CN1278369A - 边缘界面电连接器 - Google Patents

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Abstract

一种用于电子装置的边缘界面电连接器(75)及其结构,在印刷电路板(50)的侧面或边界面(110)上设置电接触部件(78),并用弹簧接触部件(77,78)将诸如电池(60)之类的元件和其上的其它附件进行互连。

Description

边缘界面电连接器
                      发明的领域
本发明总体涉及电连接器。具体地说，本发明涉及在用于诸如无线电话等电子装置中的元件的电接触结构。
                      发明的背景
由于无线电话能够灵活地进行联络，因而无线电话越来越普及。通常，无线电发射塔和卫星系统的增多分别可使更多的用户接入无线电话系统，即使是在乡村或偏辟的地方也能如此。这样愈加普及，将导致需求有竞争性的产品规格或标准的精于此行业的消费者。例如，预定的性能参数一般包括改进信号质量、操作特性和耐用性，同时保持美观愉悦的外观。此外，许多用户希望改进便携性，通常便携性本身表示按细长和小型化的设计提供产品，但这可能影响其它性能参数。
如上所述，许多很普及的手持式电话正在进行小型化。确实，许多流行的型号仅有11-12厘米的长度。便携式无线电话使用通常控制无线电话操作的内置印刷电路板。由于印刷电路板设置在无线电话内，因而其尺寸也因便携式无线电话的小型化而缩小。遗憾的是，无线电话的期望操作和性能参数可能潜在地要求大量的在印刷电路板表面上的专用空间。因此，期望更加有效地利用印刷电路板上的有限空间。
这种小型化还可能导致与例如外部安装的附件和电池等其它部件的复杂的机械和电连接，这些附件和电池通常必须与用于机械支撑的壳体互连，并连接到用于电连接的内置印刷电路板上。例如，通常利用安装在壳体中间位置上的弹簧接触部件来构成电池连接使得该弹簧接触部件在壳体和印刷电路板之间(即被夹置)纵向延伸然后抵靠在印刷电路板表面的接触器上。遗憾的是，这种结构相对较近地把电接触部件安置在一起，从而可能潜在地使用户不经意地短路该接触部件。这可能发生在用户将例如金属钥匙等导电物体极接近于电话系统连接器或多余的备用电池放置而致使该钥匙或这些钥匙将这两个接触部件短路。此外，由于弹簧接触部件的端部可能变形和伸入邻近的接触焊盘周围的区域，因而该结构一般需要在邻近印刷电路板上的接触部件的区域中的专用不得入内(keep-out)区域。然而遗憾的是，该不得入内区域会浪费有用的印刷板空间。
图1A和1B展示具有弹簧连接器70的常规便携式无线电话10的一个实例，其中连接器70用于通过壳体30互连电池60与印刷电路板50。在组装时弹簧连接器70与印刷电路板50形成接触角18。如图1B所示，构成该连接器70，使其抵靠在印刷电路板接触焊盘51、52上并且一般与相邻的不得入内区域19相关地设置。如图2A-2C所示，当外力传入连接器70上时，其被印刷电路板的表面阻挡并产生变形。遗憾的是，这种变形可能将永久性的结构不稳定性引入电接触，这可能引起电故障或使性能不合格。并且，这种互连结构通常还利用了印刷电路板50表面上的相对大的安装或接触区域。
                    本发明的目的和概述
因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的无线电话的附件和电源的互连。
本发明的另一个目的在于提供一种使印刷电路板上所需的表面空间尺寸最小化的电连接器界面。
本发明的再一个目的在于提供一种容易制造和可防止最终用户不经意地短路的连接器。
本发明的再一个目的在于提供一种具有电池互连结构的无线电话，其中该互连结构可防止因外力引入的结构变形。
