CN100454670C - 弹性电端子及其形成方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种安装到印刷电路板上的，为该印刷电路板和各个元件之间提供一个导电通路的弹性端子。该弹性端子(1)具有一个基板条(3)和一个从折叠区延伸出的接触条(5)，在条(3、5)之间限定了一个间隙(43)。侧面折板(13、15)由与弹性端子相同的薄片一体形成以防止进入该间隙(43)。一个焊料槽(7)和一个间隙(77)将焊料芯吸将到最低化。

Description

弹性电端子及其形成方法

技术领域

本发明涉及电端子，特别涉及一种安装到印刷电路板上的弹性电端子，及其形成方法。

背景技术

普通的电子设备具有在两个元件之间形成导电通路的端子。常常两个元件中，一个为印刷电路板，其上焊接该端子，另一个元件具有接触垫，接触垫受力抵靠向该端子受压。

例如，无线通讯设备比如双通无线或移动电话的壳体可能包括第一和第二横向两半，包括一个印刷电路板组装到第一半和包括一个麦克风、天线或电池的元件组装到第二半。当将这两半配合时，第二半中的元件上的接触垫受力抵靠向第一半中的印刷电路板上的端子以形成导电通路。端子也应用到移动电话的印刷电路板上使之与可移除的用户标识模块(subscriber identity module，简称SIM)卡形成电接触。

常见的端子形式为弹性端子。传统的弹性端子可以由弹性金属材料条形成，通常该金属材料条形成为C形构造以提供两个从折叠区延伸出的条。弹性端子的第一条为一个基板条，其焊接到一个印刷电路板上。该弹性端子的第二条为接触条，配合元件的接触垫受力抵靠向接触条。由于材料有弹性的缘故，当接触条在垂直于印刷电路板的平面的方向加载时，其起到弹簧的作用。

因为一个弹性端子可以在印刷电路板和配合接触垫之间提供耐用的和可靠的电连接，所以如果端子的接触条移动，那么它作用于配合接触垫一个相应的正交力。弹性端子也可以在印刷电路板和组件的配合接触垫之间保持电连接，该组件具有尺寸公差或移动。这是因为，如果接触条移动，那么该公差或移动可以增加或减少接触条的位移而没有破坏与接触垫的电连接。

当需要采用自动生产设备制造结合有这种弹性端子的元件时，存在特殊的困难。

涉及弹性端子的另外一个问题是当将它们不松散地组装在一起时容易缠结。对松散组装的弹性端子的手动分拆会造成时间的浪费，并且它们缠结的趋势很大程度上排除了对自动安装部分的使用，自动安装部分设置在应用了它们的装配流水线上。涉及弹性端子的第二个问题是松散组装的端子之间的干扰可以引易损坏的接触条被损坏，特别是那些以上述方式预载的接触条。因此需要一种改进的弹性端子，其较少容易会缠结和破坏。

弹性端子可具有一个预载接触条。具有预载接触条的端子的基板条可能在其端部延伸以形成一个一般的垂直环状物，其围绕和啮合一个到接触条伸出部，对其起作用以限制它在一个方向上的移动。在它的啮合条件下，对接触条预加载，即接触条弹性偏向这个环。预载的接触条的主要好处在于它的位移可以相对于相对小的位移而提供很大的反作用力。

然而，接触条的伸出部分特别倾向于与其它保存的元件缠结，这可能会引起伸出部分弯折或损坏。

现有技术中的弹性端子的另一个问题就是焊料芯吸。当弹性端子焊接到一个电路板上时，焊料可以沿着端子的长度芯吸。这可以从焊接区移动焊料，降低了焊接结合的强度。另外，如果焊料堆积到了折叠区，那么这将影响通常精确限定的弹性端子的弹性，并且这也将降低弹性端子应用中的性能。

因此需要一种改进的弹性端子，其解决一个或多个这些问题。

发明内容

根据本发明，提供了一种弹性端子，包括：一个基板条，具有一个用于焊接到衬底上的平面接触区；一个接触条，与基板条横向间隔开，在它们之间限定一个间隙，该接触条具有一个接触突起用于与匹配电元件形成接触；一个弹性折叠区，其将基板条的一端与接触条的一端连接起来以允许接触突起朝着该基板条移动和弹性偏压该移动，该基板条和接触条从该折叠区纵向延伸出；至少一个折板，从基板条的一个侧边缘悬出横向经过该间隙；和至少一个预载件，其从折板朝接触条侧向延伸出，该接触条与所述预载件接触并施加一个弹力于所述预载件，该接触条平行于该基板条，其中所述基板条，所述接触条，所述弹性折叠区，所述至少一个折板和所述至少一个预载件全部由一个单一的板材制成。

