專利名稱：高性能卡緣接插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷電路板用的一種電氣接插件，更具體地說，涉及高頻電路常用的一種高密度、低阻抗卡緣接插件。
卡緣接插件廣泛用以將印刷電路卡(叫做子卡)與印刷電路板或母板連接起來。一般卡緣接插件的絕緣外殼都有一個卡緣承接槽和許多電氣端子承接腔。各端子都有多個板觸件和卡觸件，前者從外殼向下延伸，后者與插入承接槽的卡片邊緣上的導(dǎo)電片接合。外殼裝在母板上，各板觸件焊接到母板的導(dǎo)電部位?？ň壗硬寮薪又杉右园纬淖涌ǎ鞫俗觿t形成卡上導(dǎo)電片與板導(dǎo)電部位之間的導(dǎo)電通路。
為改進性能，提高操作速度和增加電路密度已成為采用印刷電路的數(shù)字式電子電路的重要趨勢。例如，微處理機的工作頻率不斷提高，通過各種各樣的通道與諸如存儲器、顯示器等之類的輔助設(shè)備聯(lián)系所使用的并聯(lián)連接線路數(shù)不斷地增加。這些傾向?qū)τ谕@些電路配用的接插件在設(shè)計上帶來種種問題。
為達到電路高密度的目標(biāo)，可能需要縮小截面積較小的各端子間的間距。為滿足高頻工作的要求，需要低阻抗來適應(yīng)數(shù)字脈沖快速的上升時間和寬闊的帶寬。而電路間距小了會增加容性耦合引起串?dāng)_的可能性，還會使阻抗因信號通路長和/或窄而提高。此外，在高頻下可能還需要進行屏蔽，以免受外界的干擾。現(xiàn)有的卡緣接插件造價高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜到不希望有的程度，然而在設(shè)計上仍然還不能完全有效地達到好幾個有時還是相互矛盾的目標(biāo)。
本發(fā)明的主要目的是提供一種改進的高性能卡緣接插件。本發(fā)明的其它和更具體的目的是提供一種線路密度高、阻抗低的接插件；提供一種適宜與高頻數(shù)字信號配用的接插件；提供一種串?dāng)_減小到最小程度的接插件；提供一種具有抗干擾屏蔽性能的接插件；和提供一種改進的、克服了過去使用的卡緣接插件缺點的接插件。
簡單說，本發(fā)明提供了一種供可拔除的印刷電路卡用的卡緣接插件，其接合緣上有多個導(dǎo)電片，接插件的絕緣外殼有細長的上壁和下壁，還有彼此分開的細長側(cè)壁。多個橫腔在兩個側(cè)壁之間延伸。上壁有一個細長槽承接著電路卡的接合緣。該槽橫切各空腔，將空腔在槽兩側(cè)分成許多一條條排列的相同空腔部分。多個接地端子和信號端子坐落在各空腔部分，各端子都有一安裝部分和接觸部分，前者用以將端子固定在其中一個空腔部分中，后者用以在接合緣插入槽中時與其中一個觸片接合。這種卡緣接插件的特征在于，在每組彼此間隔開的第一空腔部分中都設(shè)有單獨一個接地端子，在每組第二空腔部分中都設(shè)有多個信號端子，且每個第二空腔部分都毗鄰其中一個第一空腔部分。
要理解本發(fā)明連同上述和其它目的和優(yōu)點最好閱讀下面有關(guān)本發(fā)明圖示最佳實施例的詳細說明。


圖1是按本發(fā)明構(gòu)制的用以將印刷電路母板與印刷電路子板互連起來的高性能卡緣接插件的等角視圖。
圖2是沿圖3的2-2線截取的接插件經(jīng)放大了的片段水平剖視圖。
圖3是沿圖2的3-3線截取的接插件剖視圖。
圖4是沿圖2的4-4線截取的接插件剖視圖。
圖5是圖1的子卡部分經(jīng)放大了的片段正視圖。
圖6是圖1的母板部分經(jīng)放大了的片段平面圖。
圖7的視圖與圖3類似，示出了本發(fā)明的另一個實施例，是沿圖9的7-7線截取的剖視圖。
圖8是圖7的接插件沿圖9的8-8線截取的剖視圖。
圖9是接插件沿圖7的9-9線截取的經(jīng)放大了的片段水平剖視圖。
圖10是與圖7的接插件配用的子卡部分經(jīng)放大了的片段正視圖。
