具有低插入损耗导体的电连接器的制作方法

本文的主题总体上涉及一种电连接器，其配置为以低插入损耗(insertionloss)传输电信号，更具体地，涉及一种具有导体的电连接器，该导体设计成相对于电连接器中的已知导体在高信号传输速度下具有较低的导电表面损耗。

背景技术：

电连接器包括端子或导体，其提供通过连接器的导电电流路径，用于互连电缆、电路板等。典型的导体由铜合金芯部组成，并具有围绕芯的镍镀层以保护芯部免受腐蚀。铜合金芯部内的特定金属可以基于各种考虑因素来选择，例如成本和材料特性。例如，在配合接口处包括可偏转触头的导体可具有铜合金芯部，该铜合金芯部包括为导体提供所需量的柔性和弹性的金属。

然而，连接器中的常规导体具有若干缺点，尤其是在高于10gb/s的高信号传输速度下。由于被称为趋肤效应的现象，沿导体传输的信号的电流密度集中在表面附近。铜合金芯部和常规的导体表面的镍镀层具有相对低的导电率，因此，传输的信号沿导体经历显著的插入损耗。导体引起的插入损耗在较高的信号频率下会加剧。

高速和高信号密度连接器提供增大信号吞吐量的益处，但是由常规导体的材料特性引起的高插入损耗通过降低信号传输效率和质量而降低这种益处。仍然需要具有低插入损耗导体的高速电连接器。

技术实现要素：

根据本发明，提供一种电连接器，其包括外壳和保持在所述外壳内的多个导体。所述导体配置为电连接到配合连接器的配合导体。每个导体在相应的导体的配合端和安装端之间延伸一长度。所述导体中的一个或多个包括铜合金芯部、铜镀覆层和保护性外层。所述铜镀覆层围绕所述铜合金芯部，且由与所述铜合金芯部不同的材料构成。所述保护性外层设置在所述铜镀覆层上并围绕所述铜镀覆层。所述保护性外层由非导电聚合物材料构成。

附图说明

图1是根据实施例的电连接器的透视图。

图2是根据实施例的图1的电连接器的一个触头模块的侧面透视图。

图3是根据实施例的图2所示的触头模块的导体的阵列的侧面透视图。

图4是根据第一实施例的沿着中间段的一个导体的横截面图。

图5是根据第二实施例的沿着中间段的一个导体的横截面图。

图6是根据第三实施例的沿着中间段的一个导体的横截面图。

图7是示出了根据实施例的用于形成图4所示的电导体的时间推移过程的示意图。

图8是示出了根据实施例的用于形成图5所示的电导体的时间推移过程的示意图。

图9是根据另一实施例的电连接器和配合连接器的部分的透视图。

图10是根据实施例的图9的电连接器的模块堆叠体的透视图。

具体实施方式

图1是根据实施例的电连接器10的透视图。所示的电连接器10是插座连接器，其配置为与配合的插头连接器(未示出)配合，但是在替代实施例中，电连接器10可以是插头连接器或不同类型的电连接器。因此，提供图1中的电连接器10的以下描述是为了说明而不是限制，并且仅是本文描述的本发明的主题的一个可能应用。

电连接器10包括外壳12，外壳12具有配合端14和后端54。外壳12由电介质材料构成，例如一种或多种塑料或其他聚合材料。外壳12在配合端14处限定多个触头腔18，其配置为通过配合端14接收配合连接器的配合触头(未示出)。在所示的实施例中，外壳12包括沿着外壳12的上表面26的对准肋42。对准肋42构造为在配合过程期间使连接器10与配合连接器对准，以使配合连接器的配合触头能够接收在对应的触头腔18中而不存在短截线(stubbing)。

外壳12还包括多个触头模块(例如，触头模块组件)50，其接收在外壳12中并从外壳12的后端54延伸。外壳12将触头模块50相对于彼此保持就位，并保持到外壳12。在所示的实施例中，触头模块50接合外壳12的罩48，罩48向后延伸超过后端54。触头模块50并排堆叠。触头模块50共同限定电连接器10的安装端56。每个触头模块50包括多个导体51和介电体52。介电体52限定电连接器10的安装端56。触头模块50还可包括安装到介电体52的侧面55的导电屏蔽件53，以为导体51提供屏蔽。

