CN110476306A - 插头系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及插头系统(1)，所述插头系统(1)具有用于连接至至少一条电线(5)的电插头(2)并具有电路(3)，该电插头(2)具有：‑至少一个输入侧触件(9)，其可以电连接到电线(5)的信号导体(10)上；‑至少一个输出侧触件(11)，其可以电连接到插头内部导体(12)；‑用于屏蔽的装置(8)，其可以电连接到至少一条电线(5)的接地导体(7)；‑用于电路(3)的容纳区域(13)；和‑用于封闭容纳区域(13)的进入口(14)的封闭元件(15)。另外，电路(3)具有触点(16)，当电路(3)插入该区域(13)时，触点(16)接触至少一个输入侧触件(9)和至少一个输出侧触件(11)。电路(3)具有用于从至少一个输入侧触件(9)传输到至少一个输出侧触件(11)的传输选项。

Description

插头系统

本发明涉及插接连接器系统，所述插接连接器系统具有用于连接至至少一条电线以及电路的电插接连接器。

本发明还涉及电插接连接器以及用于这种插接连接器系统的电路。

用于断开和连接导线的插接连接器早已为人所知，尤其是在电气工程中以各种形式使用。插接连接器可以是插头、插座、耦合器或适配器。插接连接器尤其可以用于与至少一根电缆和/或至少一个印刷电路板(PCB)的连接。在本发明的范围内使用的术语“插接连接器”代表所有变体。

由于其中数字工程的不断发展，信号处理系统有时必须通过电缆连接而相互连接，因此插接连接器变得越来越复杂。因此，周期性地需要额外的电路部件，以确保电缆连接的足够高的数据速率和信号质量。

特别是为了获得高数据速率，可能需要考虑已安装的电缆长度，例如用以匹配阻抗或波阻和/或进行处理，也就是说以衰减、放大、线性化或以其他特定方式操纵以专用方式将要发送的信号。

最后，关于信号处理所需的部件产生了各种各样的变体，这些部件通常必须由制造商单独提供。

已经发现，从制造的角度来看，将电路部件以及有时将整个印刷电路板集成到电缆装置或插接连接中可能是有利的。这种插接连接器例如从US 7,775,833B1和US 5,955,703中获知。这种系统可以具有经济上的优势，因为其结果是系统部件可以具有相同的设计，并且仅电缆布置必须单独匹配。

根据应用，与更换其他系统部件相比，电缆更换可以部分快速而简单地执行。由于多种原因，例如由于损坏或系统变更或系统扩展，可能需要进行这种更换。

然而，在许多情况下，电缆更换本身只能很困难地进行。尤其在汽车或航空航天业中就是这种情况。例如，由于安装空间的限制，仅在子区域中(例如在插件连接区域)中拆卸时，通常无需花费很大的精力就可以接近敷设在机动车中的电缆。

通常所需的各种电缆布置的生产也是复杂且昂贵的。

已知的插接连接器的另一个问题是，通常需要将电缆接口成扇形散开，以便能够满足插接连接器接口的几何要求。但是，这种扇出区域对于传输高频信号尤其重要，并且可能会对信号质量产生不利影响。

鉴于已知的现有技术，因此本发明的目的是提供一种改进的插接连接器系统，其中，与当前的现有技术相比，更容易实现电路的适配。

关于插接连接器系统，该目的通过权利要求1中引用的特征来实现。下面描述的从属权利要求和特征涉及本发明的有利的实施例和变形。

根据本发明的插接连接器系统具有用于连接至至少一条电线以及电路的电插接连接器。

电路优选地具有至少一个电气部件。

电线理解为是指用于传送或传输电能以用于数据传输和/或用于提供电能的任何期望的设备。电线优选是包括多条单线的组合的电缆。在这种情况下，电缆通常具有接地导体或外部导体以及内部导体形式的一个或多个信号导体。

但是，在本发明的范围内也可以规定，所述电线可以是电气设备的电线、另外的插接连接器的电线或印刷电路板上的电线，例如微带线、或与微带线的连接点。

类似地，术语“接地导体”可以理解为是指带有接地电势或其他参考电势的任何期望的电导体。

类似地，术语“信号导体”可以理解为是指用于传输电数据信号和/或供电信号的任何期望的导体。

为了更好地理解，下面将基本上参考与电缆的连接来描述本发明。这不应理解为限制性的。本领域技术人员能够容易地将术语“电缆”、“外部导体”和“内部导体”换成更通用的术语“线”、“接地导体”和“信号导体”。

插接连接器可以优选地具有壳体，该壳体用于容纳至少一条电线，例如用于容纳电缆。

在优选的实施例中，特别地，单个电缆可以由壳体容纳。为了容纳至少一根电缆，可能有利的是提供用于密封和/或应变减轻作用在电缆上的力的装置，该装置早已为现有技术所公知。

壳体可以是例如由金属构成的导电壳体，优选地例如由塑料构成的不导电壳体。混合形式也是可能的。从制造的角度来看，塑料壳体的使用通常更简单，并且根据使用地点的不同，由于绝缘性能的原因，从电气角度来看也可以提供优点。

根据本发明，电插接连接器还包括至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件，所述输入侧触件可以连接到电线的信号导体(例如，电缆的电缆内部导体)，触件所述输出侧触件可以电连接到插接连接器的内部导体。

因此插接连接器的输入侧触件和插接连接器的输出侧触件在原则上并不电连接于彼此，所述插接连接器的输入侧触件与电导体连接或者至少一根电缆在该输入侧触件处由至少一个内部导体容纳触件，也就是说，没有如下所述的其他措施和改进。

在特别优选的实施例中，至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件在物理上彼此分开。这两个触件可以彼此相对布置，即在一条线或一条轴上。输入侧触件和输出侧触件的彼此面对的那些端部优选地布置在彼此相对定位的两个平面中，优选地彼此平行。

