连接装置的制作方法
专利名称：连接装置的制作方法
技术领域：
本发明整体上涉及一种电气连接装置，具体而言，本发明涉及一种用于差速、单端传输领域内的高速、高密度连接装置。
背景技术：
底板装置由一个被称为底板或主板的复杂印刷电路板和若干个被称为子插件板(daughtercard)的较小印刷电路板构成，这些较小的印刷电路板插装在底板上。每个子插件板都可包括一个被称为驱动器/接收器的芯片。驱动器/接收器可发送信号并可接收来自安装在其它子插件板上的驱动器/接收器的信号。信号通道是在第一子插件板上的驱动器/接收器和第二子插件板上的驱动器/接收器之间形成的。信号通道包括一个将第一子插件板与底板连接在一起的电气连接件、底板、一个将第二子插件板与底板连接在一起的第二电气连接件及第二子插件板，其中第二子插件板上设置有能够接收被传送信号的驱动器/接收器。现在所用的各种驱动器/接收器可以5至10G字节/秒、甚至更大的数据速度传输信号。信号通道中的限制因素(数据传送速度)就在于用于将各个子插件板连接到底板上的电气连接件。这样，在本领域内就需要一种能够以所需的高速传送数据的高速电气连接件。
此外，接收器能够接收到的信号其强度仅为由驱动器发送的原始信号强度的5％。信号强度的降低提高了减小信号通道之间的串道情况的重要性，以避免将信号衰减或错误导入数字数据流中。对于采用高速、高密度的电气连接件而言，更重要的是消除或减小串道。这样，在本领域内就需要一种能够处理高速信号并可减小信号通道之间的串道现象的高速电气连接件。
目前，已经有多种不同类型的电气连接件。其中的一种连接件就是通孔连接件，这种连接件可以是一个柔性管脚或通孔焊料。底板装置一般采用包括有多个接点的连接件，这些接点上设置有多个引脚，而这些引脚又可插入设置在待连接印刷电路板上的通孔内。这些引脚可以是柔性装配，或者被焊接在合适的位置上。这样，就要求在印刷电路板上设置一个直径较大的孔，以用于容纳连接件的多个引脚。孔越大，那么由于电镀而造成缺陷的可能性也就越大，而且由这些连接件而形成的电容也就越大，这样就降低了信号传输速度。例如，电镀后的通孔可能未被正确地电镀，这样，电气接头插入到通孔内的引脚就可能造成断路、短路等。电镀后的通孔产生了电容作用，而电容作用降低了可通过引脚和通孔传输的数据的速度。此外，许多接点型连接件是由多个具有不同几何形状的部件制成的，这样就增加了信号反射并降低了信号速度。因此，通过使用压装式连接件来减小电镀通孔的直径是比较有利的，其中压装式连接件支承在一个弹簧上，而该弹簧又与电路板上的垫板相接触。
许多问题都可通过使用压装式电气连接件来解决。这种连接件克服了通孔接点式连接件的许多缺陷，但压装式连接件需要笨重而昂贵的硬件将压装式连接件固定到印刷电路板上。在压装接点和PC板表面之间需要保持紧密的接触，而且不必使用其它紧固件，例如插座螺旋(jackscrew)。
另外，不论电气连接件为何种类型，电气连接件必须能够被安装/拆卸至少250次，甚至超过1000次。如果接点出现磨损，那么接点的电阻会变大。接点磨损可能发生在金属与金属的点接触处或线接触处。例如，某些区域可随着连接件的安装/拆卸而被逐渐加宽，而且接点也可能通过金属的滑动作用而产生磨损。此外，某些压装型连接件在柔性电路上采用树枝状接点。采用树枝状接点的一个问题在于这些接点可能磨损，而且仅能够在六个装配过程中保持完好，六个装配周期后，树枝部分开始变平，而且可能损失多个接点，这样就会降低可靠性。因此，就需要提供一种能够消除或减少接触磨损的压装式连接件。
现有电气连接件的另一问题在于在信号通道的整个长度上的阻抗变化降低了电压信号的速度。因此，就需要提供一种能够将阻抗控制在一个特定值并能够在信号通道的整个长度上使该特定值保持相对恒定的电气连接件。
总之，用于将电路板例如底板连接到子插件板上的电气连接件存在一些缺陷，这些缺陷包括导致电噪音的较差屏蔽、阻抗的变化及在不损坏电气连接件的前提下其不能多次地连接和断开。这些缺陷限制了可通过这种连接件来进行传输的数据的速度。这样，在本领域内就需要一种能够在很大程度上解决上述问题的高密度电气连接件。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够以5至10G字节/秒或更高的数据速度传输信号的电气连接装置。
本发明的另一目的在于提供一种设置有一差速线对并能够以5至10G字节/秒或更高的速度传输信号的电气连接件，其中差速线对的阻抗在整个信号通道上都是恒定不变的。
本发明的再一目的在于提供一种在整个信号通道上的阻抗恒定不变并能够以5至10G字节/秒或更高的数据速度传输信号的同轴电缆接头。
本发明的又一目的在于提供一种能够减小和/或消除相邻的双股电缆或相邻的同轴电缆的信号通道间串道的电气连接件。
本发明的另一目的在于提供一种利用导电弹簧结构的压缩型电气连接件。
本发明涉及一种能够在一个25毫米或更小的卡槽内于每个线性英寸内提供40或更多双股连接的高密度电气连接件。在一个常规的电子组件内，相邻且平行的子插件板的中心线之间的距离为20毫米。双股电缆为包括有两根内部导线而不是一根内部导线的同轴电缆。两个内部导线形成了两条物理通道。同轴电缆之所以被称为“同轴”是因为这种电缆包括一个可传输被另一同心物理通道所包围的信号的物理通道，这两条通道沿同一轴线延伸。外部通道被用于接地。
本发明的上述目的及其它目的可通过提供一种连接装置来实现，这种连接装置包括多个垫片，这些垫片被彼此相邻地设置成一排，而且具有两个端部，每个垫片都包括至少一个沟槽，当所述垫片邻近另一垫片定位时，所述沟槽能够容纳电缆部分；多个电缆部分，这些电缆部分分别设置在所述多个垫片的沟槽内，每个电缆部分都设置有第一端和第二端及至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽，所述多个垫片的沟槽被设置成能够在第一平面上露出所述多个电缆部分的所有第一端并能够在第二平面上露出所述多个电缆部分的所有第二端的结构形式；一对端部部件分别设置在与所述排的多个垫片之两端相邻近的位置上；第一和第二插件分别设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆之各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的各个外部导电屏蔽的孔；多个导电接点，每个导电接点都设置有第一和第二端并分别设置在所述第一和第二插件的一个所述孔内，其中所述的每个导电接点的第一端都分别与所述多个电缆部分之一导电接触，所述的每个导电接点的第二端都分别穿过各个插件上的孔在所述插件的一个平面外延伸。
本发明的上述目的和其它目的还可通过提供一种连接装置的制造方法来实现，该方法包括将多个垫片彼此相邻地排列成一个具有两端的排；使每个垫片上都设置有至少一个沟槽，从而当所述垫片与另一垫片相邻设置时，使一个电缆部分能够容纳在所述沟槽内；分别将多个电缆部分安装到所述多个垫片的沟槽内，每个电缆部分都具有第一和第二端并设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽；将所述多个垫片的沟槽设置成能够在一第一平面上将所述多个电缆部分的所述第一端全部露出并在一个第二平面上将所述多个电缆部分的所述第二端全部露出的结构形式；分别将一对端部部件定位在邻近所述排的多个垫片的两端附近；分别将第一和第二插件设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆部分的各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的外部导电屏蔽件的孔；分别设置多个导电接点，每个导电接点都将其第一和第二端安装在所述第一和第二插件的所述孔之一内；其中，所述多个导电接点的第一端分别与所述多个电缆部分中的一个导电接触；所述多个导电接点的第二端分别穿过各个插件上的各个孔延伸到所述插件的一个平面的外部。
此外，本发明的上述目的和其它目的可通过提供一种连接装置来实现，这种连接装置包括多个相互邻近设置成一排的垫片；多个电缆部分，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，每个电缆部分都设置在至少一个所述的垫片内，所有电缆部分的一端都暴露在第一平面上，其第二端暴露在第二平面上；一对插件，所述插件内设置有孔，这对插件分别设置在所述多个垫片的表面上；导电接点分别设置在这对插件的所述孔内，以使其一端与一个所述电缆部分导电接触，使其另一端穿过各个插件上的各个孔延伸。
最后，本发明的上述目的和其它目的可通过提供一种制造连接装置的方法来实现，该方法包括将多个垫片彼此相邻的排列成一排；将多个电缆部分逐一放置在至少一个所述的垫片内，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，而且所有电缆部分的一端都暴露在第一平面上，其第二端暴露在第二平面上；分别将一对插件放置在所述多个垫片的表面上，每个所述的插件内都设置有孔；分别将导电接点安装在这对插件内，以使其一端与所述电缆部分之一导电接触，另一端穿过各个插件上的孔延伸。
在本发明中，每个所述的导电接点都可包括一个设置在一顶帽内的弹簧接点，所述弹簧接点的一个露出端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述顶帽的封闭端包括所述导电接点的第二端，每个顶帽都可包括一个位于一垂直其轴线的平面内的凸肩部分。
此外，在本发明中，每个所述的导电接点都可包括一个一体的半刚性弹簧接点，所述弹簧接点具有第一端和第二端，所述弹簧接点的第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述弹簧接点的第二端包括所述导电接点的第二端，每个弹簧接点都包括一个位于一垂直其轴线的平面内的凸肩部分，每个电缆部分都包括两个中心导体。
最后，在本发明中，每个插件都设置有两个孔，这两个孔分别用于容纳所述多个电缆部分的各个外部导电屏蔽件和所述至少一个中心导体的各个露出端，每个电缆部分的所述第一端和第二端的一个外部导电屏蔽件可位于一个平面内。
本领域的技术人员通过阅读下面的详细说明将会立刻清楚本发明的其它优点，在下面的说明中，以附图示出并描述了本发明的实施例。本发明能够以其它不同的实施例来实现，而且可在许多方面对其细节进行修改，而且所有的修改均落入本发明的构思范围内。因此，附图及其说明仅是说明性的，并非是对本发明的限制。
附图以实例示出了本发明，在附图中，相同的附图标记表示类似的部件，其中附图图1A为根据在先申请中公开的本发明之一个实施例，安装在一个子插件板和一个底板上的电气连接件的立体图，在该图中，为简明起见，省略了上部模板(over-mo1d)；图1B是一个与图1A相同的视图，但该图示出了上部模板；图2为根据在先申请公开的本发明的一个实施例的电气连接件的透视图，该电气连接件设置有仅与底板插件相连接的半刚性双股导线，而且为简明起见，省略了上部模板；图3为图2的底部立体图；
图4是一个与图2相同的视图，但为简明起见，该图省略了底板插件；图5是一个与图4相同的视图，为简明起见，图中省略了一些弹簧接点；图6是一个与图5相同的视图，为简明起见，图中省略了其它的弹簧接点；图7为一个底部透视图，为简明起见，该图省略了弹簧接点；图8为包括PC板图案的子插件板和底板的立体图；图9示出了实际应用条件下的底板、中部面板和子插件板；图10为根据在先申请所公开的本发明的原理，一电气连接件的第二实施例的部件分解图；图11为电缆壳体插件的部件分解图；图12为图10所示的插件电缆壳体的前侧的放大视图；图13A为在先申请的电气连接件安装在一个子插件板上的立体图，其中子插件板的插件滑动件处于缩回位置上，而底板插件的滑动件处于伸出位置上；图13B是被聚酯薄膜板所保持的弹簧接点的剖视图，图中示出了当插件滑动件处于伸出位置时，弹簧接点的一端安装在插件的滑动件内；图13C是一个与图13B类似的剖视图，图中示出了当插件的滑动件位于缩回位置时，弹簧接点的一端延伸到插件的范围之外；图14为根据本发明原理的电气连接件的一个实施例的部件分解图；图15为根据本发明原理的电气连接件被局部拆开的视图；图16为根据本发明原理的连接件的多个部件的视图；图17为根据本发明原理的连接件的视图；图18为图14所示的一个插件的视图；图19为图18所示的插件的视图，一组顶帽已经插入该插件中；图20为图19所示的插件的视图，而且一组弹簧接点分别与一组顶帽相接触；图21为图20所示的插件的视图，其中单个双股电缆的一端设置有一组弹簧接点和多个顶帽；
图21A为图21所示的部分结构的封闭视图，而且为简明起见，图中省略了一些部件；图22是一个与图21相对应的视图，其中所有的双股电缆均设置有各自的弹簧接点和顶帽；图23为图22所示的连接件在封装后的视图；图24为完成插件的连接后图2 3所示的连接件的视图。
具体实施例方式
根据本发明的连接装置提供一种独特的双轴屏蔽同轴结构，这种结构从子插件板的接口到底板接口的阻抗是恒定不变的。这种同轴结构的恒定阻抗被规定为65欧姆的单端阻抗，50欧姆的奇模阻抗和100欧姆的差动阻抗。本发明通过改变电气连接件的特性阻抗来提供一种可控的阻抗连接件，而特性阻抗的改变又是通过改变电介质的厚度和介电常数来实现的。这样就能够使常规的连接件具有从35欧姆至150欧姆或更高的不同阻抗值。
单端连接线路采用一根导线(conductor)来传输数据。差动连接路线采用两根导线来传输相同的数据。与单端连接线路相比，差动连接线路的优点在于提高了传输速度，而且可减少有关抗干扰性和电磁干扰(EMI)的问题。
采用本发明的双导线结构，就可以利用铜导线使本文所述的连接件设计以最佳的方式传输异态数据。这一点同样适用于单端结构。单端结构采用一个同轴导体来传输数据。这样就可以传送模拟(RF)或数字信号，而信号的衰减与同轴电缆类似。
首先参照图1A和1B，图中示出了用于高速、高密度线路上的连接装置。图1A示出了为简明起见而省略上部模板后的电气连接件。连接件18用于将子插件板20导电连接到底板20上。如图1B所示，连接件18包括一个子插件板插件30(daughtercard interposer)，一个底板插件32，一个从上方模压半刚性双股电缆或同轴电缆的上部模板34。上部模板34最好通过注模制成，例如由PBT(聚对苯二甲酸乙二醇酯)注模制成。如图1A和1B所示，为简明起见，图中仅示出了两个双股电缆40、42，但可以考虑将80对或更多的双股电缆用于电气连接件上。该实施例采用了可被弯曲成所需形状的双股电缆。当然，也可以采用被模压成一个整体部件且刚性更大的结构。对于电缆40和42而言，中心导体为铜材，介电材料可以是TeflonTM，外壳可以是编织物。中心导体之间的差动阻抗最好约为100欧姆。可利用标准的公式，通过改变中心导体之间的距离和介电常数的方式对阻抗进行调整。在图1A中，为简明起见省略了上部模板34。如图1A和1B所示，弹簧接点部件50、52、60、62分别设置在插件30和32内并包围双股电缆40和42的端部，目的是屏蔽双股电缆并控制连接件的阻抗。
