CN1221997A - 高密度边卡连接器 - Google Patents

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Abstract

一种电连接器具有:一个具有至少一个凹窝的绝缘壳体;一个可移走地固定在绝缘壳体上并封闭至少一部分凹窝的保持件,它具有至少一个与凹窝连通的孔眼;一个第一部分设在凹窝内而第二部分设在孔眼内的导电终端;及一个装在终端的第二部分上的表面安装件。保持件将终端保持在绝缘壳体内。制造电连接器的方法包括下列步骤:将终端插入凹窝内;将保持件连结到绝缘壳体上,使终端的安装部位在孔眼内;及将表面安装件固定到终端的安装部上。

Description

高密度边卡连接器
本申请要求给予1997年12月23日提出并在本文被参考引用的美国临时专利申请60/068,664号的权益。
本发明涉及电连接器。更具体点说，涉及高密度边卡(edge card)连接器。
边卡连接器已被采用有相当长的时间。如同许多其他型式的连接器那样，这种连接器在尺寸减小、终端节距和电效能方面也在不断地改进。为了减小连接器的尺寸并在许多情况下增加信号密度，必须减小终端节距。
减小终端节距需要减少终端之间的绝缘材料用量，从而在终端之间造成极薄的壁。将终端插入到终端窝内能造成终端窝之间这种薄壁的破裂。而且沿着连接器的纵长尺寸能发生应力积聚。但连接器壳体壁厚的减薄使壳体较少能抵挡应力积聚。结果，连接器会弯曲。这将有害地影响到连接器安装在电路板上的适应性并造成对准的困难，特别是对用接触垫片在印刷电路板上作表面安装的连接器。
另外，许多现有的设计采用较长的接触臂为的是得到足够的偏转来适应子插件(子板)的厚度公差并在连接器的触点和终端之间得到良好的接触法向力。这会增加连接器的阻抗并能过分地增加歪斜。
本发明的一个目的是要减少在连接器壳体上的应力积聚。
本发明另一个目的是要在将终端(接线端)插入到壳体内时能用较小的保持力。
本发明的另一个目的是要在终端插入后用一固定在壳体上的元件将终端夹持在壳体内的位置上。
本发明另一个目的是要提供在操纵时具有有助于将终端保持在绝缘的壳体内的性能的终端。
本发明另一个目的是要提供能相对于壳体而移动的终端，以便适应连接器本体和安装连接器的印刷电路板在热膨胀系数(CTE)上的差异。
本发明另一个目的是要采用易变形的元件如焊球将终端固定在壳体上。
本发明另一个目的是要提供一个能以端对端的外形与另一个连接器紧密地叠接的连接器。
上述这些和其他一些目的可通过本发明的一个方案所提供的电连接器来达到，该连接器包括：一个具有至少一个凹窝(凹腔)的绝缘壳体；一个可移走地固定在绝缘壳体上并封闭至少一部分凹窝的保持件，该保持件具有至少一个孔眼与凹窝连通；一个具有设在凹窝内的第一部分和设在孔眼内的第二部分导电终端；和一个装在终端的第二部分上的表面安装元件。该元件将终端保持在绝缘壳体内。
上述这些和其他一些目的可通过本发明另一方案所提供的卡边连接器来达到，该连接器包括：一个绝缘壳体、一个导电终端、一个保持件和一个表面安装元件。绝缘壳体具有：一条用来接纳卡边的槽；一个与该槽连通的凹窝(凹腔)和一对导柱，每一导柱各有沟道与接纳卡用的槽连通。导电终端具有一个设在凹窝内用来接合卡边的配合部和一个从凹窝伸出的安装部。保持件固定到绝缘壳体上并有一孔眼与接纳终端安装部的凹窝连通。保持件可防止终端从凹窝中脱出。表面安装元件连结到终端的安装部上。
上述这些和其他一些目的还可通过本发明另一方案所提供的电连接器的制造方法来达到，该方法包括下列步骤：提供一个设有凹窝(凹腔)的绝缘壳体；提供一个具有安装部的导电终端；提供一个具有孔眼的保持件；提供一个表面安装元件；将终端插入凹窝内；将保持件装到绝缘壳体上，其中终端的安装部处在孔眼内；及将表面安装元件固定到终端的安装部上。保持件将终端保持在凹窝内。
