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用于高频信号的混合电连接器

文献发布时间:2023-06-19 11:17:41


用于高频信号的混合电连接器

发明背景

1.发明领域

本发明涉及电连接器。更具体地,本发明涉及混合高频电连接器,该混合高频电连接器包括到缆线的连接以及到基板或电路板的连接。

2.相关技术的描述

电连接器被用来使诸如基板或印刷电路板(PCB)的电子设备能够相互连通。电连接器还被沿电子设备之间的路径使用,以将缆线连接到其它缆线或PCB。连接器可以被认为具有两个部分,连接至第一电子设备或第一缆线的第一部分,以及连接至第二电子设备或第二缆线的第二部分,其中第二电子设备或第二缆线将要与第一设备或第一缆线处于连通。为了连接两电子设备或缆线,连接器的第一部分和第二部分对接在一起。

连接器可包括第一部分中的第一接触件组以及将与第一部分的接触件连接的第二部分中的第二接触件组。当公连接器和母连接器对接时,通过为公连接器和母连接器提供相接合的对应接触件组可以容易地实现公连接器和母连接器对接。此外,公连接器和母连接器可以连接到彼此以及从彼此断开连接,以分别电连接和断开连接公连接器和母连接器所连接的电子设备。

因此,第一连接器部分和第二连接器部分通过其接触件连接至电子设备或缆线。接触件通常永久地连接至电子设备或缆线。例如,第一连接器部分可以连接至缆线,并且第二连接器部分可以连接至PCB。第一连接器部分可以连接至第二连接器部分,以使信号能往返于PCB上的设备和/或PCB中的设备传输。第二连接器部分通过蚀刻在PCB内的电迹线连接至PCB上的设备和/或PCB中的设备。

已经针对传输高频信号的电连接器提出并实施了各种标准和规范。一个示例是四通道小型可插拔(QSFP/QSFP+),QSFP/QSFP+通常用于数据通信系统中的紧凑型、可热插拔收发器的规范。图1是公开于美国专利申请号2016/0218455中的常规QSFP/QSFP+型连接器的透视图,其受限于每条通道大约10吉比特/秒的数据传输速率(总共约40吉比特/秒)。

如图1所示,对接缆线4连接至公QSFP连接器1,公QSFP连接器1与母QSFP连接器2A对接,母QSFP连接器2A被包括在安装到PCB5的笼罩(cage)2内。公QSFP连接器1包括壳体1A和电路板10。母QSFP连接器2A的笼罩2包括热沉3。来自对接缆线4的输入信号在连接器1和连接器2A之间传输,并接着传输到PCB5。然后,信号通过PCB5中或PCB5上的电迹线(未示出)传输。例如,信号可以通过PCB5中的电迹线传输到集成电路(IC)或其它电部件。然而,由于母QSFP连接器2A端接(terminated)到PCB5,因此这种布置导致数据传输的瓶颈。

图2是比较通过缆线的信号插入损耗和通过PCB5上的迹线的信号插入损耗的曲线图。如图2所示,即使是PCB中的“低损耗”蚀刻电迹线,与同等长度的#28AWG(美国线规)缆线相比,PCB中的“低损耗”蚀刻电迹线具有显著更大的信号插入损耗,尤其是在较高频率时。例如,在20GHz的频率,通过缆线传输相比通过PCB中的电迹线传输,信号插入损耗有大约36dB的差。

因此,尽管缆线提供具有高信号完整性的信号路径(例如,光缆或屏蔽缆线,诸如同轴缆线或双轴缆线),但PCB中的电迹线却提供具有较低信号完整性的信号路径,尤其是在较高频率时。特别地,PCB中的电迹线比光缆或屏蔽缆线具有高得多的差分信号插入损耗,并且更容易受到干扰和串扰,即使部件(诸如IC)被邻近母QSFP连接器2A布置在PCB上。

图3示出基板14的平面图,比较了已知的支持多源协议(MSA)QSFP-DD连接器的占用区。如图3所示,占用区包括连接盘16的阵列,已知的支持MSA QSFP-DD的连接器的插座本体可以安装到连接盘16,并且占用区包括压配合孔18,笼罩的压配合尾部和已知支持MSAQSFP-DD连接器的插座本体的压配合尾部可以插入压配合孔18。