可以规定使用单极插接连接器或多极插接连接器。也就是说，可以规定，分别设置一个输入侧触件和一个输出侧触件，或者设置超过一个的输入侧触件和超过一个的输出侧触件。在每种情况下，优选分别设置两个到二十个输入侧触件，特别优选三个到十个输入侧触件，非常特别优选地多达四个输入侧触件。输出侧触件的数量优选是相似的。

也可以规定，输入侧触点触件和输出侧触点触件的数量彼此不同。

此外，信号导体或电缆内部导体和输入侧触件的数量或者插接连接器内部导体和输出侧触件的数量也可以不同。例如，多个信号导体或电缆内部导体可以组合在同一输入侧触件上。

根据本发明，电插接连接器还具有屏蔽装置，该屏蔽装置可以电连接至至少一条电线的接地连接器(例如，至少一条电缆的外部导体)。

特别是为了获得高数据速率，需要屏蔽以免受不希望的电气或电磁影响。已经发现，有利的是，不仅信号线或电缆本身而且插接连接以及插接连接的电气部件具有高电磁兼容性(EMC)，因此具有合适的屏蔽装置。

根据本发明，进一步规定，插接连接器具有用于电路的插槽(receptacle)和用于封闭插槽的进入口的封闭元件。

在这种情况下，插槽优选地布置成使得其将至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件物理上分开，或者位于至少一个输入侧触件与至少一个输出侧触件之间。

该电路具有触点，以便在将电路插入插槽中时将至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件接触连接。该电路还具有从至少一个输入侧触件到至少一个输出侧触件的传输选项。在多条电线的情况下或在多个信号导体的情况下，可以为每条线或每个信号导体或每个触件或每个要传输的信号分别设计传输选项。

在特别优选的实施例中，电路可以这样地插入在至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件之间，即，电路的输入侧接触区域的一个或多个触点与至少一个输入侧触件接触,电路的输出侧接触区域的一个或多个触点(优选相对于输入侧接触区域平行地延伸，并且与其相对地定位)与至少一个输出侧触件接触。

在本发明的改进方案中，特别规定了，可以将电路设计为印刷电路板，优选设计为双面印刷电路板(具有两个印刷电路板层)或设计为具有超过两个印刷电路板层的多层印刷电路板，设计为多芯片模块、设计为系统级封装、设计为片上系统和/或设计为集成电路。

在特别优选的变型中，电路可以设计为具有一个或多个印刷电路板层的印刷电路板，其中印刷电路板可以具有例如印制导线、通孔和/或电气部件，例如，诸如电阻器、电容器、电感器和/或半导体电路，直至复杂的集成电路或微芯片或专用集成电路(ASIC)。

在当前情况下，具有多层的印刷电路板，即例如“多层印刷电路板”也可以理解为是指包括多个(填充的或非填充的)单面或双面印刷电路板。

为了形成电路，也可以规定以所谓的“多芯片模块”的方式将多个微芯片彼此叠置和/或彼此相邻地布置在共同的芯片封装中，其中芯片封装内的微芯片通过所谓的接合线或通过某种其他已知的连接技术彼此连接和/或与芯片封装或电路的触点连接。

最后，电路也可以设计为“系统级封装”，其中一个或多个微芯片与至少一个其他电气部件(例如，与耦合电容器一起)布置在公共芯片封装内并通过接合线(或以其他方式)连接到彼此和/或与电路的触点连接。

也可以在芯片封装中提供所谓的“片上系统”或常规的微芯片或单个专用集成电路，其中在芯片封装上布置有触点，以实现电路。

为了简单起见，下面将基本上使用印刷电路板作为电路来描述本发明。但这不应理解为限制性的。

电路，特别是多层印刷电路板，可以优选在至少一个表面上，优选在所有面向外的表面上具有金属化。

根据本发明的插接连接器系统使得可以使用模块化的插接连接器，该模块式插接连接器由于插入特定的电路(例如具有期望电子系统的印刷电路板)而具有例如改善信号的性能。因此，插接连接器的功能可以通过各种电路来定义。在这种情况下，插接连接器和与插接连接器连接的电线可以以相同的方式制造用于大量应用。仅电路必须单独匹配特定的应用变型。此外，可以以简单的方式来安装或装配电路。因此，终端用户还可以以简单的方式来决定要安装的变型或对变型进行更改，例如功能扩展。

本发明克服了已经安装的解决方案只能用于限定目的的缺点。几乎任何类型的电子系统及其功能都可以随后安装，例如以印刷电路板的形式。

对于大多数应用而言，可以将可插入插槽中的电路仅由制造商插入一次是有利的，结果是插接连接器或与其连接的电缆的功能得以限定。

所描述的插接连接器系统可以有利地尤其在汽车领域中使用。在这种情况下，可以快速且经济地修改部件，而无需干预必要的相邻的电子系统、或更换整个电缆、印刷电路和/或设备，例如所需的控制设备。

根据本发明的插接连接器系统也可以以适配器或适配器插头的方式使用。

也可以规定，该电路能够用作用于扩展功能的启动模块，该扩展功能例如可以由终端用户购买。因此，插接连接器系统可用于形成访问授权系统。

在本发明的一种改进方案中可以规定，在将电路插入到插槽中时将电路定位在至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件之间。在这种情况下，触件和/或触点可以全部(每个)以相同的接触类型或不同的接触类型来实现。任何期望的组合都是可能的。

在一种改进中，可以规定，也可以将电路的触点和/或插接连接器的触件设计为扁平触件和/或滑动触件和/或焊接区域(也称为“焊盘”)和/或弹簧触件(例如弹簧针)和/或插接触件(公或母)。

特别是当意图将电路插入插槽时，已经发现触点的上述实施例是有利的。不言而喻，其他的接触选择也是可能的，例如具有触头片和用于触头片的合适的插槽的实施例，等等。

在一种改进中，还可以规定，在将插接连接器的触件设计为弹簧触件时，弹簧的松弛长度和/或触件之间的距离选择成当未将电路插入插槽时，至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件也会接触。

