[0001] 本发明涉及服务器技术领域，具体公开一种连接器针脚结构、连接器和计算机设备。

[0002] 在服务器产品快速迭代升级的当下，信号速率需求越来越快，产品对于高速信号完整性的要求也愈发严苛，高密连接器作为整个高速系统当中不可缺少的一部分，它的信号质量可靠性会影响整体链路，无论是损耗，串扰还是反射，都是在高密连接器选择和使用过程中必不可少的考量因素。但由于高密连接器是用来对接板级或者线缆的，不可避免的就会引入阻抗不连续点，且由于高密连接器自身的结构特点，往往会对信号完整性有着更大影响，这在速率越高的产品中，影响越是严重。

[0003] 目前的高密连接器大多会采用鱼眼端子的结构，其结构如图1所示。目前市面上的高密连接器产品主要是由根部1，两弹性部分2以及插脚部分3组成，因为连接器需要承接上下游信号的连接，为了保证连接器针脚与印刷电路板板材的紧密连接，通常情况下，鱼眼位置距离根部约0.8mm左右。当前高密连接器的鱼眼结构保证了连接的紧密性，但是对信号完整性带来了较多问题。首先，因为鱼眼的位置距离根部约0.8mm，这就使得在印刷电路板工厂加工印刷电路板时，背钻需要考虑鱼眼的长度，背钻的深度需要在鱼眼深度以下，才能保证鱼眼结构的紧密连接。以此为前提，最优的信号完整方案是将高速信号设计在鱼眼长度以下，印刷电路板工厂在加工时可以用背钻将信号过孔的残桩管控在10mil以内，但在实际设计的过程中，往往会有高速信号布线层面紧张的情况，为了避免串扰等其他因素，每一层能走的高速信号数量有限，很难做到在鱼眼长度内的信号层不走高速信号线。

[0004] 粗略计算一下，参考一般的叠层设计，如果叠构的第三层走高速信号线，前三层厚度加起来约10mil,鱼眼深度0.8mm,即30mil，那么，第三层走线的残桩最长就会有：第三层以下的鱼眼神长度20mil以及工厂的制作公差10mil，也就是30mil，这30mil的残桩对于高速信号的影响无疑是非常大的，而且随着信号速率的不断提升，残桩对信号质量的影响也会愈发严重。

[0005] 由于背钻深度的限制，无法完全将连接器内部走线层的上层走线过孔残桩都清除，在很多情况下都会形成走线穿过信号过孔的设计，加大了信号之间的串扰，这很大程度上增加了高速信号完整性的隐患。

[0006] 如果在当前技术的鱼眼端子基础上做短，在插入印刷电路板板时该结构就很容易发生弯折，且过短的鱼眼无法与孔壁充分接触，会出现接触不良的情况。

[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 参见图2和图3，示出了本发明一些实施例提供的一种连接器针脚结构的侧视图和俯视图，所述连接器针脚结构包括两根信号针脚4和四根地属性针脚5，所述四根地属性针脚排布在所述两根信号针脚周围，且每根所述地属性针脚与其最相邻的信号针脚之间的中心距离均相等，其中，所述信号针脚小于所述地属性针脚的长度。

[0028] 本发明的连接器针脚结构中，所述信号针脚通过其周围的四根地属性针脚与电路板之间的紧密连接，保证了中间信号针脚的稳固连接，同时四根地属性针脚为所述信号针脚形成了屏蔽结构，提升了连接器内部差分信号的抗干扰能力，所述信号针脚小于所述地属性针脚的长度，较短的信号针脚避免了高速信号走线穿高速信号过孔的设计，增加了高速信号可靠性，对提升信号速率有很大益处，高速信号的干扰越小，也会减小连接器产品开发阶段需要投入的人力，减小人力成本的同时，缩短了连接器产品的开发周期。

[0029] 在本发明一些实施例中，所述信号针脚用于传输电信号，是连接器中的引脚，可以用于传输数字信号，如数据总线中的信号，这些信号通常用于计算机和其他数字设备之间的通信。所述信号针脚也可以用于传输模拟信号，如音频和视频信号。在连接器中，信号针脚的设计和布局对于确保信号的完整性和系统的可靠性至关重要，信号针脚的优化能够减少信号衰减、串扰和反射等问题。

