專利名稱：多層互連板及連接針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明要求基于1997年8月29日提出的日本專利申請H09-233713，其內(nèi)容在此列為參考。
本發(fā)明一般涉及到用來將通信系統(tǒng)的用戶線連接到通信網(wǎng)絡(luò)的互連板及連接針，并涉及到帶有上述互連板及連接針的主配線架(MDF)。確切地說，本發(fā)明涉及到一種能使制作在絕緣層上的導電圖形(在本說明書中簡稱為導電圖形)沿所希望的路徑進行電連接的多層互連板及連接針。
本發(fā)明還涉及到一種MDF，它利用多層互連板及連接針將用戶線連接到諸如公眾通信系統(tǒng)中的交換器之類的服務(wù)節(jié)點，且連接到其中提供了MDF的終端交換站。
通常，電話通信系統(tǒng)中的用戶線被連接到多層互連板，然后用連接針連接到諸如交換器之類的服務(wù)節(jié)點。在多層互連板的各個絕緣層上提供有導電圖形。一個絕緣層上的一個導電圖形，用連接針連接于制作在另一絕緣層上的另一導電圖形。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種連接針76。此連接針76有一個不導電的心柱20以及制作在不導電心柱20上的環(huán)形連接圖形21。
圖2示出了常規(guī)技術(shù)中的一種多層互連板23和連接針76J與76K(通稱為76)。當連接針76插入穿過多層互連板23的穿通孔24時，連接針76將多層互連板23的二個導電圖形12A至12H(通稱為12)連接起來。
在圖2中，多層互連板23包括基本上不導電的絕緣層14A-14H(通稱為14)以及分別制作在絕緣層14A-14H上的導電圖形12A-12H(通稱為12)。一個絕緣層14上的導電圖形12與另一絕緣層上的導電圖形電隔離。導電圖形12在穿通孔24內(nèi)壁處暴露。
當連接針76插入制作在多層互連板23中的穿通孔24J或24K(通稱為24)中時，不同絕緣層上的導電圖形12被連接針76的連接圖形21彼此電連接。由于心柱20J和20K不導電而連接圖形21L-21O導電，故沿12A-21L-12B、12C-21M-12D、12E-21N-12F和12G-21O-12H各路徑形成電連接。
圖3詳細示出了圖2所示的電通路12A-21L-12B和12C-21M-12D。導電圖形12A與12B由連接圖形21L連接，而導電圖形12C與12D由連接圖形21M連接。連接圖形21L和21M彼此電絕緣。
常規(guī)連接針76只在二個不同絕緣層上的導電圖形12之間形成一個電通路。例如在圖2和3中，只在導電圖形12A和12B之間形成一個電通路，而另一電通路形成在導電圖形12C和12D之間。導電圖形12B和12C彼此電隔離。
為了用上述結(jié)構(gòu)在小的體積內(nèi)得到足夠的電通路，多層互連板必須含有8-10層，其制造及運行要求很高的精度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可在小的體積內(nèi)提供高密度的電通路而不要求過高的制造精度的多層互連板、一種用于這種多層互連板的連接針以及一種可使這種連接針沿所希望的方位插入多層互連板中的MDF。
根據(jù)本發(fā)明的一種情況，互連板包括多個不導電的絕緣層以及穿過此絕緣層的穿通孔。在各絕緣層上制作了多個導電圖形，它們彼此電絕緣且在穿通孔的相同的軸向位置處暴露于穿通孔的內(nèi)表面。
待要插入穿通孔的連接針有一個不導電的心柱和制作在不導電心柱上用來電連接暴露于不同絕緣層上穿通孔內(nèi)側(cè)的二個導電圖形的連接圖形。連接針在其不同的各個軸向位置處可有多個連接圖形。
