CN1334980A - 多功能接线系统 - Google Patents

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约翰·J·阿什曼
布赖恩·J·威廉斯
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Abstract

一种电接插件(10),在该接插件壳体内包括了电子元件,以对延伸穿过该壳体的细长接触件(16)提供完整的滤波。为此目的,该接插件壳体上形成了一个安装区,一个元件组(20)位于该安装区中。该元件组包括一个绝缘匣,在该绝缘匣上制出了一组元件孔。一个诸如公共接地平板元件的平板接线端元件与该绝缘匣并置。在该元件孔中分别设置了诸如电容器的一组电子元件。

Description

多功能接线系统
技术领域
本发明总体上涉及一种电接插件。更具体地，本发明涉及具有诸如电容器等集成滤波器件的接插件。
背景技术
电接插件被广泛地应用在通讯、数据处理或其它电子系统中。典型地，这样的接插件包括一个绝缘壳，在该绝缘壳上安装了一组细长的接触件。当该接插件配置成一个“插座”时，它通常被安装到一个合适的基板上，例如电路板。对应的“插头”适应于快速地与该插座相连接。
通常希望对各个接触件电路进行滤波，以消除干扰和其它外部电信号。在一些电路布图中，是由接插件插座所在电路板上的电容或其它滤波器件来进行滤波的。尽管这样作一般是有效的，但这些布图通常被认为是不合适的，其原因部分归结为滤波器件占据了电路板上的空间。
作为备选方案，电容器或其它滤波器件被集成到接插件壳体中。尽管这些布图会提供电路板额外的空间，但它们也不是没有缺点。例如，这种类型的布图常常难于组装或配置以实现所需的滤波功能。具有不同外部构造的接插件之间的不兼容性可能加剧上述困难。
发明内容
本发明考虑了现有技术的结构和方法的各种缺点。相应地，本发明的目的是提供一种新颖的电接插装置。
本发明的再一个目的是提供一种带有集成滤波器件的新型电接插件。
本发明的再一个目的是提供一种电接插件，该接插件使用了位于接插件壳体内的一种独有的元件组。
本发明的更进一步的目的是提供电接插件，其被设计成能在该接插件内实现各种电路布图。
本发明的更进一步的目的是提供一种元件组，该元件组结合了一个平面接线端元件。
本发明另外的一个目的是提供一种新颖的方法，该方法用来制造用在接插件壳体上的元件组。
这些目的中的一些通过一种电接插件得以实现，它包括一个接插件壳体，壳体上制作了一个元件组安装区。一组细长接触组件在接插件壳体中延伸穿过。一个元件组位于接插件壳体的元件组安装区内。在一些示例性实施例中，接触元件可包括一个用来和该电接插件所安装基板上的导电连线相连接的尾部。
该元件组包括一个绝缘匣，在该绝缘匣上形成了一组元件孔。一个平面接线端元件与该绝缘匣并置。另外，一组电子元件分别位于该元件孔中。该电子元件通常是电容器装置、瞬变抑制装置、电感装置、电阻装置或保险丝。
在一些示例性的实施例中，每个电子元件的一个接线端与对应的接触元件直接相连。通常，接线端元件可包括一个金属接地平板元件，该元件与各个电子元件的另一接线端直接相接。该金属接地平板元件可具有伸出到绝缘匣之外的侧边部分，这些侧边部分被安装在接插件壳体上形成的几个狭槽中。
作为备选方案，接线端元件可包括一个电路板元件，该电路板不同于安装接插件的那个基板。在这样的实施例中，每个电子元件上的一个或多个接线端可与该电路板元件上的金属层直接相连。优选地，该金属层被构图以在各个电子元件间形成预设的电路连接。
本发明的其它目的通过一种容纳在一个电接插件壳体内的元件组得以实现。在此情况下，该元件组包括一个金属接地平板元件。还设置了一个绝缘匣，它具有一个顶面和一个底面。绝缘匣被连接到接地平板元件上，因而绝缘匣的底面与接地平板元件并置。该绝缘匣中还形成了一组元件孔，各个电子元件分别安装在这些元件孔中。每个电子元件的一个接线端诸如通过导电环氧树脂而可导电地固接到接地平板元件上。
