高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装 |
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| 申请号 | CN202110338037.5 | 申请日 | 2021-03-30 | 公开(公告)号 | CN112993720B | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所); | 发明人 | 伍怀兵; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开的一种高 密度 PCB板接插高速 信号 连接器免焊压接工装， 定位 快捷可靠，能灵活连接不同插头和印刷 电路 板的压接工装。本发明通过下述技术方案实现：PCB板一端螺接插头前侧插 耳 将PCB板和连接器连接在一起，连接器插头两侧凸轨滑条 自上而下 滑动卡入下模限位滑槽，另一端通过 底板 上活动的两个定位柱将所述PCB板悬空固定在所述底板上；上压模从上往下，沿着连接器插头两侧凸轨滑条卡入连接器插头，对连接器插头模 块 进行快速定位，上压模通过两端侧板中并行排列的两个压接凸模，避开连接器插头上的三个平行间隔的插头前侧插耳和光纤插头模块将PCB压向下压模的矩形立柱和压接平台，完成高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装，包括：置于压接机底座上的底板（8），可在所述底板（8）上自由移动的下压模（1），安放于连接器插头（3）上的上压模（2），其特征在于：在下压模（1）矩形体座的两侧端，固联有对连接器进行对称限位的对侧限位板（12）和对背端自由度进行限位的端向限位板（15），端向限位板（15）与对侧限位板（12）之间，设有避免与连接器插头（3）两侧导向销（36）插入干涉的第二让位槽（16），在两个对侧限位板（12）的内侧面上，制有对应连接器插头（3）两侧凸轨滑条（32），将其滑动卡入的下模限位滑槽（17），在下压模（1）矩形体座的前端两侧及中部，制有按线阵排列分布的矩形立柱（11），以及分布在中部矩形立柱（11）相连第一让位槽（14）两端的压接平台（19），压接平台（19）右侧端面与所对应矩形立柱（11）内壁端面之间，制有避让光纤插头模块（35）的插槽； |
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| 说明书全文 | 高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装技术领域[0001] 本发明涉及电气互联技术领域，具体涉及一种广泛运用于通信领域的加固型超高速高密度高可靠PCB连接器压接工装，尤其是采用自动压接机技术，在复杂印刷电路板 (PCB)上安装压接式连接器所使用的压接装置。 背景技术[0002] 从数据通讯到交通机械，压接连接器有着广泛的应用。它们可靠的结构、功能，高效的生产效率，以及无热应力产生、无焊剂残渣、无焊接短路、虚焊等缺陷，具有良好的高频特性，装配后无需清洗等，远优于焊接技术的众多特性，使其成为相当受欢迎的连接器。电连接器是一种用来快速简便地分离或中断电流回路的机电元件。连接器的尺寸和形状也因具体需要的不同而多种多样，一般大小不一，形状各异，结构复杂程度与质量水准也不尽相同。连接器的功能决定了，针对这种元件的各种设计及其不同特色，比如连接过程、连接类型、耐用性、端子之间的绝缘性等等，都是为了增加实际连接中的简易性。另外，由于很多连接器必须在苛刻的环境中工作，这类连接器的构造中常常都加有额外的保护设计，以防止振动、极度温差、尘土、水分、污染物等因素影响其正常运作。 [0003] 随着电子封装、元件和系统的微型化，以及高速信号传输，通信技术的不断发展和数字信号传输速度的不断提高，器件封装尺寸的不断缩小，对数据传输速率以及存储的要求也越来越高，端接形式中焊接PCB连接器已不再适用。