CN1287488C - 表面安装直角电连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种优选的电连接器，它包括一个电绝缘底座，该电绝缘底座包括一个第一表面，一个大体为平面的第二表面和多个从第二表面伸出的柱体。该底座上有多个在其中形成的通孔。每个通孔从第一表面延伸到各个相应的接线柱。每个柱体上至少有一部分涂有导电材料。该电连接器还包括一个安装在底座上的电绝缘板和一个导电构件。该导电构件包括一个至少部分地安装在板内的导通部分和一个至少部分地安装在柱体内的接触部分。
Description
技术领域
本发明涉及电连接器，尤其是可表面安装的直角电连接器。
背景技术
图6示出了一种传统的直角电连接器100。关于传统的直角电连接器还可以找到一些例子，例如，美国专利6,183,301和美国专利6,083,047。
电连接器100包括多个并列布置在一个外壳内的板102(为清楚起见，图6中没有显示此外壳)。多个导电构件120和接地构件121排列布置在板102上的多个槽内。每个导电构件120在其各个第一和第二端布置有匹配管脚122和接触部分124。每个接地构件121在其各个第一和第二端布置有匹配管脚126和接触部分128。每个匹配管脚122，126皆从板102的前表面102a基本上在水平方向(“X”)向外伸出。每个接触部分124，128皆从板102的下表面102b基本上在垂直方向(“Y”)向外伸出。
电连接器100可安装在电路基底上，如印刷电路板(PWB)130。接触部分124，128用于插入印刷电路板130的通孔131中。然后将接触部分124，128与印刷电路板130上的电路迹线焊接起来，从而在电连接器100与印刷电路板130之间构成电连接。
接触部分124，128会伸展到印刷电路板19安装面的下方。相比之下，表面安装电连接器是典型的可以直接与电路基底如印刷电路板19的表面的电路迹线焊接的电连接器。也就是说，这种表面安装电连接器不会延伸到电路基底安装表面的下方。因此，在一个电器装置中，表面安装电连接器通常比其它类型具有类似性能的电连接器占用较少的空间。这一特征在持续驱动以减小电器装置的尺寸的情况下特别有利，同时还可以给这类装置增添附加的功能。
尽管表面安装适合于与直角连接器一起使用，但是申请人发现在使用这类应用时，存在着一些限制和缺点。特别是，需要横向，即平行于安装面约束直角连接器的力，难于用表面安装结构实现。(传统直角电连接器如电连接器100中的横向约束至少部分地通过接触部分124，128和安装了连接器100的电路基底之间的界面实现)。
表面安装直角电连接器中的横向约束通过在其一个或者多个板的下表面上设置一些凸起或者突起来实现，并且把凸起或者突起固定在电路基底的安装面上。但是，在不同的板上的凸起或者突起之间通常难于形成共面，因此限制了使用这种安装形式可实现的横向约束程度。此外，当将连接器固定在电路基底上时，通常难于获得电连接器在安装面上的精确位置。因此，表面安装直角电连接器并不是专为表面安装而设置。
因此，人们一直需要一种在横向方向上可以有效约束，并且能够精确地位于电路基底的安装表面的直角电连接器。
发明内容
根据本发明，提供了一种电连接器，包括：一个电绝缘底座，该电绝缘底座具有第一表面，大体为平面的第二表面和多个从第二表面伸出的柱体，用于将底座安装在印刷电路板上，该底座上有多个在其中形成的通孔，每个通孔从第一表面延伸并完全通过相应的柱体；和一个导电构件，该导电构件包括一个导通部分和一个与导通部分电连接的接触部分，所述接触部分至少部分地安装在柱体内，其特征在于，通孔的内表面包括导电材料，所述导电材料电连接到导电构件的接触部分，电绝缘板安装在底座上，以及导电构件的导通部分至少部分地位于所述电绝缘板中，以及所述导电材料通过焊接电连接到印刷电路板。
本发明优选的电连接器包括一个绝缘底座，该绝缘底座具有一个第一表面，一个大体为平面的第二表面和多个从第二表面伸出的柱体。底座上有多个在其中加工的通孔。每个通孔从第一表面延伸到各个柱体。每个柱体上至少有一部分涂有导电材料。该电连接器还包括一个安装于底座的绝缘板和一个导电构件。该导电构件包括一个至少部分地安装在板内的导通部分和一个至少部分地安装在柱体内的接触部分。
本发明优选的直角电连接器包括一个板和一个导电构件，该板包括一个第一表面和一个大体垂直的第二表面。该导电构件至少部分地安装在板内，且包括一个从第二表面伸出的接触部分和一个从第一表面伸出的匹配管脚。该电连接器还包括一个包含柱体和一个主体部分的绝缘底座，该主体部分包括一个第一表面和一个大体上为平面的第二表面。该主体部分的第一表面可用来容纳至少板的一部分，柱体从该主体部分的第二表面伸出并且用来被安装在电路基底上。在底座内形成一个通道，贯穿主体部分和柱体，导电构件至少部分地安装在此通道中。柱体上至少部分地涂有导电涂层，用来在接触部分和电路基底上的电连接点之间形成电接触。
