专利名称：多层互连板及连接针的制作方法
技术领域：
本发明要求基于1997年8月29日提出的日本专利申请H09-233713，其内容在此列为参考。
本发明一般涉及到用来将通信系统的用户线连接到通信网络的互连板及连接针，并涉及到带有上述互连板及连接针的主配线架(MDF)。确切地说，本发明涉及到一种能使制作在绝缘层上的导电图形(在本说明书中简称为导电图形)沿所希望的路径进行电连接的多层互连板及连接针。
本发明还涉及到一种MDF，它利用多层互连板及连接针将用户线连接到诸如公众通信系统中的交换器之类的服务节点，且连接到其中提供了MDF的终端交换站。
通常，电话通信系统中的用户线被连接到多层互连板，然后用连接针连接到诸如交换器之类的服务节点。在多层互连板的各个绝缘层上提供有导电图形。一个绝缘层上的一个导电图形，用连接针连接于制作在另一绝缘层上的另一导电图形。
图1示出了现有技术的一种连接针76。此连接针76有一个不导电的心柱20以及制作在不导电心柱20上的环形连接图形21。
图2示出了常规技术中的一种多层互连板23和连接针76J与76K(通称为76)。当连接针76插入穿过多层互连板23的穿通孔24时，连接针76将多层互连板23的二个导电图形12A至12H(通称为12)连接起来。
在图2中，多层互连板23包括基本上不导电的绝缘层14A-14H(通称为14)以及分别制作在绝缘层14A-14H上的导电图形12A-12H(通称为12)。一个绝缘层14上的导电图形12与另一绝缘层上的导电图形电隔离。导电图形12在穿通孔24内壁处暴露。
当连接针76插入制作在多层互连板23中的穿通孔24J或24K(通称为24)中时，不同绝缘层上的导电图形12被连接针76的连接图形21彼此电连接。由于心柱20J和20K不导电而连接图形21L-21O导电，故沿12A-21L-12B、12C-21M-12D、12E-21N-12F和12G-21O-12H各路径形成电连接。
图3详细示出了图2所示的电通路12A-21L-12B和12C-21M-12D。导电图形12A与12B由连接图形21L连接，而导电图形12C与12D由连接图形21M连接。连接图形21L和21M彼此电绝缘。
常规连接针76只在二个不同绝缘层上的导电图形12之间形成一个电通路。例如在图2和3中，只在导电图形12A和12B之间形成一个电通路，而另一电通路形成在导电图形12C和12D之间。导电图形12B和12C彼此电隔离。
为了用上述结构在小的体积内得到足够的电通路，多层互连板必须含有8-10层，其制造及运行要求很高的精度。
因此，本发明的目的是提供一种可在小的体积内提供高密度的电通路而不要求过高的制造精度的多层互连板、一种用于这种多层互连板的连接针以及一种可使这种连接针沿所希望的方位插入多层互连板中的MDF。
根据本发明的一种情况，互连板包括多个不导电的绝缘层以及穿过此绝缘层的穿通孔。在各绝缘层上制作了多个导电图形，它们彼此电绝缘且在穿通孔的相同的轴向位置处暴露于穿通孔的内表面。
待要插入穿通孔的连接针有一个不导电的心柱和制作在不导电心柱上用来电连接暴露于不同绝缘层上穿通孔内侧的二个导电图形的连接图形。连接针在其不同的各个轴向位置处可有多个连接图形。
连接图形沿连接针的轴向延伸，且借助于在轴向不同而圆周上相同的位置处使导电图形相接触而将制作在不同绝缘层上的二个导电图形在穿通孔中相同的圆周位置处电连接起来。或者，一个连接图形可沿连接针的轴向与圆周向二者延伸以便连接制作在穿通孔中不同层上不同圆周位置处的二个导电图形。
连接针还包含一个针头。沿连接针的径向相反方向伸出且彼此面对的第一对凸出物连接于针头的上部。沿连接针的径向伸出且彼此面对的第二对凸出物沿与第一对相同的圆周方位制作且连接于针头的下部。
用来将用户线连接到所需服务节点的MDF包含一个带有多个多层互连板的矩阵板、连接于用户线的用户侧以及连接于服务节点的服务节点侧。机械手有一对彼此面对面的臂，每个臂有沿连接针轴向对准的第一和第二腔。
