CN100350676C - 具有相对触头的可分离接触面电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可分离接触面电连接器，包括具有限定出接收插头组件的腔的基座(13)和外周壁(12)的插座组件(10)。多个弹性触头(32，34，36，38)由基座保持并设置在基座的表面上。每一弹性触头具有延伸进腔内以便在与插头组件配合时接触插头组件的导电衬垫的接触臂，且每一接触臂相对配合方向成一定角度，其中每一个接触臂在其配合导电衬垫上施加切向力。多个弹性触头被设置成多个组，其中每组弹性触头的接触臂定向在相同的方向上，且不同组弹性触头的接触臂定向在各自不同的方向上，选择该不同方向，从而平衡作用在插头组件的导电衬垫上的切向力。

Description

具有相对触头的可分离接触面电连接器

技术领域

本发明涉及一种具有带一定角度弹性臂的触头的可分离接触面连接器。

背景技术

各种电子系统中，如计算机，都包括安装到如子电路板和母电路板的印刷电路板上的大批元件，将这些元件相互连接，以在整个系统中传递信号和电能。在电路板之间的信号和电能的传递需要电路板之间的电连接。

某些实现电连接的装置包括插座组件和插头组件。一些插座组件包括弹性触头，其与插头组件上的衬垫紧密配合。当插座组件和插头组件配合时，弹性触头在接触衬垫上施加法向力，这样确保弹性触头和导电衬垫之间的适当的电接触。

为了产生足够的接触，当插头组件配合进入插座组件时，弹性触头擦掠导电衬垫，清洁两个表面。典型地，在配合期间，弹性触头变形。在变形过程中，弹性触头在插头组件上施加阻力。该阻力通常包括法向力和切向力分量。法向力通常被称作接触力，切向力通常由擦掠运动的摩擦导致。

由于电子系统变的更加的复杂，系统需要增加弹性触头的数量并相等地增加导电衬垫的数量。传统的插座组件以所需的构图对准导电衬垫且在相同的方向上定向弹性触头。例如，如果在插座组件中包括一千个弹性触头，所有这一千个触头被相似的定向。每一个弹性触头包括伸向插座组件的公共侧边的擦掠部分。如上所述，当插头组件配合进入插座组件时，弹性触头在插头组件上施加切向分力(如上所述，是合力的分力)。因为所有的弹性触头被定向在相同的方向上，由弹性触头施加的每一个切向分力叠加在一起。在配合时，切向分力的和足够导致插头组件沿切向移动。当插头组件移动时，弹性触头可能与导电衬垫脱开接触。即使弹性触头不与导电衬垫脱开接触，弹性触头也仅能部分地与导电衬垫接触，这降低了弹性触头和导电衬垫之间电连接的可靠性。

插座组件典型地包括由塑性材料形成的、加强的、坚固的插座框架。插座框架通常必须足够坚固以便确保插头组件在插座组件中保持对准。即，插座框架作为容纳插座组件的阻挡件(barrier)。插座框架通常需要具有足够的强度以便经受由弹性触头在插座组件上施加的切向分力的和。但是，因为在插座组件中包括更多的弹性触头，由弹性触头施加的力的和也就增加。由于切向分力的和的增加，传统的插座框架通常需要更大的强度以在插头组件和插座组件之间保持适当的对准。生产制造具有更坚固、结实的插座框架的插座组件增加了制造成本并且增加了连接器在印刷电路板上占据的面积，这将对系统成本和电气性能造成不良影响。这样，随着插座组件中应用更多的弹性触头，制造商通常需要提供更结实、更大和更贵的插座框架。

