CN105814743B - 经屏蔽的数据线与印制电路板的接触接驳结构及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

在优选多条经屏蔽的芯线对(4)与特别是用于高速数据连接的插头(36)的印制电路板(2)的接触接驳结构中，印制电路板(2)构造成多层的且包括导体迹线平面(18)和接地平面(26)。接地平面(26)按舌形件方式朝着所联接的芯线对(4)的方向以接地接触区(28)凸出。在接地接触区(28)的区域中，各个芯线对(4)以与它们各自的成对屏蔽件(10)接触的方式被压紧。为此，尤其设置有夹紧元件(32)，其同样补充地用于屏蔽接触。

Description

经屏蔽的数据线与印制电路板的接触接驳结构及其使用方法
技术领域
本发明涉及经屏蔽的数据线与印制电路板的接触接驳结构以及用于将多条经屏蔽的数据线与印制电路板接触的方法。
背景技术
在数据传输的领域中，例如在计算机网络系统中，使用数据电缆进行数据传输，在数据电缆中，典型地将多条数据线集束在共同的电缆外皮中。在高速数据传输时，使用经分别屏蔽的芯线对作为数据线，其中，两条芯线尤其彼此平行地延伸或替选地相互扭绞。芯线在此分别由自身的导体，例如实心导线或绞合线构成，其分别被绝缘结构包围。数据线的芯线对分别被(成对)屏蔽装置包围。数据电缆典型地具有多个这样经屏蔽的芯线对，它们被共同的电缆外皮包围。
这种数据电缆以预批量生产的方式联接在插头上。在用于高速传输的应用中，插头在此通常构造成所谓的小型可插拔式插头，简称为 SFP插头。在此存在不同的实施变型方案，例如所谓的SFP插头、SFP+ 插头或CXP插头、QSFP插头。这些插头具有特殊的插头壳体，其例如由WO 2011 072 869 A1或WO 2011 089 003 A1可知。
这种插头壳体在内部具有有时带有集成的电子器件的电路板或印制电路板。在这块印制电路板上，可以将数据电缆分别联接在插头背侧上。在此，数据电缆的各条芯线被钎焊连接到印制电路板上。在印制电路板的相对置的端部上构造出这种典型的带有联接接触部的插接舌形件，插接舌形件插入到配合插头中。这种印制电路板也被称为插卡(paddlecard)。
在这种有极高传输频率的数据连接中，可靠的屏蔽装置有着重要的意义。各条数据线的屏蔽装置，也就是单个芯线对的屏蔽装置，在此必须可靠地联接在各自的插头上，特别是印制电路板上。
通常在数据线中分别布置有所谓的填充金属丝(Beilaufdraht)，其与屏蔽装置电连接且经由该填充金属丝最后实现了屏蔽装置与印制电路板的接地联接端的电接触。每一个典型地按照双绞线类型彼此成对地扭绞的芯线对通常都设置有填充金属丝且联接有多个芯线对。这种具有填充金属丝的数据线例如由EP 21 12 669 A2可知。但填充金属丝的接触在制造技术上较为耗费，此外由于不同的数据线的填充金属丝的单独的接触需要一定的结构空间，而该结构空间在相对较小结构的插头中是干扰的。填充金属丝的定向也是必需的，以便将该填充金属丝导引到期望的联接位置中。
发明内容
由此出发，本发明所要解决的任务是，尤其在制造这种插头时可以实现数据电缆的经屏蔽的数据线与印制电路板的能简单制造且结构紧凑的接触接驳。
按照本发明，该任务通过如下接触接驳结构来解决。印制电路板，特别是小型可插拔类型的插头的插头印制电路板，典型地构造成多层的且具有至少一个特别是带有集成的电子器件的导体迹线平面以及接地平面。印制电路板的接地平面在此按照舌形件方式朝着要联接的数据线的方向凸出地构造且在凸出的部分区域中具有接地接触区，至少一条，优选多条数据线以它们的屏蔽件与这个接地接触区接触。为此，屏蔽件以适当的方式固定在接地接触区上，尤其是屏蔽件相对接地接触区压紧和/或与这个接地接触区粘接、钎焊连接、熔焊连接。接触接驳原则上适用于所有配备有所谓的插卡的插头类型，在这些插头类型中，线路的导体直接与印制电路板接触。
取代数据线各自的填充金属丝的单独的接触，各数据线现在分别以其屏蔽装置以简单的方式共同并排地放置在接地接触区上且与这个接地接触区接触，特别是相对这个接地接触区压紧并适当地固定。由此，一方面取消了填充金属丝的单独的接触的必要性，因此制造和联接耗费明显减小。此外，由此也提高了制造安全性，因为在使用填充金属丝时通常会出现经由填充金属丝的短路的问题。
