CN106165550A - 基于pcb的连接器装置 - Google Patents

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Abstract

一种连接器装置(600)，其用于与相对器件(1500)连接以建立机械连接和电连接，其中连接器装置(600)包括至少两个印刷电路板元件(100)，每一个包括电绝缘芯(102)并且至少一个包括至少部分地在各自的电绝缘芯(102)上的导电结构(104)，以及至少一个被嵌入在各自的电绝缘芯(102)内并且被电联接至各自的导电结构(104)的嵌入元件(106)，其中至少一个导电结构(104)被至少部分地布置在连接器装置(600)的暴露表面上并且被配置为用于在与相对器件(1500)建立的机械连接时建立与相对器件(1500)的电连接。

Description

基于PCB的连接器装置
技术领域
本发明涉及用于与相对器件(counter piece)连接以建立机械和电连接的连接器装置。
而且，本发明涉及连接布置。
除此之外，本发明涉及一种制造连接器装置的方法。
背景技术
标准连接器通常由被聚合物围绕的金属嵌件(即接触部)构成。这样的组件经常在成型工艺(诸如注射成型、传递模塑等)期间被构造。这种方法允许具有基于所选材料组合的各种物理性质的复杂机械形状的构造。
US 5,374,196和US 5,515,604公开了包括被层压在一起的多层刚性介电材料的层压连接器。电介质包含被连接到接触焊盘的线路，接触焊盘将线路连接至邻近的电路板。
可选地，刚性介电层包含接触焊盘被放置在其中的凹槽。交叉线路可以被放置在电介质的每一个独立层上或通过介电层形成的过孔上以互相连接线路。
然而，当提供灵活性以实现连接器装置内的广泛的电气功能时，仍然需要一种可以简单方式被制造并且以可靠方式被连接的连接器装置。
发明内容
本发明的目标是提供一种可简单制造的并且可靠地可连接的连接器装置，其在可实现的功能方面具有高度灵活性。
为了获得上述限定的目标，提供根据独立权利要求的用于与相对器件相对器件连接以建立机械和电连接的连接器装置、连接布置和制造连接器装置的方法。
根据本发明的示例性实施例，提供一种用于与相对器件连接以建立机械和电连接的连接器装置，其中连接器装置包括至少两个印刷电路板(PCB)元件或段，至少两个印刷电路板(PCB)元件或段的每一个包括电绝缘芯并且至少一个包括至少部分在各自的电绝缘芯上的导电结构，其中该至少一个导电结构被至少部分地布置在连接器装置的暴露表面上并且被配置为在相对器件建立机械连接时建立与相对器件的电连接。
根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种连接布置，其中连接布置包括具有上述用于与相对器件连接的特征的连接器装置，以及被配置为在将相对器件和连接器装置插在一起时与连接器装置机械和电连接的相对器件。
根据本发明的又一个示例性实施例，提供一种制造用于与相对器件连接以建立机械和电连接的连接器装置的方法，其中该方法包括形成至少一个印刷电路板(PCB)元件作为印刷电路板(PCB)的分段并且包括电绝缘芯和至少部分地在电绝缘芯之上的导电结构，其将导电结构的至少一部分布置在(待被制造的连接装置的)暴露表面上，并且在连接器装置和相对器件之间建立机械连接时配置导电结构以与相对器件建立电连接。
在本发明的上下文中，“印刷电路板”(PCB)可以表示被覆盖有导电材料的电绝缘芯和惯常用作安装于其上的待通过导电材料被电联接的电子构件(例如封装电子芯片、插座等)的板。更特别地，使用从层压在非导电基板上的铜片刻蚀的导电线、焊盘和其它特征，PCB可以机械地支撑并电连接电子元件。PCB可以是单面的(一个铜层)、双面的(两个铜层)或多层类型。在不同层上的导体可以与被称作过孔的镀通孔(plated-through hole)连接。先进的PCB可以包含被嵌入在基板中的诸如电容器、电阻器或有源装置的元件。术语“印刷电路板”可以特别地包括刚性PCB、柔性PCB、半柔性PCB和/或刚挠结合PCB。
在本发明的上下文中，“印刷电路板元件”可以特别地表示例如通过将PCB分离成多个印刷电路板元件所获得的PCB的分段。
根据示例性实施例，一个或多个PCB元件，特别是印刷电路板(PCB)的分段被用作连接器装置的主要元件(或仅有的元件)。在通过互相接合将连接器装置与相对器件机械地连接时，电连接可以在连接器装置的导电结构和相对器件的导电结构之间自动建立，而不用采取任何进一步行动。换言之，连接器装置和相对器件的导电结构通过完成机械连接以正确的方式自动对齐。形成基于PCB技术的连接器装置不仅允许使用非常简单的制造过程来制造连接器装置，还显示了高质量的电联接安全。
在下文中，连接器装置、连接布置及方法的进一步示例性实施例将被解释。