这些和其它目的、优点和特征由一种边缘界面连接器来实现，该边缘界面连接器将所需部件与设置在例如无线电话之类的装置中的印刷电路板电性互连。特别是，本发明的第一方案是一种包括前盖部件和后盖部件的无线电话。构成该后盖部件使其覆盖前盖部件并与前盖部件相配合地连接，以在它们之间提供通道。后盖部件包括位于其中的电池腔室。无线电话还包括设置在前盖部件与后盖部件中间的通道中的印刷电路板。该印刷电路板包括处在其上的一对电池边缘接触焊盘。无线电话还包括设置在后盖部件端部中的至少一个和一般为多个的细长弹簧接触部件，以便所述弹簧接触部件与所述印刷电路板电池边缘接触焊盘电接触。最好，设置和构成细长弹簧接触部件，使其可按照施加于其上的外力自由地相对于印刷电路板垂直地延伸和缩回。有利的是，与许多常规连接器不同，这种结构可减少弹簧接触部件发生不希望变形的可能性。
在优选实施例中，多个弹簧接触部件包括为正和负弹簧接触部件的至少两个接触部件。正和负弹簧接触部件具有上部和下部。电池设置在壳体的腔室中，以便正和负弹簧接触部件的上部与各电池的正和负终端触点接触，其下端部与印刷电路板上的相应的各电池边缘接触部件接触，从而在其间限定电池电路。有利的是，正和负终端和边缘接触部件可在例如印刷电路板的相对侧上彼此分开，以使因终端用户引起的端子间的短路可能性减至最小并减少有用板空间的占用。利用常规连接器技术不能实施这种接触部件的散布或间隔。
在另一个优选实施例中，细长的弹簧接触部件包括支撑体，设置该支撑体使得在壳体中适当对准地固定弹簧接触元件，以确保在一端上与印刷电路板接触焊盘而在另一端上与元件或外部安装的附件(例如电池)电接触。
因此，构成该边缘界面连接器，使其在结构上具有弹性，以便当弹簧接触部件组装在无线电话上时它可使与印刷电路板电啮合的所需空间最小，从而该细长的弹簧接触部件可按照施加于其上的外力自由地相对于印刷电路板垂直地延伸和缩回。
本发明的另一个方案是一种边缘界面电连接器。该连接器包括具有第一和第二侧的连接器支撑体和从支撑体的第一侧延伸的至少一个连接器上接触部件。该连接器还包括从支撑体的第二侧延伸的至少一个连接器下接触部件，其中各连接器上接触部件与至少一个连接器下接触部件中的相应连接器下接触部件电连接。该连接器还包括具有纵向表面和侧面的印刷电路板并包括在至少一个侧面上的至少一个侧边边缘接触焊盘。连接器下接触部件从支撑体延伸到印刷电路板的侧面，以抵靠在印刷电路板侧边边缘接触焊盘上并与其电连接。最好，在支撑体中构成连接器下接触部件，使其可按照施加于其上的力相对于印刷电路板自由地向上和向下延伸。
在优选实施例中，边缘界面连接器下接触部件包括第一和第二部分。第二部分相对于第一部分成某一角度延伸，第二部分与侧边边缘接触部分啮合，以便它可按照施加于其上的力相对于所述印刷电路板自由地向上和向下延伸。这种结构有利地提供了较大的接触表面，以确保下接触部件与印刷电路板之间的电接触，还可提供较大的弹簧力以使下接触部件牢固地抵靠在预定印刷电路板接触部件上。在一个实施例中，印刷电路板侧边边缘接触部件包括定位于所述印刷电路板的至少一个切口中的电接触焊盘。该切口可经由例如其中的电通路电连接至印刷电路板上的电路。
在下面的说明中将详细解释本发明的前述和其它目的和方案。
                     附图的简要说明
图1A展示现有技术的在无线电话中电池与印刷电路板的连接。
图1B展示现有技术的组装到印刷电路板上的连接器。
图2A展示在其上施加外力之前图1B的现有技术的连接器。
图2B展示因外力而偏转的图1B的现有技术的连接器。
图2C展示在结构变形之后的图1B的现有技术的连接器。
图3是展示本发明一个实施例的边缘界面连接器的部分剖切的透视图。
图4是使用如图3所示本发明实施例的无线电话的分解图。
图5是按照本发明另一实施例的边缘界面连接的部分端部透视图。
