SK13102003A3

SK13102003A3 - Method of making stitched LGA connector

Info

Publication number: SK13102003A3
Application number: SK13102003A
Authority: SK
Inventors: John E Lopata; James L Mcgrath; Arindum Dutta; Marvin Menzin; Daniel Fisher Jr
Original assignee: Molex Inc
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2004-10-05
Also published as: WO2002078130A1; US6694609B2; US20020133944A1; KR20040014472A; KR100531062B1; CN1539182A; EP1374343B1; HUP0303647A3; DE60201520T2; US6990733B2; CZ20032879A3; TW548883B; EP1374343A1; DE60201520D1; HUP0303647A2; JP2004528687A; US20040163250A1; CN1315230C; JP4102196B2

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa všeobecne týka konektorov, ktorých kontakty sú spájané tlakom a predovšetkým sa týka konektora pre uzemňovacie mrežové polia (land grid array LGA), ktorý využíva množstvo drôtov ako kontakty, ktoré sú fixované v pružnej časti telesa konektora.

Doterajší stav techniky

V elektronickom priemysle došlo v niekoľkých posledných rokoch k obrovskému rozvoju miniaturizácie elektronických zariadení a prístrojov, ako sú napríklad laptopy a podobné zariadenia. Priemyslová výroba neustále hľadá cesty na zníženie veľkosti týchto komponentov a zvýšenie ich funkčnosti a schopností. Oba ciele sú dosahované zvyšovaním hustoty obvodov na komponentoch zariadení. Nakoľko sa počet obvodov, vytvorených na čipe alebo doske s plošnými spojmi, môže zvyšovať, je nutné tiež venovať pozornosť zaisteniu spoľahlivého vzájomného spojenia medzi komponentmi s vysokou hustotou a ďalšími komponentmi zariadenia.

Tieto vysoko kapacitné vzájomné prepojenia sú používané u mikroprocesorov, ASIC a ďalších typov čipov a môžu byť tiež použité ako konektory medzi dvoma doskami s plošnými spojmi. Pre tieto aplikácie boli používané vysokohustotné vzájomné prepojenia BGA (Balí Grid Array). V usporiadaní zväzkov typov BGA sú spojovacie prvky vytvorené v podložke, pričom v kontakte so spojovacími prvkami sú umiestnené malé guľôčkové telieska spájky. Tieto guľôčkové telieska sú potom zahriate, aby tak vytvorili spojenie medzi čipom a ďalšími doskami s elektrickými obvodmi. Tieto guľôčkové telieska však často spôsobujú špatnú pružnosť dosky s plošnými spojmi a mechanické vlastnosti aj pri činnosti kontaktu medzi čipom a s ním spojenou protiľahlou dosku s obvodmi. Nie sú tiež vždy vhodné na prekonanie zmien, ktoré môžu nastať v substráte dosky s tlačeným obvodom. Okrem toho, pokiaľ sú guľôčky zahriate, aby poskytli spájaný spoj, čip už nie je možné ľahko oddeliť, aby sa tak opravili chyby v spájkovaní bez príslušného nahradenia všetkých spájkovacích guľôčok a naplnenie guľôčkového poľa na doske s tlačenými spojmi a tak aby bol urobený ďalší pokus o vytvorenie spoľahlivého spojenia. Použitie BGA spájkovacieho usporiadania je teda nevýhodné, pretože neposkytuje oddeliteľnú prepojovaciu medzivrstvu zariadenia.

Pre takéto aplikácie boli vyvinuté konektory pre uzemňovacie mrežové polia (land grid array LGA), ktoré poskytujú obvodové cesty medzi zariadením a doskou s plošnými spojmi, pričom zahrnujú použitie vodičov, tvorených kovovými kontaktmi, ktoré sú obvykle zabudované v tuhej plastickej podložke, aby prepojili uzemňovacie plochy alebo spájkovacie plôšky na doskách s tlačenými spojmi so spájkovacími guľôčkami alebo uzemňovacími plôškami, ktoré môžu byť vytvorené na čipe alebo ostatných zariadeniach. Tieto uzemňovacie plochy sú vytvorené so špecifickým usporiadaním, protiľahlým k spájkovacím guľôčkam/uzemňovacím plôškam komponentov, ktorým je konektor priradený. Tieto LGA konektory poskytujú v porovnaní s konektormi BGA mnoho výhod spočívajúcich v tom, že poskytujú konštruktérom obvodov alebo systémov oddeliteľnú medzivrstvu medzi čipom/čipovou zostavou a doskou s obvodmi, ktorú zariadenia BGA poskytnúť nemôžu, pretože sú prispájkované k doskám s obvodmi za účelom vytvorenia ich spojenia. U LGA konektorov musí každé vodivé vedenie vyvinúť určitú pružnú silu, ktorá musí byť udržovaná, aby sa vytvorilo spoľahlivé vzájomné spojenie so zariadením. Zvieracia sila musí byť vyvinutá voči čipu, aby sa tak čip udržal v kontakte s konektorom. Čip majúci kontakty v počte presahujúcom 1 000 kontaktov môže vyžadovať kontaktnú silu značne cez 100 libier.