在一个实施例中，印刷电路板元件被实施为印刷电路板的段。因此印刷电路板可以被分离，例如通过切割或锯切为多个段(例如至少十个，特别的至少一百个段)，每一段组成印刷电路板元件。每一个印刷电路板元件可以具有矩形形状。这允许使用标准材料，即PCB，作为用于形成连接器装置的基础。而且，PCB技术的标准过程可以被有利地使用。
在一个实施例中，印刷电路板元件的长度尺寸和/或宽度尺寸可以是印刷电路板元件的厚度的至少三倍，特别地至少五倍。因此，平坦的和非常紧凑的连接器装置可以被获得。印刷电路板元件的厚度可以是例如在30μm和3mm之间的范围内，特别地在1mm和2mm之间的范围内。印刷电路板元件的长度和/或宽度可以是例如在3mm和10cm之间的范围内，特别地在8mm和5cm之间的范围内。
在一个实施例中，电绝缘芯包括树脂或由树脂组成。这种树脂可以例如是环氧基树脂或低-CTE(热膨胀系数)树脂，或高-Tg(玻璃转换温度)树脂。
在一个实施例中，电绝缘芯可以是平坦片或板。例如，电绝缘芯可以具有在30μm和10cm之间的范围内的厚度。电绝缘芯的和印刷电路板元件的平坦形状可以简化具有至少一个其他印刷地电路板元件和/或间隔结构(后者可以包括一个或多个插头凹槽，如下所述)的印刷电路板元件的堆叠。
在一个实施例中，各个导电结构包括至少一个图案化的导电层，其形成在电绝缘芯的两个相对主表面的至少一个上。这种导电结构可以由铜制成。导电材料可以被沉积在电绝缘芯上，并且通过光刻和刻蚀过程可以被随后图案化。
在一个实施例中，导电结构包括垂直通过电绝缘芯延伸的用于电连接电绝缘芯的两个相对主表面的至少一个过孔。每一个过孔可以是填充有诸如铜的导电材料的通孔并且可以与在电绝缘芯的至少一个主表面上的导电结构的平面部分电联接。
在一个实施例中，装置包括在嵌入在电绝缘芯内并电联接至导电结构的至少一个嵌入元元件(例如电子芯片)。换言之，至少一个电子元元件可以被集成在印刷电路板元件的电绝缘芯内。这可以允许在紧凑连接器装置中实现甚至复杂的电子功能。换言之，连接器装置或者可以仅简单提供电连接功能将连接器装置电联接至相对器件或者可以可替换地提供附加的电子功能。
嵌入元件的示例是诸如DRAM(或任意其它存储器)的数据存储器、滤波器(例如其可以被配置为高通滤波器、低通滤波器或带通滤波器，并且例如其可以用于频率滤波)、集成电路(诸如逻辑IC)、信号处理元件(诸如微处理器)、电源管理元件、光电接口构件(interfacing member)(例如光电子构件)、电压转换器(诸如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、加密元件、电容器、电感、开关(例如基于晶体管的开关)和这些的组合以及其它功能电子构件。
在一个实施例中，至少两个印刷电路板元件被垂直地堆叠以使得至少两个印刷电路板元件的主表面被布置为彼此平行。因此，根据示例性实施例的连接器结构与三维集成兼容，从而允许在小的体积内实现大量电子功能。
在一个实施例中，装置进一步包括用于建立与相对器件的机械连接的至少一个插头凹槽(其可以是装置内的盲孔或通孔并且可以是可外部进入的)。在本发明的上下文中，“插头凹槽”可以特别地表示连接器装置内的盲孔或凹陷，其是可外部进入的以用作被配置用于容纳相对器件的凸连接器凸起的凹连接器凹槽。为了将这种连接器装置机械地和电连接至相对器件(诸如另一连接器装置)，一个或多个插头凹槽可以在与相对器件的相应/反向形状凸起相配的基于PCB元件的连接器装置中形成。因此，通过允许仅在按照尺寸、类型和方向连接配对的连接装置和相对器件时的连接，一个或多个插头凹槽的供应使得由用户执行的连接行为直观、简单并且不粗糙。
在一个实施例中，至少一个插头凹槽在至少一个印刷电路板元件的一个内唯一地形成。因此，仅通过在单个的电路板元件内形成凹槽以提供与相对器件连接形状封闭，单个的印刷电路板元件可以被转换为连接器装置。这导致非常紧凑的和简单的几何结构。
在一个实施例中，至少一个插头凹槽形成在两个相邻的印刷电路板元件之间的接合部处。这种连接器装置可以通过将材料从第一印刷电路板元件中移除并通过将如此处理过的第一印刷电路板元件附着于第二印刷电路板元件而形成。因此，插头凹槽在两个印刷电路板元件之间的接合部处直接形成并且被这两者环绕地界定。
在另一个实施例中，装置包括至少两个印刷电路板元件并且间隔结构(间隔印刷电路板元件)被布置在该至少两个印刷电路板元件之间，其中至少一个插头凹槽在间隔结构中形成。在这个实施例中，两个传统印刷电路板元件像这样被采用，并且间隔结构可以夹在它们之间用以形成连接器装置。当在间隔结构中形成凹槽时，位于两个印刷电路板元件之间的间隔结构的附接形成由一个或两个印刷电路板元件与间隔结构环绕地界定的插头凹槽。可选地，凹槽可以在间隔结构的内部形成以使得间隔结构单独形成插头凹槽。
