CN100521378C - 可浮动式连接器组件 - Google Patents

Abstract

一种可浮动式连接器组件，装设于一电路板上，电路板具有多组焊垫，组件包括下列组件：一可浮动式连接器，置放于电路板上，可浮动式连接器与电路板接触之面具有多组对应于焊垫的弹片式弹簧以产生电性连结；一侧翼部，其连接于可浮动式连接器；以及一外框，具有一开口，开口的尺寸略大于可浮动式连接器的尺寸且小于侧翼部的尺寸，外框是固定于电路板上，侧翼部是位于外框中，可浮动式连接器则穿过开口。

Description

可浮动式连接器组件

(1)技术领域

本发明与一种可浮动式连接器组件有关，特别是有关一种以弹片式弹簧连接于电路板的连接器，以便在电路板上进行小幅度的位移，而方便此连接器与周边元件对应的连接头对位结合。

(2)背景技术

随着集成电路制作技术突飞猛进的脚步，电子科技持续的发展与进步，使新一代的芯片组与处理器，具备了更为精细、复杂的内部线路架构，而能提供更为强大的运算能力，与更为繁复的操作功能。特别是，由于其能轻易的处理各种音效、影像、图样等数字化数据，因此大量的运用在多媒体电子产品中，并受到社会大众消费者普遍的喜爱与广泛的使用。

以目前市面上常见的PS2游戏机而言，由于其具备了以0.13微米制程制作的中央处理器(Emotion Engine)以及高阶绘图处理器(Graphics Synthesizer)，因此可提供相当精致且流畅的画面效果，而受到消费者的欢迎。为了持续提升游戏机的性能，相关业者并不断的推出各式各样的周边设备，提供消费者选购，以便进一步的增进游戏操作的效能，提供更多的操作功能与选择。特别是随着线上游戏的盛行，各家厂商并陆续的推出能搭配游戏机进行上网的周边产品。以PS2游戏机为例，消费者可购买一个盒子状的数据机产品，并通过连接器将其组装连结于游戏机背部面板上。这样，便可通过此数据机进行上网、或是进行网络连线游戏。

请参照图1，此图显示了目前PS2游戏机所搭配的数据机1。在盒子状的数据机1上，具有三个连接器11、12与13，可在组装于游戏机背部时，分别与游戏机的主机板(未显示)与硬盘2产生信号与电性连结。如图中所示，位于数据机1上侧的连接器11，是用来与主机板连结，以传送相关的指令与信息。至于位在数据机1下侧的连接器12与13，则是用来与游戏机中的硬盘2连结。其中，信号连接器12是用来与硬盘2后侧的信号接脚22结合，传递相关的信号与数据。至于电源连接器13，则用来与硬盘2后侧的电源接脚23结合，以便接收所需的电力。

值得注意的是，为了增加硬件的相容性，目前PS2游戏机对于硬盘的某些尺寸规格并无进行严格的限制，例如信号接脚22与电源接脚23间的距离即无规范。因此，当今各个硬盘大厂所制造的各式硬盘，皆可组装运用于PS2的游戏机内。然而，这样，因为硬盘规格的不统一，使得此与游戏机搭配的数据机，在组装上衍生了相当多的困难。特别是，因为组装于游戏机中的硬盘2，可能会锁固于靠左侧的机壳上，也可能会锁固于靠右侧的机壳上，并且各家硬盘2其信号接脚22与电源接脚23彼此间的距离也不尽相等，是以如何决定数据机1其连接器11、12与13的相对位置，对游戏机制造厂商而言，显然是个非常棘手的问题。

为了解决上述连接器11、12与13的对位问题，在目前数据机1的产品中，除了用来与主机板结合的连接器11具有固定位置外，用来与硬盘2结合的信号连接器12与电源连接器13，都被设计成可以进行左右小距离偏移的活动式结构，以便能随着各个厂牌硬盘规格的差异，进行对位的调整与修正。

值得注意的是，由于此种活动式结构的设计，是将连接器11、12与13分别制作于三块不同的电路板上，因此除了需要相当多的零组件，而导致生产成本的增加外，其繁杂的组装过程，亦会大幅拉长整个制造周期，而不利于产能的提升。