本发明另一个优选的电连接器包括多个导电构件，每个包括接触部分和与接触部分连接的导通部分，和多个安装在外壳内的板。每个板上有多个在其中形成的用于容纳导通部分的槽。该电连接器还包括一个底座和多个柱体，该底座上有多个在其第一表面中形成的用于容纳和约束该板的槽，多个柱体从第二表面伸出并安装在电路基底上。该底座容纳在其中形成的各个通道中的每个接触部分。接触部分至少通过布置在每个柱体上的一部分的导电涂层与电路基底电连接。
本发明另一个优选的电连接器还包括多个导电构件，每个导电构件包括一个接触部分和一个与接触部分电连接的导通部分。该电连接器还包括多个绝缘板，每个包括一个第一表面，一个大体上垂直的第二表面和多个从第二表面伸出的柱体。该柱体上至少部分地涂有导电涂层并可以安装在电路基底上。每个导电构件各自在一个第一表面和一个柱体之间延伸。每个接触部分至少部分地安装在各个柱体内，并通过导电层与电路基底电连接。
附图说明
出于示意性说明本发明的目的，附图示出了本发明的优选实施例。但本发明并不局限于图中公开的具体实施方式，其中：
图1为本发明优选的直角电连接器的侧视图；
图2为图1所示电连接器的一个连接器模块和一个底座的部分分解侧视图；
图3为图2所示的连接器模块和底座，按照图1所示的A-A方向的部分分解前视图；
图4为由图2和图3所示的连接器模块和底座处于装配状态时在图3所示的B部分的放大图；
图5为图2所示的连接器模块的另一个实施例的侧视图；
图6为传统的直角电连接器的侧视图。
具体实施方式
图1-4示出了一种优选的表面安装直角电连接器10。在说明书中所提到的每一幅图都以图中标示的一个常用的坐标系8为参照。电连接器10可以安装在电路基底上，如印刷电路板19。电连接器10适用于与第二电连接器，另一个电路基底或者底板(未示出)相紧密配合。本发明还可以适用于其他种类的直角连接器，在此详细地描述电连接器10仅仅是为了举例的目的。该电连接器10的一些特征在申请日为2001年11月20日，名称为“针形栅式排列电连接器”的共同待审中的在先申请文件中也有描述，该申请在此引述，作为参考。
该电连接器10包括一个底座11，多个连接器模块12和一个外壳13。该外壳13包括一个主体部分13a和一个前部13b(如图1所示)。如下文所述，该底座11可适用于安装在印刷电路板19的表面上。该连接器模块12可以紧密地装入外壳13并安装在底座11上。
每个该连接器模块12包括一个板17，多个信号导电构件20和多个接地的导电构件21(如图2所示)。每个信号导电构件20包括一个匹配管脚24和一个导通部分26和一个接触部分28。该导通部分26的第一端与接触部分28具有机械连接和电连接，该导通部分26相对的第二端与匹配管脚24具有机械连接和电连接。这种安装在匹配管脚24与接触部分28之间构成了一个电气路径。
每个接触部分28的截面优选地大体为矩形。每个导通部分26包括一个或多个使匹配管脚24和接触部分28在基本垂直的方向上延伸的弯曲，例如，匹配管脚24基本上沿着X方向延伸，接触部分28基本上沿着Y方向延伸(如图2所示)。
每个接地的导电构件21包括一个导通部分30(如图2所示)。每个导通部分30的第一端与接触部分32具有机械连接和电连接。每个导通部分30的相对的第二端与匹配管脚34具有机械连接。这种安装在接触部分32与匹配管脚34之间构成了电连接。每个接触部分32优选地具有大体为矩形的截面(截面形状还可以是其他形状，如圆形，圆锥形)。每个导通部分30包括一个或多个可以使匹配管脚34和接触部分32在基本垂直的方向上延伸的弯曲，例如，匹配管脚34沿着X方向延伸，接触部分32沿着Y方向延伸。
每个板17由电绝缘材料组成，如塑料。每个板17具有一个基本上为平面的前表面17a和一个基本上为平面的下表面17b(如图2所示)。该前表面17a与该下表面17b大体上相垂直。该板17上设有多个槽35(如图3所示，为清楚起见，图2中没有显示该槽35)。该槽35在前表面17a和下表面17b延伸，并可以分别容纳导电构件20的导通部分26，30和接地的导电构件21。这种安装使得匹配管脚24，34从板17的前表面17a伸出；接触部分28，32从板17的下表面17b伸出。板17的另外的实施例可以在每个板17中容纳多于或者至少6个导电构件20和6个接地的导电构件21。
根据图1-4所示，可以用“上”“下”等方向性用语标注元件的定位方向，除非另有特别说明，这些用语仅用于说明的目的，不作为对随附的权利要求书的保护范围进行限制。
