CN102160239A - 电连接器和电路板互连 - Google Patents

Abstract

一种电连接器组件，其包括印刷电路板、连接到所述印刷电路板的接头、构造用于与所述接头配合的载体以及由所述载体保持的多个电缆组件。所述印刷电路板具有印刷电路板接地触点。所述接头包括多个触针。各电缆组件包括电缆端子和连接到所述电缆端子的电缆。所述接头和电缆端子被构造为使得当所述接头和载体处于配合状态时，所述电缆端子的每一个与印刷电路板接地触点和所述触针中的至少一个电接触。所述载体包括保持夹，其具有被构造用于将电缆的至少一部分彼此分离的多个分离元件。

Description

电连接器和电路板互连

技术领域

本发明涉及在印刷电路板和高速电连接器之间进行的互连。更具体地讲，本发明涉及用于在印刷电路板和电缆之间建立接触的印刷电路板-连接器组合。

背景技术

集成电路与其他电路板、电缆或其他电子器件的互连在本领域中已为人们所熟知。这种互连通常不难形成，尤其是当与信号传播经过互连器中或印刷电路板上的导体所需时间长度相比，电路切换速度(也称为边缘速率或信号上升时间)较慢时。然而，由于电路切换速度随着现代集成电路和相关计算机技术的发展而不断增大，因此设计和制造令人满意的互连器已变得更加困难。

具体地讲，越来越需要设计和制造具有精密控制的电特性的印刷电路板及其附属互连器，以实现对信号完整性的满意控制。另外，需要设计互连器，使得电缆可以在没有损害互连系统完整性的情况下正确地连接。

遗憾的是，当前可用的高速互连器解决方案通常比较复杂，需要极其精确的元件设计，这些元件对即使很小的制造变化都十分敏感，因此昂贵而难于制造。所需要的是一种印刷电路板互连系统，其为高速集成电路提供必要的阻抗控制并有利于正确的电缆连接，同时仍然低成本并容易制造。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种电连接器组件，其包括印刷电路板、连接到该印刷电路板的接头、构造用于与该接头配合的载体以及多个由该载体保持的电缆组件。所述印刷电路板具有印刷电路板接地触点。接头包括多个触针。各电缆组件包括电缆端子和连接到该电缆端子的电缆。接头和电缆端子被构造为使得当接头和载体处于配合状态时，电缆端子的每一个与印刷电路板接地触点和触针的至少一个进行电接触。载体包括保持夹，该保持夹具有被构造用于将电缆的至少一部分彼此分离的多个分离元件。

在另一方面，本发明提供一种电连接器，其包括载体和多个由该载体保持的电缆组件。各个电缆组件包括电缆端子和连接到该电缆端子的电缆。载体包括保持夹，所述保持夹具有被构造用于将电缆的至少一部分彼此分离的多个分离元件。

在另一方面，本发明提供一种方法，其包括提供电连接器、设置保持夹以及将保持夹组装到电连接器。电连接器包括载体和多个由该载体保持的电缆组件。各电缆组件包括电缆端子和连接到该电缆端子的电缆。保持夹具有多个分离元件。各分离元件位于两个邻近电缆的至少一部分之间。

本发明的上述发明内容并非意图描述本发明每一个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和详细说明更具体地举例说明了示例性实施例。

附图说明

图1是根据本发明的一个方面的电连接器组件的一个示例性实施例的局部分解顶部透视图。

图2是图1的电连接器组件的顶部透视图。

图3A-C是图1的电连接器组件的保持夹的透视图。

图4是图1的电连接器组件的一部分的底部透视图。

图5是图1的电连接器组件的一部分的后侧视图。

具体实施方式

在下面优选实施例的详细说明中，参考了作为本文一部分的附图。附图以举例说明的方式示出了其中可实施本发明的具体实施例。应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构性或逻辑性的修改。因此，下列具体实施方式不应从限制的意义上去理解，并且本发明的范围由所附的权利要求书限定。

为了清楚起见，本文中使用双轴电缆和双轴电缆端子描述和图示本发明的方面。然而，这种图示仅为示例性的，应该理解和预期，可以使用其他类型的电缆和它们的相关电缆端子，包括(但不限于)同轴电缆和其他具有信号和接地元件的电缆构造。

