电连接器的制作方法

文档序号:13985221
电连接器的制作方法

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2015年4月14日提交的名称为“ELECTRICAL CONNECTORS(电连接器)”的美国临时专利申请序列号为62/147450的权益,出于所有目的,该申请通过参引全部并入本文中。

技术领域

所公开的实施方式涉及互连系统,比如包括用于互连电子组件的电连接器的互连系统。

相关技术

在许多电子系统中使用电连接器。将系统制造为可以与电连接器接合在一起的单独电子组件比如印刷电路板(“PCB”)通常更容易且更具成本效益。用于接合若干印刷电路板的已知布置是使一个印刷电路板用作背板。可以通过背板连接称为“子板”或“子卡”的其他印刷电路板。

已知的背板是可以其上安装许多连接器的印刷电路板。背板中的传导迹线可以电连接到连接器中的信号导体,使得可以在连接器之间路由信号。子卡还可以在其上安装连接器。安装在子卡上的连接器可以插入到安装在背板上的连接器中。以此方式,可以通过背板在子卡之间路由信号。子卡可以以直角插入到背板中。因此,用于这些应用的连接器可以包括直角弯折并且通常也被称为“直角连接器”。

还可以在用于互连印刷电路板以及用于将其他类型的设备比如电缆互连至印刷电路板的其他配置中使用连接器。有时,一个或更多个较小的印刷电路板可以连接至另一较大的印刷电路板。在这样的配置中,较大的印刷电路板可以被称为“母板”而连接至母板的印刷电路板可以被称为子板。此外,相同尺寸或类似尺寸的板有时可以平行对齐。用于这些应用的连接器通常被称为“堆叠连接器”或“夹层连接器”。

不管确切的应用如何,电连接器设计已经适于反映电子行业的趋势。电子系统通常越来越小、越来越快并且功能越来越复杂。因为这些改变,在电子系统的给定区域中的电路的数量以及电路工作的频率近年来显著增大。目前的系统在印刷电路板之间传递更多的数据,并且需要在电气上能够以比甚至几年前的连接器更高的速度处理更多的数据的电连接器。

制造高密度高速连接器的难点之一在于连接器中的电导体可能彼此如此接近,以致邻近的信号导体之间可能存在电干扰。为了减小干扰并且为了以其他方式提供期望的电气性能,通常在邻近的信号导体之间或者在邻近的信号导体周围放置屏蔽构件。屏蔽防止携带在一个导体上的信号在另一导体上产生“串扰”。屏蔽还影响每个导体的阻抗,这可以进一步有助于期望的电气性能。屏蔽可以呈接地金属结构的形式或者可以呈电损耗材料的形式。

其他技术可以用于控制连接器的性能。差分发射信号也可以减小串扰。差分信号被承载在被称为“差分对”的成对传导路径上。传导路径之间的电压差表示信号。通常,差分对被设计有在该成对的传导路径之间的优先耦合。例如,差分对的两个传导路径可以被布置成比连接器中的邻近的信号路径更靠近彼此延伸。在该成对的传导路径之间不需要屏蔽,但是可以在差分对之间使用屏蔽。电连接器可以设计用于差分信号以及用于单端信号。

在连接器的配合接口中保持信号完整性会是特别的挑战。在配合接口处,必须生成力以将来自可分离的连接器的传导性元件压在一起,使得在两个传导性元件之间实现可靠的电连接。通常,此力是由连接器中的一个连接器中的配合接触部分的弹簧特性来生成。例如,一个连接器的配合接触部分可以包括一个或更多个成形为梁的构件。当连接器被压在一起时,这些梁通过其他连接器中的成形为叶片或引脚的配合接触部分而偏转。由梁在其偏转时生成的弹簧力提供接触力。

出于机械可靠性,许多接触部具有多个梁。在一些情况下,梁被相对地压在来自另一连接器的传导性元件的配合接触部分的相对侧部上。梁可以被替代性地平行地压在配合接触部分的同一侧部上。

不管具体的接触结构如何,生成机械力的需求对配合接触部分的形状提出了要求。例如,配合接触部分必须大到足以产生足够的力来实现可靠的电连接。



技术实现要素:

本发明的发明人已经认识到并且意识到,互连系统的性能可以通过提供包括超弹性材料的电连接器来显著提高。超弹性材料的使用可以允许具有下述接触形状的连接器设计,所述接触形状在相对较小的区域中提供可靠的接触力,从而实现了可以提高高频信号的性能的密集连接器和/或连接器。

根据一个方面,一种电互连系统包括:第一连接器,第一连接器包括一个或更多个配合接触部;以及第二配合连接器,所述第二配合连接器包括一个或更多个传导性插座。所述一个或更多个配合接触部在互连系统处于未配合配置时与所述一个或更多个传导性插座未对准。将互连系统移动至配合配置使得所述一个或更多个配合接触部变形,以产生与传导性插座的一个或更多个接触点。

根据另一方面,一种电互连系统包括:第一连接器,第一连接器包括一个或更多个超弹性部件;以及第二配合连接器,所述第二配合连接器包括一个或更多个传导性插座。所述一个或更多个超弹性部件在互连系统处于配合配置时在所述一个或更多个传导性插座内变形而不屈服。

根据另一方面,一种电连接器包括接纳部分,该接纳部分包括壳体并且被构造并设置成接纳连接器叶片。在壳体中布置有至少一个超弹性部件。超级弹性部件在连接器叶片被插入到接纳部分中时在壳体内变形以抵靠连接器叶片产生接触力。

根据又一方面,一种电连接器包括具有波形状的一个或更多个超弹性部分。所述超弹性部分构造并设置成使得波形状在配合期间被整平以生成接触力。

根据再一方面,一种电连接器包括一个或更多个形状记忆部件,所述一个或更多个形状记忆部件具有低于转变温度的第一形状和高于转变温度的第二形状。该电连接器还包括构造并设置成接纳所述一个或更多个形状记忆部件的插座。

根据另一方面,一种电连接器包括布置成阵列的多个接触元件。所述多个接触元件中的每一个均包括接触尾部和配合接触部分。配合接触部分包括超弹性伸长构件。

根据又一方面,一种电连接器包括壳体和布置成阵列的多个接触元件。所述多个接触元件中的每一个均包括接触尾部和配合接触部分。配合接触部分包括被固定地保持在壳体内的相对的传导性表面。配合接触部分还包括从所述相对的传导性表面中的至少一个传导性表面延伸的至少一个突出部。

应该领会的是,前面的构思和下面论述的另外的构思可以以任何合适的组合来布置,因为本公开在这方面不受限制。此外,当结合附图考虑时,根据以下对各种非限制性实施方式的详细描述,本公开的其他优点和新颖特征将变得明显。

附图说明

附图并不意在按比例绘制。在附图中,在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件可以由相同的数字表示。为了清楚起见,并不是每个部件都可以在每个图中被标记。在附图中:

图1是示出了常规材料和超弹性材料的代表性应力-应变曲线的图;

图2A是处于未配合配置的包括两个超弹性线和两个相关联的传导性插座的互连系统的一部分的一个实施方式的截面图;

图2B是处于配合配置的图2A的互连系统的所述部分的截面图;

图3是处于配合配置的包括两个超弹性线和两个相关联的传导性插座的互连系统的一部分的另一实施方式的截面图;

图4A是包括具有两个顺从梁且构造成接纳超弹性线的传导性插座的互连系统的一部分的又一实施方式的截面图,其中,在所述顺从梁上形成有多个突起;

图4B是由单个片制造的在折叠之前的图4A的传导性插座的等距视图;

图5A是包括超弹性线和传导性插座的互连系统的一部分的另一实施方式的截面图,其中,传导性插座包括多个成角度的壁;

图5B是处于配合配置的超弹性线的路径的示意图;

图5C是传导性插座的替代性实施方式的等距视图,其中,该传导性插座具有沿着螺旋路径定位以形成用于插入到插座中的线的螺旋路径的突起;

图5D是图5C的传导性插座的从图5C中的线D-D的视角截取的端视图;

图6是包括两个超弹性线和两个相关联的插座的互连系统的一部分的又一实施方式的截面图,其中,所述插座包括形成为柱形短柱的多个突起;

图7A和图7B分别是处于未配合配置和配合配置的包括与传导性插座同轴未对准的配合接触部的互连系统的一部分的实施方式的示意性截面图;

图8至图10是互连系统的一部分的实施方式的截面图,其中,在连接器的接纳部分中包括有超弹性线;

图11A是包括多个超弹性引脚的连接器的等距视图;

图11B示出了具有弯折的引脚的图11A的连接器;

图11C示出了图11B的连接器的截面图;

图12是包括附接至由常规材料制成的部分的超弹性部分的连接器的一部分的实施方式的等距视图;