用于示例的电连接器10包括6个连接器模块12，并排安装在外壳13内。也就是说，这样安装连接器模块12是为了使多个板17的前表面17a之间基本上形成一个共面，也可以使多个板17的下表面17b之间基本上形成一个共面。接触部分32，28从外壳13的主体部分13a的下面伸出。该特征的含义将在下文继续阐述。
外壳13的前部13b装有匹配管脚24，34(如图1所示)。匹配管脚24，34分别与另一个连接器，电路基底(不是印刷电路板19)，或者底板上的各个插座相适配。
连接器模块12通过底座11与印刷电路板19机械连接和电连接。该底座11包括一个主体部分18。该主体部分18具有一个可以部分容纳板17的上表面18a和一个大致为平面的第二表面18b。该底座11还包括多个从该第二表面18b伸出的柱体22。该柱体22和主体部分18由电绝缘材料构成，如塑料，也可以由液晶聚合物(LCP)构成。该柱体22和主体部分18优选地构成一个整体。每个柱体22有一个用于限定凹槽40的内表面，或凹进的表面部分22a(如图3和图4所示)。该特征的含义将在下文继续阐述。
底座18的上表面18a设有多个狭槽33(如图3所示)。每个狭槽33基本上沿着底座18的整个长度，在长度方向(“X”)延伸。每个狭槽33的底部由上表面18a的表面部分18a1限定。
每个狭槽33的尺寸部分地容纳各个板17。特别地，每个狭槽33的宽度(沿Z向)和长度(沿X向)约等于每个板17的宽度和长度。因此通过压配合，可以使每个狭槽33用来容纳和与各个板17的底部安全地啮合。也就是说，每个板17的底部被压入到狭槽33中，从而板17的底表面17b与底座11的表面部分18a1连接，从而将板17定位在底座11上。(除了压配合外，还可以采用其他方法使板17定位于底座11上)。
底座11上形成有多个通孔38(如图3所示)。每个通孔38分别由主体18的表面部分18c确定。每个通孔38从表面部分18a1延伸到各个柱体22。每个通孔38与各个凹槽40相连通。每个相应的通孔38和凹槽40形成一个通道42，该通道42从主体18延伸到各个柱体22。该通道42可适于容纳至少部分接触部分28，32。也就是说，当板17位于底座11上时，接触部分28，32基本对齐，并延伸到各个通道42中。有关该通道42的更详细的叙述将在下文进行阐述。
表面部分18c和柱体22至少部分地表面涂有导电涂层44。(为了清楚起见，附图中将该导电层的厚度作放大标示)。正如下文所述，该导电层44是一种金属材料层，并使得接触部分28，32和印刷电路板19之间形成电接触。涂层44可以优选地由铜(Cu)，镍(Ni)，锡(Sn)组成。涂层44可通过用无电的化学镀法激活主体部分18的第二表面18b和表面部分18c的下部来形成。柱体22的凹进的表面22a也由用无电化学镀激活。在活性区域依次施加20-25微米电解Cu层，4-6微米电解Ni层，4-6微米电解Sn层。
然后，通过激光烧蚀去除掉第二表面17b上的锡层的实质部分，通过化学腐蚀的方法去除下面的铜层和镍层。经过这样处理后的涂层44基本上形成了一个连续的金属层且紧密地环绕着每个柱体22。特别地，该涂层44与每个柱体22相接合，覆盖了柱体22的外表面22b和凹进表面部分22a，以及与外表面22b直接相邻接的第二表面18b的一部分和每个表面部分的下部分18c。
需要明确的是，上述对于涂层44的组成和使用的描述仅仅是为了例举说明的目的，该涂层44完全可以使用一些常用的方式利用其他适宜的导电材料制成。
正如上面所述，每个通道42适用于至少容纳部分接触部分28，32之一。当接触部分28，32位于通道42中时，在每个信号或者接触部分28，32和涂层44之间要求有最小的空隙，例如0.001英寸。
印刷电路板19包括多个电路迹线，且每个电路迹线在各个电连接点19a处终止(如图4所示)。电连接器10通过焊接过程与印刷电路板19构成机械连接和电连接，例如波动焊接，在每个柱体22和相应的电连接点19a之间形成焊接连接23。(如图4所示；为了清楚起见，焊接点23在图1或者图3中没有描述)
底座11优选地包括至少一个柱体支架。该柱体支架没有位于其中的信号或接触部分28，32。该柱体支架的作用在于在电连接器10安装于印刷电路板19上时，为精确确定印刷电路板19上的电连接器10的位置起导向作用。
通过导电涂层44使得电连接器10和印刷电路板19之间的机械连接和电连接变得较为容易。更加特别的是，焊接连接23将电连接点19a与各个柱体22上的导电涂层44连接，从而将电连接器10固定在印刷电路板19上。此外，导电涂层44与焊接连接23一起在电连接点19a和各个接触部分28，32之间构成导电路径。
