CN110495059B - 包括电路的电插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括电路(3)的电插头(2)，所述电路(3)具有输入侧接口(30)，所述输入侧接口(30)具有至少一个输入侧触点(16)，所述至少一个输入侧触点(16)用于连接至少一根电引线(5)的信号导体(10)。此外，电路(3)具有输出侧接口(31)，所述输出侧接口(31)具有至少一个输出侧接触点(16')。根据本发明，电路(3)具有从输入侧接口(30)到输出侧接口(31)的至少用于控制阻抗的传输选项，并且输入侧接口的设计(30)与输出侧接口(31)的设计不同。

Description

包括电路的电插头

技术领域

本发明涉及电插接连接器，以及用于这种插接连接器的电路。

背景技术

用于断开和连接线路的插接连接器早已为人所知，并且特别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。特别地，插接连接器可用于连接至少一根电缆和/或至少一个印刷电路板(PCB)。在本发明范围内使用的术语“插接连接器”代表所有变型。

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

特别是为了实现高数据速率，例如可能需要考虑安装的电缆长度从而匹配阻抗或波阻、和/或处理(即衰减、放大、线性化或以某些其他方式操纵)要以特定应用方式传输的信号。

最后，关于信号处理所需的部件产生了多种变体，这些部件通常必须由制造商单独提供。

已经发现，从制造的观点来看，有时将电路部件和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US5,955,703已知。这种系统可以具有经济优势，因为系统部件因此可以具有相同的设计，并且只有电缆布置必须单独匹配。

根据应用，与交换其他系统部件相比，可以快速简单地部分执行电缆交换。由于许多原因，例如由于系统的损坏或改变或系统的扩展，这种交换可能是必要的。

但是，在许多情况下，电缆交换本身只能很难地进行。特别是在汽车或航空航天工业中就是这种情况。例如，就拆卸而言，由于安装空间方面的限制，通常只在子区域中例如在插接连接的区域中，可以在不需要很多努力的情况下接近铺设在机动车辆中的电缆。

通常需要的各种电缆布置的生产也是复杂且昂贵的。

已知插接连接器的另一个问题是通常需要扇出电缆接口，以便能够满足插接连接器接口的几何要求。然而，这种扇出区域对于特别是高频信号的传输是至关重要的，并且可能对信号质量产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电插接连接器，其中，特别是与现有技术相比，调节电路可能更简单。

根据本发明的电插接连接器包括电路，其中电路具有输入侧接口，该输入侧接口具有至少一个输入侧触点，以便连接至少一根电线的至少一个信号导体。

电线应理解为意指用于运输或传输电能以用于数据传输和/或用于供应电力的任何期望的设备。电线优选地是包括多个单独线的组合的电缆。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。

然而，在本发明的范围内也可以规定，电线是电气设备的电线或另外的插接连接器的电线或印刷电路板上的电线，例如微带线或者微带线的连接点。

类似地，术语“接地导体”可以理解为表示承载地电位或一些其他参考电位的任何期望的电导体。

类似地，术语“信号导体”可以理解为表示用于传输电数据信号和/或电源信号的任何所需导体。

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”交换为更一般的术语“线”、“接地导体”和“信号导体”。

插接连接器可以优选地具有用于接收至少一根电线例如用于接收电缆的壳体。

在优选实施例中，单个电缆尤其可以由壳体容纳。为了接收至少一根电缆，可能有利的是提供用于密封和/或用于消除作用在电缆上的力的装置，这种装置在现有技术中早已为人所知。

壳体可以是导电壳体例如由金属构成，优选地是非导电壳体例如由塑料构成。混合形式也是可能的。从制造的观点来看，塑料壳体的使用通常更简单，并且由于绝缘性能，取决于使用地点，从电气观点来看也可以提供优势。

根据本发明，电路还包括具有至少一个输出侧触点的输出侧接口。

电插接连接器还可以具有至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件，输入侧触件可以连接到至少一根电线的至少一个信号导体(例如电缆的电缆内部导体)，输出侧触件可以优选地电连接到插接连接器的至少一个插接连接器内部导体。

根据实施例，插接连接器的输入侧触件和插接连接器的输出侧触件最初可以不彼此电连接而无需下述进一步的措施和改进，电线连接到输入侧触点或通过输入侧触点至少一根电缆连接到至少一个内部导体的方式。

在一个实施例中，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，并且优选地彼此相对地布置。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位于相对的两个平面中。

然而，对于插接连接器的输入侧触件和插接连接器的输出侧触件，可优选输入侧触件和输出侧触件也可以彼此电连接，原则上无需进一步措施。

可以设置单极插接连接器或多极插接连接器。也就是说，可以规定在每种情况下提供一个输入侧触件或一个输入侧触点和一个输出侧触件或一个输出侧触点或超过一个的输入侧触件或一个输入侧触点和超过一个的输出侧触件或一个输出侧触点。每种情况优选地分别设置两到二十个输入侧触件或触点，特别优选三到十个输入侧触件或触点，并且非常特别优选地多达四个输入侧触件或触点。输出侧触件的数量最好是类似的。