Patent US č. 4998885 vydaný 21.brezna 1991 opisuje taký typ konektora, u ktorého drôty s koncovými časťami vytvarovanými do guľovitého tvaru sú zabudované do elastomérovej podložky. Elastomérová podložka však musí byť presne ryhovaná do riadenej hĺbky laserom v oblasti medzi drôtmi, aby sa zvýšila pružnosť drôtov a ich koncových častí vytvarovaných do guľového tvaru. Prerezanie týchto vedení príliš hlboko do elastomérovej podložky prináša rizi3 ko uvoľnenia elastoméru, ktorý nesie drôty a tým možné vytvorenie nespoľahlivých kontaktov a v dôsledku toho sa drôty môžu ohnúť, a tým neplniť svoju vlastnú pružiacu spojovaciu funkciu. Toto nielen že komplikuje výrobu, ale aj zvyšuje náklady výroby takýchto konektorov.

Predložený vynález je teda určený na zlepšenie LGA konektorov a spôsobu ich výroby, ktoré prekonávajú vyššie uvedené nevýhody.

Podstata vynálezu

Hlavným cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť LGA konektor, majúci pružnú časť telesa konektora, ktorá nesie množstvo pružných deformovateľných kontaktov, usporiadaných s vysokou hustotou uloženia, aby tak bolo zaistené spoľahlivé spojenie medzi konektorom a spoluzaberajúcim protiľahlým komponentom alebo zariadením.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť vysokohustotný LGA konektor, vybavený pružnú časťou telesa konektora, ktorá je zosilnená vrstvou, vloženou medzi dve elastomérové vrstvy, a množstvom kontaktov, uložených v určitom usporiadaní vo vnútri časti telesa konektora, pričom kontakty majú voľné konce, ktoré vyčnievajú nad protiľahlé povrchy časti telesa konektora.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť spoľahlivý vysokohustotný LGA konektor, vybavený pružnú časťou telesa konektora, ktorá je zosilnená tkaninovým poľom, vloženým medzi dve vrstvy z elastoméru a ďalej vybavený množstvom kontaktov, uložených v určitom usporiadaní vo vnútri časti telesa, pričom kontakty majú voľné konce, ktoré vyčnievajú nad protiľahlé povrchy časti telesa konektora.

Ešte ďalším cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť spoľahlivý vysokohustotný LGA konektor, ktorý má pružnú časť telesa konektora, ktorá nesie množstvo vodivých drôtových kontaktov, vytvorených ako pružné slučky, majúcich voľné konce, ktoré vyčnievajú na opačných stranách časti telesa konektora.

Iným, ďalším aspektom predloženého vynálezu, je poskytnúť tlakom spájateľný konektor, majúci tkaninový podklad, zapuzdrený vo vnútri elastoméru. pričom konektor je vybavený množstvom tenkých, pružných kontaktov, uložených v tkaninovom podklade vo vopred stanovenom usporiadaní a prechádzajúcich cez podklad. Kontakty sú usporiadané ako tenké vlákna z drôtov, prehnuté naspäť do zdvojených splietaných slučiek, pričom kontakty, majú voľné konce, ktoré vyčnievajú na protiľahlých stranách podkladu.

Ešte ďalším aspektom predloženého vynálezu je poskytnúť LGA konektor pre aplikácie s veľkou integráciou, kde konektory zahrnujú rám, ktorý obopína stredovú časť telesa konektora. Stredová časť telesa konektora zahrnuje aspoň jedno pole z elastoméru, ktoré je zosilnené výstužným členom, aspoň čiastočne zabudovaným v poli z elastoméru. Konektor je vybavený množstvom vodivých kontaktov, uložených v určitom usporiadaní v časti telesa konektora. Kontakty sú vytvorené z tenkých vodivých drôtikov, ktoré sú vložené do stredovej časť telesa konektora, pričom kontakty sú vytvorené ako otvorené slučky, ktoré vytvárajú navzájom prepojené záložné, nadpočetné cesty pre každý kontakt elektrického obvodu.

