使用液體電介質來提高性能的連接器的製作方法
2023-09-18 22:55:55 3
專利名稱：使用液體電介質來提高性能的連接器的製作方法
技術領域：
本申請涉及一種連接器以及提高電容耦合連接器的性能的方法。
背景技術：
通常，已知保持在一個殼體中的端子與保持在另一個殼體中的端子在空間上相互分開布置的連接器，作為實現端子之間電容耦合的連接器。日本專利申請No. 2002-289309 示出了這種連接器的實例，其中電介質部分設置在兩組相對端子之間。雖然這種連接器能夠傳輸電信號，但是已經發現始終不能在端子上完美地施加電介質材料。也就是說，常常存在微粒形式的表面粗糙度，這阻止表面與表面緊湊的、緊密的接觸。表面粗糙度導致電介質材料與其相對的端子或導體之間的微小等級的間隙。空氣可以進入這些間隙，並且影響連接器組件的兩個端子之間存在的電容量。空氣有害地存在於端子與電介質材料之間，從而降低了端子之間的電容量。此外，在端子與電介質材料上存在使表面粗糙的大量微小微粒，從而難以在端子與電介質材料之間獲得緊湊的且緊密的表面與表面接觸。因此，即使端子與電介質相互接觸，在它們之間也在微觀上形成大量細微間隙並且空氣會進入這些間隙。因此，所關注的是由於在這些間隙中存在空氣而使端子之間的電容量下降。本申請提供了對該問題的解決方案以及與使用電容耦合來進行信號傳輸的已知連接器相比的優點。
發明內容
因此，本申請的目的是提供一種連接器和一種抑制在電容耦合端子之間出現的電容量下降的連接方法。為了解決上述問題，根據本申請的電路連接器包括一個或多個第一導體，其與第一扁平電路基板的電路電連接；第一電介質部分，其設置在各個第一導體的接觸表面上； 以及一個或多個相對的第二導體，其設置在第二扁平電路基板上，其中第一和第二導體彼此相對布置並且所述電介質部分設置在第一與第二導體之間，第二電介質材料(液體電介質材料)設置在所述電介質部分與相對的第二導體之間，以便填充可能出現在第一電介質部分和相對的第二導體的相對表面上的任何細微間隙。此外，根據本申請的通過電容耦合將電路連接在一起並且具有提高的信號傳輸的方法，其特徵在於包括以下步驟1)在第一連接器的與第一電路基板的電路電連接的一個或多個第一導體上提供第一電介質部分；幻將第二連接器或第二扁平電路基板的第二導體設置成與第一導體相對；幻提供液體形式的第二電介質材料並且將所述第二電介質材料應用在第一電介質部分或第二導體上；以及4)將兩個連接器配合在一起，使得液體電介質材料設置在第一電介質材料與第二導體之間，並且填充在第一電介質材料與相對的第二導體之間可能出現的任何細微間隙。根據本申請，所述液體電介質材料是設置在第一電介質部分與相對的第二導體之間以填充它們之間出現的任何間隙的第二電介質材料，因而抑制了由於兩個連接器的相對表面之間的細微縫隙而可能出現的電容量的下降。此外，使用了液體電介質材料，因而即使存在多個相對的第二導體，也可以抑制短路。此外，在一個方面中，第一電介質部分保持與相對部分接觸，所述液體電介質材料設置在電介質部分與相對部分之間的間隙中。根據這方面，因為使用了液體電介質材料，所以電介質部分與相對部分可以保持相互接觸。因此，縮短了電介質部分與相對導體之間的距離，即連接器組件的總高度。此外，在另一個方面中，第一導體可以呈布置在第一電路基板的表面上的接觸焊盤形式。類似地，相對的第二導體也可以形成在第二電路基板上，從而減小了第一電路基板與第二電路基板之間的垂直距離或高度。在又一個方面中，第一導體呈具有兩個相反朝向接觸表面的板的形式或板狀形狀。各個第一導體的一個接觸表面與電路連接，而另一個接觸表面具有應用到其上的第一電介質部分。通過這種構造，在第一與第二電路基板之間提供了空間，因而可以在第一與第二電路基板之間設置用於耦合第一與第二電路基板的組件。在另一個方面中，相對的第二導體也呈板的形式或板狀形狀，並且第二導體均包括兩個接觸表面，一個接觸表面與第二電路基板的電路連接，另一個接觸表面與第一電介質部分相對。該另一個接觸表面通過液體形式的第二電介質材料而保持與第一電介質部分接觸。通過這種構造，在第一與第二電路基板之間提供了空間，因而可以在第一與第二電路基板之間設置用於耦合第一與第二電路基板的組件。此外，在本申請的一個方面中，液體電介質材料具有膠狀稠度以及相對高的介電常數和粘度，從而允許其應用到連接器上並且減緩其從連接器上過多流出。優選地，液體電介質材料為例如聚丙二醇(PPG)等乙二醇基樹脂，並且可以包括諸如凡士林、丙烯酸樹脂和矽油等其它材料。通過閱讀下面的詳細描述，將會清楚這些目的、方面和優點。
