CN110224241A - 用于电缆组件的模制的互连基板 - Google Patents

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Abstract

电气装置(100)包括具有顶表面(204)和底表面(206)的模制的互连基板(202)，所述基板具有模制组分和激光直接成型组分。导电电路(220)沿着所述顶表面形成，所述导电电路具有一个或多个信号触头(222，226)和一个或多个接地触头(224，228)。所述电气装置包括通信电缆(106)，所述通信电缆具有信号导体(232，234)的差分对和接地元件(236)。所述通信电缆具有围绕所述信号导体和所述接地元件的电缆护套(235)。每个信号导体具有联接到对应的信号触头的导线端接端(208)，所述导线端接端突出超出所述电缆护套的护套边缘(237)。

Description

用于电缆组件的模制的互连基板
技术领域
本文的主题总体上涉及一种用于电缆组件的模制的互连基板，该电缆组件具有端接到该模制的互连基板的一个或多个通信电缆。
背景技术
通信电缆电联接到各种类型的电气装置以传输信号，例如连接器和基板。例如，至少一些已知的通信电缆包括被屏蔽层围绕的信号导体的差分对，该屏蔽层进而被绝缘体和电缆护套围绕。屏蔽层包括导电箔，其用于屏蔽(一个或多个)信号导体免受电磁干扰(EMI)并且总体上改善性能。在通信电缆的端部，可以移除或剥离电缆护套、屏蔽层和覆盖(一个或多个)信号导体的绝缘体以暴露(一个或多个)信号导体。然后，(一个或多个)导体的暴露部分可以机械地和电气地联接(例如焊接)到电气装置的对应的元件。一些通信电缆还包括接地元件，例如屏蔽层或排扰线(也称为接地线)，其在信号导体旁边延伸通信电缆的长度，并且机械地和电气地联接到电气装置的对应的元件。
通常，用于电缆组件的基板包括印刷电路板(PCB)。制造PCB的常规方法受到制造公差的限制，这限制了定位基板上的各种特征和/或部件的准度和/或精度。例如，制造印刷电路板(PCB)通常受到约+/-0.1mm的制造公差的限制。PCB可以包括定位元件，例如棘爪、凸片或凹槽，其可以被接合，以在电缆组件的自动组装期间处理PCB和在PCB上定位附加的部件。至少部分地，定位元件的制造公差确定了电缆组件的部件定位和组装的准度和/或精度。另外，电缆组件的组装可能需要额外的部件和工艺来将通信电缆端接到基板。例如，电气装置可以包括汇流条、引线框架、外壳等，以使用各种工艺(例如锡焊、粘合剂、焊接等)将通信电缆端接到基板。当今的电缆组件需要更大的准度和精度、可靠性、组件的减少，以及易于制造和组装。
因此，需要一种电气装置，其提供通信电缆组件的简单、准确、精确和可靠的制造。
发明内容
根据本发明，提供一种电气装置，其包括模制的互连基板，该模制的互连基板具有顶表面和底表面。基板具有模制组分和激光直接成型组分。导电电路沿顶表面形成。导电电路具有一个或多个信号触头和一个或多个接地触头。电气装置包括具有信号导体的差分对和接地元件的通信电缆。通信电缆具有围绕信号导体和接地元件的电缆护套。每个信号导体具有联接到对应的信号触头的导线端接端，该导线端接端突出超出电缆护套的护套边缘。
另外，根据本发明，提供了一种电气装置，其包括具有顶表面的模制的互连基板。模制的互连基板由模制组分和激光直接成型组分形成。导电电路沿顶表面形成。导电电路具有一个或多个信号触头和一个或多个接地触头，其配置为与一个或多个通信电缆电气和机械地联接。对准元件沿着模制的互连基板的顶表面定位，且配置为将一个或多个通信电缆与导电电路的对应的一个或多个信号触头和一个或多个接地触头对准。
附图说明
图1是根据实施例形成的电气装置的透视图。
图2是根据实施例的电缆组件的局部分解透视图，该电缆组件可以与图1的电气装置一起使用。
图3是图2的局部分解透视图的放大部分，其更详细地示出了电缆组件的特征。
具体实施方式
本文描述的实施例包括电气装置，例如电连接器，电路板组件等，其具有模制的互连基板，以及端接到该基板的信号导体的差分对和接地元件。模制的互连基板可包括经由激光直接成型技术构建的导电电路。例如，实施例可以包括通过电路迹线可操作地连接的信号触头和接地触头。模制的互连基板还可以包括对准元件，其配置成使通信电缆与导电电路的对应的信号触头和接地触头对准。模制的互连基板可具有如本文所述的各种配置。