根据本发明的弹性端子特别适于应用拾起和放置操作的自动化生产中。自动拾起和放置设备可以利用平行于基板条的接触条拾起弹性端子。

预载件允许对接触条进行预加载，即在初始位置受到弹性偏压。这减少了所需的接触条的变形，应用中，可以在接触条上提供一个特殊的力，这又允许一个更好的针对微小变形的接触。

在一个优选实施方式中，所述至少一个折板为一对侧向相对的侧面折板，其从该基板条的侧面相对的两侧悬出，横向经过该气隙以阻止进入该间隙；和所述至少一个预载件包括一对预载件，它们从各自的侧面折板侧向向内延伸。

通过提供阻止进入限定在基板条和接触条之间的间隙的折板，该弹性端子在松散组装时很大程度上不大容易结合和缠结。

通过从接触条的每一侧预加载该接触条，其不会倾向于被损坏或扭曲。

侧面折板也可以保护弹性端子的易损的接触条而不受到损坏，以及对接触条的移动提供导向。

用于焊接到该基板条上的平面接触区通过一个焊料阻挡部分与该折叠区分开。焊料阻挡部分包括一个槽，其在基板条的相对侧面之间延伸；或一个覆盖了一种材料的接触条的表面区，该材料比接触条的材料更抗焊；和/或一个弯曲区，其在接触区和折叠区之间，该弯曲区相对接触区的平面横向向内延伸。

弹性端子包括作为焊接阻挡部分的基板条的弯曲区，该基板条的弯曲区形成这样的形状，当平面接触区安装在衬底平面上时与该衬底间隔开。

接触区和焊接区之间的焊料槽作为一阻挡部分，以阻挡从接触区至焊接区的焊料吸芯，焊槽也具有阻挡作用。

为了使制造成本将到最低，弹性端子可以由一个单独的薄片材料的坯件形成。

接触条可包括接触突起和折叠区之间的平面夹紧区。该弹性端子可以在生产期间利用夹紧区而被拾起以允许拾起和放置操作。

折叠区可以横着向外延伸超过焊料槽而未到平面接触区的平面。这意味这当平面接触区安装到平面衬底上时，折叠区与衬底间隔开。这可以防止折叠区被衬底妨碍，并且也可以降低折叠区与衬底上电印制线之间发生意外接触的风险。

因此，从侧面折板悬出的横臂代替成型的端部件用于预加载接触条。这避免了接触条伸出部分穿过成型的端部件与其它元件缠结的可能性。

预载件可以形成横臂的形状。作为选择，预载件也可以通过向内弯折每个侧面折板的顶部以啮合接触条来形成。

接触条可在一延伸位置和一缩回位置之间逆着弹性偏压移动，其中延伸位置邻接预载件，其带有延伸至最大伸长的接触突起，在该缩回位置接触突起缩回在侧板之间。这样，接触突起受到了保护并避免被损坏。

可以提供一对端部折板以封闭弹性端子相对端到折叠区的间隙。该端部折板也可以帮助防止其它元件钩住接触条并移动该条所引起的损坏。

在实施方式中，弹性端子可以为镀镍的铍铜合金。

接触条可以包括一个用于与匹配电元件形成接触的接触突起，该突起从基板条突出。该接触条使与匹配接触垫的导电通路最优化并且允许该接触条凸出于侧面件和端部件。接触突起的外部表面镀金。

基板条可以形成至少一个外部接触区，接触突起的外表面和该至少一个外部接触区的外表面可以被镀金。

本发明还涉及一种包括至少一个前面列举的弹性端子的无线通讯设备。

另一方面，本发明提供了一种形成一个弹性端子的方法，包括：由一个弹性材料板材形成一个平面坯件，其具有通过一个折叠区而纵向分开的一个基板条和一个接触条，从该基板条悬出的侧面折板和从该侧面折板悬出的横臂；对基板条的一部分和接触条的一部分进行电镀以形成镀过的接触区；折叠该侧面折板使之与该基板条垂直；折叠该接触区，这样该镀过的接触区在基板条和接触条的外部表面上；和从侧面折板向内折叠该横臂。

