TWM480179U - 接觸元件與接觸裝置 - Google Patents

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TWM480179U
TWM480179U TW102220028U TW102220028U TWM480179U TW M480179 U TWM480179 U TW M480179U TW 102220028 U TW102220028 U TW 102220028U TW 102220028 U TW102220028 U TW 102220028U TW M480179 U TWM480179 U TW M480179U
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Michael Wollitzer
Christian Maier
Josef Gramsamer
Sylvester Muhlbacher
Bernhard Aicher
Christian Dandl
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Rosenberger Hochfrequenztech
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Description

接觸元件與接觸裝置
本創作係關於一種接觸元件與接觸裝置，用於對向組立之接觸區域間導電連接之接觸元件，特別係指可於兩組件與電路板間盡可能無損耗地傳輸高頻訊號之接觸元件；此外，本創作亦揭露一種具有數個該接觸元件組成之接觸裝置。
在兩電路板間具有固定之平行度與(軸向)距離公差狀況下，此種接觸元件亦可確保高頻訊號之無損耗傳輸，甚至可彌補位於接觸區域間之徑向錯位，對此種接觸元件之其他要求包含生產成本低、組裝簡易等，為此，接觸元件之軸向與徑向尺寸應越小越好。
習知者為，利用二與電路板固定連接之同軸插接器，以及一連接兩同軸插接器之轉接器(俗稱Bullet)，來產生一兩電路板間的導電連接，此一轉接器可彌補軸向與徑向公差，以及彌補平行度公差，此處使用之典型同軸插接器為SMP、Mini SMP或是FMC。
另一種方式為，經由單一導線或是多重導線構造之彈簧接觸探針來形成兩電路板間之導電連接。
美國專利US 6,776,668 B1中揭露一種同軸接觸元件，可用於傳輸兩電路板間的高頻訊號，其中，構造為彈簧接觸探針之內導體之功用 係作為訊號導體，而環繞於內導體外之外導體之功用則為迴向導體以及內導體之屏蔽，外導體包含一在長軸方向上具有數個開槽的套管狀主體，主體之未開槽端在端面上形成一與電路板上接觸區域接觸之用的接觸點，在主體上有一外導體套管為可推移，該套管在一端之端面上形成與另一電路板之接觸區域接觸用的接觸點，一受預力之彈簧支撐於主體與套管之間，當連接兩電路板時，構造為彈簧接觸探針之內導體之頭部，以及外導體之套管均會因個別彈簧之預力作用而移動，即使在電路板間的距離上具有公差，藉此可加以彌補並確保其間的接觸壓力，藉由主體上的開槽，使主體在側向上具有一定的彈性，藉此可使得兩接觸區域間較大之非平行現象獲得彌補。
習知者亦為，使用簧片作為接觸元件或是接觸元件之一部分，此種作法具有結構簡單、使用沖壓組件來降低生產成本等優點，同時，簧片本身統合了傳輸電流與訊號的接觸元件主要功能，以及可形成足夠接觸壓力與彌補各連接組件間位置公差之彈性型變功能，但是其缺點為，簧片基於原理上必須彎曲或是具有彎型走向，且須導電連接的接觸區域並不直接位於路徑上，較長的簧片具有相對較大的阻抗與電感值，對高頻訊號的傳輸具有負面影響。
基於由此技術現況，本創作之主要功能在於提供一種改良式用於組件間導電連接之接觸元件，該接觸元件具有良好高頻訊號傳輸、可彌補公差、以及/或是降低生產成本等特性。
本創作之基礎概念在於，將一簧片構成之接觸元件加以改 良，使得本創作之接觸元件除了經過簧片本身的連接路徑外，額外具有一連接路徑，該路徑可將須導電連接之各組件直接連接，且因此形成一盡可能短的長度。