图13A和图13B分别是处于未配合配置和配合配置的包括形成为波形状的超弹性部分的连接器的一个实施方式的截面图;

图14A是传导性元件的配合接触部分的一个实施方式的等距视图,其中,超弹性部分熔接至背垫板;

图14B是传导性元件的配合接触部分的另一实施方式的等距视图,其中,超弹性部分铆接至背垫板;

图14C是处于配合配置的包括图14B的配合接触部分的互连系统的一部分的截面图;

图15是互连系统的接触元件的又一实施方式的等距视图,其中,超弹性部分具有成角度的波形状;

图16A是处于部分配合配置的包括低于临界转变温度的两个形状记忆线的互连系统的一部分的实施方式的截面图;

图16B是处于完全配合配置的高于临界转变温度的图16A的互连系统的一部分的截面图;

图17是电互连系统的立体图,其图示了可以应用某些实施方式的环境;

图18A是处于未配合配置的包括与传导性插座同轴未对准的两个配合接触部的互连系统的一部分的实施方式的示意性截面图;

图18B是图18A的传导性插座的示意性俯视图,每个插座均具有偏移的埋头孔;以及

图18C是处于配合配置的图18A的互连系统的一部分的示意性截面图。

具体实施方式

本发明的发明人已经认识到并意识到,通过提供包含呈现超弹性行为(也被称为伪弹性)的形状记忆材料——在本文中也被称为超弹性材料——的电连接器,可以显著提高互连系统的性能。例如,通过使用传导性超弹性构件来提供减少或消除未端接的“短桩”的配合接触结构,可以实现改进的性能。替代性或另外地,超弹性材料可以形成为具有以相对较小的区域提供可靠接触力的接触形状,从而实现密集连接器。此外,在一些实施方式中,配合接触部分的间距或其他性能可以通过超弹性材料的变形来改变。由于这种变形,配合接触部分的阻抗可以在配合期间改变,这可以在连接器与配合连接器进行配合时通过配合接口提供一致的阻抗或阻抗转换。

超弹性材料可以以这些材料屈服所需的应变量为特征,其中,超弹性材料在屈服之前耐受较高的应变。另外,针对超弹性材料的应力-应变曲线的形状包括“超弹性”区域。图1示出了针对常规材料和超弹性材料的说明性应力-应变曲线。

超弹性材料可以包括在施加合适的机械驱动力时经受可逆马氏体相变的形状记忆材料。相变可以是具有相关联的形状变化的无扩散固-固相转变;与常规的(即非超弹性的)材料相比,形状变化允许超弹性材料提供相对较大的应变,因此超弹性材料通常呈现比传统材料大得多的弹性极限。弹性极限在此定义为材料可以可逆地变形而不屈服的最大应变。

超弹性行为由具有形状记忆效应的许多形状记忆材料来呈现。与超弹性类似,形状记忆效应涉及伴随有对应的形状变化的奥氏体相与马氏体相之间的可逆转变。然而,形状记忆效应中的转变是由温度变化驱动的,而不是像超弹性那样由机械变形驱动的。特别地。具有形状记忆效应的材料可以在跨过转变温度的温度变化时在两个预定形状之间可逆地转变。例如,形状记忆材料可以被“训练”成在低温(低于转变温度)下具有第一形状,并且在高于转变温度时具有不同的第二形状。训练形状记忆材料的特定形状可以通过约束材料的形状并进行适当的热处理来实现。

图1描绘了常规材料和超弹性材料的代表性应力-应变曲线,超弹性材料在此示例中是经受从奥氏体相到马氏体相的可逆马氏体相变的材料。常规材料的应力-应变曲线10呈现弹性行为,直到达到对应于弹性极限14的屈服点12为止。超弹性材料的应力应变曲线被描绘为曲线20;曲线上的箭头指示针对加载和卸载的应力-应变响应。在加载期间,超弹性材料呈现弹性行为,直到达到第一转变点26a为止,之后开始从奥氏体到马氏体的转变,并且该应力-应变曲线具有特有的在本文中被称为超弹性状态的平台区28a。在该超弹性状态下,与马氏体转变相关联的形状变化允许材料在不使应力显著对应增大的情况下提供额外的应变。当所有的超弹性材料已经转变为马氏体时,超弹性材料可以达到对应于弹性极限24的屈服点22。在卸载期间,马氏体相转变回奥氏体相;该转变开始于第二转变点26b处并且可以在比加载期间的转变低的应力下发生,如由第二平台区28b所指示的。

如上所述,超弹性材料的弹性极限可以显著大于常规材料的弹性极限。例如,一些超弹性材料可以变形至约7%至8%应变或更高而不屈服;相比之下,许多常规材料,比如在电连接器中常用的金属合金,在0.5%的应变或更小应变处屈服。因此,超弹性材料可以使得实现可分离电连接器的设计,所述可分离电连接器利用常规材料所不能实现的相对较大的局部变形,而不会导致屈服和相关联的对连接器的永久性损坏。特别地,本发明的发明人已经认识到并意识到,超弹性材料的较大的弹性极限会有益于提供电连接器的配合接口中的可靠连接。例如,超弹性材料在超弹性状态下的大致平坦的应力-应变响应可以允许由超弹性材料制成的部件在较大变形范围上提供相同的接触力。因此,超弹性部件可以允许与常规材料所能实现的设计公差相比较大的设计公差。

在一些实施方式中,超弹性材料的应力-应变响应中的平台区28a可以使得实现在扩展的变形范围上具有大致恒定的配合力的连接器设计。具体地,如上所述,当超弹性材料在超弹性状态下变形时,可以通过从奥氏体相到马氏体相的相转变来提供额外施加的应变,而不会显著增大施加的应力。这种响应可以允许互连系统的部件之间更容易和/或更可靠的连接。例如,在一些实施方式中,在配合过程的初始阶段期间施加至由超弹性材料制成的连接器元件的初始变形足以使连接器元件变形成处于超弹性状态。因此,配合过程的其余部分,包括超弹性连接器元件的随后变形,可以以很小的——如果需要的话——额外的所需力来执行。相比之下,由常规材料制成的连接器元件可能需要增大的力来实现额外的变形。

因此,在一些实施方式中,连接器可以被设计成具有标称配合状态,在标称配合状态下,由超弹性材料制成的梁或其他构件在超弹性区域的中间附近偏转。由于连接器和可能安装有连接器的系统的制造公差,连接器中的构件可能比针对标称配合状态所设计的偏转得多或少。在用超弹性构件制成的连接器中,在相对较宽的工作范围内,较多或较少的偏转仍将导致构件在其超弹性区域中起作用。因此,由这些部件提供的接触力在整个工作范围内将大致相同。尽管由于制造公差引起了变化,但这种一致的力仍可以提供更可靠的电连接器和使用这些连接器的电子系统。

此外,本发明的发明人已经意识到,超弹性材料可以实现连接器设计,该连接器设计可以为非常高的频率信号提供改进的信号完整性、允许更高密度的连接器和/或与受到常规连接器材料的机械性能的限制的现有连接器设计相比在时间上提供改进的可靠性。

因此,在一些实施方式中,电连接器可以包括由超弹性材料制成的一个或更多个部件,所述一个或更多个部件构造并布置成在配合期间显著变形以产生可靠电连接所需的接触力。这样的实施方式还可以包括定形状和/或构造成引起这种变形的连接器的一部分。例如,在一些实施方式中,连接器的阳部分可以包括由超弹性材料制成的一条或更多条线,在本文中被称为超弹性线,所述超弹性线在连接器处于未配合配置时基本不变形。连接器的阴部分可以包括一个或更多个传导性插座,所述传导性插座限定被定尺寸且被定形状成接纳所述线的通路或通道,并且插座还可以包括横向于通道的轴线的一个或更多突起。在配合期间,线沿与通道的轴线对准的方向插入到通路中,并且突起使线变形成使得线接触通路的突起和/或侧壁。超弹性线的变形形状提供恢复力,该恢复力产生形成可靠电连接所需的接触力。此外,所述力可能足以破坏连接器的接触的部分的表面上的任何氧化物。当未配合时,超弹性线会恢复至其原始的未变形的几何形状。应当理解的是,在这样的实施方式中,超弹性部件的使用可以实现下述设计:在该设计中,超弹性部件中的局部应变将超过常规材料的弹性极限,并且因此这样的实施方式将不可能使用常规材料而不引起永久变形和相关联的对连接器的损坏。

图2A和图2B描绘了根据本公开的互连系统200的一部分的说明性实施方式。该互连系统包括阳部分202和阴部分206。这些部分可以表示配合的连接器的配合接口部分。例如,阳部分202可以是背板连接器的一部分,并且阴部分206可以是配置成与背板连接器配合的子卡连接器的一部分。然而,应该理解的是,图2A和图2B中所图示的配合接触部分在整个此公开中可以以任何合适的配合配置来使用。例如,配合接口部分中的一个或更多个配合接口部分可以是电缆连接器或堆叠连接器的一部分。