圖11是與圖7的接插件配用的母板部分經(jīng)放大了的片段平面圖。
現(xiàn)在參看附圖。圖1示出了按本發(fā)明的原理構(gòu)制的卡緣接插件10連同印刷電路母板12和印刷電路子卡14。舉例說，在一般的應(yīng)用中，板12可以是裝有數(shù)字電子器件的計算機或其它電子設(shè)備的母板，卡14可以是裝有諸如存儲器等之類的電子器件的較小印刷電路板或子板。接插件10裝在板12上，卡14可拔除地插入接插件10中，以便使板12與卡14之間形成電連接。
接插件10的結(jié)構(gòu)如圖1～4中所示。接插件的外殼16由模塑塑料制成，有細長的上壁18、下表面20和對置著的細長側(cè)壁22和24。外殼16兩端設(shè)有突出的引卡部分26。外殼可配有固定件和安裝銷(圖中未示出)，從下壁20向下延伸，將處殼16固定在板12上，直到焊接時與平行于板表面的下壁20永久連接在一起為止。這些特點在例如美國專利5,259,768中都公開過。
許多個排成一排的端子承接腔28在側(cè)壁22與24之間橫向延伸。外殼16的間壁30將這些空腔分隔開，各空腔28的上部分被上壁18封閉，其下部分通到底表面20。外殼16中間有一個細長的內(nèi)安裝軌32。端子隔片突塊34從靠近外殼16底部的側(cè)壁22向外伸出。
子卡14有一個接合緣36。外殼16的細長槽38沿上壁18的中線形成，供承接接合緣36用。引卡部分26在接合緣36插入槽38的過程中起輔助作用。外殼16有若干鍵或橫臂40橫切槽38延伸且坐落在接合緣36的鍵槽或溝道42中起定位或鎖定作用。槽38橫切空腔28和壁30，將空腔分成在槽38兩邊彼此對置的橫向排列的空腔部分28A和28B。所有的空腔28彼此都相同，所有的空腔部分28A和28B也相同，只是相對于槽38的取向不同而已。槽38的底壁39以間壁30的各部分為界。
母板12與子卡14之間的電連接借助于信號端子44和46以及坐落在空腔28中的接地端子48進行。端子44、46和48由導(dǎo)電金屬板通過例如模壓、沖壓和成形形成，在圖示的方案中，通過下表面20裝入空腔28中。
各接地端子48就位時其基部50通常與下表面20吻合。板觸件或尾部52從基部50向下延伸，以便與板12的導(dǎo)電部位連接。大面積板部分54從基部50向上延伸，柔質(zhì)彈性簧臂部分56從板部分54伸出。簧臂部分56到位于卡14插入接合緣36通路上的槽38內(nèi)的卡觸件部分58處終止。安裝部分或臂60借助于摩擦力承接臂60與板部分54之間的側(cè)壁22或24，使接地端子48固定就位。臂60坐落在一對凸塊34之間。
各“內(nèi)部”信號端子44的基部62通常在端子就位時與底表面20疊合。板觸件或尾部64從基部62向下延伸，以便與板12的導(dǎo)電部位連接。柔質(zhì)彈性簧臂部分66從基部62延伸?；杀鄄糠?6到位于卡14插入接合緣38通路上槽38內(nèi)的卡接觸部分68終止。安裝部分或安裝銷70借助摩擦力坐落在軌32中，從而使信號端子44固定就位。
各“外部”信號端子46的基部72通常在端子就位時與底表面20疊合。板觸件或尾部74從基部50向下延伸。以便與板12的導(dǎo)電部位連接。臂部76從基部72向上延伸，柔質(zhì)彈性簧臂部分78從臂部76延伸?；杀鄄糠?8到位于卡14插入接合緣36通路上槽38內(nèi)的卡接觸部分處終止。安裝部分或安裝臂82借助摩擦力承接臂82與臂部76之間的側(cè)臂22或24使信號端子46就位。臂82坐落在一對凸塊34之間。
接插件10是通過在空腔部分28A或28B中裝設(shè)一個以上的分立信號觸件達到高觸件密度效果的。從圖3和圖4中可以看到，信號觸件44和信號觸件46并排裝設(shè)在單一空腔部分中。端子44和46彼此間隔一段距離分開，互不接觸，所以在電氣上是彼此獨立的。這樣，兩個獨立的電信號可以通過單個空腔部分28A或28B傳導(dǎo)。