Ešte iným aspektom predloženého vynálezu je poskytnúť tlakom spájateľný konektor, majúci pružnú časť telesa konektora, ktorá je nesená rámovým členom konektora, pričom rámový člen konektora prebieha okolo pružnej časti telesa konektora a vytvára obvod konektora. Konektor tu má aspoň jedno zahĺbenie, ktoré tvorí čiastočné lôžko pre čip alebo čipové puzdro. Pružná časť telesa konektora zahrnuje pole z elastoméru umiestnené na aspoň jednom z povrchov časti telesa konektora, pričom pole z elastoméru je zosilnené tkaninovým poľom, ku ktorému sa pole z elastoméru primyká. Ako tkaninové pole, tak pole z elastoméru majú podobné rozmery, tak aby mali zhodné vlastnosti voči časti telesa konektora cez celú jej oblasť. Konektor zahrnuje množstvo vodivých kontaktov, ktorý sú vložené do časti telesa konektora. Kontakty zahrnujú úseky vodivých drôtikov, ktoré sú prevlečené do časti telesa konektora, pričom sú prehnuté naspäť, čím sa vytvoria dve susedné a záložné cesty elektrického obvodu, prestupujúce cez časť telesa konektora. Kontakty majú voľné konce, ktoré vyčnievajú von na protiľahlých stranách časti telesa konektora, na spojenie dvoch rôznych elektronických komponentov. Kontakty sú uložené v časti telesa konektora, približne asi v ich strednej časti.

Ešte iným aspektom predloženého vynálezu je poskytnúť spôsob výroby zlepšeného LGA konektora. Spôsob zahrnuje kroky: vytvorenie ohybnej časti telesa konektora uzavretím výstužného člena do elastoméru, jeho uloženie na nosný člen, pretiahnutie úseku vodivého drôtika cez stred dutého vkladacieho nástroja, prevlečenie úseku drôtika do časti telesa konektora pohybom vkladacieho nástroja, ktorý preniká s kontaktom do a von z časti telesa konektora, pričom sa ďalej po každom takom vložení vykoná strihanie drôtika, tak aby sa vodivý drôtik uložil v časti telesa konektora a mal aspoň jeden voľný koniec, ktorý vyčnieva nad povrch časti telesa konektora.

Iným cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť tlakom spájateľný konektor, majúci pružnú časť telesa konektora, ktorá je nesená tuhým rámom. Konektor je vybavený množstvom kontaktov, zabudovaných v časti telesa konektora, ktoré sú vložené do časti telesa konektora ako dvojice vzájomne prepojených drôtových žíl z vodivého drôtika, vytvorené ako otvorené slučky, pričom každá slučka má dva voľné konce, ktoré prechádzajú cez vonkajšie, protiľahlé povrchy časti telesa konektora. Tieto voľné koncové časti sú bočné sklonené a vyrovnané v určitom usporiadaní, ktoré zodpovedá usporiadaniu protiľahlého komponentu ďalšieho obvodu. Sklonenie drôtikov zväčšuje ich kontaktnú dĺžku a vytvára nožové konce pre kontakt s podložkami protiľahlých obvodových komponentov.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť zlepšený LGA konektor, majúci pružnú časť telesa konektora, vytvorenú z elastoméru, pričom pružná časť telesa konektora je z elastoméru a je umiestnená na ráme a zahrnuje množstvo samostatných kontaktov. Kontakty sú vytvorené ako otvorené slučky, aby tak vytvorili vždy dvojicu vodivých obvodových ciest, z ktorých jedna je záložná - nadbytočná, v časti telesa konektora, ktorý má množstvo otvorov, z ktorých v každom je uchytená drôtiková slučka. Drôtiky vytvárajú slučku, prechádzajúcu cez časť telesa konektora a vychádzajú na opačných stranách otvoru v jeho strede.

Predložený vynález dosahuje tieto a ďalšie ciele spôsobom, ktorý je unikátny a predstavujúci novú konštrukciu.

