用於差動和單端傳輸的高速、高密互連繫統的製作方法

2023-12-01 20:28:21

專利名稱：用於差動和單端傳輸的高速、高密互連繫統的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種電接插件，更具體來講，本發明涉及一種用在單端傳輸和差動傳輸應用中的高速、高密度互連繫統。本發明涉及一種用在壓裝型電接插件上的鎖卡機構。本發明還涉及一種高速、高密度的電接插件，其具有一個中央雙屏蔽饋線或同軸電纜部分、以及在中央雙屏蔽饋線或同軸電纜部分相對兩端上的微毛鈕觸點。本發明還涉及一種裝置，該裝置無需在微毛鈕的相對兩端設置管套就能安裝微毛鈕。
背景技術：
背面板系統是由一塊綜合印刷電路板和幾塊較小的印刷電路板構成的，其中的綜合電路板被稱作背面板或母板，而小電路板被稱為子板卡，它們插入到背面板上。每塊子板卡都包括一個被稱為驅動器/接收器的晶片。該驅動電路/接收電路向其它子板卡上的驅動/接收器發送信號或從它們那兒接收信號。一個第一子板卡上的驅動/接收器與第二子板卡上的驅動/接收器之間就形成了一條信號通路。該信號通路包括一個將第一子板卡連接到背面板上的電接插件、背面板、一個將第二子板卡連接到背面板上的第二電接插件、以及具有驅動/接收器的第二子板卡，其中的驅動/接收器接收所傳送的信號。目前所使用的許多種驅動/接收器能以5-10Gb/秒的數據率傳輸信號。信號通路的限制因素(對於數據傳輸率而言)是將每塊子板卡連接到背面板上的電接插件。因而，在現有技術中存在這樣的需求希望有一種高速電接插件，其能應對所需的高速數據傳輸。
另外，接收器能接收到強度僅為驅動器原始發送時強度5％的信號。信號強度的減弱增加了要將各條信號通路之間的串饋減到最小的重要性，以避免信號降級或在數字數據流中引入誤差。對於高速、高密度的電接插件，消除或減弱串饋是尤為重要的。因而，在現有技術中，需要一種能處理高速信號的高速電接插件，其能減少在各條信號通路之間的串饋。
目前有多種類型的電接插件。一種是通孔型接插件，其或者是一個柔性銷、或者是通孔焊腳。背面板系統通常使用由多個觸點組成的接插件，這些觸點具有多個銷針，銷針被插入到所要連接的印刷電路板上的通孔中。所述的銷針可以是貼接，或者也可以用錫焊固定。這都需要在印刷電路板上具有直徑相對較大的孔，以用來容納接插件的銷針。孔的直徑越大，鍍板時出現缺陷的機率越大、電容也越大，而電容的增加會減小這些接插件所能實現的信號速度。例如，鍍板後的通孔可能並沒有被適當地覆鍍，因而，由電接插件上插入的銷針會造成開路、短路等故障。覆鍍後的通孔會產生電容效應，電容效應會降低由銷針和插孔所能實現的數據傳輸率。另外，許多種接觸型接插件是由衝壓部件製成的，它們幾何形狀並不恆定，這就會增加信號反射，並降低信號速度。因而，採用一種藉助彈簧與背面板上的焊盤進行接觸的壓裝型接插件能減小覆鍍後通孔的直徑，這將是有利的。
這些問題中的許多問題可通過採用一種壓裝型電接插件得到解決。這種接插件克服了通孔型接插件的許多不足之處，但這種壓裝型接插件需要笨重而又昂貴的硬體來將壓裝型接插件固定到印刷電路板上。人們需要在不採用諸如支柱螺絲等另外緊固件的情況下，也能保持壓裝型觸點和PC板表面之間的緊密接觸。
另外，不論是那種類型的電接插件，它們都應該能被配借接/拆拔至少250次，且可能還要超過1000次。如果觸點磨損，則接觸電阻就會增大，觸點的磨損是由於金屬觸點之間的點接觸或者是線接觸而產生的。例如，當接插件插拔時，某一區域就會不斷地受到刮擦，這樣觸點就趨於發生磨損，金屬滑動運動也會造成磨損。同樣，某些壓裝型接插件在柔性印刷電路上採用了枝突形觸點。對於枝突形觸點，困難在於這些觸點易於磨損，並只能在六次插裝循環中保持狀態良好，之後，枝突就開始發生疲勞，觸點上的多個點消失，這樣就降低了可靠性。因而，需要壓裝型接插件能消除或減少觸點的磨損。
現有電接插件的另一個問題是阻抗沿信號通路的長度發生變化，這會降低能夠達到的信號速度。對於電接插件存在一個需求電接插件中的阻抗可被控制到一個特定的數值，且在信號通路的整個長度上該特定值能保持相對恆定。
總之，現有用來將背面板等電路板與子板卡進行電路連接的電接插件存在許多不足之處，這些不足包括屏蔽不良導致的電噪聲、阻抗的變化、以及不能在不損壞電接插件的前提下進行多次連接或脫開。這些不足之處限制了本應能通過接插件實現的數據傳輸率。因而，在現有技術中一直需要能有一種高密度的電接插件，其能在很大程度上解決上述的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種電路互連繫統，其能以5-10Gb/秒或更高的數據率載送信號。
本發明的另一個目的是設計一種壓裝型接插件，其具有一個簡單而又精緻的鎖卡機構，用來保持電接插件與每塊PC板(印刷電路板)的接觸。
本發明又一個目的是設計一種電接插件，其所具有的差動對沿整個信號通路具有恆定的阻抗，並能以5-10Gb/秒或更高的數據率載送信號。
本發明更進一步的目的是設計一種同軸電纜接插件，其在整個信號通路上具有恆定的阻抗，並能以5-10Gb/秒或更高的數據率載送信號。
本發明的又一個目的是設計一種電接插件，在該電接插件中，能減小和/或消除相鄰雙股電纜或相鄰同軸電纜的信號通路之間的串饋。
本發明的另一個目的是設計一種壓裝型電接插件，其採用了微毛鈕或其它的導電彈簧結構。
本發明的又一個目的是設計一種當電接插件未插接時，能保護微毛鈕的裝置。
本發明致力於設計一種高密度的電接插件，該接插件可在20毫米間隔的卡槽結構中、在每英寸線性長度上設置80或更多對接線。在一種標準的電子系統封裝中，20毫米是相鄰的平行板卡中心線之間的間距。雙股電纜是一種同軸電纜，其包括兩條內部導電線，而不是一條。這兩條內導電線形成了兩條物理通路。同軸電纜之所以稱為「同軸」是因為其具有一條載送信號的物理通路，而該物理通路被另一條物理通路纏卷著(隔著一層絕緣)，兩條物理通路都沿同一軸線延伸。外層的通路作為一個接地。
在一個第一實施例中，根據本發明的電接插件採用了微毛鈕，它們布置在一個子板卡插入器和一個背面板插入器中，以將兩條內信號載送線電路連接到印刷電路板的導電焊盤上。微毛鈕構成的屏蔽構件用來包圍雙股電纜的剝開段(非屏蔽段)，並將外護套與子板卡上的接地層進行電路連接，從而在相互靠近的導線之間形成屏蔽。有利之處在於本發明可通過改變介電厚度和介電常數來控制接插件的阻抗。
本發明這些目的以及其它目的可通過一種互連繫統而得以實現，其包括一個第一插入器殼體，該殼體上包括第一組屏蔽構件，這些構件為第一插入器厚度範圍中的線路提供屏蔽；一個第二插入器殼體，其具有第二組屏蔽構件，它們為第二插入器厚度範圍中的線路提供屏蔽；至少一條電纜，其具有芯線、一個導電的外護套、以及一個介電層，介電層用來將芯線與導電的外護套隔開。外護套與第一插入器殼體和第二插入器殼體中的、多個屏蔽構件中的至少部分構件實現電路連接。在第一插入器和第二插入器上連接一個電纜殼體，用來固定所述的至少一條電纜。所述至少一條電纜具有裸露部分，這部分延伸出電纜殼體之外而分別進入到第一插入器和第二插入器之中。至少有一個導電構件與所述至少一條電纜的芯線相接觸。
本發明前述的目的以及其它的目的可通過一種電接插件得以實現，其包括一條用介電層和導電護套包裹起來的芯纜，該芯纜具有裸露的相對兩端；第一組屏蔽構件，導電護套的一端與其保持電接觸；一第二組屏蔽構件，導電護套的另一端與其實現電接觸；一個第一導電構件，其與芯纜兩裸露相對端中的一端相接觸；一個第二導電構件，其與芯纜另一裸露端相接觸。
