TW202228344A - 具有可分配及可成型絕緣材料的射頻連接器及相關方法 - Google Patents

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Abstract

一種製造具有外導體及內導體的射頻連接器的方法，包含採用至少一個耐腐蝕金屬材料鍍覆射頻連接器的外導體及內導體的步驟；分配及/或注入包括環氧酚醛基清漆樹脂的材料在連接器的外導體與內導體之間的容積中；在大致上乾燥的氮氣基的環境中將帶有注入材料的RF連接器加熱至約150°C與約380°C之間的溫度；及允許RF連接器冷卻。

Description

具有可分配及可成型絕緣材料的射頻連接器及相關方法
此申請案請求於2020年9月30日提交的美國專利臨時申請案第63/085,866號的優先權權利，該專利申請案以全文引用的方式併入本文中。本揭露內容總體上關於射頻(RF)連接器，並更具體而言關於具有可成型絕緣材料的連接器及連接器組裝件。
本揭露內容總體上關於射頻(RF)連接器，並更具體而言關於具有可成型絕緣材料的連接器及連接器組裝件。本文中亦揭露有關具有可成型絕緣材料的射頻(RF)連接器的方法。
目前，在連接器組裝件中，絕緣體及介電質由各種類型的非導電絕緣材料製成。此等材料包含塑料、玻璃陶瓷、及環氧樹脂材料。此等類型的絕緣材料的主要目的係將連接器組件彼此電性地隔離。然而，在一些情況下，絕緣體及介電質的次要目的為氣密地密封連接器。
當被使用於射頻(RF)連接器時；絕緣材料提供一致且有利的介電常數以保持特定阻抗(25至300歐姆，更具體而言50至75歐姆)。通常需要1至10的介電常數，但是優選介電常數範圍為自約2至約5。重要的是介電常數在很寬的操作頻率的範圍內(如DC–140 GHz)保持一致。此外，介電常數應為具有損失角正切小於0.01的低損失。
大多數連接器需要一些程度的表面處理，主要為鎳及/或金鍍覆，以確保連接器不會腐蝕。腐蝕會導致其電氣性能發生改變。通常，鍍覆零件不能經受高溫(450°C)達一時間段，一般範圍為自約3至5分鐘。對於高溫應用，諸如具有165°C至400°C溫度範圍的應用，主要使用玻璃陶瓷材料。然而，當前玻璃陶瓷的製程溫度範圍為自約800°C至約1050°C。因此，處理溫度常常超過鍍覆連接器零件的可接受程度。
使用玻璃及陶瓷介電材料的另一個問題是，通常需要為符合需求的每種大小的介電材料待儲備玻璃預成型件。新的預成型件價格昂貴，而且常常具有長交貨時間。
因此，對於在連接器組裝件中使用的改善的絕緣材料存在若干未解決的需要。具體需要製造絕緣體及介電質的方法，該方法具有能承受高溫度及氣密地密封環境中使用的製程的能力，同時運用允許預鍍覆組件的材料及製造製程。
根據本揭露內容的某些實施例，一個目的為採用至少一種材料替換玻璃陶瓷，可在遠遠更低的溫度(150C至380C對800C至1050C)下處理這種材料，而允許處理預鍍覆零件。
根據此目的，本揭露內容的一個態樣關於用於製造具有外導體及內導體的射頻連接器的方法，該射頻連接器可同軸亦可不同軸。方法包含以下步驟：採用至少一個耐腐蝕金屬材料鍍覆射頻連接器的外導體及內導體、定位內導體及外導體至夾具組裝件內、分配(如，經由自動化cnc分配系統)可成型絕緣材料至在外導體與內導體之間的容積中、加熱射頻連接器及分配絕緣材料至預定範圍之間的溫度。優選使用噴射技術或注射器技術實現分配步驟。此外，在定位步驟期間，內導體的一部分可定位在第一非金屬夾具層及第二非金屬夾具層之內，而外導體的一部分可定位在第一非金屬夾具層及第二非金屬夾具層之內。
另一種製造具有外導體及內導體的連接器的方法包含用耐腐蝕金屬材料鍍覆射頻連接器的外導體及內導體；定位內導體及外導體，使得在內導體與外導體之間形成容積，將包括環氧苯酚醛清漆基樹脂的材料注入外導體與內導體之間形成的容積中，其中在外導體中界定導體為至少一個保持元素；在注入材料期間用環氧苯酚醛清漆基樹脂大致上填充至少一個保持元素；將材料注入容積內且材料大致填入固位凹槽之後，允許氣泡從外導體逸出；將具有注入材料的射頻連接器加熱至約150°C至約380°C之間的溫度；並允許RF連接器冷卻。
絕緣材料包括環氧酚醛清漆樹脂，其被加熱至約150℃至約380℃之間的溫度。環氧苯酚醛清漆基的樹脂優選包括熱固化的咪唑催化劑。
