CN116830392A - 电气插入式连接件和印刷电路板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气插入式连接件(2)。本发明还涉及一种印刷电路板装置(1)。电气插入式连接件(2)具有插入式连接器(8)和配合插入式连接器(9)。插入式连接器(8)包括接触元件(10)，而配合插入式连接器(9)包括接触体(11)，接触体(11)包括多个电气互连接触区域(14)，电气互连接触区域(14)均是可变形的。接触区域(14)相对于彼此布置使得可以在接触体(11)中形成用于将接触元件(10)插入接触体(11)中的不同插入区域(17)。在每种情况下，接触区域(14)中的一个在与接触元件(10)的纵轴(16)正交地延伸的至少一个方向上被布置在接触体(11)中的插入区域(17)中的至少两个之间。各自邻接相应插入区域(17)的接触区域(14)由插入相应插入区域(17)中的接触元件(10)变形，使得可以在插入式连接器(8)与配合插入式连接器(9)之间建立电气接触和机械连接。

Description

电气插入式连接件和印刷电路板装置
本专利申请要求欧洲专利申请号21151507的优先权，该申请的内容通过引用完全并入本文。
技术领域
本发明涉及一种如专利权利要求1所述的电气插入式连接件。
本发明还涉及一种如专利权利要求14所述的印刷电路板装置。
背景技术
在电气设备和系统中，电子部件和电子电路被机械地紧固在印刷电路板(printedcircuit board，PCB)上并且彼此电气连接。由于电子器件的复杂性，这些电子器件分布在多个印刷电路板之间。因此，在印刷电路板之间需要电气连接件(所谓的板到板连接件)以用于传输信号和电势的目的。
如果涉及DC信号或DC电势或低频信号或低频电势，则在此典型地使用简单的线或电缆，例如带状电缆、插入式连接器或印刷电路板。相反，如果高频部件和高频电路位于印刷电路板上，则需要在印刷电路板之间提供高频连接件、优选地同轴高频连接件。
以平行方式布置的印刷电路板之间的同轴板到板连接件优选地以三部分高频插入式连接器的形式实现。在这种情况下，每个印刷电路板分别电气地且机械地连接至同轴插入式连接器。这两个同轴插入式连接器之间的电气地且机械的连接经由插入的同轴适配器(“插塞式”)来实现。插入同轴适配器使得可以在特定公差范围内补偿两个印刷电路板之间的可变距离以及轴向和旋转偏移。
同轴插入式连接器和同轴适配器总体上均具有内部导体、外部导体以及绝缘元件，绝缘元件位于内部导体与外部导体之间并且将内部导体与外部导体电气绝缘。在两个印刷电路板之间具有多个高频插入式连接件的情况下，最近由于成本原因简化了这种结构：
在这种情况下，每个高频插入式连接件的外部导体由公共的导电板、优选地金属板替代，导电板被布置在两个印刷电路板之间并且也可以用作印刷电路板装置的壳体。金属板分别具有用于每个高频插入式连接件的通孔。在通孔内相对于通孔的内壁同心地布置内部导体连接件。内部导体连接件可以通过包围内部导体连接件的绝缘元件与用作外部导体连接件的金属板间隔开。可替代地，可以通过在内部导体与外部导体之间提供适当尺寸的气隙来实现内部导体与外部导体之间的电气绝缘。代替具有与高频插入式连接件的数量相对应的通孔数量的金属板，紧固和布置在印刷电路板之间的金属套管可分别用作每个高频插入式连接件的外部导体。这就意味着分别为每个高频插入式连接件实现同轴结构，并确保以足够的信号质量传输高频信号。
作为进一步推进成本降低的一部分，应在不损害高频信号传输质量的情况下，简化高频插入式连接件、特别地但不排他地两个印刷电路板之间的高频插入式连接件的结构和安装。特别地，在这种情况下应简化内部导体连接件的结构，也就是应进一步减少内部导体连接件的部件的数量。
此外，应该使用这样的高频插入式连接件来管理：在桥接要彼此连接的组件(例如印刷电路板)之间的几何偏差方面的更严格的要求，也就是说,在组件或印刷电路板之间的距离中以及在组件或印刷电路板之间的轴向和旋转偏移中的更大的公差范围。
关于涉及印刷电路板插入式连接件的技术背景，通过举例的方式参考US2018/0083379 A1和WO2010/075246 A1，US2018/0083379 A1公开了一种多极印刷电路板插入式连接件，WO2010/075246 A1涉及一种包括用于多极信号传输的多个同轴印刷电路板插入式连接器的装置)。此外，还参考EP3550669A1，其涉及一种同轴高频插入式连接件。
发明内容
在此背景下，本发明所基于的目的是简化(特别是在诸如印刷电路板的电气组件之间的)电气插入式连接件的结构和安装，同时保持高频传输所需的信号质量，同时满足关于例如组件或印刷电路板之间的几何偏差的增加的要求。
最后，本发明所基于的目的是提供一种印刷电路板装置，该印刷电路板装置可以容易地安装并满足增加的机械要求，同时保持高频传输特性。
根据本发明，这个目的是借助于具有专利权利要求1的特征的电气插入式连接件和借助于具有专利权利要求14的特征的印刷电路板装置来实现的。
因此，提供了：
一种电气插入式连接件，具有
-电气插入式连接器，以及
-电气配合插入式连接器，
-其中，插入式连接器具有接触元件，
-其中，配合插入式连接器具有接触体，接触体包括彼此连接且均是可变形的多个接触区域，其中，接触区域彼此电气连接，
-其中，接触区域相对于彼此布置使得能够在接触体中形成用于将接触元件插入接触体中的不同插入区域，
-其中，接触区域中的一个在与接触元件的纵轴正交地延伸的至少一个方向上相应地被布置在接触体中的不同插入区域之间(优选地在插入区域中的至少两个之间)，以及
