非焊接型的排线连接器结构及连接器

1.本公开属于超导量子处理器封装技术领域，涉及一种非焊接型的排线连接器结构及连接器。


背景技术：

2.超导量子处理器是一微波器件，其工作在极低温度环境下，典型的工作温度低于10mk。为了保护低温环境，减少漏热造成的功率损失，一般使用超导线材，利用其超导绝热的特点减少漏热。同时，随着量子处理器规模的提升，信号数量不断增加，高密度的超导排线应运而生。而有些超导材料的焊接特性不是很好，很难采用常规工艺实现可靠的焊接。所以，如何将超导的高密度线进行上下级的连接，就成了一个需要解决的问题。
3.现有的连接线方案一般都采用分立的连接器和锡焊或电弧焊等方式进行信号线与连接器的焊接。而使用分立的连接器将严重限制集成度的提升，基本采用排线形式，也因为连接器的体积而限制了整体的集成度。而使用锡焊，对部分超导材料的附着性不好，即便通过特殊的助焊剂等处理，也不能得到很好的连接强度，从而在超低温
‑
室温的升降温循环中，也形成了焊接点脱离的隐患。而电弧焊的连接方式是将排线与连接器处于熔融状态后进行连接融合，相对连接效果和连接强度都较好，但是实施电弧焊的过程中要求材料有一定的牺牲，且焊接点的形状和体积也不好控制，尤其是同时处理较多焊点时也会带来不便。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本公开提供了一种非焊接型的排线连接器结构及连接器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
6.(二)技术方案
7.本公开的第一个方面提供了一种非焊接型的排线连接器结构。上述排线连接器结构包括：至少一个连接器单元，以及用于固定上述至少一个连接器单元的固定框架。每个连接器单元包括：连接器主体，绝缘垫片以及压合固定件。连接器主体包括：用于与外部连接器或接头进行连接的外接头，与外接头连接的连接器平台，以及从外接头内部延伸经过连接器平台并显露出来的芯线和绝缘子。芯线包括：信号芯和设置于信号芯外侧且与信号芯间隔设置的屏蔽芯，绝缘子位于信号芯与屏蔽芯之间，连接器平台表面显露的芯线上设置有用于与排线进行电学连接的凸起部，排线包括信号线和地线。绝缘垫片设置于连接器平台上且用于隔离排线中的信号线和地线。压合固定件与外接头、绝缘垫片以及连接器平台上表面为可拆卸式固定。
8.根据本公开的实施例，连接器平台与外接头沿着芯线延伸方向呈阶梯形状，外接头朝向连接器平台的一侧显露出部分绝缘子。其中，绝缘垫片与外接头朝向连接器平台一侧显露的部分绝缘子以及连接器平台表面显露的绝缘子同时接触。
9.根据本公开的实施例，绝缘垫片和外接头的外侧还设置有卡合部，压合固定件的
内侧设置有与卡合部进行匹配的对接部，压合固定件的底部还设置有用于与地线位置的凸起部相匹配的凹入部，通过卡合部与对接部的装配以及凸起部与凹入部的装配实现压合固定件与外接头、绝缘垫片以及连接器平台上表面之间的可拆卸式固定。
10.根据本公开的实施例，当连接器单元的个数m≥2时，m个连接器单元以单排或多排堆叠的形式进行排列，固定框架的个数大于或等于连接器单元的排数，每个固定框架用于固定一排连接器单元中的全部或部分连接器单元，通过相邻两个固定框架之间的固接实现所有连接器单元的固定。
11.根据本公开的实施例，固定框架包括可拆卸式固定的第一框架部分和第二框架部分，第一框架部分的内侧与压合固定件相匹配；第二框架部分的内壁与连接器平台的下表面相匹配。
12.根据本公开的实施例，第一框架部分和第二框架部分的相应位置设置有安装孔，安装孔用于安装紧固件；第一框架部分和第二框架部分相对的表面之间预留有缝隙，通过紧固件实现紧固，使得连接器平台上的排线与凸起部之间紧密贴合。
13.根据本公开的实施例，第一框架部分与第二框架部分的相对侧分别设置有相互匹配的卡扣式结构，基于卡扣式结构的装配实现第一框架部分与第二框架部分的可拆卸式固定。