RF連接器中的絕緣材料的加熱優選地發生在大致上乾燥的氮基的環境中。採用分配的材料加熱RF連接器可進一步包含藉由使用氮氣及部分真空氛圍的烘箱加熱RF連接器。加熱之後，允許射頻連接器冷卻。
本揭露內容的仍又另一實施例係針對一種連接器，該連接器藉由一種方法製造，該方法包含，藉由包含用耐腐蝕材料預鍍覆連接器的外導體及內導體的步驟的方法製造，如，耐腐蝕金屬材料，在連接器的外導體與內導體之間的容積中注入包括環氧苯酚醛清漆清漆材料的材料，在大致上乾燥的氮氣基的環境中將帶有注入材料的連接器加熱至約150°C與約380°C之間的溫度，並允許連接器冷卻。
額外特徵與優點將於隨後的實施方式中闡述，並且部分地對於熟習此項技藝者而言從描述中為顯而易見的，或通過實踐在書面描述及請求項中描述的實施例暨隨附的附圖認知。
應當瞭解，上述一般性描述以及以下實施方式二者呈現的實施例僅為範例性的，並且預期提供概述或框架，此等概述或框架以理解請求項的性質與特徵。
此說明書包含隨附圖式以提供進一步瞭解，且隨附圖式合併並構成此說明書的一部分。附圖例示一個或更多個實施例，並且與說明書一起用於解釋各種實施例的原理與操作。
現將具體參照附圖描述本揭露內容的各種範例性實施例。在不脫離本揭露內容的精神及範圍的情況下，本揭露內容的範例性實施例可進行各種修改及變更。據此，應當瞭解，本揭露內容的實施例不被限於以下描述的範例性實施例，而是受請求項及其任何均等物中闡述的特徵及据限的控制。
除非另作表示，應將在說明書及請求項中使用的所有表達特徵大小、數量、及物理性質的數字瞭解成在所有情況下均被術語「約」修飾。據此，除非另作相反的表示，上述說明書及所附請求項中闡述的數值參數為近似值，其可取決於熟習此項技藝者利用本文中所揭露的教導尋求待獲得的符合需求性質而變化。
除非內容另作明確指定，如在本說明書及隨附請求項中使用的，單數形式「一個(a)」、“一個(an)」、及「該」涵蓋具有複數對象的實施例。除非內容另作明確指定，在本說明書及隨附請求項中使用的術語「或」通常以其包含「及/或」的意義運用。
空間有關的術語，包含而非限於「下部”、「上部」、「以下」、「下方」、「上方」、及「頂部」，若在本文中使用，則被利用於便於描述一個元素到另一個元素的空間關係。除了在圖中描繪及在本文中所描述的特定定向之外，此類空間有關術語涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若圖中描繪的對象被翻轉或翻面，則先前描述為在其他元素下方或後文描述的部分將在此等其他元素上方。
在一些圖中使用笛卡耳坐標作為參考未意圖在方向或定向上具限制性。
出於本文中描述的目的，術語「上」、「下」、「右側」、「左側」、「後」、「前」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「側面」，及其衍生詞，除非另作說明，否則應與相對於對應圖中的笛卡耳坐標定向的揭露內容有關。然而，除了明確地指定為相反的情況，應當瞭解，本揭露內容可假設各種替代定向。
為了描述及界定本揭露內容的標的的目的，應注意術語「大致上」及總體上」在本文中可被利用於代表可肇因於任何定量比較、值、量測、或其他代表的固有不確定性程度。
與本文中所揭露的實施例一致的製程/方法有關製造或製造有助於使用可分配、可成型、及絕緣材料的射頻連接器，與用於射頻的傳統絕緣材料相比較，此等材料可更靈活地形成及/或在較低溫度下使用連接器。根據此等方法製造RF連接器可特別地避免對鍍覆組件的損壞，這通常在連接器製造的先前技術方法期間在高溫度下發生。此外，在此類製程/方法中使用的絕緣材料具有通常與玻璃及陶瓷介電質相關聯的性能特徵。
與所揭露內容的實施例一致的製程/方法涉及包括低介電環氧苯酚醛清漆基樹脂的介電質的使用。此種材料為有利的，此乃歸因於它的介電性質類似於玻璃或陶瓷，且能在不會劣化連接器組件鍍覆的溫度下處理該材料。連接器中環氧苯酚醛清漆基樹脂的百分比可在自約75%至約100%、約50%至約100%、約25%至約100%、約15%至約100%、約10%至約100%、及約5%至約100%的範圍內。材料的其餘容積百分比可包含另一種專有樹脂材料及/或另一種具有類似介電性質的樹脂。先前技術製程/方法的處理溫度通常在自約800°C至約1100°C的範圍內。
