CN101859950A - 机械支撑的触头和使用该触头的电连接器 - Google Patents

Abstract

一种电触头(12)，其包括沿着长度在尾部(52)和头部(54)之间延伸的导体(40)。该导体具有内表面(46)和外表面(48)，外表面沿着一部分长度限定一配合界面(60)。该尾部适于啮合第一配合部件(28)，并且该配合界面适于啮合第二配合部件(18)。该导体配置为电气互连第一和第二配合部件。该电触头包括柔性衬底(42)，其具有沿着导体的至少一部分长度延伸的长度。该柔性衬底具有第一侧(62)和第二侧(64)，并且第一侧固定至导体的内表面。该电触头包括机械支撑梁(44)，其具有沿着导体的至少一部分长度延伸的长度。该机械支撑梁具有内表面(74)和外表面(76)，并且内表面固定至柔性衬底的第二侧的至少一部分。该柔性衬底允许机械支撑梁和导体之间的相对移动。

Description

机械支撑的触头和使用该触头的电连接器

技术领域

本发明涉及一种具有改进的机械稳定性的电触头。

背景技术

电连接器包括用于与配合部件的配合触头进行电连接的一个或多个触头。一种类型的电连接器是插座连接器，其包括沿着接收配合部件的一部分的槽平行地设置的一排触头。一种具体类型的插座连接器是直插式连接器。直插式连接器接收电路板的一个边缘，该电路板在其边缘上具有与对应的插座触头配合的接触垫。触头通过配合界面在电连接器和配合部件之间传送电力或数据。

已知的电连接器存在缺点。例如，每个触头的电气性能由触头的物理特性决定，例如触头的材料类型。触头的导电性至少部分地基于触头的材料类型。例如，铜是良好的导体，并且触头中的铜的浓度越高，触头的导电性越好。然而，铜的浓度高的触头通常在机械上不稳定。在一些具体的应用中，触头基本上乃至整个地沿着它们的长度被电连接器的壳体支撑。因此，由于壳体支撑触头，所以触头本身不需要机械地稳定。在其他的应用中，触头是独立式的，并且需要沿着它们的大部分长度支撑它们本身。因此，触头由合金制成，该合金包括低浓度的铜和高浓度的具有较高强度但是较低导电性的其他金属。电连接器中常用的材料的一种具体例子是磷青铜，其是具有3.5％至10％的锡和高达1％的有效磷含量的铜合金。电连接器中常用的材料的另一种例子是铁修复的锡黄铜。还存在并使用许多其他材料。这些材料典型地具有纯铜的大约10％至18％之间的导电性。

随着向小型化以及性能和通过量的增加的不断增长趋势，典型的磷青铜触头在功率和/或数据通过量方面已经被推至它们的极限，具体地是由于将触头的尺寸减小以安装在更小的电连接器内部。对于触头还保留具有高导电性和低阻抗以及为了独立所需的足够的机械稳定性的需要。

发明内容

根据本发明，一种电触头包括沿着长度在尾部和头部之间延伸的导体。该导体具有内表面和外表面，并且外表面沿着一部分长度限定一配合界面。该尾部适于啮合第一配合部件，并且该配合界面适于啮合第二配合部件。该导体配置为电气互连第一和第二配合部件。该电触头包括柔性衬底，其具有沿着导体的至少一部分长度延伸的长度。该柔性衬底具有第一侧和第二侧，并且第一侧固定至导体的内表面。该电触头包括机械支撑梁，其具有沿着导体的至少一部分长度延伸的长度。该机械支撑梁具有内表面和外表面，并且内表面固定至柔性衬底的第二侧的至少一部分。该柔性衬底允许机械支撑梁和导体之间的相对移动。

