专利名称：连接板的接插件及其制造方法
背景技术：
本发明涉及将电路板相互电气连接的底板型接插件，以及制造所述接插件的方法。
板对板接插件广泛用于电路板的互相连接，以便增大电路的密度或实现多块电路板的空间排列。这些类型的接插件一般包括插座和插头接插件。插座接插件安装在垂直电路板上，而插头接插件安装在子板上。当两个接插件互相接合在一起时，子板的表面通常垂直于底板表面。日本专利公报A-H06-013133和美国专利4655518公开了底板型接插件的例子。
最近，这些底板接插件包括了多个插针接插件，其中接头插针的数量从几十个到几百个，并且这些用于高速应用中。这些底板接插件具有以下问题。
第一个问题与信号接头的电磁屏蔽有关。在一些底板接插件中，仅仅部分考虑屏蔽。例如，插头接插件中信号接头插针在接插件外壳中排列成多行和多列。屏蔽板在外壳宽度方向上沿垂直方向以一定间隔延伸。结果，信号接头之间没有屏蔽板的信号接头之间产生串话。
第二问题与插座接插件的可制造性以及生产成本有关。插座接插件中具有大量排列成点阵结构的触点，例如，在外壳的宽度方向上有25个插针，在外壳的厚度方向上有5个插针。在此插座接插件中，大量的触点被压入外壳的结合孔中并结合在上面。在加工过程中，触点和屏蔽板交替地压入孔中。由于屏蔽板是垂直压入的，因此一次仅能压入5个垂直行触点。结果，触点压入过程和屏蔽板压入过程中每个都必须执行25次，总共执行50次，导致差的可制造性以及高的生产成本。更不要说上述的屏蔽问题在这种条件下也没有解决。
日本专利公报A-H07-114952公开了多极电子接插件，其中屏蔽不但可以位于不同行的信号接头之间，也可以位于相同行的相邻信号接头之间。这一技术适用于具有少量电极的比较简单的接插件。但是，随着电极数量的增加，包括屏蔽板在内的零件的数量极剧增加，从而由于组装工时以及组装操作复杂性的增大导致生产成本提高。而且，电极数量越多，外壳变得越复杂和越脆弱，导致成形性的问题以及模具可制造性的问题。
为了达到上述目的，本发明采取以下措施。
将电路板互相电气连接的底板型接插件，包括装在一块板上的插座接插件和装在另一块板上的插头接插件。插头接插件包括开口，在其中插入插座接插件；多个插针接头，以点阵的方式相对于外壳排列成多个垂直行和水平行；多个垂直屏蔽板，在插针接头之间相互平行排列。插座接插件包括多个触点，具有与插针接头电气接触的接触元件；多个水平屏蔽板，相互平行排列，以便与垂直屏蔽板以交叉的方式相交；以及容纳触点和水平屏蔽板的外壳。插座接插件的外壳和水平屏蔽板中具有缝隙，允许垂直屏蔽板的插入。
根据本发明，在插座接插件中具有平行排列的多个水平屏蔽板，以便以交叉的方式与插头接插件的垂直屏蔽板相交，从而在信号接头之间的所有空间中存在屏蔽板，由此解决了接插件中的屏蔽问题，因此防止了串话等问题的产生。
并且，根据本发明，插头接插件的多个插针接头形成单元接头，其中垂直屏蔽板之间的垂直行的插针接头由树脂模部分集成在一起，插头接插件的外壳具有用于单元接头的接头单元安装通道，以及用于垂直屏蔽板的垂直屏蔽安装通道。以这种方式，插头接插件也形成一个单元形式，从而可以达到减少组装工时以及提高可成形性和可制造性，从而降低综合生产成本。
优选的，本发明的插头接插件外壳具有顶板、底板和后板，从而形成C形截面结构，并且接头单元安装通道位于后板上，垂直屏蔽安装通道至少位于后板上，另外也位于顶板和/或底板上。这保证垂直屏蔽板以稳定的方式支撑在三个部分上(三点支撑)形成垂直屏蔽安装通道的后板、顶板和底板。
