TWM617022U - 彈簧頂針式同軸連接器及其裝置 - Google Patents

Abstract

本新型提供了一種彈簧頂針式同軸連接器，其適於裝設於印刷電路板上。上述彈簧頂針式同軸連接器包括了固定座、套筒型外接觸件、絕緣體以及中心導體。固定座具有底面及固定裝置，以透過固定裝置將固定座固定在印刷電路板，而套筒型外接觸件則與固定座連接。絕緣體係設置於套筒型外接觸件中。中心導體則係設置於絕緣體之中心，並穿設於套筒型外接觸件中，其中中心導體之一端係凸出於固定座之底面，且中心導體更具有彈性結構，使得中心導體相對印刷電路板可施加預定之作用力。藉此，本新型除了可傳輸超高射頻的訊號之外，還能不破壞印刷電路板的完整結構。

Description

彈簧頂針式同軸連接器及其裝置

本新型涉及一種射頻連接器 (RF connector)，尤其是一種可透過無焊接 (solderless) 方式設置在印刷電路板上，並應用在高頻之彈簧頂針式同軸連接器。

在射頻連接器的應用領域中，為了能發展出訊號傳輸速度更快、反應時間更短的電子零組件，各射頻連接器所能支援的頻率愈來愈高，且與其電性連接的印刷電路板 (PCB) 也愈來愈薄，以期能應用到更多更廣的新興領域，例如物聯網 (IoT)、5G無線網路、智慧城市等。

然而，傳統的射頻連接器係透過固定凸設於射頻連接器之底面的導體，來與PCB進行電性連接，但這種導體的凸設設計，會讓射頻連接器緊密固定在PCB上時，壓迫PCB而導致PCB損壞、內凹變形或刺破等結構缺陷。進一步地，厚度較薄的PCB即可能因為這樣的結構缺陷，而導致高射頻訊號在射頻連接器與PCB之間傳輸時，產生不良結果。因此，如何避免射頻連接器之底面的導體因緊密固定在PCB上而造成PCB的結構缺陷，還仍能保持PCB的完整性，即成為所屬技術領域中有待解決的問題。

為解決上述問題，本新型之實施例發展出一種彈簧頂針式同軸連接器，其係將習知設置在射頻連接器中的導體，改良為具有彈性結構的中心導體。此外，透過施加在射頻連接器上的作用力，來調整射頻連接器固定在PCB上的緊密程度；同時，彈性結構則因不同的固定作用力，因而能透過不同大小的接觸面積來電性連接設置在PCB上的導線，藉此，本新型之實施例即能進一步提供不同高頻範圍的射頻訊號傳輸。

具體而言，本新型之實施例提供了一種彈簧頂針式同軸連接器，其適於裝設於印刷電路板上。上述彈簧頂針式同軸連接器包括了固定座、套筒型外接觸件、絕緣體以及中心導體。上述固定座具有底面及至少一固定裝置，以透過固定裝置使固定座固定於印刷電路板。而上述套筒型外接觸件則與固定座連接。上述絕緣體係設置於套筒型外接觸件中。上述中心導體則係設置於絕緣體之中心，並穿設於套筒型外接觸件中，其中上述中心導體之一端係凸出於固定座之底面，且中心導體更具有彈性結構，使得中心導體相對印刷電路板可施加預定之作用力。

依據一實施例，其中上述中心導體連接該印刷電路板之一端係為一球形端。

依據另一實施例，其中上述至少一固定裝置包括螺牙孔及螺絲。

依據又一實施例，其中上述套筒型外接觸件更具有一外螺牙。上述外螺牙係設置在套筒型外接觸件之外壁上，且為遠離固定座的底面之一端。

依據又一實施例，其中上述固定座更具有溝槽。上述溝槽係設置在固定座的底面，且對應印刷電路板上之電性延伸區域延伸至底面之一側設置，以使電性延伸區域不與底面電性接觸。

此外，本新型之實施例更另提供一種用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置，其包括印刷電路板以及彈簧頂針式同軸連接器。上述印刷電路板係具有第一接觸點及第二接觸點。而上述彈簧頂針式同軸連接器則係裝設於印刷電路板上，且包括了固定座、套筒型外接觸件、絕緣體以及中心導體。上述固定座具有底面及至少一固定裝置，以透過固定裝置使固定座固定於印刷電路板；而上述套筒型外接觸件則與固定座連接。上述絕緣體係設置於套筒型外接觸件中。上述中心導體則係設置於絕緣體之中心，並穿設於套筒型外接觸件中，其中上述中心導體之一端係凸出於固定座之底面，且中心導體更具有彈性結構，使得中心導體相對印刷電路板可施加預定之作用力，以電性連接第一接觸點及固定座，並電性連接第二接觸點及中心導體。

