专利名称：具有配合配接器的连接器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械地和电气地连接电路板的连接器组件。
背景技术：
公知的夹层连接器机械地和电气地互连一对电路板。该夹层连接器接合这对电路板中的每一个以机械地互连该对电路板。当被该夹层连接器互连时，这些电路板被相互分隔开一堆叠高度。该夹层连接器中的信号触头与这些电路板相配合并在这些电路板之间提供电气连接。信号触头可使得在电路板之间进行数据或控制信号的通信。至少一部分公知的夹层连接器包括位于其配合接口处的与电路板配合的压合式触头。电路板包括接收压合式触头的镀孔。使用这种夹层连接器和镀孔带来的一个问题是，这些镀孔的印脚(footprint)会在电路板上产生死区(dead zone)，其中不可能在该死区中形成信号迹线。因此，连接至安装在靠近该夹层连接器的电路板上的这些部件的迹线和/或从安装在靠近该夹层连接器的电路板上的这些部件引出的迹线，这些部件例如为处理器或其他电气元件，必须围绕着该夹层连接器的印脚布线。因此，需要一种连接器组件，其允许电连接器具有压合式触头以便与具有穿过其布线的迹线的电路板在该电连接器的印脚区域相连接。
发明内容
根据本发明，一种连接器组件包括电连接器，该电连接器具有被配置为分别连接到第一和第二电路板的第一和第二外端部。该电连接器具有位于该第一外端部处的第一插针以及位于该第二外端处的第二插针。该连接器组件包括具有配合接口和安装接口的第一配合配接器。该配合接口与该电连接器的第一外端部接合，并且该安装接口被配置成与该第一电路板接合。该第一配合配接器具有在该配合接口和安装接口之间延伸的导体。导体接收电连接器的相应的第一插针。该第一配合配接器具有设置在该安装接口上的表面安装元件。该表面安装元件电连接到相应的所述导体并且被配置成端接于该第一电路板，以电气互连该电连接器和该第一电路板。
图1是根据一个实施例的连接器组件的侧视图；图2是图1所示的连接器组件的分解视图；图3是图1所示的连接器组件的一部分的底部透视图；图4是图1所示的连接器组件的可替换配合配接器的顶部透视图；图5是图4所示的配合配接器的底部透视图。
具体实施例方式图1是根据一个实施例的连接器组件100的侧视图。连接器组件100包括电连接器102，其机械地以及电气地连接第一和第二电路板104、106。在示出的实施例中，电连接器102构成了被配置为以并列布置结构互连该第一和第二电路板104、106的夹层连接器，其在下面可被称作为夹层连接器102。但是，应当理解的是，本文的主题也可用于其他类型的连接器，例如直角连接器、线缆连接器(端接于具有用于电路板的相对接口的一个或多个电缆的一端)、或其他类型的电连接器。在示出的实施例中，配合配接器108布置在夹层连接器102和第一电路板104之间。配合配接器108电气地互连该夹层连接器102和第一电路板104。夹层连接器102直接地安装到第二电路板106，以通过配接器108而电气地和机械地将第二电路板106接合到第一电路板104。在可替换的实施例中，配合配接器108被设置在夹层连接器102和第二电路板106之间。可选地，除了配合配接器108被设置在夹层连接器102和第一电路板104之间之外，与配合配接器108类似的第二配合配接器109(如图2中虚线所示)可设置在夹层连接器102和第二电路板106之间。第二配合配接器109可包括和第一配合配接器108相似的结构特征，以电气地互连该夹层连接器102和第二电路板106。如图1所示，电路板104、106被夹层连接器102互连，从而使得电路板104、106基本上相互平行。在示例性的实施例中，第一电路板104是母板，以及第二电路板106是子板。第一和第二电路板104、106包括在电路板104、106之间传输数据信号和/或电力的导体以及电连接到电路板104、106的一个或多个电气部件(未示出)。导体可嵌入到沉积在电路板104、106的一层或多层上的电焊盘或迹线中，可嵌入在镀孔中，或者可嵌入在其他导电路径、触头等中。夹层连接器102和配接器108将第一和第二电路板104、106分隔开一堆叠高度114。