本發明前述的目的以及其它目的可通過一種雙屏蔽饋線電接插件得以實現，其包括一條雙股電纜，該電纜具有兩條相互隔開的導電線，在這兩條導電線上包裹了一層介電物，並在介電物外包裹了一層導電層。兩條導電線都具有裸露的兩端；一第一組屏蔽構件，其與導電護套的一端保持電接觸；一第二組屏蔽構件，其與導電護套的另一端實現電接觸；一組第一導電元件，它們都與兩條導電線對應的裸露端相接觸；一組第二導電元件，它們都與兩條導電線對應的第二裸露端相接觸。
本發明前述的目的以及其它目的可通過這樣的一種方法得以實現該方法用電屏蔽的雙股電纜來發送差動信號，其中的雙股電纜在單獨的兩條導線上載送第一信號和第二信號，並將這兩條導線與相鄰的導線屏蔽開，而沒有將這兩條單獨的導線相互屏蔽開，並在一個接收器端測量第一信號和第二信號之間的差別，而得出一個真實的信號脈衝。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種用在壓裝型接插件上的鎖卡機構得以實現。所述的壓裝型接插件可被安裝到一塊印刷電路板上。在該印刷電路板上安裝了一個導引銷。在該導引銷針的周面上具有一個溝槽。一個導引塊上具有一個被偏壓的鎖卡裝置，當導引塊和溝槽相互接合時，鎖卡裝置與溝槽進行接合。該電接插件具有一些觸點，當該電接插件處於插接狀態時，它們在遠離電接插件的方向上對電路板上的觸點施加一個力，且所述的鎖卡機構能抵抗該力的作用，這樣就能保持電接插件上的觸點與電路板上觸點的接觸關係。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種電接插件得以實現，其具有多條以垂直一水平陣列布置的雙股電纜。第一組雙股電纜被布置成垂直陣列，並相互分隔開；每條雙股電纜都具有一對導線、一介電層、以及一導電護套；第二組雙股電纜被布置在一個垂直陣中，並相互分隔開，且與第一組雙股電纜在水平方向上隔開；多個第一導電元件，它們處在對壓對應導線的位置上；多個第二導電元件，它們處在對壓對應導線的位置上；一個電纜殼體，其用來固定第一組和第二組雙股電纜；一個第一插入器，其位於電纜殼體的一側，用來接納第一組雙股電纜和第二組雙股電纜的一端；一個第二插入器，其位於電纜殼體的另一側，用來接納第一組雙股電纜和第二組雙股電纜的另一端；一個第一固定片，用來保持信號彈簧觸點與第一、第二組雙股電纜一端的各導線對之間的接觸關係；一個第二固定片，用來保持著信號彈簧觸點與第一、第二雙股電纜另一端的導線對之間的接觸關係；一個第一插入器滑片，其在遠離第一插入器的方向上受到偏壓，其接納信號導線的相對一端，並具有一個回縮狀態和一個常態延伸狀態；一個第二插入器滑片，其在遠離第二插入器的方向上受到偏壓，其接納信號導線的相對一端，並具有一個回縮狀態和一個延伸狀態；所述的導電元件是通過第一固定片和第二固定片實現固定的，且當第一插入器滑片和第二插入器滑片都處於回縮狀態時，導電元件分別由這兩個滑片進行保護。當滑片處於常態延伸狀態時，第一系列導電元件和第二系列導電元件分別伸到第一插入器滑片和第二插入器滑片之外。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種電路互連繫統得以實現，該系統包括至少一條電纜，其具有至少一條芯線和一導電外護套，在芯線和護套之間設置了絕緣；一組電纜殼體，它們固定了至少一條電纜；一個第一插入器電纜殼體，其具有與至少一條芯纜對應的第一系列通孔、以及第二系列通孔，第二通孔在徑向方向上與所述對應的那個導電外護套部分交疊；一個第二插入器電纜殼體，其具有與至少一條芯纜對應的第三系列通孔、以及第四系列通孔，其中的第四通孔在徑向方向上與對應的那個導電外護套部分交疊；第一組導電元件，它們插入到第一插入器的第一組通孔中；第二組導電元件，它們插入到第一插入器的第二組通孔中。一第一插入器滑片，其包括一個第一插入器電纜殼體，該殼體具有一組與至少一條芯纜對應的第一組通孔，以及第二組孔，它們在徑向方向上與導電外護套中的那個對應護套部分地交疊；一個第一固定器，其位於第一插入器電纜殼體和第一插入器滑片之間，其固定著第一組導電元件和第二組導電元件；一個第二插入器電纜殼體，其具有與至少一條芯線對應的第三組通孔；以及第四組孔，它們在徑向方向上與多個導電外護套中對應的那個護套部分交疊；第三組導電元件，它們被插入到第二插入器的第三組通孔中；第四組導電元件，它們被插入到第二插入器上的第四組孔中；一個第二插入器滑片，其包括一個第三插入器電纜殼體，其具有與至少一條芯纜相對應的第三組通孔；以及第四組孔，它們在徑向方向上與對應的那個導電外護套部分交疊。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種用於壓裝型接插件的鎖卡機構得以實現，該鎖卡機構包括一彈簧脹圈，其固定在所述的壓裝型接插件中；從一塊電路板延伸出的導引銷，其具有一環向向內延伸的溝槽，該溝槽用來接納彈簧脹圈的內徑部分。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種用來安裝到一塊印刷電路板上的壓裝型電接插件得以實現，其中的電路板上具有一個導引銷，接插件包括一個殼體，殼體上帶有多條信號通路；以及一個鎖卡機構，其包括所述殼體中的一個鎖卡裝置，該裝置用來卡接到導引銷上。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種雙屏蔽饋線電接插件而得以實現，該電接插件包括一個鎖止裝置；一條雙股電纜，其具有兩股相互分開的導電線、一層包裹這兩條導電線的介電物、以及包裹該介電物的導電層；所述導電線的兩相對端裸露；第一組屏蔽構件，它們與所述導電護套的一端保持電路接觸；第二組屏蔽構件，它們與導電護套的另一端保持電路接觸；第一組導電元件，它們與兩導電線的對應裸露端相接觸；第二組導電元件，它們與兩導電線的對應裸露端相接觸；第二組導電構件，它們與兩導電線上對應的第二裸露端相接觸；一個鎖卡機構，其包括在所述殼體中的一個鎖卡裝置，其用來鎖卡到導引銷上。
本發明前述目的以及其它目的可通過一種電接插件得以實現，其具有多條雙股電纜，它們排布成垂直一水平陣列；接插件還具有一個鎖卡機構；第一組雙股電纜，它們排布成垂直一陣，並相互分隔開；每條雙股電纜都具有一對導線、一介電層、一導電護套；第二組雙股電纜，它們排布成垂直一陣，並相互隔開，且與第一組雙股電纜水平隔開；第一組導電元件，每個導電元件都頂向對應的導線上；第二組導電元件，且每個導電元件都頂向對應的導線；一個電纜殼體，其被夾持在第一組和第二組雙股電纜中；一個第一插入器，其位於所述電纜殼體的一側，用來接納第一組和第二組雙股電纜的一端；一個第二插入器，其位於電纜殼體的另一側，用來接納第一組和第二組雙股電纜上相對的另一端；一個第一固定片，其用來使信號彈簧觸點與第一組、第二組雙股電纜一端上的各導線對保持接觸；一個第二固定片，用來使信號彈簧觸點與第一組、第二組雙股電纜另一端上的各導線對保持接觸；一個第一插入器滑片，其在遠離第一插入器的方向上受到偏壓，並接納信號導線上相對的一端，該滑片具有一個回縮狀態和一個常態延伸狀態；一個第二插入器滑片，其在遠離第二插入器的方向上受到偏壓，並接納信號導線上相對的一端，該滑片具有一個回縮狀態和一個延伸狀態；導電元件通過所述的第一固定片和第二固定片進行固定，且當第一插入器滑片和第二插入器滑片處於回縮狀態時，導電元件由這兩個滑片進行保護；當處於常態延伸狀態時，第一組和第二組導電元件分別伸到第一插入器滑片和第二插入器滑片之外；一個鎖卡機構，其包括在殼體中的一個鎖卡裝置，其用來卡接到導引銷上。
有利之處在於相比於傳統的壓裝接插件，本發明能更有效地利用印刷電路板上的空間，並改善了為載送信號的芯線提供的屏蔽。
本發明還致力於設計一種封裝系統，該系統用於固定微毛鈕，其中的微毛鈕在高密度電接插件中，既作為接地觸點，也作為信號觸點。
本發明還致力於設計一種裝置，當微毛鈕未與印刷電路板上的導電跡線接觸時、和/或當電接插件未插接到印刷電路板上時，該裝置對微毛鈕進行保護。
