本发明涉及用于底板、子板和其他类似基片高频信号电路电连接的高密度、高频接插件中的信号完整性。 在现代电子学的高速技术中，已发展了用于与底板和印刷电路板（例如子板）一起使用的高频接插件。这种接插件的信号引脚间需要屏蔽或地电位平面（例如，条纹构形），以提供高频信号完整性并使来自外源的干扰减小到最低限度。美国专利4，632，476中公开了这种装置，其中，接线端接地单元包含绝缘构件，后者备有排列成行和列的孔，这些孔用于接纳装在底板上并从底板向外延伸的针形接线端，该绝缘构件就安装在该底板上。另外，在该绝缘构件的各列孔之间设置若干沟道，用于接纳屏蔽构件，该屏蔽构件被端接到与底板相连并通过沟道底槽伸入沟道之中的U形阴接触件上。该装置在传送高频信号的针形接线端的相邻列之间设置屏蔽或地电位平面。
美国专利4，571，014公开一种为把电路板与底板互连的、供电路板使用的高频组合式接插件。该接插件包含各自具有一对矩形电路板构件的组件。所述构件是由被槽隔开的若干平行的指状物构成的，并含有其间设置阴接触件的通道。每个构件在其组件中由屏蔽构件和介质衬垫支架住。相邻组件之间安置不同构形的导电屏蔽构件。在屏蔽构件屏蔽相邻组件地同时，在指状物之间的槽中安置波纹状导电构件，以便屏蔽设置在几个指状物的通道中的相邻阴接触件。将屏蔽构件和波纹状构件连接到接地电路以接通接地通路。
本发明建议在高密度、高频拼合式接插件中设置接地基准接触件，其中，该接地基准接触件在信号传送接触件的相邻列之间提供屏蔽。还进一步建议在必要处设置与接地基准接触件结合的功率传送接触件。
按照本发明，拼合式高密度电接插件装置在各列信号接触件之间配置有接地接触件，同时，一个接插件的接地接触件具有向外突出的刀片，而另一接插件的配对的接地接触件包含具有悬臂桁条的板，所述板在各列配接的信号接触件之间提供屏蔽，而所述悬臂桁条与刀片电接合，以便在与两个接插件有关联的底板和电路板之间接通接地电路。
图1是根据本发明构成的电气接插件装置的透视图，
图2A-2D是该装置的第一接插件构架的各种视图，
图3A-3C是说明第一接插件的导电接触件的透视图，
图4A、4B是展示第一接插件的视图，
图5A-5D是该装置的第二接插件构架的各种视图，
图6A-6C是第二接插件的导电接触件的透视图，
图7A，7B是第二接插件的剖面图，
图8A，8B是配接的第一和第二接插件的剖面图，
图9A-9D是说明第一接插件另一实施例的各种视图，
图10A-10C是展示第一接插件再一个实施例的各种视图，
图11A，11B是说明供第二接插件使用的导电接触件的另一实施例的视图，
图12A，12B是供第二接插件使用的导电接触件再一个实施例的透视图，
图13A，13B是说明供第二接插件使用的信号接触件的另一实施例的平面图，
图14是与第一接插件配接的第二接插件的另一实施例的剖面图。
图15是导电接触件再一种变型的透视图，
图16是根据本发明的最佳实施例构成的电接插件装置的部分分解的透视图，
图17和18是沿图16的17-17和18-18剖线所取的接插件插座中接触件接纳空腔的剖面图，
图19是接地接触件的透视图，
图20是信号插座接触件的透视图，
图21是在接插件插座的相应空腔中安置接地接触件情况下图17的剖面图，
图22是在接插件插座的相应空腔中安置信号插座接触件情况下图18的剖面图，
图23是配接的端板和接插件插座的剖面图，它展示两接插件的相接合的信号接触件以及
图24是配接的端板和接插件插座的剖面图，它展示两接插件相接合的接地接触件。
本发明的电接插件装置包含本领域通称为“插脚端板”的第一接插件，它通常安装在母板或底板上。该装置还包括通称为“插座”的第二接插件，它插入或与所述插脚端板配接，并在其上安装一般称“子板”的印刷电路板。各接插件具有在子板与底板上的电路之间传送信号的导电接触件。
