具有高触点密度的电连接组装件的制作方法

具有高触点密度的电连接组装件
1.发明背景
2.本发明涉及电连接领域，尤其涉及航空领域。
3.已知连接设备包括具有外围框架的外壳，该外围框架的一边缘限定由印刷电路板(pcb)封闭的第一开口，并且相对边缘具有装配到该外围框架上的板，该板具有面向该pcb的至少一个电连接接口的第二开口。阱被固定在所述板上以便从第二开口的边缘延伸到该pcb，以便接纳连接到该连接接口的一个或多个第一连接器。该连接接口一般包括形成在该pcb中并且连接到所述pcb的导电迹线的镀通孔(pth)。第一连接器包括刚性主体，该刚性主体的一端配备有用于接合在这些pth中的“压入配合”型引脚，并且相对端被布置成与对应的第二连接器协作。第一连接器经由通过力被接纳在pth中的引脚连接到第二连接器。
4.作为示例，此类连接设备在飞机中用于将飞机的计算机连接到符合arinc 600标准的航空电子线束。这些计算机被一起编群在底架(或托架或机架安装外壳)中，该底架具有用于安装计算机的开口以及与该开口相对的背板两者，该背板以如下方式来承载该连接设备：通过将该计算机安装在该托架中来将该计算机自动地连接到该连接设备，当该计算机处于该底架中时，该计算机的触点被接纳在该连接设备中。这些连接设备通常被称为机架安装外壳的背板块。
5.由这些计算机所执行的程序导致越来越高的数字数据速率。具体地，在飞机上测量的参数数量增加了，因为对它们进行采样的速率增加了。因此，飞机中的信号传输需求大大增加了，并且它们需要相对笨重且昂贵的连接器。
6.发明目的
7.本发明的特定目的是提供结构简单并且具有相对高的信号传输能力的连接装置。


技术实现要素：

8.为此，根据本发明，提供了一种电连接组装件，包括第一连接器和互补第二连接器，该组装件的特征在于，第一连接器包括彼此平行的第一电绝缘板，每个第一电绝缘板具有承载第一信号传输触点的面和承载至少一个第一屏蔽片的相对面，并且第二连接器包括彼此平行的第二电绝缘板，每个第二电绝缘板具有承载第二信号传输触点的面和承载至少一个第二屏蔽片的相对面，以此方式使得当第一连接器被连接到第二连接器时，这些板彼此交织，以使得第一触点压靠第二触点并且第一屏蔽片压靠第二屏蔽片。
9.本发明的连接器使得具有大于已知连接器的触点密度的触点密度以及还具有同样更大的信号传输能力是可能的。同样，在相对的平坦触点之间产生了电耦合和电容耦合两者，而在差分传输线的累接阻抗中没有任何显著的非连续性。
10.在阅读了以下对本发明的特定且非限制性实现的描述之后，本发明的其他特征及优点将变得显而易见。
11.附图的简要说明
12.参考附图，在附图中：
13.图1是本发明的连接设备的透视图；
14.图2是连接设备在图1的平面ii上的横截面示意图；
15.图3是示出两个连接在一起的连接器的在垂直于pcb的平面上的横截面局部示意图；
16.图4是第一连接器的正视图；
17.图5是示出第一连接器的图4的线v-v截面示意图；以及
18.图6是示出两个连接在一起的连接器的图3的线vi-vi截面的局部示意图。
19.本发明的具体描述
20.参考附图，本发明的连接设备包括给出总体附图标记1的外壳和印刷电路板(pcb)10。
21.外壳1为矩形盒形，并且它由封闭轮廓的侧壁2、连同形成外壳1的第一面3.1的一个自由边缘、以及固定到后壁的形成外壳1的第二面3.2的相对边缘来限定。侧壁2形成框架并且它垂直于pcb 10延伸。第一面3.1配备有第一开口4.1(由侧壁2的自由边缘来限定)，并且第二面3.2配备有第二开口4.2。
22.外壳1包括阱5，每个阱从各第二开口4.2中的相应一个第二开口4.2的边缘延伸，并且每个阱具有从第一面3.1的平面向后一点设置的自由边缘。
23.第二面3.2以常规方式配备有楔紧构件6，以便防止组装和连接错误。
24.外壳1具有单片结构：侧壁2、面3.1和3.2，并且阱5包括单个一体式部件。外壳是加工材料块(尤其是诸如铝之类的金属)的结果。可以使用其他制造方法。因此，在变体中，该外壳可以是增材制造或模制的结果。针对最严格的制造公差，可以执行再加工，尤其是对于第一面3.1，因为它构成了用于相对于pcb 10定位外壳1的参考。
25.所述侧壁2的自由边缘贴靠pcb 10的面11中的一个面，该pcb封闭第一开口3.1并且还拥有相对面12。所述面11配备有连接接口13，该连接接口13被连接到pcb 10的导电迹线并且还被连接到由相对面12所承载且本文中未示出的连接接口两者。