-其中，分别与相应插入区域邻接的接触区域被插入相应插入区域中的接触元件变形，使得可以在插入式连接器与配合插入式连接器之间建立电气接触和机械连接。
接触区域优选地相对于彼此布置使得插入区域形成在接触体中、特别是在相邻布置的接触区域之间。
接触体的所有接触区域优选地彼此电气连接。接触区域中的一个、多个或全部也可以彼此机械地连接；特别地，彼此相邻的接触区域可以直接彼此电气地且机械地连接，例如甚至彼此形成一体。然而，接触区域还可以是彼此独立的部件，或可以具有多个零件并且可以例如经由其他部件和/或经由接触体间接地彼此电气连接。
插入式连接器优选地具有恰好一个接触元件而不具有彼此电气地(且机械地)连接的其他接触元件或多个接触元件。
所提出的电气插入式连接件可以优选地用于在第一电气组件(优选为以下也提到的第一电气印刷电路板)与第二电气组件(优选为以下也提到的第二电气印刷电路板)之间建立电气连接。然而，尽管电气插入式连接件有利地适用于将两个电气组件进行电气连接并且对于在两个电气印刷电路板之间建立电气连接是非常特别有利的，但所提出的电气插入式连接件原则上可以适用于任何期望的电气应用(例如还适用于适配器应用或甚至用于将两个电缆或一个电缆连接到电气组件)。为了更容易理解，下面主要针对作为印刷电路板插入式连接件的应用来描述本发明，然而，这不应被理解为是限制性的。
在插入式连接件的一种配置中，可以提供接触元件，该接触元件能够电气地且机械地连接到第一电气组件、优选地第一电气印刷电路板。
在插入式连接件的一种配置中，可以提供接触体，该接触体能够电气地且机械地连接到第二电气组件、优选地第二电气印刷电路板。
在插入式连接件的一种配置中，可以提供插入式连接件，该插入式连接件具有刚性连接元件，刚性连接元件可以被布置在两个电气组件之间(特别是可以被紧固到至少一个组件或被紧固到两个组件)、优选地可以被布置或紧固在两个电气印刷电路板之间。刚性连接元件可以优选地具有通孔，通孔被连接元件用来包围接触元件和接触体。
本发明还涉及：
一种组件装置，特别是一种印刷电路板装置，包括
-至少一个第一组件、优选地印刷电路板，
-至少一个第二组件、优选地印刷电路板，以及
-根据以上和以下实施例的至少一个电气插入式连接件，
-其中，组件或印刷电路板以相对于彼此在不同平面中延伸的方式布置，
-其中，相应的电气插入式连接件分别将组件或印刷电路板彼此电气连接。
在一个配置中，刚性连接元件被布置在组件或印刷电路板之间并且将第一组件或第一印刷电路板和第二组件或第二印刷电路板彼此电气连接。连接元件可以具有通孔以包围至少一个电气插入式连接件。
接触区域优选地相对于彼此布置使得插入区域形成在接触体中、特别是形成在相邻布置的接触区域之间。
至少两个印刷电路板之间的电气插入式连接件具有插入式连接器和配合插入式连接器。插入式连接器包括接触元件，而配合插入式连接器包括接触体。如果接触元件相应地电气地且机械地连接到一个印刷电路板，接触体相应地电气地且机械地连接到另一个印刷电路板，并且可以在接触元件与接触体之间实现电气接触和机械连接，则因此在两个印刷电路板之间实现两部分式内部导体连接。
如果接触体具有彼此电气连接的、均可变形的、并且相对于彼此布置使得可以在接触体中形成用于将接触元件插入接触体中的不同插入区域的多个接触区域，则对于接触元件在接触体上的不同横向撞击位置，接触元件与接触体之间的接触是可能的。因此，可以克服连接至接触元件的组件/印刷电路板与连接至接触体的组件/印刷电路板之间的轴向偏移。
如果具有单独接触区域的接触体具有如从图1A中清楚看到的根据现有技术的圆形轮廓，则接触元件的插入区域例如在圆形接触体内是可能的，接触元件的插入区域均在图1A中使用阴影线示出。不同插入区域之间不布置接触体的接触区域。因此，在不同插入区域之间只有小于圆形接触体的直径的最大距离D1是可能的。
相比之下，根据本发明，如果接触区域在与接触元件的纵轴正交地延伸的至少一个方向上布置在接触体中的接触元件的不同插入区域之间，则有利地有可能实现接触体中的内部导体接触元件的不同插入区域之间的增加的距离。如果接触体的多个接触区域优选地在至少一个方向上彼此相距一定距离布置，则不同插入区域之间的距离可以附加地增加。根据图1B，通过举例，在接触体的相对于彼此同心布置的各个圆形接触区域之间示出了用于接触元件的插入区域。这使得可以在接触体中的接触元件的不同插入区域之间实现距离D2，距离D2与距离D1相比增加了。通过在接触体中适当地布置各个接触区域，可以在更大范围上桥接两个印刷电路板之间的轴向偏移。
分别与相应插入区域邻接的接触区域被插入在相应插入区域中的接触元件变形，使得可以在插入式连接器与配合插入式连接器之间建立良好的电气接触和良好的机械连接。
接触元件优选地是针形接触元件，也就是基本上圆柱形接触元件。这样的圆柱形接触元件能够最容易地制造，并且相对于用作外部导体的金属板或金属套管中的通孔也最容易地符合同轴性，同轴性是高频传输所需的。在金属板中或金属套管中相应地成形的通孔的情况下，对于接触元件还可以想到任何其他技术上可感知的截面轮廓，例如正方形或椭圆形的截面轮廓。
接触元件可以通过纵向侧端被插入接触体中，纵向侧端在下文中被称为接触元件的第一端。
包括多个接触区域的接触体具有比接触元件更复杂的结构，多个接触区域彼此电气连接并且均是可变形的。在非接触状态下，接触体优选地布置成轴向邻近于接触元件。接触体的第一端处的接触体端表面可以用作接触元件的撞击表面。在接触状态下，接触元件的轴向区段轴向地插入到接触体中。