弹簧接点及其应用如下述专利文件所述授权日为1991年1月29日、名称为“LOW-LOSS ELECTRICAL INTERCONNECTS”的美国专利4998306；授权日为1999年3月23日，名称为“MICROSTRIP TO COAX VERTICALLAUNCHER USING FUZZ BUTTON AND SOLDERLESS INTERCONNECTS”的美国专利5886590；授权日为2000年3月21日，名称为“RF CONNECTOR HAVINGA COMPLIANT CONTACT”的美国专利6039580；授权日为1990年5月15日，名称为“MACHINE FOR MANUFACTURING BUTTON CONNECTOR AND METHODTHEREFOR”的美国专利4924918；授权日为1991年4月16日，名称为“HIGH-DENSITY CONTACT AREA ELECTRICAL CONNECTORS”的美国专利5007843，所有这些专利文件的全部内容在本说明书中作为参考引用。尽管在说明书中所述的本发明是就图示的弹簧接点来进行说明的，但应该理解其只是导电元件或接点的示例类型，其它类型的导电元件和弹簧也可应用到本发明中。导电元件提供了高可靠性的多个接触点，而且可被随意压缩成能够与配套表面形成多个电接点的形状。
导体元件可采用不同的形式。例如，导电元件可包括一个“手表带”或“POGO”式的引脚，这种引脚是指至少一个通过弹簧加载并能够被压缩的引脚。在另一替代实例中，导电元件可包括一个可压缩的波纹管部件，该部件包括多个可变形的褶皱。另一种合适的导电元件包括一个被加工成插头形可压缩网格的导体。或者，导电元件可包括Belleville垫圈或一种由弹性体制成并由导电颗粒加载的元件。导电元件最好被镀金，目的是保证在正常条件下或不利条件下使RF的损失较低。
导电元件可包括一个上述的元件或其它适合于形成至少一个柔性端部(compliant end)的元件，导电元件也可以包括一个以上的元件，在这种情况下，至少一个元件具有至少一个柔性端部。
尽管图中示出了一个直角连接件18，但应该理解也可以采用其它结构，例如在平行的电路板之间采用一种直线结构。另外，虽然下面的说明是针对子插件板和底板进行的，但这仅是出于方便的角度考虑，而且应该理解下述的电气连接件可用于连接所有类型的电路板及其它高速应用条件下。
如图1A和1B所示，可通过将插件30和底板插件32连接在一起而装配成连接件18。如图1B所示，连接件18按下述方式装配。首先，制成双股电缆40、42。将所有的弹簧接点安装到插件30和32上。接着，对该部件进行插入式模压，以形成使整个电气连接件18具有刚性的上部模板34。上部模板34最好由PBT材料制成。接着，可用紧固件例如螺钉、铆钉、压缩杆等将电气连接件18于子插件板20连接在一起。
弹簧连接件50、52、60和62可由一根被压缩成一个非常小的形状的镀金细金属线制成。最终形成的产品就是具有弹簧性能的金属线结，而且证明从大电流的DC到微波频率都具有良好的电信号传导性。这种弹簧触点的一般尺寸为直径是0.01英寸，长度为0.060英寸。信号传输弹簧触点最好于传输信号的中心电缆具有相同的外径。接地的弹簧触点无需与信号传输弹簧触点的直径或长度相同。这些弹簧触点50、52、60和62被用于图示的实施例中，每个弹簧触点都最好由一股金属线制成，而且每股金属线都被卷在一起，从而形成一个由密度介于20％至30％之间的材料构成的所需圆筒形“钮扣”。如图1A和1B所示，与弹簧触点相连接的每根盘卷金属线都滑动装配在子插件板插件30和底板插件32的孔内。每个盘卷金属线的弹簧触点50、52、60和62当被挤压到接触区域内时都会在多个点上形成导电接触。这种连接件比其它类型的连接件具有显著的优点，而且使形成的连接具有良好的整体性和可靠性。与其它类型的连接不同，这种机械式连接部件能够影响连接质量的相关变量非常少。明显的变量仅是连接部件的尺寸和用于形成连接的压缩力，这两个变量可通过控制弹簧触点的安装空间而得以精确地控制。作为一种替换形式，在振动较严重的环境下，可利用导电的环氧树脂将弹簧接点固定到位。
用于图示实施例中的弹簧接点可利用镍线或由诸如铍铜合金、银铜合金或磷青铜合金制成的导线。对盘卷在一起的弹簧接点的压缩基本上是弹性的，这样，当撤消对双股电缆的压缩力时，弹簧接点就会恢复到最初的形状。导线可被任意压缩成圆筒形，而且这些导线还具有一定的弹簧常数，从而当对其施加压力时能够产生回弹力。这样就允许电气连接件18能够根据需用多次连接和断开。在上述的实施例中，盘卷导线的连接元件50、52、60和62可包括由New Jersey州Piscataway市的TechnicalWire Products公司生产的商标为Fuzz ButtonTM的部件。
现参照图2，双股电缆40和42被插装到底板插件32内。图2与图1的不同之处在于图2示出了两个双股电缆40和42，而不是其中的一个。需用注意中央导体120和122并未相互屏蔽。但是，有一点非常重要如图2所示，成对的双股电缆应相互屏蔽。
如图2所示，底板插件32设置有两个相对的U形孔100和102，各个U形孔分别包括一个U形的外周壁110和112、一个U形的内周壁117和118及一个直壁114和116。壁114和116彼此面对，如图2所示。多个弹簧接点200、202、204和206分别插装在这些U形孔内，每个弹簧接点都是半个U形，如图2所示。例如，弹簧接点200和202分别为半个U形结构，而且当将其安装在一起时，能够形成一个局部包围双股电缆40的U形结构。应该理解也可以采用其它的屏蔽方法来替代弹簧接点。
双股电缆40具有两个中央导体120和122，这两个中央导体可被由TeflonTM制成的鞘皮24所包围。信号传送弹簧触点300-306(见图3)与两个中央导体120、122具有相同的外径。TeflonTM鞘皮124可被一个导电的铜制层所覆盖，或被一个刚性或半刚性的外壳所覆盖，该外壳可由铜和铝或加入编织网的锡(tin filled braiding)制成。壳体128可利用电镀工艺加工而成。如图2所示，刚性外壳128被剥去一段长度E，从而露出TeflonTM鞘皮。从中央导体上以长度F剥去TeflonTM鞘皮124。这种剥离要在双股电缆40和42的两端对称进行。弹簧接点200、202、204和206与层128导电连接，从而形成屏蔽。
现参照图3，图中示出了图2的底视图。安装在插件32内的是穿过插件32的厚度相互叠置成半U形的弹簧接点，以用于分别包围和屏蔽双股电缆40和42的中央双股导线120和122。图中还示出了多个沿垂直方向延伸并设置在壁114和116之间的圆筒形弹簧接点210、212和214。弹簧接点210和214穿过插件32的厚度范围延伸并用于使双股电缆40和42相互屏蔽。如图3所示，应该理解对于双股电缆40和42而言，存在一个360度的屏蔽，因为同轴电缆40和42上被剥开的部分穿过插件32延伸。如图3所示，有四个弹簧接点300、302、304和306与双股电缆40和42的中央导体120和122的露出部分相接触。
图4是一个与图2和3相似的视图，为简明起见，图中省略了子插件板的插件32。如图4所示，有四组叠置的半U形弹簧接点200、222、224、226、228；202、232、234、236、238；204、242、244、246、248、206、252、254、256和258(未示出)。这四组叠层和沿垂直方向的弹簧接点一起形成了一个围绕双股电缆40和42的360度屏蔽。可以看出最上部和最下部的弹簧接点将被使用。但是，除弹簧接点外，也可以采用其它结构将最上部和最下部的弹簧接点连接起来。例如，冲压形成的金属部件(未示出)可用于将最上部和最下部的弹簧接点连接起来。
图5与图4相似，除弹簧接点200、222、224、226和228已被省略外，目的是示出分别与中央导体122和120相接触的弹簧接点306和304。
如图6所示，可以看到弹簧接点300和302及304和306(未示出)与中央信号载体120和122的露出部分相接触。这些弹簧接点300-306是信号传输弹簧接点。下面这点很重要信号传输弹簧接点与双股中央导体120和122具有大体相同的直径，以保持阻抗恒定不变。还可以考虑将其它类型的弹簧接点应用到本发明中。例如，可以采用导电织物。压缩弹簧也可以采用。导电织物可替代弹簧接点被注入连接件中。
现参照图7，图中示出了电气连接件18的底部透视图。如图7所示，中央部分701形成于直壁114和U形外壁110的底部之间。中央部分701包括通孔700和702，这两个通孔用于容纳沿垂直方向延伸的弹簧接点300和302。壁704设置在U形区域的中央，以形成一个半U形的第一开口710和一个U形的第二开口712，这两个开口分别用于容纳弹簧接点206、252、254、256、258和204、242、244、246、248。可以考虑将其制造成一个由两个部件组成的结构，而且中心支承结构可以是一个由TeflonTM电介质构成的独立部件。当然，也可以采用金属电镀的塑料部件。
如图8所示，多个不导电的图形402和404分别设置在子插件半20和底板22上。图形402具有一个导电区域410，该导电区域的结构大体为数字“8”的形状。这些图形可利用公知的照相平版印刷技术制成。不导电的第一区域412和不导电的第二区域414间隔一定的距离设置在图形402的外周420上。不导电的第一区域412包括两个区域430和432，而区域430和432又包括导电垫440和442。不导电的第二区域414设置有两个区域4 34和436，这两个区域434和436又包括导电垫444和446。开口430、432、434和436容纳着从插件30伸出的双股电缆40和42的中心导体120和122，以使弹簧接点300、302、304和306分别与导电垫440、442、444和446相接触。参照图4，弹簧接点228、238、248和258将与导电区域410导电接触。这样，这些弹簧接点就形成了一个接地的屏蔽路线。导电区域410与子插件板和底板上的地面相连接。开口430、432、434和436的内表面是导电的，而且与信号通道相连接，从而当插件30用于将子插件板20和底板22连接在一起时，使弹簧接点306、304、302和300与上述开口导电接触。弹簧接点被安装在插件32内。有利的是，当子插件板和底板相互配合，从而对信号线和电缆施加一个法向力时，弹簧接点300、302、304和306将受到挤压。弹簧接点300、302、304、306和228、238、248、258将被挤压到子插件板20上，以相对子插件板的图形402保持法向力。底板22上的图形404与图形402相同，因此不再对其进行赘述。图形404包括一个导电部分458和一个不导电的第一区域460及一个不导电的第二区域462。有利的是，电气连接件18可在不损坏信号接点300、302的前提下多次连接和断开。
现参照图9，图中示出了一个底板700与一子插件板710连接在一起。这种结构还可应用于中间平面连接器上，例如，如图9所示，与子插件板610相连接的中间平面连接器600。
现参照图10，图中示出了电气连接件1000。首先应该注意电导体1020、1022和1024与上述电导体40和42具有相同的电气特性。如图10所示，电导体1024具有最短的路线，而电导体1020具有最长的路线。参照图11，例如，导体1020设置有一个向下延伸的直线部分1020′、一个倾斜部分1020″和一个水平延伸的直线部分1020。直线部分1020′和1020″有利于将导体1020的端部安装到电缆壳体的插件1030和1032内，具体如下所述。为便于说明，在这仅对导体1020、1022和1024的壳体加以说明，但其它组的导体也可具有相同的壳体。图11-13C示出了上述结构的其它细节。
参照图10，电气连接件1000包括安装在其相对两端的导向块1002和1004，具体如下所述。导向块1002和1004及电缆壳体1006-1014可由图示的各个模压部件组成并装配在一起，或者也可被制造成一个过量模压成形的部件，如图1B所示。在导向块1002和1004之间设置由多组电气连接件。本发明所用的导体1020、1022和1024形成了一组垂直的导体。如图10所示，分别由三个垂直叠置在一起的电导体组成的四组水平结构形成了双股电缆导体的一个垂直和水平阵列，但是应该知道可以采用任意数量的电导体。例如，可用八组导体替代四组导体。或者，也可替代三个导体的叠层结构，根据具体的用途，用两个导体或四个或五个导体组成叠层结构。
每个电导体1020、1022和1024都被电缆壳体1006和1008所固定，而且其它电导体则被各个电缆壳体1008-1014所固定。如图10所示，电缆壳体1006尤其适合于通过水平销1006′、1006″、1006与导向块1002相互配合，而水平销1006′、1006″、1006又与导向块1002内的相应的孔1002′、1002″、1002连接在一起。壳体1006和1008分别包括凹槽1007、1009和1011、1015及1017。每个电缆壳体都包括一个凸台和一个孔，例如在电缆壳体1008内，设置有一个凸台1023和一个孔1025，以用来与电缆壳体1006连接在一起。
如图10所示，电气连接件1000是一个直角电气连接件，但也可采用其它的结构，例如直线形连接件。
电气连接件1000包括一个位于中央的双股或同轴部分1001，而该部分1001又包括所有铜线导体1020、1022、1024和所有连接在一起的电缆壳体1006-1012及导向块1002和1004。如图10所示，一个前部矩形表面1026和一个底部矩形表面1028被装配到中央部件1001上。导体1020、1022和1024的相对两端分别略微超出表面1026和1028延伸，从而露出各个双股导体1020和1024的外套128。中央导体120和122略微超出电介质124和双股导体1020、1024延伸。