这里，优选的，接头单元安装通道由后板上的多个接头插入孔形成，垂直屏蔽安装通道由后板上的多个缝隙形成，顶板和底板上具有导向槽，适于引导垂直屏蔽板的上边缘部分和下边缘部分。多个插入孔将插针接头固定在固定位置。后板中的缝隙用于保证垂直屏蔽板插入外壳中，导向槽用于将垂直屏蔽板的上边缘部分和下边缘部分固定在固定位置，从而达到相对于外壳便于安装和定位垂直屏蔽板。
优选的，在插头接插件的垂直屏蔽板上的任意位置至少具有一个连接到其它电路板的接地引出端。当垂直屏蔽板如此具有接地引出端时，可以在加工垂直屏蔽板时与垂直屏蔽板同时制成接地引出端，从而不但可以达到满足可制造性，而且根据需要可以容易地改变接地引出端的数量。并且，根据接地引出端所要连接的其它板的排列位置、地点等等，接地引出端可以容易地位于垂直屏蔽板上的任意位置。
根据本发明，插座外壳、触点等可以形成单元，水平屏蔽板集成在外壳单元上，由此可以达到减少组装工时并提高可模制性(可成形性)和可制造性，从而达到降低综合生产成本。
并且，通过将若干外壳单元沿外壳厚度方向堆叠成多层并将它们互相连接，可以减少外壳单元的数量。
在本发明中，当触点的插针接头和触点元件处于互相电气连接的状态时，优选的，每个连接部分的周围被垂直屏蔽板和水平屏蔽板所包围，通过这样包围连接部分的周围，在此，插针接头通过垂直屏蔽板和水平屏蔽板与触点元件连接，可以更可靠地防止串话。
本发明的水平屏蔽板可以通过夹物模压集成在各个外壳单元上。在这种情况下，可以在形成外壳单元时将水平屏蔽板集成在外壳单元上，从而可以达到同时提高可制造性和组装性能。
并且，优选的，在水平屏蔽板上的任意位置至少具有一个接地引出端，它连接到其它电路板。当水平屏蔽板也如此具有接地引出端时，可以在加工水平屏蔽板时与水平屏蔽板同时制成接地引出端，从而不但可以满足可制造性，而且根据需要可以改变接地引出端的数量。
优选的也采用如下的结构，即，在每个外壳单元中，触点模块的连接孔在外壳单元的宽度方向上以一定间隔排列，在连接孔之间具有缝隙。通过在连接孔之间如此提供缝隙，可以允许插头接插件一侧的垂直屏蔽板进入连接孔之间的部分。
优选的，在外壳单元的接合面上具有接合部分，适于将互相接合，从而将外壳单元接合在一起。由于此接合部分，外壳单元能容易地和可拆卸地接合在一起，而不必相互粘结在一起。
优选的，提供多个触点模块分别连接到外壳单元的后端，每个触点模块具有被压入各个连接孔的一组触点，作为连接电路板触点的连接导体的一组引出端，每个触点模块除了一组触点和一组引出端之外的部分是树脂模制的。在此结构中，通过将一组触点与各个连接孔配合，外壳单元可以单独连接到触点模块上，据此也可以同时压入对应于水平行的多组触点，用于连接。
另一方面，本发明的方法是制造插座接插件的方法，所述插座接插件包括堆叠在一起形成多层并互相连接的多个第一和第二外壳单元，处于最底层的底层外壳单元，处于最顶层的顶层外壳单元，分别位于外壳单元中的水平屏蔽板，分别连接到外壳单元后端的触点模块。所述方法包括以下第一到第四步第一步预先将水平屏蔽板分别与外壳单元集成在一起。
第二步将垂直相邻的外壳单元互相连接，同时将具有水平屏蔽板的第一和第二外壳单元交替堆叠多层。
第三步将底层外壳单元连接到第一外壳单元，并将顶层外壳单元连接到第二外壳单元。
第四步将触点模块压入外壳单元的后端部分用于连接。
在本发明的制造方法中，堆叠在一起形成多层并互相连接的多个第一和第二外壳单元，处于最底层的底层外壳单元，处于最顶层的顶层外壳单元，分别位于外壳单元上的水平屏蔽板，以及连接到各个外壳单元后端的触点模块，它们组装在一起。通过预先将水平屏蔽板分别集成在外壳单元上，可以简化接插件整体结构，便于其组装。