14.根据本公开的实施例，压合固定件朝向第一框架部分的一侧设置有用于定位的第一结构，第一框架部分的内侧设置有与第一结构形状互补的第二结构；和/或，连接器平台的下表面设置有用于定位的第三结构，第二框架部分的内侧设置有与第三结构形状互补的第四结构。
15.根据本公开的实施例，固定框架包括可拆卸式固定的第一框架部分和第二框架部分；其中，第一框架部分与压合固定件为一体式结构或可拆卸式连接，第二框架部分与连接器主体为一体式结构或可拆卸式连接。
16.本公开的第二个方面提供了一种连接器。上述连接器包括：如上所述的任一种非焊接型的排线连接器结构以及排线。排线设置于排线连接器结构的连接器平台上，排线中的信号线用于与连接器平台上显露出的信号芯基于凸起部进行电学接触，排线中的地线用于与连接器平台上显露出的屏蔽芯基于凸起部进行电学接触。其中，排线的信号线和地线均为金属箔片的形式。
17.根据本公开的实施例，金属箔片为超导金属箔片，金属箔片的厚度低于0.05mm。
18.(三)有益效果
19.从上述技术方案可以看出，本公开提供的非焊接型的排线连接器结构及连接器，具有以下有益效果：
20.连接器平台显露的芯线上设置的凸起部能够与排线中的信号线以及地线分别对应接触，实现了良好的电学接触，同时，基于绝缘垫片的设置可以有效保证信号线与地线之间的良好屏蔽，基于压合固定件的设置可以提供在垂直于芯线延伸方向上的定位和固定作用，基于固定框架的设置可以实现一个或多个连接器单元的紧固，从而提升了固定强度和电学连接的可靠性，本公开的非焊接型的排线连接器结构无需采用焊接的形式与排线进行固定，而且可以根据连接器单元的个数进行灵活组合和排列，具有良好的可扩展性。
附图说明
21.图1为根据本公开实施例所示的连接器主体的结构示意图。
22.图2为根据本公开实施例所示的非焊接型的排线连接器结构与排线进行组装时的分解示意图，其中(a)压合固定件的结构示意图，(b)为排线和绝缘垫片之间的相对位置示意图，(c)为连接器主体的结构示意图。
23.图3为根据本公开实施例所示的连接器主体和绝缘垫片的外侧设置有卡合部的结构示意图。
24.图4为根据本公开实施例所示的压合固定件的内侧设置有对接部以及凹入部的结构示意图。
25.图5为根据本公开实施例所示的不包含固定框架的非焊接型的排线连接器结构组装之后的立体结构示意图。
26.图6为根据本公开实施例所示的包含固定框架的非焊接型的排线连接器结构的立体结构示意图。
27.图7为根据本公开实施例所示的非焊接型的排线连接器结构形成多排堆叠的形式以及装配细节的示意图。
28.【符号说明】
[0029]1‑
连接器单元；
[0030]
10
‑
连接器主体；
[0031]
100
‑
第一卡合部；
[0032]
101
‑
外接头；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
102
‑
连接器平台；
[0033]
1031
‑
信号芯；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1033
‑
屏蔽芯；
[0034]
1032
‑
绝缘子；
[0035]
1032a
‑
外接头侧面显露的绝缘子；
[0036]
1032b
‑
连接器平台表面显露的绝缘子；
[0037]
104
‑
凸起部；
[0038]
11
‑
绝缘垫片；
[0039]
110
‑
第二卡合部；
[0040]
12
‑
压合固定件；
[0041]
121
‑
第一对接部；
[0042]
122
‑
第二对接部；
[0043]
123
‑
凹入部；
[0044]2‑
固定框架；
[0045]
21
‑
第一框架部分；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
‑
第二框架部分；
[0046]
23
‑
固定件；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24
‑
紧固件；