在这种情况下，将由输入侧触件和输出侧触件组成的触件对彼此相对布置在一条直线上是有利的。

即使在该电路没有插入插槽的情况下，也可以规定，使至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件形成接触。因此，在这种状态下，插接连接器系统本身将至少能够用作基本实施例。

也可以规定在没有插入的电路的情况下不存在接触。即使当触件设计为弹簧触件时，这也可以实现，例如通过偏置布置，也就是说，触件对的触件不布置成一直线。

可以规定，当使用多极插接连接器时，即使在没有插入电路的情况下，也可以使某些触件形成接触，相反，其他触件仅在电路的插入状态下形成接触。

根据应用，可能有必要通过电路将其他电气部件(例如用于信号处理)集成到插接连接器系统中。

例如，传输技术可以以最佳方式与传输信道匹配。然后可以例如在长线上保持信号完整性，其中，可以特别地提供电路与信道长度和/或信道类型，例如电缆长度和电缆类型的匹配。

替代地或附加地，电路也可以实现插接连接器的重新接线。

在本发明的一种改进中，可以规定，封闭元件至少部分地由导电材料形成，并且当封闭元件封闭插槽的进入口时，该封闭元件与用于插接连接器的屏蔽装置电接触。

封闭元件与插接连接器的屏蔽装置或至少一条电线的接地导体或至少一条电缆的外部导体的直接或间接电连接可以有利地改善插接连接器和电路的屏蔽，例如印刷电路板的电路以及插接连接器内的可能的其他部件的电路。因此，可以提高插接连接器系统的电磁兼容性。在这种情况下，有利的是，接触连接覆盖尽可能大的面积或尽可能完整，因此也具有低电阻。

可以规定，封闭元件具有至少一个接触弹簧，该接触弹簧在封闭元件封闭插槽的进入口时与用于插接连接器的屏蔽装置电接触。

已经发现使用接触弹簧可以建立特别可靠的电连接。无论插接连接器系统在运行期间的表面粗糙度、制造公差以及机械和热负荷如何，都可以通过这种方式提供限定的接触选项。由于使用了接触弹簧，因此可以补偿较大的公差范围，并且可以随时避免插接连接器系统的屏蔽件出现“孔”。

尤其可以规定，封闭元件由具有导电附件的塑料形成，或者(优选完全地)由金属形成。

导电附件尤其应理解为金属板或结构，该金属板或结构可以例如通过夹或粘接而附接在封闭元件的面对插接连接器内侧的那一侧。在这种情况下，导电附件可以优选地是带有接触弹簧的一体设计。也可以规定，接触弹簧导电地连接到导电附件或封闭元件的金属上。当封闭元件插入到进入口中时，接触弹簧可以优选地在用于插接连接器的屏蔽装置与封闭元件或附件之间建立导电连接。

在本发明的一种改进中，可以规定，封闭元件具有用于密封进入口的密封件。

密封件特别是指防止污染和/或防止液体进入的机械密封件。所述密封件可以是橡胶状或泡沫状材料等。

在一种改进中，还可以规定，封闭元件以力配合和/或材料结合和/或互锁的方式固定，优选地夹紧和/或螺纹连接和/或粘接和/或焊接在插接连接器的壳体和/或插接连接器的屏蔽装置和/或插槽中。

根据应用、复杂性和空间要求，例如使用金属板形式的简单的封闭元件可以是有利的。

也可以规定，所述电路，尤其是印刷电路板与所述封闭元件一体地构成。因此可以规定，在插入电路或印刷电路板之后，电路或印刷电路板本身封闭插槽的进入口。

还可以规定，该电路具有电路屏蔽件，并且在用于插接连接器的屏蔽装置上和/或在至少一条电线的接地导体上和/或在封闭元件上和/或在电路上设置至少一个接触元件，以在电路插入到插槽中时将电路屏蔽件与至少一条电线的接地导体电接触连接。

也可以可选地规定，将电路屏蔽件电连接到至少一条电线的至少一根信号导体上，特别是当信号导体承载规定的电势，例如接地电势时，适合于形成足够好的屏蔽。

为了获得插接连接器系统的甚至更好的电磁兼容性，电路的单独的屏蔽(例如除了通过插接连接器的屏蔽装置的屏蔽之外)还可以是印刷电路板的屏蔽，是有利的。即使例如由于损坏而发生环绕电路的插接连接器的电磁泄漏，仍然会以这种方式屏蔽敏感的电子系统，例如印刷电路板的电子系统。

原则上，优选使用屏蔽装置(可选地包括通过封闭元件的屏蔽)和电路屏蔽件的接触连接来冗余地保护插接连接器系统免受电磁干扰现象。

当将电路设计为多层印刷电路板时，该多层印刷电路板可以具有例如环绕表面和由金属，优选为铜构成的边缘金属化层，以形成电路屏蔽。环绕的金属化层构成了屏蔽多层印刷电路板免受电磁辐射的特别简单有效的方式。在这种情况下，规定从连续的金属化层中切出触点，使得所述触点不与电路屏蔽件导电连接。

在本发明的一种改进中，可以规定，将至少一个电气部件集成到电路中，尤其是集成到印刷电路板中，其中，在紧邻至少一个电气部件处形成导热层，其中导热层具有电绝缘的聚合物载体材料，特别是合成树脂和/或环氧树脂，并且还包含氧化铝和/或氮化硼。

可以设置导热层，用于冷却电气部件，特别是在使用双面印刷电路板或具有超过两个印刷电路板层的多层印刷电路板，也就是说主要具有夹心式结构时。尤其可以规定，这种导热层布置在两个印刷电路板之间。导热层可以例如是泡沫状的设计。