還可利用本發明來保護微毛鈕。如可意識到的那樣如果微毛鈕或者卷絲筒是裸露的話，則很容易受到損壞。為了保護微毛鈕，在微毛鈕相對的兩端部上設置管套和/或精鑽孔來固定微毛鈕。
管套保護了安裝在通孔中的微毛鈕的相對兩端。微毛鈕被布置在通孔中，且活動的管套或頂帽被布置在通孔的相對兩端上，並通過微毛鈕的彈力作用而伸到通孔之外。因而，微毛鈕得到了徹底完全的包裹，並受到保護。
例如，細導絲卷製成的圓柱鈕式觸點被軸向插入到基本上等截面的圓筒孔中，這些圓筒孔是制在電路基板上的一例如是通過對瓷化玻璃基板進行酸刻、或者是對疊層或單層塑料絕緣板進行鑽孔而製成的。鈕狀卷絲塞入各個孔中，並通過與各個孔的側壁發生徑向加壓摩擦而固定在對應的孔中。由於存在這樣的關係，將鈕狀卷絲插入到它們各自的孔中是一個困難的過程。
對於本領域的技術人員而言，從下文的詳細描述可容易地了解到本發明其它的優點，在下文中，僅通過介紹實施本發明的、預期的最理想模式，對本發明的優選實施例進行了表示和描述。如從下文可認識到的那樣，本發明可以有其它不同的實施方式，且其幾個細節能以多種顯見的形式進行改動，但這些都不超出本發明的範圍。相應地，本文的附圖和描述在本質上都應當看作是描述性的，而不能認為是限定性的。


本發明利用附圖中的圖示來進行舉例說明，但並不藉助於此進行限定，附圖中相同的數字標號代表所有相同的元件，在附圖中圖1A是對根據本發明的電接插件所作的立體圖，其安裝到一塊子板卡和一塊背面板上，其中的背面板上為了表示清楚而略去了罩模；圖1B與圖1A視角相同，圖中繪出了罩模；圖2是根據本發明的電接插件的立體圖，圖中半剛性的雙屏蔽饋線只連接到背面板插入器上，且為清楚起見而略去了背面板和罩模；圖3是對圖2所作的底部立體圖；圖4是與圖2相同的視圖，圖中為清楚起見略去了背面板插入器；圖5是與圖4相同的視圖，為清楚起見圖中略去了部分微毛鈕；圖6是與圖2相同的視圖，圖中為清楚起見略去了另外的一些微毛鈕；圖7是一個底部立體圖，為清楚起見圖中略去了微毛鈕；圖8是對子板卡和背面板所作的立體圖，在它們上具有PC板(印刷電路板)布圖；圖9表示了在實際應用中的一塊背面板、中間板和子板卡；圖10是對根據本發明原理設計的電接插件第二實施例的分解視圖；圖11是對根據本發明的電纜殼體插入器所作的放大的分解視圖；圖12是對圖10中所示的根據本發明的插入器電纜殼體的前側所作的放大視圖；
圖13A的立體圖表示了本發明的電接插件，其安裝到一塊子板卡上，且該子板卡的插入器滑片處於回縮狀態，而背面板插入器滑片處於延伸狀態；圖13B是被聚脂薄膜片固定住的微毛鈕的橫截面剖視圖，圖中表示當插入器滑片處於延伸狀態時，微毛鈕的一端位於插入器滑片中；圖13C是與圖13B類似的橫截面剖視圖，圖中表示了當插入器滑片處於回縮狀態時，微毛鈕的一端延伸出插入器滑片之外；圖14是對插入器滑片的配合面所作的視圖；圖15是對根據本發明的鎖卡導引組件所作的分解視圖；圖16描繪了安裝在一塊子板卡上的電接插件，其中該子板卡的插入器滑片處於回縮接合狀態，背面插入器滑片處於延伸脫開狀態；圖17表示了安裝到一塊子板卡上、並與一塊背面板配合的電接插件；圖18描繪了處於完全配合狀態的導引組件，圖中略去了一半殼體，以顯露出該組件的工作部件；圖19表示了處於非配合態的導引組件，圖中去除了一半殼體，並略去了導引管套，以便於露出該組件的工作部件；圖20表示了處於部分配合狀態的導引組件，圖中去掉了一半殼體，並略去了導引管套，以便於露出該組件的工作部件，該圖表示了在配合過程彈簧和鎖卡裝置的運動；圖21是從背面對導引組件所作的視圖，圖中的導引銷處於安裝完成後的狀態；圖22是從背面對導引組件所作的視圖，圖中的未安裝導引銷，且去掉了導引管套，鎖卡裝置處於「閉合」位置；圖23是與圖22相同的視圖，圖中存在導引管套，且鎖卡裝置處於「閉合」位置；圖24是與圖21-23視角相同的視圖，該圖表示了在配接操作過程中，處於完全「開啟」狀態的鎖卡裝置；圖25的立體圖表示了導引銷與鎖卡裝置的接合，且為了清楚起見，圖中略去了電纜殼體、部分鎖卡裝置和彈簧；以及圖26描繪了根據本發明原理所設計的鎖卡裝置的第二種實施方式。
具體實施例方式
根據本發明的互連裝置形成了一種獨特的雙軸屏蔽同軸電纜結構，其從子板卡接口界面到背面板的界面具有恆定的阻抗。該同軸結構的單端阻抗恆定為65歐姆，奇模阻抗為50歐姆，差動阻抗為100歐姆。本發明的有利之處在於提供了一種阻抗受到控制的接插件，通過改變介電厚度和介電常數而具有改變電接插件特徵阻抗的能力，這就使得接插件的阻抗值可定製成不同的數值，從35歐姆到150歐姆-或者更高的阻值不等。
單端互連通路利用一條導線來傳輸數據。而差動互連通路利用兩條導線來發送相同的數據。相比於單端互連通路，差動互連通路的好處在於提高了傳輸速度和抗擾度，並減少了對電磁幹擾(EMI)的考慮。
採用根據本發明的雙屏蔽饋線設計，本文所描述的接插件設計取得了迄今為止用銅導線發送差動數據所能實現的最好效果。該設計對於單端輸送的情況也具有同樣的效果。其中的單端輸送設計中採用了同軸導線來發送數據。這就使得其發送模擬數據(射頻信號)或數字數據時的信號降級能與用同軸電纜進行輸送時的信號降級相比。
首先參見圖1A和圖1B，圖中表示了一種用於高速、高密互連通路的互連繫統。圖1A表示了該電接插件，圖中為清楚簡單地表示，略去了罩模。該接插件18用來將子板卡20與一塊背面板22進行電路連接。如圖1B所示，該接插件18包括一子板卡插入器30、一背面板插入器32、一罩模34，其中的罩模對半剛性的雙屏蔽饋線或同軸電纜進行罩封。該罩模34最好是注塑成型的，例如是由PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)製成的。如圖1A和圖1B中所描述的那樣，圖中為便於描述，只表示出了兩條雙股電纜40、42，儘管在理解上，根據本發明的電接插件中可以使用80對或更多的雙屏蔽饋線。本實施例使用了被彎成所需形狀的雙股電纜。本發明還考慮到了採用剛性更大的結構的情形，該大剛性結構被模製成一個單件。對於電纜40、42而言，它們的芯線為銅線，介電材料最好是特氟隆(TeflonTM)，外護套為編織物。兩芯線之間的差動阻抗最好接近於100歐姆。利用標準的計算公式，例如可通過改變芯線之間的距離和介電常數來容易地調節該阻抗值。在圖1A中，為便於清楚表示，去掉了罩模34。如圖1A和圖1B中所示，在插入器30、32中分別設置了微毛鈕結構50、52、60、62，它們包圍雙股電纜40、42的端部，以對雙股電纜進行屏蔽，由此來控制接插件的阻抗。
在如下的文獻中記載了關於微毛鈕及其應用的內容1991年1月29日公布的、名稱為「低通電接插件」的第4998306號美國專利；1999年3月23日公布的、名稱為「採用微毛鈕和無焊互連的、微帶到同軸電纜的場頻發射器」的第5886590號美國專利；2000年3月21日公布的、名稱為「具有柔性觸點的射頻接插件」的第6039580號美國專利；1990年5月15日公布的、名稱為「用來製造微毛接插件的機器及製造方法」的第4924918號美國專利；以及1991年4月16日公布的、名稱為「高密度觸點區的電接插件」的第5007843號美國專利，這些文獻所公開的內容作為整體引用到本申請說明書中作為參考。儘管本文對本發明的描述是參照微毛鈕進行的，但應當理解的是微毛鈕只是導電元件或觸點的一種示例類型，而其他類型的導電元件或彈簧也能與本發明配合使用。該導電構件應具有高可靠性、多觸點的優點，並能壓成使一個配接面具有多個電觸點的形狀。