本創作用於組件間導電連接之接觸元件，因此具有用於與接觸區域接觸之接觸點，並包含一將該接觸點導電連接之第一分段，該第一分段至少一部分係由簧片構成，以及一將該接觸點導電連接之第二分段，由該第二分段所形成之連接路徑較第一分段所形成之連接路徑為短。
本創作之「簧片」係指為平面狀之組件(其高度遠小於其長度與寬度，同時寬度亦小於其長度)，該組件係由一與另一組件固定連接之連結位置延伸入一開放空間內，同時該組件在加壓於長與寬構成之平面上時會產生彎曲，並藉此產生一彈簧作用。
藉由本創作之接觸元件設計，可造成一短連接路徑，其特徵在於低阻抗，且本創作接觸元件之電感值也相對較低，對於高頻訊號的傳輸具有正面效用。
除了具有上述電學特性，本創作接觸元件額外之特徵在於特別簡單構造與生產成本低，特別是使用沖壓組件，也特別是指當接觸元件之第一分段與第二分段結合為一簧片，因此，本創作接觸元件之構造可為一單一簧片，經由成型過程使其具有一主要可利用彈性型變而於接觸點上產生接觸壓力，且可確保公差彌補之第一分段，而其較短之第二分段主要可用於傳輸電流或訊號。
由第一分段彈性型變所引起之接觸元件上接觸點之相對移動必須可由第二分段來彌補，此可藉由第二分段之適當彈性型變來達成， 但是優先者為，第二分段包含數個部分分段，且這些部分分段可在第一分段產生型變時在彼此之上滑動，這種設計之優點在於，連接路徑之長度可隨時適應接觸點間實際的距離。
本創作接觸裝置之特徵在於，包含有數個本創作之接觸元件。
本創作接觸元件之優先排列為，第一分段(至少部分)圍繞在第二分段外，藉此可確保需接觸之組件上較大之接觸區域的良好接觸；由於此時每個接觸元件也藉由其上第一分段適當的型變而可分別偏移，故可利用此種接觸裝置來彌補需連接之接觸範圍間相對較大之公差(特別針對平行度)。
當接觸裝置設計為同軸接觸裝置時，亦即接觸元件組成一外導體圍繞於一內導體外時，可藉由接觸元件第一分段之(優先為圓形)環狀排列對內導體形成一屏蔽。
為了繼續改良接觸元件之第一分段的屏蔽作用，特別將其以雙環狀排列圍繞於第二分段外側，並藉此形成某一程度之雙層屏蔽，因此，接觸元件之第一小塊上之第一分段會環狀圍繞於接觸元件之第二分段外，且接觸元件之第二小塊上之第一分段會環狀圍繞於第一小塊上之第一分段外。
其中，(優先為分別平均分布排列之)第一環之第一分段以旋轉方式與第二環之第一分段(優先為一半分布)錯位安裝，使得一環之第一分段間具有之缺口(由第二分段之視角來看)被另一環之第一分段(至少部分)所覆蓋。
於本創作接觸裝置之一種實施例中，接觸元件之兩分段至少有部分分段係由共同導體所構成，此法特別具有生產與組裝技術上之優勢。
此外，該共同導體可為硬性構造，且位於一接觸部位之(長軸方向)尾端上用於與第一接觸區域接觸，且以簧片型式固定於接觸元件第二分段之共同導體上，該簧片便可構成與至少一第二接觸區域接觸用之接觸部位。
此外，接觸元件之第一分段突起於共同導體之(長軸方向)第二尾端上，其中接觸部位優先由突起之簧片分段所構成，藉此可在位於同一平面上且被簧片接觸部位所接觸之接觸面上，確保產生一對簧片而言為足夠之型變路徑，且避免共同導體長軸方向上第二尾端與該接觸區域產生接觸。
在本創作接觸裝置之另一優先設計中，簧片為可動式且處於彈性預力狀態下安置於共同導體之至少一分段上。
本創作之簧片，其開放端亦可指向共同導體之第一尾端(亦即朝向簧片固定所在之共同導體的那一端)，且簧片之中間分段構成其接觸部位，接著，簧片之開放端便可位於共同導體上。
本創作之簧片，其開放端可朝向第二尾端，且其開放端之區塊形成與所屬之接觸區域接觸用之接觸部位，如此，簧片之中間分段可位於共同導體上。
當然，該簧片亦可組合在一本創作之接觸裝置上。
為了簡化本創作接觸元件或是本創作接觸裝置之生產，接觸元件之簧片可包含二側面上相互錯位、在長軸方向之一分段上相互重疊、 且於重疊處(優先為一體成型)連接之簧片分段，此種做法可藉由將一由簧片所構成之簧片籃生產為沖壓彎曲組件，而特別簡化壓彎工具之使用。
本創作接觸裝置為一具有一內導體與一圍繞著內導體之外導體之同軸接觸裝置，其中，外導體之構造為依據本創作，而內導體為彈簧探針構造。
