專利名稱：電連接器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在電路板上的電連接器。
技術(shù)背景
為了滿足數(shù)字多媒體需求，經(jīng)常希望當前的數(shù)字通信設(shè)備有更高的數(shù)據(jù)吞吐量。 由此將電路板互連的電連接器必須在不斷增加的信號密度條件下應(yīng)對不斷增加的信號速度。采用這些電連接器的一種應(yīng)用環(huán)境是高速差分電連接器，例如那些在電信或計算環(huán)境中所常見的電連接器。在傳統(tǒng)的方式中，兩個電路板通過背板和子板構(gòu)造彼此互連。然而， 在電路板上連接電連接器的占用面(footprint)處，可能難以在維持電性能和/或合理制造成本的同時提高密度。例如，在已知電路板中，電路板中的通孔被鍍覆，生成了與電路板中的相應(yīng)跡線電連接的鍍覆通孔(PTH)。為了有效鍍覆，必須維持過孔(via)直徑與過孔長度的一定長寬比。從電連接器延伸出的觸頭使用針眼觸頭連接至PTH，并由此連接至跡線。
已知的具有鍍覆通孔的電連接并非沒有缺點。例如，鍍覆通孔產(chǎn)生電故障，例如貫穿電路板的低阻抗和高串擾。改善這些占用面的方法之一是，對PTH的一部分擴孔， 以去除恰好在電路板相應(yīng)跡線附近區(qū)域的鍍層。然而，在留下來用于使觸頭與跡線接口 (interface)的未擴孔的PTH的短長度內(nèi)依舊存在相同的問題。這些區(qū)域雖然很短但仍然具有低阻抗，在更高傳輸速度下會變得更成問題。為了實現(xiàn)更高的系統(tǒng)密度和速度，必須在已知途徑之上對電路板占用面和至電路板的連接做進一步改進。
因此需要一種能夠改善電路板占用面的密度和/或電性能以達到更高的系統(tǒng)密度和/或更高的系統(tǒng)速度的電連接器。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種電連接器組件包括電路板，其中該電路板包括具有第一和第二表面的電路板本體以及在第一和第二表面之間鉆設(shè)的通孔。所述電路板具有位于電路板的內(nèi)部層上的信號跡線。該信號跡線與第一和第二表面大致平行。電連接器安裝在電路板上。 該電連接器包括殼體和由該殼體固持的信號端子。信號端子被接收在電路板上的對應(yīng)通孔中。通孔中的電路板本體的部分被蝕刻掉，以使信號跡線的部分暴露超出電路板本體而位于相應(yīng)的通孔中，并且信號端子與相應(yīng)通孔內(nèi)的信號跡線接合。


圖1示出了根據(jù)示例性實施例的電連接器組件。
圖2是圖1中示出的電連接器組件的橫截面圖。
圖3示出了處于一個制造階段的、用于圖2中所示的電連接器組件的電路板的一部分。
圖4示出了處于另一個制造階段中的電路板。
圖5示出了電連接器組件的一部分，其中電連接器處于電路板中的未裝載位置。
圖6示出了電連接器組件的一部分，其中電連接器處于電路板中的裝載位置。
圖7是用于電連接器組件的可替代信號端子的側(cè)視圖。
圖8是沿著線8-8剖開的圖7中所示信號端子的橫截面圖。
具體實施方式
圖1示出了電連接器組件10。電連接器組件10包括一對電路板12和14，插座連接器16和頭元件連接器18。插座連接器16安裝在電路板12上，頭元件連接器18安裝在電路板14上。插座連接器16和頭元件連接器18連接在一起從而電連接電路板12和14。
在圖1的示例性實施例中，插座連接器16和頭元件連接器18被定向成使得連接器16和18在電路板12和14之間形成大致直角連接?；蛘?，插座連接器16和頭元件連接器18也可以定向成使得電路板12和14相對于彼此呈任意其它角度，例如但不限于大致平行。