该堆叠高度114可沿着夹层连接器102的长度方向大致是恒定的。堆叠高度114可通过使用具有不同的夹层连接器102和/或具有不同厚度的配合连接器108来连接第一和第二电路板104、106而改变。例如，可提供不同尺寸的夹层连接器102和/或配合连接器108，以限定一类夹层连接器102和配合连接器108。这些类的不同元件具有不同的厚度，从而使得堆叠高度114可由操作者来进行选择。可选地，夹层连接器102可具有一预定的厚度增量，例如2毫米的增量。根据希望的堆叠高度114值，配合连接器108具有几乎无限的可变厚度。例如，为了组装，操作者可选择具有小于希望堆叠高度114的厚度的夹层连接器102，然后再选择具有可补足所选择的夹层连接器102的预定厚度的相应配合配接器108，以得到希望的堆叠高度114。在示例性的实施例中，夹层连接器102包括独立的触头，例如冲压成型触头，它们被制造为具有一高度增量，这可以控制夹层连接器102的整体厚度。相比之下，配合配接器108包括穿过电路板的镀孔，其中该电路板和镀孔可相对容易地被制成多个不同的高度。这样，可以利用位于夹层连接器102和电路板104之间的配合配接器108有效地控制堆叠高度 114。图2是连接器组件100的分解视图，其中示出了电路板104、106、夹层连接器102和配合配接器108。电子元件120被安装到第一电路板104上邻近安装区122。安装区122是夹层连接器102和配合配接器108被安装的区域。在一个实施例中，电子元件120为处理器。传输至和来自于电子元件120的数据信号沿着从电子元件120延伸出的传输路径1 而进行传送。例如，传输路径1 可由穿过电路板104不同层形成的迹线所限定。可选的，至少一部分传输路径1 直接地在安装区122之下穿过电路板104而形成。当电路板104上被密集地布置有电子元件和连接器时就是这种情况。当传输路径IM直接地在安装区122之下形成时，就不能在电路板104的安装区122内设置镀孔。例如传输路径IM需要和镀孔间隔一预定间距以避免信号衰减。在一个其中在安装区122内没有设置镀孔的实施例中，夹层连接器102和配合配接器108需要表面安装到电路板104。在示例性的实施例中，以及如将要在下文详述的那样，通过提供表面安装接口，可便于配合配接器108表面安装到电路板104。在示例性的实施例中，以及如将要在下文详述的那样，夹层连接器102包括安装在镀孔中的插针，而不是表面安装。配合配接器108提供一接口，其可使得具有插针的夹层连接器102以高效和可靠的方式安装到电路板104上。配合配接器108提供一接口，其可使得电路板104具有在安装区122之下形成的传输路径124。第二电路板106包括安装区126，其中夹层连接器102连接到该安装区126。在示出的实施例中，第二电路板106包括位于安装区1 内的多个镀孔128。镀孔128以预定的图案布置，如以行和列的矩阵形式。镀孔1 可限定信号路径、接地路径和/或功率路径。在可替换的实施例中，电路板106可包括穿过安装区1 的传输路径而不是镀孔，这样因此限制了镀孔在安装区1 的使用。电路板106可在其表面处或接近表面处进一步包括触头垫或者其他形式的导电元件。这样，如通过使用与配合配接器108类似的配合配接器，安装区126可被限制于表面安装接口。在示例性的实施例中，夹层连接器102包括两部分，管座连接器130和插座连接器132。可替换地，夹层连接器102可包括多于两个或少于两个的部分。管座连接器130包括保持多个管座触头136的管座外壳134，为了清楚起见，其中的一个触头在管座外壳134的外部示出。管座触头136在第一和第二端138、140之间延伸。管座壳体134在配合端142和安装端144之间延伸，并且具有在配合端142和安装端144之间限定的厚度146。配合端142限定了用于与另一部件配合的夹层连接器102的外端部(并且下文可被称作为外端部142)，如电路板106或者配合配接器109，这取决于具体的应用场合。管座触头136从外端部142延伸以用于和电路板106或配合配接器109配合。