发明内容

为了克服上述问题,本发明的实施例提供电连接器,电连接器连接至辅助基板,使用低速连接和高速连接,其中低速连接连接至辅助基板中的电迹线来传输低频信号、接地和电力,高速连接连接至缆线来传输高频信号。换句话说,根据本发明实施例的连接器是混合连接器,该混合连接器具有传输高频信号的缆线连接和传输其它信号的板连接。

本文所述的一个技术方案是第一电连接器的配合,第一电连接器具有第一对接接口、第一安装接口和附连到基板占用区上的缆线,第一电连接器被配置为接收第二电连接器,第二电连接器具有第一对接接口、不同于第一安装接口的第二安装接口,并且没有附连的缆线。例如,第一电连接器可以是由申泰公司(SAMTEC,Inc.)制造的FQSFP-DD插座缆线连接器,而第二电连接器可以是QSFP-DD插座板连接器。换句话说,第一电连接器可以包括第一对接接口、第一安装接口以及N个电接触件,第一电连接器将被改造以形成第二电连接器,第二电连接器具有第一对接接口、不同于第一安装接口的第二安装接口以及相同的N个电接触件。第二安装接口可以对应于基板占用区。N个电接触件中给定数量的电接触件的各个第一安装端分别界定第二电连接器壳体的第一安装接口,并且N个电接触件中给定数量的电接触件的各个第二安装端分别从第二电连接器壳体的另一侧延伸,以容纳附连的缆线。第二电连接器壳体的另一侧,诸如顶表面,可被定位成平行于第一安装接口或第二安装接口,使得相应的第二安装端对应于基板占用区并且不干扰基板占用区。基板占用区可以是QSFP-DD板连接器占用区,如图3所示。

根据本发明的实施例,连接器包括:壳体;围绕壳体的笼罩;位于壳体中并传输高速信号的第一接触件;位于壳体中传输低速信号的第二接触件,并且每个第二接触件包括从壳体的顶表面延伸的部分;连接至第一接触件的第一缆线;以及连接至第二接触件的第二缆线。

连接器还可以包括控制基板,其中每个从壳体的顶表面延伸的第二接触件的部分连接至控制基板,并且第二缆线通过控制基板连接至第二接触件。第二缆线可以被卷边(crimped)到每个第二接触件从壳体的顶表面延伸的部分。连接器还可以包括位于壳体内的片座(wafer),其中第二接触件包括在片座中。连接器还可以包括位于壳体中的附加的第二接触件,附加的第二接触件传输低速信号,每个附加的第二接触件包括从壳体的底表面延伸的部分,并且不连接至任何缆线。

连接器还可以包括附加的第一接触件,附加的第一接触件位于壳体中并连接至接地。第一缆线可以包括屏蔽件,并且附加的第一接触件可以连接至屏蔽件。每个第二接触件可以包括直角弯曲部。连接器与QSFP规范是可兼容的。

根据本发明的实施例,一种连接器系统包括基底基板和连接至该基底基板的第一表面的根据本发明的各其它实施例之一的连接器。

连接器系统还可以包括附加的连接器,附加的连接器连接至基底基板的与第一表面相对的第二表面,其中附加的连接器包括壳体和围绕壳体的笼罩。附加的连接器与QSFP规范是可兼容的。

根据本发明的实施例,一种堆叠连接器包括第一连接器和第二连接器,第一连接器包括第一低速接触件和第一高速接触件;第二连接器堆叠在第一连接器的顶部,并且第二连接器包括第二低速接触件和第二高速接触件,其中每个第二低速接触件包括从第二连接器的顶表面延伸的部分;围绕第一连接器和第二连接器的笼罩;连接至第一高速接触件的第一高速缆线;连接至第二高速接触件的第二高速缆线;以及连接至第二低速接触件的低速缆线。