根據一個實施例，一種用於製造RF連接器的方法包含以下步驟：採用至少一種耐腐蝕材料鍍覆外導體101a、採用至少一種耐腐蝕材料鍍覆內導體101a’，將鍍覆的內導體及鍍覆的外導體定位在夾具組裝件中以形成連接器103，使得在內導體與外導體之間創造容積、在連接器之內包含的容積中分配材料105。在該容積中分配材料之後，該方法中的另一個步驟包含加熱分配的材料並將連接器加熱至預定溫度範圍之內的溫度107，並允許加熱的連接器及加熱的材料冷卻至低於指定的冷卻溫度109，具體地是冷卻的分配材料溫度及冷卻的連接器溫度。
額外步驟包含在連接器的外導體與內導體之間的容積中注入包括環氧樹脂的材料，將帶有注入材料的連接器加熱至約150°C與約380°C之間的溫度，並允許連接器冷卻至約20°C的溫度。
的確，當存在不同大小/形狀的介電材料時，與所揭露的實施例一致的製程及方法特別有用，因為與玻璃或陶瓷組件相比較，所使用的介電材料在相對低熱量之下為可注射的/可流動的/可成型的。
圖2為定位在使用於製造RF連接器的方法中的夾具組裝件FA之內的範例性RF連接器200的截面視圖。RF連接器200為範例性的並可包含額外元素或不同配置，包含參照圖3至10描述的那些元素或配置。RF連接器200包含內導體202及外導體204。將連接器200圖示成具有包含在連接器200之內的容積208之內包含的分配的絕緣材料206。將外導體204配置成圍繞絕緣材料206且將絕緣材料206配置成圍繞內導體202。在此範例性配置中，外導體204為圓柱形，並且包含內徑204a、外徑204b、及長度204c。內導體202具有帶有銷部分202a、202b的中心銷導通配置。絕緣材料為可分配及可流動的。因此，將絕緣材料配置成填充及互補連接器的輪廓，如將特別地參照圖4、6、及9所描述。對於連接器200，特別地如圖2中所圖示，絕緣材料亦採用圓柱形形式，其與外導體204的內輪廓204p及內導體202的外輪廓202p互補。將內導體及外導體的輪廓配置成充當保持元素以將絕緣材料固緊在本文中所揭露的連接器中。
據此，所圖示的夾具組裝件FA為範例性，因為可包含額外元素且夾具元素的配置可不同。然而，夾具裝件中包含的元素使得將夾具組裝件配置成分配及/或注入絕緣材料並形成RF連接器。
在此範例性實施例中，夾具組裝件FA包含上夾具塊210、中間夾具塊220、及下夾具塊230。上夾具塊210具有帶有兩層212、214的階梯配置。第一上夾具層212包含配置成接收內導體202的一部分的內導體開口216。並且，第二上夾具層214包含外導體開口218，其配置成部分的固持外導體204。中間夾具塊220亦包含兩層222、224。第一下夾具層222包含連接器固持區域226，將連接器保持區域配置成接收部分的內導體202及部分的外導體204。亦將中間夾具塊220配置成抵靠著上夾具塊210及下夾具塊230的第二上夾具層214。下夾具塊包含通孔236，其配置成接收第二下夾具層224。
上部夾具塊210及中間夾具塊220優選地由一種或更多種具有不黏性質的材料製造，使得可不費力地從固定組裝件FA去除連接器。舉例而言，如此材料可包含聚四氟乙烯。在夾具組裝件的優選配置中，下夾具塊230包括一種或更多種金屬材料。
圖3至10提供連接器及連接器組裝件的不同實施例的視圖，包含可使用當前所揭露的製程/方法製造的元素。
圖3及圖4例示範例性直通連接器300，其包含內導體302、外導體304、及絕緣材料306，已在內導體302與外導體304之間的容積308中形成絕緣材料。在容積308之內形成絕緣材料306，使得絕緣材料符合外導體304的內輪廓304p及內導體302的外輪廓302p。外導體404的內輪廓304p具有階梯配置並且包含圓角輪廓部分304pc。藉由兩個輪廓直徑304d1、304d2界定階梯式內輪廓，其中第一輪廓直徑304d1小於第二輪廓直徑304d2。絕緣材料306亦符合內導體302的外輪廓302p。藉由輪廓直徑302d1、302d2界定外輪廓302p，使得第一輪廓直徑302d1小於第二輪廓直徑302d2。內導體302的外輪廓302p亦包含半徑輪廓部分302pc，特別地如圖4中所圖示。