配合端142通常位于顶部以及安装端144通常位于底部，其中管座外壳134以向下的方向组装，以使得管座外壳134的安装端144安装到插座连接器130。但是，可以理解的是，安装端和配合端可以互换和/或管座外壳134可以不同地组装。管座外壳134可包括共同组装成一个整体的多个外壳部分。可选的，管座外壳134可包括位于安装端142处的支架148，当组装到其上时该支架接合电路板106。如图1所示，支架148在电路板106和配合端142之间提供间隙，该间隙可在两者之间限定一气隙。该气隙可冷却这些部件。管座触头136被管座外壳134保持，从而使得管座触头136的第一端138被布置为靠近配合端142以及第二端140被布置为靠近安装端144。在示例性的实施例中，第一端138限定了从配合端142向外延伸的插针，以及因此它们露出超过该配合端142。第一端138在下文中可被称作为插针138。在示例性的实施例中，插针138构成具有顺从(compliant)部分的压合式(press-fit)插针，其可使得该第一端138以干涉接合的方式端接于第二电路板106的镀孔128。可替换地，插针138可构成焊接插针，其被接收于该镀孔中并使用回流焊端接于此。第二端140限定插针或插刀，它们被配置成当配合到其上时与插座连接器132的相应触头配合。在可替换实施例中，可在第一端138和/或第二端140设置其他类型的配合接口。插座连接器132包括保持多个插座触头156的插座外壳154，为了清楚起见，其中一个触头被示出在插座外壳巧4之外。插座触头156在第一端158和第二端160之间延伸。插座外壳巧4在配合端162和安装端164之间延伸，并且具有在配合端162和安装端164之间限定的厚度166。安装端164限定了夹层连接器102的外端部(并且下文可被称作为外端部164)，用于与另一部件相配合，如电路板104或配合配接器108，这取决于具体的应用场合。插座触头156从外端164延伸用于和电路板104或配合配接器108配合。插座外壳IM可包括共同组成一个整体的多个外壳部分。可选地，插座外壳IM可包括位于安装端164的支架168，在组装到其上时其接合电路板104。如图1所示，支架168在电路板104和安装端164之间提供一间隙，该间隙可在两个之间限定一气隙。该气隙可以冷却这些部件。插座触头156被插座外壳IM保持，从而使得插座触头156的第一端被布置为靠近配合端162以及第二端160被布置为靠近安装端164。在示例性的实施例中，第二端160限定了从安装端164向外延伸的插针，以及因此它们露出超过安装端164。第二端160在下文中可被称作为插针160。在示例性的实施例中，插针160构成具有顺从部分的压合式插针，其可使得第一端160通过干涉接合而端接于第二配合配接器108的镀孔中。可替换地，插针160可以是焊接插针，其可被接收在镀孔中并使用回流焊而端接于此。第一端158限定插座，该插座被配置成当配合到其上时接收管座触头136的第二端140。在可替换的实施例中，在第一端158和/或第二端160处也可设置其他类型的配合接口。配合配接器108包括本体170，该本体170具有延伸穿过其的多个导体172。本体170可由刚性材料制成，例如塑料材料。本体170在配合接口 178和安装接口 180之间延伸，并且具有在配合接口 178和安装接口 180之间限定的厚度182。在示例性的实施例中，本体170是基板，如电路板，并且在下文中可以被称作为配接器电路板170。可选的，配接器电路板170可由具有预定热膨胀系数的材料制成，该热膨胀系数基本和第一电路板104的热膨胀系数相似。这样，位于配接器电路板170和第一电路板104之间的接口在温度变化时不易受到热失配和损坏的影响。导体172由延伸穿过配接器电路板170的镀孔所限定，并且在下文中可被称作为镀孔172。除了这些镀孔之外，导体172还可包括沿着配接器电路板170的表面或沿着配接器电路板170的内层而形成的迹线。导体172可限定信号导体、接地导体和/或电力导体。导体172可采用镀层以外的方式穿过配接器电路板170而布线。例如，导体172可以是由本体170保持的单独触头。在示例性的实施例中，配合接口 178限定一个被配置为用于与插座连接器132相配合的接口。