此外,应当理解的是,图2A和图2B仅示出了连接器的配合接口的一部分。为了简单起见,在一些情况下,仅图示单个传导性元件或单对传导性元件。然而,所图示的部分可以在连接器中被重复多次以提供传导性元件的阵列,该阵列可以是二维阵列。该阵列的间距可以使传导性元件之间的间距为约2.5mm或更小,其中,一些实施方式具有0.25mm与2.5mm之间的间距。

在所图示的实施方式中,所图示的部分是用于电连接器的模块的一部分,包括用作接地导体周围的屏蔽和信号对。在共同未决的美国申请14/603300和14/603294中描述了这样的模块以及由这样的模块制成的连接器,这两个申请在此通过参引全部并入本文中。如在这些申请中所描述的,配合接触部分可以形成在传导性元件的穿过连接器的一个端部处。传导性元件的相对端部可以包括接触尾部,该接触尾部适于附接至印刷电路板或附接有连接器的其他基板。接触尾部和配合接触部分可以通过穿过连接器的中间部分接合。在一些实施方式中,传导性元件的这些部分中的一些部分或所有部分可以由超弹性材料制成。例如,配合接触部分和接触尾部可以是超弹性的。这些部分可以通过更具传导性的中间部分连接。在其他实施方式中,一个模块中的仅配合接触部分可以由超弹性材料形成,并且传导性元件的所有其他部分可以由在电连接器中常规使用的金属形成。

取决于特定的实施方式,超弹性材料可以具有合适的固有传导性,或者可以通过涂覆或附接到传导性材料而被制成具有适当的传导性。例如,适合的传导性可以在约1.5μΩcm至约200μΩcm的范围内。可以具有合适的固有传导性的超弹性材料的示例包括但不限于诸如铜-铝-镍、铜-铝-锌、铜-铝-锰-镍、镍-钛(例如镍钛诺)和镍-钛-铜等的金属合金。可能合适的金属合金的另外的示例包括Ag-Cd(约44at%-49at%的Cd)、Au-Cd(约46.5at%-50at%的Cd)、Cu-Al-Ni(约14at%-14.5wt%、约3at%-4.5wt%的Ni)、Cu-Au-Zn(约23at%-28at%的Au、约45at%-47at%的Zn)、Cu-Sn(约15at%的Sn)、Cu-Zn(约38.5at%-41.5wt%的Zn)、Cu-Zn-X(X=Si、Sn、Al、Ga,约1at%-5at%的X)、Ni-Al(约36at%-38at%的Al)、Ti-Ni(约49at%-51at%的Ni)、Fe-Pt(约25at%的Pt)和Fe-Pd(约30at%的Pd)。

在一些实施方式中,特定的超弹性材料可以针对其机械响应而不是其电气特性来选择,并且特定的超弹性材料可以不具有合适的固有传导性。在这样的实施方式中,超弹性材料可以涂覆有更具传导性的金属比如银来改进传导性。因为本公开不限于此,因此例如可以使用化学气相沉积(CVD)工艺或任何其他合适的涂覆工艺来涂覆涂层。经涂覆的超弹性材料在大部分电传导发生在导体表面附近的高频应用中是也特别有益的。如下面更详细地描述的,在一些实施方式中,包括超弹性材料的连接器元件的传导性可以通过将超弹性材料附接至可能具有比超弹性材料更大的传导性的常规材料来进行改进。例如,可以仅在连接器元件的可能经受较大变形的部分采用超弹性材料,而连接器的不显著变形的部分可以由常规(高传导性)材料制成。

在下面在图17中图示了可以通过使用超弹性材料来进行改进的这类电连接器。该连接器配置为直角背板连接器。然而,应当理解的是,连接器的具体形式不是对本发明的限制。例如,如本文中所描述的配合接口可应用于堆叠连接器、夹层连接器或电缆连接器。替代性或另外地,所公开的技术也可以应用于电子系统中的其他可分离接口,比如,在部件与印刷电路板之间或者在插口与插入到插口中的电子设备之间。

在一些实施方式中,包括超弹性材料的连接器或电互连系统的其他部件可以被设计成传输作为差分对的信号。因此,一些实施方式可以结合比如存在于如图17中示出的连接器的配合接口处的差分对的传导性元件的配合部分来描述。然而,应当理解的是,本文中所描述的技术不限于用在差分信号导体中。在一些实施方式中,可以使用超弹性材料来形成定形状成承载单端信号的传导性元件。此外,应当理解的是,本文中所描述的技术不限于用在信号导体上。在一些实施方式中,可以使用超弹性材料来形成定形状成承载返回电流并用作参考导体和/或用作屏蔽件的传导性元件。以这些方式使用的传导性元件可以被组合以形成同轴、双轴、三轴或其他传导性结构。这样的传导性元件可以形成互连系统中的电缆或电缆组件、电连接器和/或其他部件的一部分。

在图2A和图2B中所图示的实施方式中,阳部分202包括由壳体216支承的两个超弹性线204。阴部分206包括保持两个大致刚性的传导性插座208的壳体218。在一些实施方式中,壳体可以由任何合适的材料制成并且可以是绝缘的。例如可以通过使用本领域已知的技术来模制填充有玻璃纤维或其他合适材料的热塑性材料来形成绝缘壳体。然而,在一些实施方式中,壳体的一部分可以由有损耗材料形成,如在共同未决的美国申请14/603300和14/603294中所描述的,这两个申请在此通过参引并入本文中。壳体也可以具有任何合适的尺寸并且可以配置成提供在导体之间具有期望间距的连接器。例如,如上所述,在一些实施方式中,连接器阵列中的导体的间距可以在0.25mm与2.5mm之间。

阴部分206还包括围绕可用作接地导体的壳体218的屏蔽件220。该屏蔽件可以由任何合适的传导性材料制成并且可以绕壳体的任何合适的部分布置。

传导性插座208可以由任何合适的材料形成,包括如本领域已知的用于形成连接器的配合接触部分的材料。这些材料可以包括铜合金,比如磷青铜。然而,在所图示的实施方式中,插座208被保持在壳体218内并且在配合期间不需要偏转,以确保正确的操作。因此,插座208可以由比常规用于制造电连接器的配合接触部分的材料弹性小的材料制成。配合接触部分可以涂覆有金或其他材料以抵抗氧化或者以其他方式促进插座208与超弹性线204之间的良好电接触。

如图2A中所描绘的,在未配合配置中,线为大致直的并且未变形。插座208限定了由传导性表面界定的通道。所述通道具有与连接器的配合方向平行的轴线,使得当连接器被带在一起时,超弹性线204将各自进入插座的通道。在所图示的实施方式中,插座208标称地为柱形并且包括垂直于通道的轴线延伸的多个突起210;在所描绘的实施方式中,所述突起设置在插座的相对侧部上并构造为成角度的部分。

插座208和突起210一起限定了两个曲折路径212以接纳线204。如图2B中所描绘的,当配合时,线204接触突起210并变形以遵从路径212,并且因此在包括沿着所述突起以及沿着插座的侧壁的多个位置处与插座208接触。如可以观察到的,线204压靠突起并偏转。

尽管上面已经参照图2A和图2B中所图示的实施方式描述了互连系统的某些方面,但是应当理解的是,本文中所公开的这些方面和其他方面可以适用于本公开中所描述的所有实施方式。此外,因为本公开不限于此,所以本文中所描述的不同实施方式可以单独使用或者可以以任何合适的组合使用。

图3描绘了互连系统300中的配合连接器模块的另一实施方式。与上述实施方式类似,模块中的一个模块包括接纳在配合模块的两个大致刚性的传导性插座308中的两个超弹性线304。突起310设置在通路中并且设置在单个侧部上,并且突出部310的尺寸沿着插座的纵向方向增大。如图3中所描绘的,突起被构造成使超弹性线304朝向插座308的侧壁变形,使得在配合配置中,超弹性线在包括突起310和沿着插座的侧壁的多个点处接触插座。

在上述实施方式中,插座被描绘为是大致刚性的,并且仅由超弹性材料(例如超弹性线)制成的部件可以在配合期间移动和/或变形。替代性地,在一些实施方式中,插座可以包括一个或更多个顺从构件,比如由常规材料形成的、可以包括一个或更多个突出部或者不包括一个或更多个突出部的梁。这样的顺从构件也可以变形,但是变形的程度比超弹性部件变形的程度小,使得顺从构件的变形在配合期间不超过弹性极限并且因此插座不会永久变形。