还可以规定输入侧触件和输出侧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。类似地，输入侧触点和输出侧触点的数量在每种情况下也可以是任意的。

可以规定，电插接连接器还具有屏蔽装置，该屏蔽装置可以电连接到至少一根电线的接地连接器(例如至少一根电缆的外部导体)。

屏蔽不希望的电或电磁影响对于实现高数据速率尤其有利。已经发现，有利的是，不仅信号线或电缆本身，而且插接连接和插接连接的电气部件优选地具有高电磁兼容性(EMC)并因此具有适当的屏蔽装置。

根据本发明，电路具有从输入侧接口到输出侧接口的至少用于阻抗控制的传输选项。在多个电线的情况下和/或在多个信号导体的情况下，可以针对每条线或针对每个信号导体或针对每个触件或针对要传输的每个信号单独设计传输选项。

根据本发明，输入侧接口的配置不同于输出侧接口的配置。

因此，根据本发明，提供了一种电气且优选模块化的插接连接器，其例如由于使用特定的电路(例如具有所需电子系统的印刷电路板)而具有信号改善特性。因此，插接连接器的功能可以由各种电路来定义。在这种情况下，插接连接器和连接到插接连接器的电线可以以相同的方式制造用于大量应用。然后，插接连接器可以通过使用不同的电路单独匹配特定的应用变型。此外，可以以简单的方式安装或设置电路。

电路优选地具有至少一个电气部件。

特别地，通过触点相对于彼此的相应布置，例如相应的中心到中心距离(“间距”)、接口的几何形状或者接口的几何形状、接触方式和/或触件材料，可以实现接口的不同配置。

在本发明的发展中，尤其可以规定，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)或多层印刷电路板(具有两个以上印刷电路板层)、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。

因此，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导体轨道、通孔和/或电气部件，诸如例如电阻器、电容器、电感器和/或半导体电路，直到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，具有多个层的印刷电路板，即例如“多层印刷电路板”，也可以理解为包括多个(填充的或未填充的)单面或双面印刷电路板的系统。

为了形成电路，还可以规定，以所谓的“多芯片模块”的方式将多个微芯片一个在另一个之上和/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者通过一些其他已知的连接技术彼此连接和/或连接芯片封装或电路的触点。

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另外的电子部件(例如与耦合电容器一起)布置在共同的芯片封装内并通过接合线(或以某种其他方式)彼此连接和/或连接电路的触点。

所谓的“片上系统”或传统的微芯片或单个专用集成电路也可以在芯片封装中提供，其中触点布置在芯片封装上以便实现电路。

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

电路，特别是多层印刷电路板，优选地可以在至少一个表面上(优选在所有向外的表面上)金属化。

在本发明的发展中，可以规定，电路的输入侧接口和输出侧接口各自形成接触区域，该接触区域相对于插接连接器的纵向轴线正交地延伸或布置。

插接连接器的纵向轴线优选地也是用于连接到第二插接连接器的插接连接器的插接方向。纵轴可以进一步沿电线的供应轴线延伸。然而，电线的供应也可以相对于纵向轴线以任何期望的角度，特别是以直角进行。

由于两个接口的接触区域相对于插接连接器的纵向轴线正交地延伸，所以接触区域可以特别容易地连接到至少一根电线的至少一个信号导体、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。

在一个发展中，还可以规定，电路的触点设计为扁平触件和/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)。

在一个发展中，最终还可以规定，插接连接器的触点设计为扁平触件和/或滑动触件和/或焊接区域和/或弹簧触件(例如弹簧针)和/或插接触件(公或母)。

插接连接器和电路之间的触件制造选择可以是任意的，例如SMD压触点、可以插入印刷电路板或印刷电路板层的相应焊点的简单焊触件，和/或还可以提供所谓的“压配合”触件。

电路可以设计成使其永久地安装在插接连接器内，并且在安装之后分别是不可进入的。这对于大量应用可能是有利的。

然而，在本发明的发展中，可以规定，插接连接器具有用于电路的插槽、和用于封闭插槽的进入口的封闭元件。

在这种情况下，插槽可以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彼此物理地分开或者插槽位于至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件之间。

该变型使得可以以这样的方式配置根据本发明的插接连接器，使得只有当电路插入插槽时、电插接连接器的至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件彼此接触。

在本发明的该变型的一个特别优选的实施例中，电路可以插接至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件之间，使得电路的输入侧接触区域的触点接触至少一个输入侧触件、并且电路的输出侧接触区域(其优选地相对于第一区域平行地延伸并且与其相对地定向)的触点与至少一个输出侧触件接触。

因此，终端用户还可以以简单的方式做出关于要安装的功能的决定或者对功能进行改变，例如功能扩展。

本发明克服了已经安装的解决方案仅可用于特定目的的缺点。实际上，任何类型的电子系统以及因此的功能也可以随后安装，例如以印刷电路板的形式。

对于大多数可以插入插槽的电路应用来说，可能有利的是，制造商仅将电路插入插槽一次、并且因此插接连接器或连接到其的电缆的功能性被限定。

所描述的插接连接器尤其可以有利地用于汽车领域。在这种情况下，可以快速且成本有效地修改部件，而不需要在相邻的必要电子系统中进行干预，或者不需要更换整个电缆、印刷电路和/或设备、例如控制设备。

