间隔开设置,用于与印刷电路板28两侧上的邻接于配合边缘16的接触焊盘20a和20b啮合。在22处(图1),卡槽14在槽的相对两端延伸成外壳12的一对直立支柱12c。一对肋24在外壳的相对的两纵向侧壁之间延伸。这些肋具有多个功能,例如支承侧壁、限定卡槽以及为印刷电路板18提供极化。
在大多数应用中,如连接器10这样的边缘卡连接器安装在第二印刷电路板27上,即通过连接器外壳12的板安装面12b安装在第二印刷电路板27上。配合电路板或边缘卡18一般称为“子”板,安装连接器的电路板27一般称为“母”板。因此,连接器外壳12可以包括与其整体模制的一个或多个安装柱26(图3)和/或一个或多个金属板锁28。安装柱和板锁分别伸入母板上的适当安装孔和锁孔中。多个支座30(图3)从外壳12的板安装面12b向下伸出预定距离,使得当将外壳安装在母板上时与母板隔开。
具体参考图4,可以看出,子板或边缘卡18在其边缘16有一对极化槽口32。这些极化槽口接收外壳12的极化肋24(图1),从而确保板相对于细长连接器沿边沿适当导入卡槽14中。在图4中还可看出,接触焊盘20a和20b邻近于边缘卡的边缘16排成两排,接触焊盘20b的那排比接触焊盘20a的那排更靠近边缘16。每排接触焊盘总体上与配合边缘16平行。
结合图1和2参考图5和6,连接器10的细长外壳12具有多对横向隔开的端子接收腔34。这些对横向隔开的端子接收腔沿外壳长度方向限定了两排空腔,在卡槽14的相对侧上各有一个空腔。每排中的空腔通过外壳的横向壁36分隔。横向壁总体上垂直于外壳的纵轴线延伸,外壳的纵轴线总体上沿细长卡槽14向下延伸。成对的横向隔开的空腔分别接收多对第一端子或触点以及第二端子或触点中的相应端子或触点,第一端子或触点在图5中由38总体表示,第二端子或触点在图6中由40总体表示。成对的第一端子38与成对的第二端子40在外壳12纵向上交替布置。所有端子都是从金属材料导电片上冲压或“冲切”出来的,与通常垂直于卡槽的平面总体处在一个平面上。在给定应用中,第一端子38可以是接地端子、参考端子和/或电源端子,第二端子40可以是信号端子。实际上,在一些应用中也希望利用一些第二端子作为电源端子。为了方便起见,下文将这种第一端子38称为接地端子。在一些应用中,希望通过冲压形成端子来制造端子。
更特别地,具体参考图5,可以看出,一对接地端子38被接收到一对横向隔开的空腔34中。两个端子除了定向在槽14的相对侧上从而与位于其相对侧上的子卡接触以外,外形和结构是相同的。每个端子38包括基体部分38a,保持部分38b从基体部分38a延伸并固定在安装通道42中以将端子固定在外壳中。窄弹性弹簧臂38c从基体部分向上延伸且朝向卡槽14向内倾斜,在该卡槽的位置处包括一个用于与边缘卡18的其中一个接触焊盘20a(图4)啮合的接触部分38d。加大的头部38e形成在窄弹性弹簧臂38c的末端,并从接触部分38d沿远离卡槽14的方向延伸到位于一对相邻横向壁36之间的相应空腔中。尾部38f从基体部分向下延伸以插入母板上的适当孔中并与板上和/或孔中的电路迹线电连接。一个通常为矩形的屏蔽部分或接头38g也从基体部分向下延伸,与尾部38f横向隔开。最后,一个机械的非功能性阻抗匹配部分38h在基体部分的内部角上从基体部分开始向上向内延伸。部分38h的尺寸在制造连接器的设计阶段被确定,以便在待连接特殊连接器的电路中提供给定的特性阻抗值。