例如，镀孔172沿着配合接口 178布置，以接收由插座触头156的第二端160所限定的压合式插针。压合式插针例如通过干涉接合的方式电连接到镀孔172。可选的，压入式插针可包括用于与镀孔172相对接的针眼型触头。在示例性的实施例中，管座触头136、插座触头156和导体172成对地布置，并被配置成传输差分对信号。这些信号对被管座触头136、插座触头156和导体172所分隔开，其中导体172代表电连接在一起并具有相同电势的接地点。可选的，管座触头136、插座触头156和导体172的至少一部分可构成配置成传输电力的电力触头。管座触头136、插座触头156和导体172可具有不同的特征，如尺寸、形状、位置等，这取决于触头，例如信号、接地或电力触头，的类型。管座触头136、插座触头156和导体172分别布置在管座外壳134、插座外壳IM和配接器电路板170中，从而使得管座触头136、插座触头156和导体172分别具有印脚限定区。例如，插座触头156在配合端162具有限定插座印脚190的预定插脚引线，其中该配合端162由插座触头156的外部周界所限定。插座印脚190包围第一区域192 (如虚线所示)。插脚引线由插座触头156的布置结构或图案所限定，如插座触头156的数量、插座触头156之间的间隔等。在示例性的实施例中，位于安装端164和配合端162上的插座印脚190基本上是相同的。可替换地，位于安装端164上的插座印脚190可与配合端162上的不同。例如，印脚可具有不同的尺寸，因此具有不同的面积，或者在一个或多个方向上在插座外壳巧4移动，从而使得这些印脚不在配合端162以及安装端164上对准。导体172在其配合接口 178处具有限定导体印脚194的预定的插脚引线，其中该配合接口由该导体172的外部周界所限定。导体印脚194包围第二区196 (如虚线所示)。插脚引线由导体172的布置结构或图案形成，如导体172的数量、导体172之间的间隔等。在示例性的实施例中，位于配合接口 178上的导体印脚194基本上与安装接口 180上的相同。可替换地，位于安装接口 180上的导体印脚194可以与配合接口 178上的不同。例如，这些印脚可具有不同的尺寸，因此具有不同的面积，或者在一个或多个方向上在配接器电路板170上移动，从而使得这些印脚不在配合接口 178以及安装接口 180上对准。导体172可在安装接口 180或配合接口 178上更加紧密分隔开或进一步分隔开。导体印脚194对应于第一电路板印脚198。第一电路板印脚198与导体印脚194互补(要么在配合接口 178处，要么在安装接口 180处)，从而使得配合配接器108可被安装到第一电路板104。管座触头136在配合端142处具有限定管座印脚200的预定的插脚引线，其中该配合端由管座触头136的外部周界所限定。管座印脚200包围一个第三区202(如虚线所示)。该插脚引线由管座触头136的布置结构或图案形成，如管座触头136的数量、管座触头136之间的间隔等。在示例性的实施例中，安装端144上的管座印脚200基本上与配合端142上的相同。可替换地，安装端144上的管座印脚200可与配合端142上的不同。例如，这些印脚可具有不同的尺寸，因此具有不同的面积，或者在一个或多个方向上在管座外壳134上移动，从而使得印脚不在配合端142和安装端144上对准。管座印脚200对应于第二电路板印脚204。第二电路板印脚204与管座印脚200互补(要么在安装端144，要么在配合端142)，从而使得管座连接器130可被安装到第二电路板106。图3是配合配接器108和插座连接器132的底部透视图。如图3所示，第二端160限定压合式插针，这些插针从安装端164向外延伸并且因此露出超过安装端164。第二端160可包括顺从部分，其可使得第二端160端接于导体172。配接器电路板170的安装接口 180包括多个端接于导体172的表面安装元件210。在示例性的实施例中，表面安装元件210构成焊接元件，如焊球，并且这些焊球在安装接口180处限定球栅格阵列212。在可替换实施例中，也可以使用其他的焊接元件，例如焊膏、焊接柱等。