該導電元件可採用多種合適的形式。例如，該導電元件包括一個「錶帶」或「彈簧單高蹺」(POGO)銷，它包括至少一個彈簧頂壓銷，該銷能被進行壓縮。在另一種備選形式中，該導電元件包括一個波紋管裝置，該波紋管裝置包括一組可變形的折皺，這些折皺是可壓縮的。另一種適合的導電元件包括一個微毛鈕，其包括一個製成插塞狀可壓縮網篩的導體。作為可選方案，導電元件包括貝氏墊圈或由一個彈性體構成的元件，該彈性體上散布了導電顆粒。該導電元件最好是鍍金的，以保證在良性或不利的環境中的射頻損耗都很低，且穩定。
該導電元件可以包括上述各種元件中某一種的單個元件，或者是具有至少一個柔性端頭的其它類型的合適元件，作為可選方案，還可以由多於一個的元件構成，在這些元件中，至少一個元件要具有至少一個柔性端頭。
儘管本發明是參照直角形接插件18進行描述的，但可以理解本發明同樣能用到其它的結構中，例如，在相互平行的電路板之間的直通接插結構。同樣，儘管是參照子板卡和背面板對本發明的應用進行討論，但這只是為了描述上的便利，應當理解的是根據本發明的電接插件可用於連接所有類型的電路板，以及用在其它需要高速傳輸的應用場合中。
如圖1A和圖1B所示，通過將插入器30與底部上的插入器32相連接，就可將接插件18組裝起來。如圖1B中所示，接插件18是以如下的步驟組裝的首先，制出雙股電纜40、42；將所有的微毛鈕安裝到插入器30、32中；然後將雙股電纜40、42安裝到插入器30、32中；然後將該組件進行嵌模而形成罩模34，罩模34使整個電接插件18成為剛性的；罩模最好是PBT材質的；然後利用螺栓、鉚釘、壓樁等緊固件將電接插件18連接到子板卡20上。
微毛鈕50、52、60、62是由鍍了金的單股細絲製成的，該細絲被壓製成非常細小的形狀。所得到的物體是一個絲束，其具有彈簧的性能，且無論是對於大的直流電、還是微波級的信號，都表現出優良的電信號傳導特性。微毛鈕的尺寸一般為0.01英寸粗、0.060英寸長。載送信號的微毛鈕最好與載送信號的纜芯具有相同的外徑。接地微毛鈕的直徑或者長度沒有必要與其它載送信號的微毛鈕相同。在所示的實施例中，採用了微毛鈕50、52、60、62，這些微毛鈕最好都是由一股金屬絲構成的，每股金屬絲都被卷在一起而形成所需的圓柱狀「鈕扣」，其密度為其材質的20％到30％之間。如圖1A和圖1B所示，每個卷絲連接成的微毛鈕都密貼地裝配到子板卡插入器30和背面板插入器32的孔洞中。當卷絲微毛鈕50、52、60、62被壓緊在接觸區上時，它們有多個導電點。相比於其它類型的接插件，這種類型的接插件具有顯著的優勢，其所實現的電路連接具有高完整性和高可能性。相比於其它類型的連接，與這種機械接插構件相關的、能影響連接質量的變量非常少。僅有的起顯著作用的變量是接插構件的尺寸、以及用來實現連接的擠壓力，這兩個變量實際上都可以通過控制微毛鈕置入體積的大小而得到控制。作為備選方案，在高振動的環境中，該微毛鈕可用導電環氧樹脂封固起來。
所示實施例中所採用的微毛鈕可用鎳絲或由其它合金製造的金屬絲製成，其它的合金例如為鈹銅合金、銀銅合金、或者是磷青銅合金。對微毛鈕的卷絲的擠壓應當基本在彈性範圍內，這樣，當雙股電纜的擠壓力撤消後，微毛鈕能恢復到其最初的形狀。絲線被任意地壓成一個圓柱形狀，且絲線具有一定的彈簧常數，由此，當對其作用壓力時，其表現出一定的彈性。有利之處在於這將使得根據本發明的電接插件18可以根據需要連接和脫開很多次。在所述的實施例中，卷絲接插構件50、52、60、62可以由新澤西州皮斯卡塔韋的Technical Wire Products有限公司、以Fuzz ButtonTM的商標來製造。
下面參見圖2，雙股電纜40、42被插入到背面板插入器32中。圖2不同於圖1之處在於圖中繪出了兩條雙股電纜40、42，而不是一條。很重要的一點是；可以看到芯線120、122並沒有相互屏蔽開。但是，如圖2所示，將雙股電纜對40、42相互屏蔽開是很重要的。
如圖2中所示，背面板插入器32具有兩個相對的U形孔100、102，它們分別具有U形的外周壁110、112、U形的內周壁117、118、以及一段直壁114、116。如圖2中所示，壁面114、116相互正對。在U形孔中插入的分別是一組微毛鈕200、202、204、206，如圖2所示，這些微毛鈕都具有半U型的形狀。例如，微毛鈕200、202都是半U型的，當它們合置在一起時就形成了一個部分包圍雙股電纜40的U型。應當說明的是也可以用其它的屏蔽方法來代替這種微毛鈕的屏蔽方法。
雙股電纜40具有兩條芯線120、122，它們被一層TeflonTM鞘套包圍著。載送信號的微毛鈕300-306(見圖3)最好與這兩條芯線120、122具有相同的外徑。而TeflonTM鞘套124又被一導電的銅層包裹著，其形成了一個剛性或半剛性的外殼128，它是由銅和鋁、或者是塞錫的編織物製成的。外殼128上還可以進行電鍍。如圖2所示，剛性外殼128縮邊了一段長度E，由此露出了TeflonTM鞘套124。TeflonTM鞘套124相比於芯線也縮邊了一段長度F。縮邊處理在雙股電纜40、42的兩端是對稱的。微毛鈕200、202、204、206與外殼層128電接觸，從而構成了一個屏蔽。
下面參見圖3，圖中繪出了圖2的底部視圖。微毛鈕安裝在插入器32中，它們以半U型的結構一個堆垛一個地貫穿插入器32的厚度，以分別對雙股電纜40、42中的雙股芯線120、122進行包裹和屏蔽。同時，圖中還表示出了一組垂直延伸的圓柱形微毛鈕210、212、214，它們位於壁面114、116之間。微毛鈕210、214延伸貫穿插入器32的厚度，用來將雙股電纜40、42相互屏蔽。從圖3中可以看出，對於延伸穿過插入器32的同軸電纜40、42上的縮邊部分，存在著對雙股電纜40、42的360度全方位屏蔽。如圖3中所示，圖中有四個微毛鈕300、302、304、306與雙股電纜40、42芯線的裸露部分接觸。
圖4是與圖2和圖3類似的視圖，圖中為清楚表示而略去了子板卡插入器32。從圖4可明顯地看到，這裡有四跺半U形的微毛鈕，分別為200、222、224、226、228；202、232、234、236、238；以及204、242、244、246、248和206、252、254、256、258(圖中未示出)。這四垛微毛鈕與垂直延伸的微毛鈕一起形成了一個包圍雙股電纜40、42的360度屏蔽。可以預見在本發明中只有最上方和最下方的微毛鈕是有用的。但是，也可以採用除微毛鈕之外的其它結構來將最上方和最下方的微毛鈕進行電路連接。例如，可用一個衝壓製成的金屬部件(圖中未示出)對最上和最下的微毛鈕進行電路連接。
下面參見圖5，圖中除了略去了微毛鈕200、222、224、226和228、以便於表示出與芯線122、120接觸的微毛鈕306、304之外，該圖其餘部分都類似於圖4。
從圖6可以看出，微毛鈕300、302以及304、306(圖中未示出)與載送信號的芯線120、122的裸露部分接觸。這些微毛鈕是載送信號的微毛鈕。很重要的是載送信號微毛鈕的直徑要與雙股芯線120、122基本相同，以保持阻抗的恆定。還可以預見在本發明中還可以使用其它類型的彈簧觸點。例如可採用導電織物。也可以使用壓縮彈簧。可在接插件中塞入導電織物來取代微毛鈕。
下面參見圖7，該圖是對電接插件18所作的底部立體圖。如圖7所示，在直壁面114和U型壁面110底部之間形成了一個中央部分701。該中央部分具有通孔700和702，它們接納了垂直延伸的微毛鈕300、302。在U型區域的中央形成了一個壁面704，由該壁面圍成了一個第一U型孔710和第二U型孔712，它們分別接納了微毛鈕206、252、254、256、258以及204、242、244、246、248。可以預見可以採用一種兩件式結構，且中央支撐構件可以是一個由TeflonTM介電材料製成的單獨構件。同樣，還可以使用鍍敷了金屬的塑料部件。