导体51包括触头尾部58，其在安装端56处凸出超出介电体52。触头尾部58配置为安装并且电连接到基板(未示出)，例如印刷电路板。触头尾部58示出为但不限于针眼型引脚触头。触头模块50的导体51还包括配合触头部分34(在图2中示出)，其接收在外壳12的触头腔18内。配合触头部分34配置为接合并电连接到配合连接器的配合触头。

在所示的实施例中，电连接器10是直角连接器，因为安装端56基本上垂直于外壳12的配合端14取向。电连接器10配置为互连电气部件，例如底板电路板和子电路板，它们相对于彼此以直角设置。在替代实施例中，电连接器10可具有不同的取向。例如，连接器10可以是在配合端14和安装端56之间线性延伸的直列式连接器，其中，配合端14基本上平行于安装端56取向。

图2是根据实施例的图1的电连接器10的一个触头模块50的侧面透视图。触头模块50包括由介电体52保持的多个导体(或端子)51。导体51布置在线性阵列102中。图3是根据实施例的触头模块50的到导体51的阵列102的侧面透视图。图3示出了隐去介电体52的触头模块50。

参考图3，线性阵列102中的导体51沿垂直平面取向。导体51的阵列102在本文中可称为引线框架(leadframe)。每个导体51包括导体51的配合触头部分34、触头尾部58和中间段104，中间段104从配合触头部分34延伸到触头尾部58。配合触头部分34限定导体51的配合端120，并且触头尾部58限定导体51的安装(或端接)端122。每个导体51从配合端120连续延伸到安装端122，在两个端部120、122之间提供导电信号路径。

在所示的实施例中，配合触头部分34各自水平地取向。配合触头部分34s在垂直方向上在列106中堆叠。在所示的实施例中，触头尾部58各自垂直地取向。相邻的触头尾部58在行108中并排横向地堆叠。行108基本上垂直于列106。因此，配合触头部分34基本垂直于触头尾部58延伸。导体51的中间段104沿配合触头部分34和触头尾部58之间的预定路径延伸。所述路径可包括倾斜部分124，其在相应的配合触头部分34和触头尾部58之间以大约45度角延伸。不同导体51的中间段104可以根据阵列102中的配合触头部分34和触头尾部58的位置而延伸不同的长度。在替代实施例中，配合触头部分34可以平行于触头尾部58布置。

每个导体51可以单独指定为信号导体、接地导体或电力导体。阵列102可以包括任何数量的导体51，根据所需的布线图案，可以选择任意数量的导体51作为信号导体、接地导体或电力导体。可选地，相邻的信号导体可以用作差分对，其配置为以大于10gb/s的速度传送电信号。每一差分对可以通过被指定为接地导体的至少一个导体51与相邻的差分对隔开。

返回参考图2，触头模块50的介电体52包封阵列102的导体51，以将导体51相对于彼此固定就位(并且相对于图1中所示的外壳12)。例如，介电体52保持每个导体51之间的空间，以防止导体51短路。介电体52围绕并接合导体51的中间段104(图3)。介电体52包括配合边缘110和安装边缘112。导体51的配合触头部分34从配合边缘110凸出，并且，触头尾部58从安装边缘112凸出。

在实施例中，介电体52经由包覆模制工艺形成。例如，将处于可流动状态的加热的非导电聚合物材料施加到导体51的阵列102上，并使其冷却和凝固，以将导体51的中间段104包封在最终的固体介电体52中。在包覆模制工艺之前，导体51用载体条保持在一起，随后在包覆成型工艺之后，载体条被移除并丢弃。在其他实施例中，介电体52可以是预先形成的单个框架(或多个框架构件)，导体51通过过盈配合、闩锁连接、粘合剂粘合等插入并保持在该框架中。

在所示的实施例中，导体51的配合触头部分34是弹簧梁34。另外参考图1，当触头模块50被装载到连接器10中时，弹簧梁34通过后端54被接收在外壳12的对应的触头腔18中。弹簧梁34可弹性偏转，并且配置为在配合连接器的配合触头通过配合端14进入触头腔18并与弹簧梁34接合时，弹簧梁34发生偏转。当偏转时，弹簧梁34朝向图2和图3中所示的未偏转的静止位置偏置，由此，弹簧梁34在配合触头上施加接触力。接触力保持弹簧梁34和配合触头之间的电连接。配合触头部分34不限于弹簧梁，并且在其他实施例中可以具有其他形式，例如引脚、插座、板片等。类似地，在一个或多个替代实施例中，触头尾部58可以不是针眼型引脚，例如是配置为用于表面端接的焊接尾部。