请参照图2与图3，这两个图示显示了目前习知连接器的数据机1内部结构设计。如同上述，由于连接器11、12与13分别制作于三块不同的电路板上，因此在数据机1的机壳中，尚需准备一个额外的外框15，用来锁固各个电路板，再组装至数据机1的产品外框17中。

请先参照图2，此图显示了组装信号连接器12于外框15上所需的组件。其中，用来与游戏机主机板连结的连接器11，是直接以表面黏着技术(SMT)固定于一块主要电路板110上。如图中所示，此主要电路板110具有较大的尺寸，并且与外框15开口尺寸相近，而能直接卡合并锁固于外框15其侧壁所环绕的空间中。

信号连接器12是以表面黏着技术或DIP(Dual In-line Package)方式，固定于一块尺寸较小的电路板120上。至于在电路板120的下表面，并加装了一块固定板121。此块固定板121的左右两端各自具有铆钉121a，可借助使用两颗固定螺丝122a，由信号连接器12上方，依序穿过信号连接器12与电路板120两端的孔洞，将其螺固于固定板121的铆钉121a上，而将这三个组件锁固在一起。另外在固定板121靠近中央部位的两侧，则分别具有铆钉121b，对应于下方外框15边板上的孔洞151。可借助使用两颗固定螺丝122b，由外框15边板的下方，向上穿过孔洞151，螺固于铆钉121b上，而将固定板121锁固于外框15的边板上。由于孔洞151具有椭圆形破孔，因此在锁固固定板121时，可进行小距离的移动，而能大致调整信号连接器12于外框15上的相对位置。

由上面的描述不难看出，按照当前的设计，为了使信号连接器12能进行小距离的调整，除了需要额外制作一块搭配信号连接器12的电路板120外，尚需增加上述的外框15、固定板121、铆钉121a与121b、固定螺丝122a与122b，而使组装及材料成本相对提高。另外，为了使信号连接器12所在的电路板120，能与主要电路板110产生所需的电性连结，在主要电路板110与电路板120上，并会分别装设排线接头110a与120a，以便藉由一条软性排线(FFC cable)123将两者连结在一起。但这样，在整个生产成本上，显然还要额外负担两个排线接头与一条软性排线的费用，并且整个组装过程也变得相当繁复。

除了信号连接器12外，电源连接器13的设计也相当复杂。请参照图3，此图显示了组装电源连接器13于外框15上的情形。为了使电源连接器13可左右偏移进行位置的调整，亦会额外制作一块尺寸较小的电路板130，用来与电源连接器13结合。并且，在电路板130的下表面装设了一块固定板131。类似地，在固定板131的左右两端各自具有铆钉131a，以便藉由两颗固定螺丝132a，由上往下依序穿过电源连接器13与电路板130的孔洞，将其锁固于固定板131的铆钉131a上。另外在固定板131中央部位，并具有一个铆钉131b，正好对应于外框15边板上的孔洞152。借助将固定螺丝132b，由下往上穿过孔洞152并锁固于铆钉131b，可将固定板131螺固于外框15上。由于孔洞152具有较大孔径，因此固定板131可小距离的移动，而达到调整电源连接器13位置的效果。

为了使电源连接器13所在的电路板130，能与主要电路板110产生连结，在主要电路板110与电路板130上，并会分别装设信号连接器110b与130a，以便藉由一条信号连结线133将两者连结在一起。但此种设计方式，除了需要一块搭配电源连接器13的电路板130外，尚需外框15、固定板131、铆钉131a与131b、固定螺丝132a与132b、额外的信号连接器110b与130a、与连结用的信号连结线133，显然在组装及材料成本上皆不划算，组装的程序也过于繁复。

换言之，按照目前数据机1的组件结构，虽然能大致的调整信号连接器12与电源连接器13的位置，而与游戏机中硬盘2的信号接脚22或电源接脚23达到准确对位的要求，但是如同上述，由于采用了三块大小不同的电路板，分别承载信号连接器12、电源连接器13与主机连结头11，并且各自搭配的组件又相当繁杂，因此不论是生产成本或是制作组装程序，皆不符合经济效益的需求。