附图说明

图1是包括一排根据示例性实施方式而形成的触头的电连接器的顶部透视图。

图2是图1中所示的一个触头的侧视图。

图3是图2中所示的触头的前透视图。

图4是图2中所示的触头的后透视图。

图5示出了图2中所示的触头位于偏斜位置，以虚像显示了触头的非偏斜位置。

图6是对于图1中所示的电连接器的可替换触头的侧视图。

具体实施方式

图1是包括一排根据示例性实施方式而形成的触头12的电连接器10的顶部透视图。在图示的实施方式中，电连接器10由插座连接器表示，并且在下文中可以称为插座连接器10。触头12可以同样地称为插座触头12。在其他可替换的实施方式中，电连接器10可以是除了插座连接器以外的不同类型的连接器。因此，提供插座连接器10仅是用于说明的目的，并且这里的主题不限于插座连接器。

电连接器10包括具有槽16的壳体14，该槽16适于接收具有配合触头20和一个或多个电连接至配合触头20的电气部件21的配合部件18。在图示的实施方式中，配合部件18由功率模块表示，然而配合部件18不限于此。配合部件18包括具有边缘24的电路板22。在电路板22的一个或多个侧面上在边缘24或在该边缘附近提供配合触头20。因此，配合部件18表示能够与电连接器10配合的直插式部件。在可替换的实施方式中，配合部件18可以是不同类型的部件，例如插头连接器，其具有能够与电连接器10配合的壳体。

壳体14包括多个接收单个触头12的触头通道26(如图12所示)。触头通道26由壳体14的内壁限定。触头通道26沿着槽16的至少一部分敞开，使得当配合部件被接收在槽16中时，触头12可以暴露至配合部件18。可选地，触头12可以从触头通道26延伸到槽16中，用于啮合配合部件18。触头12被牢固地保持在触头通道26中，并且触头12的一部分定位为远离壳体14，从而使触头12独立。

电连接器10安装至电路板28。例如通过通孔安装、表面安装等等，而将触头12单独地端接至电路板28。在配合部件18的配合触头20和电路板28之间经由触头12而创建一个电路。触头12可以是电源触头、信号触头或接地触头。在示例性的实施方式中，一些触头12表示电源触头并且一些触头12表示信号触头。在其他实施方式中，所有触头12表示电源触头或者所有触头12表示信号触头。

图2是一个触头12的侧视图，以虚像显示了壳体14和电路板28。触头12具有几个层，包括导体40、柔性衬底42和机械支撑梁44。柔性衬底42定位在导体40和机械支撑梁44之间。

导体40包括内表面46和外表面48。外表面48限定了用于与配合部件18配合的前配合界面60。导体40在通常沿着触头12的纵轴50的纵向上沿着长度延伸。在示例性的实施方式中，导体40由显示出良好的电气特性的金属材料制成。例如，导体40可以由具有高浓度的铜、例如大于大约30％的铜的合金制成。导体40可以由具有纯铜的大约一半导电性的材料制造。在可替换的实施方式中，导体40可以具有更高的导电性，其接近于纯铜的导电性。在一些实施方式中，导体40可以是纯铜。导体40可以由具有稳定特性的材料制造，在该方面由于导体40在正常操作过程中不能机械地支撑其自身，所以导体40被认为在机械方面是较弱的。导体40可以不具有对配合部件18的足够的弹回力，从而在配合至配合部件18时，对配合部件18保持足够的偏置力。例如，导体40中的铜的浓度可以足够高，从而使导体40在与配合部件18配合的过程中在正常操作时不能独立。对此，不是通过增加导体40的横截面积以使导体40胀大，因为这会增加触头12的成本，或者改变材料类型，这可能减少导体40的导电性，而是利用机械支撑梁44以克服导体40的机械缺点。

导体40在其一端包括尾部52，并且在其另一端包括头部54。尾部52端接至电路板28。例如，尾部52可以延伸到电路板28的通孔中，并且可以被焊接或压配在其中。

导体40包括基底部56和配合部58。基底部56设置在尾部52和配合部58之间。配合部58设置在底部56和头部54之间。导体40也可以包括其他部分。基底部56被牢固地保持在触头通道26中，并且可以啮合一个或多个限定触头通道26的壁。配合部58的至少一部分限定了配置为与配合部件18的配合触头20啮合并电连接的前配合界面60。

