CN109643835A - 用于连接光纤和电导体的连接器 - Google Patents

用于连接光纤和电导体的连接器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及连接器(1)，特别是用于连接光纤(3)和电导体的连接器(1)，包括：印刷电路板(5)；至少一个电触点(7)，分别具有至少一个内部导体触点(11)和一个外部导体触点(9)；至少一个同轴电导体(13)，具有至少一个内部导体(15)，一个外部导体(17)和一个电介质(19)；其中所述同轴电导体(13)可以在第一端(21)连接到所述电触点(7)，并且其中所述同轴电导体(13)可以在第二端(23)连接到位于所述印刷电路板(5)上的电子元件(25)。

Description

用于连接光纤和电导体的连接器
技术领域
本发明涉及连接器，特别是用于连接光纤和电导体的连接器。
背景技术
EP1376751A1公开了一种连接结构，包括印刷电路板，至少一个电触点，至少一个同轴电导体，其中该同轴电导体可以在第一端连接到电触点。
WO2015/0594A1公开了一种印刷电路板和至少一个同轴电导体。该同轴电导体具有至少一个内部导体、一个外部导体以及一个电介质，其中该同轴电导体可以在第二端直接连接到设置在印刷电路板上的电气部件。
US2016/0218455A1公开了一种用于将光纤连接到电同轴线的QSFP(Quad SmallForm-factor Pluggable)插头。根据所述文献，光信号通过QSFP插头转换为电信号。该文献描述了通过屏蔽电缆传输转换的电信号，优选通过双轴电缆上的接触对差分传输。在这种情况下，双轴电缆通过插头连接到电气部件附近的基板上，信号通过衬底中或衬底上的导体迹线进一步路由到电气部件。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种改进的连接器，适用于以相对较高的数据速率和高达100GHz的带宽传输频率信号。
根据本发明的实施例，该目的通过具有权利要求1的特征的连接器实现。
因此，提供以下内容：
连接器，特别用于连接光纤和电导体，包括：
印刷电路板；至少一个电触点，分别具有至少一个内部导体触点和一个外部导体触点；至少一个同轴电导体，其具有至少一个内部导体，一个外部导体和一个电介质；其中电导体可以在第一端连接到电触点，并且其中电导体可以在第二端直接连接到位于印刷电路板上的电气部件。
本发明所基于的思想涉及设计从印刷电路板上的部件到连续同轴的触点的连接。通过连续同轴信号传输，信号完整性得到显著改善，特别是电磁兼容性得到显著改善。迄今为止，已知可归因于信号完整性较差的传输故障尤其出现在非同轴触点或线路的区域中。
在印刷电路板中，在已知的解决方案中，在同轴线和电气部件之间通常存在具有非同轴线的区域，因为同轴线连接到非同轴导体迹线，该非同轴导体迹线连接到电子元件。
在进一步的从属权利要求以及参考了附图的说明中体现了有利的改进和发展。
毋庸置疑，上文引用的特征和下文待说明的特征不仅可以用于各自指定的组合，而且可以用于其他组合或单独使用，而不会脱离本发明的范围。
根据本发明的优选实施例，所述电导体的直径最长为100μm，特别是最长为85μm，进一步地，特别是最长为75μm。通过将所述直径与印刷电路板上的电气部件的接触面积相匹配，能够实现信号从电导体到印刷电路板上的电气部件的阻抗控制传输。
根据优选实施例，接触件为非平面设计，非平面同轴触点通过外部导体触点屏蔽内部导体触点，这样就可以进一步增加数据速率和带宽。
平面触点例如是GSG(地面-信号-地面(Ground-Signal-Ground))扁平触点。在GSG扁平触点中，扁平接触元件“地面”连接到地面或电导体的外部导体，但扁平接触元件“地面”不用于屏蔽扁平接触元件“信号”，该“信号”连接到内部导体。
根据优选实施例，导体在第二端处接合到电子元件上，使得导体和部件之间的缺陷保持尽可能较低。
根据本发明的优选实施例，一个电导体通过多个导电连接面连接到电触点，确保了在电导体和电触点之间的连接中信号的高度完整性。
在这种情况下，特别有利的是，借助于第一连接面通过内部导体触点与电导体的内部导体接触，并且还借助于至少一个第二连接面通过外部导体触点与外部导体接触，这确保了对线路和触点的连续屏蔽。由此，第一和第二连接面可以焊接到例如电导体和触点。