在实际组装接插件时，将具有水平屏蔽板的第一和第二外壳单元交替堆叠成多层的同时，垂直相邻的外壳单元互相接合在一起，由此可以同时压入排列成水平行的所有触点。触点压入过程与层数相对应，这些层数中外壳单元堆叠在一起形成。例如，当层数为5时，仅仅需要执行5次触点压入步骤。以这种方式，减少了触点压入步骤执行的次数，从而达到提高可制造性以及降低制造成本。
优选的，在第一步中，采用夹物模压的方法，将水平屏蔽板分别集成在外壳单元上。当采用这一方法时，在形成外壳单元时可以将水平屏蔽板集成在外壳单元上，从而可以达到同时提高可制造性以及组装性能。
并且，优选的，在外壳的接合面上具有适于互相接合的接合部分，从而将外壳单元互相接合。通过将外壳单元堆叠在一起，可以方便地执行按次序组装外壳单元的操作。
在此过程中，优选的，使第二外壳单元从第一外壳单元的后侧到前侧产生相对运动，接合部分互相接合。这可以进一步改进组装操作。
并且，优选的，通过第一到第四步组装插座接插件后，使用短条电气连接水平屏蔽板。这使水平屏蔽板短路，从而可以得到更稳定的屏蔽性能。
从下面的详细描述中可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征及优点。
图1是根据本发明一个实施例的插座接插件组装零件的透视图；图2是表示本发明一个实施例的图，其中(a)是插头接插件的透视图，(b)是相同的部分从底部看的透视图；图3是表示根据本发明一个实施例的底板型接插件如何连接的垂直剖视图；图4是根据本发明一个实施例的插座接插件如何组装的透视图；图5是根据本发明一个实施例的插座接插件的后侧透视图；图6是根据本发明一个实施例的插座接插件的板布局的模型图；图7是根据本发明一个实施例的插头接插件如何组装的透视图；图8是根据本发明一个实施例的插头接插件如何组装的剖视图；图9是沿图8中线A-A的剖视图，其中(a)表示直角单元和垂直屏蔽板还没有压入的状态，(b)表示它们已经压入时的状态；以及图10是根据本发明一个实施例的插头接插件的板布局的模型图。
优选实施例详述在此实施例中，本发明应用于电气连接电路板的底板型接插件，其中的连接是所谓的直角连接，即板的表面互相交叉成直角。这种底板型接插件包括，如图3所示，装在垂直板K1表面上的插座接插件10以及装在子板K2表面上的插头接插件20。
如图2所示，插头接插件20具有外壳22，外壳22上有开口21，插座接插件10插在开口21内；以及在外壳22中以点阵方式排列的多个插针接头23。外壳22从侧面看是C形结构，具有顶板24、底板25和后板26。外壳22的宽度W小于其高度H或长度L。为了在图中便于表示，插针接头23沿外壳22的高度方向排列成5层，在宽度方向上有4行，即总共有20个。所有插针接头23是矩形插针。在外壳22中，根据插针接头23的数量，宽度W的变化很大，如图7所示。
整个外壳22是由绝缘树脂制成的，所有插针接头23在厚度方向上穿过外壳22的后板26，从而插针接头23相互间电气绝缘。在外壳22的顶板24和底板25上具有导向斜面24a和25a，便于插座接插件10的插入。
在外壳22中，组成插头侧屏蔽的多个垂直屏蔽板27在外壳22的宽度方向上以等间隔排列。每个垂直屏蔽板27是矩形板，位于外壳22宽度方向上相邻插针接头23之间。垂直屏蔽板27垂直排列，从而由5个插针接头23组成的每个垂直行插针接头被垂直的屏蔽板27隔开(即，置于垂直屏蔽板之间)。插针接头23具有相同长度，比垂直屏蔽板27的长度长。直角接头单元29，如下所述，被压入外壳22中。