图4-6是根据本公开的三个不同实施例的沿图3中所示的线4-4截取的电连接器10的导体51(在图1中示出)中的一个导体的横截面图。如图3所示，线4-4延伸穿过导体51的中间段104。

图4示出了根据第一实施例的导体51的中间段104的截面图。导体51包括铜合金芯部202和铜镀覆层204，铜镀覆层204围绕铜合金芯部202(本文也称为芯部202)。导体51还包括围绕铜镀覆层204的保护性外层206。

铜合金芯部202和铜镀覆层204由不同的材料构成。由于不同材料的材料特性，铜镀覆层204具有比芯部202更大的导电率。例如，相比于铜合金芯部202，铜镀覆层204可以包括更大量或百分比的每单位重量或质量中的铜。铜镀覆层204可具有比铜合金芯部202更大的％iacs值。在本文使用中，“％iacs”值是指国际退火铜标准(iacs)的单位，其是铜的导电率的经验推导的标准值。具有10％iacs值的材料意味着该材料的导电率是铜的导电率的10％。例如，铜合金芯部202可具有小于40％的％iacs值，并且，铜镀覆层204可具有大于70％的％iacs值。

芯部202的材料是铜合金，其包括铜和一种或多种其他金属。可形成芯部202的铜合金的一些非限制性示例包括磷青铜合金、铜镍硅合金和类似的合金。在一个实施例中，铜镀覆层204由基本上纯的铜组成。如本文所用，“基本上纯的铜”包括100％的铜的材料以及由于痕量材料的存在而包含至少95％的铜(例如，质量或重量)、至少97％的铜、或至少99％的铜的材料。在铜镀覆层204是基本上纯的铜的实施例中，％iacs值可以大于95％。在其他实施例中，铜镀覆层204是铜合金，其包括铜和非痕量的一种或多种其他金属，但其％iacs值仍然大于铜合金芯部202。

铜镀覆层204是导体51的最外导电层。在操作期间，由于趋肤效应现象，沿着导体51传输的电流沿着围绕芯部202的铜镀覆层204集中。尽管保护性外层206围绕铜镀覆层204，但是电流密度不会沿着保护性外层206集中，因为保护性外层206由非导电的聚合物材料构成。

一些已知的导体包括镍镀覆层，其围绕铜合金芯部并限定已知导体的最外层。因此，电流密度沿着已知导体中的镀镍覆层集中。导体51的铜镀覆层204具有比镀镍覆层更大的导电率，镀镍覆层更大的导电率可小于30％iacs。由于最外导电层的导电率更大，因此本文所述的导体51在操作期间可具有比具有最外镀镍覆层的已知导体更少量的由导体引起的插入损耗。更少量的插入损耗可以允许具有导体51的电连接器(例如，图1中所示的电连接器10)在高信号速度下提供比具有已知导体的电连接器更大的信噪比(snr)和质量。

在所示实施例中，铜镀覆层204直接设置在铜合金芯部202的外表面208上。但是，在替代实施例中，铜镀覆层204可以通过一个或多个中间层与芯部202分离。铜镀覆层204在芯部202的整个周边围绕芯部202。铜镀覆层204沿着芯部202的整个周边接合外表面208。如图4所示，芯部202的周边没有暴露于铜镀覆层204外部的环境的部分。

保护性外层206直接设置在铜镀覆层204的外表面210上，并围绕铜镀覆层204。保护性外层206由非导电聚合物材料组成，例如一种或多种塑料、环氧树脂、树脂等。在实施例中，保护性外层206在铜镀覆层204的整个周边周围围绕铜镀覆层204。保护性外层206沿着铜镀覆层204的整个周边接合外表面210。如图4所示，铜镀覆层204的周边没有暴露于保护性外层206外部的环境的部分。因此，保护性外层206密封铜镀覆层204，提供腐蚀保护，并避免铜镀覆层204暴露于湿气、碎屑和污染物。

保护性外层206的外表面212沿中间段104限定导体51的外表面。保护性外层206与电连接器10(图1)的介电体52(图2中所示)是非连续的。例如，介电体52可以沿着中间段104接合保护性外层206的外表面212，从而将导体51保持就位。

图5示出了根据第二实施例的导体51的中间段104的截面图。图5中所示的导体51类似于图4中所示的导体51的实施例。例如，图5中的导体51包括图4中所示的导体51的铜合金芯部202、铜镀覆层204和保护性外层206。图5中的导体51还包括镍镀覆层220，其在图4中的导体51中不存在。