数据线尤其分别是由成对屏蔽件包围的芯线对，其中，通常多个由成对屏蔽件包围的芯线对集束成一条数据电缆且被共同的电缆外皮包围。成对屏蔽件典型地是带有至少一个金属膜的多层的膜结构，金属膜围绕芯线对安装，优选是沿纵向折叠的。除了金属膜，特别是铝膜以外，这种膜屏蔽件还具有附加的塑料膜，例如聚酯膜，其通常出于装配目的而实施成具有粘性的。芯线优选彼此平行地延伸。
在合乎目的的改进方案中，取消了填充金属丝的使用。除了节省了用于填充金属丝的材料成本以及制造成本外，还随之实现了如下优势，即，整条数据电缆相比有填充金属丝的数据电缆在直径上得到减小。由于屏蔽装置与接地接触区的单一的接驳，不再需要这种用于可靠的接地连接的填充金属丝。更确切地说，这通过面式的接地接触区得以确保。
合乎目的的是，接地接触区至少延伸经过大部分宽度以及优选延伸经过印制电路板的整个宽度。在合乎目的的构造中，接地接触区在此以简单的方式构造成例如喷注上的金属层。作为替选，接地接触区通过蒸镀或也通过施装，特别是膜的粘贴来构造。因此，总体上构造出极为大面积的接地接触区。因此，在接触接驳中不提出特殊的定位要求。
考虑到尽可能可靠且安全的接地接触，数据线的屏蔽装置在第一变型方案中通过例如借助粘接、钎焊或熔焊的材料锁合的 (stoffschlüssig)连接与接地接触区连接。
在特别优选的设计方案中，作为替选或补充，屏蔽装置借助优选共同的夹紧元件相对接地接触区压紧。此外，通过使用共同的夹紧元件也实现了简单的装配。各条数据线仅以它们的屏蔽装置首先放置到接地接触区上并且紧接着以构造成夹紧元件的紧固元件与印制电路板夹紧地连接。
夹紧元件在此合乎目的地是传导的且尤其构造成金属条带，金属条带横向于印制电路板纵向方向延伸。这个金属条带用于附加的屏蔽接触且优选附加地与接地接触区或与另一个接地导体连接。这种接地导体也可能是插头的壳体部件，印制电路板装入该壳体部件。在这种情况下，于是配合支座是壳体部件，夹紧元件例如拧在该配合支座上。
夹紧元件优选按弓形件方式设计，弓形件在其相对置的端部上微微向下朝着接地平面弯曲且在这个相对置的端部区域中优选紧固在印制电路板上，尤其是接地平面上。为此，例如在相对置的端部区域中布置有用于螺栓紧固的紧固孔。作为替选，这个金属弓形件也可以被钎焊上或粘接上。
夹紧元件优选具有用于各条数据线的引导件且为此尤其构造成波浪形或城垛形。因此，通过相应的波谷提供了用于数据线的各自的芯线的单独的引导。由此一方面实现了在夹紧元件与屏蔽件之间的尽可能大面积的接触和夹紧。各个波谷在此优选具有与经屏蔽的芯线一样的半径。单独的引导件的另一个特殊的优势在于，各个芯线通过夹紧元件紧固在它们的位置中。由此确保了简单的装配。
如已经实施的那样，屏蔽件合乎目的地构造成带有金属膜，特别是铝膜以及带有绝缘膜的多层的膜，或也构造成金属化的绝缘膜。在联接各数据线时，首先必需在靠前的导体联接区域中使屏蔽装置远离芯线对，从而使得这个芯线对为了自身的导体接触而露出。合乎目的的是，屏蔽装置为此被向后翻起或卷起，从而屏蔽件在接地接触区的区域中，也就是在接地接触区域中，双层地构造。这一方面在制造技术上较为简单以及此外还由此实现了很高的接触安全性。
在绝缘膜向内朝着芯线对取向的应用情形下，这种绝缘膜由于折叠而向外取向且用作用于接地接触区的绝缘部。绝缘膜尤其在这种情况下在接地接触区的区域中被去除。这合乎目的地例如借助激光通过局部热处理来实现。作为替选，在传导层已经向外指的这种情况下，优选不进行折叠，并且传导层被直接接触。
作为屏蔽装置的接触的补充，各数据导体与印制电路板导电地连接。为此，这些数据导体沿着数据电缆的或印制电路板的纵向方向越过接地接触区地延伸并且与导体迹线平面的导体迹线接触。接触在此通常借助钎焊连接实现。各芯线的芯线绝缘件事先分别被去除，从而在导体接触区域中存在裸露的数据导体。
接地平面合乎目的地由印制电路板的中央的平面形成，在该平面上在两侧布置着其他平面，特别是带有导体迹线和/或集成的电子器件的导体迹线平面。这个中央的平面如已经提及的那样向后方方向越过其他导体迹线平面舌形地延伸。这个接地平面在此在两侧合乎目的地具有带联接至其上的屏蔽装置的接地接触区。数据电缆的多条数据线因此在两侧联接至接地接触区。同样的说明优选也适用于各个数据导体，这些数据导体分别联接至相对置的外侧(导体迹线平面)。由此总体上产生了紧凑的构造。