图5A是图5所示界面的局部侧视图。
图6是按照本发明另一实施例的边缘界面连接的部分端部透视图。
图7是按照本发明再一实施例的边缘界面连接的部分透视图。
图7A是图7所示实施例的替换实施例的局部透视图。
图8是按照本发明的边缘界面连接的替换实施例的部分透视图。
图9是按照本发明的边缘界面连接的另一实施例的局部透视图。
图10是按照本发明的边缘界面连接的再一实施例的局部透视图。
图11是按照本发明的边缘界面连接的附加实施例的局部透视图。
图11A展示在外力引入其上之前设置的本发明的一个实施例。
图11B展示在施加外力的情况下图11A的互连。
图11C展示在去除图11B的力之后图11A的互连。
                  优选实施例的描述
下面，参照展示本发明优选实施例的附图更详细地说明本发明。但是，本发明可以按许多不同的方式来实施，并不限于在本说明书中提出的这些实施例。所有附图中，相同的标号表示相同的元件。为清楚起见可夸大表示其尺寸。在本文中所用的术语“印刷电路板”意指包括任何微电子封装衬底。
图3和4展示本发明的优选实施例。如图4所示，无线电话20包括前盖部件40和后盖部件30。最好设定前盖部件40和后盖部件30的尺寸并使它们相配合地连接在一起，以便在它们之间构成通道或腔室35。印刷电路板设置在前盖部件40和后盖部件30之间的通道35中。无线电话20一般还包括与其有关的电池60。最好，电池60安装在电池腔室66中，电池腔室66形成在后盖30的外部可够到并露出的表面上。还如图所示，无线电话20包括至少一个用于将电池60和印刷电路板50电连接的边缘界面电连接器75。
印刷电路板50包括纵向表面和侧面并设置于壳体内以便其纵向表面(图7A，100)平行于一平面延伸，当将电话握在用户手中时该平面由无线电话的从顶部延伸到底部和从侧边到侧边延伸的直线限定。正如这里的使用，印刷电路板的侧面110垂直于纵向表面并由延伸经过无线电话宽度(当握在用户手中时从前到后)的平面限定。例如，矩形印刷电路板具有两个外纵向表面(顶部和底部)和四个侧面(侧边)。印刷电路一般形成在板的由绝缘层隔离的一个或多个导电层上，该绝缘层构成板的纵向表面。侧面一般是形成板边缘周边壁的表面。此外，如图5所示，可垂直于板的纵向表面形成例如细长或圆形“通路”之类的小孔。并且，可垂直于印刷电路板周边的纵向表面并在周边边缘内部形成中间通路，以限定在该处的中间侧面(未示出)。
如图5所示，印刷电路板50包括设置在侧面110(最好是端部侧面110a)上的一对电池边缘接触焊盘55。电池60还包括最好设置在邻近于后盖部件30的电池端部上的一对相应的导电终端触点65(图3和4)。边缘界面连接器75包括电导通的上接触部分77和下接触部分78。各上接触部分77与一个电池触点55啮合而下接触部分78与相应的印刷电路板电池边缘接触焊盘55啮合以在它们之间形成电池电路通路。有利的是，如图7A所示，边缘界面连接允许其它元件最接近于边缘接触部件55放置，而不需要如常规设计通常所规定的不得入内区域。例如，常规设计一般需要不得入内区域，该设计不仅包括接触表面区域，而且包括接触部件的机械固定装置，以及在互连元件之间例如印刷电路板与壳体之间的累积公差。遗憾的是，各种累积公差实际上很可能在有用的板空间上引起相对较大的不得入内区域。
返回图5，连接器75最好包括支撑体76，并且设置该连接器75使其在结构上固定细长的弹簧接触部件74，弹簧74限定上接触部分77和下接触部分78。细长的弹簧接触部件74使得源于下部78的长度产生固有的几何结构优点，对于在印刷电路板焊盘55的更牢固的连接来说，提供了较大的弹簧弹性或弹力。弹簧接触部件74的该长度或结构在较长的距离上提供平稳的力，并具有相关的改进的弹簧常数或(k)值。过去，设定下弹簧的肘部或弯折部分的表面积大小以获得所需的预定长度，从而提供预定的弹簧常数(k)。支撑体76最好由塑料、树脂或弹性体构成，上部77和下部78最好由弹性弹簧金属支脚例如经过热处理的铜钨或铍铜构成。此外，弹簧接触部件上部77和弹簧接触部件下部78也可以是被形成预定形状然后插入(或模制入)支撑体76中的有弹性的导电材料的连续长度部分。