图4A和图4B描绘了包括保持传导性插座408的壳体418的互连系统400的一部分的说明性实施方式。与本文中所说明的其他实施方式一样,插座可以形成第一连接器的一部分。连接器中可以包括多个类似的插座。同样地,所图示的传导性元件的所述部分可以是传导性元件的一部分。例如,尽管未示出,但可以设置有中间部分和接触尾部。在此示例中,插座包括其上形成有多个突起410的两个顺从梁414和416。在所描绘的实施方式中,插座408由单个件形成,插座408包括折叠部420,使得顺从梁414和416形成相对的表面。这种形式可以使用已知的成形工艺或以任何其他合适的方式形成。

在配合期间,来自配合连接器的超弹性线404可以被插入到插座408中。在所示出的实施方式中,超弹性线404被插入在顺从梁414与416之间,从而使得梁偏转,并且因此产生突起410与超弹性线之间的接触力。如图4A中所描绘的,壳体418可以限制顺从梁在配合期间的变形,以进一步促进超弹性线404的变形并且因此增大接触力,并且还降低了使顺从梁414和416变形超过其弹性极限的可能性。如图4B中所描绘的,插座408可以被制造为单个扁平片并且随后被折叠以形成期望的连接器几何形状。梁可以形成在伸长传导性元件的端部处,从而使得传导性元件的其余部分形成中间部分和接触尾部。

取决于具体实施方式,突起可以以任何合适的图案布置。在所图示的实施方式中,突起具有半球形上表面并且成对地定位。半球部分之间的空间可以在线插入时用作线的导引部。此外,应该理解的是,图4A和图4B图示了单个传导性元件。这种设计可能适用于单端信号。替代性地,如所图示的配合接触结构可以被复制以提供用于承载差分信号的对。在任一情况下,屏蔽件可以绕所示出的结构或者邻近所示出的结构定位。

图5A和图5B描绘了根据本公开的互连系统500的一部分的另一实施方式。所述部分包括保持插座508的壳体518。和其他实施方式中一样,该壳体可以是绝缘的并且可以包括有损耗部分。和图2A至图4B的实施方式中一样,插座可以包括使插入到插座中的伸长超弹性构件偏转的突起。在此示例中,插座包括从插座的后壁512向外延伸的多个成角度的壁510,所述多个成角度的壁510被构造并布置成使超弹性线504在配合期间偏转。

在所图示的实施方式中,壳体518包括布置在区域532中的突出部530a和530b。所述突出部可以由与壳体518相同的绝缘材料和/或有损耗材料制成。这样的配置可以在连接器件(connector piece)没有被完全压在一起的情况下减小突变的阻抗不连续性或变化。具体地,当线504插入到区域532中时,线504至少在一侧被绝缘体包围,因此与线504的一部分完全被空气包围的配置相比,区域532中的阻抗可以更接近完全配合的连接器的标称阻抗。

图5B中的箭头是处于配合配置的超弹性线504的曲折路径514的示意图。该曲折路径中的每个弯折部均包括用于超弹性线的偏转点。所述偏转提供适当的接触力以确保可靠的电连接。然而,这些弯折部的半径大到足以使其不会生成超过屈服应力但使线塑性变形的应力。以此方式,可以生成相对较大的力且同时允许连接器在许多循环内可靠地配合和不配合,这是因为超弹性线将在连接器未配合时恢复至其原始形状。

图5C和图5D描绘了包括传导性插座552的互连系统550的一部分的另一实施方式;图5D描绘了从线D-D的视角截取的插座的端视图。和本文中所说明的其他实施方式一样,插座可以形成第一连接器的一部分。连接器中可以包括多个相同的插座。同样地,所图示的传导性元件的所述部分可以是传导性元件的一部分。例如,尽管未示出,但是可以设置有中间部分和接触尾部。在此示例中,插座包括沿着螺旋路径分布在插座552的圆周上以限定用于插入到插座中的线的螺旋路径的多个突起554。因为本公开不限于此,所以突起554可以沿着任何合适的螺旋路径——包括一致的和/或非一致的螺旋路径——分布,并且突起554可以沿着螺旋路径均匀地间距开或者替代性地以不规则的方式隔开。这样的配置可以使得线比如超弹性线在其插入到插座中时沿着螺旋路径扭曲和/或变形,从而促使线的梢端在较大范围的插入距离上与插座的侧壁保持接触。与插座的侧壁的这种接触可以显著减少或防止形成短桩,如下面更详细描述的。图6描绘了互连系统600的一部分的又一实施方式。和其他实施方式一样,所图示的部分可以仅是形成连接器的模块的一部分。可以在壳体或其他支承结构中保持多个这样的模块,以形成完整的连接器。

在所描绘的实施方式中,插座608由壳体618支承并且包括多个突起610,突起610形成为从插座608的后壁612延伸的柱形短桩。短桩之间的空间可以限定通道,来自配合连接器的超弹性合金可以插入到所述通道中。与上述实施方式类似,突起610使处于配合配置的超弹性线604偏转以生成适当的接触力。在此实施方式中,超弹性线604的中间部分620附接至接触尾部622。接触尾部也可以由超弹性材料制成,或者替代性地,接触尾部由常规材料制成。接触尾部622可以使互连系统的一部分能够附接至印刷电路板或其他基板。

图6中所描绘的实施方式还包括可以用作接地导体的附加接触元件624。附加接触元件624可以由超弹性材料制成或者可以不由超弹性材料制成。当配合时,接触元件624由通路626接纳。取决于具体实施方式,接触元件624可以沿着通路的侧壁与通路626接触;在一些情况下,通路626可以包括设置成与接触元件624形成接触点的一个或更多个突起或突出部。在所描绘的实施方式中,接触元件624附接至单独的接触尾部628。然而,应当理解的是,因为本公开不限于此,所以在一些实施方式中接触元件624和接触尾部628可以替代性地形成为单件。此外,接触元件624可以形成为柱形线、扁平叶片或任何其他合适的形状。

在此实施方式中,超弹性线的梢端被示出为被略微倒圆。在一些实施方式中,线可以具有倒圆梢端或任何其他合适形状的梢端以提供可以使线的捕获在突出部或其他结构上的端部减小。梢端例如可以成角度。

鉴于上述实施方式,应当理解的是,包括形成在相关联的插座中和/或形成在相关联的插座上并且构造成使超弹性构件比如线在配合期间偏转和/或变形的一个或更多个突起的连接器可以以任何适合的方式构造或设置。因为本公开不限于此,所以例如突起可以具有任何合适的形状并且可以设置在插座的相对侧部上、插座的单个侧部上或者以任何其他合适的布置设置。因此,超弹性线可以在插座内在单个方向上、在多个方向上或者在任意组合的方向——比如在曲折路径——上偏转。此外,尽管上面描述了超弹性线,但是由超弹性材料制成且在相关联的插座中变形的部件可以具有任何合适的几何形状,包括但不限于柱形或线状几何形状、扁平梁或叶片状几何形状或具有任何合适截面形状的伸长棱柱几何形状。

还应当理解的是,连接器可以包括任何合适数目的传导性路径,传导性路径包括超弹性部件比如线。例如,在图2、图3和图6中所描绘的实施方式包括可以设置成承载作为差分对的信号的两个超弹性线。图4和图5描绘了仅包括一个超弹性线来承载信号的连接器。另外,因为本公开不限于此,所以在一些实施方式中,连接器还可以包括由常规材料制成的任何合适数目的部件。

在一些实施方式中,配合接触部比如超弹性线可以在传导性通路中没有任何突起的情况下变形。例如,在一些实施方式中,配合接触部和传导性插座可以布置成同轴未对准配置,使得配合接触部在配合期间通过插座的侧壁来偏转。图7A至图7B示意性地描绘了一个这样的实施方式的说明性示例。图7A示出了处于未配合配置的两个连接器;如图中所示的,第一连接器的线704与第二连接器的插座708未对准。插座可以定形状成具有开口710,开口710从插座的表面处的较大直径渐缩至较小的直径,这可以有利于线插入到插座中。在一些情况下,渐缩的开口可以通过对插座的开口钻埋头孔以形成插座的开口的大体锥形的扩大部而形成。如下面更详细论述的,埋头孔可以与开口同轴对准,或者替代性地,埋头孔可以相对于开口同轴偏移。

在一些实施方式中,所图示的插座708可以是连接器中的传导性元件的配合接触部分。线704可以是配合连接器的配合接触部分。然而,在其他实施方式中,插座可以是形成在印刷电路板或其他基板中的导通孔708。在此实施方式中,替代形成连接器中的传导性元件的配合接触部分,线可以是接触尾部。这样的结构同样可以重复成阵列以将多个传导性元件附接在连接器内。如图7B中所描绘的,当配合时,线通过导通孔的侧壁偏转,使得在线与导通孔的侧壁之间形成一个或更多个接触点705。特别地,线相对于插座的未对准在连接器朝配合配置移动时导致线变形(即弹性地和/或塑性地变形)。在一些情况下,连接器可以包括设置成在配合期间建立并保持线与插座之间的未对准的一个或更多个对准特征(未示出)。例如,对准特征可以在线和插座移动至配合配置之前相互作用,并且引导件相对于线和插座的定位可以限定未对准。

