CN101714714B - 一种用于电路板互连的组件 - Google Patents
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Abstract
一种电连接器组件(104),被配置成电耦接第一电路板(100)与第二电路板(102),第二电路板在其上提供有板触点(242)。连接器组件包括电连接器(106),其被配置成耦接到第一电路板。电连接器包括板对接面(204)和设置在板对接面上的连接器触点(210)组,连接器触点被配置成啮合板触点。包括导向轨道(110)的导向组件(107)被配置成耦接到第一电路板并且沿着电连接器的板对接面以纵轴方向(190)延伸。导向轨道具有导向通道(114)。导向组件包括卡框(108),其设置成耦接到第二电路板。卡框具有凸轮元件(163-165),其可移动地啮合导向通道以便第二电路板在负载阶段沿着纵轴方向移动直到板触点完全与连接器触点组平齐,以及第二电路板在切换阶段以横穿纵轴方向的方向移动直到连接器触点组啮合板触点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电连接器组件,其配置成电性耦接两个电路板。
背景技术
一些电力系统,比如服务器、路由器、以及数据存储系统,利用底板组件在电力系统中传输信号和/或功率。底板组件典型地包括底板电路板、母板、多个子卡以及,可选择地,中平面电路板。该组件也包括一个或多个电连接器,其附着于电路板上用于当子卡嵌入到底板组件时将子卡与电路板互连。每个子卡包括插头或插座组件,其具有对接面,该对接面配置成连接到电连接器的对接面。插头/插座组件典型地设置在子卡的前缘上或其附近。当嵌入时,插头/插座组件和电连接器的对接面互相平齐并且沿着中心轴面对面。然后子卡在对接方向上沿着中心轴移动直到对接面相互啮合并且紧密配合在一起。
然而,传统的底板组件仅能承担有限个可能的设置来将子卡在相对的对接方向上互连到底板电路板上。例如,当插头/插座组件位于子卡表面上并且面向垂直于对接方向的方向而电连接器位于底板电路板上并且也面向垂直于对接方向的方向时,子卡和底板电路板不可能连接。
从而,这就需要电连接器组件来使定位为正交关系的电路板互连。
发明内容
根据本发明,电连接器组件配置成电耦接第一电路板与第二电路板,第二电路板具有设置在其上的板触点。连接器组件包括电连接器,其配置成耦接于第一电路板。电连接器包括板对接面和设置在板对接面上的连接器触点组,连接器触点配置成啮合该板触点。包括导向轨道的导向组件配置成耦接到该第一电路板并且沿着电连接器的板对接面以纵轴方向延伸。导向轨道具有导向通道。导向组件包括卡框,其配置成耦接到第二电路板。卡框具有凸轮元件,其可移动地啮合该导向通道以便该第二电路板在负载阶段沿着纵轴方向移动直到该板触点与连接器触点组完全平齐,以及该第二电路板在切换阶段在横穿纵轴方向的方向上移动直到连接器触点组啮合板触点。
附图说明
图1是根据一个实施例所形成的通过电连接器组件使主和次电路板相互耦接的前视图。
图2是图1所示的电连接器组件中所利用的一对导向轨道和电连接器的后视图。
图3是图1所示的电连接器组件中所利用的卡框的后视图。
图4是图2所示的电连接器的放大透视图。
图5是图3所示的卡框中可能用到的导向通道的顶面视图并且示出沿着导向通道的位于第一位置的凸轮元件。
图6是图5所示的位于第二位置的凸轮元件的视图。
图7是图5所示的位于第三位置的凸轮元件的视图。
图8是位于第一位置时次电路板的横截面顶视图。
图9是图7所示当次电路板位于第三位置时的视图。
图10是根据一个实施例所形成的服务器组件的顶面视图。
具体实施方式
图1是主或第一电路板100的前视图,其根据一个实施例通过所形成的电连接器组件104电耦接于次或第二电路板102。电连接器组件104包括电连接器106,其安装或耦接到主电路板100和导向组件107。连接器106具有板对接面204(如图4所示),其沿着中心纵轴190延伸以及可以包括连接器触点210的组208(两者如图4所示)。次电路板102具有板触点242的底部240(两者如图8和9所示),其配置成啮合于或配合于连接器触点210的组208。在所述的实施例中,导向组件107包括附着于次电路板102的卡框108和一对导向轨道110和112上,该导向轨道分别具有导向通道114和116。正如以下将要详细阐述的那样,当提供嵌入力(箭头A方向所示)时,导向组件107配置成在初始化负载阶段完全沿着纵轴190移动次电路板102直到板触点242完全与连接器触点210平齐。导向组件107也配置成在转换阶段以横穿于纵轴方向的方向(即在完全平行于水平轴192的方向上)移动次电路板102直到板触点242啮合于连接器触点210。
