连接器组件的制作方法

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连接器组件
1.交叉引用
2.本技术依据35u.s.c.
§
119要求2020年3月11日提交的美国临时专利申请no.62/988，143的优先权。
技术领域
3.本公开涉及电连接器，并且更具体地，涉及可电连接到电路板的浮动接头。

背景技术：

4.电子部件(诸如传感器组件)常常与使用它们的大型电气系统的其余部分分开地容纳或封装，从而促进集成的容易性以及改进对敏感部件的保护，使其免受恶劣环境条件的影响。因此，在使用中，这些部件必须与系统的其他元件电互连。这些连接通常由通过互补电连接器连结各种部件的电缆来实现。
5.在适合于大规模生产的规模上实现高性能、可靠的互连可能难以实现。例如，不利地影响部件和/或壳体的制造精度和/或部件可放置在相关联的壳体上或内的精度的公差限制可以对基础电气系统产生相关的负面影响。这种偏差经常导致难以组装部件，和/或难以在部件和组件的连接器之间可靠地形成所需的电连接。此外，一些类别的装置(诸如射频(rf)装置)的性能可能非常容易受到导电系数的影响，诸如连接器或接口的部件之间的阻抗匹配。这些性能考虑因素对底层连接器施加更多限制，包括限制在保持可接受的性能水平的同时可以适应上述位置变化的方式。因此，要解决的问题是提供封装的电子装置到外部系统的可靠连接部件。

技术实现要素：

6.这个问题通过电接头或连接器组件来解决，电接头或连接器组件包括外部导电主体和导电中心接触件，外部导电主体具有被配置为与对应的电连接器配合的第一端，导电中心接触件布置在外部导电主体内并且与外部导电主体电隔离。中心接触件包括第一端和第二端，第一端被配置为与对应的电连接器配合，第二端和被配置为与电路板的第一电接触件电连接。组件的外部接触件可滑动地连接到外部导电主体的第二端，并且被配置为与电路板的第二电接触件电连接。弹性元件被提供以用于在远离外部导电主体的方向上并且朝向电路板偏置外部接触件。
7.一种电气装置包括壳体，壳体包括第一壳体区段和联接到第一壳体区段的第二壳体区段。电路板布置在壳体内，并且包括第一电接触件和与第一电接触件电绝缘的第二电接触件。一种布置在壳体内的射频连接器组件包括外部导电主体，外部导电主体具有被配置为与对应的电连接器配合的第一端。组件还包括导电中心接触件，导电中心接触件布置在外部导电主体内，并且具有被配置为与对应电连接器配合的第一端和接触电路板的第一电接触件的第二端。外部接触件可滑动地连接到外部导电主体的第二端，并且与电路板的第二电接触件电连接。弹性元件被提供以用于在远离外部导电主体的方向上偏置外部接触
件，并且与第二电接触件接触。
8.连接器组件包括第一电连接器，第一电连接器包括第一外部导电主体、布置在第一外部导电主体内的第一介电主体和布置在第一介电主体内的第一导电中心接触件。组件的第二电连接器可与第一电连接器配合，并且包括第二外部导电主体、布置在第二外部导电主体内的第二介电主体和布置在第二介电主体内的第二导电中心接触件。在第一连接器和第二连接器的配合状态下，第一电连接器和第二电连接器的第一外部导电主体和第二外部导电主体与第一导电中心接触件和第二导电中心接触件电连接。该组件还包括弹性衬套，在第一电连接器和第二电连接器处于配合状态的情况下，弹性衬套布置在第一介电主体与第二介电主体的相对面之间并且与之接触。
附图说明
9.现在将参照附图通过示例来描述本发明，在附图中：
10.图1是用于描述本公开的实施例的示例性电子装置的透视图；
11.图2是图1的装置的横截面图，包括根据本公开实施例的电连接器或接头及电路板；
12.图3是图2所示的连接器的分解图；
13.图4是图3所示的连接器的组装图；
