專利名稱：具有直接連接端子的電連接器組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電連接器組件，其包括安裝在電路板上的電連接器。
背景技術：
為了滿足數字多媒體的需求，通常希望現有的數字通訊設備具有更高的數據處理能力。因此，用于互連電路板的電連接器必須在不斷增加的信號密度下處理不斷增加的信號速度。使用這種電連接器的一個應用場合是在高速、差分電連接器中，如在電信或計算場合中通常遇到的那些連接器。在傳統的方法中，兩個電路板以背板和子板的配置方式彼此互連。然而，在電連接器與其連接的電路板的焊腳處，難以在保持電氣性能和/或合理的制造成本的同時提高密度。例如，在已知的電路板中，電路板中的通孔被電鍍，以形成電連接到電路板中相應跡線的電鍍通孔(PTHs)。從電連接器延伸出的觸點連接到PTHs，并且因此通過針眼型觸點連接到跡線。然而，PTHs會產生電氣問題，如在電路板中形成低阻抗和高串擾。改善這些焊腳的一個方法是沉孔PTHs的一部分，以去除僅在電路板中相應跡線附近區域的電鍍層。然而，在將觸點與跡線相連接的非孔型PTHs的較短長度中仍然存在相同的問題。這樣的區域盡管較短，但仍然具有低阻抗，其在較高的傳輸速度時會變得更加成問題。至少一些已知的系統試圖消除在通孔中的整個電鍍層，其具有直接連接到跡線的觸點。然而，這樣的系統也不是沒有缺點的。例如，當觸點被插入到通孔中時，會在這些觸點上施加顯著的應力，從而使得觸點磨損和/或觸點扭曲。為了克服這樣的問題，觸點要做的更大，這會導致額外的信號衰減問題。另外地，這樣的系統采用相對較短的觸點，這會將這些系統限制在相對較薄的電路板上，或者限制連接到電路板的上層中。為了獲得更高的系統密度和速度，必須在已知方法的基礎上進一步改進電路板焊腳和與電路板的連接。需要一種電連接器組件，其具有更高的觸點密度并在更高的系統速度下提供更好的電氣性能。
發明內容
根據本發明，電連接器組件包括電路板，該電路板具有沿著通孔軸線至少部分地延伸穿過該電路板的通孔。該電路板具有跡線和電連接到該跡線的安裝焊盤。該安裝焊盤在該通孔中露出。電連接器被安裝在該電路板上。該電連接器包括殼體和由該殼體保持的信號端子。該信號端子具有被設置為收容在各個所述通孔內的安裝觸點。每個通孔具有沿著該通孔軸線在安裝焊盤附近帶收縮區域的階梯式直徑，以及該安裝觸點在該通孔的該收縮區域內接合該安裝焊盤。
圖1是電連接器組件的示例性實施例的橫截面視圖，其中示出了安裝到電路板的電連接器；
圖2是圖1所示的電路板的部分剖視圖，其中示出了安裝到電路板的信號端子；圖3是圖2所示的電路板和信號端子的側視圖；圖4是電路板和可替換信號端子的側視圖；圖5是沿著圖4中的線5-5得到的信號端子的橫截面視圖。
具體實施例方式圖1是電連接器組件10的示例性實施例的橫截面視圖。該連接器組件10包括一對電路板12和14、插座連接器16、以及插頭連接器18。該插座連接器16安裝在電路板12 上，以及該插頭連接器18安裝在電路板14上。插座連接器16和插頭連接器18連接在一起從而電連接電路板12和14。在圖1的示例性實施例中，插座連接器16和插頭連接器18 被取向為以使連接器16和18在電路板12和14之間形成大約直角連接。可替換地，插座連接器16和插頭連接器18可取向為以使電路板12和14可相對于彼此以任意其它角度布置，如但不限于大約平行。插座連接器16包括介電殼體20，在示出的實施例中，該殼體20保持多個平行的觸點模塊22 (其中的一個在圖1中示出)。該觸點模塊22包括觸點引線框M，該觸點引線框 24包括多個信號端子沈和多個接地端子觀。每個信號端子沈包括位于該信號端子沈一端部的安裝觸點30以及位于該信號端子沈相對端部的配合觸點32。