例如，间隔结构可以由不流动的预浸材料制成，以使得通过压力和/或热能固定位于两个印刷电路板元件之间的间隔结构将开始预浸材料的聚合而不失去其形状，因此维持了在连接器装置内但暴露于环境的具有界限清楚的形状和位置的插头凹槽。更普遍地，当固定位于两个印刷电路板元件之间的间隔结构时(特别是通过加热和/或施加压力)，间隔结构可以由被配置为保持尺寸稳定的材料制成。
在一个实施例中，装置包括(附加地或可选地到插头凹槽的供应)有助于与相对器件建立机械连接的至少一个插头凸起。插头凸起可以被认为是插头凹槽的反面并且可以表示与相对器件的相应形状的插头凹槽配合的连接器装置的凸部分。
在一个实施例中，装置包括被相互直接地或非直接地通过间隔结构连接的至少两个印刷电路板元件。通过从在彼此顶部上垂直堆叠的多个印刷电路板元件形成连接器装置，可以实现为完成复杂连接任务以及先进电子功能任务的三维集成。
在一个实施例中，导电结构的至少部分被布置在至少一个印刷电路板元件的暴露表面上。因为印刷电路板元件可以已经包括诸如铜导线的导电结构，它们可以在基于PCB的连接器装置中使用以用于提供电子连接任务
在一个实施例中，导电结构的至少部分被布置在至少一个印刷电路板元件的两个相对主表面的至少一个上。在另一个实施例中，导电结构的至少部分被布置在垂直于至少一个印刷电路板元件的两个相对的主表面的侧壁的至少一个处。在又一个实施例中，导电结构的至少部分被布置在插头凹槽的暴露表面上，特别地平行和/或垂直于印刷电路板元件的两个相对主表面。因此，形成连接器装置的基于PCB的结构与导电结构的极不同的方向在水平和/或垂直方向上兼容。导电结构可以根据特定应用所需的电接触任务被布置在装置的一个、两个、三个、四个或甚至更多的暴露表面处。
在一个实施例中，至少两个印刷电路板元件的每一个形成为印刷电路板的分段。特别地，印刷电路板可以被用作半成品并且可以被分离为大量印刷电路板元件，并且后者可以反过来被用于制造连接器装置。
在一个实施例中，装置被配置为由连接器(即具有八个管脚的连接器)、MIPI(移动行业处理器接口)连接器、USB(通用串行总线)连接器、HDMI(高清晰度多媒体接口)和ZIF(零插入力)连接器所组成的组的一个。根据这些的连接器装置和许多其他连接器标准可以在PCB元件的基础上形成。
在一个实施例中，相对器件被配置为具有上述特征的连接器装置。因此，在这个实施例中，连接布置的连接器件两者可以基于PCB技术被构建。这导致非常紧凑的设计并允许以低成本制造。
在一个实施例中，通过机械地移除至少一个印刷电路板元件和/或被安排在两个印刷电路板元件之间的间隔结构的材料，特别地通过由研磨、激光处理、切割和冲孔组成的组中的一个，插头凹槽被形成。这样的机械过程比例如化学去除过程(其也可以根据其他实施例被实现)更简单、快捷和廉价。而且，材料的机械去除具有更少的浪费和污染。
在一个实施例中，具有一个或多个插头凹槽的间隔结构在两个印刷电路板元件之间通过粘附和/或按压被连接。例如，黏合剂可以被使用，其在热能的应用时开始粘附。可替换地，黏合剂可以被使用，其在施加压力时开始粘附。黏合剂材料可以从印刷电路板元件和/或间隔结构分离。可选地，黏合剂材料可以形成印刷电路板元件和/或间隔结构的部分。其中的后者的黏合剂是特别有利的，因为其保持了少数量的用于制造过程的元件，并且因此制造过程简单。
在一个实施例中，方法包括提供至少一个印刷电路板(特别地一个完整的PCB)，可选地，在至少一个印刷电路板的至少一个主表面上的图案化导电材料，并将具有其导电材料的至少一个印刷电路板(和可选地插头凹槽)分离为多个段，每一段构成根据示例性实施例的连接器装置。因此，连接器装置的制造的至少一部分可以基于随后被分离的一个或多个板的处理，例如通过锯割、激光切割或刻蚀，以批量化过程即同时用于多个连接器装置形成。这允许快速且低成本地制造连接器装置。
在一个实施例中，方法进一步包括在分离之前形成多个插头凹槽(在至少一个印刷电路板和/或间隔结构中)。因此，插头凹槽的形成也可以在板层上执行，即在批量化过程期间。
在一个实施例中，方法进一步包括在将堆叠分离为(组成连接器装置的)多个段之前，堆叠至少两个印刷电路板。因此，在PCB技术的基础上形成连接器装置的概念允许三维集成。
在一个实施例中，方法包括在将堆叠分离到多个段中之前，将间隔板(诸如电绝缘片)布置在至少两个堆叠的印刷电路板之间，其中多个段的每一个包括组成间隔结构的间隔板的部分。因此，具有多个插头凹槽的间隔板的提供也可以被同时地集成到制造多个连接器装置的批量化过程中。
在一个实施例中，连接器装置可以是单独的装置。因此，连接器装置可以是可以与其它设备分开处理的主体并且可以被选择性地插到其它设备上或之中。例如，这样的连接器装置可以是便携式存储棒。