第一和第二腔被制成与连接于针头上部的凸出物及连接于针头下部的凸出物分别配合，以便臂可沿所需方位抓住连接针。每个连接针的凸出物具有包括沿脚的轴向对准的边的V形，且臂的各个腔具有对应于凸出物V形的V形。机械手控制单元控制机械手以其臂去抓住连接针并沿所需方位将连接针插入一个穿通孔中，以便沿所需路径将用户侧连接于服务节点侧。
图1示出了一种常规的连接针76。
图2示出了根据现有技术的连接针76与多层互连板之间的连接。
图3示出了根据现有技术的连接针76J与多层互连板之间的连接。
图4示出了采用多层互连板的终端交换站30的分布。
图5示出了图4中矩阵板单元44的结构。
图6示出了图5中连接针的结构。
图7A和7B示出了本发明第一实施例的连接针体22。
图8示出了根据本发明第一实施例连接针插入多层连接板的状态。
图9示出了根据本发明第一实施例的导电图形之间的连接。
图10示出了本发明第二实施例的连接针体22。
以下参照附图来描述本发明的最佳实施例。实施例1图4示出了电话通信系统中本发明的终端交换站30的分布。此终端交换站30包含避雷器32、主配线架(称为MDF)52、服务节点端46、交换单元48及租用专线模块50。用户的通信设备56经由用户线58和避雷器32连接于MDF52。MDF52根据用户所要求的通信服务类型而将用户线58与诸如交换单元48和租用专线模块50之类的服务节点连接。MDF经由电话网络60由操作端54控制。
MDF52包含矩阵板单元44、连接针阵列40和42以及以其臂来移动连接针76的机械手38。MDF52还包含一个用来控制机械手38的机械手控制单元36和一个用来从操作端54接收机械手控制单元36所需控制信息的通信单元34。在连接针阵列40和42中，安置有待要插入矩阵板单元44中的连接针76。
安置在连接针阵列40中的连接针76的类型不同于安置在连接针阵列42中的连接针76的类型。机械手控制单元36根据从操作端54接收到的命令，从连接针阵列40或42中的一个选取能将用户线58连接到所需服务节点的恰当的连接针76，然后控制机械手38以便将选定的连接针76插入到矩阵板单元44的恰当位置中。
图5详细示出了图4所示的矩阵板单元44。此矩阵板单元44包含排列成矩阵的多个多层互连板23。矩阵板一列中的多层互连板23连接于排列在下一列中的多层互连板23。每个多层互连板23有多个较靠近避雷器32的用户侧端62、较靠近服务节点端46的服务侧端64以及排列成矩阵的穿通孔24。
连接针76在被机械手38的臂68旋转到预定方位之后，被插入到所需的穿通孔24中。每个用户线58经由避雷器32被连接到多层连接板23的用户侧端62。根据插入到所需穿通孔24中的连接针76的位置、方位和类型，多层互连板23的各个用户侧端62被连接到所需的服务侧端64。此服务侧端64进一步被连接到排列在下一列中的多层连接板23的用户侧端62。
图6详细示出了图5所示的连接针76和臂68。虽然为简化起见在图6中只示出了一个臂68，但实际上机械手38的彼此面对的二个臂68从相反的方向抓住连接针76。连接针76包含一个连接针体22和一个径向大于连接针体22的连接针头74。在围绕连接针体22整个周边局部延伸的连接针体22的外表面的有限部位处制作了用来电连接多层互连板23的二个导电图形12的连接图形21。
在连接针头74的二个相反侧的每侧上，在其上下部位处分别制作有彼此相对的V形凸出物70和72。另一方面，在臂68中制作有V形腔66和67，以便同V形凸出物70和72对准。因此，即使连接针阵列40或42中的连接针76的方位偏离正确方位，当机械手38的臂68抓住连接针头74时也可纠正此偏离。作为一种变通，凸出物及腔可具有曲线形状。凸出物和腔的数目可以变化，即使二者只有一或二个也可制作。但为了在臂68抓住连接针76时纠正连接针体22的倾斜，最好有一个以上的凸出物和腔。