在具有多个触点的连接器中，特别有利的是，第二连接面与多个外部导体触点接触，例如，第二连接面可以设计为与所有外部导体触点接触的条带，由此可以简化根据本发明的实施例的连接器的制造。
进一步特别有利的是，通过电介质将第一连接面和第二连接面彼此绝缘，第一连接面形成内部导体连接，第二连接面形成外部导体连接。例如，电介质可以设计为第一连接面和第二连接面之间的塑料层。作为替代方案，可以首先施加均匀的连接面，所述连接面在随后的方法步骤中由激光沟槽分开。毋庸置疑，空气也是合适的电介质。
当第一连接面，电介质和第二连接面层叠设置时是特别有利的。该层序列可以例如通过在第一连接面上气相沉积介电塑料和在塑料层镀金属来制造。
作为替代方案，第二连接面可以(例如通过由沟槽分开的连接面)紧邻第一连接面。
毋庸置疑，例如通过在电介质上镀金属，第二连接面可以邻接第一连接面和在第一连接面上方，介电层通过贯通触点连接到导电层，导电层位于介电层下方，从而制得连贯的第二连接面。
根据本发明的另一实施例，内部导体直接接合到内部导体触点上。通过这种方式可以特别便捷地将内部导体触点和电导体的内部导体连接。此外，内部导体和内部导体触点之间可能存在的缺陷遍布小区域。
根据本发明的另一优选实施例，连接器的触点层层堆叠。将触点堆叠在多个层中会在上触点和下触点之间产生线长度的差异。因此，需要提供用于补偿上触点和下触点之间的信号的时间延迟的装置。用于补偿时间延迟的这类方法例如是内部导体触点和下部触点的外部导体触点之间的电介质的变化。根据本发明的实施例的连接器的结构可以以此方式设计得特别紧凑。
根据本发明的另一优选实施例，印刷电路板具有至少一个用于将光信号转换成电信号的换能器。因此，从光信号转换成电信号的信号可以特别有利地传输到根据本发明的实施例的连接器的触点。此外，印刷电路板可以具有用于将电信号转换成光信号的换能器。
在这种情况下，特别有利的是，光信号在被转换成电信号之后总是通过同轴连接传输。此外，在将电信号转换成光信号之前，用于传输到光纤的电信号通过同轴连接连续传输。
根据本发明实施例的技术的一个应用领域是电光收发器，其包括根据前述实施例之一的连接器。
在适当的情况下，上述改进和发展可以以任何期望的方式彼此组合。本发明的进一步可能的改进、发展和实施方式还包括未明确引用的上文或下文关于示例性实施例描述的本发明的特征的组合。特别地，本领域技术人员还将在这种情况下添加各个方面作为对本发明的相应基本内容的改进或补充。
附图说明
下面将使用在附图中示出的示例性实施例更详细地对本发明进行解释，其中：
图1示出了根据本发明实施例的连接器的示意图；
图2示出了根据图1的细节视图；
图3示出了根据图1的细节视图；
图4示出了根据图1的细节视图；
图5示出了根据图1的细节视图；
图6示出了根据本发明的实施例的连接的截面示意图；
图7示出了根据本发明的实施例的连接器的细节视图；
图8示出了根据本发明的实施例的连接器的细节视图；
图9示出了根据本发明的实施例的连接器的细节视图；
图10示出了根据本发明的实施例的连接的示意图。
附图旨在提供对本发明的实施例的进一步理解。附图示出了实施例，并且结合说明书，用于解释本发明的原理和概念。基于附图，其他实施例和所提到的许多优点变得显而易见。附图中所示的元件彼此不一定按真实比例显示。
在附图中，除非另有说明，否则相同的、功能相同的和作用相同的元件，特征和部件分别设置相同的附图标记。
下面相互关联和全面地描述这些附图。
具体实施方式
图1示出了包括根据本发明的实施例的连接器1的连接的立体图。连接器1将一根或多根光纤3连接到同轴电导体13，7，41。
因此，连接器1具有换能器37，换能器37将光信号转换为电信号并且还将电信号转换为光信号。换能器可以具有一个或多个用于光束引导的元件，例如棱镜，以及激光器或光电二极管。换能器37通过八个同轴电导体13连接到两个电子元件25。
图5中示出了同轴导体13的与换能器37连接的连接区域的细节视图500。