在另一个实施例中，连接器装置可以形成大型设备的部分。例如，其可以通过电缆或直接地被连接至诸如计算机的设备，用于将设备连接至配套装置或相对器件。
以上限定的方面和本发明的其他方面从将被以下描述的实施例的示例是明显的并且参考这些实施例的示例被解释。
本发明将在下文中参考实施例的示例更详细描述，但是本发明并不限于此。
附图说明
图1和图2示出根据本发明的示例性实施例的被用作用于制造连接器装置的基底的印刷电路板元件的截面。
图3示出根据本发明的示例性实施例的与图1和/或图2的印刷电路板元件相关的被用作用于制造连接器装置的基底的间隔结构的侧视图与平面图。
图4示出通过纯机械材料去除过程在间隔结构中形成插头凹槽之后的图3的间隔结构的平面图。
图5示出根据本发明的示例性实施例的在用于制造连接器装置而执行将图2中所示的两个印刷电路板元件与图4中所示的包括间隔结构的插头凹槽进行组装的过程期间获得的结构。
图6示出根据图2至图5的过程制造的根据本发明的示例性实施例的连接器装置的剖视图。
图7示出根据本发明的另一个示例性实施例的在用于制造连接器装置而执行将如图1和图2中所示的两个印刷电路板元件与如图4中所示的包括间隔结构的插头凹槽进行组装的过程期间获得的结构。
图8示出根据图1至图4以及图7的过程制造的根据本发明的示例性实施例的连接器装置的剖视图。
图9示出根据本发明的又一个示例性实施例的在用于制造连接器装置而执行将如图1所示的两个印刷电路板元件与如图4中所示的包括间隔结构的插头凹槽进行组装的过程中获得的结构。
图10示出根据图1、图3至图4以及图9的过程制造的根据本发明的示例性实施例的连接器装置的剖视图。
图11和图12示出根据本发明的示例性实施例的连接器装置的三维视图。
图13示出根据本发明的示例性实施例的通过将两个印刷电路板元件彼此直接连接制造的连接器装置的剖视图，其中一个印刷电路板元件包括插头凹槽。
图14示出根据本发明的示例性实施例的基于其内部包括插头凹槽的单个印刷电路板元件制造的连接器装置的剖视图。
图15示出根据本发明的示例性实施例的由待被电和机械连接的两个相应配置的连接器装置形成的连接布置。
图16至图18示出根据本发明的示例性实施例的在以批量过程执行制造多个连接器装置的方法期间获得的结构的剖视图。
具体实施方式
在附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似的或相同的元件具有相同的参考标号。
在示例性实施例将被进一步详细描述之前，参考附图，基于本发明的示例性实施例已经被实施，一些基本的构想将会被总结。
本发明的实施例提供了基于PCB的连接器装置。示例性实施例可以具有简单的机械形状(例如三角形/正方形及其组合)和互联模式。这种连接器结构的优点是，尤其是，如下所述：
-不需要使用工具，因此装配成本和时间非常低，
-由于面板层/板层(board level)或批量处理而能够大规模制造的能力，
-由于有机会实施多层结构而能够进行非常复杂的布线的能力，
-由于可以精细线路结构化的可能性而能够非常更精细地接触表面的能力，
-由于嵌入元件(诸如分离元件或集成层)的选择性嵌入而具有集成功能的能力。
在制造步骤的实施例中，通过标准构建(诸如导线、边缘镀覆和/或根据末端方向镀覆的通孔)可以构造接触部。在那之后，面板可以被堆叠并且被粘结以获得期望的结构。然后焊锡膏可以被放置到特定区域以提高焊接表现。为了完成产品，连接器装置可以与面板分离。
可以被本发明的示例性实施例解决的一项任务是为了满足集成要求而在一个或多个方向上构造传导表面。三个示例性的可能的解决方案为：
-标准PCB导线
-垂直镀覆
-镀覆的通孔(选择性地锯开)
通过应用这些处理中的一个或多个，接触表面和焊接表面可以彼此的期望角度(诸如90°/180°)被构造。一个这样的组合包括“标准PCB导线”和“分割镀覆的通孔”。
示例性实施例通过嵌入允许复杂几何形状的构造、用于增加的配置灵活性的连接器装置与PCB的分离和功能的添加。这可以通过增加机械复杂性和功能性被实现。这些功能可以包括：
-信号处理，
-功率管理，
-DRM，
-光电接合。
由于PCB制造处理的灵活性，形状可以被重复地堆叠，因此显著增加接触表面的数量(例如四个接触表面，或者甚至显著更多的接触表面)。
图1和图2示出了根据本发明的示例性实施例的被用作用于制造连接器装置600(例如，与图6相比)的印刷电路板元件100的截面(其可以是例如，比图16更大的印刷电路板/面板的分段)。
图1的印刷电路板元件100包括由(例如)增强型环氧基树脂(或预浸材料)材料制成并且被塑型为平板或片的电绝缘芯102。电绝缘芯102的两个相对的主表面被覆盖有导电结构104的平坦段，其中导电结构104被呈现为根据图1以水平方向分别形成在电绝缘芯102的两个相对主表面的每个上的图案化导电层。导电结构104进一步包括根据图1垂直地延伸穿过电绝缘芯102的用于电连接电绝缘芯102的两个相对的主表面的过孔。因此，在电绝缘芯102的两个相对的主表面上的导电结构104的部分通过经由过孔的小段路径被电联接。鉴于以上，导电结构104被部分地布置在印刷电路板元件100的暴露面上并且被部分地布置在印刷电路板元件100的内部。因此，可用的体积被非常有效地用于提供复杂的电路。