机械手控制单元36使臂抓住连接针76，将连接针76旋转到所需的方位，并将连接针插入到所需的穿通孔24中。或者，在同一连接针阵列中的所有连接针可具有相同的圆周方位，而另一连接针阵列中的所有连接针76可具有不同的圆周方位。此时，借助于选择连接针76以适当定位的连接图形21插入到穿通孔中，可得到与臂68旋转之后再插入连接针76时所得到的相同的效果。
图7A和7B详细示出了图6所示连接针体22的二个例子。心柱20由不导电材料制成。连接图形21E、21F、21Q、21G和21H(通称为21)被安置在心柱20上。连接图形21将暴露于不同绝缘层上穿通孔24内侧的二个导电图形电连接起来。
连接针体22在其相同的轴向位置处有多个连接图形21。每个连接图形21是一个包含环绕着心柱的一部分环形的表面区。因此，每个连接图形21只环绕延伸有限的圆周部位，这些部位对应于多层互连板23的导体图形12。
图8示出了多层互连板23的导电图形12与连接针体22的连接图形21之间的电连接。在每个绝缘层14上制作有彼此电绝缘的多个导电图形12，且延伸到穿通孔24大致相同的轴向位置处的任一给定穿通孔24的内壁。
导电图形12在穿通孔24的相同轴向位置处有相同的宽度。穿通孔24中任何一对多个导电图形12的圆周间距和圆周范围都相同。制作在连接针76相同轴向位置处的连接图形12有相同的圆周宽度。制作在连接针76相同轴向位置处的任何一对连接图形21之间的圆周间距和圆周范围也相同。在连接针体22的轴向位置不同而圆周位置相同处，可制作多个连接图形21。
连接图形21沿连接针76的轴向延伸，并借助于使导电图形12在轴向不同而圆周向相同处相连接而将制作在不同绝缘层14上穿通孔24中周边位置相同处的二个导电图形12电连接起来。由于导电图形12不经由穿通孔24而延伸到其它层，故给定绝缘层上的导电图形也电绝缘于不同绝缘层上的导电图形，且可借助于连接针体22的连接图形21而彼此电连接。
导电图形12只沿有限的圆周距离部位暴露于穿通孔24的内表面。由于连接图形21也沿心柱20的有限圆周部位制作，故实际形成在穿通孔24中的连接会随连接针体22插入穿通孔24的方位而变化。由机械手控制单元36(图4)预先计算为了获得所需连接的适当的圆周方位，且在将连接针76插入穿通孔24之前，由机械手38以其臂68(图5)将连接针76旋转到由机械手控制单元36所算得的恰当方位。
借助于以这种方式组建导电图形和绝缘层，可将制作在二个不同绝缘层上的多个导电图形12彼此连接起来。例如，在二个导电图形12暴露于各个绝缘层上同一穿通孔24的场合下，可同现有技术那样在同样的空间中互连二倍数目的导电图形12。暴露在穿通孔24内壁上的导电图形12由连接针体22的连接图形电连接。
在图8中，图7A所示的连接针体22被插入到多层互连板23的穿通孔24中。相应的导电图形12借助于连接图形21E-21H而彼此连接，而电连接沿下列四种路径之一建立(1)12K-21E-12L,(2)12M-21F-12N,(3)12P-21G-12Q,(4)12R-21H-12S。连接针体22的心柱20是不导电的，故在路径(1)、(2)、(3)和(4)之间不导电。
图9详细地示出了图8中导电图形12K、12P、12L和12Q的电连接。在同一层A上制作有二个导电图形12K和12P，而在同一层B上制作有二个导电图形12L和12Q。根据现有技术，在穿通孔24中，每层只有一个导电图形12，而根据本发明的实施例，每层可有多个导电图形延伸于同一个穿通孔24。这些导电图形是电绝缘的。并可用连接针体22上的多个连接图形来进行单独连接。
在图9中仅仅二层A和B中，获得了二个导电图形路径12K-12L和12P-12Q。而为了获得高密度封装，在多层互连板中通常需要8-10层，根据本发明用4-6层就可实现同样的连接密度，从而缓解了制造精度问题。实施例2图10示出了连接针体22的一种变通结构。在图10的实施例中，心柱20上至少有一个导电图形21K不是简单的矩形而是沿圆周和轴向二个方向延伸所需范围以便连接制作在不同绝缘层上不同圆周位置处的二个导电图形12。