堆叠连接器还可以包括控制基板,其中每个第二低速接触件的从第二连接器的顶表面延伸的部分被连接至控制基板,并且低速缆线通过控制基板被连接至第二低速接触件。低速缆线可以被卷边到每个第二低速接触件的从第二连接器的顶表面延伸的部分。

第一连接器还可以包括附加的第一低速接触件,每个附加的第一低速接触件包括从壳体的底表面延伸的部分并且附加的第一低速接触件不连接至任何缆线。第一低速接触件可以连接至低速缆线。堆叠连接器还可以包括在第一连接器和第二连接器之间的间隔件。第一连接器和第二连接器与QSFP规范是可兼容的。

根据本发明的实施例,一种堆叠连接器系统包括基底基板,以及连接至该基底基板的根据本发明的各其它实施例之一的堆叠连接器系统。

根据本发明的实施例,一种连接器系统包括:基底基板、第一连接器以及第二连接器,第一连接器连接至基底基板的第一表面,并且第一连接器包括第一壳体,该第一壳体包括在第一区域中直接连接至基底基板的第一接触件以及围绕第一壳体的第一笼罩;第二连接器连接至基底基板的与第一表面相对的第二表面,并且第二连接器包括第二壳体,第二壳体包括在第二区域中直接连接至基底基板的第二接触件以及围绕第二壳体的第二笼罩。在相对于基底基板的水平面投影视图中,第一区域和第二区域不重叠。

第一连接器和第二连接器与QSFP规范是可兼容的。

一种连接器可以包括壳体、围绕壳体的笼罩、第一接触件、第二接触件,以及电连接至第二接触件第二缆线,其中第一接触件:(i)位于壳体中;(ii)传输高速信号;(iii)被配置为附连到安装基板,以及(iv)界定安装接口,第二接触件:(i)位于壳体中;(ii)传输低速信号;以及(iii)各自包括从壳体的顶表面延伸的部分,其中壳体的顶表面平行于安装接口。

通过以下参考附图对本发明的实施例的详细描述,本发明的以上和其它特性、元件、步骤、配置、特征和优点将变得更加明显。

附图的简要说明

图1是常规QSFP连接器的透视图。

图2是比较通过缆线的信号损耗和通过印刷电路板(PCB)上的迹线的信号损耗的曲线图。

图3示出已知QSFP-DD连接器的占用区的平面图。

图4和图5是根据本发明的第一实施例的连接器的主视透视图和后视透视图。

图6是图4和图5中所示连接器的横截面剖视图。

图7是可与图4和图5中所示连接器一起使用的连接器本体的主视图。

图8和图9是图4和图5中所示连接器的主视分解透视图和后视分解透视图。

图10和11是被布置为与公QSFP连接器或类似连接器对接的图4和图5中所示连接器的顶部透视图和底部透视图。

图12和图13是图4和图5中所示连接器的横截面剖视图。

图14和15是图7中所示连接器本体的接触件的特写透视图。

图16是图7中所示连接器本体的接触件的侧视图。

图17是双轴缆线与图4和图5中所示连接器的接触件之间连接的透视图。

图18和19是到接触件的卷边连接的视图。

图20至图24是根据本发明的第二实施例的连接器的视图。

图25至图27是根据本发明的第三实施例的连接器的透视图。

图28至图30是根据本发明的第四实施例的连接器的透视图。

图31示出根据本发明的第四实施例的连接器的占用区的平面图。

图32是根据本发明的第四实施例的连接器本体的透视图。

图33是示出一种用于组装集成PCB组件的方法的图表。

实施例详述

现在将参照图4至图32详细地描述本发明的诸实施例。注意,以下描述在所有方面都是说明性的而非限制性的,并且不应解释为以任何方式限制本发明的应用或用途。

图4和图5是根据本发明的第一实施例的连接器20的主视透视图和后视透视图。图6是连接器20的横截面剖视图。图7是图4和图5所示的连接器20的主视图。图8和图9是图4和图5所示的连接器20的主视分解透视图和后视分解透视图。

