CN113871939A - 一种免焊垂直表贴射频接触件及其模块 - Google Patents

一种免焊垂直表贴射频接触件及其模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种免焊垂直表贴射频接触件及其模块，射频接触件包括外壳体、内导体和绝缘子，外壳体包括壳体Ⅰ、壳体Ⅱ、壳体Ⅲ和壳体Ⅳ，内导体包括接触件、毛纽扣和触头，毛纽扣设置在接触件和触头之间；绝缘子包括用于支撑固定接触件的绝缘子Ⅰ和用于支撑固定接触件、毛纽扣及触头的绝缘子Ⅱ；触头尾部延伸出绝缘子Ⅱ和壳体Ⅱ的尾部，触头可以压缩毛纽扣沿绝缘子Ⅱ轴向浮动；壳体Ⅲ的尾端延伸出壳体Ⅳ的尾端，壳体Ⅲ与壳体Ⅱ之间设置有弹簧，壳体Ⅲ可以压缩弹簧在壳体Ⅳ内轴向浮动。本发明解决了射频接触件与印制板的免焊互连，提高了表贴射频接触件与印制板端接的可靠性及维修性，同时可实现接触件的集成化、模块化应用。

Description

一种免焊垂直表贴射频接触件及其模块
技术领域
本发明涉及连接器技术领域，具体涉及一种免焊垂直表贴射频接触件及其模块。
背景技术
用于印制板的垂直表贴射频接触件，目前主要采用焊接和免焊硬连接的结构形式。焊接形式的表贴射频接触件采用SMT贴装技术，基于回流焊装配工艺，实现表贴射频接触件和印制板的装配，现有表贴射频接触件的射频性能稳定、具备一定的环境适应性，但装配工艺较为复杂化，背板组件的维修性较差。另外一类为免焊硬连接的表贴射频连接器，该类连接器通过外壳体件的法兰盘结构实现与印制板的固定，内导体略突出尾部端面，采用法兰结构强行使内导体与焊盘接触。主要解决产品测试和模块互连，但如果印制板较薄，当连接器较多或者较为密集的时候，印制板表面容易发生平面度恶化，导致连接器的内外导体接触不良；另一方面，在不同环境应力下，内导体受力过大可能导致缩针现象，引发信号瞬断。
发明内容
为克服以上问题，本发明提出一种免焊垂直表贴射频接触件及其模块，采用弹性件毛纽扣为内导体，采用具有浮动功能的接触环为外导体，实现与印制板焊盘的弹性接触，解决了接触件与印制板的免焊互连，提高了表贴射频接触件与印制板端接的可靠性及维修性，同时可实现接触件的集成化、模块化应用。
本发明具体是通过以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种免焊垂直表贴射频接触件，包括外壳体、内导体和绝缘子，所述的外壳体包括壳体Ⅰ、壳体Ⅱ、壳体Ⅲ和壳体Ⅳ，内导体包括接触件、毛纽扣和触头，毛纽扣设置在接触件和触头之间，所述的接触件为插孔接触件或插针接触件；绝缘子包括用于支撑固定接触件的绝缘子Ⅰ和用于支撑固定接触件、毛纽扣及触头的绝缘子Ⅱ；定义接触件所在一端的方向为前端，触头所在的一端的方向为尾端，触头尾部延伸出绝缘子Ⅱ和壳体Ⅱ的尾部，触头与绝缘子Ⅱ间隙配合，使触头可以压缩毛纽扣沿绝缘子Ⅱ轴向浮动；壳体Ⅲ的尾端延伸出壳体Ⅳ的尾端，壳体Ⅲ与壳体Ⅱ之间设置有弹簧，壳体Ⅲ与壳体Ⅳ之间间隙配合，使壳体Ⅲ可以压缩弹簧在壳体Ⅳ内轴向浮动。
进一步地，绝缘子Ⅰ和绝缘子Ⅱ装配在壳体Ⅱ内，且绝缘子Ⅰ位于壳体Ⅰ尾端和绝缘子Ⅱ之间；接触件的尾部设置有台阶Ⅰ用于和绝缘子Ⅰ配合对接触件进行限位；绝缘子Ⅱ尾端设有台阶Ⅱ用于和设置在触头顶部的台阶Ⅲ配合对触头进行限位；
所述的壳体Ⅲ设置在壳体Ⅱ尾部外，壳体Ⅳ设置在弹簧和壳体Ⅲ外部，且壳体Ⅳ前端被壳体Ⅱ的台阶Ⅳ限位，壳体Ⅳ尾端的台阶Ⅴ与壳体Ⅲ的台阶Ⅵ配合对壳体Ⅲ进行限位。