连接针体22的连接图形21K包含多个圆周区R和S，其位置沿连接针体22的周向和轴向是不同的。当连接针体22被插入到多层互连板23的穿通孔24时，沿穿通孔24周向和轴向的位置不相同的二个导电图形12分别同区域R和S相接触，并利用单个连接图形21K实现了电连接。
利用连接图形21K，使得要连接的各个导电图形无需处于相同的圆周位置。根据导电图形的安排而沿周向和轴向使导电图形延伸必要的范围，可在变化更多的导电图形之间实现连接。
如上所述，借助于为多层互连板各层中同一穿通孔提供多个导电图形，且插入其中制作有用来连接导电图形12的连接图形21的连接针76，可容易地沿所需路径形成导电图形之间的电通路。而且，由于在各层的穿通孔24上暴露有多个导电图形12，故用多层互连板的较少的层就可实现高密度封装。
权利要求
1．一种用来互连通信线的互连板，它包含带有穿通孔的绝缘层，上述绝缘层基本上是不导电的且为所述穿通孔所穿通；以及制作在上述绝缘层上的多个导电图形，上述多个导电图形彼此电绝缘且在上述穿通孔的大致相同的轴向位置处暴露在上述穿通孔的内侧上。
2．权利要求1所述的互连板，还包含其上各带有上述多个导电图形的多个上述绝缘层。
3．权利要求2所述的互连板，其中上述多个导电图形中的每一个在上述穿通孔中基本上有相同的宽度。
4．权利要求2所述的互连板，其中任何一对上述多个导电图形之间的圆周间距在上述穿通孔处基本上相同。
5．权利要求2所述的互连板，其中任何一对上述多个导电图形之间的圆周范围在上述穿通孔处基本上相同。
6．权利要求2所述的互连板，其中二个上述绝缘层上的上述导电图形在上述穿通孔处有基本相同的圆周位置。
7．权利要求1所述的互连板，还包含插入在上述穿通孔中的连接针，上述连接针带有不导电的心柱和制作在上述不导电心柱上用来电连接至少二个上述暴露在上述穿通孔的上述内侧的导电图形的连接图形。
8．权利要求2所述的互连板，还包含插入在上述穿通孔中的连接针，上述连接针带有不导电的心柱和制作在上述不导电心柱上的连接图形，其中所述的连接图形电连接至少二个制作在不同绝缘层上的上述导电图形。
9．权利要求8所述的互连板，其中所述的连接针有多个制作在上述不导电心柱上的上述连接图形，上述连接图形中的每一个电连接二个制作在不同绝缘层上的上述导电图形。
10．权利要求9所述的互连板，其中所述的二个上述导电图形制作在上述穿通孔中的相同圆周位置处，而上述连接图形中的一个沿上述穿通孔的轴向延伸以连接上述二个导电图形。
11．权利要求9所述的互连板，其中所述的二个导电图形制作在上述穿通孔中不同的圆周位置处，而上述连接图形中的一个沿上述穿通孔的轴向和圆周方向二者延伸以连接上述二个导电图形。
12．一种用来电互连导电图形的连接针，它包含不导电的心柱；以及在上述连接针的大致相同的轴向位置处制作在上述不导电心柱上的多个连接图形，从而上述连接图形连接二个上述导电图形且彼此电绝缘。
13．权利要求12所述的连接针，还包含在上述连接针二个不同轴向位置的每一个处的上述多个连接图形。
14．权利要求12所述的连接针，其中制作在上述连接针的上述相同的轴向位置处的上述多个连接图形中的每一个有基本相同的圆周宽度。
15．权利要求13所述的连接针，其中制作在上述连接针的上述相同的轴向位置处的上述多个连接图形的任何一对之间的圆周间距基本上恒定。
16．权利要求13所述的连接针，其中制作在上述连接针的上述相同的轴向位置处的上述多个连接图形的任何一对之间的圆周范围基本上相同。
17．权利要求13所述的连接针，其中所述的上述二个不同的轴向位置处的连接图形制作在大致相同的圆周位置处。
18．权利要求13所述的连接针，其中每个上述连接图形借助于使二个上述导电图形在轴向不同而圆周方向相同的位置处相接触而连接上述导电图形。
19．权利要求12所述的连接针，还包含沿上述连接针径向伸出的凸出物。
20．权利要求19所述的连接针，还包含一对彼此面对的上述凸出物。
21．权利要求20所述的连接针，还包含带有上部和下部的连接针头；彼此面对且连接于上述上部的第一对上述凸出物；以及制作在与上述第一对相同的圆周方位且连接于上述下部的彼此面对的第二对上述凸出物。