如圖8所示，子板卡20和背面板22上分別具有多條不導電的圖紋402、404。圖紋402中具有導電區410，該導電區的形狀粗略地為「8」字形。可利用公知的照相光刻工藝來制出這些圖紋。在圖紋402的一個外周區域420中，有相互分開的一個第一非導電區412和一個第二非導電區414。第一非導電區412具有兩個區域430和432，它們包括導電焊盤440、442。第二非導電區414具有兩個區域434和436，它們包括導電焊盤444、446。孔洞430、432、434、436接納了雙股電纜40、42從插入器30延伸來的芯線120、122，這樣就使得微毛鈕300、302、304、306分別與導電焊盤440、442、444、446相接觸。再返回參見圖4，微毛鈕228、238、248和258都與導電區410保持電路接觸。以這種的方式，微毛鈕形成了一條接地的屏蔽通路。導電區410與子板卡和背面板上的地電位相連接。孔430、432、434、436的內表面是導電的，並被連接到信號通路上，從而當插入器30被連接到子板卡20和背面板22時，孔的內表面就與微毛鈕306、304、302、300實現了電接觸。微毛鈕被有利地安裝在插入器32中，當子板卡和背面板被插裝時，微毛鈕300、302、304、306就受到擠壓，這將在信號線和電纜上作用一個法向力。微毛鈕300、302、304、306以及228、238、248、258將被擠向板卡20，保持著相對於子板卡圖紋402的法向力。背面板22上的圖紋404與圖紋402相同，因而沒有必要進行詳細描述。圖紋404包括一個導電部分458、一個第一非導電區460和一個第二非導電區462。有利之處在於本發明的電接插件18可在不使信號觸點300、302變劣的情況下進行多次連接和脫開。
可以理解本發明不僅可用在子板卡、背面板或中間板的場合中，而且能用在立式母板、平行板卡、以及電纜鏈路連接中。應當理解的是本發明還能適用於光纖接插件，從而利用這種接插件能同時傳送光學信號和電信號。
下面參見圖9，圖中所示的一塊背面板700與一塊子板卡710連接。本發明還適於中間板接插件的場合，例如用在圖9所示的中間板接插件600，其連接到一塊子板卡610上。
下面參見圖10，圖中表示了根據本發明原理設計的電接插件1000的第二種實施方式。首先，需要指明的是導線1020、1022、1024與第一實施方式中的導線40、42具有相同的電學特性。如圖10所示，導線1024具有最短的路徑，而導線1020的路徑最長。參見圖11，例如導線1020具有向下延伸的直線部分1020′、一個拐角部分1020 ″、以及一個水平延伸的直線部分1020。直線部分1020′和1020″便於將導線1020的端部安裝到電纜殼體插入器1030、1032中，這些內容將在下文進行解釋。為了簡化描述，此處僅介紹導線1020、1022、1024的殼體，儘管圖中還表示了其它多組導線，但它們的殼體都相同。圖11-14表示了本發明第二實施例的其它細節。
再參見圖10，電接插件1000包括相對的導引塊1002、1004，它們安裝電接插件1000的相對兩端，下文將對此進行詳細討論。導引塊1002、1004和電纜殼體1006-1014或者是如圖示那樣是由單個成型部件組裝在一起構成，或者是如上文參照圖1B所描述的那樣，是由一個罩模組件構成的。在導引塊1002、1004之間，是多組電接插件。在此處的應用中，導線1020、1022、1024構成了垂直的一組導線。儘管如所能認識到的那樣，在本發明中可採用任意數目的電導線，但如圖10所示，此處有四個水平組，每組中有三路垂直疊垛起來的電導線，這樣就形成了一個垂直—水平陣列的雙股電纜導體。例如，還可以不是形成四組接插件，而是可以構成八組導線。作為備選方案，還可以不採用三路導線構成的堆垛，而是由兩個、四個或五個導線構成堆垛，具體的數目取決於實際應用。
電導線1020、1022、1024都是由電纜殼體1006、1008進行固定的，而其它的電導線則是由各個電纜殼體1008-1014固定的。如圖10所示，電纜殼體1006藉助於水平銷1006′、1006″和1006而特別適於和導引塊1002配合，其中的各個水平銷與導引塊1002上的對應孔1002′、1002″、1002互鎖。殼體1006、1008分別具有凹陷1007、1009、1011和1013、1015、1017。每個電纜殼體都包括一個凸樁和一個孔，例如，在電纜殼體1008上具有用來與電纜殼體1006互鎖的一個凸樁1023和一個孔1025。
如圖10所示，電接插件1000是一個90度直角的電接插件—儘管根據本發明也可以設計成其它的構型，例如直通型的接插件。
電接插件1000包括一個中央雙股電纜或同軸電纜部分1001，其包括所有的銅絲導線1020、1022、1024和所有的互鎖電纜殼體1006-1012、以及導引塊1002、1004。如圖10所示，在組裝後的中央組件1001上具有一個前矩形表面1026和一個底部矩形表面1028。導線1020、1022、1024的兩相對端分別略微延伸出表面1026、1028之外，露出了每條雙股導線1020、1024的外護套128。芯線120、122略微地延伸出雙股導線1020、1024的介電層124和外護套128之外。
矩形插入器1030具有一個前表面1030′和一個背表面1030″。插入器1030與組件1001的前表面1026相配合(通過表面1030′)。一個第二矩形插入器1032具有一個前表面1032′和一個背面1032″，並與組件1001的底面1028相配接(通過1032′面)。銅絲導線120、122與插入器1030、1032相接合，下文將對此進行解釋。
一組微毛鈕1034、1036分別通過聚脂薄膜固定片1038、1040進行固定。聚脂薄膜固定片1038、1040可用任何合適的材料製成，這些材料包括熱縮性塑料。微毛鈕1034、1036被進行了精心布置，並分別在插入器電纜殼體1030、1032和插入器滑片1042、1044中延伸。插入器1030的前表面1030′或者是通過壓裝栓、或者是通過超聲焊接或環氧樹脂的方法剛性地安裝到前表面1026上。從導引塊1002、1004的表面1026分別延伸出了一對位置相對銷1009、1009′，它們伸到從表面1030′向內凹陷的孔(圖中未示出)中。銷1009、1009′使插入器1030能與電纜殼體1006-1014對正。從導引塊1002、1004的表面1026延伸出的銷(圖中未示出)使插入器1032與電纜殼體1006-1014對正。微毛鈕1034、1036中包括接地的微毛鈕和載送信號的微毛鈕，此內容將在下文進行解釋。在電接插件1000所安裝的背面板上設置了一對導引銷1046、1048。導引銷1046、1048分別延伸穿過孔1050、1035和1048、1033，並與下文要描述的鎖卡機構配合。如圖10所示，從導引塊1002延伸出一個圓柱形的導引管套體1003，其用來容納導引銷1046。每個導引塊1002、1004上都分別具有一個螺紋插入件1027、1029，它們處於與導引管套體1003成直角的位置，並與插入器1030上的對應孔1061、1063、以及插入器滑片1042上的孔1080、1082對正。從子板卡延伸出的螺紋緊固件旋入到螺紋插入件1027、1029中，用來對電接插件1000進行緊固。
下面轉到圖11，從圖中可更清楚地看出聚脂薄膜層1038上具有一組衝孔。這些衝孔排布成特定的樣式，其用來固定和放置插入器1030、1032和插入器滑片1042、1044的孔中的微毛鈕。用來固定信號載送微毛鈕的孔必須要以精密公差加工，以緊固地保持微毛鈕、但又不過緊地擠壓微毛鈕而顯著地改變了其外徑。