附图说明

本发明将进一步参照以下附图进行描述：

图1示出了本发明的弹性端子第一实施方式的透视图和侧视图；

图2示出了本发明的弹性端子第二实施方式的透视图和侧视图；

图3示出了本发明的弹性端子第三实施方式的透视图、侧视图和顶视图；

图4示出了图3中的弹性端子具有降低的触头的视图；

图5示出了形成图3中的实施方式的单独坯件的形状；

图6示出了一个条带，多个弹性端子安装在该条带上；

图7示出了本发明的移动电话的分解图；和

图8示出了图7中移动电话的详细侧视图。

具体实施方式

图1示出了弹性端子的第一实施方式。该弹性端子1包括一个基板条3，用于焊接到印刷电路板上，和一个弹性偏压的接触条5，另一个元件的匹配接触垫受力靠向该接触条5。基板条3和接触条5由镀镍的铍铜合金薄板的弹性条形成，并且从一个折叠区9处纵向延伸。

该基板条3包括一个大体平板状的平面接触区53，其可以用来将该弹性端子焊接到一个平面上。一个缺口6起到防止平面接触区53的焊料芯吸折叠区9并影响该折叠区的弹性特性。

接触条5限定了一个突出接触突起11。该接触条大体平行于平板状平面接触区53的面，并且相应地在接触突起11和折叠区9之间限定了一个大体平的夹紧区71，其与平面接触区53平行。在夹紧弹性端子的拾起和放置操作中，采用该大体平的夹紧区71来拾取该弹性端子。

一个侧面折板13支撑一个横臂23，其预加载该接触条5这样该接触条可弹性偏向横臂23。这个预加载操作为接触条5的小位移增加了力，该接触可以施加这个力。

图2示出了与图1中的实施方式有区别的第二实施方式，其仅在于采用一个端部折板17代替侧面折板13来支撑预载接触条的横臂23。

图3a到3c示出了弹性端子1的第三实施方式。同样，该弹性端子由单一弹性金属薄片形成，该薄板限定了一个基板条3和一个接触条5，两者通过一个折叠区9分开。

沿基板条从它的端部向折叠区9移动，然后该基板条3向里弯曲以形成一个弯曲区7，接着在折叠区9而未到平面接触区的面处再向外弯曲。这就意味着当弹性端子安装到一个衬底上时，折叠区9不会与该衬底接触。这降低了使弹性端子与任何在该弹性端子所在的衬底表面上的金属喷镀印制线接触的风险。接触区53进行了镀金。

基板条3和接触条5之间限定了一个横向空隙41。假想面43、45在本说明书中叫做侧面43、45，其中假想面43、45在条3、5侧面边缘之间延伸在空隙两侧横向经过该空隙41。

弯曲区7横向向内朝着接触条5突起，并且靠近折叠区9设置。弯曲区7防止了在接触区53焊接到衬底上时出现焊料芯吸，弯曲区7也起到一个凹槽的作用以防止焊料芯吸到折叠区9上。因此，弯曲区7也将叫做焊料凹槽。这个弯曲区7也用作阻挡区，以阻止物体比如其它弹性端子通过折叠区9附近的侧面43、45进入空隙41中并缠结在一起。

弹性端子可以由区71拾起，区71与基板条上的接触区的平面平行。拾起和放置工具73在图3a中由剖面线示意性地示出。

接触条5在其基板条3凸起的末端处具有一个镀金接触突起11。镀的金在接触条上形成了一个接触面积55。接触突起11提供了一个点接触，一个匹配的接触垫受力靠向该点接触，并确保该点接触凸出于弹性端子1的其余部分之上。

两个侧向相对的侧面折板13和15悬于基板条3的侧向相对的两侧，并且沿侧面43、45横向延伸经过空隙41以阻止其它元件通过侧面43、45进入空隙41。侧面折板13、15由与形成基板条3和接触条5材料相同的材料片形成。两个纵向间隔开的支脚75在基板条3上支撑每个侧面折板，侧面空隙77在每一侧的支脚75之间形成，并由基板条3、支脚75和各自侧的侧面折板13、15形成。该侧面空隙旨在防止接触53焊料芯吸到侧面折板13、15上。