22．权利要求21所述的连接针，其中每个上述凸出物具有包括沿上述连接针的轴向对准的边的V形。
23．一种用来将用户线连接到所需服务节点的主配线架，它包含带有多个穿通孔的矩阵板、连接于上述用户线的用户侧以及连接于上述服务节点的服务节点侧；连接针和机械手臂，上述连接针与机械手臂有协同装置，从而上述机械手臂能够抓住上述连接针；以及机械手控制单元，它控制上述机械手用上述臂抓住上述连接针并将上述连接针沿所需方向插入一个上述穿通孔中，从而沿所需路径将上述用户侧连接到上述服务节点侧。
24．权利要求23所述的主配线架，其中所述的连接针有一个沿上述连接针径向伸出的凸出物；上述机械手有一个臂，此臂带有对应于上述连接针的上述凸出物的腔；且上述协同装置包括上述连接针的上述凸出物和上述臂的上述腔。
25．权利要求24所述的主配线架，其中上述连接针还有一对彼此面对的上述凸出物，且上述机械手有一对彼此面对的上述臂，带有对应于上述凸出物的上述腔的每个上述臂用来抓住所需方向中的上述连接针。
26．权利要求25所述的主配线架，其中上述连接针还包含带有上部和下部的连接针头，彼此面对且连接于上述上部的第一对上述凸出物，以及彼此面对的制作在圆周方位与上述第一对相同处且连接于上述下部的第二对上述凸出物；且每个上述臂有分别对应于上述第一对的一个凸出物和上述第二对的一个凸出物的待要与上述连接针的轴向对准的第一和第二腔。
27．权利要求26所述的主配线架，其中每个上述凸出物具有包含沿上述连接针轴向对准的边的V形；且每个上述臂具有对应于上述连接针的上述V形的V形腔。
28．权利要求24所述的主配线架，其中上述矩阵板单元有多个多层互连板，每个多层互连板包含一个带有穿过其中的上述穿通孔的绝缘层以及多个制作在上述绝缘层上的导电图形，上述导电图形中至少有二个在上述穿通孔的大致相同的轴向位置处暴露在上述一个穿通孔的内侧上且彼此电绝缘，且上述连接针将暴露在上述穿通孔的上述内侧上的一对上述导电图形连接起来。
29．权利要求28所述的主配线架，其中所述的多层互连板还包含多个其上各带有上述多个导电图形的上述绝缘层。
30．权利要求29所述的主配线架，其中上述多个导电图形中的每一个在上述穿通孔处基本上具有相同的宽度。
31．权利要求29所述的主配线架，其中所述的多个导电图形之间在上述穿通孔处基本上有恒定的间距。
32．权利要求29所述的主配线架，其中所述的多个导电图形之间在上述穿通孔处基本上有相同的范围。
33．权利要求29所述的主配线架，其中上述导电图形在上述穿通孔的大致相同的圆周位置处制作在至少二个上述绝缘层上。
34．权利要求24所述的主配线架，其中所述的连接针被插入到上述穿通孔中，上述连接针带有连接图形，用来电连接暴露在上述穿通孔内侧上的二个上述导电图形。
35．权利要求34所述的主配线架，其中所述的连接针还有一个不导电的心柱以及制作在上述不导电的心柱上的多个上述连接图形。
36．权利要求35所述的主配线架，其中至少二个上述连接图形电连接不同的上述导电图形对。
37．权利要求36所述的主配线架，其中各个上述对的一个导电图形制作在上述穿通孔的第一轴向位置处，而各个上述对的另一个导电图形制作在上述穿通孔的不同的轴向位置处。
全文摘要
互连板,包含多个不导电的绝缘层以及穿透绝缘层的穿通孔。在每个绝缘层上制作了多个导电图形,它们彼此电绝缘,且在相同的穿通孔轴向位置处暴露于穿通孔的内侧。连接针带有不导电的心柱和制作在不导电心柱上的连接图形。连接图形沿连接针的轴向延伸,并借助于使导电图形在轴向不同而圆周上相同的位置处相接触而将在穿通孔中相同的圆周位置处的制作在不同绝缘层上的二个导电图形电连接起来。
文档编号H05K1/11GK1210352SQ98109669
公开日1999年3月10日 申请日期1998年6月5日 优先权日1997年8月29日
发明者和田重人, 齐藤久志, 森岛和寿 申请人:冲电气工业株式会社