接触元件的基本形状优选是圆柱形的。然而，还可以想到任何其他适合的截面轮廓，例如正方形或椭圆形截面轮廓。为了能够通过在接触元件与接触体之间建立接触而在两个印刷电路板之间实现更大的轴向偏移，接触体的端表面的大小应该优选地被设计为接触元件的插入接触体中的区域的直径的倍数。
在这种情况下，应当实现接触体的端表面与接触元件的被插入接触体中的区域之间的直径比，优选地至少为2.5、更优选地至少为4、非常特别优选地至少为5。
为了在接触体中形成接触元件的不同插入区域，可以在接触体的第一端处的各个接触区域之间在接触元件的纵轴的方向上提供开口、间隙、凹陷和/或孔。接触元件可以在各个开口、间隙、凹陷和/或孔中分别插入到接触体中。一方面，可以形成各个开口、间隙、凹陷和/或孔，使得它们均仅形成用于接触元件的单个插入区域。可替代地，开口、间隙、凹陷和/或孔还可以被设计使得它们均提供用于接触元件的多个相邻的插入区域、在某些情况下是彼此相邻的多个插入区域。
开口、间隙、凹陷和/或孔的截面应该优选地被设计使得接触元件可以被插入到接触体中，同时确保在接触元件与接触体的至少一个接触区域之间的可靠接触。
在接触体的第一端处的各个开口、间隙、凹陷和/或孔均还可以仅形成在接触体的纵向范围的区段上。在这种情况下，接触元件可以插入到接触体中，并且可以仅在接触体的纵向范围的区段中与接触体相接触。
可替代地，各个开口、间隙、凹陷和/或孔可以形成在接触体的整个纵向范围(也就是从接触体的第一端到接触体的相对的第二端)上，因此每个都可以在纵轴的方向上将接触元件引导通过整个接触体。可以通过各个开口、间隙、凹陷和/或孔的这种形成桥接两个印刷电路板之间的较大距离。
关于良好接触，接触元件和具有各个接触区域的接触体可以由具有良好导电性的金属材料(例如黄铜或铜)制成。为了使接触元件与接触体的各个接触区域之间的转移阻抗最小化，接触元件和接触体的相关联的接触区域可以涂覆有涂层材料，例如金或银，涂层材料具有比基底材料更高的导电性。
为了在接触元件与接触体的各个接触区域之间实现良好的接触压力并且因此实现可靠的接触，接触体的各个接触区域应当被设计成是可变形的。为了接触区域的可变形性，接触区域应被设计成具有足够的弹性。变形的接触区域的弹性恢复力在接触元件与接触体之间产生足够的接触压力。各个接触区域的弹性优选地是借助于各个接触区域自身的合适几何形成和/或各个接触区域与接触框架之间的连接或悬挂来实现的。在这种情况下，各个接触区域的弹性可以例如通过将接触区域形成为接触薄片(也就是形成为薄接触板或薄接触盘)或形成为接触弹簧(特别是形成为接触弹簧臂)来实现。例如在膜铰链的意义上，各个接触区域在接触框架内的弹性连接或弹性悬挂可以分别经由薄接头实现。下面还进一步详细地解释接触体的各个接触区域的示例性、具体的弹性形成。
从进一步的从属权利要求和参照附图的说明书中出现了有利的配置和发展。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提及的特征以及仍有待在以下说明的特征不仅能够在相应地陈述的组合中使用，而且还能够在其他组合中使用或者单独地使用。
接触体的各自与单个插入区域邻接的接触区域可以优选地与接触元件形成接触表面。接触表面应该相应地被确定尺寸，使得确保足以形成接触的转移阻抗。
可替代地，接触体的单个接触区域还可以仅为单个接触线或多个接触线的形式。单个接触线可以分别在接触元件的圆周方向上和/或纵轴方向上延伸。在这种情况下，单个接触线的纵向范围可以以部分或完全圆周的方式在有待进行接触的圆周上或在有待进行接触的接触元件的纵轴的范围上实现。可以设想接触线的任何期望的规则路线和不规则路线。关于接触元件与接触体之间的足够的转移阻抗，接触线的宽度应被确定为足够大。
在电气插入式连接件的一个优选实施例中，各个接触区域在与接触元件的纵轴正交的方向上均具有比接触元件在相同方向上的范围小的范围、优选地比接触元件在相同方向上的范围小倍数的范围。
这种优选设计使接触元件在接触体的接触区域的端表面上的撞击最小化，因此使接触元件被阻止插入到接触体的插入区域中最小化。
接触元件在其第一端处可以具有(优选地具有恒定直径的)纵向部分，也就是圆柱形纵向部分，圆柱形纵向部分在下文中被称为第一纵向部分。当接触元件与接触体接触时，接触元件的第一纵向部分被插入在接触体的插入区域中。第一纵向部分可以完全地或仅部分地(也就是仅第一纵向部分的轴向区段)插入在插入区域中。位于插入区域中的第一纵向部分的轴向范围一方面取决于两个印刷电路板之间的距离，另一方面取决于接触元件和接触体的几何尺寸。在每种情况下，接触元件插入的接触体内的插入区域由接触元件在接触体的端表面上的相应撞击位置产生，也就是由接触元件的纵轴相对于接触体的相对横向位置产生。接触体的各个接触区域均相对于彼此布置，使得对于接触元件的纵轴相对于接触体的每个可能的相对横向位置，在接触体中分别形成插入区域，并且该插入区域与接触体的至少一个接触区域邻接。因此，对于接触元件相对于接触体的每个相对位置，产生接触元件与接触体的至少一个接触区域之间的电气接触以及机械连接。
在电气插入式连接件的一个优选实施例中，可以在第一纵向部分与接触元件的第一端之间连接另一个纵向部分，该另一个纵向部分在接触元件端的方向上具有逐渐变细的直径。接触元件的该另一个纵向部分在下文中被称为第二纵向部分。
除了第一端之外，接触元件具有第二端，第二端位于插入式连接器与印刷电路板之间的连接件的区域中。
由于在接触元件的第二纵向部分中的直径逐渐变细，因此对于接触元件相对于接触体的任何所期望的相对横向位置，额外地改进了接触元件向接触体的最近插入区域中的简单且可靠的插入。