[0030] 在本发明一些实施例中，所述地属性针脚用于提供电路的公共参考电位点，所述地属性针脚还用于通过良好的接地设计减少电磁干扰，提高信号的完整性；有助于稳定电源系统，减少电源噪声，确保电路中的电压稳定；实现系统级的接地，有助于不同子系统之间的信号传输和电源分配，能够确保连接器的稳定性和可靠性。

[0031] 在本发明一些实施例中，所述信号针脚的长度为0.19～0.25mm。

[0032] 本发明的连接器针脚结构中，较短的信号针脚解决了相关技术中鱼眼端子做短后，插拔时无法准确定位，且容易弯折的痛点。

[0033] 在本发明一些实施例中，每根所述地属性针脚与其最相邻的信号针脚之间的中心距离为16～24mil，所述两根信号针脚之间的中心距离为16～24mil。

[0034] 本发明的连接器针脚结构中，较短的信号针脚结合外层镂空金属结构不仅解决相关技术中鱼眼端子无法做短的问题，而且信号针脚周围距离不远的四根地属性针脚优化信号完整性性能的同时，固定信号针脚隔离干扰。

[0035] 在本发明一些实施例中，所述地属性针脚的长度可以是0.8mm，所述地属性针脚可以是如图1所示的鱼眼端子，包括根部、两弹性部分以及插脚部分。弹性部分呈圆弧线状，相向设置，形成鱼眼孔。安装在电路板上时，弹性部受挤压会发生弹性收缩，从而与电路板上的导电孔完美配合，实现电连接。

[0036] 在本发明一些实施例中，所述地属性针脚也可以是除如图1所示的鱼眼端子之外的针脚，只要能够与电路板上的导电孔连接即可。

[0037] 在本发明一些实施例中，鱼眼端子通过弹性部分插入印刷电路板上的孔，并通过硬干涉的插入力及退出力来实现连接。鱼眼端子通常包括根部、两弹性部分以及插脚部分，在改进的鱼眼端子中，鱼眼端子可能采用双边对称W型的空心鱼眼结构，这种设计提供了更好的刚性和保持力，减少了接触阻抗和温升，从而保证了电子元件之间信号的可靠连接。此外，弹性部分的外侧四个边缘可能设置有弧形倒角，以提高与印刷板孔的贴合性和电性连接。另外，鱼眼端子的设计还考虑了插入力和拔出力的稳定性，通过精确控制弹性部的尺寸和形状，可以确保鱼眼端子在插入和拔出时的性能和可靠性。鱼眼端子通常使用磷青铜、铜镍硅、铍铜、黄铜等金属，并通过电镀处理，如镍底镀和贵金属覆盖(金、银、锡、钯合金等)，以提高耐腐蚀性和电气性能。

[0038] 本发明的连接器针脚结构中，所述信号针脚比较短可能会有结构接触不牢固的问题，因此设计了所述信号针脚周围的四根较长的地属性针脚，且较长的地属性针脚与较短的信号针脚之间的中间距离较小，所述地属性针脚完全可以间接固定住所述信号针脚。另外，地属性针脚，在设计时不用考虑残桩的影响，甚至不需要对地属性针脚所在的地孔进行背钻设计，只用进行通孔制作，因此，保证四根地属性针脚与电路板之间的紧密连接，即可最大程度的保证中间两个所述信号针脚与电路板之间的紧密连接。

[0039] 在本发明一些实施例中，所述信号针脚为实心铜半球体，所述实心铜半球体的结构为第一铜层、树脂层、第二铜层、芯板和第三铜层从上到下的叠层结构，第一铜层和树脂层构成信号针脚的TOP层，即顶层，第二铜层和芯板构成信号针脚的L2层，第三铜层构成信号针脚的L3层，如下表1所示。其中，所述第一铜层的厚度为0.6～2.4mil，所述树脂层的厚度为2.5～4.0mil，所述第二铜层的厚度为0.6～2.4mil，所述芯板的厚度为3.0～5.0mil，所述第三铜层的厚度为0.6～2.4mil。

[0040] 表1

[0041]

[0042]

[0043] 在本发明一些实施例中，信号针脚的第一铜层、第二铜层和第三铜层是传输高速数据信号的关键部分。铜层的质量直接影响信号的完整性和传输速率。铜层需要具有良好的导电性能，以确保信号能够高效、稳定地传输。此外，铜层的表面处理也很重要，它可以增强铜面与介电材料的结合力，减少信号损耗。铜层的厚度会影响其电阻和信号传输的质量。较厚的铜层可以提供更低的电阻，从而减少信号衰减和提高信号的传输速率。高质量的铜层可以提供更好的信号传输性能，尤其是在高速数据传输的应用中。