14.图5a-5c是图2-4的连接器的一部分的简化俯视图，该连接器根据本公开的实施例相对于电路板布置在各横向或径向位置中；
15.图6a-6c是示出根据本公开的实施例的与电路板配合的壳体和连接器的一部分的横截面图，其中电路板相对于壳体和连接器布置在各竖直或轴向位置中；
16.图7是根据本公开的另一实施例的连接器的横截面图；并且
17.图8是根据本公开的实施例的连接器组件的横截面图，该连接器组件包括与配合连接器接合的第一连接器。
具体实施方式
18.一般参考图1，提供了示例性电子装置或封装10的透视图。封装10包括两部分组成的壳体，其包括与第二或下部壳体14配合的第一或上部壳体12。壳体12、14可以是适于将电子部件或装置(诸如摄像头或其他传感器)固定在其中的模制聚合物壳体。根据本公开的实施例的接头或电连接器20布置在壳体12、14内，并且被配置为配合到装置以及对应的连接器，诸如同轴rf电缆的连接器化端部。具体地，上部壳体12可包括从壳体内接收连接器20的一部分的连接器接口16。连接器接口16可以以任何期望配置形成，诸如在许多汽车应用中使用的标准化fakra接口。
19.图2提供了根据本公开的实施例的示例性封装10的横截面图。电子装置的印刷电路板(pcb)50(例如，包括安装在其上的摄像头的电路板)布置在壳体12、14内。pcb 50可固定地附接在壳体12、14内，例如，如图所示附接到下部壳体14。仅举例来说，根据本公开的实施例的接头或连接器20至少部分地布置在壳体12、14内，并且包括延伸到连接器接口16中以用于连接到同轴电缆的第一端。连接器20的第二端与pcb 50的一个或多个接触表面或垫接合，以用于在电缆和与pcb相关联的电子装置之间建立电连接。
20.由于例如与上述部件中的任一个相关联的制造或位置不准确性，pcb、连接器和/或连接器接口在封装的组装期间可能没有理想地对准。在包括焊接到pcb的连接器的现有技术的实施例中，这种类型的不对准可能阻碍装置的正确组装。在其他现有技术组件中，这些差异可能导致pcb与连接器之间的电接触在组装之后不足或不可靠。如本文详细描述的，本公开的实施例弥补这些缺陷，并提供具有与pcb处于可移动电接触的接触端的连接器，使得pcb与连接器之间在横向或竖直方向上的任何未对准在壳体的组装过程期间可被适应。
21.仍参考图2以及图3和图4，本公开的根据实施例的连接器20包括外部导电主体或壳22(例如，压铸单片主体)，外部导电主体或壳22具有圆柱形第一端23，第一端23从壳体12、14内延伸到限定在连接器接口16内的开口中。外部导电主体22还包括限定至少一个径向延伸突起或支承表面24的中间部分。在一个实施例中，形成三个突起24并且这三个突起24围绕外部导电主体22的周边相对于外部导电主体22的中心轴线彼此间隔120度。每个突起24的第一侧可与上部壳体12的内表面接合或邻接，从而限制导电主体22的第一端23在连接器接口16内的插入深度。外部导电主体22的圆柱形第二端26从中间部分在与第一端23相反的方向上延伸。外部导电主体22限定连接器20的外部电导体或屏蔽导体(例如，接地导体)。环形外部密封件29可布置在第一端23上，以用于在连接器20与上部壳体12之间形成密封，从而将形成在连接器接口16中的开口与壳体12、14的内部隔离开。
22.中空外部接触件40安装在外部导电主体22的第二端26上，并且限定二者间的可移动机械和电连接，其中外部接触件可在连接器20的轴向方向上沿第二端滑动，同时保持与第二端26的电接触。第二端26可包括形成在其中的槽或腔27(参见图3)，槽或腔27被配置为接收外部接触件40的部分，以用于将外部接触件可滑动地固定到第二端。更具体地，外部接触件40可限定穿过其中而形成的槽状孔46。由外部接触件40限定或附接到外部接触件40的弹性臂47可径向向内延伸并且延伸到孔46中。臂47的自由端被配置为与第二端26接合，并且更具体地与第二端26的槽27接合，以便至少沿着槽的长度以摩擦配合、可滑动的方式将外部接触件40固定到第二端26。