具体参考图6所示的一对信号端子40,两个信号端子除了在外壳12内的一对横向间隔的空腔34中的取向相反以外,它们在外形和结构上是相同的。每个端子40包括基体部分40a,保持部分40b从基体部分40a延伸并固定在安装通道44中以将端子固定在外壳中。窄弹性弹簧臂40c从基体部分向上延伸朝向卡槽14倾斜,在槽的位置包括一个用于与边缘卡18的其中一个接触焊盘20b啮合的接触部分40d。在窄弹性弹簧臂40c的末端形成有指状部40e,它从接触部分40d远离于卡槽14延伸到位于一对相邻横向壁36之间的相应空腔34中。指状部确保端子的弹性弹簧臂在横向上对准保持在空腔34内,由此与接地端子38隔开。尾部40f从基体部分向下延伸插入母板上的适当孔中并与印刷电路板上和/或孔中的适当电路迹线互连。在外壳12外面的尾部40f和基体部分40a的接合处形成总体为矩形的加大的支承部分40g。支承部分40g在外壳的板安装面12b的下面延伸,为尾部提供附加强度。
当边缘卡18(图4)插入连接器外壳12的卡槽14中时,卡的边缘16连续啮合接地端子38的接触部分38d和信号端子40的接触部分40d。图5和6中示出了处于不偏斜位置的接地端子的窄弹性弹簧臂38c和信号端子的窄弹性弹簧臂40c。当边缘卡朝向底部46插入卡槽14中时,边缘卡使弹性弹簧臂偏斜,由此弹性弹簧臂向外倾斜并在端子的接触部分上有效地将向内的压力施加到边缘卡的接触焊盘上。
由于相应的弹性弹簧臂40c和38c已经以平面图中所示边缘卡18的双向箭头“A”的方向向外倾斜,图7示出了叠加在一对接地端子38上的一对信号端子40。信号端子40的基体部分40a和保持部分40b几乎整个位于接地端子38的基体部分38a和保持部分38b的纵剖面内,即在连接器的纵向上。
信号端子的窄弹性弹簧臂40c处在接地端子38的弹簧臂38c的纵剖面内。信号端子的弹簧臂40c总体上平行于并稍窄于接地端子的弹簧臂38c。信号端子的指状部40e在接地端子的加大头部38e的纵剖面内。最后,信号端子的加大支承部分40g处在接地端子的矩形屏蔽部分38g的纵剖面内。
如前所述,在图7中可以看出,除了非常小的伸出的接触部分40d和尾部40f(在母板27内)以外,信号端子40的整个结构都处在接地端子38的纵剖面内。实质上,接地端子“遮蔽”或叠加在信号端子上,甚至包括了信号端子的向下延伸的加大的支承部分40g。这提供了信号端子和接地端子之间极好的信号-地电容耦合,减小了信号-信号耦合,因此显著降低了连接器的串扰。上述端子的另一个优点是极好的阻抗控制。
现在参考图8-10,公开了与第一实施例不同的本发明第二实施例,不同之处主要涉及第一实施例的接地和信号端子方面。第二实施例中与第一实施例中相同的部件用图1-7中使用的相同参考数字表示,在第二实施例的描述中,相同部件的说明从略。
将图8与图5比较可以看出,第二实施例中由138总体表示的接地端子与接地端子38基本相似。但存在几个区别。第一,基体部分138a在纵向上更高或更宽。因此,除去了端子38的矩形屏蔽部分或接头38g。通过增加水平接头138i,基体部分138a还被水平加宽。此外,机械非功能性阻抗匹配部分138h被垂直加大和水平加大。实际上,考虑到可用空间,部分138h的尺寸已经在不防碍可偏斜弹性弹簧臂38c、卡槽14或跨越卡槽定位的对准接地端子138的阻抗匹配部分138h的情况下被减小了。最后,弹性弹簧臂38c和加大头部138e之间的过渡部分138j被加大,使得弹簧臂和头部之间的过渡是更加渐变的。可以看出,这些变化中的每个变化都增大了接地端子138的表面积。
第二实施例中由140总体表示的信号端子与第一实施例相比也扩大了。比较图9和图6,可以看出,信号端子140还具有加大的基体部分140a。基体部分被垂直加大,缩短了加大支承部分140g的长度。通过增加水平接头140i,基体部分140a还被水平加宽。信号端子140在其内部角的位置具有从基体部分140a向上向内伸出的机械非功能性阻抗匹配部分140h。如同接地端子138的阻抗匹配部分138h一样,考虑到可用空间和需要增强屏蔽以及与接地端子的电容耦合,信号端子140的阻抗匹配部分140h的尺寸被最大化了,这将在下面描述。最后,信号端子140具有加大的头部140j,该头部形成于窄弹性弹簧臂40c的末端,从接触部分40d远离于卡槽14延伸到一对相邻横向壁36之间的相应空腔中。