图18A至图18C示意性地描绘了电互连系统的一部分的另一说明性实施方式,在该电互连系统中,一个或更多个配合接触部在对应的传导性通路中没有任何突起的情况下变形。具体地,图18A示出了处于未配合配置的互连系统的连接器,并且图18C示出了处于配合配置的连接器。在此实施方式中,互连系统的第一连接器包括与第二连接器中的对应的传导性插座1808未对准的两个配合接触部1804。与上面关于图7A至图7B所描述的实施方式类似,传导性插座可以是连接器中的传导性元件的配合接触部分,或者传导性插座可以是形成在印刷电路板或其他基板中的导通孔。

在此实施方式中,未对准是成对的配合接触部1804比成对的插座1808间隔得更靠近而造成的。然而,未对准可以是配合接触部1804比成对的插座1808间隔得更宽而造成的。在此示例中,通过将多个接触部定位成具有与这些接触部插入其中的插座不同的间距来实现所述未对准。在这种几何形状的情况下,成组的接触部不能定位成使得成组的所有接触部都与其待插入到其中的插座对准。替代性或另外地,可以在具有对准特征(未示出)的互连系统中实现未对准。如本领域中已知的,互连系统的部件可以具有用于导引互连系统的一个部件与互连系统的配合部件接触的部件,例如外壳的导引引脚或被斜切的壁可以将两个连接器导引到期望的相对位置中。所述期望的相对位置会导致一个部件的接触部的伸长轴线平行于这些接触部待插入到其中的插座的轴线,但是从所述插座的轴线偏移。

如在图18B中最佳图示的,插座1808可以包括埋头孔1810以向插座提供渐缩开口。以此方式,埋头孔可以在互连系统从未配合配置移动至配合配置时辅助将配合接触部1804导引到插座1808中。此外,如图18B中所图示的,在一些情况下,埋头孔1810可以相对于插座1808偏移。具体地,在所描绘的实施方式中,插座为大体柱形,并且埋头孔形成为插座中的锥形开口,其中,锥形开口的中心相对于插座的中心偏移。此外,埋头孔相对于插座沿与配合接触部相对于插座未对准对应的方向偏移。以此方式,相对于埋头孔与插座对准的配置,偏移配置可以定位更多的渐缩表面区域,其中,渐缩表面可以与配合接触部相互作用,以辅助将配合接触部导引到插座中。然而,应当理解的是,本公开不限于传导性插座的开口具有相对于插座偏移的埋头孔的配置。

图18C示出了处于配合配置的互连系统。与图7A至图7B类似,配合接触部1804相对于插座1808的同轴偏移配置使配合接触部在配合期间抵靠插座的侧壁变形。具体地,配合接触部之间的间距不同于插座之间的间距,使得配合接触部在其于将连接器朝配合配置移动而被接纳在插座中时经受变形。以此方式,在配合接触部与插座之间形成有一个或更多个接触点1805来完成电连接。尽管配合接触部1804被描绘为在处于未配合配置使具有比插座1808小的间距——从而导致配合接触部向外变形(即彼此远离),但是应当理解的是,本公开在此方面不受限制。例如,在其他实施方式中,插座可以相对于配合接触部未对准,从而使配合接触部朝向彼此向内偏转(即配合接触部在未配合配置中可以具有比插座大的间距)。

在一些情况下,线——比如图7A至图7B中的线704或图18A和图18C中的配合接触部1804——可以由超弹性材料制成,因此线能够在配合时经受较大的变形,并且随后在将线从插座或导通孔708移除时恢复其原始形状。然而,应当理解的是,本公开不限于超弹性线或配合接触部。例如,在一些实施方式中,线704或配合接触1804可以由在不超过屈服应力的应力下操作的顺从材料制成。在其他实施方式中,线704或配合接触1804在配合时可以经受至少一些永久性变形(即塑性变形)。

如在图18A至图18C中所示出的接触部与插座之间的设计的未对准可以与其他互连配置——包括本文中所描述的其他配置——一起使用。尽管图7A至图7B和图18A至图18C中的插座708和1808分别被描绘为具有大体光滑的侧壁,但应当理解的是,因为本公开在此方面不受限制,因此其他配置也可以是合适的。例如,在一些实施方式中,插座可以包括从侧壁延伸且设置成在配合接触部被接纳在插座中时使配合接触部进一步变形的一个或更多个突出部。以此方式,突出部可以在连接器配合时辅助形成配合接触部与插座之间的接触点。作为特定示例,超弹性线504和插座508(图5A至图5D)可以未对准。

在一些实施方式中,多个配合接触部和插座可以布置成阵列,其中,每个配合接触部与对应的插座未对准。在一些情况下,每个配合接触部相对于对应的插座以相同的方式(例如沿着相同的方向和/或以相同的距离)未对准。替代性地,多对配合接触部和插座——比如在图18A至18C中所描绘的配合接触部和插座——可以布置成形成阵列。因此,应该理解的是,包括未对准的配合接触部和插座的连接器可以布置成任何合适的配置。

作为特定示例,未对准可以应用于互连系统中的所有信号导体。接地接触部可以由常规材料制成并且常规对准。另外,应当领会的是,本文中所描述的未对准和偏移的埋头孔技术可以单独使用或者一起使用。此外,可以以任何合适的间距来使用这些技术。然而,这些技术可以实现印刷电路板中的小直径导通孔(形成安装连接器的插座)。作为特定示例,在一些实施方式中,接触部可以由直径在0.005”至0.010”范围内的线形成。在其他实施方式中,线的直径可以为0.006”至0.008”。导通孔的钻孔直径可以小于0.0157”,该直径通常被认为是较小的直径。在一些实施方式中,钻孔直径可以在0.0100”至0.0150”的范围内。在其他实施方式中,钻孔直径可以在0.0120”至0.0140”或0.0110”至0.0120”或0.0100”至0.0120”的范围内。一个特定示例可以为0.0130”。

在一些实施方式中,替代将线相对于插座偏离中心定位,互连系统可以包括对准特征来将线与插座对准。在线被插入到插座中之后,连接器与线可以移位以移产生横向力。

如上所述,将超弹性部件结合到电连接器中可以实现具有改进的电特性的设计。更具体地,这样的设计可以为高频信号提供改进的信号完整性,其中,高频比如为在GHz范围内包括高达约45GHz至50GHz或更高的频率。包括可以实现这种设计的超弹性部件的连接器的一个重要特征是减少或消除连接器中的短桩的能力。如果存在连接器的配合接触部的延伸超过接触点的未端接部分,则会形成短桩。短桩中的信号的反射会导致干扰,从而导致信号显著衰减。如图2至图7中所示,超弹性部件在小距离上显著变形的能力——即,其经受小曲率半径的变形而不屈服的能力——允许可以缩短或消除短桩的设计。例如,如图2B中所描绘的,超弹性线204的端部205接触插座208的传导性侧壁,使得不存在短桩导致配合连接。

尽管在上述实施方式中,超弹性部件可以是连接器的阳部分中的线,但是本发明的发明人也已经认识到并且意识到,在一些实施方式中,替代性或另外地在阴部分或连接器的接纳部分中包括由超弹性材料制成的部件也是有益的。例如,在一些实施方式中,超弹性线或其他形状的构件可以被包括连接器的构造且布置成接纳常规连接器叶片的接纳部分中。这样的实施方式可以允许下述连接器设计:在连接器叶片的插入距离范围上提供可靠连接,并且还可以通过减少短桩来实现改进的电子性能。此外,在一些情况下,这样的实施方式可以向现有连接器部件有益地提供向后兼容性。

图8描绘互连系统800的一部分的一个说明性实施方式,互连系统800包括壳体802和位于连接器的接纳部分中的超弹性线806。和上述实施方式中一样,所图示的部分可以表示模块的配合接触部分。多个这样的模块可以以阵列的方式被保持在一起,以形成连接器的配合接口。此外,尽管未被图示,但是模块可以包括中间部分和接触尾部,以使得连接器能够附接至印刷电路板或其他基板。插入到模块中以用于进行配合的构件可以是配合连接器中的传导性元件的配合接触部分。多个这样的传导元件可以布置成阵列,使得两个连接器的配合接触部分对准以进行配合。配合连接器的传导性元件可以类似地包括可以被保持在壳体中的中间部分和从壳体延伸以用于附接至另一部件——比如印刷电路板或电缆——的接触尾部。