在参阅说明书和附图后，本行业的行家当可对本发明的其他一些应用和优点有清楚的了解，在附图中：
图1为实现本发明的连接器的侧立视图；
图1a为图1中的一部分的详图；
图2为图1中的连接器的端视图；
图3为图1中的连接器的顶视图；
图3a为图3中沿ⅢA-ⅢA线切开的剖视图，示出终端插在连接器壳体的主要部分内；
图3b为图3中沿ⅢB-ⅢB线切开的剖视图，示出终端用终端保持件固定在连接器壳体内；
图4a为图3a中的一部分的详图，示出终端被保持在连接器内；
图4b为图3a中的一部分的详图，示出终端已部分从连接器壳体内退出；
图5为图3b中的一部分的详图，示出终端保持元件的一个特点；
图6为图3b中的一部分的详图，示出终端保持元件的另一个特点；
衅7示出图1中的连接器连同一个配合的子插件；
图8为图7中的一部分的详图；及
图9为端对端排列的两个按照本发明的连接器的侧视图。
图1-3示出本发明的连接器10的各个视图。连接器10具有三个主要构件，即一个主体11、终端13和一个终端保持件15。一般地说，装配连接器10是把终端13插入到主体11内，然后将终端保持件15固定到主体11上，由该保持件将终端13保持在主体11内。每一构件都将在下面详细说明。
主体11由合适的介电材料制成。主体11可具有一个一般为平面的基部和两条平行的、纵长走向的槽17(见图3)，该槽以边缘的构形来接纳子插件B。
主体11包括设在一端的两个直立的开口的导柱19。导柱19包括一个通过枢轴销23可绕枢旋转地装在每一导柱19内的闩锁件21。闩锁件21可在一个基本上垂直的位置(图1中实线所示)和一个弹出位置(图1中虚线所示)之间旋转。闩锁件21包括一个在底端的弹出脚25和一对相对的凸轮片27，该凸轮片用来推动导柱19的两个部分使它们一同抵压在插入子插件B的表面上。国际公报WO 97/08782在这里被参考引用，该公报对上述将子插件B保持在连接器10内的结构有较详细的说明。
导柱29与主体上的导柱19相对。导柱29包括与主体11上的槽17对准的槽31，以便用来接纳插入的子插件B的侧边。如图8所示，导柱29有一个一般与主体11的底面35垂直的表面33和一个倾斜的表面37。倾斜表面37用来作为导入面以便将子插件B插入连接器10内。表面33可协助将子插件B插入在连接器10内，下面将较详细地说明。
最好，每一导柱29的上端被退切，以便形成倾斜的表面39。这样数个连接器10便可端对端地放置，如图9所示，下面还将较为详细地说明。
参阅图1和3，多个终端窝41排列在主体11上每条槽17的两侧。凹窝41接纳各自的终端13，使它与沿着插在槽17内的子插件B的边设置的接触垫片(未示出)接合。
凹窝41包括侧表面43、45和上表面47、49，当终端13放到主体11内时，这些表面分别与终端13上的相应部分对接。凹窝41内的表面43、47、49形成终端13在主体11内定位的基准表面。这个特点在下面还要详细说明。
主体11还包括沿着底表面35在相对的外表面上制出的突缘51。突缘51连同在主体11的中央部分上制出的孔53，可协助将终端保持件15固定到主体11上。例如，终端保持件15可沿着底表面35定位并用突缘51和孔53固定闩锁件从而将终端保持件15固定到主体11上。
图3a、3b、4a和4b示出定位在主体11内的终端13。每一终端13包括一个从基部57伸出的带锥度的悬梁55。悬梁55在其与基部57相对的远端包括一个接触面59。
基部57包括侧表面61、63；上表面65、67；和下表面69，它们分别与凹窝41的表面43、45、47、49和终端保持件15的配合面配合。各该表面的配合有助于将终端13对准并保持在主体11内。