在一些示例性的实施例中，各个电子元件的另一接线端和绝缘匣的顶面大致平齐。优选地，该绝缘匣可包括至少一个固定销，该销被插入到接地平板元件上制出的一个配对定位孔中。该接地平板元件通常被设计出一个外伸的测试接头。
本发明另外的目的是由一种方法实现的，该方法用来制造用于插入到一个电接插件壳体中的各个元件组。该方法的一个步骤涉及提供一种用预定金属制成的细长片，由它们来制造一组独立的接地平板元件。然后绝缘匣布置成与各个接地平板元件并列，每个绝缘匣上都制有一组元件孔。作为另一个步骤，电子元件被安装到绝缘匣的元件孔中。每个电子元件的一个接线端与接地平板元件进行电连接，以形成一个元件组。然后将接地平板元件与细长片分开，因而使各个元件组分离。
本发明更进一步的目的通过一种电接插件得以实现，其包括一个接插件壳体，在该壳体上制出了一个元件组安装区。至少一个细长接触件延伸穿过接插件壳体。在接插件壳体的元件组安装区内设置了一个元件组。该元件组包括一个绝缘匣，穿过该绝缘匣制出了至少一个洞穿的元件孔。一个金属接地平板元件被与该绝缘匣并置。在该元件孔中设置了电容装置，使得其第一极性接线端与细长接触元件直接相连，而其第二极性接线端与接地平板元件直接相连。
本发明另外的目的通过一种电接插件实现，其包括一个接插件壳体，在该壳体内制出了一个元件组安装区。至少有一个细长接触元件延伸穿过接插件壳体。在接插件壳体的元件组安装区内设置了一个元件组。该元件组包括一个绝缘匣，穿过该绝缘匣制出了至少一个元件孔。该绝缘匣与一个平面电路板元件并置，该电路板上有一构图后的金属层，以形成一个预定的连线布图。在该元件孔中设置了一个集成电路装置。该集成电路装置包括一个与细长接触元件连接的第一接线端和一个与平面电路板元件上的构图后的金属层相连接的第二接线端。
通过将所公开的元件以及对这些元件进行应用的方法进行各种各样的组合和变形，可实现本发明的其它目的、特征及各个方面，下文将更详细地对此进行讨论。
附图说明
说明书的其余部分参照附图更为具体地阐述了针对本领域普通技术人员的本发明充分且具有启发性的揭示，这些揭示包括优选实施形式，附图中：
图1是根据本发明制造的电接插件的透视图，该接插件安装在一个安装基板上；
图2是图1所示电接插件的局部分解剖视图，图中显示了其它的多个特征；
图3是图1所示电接插件放大的剖视图，显示了对应插头的插接情况；
图4示意性显示了图1的接插件中能实现的滤波功能；
图5是应用于图1所示电接插件中的元件组的放大剖视图；
图6的放大剖视图显示了沿图5的6-6线剖开且安装到接插件壳体上的元件组的情形；
图7是用在元件组中的金属接地平板元件的平面图；
图8A和图8B分别为元件组中所用的绝缘匣的俯视图和仰视平面图；
图9是显示其上带有一组接地平板元件的细长金属条的平面简图；
图10的正视图示意显示了根据本发明的一种用来制造元件组的方法；
图11是对根据本发明的另一种备选接插件系统的放大的横截面视图；
图12是图11所示接插件中所能实现的示例性滤波功能的简图；
图13是根据本发明的另一种备选接插件系统的放大的横截面视图；
图14简单显示了在图13所示的接插件中所能实现的示例性滤波功能；
图14A是与图14类似的简图，显示了串联保险丝元件的应用；
图15是一个电路板元件上的一部分的平面图，该电路板可以用在本发明的某些实施例中来取代金属接地平板元件；
图16是一个部分横截面示意图，它显示了用在图15的电路板元件中的元件组的一部分；
图17是沿一条类似于图16的剖开线的直线所作的局部横截面示意图，表示了一种备选的电路布置形式；以及
图18是沿一条类似于图16的剖开线的直线所作的局部横截面示意图，显示了另一种备选的电路布置形式。