导体40的配合部58通常在底部56和头部54之间向外弯曲。当配合部件18被接收在槽16中时，这样的非配合形状将配合界面60定位在槽16中(如图1所示)，用于与配合部件18啮合。当配合时，配合部58的至少一部分可以由配合部件18而向内朝向纵轴50弯曲和/或偏斜。配合部58从非配合形状(如图2所示)改变形状至配合形状(如图5所示)，其中在配合形状下的配合部58更接近于平面。在示例性的实施方式中，头部54沿纵轴50基本与底部56对齐。

柔性衬底42包括第一侧62和第二侧64。在示例性的实施方式中，柔性衬底42是不导电的板或薄膜。柔性衬底42具有厚度65，例如但不限于大约1mil。可选地，柔性衬底42可以由聚酰亚胺材料或其他相似材料制成。

柔性衬底42在通常沿纵轴50的纵向102上沿着长度延伸。第一例62例如通过使柔性衬底42和导体40相互粘结而固定至导体40的内表面46。可选地，可以在柔性衬底42和导体40之间使用粘合剂。并且，可以选择性地放置该粘合剂。第二侧64例如通过使柔性衬底42和机械支撑梁44相互粘结而固定至机械支撑梁44。可选地，可以在柔性衬底42和机械支撑梁44之间使用粘合剂。并且，可以选择性地放置该粘合剂。在示例性的实施方式中，柔性衬底42使导体40与机械支撑梁44电气绝缘。例如在配合部58偏斜的过程中，柔性衬底42允许机械支撑梁44和导体40之间的相对移动。

柔性衬底42包括基底部66和配合部68。基底部66与导体40的基底部56基本对齐。配合部68与导体40的配合部58基本对齐。配合部68设置在柔性衬底42的基底部66和头部70之间。头部70通常与柔性衬底42的底端72相对。柔性衬底42也可以包括其他部分。

机械支撑梁44包括内表面74和外表面76。机械支撑梁44在通常沿触头12的纵轴50的纵向102上沿着长度延伸。在示例性的实施方式中，机械支撑梁44由具有与导体40不同的机械和电气特性的金属材料制成。机械支撑梁44由显示出良好的机械强度特性的金属材料制成。例如，机械支撑梁44由磷青铜合金、铜铍合金、铜镍硅合金等等制成。

机械支撑梁44包括基底部78和配合部80。基底部78与导体40的基底部56基本对齐。配合部80与导体40的配合部58基本对齐。配合部80设置在基底部78和机械支撑梁44的头部82之间。头部82通常与机械支撑梁44的底端84相对。机械支撑梁44也可以包括其他部分。

在示例性的实施方式中，头部82提供为接近和/或邻近壳体14的一个表面，从而相对于槽16支撑触头12的顶端。头部82通常保持为沿纵轴50与基底部78成一直线。配合部80从纵轴50向外弯曲。

图3是触头12的前透视图。图4是触头12的后透视图。图3和4显示了触头12的多个层，其中导体40固定至柔性衬底42的第一侧62，并且机械支撑梁44固定至柔性衬底42的第二侧64。

导体40具有沿其长度由宽度90和厚度92限定的横截面。宽度90大于厚度92。在示例性的实施方式中，宽度90沿长度通常不变，并且厚度92沿长度通常不变。导体40由板胚冲压并形成最终的非平面形状。导体40可以在与柔性衬底42耦合之前或者与柔性衬底42耦合之后形成最终的形状。

柔性衬底42具有沿其长度由宽度94和厚度65限定的横截面。宽度94大于厚度65。在示例性的实施方式中，宽度94沿长度通常不变，并且厚度65沿长度通常不变。

机械支撑梁44具有沿其长度由宽度96和厚度98限定的横截面。宽度96大于厚度98。在示例性的实施方式中，宽度96沿长度通常不变，并且厚度98沿长度通常不变。机械支撑梁44由与导体40不同的板胚冲压而成，其中该板胚由具有不同的机械和电气特性的不同材料制成。机械支撑梁44形成的最终的非平面形状反映了导体40的最终形状。可选地，机械支撑梁44和导体40可以同时形成，从而使机械支撑梁44和导体40具有相同的形状。可以在导体40形成最终形状之前将柔性衬底42和/或机械支撑梁44固定至导体40。