在所示的实施例中，镍镀覆层220围绕铜合金芯部202。镀镍覆层220设置在芯部202和铜镀覆层204之间。镍镀覆层220接合芯部202的外表面208并在芯部202的整个周边周围延伸。铜镀覆层204直接设置在镀镍覆层220的外表面222上，并在其整个周边周围围绕镍镀覆层220。类似于图4中所示的实施例，铜镀覆层204限定了最外导电层，电流在操作期间集中在该最外导电层中，并且非导电的保护性外层206为铜镀覆层204提供腐蚀保护。

由于一些已知的导体具有被镍镀覆层围绕的类似于芯部202的铜合金芯部，因此，图5中所示的导体51的实施例可以使用已知的导体作为起始对象而形成。可以将铜镀覆层204施加到镍镀覆层上，然后可以将非导电保护性外层206施加到铜镀覆层204上。

图6示出了根据第三实施例的导体51的中间段104的截面图。在所示的实施例中，导体51具有铜合金芯部302，其不同于图4和图5中所示的铜合金芯部202。铜合金芯部302具有比芯部202更大的导电率，这归因于不同的材料成分。例如，铜合金芯部302由包含铁和磷与铜的合金构成。该铜合金芯部302在本文中称为铁磷铜芯部302。除了铜、铁和磷之外，铁磷铜芯部302可选地可以包括其他金属。铁磷铜芯部302的％iacs值大于70％。在一个实施例中，铁磷铜合金的测量的％iacs值为85％。

在所示的实施例中，导体51包括图4和图5中所示的导体51的非导电保护性外层206。与图4和图5的实施例不同，保护性外层206直接设置在铁磷铜芯部302的外表面304上。因此，在保护性外层206和芯部302之间没有中间镀层。保护性外层206在其整个周边周围围绕铁磷铜芯部302，通过阻挡暴露于环境元素(例如，湿气、碎屑等)来保护外表面304免受腐蚀。

在所示的实施例中，铁磷铜芯部302的外表面304限定导体51的最外导电层。由于趋肤效应，电流密度可以朝向芯部302的外表面304集中。由于铁磷铜芯部302相对于已知的芯材和镍镀覆层具有相对高的导电性，导体51的芯部302在操作期间可具有比具有最外镀镍覆层的已知导体更少量的导体引起的插入损耗。

图7是示出了根据实施例的用于形成图4所示的电导体51的时间推移过程的示意图。该图示出了处于第一状态402、处于后续第二状态404和处于完成状态406的导体51。示意图将导体51分段成配合端120处的配合触头部分34、安装端122处的触头尾部58和中间段104。

处于第一状态402的导体51仅包括铜合金芯部202。芯部202可以由金属片冲压成型或模制。芯部202从配合端120到安装端122延伸导体51的整个长度。在第二状态404，铜镀覆层204被施加在铜合金芯部202上。铜镀覆层204从配合端120到安装端122沿着导体51的整个长度围绕芯部202。在第二状态404下的示意图中仅可见铜镀覆层204，因为芯部202位于铜镀覆层204下方。铜镀覆层204可以经由任何镀覆方法施加，例如电镀、物理气相沉积、浸渍、涂覆、溅射沉积等。由于铜镀覆层204覆盖导体51的整个长度，因此镀覆工艺可以相对简单，而不需要掩蔽导体51的某些部分。

在完成状态406，非导电保护性外层206沿着中间段104覆盖铜镀覆层204。可以通过将非导电聚合物材料喷涂、浸渍或涂覆到导体51上并随后固化以使保护性外层206固化来施加保护性外层206。在实施例中，保护性外层206仅施加到中间段104，而不沿着触头尾部58或配合触头部分34中的任一个施加。例如，在将非导电聚合物材料施加到中间段104之前，可以掩蔽触头尾部58和配合触头部分34。

在所示的实施例中，沿配合触头部分34的铜镀覆层204选择性地用一系列配合修饰(finishing)金属408进行点镀(spot-plated)。例如，配合修饰金属408可包括限定最外层的金层、镍层、和钯层。选择配合修饰金属408，以在导体51和配合连接器的配合触头之间的配合接口处提供所需的电气特性。配合修饰金属408仅沿配合触头部分34施加。

