[发明专利]直连正交连接系统

说明书

相关申请和优先权的交叉引用

本申请要求于2012年10月10日提交的标题为“Direct Connect Orthogonal Connection Systems”的美国临时专利申请第61/712,141号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容总体上涉及电互连系统，更具体地，涉及高速电连接器。

背景技术

电连接器用在许多电子系统中。在若干印刷电路板(“PCB”)上制造系统通常比将系统作为单个组件来制造更容易且更具成本效益。印刷电路板有时被称为子板或子卡并且被保持在插件架中。然后，在子卡之间建立电连接。

用于将子卡互连的传统布置是使用底板。底板是包括信号走线的大型PCB，信号走线将电信号从一个子卡按路线发送至另一子卡。底板安装在插件架组件的后部，并且子卡从插件架的前部插入。子卡彼此平行并且与底板成直角。

为了易于组装，子卡通常通过可分离连接器连接至底板。通常，使用两片可分离电连接器，其中一个连接器安装至子卡，而另一个连接器安装至底板。这些连接器相配接并且建立大量导电路径。有时，引导子卡连接器与底板上的配接连接器正确对准的导销附接至底板。

用于将子卡互连的另一传统方法使用中板。在中板配置中，子卡连接至被称为中板的大型PCB的前部和背部。中板通常安装在插件架组件的中心，并且子卡插入卡架的前部和背部中。中板非常类似于底板，但是中板在两侧上具有连接器以连接至从组件的前部和背部插入的子板。

用于将子卡互连的另一技术是直接连接正交的子卡而不使用中板。电连接器用于使子卡正交互连，其中每个子卡具有与另一子卡的连接器配接的连接器。

使用直连正交配置的优点包括不受限于中板电路板的特定设计的灵活性、由于不存在会阻挡气流的中板而产生的更好的冷却以及还有降低的成本。然而，使用直连正交配置也产生了一些挑战，包括当扭转内部信号导体和接地导体以将两个正交子卡互连时维持信号完整性。另外，缺少可以为子卡提供机械对准的诸如中板或底板的刚性物理支承结构会产生挑战。

在制造高密度、高速连接器的过程中的困难之一是连接器中的导电体可以如此接近以至于在相邻信号导体之间可能存在电干扰。为了减少干扰，或者为了提供期望的电特性，可以在相邻信号导体之间或周围放置屏蔽构件。屏蔽物通常是接地导体，其防止在一个信号导体上携带的信号在另一信号导体上产生“串扰”。接地导体也影响每个信号导体的阻抗，这会进一步促成期望的电特性。

可以使用其他技术以控制连接器的性能。以差分方式传输信号也可以减少串扰。在称为“差分对”的导电路径对上携带差分信号。该导电路径之间的电压差表示信号。通常而言，差分对被设计成具有在这对导电路径之间的优选耦接。例如，与连接器中的相邻信号路径相比，差分对的两个导电路径可以被布置成彼此更接近地延伸。在差分对之间可以使用接地导体形式的屏蔽。

在直连正交配置中维持信号完整性会是特别的挑战。通常期望的是在整个信号导体的路径中具有一致的阻抗，这是因为阻抗的突变会改变信号完整性。然而，在信号导体与接地导体之间的间距变化的附近或者沿信号路径的其他变化的附近，导电元件例如信号导体和/或接地导体的阻抗会改变。在其中信号导体需要从一个板路由至另一个正交板的直连正交连接器中，这样的变化难以避免。

此外，在配接接口处，必须产生力以将来自可分离连接器的导电元件压在一起，使得在两个导电元件之间进行可靠的电连接。经常地，该力由连接器中的一个连接器中的配接部的弹性特征产生。例如，一个连接器的配接部可以包括形状如梁(beam)的一个或更多个构件。当连接器被压在一起时，每个梁被另一连接器中形状如柱、销或叶片(blade)的配接触头偏转。当梁被偏转时由梁所产生的弹性力提供接触力。

产生机械力的需要对配接部的形状提出要求。例如，配接部必须足够大以产生进行可靠的电连接的充足的力。这些机械要求会妨碍使用屏蔽，或者会指示在配接接口附近在导电元件的阻抗改变的位置中使用导电材料。因为阻抗的突变会改变信号导体的信号完整性，所以配接部通常被认为是连接器的噪声较大的部分。

发明内容

本发明人已经认识到并且理解可以用于改进直连正交连接器中的信号完整性的技术。这样的连接器可以提供改进的高速、高密度直连正交互连系统。这些技术可以在使用批量制造技术的连接器中实现，带来经济型连接系统。这些技术可以在用于直连正交互连的连接器或其他连接器中一起使用、单独使用或者以任何适合的组合使用。