CN100493294C - Fpc微连接器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于FPC连接的微连接器(1)，其包括：绝缘体(2)，其夹紧保持杠杆(3)；印刷电路板(5)，其上安装有绝缘体(2)并具有微连接片(6)；以及FPC电缆(7)，其定位在微连接器(1)处，且直接连接到该印刷电路板的微连接端子(8)布置在该FPC电缆(7)上，所述绝缘体引导所述FPC电缆，所述微接触端子具有包括朝向所述微接触片突出的边缘的凹弧形截面形状。

Description

FPC微连接器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于柔性印刷电路电缆的微连接器(称为FPC微连接器)。

背景技术

近年来的电子装置和设备正在“更薄”和“更轻”需求的概念下发展，并且已经尝试在装置和设备中高组装密度地安装电子元件。实现该高组装密度的主要技术之一是在各种装置和设备的安装中使用具有柔性特性的柔性印刷电路电缆(以下简称为FPC电缆)。

用于FPC电缆的微连接器已经使得电缆组件以诸如弯曲、扭曲的柔性弯曲布线并三维空间安装，并且满足对于“更薄”和“更轻”的装置及设备的需求。根据这种特征，已经在要求轻且薄的商业产品(例如，便携式电话)中采用FPC电缆作为连接装置。在参考文献1中公开了FPC微连接器的示例。

参考文献1

日本专利特开，2000-048885

图7(a)至7(c)表示传统连接器10的剖视图。图7(a)表示在将FPC电缆30插入到连接器10之前的物理状态。图7(b)表示在将FPC电缆30插入到连接器10之后的状态，而图7(c)表示在FPC电缆30通过设置在连接器10中的杠杆(lever)22夹紧之后的状态。

如图7(a)所示，壳体25具有在上部分中的开口、在两侧(图中绘制了单侧)中的侧壁26以及如同在梳形齿之间间隙的许多狭缝(未在图中示出)。与所述狭缝结合成单个单元的壳体安装在印刷电路板29上，许多如同梳形齿的接触件14插入到这些狭缝中。

接触件14的接触片17和固定片18从上侧和下侧夹紧凸出部27，而接触件14的弹性支撑部15的端子部分20基本形成为柱形。杠杆22可在端子部分20的周围没有干涉的情况下转动，该端子部分20在弹性支撑部15的端子部分20处形成为大致柱形。在接触片17的上表面上，接触器部分19与形成在FPC电缆30的背面上的接触端子31电接触。

在FPC电缆30被放置在壳体25上的预定位置之后沿着图7B所示的箭头方向转动杠杆22时，FPC电缆30被固定在其中接触端子31(见图6)与接触器部分19接触的物理状态中。

如图8所示，接触端子31以0.3mm的间距布置在FPC电缆30的背面上，从而接触端子31与接触件14的接触片17的接触器部分19接触。已经采用高精度挤压成形和蚀刻图案成形来制造FPC微连接器，并且最小成形间距P可小到0.1mm。由于蚀刻工艺，接触端子31在边缘处的最终形式是圆形的。

然而，在近年来的具有内置相机、移动通讯服务和互联网通讯的便携式电话的繁荣和普及中，根据对装置的高速操作和高集成化的需要，置入FPC电缆中的导线的数量趋于增加。结果，存在这样的问题，即，传统的FPC微连接器不能容纳在诸如便携式电话的装置的有限内部空间中。

为了满足便携式电话应用的要求，从而保持高度电绝缘，即使对于相邻端子之间变窄也不会在导线之间发生短路，并因此满足端子接触的高可靠性和高性能的便携式电话的需求，一直希望有大容量FPC微连接器。

因此，对超小型FPC连接器(其支撑朝向多功能和高性能发展的电子装置)、具有多个微连接端子的印刷电路板和具有高密度接触端子的FPC电缆具有强烈的需求。

发明内容

本发明涉及一种连接FPC电缆和印刷电路板的连接器，该连接器优选地包括：绝缘体，其保持杠杆，其中该绝缘体引导FPC电缆；印刷电路板，在其背面上具有多个微接触片；以及FPC电缆，在其一端部具有多个微接触端子，所述绝缘体引导所述FPC电缆，其特征在于，所述微接触端子具有包括朝向所述微接触片突出的边缘的凹弧形截面形状。