衝孔1070、1072、1074和1076成垂直一列排列，它們用來容納插入器1030上的固定尖帽1090、1092、1094、1096。孔1404、1406和固定尖帽1090-1096保持著插入器滑片1042與插入器1030的相互對正。固定尖帽1090-1096的長度足以允許插入器滑片1042在彈簧1091、1093的頂壓作用下能處於外伸狀態，其中的彈簧安裝在插入器1030表面1030′的孔1095、1097中。在滑片的回縮狀態下，固定尖帽1090-1096將與表面1092平齊或低於該表面。微毛鈕1034使聚脂薄膜層1038相對於插入器1030和插入器滑片1042保持對正。插入器1030包括一組上孔1110、一組中孔1112和一組底孔1114，上孔用來容納導線1020的芯線，中孔用來容納導線1022的芯線，底孔用來容納導線1024的芯線。每個插入器都具有多個接地孔，例如是四個，這些接地孔中布置的微毛鈕與每條導線1020、1022、1024的外導電層128接觸。例如如圖11所示，對於導線1020，插入器1030上具有接地孔1120、1122、1124、1126。聚脂薄膜層上開有對應的孔1130、1132、1134、1136。每個插入器1030、1032都具有一組凹陷，它們的形狀與每條導線1020、1022、1024的外部形狀相匹配。如圖11和圖12所示，導電線的剖面的中間部分為直線形，兩外側為圓形。布置在孔1130、1132、1134、1136的微毛鈕與導線的外護套128接觸，這樣就形成了一條接地通路，並使相鄰的雙股電纜之間實現電屏蔽。凹陷1150從插入器1032的前表面1032′向內凹。例如，凹陷1150是通過用直段1170、1172將相對的彎曲壁面1160、1162連接起來而圍成的。如圖中所示，直段1170、1172是水平延伸的。凹陷1150的形狀適於容納雙股電纜的外護套128。
下面轉向圖12，圖中的插入器1032被放大表示了，可以理解除了具有為導引銷1046、1048所設置的兩相對孔之外，插入器1030、1032是相同的，其中的導引銷延伸穿過插入器1032而分別伸入到導引塊1002、1004中。插入器滑片1044上的孔1048、1050相對於其縱向中心線具有一定的偏移，從而，與之對應的孔1033、1035也存在著偏移。與此相反，在插入器1030上的孔1066、1068在其中心線上，插入器滑片1048上的孔也同樣在中心線上。
每條芯線120、122都有多個微毛鈕與此對應。例如，在圖12中，有兩個孔1260、1262與芯線120、122相對正。同樣，有兩個中央微毛鈕(圖中未示出)與導線120、122的中心芯線相接觸，這兩個微毛鈕的一端位於孔1260、1262中。絕緣體124的前表面沉在凹陷1150中。對於凹陷1150而言，孔1280-1284中安裝了四個微毛鈕1250、1252、1254、1256。孔1280-1284是盲孔，並於凹陷1150的周邊相交。孔1250-1256中安裝了一個接地觸點，其最好是一個微毛鈕(圖中未示出)，該微毛鈕用作與芯線導電外護套128接觸的接地觸點。四個接地觸點將產生優良的屏蔽效果。還可以添加另外的孔和微毛鈕來增強對串饋的削弱效果。
應當指出的是孔1250位於信號載送微毛鈕1260、1262的中間位置。孔1254相對於凹陷1150的中心存在一定的偏移，其更靠近孔1260。而在相鄰的凹陷1152中，孔1270則在相反的方向上偏移。應當說明的是，在沒有對每條雙股電纜進行360度全形包圍的條件下，也能實現優良的電屏蔽效果。因而，相鄰的垂直成行凹陷中為微毛鈕設置了偏移錯開的孔。通過使孔偏移，就能對更大比例的周邊環境進行屏蔽。
下面參照圖13A、13B和13C，並參見插入器滑片1042，從圖中可看出四個垂直對齊的孔1370、1372、1374、1376，它們分別用來容納尖帽1090、1092、1094、1096。該插入器最好是在遠離插入器1030的方向上受到彈簧的頂壓。這樣在運輸和組裝的過程中，就能保護微毛鈕不受損壞或發生脫落。可以理解這些解釋只是針對最左側的孔組進行，這些孔的排列樣式是相同重複的。插入器1042上具有一組與最上方的導線1020對應的孔。用來接納接地微毛鈕的孔1330與聚脂薄膜層上的孔1130和插入器1030上的孔1120對正。孔1332與聚脂薄膜層上的孔1132和插入器上的孔1122對齊。孔1334與聚脂薄膜層上的孔1134和插入器1030上的孔1124對齊。孔1336與聚脂薄膜層上的孔1136和插入器1030上的孔1126對齊。類似地，孔1380與聚脂薄膜層1038上的孔1080和插入器1030上孔1110對齊。如圖13A所示，圖中所示的插入器1032處於延伸狀態，在該狀態下，微毛鈕位於表面1042″以下，或至多超出表面1042″0.020毫米，由此在電接插件1000的運輸過程中其得到了保護。在圖13A中，插入器1032的表面1032′和插入器滑片的表面1042之間存在一個間隙。微毛鈕被固定在插入器1030和插入器滑片1048之間，插入器滑片1048與子板卡20接觸。與此相反，插入器1032和插入器滑片1044與背面板22接觸。
帶有導引件的印刷電路背面板上具有多個導電焊盤1390。這些焊盤上具有兩個信號載送導體1392、1394，它們與信號載送微毛鈕接觸，焊盤上還具有一個外接地部分1396(見圖14)。焊盤1390的優點在於其不必是電鍍的通孔。焊盤1390可以是平面底座，或者是設置有盲孔。通過避免採用電鍍後的通孔，就能減小與孔結構有關的電容效應，從而可提高傳輸速度。
很重要的是對裸露的芯線段和信號載送微毛鈕段進行屏蔽能防止相鄰的雙股電纜之間出現串饋。本發明的有利之處在於用四個接地的微毛鈕實現了屏蔽效果。這些微毛鈕形成的屏蔽小於360度，但測試表明；其所形成的屏蔽對於高達10Gb/秒和更高的數據傳輸率也是足夠的。
另外，通過用聚脂薄膜層1038環束微毛鈕的外周進行施壓—但未顯著地減小其外徑，而將信號載送微毛鈕保持在各自的位置上。因而，當被壓入到印刷電路板中後，微毛鈕的直徑沒有顯著的變化。有利之處還在於在遠離PC板的方向上由微毛鈕作用的力相對較小，從而就能採用根據本發明設計的鎖卡機構。通過改變導電元件的形狀、數目和剛性，可在一個很寬的範圍內選擇接觸電阻、接觸力以及可壓縮性等指標，以滿足特定應用條件的要求。由於具有彈性構造，且微毛鈕可被壓縮，微毛鈕1039、1036對接觸面1390的總接觸力就降低了。
由於根據本發明的電接插件是壓裝型的，最好與圖10-14中的電接插件配合使用一種獨特的鎖卡裝置。為了保證微毛鈕與PC板的焊盤之間具有良好的電連接，子板卡從其插槽位置外退的長度必須要小於一個設定值。該設定長度的計算應能確保具有實現可接受的電路連接質量所需的最小法向力。該鎖卡裝置的好處在於其可以用在所有的壓裝型接插件上，而並不僅限於本文所述的壓裝型接插件。本發明還使用了一個接插件導引組件來保持互連繫統的鎖卡狀態。該鎖卡裝置保持了壓接觸點(微毛鈕)與PC板表面之間的緊密接觸，而無需另外的緊固件。該鎖卡裝置的工作原理類似於可快速脫開的管頭配合，但其除了只要用足夠的力將鎖卡裝置脫開之外，並不必須要有一個強制鎖件。對彈簧構件和導引銷的設計使得能用最小的力將鎖卡裝置配合到鎖接狀態。導引銷上的槽和鎖卡裝置被設計成它們脫開時所需要的力要大於由於觸點對PC板的頂壓而所產生的反作用力，其中的接觸反力趨於將鎖卡裝置推向開鎖狀態。
鎖卡裝置的其它設計形式將包括(但不是限定性的)用其它類型的彈簧來取代圖中所示的彈簧構件，例如是用圖26中所示的彈簧脹圈(環狀螺旋彈簧)。圖中所示的具有圓柱截面的鎖卡裝置可用球形部件代替。圖中所示的導引銷上的「溝槽」所具有的形狀與鎖卡裝置的形狀非常接近，但也可以用簡單的V形槽和/或U型定位槽代替。
下面參見圖15，圖中的立體圖表示了一個鎖卡導引組件1500的分解狀態。該鎖卡導引組件特別適合與圖10-14中所示的第二實施例組合使用。如圖15所示，圖中有一個殼體或導引塊1002、以及一個電纜殼體塊1006。殼體1002和殼體1006分別具有一個部分通孔或半通孔1502、1504。在由1502、1504所圍成的孔腔中安裝了一個導引管套體1510，並固定在其中，這些內容將在下文詳細討論。