依據一實施例，其中上述第二接觸點更包括電性延伸區域，而上述固定座之底面更包括溝槽，且上述溝槽係對應電性延伸區域延伸至底面之一側設置，以使電性延伸區域不與底面電性接觸。

依據另一實施例，其中上述彈簧頂針式同軸連接器適於連接頻率範圍為3-70 GHz之訊號。

依據又一實施例，其中上述彈簧頂針式同軸連接器之中心導體連接該印刷電路板之一端係為一球形端。

綜合上述實施例之技術特徵，本新型之實施例因而可達到以下功效：

(1) 透過具有彈性結構的中心導體，而能在射頻連接器與PCB之間緊密貼合時，迫使彈性結構往射頻連接器的內部回縮，並以適當的距離凸設在射頻連接器之底部。藉此，本新型之實施例除了能電性連接射頻連接器與PCB之導線之外，還能不影響PCB的結構完整性，進而避免了不良的訊號測試結果。

(2) 同時，透過具有彈性結構的中心導體，也可隨著施予在射頻連接器的不同作用力，而迫使彈性結構進一步壓縮並往射頻連接器的內部回縮，進而能以不同的截面積電性連接PCB上的導線。藉此，本新型之實施例因而能提供多種不同的超高頻 (ultra high frequency，簡稱為UHF) 範圍 (3-70 GHz) 的射頻訊號傳輸。

(3) 此外，由於射頻連接器係透過無焊接 (或稱免焊接) 的方式 (例如螺絲鎖固) 設置在PCB上，而使得本新型之實施例能更方便拆卸或替換，並能避免因拆卸或替換射頻連接器而對PCB造成不可逆的且代價昂貴的損害。

有鑑於上述待克服的問題，本新型之實施例發展出一種彈簧頂針式同軸連接器及將其設置於PCB上的射頻連接裝置。上述彈簧頂針式同軸連接器係改良自習知射頻連接器之中心導體，而使其進一步具有彈性結構。本新型之實施例因而可隨著施予在射頻連接器上的作用力，調整彈性結構往射頻連接器內部回縮的距離，並在不損及PCB之結構完整性的情況下，還能支援不同高頻範圍的射頻訊號傳輸。

為更具體說明本新型之各實施例，以下輔以附圖進行說明。

請參照圖1，圖1所繪為根據本新型之一實施例之一種用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置的組裝示意圖。在圖1中，依據一實施例，提供了一種用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置300，其包括了印刷電路板 (PCB) 200及彈簧頂針式同軸連接器100，而彈簧頂針式同軸連接器100便適於裝設在印刷電路板200上。

關於印刷電路板200，進一步說明如下。請參照圖2，圖2所繪為根據本新型之一實施例之印刷電路板的結構示意圖。在圖2中，依據一實施例，提供了一種印刷電路板200，在其表面上具有第一接觸點210及第二接觸點220，而第一接觸點210與第二接觸點220彼此之間並未接觸而能保持非導電狀態；例如在圖2中，第二接觸點220之周圍即設置有圍繞的絕緣結構，以使第一接觸點210與第二接觸點220保持在非電性連接的狀態。此外，依據另一實施例，在圖2中，第二接觸點220還包括電性延伸區域221，其係延伸自第二接觸點220，且同樣也與第一接觸點210保持在非電性連接的狀態，以做為帶傳輸線 (strip transmission line，或稱stripline)，甚至能進一步做為微帶線 (microstrip) 或共面波導傳輸線 (coplanar waveguide，簡稱為CPW)。