在本说明书和附图中，索引标号的重复使用是力图指代本发明中相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以理解，本文的讨论只是对示例性实施例的描述，并不用作对本发明更广泛方面的限定，这些更广泛方面在示例性的揭示中得以体现。
图1和图2显示了一种根据本发明制造的多功能电接插件10。在此情况下，接插件10是一个安装到电路板12或其它合适基板上的“插座”接插件。接插件10具有一个绝缘壳体14，一组接触元件16延伸而穿过该壳体14。在所示的实施例中，壳体14的外部构造类似于由南卡罗来纳州迈瑞特海滩电子美国公司(Elco U.S.A.Inc.ofMyrtle Beach，South Carolina)制造的MOBO型插座接插件。设置了一对定位针18，以便于将接插件10安装到电路板12上。作为典型情况，电路板12上在各个接触元件16和其它电路之间制出了合适的连线，例如连线19。
为了保留电路板12的空间，在壳体14围成的空间内，接插件10包括某些滤波器件。专利申请第08/784799号中公开了用来在这种普通类型的接插件中提供集成滤波的多种技术，该申请文件结合到本文作为参考。为了提供优于现有技术的多种优点，接插件10包括一个元件组20，在该元件组内设置了实现所需滤波功能的电子元件。元件组20为各个接触元件16设置了所需的滤波器件，它作为一个元件组能方便地插入到壳体14背面上形成的一个安装区中。
现在参照图3，可看出接插件10的某些额外的细节。如图中的22所示，接触元件16在壳体14的前部形成了一个“接触排”。壳体14的前部被制成能安装一个对应的插头24，插头24具有一组由弹簧加载的触点26。当插头和插座被配接在一起时，触点26将和各个接触元件16接合，从而在它们之间形成电路连接。在所示的实施例中，每个接触元件16包括一个尾部，例如图中28所指示的部分，这些尾部如图中所示的那样穿出壳体14的后部。各个尾部与电路板12表面上的对应连线或其它的导线相连接。
图4中显示了根据本发明所能实现的滤波功能的一个实例。此处，单个接触元件16的信号通路被表示成一对节点间的连线，这对节点分别用“A”和“B”指代。节点A代表接触元件16上与弹簧加载的触点26相接合的部位，而节点B代表尾部28与电路板12上的连线相连接的部位。在接触元件16和接地点之间连接了一个电容30，从而使节点A处出现的高频干扰在传到节点B处之前就被“短路”了。
元件组20的构造可参照图5和图6来进行解释。如图所示，元件组20包括一个平面接线端元件，例如一个接地平板元件32，该元件支撑着一个绝缘匣34。典型地，接地平板元件32通过锡焊或类似的措施与一个合适的接地焊区33(在图2中用虚线表示)电连接，其中的接地焊区制备在电路板12的表面上。
绝缘匣34上制出了一组元件孔，诸如电容器30的各个电子元件安装在这些孔中。优选地，安装在绝缘匣34中的电子元件是面安装型电子元件，这种元件在其每个端部都具有接线端结构。例如在此情况中，电容30是一个多层陶瓷电容器(MLC)，在其各端部具有接线端36和38。
从图中可看出，绝缘匣34的高度与电容器30的高度大致相同。结果是，接线端36和38可分别直接和接触元件16和接地平板元件32相连接。例如，如图中40所示，可用导电的环氧树脂或焊料来按这种方式直接连接器件的接线端。
如图6所示，接地平板元件32优选地形成侧边部分，例如侧边部分42，该侧边部分延伸出绝缘匣34之外。这些侧边部分可安装到接插件壳体14上形成的对应狭槽中。结果是，元件组20就能被牢固地保持在接插件壳体14中的安装区中。
作为一个特别的有利之处，元件组20在所有接触件16和公共接地平板元件32之间提供了一致的电长度。这种情况和现有技术中的许多布图相反，在现有技术中，同一个接插件中多个接触元件的电长度进而电特性通常是不同的。公共接地平板元件的采用还为基板提供了可见的接线端，在此接线端上的焊点或类似部分可以很容易地进行检查。