“高密度”是指接触端子的间距P被设置为小于0.1mm，而“微连接器”接触端子并连接以高密度排列的装置。

根据该连接器，可使FPC电缆直接连接在印刷电路板上，并且在很大的程度上增加连接端子，从而可使FPC电缆的宽度缩小。不需要用于传统技术的传统部件，且可使整个连接器的高度缩小到传统连接器的一半大小。因此，可提供高密度的FPC微连接器。

涉及本发明连接器的FPC电缆的接触端子优选地直接与形成在印刷电路板上的接触端子相连。

换言之，通过将与FPC电缆的接触端子相对应的接触端子布置在印刷电路板的上表面上，微连接器的主体包括作为夹紧杠杆和绝缘体的两个部件，从而可实现连接器主体的半个高度，很大程度地减少了用于成形工艺和组装工艺的加工步骤，从而可提供超小型FPC微连接器，并且缩短了电子线路。

对于涉及本发明的连接器，形成在FPC电缆上的多个超小型接触端子的截面形状在接触表面处形成为弧形截面形状。

由于接触表面形成为弧形截面形状，因此可将实际的接触部分限制于形成在接触端子片的两侧边缘中的两个边缘处。当接触端子按压另一接触片时，该接触端子的侧边缘弹性变形，并且将另一接触端子上的氧化覆盖膜切入该接触端子的金属表面中。因此，可确定地进行接触，并且可靠性可以是传统接触的两倍。

本发明提供了在FPC电缆上制造多个微接触端子以电连接FPC和印刷电路板的制造方法。该制造方法的特征在于包括：第一步骤，使用厚感光树脂(或称为“光刻胶”)进行紫外线平版印刷，作为所谓的光刻工艺；以及进行微电镀工艺的第二步骤。

根据本发明，其将进行紫外线平版印刷的第一步骤与进行微电镀的第二步骤结合起来使用，可形成通过传统工艺不能制造的超小间距。因此，本发明有利于增加FPC电缆的接触端子的数量，而这在电子装置中实现多功能是需要的。通过本发明易于实现在其中信号线(SG)和地线(GND)交错布置的无线电频率信号传输的应用，并且可获得高可靠性。

附图说明

图1是表示涉及本发明的FPC微连接器的示意性立体图；

图2(a)是表示其中从印刷电路板上移除了微连接器壳体的物理状态的另一示意性立体图；

图2(b)是沿着图2(a)中所示的剖切线B-B剖取的、与印刷电路板接触的FPC的放大剖视图；

图3(a)是在将FPC电缆插入到FPC微连接器中之前的物理状态的剖视图；

图3(b)是在将FPC电缆插入到FPC微连接器中之后的物理状态的剖视图；

图3(c)是将FPC电缆7插入到涉及本发明的FPC微连接器中并通过杠杆按压FPC电缆的物理状态的剖视图；

图4(a)是FPC电缆的左手侧示意图；

图4(b)是FPC电缆的俯视图；

图4(c)是FPC电缆的主视图；

图4(d)是在图4(a)中所示的部分D的放大视图；

图4(e)是在两端具有接触端子的FPC电缆的俯视图；

图4(f)是该FPC的主视图；

图5是表示形成在FPC电缆上的接触端子的示意性立体图；

图6是表示在FPC电缆上的接触端子的说明性示意图；

图7(a)是表示传统连接器在将FPC电缆插入其中之前的物理状态的剖视图；

图7(b)是表示传统连接器在将FPC电缆插入其中时的物理状态的示意性剖视图；

图7(c)是表示传统连接器当通过安装于连接器的杠杆夹紧FPC电缆时的物理状态的示意性剖视图；和

图8是沿着线C-C剖取的放大视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。

如图1所示，FPC微连接器1包括绝缘体2、杠杆3、在其背面上具有微接触片的印刷电路板5、以及在其端部和背面上具有微接触端子8的FPC电缆7。

如图2(a)和图2(b)所示，在其上焊接并装配有电子部件的印刷电路板5具有微接触片6，这些微接触片使得连接片在微成形工艺中单独形成。微接触片6的表面为平坦表面。然而，形成在FPC电缆7的背面上的微接触端子8具有在剖视图中的弧形截面形状，并且微接触端子8在两条直线处接靠微接触片6，所述直线为微接触端子8的边缘沿横向的两个端部处的端线。由于微接触端子8边缘的两条端线将覆盖微接触片6的氧化膜或自然氧化层切入该接触端子8中并且与之牢固地接触，因此在微接触片6和微接触端子8之间的电接触具有为传统接触两倍多的高可靠性。