[0047]
211
‑
第一卡扣匹配部；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
221
‑
第二卡扣匹配部；
[0048]3‑
排线；
[0049]
31
‑
信号线；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
33
‑
地线。
具体实施方式
[0050]
本公开的实施例提供了一种非焊接型的排线连接器结构及连接器，在不限制对外连接的外接头具体形式的前提下，连接器平台能够很好地与不适合焊接的排线的信号线和地线实现紧密接触，并可以实现较小的接触电阻，同时该连接器结构不限制单排的线芯数量，可以根据实际需求层叠组合扩展成单排或多排堆叠的形式，增加了使用灵活性。
[0051]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0052]
本公开的第一个示例性实施例提供了一种非焊接型的排线连接器结构。本公开的附图中，图2、图4、图5和图6的外接头一端以波浪线示意具体细节结构的省略。
[0053]
图1为根据本公开实施例所示的连接器主体的结构示意图。图2为根据本公开实施例所示的非焊接型的排线连接器结构与排线进行组装时的分解示意图，其中(a)压合固定件的结构示意图，(b)为排线和绝缘垫片之间的相对位置示意图，(c)为连接器主体的结构示意图。图6为根据本公开实施例所示的包含固定框架的非焊接型的排线连接器结构的立体结构示意图。图2中以虚线箭头示意了装配过程中的安装位置。
[0054]
参照图6所示，本公开的排线连接器结构包括：至少一个连接器单元1，以及用于固定上述至少一个连接器单元1的固定框架2。
[0055]
参照图2中(a)～(c)所示，每个连接器单元1包括：连接器主体10，绝缘垫片11以及压合固定件12。
[0056]
参照图1所示，连接器主体10包括：用于与外部连接器或接头进行连接的外接头101，与外接头101连接的连接器平台102，以及从外接头101内部延伸经过连接器平台102并显露出来的芯线和绝缘子。芯线包括：信号芯1031和设置于信号芯1031外侧且与信号芯1031间隔设置的屏蔽芯1033，绝缘子1032位于信号芯1031与屏蔽芯1033之间。参照图2中(b)和(c)所示，连接器平台102表面显露的芯线上设置有用于与排线3进行电学连接的凸起部104，排线3包括信号线31和地线33。绝缘垫片11设置于连接器平台102上且用于隔离排线3中的信号线31和地线33。参照图2中(a)～(c)所示，压合固定件12与外接头101、绝缘垫片11以及连接器平台101上表面为可拆卸式固定。
[0057]
本公开中，外接头101用于与外部连接器或接头进行连接，具体截面形状和规格尺寸不作限制。
[0058]
通过设置凸起部104类似的加固结构可以采用对排线3进行永久性损伤或摩擦力加大的形式实现固定。同时凸起部104还作为信号芯或屏蔽芯与排线的连接点，可以优化设计凸起部的具体大小、接触面积等来降低接触电阻，以提升电学性能。
[0059]
图3为根据本公开实施例所示的连接器主体和绝缘垫片的外侧设置有卡合部的结构示意图。图4为根据本公开实施例所示的压合固定件的内侧设置有对接部以及凹入部的结构示意图。为了清楚示意，图4中将压合固定件采用底朝上的观察视角示意，图3和图4的坐标系是统一的，在描述时，“上”、“下”、“底部”、等方位词是按照图3所示意的观察视角进行的描述。图3中以虚线箭头示意了装配过程中的安装位置。
[0060]
根据本公开的实施例，参照图3和图4所示，绝缘垫片11和外接头101的外侧还设置有卡合部，压合固定件12的内侧设置有与卡合部进行匹配的对接部。本实施例中，采用第一卡合部100来描述外接头101外侧设置的卡合部，采用第二卡合部110来描述绝缘垫片11外