在所图示的实施方式中,配合连接器中的传导性元件中的一些传导性元件——包括由超弹性材料制成的部分和由如在互连系统中常规使用的金属制成的其他部分——可以形成为复合物。复合元件可以提供机械性能和电气性能的理想组合。在所图示的实施方式中,复合传导性元件位于连接器的插座部分中。

如所图示的,超弹性线的第一端部在第一附接点810处附接至梁808。在此,附接点810实施为具有与梁808一体形成的多个带状部。带状部绕超弹性线808弯折并且变形以将线保持就位。然而,应当领会的是,附接部810可以以包括钎焊、熔接或铜焊的任何合适的方式来实施,并且附接部810可以实施为具有不需要与梁808成一体的带条、铆钉或其他元件。

梁808可以由磷青铜或其他合适的传导性金属形成并且不需要是超弹性的。梁808在梁808的一部分中具有切口812,切口812定尺寸成允许超弹性线806的一部分穿过该切口,使得线的第二端部可以在第二附接点814处附接至梁。第二附接点814可以通过将线806插入到梁808中的孔中而形成。此处,梁808弯折成使得具有两个孔。所述孔可以定位成在其设计形状中偏离线806的轴线,以提供线806至梁808的摩擦附接。可以使用钎焊、熔接或铜焊或其他合适的附接技术来代替摩擦接合或者除了摩擦附接之外还使用钎焊、熔接或铜焊或其他合适的附接技术。

常规的连接器叶片804可以在配合期间插入到壳体802的开口中,并且超弹性线806可以随着叶片804朝向配合位置移动而变形,使得超弹性线806中的恢复力产生所需的配合力。此处,线806的长度超过互连系统的工作距离或工作范围。对于具有设计的标称尺寸的连接器而言,有时被称为“擦拭(wipe)”的工作范围表示将两个连接器分开、但仍将发生电连接的距离范围。具有工作范围意味着连接器的配合接触部分将在连接器被完全压在一起之前就接触,使得配合接触部分将随着连接器被压在一起而抵靠彼此滑动。滑动可以去除配合表面上的氧化物和其他污染物并促进可靠的电连接。另外,即使连接器中的一个连接器或两个连接器偏离标称尺寸小于工作范围,工作范围也允许电连接。由于这两个原因,互连系统可以设计成具有2mm至4mm的工作范围。因此,在一些实施方式中,线806可以具有在此范围内的长度。

在一些实施方式中,梁808可以与壳体802分开,使得梁在叶片804被插入时朝向壳体偏转。这种偏转可以确保附接至梁808上的超弹性线806被迫使朝向叶片804,以确保用于可靠配合的足够的接触力。然而,在所图示的实施方式中,梁808具有在不偏转的情况下接触壳体802的第一壁820的部分。因此,梁808在配合时不偏转。然而,梁808可以定形状成在配合时变形,使得随着叶片804被插入,梁808的宽度可以减小以适应由叶片804占据的空间。这种配置可以提供制造公差,同时确保超弹性线806被迫使朝向叶片804以确保用于可靠配合的足够的接触力。在所图示的实施方式中,梁808具有使得梁能够被压缩的弯曲部和弯折部。

在所图示的实施方式中,梁808具有远端部,所述远端部定形状成在没有机械短截的情况下将叶片804导引到插座中。如可以在图8的示例中观察到的,梁808的首先与叶片804接触的部分是弯曲的,该部分具有将叶片804朝向围绕插座的壳体802的第二壁822导引的凸部。还可以观察到,叶片804的远端部针对此导引功能而被以类似的方式定形状。在所图示的实施方式中,叶片804具有渐缩梢端。因此,叶片804在其被插入时将被被迫抵靠壳体802的第二壁822。以此方式,叶片804将在超弹性线806与第二壁之间滑动,从而使得配合力能够由线806的变形来生成。此外,梁808的远端部可以构造成在梁808上提供接触点824。该配置仅在叶片804上提供非常小的短桩,从而改进互连系统的电气性能,特别是高频下的电气性能。

如在图8中所描绘的,连接器构造成使得超弹性线806在连接器处于未配合配置时包括弯折部并且因此被预加载;这种预加载可以在线中提供增强的恢复力,从而导致较大的配合力,这又可以提供更稳健和/或更可靠的接触。此外,如上所述,超弹性线806的高弹性极限和相关联的可变形性可以使得线能够变形以与叶片804相吻合。配合连接器可以被配置成使得叶片804的梢端不会延伸到插座中超过线806。因此,线806在配合时将至少在叶片804的端部处与叶片804接触。由于这种配置,与常规的连接器设计相比,短桩长度(叶片的延伸超过接触点的部分的长度)得以减小。

图9描绘了互连系统900的另一说明性实施方式,互连系统900由两个配合连接器形成,仅示出了其一部分。与图8中所描绘的实施方式类似,一个连接器包括位于壳体902中的超弹性线906和梁908,其中,壳体902形成插座的接纳部分并且适于接纳来自配合连接器的叶片904。所图示的配置以类似的方式确保叶片904的梢端处和梁908的远端部附近的接触,从而提供了较短的短桩长度。

在图9的实施方式中,超弹性线的第一端部在第一附接点910处连接至梁908。附接点910可以以任何合适的方式实施,比如将线906插入到梁908中的孔中并且接着被固定就位。这样的附接可以通过熔接、通过使梁908的金属变形或着以任何其他合适的方式来实现。梁908包括第一臂908a和第二臂908b。第一臂908a包括弯折部以形成接触点924,并且第二臂908b包括第二附接点914以连接至超弹性线906的第二端部。第二附接点可以类似地以任何合适的方式形成,包括通过将线906插入到梁中的孔中。如图9中所描绘的,超弹性线906被预加载(弯折)以在配合期间提供增强的接触力。当叶片904被插入到连接器中时,叶片可以接触第一臂908a上的接触点924和超弹性线906两者,以与至少两个接触点形成电连接。

图10描绘了互连系统1000的又一实施方式,该实施方式与图8至图9中所描绘的互联系统类似。该连接器包括超弹性线1006和位于适于接纳连接器叶片1004的壳体1002中的梁1008。超弹性线1006的第一端部在第一附接点1010处附接至梁1008。附接点1010可以是使用上面针对附接点810或910所描述的技术中的任一种技术或者以任何其他适合的方式形成。

梁1008可以形成为在一个端部处包括从梁的表面向上延伸的突片。该突片可以包括穿过该突片的孔。超弹性线1006的第二端部在第二附接点1014处附接至梁上的突片。附接点1014可以以任何合适的方式形成,包括使用上面针对附接点814和914所描述的技术。

梁1006的远端部可以类似地包括用于在梁1006上提供较短的短桩长度的接触点。在所图示的实施方式中,接触点由从梁1008突出的构件提供。在所图示的实施方式中,所述构件为线区段1012。线区段1012在一些实施方式中可以类似地由超弹性线形成。然而,在一些实施方式中,该构件可以使用任何合适的传导性结构来形成。在配合期间,线区段1012和超弹性线1006在不同的接触点处接触叶片1004,使得形成可靠的电连接并且使得具有提供期望的高频性能的较短的短桩。应当理解的是,在参照图8至图10所描述的实施方式中,在配合期间引入到超弹性线806、906和1006中的应变可能超过常规材料的弹性极限,因此超弹性材料的较大的弹性极限使得这样的设计成为可能。还应当理解的是,连接器的其他部件除了可以由超弹性线制成之外还可以由超弹性材料制成。因为本公开不限于此,所以例如梁808、908和1008的任何部分、线区段1012、叶片804、904和1004或连接器的任何其他合适的部分可以由超弹性材料制成。

取决于具体实施方式,诸如线、引脚、叶片、梁等之类的超弹性部件可以具有任何合适的尺寸。例如,在某些实施方式中,超弹性线的直径可以为约0.125mm、约0.177mm、约0.25mm或在约0.08mm与约0.3mm之间。然而,应当领会的是,当超弹性线意在形成电力接触件的一部分时,线可以具有较大的直径。在一些实施方式中,超弹性线的长度可以在约2mm至20mm之间。然而,应当理解的是,因为本公开不限于此,所以其他尺寸和/或几何形状也是可以的。在一些实施方式中,线甚至可以比本文中所指示的尺寸小,比如为被视为超小尺寸的标准尺寸。这样的线的等级可以小于0.08mm,比如约1密耳。