如图所示,电连接器组件104可以具有前端120和后端122。在一个实施例中,主电路板100可以是母板,而次电路板102可以是子卡,例如,线或开关卡,其可以移动地与连接器106啮合。电连接器组件104可以用于多种主电力系统(未图示),比如服务器系统、路由器系统、或数据存储系统。然而,尽管所述实施例是参考主和次电路板100和102互连来描述的,但是这里所描述的目的不限于此,电连接器组件104可以用于互连任何类型的电路板或其他电力组件,其中一个元件具有触点组而另一元件具有相对接的触点底部。
如图1所示,主电路板100包括侧面或表面101,其完全平行于或沿着由纵轴190和横轴192形成的水平面延伸。次电路板102包括对接侧面或表面103和后侧面或表面105(如图3所示)以及在两者之间延伸的衬底。次电路板102可以完全沿着或平行于由垂直轴191和纵轴190所形成的垂直面延伸。这样,在示例性实施例中,主电路板100完全正交于次电路板102以致于连接器106使主和次电路板100和102以直角相互连接(即,连接器106是直角连接器)。然而,连接器106不限于直角连接器而在可选择的实施例中可以配置成使电路板100和102互连以便电路板100和102完全相互平行或者以便电路板100和102相互之间具有非直角关系。
图2是用于电连接器组件104(图1)的导向轨道110和112以及连接器106的后视图。导向轨道110和112或,更精确地说,导向通道114和116,分别地在沿着或平行于纵轴190的纵向上延伸。进一步的,在示例性实施例中,导向通道114和116可以沿着由轴190和191形成的垂直面平齐。导向轨道110和112的每个都具有轨道体124,其可以直接粘结或附着在表面上以致于导向通道114和116具有相对于连接器106的固定的关系。例如,较低的导向轨道110可以直接附着在主电路板100(图1)上而较高导向轨道112可以附着在另一主电路板(未图示)和/或主电力系统的某些其他部分(例如,面板,斜面,或底盘)上。作为一个例子,导向轨道110和112可以具有紧固孔130,其分别位于临近或在前端和后端120和122上。可选择地,轨道体124可以包括或形成定位销(未示出),其压配合或啮合主电路板100。
在所述实施例中,导向轨道110设置为与连接器106相邻。然而,在可选择的实施例中,导向轨道110可以与连接器106结合在一起。进一步地,在导向轨道112附着于另一主电路板的实施例中,与连接器106相似的另一电连接器可以设置为与导向轨道112相邻。在这样的实施例中,电连接器组件104可以使用较大数量的触点。
导向轨道110和112的轨道体124可以分别包括导向通道114和116,这些通道基本上纵向地穿越其中延伸。在一个实施例中,每个导向通道114和116的路径镜像或复制另一路径,以致于当次电路板102嵌入到电连接器组件104时,次电路板102保持垂直方向。如关于导向轨道110所示,导向通道114和116可以包括纵向部分132和侧面部分263-265,该纵向部分延伸相应的导向轨道的全部长度,该侧面部分朝着连接器106以侧向从纵向部分132向外延伸。正如下面将详细讨论的那样,导向通道114和116的路径被配置到恰当的位置和相对于连接器106定位次电路板102。
在可选择的实施例中,导向轨道110和112不是独立的部分而是相互耦接或者是通常导向框中的一部分。例如,导向轨道110和112可以通过垂直梁相互耦接,其在后端122之间和/或前端120之间延伸。在这样的实施例中,导向轨道110和112中的一个或两个可以附着于主电路板上。进一步地,导向框能耦接到主电力系统的另一部分,例如面板或斜面上。