本創作接觸元件以及本創作接觸裝置用於傳輸組件間(特別指電路板間)高頻訊號特別具有優勢，其中在同軸接觸裝置上，內導體提供訊號傳輸，而外導體則作為迴向導體與/或屏蔽。
1‧‧‧內導體
10‧‧‧環狀突起物
11‧‧‧簧片
12‧‧‧環狀分段
13‧‧‧環狀突起物
14‧‧‧連接導體
15‧‧‧螺母
16‧‧‧外螺紋
17‧‧‧接觸部位
2‧‧‧外導體
20‧‧‧接觸元件
3‧‧‧絕緣體
4‧‧‧套筒
5‧‧‧探頭
6‧‧‧彈簧
7‧‧‧共同導體
8‧‧‧底部
9‧‧‧套管部
第一圖係為本創作第一實施例接觸元件之立體圖。
第二圖係為第一圖之接觸元件未受預力狀態下之前視圖。
第三圖係為第一圖之接觸元件未受預力狀態下之側視圖。
第四圖係為第一圖之接觸元件受預力狀態下之前視圖。
第五圖係為第一圖之接觸元件受預力狀態下之側視圖。
第六圖係為本創作第二實施例接觸裝置之立體圖。
第七圖係為第六圖之接觸裝置之剖面圖。
第八圖係為本創作第三實施例接觸裝置之立體圖。
第九圖係為第八圖之接觸裝置之剖面圖。
第十圖係為本創作第四實施例之接觸裝置之立體圖。
第十一圖係為第十圖之接觸裝置之剖面圖。
第十二圖係為本創作第五實施例之接觸裝置之部分剖面圖。
第十三圖係為第十二圖之接觸裝置之俯視圖。
有關本創作為達上述之使用目的與功效，所採用之技術手段，茲舉出較佳可行之實施例，並配合圖式所示，詳述如下：本創作之第一實施例，如第一圖~第五圖所示，接觸元件20係由導電材質(特別指金屬)一體成型之簧片11，該接觸元件20形成兩接觸部位17，該接觸部位17係用於由單一或數個接觸元件需導電連接之組件上接觸區域之接觸，特別指電路板，第一接觸部位17(第一圖至第五圖之下方)之面積為相對較大，接觸元件20應經由該接觸部位17而與一組件上所屬之接觸區域固定連接，特別是指焊接，相對地，實際上為點狀或線狀之第二接觸部位17，應可與一組件上所屬之接觸區域開放接觸，也就是說僅利用一接觸元件之彈性型變所產生之接觸壓力。
接觸元件20上導電連接兩接觸部位17之第一分段係用於產生接觸壓力，接觸部位朝向彼此之相對移動可引發該第一分段之彈性型變，如第五圖所示。
接觸部位17之第二分段包含兩個部分分段，其分別包含簧片11開放端之一，在第一分段產生(較微量)第一型變後，該二部分分段會相互接觸，並使兩個接觸部位17相互導電連接，藉此可為經由該接觸元件所傳輸之高頻訊號創造一個優先路徑，且該路徑較由第一分段所構成之路徑明顯較短，在第一分段後續的型變中，兩部分分段在彼此上滑動，此時連接路徑會縮短。
第六圖~第十一圖所示之接觸裝置，分別包含一內導體1、 一外導體2、以及介於該內導體1與該外導體2間之絕緣體3。
該內導體1分別為彈簧探針構造，也就是說其包含一導電之套管4以及一部份位於該套管4內可移動之具有球狀接觸面之導電探頭5，於該套管4內部安裝有一彈簧6，其係支撐於該探頭5與該套管4底部之間，內導體1係固定安裝於絕緣體3之容納開口內，其中內導體1與絕緣體3間可以介質連結，如利用黏著劑；圍住探頭5之套管4底部形成一接觸面，可作為用於與一基礎電路板(未於圖中標示)上接觸區域接觸之接觸部位。
外導體2基本上由數個本創作之接觸元件所組成，且包含一共同導體7，該外導體2完全包覆絕緣體3之側面外圍，並覆蓋絕緣體3之部分端面，藉此，共同導體7與絕緣體3為固定連接，除此種箝合之外，也可另外或額外使用一壓合或膠合。
共同導體7，包含一底部8以及與其固定連接之套管部9(特別指利用介質連接，如點焊或焊接)。
外導體2之底部8包覆於絕緣體3之側面上形成一接觸面，該接觸面作為與一基礎電路板上接觸區域接觸用之接觸部位17。
與外導體2之底部8連接之套管部9尾端包含一環狀突起物10，該環狀突起物10上固定有一導電之簧片籃(優先為介質連接，特別是點焊)，該簧片籃構成數個(具體為八個)簧片11，簧片籃與共同導體7經由一環狀之套管部9半徑方向延伸出之環狀分段12所連接，這些簧片從該環狀分段12開始平均分布於環狀分段12之圓周上，且於接觸方向之長軸方向上彎曲延伸。
第六圖至第十一圖所示，本創作接觸裝置之實施例其不同處 在於，簧片11之形狀與構成之接觸部位17之位置。