[0044] 在本发明一些实施例中，信号针脚的树脂层的作用是提供电气绝缘，防止信号针脚之间的短路，同时也起到机械支撑的作用，确保连接器的结构强度和耐用性。树脂层还可以帮助管理热量，因为在高速数据传输过程中，连接器会产生一定的热量，树脂层可以帮助分散这些热量，防止过热对信号传输和连接器性能的影响。树脂层的材料特性对信号的完整性至关重要。高质量的树脂材料可以提供良好的电气绝缘性能，减少信号损耗，并且具有较低的介电常数和损耗因数，这有助于维持信号的完整性和传输速率。此外，树脂层的平整度和均匀性也会影响信号的稳定性，特别是在高频信号传输中，任何微小的不平整都可能导致信号反射和衰减。

[0045] 在本发明一些实施例中，信号针脚的芯板由导电性能良好的材料制成，如铜或镀银的铜合金，它为信号针脚提供了一个稳定的支撑结构，确保针脚能够精确地对准插槽中的对应接触点。芯板的设计还考虑了信号的完整性，通过减少针脚之间的串扰和电磁干扰，提高数据传输的可靠性。芯板的质量直接影响到连接器的机械强度和耐用性。在高速数据传输中，芯板需要能够承受反复插拔而不发生损坏或变形。此外，芯板的设计还需要考虑散热问题，因为在数据传输过程中，连接器可能会产生一定的热量，芯板需要有足够的散热能力以保护连接器和插槽不受过热的损害。在制造过程中，芯板的精度和表面处理也非常重要。精确的加工可以确保针脚与插槽的接触面积最大化，从而提高电气连接的质量。表面处理如镀金或镀锡可以防止氧化，保持良好的导电性能，并延长连接器的使用寿命。芯板的设计还需要考虑到信号的阻抗匹配，以优化信号的传输效率和减少反射。这对于保持高速数据传输的稳定性至关重要。

[0046] 在本发明一些实施例中，所述实心铜半球体表面覆盖有镂空金属结构，所述实心铜半球体与所述镂空金属结构组合成扁椭圆结构。

[0047] 在本发明一些实施例中，镂空金属结构是一种金属材料中具有特定图案或设计的孔洞结构。这种结构提供轻量化、增强刚性和改善热管理等优势。镂空设计可以通过多种制造技术实现，包括传统的机械加工、化学蚀刻、激光切割以及3D打印技术。在信号针脚中，镂空金属结构可以用于优化信号传输路径，减少材料使用，同时保持或增强连接器的机械强度。在信号传输方面，镂空的设计可以避免对信号路径的干扰，确保信号的完整性。在散热方面，镂空结构可以提供更多的表面积，有助于热量的散发，这对于高速数据传输中产生的热量管理尤为重要。在材料选择上，根据应用的不同，可能会使用铝合金、不锈钢、钛合金、镁合金等不同的金属材料，以满足特定的性能要求。

[0048] 本发明的连接器针脚结构中的信号针脚，优化了相关技术中鱼眼端子无法做短的痛点，优化连接器针脚结构，采用实心铜半球体与镂空金属结构组合，使得较短的信号针脚不易弯折；所述信号针脚具体结构为扁椭圆结构，在受到过孔孔壁挤压后能够更牢固的与孔壁接触，紧密相连，加大信号针脚与孔壁的接触压力，避免接触不良产生信号问题。

[0049] 本发明的连接器针脚结构中的信号针脚，将相关技术中的鱼眼端子更改为实心的铜半球体，实心的铜半球体针脚最大程度上保证了上件过程中不会发生针脚的弯折，且在铜半球体表面覆盖有镂空的金属结构，该镂空金属结构在插入电路板时受到孔壁的挤压变形，当铜半球体完全进入钻孔后，由于金属具有延展性，可以恢复部分形状，增加与孔壁的压力，保证良好的接触。

[0050] 参见图4，如果板卡上有多个高密连接器互连的情况，在高密连接器采用鱼眼端子时，会出现如下高速信号线穿信号过孔的情况：走线为Top层6到L3层7的走线，由于考虑鱼眼留铜长度，背钻残桩只能设置到L5层8以下，当L5层在该过孔附近走线时，就会受到过孔残桩的干扰。