此外，元件组20允许对电路功能进行定制以满足特定应用的苛刻要求。例如，一个接触元件16可用一个具有第一值的电容进行滤波，而一个不同的接触件16采用另一电容值的电容。作为备选方案，也可用不同类型的电子元件来取代全部或部分的电容装置，以提供更多样的电路功能，这些电子元件例如为电阻、电感、瞬变抑制装置或保险丝。
采用元件组20还能满足多种制造效率的要求。具体来讲，具有多种不同壳体结构的接插件能被制得可安装一个标准的元件组。这样，一个单独的元件组可被用于整个电接插件系列。
现在参照图7，图中显示了接地平板元件32的一种优化结构。如图中可看出的那样，接地平板元件32在总体上为细长结构，且具有呈一定锯齿形状的侧面44和46。锯齿形切口进一步保证了当该元件如上文参照图6所描述的那样插入时在接插件壳体14的狭槽中的紧密结合。
从接地平板元件32的主体部分上伸出一个测试突片48，以此形成一个参考点，在此可容易地进行电测量。如图所示，接地平板元件32上还进一步形成了一对定位孔50和52，绝缘匣34上的安装销可穿过该定位孔。
参照图8A和图8B可更容易地解释绝缘匣34的各个细节。在此情况中，绝缘匣34被制成了一个分立部件，随后被连接到接地平板元件32的顶面上。索引数字标号54指代元件孔，各个电子元件就被安装在这些元件孔中。
为了接地平板元件32的定位孔50和52中的界面匹配，在绝缘匣34的底部上设置了一对安装销56。因而，安装销56就用来将绝缘匣34定位并保持在正确位置上。通常，用来实现接地平板元件32和各个电子元件间的电连接的环氧树脂也用作将绝缘匣34保持在正确位置上。
在图9和图10中显示了制造元件组20的一种优化方式。现在参照图9，在一个由合适金属制成的连续条带58上集成了多个接地平板元件32。条带58可以成形为一定形式使得各接地平板元件32成型在沿其长度方向的设定轴位置。条带58可被缠绕成卷，且形成如图所示的形状，以便于用现有技术中公知的牵引进料机来进料。
在图10中，可见条带58经过一个位置，在此位置元件组的元件被组装到一起。在此位置，绝缘匣34被放置到各个接地平板元件32上。然后将诸如电容器30的分立元件插到各个绝缘匣34的元件孔中。通常，希望将整个元件组进行加热以将各个元件适当地固接在一起。然后可将接地平板元件32与条带58分离，由此来分开各个元件组。
图11显示了一种备选的接插件110，该接插件在许多方面都和上述接插件10相似。相应地，相似元件将用原对应数字标号加上一百的索引数字来指代。在此情况下，可以看出每个接触件116都有与之相连的一对电子元件。用索引数字130指代的第一个此种元件可以是上述的电容器。而用索引数字130′指代的第二个此种元件可以是另一种类型的电子装置，例如为电感、电阻、或瞬变抑制装置等。在图12中简略地显示了这样的设置所能实现的电功能。
在图13中显示了另一种备选方案，该方案中，与接插件10中的元件相似或类似的元件用原标号加上二百来指代。在此情况下，可以看出接触元件216并没有一个尾部。因而，接地板232作为接线端B，导致了图14所示的串联布图。图14A显示了一种可选择的布图，在该布图中，采用了一个保险丝230′来防止电路中流动的电流超出一个设定的阈值。
在某些实施例中，还可用一个电路板元件来取代上述实施例中的金属接地平板元件。这种布图的好处是，能实现某些特定应用场合中所需的更为复杂的接线布图。事实上，可在接插件壳体内设置相对较复杂的电路布图，以完成各种各样的电路功能。
图15显示了一个电路板元件60上的一个放大部分，该电路板元件可被用来取代上述的金属接地板。电路板元件60包括一个导电层，该导电层通过电路布图而在电路板表面上形成金属连线。这些金属连线用来电连接叠置的绝缘匣元件孔中的选定电子元件。
例如，电路板60表面上的连线62将两个电子元件串联在一起。为此目的，两个电子元件中的每一个都可用焊料、环氧树脂或类似材料连接到各自的连接焊区64和66上。连线62还构成了一个互连线68，该连线将连接焊区64和66相互电连接起来。