侧设置的卡合部，采用第一对接部121来描述压合固定件12内侧设置的用于与第一卡合部100进行匹配的对接部，采用第二对接部122来描述压合固定件12内侧设置的用于与第二卡合部110进行匹配的对接部。
[0061]
参照图3和图4所示，压合固定件12的底部还设置有用于与地线位置的凸起部104相匹配的凹入部123，通过卡合部与对接部的装配以及凸起部与凹入部的装配实现压合固定件12与外接头101、绝缘垫片11以及连接器平台102上表面之间的可拆卸式固定。
[0062]
需要说明的是，图3和图4中的卡合部和对接部的形状或结构仅作为示例，上述卡合部和对接部为相互匹配能够实现定位固定的结构，可以任何形式的小异形结构，例如可以是凸点和凹槽的形式，或是一个棱边/弧形/拱形边与对应形状的轨道槽的形式，或是柱体与孔的形式，等等，任何能够实现压合固定件12与绝缘垫片11和外接头101之间的可拆卸式固定连接的形式均在本公开的保护范围之内。
[0063]
图5为根据本公开实施例所示的不包含固定框架的非焊接型的排线连接器结构组装之后的立体结构示意图。图5中以点划线虚线标示连接器平台102与外接头101之间的描述分界，实际上连接器主体10的连接器平台102与外接头101为一体式的结构，由于各自功能的差异将连接器主体10描述为两个部分。
[0064]
本公开的实施例中，连接器主体10可以是绝缘材料，其内嵌入有信号芯1031和设置于信号芯1031外侧且与信号芯1031间隔设置的屏蔽芯1033。连接器主体10电可以是金属材料，这种情况下，外接头这一段的连接器主体呈中空圆筒形嵌套圆柱体的结构，在中空圆筒形与圆柱体之间设置有呈中空圆筒形的绝缘子；连接器平台这一段的连接器主体呈柱体，该柱体中由内向外分别分布有信号芯1031、绝缘子和屏蔽芯1033，其上方为平面形式。上述柱体的截面形状不作限制，可以是矩形、或者半圆形等。在使用时，当连接器主体10为金属材料时，连接器主体的外部还可以设置绝缘套，以保证操作安全。
[0065]
根据本公开的实施例，参照图5所示，连接器平台102与外接头101沿着芯线延伸方向呈阶梯形状，外接头101朝向连接器平台102的一侧显露出部分绝缘子，绝缘垫片11与外接头101朝向连接器平台一侧显露的部分绝缘子以及连接器平台表面显露的绝缘子同时接触。参照图5所示，在本公开中以1032a来描述外接头侧面显露的绝缘子，以1032b来描述连接器平台表面显露的绝缘子，并且在图2中(c)为了清楚示意，特意采用斜线填充示意了连接器平台表面显露的绝缘子1032b。进行组装时，绝缘垫片11与外接头侧面显露的绝缘子1032a和连接器平台表面显露的绝缘子1032b都进行接触。
[0066]
沿着非焊接型的排线连接器结构的芯线延伸方向，在外接头101这一段，绝缘子为同轴的圆筒形式，外接头101内部的绝缘子1032位于信号芯1031与屏蔽芯1033之间；在连接器平台102这一段，绝缘垫片11与连接器平台表面显露的绝缘子1032b分别为分立的两个部分。
[0067]
图7为根据本公开实施例所示的非焊接型的排线连接器结构形成多排堆叠的形式以及装配细节的示意图。
[0068]
根据本公开的实施例，参照图6和图7所示，当连接器单元1的个数m≥2时，m个连接器单元1以单排或多排堆叠的形式进行排列。参照图7所示，固定框架2的个数大于或等于连接器单元1的排数，每个固定框架2用于固定一排连接器单元中的全部或部分连接器单元，通过相邻两个固定框架之间的固接实现所有连接器单元的固定。在图7中示意了采用固定
件23实现相邻两个固定框架之间的固接。
[0069]
根据本公开的实施例，参照图7所示，固定框架2包括可拆卸式固定的第一框架部分21和第二框架部分22，第一框架部分21的内侧与压合固定件12相匹配；第二框架部分22的内壁与连接器平台102的下表面相匹配。
[0070]
根据本公开的一实施例，参照图2中(a)～(c)和图7所示，第一框架部分21和第二框架部分22的相应位置设置有安装孔，安装孔用于安装紧固件24；第一框架部分21和第二框架部分22相对的表面之间预留有缝隙，通过紧固件24实现紧固，使得连接器平台102上的排线3与凸起部104之间紧密贴合。紧固件24例如为螺钉或螺栓等。