接触元件的第二纵向部分中的直径的逐渐变细可以优选地是锥形的。可替代地，逐渐变细可以是球形的，也就是圆形的、凹面弯曲的或凸面弯曲的。在具体的应用领域中，也可以在接触元件的第二纵向部分中形成多个接触尖端。
为了将接触元件的第一纵向部分完全插入到接触体的插入区域中，插入区域的纵向范围优选地至少对应于接触元件的第一纵向部分的纵向范围。如果第二纵向部分在接触元件中邻接第一纵向部分，则插入区域的纵向范围优选地至少对应于接触元件的第一和第二纵向部分的纵向范围。
作为具有(具有逐渐变细的直径的)第二纵向部分的接触元件的附加或替代，接触体的接触区域可以在相应接触区域的指向插入式连接器的第一端处的第一截面部分中均具有向第一端逐渐变细的截面轮廓。因此，接触元件可以以更简单且更可靠的方式附加地插入到接触体的最近的插入区域中。
类似于在接触元件的第二纵向部分中逐渐变细的直径，锥形的、球形饿、凹面弯曲的或凸面弯曲的截面轮廓可以被选择为在各个接触区域中逐渐变细的截面轮廓。
插入式连接器与配合插入式连接器之间的轴向距离可以确定接触元件与接触体之间的电气接触的范围。
在接触区域在接触体的整个纵向范围上延伸的情况下，例如在仍有待描述的接触薄片的情况下，取决于插入式连接器与配合插入式连接器之间的轴向距离，第一纵向部分的区段以相应的轴向长度与接触体进行接触。
在接触区域仅在接触体的整个纵向范围的区段上延伸的情况下，例如在仍有待描述的接触金属丝网的情况下，取决于插入式连接器与配合插入式连接器之间的轴向距离，第一纵向部分的区段在第一纵向部分内的相应轴向位置中与接触体进行接触。
在本发明的一个优选实施例中，各个接触区域可以相对于彼此以规则结构布置在接触体中。因此，在各个规则布置的接触区域之间形成的接触元件的插入区域同样以规则的方式来布置。在这种情况下，可以在与接触元件的纵轴的方向正交的方向上或者可替代地在与纵轴的方向正交的两个方向上(也就是在网格中)形成规则结构。接触体内的各个接触区域的规则结构使得接触体的机械稳定结构成为可能。这尤其借助于以下事实而实现，即各个接触区域以最佳可能的方式连接至属于接触体的外部接触框架。通过将各个接触区域布置在特定网格中，接触体中的各个接触区域被附加地机械稳定。
接触体的各个接触区域可以均被布置在各个接触薄片内。接触薄片均是薄接触盘或薄接触板，其优选地以特定网格间距彼此平行地布置。优选为细长形的接触薄片就其纵向范围而言均被定向在与接触元件的纵轴正交的方向上。它们的两个纵向端优选地连接至包围所有接触薄片的接触体的接触框架。
可替代地，优选为细长形的接触薄片均可以在其指向印刷电路板的横向端处连接至接触框架或接触板、或直接连接至印刷电路板上的接触表面，接触框架或接触板形成在接触体的下侧。各个接触薄片优选地在各个接触薄片的一个纵向端或两个纵向端的区域中连接到接触框架、接触板或接触表面，以使得当将接触元件插入各个接触薄片之间时两个纵向端之间的接触薄片变形成为可能。
各个接触薄片优选地沿其纵向范围是平面的。可替代地，各个接触薄片沿其纵向范围的波状形状、成角度的形状或之字形形状也是可能的。
如果各个接触区域相对于彼此被布置在特定网格中，则它们优选地被形成在各个接触线或接触条内。这些各个接触线或接触条相对于彼此被布置在交叉网格中。各个接触线或接触条优选地在其两个纵向端处连接至接触框架，接触框架属于接触体并且包围接触线或接触条。接触线或接触条优选地不在各个交叉点或区域处相对于彼此固定，以使得当将接触元件插入到接触体中时各个接触线或接触条变形成为可能。通过相对于彼此适当地布置接触线或接触条，可以由各个正方形或各个菱形构造交叉网格的图案。接触线或接触条的接触区域通常以对应于接触线或接触条的直径的方式产生各个接触线。
在本发明的另一实施例中，接触体的接触区域可以沿着弯曲的接触薄片布置。弯曲的接触薄片可以优选为螺旋形状并布置在接触体内的平面中，该平面正交于接触元件的纵轴定向。关于螺旋接触薄片的良好可变形性，它优选地仅在其径向定位在外部的纵向端处被连接到印刷电路板或接触框架的接触表面或接触区域。
可替代地，接触体的各个接触区域可以布置在多个相应的圆形接触薄片中。这些圆形接触薄片各自具有不同的直径并且在与接触元件的纵轴正交定向的接触体内的平面中彼此同心地布置。由于圆形接触薄片的可变形性，接触薄片均可以在其指向印刷电路板的横向端处仅在印刷电路板或接触框架的高达两个接触区域或接触点中被连接。除了各个圆形接触薄片，也可替代地设想椭圆形接触薄片。
最后，在本发明的另一个实施例中，接触体的各个接触区域可以相对于彼此以不规则的方式来布置。特别地，这可以是三维编织的导电丝网。三维编织的金属丝网优选地被压制以形成压缩接触体，以便适当地限定压缩接触体的所有区域中各个金属丝之间的平均距离。各个金属丝之间的平均距离可以通过按压来限定，使得一方面可以在金属丝网的各个金属丝之间形成接触元件的插入区域，另一方面可以实现足够的接触区域以便在金属丝网与接触元件之间实现良好的电气接触和良好的机械连接。金属丝网的接触区域通常以对应于金属丝网的金属厚度的方式产生各个接触线。
本发明还涉及一种印刷电路板装置，印刷电路板装置包括至少一个第一印刷电路板和至少一个第二印刷电路板，其中，印刷电路板以在不同平面中彼此平行延伸的方式布置。
印刷电路板装置优选地包括两个印刷电路板。然而，还可以想到具有多于两个印刷电路板(例如，三个印刷电路板、四个印刷电路板以及更多个印刷电路板)的印刷电路板装置。
由于公差，各个印刷电路板还可能与平行布置有轻微偏差。例如，高达10°、优选高达5°、特别优选高达4°的平行度的公差相关偏差因此应当被理解为被术语“平行”覆盖。