如图2和图7所示，每个直角接头单元29形成一个部件，具有作为插头接插件20主要零件的多个插针接头23，以及引出端23a，引出端23a与插针接头23垂直，以便将插针接头连接到子板上。这样，插头接插件20由外壳22、多个(三个或更多)直角接头单元29以及多个垂直屏蔽板27组成。每个垂直屏蔽板27具有接地引出端27a。根据需要，在垂直屏蔽板27的任意位置上可以具有多个(例如，2到5个)接地引出端27a。
如图8和图9所示，外壳22的后板26具有直角接头单元的插针接头23的安装通道26a，以及垂直屏蔽板27的其它安装通道26b。并且，在顶板24和底板25中具有导向槽24b和25b，用于将垂直屏蔽板27支撑在稳定状态。这样，如图7到9所示，将直角接头单元29和垂直屏蔽板27插入外壳22中，即形成插头接插件20。
图10是表示插头接插件20的板布局实例的模型图。在图中，垂直轴a到e表示插针接头(信号插针)23的层数，水平轴1到6表示其行数。如图所示，垂直屏蔽板27连接到接地插针GP。作为例子，图中示出了2个接地插针GP的情况，以及4个插针的情况。
插座接插件10包括多个触点12，每个触点12具有一对接触元件11(见图4)，适于与插头接插件20的每个插针接头23电气接触；以及容纳触点12的外壳13(见图1)。插座接插件10具有多个水平屏蔽板14，它们互相平行排列并形成插座侧屏蔽。水平屏蔽板14以交叉的方式与插头接插件20的垂直屏蔽板27相交。在插座接插件10的外壳13和水平屏蔽板14中具有允许垂直屏蔽板27插入的缝隙(未图示)。
插座接插件10的外壳13包括多个(5层)外壳单元131到135，沿外壳13的厚度方向堆积成多层。对于每个外壳单元131到135，水平屏蔽板14是在一起的整体。外壳13的最底层具有安装了水平屏蔽板14的底外壳单元130。
虽然有多种方法将水平屏蔽板与外壳单元集成在一起，但此实施例的水平屏蔽板14，从生产率的观点出发，通过夹物模压的方法与外壳单元130到135集成在一起。每个水平屏蔽板14置于外壳单元130到135厚度方向的中间位置。
由于水平屏蔽板14是水平放置的，其平面面积大于垂直屏蔽板27的面积。每个水平屏蔽板14具有相同的平面面积。每个水平屏蔽板14的长度可以使其伸出外壳单元131到135后端之外。从图1可以更清楚地看出，水平屏蔽板14由两个短条SB电气连接，短条SB沿着与水平屏蔽板14成90度交叉的方向(垂直方向)延伸。
在此实施例中，外壳单元是由四种外壳单元形成的第一外壳单元131和133、第二外壳单元132和134、底层外壳单元130和顶层外壳单元135。这样，当增加或减少层数时，增加或减少第一和第二外壳单元的数量。
如图4所示，在外壳单元接合面上具有公接合部分17和母接合部分18，二者相互接合将外壳单元接合在一起。公接合部分17形成为突起，母接合部分18形成为凹下，允许公接合部分17的水平插入。
在底层外壳单元130以及第二外壳单元132和134上具有公接合部分17，在第一外壳单元131和133以及顶层外壳单元135上具有母接合部分18。
底层外壳单元130的公接合部分17位于其一个末端的上部，第二外壳单元132和134的母接合部分18位于其一个末端的上部和下部。
第一外壳单元131和133的母接合部分18位于其一个末端的上部和下部，顶层外壳单元135的母接合部分18位于其一个末端的下部。
这些接合部分通过一种所谓的“钩”系统接合。如图4所示，垂直插入即可容易地实现接合。数字15表示用于外壳单元互相接合的导向突起。至于这种接合的结构，可以采用其它的接合结构。
