TWI713249B - 用以連接光纖和電氣導體之連接器 - Google Patents

Abstract

本發明係關於尤其用以連接光纖及電氣導體之連接器，該連接器包含：印刷電路板；至少一電氣接點，其在每一罩殼內具有至少一內部導體接點及一外部導體接點；至少一電氣導體，其具有至少一內部導體、一外部導體以及一介電質；其中該電氣導體在第一末端處連接至該電氣接點，且其中該電氣導體在第二末端處連接至電氣組件，該電氣組件配置在該印刷電路板上。

Description

用以連接光纖和電氣導體之連接器

發明領域 本發明係關於尤其用以連接光纖及電氣導體之連接器。

發明背景 EP 1376751 A1揭示連接結構，該連接結構包含印刷電路板、至少一電氣接點、至少一同軸電氣導體，其中該同軸電氣導體可在第一末端處連接至該電氣接點。

WO 2015/0594 A1揭示印刷電路板、至少一同軸電氣導體，該至少一同軸電氣導體具有至少一內部導體、一外部導體以及一介電質，其中該同軸電氣導體可在第二末端處直接連接至電氣組件，該電氣組件配置在該印刷電路板上。

US 2016/0218455 A1揭示用以將光纖連接至電氣同軸線路之QSFP (四線組小形狀因數插拔)插頭。根據該文件，光學信號藉由QSFP插頭轉換成電氣信號。該文件描述經由屏蔽電纜，較佳地差別地藉助於雙軸電纜上之接點對傳輸轉換後電氣信號。在此狀況下，雙軸電纜藉助於插頭連接至電氣組件附近的基板。信號藉由基板中或上之導體軌跡進一步路由至電氣組件。

發明概要 在此背景下，本發明之目標在於指定適合於以相對高的資料速率及直至100 GHz之頻寬傳輸頻率信號的改良之連接器。

根據本發明之一實施例，此目標藉由具有專利請求項1之特徵的連接器達成。 因此，提供以下各項：

尤其用以連接光纖及電氣導體之連接器，該連接器包含 印刷電路板；至少一電氣接點，其在每一罩殼內具有至少一內部導體接點及一外部導體接點；至少一同軸電氣導體，其具有至少一內部導體、一外部導體以及一介電質；其中該電氣導體可在第一末端處連接至該電氣接點，且其中該電氣導體可在第二末端處直接連接至電氣組件，該電氣組件配置於該印刷電路板上。

為本發明之基礎的觀念涉及設計自印刷電路板上之組件至連續同軸的接點之連接。信號完整性，尤其電磁相容性在連續同軸信號傳輸的情況下顯著地改良。迄今為止，已發現可歸因於不良信號完整性的傳輸錯誤尤其出現在非同軸接點或線路之區中。

在已知解決方案中，在同軸線路與電氣組件之間通常存在具有非同軸線路之區，因為同軸線路連接至印刷電路板上之非同軸導體軌跡，該非同軸導體軌跡連接至電子組件。

有利精修及發展可自進一步從屬請求項且亦自參考圖式之諸圖之描述收集。

毫無疑問，在不脫離本發明之範疇的情況下，以上引證的特徵及以下仍將解釋的該等特徵不僅可使用於分別指定的組合中，而且亦使用於其他組合中或獨立地使用。

根據本發明之一較佳實施例，該電氣導體之直徑為至多100 µm，尤其至多85 µm，進一步尤其至多75 µm。該直徑藉由匹配印刷電路板上之電氣組件之接點區域的該直徑賦能信號自電氣導體至印刷電路板上之電氣組件之阻抗控制的傳輸。

根據一較佳實施例，該接點具有非平面設計。非平面同軸接點展現藉由外部導體接點的內部導體接點之屏蔽。可以此方式進一步提高資料速率以及頻寬。

平面接點為例如GSG (接地-信號-接地)平坦接點。在GSG平坦接點中，平坦接點元件「接地」連接至地或電氣導體之外部導體，但平坦接點元件「接地」不形成用於連接至內部導體的平坦接點元件「信號」之屏蔽。

根據一較佳實施例，該導體在該第二末端處黏結至電子組件上。導體與組件之間的缺陷以此方式保持為盡可能低的。

根據本發明之一較佳實施例，在每一罩殼內，一電氣導體藉助於多個電氣傳導性連接區域連接至電氣接點。此確保電氣導體與電氣接點之間的連接中之尤其高的信號完整性。

在此狀況下，對於藉助於第一連接區域藉由該內部導體接點與該電氣導體之該內部導體進行接觸，且另外對於藉助於至少一第二連接區域藉由該外部導體接點與該外部導體進行接觸為尤其適宜的。此確保線路及接點之連續屏蔽。在此狀況下，該第一連接區域及該第二連接區域可例如經焊接至該電氣導體及該等接點。