如图4至图9所示,连接器20可包括连接器本体30和控制印刷电路板(PCB)60,连接器本体30具有从连接器本体30延伸的缆线31,控制印刷电路板(PCB)60具有从控制PCB60延伸的PCB缆线61。如图4和图5所示,PCB缆线61可被附连至底侧,即面向连接器本体30的侧面。PCB缆线61可以使用例如激光、热电极或手工焊接被焊接到控制PCB60。如果使用例如在图18和图19中所示的卷边70,PCB缆线61也可附连到顶侧,即与面向连接器本体30的侧面相对的侧面。可以通过控制PCB60传输所有的低速信号。还可以通过控制PCB60传输一些低速信号并且通过基板40传输一些低速信号,例如,接地和电力。连接器20、连接器本体30或连接器20、连接器本体30两者可以包括导电的、磁吸收材料,不导电的磁吸收材料,或两者。

笼罩21可围绕连接器本体30和控制PCB60,并且可以接收对应的对接连接器(在图4至图9中未示出,但在图10和图11中示出为对接连接器)。笼罩21可包括如所示的敞开的顶部,或者类似图10和图11所示的笼罩21是闭合式的。热沉(未示出)可以被附连到笼罩21,使得热沉通过开口与对接连接器的顶部接合。控制PCB60可被安装到连接器本体30,连接器本体30被安装到基板40。基板40可以是PCB,但也可以使用其它合适的基板。连接器本体30可以包括在顶部连接器本体30上的一个或多个对准销,以协助将控制PCB60与连接器本体30对准。控制PCB60可包括压配合孔,第二壳体33的接触件的压配合尾部37b可插入到压配合孔。

如图7所示,连接器本体30包括第一壳体32和第二壳体33。第一壳体32包括接触件36和接触件37a。第二壳体33包括接触件37b。接触件36可以是高频接触件,高频接触件可用来传输高速信号,例如,数据信号,而接触件37a和37b可以是低频接触件,低频接触件可用来传输低速信号,例如,控制信号和电力。缆线31和PCB缆线61从第二壳体33延伸。如图6所示,接触件36和接触件37a可以以双密度布局来布置。即,接触件36和接触件37a可以被布置在第一壳体32的顶部和底部并且被布置成两行。这样的布置使得接触件36和接触件37a能接触边缘卡,该边缘卡在边缘卡的顶部和底部两者上呈两行插入第一壳体32。

第一壳体32、第二壳体33以及笼罩21可以包括边缘销35和笼罩销23,边缘销35和笼罩销23与基板40中对应的安装孔对接以将连接器20机械地固定到基板40。边缘销35和笼罩销23也可提供到接地面41的接地连接或在基板40中的接地迹线。

第二壳体33可以为缆线31提供应变消除,并且笼罩21可以为连接器20提供框架接地连接,并且可与第二壳体33直接接触以帮助将连接器20固定到基板40。笼罩销23可以与包括在基板40中或基板40上的接地面41接合。第二壳体33在与第一壳体32相对的第二壳体33的端部处可包括垫圈(grommet)。如果包括垫圈,则垫圈可以是连接至笼罩21的电磁干扰(EMI)垫圈,并且该垫圈可以被附加地连接至缆线31的屏蔽件。垫圈可被模制以提供盖着第二壳体33的安全的卡扣配合和/或被插入到第二壳体33。

连接器20可以是母连接器。尽管连接器20被示出为插座连接器,该插座连接器被配置成接收对接连接器(诸如QSFP或QSFP+或QSFP-DD连接器)的对接卡边缘,但是连接器20可以使用其它类型的连接器/缆线,包括例如串行小型计算机系统接口(SAS)/迷你版串行小型计算机系统接口(Mini SAS)、高密度(HD)Mini SAS、CX4、无限带宽技术(InfiniBand)、串行高级技术配件(SATA)、小型计算机系统接口(SCSI)、QSFP+、SFP+/SFP(小型可插拔)、高清多媒体接口(HDMI)缆线、通用串行总线(USB)缆线、显示接口缆线、CDFP以及其它合适的连接器/缆线类型。第一壳体32可被配置成使得其与公FSP连接器或公QSFP连接器可兼容。