根据本发明的插接连接器也可以以适配器或适配器插头的方式而使用。

还可以规定，电路能够用作用于扩展功能的启动模块，扩展功能可以例如由终端用户购买。因此，插接连接器可用于形成访问授权系统。

在本发明的一个改进方案中，可以规定，当电路插入插槽时，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/或接触点可以(各自)用相同的接触类型或不同的接触类型实现。任何所需的组合都是可能的。

特别是当要将电路插入插槽时，已经发现触点的上述实施例(扁平触件、滑动触件、焊接区域、弹簧触件和/或插接触件等)是有利的。不言而喻，进一步的触件制造选择也是可能的，例如具有触件刀片和用于触件刀片的适当插槽的实施例等。

即使在电路没有插入插槽的情况下，也可以规定，至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件接触。因此，插接连接器本身至少可以用作该状态下的基本实施例。

在一个改进方案中，可以进一步规定，当插接连接器的触件设计为弹簧触件时，选择弹簧的松弛长度和/或触件之间的距离，以便当电路未插入插槽时，至少一个输入侧触件和至少一个输出侧触件也接触。

在这种情况下，有利的是，将由输入侧触件和输出侧触件构成的触件对布置成一条线中彼此相对。

也可以规定，没有插入电路就不会有接触。这甚至可以在触件设计为弹簧触件时实现，例如通过偏置布置，也就是说，所述布置没有位于触件对的触件的线上。

当使用多极插接连接器时，可以规定，即使在没有插入电路时一些触件接触，并且相反，其他触件仅在电路插入状态下接触。

根据应用，可能需要借助于电路将附加的电气部件(例如用于信号处理)集成到插接连接器中。

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，其中可以特别地规定电路与信道长度和/或信道类型的匹配，例如电缆长度和电缆类型。

作为替代或补充，电路还可以使插接连接器重新布线。

在本发明的一个发展中，可以规定，封闭元件至少部分地由导电材料形成，并且对于封闭元件，当封闭元件关闭插槽的进入口时，与插接连接器的屏蔽装置形成电接触。

将封闭元件直接或间接电连接到插接连接器的屏蔽装置，优选地连接到至少一根电线的接地导体或至少一根电缆的外部导体，可以有利地改善插接连接器的和电路的或印刷电路板的以及插接连接器内其他可能部件的屏蔽。因此可以增加插接连接器的电磁兼容性。在这种情况下，可以是有利的是，该接触连接覆盖尽可能大的面积或尽可能完整并且因此也具有低电阻。

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

已经发现使用接触弹簧建立特别可靠的电连接。无论表面粗糙度、制造公差以及插接连接器在操作期间的机械和热负载如何，都可以以这种方式规定所限定的接触选项。由于使用了接触弹簧，可以补偿大公差范围，并且可以在任何时候避免插接连接器的屏蔽中的“孔”。

特别是可以规定，封闭元件由塑料制成，具有导电附件或(优选完全)由金属制成。

导电附件应理解为特别是指可以附接的金属板或结构，其例如夹住或粘接到封闭元件的面向插接连接器内侧的那一侧。在这种情况下，导电附件优选地可以是具有接触弹簧的单件式设计。还可以规定，接触弹簧与导电附件或封闭元件的金属导电连接。当封闭元件插入进入口时，接触弹簧可以优选地在插接连接器的屏蔽装置和封闭元件或附件之间建立导电连接。

在本发明的一个改进方案中，可以规定，封闭元件具有用于密封进入口的密封件。

密封件尤其是指防止脏污和/或用于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。

在一个改进方案中，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(优选地夹紧和/或螺纹连接和/或粘接和/或焊接)固定到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，使用简单的封闭元件，例如以金属板的形式，可能是有利的。

还可以规定，电路特别是印刷电路板与封闭元件单件式设计。因此可以规定，电路或印刷电路板本身在插接电路或印刷电路板之后关闭插槽的进入口。

可以进一步规定，电路具有电路屏蔽件，并且至少一个触点元件设置在插接连接器的屏蔽装置上和/或至少一根电线的接地导体上和/或封闭元件上和/或电路上，以便在电路插入插槽时将电路屏蔽件电接触连接到至少一根电线的接地导体。

可选地，还可以规定，电路屏蔽件电连接到至少一根电线的至少一个信号导体，特别是当信号导体承载限定的电位，例如地电位(适合于形成足够好的屏蔽)。

除了通过插接连接器的屏蔽装置进行屏蔽之外，电路的单独屏蔽件例如印刷电路板的屏蔽件可能是有利的，以便实现插接连接器的更好的电磁兼容性。即使例如由于损坏而发生围绕电路的插接连接器的电磁泄漏，敏感的电子系统例如印刷电路板的电子系统，仍将以这种方式被屏蔽。