U jedného hlavného aspektu predloženého vynálezu, ktorý je znázornený na jednom jeho uskutočnení, konektor zahrnuje pružnú časť telesa konektora, ktorá je uložená v tesnom vonkajšom ráme. Pružná časť telesa konektora používa výstužný Člen ako podklad pre elastomér. Ako je ukázané na prvom uskutočnení vynálezu, elastomér je umiestnený na oboch povrchoch tkaninového poľa, ktoré je použité ako výstužný člen, takže elastomér s výhodou zaplňuje medzery v tkanine a tak elastoméi vytvára samotesniaci nosný povrch na oboch stranách tkaninového poľa, pričom tkaninové pole vytvára výstuhu el-astoméru. Spôsobom, ktorým sa nanáša elastomér na tkaninové pole môže byť zapuzdrenie, laminovanie alebo nanášanie po vrstvách.

Ako tkaninové pole je možné použiť bežné tkaniny, t. j. také, ktoré sú tkané bežným spôsobom, majúce osnovy a útky (alebo výplne), prepletané dohromady buď v bežnom alebo stupňovitom usporiadaní. Je dokonca uvažované, že môžu byť použité ako výstuha i netkané textílie, ako pletené textílie, plsti a podobné materiály, za predpokladu, že použitý elastomér sa môže zlepovať alebo inak sám spájať s tkaninovým poľom spôsobom, pri ktorom sa spoľahlivo spojí s tkaninovým poľom a tak vytvorí pružné teleso, ktoré predstavuje časť telesa konektora.

Tenké drôtiky sú v konektore usporiadané vo vopred danej zostave a sú do tkaninového podkladu vložené ich pretiahnutím cez ihlu a vsunutím a vysunutím do a von z nosného podkladu, tak aby sa drôtikové kontakty „všili“ na miesto v pružnej časti telesa konektora. Drôtiky sa spätne prehnú, takže sa vytvorí a vloží kontakt do pružnej časti telesa konektora, ktorý má tvar otvorenej slučky. Elastomér má dostatočne pružnú konzistenciu, tak aby zovrel a držal drôtiky v polohe ako boli prevlečené cez pružnú časť telesa konektora, pričom i tkaninové pole má vhodnú konzistenciu, aby poskytlo výstuhu alebo určitý stupeň tuhosti elastoméru.

U iného, alternatívneho uskutočnenia vynálezu, môže byť elastomér nanesený len na jeden povrch výstužného člena. V ešte inom uskutočnení podľa predloženého vynálezu, môže výstužný člen využívať pevnú tenkú doštičku z fólie, s výhodou tenkú fóliu z polyméru, najvýhodnejšie fóliu z polyamidu, dodávanú firmou E.I. DuPont pod obchodným názvom „Kapton“. Takéto fólie majú požadovanú životnosť, pritom sa nestrapkajú ako sa môžu strapkať tkaniny a otvory pre drôtikové kontakty môžu byť ľahko vytvorené „prepálením“ laserom cez celou časť telesa konektora

U iného, základného uskutočnenia predloženého vynálezu, sú kontakty vytvorené prevlečením dvojíc drôtikov podkladom, pričom dvojice sú vytvorené z jednotlivých drôtikových žíl, ktoré sú na jednom konci prehnuté naspäť, aby tak vytvorili dvojžilový drôtikový úsek, alebo otvorené slučky, so žilami majúcimi na jednom svojom konci vytvorený ohyb, pričom dva konce drôtika sú umiestnené blízko pri sebe alebo sa dotýkajúce jeden druhého na jednom konci kontaktu, takže jeden voľný koniec každého kontaktu má usporiadanie v tvare slučky, zatiaľ čo ďalší voľný koniec kontaktu má čelné konce z dvoch drôtikových žíl. Drôtiky vychádzajú z podložky do vopred určenej vzdialenosti tak, aby vytvorili množstvo pružných kontaktných zväzkov ktoré pružia, pokiaľ sú vystavené tlaku protiľahlého komponentu, ako napríklad čipu, čím sa tu vytvorí Hertzov kontakt medzi kontaktmi a protiľahlými kontaktnými blokmi na doske s plošnými spojmi. Drôtiky môžu byť ohnuté v určitom smere a môžu definovať smer sklonu, čo je lepšie než spoliehať sa, na základe zborenia drôtikov, na pohyb podľa ich sklonu. Dvojitý charakter drôtikových žíl, či už majú kruhový alebo obdĺžnikový/štvorcový priečny prierez, poskytuje každému kontaktu konektora obvodové cesty navyše. Na vytvorenie kontaktných čiel na koncoch drôtikových žíl môžu byť na koncoch drôtikových žíl vytvorené spájkovaním guľôčky.