嵌入元件106被集成或嵌入到电绝缘芯102内并且借助于过孔的部分被电联接至在电绝缘芯102的两个相对的主表面上的导电结构104的平坦部分。
嵌入元件106可以是有源电气元件或无源电气元件的任意期望的类型。在示出的实施例中，为了扩展待通过提供数据存储功能制造的连接器装置600的电气连接功能，嵌入元件106可以被呈现为诸如DRAM的半导体存储器。因此，当将嵌入元件106实施到印刷电路板元件100中时，具有扩展的电子功能的智能连接装置600可以被形成。
尽管未在图1中示出，附加地或可选地，印刷电路板元件100的一个或多个横侧表面(即根据图1的垂直表面部分)被诸如铜的导电材料覆盖以形成导电结构104，这在本文所描述的这个和其它实施例中也是可能的。
图2中所示的印刷电路板元件100，其可以形成根据不同于图1中所示的印刷电路板元件100的其它实例性实施例制造的连接器装置600的基底，其中在图1中嵌入元件106以及连接嵌入元件106和导电结构104的形成部分的过孔被省略。因此，仅使用图2的印刷电路板元件100作为基底的根据实施例的连接器装置600的功能可以在导电结构104的焊盘的单独一个和与导电结构104的焊盘物理接触的对应相对器件的其它焊盘之间专门地提供期望的电联接方案。
图3示出被用作用于制造根据本发明的示例性实施例的与图1和/或图2的印刷电路板元件100相连接的连接器装置600的基底的片状间隔结构300的侧视图和平面图。
间隔结构300也可以由玻璃纤维增强型环氧基树脂(或预浸材料)材料制成并且被塑型为平板或片。优选的，间隔结构300也可以由在施加的热能和/或用于将间隔结构300粘附在如图1或图2中所示的两个印刷电路板元件100之间的压力时不改变其形状(例如不会开始流动)的材料形成，因为当形成连接器装置600时，这确保间隔结构300的材料的正确定向的维持(从而确保间隔开两个印刷电路板元件100的任务)。例如，这可以通过从非流动性预浸材料中呈现间隔结构300而被保证。
图4示出在通过纯机械材料移除步骤在间隔结构300中已经形成插头凹槽400之后的图3的间隔结构300的平面图。
尽管化学材料去除步骤(诸如刻蚀)通常也是可能的，然而优先应用机械移除步骤(诸如研磨、切割或冲孔)或激光移除处理，因为这以非常简单的方式形成允许精确形状和尺寸的插头凹槽400的形成。正如从图4中可以得到的，间隔结构300在插头凹槽400形成之后保留了连续体，其因此不会将间隔结构300分离为岛状。这使得简化了用于制造连接器装置600的凹陷间隔结构300的处理，因为当采取这种措施时，只有一个器件不得不被处理并且被夹于两个印刷电路板元件100之间。在插头凹槽400形成之后，图4中所示的间隔结构300基本上呈U型，并且插头凹槽400具有矩形截面。
图5示出了在执行将图2所示的两个印刷电路板元件100与如图4所示的包括间隔结构300的插头凹槽400进行组装用于制造根据本发明的示例性实施例的连接器装置600的步骤期间获得的结构。如图5所示，一个印刷电路板元件100、一个间隔结构300和另一个印刷电路板元件100在彼此的顶部上对齐以形成平坦体的垂直堆叠。堆叠体的侧边缘彼此一致或匹配并且对齐(除了插头凹槽400以外)。因此，紧凑连接器装置600可以被获得。
在如图5所示对齐的印刷电路板元件100与间隔结构300之后，通过压力和/或热能的应用(即通过温度的增加)，它们可以被互相连接。例如，间隔结构300的预浸材料和/或印刷电路板元件100的电绝缘芯102可以变得柔软或在某个温度，例如90℃，可以开始融化，使得开始聚合作用并且材料开始的固化或硬化。因此，具有夹于中间的间隔结构360的印刷电路板元件100被层压在一起，其中此步骤保持包括其插头凹槽400的间隔结构300的物理尺寸未改变。因此，具有精确地可确定的尺寸的坚固连接器装置600被获得。这是最重要的优势，因为当机械连接元件(即连接器装置600的插头凹槽400和相对器件的反向塑型凸出，未示出)被配置为与形状封闭相匹配并且当电联接元件(即由导电结构104的暴露部分和相对器件的对应焊盘构成的焊盘，未示出)保持位于准确地可确定的位置时，连接器装置600和其相对器件只能够通过将它们插在一起来引入在机械和电连接中。
图6示出根据图2至图5制造的根据本发明的示例性实施例的在只有PCB的组合中(即没有嵌入元件106)的连接器装置600的剖视图。