图1是根据一个实施例形成的电气装置100的透视图，该电气装置100包括连接器组件102，该连接器组件102具有基板104和通信电缆106，该通信电缆106具有信号导体的一个或多个差分对和接地元件(未示出)。在所示实施例中，电气装置100是电连接器，例如小型可插拔(SFP)收发器。然而，在替代实施例中，电气装置100可以是另一种类型的电连接器。例如，电气装置100可以是包括具有与其端接的信号导体的差分对和接地元件的基板的任何装置。
如图1所示，电气装置100具有配合端108、装载端110和在它们之间延伸的中心轴线112。电气装置100可包括配合端108处的插头部分114和装载端110处的电缆部分116。插头部分114被配置为插入通信系统(未示出)的插座(未示出)中。电缆部分116被配置为联接到具有绝缘护套118的通信电缆106。绝缘护套118可以围绕信号导体的一个或多个差分对。绝缘护套118可包括围绕差分对的多个层，用于屏蔽差分对并为通信电缆提供抗变阻力。层可包括例如聚氯乙烯(PVC)、铜编织物和/或胶带(tape)。
电气装置100包括装置外壳120，其具有外壳腔(未示出)，该外壳腔配置为保持连接器组件102的一部分。连接器组件102包括基板104，基板104具有位于基板104的配合边缘124处的电触头122，其接近电气装置100的配合端108。在示例性实施例中，配合边缘124配置为与插座的电连接器(未示出)配合并且通过电触头122构建通信连接。电触头122可以通信地联接到信号导体的差分对和接地元件。
图2是根据一个实施例的电缆组件200的局部分解透视图，该电缆组件200可以与图1的电气装置一起使用。电缆组件200可以用作连接器组件102(图1)，并且可以至少部分地设置在装置外壳120(图1)内。电缆组件200包括模制的互连基板202，其具有面向相反方向的顶板表面204和底板表面206、端接边缘208、配合边缘210和从端接边缘208朝向配合边缘210延伸的侧边缘212、214。
模制的互连基板202包括沿着顶表面204的导电电路220，所述导电电路具有电触头，所述电触头配置为电气和机械地连接到一个或多个通信电缆230。例如，导电电路可包括靠近端接边缘208的信号触头222和接地触头224，以及靠近配合边缘210的信号触头226和接地触头228，其可通过模制的互连基板202彼此通信地联接。例如，模制的互连基板202可包括将电触头222、224、226、228彼此通信地联接的电路迹线229。八个通信电缆230被示为端接到导电电路220，然而，电缆组件200可包括任何数量的通信电缆230。可选地，模制的互连基板202还可以包括沿着底表面206的导电电路(未示出)，该导电电路配置为电气和机械地连接到一个或多个通信电缆230。底表面206上的导电电路可以与导电电路220的配置为镜像，或替代地，底表面206上的导电电路可以具有不同的配置。
在一些实施例中，通信电缆230可以表征为双轴或并联对(parallel-pair)电缆，其包括两个信号导体232、234、和接地元件236，例如屏蔽层和/或排扰线。在并联对配置中，通信电缆230包括信号导体232、234的差分对，其中两个信号导体232、234通过通信电缆230的长度彼此平行地延伸。接地元件236还通过通信电缆230的长度与信号导体232、234平行地延伸。尽管未示出，但图2的通信电缆230可以是较大电缆的一部分，并且可以由外部护套或套管围绕。可以剥离外部护套以允许操纵如本文所述的通信电缆230。在替代实施例中，通信电缆230内的信号导体232、234可以形成信号导体的双绞线。在其他各种实施例中，通信电缆230可以是具有单个中心导体而不是信号导体对的单端电缆。
电缆组件200包括接地端接部件240，其配置为电联接到模制的互连基板202和通信电缆230，如下面更详细地阐述的。每个接地端接部件240可以是单个连续的材料块。例如，接地端接部件240可以由金属片冲压和形成，或者可以使用导电材料模制或铸造。尽管图2中示出了一个接地端接部件240，但是电缆组件200的替代实施例可包括任何数量的接地端部件240。可选地，电缆组件200可以包括接地端部件，其配置为电联接基板的底表面204和一个或多个通信电缆230。