在示出的實施例中， 安裝觸點30代表與電路板12的相應安裝焊盤102干涉安裝的針眼型觸點。相似地，每個接地端子28包括位于該接地端子28 一端部的安裝觸點34以及位于該接地端子觀相對端部的配合觸點36。該安裝觸點34可與該安裝觸點30 (如針眼型觸點)類似，或者該安裝觸點34可以是不同類型的觸點，如插針觸點或彈簧觸點。配合觸點 32和36沿著觸點模塊22的配合表面38并且從其向外延伸。該信號端子沈可選地被設置為差分對。每個觸點模塊22包括介電觸點模塊殼體40，其保持相應的引線框24。每個觸點模塊殼體40包括配合面38和安裝面42。在示出的實施例中，配合面38大約垂直于安裝面 42。然而，配合面38和安裝面42可彼此之間以任意其它角度取向，如但不限于大約平行。 每個觸點模塊的配合面38被收容在殼體20中并被設置為與插頭連接器18的相應配合觸點相配合。每個觸點模塊22的安裝面42被設置為用于安裝在電路板上，如但不限于電路板 12。安裝觸點30和34沿著觸點模塊22的安裝面42向外延伸，以用于機械和電氣連接到電路板12。特別地，每個安裝觸點30和34被設置為分別收容在電路板12中的通孔M和 56中。在示例性實施例中，通孔M為階梯狀或臺階狀，其由具有不同橫截面形狀和/或沿著通孔M長度的尺寸的區域所限定。在示例性實施例中，信號端子沈構成可變深度的連接端子，其中一部分安裝觸點 30與其余安裝觸點30相比(不管其余安裝觸點30是位于相同的觸點模塊22上還是位于不同的觸點模塊22上)從安裝面42延伸不同的長度以形成不同的配合深度。在示出的實施例中，安裝觸點30的差分對30a從安裝面42延伸一配合深度D1，安裝觸點30的差分對 30b從安裝面42延伸一配合深度D2,以及安裝觸點30的差分對30c從安裝面42延伸一配合深度D3。這些深度D1-D3中的每個都是不同的。插座連接器16的任一安裝觸點30與插座連接器16的任意其它安裝觸點30相比可具有距離相應安裝面42的不同長度，以及因此不同的配合深度。這里示出的安裝觸點30的長度的型式僅僅是示例性的。插頭連接器18包括接收插座連接器16的介電殼體60以及用于將插頭連接器18 安裝到電路板的安裝面62，如但不限于電路板14。殼體60保持多個信號端子70以及多個接地端子72。信號端子70可選地被設置為差分對，如在示出的實施例中的信號端子70那樣。每個信號端子70包括位于信號端子70 —端部的安裝觸點74。每個安裝觸點74 被設置為收容在電路板14中的相應通孔82中。與插座連接器16的安裝觸點30相似，信號端子70的一些安裝觸點74相對于其余安裝觸點74從插頭連接器18的安裝面62延伸不同的長度。安裝觸點74可與安裝觸點30相似。電路板12包括一對相對的上表面86和下表面88。每個觸點模塊22的安裝面42 被設置為沿著上表面86安裝，從而使得插座連接器16被安裝在電路板12的上表面86上。 電路板12包括多個通孔M、56，它們分別收容各個信號和接地端子沈和觀的安裝觸點30 和34。電路板14可通過與電路板12相似的方式形成。圖2是電路板12的部分剖視圖，其中示出了連接到電路板12并位于相應通孔M 中的信號端子26。圖3是電路板12和信號端子沈的側視圖。信號端子沈的安裝觸點30 僅是圖2和3中示出的信號端子沈的那部分。圖2和3還示出了一個通孔54，為清楚起見除去了相應的信號端子26。在示例性實施例中，當插座連接器16(如圖1所示)被安裝到電路板12時，每個信號端子沈都同時地被裝載到相應的一個通孔M中。通孔討在上表面86和下表面88之間延伸穿過電路板12的多個層。電路板12的厚度是層數量的函數，以及層的數量可至少部分地取決于連接到電路板12的部件的數量。 例如，背板電路板可實質上比子卡電路板更厚，因為與子卡電路板相比，將會有更多的電部件連接到背板電路板，因此需要更多的層以在板中為跡線提供路徑。