缆线31可以是屏蔽电缆,例如,同轴缆线、双轴缆线、三轴缆线、双绞线、柔性印刷电路、扁平柔性电路等。缆线可以被布置为例如差分对、双轴缆线。缆线31可以以例如在距控制电路小于约5mm或约10mm的距离连接至基板40,以限制相关联的迹线的长度。此外,通过缆线31的用于高速信号的信号路径的长度可以比通过基板40的信号路径的长度更长,以限制通过高损耗信号路径的距离。与高速信号通过高损耗信号路径(诸如基板上或基板内的迹线)的传输以及相比,较长的缆线31使得高速信号能在基板40的顶部跨更长的距离传输,并且较长的缆线31在使任何接收或发送高速信号的IC能离连接器20更远地定位上具有更大的设计自由度。

连接器20可以类似连接器25配置,使得如图10和图11所示的对接连接器80能够与第一壳体32的接触件接合。如图10和图11所示,对接连接器80可附连至对接缆线(在图10和图11中未示出),对接缆线可以被用来将集成PCB与其它部件连接,其它部件提供复杂的电子系统,例如计算机、路由器、交换网络、PCB控制或其它合适的电子系统。对接缆线可以是例如无源电缆、屏蔽缆线或有源光缆。在图10和图11中示出包括拉片82的对接连接器80的一个示例。如图10和图11所示,连接器25可以通过附连的对接缆线与例如公QSFP连接器,即,对接连接器80对接。然而,可以使用任何类似的连接器。

如图7所示,连接器本体30可以包括的接触件36、接触件37a、接触件37b的总数量及布置例如与QSFP-DD规范可兼容。然而,可以使用其它数量和布置的接触件。此外,图7示出接触件37a可以被布置在接触件组36之间的接触件行的中心部分,接触件组36被布置在接触件行的外侧部分。如图7所示,接触件37b可以被布线成以直角或在制造公差内大致直角的角度向上延伸到接触件行,以便接触件37b可以端接于控制PCB60。

图12和图13是图4和图5中所示连接器20的横截面剖视图。清楚起见,基板40在图12中未示出,并且第一壳体32、第二壳体33、笼罩21、基板40以及控制PCB60在图13中未示出。图14和图15是图12和图13中所示接触件的特写透视图。图16是图12至图15中所示接触件的侧视图。

图17示出一些接触件36和对应缆线31的中心导体之间的缆线连接。清楚起见,仅示出缆线31的一部分。这些缆线连接可用于传输高频率信号,但也可以用于传输低频率信号、控制信号、电力等。缆线31可以是双轴缆线,其包括被屏蔽件围绕的两个中心导体和设置在两个中心导体和屏蔽件之间的绝缘体。缆线31可以与差分信号一起使用以提供高度的信号完整性。缆线31的屏蔽件连接至接地面28。

接触件36和缆线31之间的连接可以是利用典型的回流焊工艺,由无铅焊料提供的可熔性连接。然而,接触件36和缆线31也可以通过手工焊接、铅基焊料、卷边、超声波焊接以及其它适用的连接结构连接。

如图17所示,接触件36可以被配置成使得连接至缆线31的中心导体的接触件具有连接至接地的相邻接触件。这使得穿过连接器20的电路径能与屏蔽电缆31阻抗匹配,并且有助于最小化在相邻电路径中传输的相邻通道之间的串扰。每个高频通道可包括两根屏蔽缆线31,一根用于发送,且一根用于接收。接地连接可以被包括在发送通道和接收通道之间。可选地,接触件36可以首先通过拉杆(tie bars)来连接以提供刚性结构,在制造和组装连接器20期间,该刚性结构在结构上支承接触件36。在接触件36已经被布置在第一壳体32中后,拉杆接着被切割或冲压,并且第一壳体32被附连到第二壳体33。