根据本公开的另一方面,将超弹性材料结合到可分开的电连接器中可实现连接器设计的小型化,从而使得可以增大电连接器中的连接的总体密度。连接器的信号密度在本文中被定义为设计成沿着电连接器的特定尺寸承载每单位长度信号的传导性元件的数目。对于背板连接器而言,通常平行于插塞到背板的子卡的边缘来测量所述尺寸。在一些实施方式中,可以通过减小连接器的各种部件的特征尺寸(例如截面面积)来增大连接器的信号密度;然而,这种尺寸的减小会使部件更容易受到损害。例如,由于在连接器的配合接口中使用的线的截面面积减小,所以线的任何变形(例如由配合期间的未对准所引起的力引起的变形)可能会导致较大的局部应变,较大的局部应变可能导致永久变形。

在一些实施方式中,变得永久变形的单个线会基本上破坏整个连接器以及/或者需要对包含被损坏的连接器的互连系统进行复杂且昂贵的维修。然而,超弹性材料的高弹性极限可以允许这种小型化且同时显著地降低了连接器被不经意地施加到各种部件上的力损坏的可能性。具体地,超弹性材料的可变形性可以允许保持期望水平的稳健性的更高密度的连接器设计。

图11A示出了具有支承在壳体1104中的多个引脚1102的连接器1100的说明性实施方式。如上所述,引脚可以具有比由常规材料制成的常规连接器小的截面面积,以实现更高密度的信号导体。图11B描绘了引脚1102b中的一个引脚已经变形(例如由于在配合期间错误施加的力而变形)的实施方式。如果由常规材料制成,则引脚1102b可能永久变形并且连接器可能不可用。然而,由超弹性材料制成的引脚1102b能够经受图11B中所描绘的变形而不屈服,并且随后恢复至图11A所示出的未变形状态。

在一些实施方式中,连接器的壳体还可以包括减压特征以减小局部变形的程度,使得连接器可以不易于由不经意地弯折线而永久变形并损坏。减压(relief)元件可以导引引脚上的弯折部穿过弧,该弧形提供比在壳体的尖锐边缘上弯折的类似的引脚大的曲率半径,并因此具有较小的应力。例如,图11C是图11A和图11B中所描绘的连接器的放大截面图;如图11C中所描绘的,壳体1104包括用于连接器1100中的各个引脚1102的减压元件1106。减压元件1106在引脚1102离开壳体的位置处形成为壳体1104中的渐缩锥形部分。如由弯折的引脚1102b所图示的,与具有尖角的设计相比,渐缩部分在引脚被意外弯折的情况下导致引脚的曲率半径增大,并且因此减小了引脚受到的局部应变。这样的局部应变的减小可以足以防止引脚的屈服和相关联的对连接器的永久性损坏。例如,渐缩部分可以构造成使得引脚1102可以变形到为引脚的直径的约1.5倍的最小曲率半径。超弹性材料可以经受这样的变形而不屈服,而常规材料会屈服并且永久变形。

在一个非限制性示例中,连接器中的导体可以是由直径为约0.25mm的超弹性线制成的引脚。如上所述,连接器可以被配置成具有布置成二维阵列的引脚。例如,24.6mm×21.5mm的阵列可以包括12排,其中,每排具有6对引脚,从而形成72个差分信号对;每个对可以具有约0.65mm的信号至信号间距。这样的布置可以提供具有每平方厘米约13.6个信号对的连接器。应当理解的是,超弹性材料可以针对0.25mm直径的引脚实现足够的机械稳健性,使得连接器可以重复配合和不配合而不损坏引脚。

相比之下,包括由常规合金制成的传导性元件的常规连接器设计可能需要较大的部件和/或附加的结构特征来保证类似的合适程度的机械稳健性。例如,常规材料可能不能以小直径线或引脚的形式来可靠地使用,因此通常被设置为较宽的叶片。此外,还可能需要具有加强肋的较大的接地导体来保护信号导体。在一个示例中,具有由常规材料制成的传导性元件的常规连接器的总体尺寸与上述连接器类似,但是导体的较大尺寸会限制连接器的密度。例如,导体可以布置成具有12排4个信号导体对的24.6mm×22.5mm的阵列,每个对具有约1.65mm的信号至信号间距。这样的连接器可以提供每平方厘米约8.7个信号对的信号密度。在此示例中,超弹性导体的使用使得连接器具有比使用常规材料的连接器大55%以上的信号密度。然而,应当理解的是,可以使用可以提供增加更大的信号密度的超弹性导体的其他合适的尺寸和/或配置。

根据本公开的另一方面,在一些实施方式中,传导性元件的仅一部分可以包括超弹性材料。例如,会经受较大变形的部分可以由超弹性材料制成,而不受到较大变形的其他部分可以由常规材料制成。替代性地,在一些实施方式中,由超弹性材料制成的传导性元件可以用作弹簧元件,以提供由常规连接器材料制成的连接器部件之间的期望的配合力。本发明的本发明人已经认识到并且意识到,电连接器的仅一部分由超弹性材料制成的实施方式会有益于提供具有改进的电气性能的连接器。更具体地,许多超弹性材料具有的电传导性比电连接器中使用的常规材料具有的电传导性低,因此限制超弹性材料的使用可以改进连接器的总体传导性。此外,许多超弹性材料可能比用于电连接器的常规材料昂贵;因此,通过将超弹性材料的使用限制至连接器的超弹性材料的机械性能可能会有益的部分中可以降低连接器的成本。

因此,在一些实施方式中,超弹性部分可以在连接器的配合接口处或者在连接器的配合接口的附近附接以及/或者耦接至连接器的由常规材料制成的部分。因为本公开不限于此,因此取决于具体实施方式,超弹性部分可以通过冲压、熔接、铆接或任何其他合适的附接工艺附接至常规材料。例如,图12描绘了包括由常规材料制成的第一部分1202和超弹性部分1204的传导性元件1200的一部分的说明性实施方式。在所描绘的实施方式中,超弹性部分是可以如上面参照图2至图7所描述的在配合期间变形的线。线形成连接器的配合接触部分。部分1202形成接触尾部、此处被图示为针眼压配合式的接触尾部。中间部分可以由超弹性材料和/或常规材料形成。第一部分1202冲压成具有突片,所述突片可以形成为围绕超弹性部分1204、使得常规材料和超弹性材料机械耦接且电耦接的套环1206。机械耦接可以基于套环抵靠超弹性材料的压力来实现,或者可以使用钎焊、熔接或其他附接技术来形成。在图12所描绘的实施方式中,超弹性部分1204包括永久变形成比套环1206的开口宽的端部部分1208。这种永久变形的端部部分可以改进常规材料与超弹性材料之间的机械耦接和/或电耦接,并且会有助于防止超弹性部分滑出套环。然而,应当理解的是,在一些实施方式中,永久变形的部分可以具有任何合适的形状并且可以沿超弹性部分设置在任何合适的位置处,包括远离超弹性部分的端部的位置处。此外,应当理解的是,因为本发明不限于此,因此在一些实施方式中可以不包括永久变形的部分。

图13A和图13B描绘了包括接触元件1302的连接器1300的另一实施方式,接触元件1302包括超弹性部分1304和第二部分1306,其中,超弹性部分1304形成传导性元件的配合接触部分。超弹性部分1304形成为波形状并且接合(例如熔接)至由常规材料制成的第二部分1306。超弹性部分1304设置在适于接纳常规连接器叶片1310的壳体1308中。如图13B中描绘的,当叶片1310被插入时,超弹性部分1304在壳体1308与叶片1310之间被压缩以生成所需的配合力。超弹性部分1304的波形状在压缩时被整平。

图14A和图14B描绘了包括附接至由常规材料形成的背垫板1402的超弹性部分1404的传导性元件的配合接触部分1400和1410的两个另外的实施方式。在图14A中示出的实施方式中,超弹性部分1404通过熔接件1406连接至背垫板,而在图14B中示出的实施方式中,超弹性部分1404通过铆接件1408附接。

图14C描绘了包括图14B的配合接触部分1410且处于配合配置的互连系统1430的一部分的截面侧视图。与上面参照图13B所描述的实施方式类似,当配合时,超弹性部分1404的波形状被压缩并被整平,以在连接器叶片1412与背垫板1402之间生成接触力。与图12中所描绘的实施方式相比,图14A至图14B中所描绘的实施方式中的背垫板可以在由常规材料制成的部分之间通过超弹性材料提供较短的传导路径。例如,如图14C中所描绘的,在叶片1412与背垫板1402之间形成有传导路径L;路径L的长度可以显著短于超弹性部分1404的总体长度。如上所述,由于许多超弹性材料具有的电传导性小于常规材料的传导性,所以通过超弹性材料提供的较短传导路径可以提供改进的电子性能。

应当理解的是,尽管在上述实施方式中,超弹性部分附接至由常规材料制成的部分,但是在一些实施方式中,超弹性部分可以不附接至常规材料,因为本公开不限于此。例如,超弹性部分可以被设置为独立的插入件,该独立的插入件构造为弹簧元件以在连接器内提供期望的配合力。此外,尽管超弹性部分被描绘为设置在由常规材料制成的部分(即常规连接器叶片)之间,但是在一些实施方式中,超弹性插入件可以设置在两个连接器叶片的接口外部并且可以配置为简单的弹簧元件以在两个叶片之间提供接触力。