侧表面61有一从其上伸出的保持钩71。倒钩71穿入凹窝41的侧表面43内，以便将终端13保持在主体11内，一直到终端保持件15能够固定到主体11上为止。图4a显示终端13合适地坐落在主体11内的情况。
保持钩71的定位朝向侧表面61的下端，借以防止终端13旋转而从主体11上脱出。通过将保持钩71设在表面61的下端，侧表面63的上部97就不能从主体11上脱出。如图4b所示，当终端13旋转时，上部97会与凹窝41的侧表面45冲突。这个特点可附加地将终端13保持在主体11内，一直到终端保持件15能固定到主体11上为止。
基部57还包括一个终端脚73，以便接受一个易熔件75如焊球，用来将连接器10表面安装到一个基片(未示出)上。易熔件75通常具有一个比终端保持件15上的孔79的横向尺寸略大的横向尺寸。这样，易熔件75还可起到将终端13固定在适当位置上并将终端保持件15夹持在主体11上的作用。易熔件75用传统的回流(软溶)技术在终端13和电路基片上的接触垫片之间构成连接。
易熔件75是这样固定到终端脚73上的：将焊药(未示出)施加在孔79内，然后将单个易熔件75放置在孔79上。接着使连接器进行第一回流操作，以便熔化焊药并将易熔件75熔融到终端13的脚73上。再通过第二回流操作将连接器10连结到基片S上。
图1和3b显示终端保持件15。最好保持件15由模制的介电材料制成。保持件15包括一个与主体11的底表面35和终端13的表面69、71对接的配合面77。保持件15包括多个孔眼79，其大小可接纳终端13的终端脚73和至少一部分易熔件75。孔眼79最好比终端脚73的尺寸大，以便使终端脚73可沿纵向移动而不会被形成孔眼79的壁干扰。
终端保持件15包括设在其两个相对端而与主体11的突缘43接合的闩锁81和设在中央与主体11的孔53接合的闩锁83。闩锁81、83最好为与终端保持件15整体模制出的悬臂件。
闩锁81包括一个柔性臂85和一个与突缘43接合的卡爪87。闩锁83由两个相对的部分89a、89b构成。每一相对部89a、89b各有一个柔性臂91a、91b和一个卡爪93a、93b。与闩锁81的卡爪87略有不同，卡爪93a、93b各有一个与传统闩锁倾斜方向相反的表面95a、95b。倾斜表面95a、95b分别与孔53的两个相对边接合，以便将件15保持在主体11内。
表面95a、95b的倾斜有助于适应在主体11和终端保持件15之间的公差变化。这个潜在的公差吸收量可由尺寸T代表，这个尺寸是由表面95a的内侧边和表面95b的外侧边之间的高度差限定的。实质上，在闩锁83所产生的弹簧力的作用下，终端保持件15被拉向主体11的底平面，表面95a、95b被用来作为靠模面。换句话说，终端保持件15的固定系统能够吸收在主体11和终端保持件15之间的垂直公差，还能吸收终端13的基部57的垂直尺寸的公差。最好，表面95a、95b与闩锁83的横向轴线成为约27°的角度。
现在说明连接器10的装配。最初，主体11、终端13和终端保持件15都是分开的元件。第一装配步骤为将终端13插入到主体11的凹窝41内。图4a示出终端13适当地插在凹窝41内的情况。当坐落在凹窝41内时，终端13的侧壁63与凹窝41的侧表面43对接，而终端13的上表面65、67与凹窝41的上表面47、49对接。
在凹窝41和终端13之间的接触点构成基准点，分别以箭头Z1、Z2和L3指出。基准点有助于将终端13定位在主体11内。具体地说，基准点Z1和Z2有助于将终端沿纵向(即图3b中从底到顶的方向)定位在主体11内。而基准点L3有助于沿侧向(即图3b中从左侧到右侧的方向)定位在主体11内。