關於彈簧頂針式同軸連接器100，進一步說明如下。除了圖1之外，請同時參照圖3A-3B及圖4，其中圖3A所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器的第一立體示意圖，圖3B所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器的第二立體示意圖，及圖4所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器之沿圖1中之A-A’切線的剖面示意圖。依據一實施例，提供了一種彈簧頂針式同軸連接器100，其可裝設於如圖1中的印刷電路板200上，而彈簧頂針式同軸連接器100包括了固定座110、套筒型外接觸件120、絕緣體130及中心導體140。

固定座110具有底面111，以使固定座110可沿著印刷電路板200之接觸面緊貼設置。甚至，依據另一實施例，在圖2B中之底面111上更具有以一凸出距離凸出底面111之凸面115，以使彈簧頂針式同軸連接器100可至少以此凸出距離設置在印刷電路板200之上。同時，固定座110還包括至少一固定裝置112，以使固定座110固定在印刷電路板200上。依據一實施例，固定裝置112可包括螺牙孔113a及螺絲113b；例如在圖1中，即係在固定座110的兩側分別設置有固定裝置112 (螺牙孔113a及螺絲113b)，而可藉由鎖固兩側的螺絲113b，以使固定座110固定在印刷電路板200上。值得一提的是，由於係透過螺牙孔113a及螺絲113b來鎖固固定座110，因此可透過微調固定座110兩側的螺絲113b之鎖固鬆緊程度，來調整固定座110之底面111與印刷電路板200的接觸程度。

套筒型外接觸件120則與固定座110連接設置。依據另一實施例，套筒型外接觸件120更具有外螺牙121及訊號源容置空間122，此外螺牙121係設置在套筒型外接觸件120遠離底面111之一端之外壁上，而此訊號源容置空間122則係設置在套筒型外接觸件120遠離底面111之一端之內部，以容置訊號源 (例如射頻裝置)。依據又一實施例，外螺牙121的牙距 (pitch) 可與訊號源的牙距相互匹配而得以鎖合，以透過外螺牙121來鎖固套筒型外接觸件120與訊號源，並藉以與訊號源之間產生訊號的傳輸。

絕緣體130係設置於套筒型外接觸件120中，而中心導體140則係設置於絕緣體130之中心並可貫穿設置於套筒型外接觸件120中。透過絕緣體130之設置，能讓套筒型外接觸件120與中心導體140之間處於非電性導通的狀態。同時，中心導體140之一端係凸出固定座110之底面111，且此端例如可為球形端的設計；此外，中心導體140更具有彈性結構141，以使中心導體140相對印刷電路板200可施加預定之作用力 (例如螺牙孔113a及螺絲113b於固定座110兩側的鎖固力)，並往套筒型外接觸件120之內部回縮；例如回縮至與底面111齊平，或例如回縮至與底面111上之凸面115齊平。而當未施加額外的作用力於中心導體140時，彈性結構141可恢復至原長度，並可凸出於固定座110之底面111，或凸出於底面111上的凸面115。具體地，在圖4中，彈性結構141例如可為具有各種彈性係數的彈簧141，此處並未加以限制。值得一提的是，如前所述，可知例如可透過螺牙孔113a及螺絲113b來鎖固固定座110，因而還可連帶調整彈性結構141之壓縮程度，藉以控制中心導體140電性連接印刷電路板200上之導線的接觸截面積，進而可傳輸訊號源 (例如射頻裝置) 與印刷電路板200之間不同頻率範圍的高射頻訊號，例如頻率範圍為3-70 GHz之高射頻訊號。

依據又一實施例，如前所述，如圖2中之印刷電路板200，其上可具有第一接觸點210及第二接觸點220，甚至還有延伸自第二接觸點220的電性延伸區域221。在此情況下，依據又一實施例，請同時參照圖1-2，在圖1-2中，固定座110之底面111 (或底面111上之凸面115) 可對應設置在第一接觸點210上，以電性連接第一接觸點210及固定座110；而中心導體140可對應設置在第二接觸點220上，以電性連接第二接觸點220及中心導體140。同時，依據又一實施例，在圖1中，固定座110更可具有溝槽114，其係設置在固定座110的底面111且對應電性延伸區域221延伸設置，而未與電性延伸區域221直接電性接觸。