本发明公开的电接插件装置基于高密度互连系统，该系统是由Harrisburg，PA的AMP有限公司制造和销售的。该拼合式接插件具有两列以上信号接触件，该产品的标志是“HDI”。
图1中示出的电接插件装置10包括安装在底板16上的第一接插件12，以及相邻的带有该底板的子板18的第二接插件14。
接插件12包括介质构架20，它具有底座22和侧壁24、26。端壁未予示出但可以加上。另外还包括电力接触件28，接地接触件30和信号接触件32。
图2A，2B，2C和2D更详细地说明所述构架的结构，侧壁24、26连同底面34限定空腔36。在构架20中形成通道42、44和46的列38和行40，这些通道穿过底座22，在底面34和下表面48处开口。通道42与侧壁24相邻，通道44与侧壁26相邻，而通道48则定位在它们之间。如图所示，每列38包含一个通道42、一个通道44和四个通道46。通道42、44和46的内部细节未予示出，其本身取决于卡住其中的接触件28、30和32的保持装置的类型，并且，由于这些方面对本领域的技术人员来说是众所周知的，因此，为实施本发明并不需对此详作交待。
与通道42、44有关联的分别是沟道42a和44a，它们在相邻列38之间向内弯曲并向空腔36的中心延伸。如图2D所示，沟道42a、44a延伸到底座22但并不穿过其间。
构架20最好是用象高温热塑塑料这样的塑性材料模压而成。
图3A、3B和3C中示出的接触件28、30和32都包括柔性部分50和引线52。电力和接地接触件28，30分别包含保护部分54、L形搭板56和刀片58。如图所示，在对应的接触件28、30上的搭板56按彼此相反的方向弯曲，并有助于刀片58偏离柔性部分50、引线52和保持部分54。本领域的通常做法是，接地接触件28上的刀片58比电力接触件30上的刀片58长。
信号接触件32另外包括保持部分60和引脚62。
接触件28、30、32最好是用磷青铜最佳材料冲压而成。
图4A和4B说明接触件28、30和32在构架20中的配置，通过这种配置而构成第一接插件12。
将电力接触件28安置在邻近侧壁26的通道44中，而其上的搭板56则被接纳在沟道44a中。
将接地接触件30安置在邻近侧壁24的通道42中，而搭板56则被接纳在沟道42a中。
将信号接触件32安置在通道46中，而插脚62伸入空腔36中。
所有接触件28、30、32的柔性部分50及引线52从构架下表面48向外延伸，同时，部分50适合于经由底板16中孔16a、16b、16c与板摩擦配合，而伸出底板16之外的引线52适合于绕扎电线。
第二接插件14包括介质构架70，电力接触件72，接地接触件74和信号接触件76。图5A-5D详细说明构架70的结构。
构架70是带有对立的侧面80、82，端面84，正面86和背面88的矩形块。正如在图5C、5D中所看到的，侧面80与对立面82比较从正面86向后延伸一段较短距离而构成凸缘89。
在构架70中形成通道94的列90和行92（图5B），通道94在正面86上和并在背面开口。另外，在构架70中形成槽缝100的列96和行98（图5B），槽缝100在正面86上开口也在背面开口。四个通道94的各列与两个槽缝100各列沿着构架70的长度方向交错排列。
每个通道94由内壁102与其他通道94隔开、并由横壁104与槽缝100隔开。正如在图5C中所看见的，横杆扩张器106从每个横壁104伸入相应的通道94中。通道94的开口108最好是漏斗形的。如图所示，把内壁102的自由端切成斜面，该斜面向后朝侧面80延伸。
每行96中的各槽缝100由壁112隔开。另外，凸头114从相应侧面80、82的内表面116伸入相应的槽缝100中，并且，在侧面82的内表面116上构成面对后面的凸缘117。
构架70最好是用高压热塑最佳材料模压而成的。
图6A、6B和6C中分别示出与第二接插件相关联的接触件72、74和76。这些接触件最好是由铜铍合金冲压而成。