插座連接器16包括介電殼體20，在所示實施例中，該介電殼體20固持有多個平行觸頭模塊22。每個觸頭模塊22包括固持觸頭引線框(未示出)的介電觸頭模塊殼體24。 該觸頭引線框包括多個信號端子(未示出)和多個接地端子(未示出)。所述信號和接地端子可以端接至電路板12，并被配置成與頭元件連接器18的相應(yīng)端子電連接?；蛘?，除了固持觸頭引線框外，該觸頭模塊殼體M也可以固持單獨的信號端子和接地端子。在可替代實施例中，觸頭模塊22可以具有其它類型的觸頭，例如電源觸頭。
圖2是所述電連接器組件的一部分的橫截面圖，示出了安裝到電路板14上的頭元件連接器18。該頭元件連接器18包括介電殼體60，介電殼體60接收插座連接器16(圖1 示出)。殼體60具有安裝表面62，用于將頭元件連接器18安裝至電路板14上。殼體60 包括用來接收插座連接器16(圖1示出)的腔64。腔64由底壁66和自底壁66延伸出的側(cè)壁68限定。
殼體60固持了多個信號端子70和多個接地端子72。信號端子70可選地以差分對的形式排列。信號端子70和接地端子72穿過底壁66延伸到腔64中。底壁66安裝到電路板14上。
每個信號端子70包括位于信號端子70的一個端部的安裝觸頭74和位于信號端子70的相對端部的匹配觸頭76。類似地，每個接地端子72包括位于接地端子72的一個端部的安裝觸頭78和位于接地端子72的相反端部的匹配觸頭80。匹配觸頭76、80設(shè)置在腔 64中，用于與插座連接器16的信號和接地端子(未示出)相匹配接合。
安裝觸頭74被接收在電路板14的相應(yīng)信號通孔82中?？蛇x地，信號端子70的一些安裝觸頭74從頭元件連接器18的安裝表面62延伸出與其它安裝觸頭74不同的長度。 安裝觸頭78被接收在電路板14的相應(yīng)接地通孔84中。
電路板14包括在第一表面86和第二表面88之間延伸的電路板本體85。信號通孔82延伸穿過位于第一表面86和第二表面88之間的電路板本體85。信號通孔82延伸穿過，并露出設(shè)置在電路板14的其中一層上的相應(yīng)的信號跡線90。電路板14的厚度是層數(shù)的函數(shù)，且層的數(shù)量至少部分取決于連接到電路板14的元件的數(shù)量。例如，背板電路板可以比子卡電路板顯著更厚，因為與子卡電路板相比，背板電路板連接更多的電氣元件，因此需要采用更多的層來在電路板上布設(shè)跡線。4
在示例性實施例中，信號通孔82未被鍍覆，因此相比于鍍覆通孔具有更小的直徑，為了進行高效鍍覆，必須在所述通孔直徑和板的厚度之間保持一定的長寬比。由于與鍍覆通孔相比信號通孔82可以具有更小的直徑，所以信號通孔82可以彼此間隔得更近，從而增加電路板14的密度。此外，由于信號通孔82未被鍍覆，所以信號通孔82不包括鍍覆通孔通常所具有的任何低阻抗區(qū)域。
信號跡線90與第一表面86和第二表面88大致平行地設(shè)置。信號跡線90可以沉積在形成電路板本體85的其中一層上。與作為第一表面86上的表面安裝墊相反，信號跡線90設(shè)置在距離第一表面86 —定深度處，以使得信號跡線90位于電路板內(nèi)部。信號跡線 90設(shè)置在電路板14的某特定層內(nèi)或特定層上。可選地，信號跡線90可以通往電路板14的不同層上遠離相應(yīng)的信號通孔82的位置。一些信號通孔82的信號跡線90距離電路板14 的第一表面86的深度不同于其它信號通孔82的信號跡線90。
可選地，信號跡線90的外周在形狀上是圓的，其中信號通孔82延伸穿過中間，由此例如在信號跡線90的端部限定出環(huán)形定位墊(capture pad)。平面線性跡線元件可以沿著電路板14的層中一個或多個從圓環(huán)狀墊到電路板14的其它部分。信號跡線90至少局部暴露在信號通孔82內(nèi)。例如，信號跡線90可以通過鉆孔工藝進行暴露，露出信號跡線 90的內(nèi)緣92。信號跡線90可以通過蝕刻工藝暴露，露出信號跡線90的頂側(cè)、底側(cè)和/或內(nèi)側(cè)。例如，蝕刻工藝可以沿著信號通孔82去除位于信號跡線90上方和下方的一些電路板本體85，使得信號跡線90的頂部和底部暴露在信號通孔82內(nèi)。
