专利名称：具有直接连接端子的电连接器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电连接器组件，其包括安装在电路板上的电连接器。
背景技术：
为了满足数字多媒体的需求，通常希望现有的数字通讯设备具有更高的数据处理能力。因此，用于互连电路板的电连接器必须在不断增加的信号密度下处理不断增加的信号速度。使用这种电连接器的一个应用场合是在高速、差分电连接器中，如在电信或计算场合中通常遇到的那些连接器。在传统的方法中，两个电路板以背板和子板的配置方式彼此互连。然而，在电连接器与其连接的电路板的焊脚处，难以在保持电气性能和/或合理的制造成本的同时提高密度。例如，在已知的电路板中，电路板中的通孔被电镀，以形成电连接到电路板中相应迹线的电镀通孔(PTHs)。从电连接器延伸出的触点连接到PTHs，并且因此通过针眼型触点连接到迹线。然而，PTHs会产生电气问题，如在电路板中形成低阻抗和高串扰。改善这些焊脚的一个方法是沉孔PTHs的一部分，以去除仅在电路板中相应迹线附近区域的电镀层。然而，在将触点与迹线相连接的非孔型PTHs的较短长度中仍然存在相同的问题。这样的区域尽管较短，但仍然具有低阻抗，其在较高的传输速度时会变得更加成问题。至少一些已知的系统试图消除在通孔中的整个电镀层，其具有直接连接到迹线的触点。然而，这样的系统也不是没有缺点的。例如，当触点被插入到通孔中时，会在这些触点上施加显著的应力，从而使得触点磨损和/或触点扭曲。为了克服这样的问题，触点要做的更大，这会导致额外的信号衰减问题。另外地，这样的系统采用相对较短的触点，这会将这些系统限制在相对较薄的电路板上，或者限制连接到电路板的上层中。为了获得更高的系统密度和速度，必须在已知方法的基础上进一步改进电路板焊脚和与电路板的连接。需要一种电连接器组件，其具有更高的触点密度并在更高的系统速度下提供更好的电气性能。
发明内容
根据本发明，电连接器组件包括电路板，该电路板具有沿着通孔轴线至少部分地延伸穿过该电路板的通孔。该电路板具有迹线和电连接到该迹线的安装焊盘。该安装焊盘在该通孔中露出。电连接器被安装在该电路板上。该电连接器包括壳体和由该壳体保持的信号端子。该信号端子具有被设置为收容在各个所述通孔内的安装触点。每个通孔具有沿着该通孔轴线在安装焊盘附近带收缩区域的阶梯式直径，以及该安装触点在该通孔的该收缩区域内接合该安装焊盘。
图1是电连接器组件的示例性实施例的横截面视图，其中示出了安装到电路板的电连接器；
图2是图1所示的电路板的部分剖视图，其中示出了安装到电路板的信号端子；图3是图2所示的电路板和信号端子的侧视图；图4是电路板和可替换信号端子的侧视图；图5是沿着图4中的线5-5得到的信号端子的横截面视图。
具体实施例方式图1是电连接器组件10的示例性实施例的横截面视图。该连接器组件10包括一对电路板12和14、插座连接器16、以及插头连接器18。该插座连接器16安装在电路板12 上，以及该插头连接器18安装在电路板14上。插座连接器16和插头连接器18连接在一起从而电连接电路板12和14。在图1的示例性实施例中，插座连接器16和插头连接器18 被取向为以使连接器16和18在电路板12和14之间形成大约直角连接。可替换地，插座连接器16和插头连接器18可取向为以使电路板12和14可相对于彼此以任意其它角度布置，如但不限于大约平行。插座连接器16包括介电壳体20，在示出的实施例中，该壳体20保持多个平行的触点模块22 (其中的一个在图1中示出)。该触点模块22包括触点引线框M，该触点引线框 24包括多个信号端子沈和多个接地端子观。每个信号端子沈包括位于该信号端子沈一端部的安装触点30以及位于该信号端子沈相对端部的配合触点32。