專利名稱：高效能電氣接插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為減少串音并提供改進的信號傳輸質(zhì)量通過利用影響接插件平衡的容性耦合，滿足或超過關(guān)于接插件硬件的第五類要求的高效能電氣接插件。減小串音是在最接近接插件端部的地方，通過采用插入，利用容性耦合能量來達到的，這樣插入包括同所述端部非歐姆接觸的不連續(xù)傳導(dǎo)路徑。
串音可以簡單定義為這樣一種情況，即當兩個信號傳輸回路緊緊靠在一起延伸時，在一個回路中信號電流的存在將容易造成在另一個回路中建立起相應(yīng)的電流。隨著目前有增加電氣接觸器件傳輸速率的趨勢，就有增加提高性能的要求，特別在頻率高達100兆赫的情況下要求減小串音。由于這個要求，遠程通信工業(yè)協(xié)會(TIA)與電子工業(yè)協(xié)會(EIA)合作最近對第五類元件制定出一個推薦標準。在那里，這些元件的傳輸要求在高至100兆赫的特性和對于顯現(xiàn)出的應(yīng)用，典型的意圖是傳輸速率高達100兆位/秒，這個標準于1992年8月最初標記為TSB40，雖本發(fā)明同硬件有關(guān)，但是注意到硬件僅是通信系統(tǒng)的一個主要元件是重要的，而另一個主要元件是傳輸電纜。所以，重要的是保證使用正確的接插元件或硬件，該硬件是同電纜的傳輸特性一致的。這種電纜是典型的高性能、非屏蔽的雙股線(UTP)電纜，這種電纜的性能、特征刊登在電子工業(yè)協(xié)會/遠程通信工業(yè)協(xié)會公報TSB-36。
現(xiàn)在回到傳輸系統(tǒng)的元件方面，對于高性能電氣接插硬件，也就是第五類的更重要的試驗參數(shù)之一，是接近端點的串音(NEXT)損耗。這也可以進一步定義為在一個接插件內(nèi)，對一個回路到另一個回路信號耦合的度量，并且可從100歐姆的雙股試驗引線的短線接到接插件的試驗條件下掃頻電壓測量得到。一個平衡輸入信號加到接插件的干擾雙股線上，同時在試驗引線的近端測量干擾雙股線的感應(yīng)信號。換句話說，近端串音(NEXT)損耗是描述信號耦合，即在一個雙股線上引起部份信號作為不希望的噪聲呈現(xiàn)在另一個雙股線上的信號耦合影響的方式。無論如何，對任何干擾和被干擾雙股線的組合，參看表1下的數(shù)值，最壞情況下近端串音(NEXT)損耗由下面公式?jīng)Q定NEXT(F)≥NEXT(16)-20Log(F/16)式中，NEXT(16)是在16兆赫時的最小NEXT損耗，F(xiàn)是從1兆赫到最高參考頻率的范圍內(nèi)的頻率(用兆赫表示)，以及NEXT(F)是在這個頻率下的特性。
表1如同在電子工業(yè)協(xié)會/遠程通信工業(yè)協(xié)會文件TSB-40所說明的非屏蔽雙股線接插硬件NEXT損耗極限值頻率第五類(MHz) (dB)1.0＞654.0＞658.06210.0 60
16.0 5620.0 5425 5231.255062.5 4410040雖然同串音有關(guān)的問題已得知多年，如美國專利1，995，454和2，080217可以作證，最近的主要關(guān)注僅僅是為提高性能和更高信號傳輸質(zhì)量的現(xiàn)行要求而提到前沿。最近的研究以Denkmann等人公開的美國專利5，186，647為代表。該專利的主要目的是減小在接插件中特定導(dǎo)體之間的串音。一種優(yōu)選的實施方案是壁式引出標準組合插口(pan-el mount modular jack)，這個插口包括一對引線支架，每一個包含4個平的細長的導(dǎo)體，引線支架彼此疊合安裝并且它們的導(dǎo)體在整個導(dǎo)體長度的一部分彼此靠近和完全平行。在串音性能方面所提出的改進是用選擇導(dǎo)體的跨接線的結(jié)構(gòu)來獲得，因為在跨接線區(qū)域?qū)w的凹腔彎曲(reentrant bend)形成了沒有電的接觸。
本發(fā)明用電容耦合的非歐姆接觸，大大減小了串音，以達到第五類特性。這種特性，以及獲取這種特性的方法，將在以下的描述中。特別是閱讀到相關(guān)附圖時變得更明顯。