一些信號通孔82沿其長度可以是分階段的，以包括小直徑部分94和一個或多個大直徑部分96。小直徑部分94構(gòu)成限制區(qū)域。小直徑部分94被設(shè)置成鄰近信號跡線90。 大直徑部分96設(shè)置在所述限定區(qū)域上方，可被稱作上部大直徑部分或上部通孔?？蛇x地， 另一大直徑部分還可以被設(shè)置在所述限定區(qū)域下方，且可被稱為下部直徑部分或下部通孔。每個信號通孔82包括限定信號通孔82的壁100。壁100向外形成臺階以限定出大直徑部分96。大直徑部分96通過對信號通孔82的一部分擴孔以從電路板本體85的一層或多層去除材料而形成。
大直徑部分96的增加的直徑沿著信號通孔82的軸線102向信號通孔82中引入空氣?？諝庥绊憣﹂g(interpair)和對內(nèi)(intrapair)耦連，例如通過降低與相鄰信號跡線90之間的串擾和/或增加信號端子70的阻抗。在示例性實施例中，與可以為介電常數(shù)約4. 3的FR-4的電路板本體85材料相反，大直徑部分96充有空氣，該空氣的介電常數(shù)約為1. 0。圍繞信號端子70的空氣例如通過影響相鄰信號端子70之間的相互作用，和/或通過影響信號端子70和與之鄰近的信號跡線90之間的相互作用，影響信號端子70的電氣特性。
大直徑部分96還在信號端子70和相應(yīng)的壁100之間提供空隙，如此使得信號端子70不會在大直徑部分96處與壁100連接。信號端子70可以更為容易地插入到信號通孔82中，因為信號端子70不會摩擦壁100，這可以降低接觸磨損和/或減少彎曲的發(fā)生或?qū)π盘柖俗?0的其它損傷。
圖3示出了處于某個制造階段例如鉆孔過程后的電路板14的一部分。電路板14 通過層壓工藝制造，其中沉積多個層以形成電路板本體85。信號跡線90沉積在特定的層上，且平行于第一表面86和第二表面88設(shè)置。
在示例性實施例中，接地通孔84例如是在初始鉆孔過程中通過在電路板14中形成開口而形成。接地通孔84隨后被鍍覆。鍍覆材料與電路板14的一個或多個接地層電連接。接地通孔84被鉆孔和鍍覆后，通過例如在鉆孔過程中在電路板14內(nèi)形成開口，從而形成信號通孔82。鉆孔過程鉆孔穿過相應(yīng)的信號跡線90從而露出信號跡線90的內(nèi)緣 92。在示例性實施例中，信號通孔82未鍍覆。此后，例如在擴孔過程中，大直徑部分96從第一表面86向下形成到信號跡線90附近。擴孔操作去除電路板本體85的一部分至擴孔深度。擴孔過程在小直徑部分94的頂部限定出一介于小直徑部分94和上部大直徑部分96 之間的上肩部110?？蛇x地，采用與上部大直徑部分96類似的方式，通過類似的擴孔工藝， 可以形成下部大直徑部分。圖4示出了處于另一制造階段例如蝕刻過程后的電路板14的一部分。信號通孔 82被鉆孔后，壁100被部分蝕刻掉，以露出信號跡線90的局部。例如，信號通孔82可以被等離子蝕刻或化學(xué)蝕刻，從而沿著軸線102的長度去除壁100的一個薄層。當被蝕刻時，信號通孔82的直徑增加。例如，蝕刻去除了電路板本體85的環(huán)氧和玻璃纖維，使得銅信號跡線90突伸到信號通孔82內(nèi)。只蝕刻掉了電路板本體85，而保留了信號跡線90，且信號跡線90未被蝕刻工藝去除。蝕刻過程后比蝕刻過程前有更多的信號跡線90露出。例如，除了暴露在信號通孔82內(nèi)的內(nèi)緣92，上表面112和下表面114也可以暴露在信號通孔82內(nèi)。上表面112和下表面114限定出從壁100徑向向內(nèi)延伸的上緣 116和下緣118。信號跡線90的露出部分可以是環(huán)形的，限定出從壁100徑向向內(nèi)延伸的環(huán)形凸緣，其徑向內(nèi)表面限定了內(nèi)緣92。