被布置成彼此相对的两个印刷电路板可以被布置成相对于彼此具有轴向偏移。在这种情况下，轴向偏移应理解为是指以下事实：布置在两个印刷电路板上并且经由板到板连接件彼此电气连接的触点不在垂直于两个印刷电路板平面定向的公共连接直线上。相反，在轴向偏移的情况下，两个触点位于彼此相距一定距离的两个连接直线上。
彼此相对布置的两个印刷电路板还可以相对于彼此以一种旋转偏移的方式布置。在这种情况下，旋转偏移应理解为是指以下事实：布置在两个印刷电路板上并且经由板到板连接件彼此电气连接的触点是在两条平行的连接直线上，连接直线被布置成相对于平行旋转轴以特定旋转角度彼此相距一定距离。
最后，两个印刷电路板可以彼此相距与目标距离偏离的距离。
此外，在根据本发明的印刷电路板装置中，将第一印刷电路板和第二印刷电路板彼此电气连接的刚性连接元件可以被布置在印刷电路板之间。刚性连接元件优选地是布置在两个印刷电路板之间的板，并且优选地通过螺纹连接件机械地连接到两个印刷电路板。刚性连接元件可以由导电材料、优选地由金属制成，并且可以电气连接两个印刷电路板。因此，导电的刚性连接元件在每种情况下都与两个印刷电路板上的接触表面、优选地接地接触表面进行接触。由于接地接触，刚性连接元件可以用作外部导体或用作用于分别形成在两个印刷电路板之间的每个高频连接件的屏蔽件。
连接元件还可以分别地具有用于两个印刷电路板之间的每个电气插入式连接件、特别是每个高频插入式连接件的通孔。每个电气插入式连接件分别将两个导体轨彼此电气连接。
代替具有用于每个电气插入式连接件的通孔的金属板，还可以可替代地提供多个金属套管，多个金属套管被布置在两个印刷电路板之间并且电气连接两个印刷电路板、优选地两个印刷电路板的接地接触表面。在每个金属套管中的两个印刷电路板之间分别布置有电气插入式连接件。
根据本发明，各个电气插入式连接件具有电气插入式连接器和电气配合插入式连接器。
印刷电路板装置的插入式连接器包括接触元件、优选恰好一个接触元件，接触元件在一端被电气地且机械地连接到第一印刷电路板，这一端在下文中被称为接触元件的第二端。接触元件的第二端与第一印刷电路板之间的机电连接优选地是使用材料结合的连接(例如焊接连接)来实现的。可替代地，也可以实施压配合连接(例如压力配合)或形状配合连接。
印刷电路板装置的配合插入式连接器具有接触体，接触体包括彼此电气连接并且均是可变形的多个接触区域。接触体在其第二端处电气地且机械地连接至第二印刷电路板。接触体优选地经由材料结合的连接(也就是，特别地经由焊接连接)连接至第二印刷电路板。
可替代地或此外，接触体还可以被封装在连接至第二印刷电路板的壳体中。壳体的形状和大小适配于接触体的形状和大小。为了使接触元件与接触体之间的接触达到在两个印刷电路板之间实现的轴向偏移的范围，壳体在接触体的第一端的区域中具有相应设计的开口。接触体经由壳体中的接触体的封装以足够的接触压力与第二印刷电路板的相关联的接触表面进行接触。
关于插入式连接器的接触元件与配合插入式连接器的接触体之间的电气接触和机械连接，参照以上在这方面进一步陈述的根据本发明的电气插入式连接件的解释。
用作外部导体连接件的刚性连接元件与由接触元件和接触体组成的内部导体连接件之间的电气绝缘优选地通过适当尺寸的气隙来实现，该气隙位于设置在刚性连接元件中的通孔的内壁与由接触元件和接触体组成的内部导体连接件的外轮廓之间。作为气隙的替代方案，还可想到适当尺寸的套管，该套管由电介质材料制成并且被布置在通孔的内壁与内部导体连接件的外轮廓之间。
如果适当的话，以上配置和发展可以根据需要彼此组合。本发明的进一步可能的配置、发展和实现方式还包括以上或以下关于示例性实施例描述的本发明的特征的组合(未明确提及)。具体地，本领域技术人员还将增加各个方面作为对本发明的相应基本形式的改进或添加。
附图说明
以下基于在附图的示意图中指示的示例性实施例更详细地说明本发明，在附图中：
图1A示出了根据现有技术的接触元件与接触体之间的接触的平面图，
图1B示出了根据本发明的接触元件与接触体之间的接触的平面图，
图2A、图2B、图2C、图2D和图2E示出了根据本发明的电气插入式连接件和根据本发明的印刷电路板装置的第一示例性实施例的不同图示，
图3A和图3B示出了根据本发明的电气插入式连接件和根据本发明的印刷电路板装置的第二示例性实施例的不同图示，
图4A和图4B示出了根据本发明的电气插入式连接件和根据本发明的印刷电路板装置的第三示例性实施例的不同图示，
图5A和图5B示出了根据本发明的电气插入式连接件和根据本发明的印刷电路板装置的第四示例性实施例的不同图示，以及
图6A和图6B示出了根据本发明的电气插入式连接件和根据本发明的印刷电路板装置的第五示例性实施例的不同图示。
附图旨在传达对本发明的示例性实施例的更好理解。它们示出了示例性实施例并且结合说明书用于解释本发明的原理和概念。关于附图，其他示例性实施例和所提及的许多优点是显而易见的。附图中的元素不一定以相对于彼此真实比例的方式示出。
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、特征和部件均配备有相同的附图标记。
以下通过相关且全面的方式描述附图。
具体实施方式
以下参见图2A至图2E详细说明根据本发明的印刷电路板装置1和根据本发明的电气插入式连接件2的第一示例性实施例：
根据本发明的印刷电路板装置1具有至少一个第一印刷电路板3和至少一个第二印刷电路板4。至少两个印刷电路板3、4至少在制造和安装公差的范围内被布置成彼此平行，并且各自至少在一个表面上填充有电子部件、集成电路以及另外的机械、光学和声学部件。各个印刷电路板尤其承载高频部件和高频电路。