本發(fā)明的第一實施例涉及高性能電氣接插件、該接插件減小了串音并提供改進的信號傳輸質(zhì)量以滿足或超過第五類要求。被本發(fā)明仔細考慮過的那種未改進的接插件公開于美國專利NO.3，760，335，這種接插件包括一對能夠互相配合的接插組件，接插組件中的每一個適于端接到多個導(dǎo)體。每個接插件包括有導(dǎo)體接納面和嚙合面、由絕緣材料構(gòu)成的外殼，以及許多個從導(dǎo)體接納面伸展到嚙合面的接點接納腔。腔體以一定距離間隔的平行軸排列成排，在那里，鄰近排由絕緣外殼壁隔開。一排電氣接觸端子被置于腔體內(nèi)，每一個接觸端子包括有在其前端接近于嚙合面的接觸裝置，并且導(dǎo)體端接裝置接近于導(dǎo)體的接納面。本發(fā)明的改進特性是提供絕緣外殼壁、具有一個細長的腔體，基本上與接觸端子排共同延伸的中間排列端子。配置于細長腔內(nèi)的是一個平面電子器件，沿其平面表面具有不連續(xù)電氣回路路徑、藉助于這種路徑的排列和調(diào)整，通過某些成對導(dǎo)體之間能量的電容耦合來達到改進特性。
本發(fā)明的第二實施例利用一個柔性膜片，在那里，沿其第一表面有一個不連續(xù)電氣回路路徑的圖案，柔性膜片直接放置于接觸端部的下面，膜片接觸面是相對于沒有這樣路徑的表面。按照這種排列，沒有歐姆，也就是接觸端部和膜片上的路徑之間金屬同金屬的接觸，由此可知，能量是以從一個或一對端子到第二或不同對端子的容性耦合的方法進行，以致減少了不同模式的串音。


圖1是為改進接插件特性、利用電容耦合通過非歐姆接觸的電氣接插件支架的透視圖，并從這里插入部件分解圖;
圖2是由圖1實施例經(jīng)變更后的一對互相配合的接插件支架組件的縱向截面圖，以如下文解釋滿足或超過第五婁要求。
圖3至圖5是說明電子耦合裝置或插片的交替路徑式樣的平面圖，正如在圖1和圖2所說明的，從一個或一對導(dǎo)體到第二個或?qū)w對通過非歐姆接觸耦合能量;
圖6是由本發(fā)明的第二實施例所闡述的通過非歐姆接觸利用電容耦合、一種電氣接插件支架同接觸端子的投影圖。在那里，薄的插片分解，例如柔性膜片，沿著其第一個表面具有不連續(xù)電氣路徑的圖樣，直接放置于接觸端子的下面，如箭頭方向所指示的那樣。
圖7是一對能夠互相配合的接插件支架組件的縱向截面圖，類似于圖2，但是經(jīng)對第二實施例的插片變化而滿足或超過第五類要求。
圖8是類似于圖6具有接觸端子的電氣接插件支架的透視圖，在那里，采用單個柔性膜片插入，同端子置于非歐姆接觸以達到改進特性;
圖9是圖8接插件取橫向的單個接插支架組件的縱向截面視圖;
圖10-12是用于圖6和圖7實施例中，薄電容插片的平面視圖，在那里，圖12表示一個插片重疊于第二個插片上，如同用于圖6的實施例中，以及圖13是用于圖8和圖9的實施例中，單個柔性膜插片，在折疊成U字型結(jié)構(gòu)之前的平面視圖。
本發(fā)明目的在于利用一種電子器件，最好是一種平面器件，例如印刷電路板(PCB)、或柔性膜片，沿表面具有多重不連續(xù)回路路徑的電氣接插件。這種器件在這種接插件內(nèi)插在以非接觸的關(guān)系同眾多排列的電氣接觸之間，以達到增強特性滿足和超過第五類要求。
圖1和圖2表示一種典型的多個接觸電氣接插件10，它利用特定設(shè)計的電子器件13以達到所希望的高性能。
現(xiàn)在更詳細地參看附圖，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例是多接點電氣接插件，如本領(lǐng)域已知的，接插件10典型地包括一對相互配合的接插構(gòu)件12，14如插銷和插座。從以下的說明中將會明白，這些接插構(gòu)件包含有眾多個接觸端子，它們電氣地和機械地連接到個別的導(dǎo)體或包含在電纜16，18中的導(dǎo)線。當接插構(gòu)件12，14彼此耦合時，在電纜中的導(dǎo)體也將彼此連接，雖然將詳細描述僅僅是一個接插構(gòu)件，但應(yīng)理解到，附加的接插構(gòu)件也以類似方式工作。
