CN1311546A - 用于零插入力电连接器的接合机构 - Google Patents

Abstract

用于行列矩阵插脚集成电路芯片及其壳体的电连接器,包括带有与行列矩阵插脚集成电路芯片及壳体的导引插脚相同行列矩阵格式排列的端子的基体壳体和固定在基体壳体可相对基体壳体作滑动运动的顶盖。顶盖上设有通孔用来放置行列矩阵插脚集成电路芯片及其壳体的引导插脚。电连接器包括一个推杆可用来使顶盖相对基体壳体在第一插脚插入位置和第二保持接触位置之间滑动。电连接器包含接合机构可用于限制顶盖以正交离开基体壳体的方向移动。另外,电连接器包括保持件可用于保证偏心凸轮处于适当的位置。

Description

用于零插入力电连接器的接合机构

总的来说，本发明涉及一种电连接器，更具体的说，涉及用于连接零插接力(ZIF)行列矩阵插脚(PGA)组件到电路构件的电连接器。

典型的行列矩阵插脚(PGA)组件包括集成电路芯片和壳体，组件包括导电的和不导电的元件和多个以行列矩阵排列的从壳体的底表面向下垂的插脚。传统上，用于行列矩阵插脚(PGA)组件的零插接力(ZIF)连接器包括具有与PGA组件的引导插脚相同排列格式分布的端子的板状基体壳体和板状顶盖，其具有多个与PGA组件的引导插脚相同排列格式分布的通孔；板状顶盖可移动地位于基体壳体的上表面。

基体壳体和顶盖可滑动地相互连接，所以顶盖可以在一个平行于下面基体壳体的平面在第一位置和PGA组件引导插脚接触端子所在的第二位置之间移动，在第一位置PGA组件的引导插脚可通过顶盖的通孔到达固定在下面基体壳体的端子而不需要向引导插脚施加任何插入力。

已经提出适合用于这种插座的各种端子结构。一些端子设置成当插座的顶盖移动即可使端子接触部位与PGA组件的引导端子接合。相反地，一些端子设置成PGA组件的引导端子移动到端子的接触部位。

基本上所有的端子都有位于插座基体壳体的接受端子孔中的接触部，大部分还有从插座基体壳体的底部延伸的插脚状的直立的焊接片。这些插脚状的直立焊接片插入插座固定的印刷电路板的通孔并被焊接到印刷电路板。

典型地，基体壳体有固定在壳体上的某种类型的驱动机构用于使顶盖在下面的基体壳体上滑动。在一些插座中，一个凸轮可转动地连接到基体壳体的一个侧边或端部，凸轮适合与相关的手柄一起转动，因此可使凸轮轴推动或拉动在下面的基体壳体之上的顶盖。手柄可以从平行于基体壳体的水平位置转动到正交于基体壳体的垂直位置。另外，也都知道可转动的偏心凸轮一般有垂直的转动轴。

对更加小型电子装置的需求已经激发了对组成电子装置的更小型电子元件的需求。但是，客户还要求这些更小型的装置有提高的性能。因此元件的设计者不断地将他们的设计缩小同时改进性能并使之易于使用。

尽管过去的设计者作了许多努力，用于PGA组件的电连接器仍有重大的问题。例如使用偏心构件时，很典型地是从顶盖上表面朝基体壳体下表面插入。因此，必须在插入后对偏心凸轮进行确定。此外，通常需要以高精确度对插入的偏心凸轮件进行轴定位以便偏心凸轮件转动时能够使顶盖相对基体壳体在所要求的移动范围内运动。

用于PGA组件的电连接器的另一个问题是在操作偏心凸轮件的过程中顶盖上升。即通过偏心凸轮件转动使顶盖作往复移动时，顶盖经常有向上运动脱离基体壳体的倾向。

传统的电连接器的第三个问题是设计带来的咔哒作响，使用者在偏心凸轮件转动时出现粘结和不平时就会体验这种咔哒声。咔哒作响可能是由装配误差，不合适的制造误差，或其它的因素造成。最终，咔哒作响的问题可能使顶盖离开其希望的操作位置达到组件的引导插脚不能用零插入力插入电连接器的程度。

本发明是用于行列矩阵插脚的改进的零插入力电性连接器，具有用于限制顶盖正交脱离基体壳体上表面的接合机构。本发明还设有保持件来相对基体壳体固定偏心凸轮，和相对偏心凸轮对保持件进行定位的定位机构。改进的电连接器是操作可靠的和相对地容易安装。