Ďalším, základným aspektom predloženého vynálezu je, že úsek každého drôtika je prestrčený cez stred vkladacieho nástroja, ktorý má tvar dutej ihly alebo rúrky, a spätne prehnutý, aby vytvoril slučku predtým než ihla vykoná vkladací zdvih cez časť telesa konektora. Potom je vkladací nástroj vytiahnutý, pričom zdvojená drôtiková žila zostáva uchytená v časti telesa konektora, približne vo svojom strednom úseku, tak že voľné konce kontaktov vyčnievajú nad opačné povrchy časti telesa konektora, v približne rovnakej dĺžke. Drôtiky sú strihané vo vopred zvolenej vzdialenosti od miesta vybratia vkladacieho nástroja, tak aby vytvorili dvojitú drôtikovú žilu, voľný koniec konektorového kontaktu, čím sa vytvorí dvojica vodivých ciest pre každý kontakt pri jednom vložení a spätnom zdvihu vkladacieho nástroja a čím sa vytvorí konektor s nižším indukčným odporom a viacerými vodivými cestami pre jeden spoj.

Ešte ďalším hlavným aspektom predloženého vynálezu je to, že vkladací nástroj je vybavený hrotom, ktorý je vytvorený tak, že drôtik môže vystupovať zo stredu vkladacieho nástroja, ale zo strany hrotu. Takýto nástroj má skosený hrot s jednou špičkou alebo môže mať viac špičiek, ktoré sú voči sebe usporiadané tak, aby vyrovnávali sily pôsobiace na vkladací nástroj pri vkladaní, keď tento preniká do elastoméru a pokiaľ je použitý výstužný člen.

U ďalšieho základného uskutočnenia predmetného vynálezu je v časti telesa konektora vytvorených množstvo dier pomocou lasera, rozrezávaním časti telesa konektora nožom alebo prebíjaním časti telesa konektora pred vkladaním drôtikov. Po vytvorení dier sa do nich vložia kontakty. U ďalšieho uskutočnenia vynálezu je možné využiť laser alebo prebíjanie na vytvorenie radu otvorov v časti telesa konektora, pričom táto časť telesa konektora môže využívať buď vystuženú pružnú časť telesa konektora, v ktorej sú v určitom usporiadaní vlákna alebo je použitá fólia ako podklad pre jednu alebo dve vrstvy na ňom ležiaceho elastoméru. Časť telesa konektora môže však využívať len vyššie uvedenú fóliu.

Týmto a ďalším aspektom, znakom a výhodám predloženého vynálezu bude lepšie porozumené prostredníctvom úvah v nasledujúcom podrobnom opise.

Prehľad obrázkov na výkresoch

V priebehu nasledujúceho podrobného opisu budú často uvedené odkazy na sprievodné výkresy, na ktorých podobné vzťahové značky zodpovedajú podobným častiam, na ktorých:

Obr. 1 predstavuje perspektívny pohľad na zlepšený LGA konektor, konštruovaný podľa princípov predloženého vynálezu, s priradenými elektronickými komponentmi, ktoré sú oddelené od vkladacieho zahĺbenia konektora;

obr. IA predstavuje zväčšený detailný pohľad na oblasť z obr.l znázorňujúcu nekryté, voľné konce drôtikových kontaktov konektora;

obr. 2 predstavuje perspektívny pohľad na ďalšiu stranu (obvykle „pôdorysná“ strana ) konektora z obr. 1;

obr. 2A je zväčšený pohľad na detail oblasti z obr.2, predstavujúcej ďalšie voľné, nezakryté konce drôtikových kontaktov konektora;

obr. 3A znázorňuje pohľad na pôdorys rámového člena, použitého v konektore podľa obr.l obr. 3B je pohľad na priečny rez časťou rámového člena pozdĺž čiary B-B z obr. 2A;

obr. 3C predstavuje pohľad na priečny rez časťou rámového člena pozdĺž čiary C-C z obr. 3A;

obr. 4. znázorňuje pohľad na pôdorys rámového člena z obr. 3A;

obr. 5 je perspektívny pohľad na rámový člen z obr. 3A a tkaninový podklad, v polohe keď je pripravený na vloženie do otvoru rámového člena;