因此，需要一种可分离接触面的电连接器，其中，净累积横向力(netcumulative lateral forces)得以最小化和/或很大程度地减小。

发明内容

根据本发明的可分离接触面电连接器包括插座组件，该插座组件具有限定出接收插头组件的腔的基座和外周壁。多个弹性触头由基座保持并设置在基座的整个表面上。每一个弹性触头具有一个伸进腔中以便在插座组件与插头组件配合时与插头组件中的导电衬垫接触的接触臂。每一个接触臂相对于配合方向成一定角度，其中，每一接触臂在与其配合的导电衬垫上施加一个切向力。多个弹性触头被设置在多个组中，其中每一组弹性触头的接触臂定向在相同的方向上，且不同组的弹性触头的接触臂定向在各自不同的方向上，对这些方向进行选择，使得作用在插头组件的导电衬垫上的切向力可以相互平衡。所述组包括设置在所述基座相应的第一、第二、第三和第四象限内的第一、第二、第三和第四组。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的插座组件的顶部等距视图；

图2是图1的插座组件的侧剖视图；

图3是安装在插座组件的基座上的弹性触头的放大侧视图；

图4是插座组件的底视图；

图5是在与插头组件配合过程中插座组件的一部分的放大侧视图；

图6是在插座组件的一部分内的弹性触头的放大等距视图；

图7是根据本发明另一实施例的插座组件的顶部等距视图；和

图8是在图7的插座组件的一部分内的弹性触头的放大等距视图。

具体实施方式

图1是根据本发明一实施例形成的插座组件10的顶视图。插座组件10包括限定出内部腔14的外周壁12和基座13。两组弹性触头16和17定位在形成于基座13中的触头接收器中，该接收器接收并保持弹性触头16和17。弹性触头16被定位在第一横向上，同时弹性触头17定位在第二横向上(如下述)。大约一半触头定位在一个横向上，同时剩余的触头定位在另一个横向上。可选择的，第一和第二横向可以直接彼此相对。如图1所示，弹性触头16定位为第一组，同时弹性触头17定位为第二组。

图2示出了插座组件10的剖视图。内部腔14形成为使得插头组件(未示出)可以向下插进内部腔14且由与基座13连接的外周壁12保持。插座组件10包括定位于插座组件10的底表面19上的焊料球18。焊料球18连接在通过形成于基座13上的插孔延伸的弹性触头16和17上。

每一个弹性触头16或17包括一个擦掠端20。如下面参照图5所讨论的，擦掠端20接触插头组件上的导电衬垫。如图2所示，每一弹性触头16和17的擦掠端20向位于弹性触头16和17所在排的中间的中心线21延伸。弹性触头16设置在中心线21的一侧且定向在第一方向上，使得它们各自的擦掠触头20向中心线21彼此平行地延伸，弹性触头17设置在中心线21的另一侧且定向在第二方向上，使得它们各自的擦掠触头20也向中心线21延伸。在本实施例中，第一排的弹性触头16与同一排中的弹性触头17在相同的平面上对齐。这样，弹性触头16定向在与弹性触头17相对的横向上。

图3是根据本发明实施例的、安装在插座组件10的基座13上的弹性触头17的侧面剖视图。在示出示范性弹性触头17的同时，除了弹性触头16定向在与弹性触头17相反的方向上之外，弹性触头16与弹性触头17具有相同的结构。每一个弹性触头17(和16)包括与可变形接触臂22一体形成的擦掠端20，接触臂22与弯曲的过渡部分26一体形成，弯曲过渡部分26又与保持部分24一体形成。保持部分24牢固地保持在插座组件10的基座13上。保持部分24的终端接触焊料球18。

每一个弹性触头16和17均由导电材料制成。例如，每一个弹性触头16和17可以由镀金镍形成。而且，每一个弹性触头16和17可以具有一定的弹性，使其在插头组件和插座组件10配合时以进行变形。

图4示出了根据本发明形成的插座组件10的底视图。插座组件10安装到印刷电路板上(未示出)。插座组件10可以回流(reflow)焊接到印刷电路板上，从而在印刷电路板的导电部分和弹性触头16和17之间建立电连接。简便起见，没有示出所有的焊料球18。通常，焊料球18的数量对应于弹性触头16和17的数量。