基于PCB的连接器装置600被配置用于与相对器件(图6中未示出)电联接用于建立确定的机械和电连接。连接器装置600包括具有其绝缘芯102的两个印刷电路板元件100以及部分在电绝缘芯102上和部分在电绝缘芯102中的导电结构104。具有其插头凹槽400的间隔结构300被垂直堆叠在两个印刷电路板元件100之间用于与相对器件1500建立机械连接。如可从图6中得到的，导电结构104的各个段或焊盘被布置在连接器装置600的暴露的表面上并且被配置为用于在与相对器件建立机械连接时与相对器件建立电连接。
根据图6，导电结构104的各种暴露的段被布置在插头凹槽400的暴露表面上，全部与印刷电路板元件100的两个相对的主表面和间隔结构300相平行。随着相应的尺寸，插头凹槽400的形状的适应和焊盘的布置通过导电结构104实现，装置600可以被配置为连接器的特定类型(例如MIPI连接器)。
图7示出在执行将图1和图2中所示的两个印刷电路板元件100与包括图4所示的间隔结构300的插头凹槽400进行组装用于制造根据本发明的实施例的连接器装置600的步骤期间获得的结构。
图7所示的布置与图5所示的布置不同之处在于下方的印刷电路板元件100现在包括嵌入元件106，即被配置为图1中所示的印刷电路板元件100。通过应用如上参考图6描述的连接步骤，图7所示的布置可以被转换为图8所示的连接器装置600。
图8示出根据图1至图4和图7的步骤制造的根据本发明的示例性实施例的PCB嵌入组合连接器装置600的剖视图。
当嵌入元件106被配置为诸如DRAM的半导体存储器时，图8的连接器装置600可以用作便携式存储器连接器布置，诸如基于PCB的USB棒。例如，随着相应的尺寸，插头凹槽400的形状的适应和焊盘的布置通过导电结构104实现，智能连接器装置600可以被配置为具有数据存储功能的特定类型的连接器(例如USB连接器)。
图9示出在执行将如图1所示的两个印刷电路板元件100与如图4中所示的包括间隔结构300的插头凹槽400进行组装用于制造根据本发明的又一个示例性实施例的连接器装置600的步骤期间获得的结构。
图9中所示的布置与图7中所示的布置的不同之处在于现在上部印刷电路板元件100也包括嵌入元件106，即被配置为图1所示的印刷电路板元件100。通过应用参考图6所述的连接步骤，图9所示的布置可以被转换为图10所示的连接器装置600。
图10示出了根据图1、图3至图4以及图9的步骤制造的根据本发明的示例性实施例的连接器装置600的剖视图。
图10所示的连接器装置600的功能基于嵌入元件106的配置。例如，嵌入元件106中的一个可以提供加密功能，另一个可以提供电压转换器功能等。因此，任何期望的电子功能和功能组合可以基本上被集成在紧凑连接器装置600中。
图11和图12示出根据本发明的示例性实施例的连接器装置600的三维视图。
根据图11所示的连接器装置600(其可以基于一个或多个印刷电路板元件100被形成)，导电结构104的部分被布置在垂直于印刷电路元件100的两个水平相对的主表面的插头凹槽400内的垂直侧壁上，并且导电结构104的另一部分被水平地布置在印刷电路板元件100的水平相对主表面上，并且与印刷电路板元件100的水平相对主表面平行。
根据图12所示的连接器装置600，导电结构104的所有段被布置在位于插头凹槽400内的垂直侧壁上并且在垂直于印刷电路板元件100的两个水平相对主表面的插头凹槽400的外部。
图13示出通过将两个印刷电路板元件100彼此连接制造的根据本发明的示例性实施例的连接器装置600的剖视图，其中一个印刷电路板元件包括插头凹槽400。
根据图13所示的连接器装置600，插头凹槽400在两个相邻的印刷电路板元件100之间的接合处形成。因此装置600包括彼此直接连接的两个印刷电路板元件100。在这个实施例中，插头凹槽400通过从一个印刷电路板元件100移除材料而形成，而不是通过提供单独的间隔结构300。因此，根据图13，间隔结构300被省略，并且整个连接装置600仅仅由两个印刷电路板元件100形成。
图14示出基于其内部包括插头凹槽400的单个印刷电路板元件100制造的根据本发明的示例性实施例的连接器装置600的剖视图。
根据图14，插头凹槽400仅仅在确切地在一个印刷电路板元件100内形成。换言之，插头凹槽400通过从单个印刷电路板元件100移除材料而形成。因此，根据图13，间隔结构300以及进一步印刷电路板元件100被省略，并且整个连接装置600唯一地由一个印刷电路板元件100形成。
图15示出根据本发明的示例性实施例的由待被电和机械连接的两个被相应地配置的连接器装置600形成的连接布置1550。
连接布置1550包括用于与相对器件1500连接的上述类型的连接器装置600。相对器件1500被配置为在将相对器件1500插入在插头凹槽400中时与连接器装置600机械和电连接。相对器件1500也被配置为如上所述类型的基于PCB的连接器装置(但是在其它实施例中，可以其他方式被制造，例如根据另一种连接器技术或者作为诸如计算机的电子设备的，诸如插头或插座的相应的元件)。