为了将第一印刷电路板3和第二印刷电路板4上的各个高频部件和高频电路彼此电气连接，至少一个高频连接件被布置在第一印刷电路板3与第二印刷电路板4之间。在这种情况下，经由刚性连接元件5以及电气插入式连接件2来实现高频连接件，电气插入式连接件2被布置在刚性连接元件5的通孔6中。
刚性连接元件5优选地由金属制成，因此是导电的。刚性连接元件5经由接触表面7连接至第一印刷电路板3和第二印刷电路板4的公共参考电位、优选地接地电位，接触表面7形成在第一印刷电路板3和第二印刷电路板4的相关联接触区域上。因此，刚性连接元件5被用作高频连接件的外部导体或屏蔽件。
根据本发明的电气插入式连接件2被用作高频连接件的内部导体，电气插入式连接件2具有电气地且机械地连接至第一印刷电路板3的插入式连接器8以及电气地且机械地连接至第二印刷电路板4的配合插入式连接器9。插入式连接器8为针形的接触元件10的形式，配合插入式连接器9为复杂结构的接触体11的形式。
接触元件10在其第二端28处，也就是在其指向第一印刷电路板3的纵向侧端处，经由材料结合连接(优选地焊接连接)电气地且机械地连接至第一印刷电路板3上的相关联接触表面12。以等效的方式，接触体11在其第二端13处，也就是在其指向第二印刷电路板4的纵向侧端处以材料结合的方式连接至第二印刷电路板4上的相关联接触表面12(在此方面具体参见图2D)。
在电气插入式连接件2的插入状态下，接触元件10与接触体11进行电气接触。同时，接触元件10机械地连接至接触体11。对于接触元件10与接触体11之间的机电连接，接触体11包含多个接触区域14，多个接触区域14彼此电气连接并且都是可变形的。各个接触区域14相对于彼此被布置在接触体11中，使得各个中间空间15在接触体11中在各个接触区域14之间的接触元件10的纵轴16的方向上延伸，尤其如从图2E中清楚看到的。这些中间空间15可以是狭槽、开口、孔等的形式。这些中间空间15均至少在接触体11的第一端29(也就是在接触体11的指向接触元件10和插入式连接器8的那一端)处开口。因此，接触元件10可以插入到接触体11的中间空间15内的插入区域17中。
中间空间15内的每个插入区域17由接触体11的至少两个接触区域14界定，其结果是，当接触元件10被插入在插入区域17中时，在接触元件10与接触体11之间形成电气接触。此外，邻接插入区域17的接触区域14通过插入的接触元件10变形，使得在接触元件10和接触体11的邻接接触区域14之间建立足以用于机械连接的接触压力。
为了与接触体11相接触，接触元件10在其第一端18(也就是在指向配合插入式连接器9和接触体11的纵向侧端)处具有第一纵向部分19，第一纵向部分19具有恒定直径。第一纵向部分19的恒定直径使得接触元件10能够通过其第一纵向部分19插入到接触体11的各个中间空间15中，同时能够建立相对于接触体11的邻接接触区域14的足够接触压力。
第二纵向部分20(优选地呈锥形尖端的形式)优选地在接触元件10的第一端18处邻接第一纵向部分19。形成在第二纵向部分20中的这个尖端使得可以更容易地将接触元件10插入到接触体11的各个中间空间15中。特别地，如果接触元件10的第二纵向部分20撞击在接触体11的各个接触区域14的端部表面上，则接触元件10的尖端使得可以将接触元件10插入到接触体11的最近的中间空间15中。
作为接触元件10的锥形第二纵向部分20的替代方案或除了接触元件10的锥形第二纵向部分20之外，接触体11的各个接触区域14可以在接触体11的第一端29处具有锥形截面轮廓，如图2E中所示的。
由于接触体11是由多个接触区域14和布置在其间的多个中间空间15形成的，即使在第一印刷电路板3与第二印刷电路板4之间的相对大轴向偏移的情况下，也可以实现接触元件10与接触体11之间的电气接触。如果在第一印刷电路板3与第二印刷电路板4之间不存在轴向偏移，则接触元件10的纵轴16沿着图2B中所示的轴A1。在轴向偏移ΔAOFF的情况下，接触元件10的纵轴16开始位于沿着图2B中所示的轴A2。接触体11在与接触元件10的纵轴16正交的方向上具有足够的范围，以弥补两个印刷电路板之间的对应的轴向偏移ΔAOFF，同时保持接触元件10和接触体11之间的接触。
在根据图2A至图2E的电气插入式连接件2的第一示例性实施例中，接触体11具有彼此平行布置的各个接触薄片21。用于插入接触元件10的中间空间15分别形成在各个接触薄片21之间。各个接触薄片21均具有足够的横向范围来将接触元件10的第一纵向部分19和第二纵向部分20容纳在中间空间15中。以此方式，一方面确保了接触元件10与接触体11之间的电气接触，另一方面可以补偿这两个印刷电路板3、4之间的距离的偏差。
在接触体11的第二端13的区域中，各个接触薄片21的纵向侧端以材料结合的方式被连接到第二印刷电路板4上的接触表面12。各个接触薄片21的纵向侧端被封装在壳体22中，壳体22被连接到第二印刷电路板4上。为了能够在接触元件10和接触体11之间形成接触，壳体22在接触体11的第一端29处具有足够尺寸的开口。
当现在解释电气插入式连接件2的以下另外的示例性实施例时，不再重复描述与第一示例性实施例相同的特征。
在根据图3A和图3B的电气插入式连接件2的第二示例性实施例中，彼此平行布置的各个接触薄片21在其纵向侧端处被连接到属于接触体11的接触框架23。各个接触薄片21优选地经由所谓的“薄膜铰链”(也就是窄接头)连接到接触框架23，以便在插入接触元件10时优选地实现各个接触薄片21的简单可变形性。接触框架23同样被封装在壳体22中，壳体22连接至第二印刷电路板4。