26.连接接口13面向第二开口4.2延伸并且它被阱5的自由边缘包围。在该示例中，连接接口13包括镀通孔(pth)14。
27.两个阱5各自接纳第一连接器100，该第一连接器100包括相应的介电支撑件，其第一端配备有从介电支撑件突出并通过力被接纳在镀通孔14中的引脚形导体101、102。阱5被布置成相对于第一连接接口13引导和定位第一连接器100。第一连接器100的导体101呈现扁平字母s形的横截面。与导体101相对，第一连接器100的介电支撑件具有彼此平行的第一电绝缘板110，每个第一电绝缘板110具有承载连接到导体101的第一信号传输触点111的一个面，以及承载连接到导体102的第一屏蔽片112的相对面。
28.每个第一连接器100形成电连接组装件的一部分，该电连接组装件还包括互补的第二连接器200。与第一连接器100一样，第二连接器包括介电支撑件，该介电支撑件包括彼此平行的第二电绝缘板210，每个第二电绝缘板210具有承载第二信号传输触点211的一个面以及承载第二屏蔽片212的相对面。
29.触点111和211被布置在平行于相互接合方向延伸的导电迹线中以用于将连接器100和200连接在一起。触点111和211为冲压带的形式，其可在静止位置(其中该带与导电迹线间隔开)与变形位置(其中该带与导电迹线齐平)之间弹性变形。
30.屏蔽片112和212也具有触点，这些触点由在屏蔽片112和212中切出的带形成并且
可在静止位置(其中该带与屏蔽片112或212间隔开)与变形位置(其中该带与屏蔽片112或212齐平)之间弹性变形。
31.触点111和屏蔽片112具有以如下方式相对于触点211和屏蔽片212倒置的位置：当第一连接器100被连接到第二连接器200时，板110在板210之间交错，并且反之亦然，第一触点111压靠第二触点211，并且第一屏蔽片112压靠第二屏蔽片212。触点111和211是用于传输信号的窄平触点，并且屏蔽片112和212是用于构成各触点区域之间的接地平面的宽平触点。在该示例中，触点111和211以及屏蔽片112和212都是通过冲压相同类型的金属片材制成的，这使得触点能够针对所有类型的信号进行标准化。在该示例中，将触点111和211的宽度确定为与具有标准22规格触点的常规arinc 600连接器相比两倍的触点密度。
32.第二连接器200的板210具有花键220，每个花键220在两个触点211之间平行于导电迹线延伸，并且第一连接器100的板110具有在两个触点111之间平行于导电迹线延伸的凹槽120，以使得这些凹槽中的每一者接纳相应的花键220的自由边缘。
33.电绝缘材料层300在第一连接器100的第一表面和连接接口之间延伸直到侧壁2的自由边缘，第一连接器100的导体101穿过层300。层300具有约0.6毫米(mm)的厚度。电绝缘材料是室温硫化(rtv)硅树脂。
34.当第二连接器200被连接到第一连接器100时，板210随后像板110一样在阱5中延伸，从而保护它们并且保护该连接；每对面对的触点111和211的触点相互压靠；每对面对的屏蔽片112和212的屏蔽片相互压靠；每个花键120的自由边缘被接纳在面对的凹槽220中。
35.作为外壳1的单片构造的结果，其公差间隔相对较小(十分之几毫米)，从而使得第一连接器100的导体在pcb中的定位更加精确。该布置使得省略第一连接器100的主体是可能的，因为阱5的壁以足够精确的方式来定位和确定尺寸以使外壳1能够提供通常由连接器主体所提供的机械强度功能。因此，机械功能在外壳和连接器之间共享。
36.第一连接器100和第二连接器200的彼此相对的触点提供电耦合和电容耦合，而在差分传输线的累接阻抗中没有任何显著中断，从而使数字总线的宽通带(至多达几千兆比特每秒)成为可能。
37.因此，第一连接器100和第二连接器200中的触点布置使得具体地替换“quadrax”型连接器，同时提供更大的触点密度，从而提供更佳的容量来传递信号。
38.屏蔽片112和212防止一个板110或210与另一板的等电位之间的电容耦合。