23.外部接触件40还包括从其端部延伸的电接触支腿或突片42。突片42可围绕外部接触件40对称地布置，例如，三个突片围绕外部接触件的周边或直径彼此间隔120度布置。突片42被配置为邻接或以其他方式接触形成在pcb 50上的一个或多个接触件或接触垫。突片42可与外部接触件40一体地形成，或可包括机械地附接到外部接触件40的分立元件。在一个实施例中，突片42和臂47可彼此一体地形成并且机械地附接到外部接触件40，或者可各自与外部接触件一体地形成。多个突片42的使用提供多个同轴接地接触点，从而提高导体的屏蔽有效性。屏蔽有效性也通过外部接触件40的全部或部分的大体均匀性和/或不间断性(例如外部导电主体22的第一端23的连续性)来提高。
24.外部接触件40包括至少一个弹性元件，诸如与外部接触件40一体形成或附接到外部接触件40的一个或多个弹簧44。在所示出的实施例中，弹簧44限定从外部接触件40的端部延伸的弹性臂。弹簧44中的每一个可在该弹簧相对于外部接触件40固定的第一端附近弯曲。每个弹簧44的其余部分在朝向外部导电主体22的方向上并且大体上平行于外部接触件40的主体而延伸。每个弹簧44的自由端可被成形或弯曲以便从外部接触件40径向向外延伸，并且限定其上的接触表面，该接触表面被配置为(即，尺寸和位置被设计为)邻接径向延伸突起24之一。更具体地，外部导电主体22的径向延伸突起24中的每一个限定支承表面或
压表面，抵靠该支承表面或压表面的相应弹簧44的自由端可在连接器20的组装状态下作用。以此方式，弹簧44作用以在远离外部导电主体22的方向上推动或偏置外部接触件40，并且因此经由突片42对pcb 50的对应接触件施加压力，从而确保可靠的电接触和低电阻或阻抗，并且允许pcb相对于连接器在轴向方向上的位置的一定程度的变化而不负面影响其间的电接触。在一个实施例中，外部接触件40包括三个弹簧44，这三个弹簧44围绕外部接触件的周边彼此间隔120度布置并且相对于突片42径向交错，以便提供均匀的力分布。在其它实施例中，弹簧44还可限定用于与pcb 50配合的外部接触件40的电接触件，从而消除对突片42的需要。
25.虽然弹簧44可实施为弹性臂，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可利用其他类型的弹性元件。例如，图7示出具有布置在外部接触件40上的单个螺旋弹簧80的连接器。在这个实施例中，导电主体22的中间部分的径向延伸支承表面24可在横向或径向尺寸上减小，从而节省空间并改进装置封装，同时仍然提供充足且均匀分布的压缩力和轴向浮动能力。在这个实施例中，螺旋弹簧80的接近pcb 50的端部可由接触突片42的与pcb相对的凹侧支撑和/或捕获。
26.特别参考图3的分解图，外部导电主体22是中空的并且在其中接收连接器20的中心接触件或导体组件30。在一个实施例中，中心接触组件30包括装载导电弹簧的或“pogo”插针，其包括在主体34的第一端处附接到主体34的阳型插针32。主体34被配置为在其中接收弹簧36或其他弹性元件以及组件的可移动第二端，该可移动第二端实施为柱塞38或第二插针。柱塞38可移动地布置在主体34内并且在与阳型插针32相反的方向上由弹簧36偏置。外部导电主体22还被配置为接收内部密封件或衬套25，通过内部密封件或衬套25，组件30的阳型插针32经由第二端26布置。中心接触组件30可容纳在电介质主体39中，从而使组件与由外部导电主体22和外部接触件40限定的外部导体绝缘。图4提供图2和图3的连接器20在其安装到壳体之前的分离组装视图。