(3)发明内容

本发明的目的是提供一种可在同一块主要电路板上同时制作数个可浮动式连接器的设计，其中各个可浮动式连接器，能根据其需求进行其各自的小幅度位移调整。

本发明提供了一种连接器组件，是装设于一电路板上，此连接器组件包括下列元件：一底板，下表面具有多个接脚，以焊接的方式固定连结于电路板上的接点，底板的上表面则具有多个焊垫，经由内连线分别连接于对应的接脚；一可浮动式连接器，置放于底板上表面，可浮动式连接器下表面具有多组弹片式弹簧，正好压触于底板上对应的焊垫而产生电性连结；以及一外框，是穿套过可浮动式连接器而固定于底板与电路板上，以限制可浮动式连接器防止其脱离底板，可浮动式连接器能在维持与电路板电性连结的条件下，于外框中进行相对于电路板的位移，而调整可浮动式连接器于底板上的相对位置。

本发明揭示一种可浮动式连接器组件，是装设于一电路板上。此连接器组件包括了一下列元件：一底板，底板的下表面具有多个接脚，固定连结于电路板上，底板的上表面则具有多个焊垫，经由内连线分别连接于对应的接脚；一可浮动式连接器，置放于底板上表面，可浮动式连接器下表面具有多组弹片式弹簧，对应于些焊垫而产生电性连结；以及一外框，是穿套过可浮动式连接器而固定于底板上，以限制可浮动式连接器不脱离底板，且可浮动式连接器与外框间留有间隙。

(4)附图说明

藉由以下结合附图的详细描述，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中：

图1显示了在习知技术中分别将主要连接器、信号连接器与电源连接器分别制作于三块不同电路板上的方式；

图2显示了习知技术中组装信号连接器于外框上的结构分解立体图；

图3显示了习知技术中组装电源连接器于外框上的结构分解立体图；

图4显示了本发明第一实施例中可浮动式连接器组件的结构分解立体图；

图5显示了根据本发明第一实施例组装可浮动式连接器组件的情形；

图6A与图6B显示了根据本发明第一实施例制作于电路板上焊垫的分布排列方式；

图7显示了根据本发明制作于可浮动式连接器下表面弹片式弹簧的分布排列情形；

图8A～B图显示了根据本发明组装可浮动式连接器组件于电路板上的俯视图与侧视图；

图9显示了本发明第二实施例中可浮动式连接器组件的结构分解立体图；及

图10显示根据本发明第二实施例组装可浮动式连接器组件的情形。

(5)具体实施方式

本发明揭示了一种具有弹片式弹簧的可浮动式连接器，以及连结至电路板上的搭配组件与方式。借助把一个外框穿套过可浮动式连接器，并固定于电路板上，能有效的限制住可浮动式连接器，防止其由电路板上脱离。同时，能使可浮动式连接器，在维持与电路板电性连结的条件下，于外框的开口中，进行前后左右的小幅度位移，进而调整可浮动式连接器在电路板上的相对位置。有关本发明的详细说明如下所述。

由于本发明中并不需要通过彼此分离的电路板，来架构组装可浮动式连接器，因此本发明中能把所有的连接器皆制作于同一块电路板上，并允许这些连接器于电路板上进行小幅度的位移调整。请参照图4，此图显示了本发明中于电路板4上制作可浮动式连接器组件5的第一实施例。如图中所示，连接器组件5包括了一可浮动式连接器50与一外框52。

在进行组装程序时，将可浮动式连接器50直接置放于电路板4上。由于在可浮动式连接器50的下表面，制作了多组弹片式弹簧(此图中未显示)，因此在放置于电路板4上时，这些弹片式弹簧会正好压触于电路板4上对应的多个焊垫40，而提供所需的电性连结。