多信号和单信号组合，电压、数据等信号可以混装在一个连接器中的，高速高密度印刷电路板的设计技术，和超高速连接器随之出现，高速高密度PCB的设计技术已成为电子设计的研究热点和难点。随着PCI‑E和 RapidIO等新标准的发布，并行总线到串行总线的转换得到广泛地应用，极大地降低了PCB布线密度，提高了数据传输速率，但同时也带来了抖动、损耗、误码率、差分阻抗和串行端接布局等问题。而随着数字信号传输系统的高速化与复杂化发展、有源元件工作电压的持续下降与功能不断强化，有限的板面积上要集成更高数量的元器件。如此多的元器件在很小尺寸印刷电路板PCB上，必须采用高密度互连(HDI)技术或直接将元件嵌入到印刷电路板PCB内部。在高密度布线中串扰现象比较严重，相邻导线间的磁场重叠在一起，会产生干扰而造成信号传输时的噪音，介质厚度的增加会使干扰现象明显加强。现代PCB 布线制作工艺中导线对地高度已变得越来越小，厚度可以小于5mil，因此介质厚度的减薄也只能局限在一定程度上。否则，会造成击穿等危害。不管是高频模拟信号传输还是数字信号传输的过程中，对印刷电路板PCB的高速传输问题分析变得越来越重要。超高速连接器是安装在PCB板上的元件，是电子设备中不可缺少的一部分，它既起到在电路内原本孤立不通的电路之间架起沟通的桥梁，从而使电流流通的作用，又起到稳固的连接和提供高可靠的插拔次数的作用。对于高速度，高密度接口的超高速连接器，在工作过程中常常受到高振动、高冲击载荷的影响，工作环境异常恶劣。 [0004] 高速连接器是大型通讯设备、超高性能服务器和巨型计算机、工业计算机、高端存储设备常用的一类连接器。在普遍采用压接技术的背板和子板上传输高速信号，对于连接器性能而言更是严峻的考验。具有高密度阵列一体式接地型连接器压接引脚，和PCB导通孔造成的树桩效应将导致信号反射，进而为信号完整性带来负面影响。一般对于此类桩线,可以在设计中使用背钻工艺来减少过孔stub的长度,以减小对高速信号线带来的不良影响,确保高速信号的完整性。 [0005] 现有高速连接器大多为单一信号种类连接器，即一种连接器仅可传输单一种类信号，此种连接器具有使用灵活、选用方便的优点，但也存在一些弊端，如在部件或系统间需传输多种信号时，部件或系统间需安装不同种类的连接器，因此连接器占用的总空间大、重量大；且因各连接器安装高度不统一，还会造成部件或系统对插连接时，各连接器插合出现不同步问题；特别是采用多连接器时，还会出现各连接器间相对位置产生装配误差，造成插合困难，严重时多个连接器插合后产生变形，影响到部件或系统间信号传输的可靠性；因此为满足硬件部件和系统日益复杂、精密的连接需求，发展出了兼容VPX标准的LRM光电射频集成连接器。集成化光电射频连接器，一般由光纤插头模块，高速插头模块，射频插头模块，组合而成，也可根据产品的不同设计需求进行不同模块的组合。光纤插头模块通过铆钉浮动设置在光纤插头安装腔中，光纤插头模块组装在插头壳体上后，其各个方向均具有一定的浮动量，当光纤插头模块与光纤插座模块对插时，通过光纤插头模块的浮动补偿光纤插头模块与光纤插座模块之间的对位误差，防止光纤插头模块与光纤插座模块插合后出现异常受力变形，从而保证光纤插头模块与光纤插座模块内光纤耦合面的对位准确性及贴合紧密性，确保光信号在光纤耦合面的顺利传输及较低衰减；射频插头模块安装于射频插头安装腔中，射频插头的安装孔中设置有固定圈簧，固定圈簧上设置有倒齿，射频电缆的插头从插头壳体上端面装入射频插头安装孔，通过固定圈簧固定在射频插头的安装孔中。 [0006] 随着印制线路板的集成度越来越高，使得用于板卡之间连通的主要器件，高速高密度集成化的光电射频连接器的使用越来越多，而降低装配过程中连接器的损耗和提高工作效率，一直是工艺重点关注的问题。在中国专利申请号202010644712.2公开的一种加固型超高速高密度高可靠连接器中，其连接器插头自身不带定位插针和定位销，高速插头模块的鱼眼插针呈高密度排列，插针导向部分较短，压接过程中插针容易受震动影响，从印刷电路板 PCB金属化孔内脱离出来。无法依靠针脚实现定位。