在示出的实施例中， 安装触点30代表与电路板12的相应安装焊盘102干涉安装的针眼型触点。相似地，每个接地端子28包括位于该接地端子28 一端部的安装触点34以及位于该接地端子观相对端部的配合触点36。该安装触点34可与该安装触点30 (如针眼型触点)类似，或者该安装触点34可以是不同类型的触点，如插针触点或弹簧触点。配合触点 32和36沿着触点模块22的配合表面38并且从其向外延伸。该信号端子沈可选地被设置为差分对。每个触点模块22包括介电触点模块壳体40，其保持相应的引线框24。每个触点模块壳体40包括配合面38和安装面42。在示出的实施例中，配合面38大约垂直于安装面 42。然而，配合面38和安装面42可彼此之间以任意其它角度取向，如但不限于大约平行。 每个触点模块的配合面38被收容在壳体20中并被设置为与插头连接器18的相应配合触点相配合。每个触点模块22的安装面42被设置为用于安装在电路板上，如但不限于电路板 12。安装触点30和34沿着触点模块22的安装面42向外延伸，以用于机械和电气连接到电路板12。特别地，每个安装触点30和34被设置为分别收容在电路板12中的通孔M和 56中。在示例性实施例中，通孔M为阶梯状或台阶状，其由具有不同横截面形状和/或沿着通孔M长度的尺寸的区域所限定。在示例性实施例中，信号端子沈构成可变深度的连接端子，其中一部分安装触点 30与其余安装触点30相比(不管其余安装触点30是位于相同的触点模块22上还是位于不同的触点模块22上)从安装面42延伸不同的长度以形成不同的配合深度。在示出的实施例中，安装触点30的差分对30a从安装面42延伸一配合深度D1，安装触点30的差分对 30b从安装面42延伸一配合深度D2,以及安装触点30的差分对30c从安装面42延伸一配合深度D3。这些深度D1-D3中的每个都是不同的。插座连接器16的任一安装触点30与插座连接器16的任意其它安装触点30相比可具有距离相应安装面42的不同长度，以及因此不同的配合深度。这里示出的安装触点30的长度的型式仅仅是示例性的。插头连接器18包括接收插座连接器16的介电壳体60以及用于将插头连接器18 安装到电路板的安装面62，如但不限于电路板14。壳体60保持多个信号端子70以及多个接地端子72。信号端子70可选地被设置为差分对，如在示出的实施例中的信号端子70那样。每个信号端子70包括位于信号端子70 —端部的安装触点74。每个安装触点74 被设置为收容在电路板14中的相应通孔82中。与插座连接器16的安装触点30相似，信号端子70的一些安装触点74相对于其余安装触点74从插头连接器18的安装面62延伸不同的长度。安装触点74可与安装触点30相似。电路板12包括一对相对的上表面86和下表面88。每个触点模块22的安装面42 被设置为沿着上表面86安装，从而使得插座连接器16被安装在电路板12的上表面86上。 电路板12包括多个通孔M、56，它们分别收容各个信号和接地端子沈和观的安装触点30 和34。电路板14可通过与电路板12相似的方式形成。图2是电路板12的部分剖视图，其中示出了连接到电路板12并位于相应通孔M 中的信号端子26。图3是电路板12和信号端子沈的侧视图。信号端子沈的安装触点30 仅是图2和3中示出的信号端子沈的那部分。图2和3还示出了一个通孔54，为清楚起见除去了相应的信号端子26。在示例性实施例中，当插座连接器16(如图1所示)被安装到电路板12时，每个信号端子沈都同时地被装载到相应的一个通孔M中。通孔讨在上表面86和下表面88之间延伸穿过电路板12的多个层。电路板12的厚度是层数量的函数，以及层的数量可至少部分地取决于连接到电路板12的部件的数量。 例如，背板电路板可实质上比子卡电路板更厚，因为与子卡电路板相比，将会有更多的电部件连接到背板电路板，因此需要更多的层以在板中为迹线提供路径。