參考下面的詳細描述並結合附圖，可以最佳地理解本申請的結構組織和操作方式以及本申請的其它目的和優點，在附圖中相同的附圖標記表示相同的部件，並且其中圖1是本申請的連接器組件的剖視圖；圖2A是在圖1的連接器組件中使用的第一或公連接器的透視圖；圖2B是圖2A的公連接器的分解透視圖；圖3是示出圖2A的公連接器如何安裝在第一電路基板上的透視圖；圖4A是圖1的連接器組件的第二或母連接器的透視圖；圖4B是圖4A的母連接器的分解圖5是示出圖4A的母連接器如何安裝到第二電路基板上的透視圖；圖6是在稍微微觀級別上的放大細節視圖，示出了布置在連接器框架之一上的電介質部分與布置在第二連接器框架或第二電路基板上的相對的第二導體之間發生的接觸；圖7是根據本申請修改形式的連接器組件的剖視圖；圖8是本申請的連接器的另一個實施例的分解透視圖；以及圖9是圖8的連接器的剖視圖，示出電路基板之間如何配合在一起。
具體實施例方式雖然本申請允許不同形式的實施例，但是在附圖中示出並將詳細描述特定實施例，應當理解，公開內容被認為是本申請原理的示例，而不是用來將本申請限制在所示出的內容。在附圖所示的實施例中，用於說明本申請的各個部件的結構和運動方向的表述， 例如上、下、左、右、前、後等，不是絕對的而是相對的。當部件位於附圖所示的位置時，這些表述是正確的。然而，如果部件位置的描述變化，那麼認為這些表述也相應地變化。圖1為連接器組件的剖視圖，該連接器組件用於將第一電路基板7與第二電路基板8連接在一起。第一電路基板7和第二電路基板8可以是柔性印刷電路(FPC)或印刷電路板，並且分別具有連接在第一電路基板7和第二電路基板8上的公連接器2和母連接器 3。公連接器2具有第一連接器框架21和板形式的端子25，該端子用作連接器2的導體部分。端子25以並排的順序設置在第一連接器框架21中並且相鄰端子由敞開的空間分開。膜狀電介質部分或層4設置在端子25的朝向第二連接器框架31 (向上)的接觸表面上。與此相比，母連接器3具有第二連接器框架31，以及用作相對部分的板狀端子35設置在第二連接器框架31中。優選地，兩個連接器框架的端子25和35的尺寸相等，並且第二連接器框架端子31也具有平坦的接觸表面，位於第二連接器框架內，朝向第一連接器框架 21 (向下)。連接器框架21和31大致上是平坦的，並具有低輪廓。當第一連接器框架21和第二連接器框架31配合在一起時，其各自的端子25和35 彼此相對。在端子25與端子35之間沒有直接的金屬與金屬接觸，這是因為在端子25與端子35之間設置有不導電的電介質部分(層)4。因此，實現了相對的端子25和35之間的電容耦合，從而在第一和第二電路基板上的電路之間很好地進行高頻電信號傳輸。公連接器2具有第一連接器框架21，其由樹脂製成並形成梯狀；端子保持裝置 23，其配備有多個導電端子25 ；以及電介質部分4，其至少設置在各個端子25的接觸表面上。第一連接器框架21大致上是矩形的，其具有由兩對相對的並且優選平行的側面形成的框架部分216。第一連接器框架21包括多根橫梁部分217，其在第一連接器框架21 的側面之間並且在框架部分216內橫向延伸。在相鄰的橫梁部分217之間並排地布置敞開空間218，框架的端側部件使其彼此分開或隔離。框架部分216的長側的外邊緣可以分別具有錐形部分212，214，該錐形部分在頂表面21a側上相對於底表面21b側向外伸出。端子保持裝置23連接在框架部分216的底表面21b側上。