在示例性的实施方式中，导体40、柔性衬底42和机械支撑梁44各自的宽度90、94、96可以近似地彼此相等。在图示的实施方式中，柔性衬底42的宽度94近似等于宽度90、96，但是比宽度90、96稍宽。柔性衬底42的附加的宽度可以用于操作触头12。

图5示出了触头12位于偏斜位置，以虚像显示了触头12的非偏斜位置，以及壳体14和配合部件18的位置。在操作过程中，当配合部件18装载在槽16(如图1所示)中时，配合部件18啮合导体40的配合界面60(如图2所示)。通过配合部件18将导体40向内推动。

机械支撑梁44为导体40提供机械支撑以保持导体40的大体形状，并且通常将导体40对着配合部件18向外推动。机械支撑梁44的基底部78和头部82由壳体14保持，并且导体40和机械支撑梁44各自的配合部58、80沿偏斜方向100向内偏斜。例如，可以相对于壳体14将基底部78保持在适当的位置上，并且头部82可以沿着壳体14的壁滑动。壳体14的壁阻碍头部82的向内移动。偏斜方向100基本上横切于纵向102。可选地，偏斜方向100可以垂直于纵向102。

当配合部58、80向内弯曲时，配合部58、80从非配合形状(如虚像所示)改变形状至配合形状，在配合形状中配合部58、80相对变得更平坦。导体40的配合部58的形状可以改变为不同于机械支撑梁44的配合部80。例如，配合部80可以变得比配合部58更平坦。配合部80可以变得比配合部58更平直。

柔性衬底42允许机械支撑梁44和导体40之间的相对移动。例如，可以伸长或操作柔性衬底42以适应配合部58、80的形状的改变。

图6是对于电连接器10(如图1所示)的可替换触头112的侧视图。触头112包括导体114、柔性衬底116和多个机械支撑梁118。机械支撑梁118被间隙119分离。在可替换的实施方式中可以提供任意数量的机械支撑梁118。

导体114包括基底部120和配合部122。配合部122具有配合界面124。在图示的实施方式中，机械支撑梁118与导体114的基底部120和配合界面124对齐。基底部120和配合界面124是导体114的具有附加的机械支撑的区域。由于基底部120被接收在触头通道26(如图2所示)中，所以基底部120具有附加的机械支撑。由于配合部122啮合配合部件18(如图2所示)并且在啮合时由于配合部件18而弯曲，所以配合界面124具有附加的机械支撑。

Claims (5)

1.一种电触头(12)，其包括沿着长度在尾部(52)和头部(54)之间延伸的导体(40)，该导体(40)具有内表面(46)和外表面(48)，外表面沿着一部分长度限定配合界面(60)，该尾部适于啮合第一配合部件(28)，并且该配合界面适于啮合第二配合部件(18)，该导体配置为电气互连第一和第二配合部件，该电触头的特征在于：

柔性衬底(42)，其具有沿着导体的至少一部分长度延伸的长度，该柔性衬底具有第一侧(62)和第二侧(64)，并且第一侧固定至导体的内表面；以及机械支撑梁(44)，其具有沿着导体的至少一部分长度延伸的长度，该机械支撑梁具有内表面(74)和外表面(76)，并且内表面固定至柔性衬底的第二侧的至少一部分，其中柔性衬底允许机械支撑梁和导体之间的相对移动。

2.根据权利要求1所述的电触头，其中导体、柔性衬底和机械支撑梁具有相等的宽度(90，94，96)。

3.根据权利要求1所述的电触头，其中导体和机械支撑梁由不同的材料制造，从而使导体的电导率大于机械支撑梁的电导率，并且机械支撑梁的机械强度大于导体的机械强度。

4.根据权利要求1所述的电触头，其中机械支撑梁与导体电气绝缘，并且与第一和第二配合部件电气绝缘。

5.根据权利要求1所述的电触头，其中机械支撑梁包括两个机械支撑梁(118)，它们沿着柔性衬底的长度的不同部分固定至柔性衬底的第二侧，这两个机械支撑梁通过间隙(119)而彼此分离。

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