通孔M沿着其长度为阶梯状，以包括较小直径部分94和一个或多个较大直径部分96、98。该较小直径部分94构成收缩区域，以及可在下面被称作为收缩区域94。该较大直径部分96被设置在该收缩区域94之上，以及可被称作为上部较大直径部分96或上部通孔96。该较大直径部分98被设置在收缩部分94之下，以及可被称作为下部较大直径部分或下部通孔98。可选地，通孔M可在该收缩区域94与该上部和下部通孔96、98之间为台阶状。可提供任意数量的台阶或阶梯。可选地，通孔M可仅包括一个较大直径部分96、98 而不包括其它部分。每个通孔M包括限定通孔M的通孔壁100。通孔壁100在安装焊盘102附近台阶状地向内延伸以限定收缩区域94。安装焊盘102电连接到电路板12中的相应迹线104， 并形成电路板12中相应迹线104的一部分。安装焊盘102被设置在距离上表面86 —深度处，从而使得该安装焊盘102位于该电路板内部，而不是构成上表面86上的表面安装焊盘。 安装焊盘102被设置在电路板12的特定层中或特定层上，该电路板12还包括相应迹线104 的至少一部分。可选地，迹线104可被连接到远离安装焊盘102的电路板12的不同层。收缩区域94被设置为靠近安装焊盘102。例如，收缩区域94可被设置在具有相应安装焊盘102的电路板12的层中。收缩区域94也可被设置在电路板12的紧邻的层中。 收缩区域94不延伸到所有层中，而是仅延伸到围绕安装焊盘102的层的一部分中。收缩区域94沿着通孔轴线106可比通孔M的整个长度相对短一些。例如，收缩区域94可具有通孔讨整体长度的大约10%，如在示出的实施例中。然而，在可替换实施例中，收缩区域94 可具有不同的长度，可以更长或更短。在示例性实施例中，收缩区域94具有小于通孔M整体长度一半的长度。收缩区域94可具有任意的形状，包括如示出的实施例中的圆柱形状。安装焊盘102限定用于与信号端子沈的相应一个安装触点30实现电连接的电触点部分。在一个实施例中，安装焊盘102为相应迹线104的扩大区域，其中通孔M穿过该区域延伸。可选地，安装焊盘102的外部周界可以是通孔M延伸穿过中部的圆形的形状， 从而限定圆环形安装焊盘102。安装焊盘可以被沉积在电路板12的一个层中或者电路板 12的一个层上。安装焊盘102可至少部分地在通孔M中露出。例如，安装焊盘102可通过使安装焊盘102的内部侧108暴露的钻孔过程而露出，或可替换地，安装焊盘102可通过激光钻孔以暴露安装焊盘102顶部、底部和/或内部侧108而露出。一些通孔M的安装焊盘 102与其余通孔M的安装焊盘102相比在相应通孔M中相对于电路板12的上表面86设置在不同于的深度，如图1示出的实施例那样。该深度对应于具有相应安装焊盘102的特定层。上部通孔96被设置为靠近上表面86，以及下部通孔98被设置为靠近下表面88。 上部通孔96在触点接收端开口，以在其中收容安装触点30。在示出的实施例中，下部通孔 98在相对于通孔M接收端的底部端开口。然而，在一些实施例中，通孔M可不整个延伸穿过整个电路板12，从而限定一闭合的底部通孔。上部通孔96和下部通孔98的尺寸大于收缩区域94。在示例性实施例中，收缩区域94的直径大约为较大直径部分96、98的直径的一半。使较大直径部分96、98具有大直径在通孔M中将沿着通孔轴线106围绕信号端子沈引入空气。空气影响对间和对内地相互耦接，如通过降低与相邻迹线104的串扰和/或提高信号端子26的阻抗。在示例性实施例中，较大直径部分96填充有空气，其中空气具有大约为1. 0的介电常数，而对于电路板12的材料而言，其可以是具有大约为4. 3介电常数的 FR-4材料。围绕安装触点30的空气影响安装触点30的电气特性，如通过影响相邻安装触点30之间的相互作用和/或通过影响安装触点30与相邻迹线104之间的相互作用。