接地平面优选是机械的支架，其例如由例如带有材料标记FR4的不能传导的支架材料，特别是电路板材料构成。在这个不能传导的支架上优选在两侧分别施装有接地导体。接地导体在此尤其在两侧施装在支架上作为全面的金属化层。接地导体在此优选由铜构成。作为替选，使用尤其由全金属构成的不能传导的支架，其本身随后用作接地导体。
在接地接触区的区域中，支架优选和连同安装在其上的接地导体一起舌形地延伸越过其他层构造。按照第一种实施变型方案，接地导体本身构造出接地接触区。但按照一种优选的改进方案，由有极高的传导能力和良好的接触特性的材料构成的附加的金属层或接触层施装在接地接触区的区域中。尤其施装金层作为附加的金属层。
按照优选的改进方案，至少接地接触区连同与其接触的屏蔽件一起由密封料包围。由此可靠地避免了腐蚀问题，腐蚀问题由于在接地接触区，通常为金，与屏蔽装置，通常为铝，的不同的金属之间的材料对而可能在受潮时出现。合乎目的的是，作为补充，所联接的区域也由密封料包围，在所联接的区域中，各导体芯线与印制电路板接触，尤其是钎焊。合乎目的的是，屏蔽装置和接地接触区埋入密封料中。这个密封料优选构造成浇铸料或喷注料、粘接剂、环氧树脂或所谓的热熔胶。
该任务按照本发明还通过如下用于将多个经屏蔽的数据线与印制电路板接触的方法解决，其中，提供带有导体迹线平面以及带有接地平面的多层的印制电路板，并且接地平面按舌形件方式朝着数据线的方向凸出并且构造出接地接触区，各个数据线具有至少一个数据导体以及屏蔽件，并且将屏蔽件与接地接触区接触，其中，接地平面是印制电路板的中央的平面并且在相对置的侧上分别构造出接地接触区，接地接触区带有联接到其上的屏蔽装置。
参考接触接驳结构所说明的优势和优选设计方案合理地也可以转用回到方法上。
附图说明
接下来借助附图详细阐释本发明的实施例。这些附图分别示意性地表明：
图1示出经屏蔽的芯线对与印制电路板的接触接驳结构的剖面图；
图2示出这种接触接驳结构的俯视图的非常简化的原理简图；
图3示出带有联接在其上的插头的数据电缆的非常简化的剖视图；以及
图4示出经屏蔽的芯线对的立体的截面图。
附图中，作用相同的部分分别用相同的附图标记标注。
具体实施方式
下面针对图1和2所说明的接触接驳结构包括印制电路板2以及多条与其电接触且分别构造成经屏蔽的芯线对4的数据线。这种经屏蔽的芯线对4尤其也借助图4示出。经屏蔽的芯线对4包括分别被绝缘结构8包围数据导体6。芯线对4由共用的成对屏蔽件10包围，成对屏蔽件构造成膜屏蔽件。成对屏蔽件10在此典型地具有由金属层 (铝)和塑料层构成的多层构造。金属层例如通过金属化而施装在塑料层上。塑料层可以是塑料膜，特别是PET膜。
如尤其由图4可知，由带有各自的绝缘结构8的数据导体6构成的各条芯线相互平行地延伸。成对屏蔽件10构造成沿纵向折叠的膜，其中，在两条芯线之间的三角形区域中构造出重叠区域。如还由图4 可知，在经屏蔽的芯线对4中取消了在其他情况下是常见的填充金属丝，填充金属丝典型地同样沿芯线对4的纵向方向延伸地例如布置在各条芯线之间的三角形区域中。
印制电路板2具有多层构造或多分层构造且关于中间平面对称地构造。层构造在此包括布置在中央的支架12，在支架上在两侧分别构造有层顺序。接地导体14优选整面地施装到支架12上，该接地导体尤其构造成支架12的金属化部，例如构造成铜金属化部。这种接地导体14在支架12的整个长度上延伸。
在图中，各个面层仅为了更好地示出而彼此分开且带有间隙地以分解图的类型示出。各个面层没有间隙地紧密相继。
支架本身由常见的、绝缘的、例如带有材料标记FR4的电路板材料构成。另外的绝缘层16以及导体迹线平面18交替地联接至接地导体14。另外的绝缘层16在此优选由适用于高频应用的专用的绝缘的电路板材料构成。最靠外的导体迹线层18在中央区域中装备有电子构件 20，这些电子构件经由各个导体迹线20彼此电接触。此外，最靠外的导体迹线层18具有多个联接垫24，各个芯线对4的数据导体6联接至这些联接垫。在印制电路板2的与芯线对4相对置的前侧上同样构造有联接垫24。通过这些联接垫实现了与接触插头的相应的接触元件的电连接，印制电路板2为了构造出插接连接而插入到这些接触元件中。联接垫24在此优选通过施装附加的金属层，特别是金层来构造。