一个端部件17以从侧面折板13、15的末端悬出的端部折板19、21的形式形成。端部折板9、21在空隙末端侧面覆盖该空隙41。侧面折板13、15和端部件17阻档了物体进入基板条3和接触条5之间的空隙41的通路，因此减少了多个弹性端子1之间的缠结并宽松地组装。另外，侧面折板13、15和端部件17为接触条5提供了一些保护，并帮助防止其被损坏，特别是由接触条下面的其它元件钩住和弯折或扭曲该接触条而导致的损坏。

弹性端子1的侧面折板13、15具有横臂23、25，其朝着彼此横向突出。横臂23、25与接触条5接合以限制其移动并预加载接触条。横臂23、25在侧面折板13、15一侧一个的使用改进了预载的接触条5的平衡，并降低了它的扭曲易受性。

弹性端子1的形式趋向于避免由弹性端子的过压力引起的损坏。因此，如图4所示。接触条5可以向基板条弯曲抵抗折叠区9的自然弹性，并足够远这样接触突起11处于侧壁之间且受到侧壁保护。在这个位置，端部件17起到一个端部止动的作用以限制接触条5的进一步移动，并进一步防止了损害。即使发生了一些弯曲和可能进一步的动作，那么接触条也可以与基板条3接触，其中基板条3再次防止进一步的动作。这都改善了可靠性。

图5示意性地示出了单个的坯件39的形状，由该坯件可以形成弹性端子的第三实施方式。由阴影线包围的面积27形成了弹性端子1的基板条。为了形成接触条5，面33从面27纵向延伸。侧面折板13和侧面折板15由区29和31形成，区29和31设置在区27的两侧并与其连接。端部区49、51和横臂区35、37从区29、31悬出。

镀在整个条上的镍的厚度是1到2μm。为了形成弹性端子，接触区53、55上的镍之上还要镀金。为了制造方便，金沿着这个坯件39的整个长度以0.05到0.1μm厚度的单个条纹81的形式镀。应该注意，只需镀在坯件39的一侧。在接触区55上镀更厚的金83，这将形成接触突起9。该较厚的镀金达到0.2到1μm的厚度，最好是0.5到0.6μm的厚度。这提高了接触的可靠性。

折叠坯件39以形成接触条，包括两个朝外的接触区53、55，并且接触条保持在预加载状态。折叠区35、37以形成横臂23、25，折叠端部区49、51形成端部折板19、21，并且区29向下折叠形成侧面折板13、15。横臂23、25、端部折板19、21和侧面折板13、15可以以一次性操作或以任何处理方式进行折叠。

在折叠坯件39的同一操作中，精压接触区55形成接触突起11，其具有一个圆拱外形，即横向和纵向是圆的。

然后在用于自动拾起和放置操作的条带83上的凹槽87中设置多个形成后的弹性端子，如图6所示。在一个自动拾起和放置机器中通过对夹紧区71的夹紧操作，该弹性端子可以从条带上移走。可选择地，弹性端子可以被自由地传送而不是在一个条带上。

在使用中，弹性端子从条带上拾起并焊接到一个印刷电路板上。支脚75上没有金、支脚75之间的间隙77、弯曲区7的形状、还有折叠区9与印刷电路板的间隔共同作用以防止焊料芯吸弹性端子的侧边。

图7示出了一个移动电话47的分解图，图8示出了该移动电话47一部分的侧视图。

一个PCB 63上具有安装在它上面一定数量的弹性端子1，以向多个元件61提供连接。这些包括一个电池90、一个输入输出连接器91、一个按键垫92、一个LCD 93、一个喇叭/麦克风94，一个振动器95、一个天线96、和一个侧开关97。还有该移动电话47的永久部件，图7也示出了一个SIM卡98，该卡98可以按照意愿由用户加入或取出。

如图8所示，通过在匹配壳体内排列元件使这些元件电连接到PCB上，匹配壳体在许多情况下是移动电话的外部壳体，匹配壳体对着PCB的弹性端子排列元件以将这些元件连接到PCB上。这允许元件61连接到PCB上时不再需要元件61或壳体设置其自身的集成弹性触头。