进一步地，所述壳体Ⅲ为环状且其前端内径大于尾端内径，使壳体Ⅲ内壁为斜面，壳体Ⅱ尾端设有多个弹性瓣，弹性瓣径向与壳体Ⅲ弹性接触。
进一步地，所述触头浮动的距离为触头尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h1，壳体Ⅲ浮动的距离为壳体Ⅲ尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h2。
本发明同时提供一种免焊垂直表贴射频接触件模块，包括固定框、印制板和免焊垂直表贴射频接触件，所述固定框上设置有多个安装孔位和螺柱，固定框与印制板通过螺柱配合定位，保证位置度，并采用紧固件进行安装固定；免焊垂直表贴射频接触件装配在安装孔位中，所述的免焊垂直表贴射频接触件为权利要求1-6任一所述的射频接触件。
进一步地，所述射频接触件壳体Ⅱ上的台阶Ⅳ的前端面被固定框中的安装孔位台阶限位，壳体Ⅳ与固定框之间螺纹紧固或滚花过盈强装，从而实现整个接触件在固定框内的固定。
优选地，免焊垂直表贴射频接触件的壳体Ⅳ前端设置有倒角结构，用于装配时避让固定框的安装孔位。
进一步地，免焊垂直表贴射频接触件的触头尾端与印制板内焊盘弹性接触；壳体Ⅲ与印制板的外焊盘弹性接触，使触头及壳体Ⅲ尾部实现一定的浮动；壳体Ⅲ尾端为台阶结构，用于提高接触的可靠性。
更进一步地，当射频接触件进行浮动时，触头浮动的距离为触头尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h1，壳体Ⅲ浮动的距离为壳体Ⅲ尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h2。
更进一步地，射频接触件浮动时，壳体III压缩弹簧回退产生正压力F1，壳体Ⅲ内壁的斜面结构迫使壳体II尾端的弹性瓣收口，弹性瓣形变挠度产生径向接触应力，保证与壳体Ⅲ可靠接触；同时，壳体Ⅲ的内壁对壳体Ⅱ的尾部提供正压力F2，F2分解出轴向力F21，最终壳体Ⅲ与焊盘的接触压力为(F1+F21)。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用弹性件毛纽扣为内导体，提高了高频趋肤电流的传输稳定性。采用环状且具有斜面特征的壳体Ⅲ为外导体，实现了外导体与印制板焊盘的360°有效接触，降低了链路间的电磁耦合效应。触头与毛纽扣连接，壳体Ⅲ与弹簧连接，射频接触件装入固定框后，与毛纽扣连接的触头与印制板内焊盘弹性接触，与弹簧连接的外导体与印制板外焊盘弹性接触，从而可以保证接触的可靠性。射频接触件浮动时，触头回退压缩毛纽扣产生轴向压力，壳体Ⅲ回退过程中，由于壳体Ⅲ内壁为斜面，对壳体Ⅱ尾端产生的正压力F2可以分解出轴向力F21，保证壳体Ⅱ和壳体Ⅲ的弹性可靠接触，实现滑动过程外导体的电连续性。壳体Ⅱ六个弹性瓣收口，还可以进一步降低开槽引入的阻抗波动，提高壳体Ⅱ尾部开槽结构的稳定性。本发明实现了射频接触件与印制板的免焊垂直表贴互连，同时可实现模块化、高密度射频集成互连，提高了射频印制板的维修性，同时还降低了印制板的研发风险和研发成本。
附图说明
图1是本发明射频接触件的剖视图；
图2是免焊垂直表贴射频接触件模块的整体示意图；
图3是图2的局部剖视图；
图4是图3中局部A的放大图；
图5是壳体Ⅲ对壳体Ⅱ尾部正压力F2的力分解示意图；
图6是射频接触件与固定框装配示意图。
图7是印制板上内外焊盘的示意图。