一个矩形插件1030设置有一个正面1030′和一个背面1030″。插件1030(即表面1030′)与部件1001的正面1026相互配合。一个具有一正面1032′和一背面1032″的第二矩形插件1032(即表面1032′)与部件1001的底面1028相互配合。铜线导体120和122与插件1030和1032相接合，具体如下所述。
弹簧触点1034和1036分别被Mylar保持器1038所固定。Mylar保持器1038和1040可由任何合适的材料制成，合适的材料包括热缩型塑料。弹簧触点1034和1036被安装在合适的位置上并分别在插件的电缆壳体1030、1032及插件滑动片1042、1044内延伸。插件1030的正面1030′通过压配合螺柱、超声波焊接或环氧树脂刚性安装到正面1026上。一对相对的销1009和1009′分别从表面1026和导向块1002、1004延伸到由表面1030′向里延伸的凹孔(未示出)内。销1009和1009′使插件1030与电缆壳体1006-1014保持对准。多个销(未示出)从导向块1002、1004的表面1026内伸出，以使插件1032与电缆壳体1006-1014相互对准。弹簧触点1034和1036包括接地弹簧触点和上述的信号传输弹簧触点。一对导销1046和1048设置在底板上，用来与电气连接件1000相连接。导销1046和1048分别穿过孔1050、1035、1048、1033延伸并与锁定机构相互配合。如图10所示，一个圆筒形的导向管座体1003从导向块1002内伸出，其用于容纳导销1048。导向块1004设置有一个类似的导向管座体(未示出)，用于安装导销1046。导向块1002和1004分别设置有一个带螺纹的衬套1027和1029，衬套1027和1029垂直于导向管座体1003并与插件1030上的对应孔1061、1063及插件滑动片1042上的孔1080、1082对准。带螺纹的紧固件从子插件板上伸出，以将电气连接件1000通过螺纹固定到带螺纹的衬套1027和1029内。
现参照图11，从图中可以清楚地看出Mylar薄板1038包括多个冲压孔。这些冲压孔表现为一种特定的图形，用于将弹簧触点保持和安装在插件1030和1032、插件滑动片1042和1044上的孔内。用于保持信号传输弹簧触点的孔必须保持精密公差，以可靠固定弹簧触点，但不是紧紧固定弹簧触点，这样就不会过量挤压弹簧触点和明显改变弹簧触点的外径。
冲压孔1070、1072、1074和1076沿垂直方向对准，以用于容纳插件1030上的定位齿1090、1092、1094和1096。孔1404、1406及定位齿1090-1096将插件滑动片1042保持在与插件1030对准的位置上。定位齿1090-1096具有足够的长度，以通过安装在插件1030之表面1030′的孔1095和1097内的弹簧1091和1093将插件滑动片1042偏压到伸出位置上。定位齿1090-1096在缩回位置上将与表面1092平齐或低于该表面。弹簧触点1034使Mylar薄板1038相对插件1030和插件滑动片1042保持在对准的位置上。插件1030包括一组用于容纳导体1020的引线的顶孔1110，多个用于容纳导体1022的中心引线的中间孔1112和一组用于容纳导体1024的引线的底孔1114。每个插件都设置有多个接地孔，例如设置四个接地孔，这些接点孔内安装有弹簧触点，从而与各个导体1020、1022和1024的外部导电层128形成接触。例如，如图11所示，就导体1020而言，插件1030设置有孔1120、1122、1124和1126。Mylar薄板设置有对应的孔1130、1132、1134和1136。每个插件1030和1032都包括多个凹槽，这些凹槽被加工成能够与各个导体1020、1022和1024的外部相匹配的形状。如图11和12所示，这些电导体设置有一个直线状的中心部分和多个被倒圆的外部。安装在孔1130、1132、1134和1136内的弹簧触点将与导体的外套128相互接触，而且将在相邻的双股电缆之间形成一条接地线路和电气屏蔽。凹槽1150由插件1032的正面1032′向里延伸。例如，凹槽1150可包括被直线部分1170和1172连接在一起的相对的弯曲壁1160和1162。直线部分1170和1172在图中沿水平方向延伸。凹槽1150被加工成能够容纳双股电缆之外套128的形状。
现参照图12，该图为插件1032的放大视图。应该理解除了用于导销1046和1048的相对的孔外，插件1030和1032是相同的，其中导销1046和1048穿过插件1032延伸到导向块1002和1004内。孔1048和1050相对插件滑动片1044的纵向中心线偏移，而孔1033和1035则与该中心线对准。相反，插件1030上的孔1066和1068位于中心线上，插件滑动片1048上的孔也是如此。
每个中央导体120和122都连接有多个弹簧触点。例如，如图12所示，有两个孔1260和1262与中央导体120和122对准。还有两个中央弹簧触点(未示出)与导体120和122的中央引线相接触并使其一端位于孔1260和1262内。一个绝缘体124的正面可以在凹槽1150内露出(bottom out)。就凹槽1150而言，有四个弹簧触点1250、1252、1254和1256安装在孔1280-1284内。孔1280-1284为盲孔并与凹槽1150的周边相交。一个接地触点，最好是一个弹簧触点(未示出)被安装在每个孔1250-1256中，而且这些被用作接地触点的弹簧触点与中央导体的导电外套128接触。当然，为了进一步降低串道问题，还可以再增设一些额外的孔。
应该注意孔1250的中央位置位于信号传输弹簧触点1260和1262之间。孔1254相对凹槽1150的中心偏移到更接近孔1260的位置上，而在相邻的凹槽1152内，孔1270沿相反的方向偏移。应该注意无需对每个双股电缆都进行360度的覆盖就能够实现良好的电气屏蔽效果。因此，沿垂直方向对准的相邻凹槽设置有用于容纳弹簧触点的孔。通过将这些孔偏移，就可以以很高的百分比对周围进行屏蔽。
现参照图13A、B和C及插件滑动片1042，可以看出有四个沿垂直方向对准的孔1370、1372、1374和1376，用于分别容纳定位齿1090、1092、1094和1096。插件最好沿远离插件1030的方向通过弹簧加载。这样就可以防止弹簧触点在运输和装配过程中的损坏或移位。应该理解上述的说明仅用于最左侧的那组孔，而且还可以对孔的图形进行重复。最上部的导体120在插件1042上设置有一组对应的孔。用于容纳接地弹簧触点的孔1330与Mylar薄板上的孔1130及插件1030上的孔1120对准。孔1332与Mylar薄板上的孔1132及插件上的孔1124对准。孔1336与Mylar薄板上的孔1136及插件1030上的孔1126对准。类似地，孔1380与Mylar薄板1038上的孔1080及插件1030上的孔1110对准。如图13A所示，插件1032在图中处于伸出位置上，在该位置上，模糊按钮(fuzz button)位于表面1042″的下方或最多比表面1042″高0.020，这样就能够在电气连接件1000的运输过程中使其受到保护。如图13A所示，在插件1032的表面1032″和插件滑动片的表面1042之间有一间隙。弹簧触点被保持在插件1030之间，而且插件滑动片1048与子插件板20相接触。相反，插件1032和插件滑动片1044则与底板22相接触。
设置有导向件的底板印刷电路板设置有多个导电垫1390。这些导电垫设置有两个能够与信号传输弹簧触点相接触的信号传输导体1392和1394及一个外部接地部分1396(见图14)。导电垫1390可以是表面部件，或设置有多个单向通路(blind vias)。通过省去被电镀的通孔，就可以减少与这些孔有关的电容效应，而且可以提高速度。
为防止相邻的双股电缆之间的串道，就需用在露出的中央导体之长度和信号传输弹簧触点的长度范围内提供屏蔽，这一点很重要。上述的连接件可通过四个接地的弹簧触点而使之得以实现。这些弹簧触点能够提供小于360度的屏蔽，但测试表明可实现的屏蔽水平足以使数据的速度达到10G字节/秒之高，甚至更高。
此外，Mylar薄板1038在不明显减小外径的前提下通过挤压弹簧触点的外周来固定信号传输弹簧触点。这样，当将弹簧触点压入PC板内时，弹簧触点的直径就不会明显改变。由弹簧触点沿远离PC板(印刷电路板)的方向施加的力较小，这样就可以使用简单的锁定机构。可通过改变导电元件的形状数量和刚性而在一个很宽的范围内选择触点的电阻、接触力和压缩率，以满足具体用途的需用。弹簧触点1039和1036对接触表面1390施加的全部累积接触力由于弹簧的弹性结构和可压缩性而变得很低。
尽管与现有技术中的连接装置相比，上述在先申请的连接装置具有许多优点，但在这种连接装置的实际应用过程中还是存在许多缺陷。就是说，为制成这种连接装置，需用大量的精密部件，这样就增加了制造成本并降低了生产能力。此外，已经证明由于弹簧触点的脆性，因此装配这种设置有不受支承的弹簧触点的连接装置极为困难，这样也增加了制造成本并降低了生产能力。
出于上述的考虑，我们对上述连接装置的细节进行了细致的研究，目的是决定如何消除其缺陷。申请人确信与上述的连接装置相比，本发明通过将“顶帽”和弹簧触点接合使用，可以在很大程度上简化最终形成的连接装置，而且还在很大程度上减少了所需的部件数量，从而降低了制造成本并提高了生成能力。此外，通过将顶帽与弹簧触点接合使用来装配这种改进型连接装置简化了这种改进型连接装置的结构，从而降低制造成本并提高生成能力。
顶帽是一种与PCB(印刷电路板)上的弹簧触点和垫相接触的固体金属筒。该筒的一端设置有一个凸肩，该凸肩在一个基本垂直筒之轴线的平面内延伸。这种顶帽被制造成使其尺寸能够插装弹簧触点的结构形式。例如，可由新泽西州Piscataway市的Technica1 Wire Products公司制造可与该公司的Fuzz ButtonTM一起使用的顶帽。顶帽圆筒的封闭端可以是平面状、半球形、锥形，或包括能够有利于使该封闭端与相匹配的触点形成良好导电接触的锯齿或点。
下面将对根据本发明的一个实施例进行说明。应该注意上述的实施例仅用于解释说明，本发明并非局限于所公开的实施例。
图14为根据本发明之原理的电气连接件的一个实施例的部件分解图。将图14所示的连接件2000与图10所示的连接件1000相对比，立刻可以看出图14所示的连接件2000其部件数量明显地少。部件数量的减少降低了制造成本，同时简化了连接件的装配。
参照图14，部件2001与图10所示的部件1001除一点外基本相同。即，双股电缆部分2020、2022和2024的中心导体与其各个外部导体位于同一平面内。就是说，我们发现无需将中心导体延伸道各个外部导体的范围之外。这样就简化了双股电缆部分2020、2022和2024的加工制造，而且降低了成本，同时进一步加强图10所示之双股电缆部分1020、1022和1024的已露出中心导体之易于弯曲或损坏的部分。
参照图14，部件2036和2034不仅仅是图10所示的弹簧触点1036和1034，而且还包括多个弹簧触点及其相应的顶帽，具体如下所述。插件2042和2044包括导向孔2048、2050、2080和2082，这些导向孔用于通过插件2044上的导销2048、2046使各个插件定位。插件2042的导销在图中未示出。如下所述，部件2036和2034还可包括一体的半刚性弹簧触点。
图15已完成局部装配的连接件的视图。端部部件2100设置在衬垫2110的端部。在图15所示的连接件中，衬垫2110比图14所示的结构包括更多数量的双股电缆部分。由于衬垫2110是相同的，因此就可以利用相同的部件制造尺寸不同的连接件。这样还可以降低制造和生成成本，同时简化尺寸不同的连接件的装配。此外，尽管在图中示出了用于每个衬垫上的双股电缆部分的数量，但是本发明并非局限于此。而且，可以利用数量较少且数量不同的相同元件容易地制造出尺寸不同的连接件。在图中，每个端部部件2110上设置有多个导销孔2150。在制造连接件的过程中，仅需利用三个孔2150中的两个，具体如下所述。
图16为衬垫2110的另一视图，图中还示出了该衬垫与相应的双股电缆部分的关系。尽管在该附图中并未清楚地示出，但是衬垫2110可包括多个小型销和匹配的孔，以使其能够相对对准并卡扣在一起。当然，也可以采用其它的对准和固定技术。
如图17所示，在将图15和16所示的部件装配在一起后，可以通过上部模压或封装而将其永久连接在一起，以形成一个不仅能够承受机械冲击和热冲击，而且不能透过湿气的统一部件。
图18为图14所示的连接件之插件2300的局部视图。插件2300包括一对孔2305，这对孔与图17所示的对应导向件2110相互配合。插件2300包括四个孔，这些孔被定位在能够与图17所示的连接件的孔2220相对应的位置上。这样就可以通过螺钉或销将一对插件2300固定到图17所示的连接件上，其中螺钉或销穿过插件2300上的孔插装到图17所示的连接件的孔2220内。
用于各个双股电缆部分上的孔2310、2320、2330和2340如图18所示。孔2320和2340将分别容纳顶帽，而这些顶帽内又将容纳有与各个双股电缆部分的中心导体相连接的多个弹簧触点；而孔2310和2330则分别容纳顶帽，而顶帽内又容纳有多个将与各个双股电缆部分的屏蔽导体相连接弹簧触点。容纳有将与各个双股电缆部分的屏蔽导体相连接的弹簧触点的顶帽其数量并非局限于该实施例中提及的两个。
参照图19，图中示出了四个顶帽2410、2420、2430和2440中的三个，这些顶帽已经被插装到插件2300上的各个孔2310、2320、2330和2340内。在一种类似的结构中，顶帽将被分别插装到插件2300上的其余孔内。可将这些孔加工得足够大，以能够相对插件2300沿垂直方向移动，具体如下所述。
如图20所示，弹簧触点2510、2520、2530和2540分别被插装在各个顶帽2410、2420、2430和2440上。这些弹簧触点具有足够的弹性，以能够被顶帽所保持，而且仍然能够相对顶帽移动。由于弹簧触点2510、2520、2530和2540的大部分都设置在插件2300的核心内，因此与图10所示的连接件的露出的弹簧触点相比，其不大可能受到损坏。
图21示出了设置有相应的顶帽2410、2420、2430和2440和弹簧触点2510、2520、2530和2540的单个双股电缆部分2600。从图中可以看出，弹簧触点2520和2540与单个双股电缆部分2600的内部导体相连接，而弹簧触点2530和2510则与单个双股电缆部分2600的外部屏蔽导体相连接。