在諸附圖中所示的接插件支架構(gòu)件12，除了在圖1中沒有電纜16外，包括有一個適當?shù)乃芰辖橘|(zhì)支架，有眾多個排列的腔體20從導(dǎo)體的接納面22，延伸到接插件的嚙合面24，對于接插支架構(gòu)件12，包括一個環(huán)形套管26作為相配的其內(nèi)接納接插支架構(gòu)件14。
圖示實施例說明接插件10具有眾多個腔體20，排列成二個平行排并且彼此相同，雖然下面的一排腔相對于上面的一排腔是相反的。在這種并行排列腔之間，設(shè)有一個電介質(zhì)壁30，這種壁最好包括一個連續(xù)的，細長槽32，在寬度上向著各自的排列腔共同延伸。在以后的進一步說明中，這種槽的目的將變得明顯。
每個腔體20包括一個預(yù)-加載的電氣接觸端子34，后者包含一個向后的導(dǎo)體連接段36，柱體段38，以及一個接觸段40。導(dǎo)體連接部份36是普通的U型并且有一個開口42延伸到U形的凹部。這個開口同每個U形腿中的槽44連通，U形腿的寬度稍小于導(dǎo)體的導(dǎo)電芯子的直徑，這個導(dǎo)體要和端子相連接。眾所周知，電纜16中的各個導(dǎo)體同接觸端子34連接的方法。特別是導(dǎo)體連接段36是絕緣位移或IDC。在圖2的實施例中，接觸部份40如圖所示的彎曲端接到閂鎖倒鉤46，它適于在電介質(zhì)壁30的嚙合端50嚙合附加的凸端48。根據(jù)這種排列，特別當同附加的支架組件配合期間接觸端被固定在支架組件內(nèi)。
現(xiàn)在回到按照本發(fā)明的改進特性，我們記得在優(yōu)選實施例中，一個細長槽32已在電介質(zhì)壁30中形成。按照先前的實踐和結(jié)構(gòu)，這種壁典型地同多個距離間隔垂直定向筋而形成。然而，根據(jù)這個新設(shè)計，槽32連續(xù)的界于中間并且同兩排接觸端子34橫向地延伸。所以，深度52足夠覆蓋至少端部接觸的軸柄段38。在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的接插件，整個壁的高度約為0.135英寸，槽的高度約為0.095英寸，上下各留下一個薄壁62，64，每個厚度約為0.020英寸，根據(jù)這種排列，這個槽能夠很容易地接納厚度約為0.093英寸的印刷電路板。最好選取薄壁的厚度，其最大厚度將取決于鑄模材料和鑄模技術(shù)。
為按照本發(fā)明得到改進的特性，正如最好由圖1所見，一個電子器件12，例如設(shè)有一塊印刷電路板，以插進槽32中，沿著每一個主要表面，印刷電路板裝有眾多個分立的路徑或通道68，在那里，這種通道是一系列交錯的，相互配合成“U形”。每一個通道68包括一對軸向排列臂70同橫向臂72連接在一起，給定通道68的各個臂70定位于交替的接觸端子34的下方或是上方。在工作時，由于薄壁62或64的作用，即非歐姆接觸雖然通道68同接觸端子34在電氣上是絕緣的，不連續(xù)路徑68被定向以接納到從各自接觸端子34來的感應(yīng)電動勢EMF。
圖3-5是對于插入或耦合器件74，76，78三種不同路線圖樣的平面圖，而產(chǎn)生所述圖樣的優(yōu)選方法是刻蝕和電鍍，正如本領(lǐng)域已知的，還有其它工藝技術(shù)。這就是說，耦合器件也許是某些不同于在印刷電路板上刻蝕和電鍍的路徑。所述器件的一種確切定義是它必須包含位于在接插件的導(dǎo)電材料和信號傳送導(dǎo)體之間的電介質(zhì)材料的導(dǎo)電材料并在其間希望有附加的耦合。另一種形式可能是在現(xiàn)存的印刷電路板上壓上金屬陳列，特殊形狀的導(dǎo)線或附加的路徑?，F(xiàn)有的印刷電路板可以是計算機母板，作為例子，或者是用于其它連接器件中的板。注意到這點是重要的，即，這個技術(shù)與其它先有方法不同的是附加的路徑是從信號傳送路徑下分出的分支。在本發(fā)明中，路徑也許不是現(xiàn)存信號傳送路徑的一部分，也就是說，它也許不是歐姆連接。