obr. 6A znázorňuje pohľad zhora na usporiadanie rámu konektora z obr.l s tkaninovou podložkou v polohe, keď tvorí podklad pre vrstvy, ktoré budú na nej lisované;

obr. 6B predstavuje pohľad na priečny rez časťou rámu konektorovej zostavy pozdĺž čiary B-B z obr. 6A;

obr. 6C je pohľad na priečny rez časťou rámu konektorovej zostavy pozdĺž čiary C-C z obr. 6A;

obr. 6D je zväčšený detailný pohľad na oblasť D z obr. 6A;

obr. 7A znázorňuje pohľad zhora na zostavu konektorového rámu z obr.6A, ale už s umiestnenými vodivými drôtikovými kontaktmi;

obr. 7B je priečny rez pozdĺž čiary B-B z obr. 7A, znázorňujúci časť konektora a ďalej znázorňujúci drôtikové kontakty v ich počiatočnej orientácii vo vnútri časti telesa konektora pred ohnutím drôtikových kontaktov;

obr. 7C je priečny rez konektorom pozdĺž čiary C-C z obr. 7A;

obr. 7D je pohľad na priečny rez konektorom z obr. 7A, znázorňujúci jedno usporiadanie drôtikových kontaktov vo vnútri časti telesa konektora po ich ohnutí, aby sa tieto orientovali v dvoch smeroch;

obr. 8 je pohľad na priečny rez alternatívnym spôsobom montáže tkaninového podkladu do rámu konektora;

obr. 9 je pohľad na priečny rez časťou elastomérového podkladu, znázorňujúci jeho vystuženie tkaninou;

obr. 10A je schematický pohľad na rez prevliekacím nástrojom, majúcim jednu špičku, používaným pri montáži konektorov, ktoré majú cez seba preplietané vodivé drôtiky;

obr. 10B je schematický pohľad na rez prevliekacím nástrojom z obr. 10A po ohnutí drôtikov;

obr. 11 je schematický pohľad na prevliekací nástroj z obr. 10, vnikajúci do podkladu konektora;

obr. 12 je schematický pohľad, znázorňujúci ako prevliekací nástroj preniká pružnou časťou telesa konektora a spočiatku postupuje o vopred stanovenú dĺžku drôtika kontaktu;

obr. 13 je schematický pohľad, znázorňujúci prevliekací nástroj ako je vysúvaný z jeho prieniku pružnou časťou telesa;

obr. 14 je schematický pohľad na prevliekací nástroj, odďaľovaný od blízkeho povrchu pružnej časti telesa konektora, zatiaľ čo drôtik kontaktu sa dostáva do polohy pripravenej na odstrihnutie;

obr. 15 predstavuje schematický pohľad na rez znázorňujúci drôtik kontaktu v polohe vo vnútri pružnej časti telesa konektora, oddelený od dodávaného drôtika a vkladacieho nástroja;

obr. 16 je schematický pohľad na tvarovací člen voľného konca kontaktu, prichádzajúceho do styku s kontaktmi po ich zasunutí do pružnej časti telesa konektora;

obr. 17 je detailný pohľad na drôtiky použité ako kontakty, ktoré majú nekruhový priečny prierez;

obr. 18 je detailný pohľad na časť konektora z obr.l, umiestneného v mieste medzi čipom a doskou s tlačenými spojmi, znázorňujúci spôsob uskutočnenia spoja konektorovými kontaktmi;

obr. 19A je pohľad na bočnú stranu alternatívneho uskutočnenia konštrukcie vkladacieho nástroja, ktorý môže byť použitý na vkladanie vodivých drôtikov do pružnej časti telesa konektora podľa vynálezu;

obr. 19B je perspektívny pohľad na hrot na konci vkladacieho nástroja z obr. 19A;

obr. 19C je detailný pohľad na priečny rez časťou konektora podľa vynálezu s vkladacím nástrojom z obr. 19A, už s čiastočne vsunutým do časti telesa konektora;

obr. 20 znázorňuje pohľad na priečny rez alternatívnym uskutočnením konektora, konštruovaného v súlade s princípmi predloženého vynálezu;

obr. 21 je detailný pohľad na časť telesa, v čiastočnom reze na použitie v konektoroch podľa predloženého vynálezu, ktorý má zabudovaný tuhý výstužný člen;