其中，1-壳体Ⅰ，2-壳体Ⅱ，3-壳体Ⅲ，4-壳体Ⅳ，5-插孔接触件，6-毛纽扣，7-触头，8-绝缘子Ⅰ，9-绝缘子Ⅱ，10-弹簧，11-台阶Ⅰ，12-台阶Ⅱ，13-台阶Ⅲ，14-台阶Ⅳ，15-台阶Ⅴ，16-台阶Ⅵ，17-弹性瓣，18-固定框，19-印制板，20-安装孔位，21-螺柱，22-紧固件，23-安装孔位台阶，24-倒角结构，25-台阶结构，26-内焊盘，27-外焊盘，28-一字槽。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面将结合实施例和附图来进一步阐述本发明。本实施例以本发明的技术为基础实施，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本发明提供一种基于射频弹针的免焊垂直表贴射频接触件，包括壳体Ⅰ1、壳体Ⅱ2、壳体Ⅲ3、壳体Ⅳ4、插孔接触件5、毛纽扣6、触头7、用于支撑固定插孔接触件的绝缘子Ⅰ8、用于支撑固定插孔接触件和毛纽扣及触头的绝缘子Ⅱ9以及设置在壳体Ⅲ和壳体Ⅱ之间的弹簧10。所述的插孔接触件、毛纽扣、触头共同组成内导体，毛纽扣位于插孔接触件和触头之间。
定义插孔接触件所在一端的方向为前端，触头所在的一端的方向为尾端，壳体Ⅰ的尾部与壳体Ⅱ通过滚花过盈或螺纹连接固定在一起，绝缘子Ⅰ和绝缘子Ⅱ装配在壳体Ⅱ内，且绝缘子Ⅰ位于壳体Ⅰ尾端和绝缘子Ⅱ之间，插孔接触件的尾部设置有台阶Ⅰ11，台阶Ⅰ与绝缘子Ⅰ配合对插孔接触件进行限位。绝缘子Ⅱ尾端设置有台阶Ⅱ12，触头顶部设置有台阶Ⅲ13，台阶Ⅱ与台阶Ⅲ配合对触头进行限位。触头与绝缘子Ⅱ间隙配合，使触头可以压缩毛纽扣沿绝缘子Ⅱ轴向滑动，触头尾部延伸出绝缘子Ⅱ和壳体Ⅱ的尾部。
前述的插孔接触件5也可以设置成插针接触件形式，本发明对此不做特别限定。
壳体Ⅲ设置在壳体Ⅱ的尾部外，且壳体Ⅲ与壳体Ⅱ上的台阶Ⅳ14之间设置有弹簧10，壳体Ⅳ设置在弹簧和壳体Ⅲ外部，且壳体Ⅳ的前端被壳体Ⅱ的台阶Ⅳ14限位，壳体Ⅳ的尾端设置有台阶Ⅴ15，台阶Ⅴ与壳体Ⅲ外壁的台阶Ⅵ16配合对壳体Ⅲ进行限位，且壳体Ⅲ与壳体Ⅳ之间间隙配合，使壳体Ⅲ可以压缩弹簧在壳体Ⅳ内轴向滑动。壳体Ⅲ的尾端延伸出壳体Ⅳ的尾端，同时，壳体Ⅲ的尾端位于触头尾端和壳体Ⅳ尾端之间，如图4所示。
所述的壳体Ⅲ为环状且其前端内径大于其尾端内径，使壳体Ⅲ内壁为斜面，如图1所示。壳体Ⅱ的尾端间隔设置有多个开槽使壳体Ⅱ尾端形成多个弹性瓣17，从而使壳体Ⅱ的尾部形成具有一定弹性的开口孔，如图6所示，弹性瓣径向弹性接触壳体Ⅲ。一种实施例为壳体Ⅱ的尾部形成6个弹性瓣。
本发明所述的射频接触件进行浮动时，触头压缩毛纽扣沿绝缘子Ⅱ轴向滑动，其浮动的距离为触头尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h1。壳体Ⅲ压缩弹簧沿壳体Ⅳ轴向滑动，其浮动的距离为壳体Ⅲ尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h2，如图4所示。
本发明同时提供一种免焊垂直表贴射频接触件模块，该模块包括固定框18、印制板19和前述的免焊垂直表贴射频接触件，所述固定框上设置有多个射频接触件安装孔位20和螺柱21，前述的免焊垂直表贴射频接触件装配在安装孔位中，固定框与印制板通过固定框上的螺柱配合定位，保证位置度，同时采用垫圈、弹垫、螺母紧固件22与印制板安装固定，保证每个射频孔位与印制板焊盘的对位精度。