外框52则可由上方穿套过可浮动式连接器50，而固定于电路板4上。此外框52是用来限制可浮动式连接器50，以防止其由电路板4表面脱离。换句话说，因为可浮动式连接器50下表面的弹片式弹簧，是以触压的方式来与焊垫40产生电性连结，因此外框52的使用，可以防止弹片式弹簧脱离焊垫40，而导致电性连结中断。

如图中所示，外框52具有一长方形开口521。并且此长方形开口521的尺寸大于可浮动式连接器50的截面尺寸，以便让穿过外框52的可浮动式连接器50，能在长方形开口521中，进行相对于电路板4的位移。亦即，在完成组装程序后，可浮动式连接器50与外框52之间仍会留有间隙，使可浮动式连接器50能在维持与电路板4间的电性连结条件下，于外框52中进行相对于电路板4的移动，进而调整可浮动式连接器50于电路板4上的相对位置。

此外，为了防止可浮动式连接器50由外框52的长方形开口521中脱离，在可浮动式连接器50的长边侧壁下缘制作有向外延伸凸出的侧翼部501。当外框52穿套于可浮动式连接器50上时，位于可浮动式连接器50两边的侧翼部501，正好会被外框52卡住，防止可浮动式连接器50由电路板4上脱离。

在外框52的两端，并分别制作了向外延伸凸出的板块522。在每一个板块522上则分别制作了一螺孔，这样，当外框52穿套过可浮动式连接器50，组装至电路板4上时，便能以螺丝锁固的方式，将外框52锁固于电路板4上。

换言之，由于外框52上开口521的尺寸，大于可浮动式连接器50的尺寸且小于侧翼部501的尺寸，当外框52固定于电路板4上时，侧翼部501会位于外框52中，并使可浮动式连接器50穿过开口521。

请参照图5，此图显示了将外框52穿套于可浮动式连接器50上的情形。借助使用螺丝524，依序旋入外框52的螺孔523、以及电路板4上对应的螺孔42，能有效的锁固外框52。并且，由于在可浮动式连接器50与外框52之间，仍会留有间隙525，因此能允许可浮动式连接器50在外框52中进行前后左右的小幅度移动。

要特别指出的是，如图5所示，尽管在可浮动式连接器50上表面的接脚插孔502，是密集的排列并分布成两行。但是，在制作电路板4上表面的焊垫40时，可以让这些焊垫40分布排列成四行，如图4所示。这样，除了可以增加每一个焊垫40的尺寸，以便增加弹片式弹簧在焊垫40上滑动的幅度外；也可以增加焊垫40间间距(pitch)的尺寸，以降低发生短路的机会。当然，这些排列成四行的焊垫40，依旧会分别对应于可浮动式连接器50的接脚插孔502。

在较佳实施例中，制作于电路板4上分布成四行的焊垫40，可以如图6A中的排列方式，其中任何相邻两行的焊垫40，彼此间是呈现错开排列的情形。并且由上往下算起，第一行与第三行中焊垫40彼此是对齐排列，第二行与第四行的焊垫40亦彼此对齐排列；至于，在图6B中则显示了另一种排列方式，其中焊垫40亦分布排列成四行，且位于第一行与第二行中的焊垫40，彼此间是错开排列，但是位于第二行与第三行中的焊垫40，彼此间则是对齐排列。

由于电路板4上的焊垫40各自对应于可浮动式连接器50上的接脚插孔502，因此在将焊垫40分布排列成四行时，每一行焊垫40的数量仅有每一行接脚插孔502数量的二分之一。并且，因为每一行焊垫40分布的长度，大约跟可浮动式连接器50上每一行接脚插孔502分布的长度相等，所以焊垫40本身的尺寸、或是焊垫40间之间距，都可以大幅增加。

为了使可浮动式连接器50下表面的弹片式弹簧，能顺利的与分布成四行的焊垫40碰触，其排列方式可如图7所示。由可浮动式连接器50的下表面观之，其弹片式弹簧503的分布，与接脚插孔502对应，亦排列成两行，但是在每一行中奇数排序的弹片式弹簧503a是朝着可浮动式连接器50的外侧沿伸，至于偶数排序的弹片式弹簧503b则朝着可浮动式连接器50的内侧沿伸。并且，向外伸出的弹片式弹簧503a具有较长的长度，而向内沿伸的弹片式弹簧503b则具有较小的长度。

