CN111864436B - 一种超高速高密度高可靠连接器插针 - Google Patents

一种超高速高密度高可靠连接器插针 Download PDF

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Abstract

一种超高速高密度高可靠连接器插针，包括A型插针组、B型插针组；所述A型插针组、B型插针组均包括若干信号插针、接地插针；所述信号插针每相邻两支设为一组，组成差分信号插针对，相邻的差分信号插针对之间设置有接地插针；所述A型插针组左侧起始为一对差分信号插针对，其最右侧为接地插针；所述B型插针组左侧起始为接地插针，其最右侧为差分信号插针对；所述A型插针组、B型插针组分别通过注塑将若干信号插针、接地插针固定连接，形成插针部件A、插针部件B；连接器插针在装配时，插针部件A、插针部件B交错排列、接触设置，构成具有高通信稳定性、高阻抗一致性、低成本、超高通信速率的高速高密度连接器。

Description

一种超高速高密度高可靠连接器插针
技术领域
本发明涉及超高速高密度连接器结构设计技术领域，具体涉及超高速高密度高可靠连接器插针。
背景技术
现有高速连接器插针部件多为机加工插针，插针是独立的零件、且整体结构为圆形，与其配套的插针套配合，接触可靠性高，适用于高通信可靠性的场合使用，但其也存在以下几个问题：1、装配时插针需逐个装入绝缘体中，装配效率极低；2、插针与绝缘体孔间存在间隙，因此插针之间的间距不稳定，造成阻抗特性不稳定；3、插针横截面为圆形，不利于差分信号传输的耦合；4、插针为机加工件，成本高；5、同一差分对为弯式插针时时延差过大，无法进一步提高通信速率；如果插针采用等厚度截面冲压模具成型，则存在非圆针部分厚度较大，为保证阻抗匹配时，需增大金属针的宽度，导致连接器整体尺寸大、插针密度低、抗串扰能力差的问题，无法实现超高速高密度的结构设计；因此现有机加工插针结构一般适用于通信速率在3.125Gbps以下的通信场合。
现有超高速连接器插针采用片式结构，与其配套的接触件采用片式弹性单侧接触结构，此种结构优点为易于实现超高速数据传输，但因其配套的接触件为单侧接触，在应用于高振动、高冲击的环境时，易产生接触件瞬间分离问题，造成信号传输的失败。
因此要实现低成本、超高速、高密度、高可靠性的连接器，则必须对现有的连接器插针重新进行结构开发设计。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种超高速高密度高可靠连接器插针；包括A型插针组、B型插针组；所述A型插针组、B型插针组均包括若干信号插针、接地插针；所述信号插针每相邻两支设为一组，组成差分信号插针对；相邻的差分信号插针对之间设置有接地插针；所述A型插针组左侧起始为一对差分信号插针对，其最右侧为接地插针；所述B型插针组左侧起始为接地插针，其最右侧为差分信号插针对；所述A型插针组、B型插针组分别通过注塑将若干信号插针、接地插针固定连接，形成插针部件A、插针部件B，所述挤圆插针A、挤方连接块A、鱼眼插头A、挤圆插针B、挤方连接块B、鱼眼插头B设置在插针部件A、插针部件B外部；连接器插针在装配时，插针部件A、插针部件B设置有若干个；插针部件A、插针部件B交错排列、接触设置，构成超高速高密度连接器；本发明的超高速高密度高可靠连接器插针相比以往的插针结构，其具有以下优点：1、装配为模组化结构，因此装配效率极高；2、插针与绝缘体孔间通过注塑连接，因此插针之间的间距稳定，保证了阻抗特性的稳定性；3、插针与插针套配合部位为圆形，接触可靠；4、插针微带线截面为非圆结构，利于差分信号传输的耦合；5、插针为冲压加工，生产效率高，成本低；6、同一差分对的微带线可通过注塑结构做介电常数补偿，同一差分对的时延差得到保证，进一步提高了通信速率；7、插针采用非等厚度截面冲压模具成型，插针与插针套接触部位为圆形结构，可保证插针间较小的间距，整体缩小了连接器整体尺寸的同时，也具有极高的连接可靠性。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种超高速高密度高可靠连接器插针，包括A型插针组、B型插针组；所述A型插针组、B型插针组均包括若干信号插针、接地插针；所述信号插针每相邻两支设为一组，组成差分信号插针对，相邻的差分信号插针对之间设置有接地插针；接地插针将相邻的差分信号插针对进行隔离，防止相邻差分信号插针对之间产生信号的串扰，以提高通信速率；