連接圖形沿連接針的軸向延伸，且借助于在軸向不同而圓周上相同的位置處使導電圖形相接觸而將制作在不同絕緣層上的二個導電圖形在穿通孔中相同的圓周位置處電連接起來?；蛘?，一個連接圖形可沿連接針的軸向與圓周向二者延伸以便連接制作在穿通孔中不同層上不同圓周位置處的二個導電圖形。
連接針還包含一個針頭。沿連接針的徑向相反方向伸出且彼此面對的第一對凸出物連接于針頭的上部。沿連接針的徑向伸出且彼此面對的第二對凸出物沿與第一對相同的圓周方位制作且連接于針頭的下部。
用來將用戶線連接到所需服務(wù)節(jié)點的MDF包含一個帶有多個多層互連板的矩陣板、連接于用戶線的用戶側(cè)以及連接于服務(wù)節(jié)點的服務(wù)節(jié)點側(cè)。機械手有一對彼此面對面的臂，每個臂有沿連接針軸向?qū)实牡谝缓偷诙弧?br> 第一和第二腔被制成與連接于針頭上部的凸出物及連接于針頭下部的凸出物分別配合，以便臂可沿所需方位抓住連接針。每個連接針的凸出物具有包括沿腳的軸向?qū)实倪叺腣形，且臂的各個腔具有對應(yīng)于凸出物V形的V形。機械手控制單元控制機械手以其臂去抓住連接針并沿所需方位將連接針插入一個穿通孔中，以便沿所需路徑將用戶側(cè)連接于服務(wù)節(jié)點側(cè)。
圖1示出了一種常規(guī)的連接針76。
圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的連接針76與多層互連板之間的連接。
圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的連接針76J與多層互連板之間的連接。
圖4示出了采用多層互連板的終端交換站30的分布。
圖5示出了圖4中矩陣板單元44的結(jié)構(gòu)。
圖6示出了圖5中連接針的結(jié)構(gòu)。
圖7A和7B示出了本發(fā)明第一實施例的連接針體22。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例連接針插入多層連接板的狀態(tài)。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的導電圖形之間的連接。
圖10示出了本發(fā)明第二實施例的連接針體22。
以下參照附圖來描述本發(fā)明的最佳實施例。實施例1圖4示出了電話通信系統(tǒng)中本發(fā)明的終端交換站30的分布。此終端交換站30包含避雷器32、主配線架(稱為MDF)52、服務(wù)節(jié)點端46、交換單元48及租用專線模塊50。用戶的通信設(shè)備56經(jīng)由用戶線58和避雷器32連接于MDF52。MDF52根據(jù)用戶所要求的通信服務(wù)類型而將用戶線58與諸如交換單元48和租用專線模塊50之類的服務(wù)節(jié)點連接。MDF經(jīng)由電話網(wǎng)絡(luò)60由操作端54控制。
MDF52包含矩陣板單元44、連接針陣列40和42以及以其臂來移動連接針76的機械手38。MDF52還包含一個用來控制機械手38的機械手控制單元36和一個用來從操作端54接收機械手控制單元36所需控制信息的通信單元34。在連接針陣列40和42中，安置有待要插入矩陣板單元44中的連接針76。
安置在連接針陣列40中的連接針76的類型不同于安置在連接針陣列42中的連接針76的類型。機械手控制單元36根據(jù)從操作端54接收到的命令，從連接針陣列40或42中的一個選取能將用戶線58連接到所需服務(wù)節(jié)點的恰當?shù)倪B接針76，然后控制機械手38以便將選定的連接針76插入到矩陣板單元44的恰當位置中。