從幾個圖示例子的耦合器件，插片或印刷電路板中可以看出，路徑通常是不連續(xù)路徑，路徑定位成這樣，致使能量以不平衡補倘耦合方式從一對導(dǎo)線中的一個耦合到第二對導(dǎo)體中的另一導(dǎo)體，而這種耦合在現(xiàn)存的接插件中是固有的。
在任何情況下，如圖2所示的電容耦合可以在插銷，插座或兩者之間完成。該方案能夠選擇得這樣，以致能量從一對雙導(dǎo)體耦合到第二對雙導(dǎo)體。如圖3和圖5所示?；蛘吣芰恳部梢詢H從一對導(dǎo)體中的一個導(dǎo)體耦合到第二對導(dǎo)體中的一個導(dǎo)體，如圖4所示，或者這兩種技術(shù)的任何結(jié)合。當可能獲得較好的平衡時，第一種技術(shù)代表了優(yōu)選的方法。
本發(fā)明接插件的改進特性最好用帶筋的中間壁的先前工藝技術(shù)的接插件亦即沒有印刷的電路板，同具有印刷電路板并在中間壁內(nèi)配置一個槽相比較而展示出來。對先有技術(shù)和本發(fā)明的各個接插件的識別結(jié)果如表所示。這個數(shù)據(jù)是從鄰近于單個監(jiān)測對的九對得到的功率總和數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是從最接近于監(jiān)測對端口的每一個九對端口分別測量串音獲得的，然后把串音進行數(shù)學(xué)相加以獲得一個總數(shù)。
表頻率(MHz) 接近端的串音(dB)先有技術(shù)本發(fā)明1.000-75.234 -78.3864.000-64.977 -67.8308.000-59.196 -62.42210.000 -57.325 -60.65916.000 -53.184 -56.81520.000 -51.289 -54.86725.000 -49.319 -52.80131.250 -47.453 -51.02362.500 -41.422 -44.737100.000-37.521 -40.944注意這些數(shù)據(jù)是負數(shù)，所以，數(shù)值越大在給定頻率下的特性就越好，現(xiàn)在重新回到最初的討論關(guān)于需要40到100兆赫的值的第五類產(chǎn)品特性要求。由于在先有技術(shù)接插件中包含特殊設(shè)計的電子器件，其改進的特性特別在臨界頻率100兆赫的情況下勝過第五類要求。
本發(fā)明的第二個優(yōu)選實施例如圖6到13所示，在那里，這類實施例最好采用沿其表面具有多重不連續(xù)回路路徑的柔性膜片，該膜片置于靠近接插件內(nèi)多個排列的電氣接點附近。在膜片表面上的路徑不與電接點接觸，也就是，膜片體與接點是隔離的，以達到滿足或超過第五類要求的增強特性。
適用于實施本發(fā)明的典型多接點電氣接插件10′示于圖6至圖9，同第一實施例明顯不同是省略了支架槽，如所描繪的那樣安放一個平面插片，因此，可以從上面找到有關(guān)接插件支架和接點的參考資料。
再回到第二實施例的獨特的特性。參看圖7，配置于電介質(zhì)壁80和接觸端部排列之間的是一對電子器件82，以薄的柔性膜片84的形式沿表面88具有不連續(xù)電氣回路的路徑86，表面88靠近電介質(zhì)壁80的壁90附近，在那里，該優(yōu)選系統(tǒng)包括一個具有沿一個或二個主邊緣橫向延伸的多個指形的連續(xù)膜片部份。根據(jù)這種排列，不連續(xù)路徑極靠近于接觸端子，而不是處于歐姆接觸。正如圖7和圖10-12的實施例所圖示的，不連續(xù)路徑86是一系列相鄰的“U′s”從所述一指延伸到另一指。每一個路徑包括一對軸向排列的臂92與橫向臂94連接在一起。給定路徑86中的各個臂92定位于交替接觸端子34′的下面。在工作時，由于膜片體的存在，路徑86同接觸端子34′在電氣上是絕緣的，也就是處于非歐姆接觸，不連續(xù)路徑86被定位于從各個接觸端子34′接收一個感應(yīng)電動勢EMF。
本發(fā)明所予期的一種柔性膜片包含一層薄的柔性聚酰胺薄膜，在上面形成路徑，如刻蝕的銅路徑，實際應(yīng)用本發(fā)明的合適薄膜厚度約為10到12密耳的數(shù)量級。然而有其它已知的在柔性薄膜上形成這種路徑的工藝程序。