通孔M沿著其長度為階梯狀，以包括較小直徑部分94和一個或多個較大直徑部分96、98。該較小直徑部分94構成收縮區域，以及可在下面被稱作為收縮區域94。該較大直徑部分96被設置在該收縮區域94之上，以及可被稱作為上部較大直徑部分96或上部通孔96。該較大直徑部分98被設置在收縮部分94之下，以及可被稱作為下部較大直徑部分或下部通孔98。可選地，通孔M可在該收縮區域94與該上部和下部通孔96、98之間為臺階狀。可提供任意數量的臺階或階梯。可選地，通孔M可僅包括一個較大直徑部分96、98 而不包括其它部分。每個通孔M包括限定通孔M的通孔壁100。通孔壁100在安裝焊盤102附近臺階狀地向內延伸以限定收縮區域94。安裝焊盤102電連接到電路板12中的相應跡線104， 并形成電路板12中相應跡線104的一部分。安裝焊盤102被設置在距離上表面86 —深度處，從而使得該安裝焊盤102位于該電路板內部，而不是構成上表面86上的表面安裝焊盤。 安裝焊盤102被設置在電路板12的特定層中或特定層上，該電路板12還包括相應跡線104 的至少一部分。可選地，跡線104可被連接到遠離安裝焊盤102的電路板12的不同層。收縮區域94被設置為靠近安裝焊盤102。例如，收縮區域94可被設置在具有相應安裝焊盤102的電路板12的層中。收縮區域94也可被設置在電路板12的緊鄰的層中。 收縮區域94不延伸到所有層中，而是僅延伸到圍繞安裝焊盤102的層的一部分中。收縮區域94沿著通孔軸線106可比通孔M的整個長度相對短一些。例如，收縮區域94可具有通孔討整體長度的大約10%，如在示出的實施例中。然而，在可替換實施例中，收縮區域94 可具有不同的長度，可以更長或更短。在示例性實施例中，收縮區域94具有小于通孔M整體長度一半的長度。收縮區域94可具有任意的形狀，包括如示出的實施例中的圓柱形狀。安裝焊盤102限定用于與信號端子沈的相應一個安裝觸點30實現電連接的電觸點部分。在一個實施例中，安裝焊盤102為相應跡線104的擴大區域，其中通孔M穿過該區域延伸。可選地，安裝焊盤102的外部周界可以是通孔M延伸穿過中部的圓形的形狀， 從而限定圓環形安裝焊盤102。安裝焊盤可以被沉積在電路板12的一個層中或者電路板 12的一個層上。安裝焊盤102可至少部分地在通孔M中露出。例如，安裝焊盤102可通過使安裝焊盤102的內部側108暴露的鉆孔過程而露出，或可替換地，安裝焊盤102可通過激光鉆孔以暴露安裝焊盤102頂部、底部和/或內部側108而露出。一些通孔M的安裝焊盤 102與其余通孔M的安裝焊盤102相比在相應通孔M中相對于電路板12的上表面86設置在不同于的深度，如圖1示出的實施例那樣。該深度對應于具有相應安裝焊盤102的特定層。上部通孔96被設置為靠近上表面86，以及下部通孔98被設置為靠近下表面88。 上部通孔96在觸點接收端開口，以在其中收容安裝觸點30。在示出的實施例中，下部通孔 98在相對于通孔M接收端的底部端開口。然而，在一些實施例中，通孔M可不整個延伸穿過整個電路板12，從而限定一閉合的底部通孔。上部通孔96和下部通孔98的尺寸大于收縮區域94。在示例性實施例中，收縮區域94的直徑大約為較大直徑部分96、98的直徑的一半。使較大直徑部分96、98具有大直徑在通孔M中將沿著通孔軸線106圍繞信號端子沈引入空氣。空氣影響對間和對內地相互耦接，如通過降低與相鄰跡線104的串擾和/或提高信號端子26的阻抗。在示例性實施例中，較大直徑部分96填充有空氣，其中空氣具有大約為1. 0的介電常數，而對于電路板12的材料而言，其可以是具有大約為4. 3介電常數的 FR-4材料。圍繞安裝觸點30的空氣影響安裝觸點30的電氣特性，如通過影響相鄰安裝觸點30之間的相互作用和/或通過影響安裝觸點30與相鄰跡線104之間的相互作用。