27.图5a-5c示出根据本公开的实施例的连接器20和pcb 50的横向或径向浮动功能，其中为了清楚起见移除连接器的大部分部件。如图所示，pcb 50包括两个电接触件或接触垫；信号或中心接触件52以及接地或外部接触件54。中心接触件52和外部接触件54被配置为分别电连接到中心接触件组件30的可移动第二端或柱塞38以及连接器20的外部接触件40的突片42。中心接触件52可被定义为在pcb 50上形成的圆形导电接触垫，与柱塞38的相对的接触表面或面相比，该圆形导电接触垫在所有尺寸上(例如，在圆形垫的情况下，在直径方面)过大。以此方式，连接器20相对于pcb 50的任何横向或径向未对准将不会阻止中心导体与中心接触件52进行合适的电接触。在一个示例性非限制性实施例中，中心接触组件30和中心接触件52的第二端部或柱塞38被设定尺寸，以便适合从图5a所示的理想位置在任何方向上的至少1mm的轴向或横向偏移。在一些实施例中，中心接触件52在与pcb 50的接触表面共面的任何方向上的最小尺寸比中心接触件组件30的接触端(例如，柱塞38的接触面)的最大尺寸大大约2-3倍。
28.类似地，第二或外部接触件54可包括弧形垫形状。在一个实施例中，接触件54在轮廓方面可以是连续的圆形或环形的，或者可以实施为多个离散接触件。然而，在所示出的实施例中，接触件54是部分圆形或半圆形的，从而限定相对于其曲率轴线(例如，限定穿过中心接触件52的径向中心的轴线)延伸至少240度的弧形轮廓。以此方式，外部接触件54被设
定尺寸，以便确保与至少两个接触突片42或优选地三个接触突片接触，所述三个接触突片各自围绕外部接触件40的端部的周边均匀间隔(例如，径向间隔大约120度)。在所示出的实施例中，仅两个接触突片42形成在外部接触件40上并且与接触件54接触，其中没有突片存在于限定在第二接触件54的端部之间的空处。弧形外部接触件54可包括在pcb 50的平面方向上的厚度或宽度，该厚度或宽度类似地尺寸超过中心接触件52的厚度或宽度，使得其适应外部接触件40相对于pcb 50的至少相等量的径向或横向平移，同时保持与pcb 50的电接触。尽管图5b和5c仅示出两个方向上的径向偏移，如图中清晰可见的，本公开的实施例能够适应任何横向或径向方向上的偏移，同时保持电连接性。
29.图6a-6c示出根据本公开的实施例的连接器20和pcb 50的轴向或竖直浮动功能。如图所示，连接器20能够适应pcb相对于图6a所示的理想位置、沿图6b和图6c中所示的轴向方向的位置偏差。如图6a所示，当第一壳体12和第二壳体(14，未示出)彼此附接时，pcb 50在由弹簧44产生的压缩力下邻接外部接触件40的接触突片42。在所示位置中，中心接触组件30的第二可移动端或柱塞38也布置在相对于组件的其余部分的大致中间位置中，其中中心接触组件保持为在任一轴向方向上可以自由移动。同样地，外部接触件40沿着外部导电主体22的第二端26的长度布置在中间位置中，其中第二端26定位在距pcb 50的标称距离a处。外部接触件40上的弹簧张力确保与pcb 50的可靠电接触，从而适应pcb的表面中的任何不规则性(例如，与理想平面轮廓的偏差和其他表面变化)。
30.如图6b所示，pcb 50在所示的轴向方向上定位成更远离连接器20。尽管有这个变化，由于经由弹簧44施加到pcb 50的压力，外部接触件40保持与pcb 50接触，弹簧44沿着外部导电主体22的第二端26并且朝向pcb偏置外部接触件。在示例性图示位置中，第二端26布置在距pcb 50的最大距离b处。如图所示，当外部接触件40向下移动时，弹簧44的自由端在突起24上径向向内滑动。然而，当弹簧保持与外部导电主体22的突起24接触时，它们继续在pcb 50的外部接触件54上施加压缩力，从而确保保持合适的电接触。柱塞38同样在向下方向上经由弹簧36偏置，从而保持与pcb 50的第一接触件52压缩接触。