图21A为一个局部封闭的视图，图中示出了单个双股电缆部分2600及其各个弹簧触点2520、2530、2540和各个顶帽2420、2430和2440之间的关系。应该注意图21A示出的顶帽2420、2430和2440设置有被削尖的端部。如上所述，已经发现半球形或锥形可以为顶帽提供足够的电气接触，从而降低了制造成本。
图22示出了一个紧邻印刷电路板2600设置的插件2300，而且插件2300的各个双股电缆部分和弹簧触点及顶帽均被安装到位。图23示出了图22的结构设置有上部模板或封套，但没有插件；而图24示出了图23的结构在插件2300已被安装到位而且连接件已经被固定到一个印刷电路板2600上后的情形。
下面将参照图14至24对根据本发明一个实施例的连接件的装配加以说明。
首先，将衬垫(例如图15所示的衬垫2110)和双股电缆部分(例如图14所示的电缆部分2020、2022、2024)卡扣在一起，直到将尺寸合适的连接件部分装配到一起。由于衬垫2110是相同的，因此如果将其设计成能够接受七种不同尺寸的双股电缆部分，那么只需要制造七个尺寸不同的双股电缆部分用于装配尺寸合适的连接件，这样就能够通过减少装配尺寸不同的连接件所需不同部件的数量来降低成本。
如图15所示，接着，将端部部件2100固定到衬垫部件的两端并将最终的部件连接在一起，这通常是通过利用合适的封套完成上部模压或封装来实现的。其它部件，例如螺钉、销、铆钉或粘接剂也可用于将端部部件和衬垫部件连接在一起。完成装配后，最终形成的结构如图17所示。
下一装配步骤就是取出两个插件，例如图18所示的插件2300，并将尺寸合适的顶帽插入两个插件的各个合适的孔内，例如图19所示顶帽2410、2420、2430、2440和插件2300。接着，如图20所示，将弹簧触点安装在各个插件的每个顶帽内。由于顶帽设置有大于插件上的孔的凸肩，而且由于弹簧触点的弹性可防止其落入顶帽内，因此图20所示的最终结构比较稳定而且可以移动，又无需担心丢掉部件，尤其是在插件保持水平的情况下。可在将顶帽插装到各个孔内之前，将这些弹簧触点插装到各个顶帽内。
可利用对准所用的导销2210和相应的孔2305使图20所示的一个成形的插件结构与图17所示的结构的各个端部相互配合。弹簧触点的弹性有利于弹簧触点与双股电缆部分的内部导体及外部屏蔽形成良好的电气接触。此外，弹簧触点的弹性有利于顶帽超出各个插件的范围向外延伸，以使其能够于待装配的印刷电路板形成良好的电气接触。
接下来，可利用合适的固定部件，例如螺钉、铆钉、销或粘接剂将插件固定到图24所示的结构上。然后，利用对准所需的导销和孔2150将形成的结构固定到匹配的印刷电路板上，如图24所示。导销本身可用于锁定目的，或者也可采用其它合适的连接件锁定部件将连接件固定道匹配的印刷电路板上。如上所述，弹簧触点的弹性用于向印刷电路板上的配套接触点抵推其各个顶帽，以利于在其间形成良好的电气连接。
另外，如前所述，由于最终成形的连接部件没有露出的弹簧触点，而是仅有一小部分顶帽被露出，因此最终形成的连接部件比较坚固，而且能够对其进行搬运，而不会造成损坏。
尽管已对将这些连接装置应用道底板部件上的情况作出了说明，但是这些连接装置还可应用于其它要求印刷电路板之间具有高密度电气连接的领域。
此外，尽管已在图示的实例中示出了弹簧触点可被安装在顶帽内，但也可以预见本发明可采用一个整体式的半刚性弹簧触点替代弹簧触点/顶帽，例如在与本申请同时提出且与本申请具有一个共同受让人的未审结美国专利申请第10/234,211，其名称为“One-Piece Semi-RigidElectrical Contact”。
本领域的技术人员可以很容易地看出本发明能够实现上述所有的目的。在阅读上面的说明后，本领域的技术人员将能够对本文所公开的内容作出各种修改和等效替换，而且还可以影响本发明的其它方面。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书中包含的范围及其等效替换来限定。
权利要求
1.一种连接装置，其包括多个衬垫，这些衬垫彼此邻近地设置成一排，所述的排具有两个端部，每个衬垫都包括至少一个沟槽，所述沟槽被设置成当所述衬垫邻近所述多个衬垫中的另一个定位时，能够将一电缆部分容纳于其中的结构形式；多个分别设置在所述多个衬垫的沟槽内的电缆部分，每个电缆部分都具有第一端和第二端及至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽，所述多个衬垫的所述沟槽被设置成能够在第一平面上露出所述多个电缆部分的所有第一端并能够在第二平面上露出所述多个电缆部分的所有第二端的结构形式；一对端部部件，其分别设置在与所述排的多个垫片之两端相邻近的位置上；第一和第二插件，其被分别设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆之各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的各个外部导电屏蔽的孔；多个导电接点，每个导电接点都设置有第一和第二端并分别设置在所述第一和第二插件的一个所述孔内，其特征在于所述的每个导电接点的第一端都分别与所述多个电缆部分之一导电接触；而且，所述的每个导电接点的第二端都分别穿过各个插件上的孔在所述插件的一个平面外延伸。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于所述导电接点包括一个设置在一顶帽内的弹簧接点，所述弹簧接点的一个露出端包括所述多个导电接点的所述第一端，所述顶帽的封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于每个顶帽都包括一个凸肩部分，所述凸肩位于一个垂直于其轴线的平面内。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于每个所述的导电接点都包括一个一体的半刚性弹簧接点，所述一体的半刚性弹簧接点具有第一和第二端，所述弹簧触点的第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，而所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于所述每个弹簧接点包括一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于每个电缆部分都包括两个中心导体。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于每个插件都设置有两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电接地屏蔽的孔。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于所述至少一个中心导体的一个露出端与每个电缆部分的所述第一端和第二端的一个外部导电接地屏蔽位于一个平面内。
9.一种制造连接装置的方法，该方法包括将多个衬垫彼此邻近地设置成一个具有两端的排；将每个衬垫都设置成能够包括至少一个沟槽的结构形式，从而当所述衬垫邻近所述多个衬垫中的另一个定位时，能够将一电缆部分安装在所述的沟槽内；分别将多个电缆部分安装到所述多个垫片的沟槽内，每个电缆部分都具有第一和第二端并设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽；将所述多个垫片的沟槽设置成能够在一第一平面上将所述多个电缆部分的所述第一端全部露出并在一个第二平面上将所述多个电缆部分的所述第二端全部露出的结构形式；分别将一对端部部件定位在邻近所述排的多个垫片的端部附近；分别将第一和第二插件设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆部分的各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的外部导电屏蔽件的孔；分别设置多个导电接点，每个导电接点都将其第一和第二端安装在所述第一和第二插件的所述孔之一内；其特征在于每个所述的导电接点的第一端都分别与所述多个电缆部分中的一个导电接触；所述多个导电接点的第二端分别穿过各个插件上的各个孔延伸到所述插件的一个平面之外。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括将一个弹簧接点抵靠在一顶帽上，所述弹簧接点的一个露出端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述顶帽的一个封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
11.根据权利要求10的方法，还包括在每个顶帽上设置一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
12.根据权利要求10的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括设置一个具有第一端和第二端的一体的半刚性弹簧触点，所述弹簧触点的所述第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
13.根据权利要求11的方法，还包括在每个弹簧接点上设置一个凸肩部分的步骤，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
14.根据权利要求11的方法，还包括在每个电缆部分上设置两个中心导体的步骤。
15.根据权利要求11的方法，还包括在每个插件上设置两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电屏蔽件的孔。
16.一种连接装置，其包括多个相互邻近设置成一排的垫片；多个电缆部分，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，每个所述的电缆部分都设置在至少一个所述的垫片内，所有电缆部分的一端都暴露在一个第一平面内，其第二端都暴露在一个第二平面内；一对插件，所述插件内设置有孔，这对插件分别设置在所述多个垫片的表面上；多个导电接点，其分别设置在所述插件对的所述孔内，以使其一端与一个所述电缆部分导电接触，其另一端穿过各个插件上的各个孔延伸。
17.根据权利要求16的装置，其特征在于所述导电接点包括一个设置在一顶帽内的弹簧接点，所述弹簧接点的一个露出端包括所述多个导电接点的所述第一端，所述顶帽的封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于每个顶帽都包括一个凸肩部分，所述凸肩位于一个垂直于其轴线的平面内。
19.根据权利要求16的装置，其特征在于每个所述的导电接点都包括一个一体的半刚性弹簧接点，所述一体的半刚性弹簧接点具有第一和第二端，所述弹簧触点的第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，而所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于所述每个弹簧接点包括一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
21.根据权利要求16的装置，其特征在于每个电缆部分都包括两个中心导体。
22.根据权利要求16的装置，其特征在于每个插件都设置有两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电接地屏蔽的孔。
23.根据权利要求16的装置，其特征在于所述至少一个中心导体的一个露出端与每个电缆部分的所述第一端和第二端的一个外部导电接地屏蔽位于一个平面内。
24.一种制造连接装置的方法，该方法包括将多个垫片彼此相邻的排列成一排；将多个电缆部分逐一放置在至少一个所述的垫片内，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，而且所有电缆部分的一端都暴露在第一平面内，其第二端暴露在第二平面内；分别将一对插件放置在所述多个垫片的表面上，每个所述的插件对内都设置有孔；分别将多个导电接点安装在这对插件内，以使其一端与所述电缆部分之一导电接触，另一端穿过各个插件上的孔延伸。
25.根据权利要求24的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括将一个弹簧接点抵靠在一顶帽上，所述弹簧接点的一个露出端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述顶帽的一个封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
26.根据权利要求25的方法，还包括在每个顶帽上设置一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
27.根据权利要求24的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括设置一个具有第一端和第二端的一体的半刚性弹簧触点，所述弹簧触点的所述第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
28.根据权利要求26的方法，还包括在每个弹簧接点上设置一个凸肩部分的步骤，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
29.根据权利要求26的方法，还包括在每个电缆部分上设置两个中心导体的步骤。
30.根据权利要求26的方法，还包括在每个插件上设置两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电屏蔽件的孔。
全文摘要
一种连接装置包括彼此相邻排列成一排的衬垫，这些衬垫内安装有多个电缆部分。每个电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件。所有电缆部分的一端都暴露在第一平面内，其第二端暴露在一个第二平面内。多个导电触点设置在一对插件的孔内，以使其一端与一个电缆部分形成电气接触，其另一端穿过各个插件上的各个孔延伸。
文档编号H01R13/646GK1438735SQ0310013