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以冗余方式保护插接连接器免受电磁干扰现象。

当电路设计为多层印刷电路板时，多层印刷电路板可以具有例如由金属构成(优选由铜构成)的环绕表面和边缘金属化，以形成电路屏蔽件。环绕金属化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法。在这种情况下，规定从连续金属化切出触点，使得所述触点不与电路屏蔽件导电连接。

在本发明的一个发展中，还可以规定，电插接连接器是两件式设计，其中电路布置在插接连接器的第一部分或插接连接器的第二部分上，并且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地彼此夹住。

因此，用于更换电子系统或插接连接器功能的交换元件可以是电路和/或具有电路的插接连接器的一部分。

插接连接器的两件式设计可以是有利的，特别是作为电路插入的替代方案，因为可以通过更换一部分(例如在这种情况下也是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用于连接到电线的插接连接器的部分，或者是用于与第二插接连接器接触的插接连接器的部分。

插接连接器的两个部分可以一个推入和/或插接到另一个上和/或另一个中。

在本发明的一个发展中，还可以规定，电路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，该电路定位在插接连接器的第一部分和插接连接器的第二部分之间。

作为替代方案，电路也可以布置在插接连接器的一部分(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。然而，电路优选地布置在插接连接器的第一部分的前部或端侧，由此可以用特别简单的方式与插接连接器的另一部分进行电接触。

在本发明的一个改进方案中，电路也可以在两个部分之间分开。例如，电路可以是两件式设计，其中，特别地，电路的第一部分布置在插接连接器的第一部分上，并且电路的第二部分布置在插接连接器的第二部分上。在这种情况下，电路的两个部分可以可选地设计和/或布置成使得当插接连接器的两个部分连接时，电路的两个部分至少部分地直接接触。为此，电路的两个部分尤其可以布置在插接连接器的两个部分的相应端侧。

在一个发展中，可以规定，输入侧接口的输入侧触点具有第一间距，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，并且以阻抗控制的方式使输入侧接口和输出侧接口适配。例如，可以以这种方式扇出窄的电缆接口以形成更宽的插头接口。

众所周知，现有技术中已知的扇出区域可能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、微带线和通孔以及可选的其他电子部件，补偿来自相应内部导体或信号导体的过渡的电容行为。因此，可以通过根据本发明的电路提供间距的无反射变化。

在本发明的一个发展中，还可以规定，输入侧接口设计符合第一插接连接器标准，输出侧接口设计符合第二插接连接器标准。

插接连接器标准意味着插接连接器(特别是插接连接器的接口)的基本设计。所述插接连接器标准可以是标准化形式(例如标准化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采用彼此不同的插接连接器标准，仍然可以提供适合于高频技术的最佳方式的过渡。接口之间的差异(这些差异原则上会对信号传输产生负面影响)，诸如不同的线路长度、触点或触件的中心距离(间距)或相对位置、各个接触点或触点的几何形状或尺寸、以及特别是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。

在本发明的一个发展中，尤其可以规定，设置传输选项，以便在至少一根电线和第二电插接连接器之间和/或所述至少一根电线和所述插接连接器的两个部分中的一个之间和/或至少在所述输入侧接口和所述输出侧接口之间，提供无反射信号传输。

如果电线和相应的第二插接连接器的设计和供应是已知的，则电路因此可以以最佳方式设计，以便确保高频信号传输。

在本发明的一个变型中，还可以规定，至少一根电线的至少一个信号导体直接连接到至少一个输入侧触点和/或通过至少一根接触线连接到所述至少一个输入侧触点。

在本发明的一个发展中，可以规定，电线设计为另一个印刷电路板，并且另一个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到至少一个输入侧触点。

因此，当插接连接器设计为例如印刷电路板插接连接器，并且因此不打算连接到电缆，而是连接到在输入侧的另一个印刷电路板时，可以例如使用可以焊接在另外的印刷电路板上或中的适当接触线。特别地，可以设置接触线用于与另外的印刷电路板的信号导体或信号承载电线接触，但也可以用于与另外的印刷电路板的接地导体接触。

在本发明的一个发展中，特别地可以规定，设置传输选项以便使得另外的印刷电路板的信号导体和电路的输入侧触点之间的不同信号传播时间彼此匹配，特别是基于不同长度的接触线。

取决于电线的连接，特别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，由于不同的接触线长度，可以产生不同的信号传播时间，这可能会产生干扰效应，尤其是在传输高频信号时。由于使用适当设计的电路，例如由于利用印刷电路板的上述微带线进行补偿，可以以相对简单的方式解决该问题。

在本发明的一个发展中，可以规定，至少一个电气部件集成到电路中(特别是集成到印刷电路板中)，其中导热层紧邻至少一个电气部件形成，其中导热层具有电绝缘聚合物载体材料，特别是合成树脂和/或环氧树脂，和/或还包含氧化铝和/或氮化硼。