泡沫是人工生产的具有蜂窝状结构和低密度的物质。几乎所有塑料都适合发泡。因此，泡沫状的导热层可以以特别简单的方式处理在多层印刷电路板中、在印刷电路板上以及在任何期望的电路之中/之上，并且对载体材料的材料消耗具有有利的影响。

合成树脂提供了良好的电绝缘性，并且可以以增加热导率的方式进行进一步处理。此外，合成树脂是一种经济有效的材料，可以使用少量的处理步骤将其应用于电路，例如应用于具有电气部件的印刷电路板。

由于合成树脂和氧化铝或氮化硼的组合，可以在期望的特性“低电导率”和“高热导率”之间做出特别积极的折衷。包含合成树脂和氧化铝以及氮化硼的组合也是合适的。

环氧树脂和氧化铝以及氮化硼的组合也同样是合适的。包含环氧树脂和氧化铝以及氮化硼的组合也同样是合适的。

在最简单的实施例中，电路可以设计为印刷电路板，并且仅具有印制导线和/或通孔，其结果是，印刷电路板可以仅用于将输入侧触件和输出侧触件接触连接。在这种情况下，根据印刷电路板的设计，可以执行插接连接器的不同布线或钉扎。例如，仅通过更换印刷电路板，就可以将插接连接器从标准设计转换为所谓的“交叉”设计。

此外，可以规定，使用电气部件来影响由插接连接器传输的信号。例如，可以构造由电阻器和/或电容器和/或线圈组成的网络，以使要传输的一个或多个信号专门匹配于将要使用的系统的要求。

也可以提供有源电路。

特别地，可以提供电路的有源和/或无源部件用于阻抗受控的线引导。

所使用的电气部件也可以是半导体部件，例如晶体管，特别是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极晶体管。

可以以特别有利的方式在电路中实施放大器和/或均衡器。

印刷电路板或电路还可以包括诸如微处理器的可编程部件或诸如FPGA(“现场可编程门阵列”)的可编程电路。

可以将电路设计为识别已连接电缆的电缆长度，并根据识别出的电缆长度自动调整信号强度和阻抗。

特别地，可以补偿电压电平和/或波阻。也可以规定，改变传输信号的频率和/或线性化或抑制传输信号中的干扰。

电路，特别是印刷电路板，可以具有任何期望的几何形状，特别是接触区域。电路或印刷电路板优选具有矩形或圆形的接触区域。

接触面积应理解为是指具有触点的印刷电路板的区域。

尤其可以规定，插接连接器设计用于传输符合USB标准的电信号，尤其是用于机动车中。

在这种情况下，可以规定，使用特别是USB 1.0或USB 1.1或USB 2.0或USB 3.0或任何其他甚至更高的标准。

插接连接器系统在原则上可以用于传输数据和/或供电信号。

用于电路的插槽可以具有机械编码布置，以这种方式使得仅可以使用相应地机械编码的电路，特别是印刷电路板，和/或以这种方式，即，电路，例如印刷电路板，只能以一种取向插入。

插接连接器中也可以设置多个电路。

插接连接器系统还可以具有多个用于容纳电路的插槽。

在本发明的特别的改进中，可以规定，所述电路具有与至少一个输入侧触点的输入侧接口，以便连接所述至少一条电线的至少一个信号导体，其中，所述电路具有与至少一个输出侧触点的输出侧接口，并且其中，尤其是至少为了在所述输入侧接口和所述输出侧接口之间进行阻抗控制而设置所述传输选项，其中，输入侧接口的配置与输出侧接口的配置不同。

可以规定，输入侧触点和输出侧触点的数量彼此不同。

接口的不同构造尤其可以通过触点相对于彼此的相应布置来实现，例如，相应的中心距(“间距”)、接口或触点的几何形状、接触连接方式和/或接触材料。

在本发明的一种改进中，可以规定，电路的输入侧接口和输出侧接口分别形成接触区域，这些接触区域相对于插接连接器的纵轴正交地延伸或布置。

插接连接器的纵轴优选地也是插接连接器的插接方向，用于连接到第二插接连接器。纵向轴线可以进一步沿着电线的供应轴延伸。但是，电线的供应也可以相对于纵轴以任何期望的角度，特别是直角进行。

由于两个接口的接触区域相对于插接连接器的纵轴正交延伸，因此接触区域可以特别容易地连接至至少一条电线的至少一根信号导体和插接连接器的至少一个插接连接器内部导体。在这种情况下，电连接还可以提供特别高的传输质量，并且这尤其对于高频技术是有利的。

可选地，可以规定，将电插接连接器设计成两体式的，其中，用于电路的插槽布置在插接连接器的第一部分上或插接连接器的第二部分上，其中插接连接器的第一部分可以以材料结合、互锁和/或力配合的方式连接到插接连接器的第二部分。插接连接器的两个部分优选彼此夹在一起。

为了更换电子系统或插接连接器的功能，更换元件因此可以是电路和/或具有电路的插接连接器的一部分。

插接连接器的两体式设计可以是有利的，特别是作为电路插入的替代，因为可以通过更换一部分(在这种情况下也例如为插接连接器的第一部分)来容易地更换电路。插接连接器的第一部分可以是插接连接器的用于连接至电线的部分，或者可以是插接连接器的用于与第二插接连接器接触的部分。

插接连接器的两个部分可以推入和/或插入彼此之上(之中)。

还可以规定，将用于电路的插槽布置在插接连接器的第一部分或第二部分上，使得当插接连接器的两个部分相互连接时，电路位于插接连接器的第一部分和插接连接器的第二部分之间。

作为替代，电路的插槽也可以以如下方式布置在插接连接器的一部分内，例如第一部分内，使得所述电路不位于与插接连接器的第二部分的连接点处。

但是，电路的插槽优选布置在插接连接器的第一部分的前侧或端部侧，由此可以与插接连接器的另一部分以特别简单的方式进行电接触。

在本发明的一种改进中，电路也可以在两个部分之间分开。例如，电路可以是两体式设计的，其中，尤其是，电路的第一部分可以容纳在插接连接器的第一部分中，电路的第二部分可以容纳在插接连接器的第二部分中。