图17还示出接触件37a和接触件37b之间的接触件连接。在第二壳体33中,接触件37b包括在片座34中。每个片座34可以包括任何数量的接触件37b,并且可以使用任何数量的片座34。例如,图18示出五个片座34,其中每个片座34包括四个接触件37b。片座34可以以任何合适的方式制造,包括在接触件37b周围夹物模压。片座34中的接触件37b可以包括指状件,当第二壳体33与第一壳体32对接时,指状件与第一壳体32中的对应接触件37a接合。接触件连接可以用于传输低频信号,例如控制信号、电力等。

此外,接触件36、37a和37b可以形成为各种形状。例如,用于传输差分信号的高频接触件36之间沿接触件36的长度方向的距离可以被调节以调谐接触件36的阻抗分布。第二壳体33中的接触件37b包括直角弯曲部以朝向连接器本体30的顶部运送低速信号。

代替如上面所讨论的将缆线31直接附连到连接器20,可添加接口到连接器20的背面,以便缆线31可以被插入到接口。

如图18和图19所示,代替使用控制PCB60,卷边70可以被用在片座34中每个接触件37的端部以附连缆线(未在图18和图19示出)到片座34中的接触件37b。卷边70可以折曲成任何合适的角度。将卷边70折曲成30°或在制造公差范围内大约30°的角度使得连接器能具有最低轮廓。可选地,可以使用其它合适的接口。

图20至图24是根据本发明第二实施例的连接器200的透视图。图20是连接器200的俯视透视图。图21是连接器200的部分分解图。图22是连接器200的剖视图。图23是连接器200的仰视透视图。图24是连接器200的分解视图。如图20至图24所示,连接器200是腹对腹配置,其可包括两个笼罩:笼罩210和笼罩215,笼罩210和笼罩215具有安装在一个基板240上的各自的连接器本体。底部笼罩215可以包括连接器本体230、控制PCB260,并且基板240类似于上面描述的配置。如图21、图22和图24所示,顶部笼罩210可以包括连接器本体235。添加第二笼罩和连接器系统增加了用于连接和运送信号(即高频、低频、控制信号、电力、接地等)的可用接触件。连接器本体235类似于以上描述,但可以不包括具有缆线的控制PCB。连接器本体235可以被表面安装到基板240。连接器本体235的接触件阵列可以物理连接和电连接至位于基板240上的随应的表面安装垫阵列。连接器本体230上的对准销可以被布置成不干扰顶部笼罩210和连接器本体235的占用区。

图23中的仰视透视图和图24中的分解图示出底部连接器220包括笼罩220、具有缆线231的连接器本体230,以及具有PCB缆线261的控制PCB260。

因为顶部连接器210的对接接口占用区不会干扰底部连接器220的对接接口占用区,顶部连接器210和底部连接器220可以以腹对腹的配置安装。由于底部连接器220的低速信号通过缆线而不是基板240进行运送,因此不会产生干扰,从而无需在基板240中设置压配合孔阵列来运送低速信号。另外,可以布置底部连接器220的焊接突片和/或对准销,以便不干扰顶部连接器210的对接接口占用区。

图25至图27是根据本发明第三实施例的连接器300的透视图。如图25至图27所示,连接器300是双堆叠配置,其包括安装在一个基板340上的、具有两个连接器本体330和335的一个笼罩320。第二连接器系统的添加增加了用于连接和路由信号(即高频、低频、控制信号、电力、接地等)的可用接触件。

底部连接器本体335可类似于如上所述的连接器本体,但不具有控制PCB。底部连接器本体335可以通过缆线运送高速信号并且可以通过间隔件(spacer)390将一些或全部的低速信号运送到顶部连接器本体330顶部上的控制PCB360和PCB缆线361。任何不被运送到控制PCB360的低速信号可以被运送到基板340。底部连接器本体335可以包括接触件,接触件具有可以与间隔件390中的过孔(vias)对接的压配合尾部。顶部连接器本体330也可以类似于如上所述的连接器本体,并且可以包括具有PCB缆线361的控制PCB360。也可以使用卷边,而不是控制PCB360,使得PCB缆线361被卷边到接触件,如图18和图19所示。顶部连接器本体330可以包括具有压配合尾部的接触件,压配合尾部也可以与间隔件390中的过孔对接。顶部连接器本体330还可以具有没有压配合尾部的接触件,该接触件在顶部连接器本体330和控制PCB360之间提供电路径,而无需通过间隔件390。