可以提供导热层用于冷却电气部件，特别是当使用双面印刷电路板或具有超过两个的印刷电路板层的多层印刷电路板时(也就是说主要采用夹层状结构)。特别地，可以规定这种导热层布置在两个印刷电路板之间。导热层可以是例如泡沫状设计。

泡沫是具有蜂窝结构和低密度的人工生产的物质。事实上，所有塑料都适合发泡。因此，泡沫状导热层可以以特别简单的方式在多层印刷电路板中、在印刷电路板上和在任何所需的电路中/上处理，并且对载体材料的材料消耗具有有利的影响。

合成树脂提供良好的电绝缘性并且可以以提高导热率的方式进一步加工。此外，合成树脂是一种成本有效的材料，其可以使用少量的处理步骤而应用于电路，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，可以在所需的“低导电率”和“高导热率”之间进行特别积极的折衷。含有合成树脂和氧化铝和氮化硼的组合也是合适的。

环氧树脂和氧化铝或氮化硼的组合同样是合适的。含有环氧树脂和氧化铝和氮化硼的组合同样是合适的。

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导体轨道或微带线和/或通孔，因此印刷电路板仅可用于接触连接输入侧触件和输出侧触件。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，插接连接器可以通过仅更换印刷电路板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，以便特别地匹配要传输的信号或信号以满足要使用的系统的要求。

还可以提供有源电路。

特别地，可以提供电路的有源和/或无源部件用于阻抗控制的线路引导。

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。

放大器和/或均衡器可以以特别有利的方式在电路中实施。

印刷电路板或电路还可以包括可编程部件，诸如微处理器或可编程电路，诸如FPGA(“现场可编程门阵列”)。

电路可以设计成识别连接的电缆的电缆长度，并根据识别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/或波电阻。还可以规定，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，可以具有任何所需的几何形状，特别是接触区域。电路或印刷电路板优选地具有矩形或圆形接触区域。

可以规定，插接连接器设计用于传输符合USB标准(特别是用于机动车辆)的电信号。

在这种情况下，可以特别地规定，使用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。

插接连接器可用于传输数据和/或电源信号。

在插接连接器中也可以设置多个电路。

用于电路的插槽可以具有机械编码布置，使得仅可以使用相应的机械编码的电路特别是印刷电路板，和/或使得电路即例如印刷电路板只能以一个方向插入。

插接连接器还可以具有多个用于接收电路的插槽。

本发明还涉及一种用于电插接连接器的电路，特别是印刷电路板。

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，其中本发明的各个特征彼此组合示出。一个示例性实施例的特征也可以以与相同示例性实施例的其他特征分离的方式实施，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组合以形成进一步有利的组合和子组合。

附图说明

在图中，功能相同的元件具有相同的附图标记，

其中：

图1示意性地示出了根据本发明的插接连接器，其具有设计为印刷电路板的插入的电路，并且还具有封闭元件，该封闭元件封闭用于印刷电路板的插槽的进入口；

图2示意性地示出了图1的插接连接器，其没有印刷电路板并且具有凸起的封闭元件；

图3示意性地示出了图1和2的封闭元件的三维图示，其具有密封件和导电附件；

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

图5示意性地示出了根据本发明的插接连接器，其符合第三实施例；

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的示例性变化；

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；

图11示意性地示出了两件式插接连接器；和

图12示意性地示出了具有环绕金属化和两个印刷电路板层的印刷电路板的图示。

具体实施方式

图1示出了插接连接器2的剖面。插接连接器2具有印刷电路板3。插接连接器2还具有沿插入方向延伸的纵向轴线L，如图中的双头箭头所示。

代替印刷电路板3，原则上可以提供任何所需的电路，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(即例如甚至是单个微芯片或ASIC)的形式。出于简化的原因，将参考示例性实施例中的印刷电路板3来描述本发明，但是这可以理解为用于任何期望电路的“黑盒子”。

在本示例性实施例中，插接连接器2具有壳体4，壳体4由非导电材料形成例如由塑料形成。壳体4尤其用于接收电线5，该电线5在示例性实施例中设计为电缆5，电缆5借助于保持装置6保持在插接连接器2的壳体4中。电缆5是带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，特别是作为屏蔽编织物7，与插接连接器2的屏蔽装置8导电连接。外部导体7承载限定的电位，特别是适于形成屏蔽的地电位。屏蔽编织物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，以便完全电磁屏蔽插接连接器2。

从图1中可以看出，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的端部处电连接到输入侧触件9。插接连接器2具有输出侧触件11，其与插接连接器内部导体12电连接。在示例性实施例中，每种情况设置三个触件9、11。在当前情况下，该数量可以是任意的。

插接连接器2具有用于印刷电路板3的插槽13，该插槽设计为输入侧触件9和输出侧触件11之间的槽状或矩形凹槽13。插槽13具有进入口14，印刷电路板3可以通过该进入口14插入。提供封闭元件15用于封闭进入口14。