沿着触头尾部58的铜镀覆层204选择性地用一系列的一个或多个安装修饰金属410进行点镀。例如，安装修饰金属410可包括由锡层覆盖的镍层。选择安装修饰金属410以在导体51和电路板之间的安装接口处提供所需的电气和机械特性。安装修饰金属410仅沿触头尾部58施加。

图8是示出了根据实施例的用于形成图5所示的电导体51的时间推移过程的示意图。该图示出了处于第一状态502、处于后续第二状态504、处于后续第三状态506和处于完成状态508的导体51。示意图将导体51分段成配合端120处的配合触头部分34、安装端122处的触头尾部58和中间段104。

处于第一状态502的导体51仅包括铜合金芯部202。第一状态502下的导体51可以与图7中描述的第一状态402下的导体51相同。在第二状态504下，镍镀覆层220被施加在铜合金芯部202上。镍镀覆层220从配合端120到安装端122沿着导体51的整个长度围绕芯部202。在第二状态504下的示意图中仅可见镍镀覆层220，因为芯部202位于镍镀覆层220下方。镍镀覆层220可以经由任何镀覆方法施加，例如电镀、物理气相沉积、浸渍、涂覆、溅射沉积等。由于镍镀覆层220覆盖导体51的整个长度，因此，镀覆工艺可以相对简单，而不需要掩蔽导体51的某些部分。

处于第三状态506的导体51沿着导体51的不同长度选择性地用不同的金属镀覆。例如，沿中间段104施加铜镀覆层204。铜镀覆层204可选地不沿配合触头部分34或触头尾部58施加。因此，在所示的实施例中，铜镀覆层204仅沿中间段104围绕芯部202和镍镀覆层220。配合触头部分34选择性地点镀参照图7描述的配合修饰金属408。触头尾部58选择性地点镀参照图7描述的安装修饰金属410。

处于完成状态508的导体51包括沿中间段104覆盖铜镀覆层204的非导电保护性外层206。可以如参考图7中的完成状态406所描述的那样施加保护性外层206。在实施例中，保护性外层206仅施加到中间段104，而不是沿着触头尾部58或配合触头部分34中的任一个施加。在所示的实施例中，完成的导体51的外观可以与图7的完成的导体51的外观相同。

现在回来参考图6，图6的导体51可以通过首先形成铜合金芯部302以在配合端和安装端之间延伸来制造。铜合金芯部302可以由铁磷铜合金构成。然后，在配合触头部分和触头尾部用上文参考图7和图8所示的修饰金属选择性地进行点镀时，中间段可以被掩蔽。最后，非导电保护性外层206仅沿着中间段直接施加在铜合金芯部302上。图6所示的实施例的完成的导体51的外观可以与图7和图8的完成的导体51的外观相同。

本文描述的本发明的主题可以不限于特定类型的电连接器，例如图1中所示的直角插座式电连接器10。例如，根据本文描述的一个或多个实施例的导体可以具有与图2和图3中所示的导体51不同的形状。图9是根据另一实施例的电连接器600和配合连接器602的一部分的透视图。图10是根据实施例的电连接器600的模块堆叠体606的透视图。电连接器600包括外壳608和模块堆叠体606。模块堆叠体606保持在外壳608内。模块堆叠体606包括并排堆叠的多个触头模块610。在所示的实施例中，触头模块610包括由触头模块610的介电体614保持的两个导体612。两个导体612保持在介电体614内的线性阵列613中。在其他实施例中，触头模块610可以并非具有两个导体612。与图3中所示的导体51类似，导体612包括触头配合部分616、触头尾部618和在触头配合部分616和触头尾部618之间延伸的中间段620。在所示的实施例中，触头配合部分616是弹簧梁616。触头尾部618是配置为表面安装到电路板的焊接尾部。

与电连接器10不同，连接器600的外壳608包括限定卡槽622的配合护罩621。配合连接器602包括电路卡624，其在配合操作期间接收在卡槽622内。模块堆叠体606中的触头模块610的弹簧梁616布置在第一触头行626和第二触头行628中。第一触头行626和第二触头行628保持在配合护罩621内并延伸到卡槽622中。第一触头行626中的弹簧梁616配置为沿着电路卡624的第一侧630接合触头元件(未示出)，并且第二触头行628中的弹簧梁616配置为沿着电路卡624的与第一侧630相对的第二侧632接合触头元件(未示出)。在实施例中，导体612根据本文所述的导体51的一个实施例形成。例如，导体612的中间段620可以具有与图4-6中所示的导体51的至少一个实施例相同的截面。