如图4a所示，当终端13的侧壁63与凹窝41的侧表面45对接时，在终端13的侧壁61(不计倒钩71)与凹窝41的侧表面43之间存在着间隙。但倒钩71的长度大于在终端13的侧壁61和凹窝41的侧表面43之间的间隙。结果，一部分倒钩71就穿入到凹窝41的侧表面43内。倒钩71使终端13能够在主体11内沿纵向略为移向而仍与凹窝41的侧表面43接合。这样可有助于缓和任何可能发生的应力，这种应力例如由于在主体11和基片所用材料之间的热膨胀系数(CTE)不匹配便可发生，而所谓基片例如是要将连接器10装在其上的印刷电路板(未示出)。
倒钩71产生一个小的保持力，该力足够将终端13保持在壳体11内，以便在连结终端保持件15之前对它进行操纵，但在使用条件下，该力不能完全保持。与传统的连接器相比，这个小的保持力作用在主体11的部位S1、S2上所产生的应力比较小。这个小的保持力不会使主体弯曲或使相邻凹窝之间的腹壁破裂，而这些对传统的连接器有时是会发生的。表面63沿着表面43的接触和倒钩71与表面45的点接触，使终端13可独立于壳体11而移动。
在将终端13插入主体11内后，就可将终端保持件15固定到主体11上。具体地说，终端保持件15被定位成与主体11的下表面35对接。终端保持部分上的闩锁81、83分别与主体11上相应的突缘51和孔53接合。
当适当地固紧在主体11上后，终端保持件15的配合面77便与终端13的下表面69对接。在凹窝41和终端13之间的接触点构成另一个基准点，用箭头Z3指出，这个基准点有助于使终端13在主体11内沿纵向定位。
连接器10的装配现在就完成了。在装配后采用公知的表面安装技术(SMT)将连接器10连结到基片(未示出)上。一旦连结到基片上，连接器10便可接纳子插件B，如图2所示。
一般为垂直的表面33可协助将子插件B保持在槽17内。类似于凹窝41的安排，垂直表面33可阻止子插件B旋转以免从槽17内脱出。在转动子插件B时，子插件B的角将与垂直表面33冲突，如图8中虚线所示。只有驱动杠杆21才能使子插件B绕过垂直表面33。
如图9所示，本发明的连接器10能紧密地端对端叠放。倾斜的表面39由于留出足够的空间使闩锁21能向外摆动来退出子插件B，因而能这样叠放。
本发明有很多优点。连接器可达到高密度、细节距，并能保持一个可靠的、可重复的终端到绝缘体界面。由于采用具有低电感的短电路，通过连接器的传播(传输)延时被大为减少。本发明的细节距的连接器占用的印刷电路板空间最小。在严峻的冲击和振动的环境下也有较高的可靠性。
所公开的连接器结构还能在热膨胀的条件下随同印刷电路板沿纵向移动而不会被CTE的差异妨碍。终端只在其基部的端头上被保持着，终端脚可以没有阻力地随着印刷电路板的膨胀和收缩相对于壳体而移动。这样就可防止终端到壳体的应力积聚和随后的施加在焊球到终端及/或焊球到印刷电路板界面上的力的积聚。由于在壳体的要被装配的零件之间采用能吸收公差的固定结构，因此能经济地进行制造。
在后面所附权利要求中所限定的本发明的范围内应包括那些在本发明的基础上，不脱离本发明的原理，对本发明作出的各种修改、变动及/或等同替代。

Claims (26)

1．一种电连接器，它包括：
一个绝缘壳体，设有至少一个凹窝；
一个保持件，可移走地固定在所说绝缘壳体上并封闭至少一部分所说凹窝，所说保持件设有至少一个与所说凹窝连通的孔眼；
一个导电终端，具有设在所说凹窝内的第一部分和设在所说孔眼内的第二部分；及
一个表面安装件，安装在所说终端的所说第二部分上；
从而所说保持件能将所说终端保持在所说绝缘壳体内。
2．按照权利要求1的电连接器，其特征为，所说表面安装件可热变形。
3．按照权利要求2的电连接器，其特征为，所说热变形件为一焊料体。
4．按照权利要求1的电连接器，其特征为，所说保持件还具有一个用于固定在所说绝缘壳体上的闩锁。
5．按照权利要求4的电连接器，其特征为，所说闩锁具有：
至少一个有一远端的臂；及
