弹簧顶针式同轴连接器及其装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种射频连接器(rf connector)，尤其是一种可透过无焊接(solderless)方式设置在印刷电路板上，并应用在高频之弹簧顶针式同轴连接器。


背景技术：

2.在射频连接器的应用领域中，为了能发展出讯号传输速度更快、反应时间更短的电子零组件，各射频连接器所能支持的频率愈来愈高，且与其电性连接的印刷电路板 (pcb)也愈来愈薄，以期能应用到更多更广的新兴领域，例如物联网(iot)、5g无线网络、智能城市等。
3.然而，传统的射频连接器是透过固定凸设于射频连接器之底面的导体，来与pcb进行电性连接，但这种导体的凸设设计，会让射频连接器紧密固定在pcb上时，压迫pcb 而导致pcb损坏、内凹变形或刺破等结构缺陷。进一步地，厚度较薄的pcb即可能因为这样的结构缺陷，而导致高射频讯号在射频连接器与pcb之间传输时，产生不良结果。因此，如何避免射频连接器之底面的导体因紧密固定在pcb上而造成pcb的结构缺陷，还仍能保持pcb的完整性，即成为所属技术领域中有待解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型之实施例发展出一种弹簧顶针式同轴连接器，其为将习知设置在射频连接器中的导体，改良为具有弹性结构的中心导体。此外，透过施加在射频连接器上的作用力，来调整射频连接器固定在pcb上的紧密程度；同时，弹性结构则因不同的固定作用力，因而能透过不同大小的接触面积来电性连接设置在pcb上的导线，藉此，本实用新型之实施例即能进一步提供不同高频范围的射频讯号传输。
5.具体而言，本实用新型之实施例提供了一种弹簧顶针式同轴连接器，其适于装设于印刷电路板上。上述弹簧顶针式同轴连接器包括了固定座、套筒型外接触件、绝缘体以及中心导体。上述固定座具有底面及至少一固定装置，以透过固定装置使固定座固定于印刷电路板。而上述套筒型外接触件则与固定座连接。上述绝缘体是设置于套筒型外接触件中。上述中心导体则是设置于绝缘体之中心，并穿设于套筒型外接触件中，其中上述中心导体之一端是凸出于固定座之底面，且中心导体更具有弹性结构，使得中心导体相对印刷电路板可施加预定之作用力。
6.依据一实施例，其中上述中心导体连接该印刷电路板之一端是为一球形端。
7.依据另一实施例，其中上述至少一固定装置包括螺牙孔及螺丝。
8.依据又一实施例，其中上述套筒型外接触件更具有一外螺牙。上述外螺牙是设置在套筒型外接触件之外壁上，且为远离固定座的底面之一端。
9.依据又一实施例，其中上述固定座更具有沟槽。上述沟槽是设置在固定座的底面，且对应印刷电路板上之电性延伸区域延伸至底面之一侧设置，以使电性延伸区域不与底面电性接触。
10.此外，本实用新型之实施例更另提供一种用于高频讯号之弹簧顶针式同轴连接装置，其包括印刷电路板以及弹簧顶针式同轴连接器。上述印刷电路板是具有第一接触点及第二接触点。而上述弹簧顶针式同轴连接器则是装设于印刷电路板上，且包括了固定座、套筒型外接触件、绝缘体以及中心导体。上述固定座具有底面及至少一固定装置，以透过固定装置使固定座固定于印刷电路板；而上述套筒型外接触件则与固定座连接。上述绝缘体是设置于套筒型外接触件中。上述中心导体则是设置于绝缘体之中心，并穿设于套筒型外接触件中，其中上述中心导体之一端是凸出于固定座之底面，且中心导体更具有弹性结构，使得中心导体相对印刷电路板可施加预定之作用力，以电性连接第一接触点及固定座，并电性连接第二接触点及中心导体。
11.依据一实施例，其中上述第二接触点更包括电性延伸区域，而上述固定座之底面更包括沟槽，且上述沟槽是对应电性延伸区域延伸至底面之一侧设置，以使电性延伸区域不与底面电性接触。
12.依据另一实施例，其中上述弹簧顶针式同轴连接器适于连接频率范围为3
‑
70ghz之讯号。
13.依据又一实施例，其中上述弹簧顶针式同轴连接器之中心导体连接该印刷电路板之一端是为一球形端。
14.综合上述实施例之技术特征，本实用新型之实施例因而可达到以下功效：