较大直径部分96、98还在安装触点30与通孔壁100之间提供间隔，从而使得安装触点30在该较大直径部分96、98中不与通孔壁100相接合。因此，安装触点30也更容易地插入到通孔M中。安装触点30不会摩擦通孔壁100，这将会降低触点磨损和/或降低扭曲或对安装触点30其它损害的发生。该较大直径部分96、98的直径可由电路板12的其它部件限制，如相邻迹线104与通孔M的靠近度和/或通孔M自身之间的间隔。较大直径部分96、98的直径可由一个或多个接地层116中的还被称为反焊盘的一个或多个开口 114 的尺寸来限定。开口 114和接地层116也在图3中示出。接地层116被设计为距安装触点 30 一定距离以控制阻抗。在示例性实施例中，通过如在初始钻孔过程中在电路板12中形成开口以限定较小直径部分94的通孔壁100来形成通孔54。该初始钻孔过程穿过安装焊盘102钻孔，以露出安装焊盘102的侧部108。在示例性实施例中，通孔M是未被电镀的。然后，通过如在沉孔过程中从上表面86向下到安装焊盘102的附近而形成上部通孔96。该沉孔操作将会移除电路板12的一部分至沉孔深度。因此，该沉孔过程会在较小直径部分94与位于较小直径部分94顶部的上部较大直径部分96之间形成上肩部110。相似地，如在沉孔过程中，从下表面88向上到安装焊盘102附近而形成下部通孔98。该沉孔操作将会移除电路板12的一部分至沉孔深度。因此，该沉孔过程会在较小直径部分94与位于该较小直径部分94底部的下部较大直径部分98之间形成下肩部112。可选地，上肩部和下肩部110、112可大约垂直于该较小直径部分的通孔壁100。然而，在可替换实施例中，上肩部和下肩部110、112 可处于其它角度，如大约45度角。上肩部和下肩部110、112可以不是平面状的，而可以是弯曲的，这会使收缩区域94具有沙漏形状。可选地，上肩部和下肩部110、112可在一个点处汇合，如在安装焊盘102处。当插座连接器16安装在电路板12上时，每个安装触点30被收容在相应的通孔M 中，从而使得安装触点30电连接到各个安装焊盘102。安装焊盘102本身与信号端子沈直接地接合，而不是具有电连接到安装焊盘102的电镀通孔，其中该信号端子沈接合该电镀通孔。通孔M不包括沿着通孔轴线106纵向地延伸任意长度的任何导电表面。因此，通孔 54不包括任何低阻抗和/或高串扰区域。信号端子沈的一些安装触点30与其余安装触点30(不管其余安装触点30是在相同的触点模块22还是在不同的触点模块22上)相比相对于上表面86延伸到相应通孔M中的不同深度。尽管这里示出的安装触点30为压合触点，但是每个安装触点30可以是能够使安装触点30具有这里描述的功能的任意合适类型的电触点，如刀片型触点或其它类型的触点。安装触点30包括安装部130和过渡部132。安装部130 —般地设置在收缩区域94 和下部通孔98内，然而，安装部130的一部分可延伸到上部通孔96中。安装部130在相应的通孔M内接合安装焊盘102。在示出的实施例中，安装部130被示出为压合触点，如针眼型触点。压合触点包括位于其一部分中的狭缝134，并且安装部130具有围绕该狭缝134的球茎形状。因此，安装部130在狭缝134的邻近部位更宽一些。在示例性实施例中，安装部 130比较小直径部分94的直径要宽一些，从而使得当其被装载到该较小直径部分94内时该安装部被压缩。例如，围绕狭缝134的安装触点的外部部分被向内按压，以减小狭缝134的尺寸。这样的压缩会导致与较小直径部分94和安装焊盘102的干涉接合。安装部130包括从其向外延伸的保持倒钩140。该保持倒钩140从安装部130的杆或插脚142上悬伸出来。保持倒钩140的远端144向上突出。