通过四个同轴导体13连接到换能器37的第一电子元件25为发送器或驱动器。在该实施例中，所述驱动器是VCSEL(vertical cavity surface emitting laser垂直腔表面发射激光器)驱动器。通过另外四个同轴导体13连接到换能器37的第二电子元件25是放大器，即所谓的TIA(transimpedance amplifier跨阻抗放大器)。
图2进一步示出了关于同轴导体13的与电子元件25连接的连接区域的细节视图200。
放大器设计用于放大电信号。
电子元件25通过八个同轴导体13连接到连接器1的电触点7。同轴导体13分别通过连接区域连接到八个触点7。
在图4中的细节视图400中示出了连接区域。
触点7呈同轴触点的形式，分别具有内部导体触点11和外部导体触点9。
同样可以想到对内部导体触点11使用一个整体外部导体触点，而不是多个单独的外部导体触点9。
触点7构造成公插头，其设计成连接到母连接器45。连接器45安装在第二印刷电路板39上。
在图3中示出了具有公触点7和母连接器45的细节视图300。
同轴导体13的直径约为70μm。这些极薄的同轴导体13允许换能器37通过放大器或驱动器连续地连接到触点7。发明人发现，传统直径的同轴线不适合连接到印刷电路板上的电子元件，因为它们的直径通常太大而不能直接连接到电子元件上。因此，已知的解决方案依赖于印刷电路板上的电导体迹线来建立与电气部件的连接或者将常规的接合线接合到电子元件上。
图2示出了细节视图200，细节200以立体方式示出了将同轴导体13连接到电子元件25上。图2示出了同轴导体13直接连接到电子元件25上，这是可能的，因为电导体13的直径小(约70μm)，特别是因为通常需要将多个同轴导体13连接到一个电子元件上。因此，对于同轴导体13的紧凑性需要进行严格要求。
图3示出了根据图1的细节视图300，该视图示出了同轴触点47以及母连接器45的内部导体触点49。
图4示出了根据图1的细节视图400，该视图示出了电导体13和同轴触点7的连接区域。图4示出了电导体13通过多个连接面29，31(在此是金属条)连接到同轴触点7。第一连接面29将触点7的内部导体触点11连接到电导体13的内部导体15。
第二连接面31具有2个连接的金属条31a，31b，第二连接面31将触点7的外部导体触点9连接到电导体13的外部导体17。这确保了电导体13和触点7之间的阻抗控制过渡。显然，金属条31a与两个外部导体触点9接触，而金属条31b仅与一个外部导体触点9接触。
作为替代方案，第二连接面31也可以是连续金属区域的形式，其中第一连接面29从金属区域切出并因此与金属区域分离。作为替代方案，电介质塑料层也可以形成在两个连接面29和31之间，两个连接面29和31中的一个位于另一个之上。
图5示出了根据图1的细节视图500。500示出了电导体13与换能器37的直接连接，换能器37将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号。
图6示意性地示出了根据图1的连接的截面图。图6示出了电导体13在印刷电路板5上的构造形式不是平坦的，而是在空间中向印刷电路板5的上方延伸，并且在电导体13和印刷电路板5之间形成中间空间。由此可以节省用于安装导体13的附加安装空间。由于信号通过导体13独立于基板进行路由，因此在信号层的材料和数量方面对基板降低了技术要求。特别地，多个导体13可以相交。
在图6中，连接器1是直插头，并且相应的母连接器45是成角度的插头。毋庸置疑，作为替代方案，连接器1可以是成角度的插头，并且连接器45可以是直插头。母连接器45的同轴触点47连接到另一同轴线51。
图7示出了同轴电导体13的截面的细节视图，该电导体13将电子元件25连接到电触点7。导体13通过根据图8的第一和第二连接面29和31连接到触点7。电子元件25安装在印刷电路板上。图7示出了电导体13具有外部导体17，电介质19和内部导体15，电介质19在图7中示为亮线。
图8示出了电导体13和电触点7之间的连接区域的透视图。
图9示出了根据图8的视图的剖视图。
电导体13的内部导体15与第一连接面29接触，第一连接面29与触点7的内部导体触点11接触。