圖5詳細示出了圖4所示的矩陣板單元44。此矩陣板單元44包含排列成矩陣的多個多層互連板23。矩陣板一列中的多層互連板23連接于排列在下一列中的多層互連板23。每個多層互連板23有多個較靠近避雷器32的用戶側(cè)端62、較靠近服務(wù)節(jié)點端46的服務(wù)側(cè)端64以及排列成矩陣的穿通孔24。
連接針76在被機械手38的臂68旋轉(zhuǎn)到預(yù)定方位之后，被插入到所需的穿通孔24中。每個用戶線58經(jīng)由避雷器32被連接到多層連接板23的用戶側(cè)端62。根據(jù)插入到所需穿通孔24中的連接針76的位置、方位和類型，多層互連板23的各個用戶側(cè)端62被連接到所需的服務(wù)側(cè)端64。此服務(wù)側(cè)端64進一步被連接到排列在下一列中的多層連接板23的用戶側(cè)端62。
圖6詳細示出了圖5所示的連接針76和臂68。雖然為簡化起見在圖6中只示出了一個臂68，但實際上機械手38的彼此面對的二個臂68從相反的方向抓住連接針76。連接針76包含一個連接針體22和一個徑向大于連接針體22的連接針頭74。在圍繞連接針體22整個周邊局部延伸的連接針體22的外表面的有限部位處制作了用來電連接多層互連板23的二個導電圖形12的連接圖形21。
在連接針頭74的二個相反側(cè)的每側(cè)上，在其上下部位處分別制作有彼此相對的V形凸出物70和72。另一方面，在臂68中制作有V形腔66和67，以便同V形凸出物70和72對準。因此，即使連接針陣列40或42中的連接針76的方位偏離正確方位，當機械手38的臂68抓住連接針頭74時也可糾正此偏離。作為一種變通，凸出物及腔可具有曲線形狀。凸出物和腔的數(shù)目可以變化，即使二者只有一或二個也可制作。但為了在臂68抓住連接針76時糾正連接針體22的傾斜，最好有一個以上的凸出物和腔。
機械手控制單元36使臂抓住連接針76，將連接針76旋轉(zhuǎn)到所需的方位，并將連接針插入到所需的穿通孔24中?；蛘?，在同一連接針陣列中的所有連接針可具有相同的圓周方位，而另一連接針陣列中的所有連接針76可具有不同的圓周方位。此時，借助于選擇連接針76以適當定位的連接圖形21插入到穿通孔中，可得到與臂68旋轉(zhuǎn)之后再插入連接針76時所得到的相同的效果。
圖7A和7B詳細示出了圖6所示連接針體22的二個例子。心柱20由不導電材料制成。連接圖形21E、21F、21Q、21G和21H(通稱為21)被安置在心柱20上。連接圖形21將暴露于不同絕緣層上穿通孔24內(nèi)側(cè)的二個導電圖形電連接起來。
連接針體22在其相同的軸向位置處有多個連接圖形21。每個連接圖形21是一個包含環(huán)繞著心柱的一部分環(huán)形的表面區(qū)。因此，每個連接圖形21只環(huán)繞延伸有限的圓周部位，這些部位對應(yīng)于多層互連板23的導體圖形12。
圖8示出了多層互連板23的導電圖形12與連接針體22的連接圖形21之間的電連接。在每個絕緣層14上制作有彼此電絕緣的多個導電圖形12，且延伸到穿通孔24大致相同的軸向位置處的任一給定穿通孔24的內(nèi)壁。
導電圖形12在穿通孔24的相同軸向位置處有相同的寬度。穿通孔24中任何一對多個導電圖形12的圓周間距和圓周范圍都相同。制作在連接針76相同軸向位置處的連接圖形12有相同的圓周寬度。制作在連接針76相同軸向位置處的任何一對連接圖形21之間的圓周間距和圓周范圍也相同。在連接針體22的軸向位置不同而圓周位置相同處，可制作多個連接圖形21。
連接圖形21沿連接針76的軸向延伸，并借助于使導電圖形12在軸向不同而圓周向相同處相連接而將制作在不同絕緣層14上穿通孔24中周邊位置相同處的二個導電圖形12電連接起來。由于導電圖形12不經(jīng)由穿通孔24而延伸到其它層，故給定絕緣層上的導電圖形也電絕緣于不同絕緣層上的導電圖形，且可借助于連接針體22的連接圖形21而彼此電連接。
