CN103682702B - 利用表面贴装技术帽构件定位表面贴装技术连接器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用表面贴装技术帽构件定位表面贴装技术连接器的方法。本发明公开了一种具有对准构件的改进的电气连接器。将该连接器的一个或多个对准构件布置在附着到连接器的外表面的可移除的SMT帽上。将一个或多个对准构件放置在SMT帽中可以使得设备PCB上的对准构件更少，从而增大用于电气布线和其他电子部件的空间。

Description

利用表面贴装技术帽构件定位表面贴装技术连接器的方法

技术领域

本发明一般涉及电子连接器，更具体地涉及安装到电子设备内的印刷电路板的电子连接器。

背景技术

当今，消费者可用各式各样的电子设备。这些设备中的许多具有便于与相应设备的通信和/或充电的连接器。这些连接器通常通过用于将一个设备连接到另一个设备的电缆与其他连接器对接。有时，使用没有电缆的连接器以将一个设备直接连接到另一个设备，例如充电站或声音系统。

随着智能电话机、媒体播放器和其他电子设备变得越来越紧凑，对特定设备的尺寸的一个限制因素可以是在设备内的印刷电路板（PCB）的尺寸。通常，极紧凑的电子设备可以只具有一个印刷电路板，一个或多个连接器以及所有其他电子部件和电气布线位于其上。举例来说，插孔连接器有时放置在便携式媒体设备的一个或多个侧表面上并安装到设备内的印刷电路板。在相对较小的媒体设备中，插孔连接器可以会消耗PCB上可用空间的很显著的一部分，几乎没有为附加的电气布线和其他电子部件留下空间。

因而，新的连接器可以需要对通常使用的连接器做出新的构件和/或改变以能够消耗印刷电路板上更小的空间，为其他的电气部件和电气布线留下更多空间。

发明内容

本发明的实施例涉及对需要为电气布线和其他电子部件增大PCB空间的格外紧凑的电子设备的制造尤其有用的技术。

一些实施例涉及可以具有连接到电子连接器的外表面的表面贴装技术（SMT）帽的电子连接器的形成。该SMT帽可以具有布置在下表面上的可以用于将该连接器对准到PCB的一个或多个连接器对准构件。更进一步，SMT帽可以坐落在PCB轨道上，此轨道可以在将该PCB安装到电子设备中之前从PCB面板上移除。这样可以使要放置在装配在电子设备之内的PCB部分上的连接器对准构件更少，释放PCB空间给额外的电气布线或电子部件。

本发明的一些实施例可以在SMT帽上具有一个或多个对准构件并在该连接器的后面具有一个或多个对准构件。其他实施例可以在SMT帽中具有两个或更多个对准构件，而在该连接器的后面没有对准构件。更进一步的实施例可以不具有SMT帽，并且可以使得连接器主体的一部分形成到布置在连接器前面上的对准构件中。在组装之后，可以移除该对准构件。

在一些实施例中，该对准构件可以是圆柱形状并装配到PCB中的相应的圆形开口中。在其他实施例中，圆柱形状的对准构件可装配到PCB中的一个或多个槽形开口中。在更进一步的实施例中，一个或多个对准结构可以不是圆柱形状的并可以例如是刀片的形状。

本发明的一些实施例涉及在包含多个设备PCB的PCB上装配具有SMT对准构件的多个连接器。

为了更好地理解本发明的性质和优势，将参考下面的描述和附图。然而，应理解提供的每个附图仅是为了说明的目的而不是意味着对本发明的范围的限制定义。

附图说明

图1是示出分别采用插孔连接器与插头连接器的电子设备和外围设备的框图。

图2A是根据本发明的实施例的具有SMT帽的电气连接器的底部透视图。

图2B是根据本发明的实施例的具有SMT帽的电气连接器的顶部透视图。

图3是根据本发明的实施例的PCB上的具有SMT帽的电气连接器的顶部透视图。

图4是根据本发明的实施例的PCB上的具有SMT帽的电气连接器的底部透视图。

图5是根据本发明的实施例的具有SMT帽的电气连接器的底部透视图。

图6是根据本发明的实施例的具有SMT帽的电气连接器的底部透视图。

图7是根据本发明的实施例的电气连接器的底部透视图。

图8是根据本发明的实施例的PCB上的多个电气连接器的底部平面图。

图9是根据本发明的实施例的可以将具有对准构件的连接器附接到PCB并安装在电子设备中的过程。

具体实施方式

本发明的某些实施例涉及装配到可以应用在电子设备中的PCB的电气连接器。虽然本发明可以用于为各式各样的电子设备生产连接器/PCB组件，但是本发明的一些实施例尤其可用于为需要为电气布线或其他电子部件增大PCB上的空间的电子设备生产连接器/PCB组件，细节将在下面进行描述。