本发明所述的射频接触件与固定框和印制板配合装配时，射频接触件从图6所示的下部往上进行安装，射频接触件壳体Ⅱ上的台阶Ⅳ的前端面被固定框中的安装孔位台阶23限位，之后依次放入弹簧、壳体Ⅲ和壳体Ⅳ。一种实施例为：壳体Ⅳ外圆设置有螺纹，用于和固定框螺纹紧固。在其它实施例中，壳体Ⅳ也可以与固定框之间滚花过盈强装。壳体Ⅳ尾端还设置有一字槽28便于安装使用。壳体Ⅳ与固定框螺纹紧固后，将弹簧和壳体Ⅲ限位在壳体Ⅳ中，实现整个接触件在固定框内的固定。壳体Ⅳ的前端被壳体Ⅱ的台阶Ⅳ限位，壳体Ⅳ尾端的台阶Ⅴ与壳体Ⅲ外壁的台阶Ⅵ配合对壳体Ⅲ进行限位。
进一步地，壳体Ⅳ前端设置有倒角结构24，用于装配时避让固定框的安装孔位。
进一步地，所述射频接触件的壳体Ⅲ尾端为台阶结构25，用于降低与印制板焊盘的有效接触面积，提高接触的可靠性。
解决表贴射频接触件与印制板的免焊互连，关键在于实现接触件端接面内外导体与印制板内外焊盘的弹性接触，弹性接触的目的在于保证射频链路的信号传输质量以及环境适应性。本发明射频接触件内导体为弹性件毛纽扣，毛纽扣作为弹性件，一是作为传输通道内导体，二是提供触头的弹力；射频接触件装入固定框后，与毛纽扣连接的触头尾端与印制板内焊盘26弹性接触，触头与印制板配合时压缩毛纽扣以提供适当的正压力，保证可靠的弹性接触。绝缘子Ⅱ作为传输通道介质，支撑毛纽扣和触头，引导触头滑动。绝缘子Ⅰ支撑插孔接触件，同时卡在插孔台阶Ⅰ上，防止插孔接触件回退，保证轴向固定性。插孔接触件的前端为标准界面的收口孔结构，尾端与毛纽扣接触。与弹簧连接的壳体Ⅲ的尾端与印制板的外焊盘27弹性接触，壳体Ⅲ与印制板配合时弹簧提供适当的正压力，保证可靠的弹性接触。
射频接触件装入固定框后，触头及壳体Ⅲ与印制板配合实现弹性接触，使触头及壳体Ⅲ尾部实现一定的浮动。其中，触头浮动的距离为触头尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h1，壳体Ⅲ浮动的距离为壳体Ⅲ尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h2。射频接触件浮动时，触头回退压缩毛纽扣产生轴向压力，壳体Ⅲ回退过程中，一方面压缩弹簧对壳体Ⅱ产生正压力F1，另一方面壳体Ⅲ的内孔为斜面，回退过程中对壳体Ⅱ的尾部产生一定的挤压力，使壳体Ⅱ尾部的弹性瓣收口，同时壳体Ⅲ内壁对壳体Ⅱ的尾部提供正压力F2，F2分解出轴向力F21，根据作用力与反作用力，最终提供外导体(壳体Ⅲ)与焊盘的接触压力为(F1+F21)。壳体Ⅱ为弹性六瓣结构，在壳体Ⅲ回退过程受力收口(不能并紧)，正压力F2保证壳体Ⅱ和壳体Ⅲ的弹性可靠接触，实现滑动过程外导体的电连续性。同时，壳体Ⅱ六个弹性瓣收口，还可以进一步降低开槽引入的阻抗波动，提高壳体Ⅱ尾部开槽结构的稳定性。
本发明通过以上结构实现了射频接触件与印制板的免焊垂直表贴互连，同时可实现模块化、高密度射频集成互连，提高了射频印制板的维修性，同时还降低了印制板的研发风险和研发成本。采用毛纽扣为弹性件内导体，提高了高频趋肤电流的传输稳定性。采用环状内斜面的壳体Ⅲ，实现了外导体与印制板焊盘的360°有效接触，降低了链路间的电磁耦合效应。