接触框架23可以经由壳体22被按压到第二印刷电路板4的接触表面12上，因此可以实现接触体11与接触表面12之间的电气接触。可替代地，接触体11的接触框架23可以以材料结合的方式连接至第二印刷电路板4的接触表面12。
接触框架23可以优选地具有圆形截面轮廓，如图3A和3B所示。然而，也可以想到其他截面轮廓，例如正方形的截面轮廓。
根据图3A和图3B的第二示例性实施例中的各个接触薄片21的宽度与第一示例性实施例中的各个接触薄片21的宽度相比是减小的。在第二示例性实施例中，各个接触薄片21在与接触框架23的基底相比升高的位置处连接到接触框架23，在该升高的位置处，接触框架23与第二印刷电路板4的接触表面12接触。用于将接触元件10插入接触体11中的足够间隙因此位于各个接触薄片21下方直到第二印刷电路板4。这使得可以弥补两个印刷电路板3、4之间的距离的足够大的偏差。
在根据图4A和图4B的电气插入式连接件2的第三示例性实施例中，接触体11是由相对于彼此以网格的形式布置的各个接触线24组成。代替接触线24，以网格的形式布置的接触条也是可能的。接触线24的网格状布置得到正方形或菱形中间空间，其中用于接触元件10的插入区域17是可能的。
各个接触线24同样被紧固在壳体22中。类似于第二示例性实施例，各个接触线24与第二印刷电路板4的接触表面12相比处于升高的位置，以便使得能够在各个接触线24与第二印刷电路板4之间实现足够间隙，以用于插入接触元件10的目的。这同样使得可以弥补这两个印刷电路板3、4与目标偏差的一定偏差。
为了实现各个接触线24相对于第二印刷电路板4的升高的布置，以网格的形式布置的各个接触线24在特定高度处被连接到接触框架23。这个接触框架23同样可以被封装在壳体22中，以便经由壳体22在第二印刷电路板4的接触表面12上施加足够的接触压力。可替代地，接触框架23还可以以材料结合的方式连接至第二印刷电路板4的接触表面12。
最后，还可以在距离两个纵向端特定距离处将每根接触线24弯曲90°，以便使用弯曲的端来分别实现相同长度的接触脚。各个接触线24的这些接触脚25优选地被固定在壳体22内，并且可以以材料结合的方式连接到第二印刷电路板4的接触表面12。
在根据图5A和图5B的电气插入式连接件2的第四示例性实施例中，螺旋接触薄片26被用作接触体11，螺旋接触薄片26被布置在与接触元件10的纵轴16正交的平面中。螺旋接触薄片26提供了用于沿其纵向范围与接触元件10相接触的接触区域14。为接触元件10提供多个插入区域17的中间空间15被定位在螺旋接触薄片26的各个接触区域14之间。接触薄片26的螺旋被成形，使得在螺旋接触薄片26的各个接触区域14之间存在足够的中间空间15，以用于插入接触元件10以及用于在接触元件10与邻接接触区域14之间的压配合连接。
螺旋接触薄片26同样被封装在壳体22中。为了实现螺旋接触薄片26在其整个纵向范围上的可变形性，仅螺旋接触薄片26的位于螺旋的最外端的纵向侧端(也就是螺旋的位于壳体22中的那个纵向侧端)以材料结合的方式被连接到第二印刷电路板4的接触表面12。螺旋接触薄片26的宽度使得针对两个印刷电路板之间的距离的一定偏差，可以将接触元件10插入螺旋接触体11中，并因此与螺旋接触体11中的接触元件10相接触。
在根据图6A和图6B的电气插入式连接件2的第五示例性实施例中，接触体11呈三维编织的金属丝网27的形式。在这种情况下，金属丝网27优选地以完全不规则的方式编织。然而，金属丝网27的规则的三维网状结构也是可以想到的。三维金属丝网27可以优选地被压制成特定形状和特定大小。优选地，三维金属丝网27被压成的形状可以是圆柱形的。然而，也可以想到长方体形状或任何其他有用的形状。
由于三维金属丝网27的“相对松散的结构”，即使在按压状态下，也可以在金属丝网27的用作接触区域14的金属丝之间形成用于接触元件10的插入区域17。将接触元件10插入金属丝网27的插入区域17中典型地使金属丝网27的金属丝移位。金属丝网27的这些金属丝的移位和相关联的变形导致金属丝网27的金属丝在接触元件10上的足够的接触压力，因此导致接触元件10与接触体11之间的可靠的机电连接。接触元件10和用作接触体11的三维金属丝网27之间的可靠的机电连接可通过适当地设计金属丝直径来实现。
优选地压制的三维金属丝网27同样被封装在壳体22中。金属丝网27与第二印刷电路板4的接触表面12之间的足够的接触压力经由壳体22施加，其结果是，在用作接触体11的三维金属丝网27与第二印刷电路板4的接触表面12之间实现了可靠的电气接触。
虽然以上已经基于优选的示例性实施例完整地描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以各种方式进行修改。

Claims (16)

1.一种电气插入式连接件(2)，所述电气插入式连接件(2)具有插入式连接器(8)和配合插入式连接器(9)，其中，所述插入式连接器(8)具有接触元件(10)，其中，所述配合插入式连接器(9)具有接触体(11)，所述接触体(11)包括多个接触区域(14)，所述多个接触区域(14)彼此电气连接并且均是可变形的，其中，所述接触区域(14)相对于彼此布置使得能够在所述接触体(11)中形成用于将所述接触元件(10)插入所述接触体(11)中的不同插入区域(17)，其中，所述接触区域(14)中的一个在与所述接触元件(10)的纵轴(16)正交地延伸的至少一个方向上相应地被布置在所述接触体(11)中的所述插入区域(17)中的至少两个之间，并且其中，分别与相应插入区域(17)邻接的所述接触区域(14)被插入所述相应插入区域(17)中的所述接触元件(10)变形，使得能够在所述插入式连接器(8)与所述配合插入式连接器(9)之间建立电气接触和机械连接。