本发明的某些实施例涉及应用于电子设备的电气连接器。诸如智能电话机、媒体播放器、和平板计算机之类的电子设备具有电子连接器，电子连接器便于电池充电和/或与其他设备的通信。该连接器包括多个电气触点，通过电气触点可以进行到另一个兼容的连接器的电气连接以通过连接器传送电力和/或数据信号。图1示出包括插塞连接器110和插孔连接器130的两个这样的连接器。连接器110、130的每一个可以遵循公认的标准，诸如通用串行总线（USB）2.0、火线、雷电之类，或可以是私有的连接器，诸如许多苹果产品使用的30引脚连接器之类的其他类型私有连接器。

如图1进一步所示，插塞连接器110耦合到电缆100，随后将电缆100耦合到可以是许多不同的电子设备或这样的设备操作的附件中的任何一个的外围设备105。将插孔连接器130合并到计算设备140中。当将插塞连接器110与插孔连接器130接合时，每个电子连接器（未在图1中示出）中的电气触点彼此物理和电气接触以允许在计算设备140和外围设备105之间传输电信号。

为了更进一步地说明本发明的实施例，下面对可以根据本发明制造的包括对准构件的各式各样的电气连接器的示例进行讨论，然而这些实施例决不应该限制本发明在其他连接器的应用。

图2A是根据本发明的实施例的示范性插孔连接器组件200的下表面的简化透视图。连接器组件200可包括连接器主体205，连接器主体205可以具有多个布置在后外表面260上的电气引线210以安装到PCB。此处使用的PCB可以是任何类型的用于路由电气信号的平面结构，例如，具有金属迹线的环氧树脂玻璃、具有金属迹线的低温共火陶瓷、具有金属迹线的聚酰胺层（柔性PCB），或选择性电镀的塑料。连接器组件200还可以具有从连接器主体205的后外表面260突出的用来对准PCB上的连接器组件的表面安装技术（SMT）对准构件215。连接器组件200还可具有附着到连接器主体205的前外表面265的可移除的SMT帽220。SMT帽220可由诸如尼龙或液晶聚合体之类的塑料制造。SMT帽220还可以具有从SMT帽220的下表面270突出的用于对准PCB上的连接器组件200的对准构件225。如下面将要详细说明的，在SMT帽上放置一个或多个诸如引脚225之类的对准构件可节省PCB空间。

连接器组件200的上部描绘在图2B中。在此图中，SMT帽220已经从连接器主体205的外表面265移除。SMT帽220可以通过将包括SMT帽220的一个或多个保持机构240（例如，在簧片235两侧形成的相对的凹槽）的闭锁簧片235插入到连接器主体的插孔腔230中来附着到连接器主体205的前外表面265。簧片235的大小与形状可以通常与相应的与插孔连接器接合的插塞连接器相同。闭锁保持机构240可以适配为与插孔连接器内的保持机构（例如，弹簧或制动器）相接合。闭锁簧片235还可以在簧片的每一侧包括一个或多个切口245以减少或防止该簧片的翘曲。

在图3中示出安装在PCB面板301上的连接器组件200。此图可以是诸多PCB组件300的装配过程中具有代表性的一个，将在下面更详细地阐明其细节。设备PCB305可以中央放置在可安装于示范性电子设备140（参看图1）中的PCB面板301上并且可以是PCB面板301的一部分。PCB面板301可以具有一个或多个PCB轨道315，PCB轨道315可以通过可移除的突出部320连接到设备PCB305。在制造过程中，PCB轨道315可保护设备PCB305免受损伤、可便于设备PCB的处理、并且可以包含验证设备PCB被正确地制造的电气试验检查片（coupon）。更进一步，PCB轨道315可为诸如连接器200的电子部件提供安装支撑。如图3所示，连接器主体205的电气引线210可安装到设备PCB305。连接器组件200可以由电气引线210和SMT帽220支撑在PCB面板301上。当切掉整个连接器主体205下面的PCB面板301时，电气引线和SMT帽的组合可以为连接器主体205提供唯一的支撑。更进一步，可使用一个或多个对准构件215将连接器组件200对准到PCB面板301。一个对准构件215在图3中说明，并且从连接器主体205的后外表面260（参看图2A）伸出，并且适配到设备PCB305中的相应的开口。对准构件215可以用来正确地对准设备PCB305上的PCB焊盘（未示出）上的电气引线210。