[0071]
根据本公开的另一实施例，参照图7所示，第一框架部分21与第二框架部分22的相对侧分别设置有相互匹配的卡扣式结构，基于卡扣式结构的装配实现第一框架部分21与第二框架部分22的可拆卸式固定。例如通过设置于第一框架部分21上的第一卡扣匹配部211和设置于第二框架部分22上的第二卡扣匹配部221之间的装配实现第一框架部分21与第二框架部分22的可拆卸式固定。
[0072]
上述两个实施例可以在同一个排线连接器结构中组合使用或者单独使用。
[0073]
根据本公开的实施例，压合固定件朝向第一框架部分的一侧设置有用于定位的第一结构，第一框架部分的内侧设置有与第一结构形状互补的第二结构；和/或，连接器平台的下表面设置有用于定位的第三结构，第二框架部分的内侧设置有与第三结构形状互补的第四结构。通过设置形状互补的结构，进一步提升压合固定件与第一框架部分之间、以及连接器平台与第二框架部分之间的装配可靠性。
[0074]
根据本公开的实施例，固定框架2包括可拆卸式固定的第一框架部分21和第二框架部分22；其中，第一框架部分21与压合固定件11为一体式结构或可拆卸式连接，第二框架部分22与连接器主体10为一体式结构或可拆卸式连接。
[0075]
综上所述，本实施例提供了一种非焊接型的排线连接器结构，连接器平台显露的芯线上设置的凸起部能够与排线中的信号线以及地线分别对应接触，实现了良好的电学接触，同时，基于绝缘垫片的设置可以有效保证信号线与地线之间的良好屏蔽，基于压合固定件的设置可以提供在垂直于芯线延伸方向上的定位和固定作用，基于固定框架的设置可以实现一个或多个连接器单元的紧固，从而提升了固定强度和电学连接的可靠性，本公开的非焊接型的排线连接器结构无需采用焊接的形式与排线进行固定，而且可以根据连接器单元的个数进行灵活组合和排列，具有良好的可扩展性。
[0076]
本公开的第二个示例性实施例提供了一种连接器，上述连接器包括：上述非焊接型的排线连接器结构以及排线3。参照图2中(a)～(c)所示，排线3设置于排线连接器结构的连接器平台102上，排线3中的信号线31用于与连接器平台102上显露出的信号芯1031基于凸起部104进行电学接触，排线3中的地线33用于与连接器平台102上显露出的屏蔽芯1033基于凸起部104进行电学接触。其中，排线3的信号线31和地线33均为金属箔片的形式。
[0077]
根据本公开的实施例，金属箔片为超导金属箔片，金属箔片的厚度低于0.05mm。
[0078]
本实施例中提供的连接器能够基于金属箔片与凸起部实现良好的电学接触的同时还通过凸起部对于排线3造成的永久性损伤(例如贯穿)或摩擦力加大的形式实现固定。此外，凸起部104还作为信号芯或屏蔽芯与排线的连接点，可以通过优化设计凸起部的具体大小、接触面积等来降低接触电阻，以提升电学性能。
[0079]
还需要说明的是，虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本公开的限制。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
[0080]
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
[0081]
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
[0082]
再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
[0083]
除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。
[0084]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。