电力接触件72（图6A）包括扁平板118，后者的前部120的前端开槽而构成悬臂桁条124和在该桁条相应两侧的指状物126、128。桁条124在其自由端包含凸形接触表面130，并且，在靠近与板118的连接点处沿着离开板118的平面的一个方向向外弯曲。然后，又沿相反方向弯曲，以致所述桁条跨越板118的平面，把凸形的接触表面130置于板118的另一侧。在板118的向外的侧边缘136形成切口132和134，前者靠近指状物128的自由端。分支138在前部120和后部122的接合处从边缘136向外伸出。
后部122相对于前部120处于同一平面，但形成大约四十五度的角。引线140从后部122的转角向外伸出，该引线弯出板118的平面，以便与板118构成直角，从而偏离板118。
接地接触件74（图6B）包含扁平板142，其中，将前自由端144开槽，以构成夹在相应侧的指状物148、150之间的悬臂桁条146。桁条146在其自由端包含凸形接触表面152，并如同在接触件72上的桁条124一样，从一面弯向另一面跨越板142的平面。在板142的向外的侧边缘156靠近指状物148的自由端形成切口154。再向后，引线158在由对立的侧边缘164与板142的后边缘166构成的转角附近从边缘156向外伸出，然后，偏离板142的平面。如图所示，后边缘166与侧边缘156、164构成一定角度。
由于板18中孔的图案的缘故，引线140与158必须偏置;也就是说，电力和接地孔18a、18b分别与信号孔18c（图1）在一直线上。
信号接触件76（图6c）包括：在一端的插孔168，在另一端的引线170，在插孔168后面的保持部分172，以及延展在引线170和保持部分之间连接两者的搭板174。插孔168由两片对立的弹性桁条176构成。保持部分172包含斜角向外延伸的弹性支架178。搭板174在两个彼此隔开的部位弯曲四十五度，使引线170相对于插孔168成九十度角。
图7A和7B说明接触件72、74、76在构架20中的定位，通过所述定位而构成第二接插件14。
将电力接触件72（图7A）从背面88插入靠近侧面82的槽缝100中。悬臂桁条124靠近正面86而引线140从构架70的、与侧面80相同的侧面侧向伸出。借助插入切口132的凸头114和与凸缘117接合的压头138来实现固位。
接地接触件74（图7A）也从背面88插入靠近侧面80的槽缝100中。悬臂桁条146靠近正面86而引线158在接触件72上的引线140与侧面80之间从构架70侧向伸出。借助插入切口154的凸头114和与壁端部112接合的压头162来实现固位。
将信号接触件76（图7B）从背面88插入通道94中，插孔168靠近开口108。引线170在与侧面80相同的侧面上从构架70侧向伸出。借助于在通道94与保持部分172之间的压配合来实现固位。除安置在靠近侧面80的通道94中的接触件76之外，搭板174也靠在壁102的倾斜端110上。在这种情况下，搭板174一次弯曲九十度，并靠在侧面80的自由端上。
引线140、158和170适合于分别插入板18的孔18a、18b和18c中，并通过钎焊保持于其中。
图8A和8B说明接插件12和14彼此接合时的状态。将接插件14放入接插件12的空腔36之中，使得接触件72、74和76在接插件12中分别与接触件28、30和12电接合。更具体地，如图8A所示，在电力和接地接触件72、74上的悬臂桁条124和146分别与电力和接地接触件28、30上的刀片58摩擦接合。上述悬臂桁条124、146的弹性变形提供顶住刀片58所需的垂直力。如图8B中所示，接插件12中的信号接触件32上的插脚62插入接插件14中的信号接触件76上的插孔168中。
图9A-9D说明第一接插件12的一种变型。经改进的第一接插件182的构架180包括各自具有电力通道186和接地通道188的隔开的列184。列184与每列具有四个信号通道46的列190相交替。沟道186a和188a彼此对着从相应通道186、188直线向内延伸。