一个设在所说远端适宜吸收在所说绝缘壳体和所说保持件之间的装配公差的卡爪。
6．按照权利要求5的电连接器，其特征为，所说卡爪包括一个相对于所说臂倾斜的配合面。
7．按照权利要求1的电连接器，其特征为，所说绝缘壳体在纵向上延伸而所说终端横越所说纵向设置。
8．按照权利要求1的电连接器，其特征为，所说终端的位置被所说绝缘壳体和所说保持件上的表面至少在一个方向上固定。
9．按照权利要求8的电连接器，其特征为，所说一个方向为在所说绝缘壳体的纵向以外的其他方向。
10．按照权利要求8的电连接器，其特征为，所说一个方向可以是所说绝缘壳体的纵向以外的任一方向。
11．按照权利要求1的电连接器，其特征为，所说终端具有一个适宜与所说凹窝的一个表面接合的突部，用来将所说终端保持在所说凹窝内。
12．按照权利要求11的电连接器，其特征为，所说突部被设在所说终端的下部，以防止所说终端从凹窝内脱出。
13．一种卡边连接器，它包括：
一个绝缘壳体，该壳体具有：一条用来接纳卡边的槽；一个与所说槽连通的凹窝；和一对导柱，各有沟道与接纳卡边的所说槽连通；
一个导电终端，该终端具有：一个用来接合卡边的设在所说凹窝内的配合部；和一个从所说凹窝伸出的安装部；
一个可固定到所说绝缘壳体上并具有一个孔眼的保持件，该孔眼与所说凹窝连通并接纳所说终端的所说安装部，所说保持件可防止所说终端从所说凹窝内脱出；及
一个连结在所说终端的所说安装部上的表面安装件。
14．按照权利要求13的卡边连接器，其特征为，所说导柱中的一个导柱的所说沟道在其近端有一个一般为垂直于所说绝缘壳体的卡保持面，而在其远端则有一个相对于所说卡保持面而倾斜的导入面。
15．按照权利要求13的卡边连接器，其特征为，所说表面安装件可热变形。
16．按照权利要求15的卡边连接器，其特征为，所说热变形件为一焊料体。
17．按照权利要求13的卡边连接器，其特征为，所说保持件还具有一个用于固定在所说绝缘壳体上的闩锁。
18．按照权利要求17的卡边连接器，其特征为，所说闩锁具有：
至少一个有一远端的臂；及
一个设在所说远端适宜用来吸收在所说绝缘壳体和所说保持件之间的装配公差的卡爪。
19．按照权利要求18的卡边连接器，其特征为，所说卡爪包括一个相对于所说臂倾斜的配合面。
20．按照权利要求13的卡边连接器，其特征为，所说绝缘壳体在纵向上延伸，而所说终端则横越所说纵向设置。
21．按照权利要求13的卡边连接器，其特征为，所说一对导柱中的一个导柱有一杠杆可用来将卡从连接器中弹出，而所说一对导柱中的另一个导柱有一倾斜面适宜与端对端关系叠接的第二连接器上的杠杆邻接。
22．一种制造电连接器的方法，它包括下列步骤：
提供设有凹窝的绝缘壳体；
提供设有安装部的导电终端；
提供设有孔眼的保持件；
提供表面安装件；
将所说终端插入到所说凹窝内；
将所说保持件连接到所说绝缘壳体上，其中所说终端的所说安装部位在所说孔眼内；及将所说表面安装件固定到所说终端的所说安装部上；
从而所说保持件可将所说终端保持在所说凹窝内。
23．按照权利要求22的制造电连接器的方法，其特征为，提供终端的步骤包括一个提供具有突部的终端的步骤，而将终端插入的步骤包括使所说突部与所说凹窝的一个壁接合的步骤。
24．按照权利要求23的制造电连接器的方法，其特征为，所述接合步骤产生的力足够将所说终端保持在所说凹窝内一直到连结保持件的步骤。
25．按照权利要求24的制造电连接器的方法，其特征为，所说力小于在使用所说连接器时将所说终端保持在所说凹窝内所需的力。
26．按照权利要求23的制造电连接器的方法，其特征为，提供终端的步骤包括一个提供在下端具有突部的终端的步骤。
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