obr. 22 je pohľad na čiastočný rez časťou telesa konektora, umiestnenou vo vnútri konektora a podrobenou dierovaniu pomocou dierovacieho člena na vytvorenie otvorov v časti telesa konektora pre kontakty konektora;

obr. 23 predstavuje schematický bokorysný pohľad, čiastočne v reze, na vkladací nástroj nastavený nad otvor v časti telesa konektora podľa predloženého vynálezu;

obr. 24A je schematický pohľad zhora na rez pozdĺž čiary 24-24 z obr. 23, znázorňujúci orientáciu jednotlivých častí, pokiaľ je pre kontakty konektora použitý drôtik s kruhovým prierezom;

obr. 24B je schematický pohľad zhora na rez pozdĺž čiary 24-24 z obr. 23, znázorňujúci orientáciu jednotlivých častí, pokiaľ je pre kontakty konektora použitý drôtik s obdĺžnikovým prierezom;

obr. 25 predstavuje perspektívny pohľad na alternatívne uskutočnenie vkladacieho nástroja, ktorý môže byť použitý pri uskutočňovaní spôsobov podľa vynálezu;

obr. 25A ukazuje zväčšený pohľad na vkladací nástroj z obr. 25;

obr. 26 znázorňuje perspektívny pohľad na alternatívne uskutočnenie vkladacieho nástroja, ktorý môže byť použitý pri uskutočňovaní spôsobov podľa vynálezu;

obr. 26A predstavuje zväčšený pohľad na vkladací nástroj z obr. 26;

obr. 27 ukazuje perspektívny pohľad na díerovací nástroj, ktorý môže byť použitý pri uskutočňovaní spôsobov podľa vynálezu, na prerážanie otvorov pred vkladaním drôtikov alebo prepichovanie otvorov v časti telesa konektora;

obr. 28 je perspektívny pohľad na alternatívny dierovací nástroj, ktorý môže byť použitý pri uskutočňovaní spôsobov podľa vynálezu a na obr. 29 je pohľad na rez ďalším alternatívnym uskutočnením podľa predloženého vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 znázorňuje zlepšený konektor 20 na vytvorenie uzemňovacieho mriežkového poľa (LGA), ktorý je vytvorený v súlade s princípmi podľa predloženého vynálezu. Konektor 20 zahrnuje rámový člen 21, ktorý nesie alebo obopína pružnú časť 22 telesa konektora 20, umiestnenú vo vnútri otvoru 23 rámového člena 21. Pružná časť 22 telesa konektora 20 je držaná vo vnútri otvoru 23 rámového člena 21 radom postranných stien 25 rámového člena 21, ktorý obopína otvor 23 takým spôsobom, že vrchné zahĺbenie 24 môže byť vytvorené na povrchu konektora 20 a rovnako tak spodné zahĺbenie 27, pokiaľ si to zvláštne použitie konektora 20 vyžaduje.

Všeobecne sa predpokladá, že konektor 20 má tvar obdĺžnikový alebo štvorcový, hoci je samozrejmé, že môžu byť použité aj iné usporiadania. Vrchné zahĺbenie 24 je upravené tak, aby do zahĺbenia 24 mohol byť uložený komponent elektrického obvodu ako je čip alebo čipové puzdro, ASIC, mikroprocesor, doska 26 s tlačeným spojom a podobne, pričom iné, podobné obvodové komponenty môžu byť podobne umiestnené na spodnej strane konektora 20, v spodnom zahĺbení 27 (obr.2). Obvykle takéto komponenty môžu zahrnovať dosku s tlačeným spojom, ktorá je dimenzovaná tak, aby mohla byť uložená v spodnom zahĺbení 27, hoci u niektorých aplikácií postrannej steny 25 rámového člena 21 môžu byť vytvorené na spodnej strane konektora 20, vyrovnané so spodným povrchom časti 22 telesa konektora, takže je odstránené akékoľvek spodné zahĺbenie 27, a konektor 20 môže byť uchytený priamo na dosku s tlačenými spojmi. Za účelom vytvorenia vodivých ciest medzi dvoma obvodovými komponentmi je konektor 20 vybavený množstvom vodivých kontaktov 28, vytvorených z tenkých drôtikov alebo vláken. Tieto kontakty 28 majú dva voľné konce 29, 30, ktoré vyčnievajú smerom nahor z vonkajších povrchov 32 a 33 časti 22 telesa konektora 20..