公开日2003年8月27日 申请日期2003年1月6日 优先权日2002年1月7日
发明者迈克尔·P·德里斯科尔, 斯蒂芬·维特尔, 罗伯特·M·布拉德利, 莱·A·韦尔费尔, 罗伯特·O·比德尔 申请人:利顿系统公司
技术领域：
本发明整体上涉及一种电气连接装置，具体而言，本发明涉及一种用于差速、单端传输领域内的高速、高密度连接装置。
背景技术：
底板装置由一个被称为底板或主板的复杂印刷电路板和若干个被称为子插件板(daughtercard)的较小印刷电路板构成，这些较小的印刷电路板插装在底板上。每个子插件板都可包括一个被称为驱动器/接收器的芯片。驱动器/接收器可发送信号并可接收来自安装在其它子插件板上的驱动器/接收器的信号。信号通道是在第一子插件板上的驱动器/接收器和第二子插件板上的驱动器/接收器之间形成的。信号通道包括一个将第一子插件板与底板连接在一起的电气连接件、底板、一个将第二子插件板与底板连接在一起的第二电气连接件及第二子插件板，其中第二子插件板上设置有能够接收被传送信号的驱动器/接收器。现在所用的各种驱动器/接收器可以5至10G字节/秒、甚至更大的数据速度传输信号。信号通道中的限制因素(数据传送速度)就在于用于将各个子插件板连接到底板上的电气连接件。这样，在本领域内就需要一种能够以所需的高速传送数据的高速电气连接件。
此外，接收器能够接收到的信号其强度仅为由驱动器发送的原始信号强度的5％。信号强度的降低提高了减小信号通道之间的串道情况的重要性，以避免将信号衰减或错误导入数字数据流中。对于采用高速、高密度的电气连接件而言，更重要的是消除或减小串道。这样，在本领域内就需要一种能够处理高速信号并可减小信号通道之间的串道现象的高速电气连接件。
目前，已经有多种不同类型的电气连接件。其中的一种连接件就是通孔连接件，这种连接件可以是一个柔性管脚或通孔焊料。底板装置一般采用包括有多个接点的连接件，这些接点上设置有多个引脚，而这些引脚又可插入设置在待连接印刷电路板上的通孔内。这些引脚可以是柔性装配，或者被焊接在合适的位置上。这样，就要求在印刷电路板上设置一个直径较大的孔，以用于容纳连接件的多个引脚。孔越大，那么由于电镀而造成缺陷的可能性也就越大，而且由这些连接件而形成的电容也就越大，这样就降低了信号传输速度。例如，电镀后的通孔可能未被正确地电镀，这样，电气接头插入到通孔内的引脚就可能造成断路、短路等。电镀后的通孔产生了电容作用，而电容作用降低了可通过引脚和通孔传输的数据的速度。此外，许多接点型连接件是由多个具有不同几何形状的部件制成的，这样就增加了信号反射并降低了信号速度。因此，通过使用压装式连接件来减小电镀通孔的直径是比较有利的，其中压装式连接件支承在一个弹簧上，而该弹簧又与电路板上的垫板相接触。
许多问题都可通过使用压装式电气连接件来解决。这种连接件克服了通孔接点式连接件的许多缺陷，但压装式连接件需要笨重而昂贵的硬件将压装式连接件固定到印刷电路板上。在压装接点和PC板表面之间需要保持紧密的接触，而且不必使用其它紧固件，例如插座螺旋(jackscrew)。
另外，不论电气连接件为何种类型，电气连接件必须能够被安装/拆卸至少250次，甚至超过1000次。如果接点出现磨损，那么接点的电阻会变大。接点磨损可能发生在金属与金属的点接触处或线接触处。例如，某些区域可随着连接件的安装/拆卸而被逐渐加宽，而且接点也可能通过金属的滑动作用而产生磨损。此外，某些压装型连接件在柔性电路上采用树枝状接点。采用树枝状接点的一个问题在于这些接点可能磨损，而且仅能够在六个装配过程中保持完好，六个装配周期后，树枝部分开始变平，而且可能损失多个接点，这样就会降低可靠性。因此，就需要提供一种能够消除或减少接触磨损的压装式连接件。
现有电气连接件的另一问题在于在信号通道的整个长度上的阻抗变化降低了电压信号的速度。因此，就需要提供一种能够将阻抗控制在一个特定值并能够在信号通道的整个长度上使该特定值保持相对恒定的电气连接件。
总之，用于将电路板例如底板连接到子插件板上的电气连接件存在一些缺陷，这些缺陷包括导致电噪音的较差屏蔽、阻抗的变化及在不损坏电气连接件的前提下其不能多次地连接和断开。这些缺陷限制了可通过这种连接件来进行传输的数据的速度。这样，在本领域内就需要一种能够在很大程度上解决上述问题的高密度电气连接件。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够以5至10G字节/秒或更高的数据速度传输信号的电气连接装置。
本发明的另一目的在于提供一种设置有一差速线对并能够以5至10G字节/秒或更高的速度传输信号的电气连接件，其中差速线对的阻抗在整个信号通道上都是恒定不变的。
本发明的再一目的在于提供一种在整个信号通道上的阻抗恒定不变并能够以5至10G字节/秒或更高的数据速度传输信号的同轴电缆接头。
本发明的又一目的在于提供一种能够减小和/或消除相邻的双股电缆或相邻的同轴电缆的信号通道间串道的电气连接件。
本发明的另一目的在于提供一种利用导电弹簧结构的压缩型电气连接件。
本发明涉及一种能够在一个25毫米或更小的卡槽内于每个线性英寸内提供40或更多双股连接的高密度电气连接件。在一个常规的电子组件内，相邻且平行的子插件板的中心线之间的距离为20毫米。双股电缆为包括有两根内部导线而不是一根内部导线的同轴电缆。两个内部导线形成了两条物理通道。同轴电缆之所以被称为“同轴”是因为这种电缆包括一个可传输被另一同心物理通道所包围的信号的物理通道，这两条通道沿同一轴线延伸。外部通道被用于接地。
本发明的上述目的及其它目的可通过提供一种连接装置来实现，这种连接装置包括多个垫片，这些垫片被彼此相邻地设置成一排，而且具有两个端部，每个垫片都包括至少一个沟槽，当所述垫片邻近另一垫片定位时，所述沟槽能够容纳电缆部分；多个电缆部分，这些电缆部分分别设置在所述多个垫片的沟槽内，每个电缆部分都设置有第一端和第二端及至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽，所述多个垫片的沟槽被设置成能够在第一平面上露出所述多个电缆部分的所有第一端并能够在第二平面上露出所述多个电缆部分的所有第二端的结构形式；一对端部部件分别设置在与所述排的多个垫片之两端相邻近的位置上；第一和第二插件分别设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆之各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的各个外部导电屏蔽的孔；多个导电接点，每个导电接点都设置有第一和第二端并分别设置在所述第一和第二插件的一个所述孔内，其中所述的每个导电接点的第一端都分别与所述多个电缆部分之一导电接触，所述的每个导电接点的第二端都分别穿过各个插件上的孔在所述插件的一个平面外延伸。
本发明的上述目的和其它目的还可通过提供一种连接装置的制造方法来实现，该方法包括将多个垫片彼此相邻地排列成一个具有两端的排；使每个垫片上都设置有至少一个沟槽，从而当所述垫片与另一垫片相邻设置时，使一个电缆部分能够容纳在所述沟槽内；分别将多个电缆部分安装到所述多个垫片的沟槽内，每个电缆部分都具有第一和第二端并设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽；将所述多个垫片的沟槽设置成能够在一第一平面上将所述多个电缆部分的所述第一端全部露出并在一个第二平面上将所述多个电缆部分的所述第二端全部露出的结构形式；分别将一对端部部件定位在邻近所述排的多个垫片的两端附近；分别将第一和第二插件设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆部分的各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的外部导电屏蔽件的孔；分别设置多个导电接点，每个导电接点都将其第一和第二端安装在所述第一和第二插件的所述孔之一内；其中，所述多个导电接点的第一端分别与所述多个电缆部分中的一个导电接触；所述多个导电接点的第二端分别穿过各个插件上的各个孔延伸到所述插件的一个平面的外部。
此外，本发明的上述目的和其它目的可通过提供一种连接装置来实现，这种连接装置包括多个相互邻近设置成一排的垫片；多个电缆部分，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，每个电缆部分都设置在至少一个所述的垫片内，所有电缆部分的一端都暴露在第一平面上，其第二端暴露在第二平面上；一对插件，所述插件内设置有孔，这对插件分别设置在所述多个垫片的表面上；导电接点分别设置在这对插件的所述孔内，以使其一端与一个所述电缆部分导电接触，使其另一端穿过各个插件上的各个孔延伸。
最后，本发明的上述目的和其它目的可通过提供一种制造连接装置的方法来实现，该方法包括将多个垫片彼此相邻的排列成一排；将多个电缆部分逐一放置在至少一个所述的垫片内，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，而且所有电缆部分的一端都暴露在第一平面上，其第二端暴露在第二平面上；分别将一对插件放置在所述多个垫片的表面上，每个所述的插件内都设置有孔；分别将导电接点安装在这对插件内，以使其一端与所述电缆部分之一导电接触，另一端穿过各个插件上的孔延伸。
在本发明中，每个所述的导电接点都可包括一个设置在一顶帽内的弹簧接点，所述弹簧接点的一个露出端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述顶帽的封闭端包括所述导电接点的第二端，每个顶帽都可包括一个位于一垂直其轴线的平面内的凸肩部分。
此外，在本发明中，每个所述的导电接点都可包括一个一体的半刚性弹簧接点，所述弹簧接点具有第一端和第二端，所述弹簧接点的第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述弹簧接点的第二端包括所述导电接点的第二端，每个弹簧接点都包括一个位于一垂直其轴线的平面内的凸肩部分，每个电缆部分都包括两个中心导体。
最后，在本发明中，每个插件都设置有两个孔，这两个孔分别用于容纳所述多个电缆部分的各个外部导电屏蔽件和所述至少一个中心导体的各个露出端，每个电缆部分的所述第一端和第二端的一个外部导电屏蔽件可位于一个平面内。
本领域的技术人员通过阅读下面的详细说明将会立刻清楚本发明的其它优点，在下面的说明中，以附图示出并描述了本发明的实施例。本发明能够以其它不同的实施例来实现，而且可在许多方面对其细节进行修改，而且所有的修改均落入本发明的构思范围内。因此，附图及其说明仅是说明性的，并非是对本发明的限制。
附图以实例示出了本发明，在附图中，相同的附图标记表示类似的部件，其中附图图1A为根据在先申请中公开的本发明之一个实施例，安装在一个子插件板和一个底板上的电气连接件的立体图，在该图中，为简明起见，省略了上部模板(over-mo1d)；图1B是一个与图1A相同的视图，但该图示出了上部模板；图2为根据在先申请公开的本发明的一个实施例的电气连接件的透视图，该电气连接件设置有仅与底板插件相连接的半刚性双股导线，而且为简明起见，省略了上部模板；图3为图2的底部立体图；
图4是一个与图2相同的视图，但为简明起见，该图省略了底板插件；图5是一个与图4相同的视图，为简明起见，图中省略了一些弹簧接点；图6是一个与图5相同的视图，为简明起见，图中省略了其它的弹簧接点；图7为一个底部透视图，为简明起见，该图省略了弹簧接点；图8为包括PC板图案的子插件板和底板的立体图；图9示出了实际应用条件下的底板、中部面板和子插件板；图10为根据在先申请所公开的本发明的原理，一电气连接件的第二实施例的部件分解图；图11为电缆壳体插件的部件分解图；图12为图10所示的插件电缆壳体的前侧的放大视图；图13A为在先申请的电气连接件安装在一个子插件板上的立体图，其中子插件板的插件滑动件处于缩回位置上，而底板插件的滑动件处于伸出位置上；图13B是被聚酯薄膜板所保持的弹簧接点的剖视图，图中示出了当插件滑动件处于伸出位置时，弹簧接点的一端安装在插件的滑动件内；图13C是一个与图13B类似的剖视图，图中示出了当插件的滑动件位于缩回位置时，弹簧接点的一端延伸到插件的范围之外；图14为根据本发明原理的电气连接件的一个实施例的部件分解图；图15为根据本发明原理的电气连接件被局部拆开的视图；图16为根据本发明原理的连接件的多个部件的视图；图17为根据本发明原理的连接件的视图；图18为图14所示的一个插件的视图；图19为图18所示的插件的视图，一组顶帽已经插入该插件中；图20为图19所示的插件的视图，而且一组弹簧接点分别与一组顶帽相接触；图21为图20所示的插件的视图，其中单个双股电缆的一端设置有一组弹簧接点和多个顶帽；
图21A为图21所示的部分结构的封闭视图，而且为简明起见，图中省略了一些部件；图22是一个与图21相对应的视图，其中所有的双股电缆均设置有各自的弹簧接点和顶帽；图23为图22所示的连接件在封装后的视图；图24为完成插件的连接后图2 3所示的连接件的视图。
具体实施例方式
根据本发明的连接装置提供一种独特的双轴屏蔽同轴结构，这种结构从子插件板的接口到底板接口的阻抗是恒定不变的。这种同轴结构的恒定阻抗被规定为65欧姆的单端阻抗，50欧姆的奇模阻抗和100欧姆的差动阻抗。本发明通过改变电气连接件的特性阻抗来提供一种可控的阻抗连接件，而特性阻抗的改变又是通过改变电介质的厚度和介电常数来实现的。这样就能够使常规的连接件具有从35欧姆至150欧姆或更高的不同阻抗值。
单端连接线路采用一根导线(conductor)来传输数据。差动连接路线采用两根导线来传输相同的数据。与单端连接线路相比，差动连接线路的优点在于提高了传输速度，而且可减少有关抗干扰性和电磁干扰(EMI)的问题。
采用本发明的双导线结构，就可以利用铜导线使本文所述的连接件设计以最佳的方式传输异态数据。这一点同样适用于单端结构。单端结构采用一个同轴导体来传输数据。这样就可以传送模拟(RF)或数字信号，而信号的衰减与同轴电缆类似。