開口部分218的位置與端子25的位置相對應，並且電介質部分4容納在各個敞開空間218中。端子保持裝置23具有由絕緣樹脂製成的板狀底部部件232和呈纏繞在板狀底部部件232周圍的膜252的形式的導體，使得導體膜252形成端子25。在一個特定實例中，鍍金的鎳底層可以應用到由雙馬來醯亞胺三嗪(BT)形成的底部部件232上，並且銅箔用作導體膜252。端子保持裝置23也可以通過將用作端子25的金屬板直接模壓到底部部件232 中來形成，例如通過嵌件成型。還可以使用其它方式來製造端子和底部部件。電介質部分4由高電介質材料製成，且優選陶瓷材料，例如五氧化鉭和/或鈦酸鋇，並且這種材料被結合在端子25的頂表面2 上。在特定實例中，銅層通過蒸發等形成在電介質部分4的底表面上，該銅層通過焊接等將結合在端子25的頂表面2 上。通過這種構造，抑制了在端子25與電介質部分4之間形成空氣層。應當注意，電介質部分4可以通過噴濺或印刷形成在端子25上。圖3是示出公連接器2如何安裝在具有多個電路73的第一電路基板7上視圖，接觸焊盤75形成在電路73的端部上。各個接觸焊盤75是形成在第一電路基板7上的露出的導體，即用於連接的導體分布圖。第一連接器框架21的底表面21b與第一電路基板7的頂表面結合，而端子25的底表面25b (見圖2D)與在第一電路基板7上露出的接觸焊盤75 連接。圖4A和圖4B分別是母連接器3的透視圖和分解透視圖。母連接器3同樣具有矩形的第二連接器框架31，其具有足夠的彈性並且由絕緣樹脂製成；以及端子保持裝置33， 其配備有多個導電端子35。第二連接器框架31具有一對長側部分316和一對短側部分317，這些側部分共同圍繞開口部分318。第一連接器框架21被裝配到開口部分318中。端子保持裝置33安裝在第二連接器框架31的底表面31b側。此外，長側部分316的內側邊緣分別形成錐形部分 312，314，錐形部分312，314在頂表面31a側上相對於後表面31b側向內延伸。與上述端子保持裝置23類似，第二連接器端子保持裝置33也具有由樹脂製成的板狀底部部件332，並且可以包括形成為纏繞在板狀底部部件周圍的導體膜352，使得導體膜352構成端子35。應當注意，與朝向頂表面31a側的其它部分相比，板狀底部部件332和導體膜352的與第一連接器框架21的凹進部分21c的內側相對應的部分稍微更厚一些。圖5是示出母連接器3如何安裝在其相應的第二電路基板上的視圖。與上述第一電路基板7類似，上面安裝有母連接器3的第二電路基板8具有多個電路83，並且接觸焊盤85通常形成在電路83的端部。各個接觸焊盤85是形成在第二電路基板8上的露出的導體分布圖，即用於連接的導體分布圖。母連接器3的第二連接器框架31的底表面31b與第二電路基板8的頂表面結合，而端子35的底表面與設置在第二電路基板8上的導體焊盤 85連接。應當注意，為了允許第二連接器框架31的長側部分316彈性變形，優選的是，對於第二連接器框架31的底表面31b，僅僅短側部分317的底表面與第二電路基板8的頂表面結合，而長側部分316的底表面不與第二電路基板8的頂表面結合。上文所述的公連接器2的第一連接器框架21與母連接器3的第二連接器框架31 如上面圖1所示裝配在一起。在這種情況下，母連接器3的端子35被插入到形成在第一連接器框架21的前表面側的凹進部分21c中，並且與公連接器2的端子25上的電介質部分4接觸。這樣，電介質部分4被夾在相對布置的端子25與端子35之間。具體地，通過將錐形部分212，214與錐形部分312，314裝配在一起，第一連接器框架21與第二連接器框架31產生相互的吸引力，因而電介質部分4與端子35彼此之間形成可靠的壓力接觸。應當注意，本申請不限於這種模式，並且可以採用階梯狀部件配合在一起的模式。液體電介質材料45被應用到第一連接器框架21的凹進部分21c中的底表面。如圖6所示，當第一連接器框架21與第二連接器框架31裝配在一起時，液體電介質材料45 設置在電介質部分4與端子35 (具體為導體膜35 之間形成的細微間隙中。