圖5為多定位塊B的等視圖，其可包含連接器200、300、或具有不同輪廓的導體的另一種類型的連接器。塊B包含塊主體500，塊主體具有界定在其中的複數個孔560，連接器200、300可***孔中。
圖6為另一範例性連接器400的截面視圖，其可使用本文中所揭露的製程/方法製造。連接器400包含部分地圖示的內導體402、外導體404、及形成在內導體402及外導體404之內的容積408之間形成的絕緣材料406。在容積408之內形成絕緣材料406，使得絕緣材料符合外導體304的內輪廓404p及內導體402的外輪廓402p。內輪廓404p包含圓角輪廓部分404pc。進一步藉由兩個輪廓直徑404d1、404d2界定內輪廓404p，其中第一輪廓直徑404d1小於第二輪廓直徑404d2。可額外地藉由直徑404dc1界定內輪廓404p，其對應至半徑輪廓部分404pc的最內徑。絕緣材料406亦符合內導體402的外輪廓402p。藉由複數個輪廓直徑界定外輪廓402p。在該範例性內導體中，至少藉由輪廓直徑402d1、402d2、402d3、402d4、402d界定外輪廓402p。內導體402的外輪廓402p亦包含錐形部分402t1、402t2。
圖7為可使用當前所揭露的製程/方法製造的另一個範例性連接器500的等視圖。連接器500包含內導體502、外導體504、及絕緣材料506，已在內導體502與外導體504之間的容積508中形成絕緣材料。在容積508之內形成絕緣材料506，使得絕緣材料符合外導體502的內輪廓及內導體502的外輪廓。與連接器耦合或整合的為殼體組件507，其可用於有助於與可組裝至連接器的其他組件的連接。
圖8例示可使用當前所揭露的製程/方法製造的多觸點連接器600。連接器600包含形成多銷內導體的複數個內導體602、外導體主體602、及絕緣材料606，其已在內導體502與外導體504之間的容積608中形成。將每個內導體602配置成延伸通過絕緣材料606。
圖9為可使用當前所揭露的製程/方法製造的成角度的連接器700的截面視圖。連接器700包含內導體702，其已成角度地形成。在此配置中，內導體702具有包含約90度的夾角α。外導體704包含孔705、708。在此連接器類型中，在孔708之內分配接著形成絕緣材料。
圖10例示母連接器800的截面視圖，其可使用在本文中揭露的材料及製程/方法製造。連接器800包含內導體802、外導體804、及在內導體802與外導體804之間的容積中形成的絕緣材料806。將內導體802及外導體804定位在連接器中，使得在那裡形成插座。內導體802具有彎曲的輪廓802c且外導體804具有實心中心區域804b，帶有向內擴展的元素814，及在外導體的各端部上的複數個可偏轉及柔韧性臂804a、804c。在內導體802與外導體804之間形成絕緣材料806，使得絕緣材料符合內導體彎曲的輪廓802c及向內擴展元素814的輪廓814p。
除非另作明確地說明，否則不應預期將本文中所闡述的任何方法解釋為需要以特定順序進行其步驟。據此，在方法請求項實際上沒有列舉其步驟所被遵循的順序的情況下，或在請求項或說明書中具體地說明此等步驟僅限於特定的順序時，並非預期推斷任何特定的順序。
對於熟習此項技藝者顯而易見者為，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，能進行各種修改及變化。由於本領域熟習技藝者可想到合併本發明的精神及實質的所揭露實施例的修改組合、子組合、及變化，因此應當將本發明解釋成包含隨附請求項及其均等物範圍之內的所有內容。
B:塊 FA:夾具組裝件 101a,204,304,404,504,604,704,804:外導體 101a’,202,302,404,502,602,702,802:內導體 103,400,600,700:連接器 105:材料 107:溫度 109:冷卻溫度 200:RF連接器 202p,302p,402p:外輪廓 204a:內徑 204b:外徑 204c:長度 204p,304p,404p:內輪廓 206,306,406,506,606,806:絕緣材料 208,308,408,508,608:容積 210:上夾具塊 212:第一上夾具層 214:第二上夾具層 216:內導體開口 