当组装时，安装触点30被装载到通孔M中，直到保持倒钩140的远端144穿过下部通孔98。一旦保持倒钩140越过下肩部112，保持倒钩140就会从杆142向外弯曲进入到较大直径部分98中。远端144接合下肩部112，以将安装触点30保持在通孔M中。保持倒钩140因此阻止安装触点30从通孔M中的移除。因此，安装触点30将不能够被无意地从通孔M中退出，以及安装部130 因此与安装焊盘102保持接触。在示例性实施例中，安装触点30包括位于其顶部的盖146。盖146被设置为接合上表面86，以阻止安装触点30整个地插入到通孔M中。盖146被设置在距离与安装焊盘 102 一定深度对应的安装部130的预定距离处。因此，当盖146完全地抵靠布置在上表面 86上时，盖146保证安装部130合适地与安装焊盘102相对准。在示出的实施例中，盖146 由在相对的方向上从安装触点30的相对边缘径向地向外延伸的凸起所限定。在可替换实施例中，盖146可具有任意的形状，只要其能够使该盖接合上表面86即可。过渡部132 —般地设置在上部通孔96中并在安装面42与安装部130之间延伸。 盖146可设置在过渡部132的顶部。可选地，过渡部132可一般地相对于安装部130偏移，如在2010年3月23日提交、申请号为12/7四889的美国专利申请中描述的那样，该美国专利申请也由本申请的申请人拥有。通过设置偏移量来控制信号端子26的阻抗和/或信号端子沈与相邻迹线104之间的串扰。上部通孔96为过渡部132提供空间以从通孔轴线106 偏移。然而，在可替换实施例中，过渡部132和安装部130可基本上是共面的。通过设置偏移量来控制安装触点30的阻抗和/或安装触点30与相邻迹线104之间的串扰。例如，过渡部132朝向彼此偏移，例如，以降低安装触点30的阻抗。可选地，过渡部132可从相邻迹线104偏移，例如以减小安装触点30与相邻迹线104之间的串扰。在示例性实施例中，过渡部132可包括沿着该过渡部132长度的至少一部分的折叠部148。折叠部148在成形过程中进行限定。该折叠部148限定加强肋，以及可在下面被称作为加强肋148。加强肋148为过渡部132提供刚性，并帮助防止在将插座连接器16 安装到电路板12上时安装触点30发生扭曲。可选地，加强肋148可通过除了折叠安装部 130之外的其它方法或过程来形成，包括作为连接到安装部130上的独立零件。可选地，介电支撑护套(未示出)至少部分地围绕该过渡部132。该支撑护套支撑过渡部132，例如以防止扭曲。除了折叠部148之外，或作为其替代，可使用支撑护套。图4是电路板12和用于安装到安装焊盘102的可替换信号端子150的侧视图。图 5是沿着图4中的线5-5得到的信号端子150的横截面视图。信号端子150包括具有安装部160和过渡部162的安装触点152。过渡部162 —般地设置在上部通孔96内，并且在安装面42 (如图1所示)和安装部160之间延伸。安装部160在相应的通孔M内接合安装焊盘102。在示出的实施例中，安装部160 被表示为刀片型触点，其具有相对较为锋利以限定刀片的相对边缘164、166。在将安装触点152装载到通孔M内的过程中，边缘164、166切入电路板12和安装焊盘102。可选地， 安装触点152不全部切入安装焊盘102的直径。安装部160的相对侧168、170(如图5所示)如在172所标记的区域中接合安装焊盘102。安装部160可以比过渡部162更宽一些。安装部160比较小直径部分94的直径