在一种改进中，可以规定，输入侧接口的输入侧触点具有第一间距，而输出侧接口的输出侧触点具有第二间距。

然后本发明可以有利地用于避免插接连接器内的传统的扇出区域，并且以阻抗受控的方式适配输入侧接口和输出侧接口。例如，可以以这种方式将狭窄的电缆接口扇出成较宽的插头接口。

众所周知，现有技术中的扇出区域会在传输路径中引起干扰点，这对于高频信号的传输尤其不利。由于根据本发明的电路，可以以简单的方式实现具有相同阻抗的两个接口的情况。为此，例如，可以提供印刷电路板，其微带线和通孔以及可选的其他电气部件补偿从各个内部导体或信号导体的过渡的电容行为。因此，根据本发明的电路可以提供间距内的无反射变化。

在本发明的一种改进中，也可以规定，输入侧接口设计成与第一插接连接器标准一致，输出侧接口设计成与第二插接连接器标准一致。

插接连接器标准指的是插接连接器的基本设计，尤其是插接连接器的接口。所述插接连接器标准可以是标准化形式(例如标准化的RJ插接连接)或内部开发或个别形式。

由于根据本发明的电路，即使在两个接口之间的插接连接器标准彼此不同的情况下，也可以提供以最佳方式适合于高频技术的过渡。(原则上会对信号传输产生负面影响的)接口之间的差异，例如不同的线长、中心距(间距)或触点或触件的相对位置，特别是各个触点或触件的几何形状或尺寸以及各个触点或触件的材料类型可以通过适当选择的电路进行电补偿或适配。

在本发明的一种改进中，尤其可以规定，设置传输选项，以便在至少一条电线与第二电插接连接器和/或至少一条电线和插接连接器的两个部分之一之间和/或至少在输入侧接口和输出侧接口之间提供无反射的信号传输。

如果电线和相应的第二插接连接器的设计和供电是已知的，则可以因此以最佳方式设计电路，以确保高频信号传输。

在一种改进中，也可以规定，至少一个信号导体设计为另一印刷电路板的组成部分，并且该另一印刷电路板的至少一个信号导体通过至少一根接触线连接至至少一个输入侧触点。

例如，当插接连接器设计为印刷电路板插接连接器，因此不意图连接至电缆，而是连接至输入侧的其他印刷电路板时，可以使用适当的接触线，所述接触线可以例如焊接在另外的印刷电路板上或中。接触线尤其可以设置成用于与另一印刷电路板的电线的信号导体接触，但是也可以用于与另一印刷电路板的接地导体接触。

在本发明的一种改进中，可以规定，设置传输选项，以便使另一个印刷电路板的信号导体与输入侧触点之间的不同信号传播时间相互匹配，特别是根据不同长度的接触线。

根据电线的连接，尤其是当使用设计为成角度设计的印刷电路板插接连接器的插接连接器时，由于接触线的长度不同，可能会产生不同的信号传播时间，这可能会具有干扰效应，尤其是在传输高频信号时。由于使用了适当设计的电路，例如由于补偿了印刷电路板的上述微带线，因此可以以相对简单的方式解决该问题。

本发明还涉及用于如权利要求14所要求保护的用于插接连接器系统的电插接连接器。

本发明还涉及电路，特别是如权利要求15所要求保护的用于插接连接器系统的印刷电路板。

下面将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

附图分别示出了优选的示例性实施例，在附图中彼此结合地示出了本发明的各个特征。一个示例性实施例的特征还可以以与同一示例性实施例的其他特征分离的方式来实现，并且因此可以由本领域技术人员容易地与其他示例性实施例的特征相结合，以形成其他有利的组合和子组合。

在图中，功能相同的元件设有相同的附图标记，

其中：

图1示意性地示出了根据本发明的插接连接器系统，该插接连接器系统具有电插接连接器和设计为印刷电路板的插入的电路，并且还具有封闭元件，该封闭元件封闭印刷电路板的通向插槽的进入口；

图2示意性地示出了图1的插接连接器系统，其没有印刷电路板并且具有提起来的封闭元件。

图3示意性地示出了图1和图2的具有密封件和导电附件的封闭元件的三维视图。

图4示意性地示出了根据本发明的插接连接器系统，其与具有固定的封闭元件的第二实施例一致。

图5示意性地示出了与第三实施例一致的根据本发明的插接连接器系统。

图6示意性地示出了根据本发明的插接连接器的第一电路图的示例。

图7示意性地示出了根据本发明的插接连接器的第二电路图的示例。

图8示意性地示出了根据本发明的插接连接器的第三电路图的示例。

图9示意性地示出了插接连接器的输入侧接口和输出侧接口之间的间距变化的图示。

图10示意性地示出了设计为印刷电路板插接连接器的插接连接器；和

图11示意性地示出了具有环绕的金属化层和两个印刷电路板层的印刷电路板的图示。

图1示出了插接连接器系统1的一部分。插接连接器系统1具有电插接连接器2和电路3，其在示例性实施例中设计为印刷电路板3。插接连接器2还具有沿插入方向延伸的纵轴L，该纵轴在图中由双向箭头表示。

代替印刷电路板3，原则上可以提供任何期望的电路，例如以多芯片模块、系统级封装、片上系统和/或任何期望的集成电路的形式，也就是说，例如，甚至是单个微芯片或ASIC。为了简化起见，将在示例性实施例中参考印刷电路板3来描述本发明，但是可以将其理解为任何期望的电路的“黑匣子”。