在将可浮动式连接器50放置于电路板4上时，其向外沿伸的弹片式弹簧503a，正好会压触位于电路板4上分布于第一行与第四行的焊垫40；至于向内沿伸的弹片式弹簧503b，则会压触分布于第二行与第三行的焊垫40。换言之，由于弹片式弹簧503亦分布成两行，所以每一行的弹片式弹簧503，会分别对应接触电路板4上分布于两行中的焊垫40。并且，每一行弹片式弹簧503的数量，会是电路板4上每一行焊垫40数量的两倍。

请参照图8A~B，此部份图示显示了将连接器组件5组装至电路板4上的情形。其中，图8A为电路板4的俯视图，图8B则为电路板4的侧视图，显示使用螺丝524将外框52锁固于电路板4上，以便限制住可浮动式连接器50的情形。

值得注意的是，上述第一实施例中，由于需要在电路板4上特别形成焊垫40的图案，因此在生产过程中亦要对电路板4的布局进行变更设计。为了使上述可浮动式连接器组件能有效的应用在旧有的电路板上，本发明并揭示了另一种可浮动式连接器的设计。请参照图9，此图显示了根据本发明第二实施例，在电路板4上制作可浮动式连接器组件5的方式。此连接器组件5除了具有上述可浮动式连接器50与外框52外，并具有一个底板54。

底板54的下表面，是制作了多个SMT接脚(图中未显示)，因此在组装于电路板6上时，能以焊接的方式固定连结于电路板6上对应的接点。在底板54的上表面，则制作了多个焊垫540，经由内连线分别连接于对应的SMT接脚。

接着，如同上述，将可浮动式连接器50，置放于底板54上，使可浮动式连接器50下表面的弹片式弹簧503，直接压触于对应的焊垫540，以提供所需的电性连结。再将外框52穿套过可浮动式连接器50，而固定于电路板4上，以防止可浮动式连接器50由底板54表面脱离。

要特别指出的是，在制作底板54上表面的焊垫540时，如同前述，是将这些焊垫540分布排列成四行，以便增加每一个焊垫540的尺寸、并且增加焊垫540间之间距(pitch)。至于焊垫540的排列方式，可参考上述图6A与图6B中的排列方式，亦即可使相邻两行的焊垫，彼此间错开排列，并且让第一行与第三行中焊垫彼此对齐列置，而第二行与第四行的焊垫540彼此对齐列置；或是，使位于第一行与第二行中的焊垫，彼此间是错开排列，但是位于第二行与第三行中的焊垫，彼此间则对齐列置。

同理，由于底板54上的焊垫540各自对应于可浮动式连接器50上的接脚插孔502，因此每一行焊垫540的数量仅有每一行接脚插孔502数量的二分之一。

要特别指出的是，当外框52穿套过可浮动式连接器50与底板54时，并可使用超声波融合的方式，使外框52黏固于底板54的侧壁上，而封装成图10中的连接器组件5。接着，使用螺丝524，依序旋入外框52的螺孔523、以及电路板6上对应的螺孔62，有效的锁固外框52。并且，由于在可浮动式连接器50与外框52之间，仍会留有间隙525，是以能允许可浮动式连接器50在底板54上表面进行前后左右的小幅度移动。

换言之，当可浮动式连接器50置放于底板54上表面时，可浮动式连接器50下表面的多组弹片式弹簧503，正好对应于该些焊垫540而产生电性连结。此时，可将外框52穿套过可浮动式连接器50而固定于底板54上，以限制可浮动式连接器50不脱离底板54，且可浮动式连接器50与外框52间仍留有间隙，而允许可浮动式连接器50在底板54上表面进行前后左右的小幅度移动。