支撑体76可以按许多方式组装成无线电话。适当的装配技术例子包括热压凹接合(staking)、粘接和设定连接器尺寸以压入或卡合在其中一个壳体部件中。并且，正如本领域的技术人员所认识到的那样，连接器75可以有许多其它的结构，例如在其中一个壳体部件30、40中一体地形成细长的弹簧接触部件74(或上接触部分77和下接触部分78)，从而不需要单独的支撑体76(未示出)，但不限于此。
弹簧接触部件78的上部最好构成为伸出壳体延伸预定的距离以便它可与例如电池或其它附件电连接。在一个优选实施例中，如图5A所示，上部77沿弧形伸出支撑体76a的第一侧边而下部78伸出与第一侧边76a相邻的支撑体76b的第二侧边。这种构形将连接器的上部定位在支承体的顶部之下或基本上与其平齐。另一方面，如图8和10所示，上部77′可伸出支撑壳体76c的第三侧边从而到达支撑体76之上。
弹簧接触部件78的下部包括下边缘电接触部件78b和弹簧支脚78a。弹簧接触部件的下部也可以按许多方式构成。在图5、9和10中示出示例性的结构。图5展示带有两个垂直延伸的弹簧接触部件74的一个支撑体76。图9展示带有形成为“L”形278的两个弹簧接触部件下部的一个支撑体276。下部278包括两个部分，即垂直部分278a和有角度地连接到第一部分上的水平部分278b(图中示出90度)。有利的是，该结构可提供增加的弹簧弹性或弹力。图10表示带有两个水平延伸的细长下部378的支撑体376的另一个实施例。在一个实施例中，印刷电路板接触焊盘和下弹簧接触部件38b构成为具有互补的曲率(图6)。
支撑体76还可按许多方式构成。在图3、5、10和11中示出示例性的支撑体结构。图3展示带有从侧边伸出(side exiting)的上部78的支撑体76。图5展示固定有从侧边伸出的两个细长弹簧接触部件74的水平细长的支撑体176。图10展示带有两个从顶部伸出的上部77′和两个水平延伸的下部378的矩形支撑体376。图11表示两个分开的壳体476，各壳体有单个细长的弹簧接触部件74。
有利的是，这种结构允许电池端子分开一段距离，从而有助于防止其上的不经意的短路且同时不必牺牲电路板空间。例如，当被松散地装载在盒子等中的情况下，在例如钢笔或汽车钥匙之类的金属物体接触电池或电话系统连接器上的相对密排的端子时，常规的方式容易短路。有利的是，本发明允许电池触点或系统连接器的接触部分彼此分开一定的距离，该距离可减少发生这种短路事件的可能性。例如，如图11所示，在侧接触面110的相对的侧边上设置接触部件55(在电池上相应地分开电池端子)。优选地，在电池接触部件55之间并因此在电池端子65之间间隔1-4厘米。为了保护和隔离正负端子，在它们之间间隔3-4厘米更好。
如图11A-11C所示，将弹簧78的下部上的边缘界面接触部件78b邻近于印刷电路板50设置和固定，以便它可自由地相对于印刷电路板移动或移过印刷电路板。换句话说，它可自由地相对于印刷电路板50进行延伸和缩回。这样，在机械冲击期间，如果弹簧接触部件74应该承受升高的力，那么弹簧接触部件78的下部不会被印刷电路板拦截，可根据施加于其上的力自由地延伸。有利的是，这种结构使边缘接触部件78b的变形最小，同样地，在机械冲击期间或其之后，仍能够保持与印刷电路板55上的接触焊盘的适当电接触。