现有技术主要采用在插头上方和PCB 下方装入垫块，用手工虎钳或手动压力机压接，每压接一次就需安装和拆卸一次垫块，生产效率较低不适合大批量生产。压接连接器有多种类型，传统压接插头的鱼眼插针有较长的导向部分，安装时有定位针或导向销辅助定位，通过定位针和导向销插入PCB金属化孔内，就能实现插头与PCB的定位，各内部模块由金属或塑料壳体封装起来，压接模具可以直接作用于壳体将插针压接到位。而高速度高密度接口的连接器与普通封装连接器不同的是，其特殊构造的镂空金属外壳，在压接时需要避开金属框架直接作用于图6中高速插头模块34，才能避免连接器损坏。而使用自动压接机对一种超高速高密度高可靠连接器压接，国内还尚无应用。 [0007] 中国专利申请CN202010891053.2中公开的一种VPX插头快速定位压接工装，主要解决VPX系列插头与PCB压接。通过插头端面，以及插头两侧面限位，再与安装于下模定位板的矩形立柱配合，实现定位功能。这种压接方式只适合无螺钉固定，能依靠针脚和定位销定位的插头。无法对针型特别短，又高密度排列的超高速高密度连接器实施压接。 [0008] 要实现上述加固型超高速高密度高可靠连接器在自动压接机上的应用，需要对现有模具的结构、定位方式、以及装配方法加以改进。 发明内容[0009] 发明目的是针对现有技术加固型超高速高密度高可靠连接器，与PCB互联方案存在的不足之处，提供一种可灵活连接不同插头和印刷电路板，定位快捷，可靠性高，无需安装模具,能够适用于自动压接机的，高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装技术方案，以提高产品质量和生产效率。 [0010] 本发明实现上述目的可以通过下述技术方案予以实现：一种高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装，包括：置于压接机底座上的底板8，放置在所述底板8上的下压模1，压接机压接头7上的上压模2其特征在于：在下压模1矩形体座的两侧端，固联有对连接器进行对称限位的对侧限位板12和对背端自由度进行限位的端向限位板15，端向限位板15与对侧限位板12之间，设有避免与插头3两侧导向销36插入干涉的让位槽16，在两个对侧限位板12的内侧面上，制有对应连接器插头3背板两侧凸轨滑条32，将其滑动卡入的下模限位滑槽17，在下压模1矩形体座的前端两侧及中部，制有按线阵排列分布的矩形立柱11，以及分布在中部矩形立柱11相连让位槽14两端的压接平台19，压接平台19右侧端面与所对应矩形立柱11内壁端面之间，制有避让光纤插头模块35的插槽；在压接过程中， PCB板6一端通过螺栓5安装孔和插头前侧插耳螺纹孔33螺接插头前侧插耳31，并通过压接平台19右侧插槽，将PCB板6连接器3连接在一起，PCB板6的另一端通过上述底板8 上活动的两个定位柱4，将所述PCB板6悬空固定在所述底板8上；将上压模2的上压接面 24置于压接机压接头7的下方，上压模2通过两端侧板22中对应连接器高速插头模块34 并行排列的两个压接凸模21，避开连接器插头3上的三个平行间隔的插头前侧插耳31和避开连接器插头3右侧光纤插头模块35的插槽，将PCB6压向下压模1矩形体座的矩形立柱 11和压接平台19，从上往下，沿着连接器插头3两侧凸轨滑条32卡入连接器插头3，对连接器高速插头模块34进行快速定位，完成高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接。 [0011] 本发明相比于现有技术具有如下有益效果： [0012] 无需在PCB下方频繁的安装和拆卸垫块，压接前可一次性将所有插头与PCB用螺钉连接，压接时将插头与PCB一同放入下压模就可压接，省去了模具安装和拆卸时间，压接更加高效。 [0013] 本发明在下压模1矩形体座的两侧端固联有对连接器进行对称限位的对侧限位板12 和对背端自由度进行限位的端向限位板15，在两个对侧限位板12的内侧制有将连接器插头 3两侧凸轨滑条32滑动卡入的下模限位滑槽17，通过插头3两侧的凸轨滑条32，卡入下压模两侧的限位滑槽内，实现快速定位，无需再调整模具和连接器安装位置。 [0014] 本发明在下压模1矩形体座的前端两侧及中部制有按线阵排列分布的矩形立柱11，以及分布在中部矩形立柱11相连让位槽14两端的压接平台19，压接平台19右侧端面与右侧矩形立柱11内壁端面之间有避让光纤插头模块35的插槽，可以直接使用插头与PCB的安装螺钉作为固定螺钉，压接前连同弹簧垫圈、平垫圈一起初步预紧，在压接完成后无需拆卸螺钉，直接拧紧即可完成紧固件安装。能够快速、准确地将连接器的引脚压入PCB板的孔中，整个装置结构简单易操作，效率高。 [0016] 图1是本发明高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装工作原理分解示意图； [0017] 图2是图1的侧视图； [0018] 图3是图1的下压模1的构造图； [0019] 图4是图1的上压模2的主视图； [0020] 图5是图1的上压模2的构造示意图； [0021] 图6是插头构造图示意。 [0022] 图中：1‑下压模，2‑上压模，3‑连接器插头，4‑定位柱，5‑螺栓，6‑PCB板,7‑压接机压接头，8‑底板，10‑下模斜面，11‑矩形立柱，12‑对侧限位板，13‑埋头孔，14‑让位槽，15‑ 端向限位板，16‑让位槽，17‑下模限位滑槽，18‑下模锥杯导向槽，19‑压接平台，21‑压接凸模，22‑侧板，23‑上模斜面，24‑上压接面，25‑上模限位滑槽，26‑锥杯导向槽，31‑插头前侧插耳，32‑凸轨滑条，33‑插头前侧插耳螺纹孔，34‑高速插头模块，35‑光纤插头模块，36‑导向销 具体实施方式[0023] 参阅图1‑图6。在以下描述的优选实施例中，一种高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接工装，包括：置于压接机底座上的底板8，放置在所述底板8上的下压模1，压接机压接头7上的上压模2。在下压模1矩形体座的两侧端，固联有对连接器进行对称限位的对侧限位板12和对背端自由度进行限位的端向限位板15，端向限位板15与对侧限位板 12之间，设有避免与插头3两侧导向销36插入干涉的让位槽16，在两个对侧限位板12的内侧面上，制有对应连接器插头3背板两侧凸轨滑条32，将其滑动卡入的下模限位滑槽17，在下压模1矩形体座的前端两侧及中部，制有按线阵排列分布的矩形立柱11，以及分布在中部矩形立柱11相连让位槽14两端的压接平台19，压接平台19右侧端面与所对应矩形立柱11内壁端面之间，制有避让光纤插头模块35的插槽；在压接过程中，PCB板6一端通过螺栓5安装孔和插头前侧插耳螺纹孔33螺接插头前侧插耳31，并通过压接平台19右侧插槽，将PCB板6连接器3连接在一起，PCB板6的另一端通过上述底板8上活动的两个定位柱4，将所述PCB板6悬空固定在所述底板8上；将上压模2的上压接面24置于压接机压接头7的下方，上压模2通过两端侧板22中对应连接器高速插头模块34并行排列的两个压接凸模21，避开连接器插头3上的三个平行间隔的插头前侧插耳31，和避开连接器插头 3右侧光纤插头模块35的插槽，将PCB6压向下压模1矩形体座的矩形立柱11和压接平台 19，从上往下，沿着连接器插头3两侧凸轨滑条32卡入连接器插头3，对连接器高速插头模块34进行快速定位，完成高密度PCB板接插高速信号连接器免焊压接。 [0024] 参阅图3。对侧限位板12上方制有导向斜面10和插头前侧插耳31顺利卡入下模限位滑槽17的下模锥杯导向槽18。埋头孔13其作用主要是让位，安放和压接过程中螺钉可以继续向下位移。 [0025] 参阅图5。连接器插头3两侧凸轨滑条32通过上模内侧斜面23和同侧上的锥杯导向槽26滑入上模限位滑槽25。 [0026] 本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围。 |
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