在其他可替换实施例中，表面安装元件210构成压缩触头，例如弹性梁，或其他类型的表面安装结构。表面安装元件210被配置为用于表面安装到第一电路板104(如图1所示)。表面安装元件210可采用公知的技术，如使用至少部分地填充限定导体172的镀孔的导电粘结剂或者环氧树脂，端接于导体172，或者被焊接到焊盘，该焊盘形成安装接口180上的导体172的一部分或从安装接口 180上的导体172延伸。例如，狗骨状焊盘可被设置在安装接口 180上，其中狗骨状焊盘的一端电连接到导体172，以及相应的表面安装元件210电连接到该狗骨状焊盘的另一端。在可替换实施例中，球栅格阵列212可被设置在第一电路板104上，其中在安装过程中配合配接器108被安装到球栅格阵列212。在示出的实施例中，导体印脚194基本上与插座印脚190相似。导体172基本上直线地穿过配接器电路板170，并且表面安装元件210在安装接口 180处端接于导体172的端部。这样，导体印脚194的面积196基本上与插座印脚190的面积192相同。图4是用于与插座连接器132相连接的可替换配合配接器220的顶部透视图。图5是该配合配接器220的底部透视图。配合配接器220与配合配接器108(附图2所示)相同，但是，配合配接器220包括位于其配合端238处的第一导体印脚222以及位于其安装端240的第二导体印脚228，其中该第二导体印脚2 与第一导体印脚222不同。配合配接器220包括本体230，该本体具有多个在其中延伸的导体232。在示例性的实施例中，本体230为基板，如电路板，并且其在下文中可被称作为配接器电路板230。在示出的实施例中，导体232不直线地穿过配接器电路板230。而是，导体232沿着非直线路径穿过配接器电路板230而布线，如位于配接器电路板230不同的层上。这样，导体232在安装端240要比在配合端238伸展的更开，从而使得导体232在配合端238具有比在安装端240更密集的插脚引线图案。每个导体232可包括第一镀孔部M4(如图4所示)、导电迹线部(未示出)和第二镀孔部对6(如图5所示)。第一镀孔部244至少部分地穿过配接器电路板230从配合端238延伸。第二镀孔部246至少部分地穿过配接器电路板230从安装端240延伸。导电迹线部在相应的第一镀孔部244和第二镀孔部246之间延伸。导电迹线部可被沉积在配接器电路板230的一个层上。不同的导电迹线部可被设置在不同的层上。该导电迹线部将导体232连接到配接器电路板230的不同区域。在示例性的实施例中，配合端238限定被配置成与插座连接器132相配合的接口。例如，第一镀孔部244配置成接收由插座触头156的第二端160而限定的压合式插针。该压合式插针电连接到第一镀孔部M4，如通过干涉接合的方式。可选的，压合式插针包括用于与第一镀孔部244对接的针眼型触头。在示例性的实施例中，配合端238处的第一导体印脚222与配合配接器108的导体印脚194(如图2所示)相同，从而使得插座连接器132被配置成与配合配接器220以及配合配接器108两者相配合。配接器电路板230的安装端240包括多个端接于导体232的表面安装元件250。例如，表面安装元件250可端接于第二镀孔部246或者沿着与第二镀孔部246相连的安装端240延伸的安装焊盘。在示例性的实施例中，表面安装元件250构成焊接元件，如在安装端240限定球栅格阵列252的焊球，但是，在可替换实施例中也可以使用其他类型的焊接元件。在其他可替换实施例中，表面安装元件250可以是压缩触头，如弹性梁，或其他类型表面安装结构。表面安装元件250被设置为用于表面安装到第一电路板104(如图1所示)。