[0051] 在高密连接器采用本发明中较短的信号针脚,背钻可以将大部分残桩钻掉，对于高密连接器内鱼眼端子不可避免的信号线穿信号过孔的串扰问题进行优化，解决了相关技术中高密连接器受限于鱼眼端子的长度，无法将信号孔残桩完全背钻，导致高速信号完整性有较大风险隐患，尤其之后高速信号产品迭代升级，信号速率显著提升后，影响将更加明显，本发明中较短的信号针脚结构，在不影响高密连接器连接稳定性的前提下，最大程度的为信号完整性提升了余量，且走线的层面也更加灵活；另外，高速信号的信号针脚周围布置四个地属性针脚，对于高速信号完整性也有很大的改善，所述信号针脚周围的四个地属性针脚将差分信号包裹起来，形成一个隔离空间，可以大大减少信号在印刷板内信号过孔的串扰与电源噪声干扰。

[0052] 本发明针对高密连接器中鱼眼端子引起的高速信号完整性走线层面限制与信号过孔残桩过长的问题，提供高密连接器信号针脚和地属性针脚的簇排列，在满足连接牢固的前提下，同时兼顾不影响走线层面、残桩小以及串扰优化的特点。

[0053] 参见图5，示出了本发明一些实施例提供的连接器一列针脚结构的排布俯视图，所述连接器包括电路板和所述的连接器针脚结构，所述电路板具有通孔，所述连接器针脚结构通过所述通孔和所述电路板对插连接。在图5中，在信号针脚与地属性针脚以簇的形式排布中，每个簇中间的两个针脚为信号针脚，周围的四个针脚为地属性针脚，同时与针脚结构对应的电路板上的导电孔与针脚结构的排布一致，其中，本发明中信号针脚与地属性针脚以簇的形式排布，给高速信号留了更多余量，很大程度上减少了在连接器产品测试阶段需要投入的人力成本，缩短了整个连接器产品的研发周期，特别是，本发明中地属性针脚的排布可以给信号针脚与信号针脚之间留出更多间隙，给布线方式提供了更大的选择空间。

[0054] 在本发明一些实施例中，所述连接器针脚结构中所述信号针脚对应的背钻孔的深度设置到不钻穿层为所述信号针脚的第三铜层。其中，连接器的背钻可以设置到不钻穿层为第三铜层，也就是说，不可以钻穿第三铜层，在实际背钻中，有可能第三铜层被钻穿一部分，也有可能第三铜层完全被保留，甚至通孔未使用部分还保留不到8mil的长度，在这种情况下，第三层不仅可以走高速信号线，在加工过程中的过孔残桩几乎就只有工厂的制程误差的引入；如果布线空间充足，还可以选择外层更厚的芯板，因此，本发明的连接器中信号针脚长度可以最大程度减少背钻残桩对信号质量的影响。

[0055] 参见图6，本发明一些实施例提供的计算机设备的结构示意图，所述计算机设备包括依次连接的处理器、第一连接器、背板、第二连接器和硬盘，其中，所述第一连接器和第二连接器均为所述的连接器。

[0056] 在本发明一些实施例中，从中央处理器到卡或者从中央处理器到硬盘的拓扑结构中都会有多级级联的情景，其中，PCIe(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)信号在Gen5(第五代PCI Express，最新的高速计算机扩展总线标准，它在传输速率上相比于第五代PCI Express有了显著的提升，Gen5的每个通道的原始数据传输速率为32GT/s，即一个由16个通道组成的x16连接可以提供高达128GB/s的理论带宽，这种高速传输能力使得PCIe Gen5非常适合高性能计算、数据中心、高端游戏和专业内容创作等应用场景)等级以上的信号速率较高，对高密连接器的信号传输质量要求也更高，使用本发明的连接器结构，可以在保证连接器紧密连接的前提下，减少高速信号过孔残桩，提升信号质量。

[0057] 在图6中，该场景为两级级联，每一个连接器的引入都是阻抗不连续点，如果采用连接器的鱼眼端子结构，会在每个不连续点引入反射信号，两个反射信号叠加起来对接收端的影响是不可忽略的，且在多级连接的场景里，本发明连接器的针脚结构带来的优势更为明显。

[0058] 以上对所提供的一种连接器针脚结构、连接器和计算机设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。