由于大的绝缘性能导致狭窄间距铺设电缆，因此可通过将终止于微接触端子8的、用于信号线(SG)和地线(GND)的线路交错配置而构造成无线电频率传输电路。通过该结构，即使在相邻接触端子之间的间距较小，也可获得高可靠性和大线路容量的FPC微连接器，并且因此可应用于便携式电话，用于实现高性能。在本实施例中相邻接触端子之间的间距是0.04mm。

<绝缘体>

如图3(a)中所示，绝缘体2引导在印刷电路板5上的FPC电缆7并且将该FPC电缆7保持在预定位置，从而微接触端子8与形成在印刷电路板5上的微接触片6确实接触。

绝缘体2由绝缘材料制成并构成FPC微连接器的主体。

用于本实施例的绝缘体2的物理尺寸沿着FPC电缆7的深度为6mm、沿着FPC电缆7宽度方向的宽度为10mm、并且从印刷电路板5的高度为0.9mm。

绝缘体2的轴线支撑部2a与杠杆3的圆柱形凹部3a配合，并且保持杠杆3围绕轴线支撑部2a的旋转运动。杠杆3具有凸轮机构的一部分，从而在杠杆3的外表面和印刷电路板5或微接触片6的相对表面之间的间隙随杠杆3的转角变化，并且该间隙足够大，以在杠杆3被推到如图3(a)中所示的释放位置时不会妨碍FPC电缆7的插入。

绝缘体在面向印刷电路板5的背面中具有扁平基座2b。该扁平基座2b例如通过粘结剂固定在印刷电路板5上。绝缘体2具有两个沿着FPC电缆7插入方向的壁2c，并且制成用于每个壁2c的凹槽2d，从而将FPC电缆7引导至绝缘体2中，这便于FPC电缆7相对于高度方向(FPC电缆7的厚度)和宽度方向进行定位，因此可实现在插入到绝缘体中时FPC电缆7的正确定位。

此外，如图1所示，在顶部扁平部分2e和壁2c之间形成有凹槽2f，从而通过向下推动杠杆3而可使杠杆3将FPC电缆7弹性地推靠在印刷电路板5上。

<杠杆3>

杠杆3是一臂长仅为5mm的小部件。杠杆3由形成在绝缘体2的端线处的轴线支撑部来支撑，并可旋转运动地安装。在预定位置处将FPC电缆7插入到绝缘体2中之后，杠杆3可推动微接触端子8，从而通过向下转动杠杆3使该微接触端子8与形成在印刷电路板5上的微接触片6可靠地接触，杠杆3围绕轴线支撑部2a进行转动，从而FPC电缆7的暴露于连接器的绝缘体2的外侧的部分由杠杆3覆盖。

在本实施例中，杠杆3的转动范围相对于FPC电缆7的平面表面优选为0度至110度，但可以是0度到90度。

绝缘体2被固定在印刷电路板5的上表面上，但并不完全覆盖待与形成在FPC电缆7上的微接触端子8相接触的微接触片6，从而使微接触片6的某些部分向外暴露。

<FPC电缆>

下面说明FPC电缆7。

如图4(b)所示，FPC电缆7具有薄带的形状且宽度为8mm。FPC电缆7由薄膜制成，其上形成有电缆线和电路，并且在其上覆盖有另一薄膜，因此该FPC具有抗弯曲、重叠、折叠和扭曲的耐久性。

如图4(d)所示，在FPC电缆7的背面上，尤其在其端子处，FPC电缆7的端子部分的表面面向形成在印刷电路板5上的微接触片6，且沿着FPC电缆的宽度方向具有以预定间距(对于本发明，间距P等于0.04mm(40微米))形成的200个微接触端子8。