依據第六圖與第七圖所示之第二實施例，簧片11之走向(由環狀分段12之外緣開始)分別為接近半圓形弧狀，其彎角為九十度，連接於其上之簧片11之分段上(突起於共同導體7之上)，簧片11之走向為幾近平行，此一彎曲平面形成接觸部位17，外導體2利用該接觸部位17可與一目標電路板上平面垂直於接觸方向長軸之接觸區域接觸(未標示於圖中)。
簧片11在其相互平行之分段上係靠在共同導體7之套管部9之環狀突起物13(具有半圓形截面)，此種安裝方式係利用由簧片11本身所產生之彈性應力。
第八圖與第九圖所示之第三實施例，簧片11之走向(由環狀分段12之外緣開始)一開始為九十度彎曲，然後呈一接近平行之分段，此分段在大約共同導體7上端之高度上進入一百八十度彎曲，用於外導體2與一目標電路板接觸區域接觸用之接觸部位17大約位於一百八十度彎角所構成之分段上，簧片11於其開放端區域內或附近為利用彈性應力設於共同導體7上。
第十圖與第十一圖所示之第四實施例，簧片11之走向與第八圖及第九圖所示者相近，但不具有簧片11為平行走向之中間分段，取而代之的，係簧片11之走向為(由環狀分段12之外緣開始)連續彎弧狀，其角度接近二百七十度。
此外，第十圖與第十一圖所示之實施例與第八圖及第九圖所示之實施例之不同處，係在於其簧片11之面的形狀不同，第十圖與第十一圖所示簧片11之面的形狀為兩彎曲之部分分段相互側面錯位連接，且在一 長軸向分段上相互重疊，在此重疊處兩分段為一體成型，可藉由彼此錯位作為各條狀物工具彎折之空間，此種設計可將簧片籃之生產簡化為沖壓彎曲組件。
第十二圖與第十三圖所示之第五實施例的接觸裝置中，該簧片11以其走向來看大致符合第八圖與第九圖所示者；該接觸裝置與第六圖至第十一圖所示之基本差異在於，共同導體7係以一連接導體14所連接，該連接導體14構造為一螺母15以及一外螺紋16，經由該外螺紋16可將該接觸裝置固定於一外殼(未標示於圖中)之開口內，內導體1之套管4相對地為較長設計，且超出連接導體14之開放端。
在第六圖至第十三圖所示之接觸裝置中，簧片11分別構成本創作接觸元件之第一分段之一部分，經由此部分接觸裝置之外導體2之兩個接觸部位17可導電連接，其中之首要功能為，於上方接觸部位上產生一接觸壓力，並彌補需連接之組件間接觸區域位置與方向上之公差，由於下方接觸部位17係由底部8之下側面所構成(或是依據第十二圖與第十三圖之接觸裝置由連接導體14所構成)，該底部8(或是連接導體14)為套管部9之一部分，且環狀分段12同樣為每個接觸元件之第一分段之一部分，個別接觸元件上之首要功能為導電連接之第二分段，係由共同導體7、以及簧片11上延伸於套管部9之環狀突起物13與簧片11上個別接觸部位17之間的部分簧片11所構成。
依據第六圖至第十三圖所示，本創作之主要優點在於，組成外導體2之接觸元件之第二分段所構成之連接路徑始終與經由內導體1之訊號路徑同長度，藉此可達到相同之訊號路徑。
使用第六圖至第十三圖所示之接觸裝置所導電連接之兩電路板間的距離選擇，使得接觸裝置之內導體1與外導體2為緊壓的，因此，一方面內導體1之探頭5可反向於彈簧6預力往套管4之底部推入一段，而外導體2之簧片11在接觸裝置長軸方向上緊壓，此會導致其曲率半徑縮小，進而提升簧片11之預力，電路板間接觸部位的此種緊壓程度的選擇，不可使電路板接觸到內導體1之套管4的上緣以及外導體2之套管部9。
整體而言，在內導體1與外導體2之方向上具有一「彈性路徑」，藉此可彌補距離在兩個方向上與設定值的偏差，此種偏差特別可由公差所造成，其中除了定位公差外，幾何公差，也就是說特別指兩電路板、以及分別安裝有接觸裝置之接觸區域平行度之偏差，亦可獲得彌補，利用本創作接觸裝置具有數個可獨立型變之接觸元件之外導體2設計，可容許較大的定位公差，由內導體1之探頭5所形成之點接觸同樣不會受到這些偏差的影響。