內(nèi)緣92可以是具有第一直徑的圓周邊緣，第一直徑小于鄰近信號跡線90的信號通孔82的直徑?？蛇x地，信號跡線90可以在蝕刻過程中被去污，以從信號跡線90的露出部分去除雜質(zhì)，從而使信號跡線90成為更加導(dǎo)電的接口。露出的上表面112和下表面114的數(shù)量可取決于蝕刻過程所去除的電路板材料的量。例如，蝕刻過程可以去除大約0.001”至0.003”的電路板材料。或者，在可替代實施例中，可以去除更多或更少的材料?？蛇x地，蝕刻過程后信號跡線90暴露的表面積是蝕刻過程前暴露表面積的至少兩倍。返回圖2，當頭元件連接器18安裝到電路板14上時，信號端子70各自被接收在相應(yīng)的信號通孔82中，如此使得信號端子70的配合端74與對應(yīng)的信號跡線90電連接。與具有與信號跡線90電連接的鍍覆材料相反，信號跡線90與信號端子70直接連接。當信號端子70被載入信號通孔82中時，信號端子70與上表面112、內(nèi)緣92和/或下表面114接合。信號跡線90有更大的表面積與信號端子70連接，這比信號端子70只與內(nèi)緣92連接， 例如如果壁100未被內(nèi)蝕刻(etch back)的情形相比，會使得電連接更可靠。信號通孔82不包括任何沿著軸線102縱向延伸任意長度的導(dǎo)電表面。這樣，信號通孔82便不包括任何低阻抗和/或高串擾區(qū)域。盡管這里示出安裝觸頭74為壓配合觸頭， 但是安裝觸頭74各自可以是允許安裝觸頭74像這里描述的那樣工作的任意適合類型的電觸頭，如刀片型觸頭或其它類型觸頭。圖5示出電連接器組件10的一部分，示出了其中一個信號端子70被裝載到電路板14中。圖6示出了處于電路板14中的裝載位置的信號端子70。在組裝過程中，當頭元件連接器18 (圖2所示)耦接至電路板14時，信號端子70的安裝觸頭74被載入到信號通孔82中。安裝觸頭74被配置成直接與信號跡線90接合。如圖5所示，信號跡線90至少局部暴露在信號通孔82中。例如，內(nèi)緣92以及上表面112和下表面114暴露超出信號通孔82的壁100。信號端子70沿著端子軸線120延伸。信號端子70沿著端子軸線120被載入到信號通孔82中。延伸超出殼體60(圖2所示)的安裝表面62的信號端子70的那部分是安裝觸頭74。安裝觸頭74延伸至末端部122。安裝觸頭74具有頸部IM和介于頸部IM和末端部122之間的順從部126。可以改變頸部IM的長度來控制信號端子70延伸到信號通孔82內(nèi)的深度。順從部126包括兩個相對的臂130、132。臂130、132間隔開以在其間限定出一開口 134。在所示實施例中，順從部1 構(gòu)成針眼觸頭。兩個臂130、132分別包括接口邊緣136、 138。接口邊緣136、138位于順從部1 的相反側(cè)，彼此大致平行延伸。接口邊緣136、138 大致平行于端子軸線線120定向。當信號端子70被載入信號通孔82中時，接口邊緣136、 138與信號跡線90接合。在裝配過程中，當信號端子70被載入信號通孔82中時，臂130、 132的接口邊緣136、138與信號跡線90的露出部分接合，例如內(nèi)緣92、上表面112和/或下表面114。接口邊緣136、138與信號跡線90的導(dǎo)電材料之間的接合使得信號端子70電連接至信號跡線90。在示例性實施例中，臂130、132各自包括剛性部140和位于剛性部140的兩相反側(cè)的彈性部142、144。剛性部140與彈性部142、144相比寬度增加。接口邊緣136,138沿著臂130、132的剛性部140的外表面被限定出。如圖6所示，當信號端子70被載入信號通孔82中時，臂130、132例如沿著小直徑部分94與壁100接合，這使得順從部1 壓縮。剛性部140彼此相對被向內(nèi)擠壓，使得開口 134變小。當剛性部140被向內(nèi)擠壓時，彈性部 142、144向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。