电连接器包括不导电通常是平面的基体壳体和通常是平面固定到基体壳体的顶盖。基体壳体有上表面和下表面以及有多个在所述上表面和所述下表面之间延伸的个别的接受端子孔，其通常以对应端子插脚矩阵格式的接受孔矩阵格式分布。驱动机构在第一插入位置和第二接合位置之间相对基体壳体移动顶盖。

顶盖有上和下表面。并包括金属上凸轮板，绝缘模制板和金属加强筋。模制板限定了通常是对应所述端子插脚阵列的通孔矩阵列并可以在通孔接受端子插脚，金属上凸轮板靠近顶盖的一端并距所述通孔有一段距离。金属上凸轮板有限定上凸轮孔的上从动表面，金属加强筋有限定下凸轮孔的下从动表面。模制板包括在上下表面之间的对应所述端子插脚阵列的通孔阵列可帮助通孔接受端子插脚。各通孔最好包括靠近顶盖上表面锥度的引入部分来帮助导电端子插脚通过通孔插入。

多个导电的端子以一个端子固定在一个孔之中的方式设置。各端子包括位于各个接受端子的孔中的接触结构，其形状可与各个端子插脚的局部接合。

连接器的基体壳体可包括金属框架，其沿基体壳体的一端延伸并距端子接受孔有段距离。这些金属框架包括位于中部的开口部分其结构能与推杆接合。金属框架可包括沿基体壳体相对边延伸的距接受端子孔有一段距离的臂。顶盖包括与基体的接合突出部相互作用的接合件，可在第一插入位置和第二接合位置之间引导顶盖。

电性连接器还包括一个推杆，其具有可与轴孔配合的回转轴和与凸轮从动表面接合的凸轮表面，可使顶盖相对基体壳体在第一插入位置和第二接合位置之间移动。所述凸轮表面有上部和下部。连接到保持件的回转轴包括可用于确定保持件相对回转轴位置的定位机构。保持件有等于或大于轴承孔最小宽度B的截面尺寸A。凸轮上表面部分、凸轮下表面部分和金属上凸轮板中至少一个包括接合机构，其可用于限制顶盖正交离开所述基体壳体上表面的运动，可使推杆绕回转轴转动和顶盖在第一插入位置和第二接合位置之间移动。

对本发明的其它目的和优点将从下面根据本发明的一个优选实施例的电性连接器的介绍并结合附图的图示有清楚的了解。

图1是根据本发明的用于零插入力行列矩阵插脚组件的电连接器的平面图；

图2是图1显示的电连接器的正视图；

图3是早已有的可以与图1所示的电连接器配合的行列矩阵插脚组件的正视图；

图4是图1显示的电连接器的底视图；

图5是沿图1显示的电连接器中剖面位置线Ⅰ-Ⅰ的局部剖面视图；

图6是另一个沿图1显示的电连接器中剖面位置线Ⅰ-Ⅰ的局部剖面视图；

图7是又一个沿图1显示的电连接器中剖面位置线Ⅰ-Ⅰ的局部剖面视图；

图8是可能用于本发明的端子的平面图；

图9是还有的一个沿图1显示的电连接器中剖面位置线Ⅰ-Ⅰ的局部剖面视图，这个视图还显示在第一插入位置的行列矩阵插脚组件的端子插脚具有的形式；

图10是另一个可能用于本发明的端子的平面图，这个视图还显示出第二接合位置时的行列矩阵插脚组件的端子插脚具有的形式；和

图11是另外一个沿图1显示的电连接器中剖面位置线Ⅰ-Ⅰ的局部剖视图。

现参考图1，用于行列矩阵插脚组件的电连接器50包括一个板状基体壳体51和上面的板状滑动件或顶盖52。驱动机构30在平行于下面的板状基体壳体51的平面上使板状顶盖52滑动地移动。为了能方便地介绍电连接器50，从顶盖52到基体壳体51的方向将称为上或上方。而相反的方向将作为下或下方。但是，电连接器50可以以任何相对于垂直方向的方位固定或操作。