更宽一些。安装部160包括从其向外延伸的保持倒钩174。该保持倒钩174类似于保持倒钩 140 (如图2和3所示)。可选地，安装触点152可包括位于其顶部的盖176。盖176类似于盖146(如图2和3所示)。这里描述和/或示出的实施例提供一种电连接器，其可以提高电路板焊脚的密度和或电气性能，以实现更高的系统密度和/或更高的系统速度。例如，当保持与至少一些已知系统相同的密度时，这里描述和/或公开的实施例可降低通孔对通孔的耦接，并可增加电路板焊脚的阻抗。可替换地，这里描述和/或示出的实施例能够实现比至少一些已知系统更高的焊脚密度，并同时保持与这些已知系统相同的通孔对通孔耦接以及阻抗水平。这里描述和/或示出的实施例可在电连接器的信号端子之间提供改善的电气特性。
权利要求
1.一种电连接器组件(10)，包括电路板(12)，该电路板具有沿着通孔轴线(106)至少部分地穿过该电路板延伸的通孔(M)，该电路板具有迹线(104)和电连接到该迹线的安装焊盘(102)，该安装焊盘在该通孔中露出，以及安装在该电路板上的电连接器(16)，该电连接器包括壳体00)和由该壳体保持的信号端子(沈)，该信号端子具有被设置为收容在各个所述通孔中的安装触点(30)，其特征在于每个所述通孔沿着该通孔轴线具有带邻近该安装焊盘的收缩区域(94)的阶梯状直径，以及该安装触点在该通孔的收缩区域内接合该安装焊盘。
2.根据权利要求1的电连接器组件，其中每个所述通孔由通孔壁(100)所限定，该通孔壁沿着该通孔轴线为非圆柱形的并向内形成阶梯状以限定该收缩区域。
3.根据权利要求2的电连接器组件，其中该通孔壁限定位于该收缩区域之上的上部通孔(96)，该上部通孔具有比在该收缩区域处的直径大的较大直径，每个所述信号端子在该上部通孔内与该通孔壁分隔开，以及每个所述信号端子在该收缩区域内与该通孔壁以及相应的安装焊盘相接合。
4.根据权利要求1电连接器组件，其中该通孔未被电镀。
5.根据权利要求1电连接器组件，其中该收缩区域限定较小直径部分，每个所述通孔包括分别位于该较小直径部分之上和之下的上部较大直径部分(96)和下部较大直径部分 (98)，在该上部较大直径部分和较小直径部分之间限定上肩部(110)，在该下部较大直径部分和该较小直径部分之间限定下肩部(112)，每个所述安装触点具有接合该下肩部的保持倒钩(140)，以将该安装触点保持在相应的通孔中。
6.根据权利要求1的电连接器组件，其中每个所述安装触点具有接合该相应通孔的悬臂式保持倒钩(140)，以将该安装触点保持在该相应的通孔中。
7.根据权利要求1的电连接器组件，其中每个所述安装触点包括具有针眼型触点的安装部(130)，该针眼型触点压靠该相应的安装焊盘按压以与该相应的安装焊盘电连接。
8.根据权利要求1的电连接器组件，其中每个所述安装触点包括具有刀片型触点的安装部(160)，该刀片型触点具有相对的边缘(164，166)，其中该相对的边缘穿过该收缩区域和该相应的安装焊盘而切入以与该相应的安装焊盘电连接。
9.根据权利要求1的电连接器组件，其中每个所述安装触点具有在该相应的通孔内接合该安装焊盘的安装部(130)，以及在该壳体的安装面与该安装触点的安装部之间延伸的过渡部(132)，该过渡部相对于该安装部偏移。
全文摘要
一种电连接器组件(10)，包括电路板(12)，该电路板具有沿着通孔轴线(106)至少部分地穿过该电路板延伸的通孔(54)。该电路板具有迹线(104)和电连接到该迹线的安装焊盘(102)。该安装焊盘在该通孔中露出。电连接器(16)安装在该电路板上。该电连接器包括壳体(20)和由该壳体保持的信号端子(26)。该信号端子具有被设置为收容在各个所述通孔中的安装触点(30)。每个通孔沿着该通孔轴线具有带邻近该安装焊盘的收缩区域(94)的阶梯状直径，以及该安装触点在该通孔的收缩区域内接合该安装焊盘。
文档编号H05K1/11GK102290653SQ201110099340
公开日2011年12月21日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者查德·W·摩根 申请人:泰科电子公司