如尤其由图1可知，支架12在印制电路板2的朝着芯线对4取向的后方的区域中超出其余的层结构，从而构造出凸出的舌形件。接地导线14也和支架12一起伸出到这个凸出的区域。支架12与接地导线 14一起构造出接地平面26。凸出的部分区域构造出接地平面26的接地接触区28。
在接地接触区28的区域中，在接地导线14上施装有特别是由金构成的附加的金属层30。
芯线对4分别以成对屏蔽件10来接触地铺设在这个接地接触区 28上。作为补充，在与接地接触区28相对置的侧上分别布置有夹紧元件32，夹紧元件在图1和2中仅示意性地以及非常简化地示出。利用这种夹紧元件在露出的成对屏蔽件10的区域中将芯线对4相对印制电路板2压紧。夹紧元件32在此尤其传导地构造，因而通过夹紧元件32 实现了成对屏蔽件10的补充的接触。夹紧元件32在此例如构造成金属条带或金属弓形件，其为了施加期望的夹紧力而例如与印制电路板连接。为此，可以设置螺栓紧固或者粘接紧固。
通过这种措施总体上实现了成对屏蔽件10与印制电路板2的接地平面26的简单的接驳。仅需要将多个芯线对4并排地放置在接地接触区28上并且利用夹紧元件32将它们相对接地接触区28张紧。
相对迄今为止常见的通过单条填充金属丝的接触而言，由此实现了明显简化的装配。相比填充金属丝的接触，接触安全性也明显提高且不存在由于填充金属丝的不精确的定位而出现短路等的风险。最后通过取消填充金属丝也总体上减小了芯线对4的直径和特别是由多个这样的芯线对4构成的数据电缆的直径。
作为成对屏蔽件10的接触的补充，各个数据导体6也与各自的联接垫24单独电接触地例如通过钎焊连接。
为了构造出屏蔽接触，在需要时将成对屏蔽件10的可能有干扰的塑料膜去除。随实施方案的不同，塑料膜可以是成对屏蔽件10的内置或外置的层。倘若这个塑料膜在外侧，那么它在屏蔽接驳之前被去除。为此尤其设置有热激光处理。
为了改善接触接驳，成对屏蔽件10合乎目的地在靠前的区域中回折，从而它总体上构造成双分层的。在带有内置的塑料膜的成对屏蔽件10中，这导致这个塑料膜现在是外置的，并且因此如所说明那样被去除。
至少在接地接触区28的区域中以及在实施例中也在联接垫24的区域中构造出由密封料33形成的密封件，该密封件用虚线示出。这个密封件尤其包围接地接触区28和与其接触的屏蔽件10，它们因此共同地埋入密封料33中。作为补充，在实施例中还置入有夹紧元件32。通过密封料33尤其将在金接地接触区28与铝屏蔽件10之间的严峻的接触区防潮地密封。密封料33例如通过(喷注)浇铸方法或也按照作为环氧树脂或热熔胶的粘接剂方式来施装。密封料33仅安装在接触区域中，在那里，数据导体6和屏蔽件10与印制电路板2接触。
在此所说明的在芯线对4与印制电路板2之间的接触接驳尤其使用在高速数据电缆中，在高速数据电缆中，在相应的数据电缆34(参看图3)上联接有插头36。插头36尤其涉及所谓的小型可插拔式插头，其已知简称为SFP插头、SFP+插头、QSFP插头或CXP插头。这种插头36在图3中非常简化地示出。这种插头36在其内室中容纳印制电路板2。数据电缆34包括电缆外皮38以及优选多个在图4中示出的芯线对4。在QSFP插头中，例如使用具有总共八个芯线对4的数据电缆 34。在插头36中，数据电缆34的所有的芯线对4都与印制电路板2 连接。在此，既实现了成对屏蔽件10与接地平面26的接触，也实现了每个单个的数据导体6与相应的联接垫24的电连接。
这种带有已联接的插头36的预批量生产的电缆例如被用作计算机网络系统中所谓的插接电缆。为了构造数据连接，将插头36引入插座中。在此自动进行数据连接。在此，前侧的联接垫24(参看图2) 自动地与接触插座的相应的接触元件接触。印制电路板2因此总体上按插接印制电路板方式来构造。
附图标记列表
2 印制电路板
4 芯线对
6 数据导体
8 绝缘件
10 成对屏蔽件
12 支架
14 接地导体
16 绝缘平面
18 导体迹线平面
20 构件
22 导体迹线
24 联接垫
26 接地平面
28 接地接触区
30 金属层
32 夹紧元件
33 密封料
34 数据电缆
36 插头
38 电缆外皮

Claims (16)