導電圖形12只沿有限的圓周距離部位暴露于穿通孔24的內(nèi)表面。由于連接圖形21也沿心柱20的有限圓周部位制作，故實際形成在穿通孔24中的連接會隨連接針體22插入穿通孔24的方位而變化。由機械手控制單元36(圖4)預(yù)先計算為了獲得所需連接的適當?shù)膱A周方位，且在將連接針76插入穿通孔24之前，由機械手38以其臂68(圖5)將連接針76旋轉(zhuǎn)到由機械手控制單元36所算得的恰當方位。
借助于以這種方式組建導電圖形和絕緣層，可將制作在二個不同絕緣層上的多個導電圖形12彼此連接起來。例如，在二個導電圖形12暴露于各個絕緣層上同一穿通孔24的場合下，可同現(xiàn)有技術(shù)那樣在同樣的空間中互連二倍數(shù)目的導電圖形12。暴露在穿通孔24內(nèi)壁上的導電圖形12由連接針體22的連接圖形電連接。
在圖8中，圖7A所示的連接針體22被插入到多層互連板23的穿通孔24中。相應(yīng)的導電圖形12借助于連接圖形21E-21H而彼此連接，而電連接沿下列四種路徑之一建立(1)12K-21E-12L,(2)12M-21F-12N,(3)12P-21G-12Q,(4)12R-21H-12S。連接針體22的心柱20是不導電的，故在路徑(1)、(2)、(3)和(4)之間不導電。
圖9詳細地示出了圖8中導電圖形12K、12P、12L和12Q的電連接。在同一層A上制作有二個導電圖形12K和12P，而在同一層B上制作有二個導電圖形12L和12Q。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在穿通孔24中，每層只有一個導電圖形12，而根據(jù)本發(fā)明的實施例，每層可有多個導電圖形延伸于同一個穿通孔24。這些導電圖形是電絕緣的。并可用連接針體22上的多個連接圖形來進行單獨連接。
在圖9中僅僅二層A和B中，獲得了二個導電圖形路徑12K-12L和12P-12Q。而為了獲得高密度封裝，在多層互連板中通常需要8-10層，根據(jù)本發(fā)明用4-6層就可實現(xiàn)同樣的連接密度，從而緩解了制造精度問題。實施例2圖10示出了連接針體22的一種變通結(jié)構(gòu)。在圖10的實施例中，心柱20上至少有一個導電圖形21K不是簡單的矩形而是沿圓周和軸向二個方向延伸所需范圍以便連接制作在不同絕緣層上不同圓周位置處的二個導電圖形12。
連接針體22的連接圖形21K包含多個圓周區(qū)R和S，其位置沿連接針體22的周向和軸向是不同的。當連接針體22被插入到多層互連板23的穿通孔24時，沿穿通孔24周向和軸向的位置不相同的二個導電圖形12分別同區(qū)域R和S相接觸，并利用單個連接圖形21K實現(xiàn)了電連接。
利用連接圖形21K，使得要連接的各個導電圖形無需處于相同的圓周位置。根據(jù)導電圖形的安排而沿周向和軸向使導電圖形延伸必要的范圍，可在變化更多的導電圖形之間實現(xiàn)連接。
如上所述，借助于為多層互連板各層中同一穿通孔提供多個導電圖形，且插入其中制作有用來連接導電圖形12的連接圖形21的連接針76，可容易地沿所需路徑形成導電圖形之間的電通路。而且，由于在各層的穿通孔24上暴露有多個導電圖形12，故用多層互連板的較少的層就可實現(xiàn)高密度封裝。
權(quán)利要求
1．一種用來互連通信線的互連板，它包含帶有穿通孔的絕緣層，上述絕緣層基本上是不導電的且為所述穿通孔所穿通；以及制作在上述絕緣層上的多個導電圖形，上述多個導電圖形彼此電絕緣且在上述穿通孔的大致相同的軸向位置處暴露在上述穿通孔的內(nèi)側(cè)上。
2．權(quán)利要求1所述的互連板，還包含其上各帶有上述多個導電圖形的多個上述絕緣層。
3．權(quán)利要求2所述的互連板，其中上述多個導電圖形中的每一個在上述穿通孔中基本上有相同的寬度。