在每个外壳单元131到135中，触点12的连接孔19在外壳单元的宽度方向上按一定间隔排列。并且，连接孔19之间具有缝隙19a。
插座接插件10具有多个(以此实施例中为5个)触点模块30，分别连接到外壳单元131到135的后端。每个触点模块30具有一组触点11，分别压入连接孔19中；以及一组引出端11a，作为将触点连接到垂直板上的连接导体。
每个触点模块30除了一组触点11和一组引出端11a之外，还包括由树脂模制形成固定部分30a。由于此固定部分30a是由树脂模制形成的，因此触点12在整体固定成水平行时是电气绝缘的。并且，此固定部分30a紧紧地插入上、下水平屏蔽板14之间。这使每个触点模块30与对应的外壳单元连接，使触点模块30以稳定的状态固定在其中。
图6是表示插座接插件10的板布局实例的模型图。在图中，垂直轴a到e表示插针接头(信号插针)23的层数，水平轴1到6表示其行数。如同上面所描述的，水平屏蔽板14由两个短条SB电气连接，短条SB沿着与水平屏蔽板14成90度交叉的方向(垂直方向)延伸。并且，水平屏蔽板分别连接到接地插针GP。至少一个短条SB是足够的，但根据需要可以具有多个短条。
预先制造作为外壳13的零件的多个外壳单元130到135，组成插座侧屏蔽的多个水平屏蔽板14，以及多个触点模块30。
此后，如图1到4所示，将第二层的第二外壳单元132叠加到第一层的第一外壳单元131的上表面，并从后到前侧滑动，使公接合部分17与母接合部分18接合，从而形成定位。接着，将第一外壳单元133叠加到第二外壳单元132上，向后滑动，使公接合部分17与母接合部分18接合，从而形成定位。
在此组装过程中，也可以将第二外壳单元132插入互相堆叠在一起的第一外壳单元131和133之间，并与它们相互接合。
接着，对第四层和第五层执行相似的操作，最后连接底层外壳单元130，从而形成具有多个水平屏蔽板14的插座外壳13。此后，将触点模块30压入各个外壳单元中，得到如图1所示的插座接插件10。
虽然图示和描述的本发明的优选实施例，但本领域一般技术人员应该清楚的是，在不偏离本发明的精神以及所附权利要求所限定的范围的情况下，可以做出不同的变化和修改。
权利要求
1.一种底板接插件，包括装在垂直板上的插座接插件和装在子板上的插头接插件，所述插头接插件包括具有开口用于容纳插座接插件的绝缘外壳，在外壳内排列成多个垂直列和水平行的多个导电插针接头，以及布置在插针接头之间的多个垂直屏蔽板；所述插座接插件包括用于接触插针接头的多个导电触点，分离开的以交叉的方式与垂直屏蔽板相交的多个水平屏蔽板，以及容纳触点和水平屏蔽板的外壳；其中，在所述插座接插件的所述外壳和所述水平屏蔽板中具有缝隙，以允许垂直屏蔽板插入；并且所述多个插针接头形成接头单元，其中集成有所述垂直屏蔽板之间的所述垂直行的插针接头。
2.如权利要求1所述的底板接插件，其特征在于接头单元包括多个直角接头。
3.如权利要求2所述的底板接插件，其特征在于所述插头接插件外壳形成C形截面结构，并包括顶板、底板和后板，并且在后板中具有垂直屏蔽板安装通道和接头单元安装通道。
4.如权利要求3所述的底板接插件，其特征在于所述接头单元安装通道由所述后板上的多个接头插入孔形成，所述垂直屏蔽安装通道由所述后板上的多个缝隙形成，并且还包括至少在所述顶板或底板上的导向槽，所述导向槽适于引导所述垂直屏蔽板的上边缘部分或者下边缘部分。