配合配接器220的安装端240与配合端238相比具有不同的导体布置结构，并且因此安装端240处的第二导体印脚2 与配合端238处的第一导体印脚222不同。这些印脚基本上对应于和导体232相配合的元件。例如，插座触头156的插针160具有对应于第一导体印脚222的预定的插脚引线，以及表面安装元件250具有对应于第二导体印脚2 的预定的插脚引线。第一导体印脚222具有第一区域254，以及第二导体印脚2 具有第二区域256，其中该第二区域256与第一区域2M不同。在示出的实施例中，安装端240处的导体232比配合端238处的导体更加向外延伸。在导体232的两个小组之间设置大气隙258。当被安装到第一电路板104时，气隙258在第一电路板104上提供一个区域，其中该区域中不设置用于接收表面安装元件250的安装焊盘。这样，穿过第一电路板104的传输路径124(如图2所示)可以减少信号衰减和/或可被设置在更接近第一电路板104外层的层中，这可使得该第一电路板104包括更少的层并且因此可变的相对更薄一些。在可替换实施例中，不提供大间隙258，而是每个导体232可在安装端240延伸的比在配合端238延伸的更靠外一些。例如，每个相邻的第二镀孔部246之间的间隔可沿着配接器电路板230在一个方向或多个方向上比每个相邻的第一镀孔部例如纵向和/或横向)分隔开的更远一些。
权利要求
1.一种连接器组件，包括具有第一和第二外端部(164,14 的电连接器(102)，其中所述第一和第二外端部被配置为分别电连接到第一和第二电路板(104，106)，该电连接器具有位于所述第一外端部的第一插针(160)和位于所述第二外端部处的第二插针(138)，该连接器组件的特征在于第一配合配接器(108)具有配合接口(178)和安装接口(180)，该配合接口接合该电连接器的第一外端部，以及该安装接口被配置成接合该第一电路板，该第一配合配接器具有在该配合接口和该安装接口之间延伸的导体(172)，该导体接收该电连接器的相应的所述第一插针，该第一配合配接器具有设置在该安装接口上的表面安装元件(210)，该表面安装元件电连接到相应的所述导体，该表面安装元件被配置成端接于该第一电路板以电气互连该电连接器和该第一电路板。
2.如权利要求1所述的连接器组件，进一步包括具有配合接口和安装接口的第二配合配接器(109)，该第二配合配接器的配合接口接合该电连接器的第二端，以及该第二配合配接器的安装接口被配置为接合该第二电路板，该第二配合配接器具有接收该电连接器的第二插针的导体和电连接到该第二配合配接器的相应导体的第二表面安装元件，该第二表面安装元件被配置为端接于该第二电路板。
3.如权利要求1所述的连接器组件，其中该电连接器与该第一配合配接器以平行布置的方式互连该第一和第二电路板。
4.如权利要求1所述的连接器组件，其中该第一配合配接器包括在该配合接口和该安装接口之间延伸的镀孔(172)，这些镀孔限定该导体，以及这些镀孔接收该第一插针。
5.如权利要求1所述的连接器组件，其中该第一配合配接器包括配接器电路板(170)，该配接器电路板具有在其中延伸并限定该导体的镀孔(172)，该表面安装元件电连接到相应的所述镀孔。
6.如权利要求1所述的连接器组件，其中该第一插针包括限定具有第一区域的第一印脚(190)的预定的插脚引线，以及其中该表面安装元件被设置在预定的插脚引线中，该预定的插脚引线限定具有第二区域的第二印脚(194)，其中该第二区域与该第一区域不同。
全文摘要
一种连接器组件，包括具有第一和第二外端部(164，142)的电连接器(102)，这两个外端部分别电连接到第一和第二电路板(104，106)。该电连接器具有位于该第一外端部的第一插针(160)以及位于该第二外端部的第二插针(138)。该连接器组件包括具有配合接口(178)和安装接口(180)的第一配合配接器(108)。配合接口与电连接器的第一外端部接合，以及安装接口被配置成接合第一电路板。第一配合配接器具有在配合接口和安装接口之间延伸的导体(172)。导体接收电连接器相应的第一插针。第一配合配接器具有设置在该安装接口上的表面安装元件(210)。表面安装元件电连接到相应的所述导体并且被配置为端接于第一电路板，以电气互连电连接器和第一电路板。
文档编号H01R12/52GK102394398SQ20111018448
公开日2012年3月28日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者彼得·P·威尔逊, 浮克·S·乔, 约翰·E·克瑙布, 迈克尔·D·赫林 申请人:泰科电子公司