图3是卡框108的后视图,该卡框可被用于引导组件107(图1)。卡框108配置成沿着后表面105耦接次电路板102并且当次电路板102嵌入导向轨道110和112(均示于图1)时提供充分的结构支撑。如图所示,次电路板102具有规则的矩形形状并且包括一对纵向的边缘142和144以及一对垂直的边缘146和148,该纵向的边缘142和144互相平行并且平行于纵轴190(图1)延伸,该垂直的边缘146和148相互平行并且平行于垂直轴191(图1)延伸。卡框108可以包括一对梁152和154,其分别沿着临近边缘142和144延伸,和一对横向支撑156和158,其在梁152和154之间延伸。如图所示,支撑158在梁152和154之间延伸接近垂直边缘148,支撑156在梁152和154之间朝向垂直边缘146延伸。仍然如图所示,卡框108可以具有手柄159,以利于操作者或机械插入或移除次电路板102。
然而,图3仅仅阐述了次电路板102和卡框108的示例性实施例。次电路板102和卡框108可以具有其他形状。进一步地,卡框108可以具有沿着后表面105的其他结构配置,比如支撑156和158在中间的点上或该点附近彼此对角延伸交叉和彼此相交。另外,卡框108可以具有梁或支撑,其沿着对接面103延伸(示于图1)。
卡框108可以利用多种附加机械装置直接耦接到次电路板102的后表面105。例如,次电路板102可以利用螺钉170(示于图1)安装到卡框108上。另外,次电路板102可以利用黏合剂被粘结到卡框108的表面或者次电路板102可以利用夹子、销之类来保持。
如图所示,梁152和154包括多个凸轮元件160-165。更精确地说,梁152包括凸轮元件160-162,梁154包括凸轮元件163-165。在所述实施例中,凸轮元件160-162沿着梁152彼此平齐以致于凸轮元件160-162在同一平面上并且自边缘142凸出。同样地,凸轮元件163-165沿着梁154彼此平齐以致于凸轮元件163-165在同一平面上并且自边缘144凸出。在示例性实施例中,凸轮元件160-162和凸轮元件163-165都沿着同一平面延伸。可选择地,梁152和154可以具有允许凸轮元件160-165不互相平齐的宽度。在这样的实施例中,导向轨道110和112可具有多于一个的导向通道以容纳交错的或不平齐关系的相应凸轮元件。
在一个可选择的实施例中,电连接器组件104可以不使用卡框108。在这样的实施例中,凸轮元件160-165可以单独地直接耦接到次电路板102。另外,凸轮元件160-165中的两个或多个可以沿着一边缘耦接到同一梁上,例如,凸轮元件160-162沿着边缘142相互耦接。如另一实施例,凸轮元件162和165可以通过延伸跨越次电路板102高度延伸的梁相互耦接。这样,凸轮元件160-165可以分别附着于次电路板102并且可选地相互附着。
在另一可选择的实施例,导向组件107可以包括卡框108,具有导向轨道,其附着于次电路板102和凸轮元件或其他附着于主电路板100或从主电路板100突出的结构。例如,当次电路板102插入到底板组件时,凸轮元件或主电路板100上的其他结构可以与导向轨道结合并引导次电路板102到对接位置。这样,导向组件107的描述不意在限于导向轨道110和112附着于主电路板、凸轮元件160-165附着于次电路板102的实施例,而是可以包括,例如,另一实施例,其中导向轨道附着于次电路板102或卡框108和凸轮元件附着于主电路板100。
图4是连接器106的放大透视图。连接器106包括连接器壳体202并且具有板对接面204和安装表面206。板对接面204可以包括自其凸出的连接器触点210的组208。连接器触点210配置成与板触点242的底部240连接(示于图8和9)。连接器壳体202容纳并且配置成保持多个树胶或触点模块212。当次电路板102位于完全对接位置上时,触点模块212保持接触和导通路径,其电耦接次电路板102(图1)到主电路板100(图1)上。每个触点模块212包括触点导向框(未示出),其插入到模制的或其他封装在由绝缘材料制作的触点模块壳体214。模块壳体214具有安装边缘216配置成安装到主电路板100的表面101(图1)上。每个接触模块212包括多个接触轨道218,其自导向框在触点模块212中延伸并且通过模块壳体214的安装边缘216延伸,用于沿着主电路板100的表面101附着于例如通孔。
触点导向框包括多个导通触点,其终止在具有连接器触点210的一端以及终止在具有接触轨道218的另一端。每个接触模块212可以包括以预定形式设置的信号触点和接地触点。例如,该形式可以包括多个信号触点对和单个接地触点,其以交错顺序设置。进一步地,当传输差动信号时,期望用于信号对的信号路径的长度尽可能紧密配合以最小化信号传输中的不对称。然而,可选择的实施例可以具有预定量的不对称。