在具有多個接點之連接器中，當第二連接區域與多個外部導體接點進行接觸，例如第二連接區域可經設計為與外部導體接點中之全部進行接觸的條時為尤其有利的。根據本發明之一實施例之連接器之產生可以此方式簡化。

藉由介電質使形成內部導體連接的第一連接區域及形成外部導體連接的第二連接區域彼此絕緣為進一步尤其有利的。藉由實例之方式，介電質可經設計為第一連接區域與第二連接區域之間的塑膠層。作為一替代性方案，可行的是，一致的連接區域首先經施加，該連接區域在後續方法步驟中藉由雷射溝槽分離。毫無疑問，空氣亦為合適的介電質。

當該第一連接區域、該介電質及該第二連接區域一個配置在另一個上方時為尤其有利的。此層序列可例如藉由汽相沉積於第一連接區域上的介電質塑膠及施加至塑膠層的又一金屬化產生。

作為一替代性方案，該第二連接區域可例如藉由經由溝槽分離的連接區域緊挨著該第一連接區域形成。

毫無疑問，第二連接區域可緊挨著第一連接區域形成且亦形成於第一連接區域上方，例如藉由介電質上之金屬化藉助於貫穿接點連接至位於該介電質下方的傳導性層，使得產生同調第二連接區域。

根據本發明之又一實施例，內部導體直接黏結至內部導體接點上。可以此方式提供內部導體接點至電氣導體之內部導體之尤其簡單的連接。此外，內部導體與內部導體接點之間的可能缺陷在小區上延伸。

根據本發明之又一較佳實施例，連接器具有一個堆疊在另一個上方的接點。將接點堆疊於多個層級中產生上接點與下接點之間的線路長度之差。因此必需提供用以補償上接點與下接點之間的信號之時間延遲之手段。用以補償時間延遲之此類手段為例如下接點之內部導體接點與外部導體接點之間的介電質之變化。根據本發明之一實施例之連接器之結構可以此方式經設計為尤其緊密的。

根據本發明之又一較佳實施例，該印刷電路板具有用以將光學信號轉換成電氣信號之至少一轉換器。因此，自光學信號轉換成電氣信號的信號可尤其有利地經傳輸至根據本發明之一實施例之連接器之接點。此外，印刷電路板可具有用以將電氣信號轉換成光學信號之轉換器。

在此狀況下，當光學信號在其轉換成電氣信號之後始終藉助於同軸連接傳輸時為尤其有利的。此外，意欲經傳輸至光纖的電氣信號在其轉換成光學信號之前藉助於同軸連接連續地傳輸。

用於根據本發明之一實施例之技術之一應用領域為在包含根據先前實施例中之一個之連接器的電子光學收發器中。

以上精修及發展在適當的情況下可以任何所要的方式彼此組合。本發明之進一步可能精修、發展及實行方案亦包含以上或以下關於示範性實施例描述的本發明之特徵之未明確引正的組合。特定而言，熟習此項技術者將在此狀況下亦增添單獨態樣作為對本發明之各別基本形式之改良或添加。

較佳實施例之詳細說明 圖1展示包含根據本發明之一實施例之連接器1之連接的透視圖。連接器1將一或多個光纖3連接至同軸電氣導體13、7、41。

為此，連接器1具有轉換器37，該轉換器將光學信號轉換成電氣信號並且將電氣信號轉換成光學信號。轉換器可具有用於光束導引之一或多個元件諸如稜鏡，以及雷射或光電二極體。轉換器37藉助於八個同軸電氣導體13連接至兩個電氣組件25。

同軸導體13至轉換器37之連接區之細節500之視圖例示於圖5中。

藉助於四個同軸導體13連接至轉換器37的第一電子組件25呈發射器或驅動器之形式。在此實施例中，該驅動器為VCSEL (垂直空腔表面發光雷射)驅動器。藉助於四個進一步同軸導體13連接至轉換器37的第二電子組件25呈放大器之形式，該放大器為所謂的TIA (跨阻抗放大器)。

關於同軸導體13至電氣組件25之連接區的細節200之又一視圖例示於圖2中。

放大器經設計以放大電氣信號。

電子組件25藉助於八個同軸導體13連接至連接器1之電氣接點7。同軸導體13在每一罩殼內藉助於連接區連接至八個接點7。

連接區例示於圖4中之細節400之視圖中。

接點7呈同軸接點之形式。該等接點各自具有內部導體接點11以及外部導體接點9。

亦同樣地可設想將一整體外部導體接點使用於內部導體接點11，而非多個分離外部導體接點9。

接點7形成凸形插頭，該凸形插頭經設計以連接至凹形連接器45。連接器45裝配於第二印刷電路板39上。

具有凸形接點7及凹形連接器45之細節300之視圖例示於圖3中。

同軸導體13近似具有70 µm之直徑。此等極細的同軸導體13允許轉換器37至接點7之間的藉助於放大器或驅動器的連續連接。已發現習知直徑之同軸線路對於至印刷電路板上之電子組件之連接不合適，因為該等同軸線路之直徑通常過大而不能直接連接至電子組件。因此，已知解決方案依賴印刷電路板上之電氣導體軌跡，以便建立至電氣組件之連接，或將習慣的黏結線黏結至電子組件上。