沿着图15的垂直方向，连接器装置600和相对器件1500两者包括插头凹槽400和插头凸起1502的交替序列。这些序列适应于互相匹配并对齐，使得连接器装置600和相对器件1500可以通过沿着图15的水平方向趋近它们被插在一起以用于它们的接合。通过这种接合，机械和电连接均被建立，然后导电结构104的各个部分被引入在彼此的直接物理接触中。
图16、图17和图18示出根据本发明的示例性实施例的在以基于被彼此固定并且然后被分成段的面板的批量化步骤执行制造多个连接器装置600的方法期间获得的结构的剖视图。
在这种制造方法的框架中，两个印刷电路板1600(例如PCB面板)被提供，其中一个在图16中示出。接着多个连接器装置600基于这些印刷电路板1600同时地而不是以顺序的步骤被制造。如果需要或要求，沉积在印刷电路板1600的两个相对主表面上的导电层可以被图案化，以便形成组成待被制造的连接器装置600的导电结构104的独立导电岛部或段。
正如从图17中可以得到的，多个插头凹槽400在间隔板1700或面板中形成。间隔板1700可以是一片电绝缘材料，例如预浸材料，其可以批量化的步骤被穿孔或激光处理或研磨以形成插头凹槽400。
正如可以从图18中得到的，间隔板1700被布置在两个印刷电路板1600之间用于形成板堆叠。板堆叠的这三个板然后被彼此固定，例如通过将它们粘附在一起。
正如由图18中的虚线示意性示出的，然后将集成板堆叠分离为多个段是可能的，每一个段组成连接器装置600。
通过根据图16至图18示出的批量化步骤制造连接器装置600，连接器装置600的快速且廉价的大规模制造在工业规模上是可能的。如果需要，嵌入元件106可以在图16所示的印刷电路板1600的电绝缘芯102的一个或两个中被预见以扩展制造的连接器装置600的电子功能。
参考如上所述的实施例，理应被提到的是任意期望数量的插头凹槽400(即没有、一个、两个或更多插头凹槽400)和/或任意期望数量的嵌入元件106(即没有、一个、两个或更多嵌入元件106)可以被实现。而且，使用的印刷电路板元件100的数量是可变化的，即可以是一个、两个或更多。除此之外，使用的间隔结构300的数量是可变化的，即可以是零、一个、两个或更多。特别地，提到的或其它的元件的任何特定堆叠是可能的。换言之，根据示例性实施例的基于PCB的连接器装置结构非常适合于三维集成。连接器装置600可以被呈现为凸连接器件或凹连接器件。
应当注意的是术语“包括”不排除其它元件或步骤以及“一”或“一个”不排除多个。而且，不同实施例相关的描述的元件可以被结合。
也应当注意的是在权利要求中的参考标号不应被解释为限制权利要求书的范围。
本发明的实施不限制于图中所示的和上述的优选实施例。相反地，即使在从根本上不同的实施例的情况下，使用根据本发明所示的方案和原理的大量变型是可能的。

Claims (15)

1.一种连接器装置(600)，其用于与相对器件(1500)连接以建立机械连接和电连接，其中所述连接器装置(600)包括：
至少两个印刷电路板元件(100)，其中所述至少两个印刷电路板元件的每一个包括电绝缘芯(102)并且所述至少两个印刷电路板元件的至少一个包括至少部分地在各自的电绝缘芯(102)上的导电结构(104)；
至少一个嵌入元件(106)，其被嵌入在各自的电绝缘芯(102)内并且被电联接至各自的导电结构(104)；
其中所述至少一个导电结构(104)被至少部分地布置在所述连接器装置(600)的暴露表面上并且被配置为用于在与所述相对器件(1500)建立所述机械连接来建立与所述相对器件(1500)的电连接。
2.根据权利要求1所述的装置(600)，其包括以下特征的至少一个：
所述电绝缘芯(102)的至少一个包括树脂特别是环氧基树脂，或者由树脂特别是环氧基树脂组成；
所述电绝缘芯(102)的至少一个被配置为板；
所述至少一个导电结构(104)包括形成在各自的电绝缘芯(102)的两个相对主表面的至少一个上的至少一个图案化导电层；
所述至少一个导电结构(104)包括至少一个过孔，所述过孔延伸通过各自的电绝缘芯(102)，用于电连接各自的电绝缘芯(102)的所述两个相对主表面；
所述至少两个印刷电路板元件(100)被垂直地堆叠，使得所述至少两个印刷电路板元件(100)的主表面被布置为彼此平行；
所述装置(600)包括有助于建立与所述相对器件(1500)的机械连接的至少一个插头凸起；
所述至少两个印刷电路板元件(100)直接地连接到彼此或非直接地通过所述间隔结构(300)连接到彼此；
所述导电结构(104)的至少部分被布置在所述印刷电路板元件(100)的至少一个的两个相对主表面的至少一个上；