沿著剛性部140的接口邊緣136、138彼此保持平行。當順從部126被壓縮時，彈性部142、144向內(nèi)轉(zhuǎn)向(angle)。剛性部140在接口邊緣136、138處提供一長豎直接口。該長豎直接口吸收信號端子70和信號跡線90之間的Y軸公差。該長豎直接口在例如沖擊、震動、熱沖擊等嚴峻環(huán)境情況下可提供穩(wěn)定的接口。在示例性實施例中，剛性部140的長度可以是順從部1 總長度的約三分之一。該長度可以更長或更短，取決于Y軸公差所需要的豎直接口的長度。接口邊緣136、138提供一長豎直接口，用于接合相對較薄的信號跡線90。在示例性實施例中， 信號跡線90具有沿信號通孔82的軸線的寬度，該寬度比沿信號通孔82的軸線的接口邊緣 136,138的寬度的約10%小。與具有非平行接口邊緣的插針相比，接口邊緣136、138平行定向可以提供長的接口區(qū)域。圖7是用于電連接器組件10的可替代信號端子170的側(cè)視圖。圖8是沿圖7中示出的線8-8剖開的信號端子170的橫截面圖。信號端子170包括末端部172、頸部174 和介于末端部172和頸部174之間的順從部176。順從部176包括兩個相對的臂180、182。 臂180、182間隔開，以在其間限定出一開口 184。當信號端子170被接收在相應(yīng)的信號通孔 82 (圖2所示)中時，臂180、182與壁100和/或信號跡線90 (均在圖2中示出)接合，且朝著彼此向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。順從部176的臂180、182和信號跡線90的導(dǎo)電材料之間的接合使信號端子170電連接至信號跡線90。臂180、182包括沿著其外表面的接口邊緣186、188。接口邊緣186、188位于順從部176的相反側(cè)。接口邊緣186、188彼此大致平行，且與相應(yīng)的信號通孔82的軸線大致平行定向。接口邊緣186、188與相應(yīng)的信號跡線90接合。在示例性實施例中，如圖8所示，接口邊緣186、188沿其部分是凹入的。例如，接口邊緣186、188具有形成在其上的溝槽190。 溝槽190具有基部192和從基部192向外延伸的側(cè)部194、196。溝槽190的基部192彼此平行。在所示性實施例中，側(cè)部194、196為平面的，且相對于彼此呈一定角度?；蛘?，側(cè)部194、196可以是彎曲的，并且在基部192相遇。如圖7所示，側(cè)部194、196沿順從部176 從基部192延伸不均一的距離。例如，靠近順從部176的中點處，側(cè)部194、196從基部192 延伸出第一距離198，該距離可以是側(cè)部194、196從基部192延伸出的最大距離。靠近基部 192的頂部和底部處，側(cè)部194、196可以從基部192延伸出第二距離200。第二距離200可以小于第一距離198?？蛇x地，側(cè)部194、196可以向內(nèi)漸縮，直至第二距離200大致為零。當信號端子170被載入到信號通孔82中時，順從部176與相應(yīng)的信號跡線90接合。當順從部176被載入到信號通孔82中時，臂180、182可以被向內(nèi)壓縮?？蛇x地，暴露在信號通孔82內(nèi)的信號跡線90可以被壓入到溝槽190中，如此使得信號跡線90與基部192 和側(cè)部194、196接合。底部192和側(cè)部194、196提供了用于與暴露的信號跡線90接合的較大表面?？蛇x地，當順從部176被載入到信號通孔82中時，側(cè)部194、196可以至少局部變形或偏轉(zhuǎn)。例如，側(cè)部194、196可以至少局部向外變平，以提供更大的表面區(qū)域用于接合信號跡線90。接口邊緣186、188的基部192彼此平行，這為接口邊緣186、188限定出一長豎直接口用于接合信號跡線90。該長豎直接口吸收Y軸公差，且可以在例如沖擊、震動、熱沖擊等嚴峻環(huán)境情況下保持穩(wěn)定的接口。