图10示出了叠加在第二实施例的一对接地端子138上的第二实施例的一对信号端子140。如同第一实施例一样,整个信号端子基本上处在接地端子的纵剖面内。接触部分40d和尾部40f的边缘除外。因此,第二实施例的端子138、140具有第一实施例的端子38、40的信号-地电容耦合、减少串扰和控制阻抗的优点。此外,接地和信号端子138、140表面积的增加增大了电容,由此减小了端子的阻抗。
最后,第二实施例的端子138、140在电子元件电路的理想阻抗与连接器的理想阻抗相匹配方面提供了显著的灵活性。为了使电容最大并由此减小连接器的阻抗,阻抗匹配部分140h、加大的头部140j以及水平接头140中的一些部分或所有部分的尺寸都被最大化。结果,在不影响连接器的机械性能(例如:插力、法向力、端子保持力)的情况下,通过减小这些部分中一些部分的尺寸可以减小相邻的接地端子138和信号端子140之间的电容(由此增大了阻抗)。
应当理解,本发明可以在不脱离本发明实质和中心特征的情况下通过其他特殊形式来体现。因此本发明的例子和实施例都是示例性的而非限制性的,本发明不限于本文所给的细节。

Claims (31)

与所述第一端子对准并相邻的第二端子,所述第二端子具有基体部分,将所述端子保持在外壳内的端子保持部分,从所述基体部分延伸以便与电路板上的电路互连的板接触部分,从所述基体部分延伸的弹性可偏斜弹簧臂,邻近于弹簧臂末端以便与印刷电路板上的另一个接触焊盘啮合的接触部分,所述弹性可偏斜弹簧臂和接触部分可在将所述印刷电路板插入外壳内的槽中之前的第一位置和使印刷电路板位于外壳内的槽中的第二偏斜位置之间移动,第二端子的弹簧臂比第一端子的弹簧臂窄,当所述第一和第二端子的所述弹簧臂和接触部分处于其第二偏斜位置时,第二端子的弹簧臂在垂直于所述基体部分平面的方向上处在第一端子的弹簧臂的纵剖面内。
与所述第一端子对准并相邻的第二端子,所述第二端子具有平面基体部分,将所述端子保持在外壳内的端子保持部分,从所述基体部分延伸以便与电路板上的电路互连的板接触部分,从所述基体部分延伸的弹性弹簧臂,邻近于弹簧臂末端以便与印刷电路板上的另一个接触焊盘啮合的接触部分,所述弹性弹簧臂和接触部分可在将所述印刷电路板插入外壳内的槽中之前的第一位置和使印刷电路板位于外壳内的槽中的第二偏斜位置之间移动,还具有从第二端子的基体部分以悬臂方式伸出的机械非功能性阻抗匹配部分,第二端子的机械非功能性阻抗匹配部分在垂直于所述基体部分平面的方向上处在第一端子的机械非功能性阻抗匹配部分的纵剖面内。
与所述第一端子对准并相邻的第二端子,所述第二端子具有平面基体部分,将所述端子保持在外壳内的端子保持部分,从所述基体部分延伸以便与电路板上的电路互连的板接触部分,从所述基体部分延伸的弹性弹簧臂,邻近于弹簧臂末端以便与印刷电路板上的另一个接触焊盘啮合的接触部分,所述弹性弹簧臂和接触部分可在将所述印刷电路板插入外壳内的槽中之前的第一位置和使印刷电路板位于外壳内的槽中的第二偏斜位置之间移动,还具有位于弹性弹簧臂的末端并从接触部分延伸的加大的头部,当所述第一和第二端子的所述弹簧臂和接触部分处于其第二偏斜位置时,第二端子的加大的头部在垂直于所述基体部分平面的方向上处在第一端子的加大头部的纵剖面内。
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