液體電介質材料45處於室溫附近的液態下，並且具有高於空氣的介電常數。具體地說，適宜使用具有較高介電常數的乙二醇基樹脂作為液體電介質材料45 的主要成分。已經適宜使用M = 1500的三元醇類型的聚丙二醇(PPG)。這類PPG在25°C 下的粘度約為基本上200至基本上500mPa ·8(200到500釐泊)，這樣允許其應用到連接器或基板的所選位置上，並且不容易從電介質部分4或端子35上流走。這類PPG的介電常數在大約5至15之間。在實際測試中，使用介電常數大約5至大約15的PPG，至少使通常只有第一電介質與相對的第二導體接觸而得到的電容量加倍。液體電介質材料45的主要成分不限於乙二醇基樹脂。例如，可以使用矽油(二甲基矽酮)、礦脂(凡士林)或丙烯酸樹脂。具體地說，矽油具有優秀的耐熱性，因此考慮到在高溫下進行製造，矽油是適宜的。這三個液體電介質材料具有大約2至大約5的介電常數。 使用介電常數為大約2. 75的矽油進行測試，結果電容量增加範圍為大約13%至大約73% (與沒有矽油的連接器相比)；使用介電常數為大約2. 2的凡士林作為液體電介質材料，結果電容量增加大約174% ；使用丙烯酸樹脂，結果電容量增加大約觀7%。因此，可以看出， 液體電介質材料的介電常數的優選範圍為大約2至大約15，但是應當理解，其它數值也是適宜的。根據本申請的上述實施例，液體電介質材料45設置在電介質部分4與端子35之間，並且填充由於表面粗糙度和固體電介質材料的性質而出現的細微間隙，從而消除了相對端子或者導體25與35之間的空氣。因此，抑制了端子25與端子35之間的電容量的下降。此外，通過使用液體電介質材料45，可以使電介質部分4與端子35相互接觸，並且填充電介質部分4與端子35之間的細微間隙。此外，如圖4Α所示，通過使用液體電介質材料 45，即使在平面內排列了多個端子35，也可以抑制了端子35之間在橫向平面方向上的任何短路。在上文中，雖然描述了本申請的實施例，但是本申請不限於上述實施例。不用說， 本領域技術人員可以進行各種修改。例如，固體電介質部分4可以應用到第二連接器的相對的第二導體上，而不是第一導體上。類似的是，第一連接器2或者第二連接器3可以包括獨立端子作為其相應的導體，或者可以包括在第一電路基板7和第二電路基板8上露出的導電錶面，因此本文使用的術語「導體」旨在覆蓋端子、塗層、層、接觸焊盤等形式的導體。例如，如圖7所示，可以從圖1所示的上述構造中省略端子35，公連接器2的端子 25上的電介質部分4可以保持與第二電路基板8的接觸焊盤85 (見圖幻直接接觸，並且液體電介質材料45可以設置在端子25與電介質部分4之間的間隙中。此外，例如，在圖1所示的上述構造中，在端子35上也可以設置電介質部分，公連接器2的端子25上的電介質部分4可以與母連接器3的端子35上的電介質部分接觸，並且液體電介質材料可以設置在兩個電介質部分之間的間隙中。圖8和圖9是示出本申請的另一個實施例的分解透視圖和剖視圖。使用相同的附圖標記表示與上述實施例的部件相同的部件並且省略其詳細描述。在本實施例中，第一電路基板7上形成的接觸焊盤75用作第一導體或端子，並且電介質部分4布置在接觸焊盤75上。第二電路基板8上形成的接觸焊盤85用作相對的第二導體。第一電路基板7和第二電路基板8在構造上相互層壓，並被按壓在一起，使得電介質部分4與接觸焊盤85相互接觸並且被夾在大致C形的夾持件6之間，該夾持件將兩個電路基板固定在適當位置。此時，接觸焊盤75與接觸焊盤85彼此相對布置，電介質部分4位於二者之間，從而實現電容耦合。夾持件6包括支撐部分67，其與第一扁平電路基板7的底表面接觸；彈性變形部分68，其與第二扁平電路基板8的底表面接觸並且通過彈性變形將第二扁平電路基板8 壓在第一扁平電路基板7 —側；以及連接部分69，其用於連接支撐部分67與彈性變形部分 68。液體電介質材料45被應用在電介質部分4與接觸焊盤85中的至少一者上。因此， 液體電介質材料45以圖6所示的方式插入在電介質部分4與接觸焊盤85之間形成的細微間隙中。