内部导体15，第一连接面29和第二连接面31的金属条31c被设置其上的电介质塑料层33覆盖。金属条31c与第一连接面29相邻。在本实施例中，塑料层33通过塑料层33与电介质19对应，该塑料层33已经被应用在与电介质相同的工序中。在电介质塑料层33上构造与电导体13的外部导体17电连接的镀金属部分31d。镀金属部分31d因此而通过电介质塑料层33与内部导体15和第一连接面29绝缘。镀金属部分31d通过多个贯通触点35连接到金属条31c，金属条31c紧邻第一连接面29并与外部导体触点9接触。因此，金属条31c，镀金属部分31d和贯通触点35形成连贯的第二连接面31。金属条31c在空间上与第一连接面29分离并绝缘。
图10示出了连接器10，与连接器1相似。连接器10与连接器1的不同之处在于其为成角度的连接器。因此，可以通过另一个印刷电路板39上的同轴直线触点41与连接器10进行接触。触点41连接到在印刷电路板39中延伸的同轴线(未示出)。
虽然上文已经通过优选实施例对本发明进行了详细说明，但本发明不限于此，而是可以以多种方式进行修改。
附图标记
1 连接器
3 光纤
5 印刷电路板
7 触点
9 外部导体触点
10 连接器
11 内部导体触点
13 电导体
15 内部导体
17 外部导体
19 电介质
21 第一端
23 第二端
25 电子元件
29 第一连接面
31 第二连接面
31a 金属条
31b 金属条
31c 金属条
31d 镀金属部分
33 电介质
35 电镀通孔
37 换能器
39 印刷电路板
41 同轴触点
45 连接器
47 触点
49 内部导体触点
51 同轴线
200 细节视图
300 细节视图
400 细节视图
500 细节视图

Claims (15)

1.用于连接光纤(3)和电导体的连接器(1)，包括：
-印刷电路板(5)；
-至少一个电触点(7)，分别具有至少一个内部导体触点(11)和一个外部导体触点(9)；
-至少一个同轴电导体(13)，具有至少一个内部导体(15)，一个外部导体(17)和一个电介质(19)；
其中所述同轴电导体(13)可以在第一端(21)连接到所述电触点(7)，
并且其中所述同轴电导体(13)可以在第二端(23)直接连接到位于所述印刷电路板(5)上的电子元件(25)。
2.根据权利要求1所示的连接器，其中，所述同轴电导体(13)的直径最长为100μm，特别是最长为85μm，进一步地，特别是最长为75μm。
3.根据前述权利要求中的一项所示的连接器，其中，所述接触件(7)为非平面设计，特别是其中，所述外部导体触点周向包围所述内部导体触点。
4.根据前述权利要求中的一项所示的连接器，其中，所述同轴电导体(13)在所述第二端处接合到电子元件上。
5.根据前述权利要求中的一项所示的连接器，其中，借助于第一连接面(29)通过所述内部导体触点(11)与所述同轴电导体(13)的内部导体(15)接触，并且还借助于至少一个第二连接面(31)通过所述外部导体触点(9)与所述外部导体(17)接触。
6.根据权利要求5所示的连接器，具有多个触点(7)，其中所述第二连接面(31)与多个触点(7，8)的外部导体触点(9)接触。
7.根据权利要求5至6中的一项所示的连接器，其中，所述第一连接面(29)通过电介质(33)与所述第二连接面(31)绝缘。
8.根据权利要求7所示的连接器，其中所述第一连接面(29)，所述电介质(33)和所述第二连接面(31)堆叠设置。
9.根据权利要求7或8所示的连接器，其中，多个第二连接面(31)通过电镀通孔(35)穿过电介质(33)。
10.根据前述权利要求中的一项所示的连接器，其中，所述内部导体(15)直接连接到所述内部导体触点(11)上。
11.根据前述权利要求中的一项所示的连接器，具有至少两个触点，其中一个设置在另一个之上，其中所述连接器能够补偿两个触点的信号之间的时延。
12.根据前述权利要求中的一项所示的连接器，其中所述印刷电路板(5)具有用于将光信号转换成电信号的换能器(37)。
13.根据权利要求12所示的连接器，其中电信号总是通过同轴连接，特别是非平面连接，从所述换能器(37)传输到所述电触点。
14.一种光电收发器，包括根据前述权利要求之一所述的连接器。
15.一种连接，包括根据权利要求1至13中的一项所述的第一连接器，所述第一连接器可以连接到光纤，并且包括具有同轴触点的第二连接器，其中所述第二连接器可以连接到同轴电缆。
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