图4示出PCB组件300的底部的简化透视图。由这个视图可以看出，连接器组件200可使用两个对准构件215、225对准到PCB面板301。在一些实施例中，连接器组件可以需要至少两个对准构件以正确地定位设备PCB305上的连接器主体205和电气引线210。如这里说明的，对准构件215、225可以是可布置在PCB面板中的圆形开口中的圆柱形状的引脚。然而，这些开口可以是诸如椭圆、槽状或正方形之类的任何形状。对准构件225可以从SMT帽220的下表面270（参看图2A）伸出，并布置在PCB轨道315中的开口中，而对准构件215可以从连接器主体205的后面260（参看图2A）伸出并布置在设备PCB305中的开口中。通过在PCB轨道315中而不是设备PCB305上布置对准构件225，设备PCB上的额外空间可用于电气布线和其他电子部件。为了节省设备PCB305上的更多的空间（参看图3），连接器组件200的一些实施例可以在SMT帽220上放置超过一个对准构件而在连接器主体205上不放置对准构件。

实施例具有仅仅布置在SMT帽520上的对准构件的一个这样的实施例是图5所示的连接器组件500。此图示出了示范性插孔连接器组件500的下表面的简化透视图。连接器组件500可以包括连接器主体505，其可以具有多个布置在后外表面560上的电气引线510以安装到PCB。连接器组件500可以具有附着到连接器主体505的前外表面565的可移除的SMT帽520。SMT帽520可以具有从该SMT帽的下表面570突出的两个对准构件515、525以对准PCB上的连接器组件。更具体地说，位于SMT帽520上的两个对准构件515、525可以适配在PCB轨道315中布置的开口内（参看图3），并且可以没有对准构件布置在设备PCB305的开口中。因为没有对准构件布置在设备PCB305中（参看图3），所以相比连接器组件200，此实施例可以为电气布线和其他电子部件节省更多的设备PCB上的空间。

在不脱离本发明的情况下，可以采用对准构件的许多组合。更具体地说，连接器主体505和SMT帽520上的对准构件的数目可以变化。一些实施例可以在连接器主体505上不具有对准构件而在SMT帽520上具有全部对准构件，而其他实施例可以在连接器主体505上布置有一个或多个对准构件并在SMT帽520上布置有一个或多个对准构件。其他实施例可以具有一个或多个不是引脚而是诸如菱形、锥形圆柱、八边形、六边形、正方形和刀片形的对准构件。

图6中描绘一个具有非圆柱形对准构件的这样的实施例，其示出了示范性插孔连接器组件600的下表面的简化透视图。连接器组件600可以包括在后外表面660上布置有多个电气引线610以安装到PCB的连接器主体605。连接器组件600可以具有附着到连接器主体605的前外表面665的可移除的SMT帽620。SMT帽620可以具有一个圆柱形状的SMT对准构件625和一个刀片形状的SMT对准构件615，两者都从SMT帽的下表面670突出以对准PCB上的连接器组件。更具体地说，位于SMT帽620上的两个对准构件615、625可以装配在PCB轨道315中的开口内（参看图3），而在设备PCB305中的开口中可以不布置对准构件，从而为电气布线和其他部件节省设备PCB305上的空间。更进一步，因为对准构件615的矩形形状，所以PCB轨道315中的相应开口通常也一般可以是矩形形状的，或者通常可以是圆形形状的。