如图2所示，模制的互连基板202包括定位元件250，其配置用于在制造和/或组装期间进行接合。例如，定位元件250可以包括靠近端接端208沿着侧边缘212、214定位的大致矩形的棘爪。可选地，定位元件250可以包括靠近配合端210沿着侧边缘212、214定位的大致半圆形的棘爪。定位元件或棘爪250可以通过工具和/或工装接合，用于在电缆组件200的手动或自动组装期间操作模制的互连基板202和在模制的互连基板202上定位附加部件。
图3是图2的局部分解透视图的放大部分，其更详细地示出了电缆组件200的特征。模制的互连基板202包括沿顶表面204定位的对准元件260，用于使通信电缆230与导电电路220对准。例如，对准元件260可以包括接地对准元件262和信号对准元件264，其配置为将通信电缆230的接地元件236和信号导体232、234与导电电路220的对应的接地触头224和信号触头222对准。
如图3所示，每个接地对准元件262是靠近模制的互连基板202的端接边缘208的凸起的纵向肋，其具有侧壁266和在它们之间延伸的上壁268。可选地，每个接地对准元件262包括斜坡270，斜坡270从与模制的互连基板202的顶表面204共面的第一水平处延伸到与上壁268共面的第二水平处。接地触头224沿着对应的斜坡270和上壁268定位，并且邻近通信电缆230的接地元件236。接地对准元件262在其之间限定通道272，其配置为接收对应的通信电缆230中的一个。
每个信号对准元件264是凸起的纵向肋，其具有侧壁274和在它们之间延伸的上壁276。信号对准元件264在其之间限定通道278，所述通道配置为接收对应的信号导体232、234中的一个。信号触头222位于通道278中，用于与信号导体232、234连接。模制的互连基板202包括一组或多组的三个信号对准元件264，其之间具有两个通道278，配置为接收对应的通信电缆230的信号导体232、234。
模制的互连基板202可以使用模制互连技术形成。例如，模制的互连基板202可以由适合于激光直接成型技术的材料使用注射模制来形成。模制的互连基板202可以由掺杂或浸渍有激光直接成型组分的模制组分形成。模制组分可包括聚合物或热塑性材料，包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚邻苯二甲酰胺(PA/PPA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、环烯烃聚合物(COP)、聚亚苯基(PPE)等。激光直接成型组分可包括有机金属化合物，包括但不限于铜、镍、金等，其可通过激光诱导的物理化学反应活化。激光直接成型组分可以通过激光烧蚀活化以形成导电电路220，其包括信号触头222、226，接地触头224、228，以及沿模制的互连基板202的顶表面204和/或底表面206的电路迹线229。例如，模制组分可以包括遍及模制组分的、激光直接成型组分的颗粒。指向基板202的聚焦激光束使得掺杂的模制组分中的复合化合物裂化(crack out)，并从有机配体中分离出金属原子。这些可以作为还原金属涂层的核。除了活化之外，激光还在基板202上产生微观上不规则的表面。激光仅烧蚀模制组分，而不是激光成型组分。这产生微观凹坑和底切，激光成型组分在金属化期间牢固地锚定在其中。
可选地，电路迹线229可以用各种表面处理进行处理和/或镀覆以便于可焊性和使用。在替代实施例中，模制的互连基板202可以使用其他模制互连工艺形成，例如掩模法、双组分注射模制和随后的电镀，或热压花。
通过使用模制互连技术，与印刷电路板(PCB)的常规制造相比，模制的互连基板202可以以更精确的制造公差制造。例如，模制的互连基板202的注射模制可具有约+/-0.05mm的制造公差。相比之下，印刷电路板的制造公差约为+/-0.1mm。另外，模制互连技术提供了制造具有非平面或三维元件的模制的互连基板202。例如，模制的互连基板202可以制造为具有在模制的互连基板202的顶表面204上的对准元件260的整体部件。另外，激光直接成型技术提供在模制的互连基板202的任何水平和/或表面上形成或构建电路迹线229。例如，信号触头222、226可以形成在与顶表面204共面的第一水平处，并且接地触头224可以形成在邻近接地元件236的接地对准元件262的上壁268上的第二水平处。在替代实施例中，模制的互连基板202也可以通过模制、LDS和通过各种技术连接基板层而配置成多层布置，包括但不限于超声波焊接、环氧树脂、热沉，等等。