印刷电路板3具有输入侧接口30，输入侧接口30具有输入侧触点16，以便通过输入侧触件9连接三个电缆内部导体10。印刷电路板3还具有输出侧接口31，输出侧接口31具有输出侧触点16'，以便通过输出侧触件11连接三个插接连接器内部导体12。在当前情况下，触点16、16'设计为扁平触件或焊接区域，并且当印刷电路板3处于插接状态时(如图所示)，与输入侧触件9和输出侧接触件11接触。

在这种情况下，插接的印刷电路板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，插接连接器2的触件9、11在当前情况下实施为弹簧触件9、11。由于使用弹簧触件9、11，可以补偿大的公差范围，并且可以以简单的方式同时插入印刷电路板3。

原则上，印刷电路板3也可以永久方式，例如以材料结合的方式，通过焊接、或通过压接以力配合/互锁的方式借助其触点16、16’连接到触件9、11。出于本发明的目的，印刷电路板3不是绝对必须可从插接连接器2移除。特别地，然后也可以省去插槽13和封闭元件15。此外，可以省去触件9、11，并且触点16、16'也可以直接连接到信号导体或导体10或插接连接器内部导体或导体12。

印刷电路板3可以具有导体轨道，通孔(这里未示出)和电气部件17。通过这种方式可以确保从输入侧触件9到输出侧触点11或在触点16、16'之间的单独的传输选项。传输选项是多方面的。因此，例如，可以提供信号放大操作、阻抗匹配操作、线性化操作，以相对于当前安装的电缆长度和可编程电路自动补偿。还可以规定，印刷电路板3仅具有导体轨道和/或通孔，这使得插接连接器2的可变且可快速更换的钉扎或重新布线成为可能。

在示例性实施例中，插接连接器2的壳体4具有机械编码布置，通过该机械编码布置，插接连接器2(在本实施例中实施为插头)例如可以插入到插座(未示出)中。原则上，插接连接器2可以是插头、插座、耦合器或适配器。特别地，插接连接器2也可以实施为印刷电路板插接连接器或者可以容纳在设备壳体中。为了进一步接触连接，插接连接器2可以具有接触套管18，接触套管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，因此确保了封闭的电磁屏蔽。封闭元件15包括用于机械地密封进入口14的密封件20。

此外，在封闭元件15上设置有接触元件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电连接到电路屏蔽件(在当前情况下是印刷电路板屏蔽件22，呈印刷电路板3的金属化表面的形式)。此外，在插槽13的下端设置有另一个接触元件23，该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的所有侧面和大表面区域上的电接触连接原则上是有利的。

不言而喻，一个接触元件或所有接触元件21、23也可以设置在印刷电路板3上或印刷电路板屏蔽件22上。

此外，还可以实现印刷电路板屏蔽件22，而不必通过接触元件提供与附件19的电接触连接。

印刷电路板3，特别是其分段结构，仅作为示例并以高度抽象的方式示出。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26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12中以放大的比例示出，这将在后面描述。

可以有利地设置所示的插接连接器2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2，其中已经移除了印刷电路板3。此外，封闭元件15未插入进入口14中。在图1和2的示例性实施例中规定，当移除印刷电路板3时，输入侧触件9和输出侧触点11不电接触。这是一种在构造方面优选的方案，因为它易于实现这种布置。通过移除印刷电路板3在插接连接器2内实现电路的可靠DC隔离也可能是有利的。在一些或所有触件9、11之间仅确保可靠的DC隔离的印刷电路板3的设置也可以理解为在本发明的含义内。因此，印刷电路板3在至少一个输入侧触件9和至少一个输出侧触件11之间将具有零传输选项或传输功能。因此，印刷电路板3也可以用作固定元件-取决于实施例而处于插入或移除状态。

在一个实施例中，可以规定弹簧的松弛长度(当触件9、11设计为弹簧时)、或者触件9、11之间待选择的距离，使得即使在未插入印刷电路板3时，输入侧触件9和输出侧触件11接触。

图3以放大的比例和三维图示示出了图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优选地由金属板形成并且推到或安装到封闭元件15上。在这种情况下设置侧向接触弹簧24，由此可以确保即使在要补偿较大的公差范围时，也可以与电缆5的外部导体7或插接连接器2的屏蔽装置8进行可靠的电接触连接。

在该优选实施例中，接触弹簧24优选地以环形地环绕封闭元件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2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解释。这适用于以下所有图。

图4中所示的示例性实施例与图1和2的前述示例性实施例的不同之处主要在于，封闭元件15以简化的设计形成为金属板元件或完全由金属制成。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优选地以插入状态凹入地布置在插接连接器2的壳体4中。作为替代方案，也可以是共面设计或其中封闭元件15从壳体4突出的设计(参见例如图1)。

图5示出了根据本发明的插接连接器2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。在设计方面，插接连接器2的前部区域的接触套管18相对于印刷电路板3布置，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。因此，在这种情况下，输出侧触件11省略或对应于接触套管18。