所述A型插针组左侧起始为一对差分信号插针对，其最右侧为接地插针；所述B型插针组左侧起始为接地插针，其最右侧为差分信号插针对；A型插针组、B型插针组的差分信号插针对、接地插针的非等距交错设置，目的为防止A型插针组、B型插针组的差分信号插针对之间产生信号的串扰，以提高通信速率；
所述A型插针组、B型插针组分别通过注塑将若干信号插针、接地插针固定连接，形成插针部件A、插针部件B；插针部件A、插针部件B为独立部件，连接器插针在装配时，对插针部件A、插针部件B进行装配，相比对独立插针进行装配，极大提高了装配效率；所述挤圆插针A、挤方连接块A、鱼眼插头A、挤圆插针B、挤方连接块B、鱼眼插头B设置在插针部件A、插针部件B外部。
进一步的，所述信号插针包括挤圆插针A、挤方连接块A、微带连接线A、鱼眼插头A；所述挤圆插针A为细针状，其下部设有圆锥头，方便与插针配合的插套进行对插连接；所述挤方连接块A为长方体，设在挤圆插针A上部，其厚度等于挤圆插针A直径，所述挤方连接块A用于连接器插针在装配时与其他结构件的过盈定位，在保证定位准确的基础上，防止装配阻力过大，挤方连接块A使挤圆插针A之间的间距更加稳定，以保证信号插针的阻抗特性更加稳定；所述微带连接线A为薄线状，其截面为矩形，矩形截面有利于差分信号插针对的传输耦合，以保证高速率信号传输的稳定性及抗干扰性；微带连接线A厚度小于挤方连接块A的厚度，其下端部与挤方连接块A上部连接，其左侧端部固定设有鱼眼插头A，鱼眼插头A用于与印刷电路板连接，其防止采用焊接连接所产生的短桩辐射，以进一步提高高速率信号传输的稳定性及抗干扰性。
进一步的，所述接地插针包括挤圆插针B、挤方连接块B、微带连接线B、鱼眼插头B；所述挤圆插针B为细针状，其下部设有圆锥头；所述挤方连接块B为长方体，设在挤圆插针B上部，其厚度等于挤圆插针B直径；所述微带连接线B为薄带状，其厚度小于挤方连接块B的厚度，其下端部与挤方连接块B上部连接，其左侧端部固定设有鱼眼插头B。
所述挤圆插针B长度大于挤圆插针A长度，当插针与插套进行对插连接时，长针用于接地，短针传输信号，长针优先短针接触到静电，避免静电通过短信号针击穿***元器件；另外长针可接电源，短针传输信号，此种信号传输模式可支持连接器热插拔；所述微带连接线B大于微带连接线A宽度，通过增加微带连接线B的宽度，可进一步降低相邻差分信号插针对之间的信号串扰，以提高通信速率；所述挤方连接块A、挤方连接块B尺寸及结构相同；所述鱼眼插头A、鱼眼插头B尺寸及结构相同。
进一步的，所述信号插针、接地插针上所有结构突变处均做R角结构，以进一步降低相邻差分信号插针对之间产生信号的串扰，以提高通信速率。
进一步的，所述插针部件A包括插针部件绝缘体A，插针部件B包括插针部件绝缘体B；所述插针部件绝缘体A、插针部件绝缘体B位于同一对差分信号插针对右侧微带连接线A的外侧分别设置有空气槽A、空气槽B，空气槽A、空气槽B可使同一对差分信号插针对右侧微带连接线A的局部介电常数降低，提高长针的传输速率，以达到调节同一对差分信号插针的时延差，使同一对差分信号插针的时延保持一致，提高高速率信号传输的稳定性；与空气槽A、空气槽B相邻处的微带连接线A宽度大于其余部位的微带连接线A宽度，其目的是通过控制微带连接线A尺寸及周边介质，来调节各信号插针的阻抗匹配，从而达到降低***损耗和提高回波损耗的目的，以保证高速通信的稳定性。
进一步的，所述空气槽A、空气槽B为贯穿结构或非贯穿结构，其结构尺寸根据电磁仿真进行优化和确认。
进一步的，连接器插针在装配时，插针部件A、插针部件B设置有若干个；插针部件A、插针部件B交错排列、接触设置，相比独立插针的装配方法，此种装配方式极大提高了装配效率。
进一步的，所述相邻接触设置的插针部件A、插针部件B，其下部挤圆插针A、挤圆插针B为非等间距非等距交错设置，其目的使信号插针同时使阻抗及串扰达到最优指标要求。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种超高速高密度高可靠连接器插针；包括A型插针组、B型插针组；所述A型插针组、B型插针组均包括若干信号插针、接地插针；所述信号插针每相邻两支设为一组，组成差分信号插针对；相邻的差分信号插针对之间设置有接地插针；所述A型插针组左侧起始为一对差分信号插针对，其最右侧为接地插针；所述B型插针组左侧起始为接地插针，其最右侧为差分信号插针对；所述A型插针组、B型插针组分别通过注塑将若干信号插针、接地插针固定连接，形成插针部件A、插针部件B，所述挤圆插针A、挤方连接块A、鱼眼插头A、挤圆插针B、挤方连接块B、鱼眼插头B设置在插针部件A、插针部件B外部；连接器插针在装