首先参照图1A和1B，图中示出了用于高速、高密度线路上的连接装置。图1A示出了为简明起见而省略上部模板后的电气连接件。连接件18用于将子插件板20导电连接到底板20上。如图1B所示，连接件18包括一个子插件板插件30(daughtercard interposer)，一个底板插件32，一个从上方模压半刚性双股电缆或同轴电缆的上部模板34。上部模板34最好通过注模制成，例如由PBT(聚对苯二甲酸乙二醇酯)注模制成。如图1A和1B所示，为简明起见，图中仅示出了两个双股电缆40、42，但可以考虑将80对或更多的双股电缆用于电气连接件上。该实施例采用了可被弯曲成所需形状的双股电缆。当然，也可以采用被模压成一个整体部件且刚性更大的结构。对于电缆40和42而言，中心导体为铜材，介电材料可以是TeflonTM，外壳可以是编织物。中心导体之间的差动阻抗最好约为100欧姆。可利用标准的公式，通过改变中心导体之间的距离和介电常数的方式对阻抗进行调整。在图1A中，为简明起见省略了上部模板34。如图1A和1B所示，弹簧接点部件50、52、60、62分别设置在插件30和32内并包围双股电缆40和42的端部，目的是屏蔽双股电缆并控制连接件的阻抗。
弹簧接点及其应用如下述专利文件所述授权日为1991年1月29日、名称为“LOW-LOSS ELECTRICAL INTERCONNECTS”的美国专利4998306；授权日为1999年3月23日，名称为“MICROSTRIP TO COAX VERTICALLAUNCHER USING FUZZ BUTTON AND SOLDERLESS INTERCONNECTS”的美国专利5886590；授权日为2000年3月21日，名称为“RF CONNECTOR HAVINGA COMPLIANT CONTACT”的美国专利6039580；授权日为1990年5月15日，名称为“MACHINE FOR MANUFACTURING BUTTON CONNECTOR AND METHODTHEREFOR”的美国专利4924918；授权日为1991年4月16日，名称为“HIGH-DENSITY CONTACT AREA ELECTRICAL CONNECTORS”的美国专利5007843，所有这些专利文件的全部内容在本说明书中作为参考引用。尽管在说明书中所述的本发明是就图示的弹簧接点来进行说明的，但应该理解其只是导电元件或接点的示例类型，其它类型的导电元件和弹簧也可应用到本发明中。导电元件提供了高可靠性的多个接触点，而且可被随意压缩成能够与配套表面形成多个电接点的形状。
导体元件可采用不同的形式。例如，导电元件可包括一个“手表带”或“POGO”式的引脚，这种引脚是指至少一个通过弹簧加载并能够被压缩的引脚。在另一替代实例中，导电元件可包括一个可压缩的波纹管部件，该部件包括多个可变形的褶皱。另一种合适的导电元件包括一个被加工成插头形可压缩网格的导体。或者，导电元件可包括Belleville垫圈或一种由弹性体制成并由导电颗粒加载的元件。导电元件最好被镀金，目的是保证在正常条件下或不利条件下使RF的损失较低。
导电元件可包括一个上述的元件或其它适合于形成至少一个柔性端部(compliant end)的元件，导电元件也可以包括一个以上的元件，在这种情况下，至少一个元件具有至少一个柔性端部。
尽管图中示出了一个直角连接件18，但应该理解也可以采用其它结构，例如在平行的电路板之间采用一种直线结构。另外，虽然下面的说明是针对子插件板和底板进行的，但这仅是出于方便的角度考虑，而且应该理解下述的电气连接件可用于连接所有类型的电路板及其它高速应用条件下。
如图1A和1B所示，可通过将插件30和底板插件32连接在一起而装配成连接件18。如图1B所示，连接件18按下述方式装配。首先，制成双股电缆40、42。将所有的弹簧接点安装到插件30和32上。接着，对该部件进行插入式模压，以形成使整个电气连接件18具有刚性的上部模板34。上部模板34最好由PBT材料制成。接着，可用紧固件例如螺钉、铆钉、压缩杆等将电气连接件18于子插件板20连接在一起。
弹簧连接件50、52、60和62可由一根被压缩成一个非常小的形状的镀金细金属线制成。最终形成的产品就是具有弹簧性能的金属线结，而且证明从大电流的DC到微波频率都具有良好的电信号传导性。这种弹簧触点的一般尺寸为直径是0.01英寸，长度为0.060英寸。信号传输弹簧触点最好于传输信号的中心电缆具有相同的外径。接地的弹簧触点无需与信号传输弹簧触点的直径或长度相同。这些弹簧触点50、52、60和62被用于图示的实施例中，每个弹簧触点都最好由一股金属线制成，而且每股金属线都被卷在一起，从而形成一个由密度介于20％至30％之间的材料构成的所需圆筒形“钮扣”。如图1A和1B所示，与弹簧触点相连接的每根盘卷金属线都滑动装配在子插件板插件30和底板插件32的孔内。每个盘卷金属线的弹簧触点50、52、60和62当被挤压到接触区域内时都会在多个点上形成导电接触。这种连接件比其它类型的连接件具有显著的优点，而且使形成的连接具有良好的整体性和可靠性。与其它类型的连接不同，这种机械式连接部件能够影响连接质量的相关变量非常少。明显的变量仅是连接部件的尺寸和用于形成连接的压缩力，这两个变量可通过控制弹簧触点的安装空间而得以精确地控制。作为一种替换形式，在振动较严重的环境下，可利用导电的环氧树脂将弹簧接点固定到位。
用于图示实施例中的弹簧接点可利用镍线或由诸如铍铜合金、银铜合金或磷青铜合金制成的导线。对盘卷在一起的弹簧接点的压缩基本上是弹性的，这样，当撤消对双股电缆的压缩力时，弹簧接点就会恢复到最初的形状。导线可被任意压缩成圆筒形，而且这些导线还具有一定的弹簧常数，从而当对其施加压力时能够产生回弹力。这样就允许电气连接件18能够根据需用多次连接和断开。在上述的实施例中，盘卷导线的连接元件50、52、60和62可包括由New Jersey州Piscataway市的TechnicalWire Products公司生产的商标为Fuzz ButtonTM的部件。
现参照图2，双股电缆40和42被插装到底板插件32内。图2与图1的不同之处在于图2示出了两个双股电缆40和42，而不是其中的一个。需用注意中央导体120和122并未相互屏蔽。但是，有一点非常重要如图2所示，成对的双股电缆应相互屏蔽。
如图2所示，底板插件32设置有两个相对的U形孔100和102，各个U形孔分别包括一个U形的外周壁110和112、一个U形的内周壁117和118及一个直壁114和116。壁114和116彼此面对，如图2所示。多个弹簧接点200、202、204和206分别插装在这些U形孔内，每个弹簧接点都是半个U形，如图2所示。例如，弹簧接点200和202分别为半个U形结构，而且当将其安装在一起时，能够形成一个局部包围双股电缆40的U形结构。应该理解也可以采用其它的屏蔽方法来替代弹簧接点。
双股电缆40具有两个中央导体120和122，这两个中央导体可被由TeflonTM制成的鞘皮24所包围。信号传送弹簧触点300-306(见图3)与两个中央导体120、122具有相同的外径。TeflonTM鞘皮124可被一个导电的铜制层所覆盖，或被一个刚性或半刚性的外壳所覆盖，该外壳可由铜和铝或加入编织网的锡(tin filled braiding)制成。壳体128可利用电镀工艺加工而成。如图2所示，刚性外壳128被剥去一段长度E，从而露出TeflonTM鞘皮。从中央导体上以长度F剥去TeflonTM鞘皮124。这种剥离要在双股电缆40和42的两端对称进行。弹簧接点200、202、204和206与层128导电连接，从而形成屏蔽。
现参照图3，图中示出了图2的底视图。安装在插件32内的是穿过插件32的厚度相互叠置成半U形的弹簧接点，以用于分别包围和屏蔽双股电缆40和42的中央双股导线120和122。图中还示出了多个沿垂直方向延伸并设置在壁114和116之间的圆筒形弹簧接点210、212和214。弹簧接点210和214穿过插件32的厚度范围延伸并用于使双股电缆40和42相互屏蔽。如图3所示，应该理解对于双股电缆40和42而言，存在一个360度的屏蔽，因为同轴电缆40和42上被剥开的部分穿过插件32延伸。如图3所示，有四个弹簧接点300、302、304和306与双股电缆40和42的中央导体120和122的露出部分相接触。
图4是一个与图2和3相似的视图，为简明起见，图中省略了子插件板的插件32。如图4所示，有四组叠置的半U形弹簧接点200、222、224、226、228；202、232、234、236、238；204、242、244、246、248、206、252、254、256和258(未示出)。这四组叠层和沿垂直方向的弹簧接点一起形成了一个围绕双股电缆40和42的360度屏蔽。可以看出最上部和最下部的弹簧接点将被使用。但是，除弹簧接点外，也可以采用其它结构将最上部和最下部的弹簧接点连接起来。例如，冲压形成的金属部件(未示出)可用于将最上部和最下部的弹簧接点连接起来。
图5与图4相似，除弹簧接点200、222、224、226和228已被省略外，目的是示出分别与中央导体122和120相接触的弹簧接点306和304。
如图6所示，可以看到弹簧接点300和302及304和306(未示出)与中央信号载体120和122的露出部分相接触。这些弹簧接点300-306是信号传输弹簧接点。下面这点很重要信号传输弹簧接点与双股中央导体120和122具有大体相同的直径，以保持阻抗恒定不变。还可以考虑将其它类型的弹簧接点应用到本发明中。例如，可以采用导电织物。压缩弹簧也可以采用。导电织物可替代弹簧接点被注入连接件中。
现参照图7，图中示出了电气连接件18的底部透视图。如图7所示，中央部分701形成于直壁114和U形外壁110的底部之间。中央部分701包括通孔700和702，这两个通孔用于容纳沿垂直方向延伸的弹簧接点300和302。壁704设置在U形区域的中央，以形成一个半U形的第一开口710和一个U形的第二开口712，这两个开口分别用于容纳弹簧接点206、252、254、256、258和204、242、244、246、248。可以考虑将其制造成一个由两个部件组成的结构，而且中心支承结构可以是一个由TeflonTM电介质构成的独立部件。当然，也可以采用金属电镀的塑料部件。
如图8所示，多个不导电的图形402和404分别设置在子插件半20和底板22上。图形402具有一个导电区域410，该导电区域的结构大体为数字“8”的形状。这些图形可利用公知的照相平版印刷技术制成。不导电的第一区域412和不导电的第二区域414间隔一定的距离设置在图形402的外周420上。不导电的第一区域412包括两个区域430和432，而区域430和432又包括导电垫440和442。不导电的第二区域414设置有两个区域4 34和436，这两个区域434和436又包括导电垫444和446。开口430、432、434和436容纳着从插件30伸出的双股电缆40和42的中心导体120和122，以使弹簧接点300、302、304和306分别与导电垫440、442、444和446相接触。参照图4，弹簧接点228、238、248和258将与导电区域410导电接触。这样，这些弹簧接点就形成了一个接地的屏蔽路线。导电区域410与子插件板和底板上的地面相连接。开口430、432、434和436的内表面是导电的，而且与信号通道相连接，从而当插件30用于将子插件板20和底板22连接在一起时，使弹簧接点306、304、302和300与上述开口导电接触。弹簧接点被安装在插件32内。有利的是，当子插件板和底板相互配合，从而对信号线和电缆施加一个法向力时，弹簧接点300、302、304和306将受到挤压。弹簧接点300、302、304、306和228、238、248、258将被挤压到子插件板20上，以相对子插件板的图形402保持法向力。底板22上的图形404与图形402相同，因此不再对其进行赘述。图形404包括一个导电部分458和一个不导电的第一区域460及一个不导电的第二区域462。有利的是，电气连接件18可在不损坏信号接点300、302的前提下多次连接和断开。
现参照图9，图中示出了一个底板700与一子插件板710连接在一起。这种结构还可应用于中间平面连接器上，例如，如图9所示，与子插件板610相连接的中间平面连接器600。
现参照图10，图中示出了电气连接件1000。首先应该注意电导体1020、1022和1024与上述电导体40和42具有相同的电气特性。如图10所示，电导体1024具有最短的路线，而电导体1020具有最长的路线。参照图11，例如，导体1020设置有一个向下延伸的直线部分1020′、一个倾斜部分1020″和一个水平延伸的直线部分1020。直线部分1020′和1020″有利于将导体1020的端部安装到电缆壳体的插件1030和1032内，具体如下所述。为便于说明，在这仅对导体1020、1022和1024的壳体加以说明，但其它组的导体也可具有相同的壳体。图11-13C示出了上述结构的其它细节。
参照图10，电气连接件1000包括安装在其相对两端的导向块1002和1004，具体如下所述。导向块1002和1004及电缆壳体1006-1014可由图示的各个模压部件组成并装配在一起，或者也可被制造成一个过量模压成形的部件，如图1B所示。在导向块1002和1004之间设置由多组电气连接件。本发明所用的导体1020、1022和1024形成了一组垂直的导体。如图10所示，分别由三个垂直叠置在一起的电导体组成的四组水平结构形成了双股电缆导体的一个垂直和水平阵列，但是应该知道可以采用任意数量的电导体。例如，可用八组导体替代四组导体。或者，也可替代三个导体的叠层结构，根据具体的用途，用两个导体或四个或五个导体组成叠层结构。
每个电导体1020、1022和1024都被电缆壳体1006和1008所固定，而且其它电导体则被各个电缆壳体1008-1014所固定。如图10所示，电缆壳体1006尤其适合于通过水平销1006′、1006″、1006与导向块1002相互配合，而水平销1006′、1006″、1006又与导向块1002内的相应的孔1002′、1002″、1002连接在一起。壳体1006和1008分别包括凹槽1007、1009和1011、1015及1017。每个电缆壳体都包括一个凸台和一个孔，例如在电缆壳体1008内，设置有一个凸台1023和一个孔1025，以用来与电缆壳体1006连接在一起。
如图10所示，电气连接件1000是一个直角电气连接件，但也可采用其它的结构，例如直线形连接件。
电气连接件1000包括一个位于中央的双股或同轴部分1001，而该部分1001又包括所有铜线导体1020、1022、1024和所有连接在一起的电缆壳体1006-1012及导向块1002和1004。如图10所示，一个前部矩形表面1026和一个底部矩形表面1028被装配到中央部件1001上。导体1020、1022和1024的相对两端分别略微超出表面1026和1028延伸，从而露出各个双股导体1020和1024的外套128。中央导体120和122略微超出电介质124和双股导体1020、1024延伸。