以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种免焊垂直表贴射频接触件，其特征在于包括外壳体、内导体和绝缘子，所述的外壳体包括壳体Ⅰ(1)、壳体Ⅱ(2)、壳体Ⅲ(3)和壳体Ⅳ(4)，内导体包括接触件(5)、毛纽扣(6)和触头(7)，毛纽扣设置在接触件和触头之间，所述的接触件为插孔接触件或插针接触件；所述的绝缘子包括用于支撑固定接触件(5)的绝缘子Ⅰ(8)和用于支撑固定接触件、毛纽扣及触头的绝缘子Ⅱ(9)；定义接触件所在一端的方向为前端，触头所在的一端的方向为尾端，触头尾部延伸出绝缘子Ⅱ和壳体Ⅱ的尾部，触头与绝缘子Ⅱ间隙配合，使触头可以压缩毛纽扣沿绝缘子Ⅱ轴向浮动；壳体Ⅲ的尾端延伸出壳体Ⅳ的尾端，壳体Ⅲ与壳体Ⅱ之间设置有弹簧(10)，壳体Ⅲ与壳体Ⅳ之间间隙配合，使壳体Ⅲ可以压缩弹簧在壳体Ⅳ内轴向浮动。
2.如权利要求1所述的射频接触件，其特征在于绝缘子Ⅰ和绝缘子Ⅱ装配在壳体Ⅱ内，且绝缘子Ⅰ位于壳体Ⅰ尾端和绝缘子Ⅱ之间；接触件(5)的尾部设置有台阶Ⅰ(11)用于和绝缘子Ⅰ配合对接触件(5)进行限位；绝缘子Ⅱ尾端设有台阶Ⅱ(12)用于和设置在触头顶部的台阶Ⅲ(13)配合对触头进行限位；
所述的壳体Ⅲ设置在壳体Ⅱ尾部外，壳体Ⅳ设置在弹簧和壳体Ⅲ外部，且壳体Ⅳ前端被壳体Ⅱ的台阶Ⅳ(14)限位，壳体Ⅳ尾端的台阶Ⅴ(15)与壳体Ⅲ的台阶Ⅵ(16)配合对壳体Ⅲ进行限位。
3.如权利要求1所述的射频接触件，其特征在于壳体Ⅲ为环状且其前端内径大于尾端内径，使壳体Ⅲ的内壁为斜面，壳体Ⅱ尾端设有多个弹性瓣(17)，弹性瓣径向与壳体Ⅲ弹性接触。
4.如权利要求1所述的射频接触件，其特征在于触头浮动的距离为触头尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h1，壳体Ⅲ浮动的距离为壳体Ⅲ尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h2。
5.一种免焊垂直表贴射频接触件模块，其特征在于包括固定框(18)、印制板(19)和免焊垂直表贴射频接触件，所述固定框上设置有多个安装孔位(20)和螺柱(21)，固定框与印制板通过螺柱配合定位，保证位置度，并采用紧固件(22)进行安装固定；免焊垂直表贴射频接触件装配在安装孔位(20)中，所述的免焊垂直表贴射频接触件为权利要求1-6任一所述的射频接触件。
6.如权利要求5所述的模块，其特征在于射频接触件壳体Ⅱ上的台阶Ⅳ的前端面被固定框中的安装孔位台阶(23)限位，壳体Ⅳ与固定框之间螺纹紧固或滚花过盈强装，从而实现整个接触件在固定框内的固定。
7.如权利要求5所述的模块，其特征在于免焊垂直表贴射频接触件的壳体Ⅳ前端设置有倒角结构(24)，用于装配时避让固定框的安装孔位。
8.如权利要求5所述的模块，其特征在于免焊垂直表贴射频接触件的触头尾端与印制板内焊盘弹性接触；壳体Ⅲ与印制板的外焊盘弹性接触，使触头及壳体Ⅲ尾部实现一定的浮动；壳体Ⅲ尾端为台阶结构(25)，用于提高接触的可靠性。
9.如权利要求8所述的模块，其特征在于当射频接触件进行浮动时，触头浮动的距离为触头尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h1，壳体Ⅲ浮动的距离为壳体Ⅲ尾端到壳体Ⅳ尾端的距离h2。
10.如权利要求8所述的模块，其特征在于射频接触件浮动时，壳体III压缩弹簧回退产生正压力F1，壳体Ⅲ内壁的斜面结构迫使壳体II尾端的弹性瓣收口，弹性瓣形变挠度产生径向接触应力，保证与壳体Ⅲ可靠接触；同时，壳体Ⅲ的内壁对壳体Ⅱ的尾部提供正压力F2，F2分解出轴向力F21，最终壳体Ⅲ与焊盘的接触压力为(F1+F21)。
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