这种制造方法是有效的。无论如何需要在PCB 63上设置元件，所以向PCB增加一个或多个弹性端子1引起少许制造难度。

本发明不限于应用在移动电话中。事实上，弹性端子可以应用于连接各种装置。本发明的弹性端子为PCB布图和元件下部构造提供了一个灵活的制成标准组件的方法。

采用附图描述的本发明的实施方式是优选的，并仅通过实例的方式进行描述的。很明显对本领域的熟练人员来说，有许多其它没有描述的本发明的实施方式。

例如，从弹性端子侧面翼片突出的横臂可以做成能够起作用并可预压接触条的任何突出形状。更进一步，横臂23、25的形式可以进行较大地调整。

在所述的实施方式中，焊料阻挡部分可以由槽6或一个折叠区7形成。可选择地，焊料阻挡部分可以通过覆盖基板条的区上镀或类似方式一种材料来形成，该材料起到焊料阻挡部分的作用，例如通过抗焊料浸湿的方式。

弹性端子可以由任何弹性导电材料制造，包括铜铍合金的替代品。

Claims (10)

1.一种弹性端子，包括：

一个基板条(3)，具有一个用于焊接到衬底上的平面接触区(53)；

一个接触条(5)，与基板条横向间隔开，在它们之间限定一个间隙，该接触条具有一个接触突起(11)用于与匹配电元件形成接触；

一个弹性折叠区(9)，其将基板条(3)的一端与接触条(5)的一端连接起来以允许接触突起(11)朝着该基板条移动和弹性偏压该移动，该基板条和接触条从该折叠区纵向延伸出；

至少一个折板(12，13，17)，从基板条的一个侧边缘悬出横向经过该间隙(41)；和

至少一个预载件(23，25)，其从折板朝接触条侧向延伸出，该接触条与所述预载件(23，25)接触并施加一个弹力于所述预载件(23，25)，该接触条(5)平行于该基板条(3)，

其中所述基板条(3)，所述接触条(5)，所述弹性折叠区(9)，所述至少一个折板(12，13，17)和所述至少一个预载件(23，25)全部由一个单一的板材制成。

2.根据权利要求1的弹性端子，其特征在于，所述至少一个折板为一对侧向相对的侧面折板，其从该基板条的侧面相对的两侧悬出，横向经过该间隙以阻止进入该间隙；和

所述至少一个预载件包括一对预载件(23，25)，它们从各自的侧面折板(13，15)侧向向内延伸。

3.根据权利要求1或2的弹性端子，其特征在于，用于焊接到该衬底上的平面接触区(53)通过一个焊料阻挡部分(6，7)与该折叠区(9)分开。

4.根据权利要求3的弹性端子，其特征在于，焊料阻挡部分(6，7)包括一个槽(6)，该槽在基板条的相对侧面之间延伸；和/或

一个覆盖了一种材料的接触条的表面区，该材料比接触条的材料更抗焊；和/或

一个弯曲区(7)，其在接触区(53)和折叠区(9)之间，该弯曲区相对接触区的平面横向向内延伸。

5.根据权利要求3的弹性端子，其特征在于，当平面接触区(53)安装在衬底平面上时，折叠区(9)与该衬底间隔开。

6.根据权利要求1的弹性端子，其特征在于，接触条(5)可在一个与预载件接触的位置和一个缩回位置之间反抗弹力而移动，在缩回位置所述接触突起缩回在折板之间。

7.根据权利要求1的弹性端子，其特征在于，该弹性端子(1)为镀镍的铍铜合金。

8.根据权利要求6的弹性端子，其特征在于，接触突起和平面接触区的外表面被镀金。

9.一种形成一个弹性端子的方法，包括：

由一个弹性材料板材形成一个平面坯件，其具有通过一个折叠区而纵向分开的一个基板条和一个接触条，从该基板条悬出的侧面折板和从该侧面折板悬出的横臂；

对基板条的一部分和接触条的一部分进行电镀以形成镀过的接触区；

折叠该侧面折板使之与该基板条垂直；

折叠该接触区，这样该镀过的接触区在基板条和接触条的外部表面上；和

从侧面折板向内折叠该横臂。

10.一种根据权利要求9的方法，其特征在于，进一步包括精压该接触区以形成一个圆拱形的接触突起。

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