阻抗控制、信號隔離和串?dāng)_抑制是通過將接地端子48散置在信號端子44和46之間達到的。每隔一個空腔部分28A和每隔一個空腔部分28B配置一個接地端子48。其余相間配置的空腔部分28A和28B分別配置了一對信號端子44和46。槽38兩側(cè)有相間配置的接地端子和信號端子的圖形。從圖2可以看到這種連續(xù)圖形的一部分。最好這些圖形在槽38兩側(cè)交錯配置，從而使一對信號端子44和46在各空腔28中直接面對著單個接地端子48。
在接插件10的端子圖形中，各信號端子對44、46處在一對側(cè)面接地端子48之間，而且還與對置在槽38另一側(cè)的接地端子48對齊。這樣布局具有同軸傳輸路徑的某些好處，其中信號導(dǎo)線周圍總有一個接地導(dǎo)線，但密度顯著地增加了，材料消耗顯著地減少了，裝配費也顯著下降。
限制接插件10造價的一個因素是設(shè)計的模件化。各同樣的空腔28的各同樣的空腔部分28A或28B無需對外殼結(jié)構(gòu)進行任何修改就可以容納單個接地端子48或一對信號端子44和46。將指形部分70插入中間的安裝導(dǎo)軌32就可以把所有的信號端子44配置在外殼16縱向中心附近，而且可以裝在空腔部分28A或空腔部分28B中槽38的任一側(cè)。令臂部分60或臂部分82與側(cè)壁22或24接合就可以將信號端子46或接地端子48裝入任何空腔部分28A或28B中。
減少串?dāng)_的方法是將接地端子48和信號端子44及46構(gòu)制得使信號端子44和46與接地端子48之間優(yōu)先連接，而不是使信號端子44和46之間直接連接。從圖3和圖4中可以看到，接地端子48的大面積連續(xù)的板部分54，其周邊或輪廓圍繞或覆蓋信號端子44的簧臂部分66和信號端子46的臂部76和簧臂部分78?；?0也覆蓋基部62和72。
基本上所有通過信號端子44和46的信號電流通路都配置在緊挨接地端子48的各大面積部分之間。接地端子48較大的面積和數(shù)量達到了接地平面的效果且減小了接地電感。此外，間壁30將接地端子48與成對的信號端子44和46分隔開來。這些間壁是外殼16的一部分，是由模制的絕緣塑料制成的，而各對信號端子的端子44和46則由空氣分隔開。外殼的絕緣材料增加了各信號端子44和46與毗鄰的接地端子的耦合，各信號端子之間為空氣所隔開則最大限度地減小了信號端子44與46之間的耦合。
信號端子44的卡接觸部分68在槽38兩側(cè)排成兩排，且平行于底壁20。這兩排與底壁20的間距相等，且距槽38的底部39較近。信號端子46的卡接觸部分80也在槽38兩側(cè)排成兩排，且平行于底壁20。這兩排與底壁20等間距，位于兩排卡接觸部分68上方。接地端子46的卡接觸部分58也在槽38兩側(cè)排成兩排，且平行于底壁20。這兩排與底壁20等間距，位于兩排卡接觸部分68和80的上方。
接地卡接觸部分58比信號卡接觸部分68和80高，因而接地端子48起了干擾屏蔽作用。接地通路呈天蓬或傘形籠罩著信號電流通路，起了屏蔽信號電流通路的作用，使信號電流通路免受電磁干擾。
端子44、46和48的卡接觸部分高密度地配置。各對信號端子44和46的卡接觸部分68和80在垂直方向彼此間隔一段距離并配置在同一垂直平面上。橫向?qū)χ玫慕拥囟俗?8的卡接觸部分58處在該同一垂直平面上。兩側(cè)面接地端子48的卡接觸部分48在縱向上與該垂直平面的間距等于在外殼中各端子的間距，即等于空腔28各中心線之間的間距。
從圖5中可以看到，卡14的一排觸片84構(gòu)制得使其與卡接觸部分58和80接合。第一排信號觸片86沿接合緣36排列?？?4插入槽38中時，觸片86與信號端子44的卡接觸部分68接觸。第二排信號觸片88處在觸片86上方?？?4插入槽38中時，觸片88與信號端子44的卡接觸部分80接觸。第三排接地觸片90處在觸片86和88上方?？?4插入槽38中時，觸片90與接地端子48的卡接觸部分58接觸。圖5示出了卡14的兩個表面之一。背面的情況與正面類似，只是各觸片在縱向上偏移一段等于接插件間距的距離，信號觸片86和88在卡與背面上的接地觸片90對齊的一個表面上。