圖2展示以透視方式例示同軸導體13至電子組件25之連接的細節200之視圖。圖2展示同軸導體13直接連接至電子組件25。此由於電氣導體13之近似70 µm之小直徑而為可能的，尤其因為通常必需將多個同軸連接器13連接至一電子組件，出於該原因關於同軸導體13之緊密度做出嚴格要求。

圖3展示根據圖1之細節300的視圖，該視圖例示同軸接點47及凹形連接器45之內部導體接點49。

圖4展示根據圖1之細節400的視圖，該視圖展示電氣導體13及同軸接點7之連接區。圖4展示電氣導體13藉助於在此呈金屬條之形式的多個連接區域29、31連接至同軸接點7。第一連接區域29將接點7之內部導體接點11連接至電氣導體13之內部導體15。

具有2個連接金屬條31a、31b的第二連接區域31將接點7之外部導體接點9連接至電氣導體13之外部導體17。此確保電氣導體13與接點7之間的阻抗控制的轉變。明顯的，金屬條31a與兩個外部導體接點9進行接觸，而金屬條31b與僅一外部導體接點9進行接觸。

作為一替選方案，第二連接區域31亦可呈連續金屬區域之形式，其中第一連接區域29經自金屬區域裁出且因此與金屬區域分離。作為一替代方案，介電質塑膠層亦可形成在一個位於在另一個上方的兩個連接區域29及31之間。

圖5展示根據圖1之細節500的視圖。500展示電氣導體13至轉換器37之直接連接，該直接連接將光學信號轉換成電氣信號或將電氣信號轉換成光學信號。

圖6示意性地展示根據圖1之連接的截面圖。圖6展示電氣導體13並非平坦地形成於印刷電路板5上，而是在印刷電路板5上空間地延伸且中間空間形成於電氣導體13與印刷電路板5之間。可以此方式節省用以裝配導體13之額外安裝空間。因為信號藉助於獨立於基板的導體13路由，所以存在對基板的關於信號層之材料及數目之降低的技術要求。特定而言，多個導體13可交叉。

在圖6中，連接器1呈筆直插頭之形式，且對應凹形連接器45呈斜角插頭之形式。毫無疑問，作為一替代方案，連接器1可呈斜角插頭之形式且連接器45可呈筆直插頭之形式。凹形連接器45之同軸接點47連接至又一同軸線路51。

圖7展示將電子組件25連接至電氣接點7的同軸電氣導體13之橫截面之細節的視圖。導體13藉助於根據圖8之第一連接區域29及第二連接區域31連接至接點7。電氣組件25裝配於印刷電路板上。圖7展示電氣導體13具有外部導體17、在圖7中例示為明線的介電質19、及內部導體15。

圖8展示電氣導體13與電氣接點7之間的連接區的透視圖。

圖9展示根據圖8之視圖的截面圖。

電氣導體13之內部導體15與第一連接區域29進行接觸，該第一連接區域與接點7之內部導體接點11進行接觸。

內部導體15、第一連接區域29以及第二連接區域31之緊挨著第一連接區域29配置的金屬條31c藉由施加至該等部分上的介電質塑膠層33覆蓋。在本實施例中，塑膠層33藉由塑膠層33已在與介電質相同的製程步驟中經施加來對應於介電質19。電氣地連接至電氣導體13之外部導體17的金屬化31d形成於介電質塑膠層33上。金屬化31d因此藉由介電質塑膠層33與內部導體15及第一連接區域29絕緣。金屬化31d藉助於多個貫穿接點35連接至緊挨著第一連接區域29形成且與外部導體接點9進行接觸的金屬條31c。因此，金屬條31c、金屬化31d及貫穿接點35形成同調第二連接區域31。金屬條31c與第一連接區域29空間地分離且絕緣。

圖10展示類似於連接器1的連接器10。連接器10不同於連接器1，因於其呈斜角連接器之形式。因此，可藉由又一印刷電路板39上之同軸筆直接點41與連接器10進行接觸。接點41連接至在印刷電路板39上延伸的同軸線路(未例示)。