此外，依據又一實施例，中心導體140之遠離底面111之一端係呈花瓣狀之套管，且各花瓣間彼此並未接觸；例如在圖3A中之中心導體140，其係具有四片花瓣的導電套管。而例如訊號源係透過同軸電纜 (coaxial connector) 與中心導體140電性連接時，同軸電纜上的另一中心導體即可套設於中心導體140之套管中，並與中心導體140電性連接。而中心導體140藉由呈花瓣狀之套管，因而能避免印刷電路板200與訊號源之間一次性訊號傳輸量過載，或因長期高頻、高電流的電性接觸，而導致同軸電纜與中心導體140間的連接位置過熱之情況。

依據另一實施例，上述射頻裝置係透過同軸電纜來與中心導體140電性連接，進而可支援訊號源與印刷電路板200之間頻率範圍約為3-70 GHz的超高射頻訊號。示例性地，例如SMA規格之同軸電纜與對應的中心導體140電性匹配時，可支援與印刷電路板200之間最高頻率約為26.5 GHz的超高頻訊號傳輸。又例如2.92 mm之同軸電纜與對應的中心導體140電性匹配時，可支援與印刷電路板200之間最高頻率約為40 GHz的超高頻訊號傳輸。再例如2.4 mm之同軸電纜與對應的中心導體140電性匹配時，可支援與印刷電路板200之間最高頻率約為50 GHz的超高頻訊號傳輸。再例如1.85 mm之同軸電纜與對應的中心導體140電性匹配時，可支援與印刷電路板200之間最高頻率約為67 GHz的超高頻訊號傳輸。

以下進一步說明本新型之實施例與習知技術之主要差異。請參照圖5A-5B，圖5A所繪為根據習知之一種彈簧頂針式同軸連接器之中心導體與印刷電路板之連接方式的示意圖，及圖5B所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器之中心導體與印刷電路板之連接方式的示意圖。圖5A之上圖係習知之中心導體140a尚未電性連接印刷電路板200a及其上第二接觸點220a之示意圖，而圖5A之下圖則為習知之中心導體140a電性連接印刷電路板200a及其上第二接觸點220a之示意圖，由圖5A之下圖可知，由於習知之中心導體140a係固定且凸出於固定座110a，而當施予作用力於固定座110a時，習知之中心導體140a便會造成印刷電路板200a及其上第二接觸點220a之壓迫或變形。相對地，圖5B之上圖係根據本新型之實施例之中心導體140b尚未電性連接印刷電路板200b及其上第二接觸點220b之示意圖，而圖5B之下圖則為本新型之實施例之中心導體140b電性連接印刷電路板200b及其上第二接觸點220b之示意圖，由圖5B之下圖可知，由於本新型之實施例之中心導體140b係具有彈性結構140b而可伸縮地凸出於固定座110b，或回縮至與固定座110b之底面111或其凸面115齊平，而當施予作用力於固定座110b時，本新型之實施例之中心導體140b便不會造成印刷電路板200b及其上第二接觸點220b之壓迫或變形。

綜合上述彈簧頂針式同軸連接器及其裝置，由於本新型改良了習知之中心導體，並使中心導體之中具有彈性結構 (例如彈簧)，因而能在施予作用力在彈簧頂針式同軸連接器之固定座時，除了能使中心導體與印刷電路板及其上之導線 (即上述第二接觸點) 緊密電性連接之外，還能不對第二接觸點造成結構上的損害，而保持印刷電路板及其第二接觸點之結構完整性。藉此，本新型之實施例因而能避免在超高射頻訊號的傳輸過程中所產生的不良結果，而確實解決了本案所欲解決的問題。

本新型在本文中僅以較佳實施例揭露，然任何熟習本技術領域者應能理解的是，上述實施例僅用於描述本新型，並非用以限定本新型所主張之專利權利範圍。舉凡與上述實施例均等或等效之變化或置換，皆應解讀為涵蓋於本新型之精神或範疇內。因此，本新型之保護範圍應以下述之申請專利範圍所界定者為準。