包括超弹性部分和常规金属比如磷青铜的复合传导性元件可以以其他方式形成。例如,沿着传导性元件的长度的区段可以由不同的材料形成。所述区段可以通过熔接、铜焊或者以任何合适的方式熔合。弯折或者弯折成产生高于预定水平的应力的区段可以由超弹性材料形成,而其他部分可以由常规材料形成。

作为可以用于形成复合传导性元件的另一种技术的示例,超弹性构件可以用作传导性元件的结构支承件。该支承件可以在其全部长度或部分长度上涂覆有传导性材料。例如,传导性元件通常涂覆有金,并且可以使用这种材料。与常常定位至接触点的常规金涂层相反,在一些实施方式中,传导性涂层可以延伸到接触区域的外部并且可以覆盖传导性元件的较大部分的长度,比如大于传导性元件的长度25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%或95%直至100%的长度。

尽管在上述实施方式中描绘了简单的波形状,但是也可以使用其他几何形状。例如,图15描绘了包括具有“成角度的波”几何形状的超弹性部分1504的连接器的接触元件1500的实施方式。在配合期间,常规的连接器叶片1502可以沿着超弹性部分在多个接触点1506a和1506b处接触成角度的波。取决于具体实施方式,用于在连接器内生成配合力的波形几何形状、成角度的波形几何形状或任何其他合适的几何形状可以通过任何合适的方法来形成,所述方法包括但不限于标准冲压方法、压印、热处理方法或这些方法的任何适合的组合。

在所图示的实施方式中,成角度的波相对于接触元件的宽度成角度,使得垂直于接触元件的伸长尺寸的线在配合区域内的任何点处将接触波中的至少一个波。例如,位于一个波的近端端部附近的线L接触相邻的波的远端端部。这样的配置有利于在不形成电短桩的情况下进行配合。通过此配置,无论是否在其工作范围内,配合叶片的梢端都被端接,这使得与波形接触元件接触。

根据本公开的另一方面,超弹性材料的高弹性极限还可以实现下述设计:该设计在差分对中的导体之间提供大致恒定的阻抗,并且因此降低了连接器中的阻抗变化和反射并且提高了信号完整性。成对导体之间的阻抗取决于导体之间的间距以及导体之间的材料的介电常数两者。因此,为了提供恒定的阻抗,当导体在具有不同介电常数的环境之间转换时,导体之间的间距可以改变。

例如,定形状为插座的配合接触部可以具有较大的外部尺寸,以使得配合接触部插入到插座中。为了使插座接触部之间的边缘至边缘间距与存在于配合接触部的边缘至边缘间距保持相同,插座的中心至中心间隔可以大于插座外的配合接触部的中心至中心间距。因此,插入插座中的配合接触部的中心至中心间距在插入到插座中和不插入插座中时需要改变。在图2A和图2B的示例中,配合接触部由线204形成,并且通过图2A和图2B的比较可以观察到分开时的改变以及对这些线进行弯折的需要。

作为另一示例,在一个实施方式中,电连接器中的导体在处于未配合配置时可以被气隙分隔开。在配合配置中,导体可以被具有比空气的介电常数大的介电常数的壳体材料分隔开。在这样的实施方式中,可以通过使导体变形来增大导体之间的间距,以保持恒定的阻抗。这样的实施方式会是有利的,因为其可以提供一种能够不易于受可能由不完全配合引起的阻抗变化的上述效果影响的连接器。具体地,如果连接器不经意地未完全配合,则形成差分对的导体的第一部分不会被完全接纳在壳体中,并且因此导体会被气隙分隔开。导体的第二部分可以被接纳在壳体中,并且被具有比空气的介电常数大的介电常数的壳体材料(例如塑料)分隔开。通过增大壳体中的导体之间的间距,导体的阻抗也可以被保持处于大致恒定的值,即使在不完全配合的配置中也可以被保持处于大致恒定的值,并且可以减少和/或最小化来自阻抗变化的不期望的反射和/或噪声。因此,与不包括这种阻抗匹配设计的连接器设计相比,这样的实施方式可以对不完全和/或部分配合提供较大的公差。

重要的是,为了减少与阻抗改变相关联的上述负面影响,导体之间的间隔的改变必须发生在较小距离上,从而导致具有较小曲率半径的相对较大的局部变形。使用常规材料不可能产生这种变形而不产生屈服和相关联的永久变形。然而,超弹性材料的高弹性极限和相关联的可变形性可以使得这种变形能够被可靠且重复地施加至导体而不屈服。

参照图2A和图2B来描述包括上述阻抗匹配特征的连接器的说明性实施方式。在图2A中所描绘的未配合配置中,超弹性线204具有比如在图2B中所描绘的线在处于配合配置中时具有的第二间距S2小的第一间距S1。在形成差分对的传导性元件之间具有不同的间隔可以有利于通过互连系统沿着信号路径的长度来调节阻抗。导体之间的间隔的这种增大可以抵消未配合配置中的气隙与配合配置中的包括壳体材料(例如塑料)的间隙之间的介电常数的对应的增大,从而提供更一致的阻抗。在配合时,提供传导性元件的一部分的横向弯折的类似方法可以有助于调节诸如阻抗或串扰之类的电气性能。例如,在一些实施方式中,两个信号导体之间的间距可以减小或者如图2B中所示的那样增大。

在其他实施方式中,信号导体与相邻的屏蔽件或接地导体之间的间距可以增大或减小。在该上下文中,横向运动指的是垂直于连接器的插入方向的运动。针对经受横向运动的部分使用超弹性构件而不是常规材料允许较宽范围的横向运动并且降低了损坏互连系统的风险。

本发明的发明人已经认识到并且意识到,可以利用上面论述的形状记忆作用来提供在初始配合过程中需要非常小的力或者不需要力的电连接器。图16A和图16B描绘了这种连接器1600的一部分的说明性实施方式。例如,所图示的部分可以形成信号发射部的一部分以提供连接至印刷电路板的连接,或者所图示的部分可以用在连接器的任何其他适合的部分中。图16A示出了部分配合的配置,其中,连接器部分被冷却至转变温度以下。超弹性线1604可以被训练成在低于转变温度时是大致直的,使得其不接触插座1602的侧壁。因此,超弹性线1604可以在没有或者最小的力的情况下被插入到插座中。图16B示出了处于完全配合配置的连接器,并且连接器已被加热至高于转变温度的温度。超弹性线1604经受形状改变,使得线在多个接触点处接触插座1602的侧壁以形成合适的连接。可以通过适当的训练(例如热处理)来控制超弹性线的高于转变温度的具体形状,以提供实现期望接触力的接触。根据需要,连接器可以随后通过下述方式被移除:将连接器冷却至转变温度以下,以再次诱发相变并且使超弹性线1604恢复为直的形状以便于移除。优选地,转变温度低于室温或者替代性地低于连接器的操作温度,使得连接器在正常操作期间不会不经意地断开连接。

本文中所描述的连接器的各种部件和/或部分可以作为互连系统的一部分包括在任何合适的组合中。例如,图17描绘了电互连系统1700的一个实施方式,其图示了可以应用上述实施方式中的任一实施方式的环境。电互连系统1700包括子卡连接器1720和背板连接器1750。子卡连接器1720设计成与背板连接器1750配合,从而在背板1760与子卡1740之间形成电传导路径。尽管没有明确示出,但是互连系统1700可以将多个子卡互连,所述多个子卡具有类似的子卡连接器,所述子卡连接器配合至背板1760上的类似的背板连接器。

尽管图17图示了不必包括超弹性部件的互连系统,但是包含超弹性配合接触部分的传导性元件和/或包含如上所述的超弹性部分的传导性插座可以代替图17中所图示的传导性元件中的一些或全部。

此外,尽管本文中所描述的各种实施方式包括具有超弹性材料的一个或更多个部件,但是应当理解的是,本公开在这方面不受限制。例如,在一些情况下,这些部件可以包括在技术上不具有超弹性的材料,但是可以包括在低于其屈服应力的应力下进行操作(并且因此不经受塑性变形)的一种或更多种顺从材料。在其他实施方式中,可以包括非超弹性材料并且可以在高于其屈服应力的应力下进行操作,因此这些部件可能是不可重复使用的。

尽管已经结合各种实施方式和示例描述了本教示,但是本教示并不意在限于这些实施方式或示例。相比之下,如本领域技术人员将领会的,本教示包括各种替代方案、改型和等同物。因此,前面的描述和附图仅作为示例。

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