图5示出根据本发明一实施例的插座组件10与插头组件28配合的侧视图。插头组件28包括导电衬垫30。导电衬垫30可以由金或其它导电材料制成。当插头组件28与插座组件10配合时，弹性触头16(和17)擦掠对应的导电衬垫30。例如，当插头组件28沿箭头A的方向移动进入插座组件10时，弹性触头16(和17)沿箭头C的方向在插头组件28上施加法向分力。随着插头组件28移动进入插座组件10，插头组件28使弹性触头16的可变形接触臂22变形，这样，擦掠端20擦掠过导电衬垫30。当插头组件28继续沿箭头A的方向移动时，擦掠端20继续擦掠过导电衬垫，并且随后由于插头组件28的向下移动而在箭头B的方向上越过导电衬垫30。即，弹性触头16的擦掠端20在箭头B的方向上擦掠导电衬垫30。

因为在弹性变形过程中，在弹性件的尖端和导电衬垫之间的法向力增加，弹性触头16沿箭头B的方向在插头组件28上施加摩擦力。如图5所示，当弹性触头16沿箭头B的方向擦掠导电衬垫30时，弹性触头16沿箭头B的方向在插头组件上施加切向力。由弹性触头16施加的由箭头B和C方向所示的法向阻力和切向力是由弹性触头16施加的合力(未示出)的分力。当插头组件28配合进入插座组件10时，弹性触头16施加具有能够导致插头组件28在线B所示方向移动的切向分力的合力。当插头组件28完全配合进入插座组件10时，弹性触头16变形，使得接触臂22发生变形，如附图标记20’和22’示出的。完全配合之后，插头组件28通过锁闩、夹紧件或其它位于插头组件28和插座组件10上的啮合机构或者通过外部硬件座放在插座组件10中。

图6示出了根据本发明的具有弹性触头16和17的插座组件10的一部分的等距视图。如图6所示。弹性触头16的方向与弹性触头17的方向相反。因此，当插头组件28配合进入插座组件10时，弹性触头16沿箭头B的方向擦掠对应的导电衬垫30，同时弹性触头17在箭头F的方向上擦掠对应的导电衬垫30。为了平衡或很大程度上减小由插座组件10在插头组件28上施加的切向力，弹性触头16与弹性触头17相对。

当插头组件28在箭头A的方向配合进入插座组件10时，弹性触头16和17沿箭头C的方向在插头组件28上施加法向力。但是，弹性触头16和17也在插头组件28上沿相反方向上施加切向力。即，弹性触头16在与弹性触头17施加的切向力相反方向上施加切向力。

当弹性触头16的组在箭头B的方向擦掠时，弹性触头16沿箭头B的方向在插头组件28上施加切向力。而且，当弹性触头17的组沿箭头F的方向擦掠时，弹性触头17沿箭头F的方向在插头组件28上施加切向力。因为弹性触头16和17由相同的材料制成且具有相同的结构特点，所以由弹性触头16施加的法向力等于或大致等于由弹性触头17施加的法向力。但是，由弹性触头16施加的切向力等于由弹性触头17施加的力但是方向相反。因此，由弹性触头16施加的切向力被由弹性触头17施加的切向力抵消或至少基本最小化。在可分离接触面电连接器组件中的切向力的和大致为零。但是，力的和不必为零。而且，力之和可以是足够小以确保插座组件和插头组件之间适当对准的值。

例如，如果可以利用在箭头B或F方向上的、小于或等于某个牛顿数(kg(m)/s2)、磅数等的切向力来保持弹性触头16，17和对应的导电衬垫30之间的适当对准，那么，弹性触头16和17可以在插座组件10上以将切向力的和限制在小于或等于允许力的方式形成。换句话说，弹性触头16的数量不必等于弹性触头17的数量。而且，在可分离接触面电连接器中，弹性触头16和17的数量可以被规定为切向力的矢量和的可接受极限值。例如，在1000触头的插座组件10中，可以通过四百个弹性触头16和六百个弹性触头17实现弹性触头16，17的擦掠端20和插头组件28上对应的导电衬垫30之间的适当对准。尽管由弹性触头16和17施加的切向力之和可能不为零，力之和可以在允许范围内，从而确保弹性触头16，17和对应的导电衬垫30之间足够的对准。