基体壳体51和顶盖52有在各自的侧边或端部形成的半圆的延伸部，其上设有用于接受偏心凸轮件或推杆53的孔来设置沿基体壳体51线性地驱动顶盖52的驱动机构30。偏心凸轮件53的高度基本上与基体壳体51和顶盖52的整体厚度相同，故凸轮3的上和下表面分别与顶盖52的上表面和基体壳体51的下表面大致平齐。顶盖52有整体形成于相对的纵向边的D形引导接合件54，可用于引导顶盖52的运动。

如从图中可看出的，顶盖52有与行列矩阵插脚组件117的引导插脚118相同的排列阵列布置的多个通孔56，被设计用作电连接器50的接受插脚部分，因此允许引导插脚118插入通孔56。下面的基体壳体51有接受端子的孔60，以与顶盖52的通孔一对一的对应关系设置。各个接受端子的孔60有压入固定的端子57。如在下面进行的更详细的讨论，端子57设置成在行列矩阵插脚组件117的引导插脚118固定在电连接器50和顶盖处于接触接合位置时与引导插脚118接合。

基体壳体51和顶盖52的各个模制板或绝缘构件59和64是不分开的构件，而是与其它的构件装配在一起构成基体壳体和顶盖。也可以是围绕基体壳体和顶盖的金属构件模制的塑料构件。基体壳体51一般是用绝缘塑料或树脂材料并有金属框架作为芯部构成的矩形或方形的模制板或基体壳体绝缘构件59。方形模制板59有以网格格式分布的接受端子的孔或孔穴60。各个孔有从其底侧压入配合的端子57。

近似地，滑动顶盖52一般是由绝缘塑料或树脂材料并有方形金属板加强筋61嵌入作为芯部构成的矩形或方形模制板或顶盖绝缘构件64。如下面更详细地介绍，金属板加强筋61有用一个加强筋侧边的金属销固定到方形金属加强筋61顶表面的金属上凸轮板62。上凸轮板62要比金属板加强筋61厚。金属板加强筋61有位于PGA组件插脚的排列网格点的小孔，模制板64有与金属板加强筋61的小孔对准的通孔56。

下凸轮板67有用于可转动地与偏心凸轮件53的回转轴69配合的轴孔70。轴孔70希望是狭长的，最好是椭圆的。狭长的孔有通常是与顶盖52在所述第一插入位置和所述第二接合位置之间相对基体壳体51移动的方向横向的主轴。

偏心凸轮件53包括回转轴69的端部，其上设有将保持件33定位在回转轴69预定位置的定位机构136。保持件33可以是，例如垫圈，螺母，铆钉头，或开口销。保持件33有相对地大于轴孔70的宽度或直径的宽度或直径A。因此，防止或阻止了保持件33通过轴孔70。保持件33、定位件和轴孔70构成了保持机构170，用于保持偏心凸轮件53与基体壳体51的间距和使之对齐。

定位机构136包括限制保持件33向上离开回转轴69朝顶盖52移动的第一止动件31。第二止动件32限制保持件33向下离开回转轴69的移动。放置保持件33和定位机构136的凹槽34最好设置在基体壳体的下表面128。

第一止动件31或第二止动件32可以是从回转轴69径向向外延伸的突出部，或者是设置在沿回转轴69外圆周的通常是圆周面槽135的肩部。在优选的实施例，回转轴32的端部有相对小些直径的部分321，第一止动件31由沿回转轴69延伸到较小直径部分321的台阶部分形成。第二止动件32由回转轴69环状突出部形成。

模制板59有以行列矩阵格式布置的接受端子的孔或孔穴60。接受端子的孔穴60通常是矩形，矩形部分通过模制板59整个厚度延伸。还有，接受端子的孔穴60有位于相对侧面的半圆空隙的插入部分77并且从模制板59的顶表面向下延伸到厚度的大约一半，并与矩形孔穴60连通。半圆空隙77是插入部分允许行列矩阵插脚组件117的选定的引导插脚118插入而不接触位于接受端子孔穴60的端子57。因此，基本上不需要插入力。

导电端子57通过插入基体壳体51固定在各个接受端子孔60。各端子是由金属薄板材料冲压形成，其包括构成基体82的通常是U形的部分和一对整体连接到基体82并从基体延伸的接触臂。两个接触臂85互相之间有一角度，故其距邻近基体82的距离要比接触臂自由末端更远。在各接触臂的末端有向内突出的接触区或部分87形成了与PGA组件117的插脚118接合的高压接触区。如图8所示接触区87从端子保持部分84逐渐变小，造成一个锥形区来接受PGA组件117的插脚118。