一个矩形插件1030设置有一个正面1030′和一个背面1030″。插件1030(即表面1030′)与部件1001的正面1026相互配合。一个具有一正面1032′和一背面1032″的第二矩形插件1032(即表面1032′)与部件1001的底面1028相互配合。铜线导体120和122与插件1030和1032相接合，具体如下所述。
弹簧触点1034和1036分别被Mylar保持器1038所固定。Mylar保持器1038和1040可由任何合适的材料制成，合适的材料包括热缩型塑料。弹簧触点1034和1036被安装在合适的位置上并分别在插件的电缆壳体1030、1032及插件滑动片1042、1044内延伸。插件1030的正面1030′通过压配合螺柱、超声波焊接或环氧树脂刚性安装到正面1026上。一对相对的销1009和1009′分别从表面1026和导向块1002、1004延伸到由表面1030′向里延伸的凹孔(未示出)内。销1009和1009′使插件1030与电缆壳体1006-1014保持对准。多个销(未示出)从导向块1002、1004的表面1026内伸出，以使插件1032与电缆壳体1006-1014相互对准。弹簧触点1034和1036包括接地弹簧触点和上述的信号传输弹簧触点。一对导销1046和1048设置在底板上，用来与电气连接件1000相连接。导销1046和1048分别穿过孔1050、1035、1048、1033延伸并与锁定机构相互配合。如图10所示，一个圆筒形的导向管座体1003从导向块1002内伸出，其用于容纳导销1048。导向块1004设置有一个类似的导向管座体(未示出)，用于安装导销1046。导向块1002和1004分别设置有一个带螺纹的衬套1027和1029，衬套1027和1029垂直于导向管座体1003并与插件1030上的对应孔1061、1063及插件滑动片1042上的孔1080、1082对准。带螺纹的紧固件从子插件板上伸出，以将电气连接件1000通过螺纹固定到带螺纹的衬套1027和1029内。
现参照图11，从图中可以清楚地看出Mylar薄板1038包括多个冲压孔。这些冲压孔表现为一种特定的图形，用于将弹簧触点保持和安装在插件1030和1032、插件滑动片1042和1044上的孔内。用于保持信号传输弹簧触点的孔必须保持精密公差，以可靠固定弹簧触点，但不是紧紧固定弹簧触点，这样就不会过量挤压弹簧触点和明显改变弹簧触点的外径。
冲压孔1070、1072、1074和1076沿垂直方向对准，以用于容纳插件1030上的定位齿1090、1092、1094和1096。孔1404、1406及定位齿1090-1096将插件滑动片1042保持在与插件1030对准的位置上。定位齿1090-1096具有足够的长度，以通过安装在插件1030之表面1030′的孔1095和1097内的弹簧1091和1093将插件滑动片1042偏压到伸出位置上。定位齿1090-1096在缩回位置上将与表面1092平齐或低于该表面。弹簧触点1034使Mylar薄板1038相对插件1030和插件滑动片1042保持在对准的位置上。插件1030包括一组用于容纳导体1020的引线的顶孔1110，多个用于容纳导体1022的中心引线的中间孔1112和一组用于容纳导体1024的引线的底孔1114。每个插件都设置有多个接地孔，例如设置四个接地孔，这些接点孔内安装有弹簧触点，从而与各个导体1020、1022和1024的外部导电层128形成接触。例如，如图11所示，就导体1020而言，插件1030设置有孔1120、1122、1124和1126。Mylar薄板设置有对应的孔1130、1132、1134和1136。每个插件1030和1032都包括多个凹槽，这些凹槽被加工成能够与各个导体1020、1022和1024的外部相匹配的形状。如图11和12所示，这些电导体设置有一个直线状的中心部分和多个被倒圆的外部。安装在孔1130、1132、1134和1136内的弹簧触点将与导体的外套128相互接触，而且将在相邻的双股电缆之间形成一条接地线路和电气屏蔽。凹槽1150由插件1032的正面1032′向里延伸。例如，凹槽1150可包括被直线部分1170和1172连接在一起的相对的弯曲壁1160和1162。直线部分1170和1172在图中沿水平方向延伸。凹槽1150被加工成能够容纳双股电缆之外套128的形状。
现参照图12，该图为插件1032的放大视图。应该理解除了用于导销1046和1048的相对的孔外，插件1030和1032是相同的，其中导销1046和1048穿过插件1032延伸到导向块1002和1004内。孔1048和1050相对插件滑动片1044的纵向中心线偏移，而孔1033和1035则与该中心线对准。相反，插件1030上的孔1066和1068位于中心线上，插件滑动片1048上的孔也是如此。
每个中央导体120和122都连接有多个弹簧触点。例如，如图12所示，有两个孔1260和1262与中央导体120和122对准。还有两个中央弹簧触点(未示出)与导体120和122的中央引线相接触并使其一端位于孔1260和1262内。一个绝缘体124的正面可以在凹槽1150内露出(bottom out)。就凹槽1150而言，有四个弹簧触点1250、1252、1254和1256安装在孔1280-1284内。孔1280-1284为盲孔并与凹槽1150的周边相交。一个接地触点，最好是一个弹簧触点(未示出)被安装在每个孔1250-1256中，而且这些被用作接地触点的弹簧触点与中央导体的导电外套128接触。当然，为了进一步降低串道问题，还可以再增设一些额外的孔。
应该注意孔1250的中央位置位于信号传输弹簧触点1260和1262之间。孔1254相对凹槽1150的中心偏移到更接近孔1260的位置上，而在相邻的凹槽1152内，孔1270沿相反的方向偏移。应该注意无需对每个双股电缆都进行360度的覆盖就能够实现良好的电气屏蔽效果。因此，沿垂直方向对准的相邻凹槽设置有用于容纳弹簧触点的孔。通过将这些孔偏移，就可以以很高的百分比对周围进行屏蔽。
现参照图13A、B和C及插件滑动片1042，可以看出有四个沿垂直方向对准的孔1370、1372、1374和1376，用于分别容纳定位齿1090、1092、1094和1096。插件最好沿远离插件1030的方向通过弹簧加载。这样就可以防止弹簧触点在运输和装配过程中的损坏或移位。应该理解上述的说明仅用于最左侧的那组孔，而且还可以对孔的图形进行重复。最上部的导体120在插件1042上设置有一组对应的孔。用于容纳接地弹簧触点的孔1330与Mylar薄板上的孔1130及插件1030上的孔1120对准。孔1332与Mylar薄板上的孔1132及插件上的孔1124对准。孔1336与Mylar薄板上的孔1136及插件1030上的孔1126对准。类似地，孔1380与Mylar薄板1038上的孔1080及插件1030上的孔1110对准。如图13A所示，插件1032在图中处于伸出位置上，在该位置上，模糊按钮(fuzz button)位于表面1042″的下方或最多比表面1042″高0.020，这样就能够在电气连接件1000的运输过程中使其受到保护。如图13A所示，在插件1032的表面1032″和插件滑动片的表面1042之间有一间隙。弹簧触点被保持在插件1030之间，而且插件滑动片1048与子插件板20相接触。相反，插件1032和插件滑动片1044则与底板22相接触。
设置有导向件的底板印刷电路板设置有多个导电垫1390。这些导电垫设置有两个能够与信号传输弹簧触点相接触的信号传输导体1392和1394及一个外部接地部分1396(见图14)。导电垫1390可以是表面部件，或设置有多个单向通路(blind vias)。通过省去被电镀的通孔，就可以减少与这些孔有关的电容效应，而且可以提高速度。
为防止相邻的双股电缆之间的串道，就需用在露出的中央导体之长度和信号传输弹簧触点的长度范围内提供屏蔽，这一点很重要。上述的连接件可通过四个接地的弹簧触点而使之得以实现。这些弹簧触点能够提供小于360度的屏蔽，但测试表明可实现的屏蔽水平足以使数据的速度达到10G字节/秒之高，甚至更高。
此外，Mylar薄板1038在不明显减小外径的前提下通过挤压弹簧触点的外周来固定信号传输弹簧触点。这样，当将弹簧触点压入PC板内时，弹簧触点的直径就不会明显改变。由弹簧触点沿远离PC板(印刷电路板)的方向施加的力较小，这样就可以使用简单的锁定机构。可通过改变导电元件的形状数量和刚性而在一个很宽的范围内选择触点的电阻、接触力和压缩率，以满足具体用途的需用。弹簧触点1039和1036对接触表面1390施加的全部累积接触力由于弹簧的弹性结构和可压缩性而变得很低。
尽管与现有技术中的连接装置相比，上述在先申请的连接装置具有许多优点，但在这种连接装置的实际应用过程中还是存在许多缺陷。就是说，为制成这种连接装置，需用大量的精密部件，这样就增加了制造成本并降低了生产能力。此外，已经证明由于弹簧触点的脆性，因此装配这种设置有不受支承的弹簧触点的连接装置极为困难，这样也增加了制造成本并降低了生产能力。
出于上述的考虑，我们对上述连接装置的细节进行了细致的研究，目的是决定如何消除其缺陷。申请人确信与上述的连接装置相比，本发明通过将“顶帽”和弹簧触点接合使用，可以在很大程度上简化最终形成的连接装置，而且还在很大程度上减少了所需的部件数量，从而降低了制造成本并提高了生成能力。此外，通过将顶帽与弹簧触点接合使用来装配这种改进型连接装置简化了这种改进型连接装置的结构，从而降低制造成本并提高生成能力。
顶帽是一种与PCB(印刷电路板)上的弹簧触点和垫相接触的固体金属筒。该筒的一端设置有一个凸肩，该凸肩在一个基本垂直筒之轴线的平面内延伸。这种顶帽被制造成使其尺寸能够插装弹簧触点的结构形式。例如，可由新泽西州Piscataway市的Technica1 Wire Products公司制造可与该公司的Fuzz ButtonTM一起使用的顶帽。顶帽圆筒的封闭端可以是平面状、半球形、锥形，或包括能够有利于使该封闭端与相匹配的触点形成良好导电接触的锯齿或点。
下面将对根据本发明的一个实施例进行说明。应该注意上述的实施例仅用于解释说明，本发明并非局限于所公开的实施例。
图14为根据本发明之原理的电气连接件的一个实施例的部件分解图。将图14所示的连接件2000与图10所示的连接件1000相对比，立刻可以看出图14所示的连接件2000其部件数量明显地少。部件数量的减少降低了制造成本，同时简化了连接件的装配。
参照图14，部件2001与图10所示的部件1001除一点外基本相同。即，双股电缆部分2020、2022和2024的中心导体与其各个外部导体位于同一平面内。就是说，我们发现无需将中心导体延伸道各个外部导体的范围之外。这样就简化了双股电缆部分2020、2022和2024的加工制造，而且降低了成本，同时进一步加强图10所示之双股电缆部分1020、1022和1024的已露出中心导体之易于弯曲或损坏的部分。
参照图14，部件2036和2034不仅仅是图10所示的弹簧触点1036和1034，而且还包括多个弹簧触点及其相应的顶帽，具体如下所述。插件2042和2044包括导向孔2048、2050、2080和2082，这些导向孔用于通过插件2044上的导销2048、2046使各个插件定位。插件2042的导销在图中未示出。如下所述，部件2036和2034还可包括一体的半刚性弹簧触点。
图15已完成局部装配的连接件的视图。端部部件2100设置在衬垫2110的端部。在图15所示的连接件中，衬垫2110比图14所示的结构包括更多数量的双股电缆部分。由于衬垫2110是相同的，因此就可以利用相同的部件制造尺寸不同的连接件。这样还可以降低制造和生成成本，同时简化尺寸不同的连接件的装配。此外，尽管在图中示出了用于每个衬垫上的双股电缆部分的数量，但是本发明并非局限于此。而且，可以利用数量较少且数量不同的相同元件容易地制造出尺寸不同的连接件。在图中，每个端部部件2110上设置有多个导销孔2150。在制造连接件的过程中，仅需利用三个孔2150中的两个，具体如下所述。
图16为衬垫2110的另一视图，图中还示出了该衬垫与相应的双股电缆部分的关系。尽管在该附图中并未清楚地示出，但是衬垫2110可包括多个小型销和匹配的孔，以使其能够相对对准并卡扣在一起。当然，也可以采用其它的对准和固定技术。
如图17所示，在将图15和16所示的部件装配在一起后，可以通过上部模压或封装而将其永久连接在一起，以形成一个不仅能够承受机械冲击和热冲击，而且不能透过湿气的统一部件。
图18为图14所示的连接件之插件2300的局部视图。插件2300包括一对孔2305，这对孔与图17所示的对应导向件2110相互配合。插件2300包括四个孔，这些孔被定位在能够与图17所示的连接件的孔2220相对应的位置上。这样就可以通过螺钉或销将一对插件2300固定到图17所示的连接件上，其中螺钉或销穿过插件2300上的孔插装到图17所示的连接件的孔2220内。
用于各个双股电缆部分上的孔2310、2320、2330和2340如图18所示。孔2320和2340将分别容纳顶帽，而这些顶帽内又将容纳有与各个双股电缆部分的中心导体相连接的多个弹簧触点；而孔2310和2330则分别容纳顶帽，而顶帽内又容纳有多个将与各个双股电缆部分的屏蔽导体相连接弹簧触点。容纳有将与各个双股电缆部分的屏蔽导体相连接的弹簧触点的顶帽其数量并非局限于该实施例中提及的两个。
参照图19，图中示出了四个顶帽2410、2420、2430和2440中的三个，这些顶帽已经被插装到插件2300上的各个孔2310、2320、2330和2340内。在一种类似的结构中，顶帽将被分别插装到插件2300上的其余孔内。可将这些孔加工得足够大，以能够相对插件2300沿垂直方向移动，具体如下所述。
如图20所示，弹簧触点2510、2520、2530和2540分别被插装在各个顶帽2410、2420、2430和2440上。这些弹簧触点具有足够的弹性，以能够被顶帽所保持，而且仍然能够相对顶帽移动。由于弹簧触点2510、2520、2530和2540的大部分都设置在插件2300的核心内，因此与图10所示的连接件的露出的弹簧触点相比，其不大可能受到损坏。
图21示出了设置有相应的顶帽2410、2420、2430和2440和弹簧触点2510、2520、2530和2540的单个双股电缆部分2600。从图中可以看出，弹簧触点2520和2540与单个双股电缆部分2600的内部导体相连接，而弹簧触点2530和2510则与单个双股电缆部分2600的外部屏蔽导体相连接。