配时，插针部件A、插针部件B设置有若干个；插针部件A、插针部件B交错排列、接触设置，构成超高速高密度连接器；本发明的超高速高密度高可靠连接器插针相比以往的插针结构，其具有以下优点：1、装配为模组化结构，因此装配效率极高；2、插针与绝缘体孔间通过注塑连接，因此插针之间的间距稳定，保证了阻抗特性的稳定性；3、插针微带线截面为非圆结构，利于差分信号传输的耦合；4、插针为冲压加工，生产效率高，成本低；5、同一差分对的微带线可通过注塑结构做介电常数补偿，同一差分对的时延差得到保证，进一步提高了通信速率；6、插针采用非等厚度截面冲压模具成型，插针与插针套接触部位为圆形结构，可保证插针间较小的间距，整体缩小了连接器整体尺寸的同时，也具有极高的连接可靠性；本发明的超高速高密度高可靠连接器插针通过以上创新的结构设计，使得低成本、超高速、高密度、高可靠性的连接器得以实现，并已在高振动、高冲击的环境下实现25Gbps通信速率的高可靠信号传输。
附图说明
图1为A型插针组结构示意图；
图2为B型插针组结构示意图；
图3为插针部件A结构示意图；
图4为插针部件B结构示意图；
图5为插针部件A、插针部件B装配结构示意图；
图6为插针部件A、插针部件B下部挤圆插针位置设置图。
图中：1、A型插针组；1.1、信号插针；1.1.1、挤圆插针A；1.1.2、挤方连接块A；1.1.3、微带连接线A；1.1.4、鱼眼插头A；1.2、接地插针；1.2.1、挤圆插针B；1.2.2、挤方连接块B；1.2.3、微带连接线B；1.2.4、鱼眼插头B；2、B型插针组；3、插针部件A；3.1、插针部件绝缘体A；3.1.1、空气槽A；4、插针部件B；4.1、插针部件绝缘体B；4.1.1、空气槽B；
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
一种超高速高密度高可靠连接器插针，包括A型插针组1、B型插针组2；所述A型插针组1、B型插针组2均包括六只信号插针1.1、三只接地插针1.2；所述信号插针1.1每相邻两支设为一组，组成三对差分信号插针对，相邻的差分信号插针对之间设置有一只接地插针1.2；
所述A型插针组1左侧起始为一对差分信号插针对，其最右侧为一只接地插针1.2；所述B型插针组2左侧起始为一只接地插针1.2，其最右侧为差分信号插针对；
所述A型插针组1、B型插针组2分别通过注塑将六只信号插针1.1、一只接地插针1.2固定连接，形成插针部件A3、插针部件B4，所述挤圆插针A1.1.1、挤方连接块A1.1.2、鱼眼插头A1.1.4、挤圆插针B1.2.1、挤方连接块B1.2.2、鱼眼插头B1.2.4设置在插针部件A3、插针部件B4外部；
所述信号插针1.1包括挤圆插针A1.1.1、挤方连接块A1.1.2、微带连接线A1.1.3、鱼眼插头A1.1.4；所述挤圆插针A1.1.1为直径0.4mm细针状，其下部设有圆锥头；所述挤方连接块A1.1.2为厚0.4mm、宽0.6mm的长方体，设在挤圆插针A1.1.1上部；所述微带连接线A1.1.3为薄线状，其截面为矩形，其厚度为0.2mm，其下端部与挤方连接块A1.1.2上部连接，其左侧端部固定设有鱼眼插头A1.1.4；
所述接地插针1.2包括挤圆插针B1.2.1、挤方连接块B1.2.2、微带连接线B1.2.3、鱼眼插头B1.2.4；所述挤圆插针B1.2.1为直径0.4mm细针状，其下部设有圆锥头；所述挤方连接块B1.2.2为厚0.4mm、宽0.6mm的长方体，设在挤圆插针B1.2.1上部；所述微带连接线B1.2.3为薄带状，其厚度为0.2mm，其下端部与挤方连接块B1.2.2上部连接，其左侧端部固定设有鱼眼插头B1.2.4；
所述挤圆插针B1.2.1长度大于挤圆插针A1.1.1长度；所述微带连接线B1.2.3大于微带连接线A1.1.3宽度；所述挤方连接块A1.1.2、挤方连接块B1.2.2尺寸及结构相同；所述鱼眼插头A1.1.4、鱼眼插头B1.2.4尺寸及结构相同；
所述信号插针1.1、接地插针1.2上所有结构突变处均做R角结构；
所述形成插针部件A3包括插针部件绝缘体A3.1，插针部件B4包括插针部件绝缘体B4.1；所述插针部件绝缘体A3.1、插针部件绝缘体B4.1位于同一对差分信号插针对右侧微带连接线A1.1.3的外侧分别设置有空气槽A3.1.1、空气槽B4.1.1，与空气槽A3.1.1、空气槽B4.1.1相邻处的微带连接线A1.1.3宽度大于其余部位的微带连接线A1.1.3宽度；空气槽A3.1.1、空气槽B4.1.1为贯穿结构，宽度通过电磁仿真进行优化和确认；