图1和图2示出了根据本发明一个方面的电连接器组件的示例性实施例。电连接器组件2包括具有印刷电路板接地触点12的印刷电路板4。印刷电路板接地触点12包括邻近印刷电路板4的边缘4a定位的导电条。在其他实施例中，印刷电路板接地触点12可以包括多个接地针、导电条和多个接地焊盘中的一者或多者。电连接器组件2进一步包括连接到印刷电路板4的接头6。接头6包括从附接到印刷电路板4的第一针端14a延伸到第二针端14b的多个触针14。尽管本文所示和所述的接头6为表面安装型排针，但接头6也可以为通孔排针或本领域中已知的任何其他合适类型的接头。接头通常得自多种来源，包括(例如)3M公司(St.Paul，MN)。通常可得的接头6包括两排16a、16b的触针14。通常，一排针连接到印刷电路板4的接地平面(未示出)，而第二排针连接到印刷电路板4上的信号线(未示出)。最通常的是，第一排16a(离印刷电路板4最远的一排)连接到接地平面，而第二排16b(离印刷电路板4最近的一排)连接到印刷电路板4的信号线。排16a和16b中的触针14的各种组合可以以许多方式电连接到印刷电路板4，并可以方便信号、电力或接地连接。

在本发明的一个实施例中，触针14的第一排16a仅固定到印刷电路板4，以将额外的机械稳定性提供给接头6。也就是说，排16a中的触针14未电连接到印刷电路板4上的任何元件，并可以除去。或者，排16a的触针14可以保持与印刷电路板4的接地平面电接触。应该指出的是，第一排16a是具有穿过互连器的最长未屏蔽路径的排，并因此第二排16b的触针14优选用于电连接到印刷电路板4上的信号线。还应当认识到，可以使用只具有单排针的接头，接头通过除了第二排触针14之外的装置稳定在印刷电路板4上，如附图所示。

第二排16b中的触针14经由多个信号接触焊盘(未示出)电连接到印刷电路板4。排16b中各触针14的第一端14a连接到信号接触焊盘之一。如图1和图2所示，印刷电路板4可以在印刷电路板4的两侧上包括接头6，具有类似设置的信号焊盘和印刷电路板接地触点12。

如图1和图2所示，电连接器组件2还包括构造用于与接头6配合的载体8以及由载体8保持的多个电缆组件10。各电缆组件10包括电缆端子18和连接到电缆端子18的电缆20。接头6和电缆端子18被构造，以便当接头6和载体8处于配合状态时，电缆端子18的每一个与触针14和印刷电路板接地触点12中的至少一个进行电接触。

可以与载体8结合使用的电缆端子可以构造来基本类似于美国专利No.5,184,965(其以引用方式并入本文)中所述的同轴电缆的屏蔽控制阻抗(SCI)连接器。多个电缆端子18中的每一个适于接纳配合触针14的第二端14b。各电缆端子18包括邻近其前缘18a的接触束22，用以随着载体8接合接头6而与印刷电路板4上的印刷电路板接地触点12电接触。这样，从印刷电路板4到电缆20的电路径变得尽可能短，从而显著改进载体8的性能，超过表面安装型接头6另外所预期的。

在图1和图2所示的实施例中，为印刷电路板4上的各接头6提供载体8，一个载体8定位在印刷电路板4的任一侧上。优选在印刷电路板4任一侧上使用载体8，以便平衡印刷电路板4和电缆端子18之间的机械接触力，从而防止印刷电路板4随时间推移弯曲或翘曲。

置于印刷电路板4相对侧上的载体8包括用于将载体8与接头6正确对齐的导件24。载体8优选(例如)通过多个鸠尾26(如图4和图5所示)或允许载体8独立地“浮”于印刷电路板4上的其他装置(未示出)彼此相对弹性固定。浮于印刷电路板4上的能力允许适应工业中常见的印刷电路板厚度变化。载体8还包括用于接纳螺钉(未示出)的安装凸块或凸耳28，所述螺钉用于将载体8固定到容纳印刷电路板4的电子器件(未示出)。

载体8包括保持夹30(如图3A-3C最佳所示)，其被构造用于将各电缆组件10保持在其载体8的相应腔38内。在将各电缆组件10插入其载体8的相应腔38中后，将保持夹30组装到载体8上(如，如下所述)，从而防止电缆组件10被拉出载体8。可以通过移除保持夹30并轻拉一条或多条相关电缆20来将电缆组件10单独或作为一组从载体8移除。例如，当更换一个或多个损坏或缺陷电缆端子18或电缆20时，单独或作为一组移除并更换电缆组件10的能力是有益的。