电路或印刷电路板3的输出侧触点16'也可以设计成与第二插接连接器直接接触。然后，输出侧触点16'可以设计为例如接触套管18或者任何所需的其他类型的触件的形式。因此，输出侧接口31可以同时形成插接连接器2的接口，用于与第二插接连接器接触。

图6至图8示出了简化的电路图，以便示出插接连接器2的三个示例性变型，或者为了示出从至少一个输入侧触件9到至少一个输出侧触件11的不同传输选项的示例。在这种情况下，具有电缆内部导体10的插接连接器2的输入侧部分、和具有插接连接器内部导体12的插接连接器2的输出侧部分、以及印刷电路板3在每种情况下示出了。插接连接器2的触件9、11和印刷电路板3的触点16、16'的电接触连接仅仅是高度示意性地示出。

图6至8以相同的方式示出了输入侧接口30和输出侧接口31。然而，实际上，接口30、31彼此不同(其他方面中，在几何形状方面，例如不同的间距和/或通过所使用的材料的类型)。

在图6的示例性实施例中，印刷电路板3仅用于将电缆内部导体10传递或直接接触连接到插接连接器内部导体12。为此，印刷电路板3在最简单的情况下可以仅具有通孔。然后，印刷电路板3和传输选项用作所谓的“虚设”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，而不进一步影响信号。然而，该实施例涉及“交叉”连接，即信号的交叉连接以及因此插接连接器的钉扎与图6不同。

因此，可以通过更换印刷电路板3来功能地改变插接连接2。

原则上，输入侧和输出侧接口30、31的任何期望的非编织选项都是可能的。可以使用电路或印刷电路板3来调整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”，到并行类型的传输(“并行对”)进行转换。

图8示出了另一示例性实施例，其中印刷电路板3的电子系统25(图示为“黑盒子”)在从输入侧触件9传递到输出侧触件11时电气地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传统插接连接器内的扇出区域，或者用于以阻抗控制的方式适配输入侧接口30和输出侧接口31。所谓的间距，即触点16、16'的中心距离，通常必须在插接连接器内进行修改。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，以便实现插接连接的正确尺寸比。在图1、2、4和5中可以清楚地看到这种扇出操作。

电缆内部导体10通常扇出，使得它们的端部占据一位置，使得插接连接器内部导体12的相应端部分配给电缆内部导体10的每一端，并且彼此分配的端部同轴地相对彼此延伸。

图9示出了接口30、31的另一个示例，它们在输入侧和输出侧是不同的，并且每个都具有不同的间距。印刷电路板3，例如可以具有如所示的圆形接触区域30.1、31.1，构成一种类型适配器，其使得可以理想地适配从输入侧接口30(在本情况中为窄电缆接口)到输出侧接口31(在本情况下为更宽的插头接口)的传输。因此，在当前情况下，输出侧接口31在各个芯或插接连接器内部导体12之间具有较大的距离。如上所述，这种过渡通常在实践中通过扇出区域实现，但是这会在传输路径中引起干扰点。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，其中最初可以从印刷电路板3的两侧以相应的接口尺寸直接接触。然后，印刷电路板3的微带线和通孔的合适设计可以补偿从相应的内部导体10、12到印刷电路板3的过渡的电容行为。优选地提供间距的无反射变化。

电路或印刷电路板3的接口30、31各自优选地形成接触区域30.1、31.1，接触区域30.1、31.1相对于插接连接器2的纵向轴线L正交地延伸。

在图9和10中，印刷电路板3永久地安装在插接连接器2的壳体4中或者集成在那里。然而，印刷电路板3也可以插入插接连接器2中(例如插入上述插槽13中)。

图10示出了图9的插接连接器2作为印刷电路板插接连接器。如图所示，插接连接器2没有连接到电缆5，而是连接到输入侧的另一个印刷电路板32。在这种情况下，另外的印刷电路板32的多个电线5或信号导体10可以通过相应的接触线33接触。也可以通过至少一个接触线33与另外的印刷电路板32的接地导体接触。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的不同长度引起的不同信号传播时间的问题，并且这可以证明具有干扰效应，尤其是在传输高频信号时。通过使用适当的电路或印刷电路板3，可以以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之间提供适合于高频技术的最佳方式的过渡，其中接口30、31之间的差异会对信号传输产生负面影响，诸如特别是不同的线路长度、触件的中心距离或相对位置、各个触件的几何形状或尺寸以及各个触件的材料类型，可以通过适当设计的电路进行电补偿或适配。

图11示出了具有两件式插接连接器2的本发明的变型。在这种情况下，电路或印刷电路板3布置在插接连接器2的第一部分2.1上，其中插接连接器2的第一部分2.1可以用互锁方式或其他方式连接到插接连接器2的第二部分2.2。为此目的，提供了未详细指定的锁定钩，其可以接合在相应的插槽后面，没有详细说明。

在该变型中，电路或印刷电路板3可以布置在插接连接器2的第一部分2.1上，使得当插接连接器2的两个部分2.1、2.2彼此连接时，电路或印刷电路板3定位在插接连接器2的第一部分2.1和插接连接器2的第二部分2.2之间。