5.如权利要求1所述的底板接插件，还包括在插头接插件的垂直屏蔽板上的任意位置具有连接到其它电路板的至少一个接地引出端。
6.如权利要求1所述的底板接插件，其特征在于，当所述插针接头和所述触点处于互相电气连接的状态时，连接部分的周围的结构是被所述垂直屏蔽板和所述水平屏蔽板所包围。
7.如权利要求1所述的底板接插件，其特征在于所述插座接插件外壳是由多个外壳单元在垂直方向以多层的方式堆叠在一起并互相连接形成的，所述水平屏蔽板分别集成在所述外壳单元上。
8.如权利要求7所述的底板接插件，其特征在于所述水平屏蔽板通过夹物模压集成在所述各个外壳单元上。
9.如权利要求8所述的底板接插件，其特征在于短条连结在每个所述水平屏蔽板上并且将所述水平屏蔽板电气连接在一起。
10.如权利要求7所述的底板接插件，其特征在于，在所述的水平屏蔽板中，至少一个与垂直板连接的接地引出端位于指定的位置上。
11.如权利要求7所述的底板接插件，其特征在于，在每个所述外壳单元中，所述触点的连接孔在水平方向以一定间隔排列，在所述连接孔之间具有缝隙。
12.如权利要求7所述的底板接插件，其特征在于在所述外壳单元上具有接合部分，所述接合部分互相接合时，将所述外壳单元互相接合在一起。
13.如权利要求7所述的底板接插件，其特征在于提供多个触点模块分别连接到所述外壳单元的后端，每个触点模块具有被分别压入连接孔的一组触点，以及作为将每个触点连接到子板的连接导体的一组引出端，每个触点模块的一部分是树脂模制的。
14.一种制造插座接插件的方法，所述插座接插件包括堆叠在一起形成多层并互相连接的多个第一和第二外壳单元，连接在最底层的底层外壳单元，连接在最顶层的顶层外壳单元，分别位于外壳单元中的水平屏蔽板，和分别连接到各个外壳单元后端的触点模块，所述方法包括第一步，预先将水平屏蔽板分别与外壳单元集成在一起；第二步，将垂直相邻的外壳单元互相连接，同时将具有水平屏蔽板的第一和第二外壳单元交替堆叠成多层；第三步，将底层外壳单元连接到第一外壳单元，并将顶层外壳单元连接到第二外壳单元，以及第四步，将触点模块压入外壳单元的后端部分以便连接。
15.一种如权利要求14所述的制造插座接插件的方法，其特征在于，在第一步中，采用夹物模压的方法，将水平屏蔽板分别集成在外壳单元上。
16.一种如权利要求14所述的制造插座接插件的方法，其特征在于在外壳单元上具有接合部分，所述接合部分互相接合时将外壳单元接合在一起。
17.一种如权利要求14所述的制造插座接插件的方法，其特征在于通过使第二外壳单元从第一外壳单元的后侧到前侧产生相对运动，接合部分互相接合。
18.一种如权利要求14所述的制造插座接插件的方法，其特征在于第一到第四步之后，提供电气连接水平屏蔽板的短条。
全文摘要
插头接插件(20)具有插座接插件(10)插在其中的外壳(22)，以及外壳中排列的多个插针接头(23)。插座接插件(10)包括具有与插针接头接触的接触元件(11)的多个触点(12)，以及容纳触点的外壳(13)。在插头接插件中，在插针接头之间具有多个垂直屏蔽板(27)；在插座接插件中具有多个水平屏蔽板(14)，以交叉的方式与垂直屏蔽板(27)相交。在插座接插件的外壳和水平屏蔽板(14)中具有缝隙，允许垂直屏蔽板的插入。插头接插件的外壳(22)具有用于单元接头的接头单元安装通道(26a)，以及用于垂直屏蔽板的垂直屏蔽安装通道(26b)。
文档编号H01R24/00GK1465120SQ02802411
公开日2003年12月31日 申请日期2002年5月23日 优先权日2001年5月23日
发明者水村晶范, 野田敦人 申请人:莫莱克斯公司