图26的俯视透视图和图27的分解图示出没有笼罩320的连接器300。顶部连接器本体330包括缆线331和具有PCB缆线361的控制PCB360。底部连接器本体335可被直接附连到基板340。图26示出间隔件390,间隔件390作为顶部连接器本体330和底部连接器本体335之间的安装结构。清楚起见,间隔件390被示为透明的,使得顶部连接器本体330和底部连接器本体335之间的过孔391可以被看到。间隔件390可以将一些低速信号共同地连接在一起,并且间隔件可以共同地连接来自顶部连接器本体330和底部连接器本体335两者的接地和/或电源。例如,顶部连接器本体330和底部连接器本体335的接地接触件可以通过连接至间隔件390中的相同过孔而被共同地连接在一起。

通过间隔件390运送顶部连接器本体330和底部连接器本体335的一些或所有低速信号使得能够腹对腹配置,其中另一个连接器可以连接在与上面安装有连接器300的表面相对的基板340的表面上,类似于例如图20至图24所示的配置。

图28至图32是根据本发明的第四实施例的连接器400的透视图。如图28至图30所示,连接器400具有腹对腹配置,其包括两个笼罩410和415,其中各个连接器本体430和435的底部安装在一个基板440上。第二笼罩和连接器系统的添加增加了用于连接和运送信号(即高频、低频、控制信号、电力、接地等)的可用接触件。

连接器本体430和连接器本体435可以类似于以上所述的那些连接器本体,但是可以不包括具有缆线的控制PCB。但是,如图30和图32所示,连接器本体430的接触件437可以被取向成要被安装到基板440,而不是被安装到控制PCB。如在图31中的占用区所示,当接触件437被安装到基板440时,接触件437和对准销438可以被布置成使得由接触件437的压配合尾部所需的和对准销438所需的孔的阵列不干扰顶部连接器435的占用区。在图31中,在基板3114上的顶部连接器本体435的占用区以点划线示出,并且包括连接盘3116。用于安装顶部连接器本体435和笼罩415的孔3118以实线示出,而用于安装底部连接器本体430和笼罩410的孔3119以虚线示出。

图33是示出集成基板或PCB的组装方法的图表。例如,可以使用图33所示的方法来组装PCB,该PCB包括附连到PCB的图4和图5中所示的连接器。

如步骤1所示,在附连连接器之前,可使用标准回流焊工艺将电部件(例如IC、电容器等)附连到PCB。即,电部件可以是表面安装部件。然而,可替代地,可以通过压配合连接将电部件附连到PCB。如步骤2所示,连接器随后被压配合到PCB。在步骤2中,IC连接器也可以被压配合到PCB。将(诸)连接器压配合到PCB可在(诸)连接器和PCB之间提供足够的电连接和机械连接,以确保(诸)连接器被PCB机械地固定,并在连接器的接触件和PCB的对应安装孔之间提供低损耗路径。

通过使用压配合连接将(诸)连接器连接到PCB,(诸)连接器和缆线不需要与回流焊工艺兼容。因此,可以使用多种材料来形成连接器和缆线,包括不适于回流焊工艺的材料。然而,代替压配合连接,可以使用其它类型的连接将(诸)连接器附连到PCB,其它类型的连接包括可熔性连接诸如是,举例而言,焊接。此外,连接器可以使用与用于组装PCB的焊料相同的焊料。具体地,连接器可以替代地作为表面安装部件附连到PCB。如在步骤3中所示,笼罩随后被压配合到PCB。

此外,可以在图33所示的任何步骤之前、期间、之间或之后,将其它部件(诸如,热沉)添加到集成PCB。

以上描述的本发明的实施例与QSFP规范可兼容。即,根据本发明实施例的连接器可以是母连接器或卡边缘连接器,其能够与公连接器或卡连接器(如QSFP类型的收发器)对接。然而,根据本发明实施例的连接器不必须包括到基板或PCB的、符合QSFP规范的连接。根据QSFP规范,包括在母QSFP连接器中的每个接触件被直接连接至基板或PCB上对应的垫。基板或PCB上的垫随后被连接至基板或PCB中形成的迹线。相比之下,根据本发明的实施例中,QSFP连接器内的一些接触件直接对接到基底或PCB,而其余的接触件对接到屏蔽缆线。