在一个实施例中，保持夹30和载体8进一步包括配合的闩锁元件40，其被构造用于将保持夹30和载体8保持为组装状态。在图1和图2所示的实施例中，保持夹30包括锁臂40a，其转向以接合载体8上的锁口40b。应当理解并预期到，只要适于预期应用，就可以提供不同和/或另外的闩锁元件40。

保持夹30具有构造用于将电缆20的至少一部分彼此分离的多个分离元件32(如图4最佳所示)。电缆20各包括一个或多个导体34以及围绕所述一个或多个导体34的接地屏蔽36。在一个实施例中，分离元件32被构造用于将电缆20的接地屏蔽36的暴露部分彼此分离，以防止接地屏蔽36的暴露部分彼此电接触。在一个方面，这方便了通过接地屏蔽36的配电，而没有邻近电缆20的接地屏蔽36之间电短路的风险。在另一个实施例中，分离元件32被构造用于将电缆20的一个或多个导体34的暴露部分彼此分离，以防止一个或多个导体34的暴露部分彼此电接触。在一个方面，这方便了通过一个或多个导体34的配电而没有邻近电缆20的一个或多个导体34之间电短路的风险。配电还可以同时通过接地屏蔽36以及一条或多条电缆20的一个或多个导体34进行。通过接地屏蔽36和/或一个或多个导体34传输电力允许系统设计者更有效地将电力输送到系统，因为其可以取代附加的输电线或电源连接器，从而节约了连接器空间和成本。在一个实施例中，电连接器组件2具有小于约3A每线的配电能力。在一个方面，这意味着包括电缆端子18和电缆20的各电缆组件10具有小于约3A的配电能力。在一些应用中，例如，自动测试设备(ATE)应用中，小于约3A每线的配电能力足以向系统充分提供电力。在一个实施例中，一个或多个导体34被构造用于提供信号和接地连接，并且接地屏蔽36被构造用于提供电力连接，其允许单个电缆组件10向系统同时提供信号、接地和电力连接。

保持夹30的分离元件32可被构造用于组织和/或提供对电缆20的应变减轻。分离元件32帮助将电缆20在载体8附近保持彼此平行。在一个方面，这提供了各电缆20和电缆端子18的相对位置的改善的可见性，(例如)以方便组件的目视检查。在另一方面，这减少了电缆20在载体8附近的弯曲，从而保护了电缆20在载体8附近的完整性以及各电缆20与其对应电缆端子18的连接。

在一个实施例中，保持夹30被设计为使得在其设置和组装到载体8期间其将各个电缆20彼此分离。当保持夹30设置为使得保持夹30的各分离元件32位于两个邻近电缆20的至少一部分之间时，发生电缆20的初始分离。在设置保持夹30后，其被组装到载体8。

在一个实施例中，将保持夹30组装到载体8包括使保持夹30沿电缆20滑动、将其枢转并将其扣到载体8上。使保持夹30沿电缆20朝载体8滑动维持了电缆20的分离。保持夹30的设置和滑动也被称为电缆20的梳理。保持夹30和分离元件32被设计为使得电缆20的梳理可以在保持夹30向后倾斜的情况下进行(如图1中箭头A所示)，以进一步方便电缆20的分离和组织。当保持夹30接近载体8时，协作定位元件42(如图5最佳所示)将保持夹30相对于载体8正确对齐和定位。在图示实施例中，保持夹30包括定位开口42a，其被构造用于接纳载体8上的定位肋42b。应当理解和预期到，只要适于预期应用，就可以提供不同和/或另外的定位元件42。当保持夹30随后抵接载体8并正确对齐和定位时，其使用闩锁元件40向前枢转(如图1中箭头B所示)并扣到载体8上。在保持夹30扣到载体8上之后，电缆组件10由载体8和保持夹30保持，并且保持夹30的各分离元件32位于两邻近电缆20的至少一部分之间，从而将电缆20的至少一部分彼此分离(例如，以方便通过电缆20的接地屏蔽36的配电而没有邻近电缆20的接地屏蔽36之间电短路的风险)，组织电缆20，和/或提供对电缆20的应变减轻。