當簧片11產生型變時，會導致外導體2之套管部9與簧片11間的相對移動，移動位置係為二者相靠之處；此時，第六圖與第七圖所示之實施例中，此點始終位於外導體7之套管部9的環狀突起物13上，該環狀突起物13依據不同的簧片11型變而於簧片11上之不同位置接觸，其中，相靠現象僅發生在簧片11平行走向之區段內，依據第八圖至第十一圖所示之實施例，貼靠點則始終為簧片11圓弧狀之尾段，這些尾段依據不同的簧片11型變而於外導體2之套管部9的外側上之不同位置接觸。
此外，依據第八圖至第十一圖所示之實施例，環狀突起物13於共同導體7之套管部9上對簧片11之擴張形成一抵住部位，連同簧片11之彈 力於外導體2之套管部9之徑向分量，當簧片11未安裝於兩個依此距離之電路板間時，亦可處於受預力之狀態。
綜上所述，本創作確實已達到所預期之使用目的與功效，且更較習知者為之理想、實用，惟，上述實施例僅係針對本創作之較佳實施例進行具體說明而已，該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，舉凡其它未脫離本創作所揭示之技術手段下所完成之均等變化與修飾，均應包含於本創作所涵蓋之申請專利範圍中。
11‧‧‧簧片
17‧‧‧接觸部位
20‧‧‧接觸元件

Claims (13)

  1. 一種接觸元件，用於組件間導電連接之接觸元件，其具有用於與組件上接觸區域接觸之接觸部位，並具有一與該接觸部位導電連接且至少部分構造為簧片之第一分段，其特徵在於：一與該接觸部位導電連接之第二分段，其中由該第二分段所構成之連接路徑較由該第一分段所構成者為短。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接觸元件，其中，該接觸元件的第一分段與第二分段為一體成型之簧片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之接觸元件，其中，該接觸元件的第二分段包含多個部分分段，於該第一分段型變時可在彼此上滑移。
  4. 一種接觸裝置，係具有數個由上述申請專利範圍所述之接觸元件組成之接觸裝置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之接觸裝置，其中，該接觸元件之排列方式，係將該第一分段環狀圍繞於該第二分段之外。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之接觸裝置，其中，該接觸元件之第一小塊上之第一分段會環狀圍繞於該接觸元件之第二分段外，且該接觸元件之第二小塊上之第一分段會環狀圍繞於該第一小塊上之該第一分段外。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之接觸裝置，其中，該接觸元件上之第一小塊與第二小塊之第一分段以旋轉方式相互錯位設置。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之接觸裝置，其中，該接觸元件之第二分段至少一段為由一共同導體所構成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之接觸裝置，其中，該共同導體為硬性構造，且在一第一尾端形成一用於與一第一接觸區域接觸之接觸部位，且該接觸元件之第一分段在該共同導體上以簧片型式固定。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之接觸裝置，其中，該接觸元件之第一分段超 出該共同導體之尾端。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之接觸裝置，其中，該接觸元件之第一分段已可相對移動且處於彈性預力狀態下靠在該共同導體之一分段上。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之接觸裝置，其中，該共同導體圍繞於一內導體之外，並彼此絕緣。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之接觸裝置，其中，該內導體之構造為彈簧探針。
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