100:彈簧頂針式同軸連接器 110、110b:固定座 110a:習知之固定座 111:底面 112:固定裝置 113a:螺牙孔 113b:螺絲 114:溝槽 115:凸面 120:套筒型外接觸件 121:外螺牙 122:訊號源容置空間 130:絕緣體 140、140b:中心導體 140a:習知之中心導體 141:彈性結構 200、200b:印刷電路板 200a:習知之印刷電路板 210:第一接觸點 220、220b:第二接觸點 220a:習知之第二接觸點 221:電性延伸區域 300:用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置

為讓本新型之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附附圖之說明如下： 圖1所繪為根據本新型之一實施例之一種用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置的組裝示意圖。 圖2所繪為根據本新型之一實施例之印刷電路板的結構示意圖。 圖3A所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器的第一立體示意圖。 圖3B所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器的第二立體示意圖。 圖4所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器之之沿圖1中之A-A’切線的剖面示意圖。 圖5A所繪為根據習知之一種彈簧頂針式同軸連接器之中心導體與印刷電路板之連接方式的示意圖。 圖5B所繪為根據本新型之一實施例之一種彈簧頂針式同軸連接器之中心導體與印刷電路板之連接方式的示意圖。

100:彈簧頂針式同軸連接器

110:固定座

111:底面

112:固定裝置

113b:螺絲

114:溝槽

120:套筒型外接觸件

121:外螺牙

122:訊號源容置空間

200:印刷電路板

210:第一接觸點

220:第二接觸點

221:電性延伸區域

300:用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置

Claims (9)

1. 一種彈簧頂針式同軸連接器，適於裝設於一印刷電路板，包括： 一固定座，具有一底面及至少一固定裝置，以透過該至少一固定裝置使該固定座固定於該印刷電路板； 一套筒型外接觸件，與該固定座連接； 一絕緣體，設置於該套筒型外接觸件中；以及 一中心導體，設置於該絕緣體中心並穿設於該套筒型外接觸件中，其中該中心導體之一端凸出於該底面，且該中心導體更具有一彈性結構，使得該中心導體相對該印刷電路板可施加一預定之作用力。
2. 如請求項1所述之彈簧頂針式同軸連接器，其中該中心導體連接該印刷電路板之一端係一球形端。
3. 如請求項1所述之彈簧頂針式同軸連接器，其中該至少一固定裝置包括一螺牙孔及一螺絲。
4. 如請求項1所述之彈簧頂針式同軸連接器，其中該套筒型外接觸件更具有一外螺牙，設置在該套筒型外接觸件之外壁上，且為遠離該底面之一端。
5. 如請求項1所述之彈簧頂針式同軸連接器，其中該固定座更具有一溝槽，設置在該固定座的該底面，且對應該印刷電路板上之一電性延伸區域延伸至該底面之一側設置，以使該電性延伸區域不與該底面電性接觸。
6. 一種用於高頻訊號之彈簧頂針式同軸連接裝置，包括： 一印刷電路板，具有一第一接觸點及一第二接觸點；以及 一彈簧頂針式同軸連接器，裝設於該印刷電路板上，且包括： 一固定座，具有一底面及至少一固定裝置，以透過該至少一固定裝置使該固定座固定於該印刷電路板； 一套筒型外接觸件，與該固定座連接； 一絕緣體，設置於該套筒型外接觸件中；以及 一中心導體，設置於該絕緣體中心並穿設於該套筒型外接觸件中，其中該中心導體之一端凸出於該底面，該中心導體更具有一彈性結構，使得該中心導體相對該印刷電路板可施加一預定之作用力，以電性連接該第一接觸點及該固定座，並電性連接該第二接觸點及該中心導體。
7. 如請求項6所述之彈簧頂針式同軸連接裝置，其中： 該第二接觸點更包括一電性延伸區域；以及 該底面更包括一溝槽，對應該電性延伸區域延伸至該底面之一側設置，以使該電性延伸區域不與該底面電性接觸。
8. 如請求項6所述之彈簧頂針式同軸連接裝置，其中該彈簧頂針式同軸連接器適於連接頻率範圍為3-70 GHz之訊號。
9. 如請求項6所述之彈簧頂針式同軸連接裝置，其中該中心導體連接該印刷電路板之一端係一球形端。

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