如图所示,连接器触点210自板对接面204向外突出并且弯向或偏向一端。如下面将详细讨论的那样,连接器触点210可以具有弹性体,其配置成当次电路板102移动进入配合位置并且朝向板对接面204向内弯曲时,啮合底部240的相应的板触点242。连接器触点210也可以相对底部240抵抗或轻微向外反弹产生抵抗力F(示于图9)。
尽管连接器触点210的组208在图中示为自板对接面204向外凸出,但是在可选择的实施例中,连接器106可以包括多个接触通道(未示出),其中每个接触通道引导到相应的触点210。接触通道可以配置成从次电路板102容纳触点凸出或轨道。在这样的实施例中,触点可以不偏置或仅仅轻微偏置。在另一可选择的实施例中,连接器触点210具有与板触点242相似的结构(即,连接器触点210可以是触点垫)。
图5-7是当凸轮元件163-165在导向通道114中移动时导向通道114的顶面视图。如图所示,凸轮元件163-165以及次电路板102由虚线标示。纵向部分132可以以完全平行于纵轴190的方向延伸。(为了阐述的目的,纵向部分132的一部分在图5-7中被移出。)尽管图2和5-7阐述纵向部分132是基本上线性的,但是纵向部分132可以具有从前端120(图1)到后端122(图1)非线性的延伸的,而是随着导向通道114的轻微转向或切换沿着纵轴190延伸的路径。进一步地,在一个实施例中,随着纵向部分132从前端120向后端122延伸,纵向部分132可以轻微与连接器106(图4)的板对接面204(图4)呈角度。也如图所示,导向通道114可以包括侧面部分263-265,其配置成将次电路板102向连接器106切换,正如将在下面进一步详细描述的那样。
图5示出了当次电路板102在相对于连接器106的第一或基本平齐的位置时的凸轮元件163-165。图6示出了凸轮元件163-165在第二或中间位置,以及图7示出了凸轮元件163-165在第三或完全对接的位置。当凸轮元件163-165加载到导向通道114并且向后端122移动时,凸轮元件163-165以及次电路板102在加载阶段。在加载阶段,凸轮元件165从导向通道114的前端120向导向通道114的路径端270移动。这样,凸轮元件163-165可以沿着纵轴190行进一显著长度从而到达基本上平齐的位置。在完全平齐的位置,凸轮元件165啮合到或接近路径端270。路径端270配置成引导凸轮元件165进入相应的侧面部分265。从而,凸轮元件164和163也被指示进入相应的侧面部分264和263。
如图6所示,凸轮元件163-165和导向通道114的尺寸可以引起凸轮元件164和165轻微滞后于凸轮元件163。更精确的说,当凸轮元件165啮合路径端270,在另外的凸轮元件163和164分别进入到侧面部分263和264之前,插入力可以引起凸轮元件165进入到侧面部分265并且向连接器106移动。
当凸轮元件165开始朝向连接器106切换时,凸轮元件163-165和次电路板102处于导向通道114的切换步骤。在切换步骤中,侧面部分263-265配置成从基本上平齐的位置向完全对接位置移动凸轮元件163-165。这样,次电路板102以横穿纵轴190的方向移动。如图5和7所示,次电路板102和凸轮元件163-165移动纵向距离X1和水平距离Y1。距离X1和Y1这样设置使得次电路板102上的板触点242的底部240(图8和9)啮合并且电耦接于连接器106的连接器触点210的组208。
也示于图7,侧面部分263-265可以包括位于相应侧面部分263-265的末端的凸轮槽272。每一凸轮槽272配置成在次电路板102位于完全的对接位置时,保持相应的凸轮元件。凸轮槽272成形或形成锯齿形以抵抗或阻止凸轮元件163-165不小心从完全对接位置上移动出来。
图8和图9是在组208啮合板触点242的底部240之前和之后的接触器触点210的组208的一部分的横截面顶视图。图8示出了次电路板102相对于连接器106处于基本上平齐的位置。图9示出了当次电路板102从基本上平齐的位置到完全对接的位置的切换。如图所示,连接器触点210的组208从连接器106的板对接面204凸出。连接器触点210可以被形成为包括弹性体,其可以远离和朝向板对接面204弯曲。例如,连接器触点210可以包括梁230,其从板对接面204朝向次电路板102向外凸出并且形成末端部分232。端部232配置成与相应的板触点242啮合或配合。