各端子还包括从基体82的一个侧边延伸的焊接片81。焊接片81是从基体82开始向外延伸，然后以一般是线性的方式向下弯曲直到相对基体壳体51的下表面向下转动了一个角度，提供了适当的通过表面焊接固定到印刷电路板表面的焊接片。焊接片的端部可以向上延伸一个短距离以便形成通常为圆形表面的固定接触部分86。一旦电连接器50固定到印刷电路板，表面固定接触部分86可以一种熟知的方式表面焊接固定到印刷电路板的导电片。

端子保持部分84一般从基体82以与端子接触臂85平行的方式向上延伸。各接触臂85高度与基体壳体集合体的厚度近似地相同。端子的保持部分84的高度与基体壳体厚度的一半近似相等。结果，端子保持部分84不能进入模制基体接受插脚的孔。

下凸轮孔99在金属加强筋61一端部的大致中部形成。下凸轮孔99一般是圆柱形，截面通常是圆形。下凸轮孔99的内表面紧密地与偏心凸轮件53的回转轴69配合形成下从动表面。

上凸轮板62在靠近其中心形成上凸轮孔102并通常与金属板加强筋61的顶盖孔99对齐。下凸轮孔99一般是圆柱形，截面一般是圆形。上凸轮孔102的内表面紧密地与偏心凸轮件53的凸轮表面上部138配合起到上从动表面164的功能。

在塑料顶盖52模制之前，金属板加强筋61和上凸轮板62通过分别向金属板加强筋61和上凸轮板62的孔插入金属销63保持间隔关系固定到一起。金属板加强筋61和上凸轮板62中的一部分被嵌入模制板64形成顶盖52。

顶盖52还包括在模制板64对准金属加强筋61小孔65的位置形成多个通孔56。各通孔包括具有直侧壁的第一部分和有向上发散形状的第二部分，发散部分有助于引导行列矩阵插脚组件117的引导插脚118进入电连接器50。

接合件54从在上面的顶盖52的相对的纵向侧面下垂。在下面的基体壳体51的接合突出部114延伸到接合件54的窗形开口中。例如，三个接合件54通常是沿顶盖52的各纵向侧边平均地分布。

偏心凸轮件53安装到电连接器50是将凸轮件53的回转轴69在通过顶盖52的通孔99和102后插入基体壳体51的轴孔70中。

偏心凸轮件53位于上凸轮板62的上凸轮孔102同时凸轮表面上部138面对上从动表面164。偏心凸轮件53的顶部通常与上凸轮板62的上表面对齐，回转轴69的下表面通常与基体壳体下表面128对齐。凸轮表面下部140位于下凸轮孔99的同时凸轮表面下部140面对下从动表面166。

与凸轮表面上部的宽度或直径D比较，凸轮表面下部140有相对较小的宽度或直径。还有，与凸轮表面上部138的宽度或直径D比较，被金属加强筋61限定的下凸轮孔99的宽度或直径C相对较小。因此，在凸轮表面上部138和凸轮表面下部140之间的边界形成了台阶部分37，可以防止或阻止通过下凸轮孔99。凸轮表面下部140和下凸轮孔99构成接合机构168，可在防止顶盖52作向上离开基体壳体51的相对移动的同时允许偏心凸轮件53转动。

因为要求滑动顶盖30的金属板24有小直径凸轮部分37以上面提到的方式安装的小直径凸轮孔27，如图示的实施例，形成的金属板24尺寸要延伸超过凸轮接受件36的全部下表面。当然，根据防止滑动顶盖20上升的观点来看，小直径凸轮孔27可以用设在金属板24的接合件代替，用来与台阶部分37a接合。但是，设置小直径凸轮孔27最好从防止滑动顶盖20咔哒作响，工作性能和其它方面来考虑。

偏心凸轮件53的转动可以受到某些动作的影响，例如，放置螺丝刀到狭槽107和转动该工具。当转动轴69在轴承孔70内转动。偏心凸轮间3接合到上凸轮孔102的上从动表面164，这使顶盖52相对基体壳体51作线性滑动。凸轮件53转动90°就会在预定的位置与顶盖52对齐。

在插脚插入位置，顶盖52的各通孔对准选择的半圆空隙或插入部分77，其靠近端子接受孔60内端子57相对的接触臂85。在这样的结构中，基本上对引导插脚不需要施加任何插入力，行列矩阵组件117的各引导插脚118就可以插入电连接器50。