因而，抑制了接觸焊盤75與85之間的電容量的下降。此外，使用液體電介質材料45能夠實現電介質部分4與接觸焊盤85之間的接觸， 以及電介質部分4與接觸焊盤85之間的細微間隙的填充。此外，通過使用液體電介質材料 45，即使在水平平面內設置多個接觸焊盤85，也可以減少接觸焊盤85之間的短路。此外，通過在沒有中間的上述端子25，35的情況下將電介質部分4夾在接觸焊盤 75與85之間，減小了第一電路基板7與第二電路基板8之間的(垂直)距離。雖然示出並描述了本申請的優選實施例，但是可以預見，在不脫離前述說明書和所附權利要求書的精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以設計出多種修改方式。
權利要求
1.一種連接器組件，包括第一電路基板，其具有與所述第一電路基板關聯並且與所述第一電路基板的電路連接的至少一個第一導體；第二電路基板，其具有與所述第二電路基關聯並且與所述第一電路基板的電路連接的至少一個第二導體，所述第一導體與所述第二導體彼此相對；以及至少一個第一電介質部分，其設置在所述第一導體與所述第二導體之間；其特徵在於，所述連接器組件還包括第二電介質部分，其設置在所述第一電介質部分與所述第一和第二導體中的一個之間，所述第二電介質部分為液體電介質材料，其填充在所述第一電介質部分與所述第一和第二導體中的一個之間形成的微小間隙中。
2.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述第一導體為板狀，其上布置有兩個相對的接觸表面，所述兩個接觸表面中的一個與第一電路基板的電路連接，所述第一電介質部分布置在所述兩個接觸表面中的另一個上。
3.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述第二導體為板狀，其具有兩個相對的接觸表面，所述第二導體的接觸表面中的一個與所述第二電路基板的電路連接，所述第一電介質部分布置在所述第二導體的接觸表面中的另一個上。
4.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，還包括第一連接器，其安裝到所述第一電路基板上，所述第一連接器包括支撐多個第一導體的連接器主體。
5.根據權利要求1或4所述的連接器組件，其特徵在於，還包括第二連接器，其安裝到所述第二電路基板上，所述第二連接器包括支撐多個第二導體的連接器主體。
6.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述液體電介質材料為聚丙二醇、 矽油、凡士林或丙烯酸樹脂。
7.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述液體電介質材料在25°C下的粘度約為基本上200至基本上500mPa · s (200至500釐泊)。
8.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述液體電介質材料為乙二醇基樹脂，其在25 °C下的粘度約為基本上200mPa · s (200釐泊)至基本上500mPa · s (500釐泊)。
9.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述液體電介質材料的介電常數在大約5至大約15之間。
10.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述第一電路基板包括布置在所述第一電路基板上的接觸焊盤形式的多個第一導體，所述第二電路基板包括布置在所述第二電路基板上的接觸焊盤形式的多個第二導體。
11.根據權利要求10所述的連接器組件，其特徵在於，還包括夾持件，其相對彼此地擠壓所述第一電路基板和所述第二電路基板。