殼體1502、1504上都具有一個槽1512和1514(圖中未示出)。槽1512、1514相對於通孔是開在橫切方向上的。導引管套體具有三條相互間隔開的周向環槽1532(圖中未示出)、1534、1536，它們分別由壁面1532、1534、1536隔開。環弓形的鎖卡裝置1522-1526具有內表面1522′-1526′和外表面1522″-1526″，導引銷1048具有一個外柱面1550和一個環槽1552。槽1552具有兩個相對的斜角部分1572和1574、以及一個連接兩斜角部分1572、1574的直條部分1576。內表面1522″-1526″的形狀與環槽1552的形狀相匹配。在槽1512、1514中安裝了三片弓形的片簧構件1562、1564、1566，它們分別與鎖卡裝置1522、1524、1526接觸。通過三個鎖卡裝置1522、1524、1526與彈簧1562、1564、1566的組合作用，導引管套體1510被固定在通孔中，其中的彈簧將鎖卡裝置向內頂壓。
上述雙股電纜的各個實施例都特別適於傳送差動信號。電路板上的驅動電路發送出兩個信號，而在接收電路板端測量兩信號之間的差異，並由此來得到實際的信號脈衝。由於兩條導線通過導電護套而與相鄰的雙股電纜屏蔽開，所以雙股電纜尤其適用於傳送差動信號。對於一對差動信號，它們在兩條線路140、142上同時發送。在其中的一條線路上，所發送的信號是正信號，而在另一條上則是負信號。在信號通路的接收端，接收器接收到這兩個信號。但這兩個信號都被透過對信號通路進行屏蔽的外護套128和微毛鈕的噪聲電平改變了。信號的改變體現為在所希望的信號上疊加了不希望的電位。在這一點上，很重要的是不利電壓是在相同的時刻、以相同的幅值加到兩條線路上的。差動系統的實質就是接收器獲取兩條線路上的兩信號之間的差值。在此過程中，信號中的噪聲組分由於在兩條線路上是相同的，所以就可以被消除掉，剩下的信號就是真正的信號。如上所述，如果在兩條線路(即正信號電路和負信號電路)上所加的噪聲電平是相同的，則差動系統的工作良好。為了確保噪聲信號對兩條線路的影響是相同的，這兩條線路在理論上要佔據相同的物理空間。這一點對於本發明是成立的這兩條物理線路都處於雙股電纜結構中。
下面參照圖16，圖中的電接插件1000與子板卡20相接合。圖中所示的插入器滑片1042處於回縮接合狀態。插入器滑片1044在圖中處於延伸的非接合狀態。聚脂薄膜層1038與表面1030″接觸。當插入器滑片1044與背面板22的頂面接合時，插入器滑片將向內滑到一個回縮接合狀態。鎖卡機構將與銷1501、1503上的槽1552相接合，這樣就使得所有的微毛鈕都與子板卡和背面板正確地接觸在一起。這表示在圖17中，圖中電接插件1000與子板卡20和背面板22連接起來。
下面轉到圖18，圖中的導引組件處於完全的配合狀態，圖中去掉了一半殼體，以更清楚地表示鎖卡機構。圖中的彈簧1564-1566和鎖卡裝置1564、1566處於常態的鎖接狀態下。彈簧1562-1566將鎖卡裝置偏壓到槽1552中。
圖19中表示了導引組件，圖中的鎖卡機構處於常態的非配合狀態下。
圖20描述了處於部分配合狀態下的導引組件，圖中殼體的一半被剖去，並略去了導引管套1510，以清楚地顯露出鎖卡機構。該圖表示了在配合過程中，彈簧和鎖卡裝置是如何工作的。在圖20中，彈簧構件1562-1566將鎖卡裝置1522-1526向內頂壓。在該種部分配合狀態下，內表面1522′-1526′與導引銷1550的圓柱表面1558接觸。如圖23所示，當導引銷1510與鎖卡裝置1522-1526接合時，鎖卡裝置1522-1526被向內壓，且鎖卡裝置1522-1526向內延伸而落入槽1512-1516中，從而內表面1522′-1526′與槽1552接合。導引銷1501具有錐形的頂部1558，以便於同鎖卡裝置1522-1526的接合。插入力要能克服由彈簧構件1562-1566施加的彈力，這樣就可以使鎖卡裝置1522-1526能徑向向外運動，直到鎖卡裝置被向內頂到槽1552中為止。最好是由彈簧1562-1566施加的力要足以保持對微毛鈕的作用力，以維持微毛鈕與焊盤的接合。但是，採用這種鎖卡裝置無需任何的強制鎖止，只需要其間具有足夠的摩擦配合將電接插件壓緊在子板卡上就可以了。
圖21是對導引組件的俯視圖，圖中的導引銷1501處於完全安裝後的狀態。圖21中是從上方角度對槽1512、1514進行了表示。槽1512、1514合在一起而形成了一個六角形，其具有壁面2102、2104、2106、2108、2110和2112。在圖21中，彈簧1562、1564、1566分別與壁面2104、2108、2112接合。如圖15-25所示，圖中有三個鎖卡裝置和彈簧，但也可以採用其它數目設計。在圖15-25中，各個鎖卡裝置和彈簧之間的間隔角為120度。
圖22表示了處於常態狀態下的鎖卡裝置。
圖23與圖22相同，在該圖中表示出了導引管套，且鎖卡裝置處於「閉合狀態」。
圖24的視角與圖21-23相同，圖中的鎖卡裝置是在配合操作過程中，處於完全的「張開」狀態。
在圖25的立體圖中，導引銷與鎖卡裝置接合，且為了清楚表示，略去了電纜殼體、部分鎖卡裝置和彈簧。
最好是彈簧構件1562-1566、鎖卡裝置1522-1526、以及導引銷的形狀被設計成能以最小的力將電接插件配接到背面板22上。槽1552、導引銷1501、彈簧1562-1566被設計成需要更大的力才能將各個部件分開，該作用力比觸點頂壓PC板所產生的力要大。結構設計上的其它選項可以是採用其它類型的彈簧，例如用環狀螺旋彈簧(彈簧脹圈)。圖中表示並描述的鎖卡裝置具有圓柱形的截面，但也可以用球形部件來取代圓柱形截面的裝置。圖中所示導引銷上槽的形狀與其所刮擦的鎖卡裝置極為相近，但也可以用簡單的V型定位槽來代替。
如圖26所示，整個鎖卡裝置都可以用一個彈簧脹圈2602來代替。該彈簧脹圈2602固定在塊1502、1504的槽1512、1514中。彈簧1602的作用類似於上文參照圖15所描述的鎖卡裝置，但在組裝方面卻相當地簡單。在工作過程中，彈簧脹圈2602固定在槽1512和1514中。當電接插件與導引銷1048完全接合時，彈簧脹圈2602將固定在環形槽1552中，由此來保持電接插件與印刷電路板的配合狀態。
可以預計對於20毫米間隔的卡槽，根據本發明的電接插件能在每英寸線性長度設置80條雙股線。對於射頻同軸電纜的應用情況，這種接插件能用在頻率達到10Gb/s或更高的單端結構中。儘管在上文中這些接插件是被有利地用在背面板系統中，但這些接插件也適用於其它許多場合中，在這些場合中，印刷電路需要在相鄰的印刷電路板卡之間具有高密的電接插件。
任何本領域的普通技術人員都可看出本發明實現了所提出的目的。在閱讀了上文的詳細說明之後，本領域普通技術人員可作出多種形式的改動、進行等效措施替換、以及實施本文中泛泛公開的其它方面。因而，本發明的保護範圍將僅由所附權利要求的定義及其等效表達形式來限定。
權利要求
1.一種互連繫統，其包括一個第一插入器殼體，其包括第一組屏蔽構件，這些構件為第一插入器厚度範圍內的線路提供屏蔽；一個第二插入器殼體，其包括第二組屏蔽構件，這些構件為第二插入器厚度範圍內的線路提供屏蔽；至少一條電纜，其具有一芯線、一導電的外護套、以及一個介電層，介電層用來將所述芯線與所述導電外護套隔開，所述外護套與所述第一插入器殼體和所述第二插入器殼體的所述屏蔽構件中的至少部分構件實現電路連接；一個電纜殼體，其連接到所述第一插入器和所述第二插入器上，用來固定所述的至少一條電纜；所述的至少一條電纜具有裸露部分，這部分延伸到所述電纜殼體之外，而分別進入到所述第一插入器和所述第二插入器中；至少一個導電元件，其與所述至少一條電纜的芯線相接觸。