利用与印刷电路板上的所需电路元件电连接的印刷电路板边缘上的镀敷的接触焊盘可形成印刷电路板50上的边缘接触部件。优选地，利用本领域技术人员众所周知的镀敷的“通路”孔的技术形成接触焊盘。一般来说，使用镀敷孔(垂直于一个或多个纵向表面)和印刷电路板的某些层(内层，表面层或两者)(垂直于接触焊盘或通孔)实现与电通路中适当位置的电连接。另一方面，诸如连接器上的U形勾扣之类的增加的元件也可在印刷电路板的边缘附近设置，以便它接触顶部和/或底部轨迹并在电路板上提供用于弹簧接触部件74(未示出)的电连接焊盘。这种结构类型可减少印刷电路板边缘的镀敷成本。
在优选实施例中，如图5、6和7A所示，在边缘接触区域中形成一个或多个切口(insets)(或凹口)90、91并在其中设置接触焊盘55。通过调整弹簧接触点78b使其设置在板的凹陷区域中，该切口使得壳体的外壁和印刷电路板靠近地设置。优选地，接触焊盘55包括锯齿状边缘，以使可能影响或降低电连接的被捕获的尘埃等最少。同样地，也可使弹簧接触部分78b具有波纹以提供类似的优点。
尽管这里所述的本发明在单个或分开的连接器主体76中有两个细长的弹簧接触部件74，但本领域的技术人员懂得，本发明并不限于此。确实，按照本发明可方便地使用单个边缘界面连接部件或多于两个的边缘界面连接部件。同样地，如果需要多个边缘接触部件，那么它们可设置在多于一个的侧壁上(印刷电路板的不同侧边或边缘上)。
将电池设置在无线电话20的一端上较好，更优选的是，将电池设置在底部以便更容易安置外部电池充电器例如底座。尽管整个说明书所述的都是用于连接电池，但例如数据输入部件、非手持的配置、电话中的电池充电器等其它装置也可连接到无线电话印刷电路板上。并且，尽管主要目标是为便携式电话应用提供更好的接触，但本发明并不限于此。确实，这种互连技术也可用于其它电子装置，例如计算器、便携式放音机、无绳电话、膝上计算机、手持式视频游戏机、可携式摄象机等。并且，边缘界面接触或连接可有许多应用，例如与扬声器、扩音器、显示器、蜂鸣器、系统、充电或AC端口等的连接，但并不限于此。有利的是，连接部件可设计成在任何不用的空间上的产品角部或空间(例如在电话的极端角部，与组装螺钉等相邻)。
前面是对本发明的描述但并不构成对其的限制。尽管已经说明了本发明的几个示例性的实施例，但本领域的技术人员容易理解，在示例性实施例中可以进行许多改变，但在本质上不会脱离本发明的新教导和其优点。因此，所有的这些改变都将包括在权利要求所限定的本发明的范围内。在这些权利要求中，装置加功能的语句欲覆盖本文中完成所述功能的所述结构和结构的等同物以及等同的结构。因此，应该理解，以上展示了本发明但并不构成对所公开的具体实施例的限制，对所公开的实施例以及其它实施例的改进都将包括在所附权利要求的范围内。本发明由所附权利要求及其中所包括的权利要求的等同物来限定。

Claims (22)

1.一种无线电话，包括：
前盖部件；
后盖部件，该后盖部件构形成使其覆盖所述前盖部件并与所述前盖部件相配合地连接，以便在它们之间提供通道，所述后盖部件包括位于其中的电池腔室；
印刷电路板，它设置在所述前盖部件与后盖部件中间的所述通道中并且在其上具有一对电池边缘接触焊盘；和
设置在所述后盖部件中的多个细长的弹簧接触部件，以便所述弹簧接触部件与所述印刷电路板电池边缘接触焊盘电接触。
2.如权利要求1的无线电话，还包括设置在所述电池腔室中且其上具有正终端触点和负终端触点的电池，其中所述正终端触点和负终端触点大约至少间隔3厘米的距离。
3.如权利要求2的无线电话，其特征在于，所述多个弹簧接触部件包括具有上部和下部的正弹簧接触部件和负弹簧接触部件，所述电池设置在所述腔室中以便所述正弹簧接触部件和负弹簧接触部件的上部与所述各电池的正终端触点和负终端触点接合，而下端部分与在其间限定了电池电路的所述印刷电路板上的所述相应的电池边缘接触焊盘相接触。
4.如权利要求1的无线电话，其特征在于，所述细长的弹簧接触部件根据其上施加的外力可相对于所述印刷电路板自由地垂直延伸和缩回。