較大直徑部分96、98還在安裝觸點30與通孔壁100之間提供間隔，從而使得安裝觸點30在該較大直徑部分96、98中不與通孔壁100相接合。因此，安裝觸點30也更容易地插入到通孔M中。安裝觸點30不會摩擦通孔壁100，這將會降低觸點磨損和/或降低扭曲或對安裝觸點30其它損害的發生。該較大直徑部分96、98的直徑可由電路板12的其它部件限制，如相鄰跡線104與通孔M的靠近度和/或通孔M自身之間的間隔。較大直徑部分96、98的直徑可由一個或多個接地層116中的還被稱為反焊盤的一個或多個開口 114 的尺寸來限定。開口 114和接地層116也在圖3中示出。接地層116被設計為距安裝觸點 30 一定距離以控制阻抗。在示例性實施例中，通過如在初始鉆孔過程中在電路板12中形成開口以限定較小直徑部分94的通孔壁100來形成通孔54。該初始鉆孔過程穿過安裝焊盤102鉆孔，以露出安裝焊盤102的側部108。在示例性實施例中，通孔M是未被電鍍的。然后，通過如在沉孔過程中從上表面86向下到安裝焊盤102的附近而形成上部通孔96。該沉孔操作將會移除電路板12的一部分至沉孔深度。因此，該沉孔過程會在較小直徑部分94與位于較小直徑部分94頂部的上部較大直徑部分96之間形成上肩部110。相似地，如在沉孔過程中，從下表面88向上到安裝焊盤102附近而形成下部通孔98。該沉孔操作將會移除電路板12的一部分至沉孔深度。因此，該沉孔過程會在較小直徑部分94與位于該較小直徑部分94底部的下部較大直徑部分98之間形成下肩部112。可選地，上肩部和下肩部110、112可大約垂直于該較小直徑部分的通孔壁100。然而，在可替換實施例中，上肩部和下肩部110、112 可處于其它角度，如大約45度角。上肩部和下肩部110、112可以不是平面狀的，而可以是彎曲的，這會使收縮區域94具有沙漏形狀。可選地，上肩部和下肩部110、112可在一個點處匯合，如在安裝焊盤102處。當插座連接器16安裝在電路板12上時，每個安裝觸點30被收容在相應的通孔M 中，從而使得安裝觸點30電連接到各個安裝焊盤102。安裝焊盤102本身與信號端子沈直接地接合，而不是具有電連接到安裝焊盤102的電鍍通孔，其中該信號端子沈接合該電鍍通孔。通孔M不包括沿著通孔軸線106縱向地延伸任意長度的任何導電表面。因此，通孔 54不包括任何低阻抗和/或高串擾區域。信號端子沈的一些安裝觸點30與其余安裝觸點30(不管其余安裝觸點30是在相同的觸點模塊22還是在不同的觸點模塊22上)相比相對于上表面86延伸到相應通孔M中的不同深度。盡管這里示出的安裝觸點30為壓合觸點，但是每個安裝觸點30可以是能夠使安裝觸點30具有這里描述的功能的任意合適類型的電觸點，如刀片型觸點或其它類型的觸點。安裝觸點30包括安裝部130和過渡部132。安裝部130 —般地設置在收縮區域94 和下部通孔98內，然而，安裝部130的一部分可延伸到上部通孔96中。安裝部130在相應的通孔M內接合安裝焊盤102。在示出的實施例中，安裝部130被示出為壓合觸點，如針眼型觸點。壓合觸點包括位于其一部分中的狹縫134，并且安裝部130具有圍繞該狹縫134的球莖形狀。因此，安裝部130在狹縫134的鄰近部位更寬一些。在示例性實施例中，安裝部 130比較小直徑部分94的直徑要寬一些，從而使得當其被裝載到該較小直徑部分94內時該安裝部被壓縮。例如，圍繞狹縫134的安裝觸點的外部部分被向內按壓，以減小狹縫134的尺寸。這樣的壓縮會導致與較小直徑部分94和安裝焊盤102的干涉接合。安裝部130包括從其向外延伸的保持倒鉤140。該保持倒鉤140從安裝部130的桿或插腳142上懸伸出來。保持倒鉤140的遠端144向上突出。