与传统的表面安装直角连接器相比，电连接器10具有实质性的优点。例如，电连接器10提供表面安装连接器一些优点，如简洁的尺寸，同时还可以避免在一个安装面上精确布置多个这样的连接器有关的困难。特别地，当电连接器10安装于印刷电路板19上时，柱体支架允许电连接器10能够准确地排列在印刷电路板19上预定的位置上。这一特征为在印刷电路板19上的电连接点19a与电连接器10上的各个导电构件20，21之间形成最佳的电连接提供了便利。另外，使柱体22成为整体底座11的一个部分易于在柱体22之间构成相对高的共面程度，更可以优化电连接点19a和导电构件20，21之间的电接触。
尽管上述对本发明的结构和功能的描述已经展示了本发明的许多特征和优点，但这仅仅是为了举例说明的需要，任何细节的改变特别是与形状，尺寸，部件的安排有关的改变均落在按照随附权利要求书使用的术语所表示的宽泛的一般的含义所显示的本发明的基本原理所保护的全部范围之内。例如，如前面提到的整体引入作为参考的，申请日为2001年11月20日，名称为“针形栅式排列电连接器”的待审在先申请文件公开了柱体22的另一种结构。而且，电连接器10上的匹配管脚24，34可以由插座所替代，例如，电连接器10可以适配于互补型插头连接器。
图5为连接器模块50的视图。连接器模块50代表了连接器模块12的另一种实施例。连接器模块50的构成基本与连接器模块12相同并用相同的附图标记在图中示出。连接器模块50包括一个板52，该板52的下表面52a上形成有柱体22。因此，连接器模块50可适于直接安装在电路基底上，例如印刷电路板19。也就是说，不使用如电连接器10的底座11一样的底座也可以将连接器模块50安装在印刷电路板19上。
Claims (15)
1.一种电连接器，包括：
一个电绝缘底座，该电绝缘底座具有第一表面，大体为平面的第二表面和多个从第二表面伸出的柱体，所述柱体用于将底座安装在印刷电路板上，该底座上有多个在其中形成的通孔，每个通孔从第一表面延伸并完全通过相应的柱体；和
一个导电构件，该导电构件包括一个导通部分和一个与导通部分电连接的接触部分，所述接触部分至少部分地安装在柱体内，
其特征在于，通孔的内表面包括导电材料，所述导电材料电连接到导电构件的接触部分，电绝缘板安装在底座上，以及导电构件的导通部分至少部分地位于所述电绝缘板中，以及所述导电材料通过焊接电连接到印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，每个柱体具有一个外表面和所述内表面，该内表面限定一个邻接通孔并可以用于至少部分地容纳接触部分的凹槽，其中至少部分外表面和内表面上涂有大体上连续的导电材料层。
3.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，底座的第一表面限定用于容纳所述电绝缘板的一部分的槽。
4.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，导电构件还包括与导通部分机械连接和电连接的匹配管脚。
5.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，接触部分的截面大体为矩形。
6.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，底座还包括一个与柱体整体形成的主体部分。
7.根据权利要求4所述的电连接器，其特征在于，匹配管脚和接触部分在基本上垂直的方向上延伸。
8.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，底座由液晶聚合物形成。
9.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，柱体的外表面涂有导电材料。
10.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，导电材料包括铜、镍和锡。
11.根据权利要求10所述的电连接器，其特征在于，导电材料包括20至25微米厚的铜层，4至6微米厚的镍层，和4至6微米厚的锡层。
12.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，还包括一个外壳，其中所述电绝缘板至少部分地布置在外壳内。
13.根据权利要求12所述的电连接器，其特征在于，外壳包括一个主体部分和一个前部。
14.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述电绝缘板上有多个在其中形成的用于容纳导电构件的导通部分的槽。
15.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述电连接器是直角电连接器。
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