15.(1)透过具有弹性结构的中心导体，而能在射频连接器与pcb之间紧密贴合时，迫使弹性结构往射频连接器的内部回缩，并以适当的距离凸设在射频连接器之底部。藉此，本实用新型之实施例除了能电性连接射频连接器与pcb之导线之外，还能不影响pcb的结构完整性，进而避免了不良的讯号测试结果。
16.(2)同时，透过具有弹性结构的中心导体，也可随着施予在射频连接器的不同作用力，而迫使弹性结构进一步压缩并往射频连接器的内部回缩，进而能以不同的截面积电性连接pcb上的导线。藉此，本实用新型之实施例因而能提供多种不同的超高频(ultra high frequency，简称为uhf)范围 (3
‑
70ghz)的射频讯号传输。
17.(3)此外，由于射频连接器是透过无焊接(或称免焊接)的方式(例如螺丝锁固)设置在pcb上，而使得本实用新型之实施例能更方便拆卸或替换，并能避免因拆卸或替换射频连接器而对pcb造成不可逆的且代价昂贵的损害。
附图说明
18.为让本实用新型之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图之说明如下：
19.图1所绘为根据本实用新型之一实施例之一种用于高频讯号之弹簧顶针式同轴连接装置的组装示意图。
20.图2所绘为根据本实用新型之一实施例之印刷电路板的结构示意图。
21.图3a所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器的第一立体示意图。
22.图3b所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器的第二立体示意图。
23.图4所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器之沿图1中之a
‑
a’切线的剖面示意图。
24.图5a所绘为根据习知之一种弹簧顶针式同轴连接器之中心导体与印刷电路板之连接方式的示意图。
25.图5b所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器之中心导体与印刷电路板之连接方式的示意图。
具体实施方式
26.有鉴于上述待克服的问题，本实用新型之实施例发展出一种弹簧顶针式同轴连接器及将其设置于pcb上的射频连接装置。上述弹簧顶针式同轴连接器是改良自习知射频连接器之中心导体，而使其进一步具有弹性结构。本实用新型之实施例因而可随着施予在射频连接器上的作用力，调整弹性结构往射频连接器内部回缩的距离，并在不损及pcb之结构完整性的情况下，还能支持不同高频范围的射频讯号传输。
27.为更具体说明本实用新型之各实施例，以下辅以附图进行说明。
28.请参照图1，图1所绘为根据本实用新型之一实施例之一种用于高频讯号之弹簧顶针式同轴连接装置的组装示意图。在图1中，依据一实施例，提供了一种用于高频讯号之弹簧顶针式同轴连接装置 300，其包括了印刷电路板(pcb)200及弹簧顶针式同轴连接器100，而弹簧顶针式同轴连接器100便适于装设在印刷电路板200上。
29.关于印刷电路板200，进一步说明如下。请参照图2，图2 所绘为根据本实用新型之一实施例之印刷电路板的结构示意图。在图 2中，依据一实施例，提供了一种印刷电路板200，在其表面上具有第一接触点210及第二接触点220，而第一接触点210与第二接触点 220彼此之间并未接触而能保持非导电状态；例如在图2中，第二接触点220之周围即设置有围绕的绝缘结构，以使第一接触点210与第二接触点220保持在非电性连接的状态。此外，依据另一实施例，在图2中，第二接触点220还包括电性延伸区域221，其为延伸自第二接触点220，且同样也与第一接触点210保持在非电性连接的状态，以做为带传输线(strip transmission line，或称stripline)，甚至能进一步做为微带线(microstrip)或共面波导传输线(coplanar waveguide，简称为cpw)。
30.关于弹簧顶针式同轴连接器100，进一步说明如下。除了图 1之外，请同时参照图3a
‑
3b及图4，其中图3a所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器的第一立体示意图，图 3b所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器的第二立体示意图，及图4所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器之沿图1中之a