當組裝時，安裝觸點30被裝載到通孔M中，直到保持倒鉤140的遠端144穿過下部通孔98。一旦保持倒鉤140越過下肩部112，保持倒鉤140就會從桿142向外彎曲進入到較大直徑部分98中。遠端144接合下肩部112，以將安裝觸點30保持在通孔M中。保持倒鉤140因此阻止安裝觸點30從通孔M中的移除。因此，安裝觸點30將不能夠被無意地從通孔M中退出，以及安裝部130 因此與安裝焊盤102保持接觸。在示例性實施例中，安裝觸點30包括位于其頂部的蓋146。蓋146被設置為接合上表面86，以阻止安裝觸點30整個地插入到通孔M中。蓋146被設置在距離與安裝焊盤 102 一定深度對應的安裝部130的預定距離處。因此，當蓋146完全地抵靠布置在上表面 86上時，蓋146保證安裝部130合適地與安裝焊盤102相對準。在示出的實施例中，蓋146 由在相對的方向上從安裝觸點30的相對邊緣徑向地向外延伸的凸起所限定。在可替換實施例中，蓋146可具有任意的形狀，只要其能夠使該蓋接合上表面86即可。過渡部132 —般地設置在上部通孔96中并在安裝面42與安裝部130之間延伸。 蓋146可設置在過渡部132的頂部。可選地，過渡部132可一般地相對于安裝部130偏移，如在2010年3月23日提交、申請號為12/7四889的美國專利申請中描述的那樣，該美國專利申請也由本申請的申請人擁有。通過設置偏移量來控制信號端子26的阻抗和/或信號端子沈與相鄰跡線104之間的串擾。上部通孔96為過渡部132提供空間以從通孔軸線106 偏移。然而，在可替換實施例中，過渡部132和安裝部130可基本上是共面的。通過設置偏移量來控制安裝觸點30的阻抗和/或安裝觸點30與相鄰跡線104之間的串擾。例如，過渡部132朝向彼此偏移，例如，以降低安裝觸點30的阻抗。可選地，過渡部132可從相鄰跡線104偏移，例如以減小安裝觸點30與相鄰跡線104之間的串擾。在示例性實施例中，過渡部132可包括沿著該過渡部132長度的至少一部分的折疊部148。折疊部148在成形過程中進行限定。該折疊部148限定加強肋，以及可在下面被稱作為加強肋148。加強肋148為過渡部132提供剛性，并幫助防止在將插座連接器16 安裝到電路板12上時安裝觸點30發生扭曲。可選地，加強肋148可通過除了折疊安裝部 130之外的其它方法或過程來形成，包括作為連接到安裝部130上的獨立零件。可選地，介電支撐護套(未示出)至少部分地圍繞該過渡部132。該支撐護套支撐過渡部132，例如以防止扭曲。除了折疊部148之外，或作為其替代，可使用支撐護套。圖4是電路板12和用于安裝到安裝焊盤102的可替換信號端子150的側視圖。圖 5是沿著圖4中的線5-5得到的信號端子150的橫截面視圖。信號端子150包括具有安裝部160和過渡部162的安裝觸點152。過渡部162 —般地設置在上部通孔96內，并且在安裝面42 (如圖1所示)和安裝部160之間延伸。安裝部160在相應的通孔M內接合安裝焊盤102。在示出的實施例中，安裝部160 被表示為刀片型觸點，其具有相對較為鋒利以限定刀片的相對邊緣164、166。在將安裝觸點152裝載到通孔M內的過程中，邊緣164、166切入電路板12和安裝焊盤102。可選地， 安裝觸點152不全部切入安裝焊盤102的直徑。安裝部160的相對側168、170(如圖5所示)如在172所標記的區域中接合安裝焊盤102。安裝部160可以比過渡部162更寬一些。安裝部160比較小直徑部分94的直徑