1.多条经屏蔽的数据线(4)与印制电路板(2)的接触接驳结构，其中，各自的数据线(4)分别具有屏蔽件(10)，并且所述印制电路板(2)是多层的且包括导体迹线平面(18)以及接地平面(26)，并且所述接地平面(26)按舌形件方式朝着所述数据线(4)的方向以接地接触区(28)凸出，其中，所述数据线(4)并排布置，并且各自数据线(4)分别以其屏蔽件(10)铺设在所述接地接触区(28)上并且与所述接地接触区接触，其中，所述接地平面(26)是所述印制电路板(2)的中央的平面并且在相对置的侧上分别构造出接地接触区(28)，所述接地接触区带有联接到其上的屏蔽装置(10)。
2.根据权利要求1所述的接触接驳结构，
其特征在于，
使用由成对屏蔽件(10)包围的芯线对(4)作为数据线(4)。
3.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
在各自的数据线(4)中取消了填充金属丝。
4.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述接地接触区(28)是连贯地延伸经过所述印制电路板(2)的至少大部分的宽度的金属层。
5.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述数据线(4)的屏蔽装置(10)借助夹紧元件(32)相对所述接地接触区(28)压紧。
6.根据权利要求5所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述夹紧元件(32)是传导的且补充地用于所述屏蔽件(10)的接触。
7.根据权利要求5所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述夹紧元件(32)构造成条带形的并且具有相对置的端部区域，所述夹紧元件以所述相对置的端部区域紧固在配合支座上。
8.根据权利要求2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述数据线(4)的屏蔽装置(10)借助夹紧元件(32)相对所述接地接触区(28)压紧，其中，
所述夹紧元件(32)在横截面上看构造成波浪形或城垛形的，从而通过各自的凹部形成用于所述芯线对的各自的芯线的单独引导。
9.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述屏蔽件(10)包括带有金属层以及带有绝缘层的多层的膜，并且在所述接地接触区(28)的区域中，所述屏蔽件(10)由于向后折叠而有双层屏蔽件。
10.根据权利要求9所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述绝缘层在所述接地接触区(28)的区域中被去除。
11.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述接地平面(26)包括支架(12)，所述支架带有安装在其上的接地导体(14)。
12.根据权利要求11所述的接触接驳结构，
其特征在于，
针对所述接地接触区(28)将附加的金属层(30)施装到所述接地导体(14)上。
13.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述接地接触区(28)连同在与其接触的屏蔽件(10)一起由密封料(33)包围。
14.根据权利要求13所述的接触接驳结构，
其特征在于，
仅在所述接地接触区(28)的区域中以及根据需要补充地还在导体接触区域中施装有所述密封料(33)，在所述导体接触区域中，所述数据线(4)各自的数据导体(6)与所述印制电路板(2)接触。
15.根据权利要求1或2所述的接触接驳结构，
其特征在于，
所述印制电路板(2)集成在用于数据连接的插头(36)中。
16.用于将多条经屏蔽的数据线(4)与印制电路板(2)接触的方法，其中，提供带有导体迹线平面(18)以及带有接地平面(26)的多层的印制电路板(2)，并且所述接地平面(26)按舌形件方式朝着所述数据线(4)的方向凸出并且构造出接地接触区，各个数据线(4)具有至少一个数据导体(6)以及屏蔽件(10)，并且将所述屏蔽件(10)与所述接地接触区(28)接触，
其中，所述接地平面(26)是所述印制电路板(2)的中央的平面并且在相对置的侧上分别构造出接地接触区(28)，所述接地接触区带有联接到其上的屏蔽装置(10)。
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