插接连接器2具有壳体4，该壳体在本示例性实施例中由不导电的材料，例如由塑料形成。壳体4尤其用于容纳电线5，该电线在示例性实施例中被设计为电缆5，其通过保持设备6保持在插接连接器2的壳体4中。电缆5是具有接地导体的电屏蔽电缆5，该接地导体设计为外部导体7，特别是设计为屏蔽编织物7，该屏蔽编织物导电地连接至用于插接连接器2的屏蔽装置8。外部导体7具有限定的电势，特别是接地电势，其适合于形成屏蔽。屏蔽编织层7夹在屏蔽装置8和插接连接器2的壳体4之间。屏蔽装置8优选地完全围绕插接连接器2的内部区域延伸，以便完全电磁地屏蔽插接连接器2。

如图1所示，在示例性实施例中设计为电缆5的电缆内部导体10的信号导体10在其面向印刷电路板3的端部电连接到输入侧触件9。插接连接器2具有输出侧触件11，其电连接到插接连接器内部导体12。在示例性实施例中，分别设置三个触件9、11。在当前情况下，该数字可以是任意的。

插接连接器2具有用于印刷电路板3的插槽13，该插槽13设计为在输入侧触件9和输出侧触件11之间的槽状凹部13。插槽13具有进入口14，印刷电路板3可以通过进入口14插入。设有封闭元件15，用于封闭进入口14。

印刷电路板3具有触点16，该触点在当前情况下设计为扁平触件16或焊接区域，并且当印刷电路板3处于插入状态时(如图所示)，其与输入侧触件9和输出侧触件11接触。

在这种情况下，插入的印刷电路板3位于输入侧触件9和输出侧触件11之间。为了确保牢固且特别可靠的接触连接以及印刷电路板3的简单插入和移除，在当前情况下，将插接连接器2的触件9、11实施为弹簧触件9、11。由于使用了弹簧触件9、11，所以可以补偿较大的公差范围，并且可以以简单的方式同时插入印刷电路板3。

印刷电路板3具有印制导线、通孔(在此未示出)和电气部件17。以此方式可以确保从输入侧触件9到输出侧触件11的单独的传输选项。传输选项是多分支的。因此，例如，可以提供相对于当前安装的电缆长度而自动补偿的信号放大操作、阻抗匹配操作、线性化操作,以及可编程电路。还可以规定，印刷电路板3仅具有印制导线和/或通孔，这使得插接连接器2能够可变且可快速更换的钉扎或重新布线。

在该示例性实施例中，插接连接器2的壳体4可选地具有机械编码布置，通过该机械编码布置可以插入例如在当前情况下实施为插头的插接连接器2(例如插入插槽，未显示)。原则上，插接连接器2可以是插头、插座、耦合器或适配器。插接连接器2尤其也可以用作印刷电路板插接连接器，或者可以容纳在设备壳体中。为了进一步的接触连接，插接连接器2可以具有接触套筒18，接触套筒18在其前部区域中电连接到插接连接器内部导体12。

封闭元件15优选地基本上由塑料或由非导电材料形成，并且具有接触弹簧附件19形式的导电附件19。在这种情况下，附件19与插接连接器2的屏蔽装置8电接触，并因此确保封闭的电磁屏蔽。封闭元件15包括用于机械密封进入口14的密封件20。

此外，在封闭元件15上设有接触元件21，该接触元件以附加的接触弹簧的方式将封闭元件15的导电附件19电连接至电路屏蔽件，在当前情况下是印刷电路板3的金属化表面形式的印刷电路板屏蔽件22。此外，在插槽13的下端设有另一接触元件23，该另一接触元件以类似的方式实施并且另外与印刷电路板3的印刷电路板屏蔽件22接触。理想地，在屏蔽件8、19、22的所有侧面上以及在较大表面区域上的电接触连接原则上是有利的。

不言而喻，也可以在印刷电路板3上或在印刷电路板屏蔽件22上设置一个接触元件或所有接触元件21、23。

此外，也可以实现印刷电路板屏蔽件22，而不必借助于接触元件实现与附件19的电接触连接。

仅仅以举例的方式并且以高度抽象的方式示出了印刷电路板3，尤其是其截面结构。印刷电路板3可以是单面印刷电路板，双面印刷电路板或具有超过两个印刷电路板层的多层印刷电路板3。具有两个印刷电路板层26的印刷电路板3在图11中以放大比例示出，这将在后面描述。

所示出的插接连接器系统1可以有利地设置成用于传输符合USB标准的电信号。

图2再次示出了图1中描述的插接连接器系统1，其中已移除印刷电路板3。另外，封闭元件15没有插入进入口14。在图1和2的示例性实施例中，规定了，在移除印刷电路板3时输入侧触件9和输出侧触件11不电接触。对于结构而言，这是一种优选的解决方案，因为易于实现这种布置。通过移除印刷电路板3来实现插接连接器2内的电路的可靠的DC隔离也是有利的。印刷电路板3的设置也可以理解为在本发明的范围内，该印刷电路板仅确保在一些或所有触件9、11之间的可靠的DC隔离。因此，印刷电路板3将在至少一个输入侧触件9和至少一个输出侧触件11之间具有零的传输选项或传输函数。因此，根据实施例，印刷电路板3还可以在插入或移除状态下用作固定元件。

在一个实施例中，也可以规定，在将触件9、11设计为弹簧时，弹簧的松弛长度，或者触件9、11之间的距离选择为即使未插入印刷电路板3时，输入侧触件9和输出侧触件11也接触。

图3以放大和三维的图示出了图1和2的封闭元件15。在这种情况下，封闭元件15基本上由非导电材料形成并且包括上述密封件20。为了确保足够的电磁屏蔽，导电附件19优选地由金属片形成并且推动或安装到封闭元件15上。在这种情况下，设有侧向接触弹簧24，由此即使在将补偿的公差较大的情况下也可以确保可靠地电连接至电缆5的外部导体7或插接连接器2的屏蔽装置8。