5.如权利要求1的无线电话，其特征在于，所述印刷电路板电池边缘接触焊盘设置在所述印刷电路板一个端部的至少一个切口中。
6.如权利要求1的无线电话，其特征在于，所述细长的弹簧接触部件包括上部和下部，所述细长的弹簧接触部件包括设置在所述细长弹簧接触部件的上部和下部之间的至少一个支撑体。
7.如权利要求6的无线电话，其特征在于，所述支撑体与所述后盖部件的端部为一体。
8.如权利要求6的无线电话，其特征在于，所述多个细长的弹簧接触部件包括第一和第二细长的弹簧接触部件。
9.如权利要求8的无线电话，其特征在于，所述印刷电路板包括侧边边缘部分，所述电池边缘接触焊盘设置在侧边边缘部分上，所述第一和第二细长的弹簧接触部件包括上部和下部以便所述下部大体平行于所述印刷电路板的侧边边缘部分延伸，以便与所述印刷电路板的横向设置的接触焊盘中所选定的接触焊盘电接合。
10.如权利要求6的无线电话，其特征在于，所述第一和第二细长的弹簧接触部件下部包括水平接触支脚。
11.如权利要求10的无线电话，其特征在于，所述下部被构形为L形，使得所述下部的边缘限定了所述水平接触支脚。
12.如权利要求6的无线电话，其特征在于，所述至少一个支撑体是两个分开的支撑体。
13.一种边缘界面电连接器，包括：
具有第一和第二侧的连接器支撑体；
从所述支撑体的第一侧延伸的至少一个连接器上接触部件；
从所述支撑体的第二侧延伸的至少一个连接器下接触部件，其中各所述连接器上接触部件与所述至少一个连接器下接触部件中的相应下接触部件电连接；
具有纵向表面和侧面的印刷电路板，印刷电路板包括在至少一个侧面上的至少一个侧边边缘接触焊盘，所述连接器下接触部件从所述支撑体沿大体垂直于所述印刷电路板纵向表面的方向延伸，以抵靠在所述印刷电路板侧边边缘接触焊盘上并与其电连接。
14.如权利要求13的边缘界面电连接器，其特征在于，所述连接器上接触部件从所述支撑体的所述第一侧沿弧形地延伸。
15.如权利要求13的边缘界面电连接器，其特征在于，所述连接器下接触部件从所述支撑体的所述第二侧大体垂直向下地延伸并可按照施加于其上的力相对于所述印刷电路板自由地向上和向下延伸。
16.如权利要求13的边缘界面电连接器，其特征在于，所述连接器下接触部件从所述支撑体的所述第二侧大体水平地延伸并可按照施加于其上的力相对于所述印刷电路板自由地向上和向下延伸。
17.如权利要求13的边缘界面电连接器，其特征在于，所述连接器下接触部件包括第一和第二部分，以便所述第二部分相对于所述第一部分成某一角度地延伸，所述第二部分与所述侧边边缘接触部分啮合并可按照施加于其上的力相对于所述印刷电路板自由地向上和向下延伸。
18.如权利要求13的边缘界面电连接器，其特征在于，所述印刷电路板包括设置在所述印刷电路板的至少一个切口中的电接触焊盘。
19.如权利要求13的边缘界面电连接器，其特征在于，所述至少一个上连接器接触部件和下连接器接触部件是两个分开的连接器接触部件，每个上连接器接触部件彼此隔开，每个下连接器接触部件彼此隔开，各上连接器接触部件与一个相应的下连接器接触部件电连接。
20.如权利要求19的边缘界面电连接器，其特征在于，所述两个隔开的连接器接触部件限定正和负的电源接触部件。
21.如权利要求20的边缘界面电连接器，其特征在于，各所述上接触部件被构形成使其与电源端子接合。
22.如权利要求19的边缘界面电连接器，其特征在于，所述印刷电路板的至少一个侧边边缘接触焊盘包括第一和第二接触焊盘，将该第一和第二接触焊盘设置成使它们在所述印刷电路板的一个侧边上彼此分隔开，并且所述两个电隔离的连接器下接触部件中的每一个都与所述第一或第二印刷电路板侧边边缘接触焊盘中的相应一个接合。
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