应当理解并预期到，只要适于预期应用，就可以提供不同和/或另外的组装方法，其包括(但不限于)卡扣配合、摩擦配合、压配合、机械夹持和粘附。

在本文所述的每个实施例和实施方式中，电连接器组件及其元件的各种部件由任意适用材料制成。根据预期应用来选择材料，该材料可以包括金属和非金属两者(如包括但不限于聚合物、玻璃和陶瓷的非导电材料中的任何一种或其组合)。在一个实施例中，电绝缘部件(例如载体8和保持夹30)由聚合物材料通过例如注模、挤出、浇注、机械加工等方法形成，而导电部件(例如触针14和电缆端子18的部分)由金属通过例如模铸、浇铸、冲压、机械加工等的方法形成。举例来说，材料选择所取决的因素包括但不限于：化学暴露条件、环境暴露条件、阻燃性要求、材料强度和刚度，所述环境暴露条件包括温度和湿度条件。

虽然本文出于说明优选实施例的目的对具体实施例进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，各种旨在达到相同目的的可选的和/或等同形式的具体实施可以取代图示和描述的具体实施例。机械、机电以及电子领域的技术人员将很容易理解到，本发明可以在众多实施例中实施。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的优选实施例的任何修改形式或变型形式。因此，显而易见，本发明仅仅受本发明的权利要求书及其等同物的限制。

Claims (20)

1.一种电连接器组件，包括：

印刷电路板，具有印刷电路板接地触点；

接头，连接到所述印刷电路板并包括多个触针；

载体，被构造用于与接头配合；以及

由所述载体保持的多个电缆组件，各电缆组件包括电缆端子和连接到所述电缆端子的电缆，

其中所述接头和电缆端子被构造为使得当所述接头和载体处于配合状态时，所述电缆端子中的每一个与所述印刷电路板接地触点和所述触针中的至少一个电接触，并且其中所述载体包括保持夹，所述保持夹具有被构造用于将所述电缆的至少一部分彼此分离的多个分离元件。

2.根据权利要求1所述的电连接器组件，其中所述印刷电路板接地触点包括多个接地针、导电条和多个接地焊盘中的一者或多者。

3.根据权利要求1所述的电连接器组件，其中所述印刷电路板接地触点邻近所述印刷电路板的边缘设置。

4.根据权利要求1所述的电连接器组件，其中所述接头是表面安装型排针接头。

5.根据权利要求1所述的电连接器组件，其中所述接头是通孔接头。

6.根据权利要求1所述的电连接器组件，其中所述电连接器组件具有小于约3A每线的配电能力。

7.一种电连接器，包括：

载体；和

由所述载体保持的多个电缆组件，各电缆组件包括电缆端子和连接到所述电缆端子的电缆，

其中所述载体包括保持夹，所述保持夹具有被构造用于将所述电缆的至少一部分彼此分离的多个分离元件。

8.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述电缆包括一个或多个导体以及围绕所述一个或多个导体的接地屏蔽。

9.根据权利要求8所述的电连接器，其中所述分离元件以及所述一个或多个导体和所述接地屏蔽中的一者或两者被构造用于方便配电。

10.根据权利要求8所述的电连接器，其中所述分离元件被构造用于分离所述一个或多个导体以及所述接地屏蔽中的一者或两者的暴露部分。

11.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述分离元件被构造用于组织所述电缆。

12.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述分离元件被构造用于提供对所述电缆的应变减轻。

13.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述电连接器具有小于约3A每线的配电能力。

14.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述多个电缆组件能够单独地从所述载体上移除。

15.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述多个电缆组件能够作为一组从所述载体上移除。

16.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述多个电缆组件选自同轴电缆组件和双轴电缆组件。

17.根据权利要求7所述的电连接器，其中所述保持夹和载体进一步包括配合的闩锁元件，所述闩锁元件被构造用于将所述保持夹和载体保持为组装状态。

18.一种方法，包括：

提供电连接器，所述电连接器包括载体和由所述载体保持的多个电缆组件，各电缆组件包括电缆端子和连接到所述电缆端子的电缆；

设置具有多个分离元件的保持夹，使得各分离元件位于两个邻近电缆的至少一部分之间；和

将所述保持夹组装到所述电连接器。

19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述保持夹组装到所述电连接器包括：

使所述保持夹沿所述电缆朝所述电连接器滑动；

枢转所述保持夹；和

将所述保持夹扣到所述电连接器上。

20.根据权利要求18所述的方法，其中组装包括卡扣配合、摩擦配合、压配合、机械夹持和粘附中的一种。

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