12.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述第二電介質部分被應用到所述第一電介質部分上，使得所述第二電介質部分設置在所述第一電介質部分與所述第一和第二導體中的一個之間。
13.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述第二電介質部分被應用到所述第一導體上。
14.根據權利要求1所述的連接器組件，其特徵在於，所述第二電介質部分被應用到所述第二導體上。
15.根據權利要求5所述的連接器組件，其特徵在於，還包括由所述第一連接器支撐的多個第一導體；由所述第二連接器支撐的多個第二導體；以及布置在所述第一導體和第二導體中的一個上的多個第一電介質部分，並且所述液體電介質材料布置在各個所述電介質部分上。
16.一種在兩個電路之間形成改進的電容耦合連接的方法，所述方法包括以下步驟提供至少一個與第一電路電連接的第一導體；提供至少一個與第二電路電連接的第二導體，並且將所述第二導體設置成與所述第一導體相對；將第一電介質部分插入所述第一與第二導體之間；將液體電介質材料形式的第二電介質部分插入所述第一電介質部分和相對的第一和第二導體中的一個之間；以及將所述第一和第二導體中的一個壓靠所述第一和第二導體中的另一個，使得液體電介質材料設置在所述電介質部分與相對的第一或第二導體之間形成的間隙中。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述第一電介質部分被應用到所述第一和第二導體中的一個上，所述液體電介質材料被應用到所述第一電介質部分上。
18.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述液體電介質材料為聚丙二醇、矽油、凡士林或丙烯酸樹脂。
19.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述液體電介質材料為乙二醇基樹脂， 其在25°C下的粘度約為基本上200mPa · s (200釐泊)至基本上500mPa · s (500釐泊)。
20.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述液體電介質材料在25°C下的粘度約為基本上200至基本上500mPa · s (200至500釐泊)。
21.一種連接器，包括主體部分，所述主體部分支撐多個第一導體，所述第一導體包括接觸表面；多個第一固體電介質部分，其分別布置在所述第一導體的接觸表面上；其特徵在於，第二液體電介質材料布置在所述第一固體電介質部分上，使得當所述連接器與相對連接器配合併且所述第一導體與相對連接器的第二導體相對時，第二液體電介質材料填充在所述第一固體電介質部分與所述相對連接器的相對第二導體之間形成的微小間隙中，並且減少了空氣間隙的形成。
22.根據權利要求21所述的連接器，其特徵在於，所述第二液體電介質材料為聚丙二醇、矽油、凡士林或丙烯酸樹脂。
23.根據權利要求21所述的連接器，其特徵在於，所述第二液體電介質材料在25°C下的粘度約為基本上200至基本上500mPa · s (200至500釐泊)。
全文摘要
本發明涉及一種連接器組件，該連接器組件使用改進的電容耦合來將兩個基板(7，8)上的電路連接在一起。連接器組件包括分別安裝在第一和第二電路基板上的第一連接器(2)和第二連接器(3)。第一連接器包括與第一電路基板上的電路(75)連接的多個第一導體(25)，這些導體具有其上布置有電介質材料(4)的露出的接觸表面。當連接器框架被接合在一起時，第一導體及其結合的電介質材料面對由第二連接器框架支撐的相對的第二導體(35)。液體電介質材料(45)設置在端子與電介質部分之間並且填充在電介質部分中可能出現的微小間隙，從而提高連接器組件的電容耦合性能。
文檔編號H05K1/02GK102379167SQ201080016005
公開日2012年3月14日 申請日期2010年2月1日 優先權日2009年1月30日
發明者新津俊博, 西川雅子 申請人:莫列斯公司