使用本发明所提供的连结方式，具有相当多的优点。首先，由于可将数个可浮动式连接器，皆制作于同一块电路板上，并且每一个可浮动式连接器，都能根据其各自的需求进行小幅度位移的调整，因此不需要像习知技术一样，针对各个可浮动式连接器订制不同的电路板，再藉由软排线或信号线与主要电路板连结。这样，将可大幅降低零件成本及生产成本。

此外，由于本发明中连接器组件的配件相当少，因此在产品组装时，只需要很少的步骤便可组装完毕。例如，在上述第一实施例中，只要先将外框穿套过可浮动式连接器；再利用螺丝将外框锁固于电路板上，两个步骤即可组装完毕。相较于传统设计中动辄十几个步骤的组装程序，显然能大幅缩短组装工时，而能达到降低成本、缩短制造周期的目的。

另外，在本发明中并揭示了一个底板，用来作为可浮动式连接器与电路板之间的电性转接媒介。其中，在底板下表面具有与传统电路板上密集接点对应的SMT接脚，至于在底板上表面则制作了排列较为宽松且尺寸较大的焊垫，以提供可浮动式连接器较大的位移空间，并降低发生短路的机会。

本发明虽以较佳实例阐明如上，然而其并非用以限定本发明精神与范围。对熟悉本技术的人员，当可轻易了解并利用其它元件或方式来产生相同的功效。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在下述的权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种可浮动式连接器组件，装设于一电路板上，该电路板具有多组焊垫，该组件包括：

一可浮动式连接器，置放于该电路板上，该可浮动式连接器与该电路板接触的面具有多组对应于该焊垫的弹片式弹簧以产生电性连结；

侧翼部，其连接于该可浮动式连接器；及

一外框，具有一开口，该开口的尺寸大于该可浮动式连接器的尺寸且小于该侧翼部的尺寸，该外框是固定于该电路板上，该侧翼部是位于该外框中，该可浮动式连接器则穿过该开口。

2.如权利要求1所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，该焊垫的宽度大于该弹片式弹簧的宽度，且该焊垫是分布排列成数行，相邻行的该焊垫是交错排列。

3.如权利要求1所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述外框两端分别具有向外延伸的板块，且在该板块上具有一螺孔。

4.一种可浮动式连接器组件，装设于一电路板上，该连接器组件包括：

一底板，该底板的下表面具有多个接脚，固定连结于该电路板上，该底板的上表面则具有多个焊垫，经由内连线分别连接于对应的该接脚；

一可浮动式连接器，置放于该底板上表面，该可浮动式连接器下表面具有多组弹片式弹簧，对应于该焊垫而产生电性连结；及

一外框，是穿套过该可浮动式连接器而固定于该底板上，以限制该可浮动式连接器不脱离该底板，且该可浮动式连接器与该外框间留有间隙。

5.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述底板的下表面是与所述电路板接触的面，而所述底板上表面是与所述可浮动式连接器接触的面。

6.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述焊垫是分布排列成数行，且相邻行的该焊垫是交错排列。

7.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述外框两端分别具有向外延伸的板块，且在该板块上具有一螺孔。

8.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述可浮动式连接器的上表面的接脚插孔，是分布排列成两行。

9.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述底板上表面的该焊垫，是分布排列成四行，且该焊垫各自对应于该可浮动式连接器的接脚插孔。

10.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，位于该可浮动式连接器下表面的该多组弹片式弹簧，是分布排列成两行，且每一行中排序为奇数的弹片式弹簧是朝着该可浮动式连接器外侧沿伸，而排序为偶数的弹片式弹簧则朝着该可浮动式连接器内侧沿伸。

11.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述焊垫是分布排列成四行，且位于第一行与第二行中的焊垫彼此间是错开排列。

12.如权利要求11所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，位于所述第二行与第三行中的该焊垫彼此间是对齐排列。

13.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述外框具有一长方形开口，且该长方形开口的尺寸大于该可浮动式连接器的尺寸，而允许穿过该外框的该可浮动式连接器，在该长方形开口中进行相对于该底板的位移。

14.如权利要求4所述的可浮动式连接器组件，其特征在于，所述外框是以超声波融合的方式黏固于该底板上。

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