4．權(quán)利要求2所述的互連板，其中任何一對上述多個導電圖形之間的圓周間距在上述穿通孔處基本上相同。
5．權(quán)利要求2所述的互連板，其中任何一對上述多個導電圖形之間的圓周范圍在上述穿通孔處基本上相同。
6．權(quán)利要求2所述的互連板，其中二個上述絕緣層上的上述導電圖形在上述穿通孔處有基本相同的圓周位置。
7．權(quán)利要求1所述的互連板，還包含插入在上述穿通孔中的連接針，上述連接針帶有不導電的心柱和制作在上述不導電心柱上用來電連接至少二個上述暴露在上述穿通孔的上述內(nèi)側(cè)的導電圖形的連接圖形。
8．權(quán)利要求2所述的互連板，還包含插入在上述穿通孔中的連接針，上述連接針帶有不導電的心柱和制作在上述不導電心柱上的連接圖形，其中所述的連接圖形電連接至少二個制作在不同絕緣層上的上述導電圖形。
9．權(quán)利要求8所述的互連板，其中所述的連接針有多個制作在上述不導電心柱上的上述連接圖形，上述連接圖形中的每一個電連接二個制作在不同絕緣層上的上述導電圖形。
10．權(quán)利要求9所述的互連板，其中所述的二個上述導電圖形制作在上述穿通孔中的相同圓周位置處，而上述連接圖形中的一個沿上述穿通孔的軸向延伸以連接上述二個導電圖形。
11．權(quán)利要求9所述的互連板，其中所述的二個導電圖形制作在上述穿通孔中不同的圓周位置處，而上述連接圖形中的一個沿上述穿通孔的軸向和圓周方向二者延伸以連接上述二個導電圖形。
12．一種用來電互連導電圖形的連接針，它包含不導電的心柱；以及在上述連接針的大致相同的軸向位置處制作在上述不導電心柱上的多個連接圖形，從而上述連接圖形連接二個上述導電圖形且彼此電絕緣。
13．權(quán)利要求12所述的連接針，還包含在上述連接針二個不同軸向位置的每一個處的上述多個連接圖形。
14．權(quán)利要求12所述的連接針，其中制作在上述連接針的上述相同的軸向位置處的上述多個連接圖形中的每一個有基本相同的圓周寬度。
15．權(quán)利要求13所述的連接針，其中制作在上述連接針的上述相同的軸向位置處的上述多個連接圖形的任何一對之間的圓周間距基本上恒定。
16．權(quán)利要求13所述的連接針，其中制作在上述連接針的上述相同的軸向位置處的上述多個連接圖形的任何一對之間的圓周范圍基本上相同。
17．權(quán)利要求13所述的連接針，其中所述的上述二個不同的軸向位置處的連接圖形制作在大致相同的圓周位置處。
18．權(quán)利要求13所述的連接針，其中每個上述連接圖形借助于使二個上述導電圖形在軸向不同而圓周方向相同的位置處相接觸而連接上述導電圖形。
19．權(quán)利要求12所述的連接針，還包含沿上述連接針徑向伸出的凸出物。
20．權(quán)利要求19所述的連接針，還包含一對彼此面對的上述凸出物。
21．權(quán)利要求20所述的連接針，還包含帶有上部和下部的連接針頭；彼此面對且連接于上述上部的第一對上述凸出物；以及制作在與上述第一對相同的圓周方位且連接于上述下部的彼此面對的第二對上述凸出物。
22．權(quán)利要求21所述的連接針，其中每個上述凸出物具有包括沿上述連接針的軸向?qū)实倪叺腣形。
23．一種用來將用戶線連接到所需服務(wù)節(jié)點的主配線架，它包含帶有多個穿通孔的矩陣板、連接于上述用戶線的用戶側(cè)以及連接于上述服務(wù)節(jié)點的服務(wù)節(jié)點側(cè)；連接針和機械手臂，上述連接針與機械手臂有協(xié)同裝置，從而上述機械手臂能夠抓住上述連接針；以及機械手控制單元，它控制上述機械手用上述臂抓住上述連接針并將上述連接針沿所需方向插入一個上述穿通孔中，從而沿所需路徑將上述用戶側(cè)連接到上述服務(wù)節(jié)點側(cè)。