图9B中示出供构架180中使用的电力接触件192和接地接触件194。每个接触件192、194包括柔性部分50、引线52、保持部分54和刀片58，刀片58借助直搭板196而偏离前三种元件。
图9C展示具有在通道46中的信号接触件32的列190的接插件182，而图9D展示具有由一个电力接触件192和一个接地接触件194构成的列184的接插件182。保持部分54安置在相应通道186和188中，而搭板196安置在相应的沟道186a和188a中。这些图说明接触件32上的插脚62与相应的接触件192、194上刀片58的关系与插脚62同第一插件的关系相同。因此，第一接插件12和182是可互换的，即，不用对其修改，每个都可与第二接插件14共用。
图10A、10B和10C说明第一接插件182和接触件192、194的变型。在第一接插件200的构架198中的沟道186a和188a向内延续并彼此连接，以构成单一沟道202，后者延展跨越空腔36的宽度，并如图10A所示连通通道186、188。如图10B所示把接触件192、194改为单件，并用标号204表示。横跨搭板208的宽度，在两端部中间设置双划线206，以便通过双划线206断开搭板208来将接触件204分成接触件192、194。
图10C展示安置于相应通道186、188中的接触件204和在构架198的沟道202中的搭板208，这些部件构成第一接插件200。
接触件204使用户能够把它全部用于接地、全部用于电力传送，或把它分成前述接触件192、194。
如同接触件204的情况一样，也可以把接触件72、74构成如图11A、11B中所示的单一接触件210。在板214上设置双划线212，用户可随意地把接触件210断开成分开的接触件。
接触件210包括另一种变型Vis-a-Vis接触件72、74。引线216、218从与板214相同的平面上向外伸出。这与引线140、158不同，后者被偏移，以便与板18（图1）中的孔18a、18b接合。引线216、218的应用要求孔18a、18b与孔18c错开（未示出）。然而，必要时可将引线216、218加工成偏离板214。
图11B展示安置在第二接插件14中的接触件210。利用第二插件14中的接触件210并不需要改变第二接插件或改变第一接插件12、182和200。
图12A和12B说明以上关于接触件210所描述的接触件72、74的一种变型，即，引线220、222与相应接触件228、230的板224、226是在同一平面上的。如上所述，用引线220、222需要改变板18上的孔排列（未示出）。在其他各方面，引线220、222与引线72、74相同。
图13A和13B分别说明可用于第二接插件14中的信号接触件232和234。
接触件232包括：在一端的插孔236，在相对端的引线238以及在两端头中间的保持部分240、搭板242和支承带244。
接触件232是扁平材料冲压成的，并且，除插孔236的桁条246之外，保持一种扁平的形状。桁条246在接触件232的剩余部分的平面之外合拢，并且，以靠近自由端250的凸面248会合。以该方式构成的接触件的一个优点是：可以在合拢之前对凸面248进行精密的电镀。
保持部分240包含倒钩252，后者深入壁内限定通道46以便将接触件232保持在构架70中。
将接触件232安置在构架70中，使得引线238的宽度和搭板242垂直于第二接插件14的纵轴，如图14中关于接触件234所示出的那样。这与图7B中所示的接触件76上的引线170和搭板174的定位是反向的。
如本领域中众所周知的，在装进构架70之前，将接触件232从支承带上切去。
图13B中示出的接触件234保留接触件76（图6c）的插孔168和保持部分172。搭板254和引线256保持冲压成形时相同的位置，因此，如图13B所示，其宽度垂直于构架轴。
接触件232、234的一个优点是：搭板242和254不需要加以弯曲，即，所需要的形状是在初始冲压成形操作中得到的。