与宽度和该FPC电缆7相同的传统柔性扁平电缆(该间距为0.3mm(300微米))相比较，传统的柔性扁平电缆具有25个接触端子。然而，本实施例提供了200个微接触端子8，线路密度提高为原来的八倍。因此，可使连接器的宽度充分变窄，从而可进一步使所述装置小型化和减轻重量。

<微接触端子>

形成在FPC电缆7上的微接触端子8面向微接触片6并且与之接触，从而在FPC电缆7和印刷电路板5之间形成电连接。

在本实施例中，使用具有大体带状的FPC电缆7，并且微接触端子8具有弧形截面形状。

微接触端子8沿着FPC电缆7的宽度方向以预定间距设置在FPC电缆7的背面上，其以与微接触片6相同的数量形成，从而当该FPC电缆7和印刷电路板5之间形成电接触时形成一对一的对应连接。

如图4(b)和图5所示，微接触端子8具有与微接触片6相似的形式，换言之，其基本为带状，其沿着FPC电缆7的长度具有足够的长度，以获得与微接触片6满意的电接触。微接触端子8的宽度制造得小于微接触片6的宽度，从而确保微接触端子8与微接触片6电接触。

如图2(b)、图4(d)和图5所示，形成在FPC电缆7的背面表面上的微接触端子8具有弧形形状，并且微接触端子8的突出边缘8a将微接触片6上的氧化覆盖膜切入其金属表面中。

换言之，沿宽度方向的微接触端子8的边缘形成突出边缘8a。因此，当杠杆3被向下推动以使杠杆3围绕轴线支撑部2a转动时，形成在印刷电路板5上的微接触片6首先接触突出边缘8a，并且形成在FPC电缆7上的微接触端子8推靠微接触片6，以与其形成接触。

如图6所示，当施加向下推压FPC电缆7至印刷电路板5的压力F时，微接触端子8的突出边缘8a以其略微变形的方式沿着其宽度方向沟刨微接触片6的表面。

因此，即使阻碍电接触的氧化层形成在微接触片6的表面上，也可在形成于FPC电缆7上的微接触端子8和形成于印刷电路板5上的微接触片6之间确实获得电接触，这是因为当突出边缘8a沟刨微接触片6的表面时，形成在微接触端子6两侧上的突出边缘将覆盖并存在于微接触片6表面上的氧化层切开一通路。

换言之，突出边缘8a通过在图3中所示的杠杆压靠在微接触片6上而弹性变形并且沟刨形成在微接触片6上的薄氧化层，因此本发明的机构可作为电连接器系统提供确实的电接触。

优选地通过蚀刻工艺以及附加的电镀工艺形成微接触端子8。当通过蚀刻工艺形成微接触端子8时，微接触端子8的边缘在这种蚀刻工艺期间被倒圆(参考在图8中所示的“R”，该图为一传统连接器系统)。另一方面，当采用附加的电镀工艺处理微接触端子8时，微接触端子8的两个边缘变成为具有85到88度棱角的突出边缘8a。微接触端子8的接触表面变成为具有弧形形式。

<FPC微连接器的接触操作>

参照图3来说明FPC微连接器1的操作。

如图3(a)所示，首先向上转动FPC微连接器1的杠杆3经过垂直角度(90度)到110度的倾斜角。由于杠杆3的相对侧面的半径随转角而变化，从而形成偏心凸轮的一部分，因此杠杆3的面向FPC电缆7的最低表面不会接触插入到绝缘体2中的FPC电缆7的表面。

如图3(b)所示，从图3(b)的右手侧插入FPC电缆7直到FPC电缆7的末端接触止动件4，然后向下推动围绕轴线支撑部2a转动的杠杆3，直到该杠杆已经如图3(c)中所示被向下拉。杠杆3的面向FPC电缆7的最低表面下降，从而与FPC电缆7没有间隙，这是由于杠杆3的相对侧面的半径随转角而变化。

换言之，如图3(c)所示，当杠杆3被向下拉并设置成在水平位置中抵靠FPC电缆7时，可使FPC电缆7上的微接触端子8压靠在印刷电路板5上的微接触片6，从而通过由绝缘体2的顶部扁平部分2e产生的弹性弹簧力而在它们之间形成可靠的电接触。