如图3所示，每个通信电缆230可以包括信号导体232、234的差分对、围绕信号导体232、234的接地元件236(例如屏蔽层)，以及围绕接地元件236的电缆护套235。仅作为示例，电缆护套235可以由聚酯类材料形成，例如双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(BoPET)。接地元件236可包括例如铜导电箔。如图所示，接地元件236通过电缆护套235的接取开口300暴露。接取开口300可以与电缆护套235的端部间隔开。例如，电缆护套235包括护套边缘237。接取开口300可以沿着通信电缆230的长度定位在距护套边缘237一纵向距离X1处。接取开口300从电缆护套235的外表面延伸一定深度进入通信电缆230到接地元件236。可以通过例如使用激光形成接取开口300，以蚀刻电缆护套235来移除电缆护套235的材料并暴露接地元件236。因此，接取开口300可以是沿着接地元件236的空洞。接取开口300可以部分地由电缆护套235和接地元件236的材料限定。接取开口300可以通向通信电缆230的外部。
在示例性实施例中，每个通信电缆230包括分别具有绝缘层280、282的绝缘导体，其围绕对应的信号导体232、234。如图所示，已经从信号导体232、234剥离了绝缘层280、282以暴露信号导体232、234。信号导体232、234的暴露部分配置为端接至模制的互连基板202。因此，信号导体232、234的暴露部分在下文中称为导线端接端232、234。
每个通信电缆230配置为在多个点处电联接到模制的互连基板202。为此，模制的互连基板202包括具有三个电触头的触头组310。更具体地，接触组310包括一对信号触头222和靠近该对信号触头222定位的接地触头224。模制的互连基板202可以具有多个触头组310，其中每个触头组310电联接到单个通信电缆230。信号触头222配置为分别电联接到导线端接端232、234。例如，导线端接端232、234可以分别焊接到信号触头222。可选地，机械和电气联接也可以通过导电环氧树脂或泡沫等完成。
返回参考图2，接地端接部件240包括主面板或母线部分244。主面板244配置为机械地和电气地联接到模制的互连基板202的对应的接地触头224。在一些实施例中，接地端部件240由金属片冲压而成，以包括本文所述的特征。接地端接部件240包括顶表面248和底表面249，它们面向相反的方向。在顶表面248和底表面249之间测得厚度T1。在所示实施例中，厚度T1基本上是一致的，但在其他实施例中可以具有变化的尺寸。如图2所示，主面板244可以定位在通信电缆230附近，使得沿着主面板244的底表面249与电缆护套235对接和/或覆盖接取开口300。
主面板244包括多个连接端子246，其与电缆护套235的对应的接取开口300对准。如图2所示，连接端子246是大致圆形的开口，但是可以使用其他开口配置，包括但不限于矩形、槽等。当主面板244与通信电缆230对接时，主面板244的连接端子246可以定位成与电缆护套235的对应的接取开口300对准。焊膏(未示出)可以沉积在接取开口300和连接端子246中和/或附近。可以将热量施加到电缆组件200以熔化和/或固化焊膏。在加热阶段之后，焊料将主面板244机械地和电气地联接到不同通信电缆230的接地元件236。
在其他实施例中，可以使用不同的导电粘合材料。例如，导电粘合材料可以是粘合剂、环氧树脂、泡沫、胶带等。导电粘合材料可以或可以不将主面板244固定到接地元件236。在一些实施例中，导电胶带或其他粘合材料可以直接沿底表面238沉积。然后可以将底表面238压靠接地元件236。压缩粘合材料的作用可以活化粘合材料以使其硬化或固化。对于这样的实施例，可以使用或不使用壁开口。