端子48、44和46的板觸件或尾部52、64和74排列得使其不僅是最大限定地提高了接插件10內(nèi)的電路密度，而且也最大限度地提高了母板10界面處的電路密度。信號端子46的板接觸部分74在外殼16兩側(cè)縱向平行排列成兩排。信號端子48的板接觸部分64位于外殼16中間附近縱向平行排列成兩排。接地端子48的板接觸部分52在板接觸部分74與64之間平行排列成兩排。各排板接觸部分橫切插件10的寬度方向等間距配置，間距最好等于接插件的間距。
從圖6可以看到板12上導(dǎo)電部位的組合方式92。各導(dǎo)電部位94的中線都與信號端子44的板接觸部分64接合。各導(dǎo)電部位96的外線與信號端子的板接觸部分74接合。各導(dǎo)電部位98的中線與接地端子48的板接觸部分52接合。橫向間距都等于接插件間距，這使圖6所示的組合92均勻交錯，而且使信號高密度分布。
在所示的方案中，導(dǎo)電部位94、96和98是板12的鍍通孔，板接觸部分52、64和74則為焊點或針觸件，用周知的流動焊接法焊接就位時適宜插入它們要焊的各孔中。不然也可以采用象表面安裝腳觸件之類的其它觸件，而以各觸件用周知的表面安裝焊接法焊接到所在的板表面上的電鍍區(qū)作為導(dǎo)電部位94、96和98。
圖7～11示出了本發(fā)明的另一個實施例電氣接插件110。接插件10和110上同樣的編號表示它們在結(jié)構(gòu)特點上是相同的。
接插件10中，各間隔的空腔部分28A和28B中裝的不是接地端子48就是信號觸件44和46。因此，從圖2中可以看到，接地通路和信號電流通路交替配置，各信號端子對44、46處在一對接地端子48之間。接插件110(圖9)中，信號端子對44、46坐落在兩毗鄰的空腔部分28A或28B中，成對的信號端子腔則處在裝有接地端子的空腔28A或28B之間。信號端子的接地效果沒有接觸件10的方式好，但信號容量或電路密度卻提高了。每一對信號端子44和46緊靠接地端子48，每一個信號通路都能有效地接地。
接插件110的板接觸部分52、64和74的圖形與接插件10的不同。因此，如圖11中所示，母板10上導(dǎo)電部位或鍍通孔94、96和98的圖形變了。另外，由于端子安排方式不同，信號觸片86和88以及接地觸片90在子卡12上的安排也不同。
從圖7和圖8可以看得最清楚，接插件110接地端子48的安裝部分或臂60’比信號端子46的相應(yīng)部分或臂82長。臂60’朝上壁18方向延伸到臂82和隔片34之外。接插件110的導(dǎo)電金屬屏蔽件112的上壁114和側(cè)壁116到擴大了的外緣118處終止。外緣118與臂60’的端子接合，從而使屏蔽件通過多個電阻和感抗都很低的并聯(lián)電路接地。
圖7和圖8示出了將各端子保持在外殼中的另一種結(jié)構(gòu)。外殼略加改裝，特別適用于各端子手工裝入而不是用自動化裝備裝入空腔部分28A、28B的應(yīng)用場合。接插件110導(dǎo)軌32的向下延伸部分32A位于裝有接地端子48的各空腔部分28A或28B中。這些部分阻止了端子44的安裝部分70進到安裝導(dǎo)軌32的孔中。由此產(chǎn)生的鎖定作用防止了信號端子因疏忽而裝入應(yīng)裝接地端子48的空腔部分。