在所述实施例中,梁230以关于对接面204呈非直角的角度延伸。当次电路板102在切换阶段期间移动时,板触点242向接触器触点210移动并且啮合接触器触点210。在包括有角度的梁230的实施例中,连接器触点210朝向板对接面204向内弯曲。连接器触点210可以被设置成抵抗或从板对接面204轻微向外反弹。如上所述,当次电路板102移动进入完全对接位置时,凸轮元件163-165(示于图5-7中)可以位于凸轮槽272(示于图7中)中。在一个实施例中,连接器触点210产生抵抗力F,其被指向次电路板102。抵抗力F可便于维持次电路板102在完全对接位置上。
参考轴290和292所示,当次电路板102从基本平齐位置移动到完全对接位置时,次电路板102移动水平距离X1和纵向距离Y1。距离X1和Y1这样设置使得当次电路板102位于完全对接位置时,次电路板102上的板触点242与连接器106的相应的连接器触点210啮合以及电耦接。
在所述实施例中,板触点242是触点垫,其基本上平齐或自次电路板102的表面103上轻微凸出。然而,板触点242不要求基本上平齐,而是可以被设置在相应的腔体中或可以从表面103完全向外凸出。
而且,板触点242不要求是垫并且在可选择的实施例中可以具有其他形状。例如,单个的连接器,其可以与连接器106相似,可以被附着在电路板102上并且包括自其延伸的板触点242。板触点242可以具有与连接器触点210相似的形状,并且包括梁和弯曲的末端部分。
图10是根据一个实施例形成的服务器组件400的顶面视图。服务器组件400可以被用于主电力系统,比如服务器系统,路由器系统,或数据存储系统。如图所示,服务器组件400包括主电路板408,其具有表面409。该服务器组件400可以包括多个电连接器子组件451-454,其具有与上面所描述的电连接器组件104(图1)相似的元件和部分。更精确的说,每一连接器子组件451-454可以包括相应的导向组件461-464以及电连接器421-424。如图所示,电连接器421-424具有关于导向轨道402的固定的位置,该导向轨道包括至少一个导向通道(未示出)。导向子组件461-464可以包括卡框404,其配置成保持多个次电路板411-414中的一个。导向轨道402配置成啮合卡框404以致于次电路板411-414可以沿着导向轨道402移动并且分别啮合到相应的连接器421-424。次电路板411-414在图10中示于第三位置。
Claims (6)
1.一种电连接器组件(104),被配置成电耦接第一电路板(100)与第二电路板(102),第二电路板在其上提供有板触点(242),连接器组件包括电连接器(106),其被配置成耦接到第一电路板,电连接器包括板对接面(204)和设置在板对接面上的连接器触点组(210),连接器触点被配置成啮合板触点,其特征在于:
包括导向轨道(110)的导向组件(107)被配置成耦接到第一电路板并且沿着电连接器的板对接面以纵轴方向(190)延伸,导向轨道具有导向通道(114),导向组件包括卡框(108),其设置成耦接到第二电路板,卡框具有凸轮元件(163-165),其可移动地啮合导向通道以便第二电路板在加载阶段沿着纵轴方向移动直到板触点完全与连接器触点组平齐,以及第二电路板在切换阶段以横穿纵轴方向的方向移动直到连接器触点组啮合板触点。
2.根据权利要求1的电连接器组件,其中所述导向轨道是第一导向轨道并且所述导向通道是第一导向通道,连接器组件进一步包括第二导向轨道(112),其具有第二导向通道(116),以及所述卡框具有凸轮元件(160-162),其可移动地啮合所述第二导向通道。
3.根据权利要求1的电连接器组件,其中导向组件这样配置以使第二电路板垂直于第一电路板。
4.根据权利要求1的电连接器组件,其中导向通道包括凸轮槽(272),其被配置成当板触点与连接器触点啮合时保持凸轮元件。
5.根据权利要求1的电连接器组件,其中连接器触点包括梁(230),其以非直角的角度从所述板对接面延伸。
6.根据权利要求5的电连接器组件,其中每个梁具有末端部分(232),其配置成啮合并且弹性抵靠相对板触点中的对应一个。
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