因此,通过经由屏蔽缆线而不是经由基板的迹线或PCB的迹线来传输特定的信号(如高频率信号),可靠地实现了板布局的灵活性、高带宽和低串扰。此外,通过使用用于高频率信号的屏蔽缆线保持了高度的信号完整性,因此可以使用到往安装在基板或PCB上的部件(诸如IC)的长的传送路径。

例如,如与总数据传输速率为40吉比特/秒的常规QSFP连接器相比较,根据本发明的实施例的QSFP连接器提供100吉比特/秒或更快的总数据传输速率。具体地,根据本发明的实施例,在四通道的每一通道中,能够实现28吉比特/秒(Gbit/s)的数据传输速率。

此外,因为高频率信号通过屏蔽缆线而非通过基板中的迹线传输,所以基板不需要由特殊材料制成。也就是说,由于频率信号通过屏蔽缆线传输,所以基板的介电性质不是关键的,因此基板可以例如由标准的PCB材料(诸如FR-4)制成。另外,基板可以由其它材料制成,例如松下公司(Panasonic Inc.)的Megtron

具体地,本发明的实施例可以被配置成与QSFP+28规范联用,以增补用于以28吉比特/秒运行的小型可插拔连接器系统的SFF-8672规范。本发明的实施例还能适用于其它速度等级包括QSFP+14、QSFP+10、QSFP+和QSFP-DD,它们分别由用于QSPF双密度8x可插拔收发器的SFF-8672、SFF-8682、SFF-8436和QSFP-DD硬件规范(修订版5.0规范)定义。这些规范代表一类向后兼容、模块可插拔连接器系统,其为每个后代系列提供了改进的性能。本发明的实施例可以应用于这些规范中的任何一个,并且可以与未来的更高速度的规范和应用兼容。

此外,本发明的实施例不限于QSFP+相关的规范和系统,并且也可应用到类似的可插拔模块系统,如CXP和HD,它们分别由SFF-8647规范和SFF-8644规范定义。

缆线可包括用于缆线的导体的各种不同的线规。然而,缆线可以具有在24AWG与34AWG之间的导体量规。具有较低量规导体的缆线具有较低的灵活性但具有较低的传输损耗,而具有较高量规导体的缆线具有较高的灵活性但具有较高的传输损耗。因此,较高的数据传输速率的应用可受益于较低量规缆线的使用,因为它们具有较低的传输损耗。然而,如果较低的数据传输速率是可接受的,可以使用较高量规的缆线以允许更高的IC布局灵活性和整体PCB布局灵活性。

由于匹配阻抗会降低高频率信号的不需要的反射,因此选择缆线的特性阻抗以匹配对接部件的阻抗。缆线的阻抗值可以例如在大约80Ω至约100Ω的范围内。

根据本发明的实施例,高速缆线可以直接附连到IC,而不是通过PCB连接至IC。可以在高速缆线和IC之间包括互连,而不是通过PCB。本发明的实施例可以应用于当前使用的或正在开发的需要从连接器传输高带宽数据到IC的任何系统。根据本发明的实施例,集成PCB组件可以用作线卡、母板、PCB控制或数字电子系统中的其它元件。本发明的实施例可以与各种数据传输格式联用,数据传输格式例如包括无限带宽技术(InfiniBand)、吉比特以太网(Gigabit Ethernet)、光纤通道(Fibre Channel)、SAS、PCIe、XAUI、XLAUI、XFI,以及其它适用的数据传输格式。

尽管上面已经描述了本发明的实施例,但是应当理解,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,变化和修改对于本领域技术人员将是明显的。因此,本发明的范围仅由所附权利要求书确定。

相关技术
  • 用于高频信号的混合电连接器
  • 用于产生高频带激励信号的混合因子的估计
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