儘管以上已參考較佳示範性實施例充分地描述本發明，但本發明不限於該等較佳示範性實施例而是可以各種方式加以修改。

1、10、45‧‧‧連接器3‧‧‧光纖5、39‧‧‧印刷電路板7、47‧‧‧接點9、49‧‧‧內部導體接點11‧‧‧外部導體接點13‧‧‧電氣導體15‧‧‧內部導體17‧‧‧外部導體19、33‧‧‧介電質21‧‧‧第一末端23‧‧‧第二末端25‧‧‧電氣組件29‧‧‧第一連接區域31‧‧‧第二連接區域31a、31b、31c‧‧‧金屬條31d‧‧‧金屬化35‧‧‧鍍金屬的貫穿孔37‧‧‧轉換器41‧‧‧同軸接點51‧‧‧同軸線路200、300、400、500‧‧‧細節之視圖

以下將使用展示於圖式之圖解圖中的示範性實施例更詳細地解釋本發明，在圖式中： 圖1展示根據本發明之一實施例之連接器的示意圖； 圖2展示根據圖1之細節的視圖； 圖3展示根據圖1之細節的視圖； 圖4展示根據圖1之細節的視圖； 圖5展示根據圖1之細節的視圖； 圖6展示根據本發明之一實施例之連接的示意性截面圖； 圖7展示根據本發明之一實施例之連接器之細節的視圖； 圖8展示根據本發明之一實施例之連接器之細節的視圖； 圖9展示根據本發明之一實施例之連接器之細節的視圖；以及 圖10展示根據本發明之一實施例之連接的示意圖。

圖式之附圖意欲提供對本發明之實施例之進一步理解。附圖例示實施例且結合描述用來解釋本發明之原理及概念。其他實施例及提到的優點中之許多鑒於圖式變得顯而易見。圖式中所示之元件不必相對彼此成比例展示。

在圖式之諸圖中，相同的、功能上相同的及相等地作用的元件、特徵及組件分別具備相同參考符號——除非另有說明。

以下以相互關聯及綜合方式描述諸圖。

1、45‧‧‧連接器

3‧‧‧光纖

5‧‧‧印刷電路板

7‧‧‧接點

13‧‧‧電氣導體

21‧‧‧第一末端

23‧‧‧第二末端

25‧‧‧電氣組件

37‧‧‧轉換器

39‧‧‧印刷電路板

200、300、400、500‧‧‧細節之視圖

Claims (14)

1. 一種用以連接光纖及電氣導體之插頭連接器，該插頭連接器包含：一電路板，其具有一電氣組件；至少一電氣插頭接點，其在每一罩殼內具有至少一內部導體接點及一外部導體接點；至少一同軸電氣導體，其具有至少一內部導體、一外部導體以及一介電質；其中該同軸電氣導體係在一第一末端處連接至該電氣插頭接點，其中該同軸電氣導體係在一第二末端處直接地連接至該電氣組件，該電氣組件配置在該電路板上，其中該同軸電氣導體之該內部導體係藉助於一第一連接表面而與該內部導體接點接觸，其中該外部導體係藉助於至少一第二連接表面而與該外部導體接點接觸，其中該第一連接表面係藉由一介電質而與該第二連接表面絕緣，其中該第一連接表面、該介電質和該第二連接表面相互連接，其中該內部導體、該外部導體、該第一連接表面和該第二連接表面係配置成在一區域內實質上平行，在該區域中該內部導體與該第一連接表面接觸。
2. 如請求項1之插頭連接器，其中該同軸電氣導體之直徑為至多100μm。
3. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其中該接點不設計成平面。
4. 如請求項3之連接器，其中該外部導體接點圓周地包圍該內部導體接點。
5. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其中該同軸電氣導體在該第二末端處連結至該電子組件。
6. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其具有多個插頭接點，其中該第二連接表面係與多個插頭接點之外部導體接點接觸。
7. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其中多個第二連接表面係藉助於一接點透過該介電質而連接。
8. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其中該內部導體直接地連結至該內部導體接點上。
9. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其具有一個配置在另一個上方的至少兩個插頭接點，其中該插頭連接器具有用以補償兩個插頭接點之信號之間的一時間延遲之裝置。
10. 如請求項1至2中一項之插頭連接器，其中該電路板具有用以將一光學信號轉換成一電氣信號之一轉換器。
11. 如請求項9之插頭連接器，其中一電氣信號總是經由一同軸連接而自該轉換器傳輸至該等電氣接點。
12. 如請求項11之插頭連接器，其中該同軸連接並非一平面連接。
13. 一種光電子收發器，其包含根據請求項1至12中任一項之一插頭連接器。
14. 一種插頭連接件，其包含根據請求項1至12中任一項之一第一插頭連接器，其係連接至一光纖，且包含具有同軸插頭接點之一第二插頭連接器，其中該第二插頭連接器係連接至一同軸電纜。

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