在其他实施例中，连接端子246可以具有其他配置，以将接地端部件240与接地元件236机械和电气地联接，包括但不限于单个凸片或绝缘位移连接器。例如，每个连接端子246可包括基本矩形的开口，其具有朝向彼此向内延伸的一对相对的凸片(未示出)，以在凸片之间形成通道，该通道配置为接收通信电缆230的接地元件236，并提供用于施加焊料或其他导电粘合材料的开口。另外，连接端子246可以配置为通过干涉或过盈配合与接地元件236联接。

Claims (10)

1.一种电气装置(100)，包括：
模制的互连基板(202)，具有顶表面(204)和底表面(206)，所述基板具有模制组分和激光直接成型组分；
沿着所述顶表面形成的导电电路(220)，所述导电电路具有一个或多个信号触头(222，226)和一个或多个接地触头(224，228)；以及
通信电缆(106)，包括信号导体(232，234)的差分对、和为所述信号导体提供电气屏蔽的接地元件(236)；其中所述通信电缆具有围绕所述信号导体和所述接地元件的电缆护套(235)；其中每个信号导体具有联接到对应的信号触头的导线端接端(208)，所述导线端接端突出超出所述电缆护套的护套边缘(237)，其中所述接地元件联接到对应的接地触头。
2.如权利要求1所述的电气装置(100)，其中所述一个或多个信号触头(222，226)定位在与所述顶表面(204)共面的第一水平处，且所述一个或多个接地触头(224，228)定位在与所述接地元件(236)相邻的第二水平处。
3.如权利要求1所述的电气装置(100)，还包括一个或多个对准元件(260)，其沿着所述模制的互连基板(202)的顶表面(204)定位，且配置为将所述通信电缆(106)的信号导体(232，234)和接地元件(236)与所述导电电路(220)的对应的信号触头(222，226)和对应的接地触头(224，228)对准。
4.如权利要求1所述的电气装置(100)，还包括电联接到所述一个或多个接地触头(224，228)的接地端接部件(240)，所述接地端接部件具有主面板(244)，所述主面板具有电联接到所述接地元件(236)的连接端子(246)。
5.如权利要求1所述的电气装置(100)，其中所述模制的互连基板(202)具有约+/-0.05或更小的制造公差。
6.如权利要求1所述的电气装置(100)，其中所述模制的互连基板(202)包括定位元件(250)，其配置为在自动组装期间进行接合。
7.如权利要求1所述的电气装置(100)，其中所述模制的互连基板(202)是非平面的、具有三维特征。
8.如权利要求1所述的电气装置(100)，其中所述导电电路(220)经由激光成型技术构建。
9.如权利要求1所述的电气装置(100)，还包括：
沿着所述底表面(206)形成的第二导电电路(220)，所述第二导电电路具有一个或多个信号触头(222，226)和一个或多个接地触头(224，228)；
第二通信电缆(106)，其包括信号导体(232，234)的差分对和接地元件(236)；其中所述第二通信电缆具有围绕所述信号导体和所述接地元件的电缆护套(235)；其中每个信号导体具有导线端接端(208)，其联接到所述第二导电电路的对应的信号触头，所述导线端接端突出超出所述电缆护套的护套边缘(237)，其中所述第二通信电缆的接地元件联接到所述第二导电电路的对应的接地触头；以及
第二接地端接部件(240)，其电联接到所述第二导电电路的一个或多个接地触头，所述第二接地端接部件具有主面板(244)，所述主面板具有电联接到所述第二通信电缆的接地元件的连接端子(246)。
10.一种电气装置(100)，包括：
模制的互连基板(202)，具有顶表面(204)，所述模制的互连基板由模制组分和激光直接成型组分形成；
沿着所述顶表面形成的导电电路(220)，所述导电电路具有配置为与一个或多个通信电缆(106)电联接的一个或多个信号触头(222，226)和一个或多个接地触头(224，228)；以及
对准元件(260)，其沿着所述模制的互连基板的顶表面定位，且配置为将一个或多个通信电缆与所述导电电路的对应的一个或多个信号触头和一个或多个接地触头对准。
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