其它连线70和72提供来实现其它所需的电路功能。如图所示，连线70和72各带有一个连接焊区74和76，在这两个连接焊区上分别连接了一个电子元件的接线端。延伸部分78和80分别将连接焊区74和76与通孔82和84相连接。例如，通孔82和84将电子元件与下层基板上的导电连线相连。作为备选方案，通孔也可对电路板60底面上的其它电路连线进行连接，或者在一个多层电路板的情况下，将一中间层表面上的电路连线连接起来。
图16显示了一个元件组的一部分，它用一个电路板60作为平面接线端元件。如图所示，在绝缘匣88的各个元件孔中安装了一组电元件86。为了便于说明，此处采用的无尾部的接触元件90被显示在这样一个位置上，如果元件组被安装在元件壳体内，接触件将占据此位置。在此实施例中，两个内部元件通过92所标记的插塞实现相互电连接。
在图17中显示了一种备选元件组，它采用了一个电路板作为平面接线端元件，在该元件组中，与图16中实施例的元件类似或相似的元件用原标号加上一百表示。在此情况中，只设置了两个接触元件190，而不是图16实施例中那样的四个。这两个接触元件190分别位于最外侧的位置，这样，内侧的两个位置就空闲了。相应地，绝缘匣188被设计成能使内部元件186如图示一样侧躺。于是，元件186的两端部就和电路板160上的导电连线连接上了。
图18中显示了另一种备选方案，其中，与图16的实施例中的元件类似或相似的元件用原标号加上二百指代。在此情况中，绝缘匣288上制出的相对大的元件孔中设置了一个面安装的集成电路(IC)芯片286。接触元件290与集成电路芯片286一侧上的各个接线端相连接。集成电路芯片286相对侧的接线端与各个连接焊区264、266、274和276相连。如图所示，在此情况中，每个连接焊区都分别和一个通孔相连。例如，IC芯片286可用作在接收到接触元件290中的一个所传输的一选定输入信号的时候输出一个预定的编码信息。
可以看出，本发明提供了一种电接插件装置，以实现上文提出的目的。尽管本发明的优选实施例已得到了显示和描述，但对于本领域普通技术人员，在不背离本发明思路和范围的前提下，可对上述的实施例进行改动和变型。例如，可在平板接线端元件的顶部通过组合模(Comolding)技术直接制出元件组的绝缘匣，而不是如上文所述的那样分别制造。
可以理解的是，不同实施例的各个方面可以全部地或部分地进行互换。例如，单个元件组中的几个接触元件可被连接到各分立元件上，而另外的接触件则和安装在同一个元件组中的一个或多个IC芯片相连接，另外，本领域普通技术人员会意识到，前面的描述只是为了举例说明，而并不是对所附权利要求中阐述的发明进行限定

Claims (26)

1.一种电接插件，包括：
一个接插件壳体，其上形成了一个元件组安装区；
一组细长接触元件，它们从所述接插件壳体中延伸穿过；
一个元件组，其位于所述接插件壳体的所述元件组安装区内，所述元件组包括：
(a)一个绝缘匣，其上形成了多个元件孔；
(b)一个平面接线端元件，其与所述绝缘匣并列布置；以及
(c)一组电子元件，它们分别位于所述的各个元件孔中。
2.根据权利要求1的电接插件，其中，每个所述电子元件的一个接线端与相应的所述接触元件直接相连。
3.根据权利要求2的电接插件，其中，所述接线端元件包括一个金属接地平板元件，每个所述电子元件的另一接线端与所述接地平板元件直接相接。
4.根据权利要求2的电接插件，其中，所述接线端元件包括一个电路板元件，每个所述电子元件的另一接线端与所述电路板元件上的金属层直接相连。
5.根据权利要求3的电接插件，其中，所述电路板元件上的所述金属层被构图，以在对应的所述电子元件间形成预定的电路连接。
6.根据权利要求1的电接插件，其中，所述接线端元件包括一个金属接地平板元件，其侧向部分伸出到所述绝缘匣之外，所述侧向部分被安装在所述接插件壳体上形成的几个狭槽中。