在该优选实施例中，接触弹簧24优选地以环形环绕封闭元件15的方式布置。然而，在简化的设计中，单个接触连接或单个接触弹簧24也可以满足要求。

图4示出了根据本发明的插接连接器系统1的第二实施例。在前面的示例性实施例中已经描述的特征在下面不再详细说明。这适用于以下所有图。

图4所示的示例性实施例与图1和2的先前的示例性实施例的不同之处主要在于，封闭元件15以简化的设计如金属片元件或完全由金属制成形成。封闭元件15通过例如螺纹连接以互锁和力配合的方式连接到插接连接器2的屏蔽装置8。封闭元件15优选以凹入的方式在插入状态下布置在插接连接器2的壳体4中。作为替代，也可以是共面设计或封闭元件15从壳体4中突出的设计(例如参见图1)。

图5示出了根据本发明的插接连接器系统1的第三示例性实施例。在这种情况下，插接连接器2设计为耦合器。就设计而言，插接连接器2的前部区域的接触套筒或多个接触套筒18相对于印刷电路板3布置成使得相应的插头能够直接接触在印刷电路板3的输出侧触点16’上。在这种情况下，输出侧触件11由相应的插头形成，该插头可以认为是本插接连接器系统1的组成部分。作为替代，也可以规定，相应的插头与插接连接器2的至少一个输出侧触件11接触。在这种情况下，输出侧触件11和插接连接器内部导体12将是带有接触套筒18的一体式设计。

图6至图8示出简化的电路图，以示出插接连接器系统1的三个示例性变体，或者示出从至少一个输入侧触件9到至少一个输出侧触件11的不同的传输选项的示例。在这种情况下，插接连接器2的输入侧触件9与电缆内部导体10连接，插接连接器2的输出侧触件11与插接连接器内部导体12连接，并且分别示出了印刷电路板3。仅高度示意性地描述了插接连接器2的触件9、11和印刷电路板3的触点16的电接触连接。

在图6的示例性实施例中，印刷电路板3仅起到将电缆内部导体10传递或直接接触连接至插接连接器内部导体12的作用。为此，在最简单的情况下，印刷电路板3可以仅具有通孔。然后，印刷电路板3和传输选项用作所谓的“虚拟”元件。

图7示出了类似于图6的设计，其中印刷电路板3再次仅用于电缆内部导体10和插接连接器内部导体12之间的接触连接，而没有进一步影响信号。然而，该实施例涉及“交叉”连接，也就是说，信号的交叉连接以及因此与图6不同的插接连接器的钉扎。

因此，可以通过更换印刷电路板3在功能上改变插件连接2。

图8示出了另一示例性实施例，其中，当从输入侧触件9传递信号到输出侧触件11时，印刷电路板3的电子系统25(示为“黑匣子”)电气影响一个或多个或所有信号。

本发明还可以用于避免或替换插接连接器内的常规扇出区域，或者用于以阻抗受控的方式适配输入侧接口30和输出侧接口31。通常必须在插接连接器内修改所谓的间距，即触件9、11或触点16的中心距。在这种情况下，电缆内部导体10经常扇出，也就是说，间距变宽，以便实现用于插件连接的正确的尺寸比。在图1、2、4和5中可以清楚地看到这种扇出操作。

通常将电缆内部导体10呈扇出，使得它们的端部处于这样的位置，使得插接连接器内部导体12的相应端部配给电缆内部导体10的每一端部，并且配给彼此的这些端部相对于彼此同轴延伸。

原则上，输入侧和输出侧接口30、31的任何期望的解开选项都是可能的。可以使用电路或印刷电路板3来适配任何期望的引脚分配或插接连接器标准，其中，可以同时通过电路或印刷电路板3的适当电路部件进行阻抗控制。例如，可以从具有星形四边形的传输类型或“绞合”转换成并联的传输类型(“并行对”)。

图9示出了接口30、31的另一示例，其在输入侧和输出侧上不同并且各自具有不同的间距。例如可以具有所示的圆形接触区域的印刷电路板3构成一种适配器，该适配器可以实现从输入侧接口30(当前为窄电缆接口)到输出侧接口31(在当前情况下是更宽的插头接口)的理想适配的传输。因此，在当前情况下，输出侧接口31各个芯或插接连接器内部导体12之间具有更大的距离。如上所述，实际上通常通过扇出区域实现这种过渡，但这会在传输路径中造成干扰点。然而，由于使用合适的电路或印刷电路板3，两个接口30、31可以具有相同的阻抗(例如90欧姆差分)。

例如，可以提供印刷电路板3，其中首先可以从两侧以各自的接口尺寸与印刷电路板3直接接触。然后，印刷电路板3的微带线和通孔的适当设计可以补偿从各个内部导体10、12到印刷电路板3的过渡的电容行为。优选提供间距内的无反射变化。

为了简化，在图9和10中未示出用于印刷电路板3的插槽13。但是，如上所述，印刷电路板3可以插入到插接连接器2中。

图10将图9的插接连接器2图示为印刷电路板插接连接器。如图所示，插接连接器2在输入侧不连接至电缆5，而是连接至另一印刷电路板32。在这种情况下，另一印刷电路板32的多条电线5或信号导体10可通过相应的接触线33接触。也可以通过至少一条接触线33与另一印刷电路板32的接地导体进行接触。接触线33将信号导体10连接到印刷电路板3的触点16或输入侧触件9。

在这种配置中，特别是由于成角度的设计，出现了由于接触线33的长度不同而导致的信号传播时间不同的问题，并且特别是在传输高频信号时，这可以证明具有干扰作用。通过使用适当的电路或印刷电路板3，可以通过相对简单的方式解决该问题。

由于根据本发明的电路的使用，可以在输入侧接口30和输出侧接口31之间提供以最佳方式适合于高频技术的过渡，其中(将对信号传输产生负面影响的)接口30、31之间的差异，例如不同的线长、中心到中心的距离或触件的相对位置、单个触件的几何形状或尺寸以及特别是单个触件的材料类型，可以通过适当设计的电路进行电补偿或适配。