图7示出根据本发明另一个实施例制成的插座组件10的等距视图。作为定位弹性触头16和17的备选方案，可以在插座组件10中使用四组弹性触头32、34、36和38。四组弹性触头32、34、36和38定位在各自不同的方向。弹性触头32对着弹性触头36。弹性触头34对着弹性触头38。

图8示出了具有弹性触头32、34、36和38的插座组件10的一部分的等距视图。弹性触头32沿箭头G的方向擦掠对应插头组件的导电衬垫30。弹性触头32还沿箭头G的方向在插头组件28上施加切向力(随着插头组件28沿箭头A的方向配合进入插座组件)。弹性触头34沿箭头H的方向擦掠对应插头组件的导电衬垫30且沿箭头H的方向在插头组件28上施加切向力。弹性触头36沿箭头I的方向擦掠对应的导电衬垫30且沿箭头I的方向在插头组件28上施加切向力，箭头I的方向与箭头G的方向相反。弹性触头38沿箭头J的方向擦掠对应的导电衬垫30且沿箭头J的方向在插头组件28上施加切向力，箭头J的方向与箭头H的方向相反。

由弹性触头32在箭头G的方向施加的切向力被由弹性触头36沿箭头I的方向施加的切向力平衡。类似地，由弹性触头34在箭头H的方向施加的切向力被由弹性触头38沿箭头J的方向施加的切向力平衡。

如上所述，在可分离接触面电连接器中由插头组件28配合进入插座组件10所形成的力之和不必等于零。而且，力的矢量和可以是允许在弹性触头和对应导电衬垫之间适当对准的值。而且，在一组相同定向的弹性触头内弹性触头的数量不必等于相对的弹性触头组中的弹性触头的数量。

因此，弹性触头32、34、36和38被分成使擦掠端20面向内朝向中心或焦点35定向的四组。可选择地，弹性触头32、34、36和38可以定向在使擦掠端20从中心35面向外的相对方向上。作为进一步的替换，弹性触头32、34、36和38可以定向在其它方向，只要总的切向力被平衡或基本被最小化即可。

相对的弹性触头可以用于搭接排板栅格阵列(LGA)连接器。但是，本发明的实施例可以应用于利用弹性触头的任何类型的可分离接触面连接器。本发明进一步的实施例可以用在任何如下类型的电连接器中：其中，需要在电连接器中控制元件的横向移动或移动。

而且，尽管图1、2和6示出设置成成对的相对两组弹性触头16和17，且图7和图8示出设置成两对的相对的四组弹性触头(32、36和34、38)，但在，插座组件10中可以用任何数量组的弹性触头。例如，八组弹性触头可以位于相应的八分位置(和相对的四分位置类似)，这样，插座组件10包括四对相对的弹性触头。

应该明白，根据本发明的可分离接触面电连接器可以具有与图示实施例不同的形状。例如，连接器可以是圆形插座组件，其弹性触头如次设置：使每一个擦掠触头向圆形插座组件的中心延伸。

Claims (3)

1.一种可分离接触面电连接器，包括：

带有基座和外周壁的插座组件，该基座和外周壁限定出用于接收插头组件的腔，多个弹性触头由基座保持并设置在基座的表面上，每一弹性触头具有延伸进腔内以便在与插头组件配合时接触插头组件的导电衬垫的接触臂，每一个接触臂相对配合方向成一定角度，其中，每一个接触臂在其配合导电衬垫上施加切向力，其特征在于：

多个弹性触头被设置成多个组，其中，每组弹性触头的接触臂定向在相同的方向上，且不同组弹性触头的接触臂定向在各自不同的方向上，对所述不同的方向进行选择，从而平衡作用在插头组件的导电衬垫上的切向力；

其中，所述组包括设置在所述基座相应的第一、第二、第三和第四象限内的第一、第二、第三和第四组。

2.如权利要求1所述的可分离接触面电连接器，其中，每一个所述组具有相等数量的所述弹性触头。

3.如权利要求1所述的可分离接触面电连接器，其中，至少两个所述组具有各自不同数量的所述弹性触头。

Images