图21A为一个局部封闭的视图，图中示出了单个双股电缆部分2600及其各个弹簧触点2520、2530、2540和各个顶帽2420、2430和2440之间的关系。应该注意图21A示出的顶帽2420、2430和2440设置有被削尖的端部。如上所述，已经发现半球形或锥形可以为顶帽提供足够的电气接触，从而降低了制造成本。
图22示出了一个紧邻印刷电路板2600设置的插件2300，而且插件2300的各个双股电缆部分和弹簧触点及顶帽均被安装到位。图23示出了图22的结构设置有上部模板或封套，但没有插件；而图24示出了图23的结构在插件2300已被安装到位而且连接件已经被固定到一个印刷电路板2600上后的情形。
下面将参照图14至24对根据本发明一个实施例的连接件的装配加以说明。
首先，将衬垫(例如图15所示的衬垫2110)和双股电缆部分(例如图14所示的电缆部分2020、2022、2024)卡扣在一起，直到将尺寸合适的连接件部分装配到一起。由于衬垫2110是相同的，因此如果将其设计成能够接受七种不同尺寸的双股电缆部分，那么只需要制造七个尺寸不同的双股电缆部分用于装配尺寸合适的连接件，这样就能够通过减少装配尺寸不同的连接件所需不同部件的数量来降低成本。
如图15所示，接着，将端部部件2100固定到衬垫部件的两端并将最终的部件连接在一起，这通常是通过利用合适的封套完成上部模压或封装来实现的。其它部件，例如螺钉、销、铆钉或粘接剂也可用于将端部部件和衬垫部件连接在一起。完成装配后，最终形成的结构如图17所示。
下一装配步骤就是取出两个插件，例如图18所示的插件2300，并将尺寸合适的顶帽插入两个插件的各个合适的孔内，例如图19所示顶帽2410、2420、2430、2440和插件2300。接着，如图20所示，将弹簧触点安装在各个插件的每个顶帽内。由于顶帽设置有大于插件上的孔的凸肩，而且由于弹簧触点的弹性可防止其落入顶帽内，因此图20所示的最终结构比较稳定而且可以移动，又无需担心丢掉部件，尤其是在插件保持水平的情况下。可在将顶帽插装到各个孔内之前，将这些弹簧触点插装到各个顶帽内。
可利用对准所用的导销2210和相应的孔2305使图20所示的一个成形的插件结构与图17所示的结构的各个端部相互配合。弹簧触点的弹性有利于弹簧触点与双股电缆部分的内部导体及外部屏蔽形成良好的电气接触。此外，弹簧触点的弹性有利于顶帽超出各个插件的范围向外延伸，以使其能够于待装配的印刷电路板形成良好的电气接触。
接下来，可利用合适的固定部件，例如螺钉、铆钉、销或粘接剂将插件固定到图24所示的结构上。然后，利用对准所需的导销和孔2150将形成的结构固定到匹配的印刷电路板上，如图24所示。导销本身可用于锁定目的，或者也可采用其它合适的连接件锁定部件将连接件固定道匹配的印刷电路板上。如上所述，弹簧触点的弹性用于向印刷电路板上的配套接触点抵推其各个顶帽，以利于在其间形成良好的电气连接。
另外，如前所述，由于最终成形的连接部件没有露出的弹簧触点，而是仅有一小部分顶帽被露出，因此最终形成的连接部件比较坚固，而且能够对其进行搬运，而不会造成损坏。
尽管已对将这些连接装置应用道底板部件上的情况作出了说明，但是这些连接装置还可应用于其它要求印刷电路板之间具有高密度电气连接的领域。
此外，尽管已在图示的实例中示出了弹簧触点可被安装在顶帽内，但也可以预见本发明可采用一个整体式的半刚性弹簧触点替代弹簧触点/顶帽，例如在与本申请同时提出且与本申请具有一个共同受让人的未审结美国专利申请第10/234,211，其名称为“One-Piece Semi-RigidElectrical Contact”。
本领域的技术人员可以很容易地看出本发明能够实现上述所有的目的。在阅读上面的说明后，本领域的技术人员将能够对本文所公开的内容作出各种修改和等效替换，而且还可以影响本发明的其它方面。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书中包含的范围及其等效替换来限定。
权利要求
1.一种连接装置，其包括多个衬垫，这些衬垫彼此邻近地设置成一排，所述的排具有两个端部，每个衬垫都包括至少一个沟槽，所述沟槽被设置成当所述衬垫邻近所述多个衬垫中的另一个定位时，能够将一电缆部分容纳于其中的结构形式；多个分别设置在所述多个衬垫的沟槽内的电缆部分，每个电缆部分都具有第一端和第二端及至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽，所述多个衬垫的所述沟槽被设置成能够在第一平面上露出所述多个电缆部分的所有第一端并能够在第二平面上露出所述多个电缆部分的所有第二端的结构形式；一对端部部件，其分别设置在与所述排的多个垫片之两端相邻近的位置上；第一和第二插件，其被分别设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆之各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的各个外部导电屏蔽的孔；多个导电接点，每个导电接点都设置有第一和第二端并分别设置在所述第一和第二插件的一个所述孔内，其特征在于所述的每个导电接点的第一端都分别与所述多个电缆部分之一导电接触；而且，所述的每个导电接点的第二端都分别穿过各个插件上的孔在所述插件的一个平面外延伸。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于所述导电接点包括一个设置在一顶帽内的弹簧接点，所述弹簧接点的一个露出端包括所述多个导电接点的所述第一端，所述顶帽的封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于每个顶帽都包括一个凸肩部分，所述凸肩位于一个垂直于其轴线的平面内。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于每个所述的导电接点都包括一个一体的半刚性弹簧接点，所述一体的半刚性弹簧接点具有第一和第二端，所述弹簧触点的第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，而所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于所述每个弹簧接点包括一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于每个电缆部分都包括两个中心导体。
7.根据权利要求1的装置，其特征在于每个插件都设置有两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电接地屏蔽的孔。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于所述至少一个中心导体的一个露出端与每个电缆部分的所述第一端和第二端的一个外部导电接地屏蔽位于一个平面内。
9.一种制造连接装置的方法，该方法包括将多个衬垫彼此邻近地设置成一个具有两端的排；将每个衬垫都设置成能够包括至少一个沟槽的结构形式，从而当所述衬垫邻近所述多个衬垫中的另一个定位时，能够将一电缆部分安装在所述的沟槽内；分别将多个电缆部分安装到所述多个垫片的沟槽内，每个电缆部分都具有第一和第二端并设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽；将所述多个垫片的沟槽设置成能够在一第一平面上将所述多个电缆部分的所述第一端全部露出并在一个第二平面上将所述多个电缆部分的所述第二端全部露出的结构形式；分别将一对端部部件定位在邻近所述排的多个垫片的端部附近；分别将第一和第二插件设置在邻近所述第一和第二平面的位置上，每个插件都设置有一个用于容纳所述多个电缆部分的各个中心导体的孔和至少一个用于容纳所述多个电缆部分的外部导电屏蔽件的孔；分别设置多个导电接点，每个导电接点都将其第一和第二端安装在所述第一和第二插件的所述孔之一内；其特征在于每个所述的导电接点的第一端都分别与所述多个电缆部分中的一个导电接触；所述多个导电接点的第二端分别穿过各个插件上的各个孔延伸到所述插件的一个平面之外。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括将一个弹簧接点抵靠在一顶帽上，所述弹簧接点的一个露出端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述顶帽的一个封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
11.根据权利要求10的方法，还包括在每个顶帽上设置一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
12.根据权利要求10的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括设置一个具有第一端和第二端的一体的半刚性弹簧触点，所述弹簧触点的所述第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
13.根据权利要求11的方法，还包括在每个弹簧接点上设置一个凸肩部分的步骤，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
14.根据权利要求11的方法，还包括在每个电缆部分上设置两个中心导体的步骤。
15.根据权利要求11的方法，还包括在每个插件上设置两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电屏蔽件的孔。
16.一种连接装置，其包括多个相互邻近设置成一排的垫片；多个电缆部分，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，每个所述的电缆部分都设置在至少一个所述的垫片内，所有电缆部分的一端都暴露在一个第一平面内，其第二端都暴露在一个第二平面内；一对插件，所述插件内设置有孔，这对插件分别设置在所述多个垫片的表面上；多个导电接点，其分别设置在所述插件对的所述孔内，以使其一端与一个所述电缆部分导电接触，其另一端穿过各个插件上的各个孔延伸。
17.根据权利要求16的装置，其特征在于所述导电接点包括一个设置在一顶帽内的弹簧接点，所述弹簧接点的一个露出端包括所述多个导电接点的所述第一端，所述顶帽的封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于每个顶帽都包括一个凸肩部分，所述凸肩位于一个垂直于其轴线的平面内。
19.根据权利要求16的装置，其特征在于每个所述的导电接点都包括一个一体的半刚性弹簧接点，所述一体的半刚性弹簧接点具有第一和第二端，所述弹簧触点的第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，而所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于所述每个弹簧接点包括一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
21.根据权利要求16的装置，其特征在于每个电缆部分都包括两个中心导体。
22.根据权利要求16的装置，其特征在于每个插件都设置有两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电接地屏蔽的孔。
23.根据权利要求16的装置，其特征在于所述至少一个中心导体的一个露出端与每个电缆部分的所述第一端和第二端的一个外部导电接地屏蔽位于一个平面内。
24.一种制造连接装置的方法，该方法包括将多个垫片彼此相邻的排列成一排；将多个电缆部分逐一放置在至少一个所述的垫片内，每个所述的电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件，而且所有电缆部分的一端都暴露在第一平面内，其第二端暴露在第二平面内；分别将一对插件放置在所述多个垫片的表面上，每个所述的插件对内都设置有孔；分别将多个导电接点安装在这对插件内，以使其一端与所述电缆部分之一导电接触，另一端穿过各个插件上的孔延伸。
25.根据权利要求24的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括将一个弹簧接点抵靠在一顶帽上，所述弹簧接点的一个露出端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述顶帽的一个封闭端包括所述导电接点的所述第二端。
26.根据权利要求25的方法，还包括在每个顶帽上设置一个凸肩部分，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
27.根据权利要求24的方法，其特征在于使每个所述导电接点定位的步骤包括设置一个具有第一端和第二端的一体的半刚性弹簧触点，所述弹簧触点的所述第一端包括所述各个导电接点的所述第一端，所述弹簧接点的所述第二端包括所述导电接点的所述第二端。
28.根据权利要求26的方法，还包括在每个弹簧接点上设置一个凸肩部分的步骤，所述凸肩部分位于一个垂直于其轴线的平面内。
29.根据权利要求26的方法，还包括在每个电缆部分上设置两个中心导体的步骤。
30.根据权利要求26的方法，还包括在每个插件上设置两个用于所述多个电缆部分的每个外部导电屏蔽件的孔。
全文摘要
一种连接装置包括彼此相邻排列成一排的衬垫，这些衬垫内安装有多个电缆部分。每个电缆部分都设置有至少一个中心导体和一个外部导电屏蔽件。所有电缆部分的一端都暴露在第一平面内，其第二端暴露在一个第二平面内。多个导电触点设置在一对插件的孔内，以使其一端与一个电缆部分形成电气接触，其另一端穿过各个插件上的各个孔延伸。
文档编号H01R13/646GK1438735SQ0310013
公开日2003年8月27日 申请日期2003年1月6日 优先权日2002年1月7日
发明者迈克尔·P·德里斯科尔, 斯蒂芬·维特尔, 罗伯特·M·布拉德利, 莱·A·韦尔费尔, 罗伯特·O·比德尔 申请人:利顿系统公司
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