如图14所示，并与图8B中示出的构架70进行比较，第二接插件260的构架258已被更改以便接受相应接触件232、234的搭板242和254。该变型包括通过减小侧面262、264、壁266的长度来减少构架258的宽度，同时省略在列90与列96之间的一面壁。以第一接插件12为基准，可以看到，上述各组成部分（侧面262、264和壁266），比对应的侧面80、82和壁102短很多。另外，自由端268是弄圆的而不是加工成斜面的。
图15示出接触件72、210或228的另一种变型。接触件270包括附着到边缘274上并弯成垂直于板276的耳状物272。在接触件270安置于构架258的情况下，耳状物272延伸在相邻列中相应接触件232、234的一对相邻的搭板234或254之间，从而将两相邻的搭板隔开。耳状物272可设置在相对边缘278上（未示出）以及边缘274上，以隔离另一对搭板234、254。
已经示出装置10所包括的一些组成部分的几个实施例。由这些元件构成的最佳第一插件是与接触件204结合的接插件200。用户应当通过接触件204使搭板208接地，以便在空腔36的宽度范围形成连续的屏蔽。其次，如上所述，用户可任选使接触件204保持原封不动或将它分成两个独立件。
除了能够应用接触件204之外，从相对于信号通道46错开通道186、188的观点，以及从直沟道186a、188a、202与曲线沟道42a、44a相反容易模压的观点来看，构架180或198是最佳的。在这方面，接触件192、194和204比接触件28、30更易于冲压成形和加工。
从模压加工观点以及如上所述接触件210供任选的特征，第二接插件258（图14）是最佳的。引线216、218、220和222都是最佳的，因为，它们不需要弯出相应板214、224和226的平面之外。
信号接触件232略微优于接触件76和234。
在所描述的第一接插件12和第二接插件14中，指定接触件28、30、72和74作为或是电力接触件或是接地接触。正如本领域中众所周知的，实际应用是由底板和电路板结构确定的。所述规定是作为最佳应用（例如，接地接触件30上有较长的刀片58），而不是作为唯一的应用。
被认为等效于那些在本文中公开的元件结构包括：适合于面焊到底板上电路焊盘（未示出）上的引线52、140、158、170、216、220、22、238、256;双桁条接触件代替悬臂桁条124、146;供双桁条插孔168、236用的匣式插座;以及从介质构架20、70、180、198的表面向外伸出的引线52，等等，这里不再另外予以说明。
在本文中所说明和描述的几种接插件实施例中，已示出接触件28、30、72、74及其变型相对于接插件12、14及其变型的纵轴横向取向。然而，需要说明的是：在本发明的范围内还应包括与纵轴平行取向的接触件28、30、72、74，即，如各图中所示出的，在信号接触件32、76的相邻行之间，而不是其各列之间。
还想要包含在本发明范围内的另一种变型涉及相应接触件72、74及其变型的板118、142。示出的板118、142，等等是扁平的。然而，这些板也可方便地做成包括垂直肋条或类似物，这些肋条和类似物从板垂直地向外伸出，并且，位于相邻列38、90中的相邻信号接触件32、76之间，等等。
图16展示电接插件装置300，它包括：本文上述的第一接插件12，以及包括绝缘构架336、信号接触件338和接地接触件340的第二接插件314。如图所示，构架336包括装配在接插件12的空腔36中的部分342。在接插件314上面示出的是具有电镀的通孔346的基片344。基片344被安装在接插件314上，同时，信号接触件引线348和接地接触件引线350插入相应的孔346中。