31.类似地，图6c示出pcb 50与连接器20之间的距离的减小，其中柱塞38已进一步被压入到连接器20中。如图所示，在外部接触件40被进一步压到外部导电主体22的第二端26上时，与图6a或6b中的位置相比，弹簧44的自由端径向向外张开更远。以此方式，外部导电主体22的第二端26能够相对于pcb 50偏置到对应于最小距离c的位置中。
32.在所示出的情境中的每一种中，尽管在轴向和/或径向位置上存在这些变化，但是与pcb的电接触得以保持。因此，在保持高性能电连接的同时，可以适应影响上述部件的相对位置的任何制造或组装差异。
33.参考图8，示出了根据本公开的上述实施例的连接器20与第二或配合连接器90接合。配合连接器90包括外部导电主体91和支撑在介电主体92内的导电中心接触件96。在所示的相对配合或插入方向i中执行的配合操作期间，连接器20的外部导电主体22可由配合连接器90的外部导电主体91接收并且与外部导电主体91建立电接触。同样地，当连接器20、90被配合时，连接器20的中心接触组件30的阳型插针32与配合连接器90的对应阴型导电中心连接器或接触件96接合，以在其之间建立电接触。
34.如可以从图8看到的，根据不提供图示的内部密封件或衬套25的现有技术的连接器，连接器20的介电主体39的前端139和配合连接器90的介电主体92的相对前端94被朝向
彼此偏置，直到连接器达到完全配合位置。为了确保这些介电主体在连接器完全配合之前不彼此接触，现有技术的连接器必须被设定尺寸，以确保在完全配合位置中的介电主体的相对的前端139、94之间存在空气间隙。具体地，部件生产公差以及组件公差可沿图示的轴向或插入方向i显著地改变两个介电主体39、92的最终位置。因此，必须提供间隙以确保这些部件之间不发生不希望的干涉，从而潜在地防止连接器达到完全配合状态。然而，应理解，由于在连接器轴向移动的变化的介电常数导致阻抗变化，这些绝缘介电主体之间的空气间隙的必要存在降低rf信号性能。
35.根据本公开的实施例，连接器20的示例性内部衬套25适于通过有效地连结介电主体的前面139、94来弥补这些缺陷，而不防止连接器达到完全配合的状态或位置。更具体地说，在示例性实施例中，内部衬套25包括安装在外部导电主体22的内部内的弹性衬套(也参见图3)。通过将限定在主体22内的环形突出肋122接合到围绕衬套25的圆周限定的对应环形槽125中，衬套25可被保持在外部导电主体22内，以免在轴向方向上移动。
36.在图8中所示的配合位置中，介电主体39的前端139邻接衬套25的第一侧，并且介电主体92的前端94以压缩方式邻接衬套25的第二侧。由于衬套25的弹性性质，衬套适应上述位置或尺寸变化，上述位置或尺寸变化影响处于配合状态的每个连接器20、90的最终轴向位置。具体地说，衬套25适于根据需要压缩或膨胀，以允许连接器建立完全配合的位置，同时与每个介电主体39、92保持接触。衬套25可由硅或其他合适材料构成，优选地具有等于或类似于(例如，差值在10％以内或更优选地5％以内)介电主体39、92的介电常数的介电常数。以此方式，由于连接器沿着中心导电路径限定连续的、不间断的介电绝缘表面，信号阻抗被归一化并且连接器的总体rf性能比上述现有技术布置得到改进。

技术特征：