至此已就本發(fā)明在附圖中所示的實施例的細節(jié)說明了本發(fā)明的內(nèi)容，但這些細節(jié)并不構(gòu)成本發(fā)明在本說明書所附權(quán)利要求書中所述范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種供可撥除的印刷電路卡(14)用的卡緣接插件(10)，其接合緣(36)上有多個導(dǎo)電片(86，88，90)，所述接插件包括絕緣外殼(16)，有細長的上壁(18)和下壁(20)以及彼此分開的細長側(cè)壁(22，24)；多個橫腔(28)，在所述兩側(cè)壁之間延伸；細長槽(38)，在所述上壁上，供承接電路卡的接合緣用，所述槽橫切所述各空腔，將各空腔在所述槽的兩側(cè)分成許多同樣排列成行的空腔部分(28A，28B)；和多個接地端子和信號端子(44，46，48)，坐落在所述各空腔部分中，各所述端子有一安裝部分(60，70，82)和接觸部分(56，58，80)，前者用以將所述端子固定在其中一個所述空腔部分中，后者用以在接合緣插入所述槽中時與其中一個觸片接合；所述卡緣接插件的特征在于在每組彼此間隔開的第一空腔部分(28B)中都設(shè)有所述接地端子(48)中的單獨一個，在每組第二空腔部分(28A)中都設(shè)有多個所述信號端子(44，46)，且每個所述第二空腔部分都毗鄰其中一個所述第一空腔部分。
2.如權(quán)利要求1所述的卡緣接插件，其特征在于，所述第一和第二空腔部分沿所述外殼的長度方向交替配置。
3.如權(quán)利要求1所述的卡緣接插件，其特征在于，所述第二空腔部分的其中兩個配置在各對所述第一空腔部分之間。
4.如權(quán)利要求1所述的卡緣接插件，其特征在于，各所述第二空腔部分裝有第一和第二個信號端子。
5.如權(quán)利要求4所述的卡緣接插件，其特征在于，所述第一和第二信號端子都有毗鄰所述下壁的基部(62，72)和從所述基部延伸到所述接觸部分的一彈性部分(66，78)，所述第一和第二信號端子的所述接觸部分彼此間隔開。
6.如權(quán)利要求5所述的卡緣接插件，其特征在于，所述接地端子有一個基部(50)毗鄰所述下壁和一個板部(54)，其周邊覆蓋住毗鄰的第一和第二信號端子的所述彈性部分。
7.如權(quán)利要求5所述的卡緣接插件，其特征在于，所述第一和第二信號端子的所述接觸部分垂直排列。
8.如權(quán)利要求7所述的卡緣接插件，其特征在于，所述接地端子的所述接觸部分與所述下壁的距離比與所述第一和第二信號端子的所述接觸部分的距離大。
9.如權(quán)利要求1所述的卡緣接插件，其特征在于，所述槽一側(cè)的各所述第一間隔空腔部分與所述槽另一側(cè)的其中一個所述第二間隔空腔部分對置著。
10.如權(quán)利要求9所述的卡緣接插件，其特征在于，各所述第二空腔部分裝有接觸部分垂直排列且彼此間隔開的第一和第二信號端子，各所述第一空腔部分裝有接觸部分在毗鄰的第一和第二信號端子的接觸部分之間縱向偏移的接地端子。
11.如權(quán)利要求9所述的卡緣接插件，其特征在于，所述第一信號端子的接觸部分處在平行于所述下壁的第一排上，所述第二信號端子的接觸部分處在平行于所述第一排的第二排上，且與所述下壁的距離比與所述第一排的大，所述接地端子的接觸部分處在平行于所述第二排的第三排上，且與所述下壁的距離比與所述第二排的大。
全文摘要
一種卡緣接插件(10)，其外殼(16)上壁(18)有槽(38)供容納細長印刷電路卡用。槽橫切的橫腔(28)中裝有端子(44，46，48)。一對信號端子(44，46)處在間隔空腔部分(28A)中，接地端子(48)處在間隔空腔部分(28B)中。各端子有板接觸部分(52，64，74)和卡接觸部分(56，68，80)，前者向下延伸與印刷電路板連接，后者處在槽中與插入卡觸片接合。各信號端子對位于槽同一側(cè)兩接地端子側(cè)，且可橫向與槽另一側(cè)接地端子對置?？涨唤Y(jié)構(gòu)相同，可裝一接地端子或一對信號端子。
文檔編號H01R12/18GK1138228SQ96106158
公開日1996年12月18日 申請日期1996年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者F·A·哈瓦思 申請人:莫列斯公司