作为替代方案，电路或印刷电路板3也可以定位在第一部分2.1的任何所需点处。然而，可以将电路或印刷电路板3定位成使得它们可以同时用于第二部分的触件的端部与第一部分的触件的端部之间的过渡。

图1、2和4至10的上述实施例的插接连接器2原则上也可以是两件式设计。

图12示出了可用于本发明的，作为具有两个印刷电路板层26的印刷电路板3的可选配置中的印刷电路板3的示意性剖视图。所述印刷电路板可以是多层印刷电路板。

根据图12的印刷电路板3在其表面或侧面上包括全表面金属化22，全表面金属化22由铜构成并形成印刷电路板屏蔽件22。围绕触点16、16'切出金属化22，以便不将触点16、16'短路到屏蔽件上。

两个印刷电路板层26布置在金属化22内，所述印刷电路板层26通过接触连接27连接并且彼此相距一定距离。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、16'。电子元件17优选分别布置在印刷电路板层26的向内侧上。通孔28和接触连接27也可以一体形成。

导热层29可以以包围或紧邻的、优选相邻的方式形成在印刷电路板层26和电气部件17之间。

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可另外富含氮化硼和/或氧化铝。因此，导热层29的所需厚度可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。

Claims (15)

1.一种电插接连接器(2)，包括壳体和永久地且不可访问地安装在所述壳体内的电路(3)，其中所述电路(3)具有输入侧接口(30)，所述输入侧接口(30)具有至少一个输入侧触点(16)以便连接至少一根电线(5)的至少一个信号导体(10)，并且其中电路(3)具有输出侧接口(31)，所述输出侧接口(31)具有至少一个输出侧触点(16')，

其特征在于：

电路(3)具有至少用于从输入侧接口(30)到输出侧接口(31)的阻抗控制的传输选项，并且其中输入侧接口(30)的配置不同于输出侧接口(31)的配置，

电路(3)的输入侧接口(30)和输出侧接口(31)各自形成接触区域(30.1、31.1)，所述接触区域相对于电插接连接器(2)的纵向轴线(L)正交地延伸，所述接触区域(30.1、31.1)间隔隔开并且在平行于纵向轴线的方向上彼此相对定向。

2.如权利要求1所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

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

3.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

电路(3)的触点(16、16')设计为扁平触件或滑动触件或焊接区域或弹簧触件或插接触件。

4.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

电插接连接器(2)是两件式设计，其中电路(3)布置在电插接连接器(2)的第一部分(2.1)或电插接连接器(2)的第二部分(2.2)上，并且其中电插接连接器(2)的第一部分(2.1)能够用材料结合、互锁和/或力配合的方式连接到电插接连接器(2)的第二部分(2.2)。

5.如权利要求4所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

电路(3)布置在电插接连接器(2)的第一部分(2.1)或第二部分(2.2)上，使得当电插接连接器(2)的两个部分(2.1、2.2)彼此连接时，电路(3)位于电插接连接器(2)的第一部分(2.1)和电插接连接器(2)的第二部分(2.2)之间。

6.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

电插接连接器(2)具有用于电路(3)的插槽(13)、和用于封闭插槽(13)的进入口(14)的封闭元件(15)。

7.如权利要求6所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

封闭元件(15)至少部分地由导电材料形成，并且在封闭元件(15)封闭插槽(13)的进入口(14)时，封闭元件(15)与电插接连接器(2)的屏蔽装置(8)电接触，所述屏蔽装置能够电连接到至少一根电线(5)的接地导体(7)。

8.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

输入侧接口(30)的输入侧触点(16)具有第一间距，输出侧接口(31)的输出侧触点(16')具有第二间距。

9.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

输入侧接口(30)设计成符合第一插接连接器标准，输出侧接口(31)设计成符合第二插接连接器标准。

10.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

设置传输选项，以便在至少一根电线(5)和第二电插接连接器之间、和/或在至少一根电线(5)和电插接连接器(2)的两个部分(2.1、2.2)中的一个之间、和/或至少在输入侧接口(30)和输出侧接口(31)之间提供无反射信号传输。

11.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

电线(5)设计为另一印刷电路板(32)的组成部分，并且另一印刷电路板(32)的至少一个信号导体(10)通过至少一根接触线(33)连接到至少一个输入侧触点(16)。

12.如权利要求2所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

设置传输选项，以便使另一印刷电路板(32)的信号导体(10)与电路(3)的输入侧触点(16)之间的不同信号传播时间彼此匹配，所述传输选项基于不同长度的接触线(33)设置。

13.如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

至少一个电气部件(17)集成在电路(3)中，其中导热层(29)紧邻至少一个电气部件(17)而形成，并且其中导热层(29)具有电绝缘的聚合物载体材料。

14.如权利要求13所述的电插接连接器(2)，

其特征在于：

所述电绝缘的聚合物载体材料为合成树脂或环氧树脂，其中，包含氧化铝和/或氮化硼。

15.一种用于如权利要求1至2中任一项所述的电插接连接器(2)的电路(3)。

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