图17示出在构架336中接纳信号接触件338的通道352。在图示实施例中，一列包括四个延伸在构架336的侧壁354间的通道352，即，在这里规定一列为从构架336的宽度的这头延伸到那头，并且，规定一行为从构架336的一端纵向延伸到另一端。这些定义与工业惯例相符。
每一通道352在构架336的正面358上包括构成进入构架的入口的漏斗形开口356。另外，通道352在构架336的背面362上向外开口，如用标号364表示的。
图18示出在构架336中接纳接地接触件340的槽缝366。每列有两个槽缝366，并且，用横壁368将它们与信号通道352的相邻的列隔开。每条槽缝366在正面358和背面362上向外开口，如分别用标号370、372表示的。在槽缝366的外壁376上形成向内突出的凸头374。此外，壁376向后朝侧面354向外倾斜，如图中用标号378表示的。
如在本行业中众所周知的，构架322和336是由适当的塑性材料，例如，高温热塑材料模压而成的。
如图19中所示，信号接触件338包括双桁条插孔382、保持部分384和前述引线348。将包括面向外的台肩386的引线348固定在连接搭板388上，并且，使其偏离该搭板，其偏离量用标号390表示。
图20所示的接地接触件340包含悬臂桁条392，后者在槽缝394中向前延伸（该槽缝是在较薄的板396中切成的）。槽缝394在其每一侧构成弹性腿340a。在板396靠近前端402的侧面400上形成切口398。侧面400的后部侧面部分404侧向倾斜成斜角，端接在前述引线350上。在图20中示出的两个接触件340，在其中的一个旋转之后是相同的。
图21展示安置于通道352中的信号接触件，而图22展示在槽缝366中的接地接触件340，它们构成第二接插件314。保持部分384使接触件338与通道352摩擦配合，而插孔382向开口356敞开。引线348从后开口364向后伸出。如图所示，在构架336的中间壁406的每一侧，接触件338以相反取向安置一对通道352中。由于偏置390的缘故，引线348和插孔382处在同一中心线上。接触件338是从后开口36装进通道352中的，同时，插孔382的自由端紧靠或接近台肩360。
接地接触件340被保持在槽366中，由于向内突出的凸头374被接纳于切口398中而防止拉出。倾斜侧面部分404靠在壁376的斜壁部分378上，以防止接触件340的向前移动。显然，接触件340是从后开口372装进槽366中的，同时，板340的腿340a在插入时弹性地进入并超过凸头374。引线350在信号引线348的列的每一侧面从背面362向外延伸。
图23是说明分别安装在平行基片16、344上并配接在一起的接插件12，由此通过接合信号接触件32、338而使两块基片16、344上的信号电路（未示出）电连接。如图所示，接插件12中接触件32的接线柱62被接纳在接插件314中接触件338的双桁条插孔382中。
图24是相似于图23的视图，但图24表示将接地接触件28、30和340接合以使平行基片16、344上接地电路（未示出）互连。接触件28、30、340之间的接触是由悬臂桁条392滑动接合刀片58而实现的。
以上曾提及将接触件340用作接地基准面。然而，若需要时，可用一个或多个接触件340传送功率。如果这样的话，将电力接触件28上的刀片58制作得比在接地接触件30上的刀片58短一些，以便接地电路在电力电路之前互连。如图24所示，左手侧上的刀片58稍短于右手侧上的刀片，以说明接触件28、30的该双重目的。
可以看出，已公开了一种高密度、高频接插件装置，该装置提供了增强的信号完整性，在高密度接插件装置中包括可配接的第一和第二接插件，前者安装在底板上，而电路板安装在第二接插件上。每个接插件包括列和传送高频信号的接触件的列配置，以及用于提供接地基准接触件的交替列以保持信号完整性。一个接插件中的接地接触件包含向外延伸的刀片。在另一接插件中的接地接触件包括各板槽缝中与刀片接合的悬臂桁条，该板有相当大的宽度可利用，以便在传送信号接触件的相邻列间设置屏蔽层。