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a’切线的剖面示意图。依据一实施例，提供了一种弹簧顶针式同轴连接器100，其可装设于如图 1中的印刷电路板200上，而弹簧顶针式同轴连接器100包括了固定座110、套筒型外接触件120、绝缘体130及中心导体140。
31.固定座110具有底面111，以使固定座110可沿着印刷电路板200之接触面紧贴设置。甚至，依据另一实施例，在图3b中之底面111上更具有以一凸出距离凸出底面111之凸面115，以使弹簧顶针式同轴连接器100可至少以此凸出距离设置在印刷电路板200之上。同时，固定座110还包括至少一固定装置112，以使固定座110 固定在印刷电路板200上。依据一实施例，固定装置112可包括螺牙孔113a及螺丝113b；例如在图1中，即是在固定座110的
两侧分别设置有固定装置112(螺牙孔113a及螺丝113b)，而可藉由锁固两侧的螺丝113b，以使固定座110固定在印刷电路板200上。值得一提的是，由于是透过螺牙孔113a及螺丝113b来锁固固定座110，因此可透过微调固定座110两侧的螺丝113b之锁固松紧程度，来调整固定座110之底面111与印刷电路板200的接触程度。
32.套筒型外接触件120则与固定座110连接设置。依据另一实施例，套筒型外接触件120更具有外螺牙121及讯号源容置空间122，此外螺牙121是设置在套筒型外接触件120远离底面111之一端之外壁上，而此讯号源容置空间122则是设置在套筒型外接触件120远离底面111之一端之内部，以容置讯号源(例如射频装置)。依据又一实施例，外螺牙121的牙距(pitch)可与讯号源的牙距相互匹配而得以锁合，以透过外螺牙121来锁固套筒型外接触件120与讯号源，并藉以与讯号源之间产生讯号的传输。
33.绝缘体130是设置于套筒型外接触件120中，而中心导体 140则是设置于绝缘体130之中心并可贯穿设置于套筒型外接触件 120中。透过绝缘体130之设置，能让套筒型外接触件120与中心导体140之间处于非电性导通的状态。同时，中心导体140之一端是凸出固定座110之底面111，且此端例如可为球形端的设计；此外，中心导体140更具有弹性结构141，以使中心导体140相对印刷电路板 200可施加预定之作用力(例如螺牙孔113a及螺丝113b于固定座110 两侧的锁固力)，并往套筒型外接触件120之内部回缩；例如回缩至与底面111齐平，或例如回缩至与底面111上之凸面115齐平。而当未施加额外的作用力于中心导体140时，弹性结构141可恢复至原长度，并可凸出于固定座110之底面111，或凸出于底面111上的凸面 115。具体地，在图4中，弹性结构141例如可为具有各种弹性系数的弹簧141，此处并未加以限制。值得一提的是，如前所述，可知例如可透过螺牙孔113a及螺丝113b来锁固固定座110，因而还可连带调整弹性结构141之压缩程度，藉以控制中心导体140电性连接印刷电路板200上之导线的接触截面积，进而可传输讯号源(例如射频装置)与印刷电路板200之间不同频率范围的高射频讯号，例如频率范围为3
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70ghz之高射频讯号。
34.依据又一实施例，如前所述，如图2中之印刷电路板200，其上可具有第一接触点210及第二接触点220，甚至还有延伸自第二接触点220的电性延伸区域221。在此情况下，依据又一实施例，请同时参照图1
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2，在图1
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2中，固定座110之底面111(或底面111上之凸面115)可对应设置在第一接触点210上，以电性连接第一接触点210及固定座110；而中心导体140可对应设置在第二接触点220 上，以电性连接第二接触点220及中心导体140。同时，依据又一实施例，在图1中，固定座110更可具有沟槽114，其为设置在固定座 110的底面111且对应电性延伸区域221延伸设置，而未与电性延伸区域221直接电性接触。