更寬一些。安裝部160包括從其向外延伸的保持倒鉤174。該保持倒鉤174類似于保持倒鉤 140 (如圖2和3所示)。可選地，安裝觸點152可包括位于其頂部的蓋176。蓋176類似于蓋146(如圖2和3所示)。這里描述和/或示出的實施例提供一種電連接器，其可以提高電路板焊腳的密度和或電氣性能，以實現更高的系統密度和/或更高的系統速度。例如，當保持與至少一些已知系統相同的密度時，這里描述和/或公開的實施例可降低通孔對通孔的耦接，并可增加電路板焊腳的阻抗。可替換地，這里描述和/或示出的實施例能夠實現比至少一些已知系統更高的焊腳密度，并同時保持與這些已知系統相同的通孔對通孔耦接以及阻抗水平。這里描述和/或示出的實施例可在電連接器的信號端子之間提供改善的電氣特性。
權利要求
1.一種電連接器組件(10)，包括電路板(12)，該電路板具有沿著通孔軸線(106)至少部分地穿過該電路板延伸的通孔(M)，該電路板具有跡線(104)和電連接到該跡線的安裝焊盤(102)，該安裝焊盤在該通孔中露出，以及安裝在該電路板上的電連接器(16)，該電連接器包括殼體00)和由該殼體保持的信號端子(沈)，該信號端子具有被設置為收容在各個所述通孔中的安裝觸點(30)，其特征在于每個所述通孔沿著該通孔軸線具有帶鄰近該安裝焊盤的收縮區域(94)的階梯狀直徑，以及該安裝觸點在該通孔的收縮區域內接合該安裝焊盤。
2.根據權利要求1的電連接器組件，其中每個所述通孔由通孔壁(100)所限定，該通孔壁沿著該通孔軸線為非圓柱形的并向內形成階梯狀以限定該收縮區域。
3.根據權利要求2的電連接器組件，其中該通孔壁限定位于該收縮區域之上的上部通孔(96)，該上部通孔具有比在該收縮區域處的直徑大的較大直徑，每個所述信號端子在該上部通孔內與該通孔壁分隔開，以及每個所述信號端子在該收縮區域內與該通孔壁以及相應的安裝焊盤相接合。
4.根據權利要求1電連接器組件，其中該通孔未被電鍍。
5.根據權利要求1電連接器組件，其中該收縮區域限定較小直徑部分，每個所述通孔包括分別位于該較小直徑部分之上和之下的上部較大直徑部分(96)和下部較大直徑部分 (98)，在該上部較大直徑部分和較小直徑部分之間限定上肩部(110)，在該下部較大直徑部分和該較小直徑部分之間限定下肩部(112)，每個所述安裝觸點具有接合該下肩部的保持倒鉤(140)，以將該安裝觸點保持在相應的通孔中。
6.根據權利要求1的電連接器組件，其中每個所述安裝觸點具有接合該相應通孔的懸臂式保持倒鉤(140)，以將該安裝觸點保持在該相應的通孔中。
7.根據權利要求1的電連接器組件，其中每個所述安裝觸點包括具有針眼型觸點的安裝部(130)，該針眼型觸點壓靠該相應的安裝焊盤按壓以與該相應的安裝焊盤電連接。
8.根據權利要求1的電連接器組件，其中每個所述安裝觸點包括具有刀片型觸點的安裝部(160)，該刀片型觸點具有相對的邊緣(164，166)，其中該相對的邊緣穿過該收縮區域和該相應的安裝焊盤而切入以與該相應的安裝焊盤電連接。
9.根據權利要求1的電連接器組件，其中每個所述安裝觸點具有在該相應的通孔內接合該安裝焊盤的安裝部(130)，以及在該殼體的安裝面與該安裝觸點的安裝部之間延伸的過渡部(132)，該過渡部相對于該安裝部偏移。
全文摘要
一種電連接器組件(10)，包括電路板(12)，該電路板具有沿著通孔軸線(106)至少部分地穿過該電路板延伸的通孔(54)。該電路板具有跡線(104)和電連接到該跡線的安裝焊盤(102)。該安裝焊盤在該通孔中露出。電連接器(16)安裝在該電路板上。該電連接器包括殼體(20)和由該殼體保持的信號端子(26)。該信號端子具有被設置為收容在各個所述通孔中的安裝觸點(30)。每個通孔沿著該通孔軸線具有帶鄰近該安裝焊盤的收縮區域(94)的階梯狀直徑，以及該安裝觸點在該通孔的收縮區域內接合該安裝焊盤。
文檔編號H05K1/11GK102290653SQ201110099340
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者查德·W·摩根 申請人:泰科電子公司