2.一種電接插件，其包括一條由介電層和導電護套包裹起來的芯纜，所述芯纜具有裸露的相對兩端；一第一組屏蔽構件，所述導電護套的一端與其保持電接觸；一第二組屏蔽構件，所述導電護套的另一端與其實現電接觸；一個第一導電元件，其與芯纜兩相對裸露端中的一端相接觸；以及一個第二導電元件，其與芯纜的另一裸露端相接觸。
3.根據權利要求2所述的電接插件，其特徵在於所述第一和第二導電元件是微毛鈕。
4.根據權利要求2所述的電接插件，其特徵在於所述屏蔽構件為微毛鈕。
5.根據權利要求2所述的電接插件，其特徵在於所述導電彈簧和所述芯纜具有大致相同的直徑。
6.根據權利要求2所述的電接插件，其特徵在於所述第二組屏蔽構件對所述芯纜提供360°的屏蔽。
7.根據權利要求2所述的電接插件，其特徵在於所述第二組屏蔽構件對所述芯纜提供小於360°的屏蔽。
8.一種雙屏蔽饋線的電接插件，其包括一條雙股電纜，該電纜具有兩條相互隔開的導電線，在這兩條導電線上包裹了一層介電物，且所述介電物外包裹了一導電層，所述兩條導電線的兩相對端裸露；一第一組屏蔽構件，所述導電護套的一端與其保持電接觸；一第二組屏蔽構件，所述導電護套的另一端與其實現電接觸；一組第一導電元件，它們都與所述兩條導電線對應的那一裸露端相接觸；以及一組第二導電元件，它們都與所述兩條導電線對應的第二裸露端相接觸。
9.根據權利要求8所述的雙屏蔽饋線電接插件，其特徵在於還包括一個第一插入器殼體，其用來容納所述第一組屏蔽構件的一部分；一個第二插入器殼體，其用來容納所述第二組屏蔽構件的一部分；一個第一固定片，其用來固定所述第一組屏蔽構件和所述第一導電元件；一個第二固定片，其用來固定所述第二組屏蔽構件和所述第二導電元件；一個第一可動插入器滑片，其用來容納所述第一組屏蔽構件的另一部分；一個第二可動插入器滑片，其用來容納所述第二組屏蔽構件的另一部分。
10.根據權利要求8所述的雙屏蔽饋線電接插件，其特徵在於所述導電元件是導電彈簧。
11.根據權利要求8所述的雙屏蔽饋線電接插件，其特徵在於所述第二組屏蔽構件對所述芯纜提供小於360°的屏蔽。
12.一種用電屏蔽的雙股電纜傳輸差動信號的方法，其包括步驟在該雙股電纜兩條單獨的導線上載送第一信號和第二信號，並將這兩條單獨導線與相鄰的導線屏蔽開，但不將這兩條單導線相互屏蔽開，並在一個接收器端測量第一信號和第二信號之間的差別，由此得出一個真實的信號脈衝。
13.一種用在壓裝型接插件上的鎖卡機構，所述的壓裝型接插件可安裝到一塊印刷電路板上，其包括一個安裝在該印刷電路板上的導引銷，所述導引銷的周面上具有一個溝槽；一個導引塊，其具有一個被偏壓的鎖卡裝置，當該導引塊與所述導引銷接合時，該鎖卡裝置和所述溝槽卡接；該電接插件具有一些觸點，在接插件處於插接狀態時，它們在遠離接插件的方向上向電路板上的觸點施加一個力，且所述的鎖卡機構能抵抗該作用力的作用，這樣就能保持電接插件上的觸點與電路板上觸點的接觸關係。
14.一種電接插件，其具有多條以垂直—水平陣列排布的雙股電纜，其包括一第一組雙股電纜，其布置成垂直一陣，並相互分隔開，每條雙股電纜都具有一對導線、一介電層、以及一導電護套；一第二組雙股電纜，其布置成垂直一陣，並相互分隔開，且與第一組雙股電纜在水平方向上隔開；一系列第一導電元件，它們都頂向對應的導線；一系列第二導電元件，它們都頂向對應的導線；一個電纜殼體，用來固定所述第一組雙股電纜和所述第二組雙股電纜；一個第一插入器，其位於所述電纜殼體的一側，用來接納所述第一組雙股電纜和所述第二組雙股電纜的一端；一個第二插入器，其位於所述電纜殼體的另一側，用來接納所述第一組雙股電纜和第二組雙股電纜的另一端；一個第一固定片，用來保持信號彈簧觸點與所述第一和第二組雙股電纜所述一端的各導線對之間的接觸關係；一個第二固定片，用來保持信號彈簧觸點與所述第一、第二雙股電纜另一端的各導線對之間的接觸關係；一個第一插入器滑片，其在遠離第一插入器的方向上受到偏壓，接納所述信號導線的一相對端，並具有一個回縮狀態和一個常態延伸狀態；一個第二插入器滑片，其在遠離第二插入器的方向上受到偏壓，接納所述信號導線的一相對端，並具有一個回縮狀態和一個延伸狀態；其中，所述導電元件通過第一固定片和第二固定片實現固定，且當所述第一插入器滑片和第二插入器滑片處於回縮狀態時，所述導電元件由這兩個滑片進行保護；當處於常態延伸狀態時，第一組和第二組導電元件分別伸到第一插入器滑片和第二插入器滑片之外；以及第一組導電元件和第二組導電元件均為微毛鈕。
15.根據權利要求14所述的電接插件，其特徵在於所述第二組屏蔽構件對所述芯纜提供小於360°的屏蔽；其中，第一組導電元件和第二組導電元件均為微毛鈕。
16.一種電互連繫統，其包括至少一條電纜，其具有至少一條芯線和一導電外護套，在導線和護套之間設置了絕緣；一組電纜殼體，它們固定了所述的至少一條電纜；一個第一插入器電纜殼體，其具有與所述至少一條芯纜對應的第一系列通孔、以及第二系列通孔，第二通孔在徑向方向上與所述導電外護套中對應的一個護套部分地交疊；一個第二插入器電纜殼體，其具有與所述至少一條芯纜對應的第三系列通孔、以及第四系列通孔，其中的第四通孔在徑向方向上與各個導電外護套中對應的一個護套部分地交疊；一第一組導電元件，它們插入到所述第一插入器的第一組通孔中；一第二組導電元件，它們插入到所述第一插入器的第二組通孔中；一第一插入器滑片，其包括一個第一插入器電纜殼體，該殼體具有一組與所述至少一條芯纜相對應的第一組通孔，以及一組第二組孔，它們在徑向方向上與所述導電外護套中對應的一個護套部分地交疊；一個第一保持器，其位於所述第一插入器電纜殼體和第一插入器滑片之間，用於固定所述第一組導電元件和所述第二組導電元件；一個第二插入器電纜殼體，其具有與所述至少一條芯線相對應的第三組通孔和第四組孔，第四組孔在徑向方向上與所述導電外護套中對應的一個護套部分地交疊；第三組導電元件，它們被插入到所述第二插入器的第三組通孔中；第四組導電元件，它們被插入到所述第二插入器的第四組孔中；一個第二插入器滑片，其包括一個第三插入器電纜殼體，其具有與所述至少一條芯纜相對應的第三組通孔和第四組孔，第四組孔在徑向方向上與所述導電外護套中對應一個護套部分地交疊；一個第二保持器，其位於所述第二插入器電纜殼體和所述第二插入器滑片之間，用於固定所述第三組導電元件和所述第四組導電元件。
17.根據權利要求16所述的電互連繫統，其特徵在於第一組和第二組導電元件是微毛鈕。
18.一種用於壓裝型接插件的鎖卡機構，其包括一彈簧脹圈，其固定在所述的壓裝型接插件中；一從一塊電路板延伸出的導引銷，其具有一向內凹的環向溝槽，該溝槽用來接納彈簧脹圈的內徑部分；其中，第一組和第二組導電元件是微毛鈕。
19.一種壓裝型電接插件，其用於安裝到一塊帶有導引銷的印刷電路板上，其包括一個殼體，其包括多條信號通路；一個鎖卡機構，其包括殼體中的一個鎖卡裝置，該裝置用於卡接到導引銷上；其中，第一組和第二組導電元件是微毛鈕。
全文摘要
本發明涉及一種高密度的電接插件，對於20毫米間隔的卡槽，該電接插件可以在每英寸線性長度具有80或更多對雙屏蔽饋線。在標準的電子系統封裝中，相鄰的平行子板卡中心線之間的間隔為20毫米。雙屏蔽饋線是一種同軸電纜，其包括兩條內部導線，而不是一條。這兩條內導線形成了兩條物理線路。同軸電纜之所以稱為「同軸」是因為其包括兩條物理線路，其中一條載送信號的線路被另一條物理線路包裹著(中間隔著一層絕緣)，這兩條線路沿同一軸線延伸，外線路作為接地線。
文檔編號H01R12/71GK1392635SQ0210171
公開日2003年1月22日 申請日期2002年1月14日 優先權日2001年1月12日
發明者麥可·P·德裡斯科爾, 史蒂芬·維特爾, 羅伯特·M·布拉德利 申請人:諾思羅普格魯曼公司