35.此外，依据又一实施例，中心导体140之远离底面111之一端是呈花瓣状之套管，且各花瓣间彼此并未接触；例如在图3a中之中心导体140，其为具有四片花瓣的导电套管。而例如讯号源是透过同轴电缆(coaxial connector)与中心导体140电性连接时，同轴电缆上的另一中心导体即可套设于中心导体140之套管中，并与中心导体 140电性连接。而中心导体140藉由呈花瓣状之套管，因而能避免印刷电路板200与讯号源之间一次性讯号传输量过载，或因长期高频、高电流的电性接触，而导致同轴电缆与中心导体140间的连接位置过热之情况。
36.依据另一实施例，上述射频装置是透过同轴电缆来与中心导体140电性连接，进而可支持讯号源与印刷电路板200之间频率范围约为3
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70ghz的超高射频讯号。示例性地，例
如sma规格之同轴电缆与对应的中心导体140电性匹配时，可支持与印刷电路板200之间最高频率约为26.5ghz的超高频讯号传输。又例如2.92mm之同轴电缆与对应的中心导体140电性匹配时，可支持与印刷电路板200之间最高频率约为40ghz的超高频讯号传输。再例如2.4mm之同轴电缆与对应的中心导体140电性匹配时，可支持与印刷电路板200之间最高频率约为50ghz的超高频讯号传输。再例如1.85mm之同轴电缆与对应的中心导体140电性匹配时，可支持与印刷电路板200之间最高频率约为67ghz的超高频讯号传输。
37.以下进一步说明本实用新型之实施例与习知技术之主要差异。请参照图5a
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5b，图5a所绘为根据习知之一种弹簧顶针式同轴连接器之中心导体与印刷电路板之连接方式的示意图，及图5b所绘为根据本实用新型之一实施例之一种弹簧顶针式同轴连接器之中心导体与印刷电路板之连接方式的示意图。图5a之上图是习知之中心导体140a尚未电性连接印刷电路板200a及其上第二接触点220a之示意图，而图5a之下图则为习知之中心导体140a电性连接印刷电路板200a及其上第二接触点220a之示意图，由图5a之下图可知，由于习知之中心导体140a是固定且凸出于固定座110a，而当施予作用力于固定座110a时，习知之中心导体140a便会造成印刷电路板 200a及其上第二接触点220a之压迫或变形。相对地，图5b之上图是根据本实用新型之实施例之中心导体140b尚未电性连接印刷电路板200b及其上第二接触点220b之示意图，而图5b之下图则为本实用新型之实施例之中心导体140b电性连接印刷电路板200b及其上第二接触点220b之示意图，由图5b之下图可知，由于本实用新型之实施例之中心导体140b是具有弹性结构140b而可伸缩地凸出于固定座110b，或回缩至与固定座110b之底面111或其凸面115齐平，而当施予作用力于固定座110b时，本实用新型之实施例之中心导体 140b便不会造成印刷电路板200b及其上第二接触点220b之压迫或变形。
38.综合上述弹簧顶针式同轴连接器及其装置，由于本实用新型改良了习知之中心导体，并使中心导体之中具有弹性结构(例如弹簧)，因而能在施予作用力在弹簧顶针式同轴连接器之固定座时，除了能使中心导体与印刷电路板及其上之导线(即上述第二接触点) 紧密电性连接之外，还能不对第二接触点造成结构上的损害，而保持印刷电路板及其第二接触点之结构完整性。藉此，本实用新型之实施例因而能避免在超高射频讯号的传输过程中所产生的不良结果，而确实解决了本案所欲解决的问题。
39.本实用新型在本文中仅以较佳实施例揭露，然任何熟习本技术领域者应能理解的是，上述实施例仅用于描述本实用新型，并非用以限定本实用新型所主张之专利权利范围。举凡与上述实施例均等或等效之变化或置换，皆应解读为涵盖于本实用新型之精神或范畴内。因此，本实用新型之保护范围应以下述之申请专利范围所界定者为准。