图11示出了作为印刷电路板3的可选配置中印刷电路板3的示意性截面图，可以用于本发明。所述印刷电路板也可以是多层印刷电路板。

根据图11的印刷电路板3在其表面或侧面上包括全表面金属化层22，该金属化层22由铜构成并形成印刷电路板屏蔽件22。为了不使触点16在屏蔽件上短路，在触点16周围切出金属化层22。

通过接触连接27连接并且彼此相距一定距离的两个印刷电路板层26布置在金属化层22内。印刷电路板3的印刷电路板层26通过通孔28连接到触点16。电气部件17优选分别布置在印刷电路板层26的向内的侧上。通孔28和接触连接27也可以形成为一体式。

可以通过围绕或紧邻或邻接的方式在印刷电路板层26和电气部件17之间形成导热层29。

印刷电路板层26之间的距离尤其可以取决于电气部件17的高度和/或工作电压以及导热层29的电绝缘能力。

为了确保导热层29的足够的电绝缘，导热层29可以包含环氧树脂。由于环氧树脂的低导热性，导热层29可以另外地富含氮化硼和/或氧化铝。因此，导热层29的所需厚度可以在很大程度上取决于所述导热层的组成。

因此，也可以使用合成树脂代替环氧树脂。这同样特别合适。

上面图1、图2和图4至图10所描述的实施例的插接连接器2原则上也可以是两体式设计。

Claims (15)

1.插接连接器系统(1)，具有用于连接至至少一条电线(5)以及电路的电插接连接器(2)，其中电插接连接器(2)具有：

-至少一个输入侧触件(9)，其可以电连接到电线(5)的信号导体(10)，

-至少一个输出侧触件(11)，其可以电连接到插接连接器内部导体(12)，

-屏蔽装置(8)，其可以电连接到至少一条电线(5)的接地导体(7)，

-用于电路(3)的插槽(13)，以及

-用于封闭插槽(13)的进入口(14)的封闭元件(15)，其中，电路(3)还具有触点(16)，以便当将电路(3)插入插槽(13)时，接触连接至少一个输入侧触件(9)和至少一个输出侧触件(11),其中电路(3)具有从至少一个输入侧触件(9)到至少一个输出侧触件(11)的传输选项。

2.根据权利要求1所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

电路(3)设计为印刷电路板，优选设计为双面印刷电路板或设计为具有超过两个印刷电路板层(26)的多层印刷电路板，设计为多芯片模块、设计为系统级封装、设计为片上系统和/或设计为集成电路。

3.根据权利要求1或2所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

当电路(3)插入插槽(13)中时，所述电路(3)定位在至少一个输入侧触件(9)和至少一个输出侧触件(11)之间。

4.根据权利要求1、2或3中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

电路(3)的触点(16)和/或插接连接器(2)的触件(9、11)设计为扁平触件和/或滑动触件和/或焊接区域和/或弹簧触件和/或插接触件。

5.根据权利要求1至4中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

当插接连接器(2)的触件(9、11)设计为弹簧触件时，弹簧的松弛长度和/或触件(9、11)之间的距离选择成即使未将电路(3)插入插槽(13)时，至少一个输入侧触件(9)和至少一个输出侧触件(11)也会接触。

6.根据权利要求1至5中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

封闭元件(15)至少部分地由导电材料形成，并且当封闭元件(15)封闭插槽(13)的进入口(14)时，该封闭元件(15)与用于插接连接器(2)的屏蔽装置(8)电接触。

7.根据权利要求1至6中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

封闭元件(15)具有至少一个接触弹簧(21)，在封闭元件(15)封闭插槽(13)的进入口(14)时,所述接触弹簧(21)与插接连接器(2)的屏蔽装置(8)电接触。

8.根据权利要求1至7中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

封闭元件(15)由具有导电附件(19)的塑料或金属组成。

9.根据权利要求1至8中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

封闭元件(15)具有用于密封进入口(14)的密封件(20)。

10.根据权利要求1至9中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

封闭元件(15)以力配合和/或材料结合和/或互锁的方式固定，优选地夹紧和/或螺纹连接和/或粘接和/或焊接在插接连接器(2)的壳体(4)和/或用于插接连接器(2)的屏蔽装置(8)中和/或插槽(13)中。

11.根据权利要求1至10中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

电路(3)具有电路屏蔽件(22)，并且在用于插接连接器(2)的屏蔽装置(8)上和/或在至少一条电线(5)的接地导体(7)上和/或在封闭元件(15)上和/或在电路(3)上设置至少一个接触元件(21、23)，以在电路(3)插入到插槽(13)中时将电路屏蔽件(22)与至少一条电线(5)的接地导体(7)电接触连接。

12.根据权利要求1至11中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

至少一个电气部件(17)集成到电路(3)中，尤其是集成到印刷电路板中，其中，在紧邻至少一个电气部件(17)处形成导热层(29)，其中导热层(29)具有电绝缘的聚合物载体材料，特别是合成树脂和/或环氧树脂，并且还包含氧化铝和/或氮化硼。

13.根据权利要求1至12中一项所述的插接连接器系统(1)，

其特征在于：

电路(3)具有与至少一个输入侧触点(16)的输入侧接口(30)，以便连接所述至少一条电线(5)的至少一个信号导体(10)，其中，电路(3)具有与至少一个输出侧触点(16)的输出侧接口(31)，并且其中，尤其是至少为了在输入侧接口(30)和输出侧接口(31)之间进行阻抗控制而设置所述传输选项，其中，输入侧接口(30)的配置与输出侧接口(31)的配置不同。

14.电插接连接器(2)，用于根据权利要求1至13中一项所述的插接连接器系统(1)。

15.电路(3)，用于根据权利要求1至13中一项所述的插接连接器系统(1)。