218:外導體開口 220:中間夾具塊 222:第一下夾具層 224:第二下夾具層 226:連接器固持區域 230:下夾具塊 236:通孔 300:直通連接器 302d1,302d2,304d1,304d2:輪廓直徑 402d1~402d4,404d1、404d2 302pc,402pc:半徑輪廓部分 304pc,404pc:圓角輪廓部分 400:連接器 402t1,402t2:錐形部分 404dc1:直徑 500:塊主體 507:殼體組件 560,705,708:孔 800:母連接器 802c:彎曲的輪廓 804a,804c:柔韧性臂 804b:實心中心區域 814:向內擴展的元素 814p:輪廓
圖1例示根據本文中所揭露的實施例，製造RF連接器的範例性方法；
圖2為根據本文中所揭露的實施例，定位於使用於製造RF連接器的範例性方法中的夾具組裝件之內的範例性RF連接器的截面視圖；
圖3為根據本文中所揭露的實施例，直通連接器的等視圖；
圖4為根據本文中所揭露的實施例，圖4中所圖示連接器的截面視圖；
圖5為根據本文中所揭露的實施例，多定位塊的等視圖；
圖6為根據本文中所揭露的實施例，另一連接器的截面視圖；
圖7為根據本文中所揭露的實施例，單一定位連接器的等視圖；
圖8為根據本文中所揭露的實施例，多觸點連接器的等視圖；
圖9為根據本文中所揭露的實施例，成角度的連接器的截面視圖；及
圖10為根據本文中所揭露的實施例，帶有插座的母連接器的截面視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
FA:夾具組裝件
200:RF連接器
202:內導體
202p:外輪廓
204:外導體
204a:內徑
204b:外徑
204c:長度
204p:內輪廓
206:絕緣材料
208:容積
210:上夾具塊
212:第一上夾具層
214:第二上夾具層
216:內導體開口
218:外導體開口
220:中間夾具塊
222:第一下夾具層
224:第二下夾具層
226:連接器固持區域
230:下夾具塊
236:通孔

Claims (10)

  1. 一種製造具有一外導體及一內導體的一射頻連接器的方法，該方法包括以下步驟： 採用一耐腐蝕金屬材料鍍覆該射頻連接器的該外導體及該內導體； 定位該內導體及該外導體，使得在該內導體及該外導體之間形成一容積； 在該外導體與該內導體之間的容積中分配包括一環氧酚醛清漆基樹脂的一材料； 將帶有該分配材料的該射頻連接器加熱至約150°C與約380°C之間的一溫度；及 允許該射頻連接器冷卻。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該方法進一步包括在分配該材料的該步驟之前，將該鍍覆的外導體及該鍍覆的內導體定位至一夾具組裝件中的該步驟。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該夾具組裝件進一步包括複數個夾具層。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該夾具組裝件包括複數個夾具層且其中該複數個夾具層中的至少一個夾具層包括聚四氟乙烯。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該RF連接器為一同軸連接器且該內導體為一中心導通銷。
  6. 如請求項1所述之方法，其中分配該材料的該步驟包括使用一注射器藉由一自動CNC分配系統分配該材料。
  7. 如請求項1所述之方法，其中分配該材料的該步驟包括使用一噴射技術藉由一自動CNC分配系統分配材料。
  8. 如請求項1所述之方法，其中採用該材料加熱該RF連接器的步驟包括藉由使用一氮氣及部分真空氛圍的一烘箱加熱該RF連接器。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該內導體包括形成一多個銷導體的複數個內銷。
  10. 如請求項1至9任一項所述之方法，其中該材料包括自約75%至約100%範圍內的該環氧酚醛清漆基樹脂的一百分比。
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