7.根据权利要求1的电接插件，其中，所述接线端元件包括一个电路板元件，电路板上具有构图后的金属层，以为所述电子元件提供预定的连接布图。
8.根据权利要求1的电接插件，其中，每个所述接触元件包括一个用来与所述电接插件所安装基板上的导电连线相连接的尾部。
9.根据权利要求1的电接插件，其中，所述电子元件包括电容器装置。
10.根据权利要求1的电接插件，其中，所述电子元件从一组元件中选择，这组元件包括瞬变抑制装置、电感装置、电阻装置和保险丝。
11.一种用来安装在电接插件壳体中的元件组，所述元件组包括：
一金属接地平板元件；
一个绝缘匣，其具有一个顶面和一个底面，所述绝缘匣还具有一组元件孔；
所述绝缘匣，它被连接到所述接地平板元件上，以使所述绝缘匣的所述底面与所述接地平板元件并置；
一组电子元件，它们被分别安装在所述绝缘匣的所述元件孔中；以及
每个所述电子元件的一个接线端，它可导电地固接到所述接地平板元件上。
12.根据权利要求11的元件组，其中，所述电子元件包括电容器装置。
13.根据权利要求11的电接插件，其中，所述电子元件包括瞬变抑制装置。
14.根据权利要求11的电接插件，其中，所述电子元件包括电感装置。
15.根据权利要求11的电接插件，其中，所述电子元件包括电阻装置。
16.根据权利要求11的电接插件，其中，所述电子元件包括保险丝装置。
17.根据权利要求11的元件组，其中，每个所述电子元件的另一接线端与所述绝缘匣的所述顶面大致平齐。
18.根据权利要求17的元件组，其中，所述绝缘匣包括至少一个固定销，它安装到所述接地平板元件上制出的一个配对定位孔中。
19.根据权利要求17的元件组，其中，每个所述电子元件的一个所述接线端都通过导电环氧树脂电导地固接到所述接地平板元件上。
20.根据权利要求11的元件组，其中，所述接地平板元件具有侧边部分，该侧边部分伸出到所述绝缘匣的侧面之外。
21.根据权利要求11的元件组，其中，所述接地平板元件具有一个向外延伸的测试接头。
22.一种制造元件组的方法，该元件组被插入到一个电接插件的壳体上，所述方法包括步骤：
(a)提供一种用预定金属制成的细长片，由它们来制造一组分立的接地平板元件；
(b)将相应绝缘匣放置为与每个所述接地平板元件并列布置，所述绝缘匣中制有一组元件孔；
(c)将相应电子元件插入到所述匣孔中；以及
(d)将每个所述电子元件的一个接线端与所述接地平板元件电连接，以形成所述的元件组。
23.根据权利要求22的方法，其中，所述接地平板元件与所述细长片分离，由此使所述元件组分离。
24.根据权利要求23的方法，其中，各个所述元件组被插入到相应接插件壳体上制出的一个元件组安装区中。
25.一种电接插件，包括：
一个接插件壳体，其上制出了一个元件组安装区；
至少一个细长接触件，其延伸穿出所述接插件壳体；
一个元件组，其位于所述接插件壳体的所述元件组安装区内，所述元件组包括：
(a)一个绝缘匣，其上制出了至少一个洞穿的元件孔；
(b)一个金属接地平板元件，它与所述绝缘匣并置；以及
(c)一个电容装置，它设置在所述元件孔中，所述电容器装置具有一个第一极性接线端，它与所述细长接触件直接相连，而其第二极性接线端与所述接地平板元件直接相连。
26.一种电接插件，包括：
一个接插件壳体，其上定义了一个元件组安装区；
至少一个细长接触元件，其延伸穿过所述接插件壳体；
一个元件组，它位于所述接插件壳体的所述元件组安装区内，所述元件组包括：
(a)一个绝缘匣，其上制出了至少一个洞穿的元件孔；
(b)一个平面电路板元件，它与所述绝缘匣并列布置，所述平面电路板元件上具有一布图后的金属层，以提供一个预定的连线布图；以及
(c)一个集成电路装置，它位于所述元件孔中，所述集成电路装置包括一个与所述细长接触件连接的第一接线端，以及一个与所述平面电路板元件上的所述构图后的金属层相连接的第二接线端。
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