在如图7描绘的一些实施例中，可以没有SMT帽。此图示出示范性插孔连接器组件700的下表面的简化透视图。连接器组件700可以包括在后外表面760上布置有多个电气引线710以安装到PCB的连接器主体705。连接器主体705可以由在可以基本由塑料构成的内部主体740周围卷绕的外部金属壳745构成。连接器主体705的前外表面765可以具有用于容纳匹配的连接器的插头部分的插孔腔730以。连接器主体705还可以具有对准构件715、725以对准示范性PCB面板301上的连接器组件700（参看图3）。与前面的实施例中描绘的对准构件类似，对准构件715、725可以是可布置在PCB面板301中的圆形开口中的圆柱形构件（参看图3）。此处，构件725可以从内部主体740的前外表面765延伸并可以布置在PCB轨道315中的相应的开口中（参看图3）。构件715可从连接器主体705的后外表面760伸出并可布置在设备PCB305中的相应的开口中（参看图3）。通过在PCB轨道315上的开口中，而不是在设备PCB305上布置对准构件725，设备PCB上的额外空间可用于电气布线和其他电子部件。

在一些实施例中，对准构件715、725是永久性的，而在一些实施例中，它们可在连接器组件700附着于设备PCB305（参看图3）之后移除。更具体地说，在一些实施例中，在引线710已经连接到设备PCB以后，对准构件725可以从内部主体740移除。移除可以通过简单地从内部主体740断开对准构件725，或可以使用诸如切割操作之类的替代方法。在一些实施例中，对准构件725可以是外部金属壳745的一部分。在这些实施例中，构件725可以是诸如刀片形状、或扩展的"V"形。在一些实施例中，对准构件725可以是永久性的，而在其他实施例中对准构件可以在组装后被移除。在进一步的实施例中，超过一个可移除的对准构件可以布置在前表面765上，并且在一些实施例中没有对准构件布置在后表面760上。

在一些实施例中，多个示范性连接器组件200（1）…200（6）可以安装在单个PCB面板801上，如图8所示。在PCB装配过程中，PCB组件800可以包括六个布置在单一PCB面板801上的连接器组件200（1）…200（6）。六个设备PCB805（1）…805（6）可以中央放置在PCB面板801中并且可以是PCB面板801的可以安装在示范性电子设备140中的部分（参看图1）。每个设备PCB805（1）…805（6）可以具有电子部件接合焊盘区域850，在此处连接器组件200（1）…200（6）的引线可以布置在设备PCB上。如图8描绘的，接合焊盘区域850可以布置在PCB面板801的另一侧，并可以与PCB轨道815中的用于对准构件225的开口邻近地布置。设备PCB805（1）…805（6）可以具有一个或多个可以通过可移除的突出部820连接到设备PCB的PCB轨道815。PCB轨道815可以包括围绕设备PCB805（1）…805（6）的外框架，并且可以布置在设备PCB之间，从框架的一个边缘跨越到框架的相对边缘。PCB轨道315可保护设备PCB免受制造过程中的损伤、可便于设备PCB的处理、并且可以包含验证设备PCB被正确地制造的电气试验检查片。更进一步，PCB轨道815可以为诸如示范性连接器组件200（1）…200（6）的电子部件提供安装支撑。每个连接器组件200（1）…200（6）可通过一个或多个对准构件215、225对准到PCB面板801。例如，构件215可从连接器主体205（参看图2A）伸出并适配到设备PCB805（1）…805（6）中的相应的开口中。构件225可从SMT帽220的下表面270（参看图2A）伸出并适配到PCB轨道815中的相应的开口中。连接器组件200（1）…200（6）的对准构件215、225可以用来正确地对准设备PCB805（1）…805（6）上的PCB焊盘（未示出）上的电气引线210（参看图2A）。通过在PCB轨道815上的开口中布置对准构件225，而不是在设备PCB805（1）…805（6）上布置对准构件225，设备PCB上的额外空间可用于电气布线和其他电子部件。

图9示出了根据此处描述的实施例的将具有对准构件的连接器附着到随后安装在电子设备中的设备PCB的示范性简化过程900。在步骤905中，提供具有对准构件的连接器。在一些实施例中，对准构件中的一个或多个可以布置在可移除的SMT帽上。在其他实施例中，对准构件中的一个或多个可以附着到连接器主体的一个或多个外表面。在步骤910中，提供PCB面板，该PCB面板可以具有至少一个设备PCB和至少一个布置在设备PCB外围的PCB轨道。在步骤915中，连接器上的对准构件可以与PCB面板中的相应的开口对准，并且连接器可以坐落在PCB面板上。在步骤920中，连接器可以附着到设备PCB。在一些实施例中，连接器可以具有可以焊接到设备PCB上的相应焊盘的引线。在其他实施例中，连接器可以具有可压入设备PCB中的相应孔的压合引脚。在步骤925中，该PCB轨道可以从设备PCB移除。在一些实施例中，这可以包括移除将PCB轨道连接到设备PCB的突出部。这可以利用诸如冲压操作、激光操作、锯操作，或断开操作完成。在步骤930中，如果SMT帽被安装在连接器上，则现在可以移除它，仅剩下附着到设备PCB的连接器。在步骤935中，该设备PCB现在可以被安装在电子设备中。