39.花键120和凹槽220像叉指齿梳一样协作(从而形成挡板型通道)，并且板110和210的电绝缘材料以如下方式来选择：毗邻触点之间的介电距离被人为增加，并且板110和210的介电强度远大于空气的介电强度(尤其是在低压下)。作为示例，这些齿梳的尺寸和材料被选择成在海拔0处在两个毗邻触点之间允许2100伏(vdc)的最大直流电势差。对于在凹槽220中接合到0.2mm深度的0.5mm花键120，在空气中得到的绝缘距离变为0.2mm 0.5mm 0.2mm＝0.9mm。计及通常归因于干燥环境空气的介电强度等于3600伏特每毫米(v/mm)，该梳齿结构可以承受0.9
×
3600v＝3240v的电势差。对于饱和湿度的空气(其在通风的机舱内不会发生)，通常假设的介电强度为1000v/m，并且梳齿结构可承受0.9
×
1000＝900v的电势差。
40.因为在空气中导体110之间的介电距离很小，并且潜在地太小而不能承受航空介电应力，所以准备添加电绝缘的层300。层300被压缩在第一连接器100和pcb之间。层300由
可弹性变形且呈现优于空气的电绝缘性能的材料制成。
41.层300是基于非常液态的rtv树脂制成的，并且其成形如下：
42.在环境压力和温度下，该树脂通过经过侧壁中的开口而被施加到pcb10的顶部，该开口与该pcb间隔开的高度大于层300所需的厚度。树脂的量被限定为使得第一连接器100的介电支撑件的底部浸入该树脂中，以便保证电绝缘的连续性。该树脂的厚度约为0.6mm，因为介电支撑件的底部与pcb的顶部之间的间距约为0.5mm；
43.将设备放置在减压室(目标10mbar)中，以便确保该树脂渗透到该pcb中的所有间隙或孔中，并且以便消除该树脂中可能存在的所有气泡。这确保了在要与环境空气绝缘的导体101周围，树脂是均匀的。
44.应当观察到，外壳1和pcb形成了用于接纳液态树脂的模制件。作为示例，所使用的rtv树脂是硅树脂，并且具体地由供应商momentive以标签“snapsil tn3305”出售的树脂。该基于硅的树脂具有47的粘度，并且在范围-55℃至 125℃中是可用的。
45.优选地，为了制造第一导体100，在单次切割和成型操作中对触点111和屏蔽片112进行冲压(切割和成型)，从而还形成导体101(压入配合引脚)以及用于将该组装件锚定在连接器100的介电支撑件中的浮雕形状。所述介电支撑件被制成两个子部分，金属片和带被安装在这些子部分中。在这两个子部分之间的接合点处，带的浮雕锚固形状开始邻接。此后，这两个绝缘子部分优选地通过超声焊接技术焊接在一起，这使得在执行热塑性焊接的同时确保局部加热成为可能，从而避免使用一般的粘合剂或加热，一般的粘合剂或加热可能是限制连接器的机械精度的因素。浮雕锚固形状的大小适合于形成机械接合，该机械接合防止导体101的任何纵向移动，尤其是在压入配合操作期间。
46.自然地，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖了落入如由权利要求书限定的本发明领域内的任何变型。
47.具体而言，该设备可以具有不同于所描述的结构。
48.在一变型中，可以制造阱以使得这些阱形成插座，每个插座适用于接纳quadrax型连接器的相应插头，从而使得可以进一步提高quadrax型连接器的插头的定位精度并且减少需要制造的机械零件的数量。
49.尽管在该示例中，用于实现从一个触点到另一触点的电路径的装置包括梳齿结构，但可以设想其他装置。
50.可以使用高速触点来传输高电流：通过将它们并联来实现更高的电流，并且这是在pcb上完成的。
51.可以通过创建小信号触点群来使用模块化尺寸的第一连接器，这些小信号触点群通过它们的介电支撑件相互关联，并且与安装在这些小信号触点对面的屏蔽片(或接地平面)相关联。每个触点模块(其随后将类似于承载触点111或211和屏蔽片112或212的板110或210)与另一触点模块相关联，并且依此类推，以便创建所需大小的第一连接器。第一连接器应具有恒定宽度(板110或210的宽度)，仅在高度上有变化。
52.可以通过注塑热塑性或热固性树脂来制造介电支撑件。
53.本发明适用于所有arinc 600计算机，并且本发明可被扩展到具有相同要求的任何其他类型的计算机连接器，例如en4165连接器。
54.将外壳用作消失模是任可选的。另一解决方案将是在局部注入相同的rtv树脂，同
时通过(用更粘稠的第二rtv树脂制成的)局部防漏屏障装置将其保持在连接器区域中。
55.外壳可以具有与所描述的不同的结构并且该外壳可以被制成组装件。
56.使用电绝缘材料层是可任选的，并且取决于使用该设备的约束。