在杠杆3的这种设置中，通过突出边缘8a沟刨微接触片6的表面(因为微接触端子8在两侧具有突出边缘8a)而使存在于微接触片6的表面上的氧化层被切出一通路。结果，FPC电缆7上的微接触端子8进行可靠的电接触，并因此可在它们之间获得充分的电连接。

<制造方法>

下面将说明制造方法。

第一步骤是使用厚感光树脂进行紫外线照相蚀刻。该工艺是在电镀于铜箔板(为简便简称为板)的铜箔表面上均匀涂覆感光树脂，该铜箔板待制造成印刷电路板，在90℃温度下烤干该板，并且通过与在该板上的感光树脂接触的光掩模暴露于紫外光。在通过紫外光曝光之后，该树脂被显影以形成转印到电路图案的图案。通过阻止蚀刻的显影的树脂图案来进行转印。未蚀刻部分成为电路图案。这基本与用于本发明的微制造工艺相同。

代替在板上涂覆树脂，可使用感光干膜来形成蚀刻图案。该UV光为紫外光。

第二步骤是微电镀沉积工艺，其为电镀的本质特性之一。如图4(d)所示，该技术最终在微接触端子8的截面中形成弧形形状。

用于本发明的这种电镀为电解电镀。对于初级电镀，可在用于电路构图的铜箔上电镀镍。最终精加工可为镀金。对于该制造方法，微接触端子8的间距可以为小于0.1毫米或小到40微米，从而提供一种克服了传统微连接器的局限的制造方法。

尽管已经公开了本发明的专利实施例，但本领域的技术人员应理解，在不脱离由所附权利要求指明的本发明的范围的情况下，可对其进行改变和修改。

例如，在上述讨论中，已经讨论了在其一端部处具有微接触端子的FPC电缆，而该FPC电缆可在其两端部处都具有微接触端子。

已经讨论了微接触端子具有突出边缘，但是优选的是，在印刷电路板上的微接触片交错地具有突出边缘。

正如所说明的一样，本发明的微连接器可减少FPC电缆的宽度，这是由于FPC电缆通过微连接器连接到印刷电路板上，从而可大量地增加连接的数量。或者，使用传统的连接器，与传统的连接器相比，微连接器1可提供连接器物理尺寸一半的高度。

根据与形成在FPC电缆上的微连接端子8对应的微连接片6的设置位置，可提供超小型FPC微连接器，其最终高度可减小到一半高度，且可极大地缩短成形工艺和组装工艺的步骤，还缩短了电路，这是由于FPC微连接器包括杠杆和绝缘体。

由于FPC电缆7上的微接触端子8的接触表面是弯曲的，且微接触端子8的两个边缘进行电接触，因此可靠性可提高两倍。

根据本发明，通过结合进行传统的紫外线照相蚀刻平版印刷的第一步骤和进行附加电镀工艺的第二步骤，可制造具有超小间距的电金属端子，从而可提供用于多功能需求解决方案的端子数量和密度的增加。

工业适用性

通过交错地布置彼此高度绝缘的信号线和地线可便于实现无线电频率电路，并且可应用于各种应用。

通过交错地布置彼此高度绝缘的信号线和地线，即使线路间隔非常小，也可以制造待用于便携式电话的、支持高度可靠使用的高容量FPC微连接器。

Claims (4)

1、一种微连接器，该微连接器包括：绝缘体，该绝缘体保持杠杆；印刷电路板，在该印刷电路板的背面上具有多个微接触片；以及FPC电缆，在该FPC电缆的一端部具有多个微接触端子，其中所述绝缘体引导所述FPC电缆，其特征在于，

所述微接触端子具有包括朝向所述微接触片突出的边缘的凹弧形截面形状。

2、根据权利要求1所述的微连接器，其特征在于，所述多个微接触端子与所述微接触片接触。

3、根据权利要求1所述的微连接器，其特征在于，当所述微接触端子与所述微接触片接触时，所述边缘切入所述微接触片的表面。

4、一种用于制造根据权利要求1的微连接器的方法，该方法包括用于制造所述多个微接触端子的步骤，该步骤包括使用厚感光树脂进行紫外线平版印刷的第一步骤，和进行微电镀工艺的第二步骤。

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