在上文的说明书中，已经参考大量的在不同的实施中可以不同的细节对本发明的实施例进行了描述。该说明书和附图应被看作是说明性的而不是限制性的意义。本发明范围的唯一和排他的指示以及申请人预期的本发明范围是由此申请产生的权利要求集合的文字和等效的范围，以包括诸如任何后续修改的权利要求书发布的特定形式。

Claims (20)

1.一种电气连接器，包括：

可安装到印刷电路板的连接器主体；

附着到连接器主体的外表面的可移除的帽；以及

其中该可移除的帽包括从可移除的帽的下表面突出的对准构件，该对准构件可适配到印刷电路板中的开口内。

2.如权利要求1所述的电气连接器，其中该对准构件是引脚，并且该开口是孔。

3.如权利要求1所述的电气连接器，其中该对准构件是引脚，并且该开口是槽。

4.如权利要求1所述的电气连接器，其中该帽包括作为引脚的两个对准构件，并且该印刷电路板包括作为孔的两个开口。

5.如权利要求1所述的电气连接器，其中该连接器主体包括从连接器的下表面突出并可与印刷电路板中的开口适配的对准构件。

6.一种可移除的电气连接器帽，包括：

簧片，用于将该连接器帽附着到电气连接器主体的外表面；和

对准构件，从连接器帽的下表面突出，该对准构件可适配在印刷电路板中的开口内。

7.如权利要求6所述的可移除的电气连接器帽，其中该簧片包括被配置为与插孔连接器上的保持构件接合的一个或多个保持机构。

8.如权利要求7所述的可移除的电气连接器帽，其中一个或多个保持机构包括形成在簧片的相对侧上的第一和第二凹槽。

9.如权利要求6所述的可移除的电气连接器帽，其中该对准构件是引脚，并且该开口是孔。

10.如权利要求6所述的可移除的电气连接器帽，其中该对准构件是引脚，并且该开口是槽。

11.如权利要求6所述的可移除的电气连接器帽，其中该对准构件包括两个引脚，并且该开口包括两个孔。

12.如权利要求6所述的可移除的电气连接器帽，其中该连接器主体包括从连接器主体的下表面突出并可与印刷电路板中的第二开口适配的第二对准构件。

13.一种在印刷电路板上定位电气连接器的方法，该方法包括：

将可移除的帽安装到该电气连接器的外表面；

其中该可移除的帽包括从该帽的下表面突出的对准构件，并且该印刷电路板包括尺寸制作为容纳该对准构件的开口；以及

在该印刷电路板上放置具有可移除的帽的电气连接器并将对准构件适配到开口中。

14.如权利要求13所述的方法，其中该对准构件是引脚，并且该开口是孔。

15.如权利要求13所述的方法，其中该对准构件是引脚，并且该开口是槽。

16.如权利要求13所述的方法，其中该对准构件包括两个引脚，并且该开口包括两个孔。

17.如权利要求13所述的方法，其中该连接器主体包括从连接器主体的下表面突出并可与印刷电路板中的第二开口适配的第二对准构件。

18.一种用于制造电子设备印刷电路板的印刷电路板面板，该印刷电路板面板包括：

外框架，具有多个可移除的突出部，所述多个可移除的突出部将该外框架连接到布置在外框架内的多个设备板；

该外框架还包括用于容纳电子部件的对准构件的开口；

其中该开口被设置为与设备板上布置的电子部件接合焊盘相邻；

多个内轨道，布置在多个设备板之间，并且起始于外框架的一侧并终止于外框架的相对一侧；以及

其中该内轨道通过一个或多个可移除的突出部连接到该设备板。

19.如权利要求18所述的印刷电路板面板，其中该对准构件是引脚，并且该开口是孔。

20.如权利要求18所述的印刷电路板面板，其中该对准构件是引脚，并且该开口是槽。