连接器插针在装配时，插针部件A3、插针部件B4设置有若干个；插针部件A3、插针部件B4交错排列、接触设置；
所述相邻接触设置的插针部件A3、插针部件B4，其下部挤圆插针A1.1.1、挤圆插针B1.2.1非等距交错设置。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：包括A型插针组（1）、B型插针组（2）；所述A型插针组（1）、B型插针组（2）均包括若干信号插针（1.1）、接地插针（1.2）；所述信号插针（1.1）每相邻两支设为一组，组成差分信号插针对，相邻的差分信号插针对之间设置有接地插针（1.2）；
所述A型插针组（1）左侧起始为一对差分信号插针对，其最右侧为接地插针（1.2）；所述B型插针组（2）左侧起始为接地插针（1.2），其最右侧为差分信号插针对；
所述A型插针组（1）、B型插针组（2）分别通过注塑将若干信号插针（1.1）、接地插针（1.2）固定连接，形成插针部件A（3）、插针部件B（4）；
所述信号插针（1.1）包括挤圆插针A（1.1.1）、挤方连接块A（1.1.2）、微带连接线A（1.1.3）、鱼眼插头A（1.1.4）；所述挤圆插针A（1.1.1）为细针状，其下部设有圆锥头；所述挤方连接块A（1.1.2）为长方体，设在挤圆插针A（1.1.1）上部，其厚度等于挤圆插针A（1.1.1）直径；所述微带连接线A（1.1.3）为薄线状，其截面为矩形，其厚度小于挤方连接块A（1.1.2）的厚度，其下端部与挤方连接块A（1.1.2）上部连接，其左侧端部固定设有鱼眼插头A（1.1.4）；
所述接地插针（1.2）包括挤圆插针B（1.2.1）、挤方连接块B（1.2.2）、微带连接线B（1.2.3）、鱼眼插头B（1.2.4）；所述挤圆插针B（1.2.1）为细针状，其下部设有圆锥头；所述挤方连接块B（1.2.2）为长方体，设在挤圆插针B（1.2.1）上部，其厚度等于挤圆插针B（1.2.1）直径；所述微带连接线B（1.2.3）为薄带状，其厚度小于挤方连接块B（1.2.2）的厚度，其下端部与挤方连接块B（1.2.2）上部连接，其左侧端部固定设有鱼眼插头B（1.2.4）。
2.根据权利要求1所述超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：所述挤圆插针B（1.2.1）长度大于挤圆插针A（1.1.1）长度；所述微带连接线B（1.2.3）宽度大于微带连接线A（1.1.3）宽度；所述挤方连接块A（1.1.2）、挤方连接块B（1.2.2）尺寸及结构相同；所述鱼眼插头A（1.1.4）、鱼眼插头B（1.2.4）尺寸及结构相同。
3.根据权利要求1所述超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：所述信号插针（1.1）、接地插针（1.2）上所有结构突变处均做R角结构。
4.根据权利要求1所述超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：所述形成插针部件A（3）包括插针部件绝缘体A（3.1），插针部件B（4）包括插针部件绝缘体B（4.1）；所述插针部件绝缘体A（3.1）、插针部件绝缘体B（4.1）位于同一对差分信号插针对右侧微带连接线A（1.1.3）的外侧分别设置有空气槽A（3.1.1）、空气槽B（4.1.1），与空气槽A（3.1.1）、空气槽B（4.1.1）相邻处的微带连接线A（1.1.3）宽度大于其余部位的微带连接线A（1.1.3）宽度。
5.根据权利要求4所述超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：所述空气槽A（3.1.1）、空气槽B（4.1.1）为贯穿或非贯穿结构。
6.根据权利要求1所述超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：连接器插针在装配时，插针部件A（3）、插针部件B（4）设置有若干个；插针部件A（3）、插针部件B（4）交错排列、接触设置。
7.根据权利要求6所述超高速高密度高可靠连接器插针，其特征是：同一个插针部件A（3）、插针部件B（4），其下部的挤圆插针A（1.1.1）、挤圆插针B（1.2.1）为非等距设置；相邻接触设置的插针部件A（3）、插针部件B（4），其下部挤圆插针A（1.1.1）、挤圆插针B（1.2.1）交错设置。
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