權(quán)利要求
1.一種電連接器組件，包括電路板(14)，所述電路板包括具有第一表面和第二表面(86，88)的電路板本體(85)， 所述電路板本體在第一和第二表面間鉆設(shè)有通孔(82)，所述電路板具有位于所述電路板的內(nèi)部層上的信號跡線(90)，所述信號跡線與所述第一和第二表面大致平行，和安裝在所述電路板上的電連接器(18)，所述電連接器包括殼體(6 和由所述殼體固持的信號端子(70)，所述信號端子被接收在所述電路板上的對應(yīng)通孔中，其特征在于所述通孔內(nèi)的電路板本體的部分被蝕刻掉，以使所述信號跡線的部分暴露超出所述電路板本體而位于相應(yīng)的通孔中，并且所述信號端子與相應(yīng)通孔內(nèi)的信號跡線接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器組件，其中，所述信號跡線具有暴露在相應(yīng)通孔中的上表面(112)、下表面(114)和內(nèi)緣(92)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器組件，其中，所述通孔未被鍍覆，使得所述信號跡線直接與所述電連接器的相應(yīng)的信號端子接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器組件，其中，鄰近所述信號跡線的壁的部分具有第一直徑(94)，并且所述信號跡線具有小于該第一直徑的第二直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器組件，其中，所述信號端子包括多個順從插針，每個順從插針各自具有針眼型順從部(126)，所述順從部壓靠相應(yīng)的信號跡線以與信號跡線電接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器組件，其中，所述信號端子構(gòu)成不同深度的信號端子，所述不同深度的信號端子被配置成向所述電路板的對應(yīng)通孔中延伸不同深度，所述信號端子布置成攜帶差分對信號的對，每對信號端子在所述電路板的對應(yīng)通孔中延伸相同深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電連接器組件，其中，所述信號端子具有被接收在所述電路板的對應(yīng)通孔中的順從插針，所述順從插針具有順從部(1 )，所述順從部(126)包括平行于相應(yīng)通孔的軸線(10 的相反的、平行的接口邊緣(136，138)，所述接口邊緣與相應(yīng)的信號跡線接合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電連接器組件，其包括電路板(14)，其中該電路板包括具有第一和第二表面(86，88)的電路板本體(85)以及在第一和第二表面之間鉆設(shè)的通孔(82)。所述電路板具有位于電路板的內(nèi)部層上的信號跡線(90)。該信號跡線與第一和第二表面大致平行。電連接器(18)安裝在電路板上。該電連接器包括殼體(62)和由該殼體固持的信號端子(70)。信號端子被接收在電路板上的對應(yīng)通孔中。通孔中的電路板本體的部分被蝕刻掉，以使信號跡線的部分暴露超出電路板本體而位于相應(yīng)的通孔中，并且信號端子與相應(yīng)通孔內(nèi)的信號跡線接合。
文檔編號H05K1/02GK102548193SQ201110350820
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者A·S·泰勒, J·J·康索利, M·鄭 申請人:泰科電子公司