在引导插脚118插入以后，希望偏心凸轮件53逆时针转动另一个90°。这另外的90°转动造成顶盖52和固定其上的行列矩阵插脚组件117滑动到接触接合位置使行列矩阵插脚组件117的插脚118分别接合一个端子57。

在装配完的电连接器50，偏心凸轮件53可从不施加插入力的PGA组件117的插脚118与端子57在此接合的位置转动。这些位置间的转角范围最好为大约180°或小于180°，最希望是在大约90°。

当顶盖52处于接触接合位置，顶盖52的每个通孔56位于基体壳体52的端子接受孔中的端子57的接触臂85的正上方。承载行列矩阵插脚组件117的顶盖52从插入位置到接触接合位置的滑动将插入顶盖52的通孔56中的引导插脚118带到选择的端子57的接触臂85之间，因此，完成了行列矩阵插脚组件117与电连接器50的连接。

当各引导插脚与选择的端子的相对接触臂85接合时，被驱动进入相对接触臂85的上升的接触表面87限定的空间的同时被平稳地引导到朝半圆空隙77逐渐扩展的锥形区中的位置。上升的接触面积87之间的空间尺寸要能使引导插脚在接触压力大到确保实现稳定和可靠电接触的条件下进行接合。

虽然本发明已经通过其实施例加以图示和介绍，对于本专业的技术人员，应当指出所作的各种变化、省略、和添加并不脱离本发明在附加的权利要求中宣布的精神和范围。

Claims (10)

1．一种零插入力的电连接器可用于固定电路元件和接受带有阵列端子插脚的器件，所述电连接器包括，

一个不导电的通常是平面的基体壳体，所述基体壳体有上表面和下表面，轴承孔和多个在所述基体壳体上表面和所述基体壳体下表面之间延伸并以对应于端子插脚阵列的接受端子孔穴阵列布置的接受端子孔；

一个通常为平面的顶盖，可固定在所述基体壳体上表面，所述顶盖可相对所述基体壳体在第一插入位置和第二接合位置之间移动，所述顶盖有上表面和下表面并包括金属上凸轮板，绝缘的模制板和金属加强筋，所述模制板限定了通常对应所述端子插脚阵列的通孔阵列并在所述通孔接受所述端子插脚，所述金属上凸轮板靠近所述顶盖的一端并与所述通孔有一段距离，所述金属上凸轮板有限定上凸轮孔的上从动表面；所述金属加强筋有限定下凸轮孔的下从动表面；

多个导电的端子，一个所述端子固定在一个所述孔穴之中，各所述端子包括构建的接触区可用于接合各个所述端子插脚的局部；和

一个推杆，其包括可与轴孔配合的回转轴和与凸轮从动表面接合的凸轮表面可使所述顶盖相对所述基体壳体在所述第一插入位置和所述第二接合位置之间移动，所述凸轮表面有上部和下部，连接到保持件的所述回转轴包括可用于确定所述保持件相对所述回转轴位置的定位机构，所述保持件有等于或大于所述轴承孔的最小宽度B的截面尺寸A，所述凸轮上部分、所述凸轮表面下部分和所述金属上凸轮板中至少一个包括接合机构，可用于限制所述顶盖正交地离开所述基体壳体上表面的运动，这可使所述推杆绕所述回转轴转动和所述顶盖在所述第一插入位置和所述第二接合位置之间移动。

2．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述凸轮表面上部分有等于或大于所述凸轮孔的宽度D的截面尺寸C，用于限制运动的所述接合机构是所述凸轮表面上部分。

3．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述上凸轮孔一般是圆的。

4．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述下凸轮孔一般是圆的。

5．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述轴孔是拉长的并具有横向于所述顶盖相对所述基体壳体在所述第一插入位置和所述第二接合位置之间运动方向的主轴。

6．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述基体壳体下表面限定一个凹槽和所述保持机构位于所述凹槽。

7．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述推杆在大约90°的角度范围旋转，以便使所述顶盖相对所述基体壳体在所述第一插入位置和所述第二接合位置之间滑动。

8．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述回转轴限定沿所述回转轴的外圆延伸的槽，和所述定位机构是所述槽。

9．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述保持件是个垫圈。

10．根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述定位机构是铆接所述回转轴端部形成的顶部。

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