所述导电结构(104)的至少部分被布置在与所述印刷电路板元件(100)的至少一个的两个相对主表面垂直的侧壁的至少一个侧壁上；
所述至少两个印刷电路板元件(100)的每一个被形成为印刷电路板(1600)的分段；
所述装置(600)被配置为由闪电连接器、MIPI连接器、USB连接器、HDMI连接器、和ZIF连接器组成的组中的一个。
3.根据权利要求1或2所述的装置(600)，其包括被嵌入各自的电绝缘芯(102)内并被电联接至各自的导电结构(104)的多个嵌入元件(106)。
4.根据权利要求1至3中的任意所述的装置(600)，其中所述至少一个嵌入元件(106)包括由有源电气元件和无源电气元件组成的组中的至少一个，特别地，由数据存储器、滤波器、集成电路、信号处理元件、电源管理元件、电压转换器、加密元件、电容器、电感、和光电接合构件组成的组中的至少一个。
5.根据权利要求1至4的任何一个所述的装置(600)，其进一步包括用于建立与所述相对器件(1500)的机械连接的至少一个插头凹槽(400)。
6.根据权利要求5所述的装置(600)，其包括以下特征中的至少一个：
至少一个插头凹槽(400)在所述至少两个印刷电路板元件(100)的一个内唯一地形成；
至少一个插头凹槽(400)在所述印刷电路板元件(100)的两个相邻的印刷电路板元件之间的接合处形成；
所述装置(600)包括被布置在所述至少两个印刷电路板元件(100)之间的间隔结构(300)，其中至少一个插头凹槽(400)被形成在所述间隔结构(300)中；
所述导电结构(104)的至少部分被布置在所述插头凹槽(400)的暴露表面上，特别地平行于和/或垂直于所述印刷电路板元件(100)的至少一个的两个相对主表面。
7.一种连接布置(1550)，其中所述连接布置(1550)包括：
根据权利要求1至6的任何一个的连接器装置(600)，其用于与相对器件(1500)连接；以及
所述相对器件(1500)，其被配置为在将所述相对器件(1500)与所述连接器装置(600)插在一起时与所述连接器装置(600)机械连接或电连接。
8.一种制造用于与相对器件(1500)连接以建立机械连接和电连接的连接器装置(600)的方法，其中所述方法包括：
形成至少一个印刷电路板元件(100)作为印刷电路板(1600)的分段并且包括电绝缘芯(102)和至少部分地在所述电绝缘芯(102)上的导电结构(104)；
将所述导电结构(104)的至少部分布置在暴露表面上并配置所述导电结构(104)以在所述连接器装置(600)和所述相对器件(1500)之间建立机械连接时建立与所述相对器件(1500)的电连接；
将至少一个元件(106)嵌入在所述电绝缘芯(102)内并将所述至少一个嵌入元件(106)电联接至所述导电结构(104)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括形成至少一个插头凹槽(400)以与所述相对器件(1500)建立机械连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个插头凹槽(400)通过机械地移除所述至少一个印刷电路板元件(100)和/或被布置在两个印刷电路板元件(100)之间的间隔结构(300)的材料而形成，特别地，通过由研磨、激光处理、切割和冲孔组成的组的一个而形成。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中具有所述至少一个插头凹槽(400)的间隔结构(300)在两个印刷电路板元件(100)之间通过粘附和/或施加压力被连接。
12.根据权利要求8至11的任何一个所述的方法，其中所述方法包括：
提供至少一个印刷电路板(1600)；
在所述至少一个印刷电路板(1600)的至少一个主表面上使导电材料图案化；
将具有图案化的导电材料的至少一个印刷电路板(1600)分离为多个段，每一段组成连接器装置(600)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述分离之前形成多个插头凹槽(400)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述方法进一步包括将所述堆叠分离为多个段之前，堆叠至少两个印刷电路板(1600)。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括，在将所述堆叠分离为多个段之前，将间隔板(1700)布置在所述至少两个堆叠的印刷电路板(1600)之间，其中所述多个段的每一个包括组成间隔结构(300)的间隔板(1700)的部分。
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