圖8和圖9表示了另一個實施例，在那里，單個電子器件100，以單個的U形膜片形式具有其配置在靠近接觸端子34′的腔20′內(nèi)的各自端點102，104。正如在圖8所見到的，路徑106從端點102延伸到端點104，具有一種非接觸式的交叉截面108。例如，根據(jù)這種排列，較上面的接觸端子同較下面的接觸端子是非-歐姆式耦合。
無論選擇圖8，9和13的單個電子器件，還是選擇圖6，7和10-12的多個器件，一個共同的特點是在電介質(zhì)材料上放置一種導(dǎo)電材料，在那里，電介質(zhì)材料是位于導(dǎo)電材料和接插件的信號傳送導(dǎo)體之間，而在它們之間附加的耦合是希望得到的。無論如何，注意到這一點是重要的，即這個技術(shù)同先有技術(shù)的其他方法不同的是附加的路徑是從信號傳導(dǎo)路徑分出的分支。在本發(fā)明中，路徑不會是現(xiàn)存信號傳導(dǎo)路徑的一部分，也就是說，它不會是歐姆型連接。
正如圖10-13的平面視圖所顯示的，路徑通常為不連續(xù)路徑，這些路徑被如此定位，以致能量以補倘在現(xiàn)有接插件中固有的耦合不平衡方式從一對導(dǎo)體中的一個耦合到第二對導(dǎo)體中的一個導(dǎo)體。對于任何一個實施例，補倘的方法可以對通過耦合信號的較好平衡，或者通過如1994年8月23日授予本發(fā)明人的美國專利NO.5，341，419中所描述的故意不平衡來達到，該發(fā)明的說明作為參考納入本文中。
在任何情況下，如圖7和圖9所示的電容耦合可以通過插銷，插座或二者來完成。在電子器件82，100上的路徑式樣可如此選擇，以使能量從一排中一對的單個導(dǎo)體耦合到第二對的單個導(dǎo)體，或者在不同排的接觸端子中的二個導(dǎo)體之間的耦合。圖13示出了一個平面電子器件100，為了從上排端口到下排端口耦合導(dǎo)體，沿線110，112的折疊可以插入接插件12′中。
藉助于采用同接觸端子的非歐姆接觸的電子器件，我們能夠平衡電容而不需要從端子重新設(shè)定路徑或分支。
權(quán)利要求
1.一種多接點電氣接插件(10，10′)包括一對相互能夠配合的接插件組件(12，12′，14，14′)，每一個所述接插件組件適合于端接到多個導(dǎo)體，還包括由絕緣材料形成并具有導(dǎo)體接納面和嚙合面的支架，一種多個接點接納腔體從所述的導(dǎo)體接納面延伸到所述嚙合面，所述腔體以一定距離-間隔平行排列成排，在那里，相鄰排用一種絕緣支架壁(30，80)隔開，以及在所述腔體中，一排電氣接觸端子(42)，每一個所述接觸端子(42)具有在其前端接近所述導(dǎo)體嚙合面的連接裝置和接近于所述導(dǎo)體接納面的導(dǎo)體端接裝置，其特征在于提供的電子器件(13，82，100)沿其表面有不連續(xù)的電氣回路路徑(70，86)，在那里，所述器件置于最靠近所述接觸端子排(42)，以及所述的路徑(70，86)同所述的接觸端子(42)是非歐姆接觸，通過某些對導(dǎo)體之間能量的容性耦合，從而改善了接插件特性。
全文摘要
一種為在電氣接插件中減小串音的改進系統(tǒng)，典型的接插件包括由絕緣材料形成的支架，具有導(dǎo)體接納面，嚙合面，以及從導(dǎo)體接納面伸到所述嚙合面的多個接點接納腔。腔體以一定間隔并行排列成排，鄰近排通過絕緣支架壁隔開。腔體中設(shè)有一排電氣接觸端(42)，每個端子有一接觸裝置，在其前端靠近嚙合端，以及接近導(dǎo)體接納面的導(dǎo)體端接裝置。電子器件(13，82，100)，設(shè)有沿其表面具有不連續(xù)電氣回路路徑(68，86，106)，該器件置于最接近接觸端排，但又不是歐姆接觸。
文檔編號H01R13/658GK1109642SQ95100140
公開日1995年10月4日 申請日期1995年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月21日
發(fā)明者J·J·費里 申請人:惠特克公司