2.根据权利要求1所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
与所述相应插入区域(17)邻接的所述接触区域(14)均与所述接触元件(10)形成接触表面和/或接触线。
3.根据权利要求1或2所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
所述接触区域(14)变形，使得在所述接触区域(14)中建立的弹性恢复力在所述接触元件(10)上施加接触压力。
4.根据权利要求1-3中一项所述的电气插入式连接件(1)，
其特征在于
各个接触区域(14)在与所述接触元件(10)的纵轴(16)正交的方向上均具有比所述接触元件(10)在相同方向上的范围小的范围、优选地比所述接触元件(10)在相同方向上的范围小倍数的范围。
5.根据权利要求1-4中一项所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
所述接触元件(10)具有第一纵向部分(19)，所述第一纵向部分(19)在指向所述配合插入式连接器(9)的第一端(18)处具有恒定直径并且与邻接所述相应插入区域(17)的所述接触区域(14)相接触。
6.根据权利要求5所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
所述接触元件(10)具有第二纵向部分(20)，所述第二纵向部分(20)位于所述第一纵向部分(19)与所述第一端(18)之间，其中，所述第二纵向部分(20)具有向所述第一端(18)逐渐变细的直径。
7.根据权利要求5或6所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
在所述接触体(11)中形成的每个插入区域(17)的纵向范围分别至少对应于所述接触元件(10)的所述第一纵向部分(19)或所述第一纵向部分(19)和所述第二纵向部分(20)的纵向范围。
8.根据权利要求5-7中一项所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
根据所述插入式连接器(8)与所述配合插入式连接器(9)之间的轴向距离，所述第一纵向部分(19)的区段以相应轴向长度或在所述第一纵向部分(19)内的相应轴向位置与所述接触体(11)相接触。
9.根据权利要求1-8中一项所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
所述接触区域(14)在所述接触体(11)的指向所述插入式连接器(8)的第一端(29)处的第一截面部分中均具有向所述接触体(11)的所述第一端(29)逐渐变细的截面轮廓。
10.根据权利要求1-9中一项所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
所述各个接触区域(14)相对于彼此以规则结构被布置在所述接触体(11)内。
11.根据权利要求10所述的电气插入式连接件(2)，
其特征在于
所述接触区域(14)沿着多个接触薄片(21)布置，所述多个接触薄片(21)以平行的方式布置并且均由位于其间的中间空间(15)彼此间隔开、优选地等距离地彼此间隔开，或者所述接触区域(14)沿着多个接触线(24)布置，所述多个接触线(24)相对于彼此以交叉的方式布置并且均由位于其间的中间空间(15)彼此间隔开、优选地以等距离网格的方式彼此间隔开。
12.根据权利要求1-10中一项所述的电气插入式连接件(1)，
其特征在于
所述接触区域(14)沿着弯曲接触薄片、优选地沿着螺旋接触薄片(26)，或者沿着多个弯曲接触薄片布置。
13.根据权利要求1-10中一项所述的电气插入式连接件(1)，
其特征在于
所述各个接触区域(14)相对于彼此在所述接触体(11)内以不规则结构、优选地以金属丝网(27)的形式、更优选地以三维编织的金属丝网(27)的形式布置。
14.一种印刷电路板装置(1)，所述印刷电路板装置(1)包括至少一个第一印刷电路板(3)、至少一个第二印刷电路板(4)以及根据权利要求1-13中一项的至少一个电气插入式连接件(2)，其中，所述印刷电路板(3，4)以相对于彼此在不同平面中延伸的方式布置，并且其中，相应的电气插入式连接件(2)分别将所述印刷电路板(3，4)彼此电气连接，其中，所述接触元件(10)电气地且机械地连接至所述第一印刷电路板(3)，其中，所述接触体(11)电气地且机械地连接至所述第二印刷电路板(4)。
15.根据权利要求14所述的印刷电路板装置(1)，
其特征在于
刚性连接元件(5)，所述刚性连接元件(5)被布置在所述印刷电路板(3，4)之间并且将所述第一印刷电路板(3)和所述第二印刷电路板(4)彼此电气连接，其中，所述刚性连接元件(5)将所述至少一个电气插入式连接件(2)封装在相关联的通孔(6)中。
16.根据权利要求14或15所述的印刷电路板装置(1)，
其特征在于
所述接触体(11)被包围在壳体(22)中，所述壳体(22)连接至所述第二印刷电路板(4)并且具有用于在所述接触元件(10)与所述接触体(11)之间形成接触的开口。
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