1.一种连接器组件(20)，包括：外部导电主体(22)，所述外部导电主体具有第一端(23)，所述第一端(23)被配置为与对应的电连接器配合；导电的中心接触件(30)，所述中心接触件布置在所述外部导电主体(22)内，所述中心接触件具有被配置为与所述对应的电连接器配合的第一端(32)和被配置为与电路板(50)的第一电接触件(52)电连接的第二端(38)；外部接触件(40)，所述外部接触件(40)可滑动地连接到所述外部导电主体(22)的第二端(26)，所述外部接触件(40)被配置为与所述电路板(50)的第二电接触件(54)电连接；以及弹性元件(44)，所述弹性元件(44)被配置为在远离所述外部导电主体(22)的方向上偏置所述外部接触件。2.根据权利要求1所述的连接器组件(20)，其中，所述中心接触件的第二端(38)能够在所述接触件(30)的轴向方向上相对于所述第一端(32)移动，所述第二端(38)在远离所述第一端(32)的方向上被弹性偏置。3.根据权利要求1所述的连接器组件(20)，其中，所述弹性元件(44)包括布置在所述外部导电主体(22)与所述外部接触件(40)之间的弹簧。4.根据权利要求3所述的连接器组件(20)，其中，所述弹簧(44)包括弹性臂，所述弹性臂在第一端固定地连接到所述外部导电主体(22)或所述外部接触件(40)中的一者，并且第二端可滑动地连接到所述外部接触件(40)或所述外部导电主体(22)中的另一者。5.根据权利要求4所述的连接器组件(20)，其中，所述外部导电主体(22)包括支承表面(24)，所述支承表面(24)从所述外部导电主体径向延伸并且被配置为可滑动地与所述弹性臂(44)的第二端接合。6.根据权利要求5所述的连接器组件(20)，还包括多个弹性臂(44)，所述多个弹性臂(44)具有围绕所述外部接触件径向布置的相应第一端以及与所述外部导电主体(22)的支承表面(24)接合的相应第二端，所述支承表面(24)围绕所述外部导电主体(22)径向布置。7.根据权利要求3所述的连接器组件(20)，其中，所述弹簧(44)包括布置在所述外部导电主体(22)上的螺旋弹簧(80)。8.根据权利要求1所述的连接器组件(20)，还包括电路板(50)，所述电路板(50)包括：第一接触件(52)，所述第一接触件(52)形成在所述电路板(50)上；以及第二接触件(54)，所述第二接触件(54)形成在所述电路板上并且与所述第一接触件电隔离。9.根据权利要求8所述的连接器组件(20)，其中，所述第一接触件(52)包括大致圆形形状，所述大致圆形形状的直径大于所述中心接触件(30)的能够移动的第二端(38)的直径。10.根据权利要求8所述的连接器组件(20)，其中，所述第二接触件(54)至少部分地围绕所述第一接触件(52)。11.根据权利要求10所述的连接器组件(20)，其中，所述第二接触件(54)包括弧形形状，所述弧形形状相对于所述第二接触件的曲率轴线延伸至少240度的弧长度。12.根据权利要求8所述的连接器组件(20)，还包括壳体(12、14)，所述壳体包括：第一壳体区段(12)，所述第一壳体区段(12)接收所述外部导电主体(22)；以及
第二壳体区段(14)，所述第二壳体区段(14)联接到所述第一壳体区段(12)，其中，所述电路板(50)固定地附接到所述第二壳体区段(14)。13.根据权利要求1所述的连接器组件(20)，其中，所述对应的电连接器是同轴射频连接器。

技术总结

一种连接器组件(20)，包括外部导电主体(22)，外部导电主体(22)具有被配置为与对应的电连接器配合的第一端(23)，以及布置在外部导电主体(22)内的导电中心接触件(30)。中心接触件(30)包括被配置为与对应的电连接器配合的第一端(32)和与电路板(50)的第一电接触件(52)电连接的第二端(38)。外部接触件(40)可滑动地附接到外部导电主体(22)的第二端(26)并且与电路板(50)的第二电接触件(54)电连接。弹性元件(44)被提供用于在远离外部导电主体(22)的方向上并且朝向电路板(50)偏置外部接触件(40)。触件(40)。触件(40)。