24．權(quán)利要求23所述的主配線架，其中所述的連接針有一個沿上述連接針徑向伸出的凸出物；上述機械手有一個臂，此臂帶有對應(yīng)于上述連接針的上述凸出物的腔；且上述協(xié)同裝置包括上述連接針的上述凸出物和上述臂的上述腔。
25．權(quán)利要求24所述的主配線架，其中上述連接針還有一對彼此面對的上述凸出物，且上述機械手有一對彼此面對的上述臂，帶有對應(yīng)于上述凸出物的上述腔的每個上述臂用來抓住所需方向中的上述連接針。
26．權(quán)利要求25所述的主配線架，其中上述連接針還包含帶有上部和下部的連接針頭，彼此面對且連接于上述上部的第一對上述凸出物，以及彼此面對的制作在圓周方位與上述第一對相同處且連接于上述下部的第二對上述凸出物；且每個上述臂有分別對應(yīng)于上述第一對的一個凸出物和上述第二對的一個凸出物的待要與上述連接針的軸向?qū)实牡谝缓偷诙弧?br> 27．權(quán)利要求26所述的主配線架，其中每個上述凸出物具有包含沿上述連接針軸向?qū)实倪叺腣形；且每個上述臂具有對應(yīng)于上述連接針的上述V形的V形腔。
28．權(quán)利要求24所述的主配線架，其中上述矩陣板單元有多個多層互連板，每個多層互連板包含一個帶有穿過其中的上述穿通孔的絕緣層以及多個制作在上述絕緣層上的導電圖形，上述導電圖形中至少有二個在上述穿通孔的大致相同的軸向位置處暴露在上述一個穿通孔的內(nèi)側(cè)上且彼此電絕緣，且上述連接針將暴露在上述穿通孔的上述內(nèi)側(cè)上的一對上述導電圖形連接起來。
29．權(quán)利要求28所述的主配線架，其中所述的多層互連板還包含多個其上各帶有上述多個導電圖形的上述絕緣層。
30．權(quán)利要求29所述的主配線架，其中上述多個導電圖形中的每一個在上述穿通孔處基本上具有相同的寬度。
31．權(quán)利要求29所述的主配線架，其中所述的多個導電圖形之間在上述穿通孔處基本上有恒定的間距。
32．權(quán)利要求29所述的主配線架，其中所述的多個導電圖形之間在上述穿通孔處基本上有相同的范圍。
33．權(quán)利要求29所述的主配線架，其中上述導電圖形在上述穿通孔的大致相同的圓周位置處制作在至少二個上述絕緣層上。
34．權(quán)利要求24所述的主配線架，其中所述的連接針被插入到上述穿通孔中，上述連接針帶有連接圖形，用來電連接暴露在上述穿通孔內(nèi)側(cè)上的二個上述導電圖形。
35．權(quán)利要求34所述的主配線架，其中所述的連接針還有一個不導電的心柱以及制作在上述不導電的心柱上的多個上述連接圖形。
36．權(quán)利要求35所述的主配線架，其中至少二個上述連接圖形電連接不同的上述導電圖形對。
37．權(quán)利要求36所述的主配線架，其中各個上述對的一個導電圖形制作在上述穿通孔的第一軸向位置處，而各個上述對的另一個導電圖形制作在上述穿通孔的不同的軸向位置處。
全文摘要
互連板,包含多個不導電的絕緣層以及穿透絕緣層的穿通孔。在每個絕緣層上制作了多個導電圖形,它們彼此電絕緣,且在相同的穿通孔軸向位置處暴露于穿通孔的內(nèi)側(cè)。連接針帶有不導電的心柱和制作在不導電心柱上的連接圖形。連接圖形沿連接針的軸向延伸,并借助于使導電圖形在軸向不同而圓周上相同的位置處相接觸而將在穿通孔中相同的圓周位置處的制作在不同絕緣層上的二個導電圖形電連接起來。
文檔編號H05K1/11GK1210352SQ98109669
公開日1999年3月10日 申請日期1998年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者和田重人, 齊藤久志, 森島和壽 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社