Konektor 20 pri jeho použití môže byť uchytený na dosku s tlačenými spojmi a na tento účel môže zahrnovať jeden alebo viac montážnych otvorov 34, vytvorených v rámovom člene 2 1, Časti rámového člena 21 môžu byť vyvý14 šené vzhľadom na zvyšok rámového člena 21, aby slúžili ako rozpery 35 (obr.2), aby mierne zdvihli spodný povrch 33 časti 22 telesa konektora 20 a vytvorili tak tenkú vzduchovú medzeru medzi spodným povrchom 33 a doskou s tlačenými spojmi (nie je znázornená), na ktorej je konektor 20 namontovaný, čo môže uľahčiť čistenie pred spájkovaním, pokiaľ je konektor 20 použitý pri aplikácii, kde je využité spájkovanie.

Obr.3A znázorňuje rámový člen 2 1 v otvorenom stave bez časti 22 telesa konektora 20, ktorá tu má byť uložená. Rámový člen 21 a jeho postranné steny 25 môžu byť vytvorené výhodným spôsobom ako vstrekovaním do foriem z plastických hmôt alebo iných elektricky izolujúcich materiálov. Rámový člen 21 je lisovaný s výhodou ako jeden kus, hoci je možné využiť aj iné alternatívne konštrukcie. Pri tomto uskutočnení vynálezu je použitá tkaninová výstuha 37 (obr. 5), slúžiaca ako výstužný člen, poskytujúci časti 22 telesa konektora 20 určitú podperu, pričom je vopred ustrihnutá do vopred určeného tvaru, ktorý výhodne zodpovedá nosnému osadeniu 38 (obr.4), ktoré je vytvorené na jednom z povrchov rámového člena 21 . Tkaninová výstuha 37 je s výhodou vytvorená z tkaniny ako je nylon alebo zo sklených vláken, s výhodou ustrihnutá použitím lasera alebo priestrižnice. Môžu byť použité i prírodné tkaniny, ale je tu nutné uviesť, že použitie syntetických tkanín je výhodnejšie vtom, že majú veľmi nízky koeficient tepelnej rozťažnosti (blížiaci sa takmer nulovej hodnote), ktorá znižuje akúkoľvek expanziu nastávajúcu v časti 22 telesa konektora 20 v priebehu činnosti konektora 20 a taktiež má lepšie schopnosti prenosu tepla než bežne používané izolátory. Použitie lasera na strihanie tkaninového poľa je výhodné v tom, že teplo generované laserom je schopné zataviť okraje tkaniny a minimalizovať tak akékoľvek jej rozstrapkanie, ktoré by mohlo nastať na uvoľnených okrajoch tkaniny po jej ustrihnutí. S výhodou môžu byť využité, tkaniny, ktoré sú tkané a majú navzájom prepletané pramienky, ako je to zobrazené na obr. 9, avšak i ďalšie, netkané textílie ako pletené tkaniny a plsti je tu možné využiť. Ako bude uvedené podrobnejšie ďalej, v niektorých prípadoch môže výstužný člen zahrnovať fóliu.

Nosné osadenie 3 8, ako je zobrazené, je vytvorené na spodnom povrchu na (obr. 3B, 3C a 4) rámového člena 21. Nosné osadenie 3 8. ako je znázornené, je zahĺbené a prechádza okolo vnútorného obvodu rámového člena 21. Toto nosné osadenie 38 vytvára prostriedok na presné umiestnenie tkaninového poľa 37 v rámovom člene 21 a taktiež poskytuje podperu pre elastomér, ktorý je pripojený k rámovému členu 21 a tkaninovému poľu 37. Aby sa tkaninové pole 37 udržalo na mieste v nosnom osadení 38. môžu byť pozdĺž jeho štyroch strán vytvorené vyvýšené úchytky alebo rebrá 40, aby sa dotýkali tkaniny a držali ju napnutú vo vnútri rámového člena 2 1 a tak zabránili jej akémukoľvek vyskakovaciemu účinku alebo ďalšiemu typu skrútenia resp. zborenia v dôsledku nasledujúcej činnosti. Tieto rebrá 40 môžu byť tiež využité na natiahnutie tkaninovej výstuhy 37 na rámovom člene 2 1 za tepla . Tkaninové pole 32 môže byť umiestnené cez rámový člen 21 a byť s ním v kontakte, pričom sa do rebier 40, privedie teplo, čo spôsobí natavenie a upevnenie tkaninového poľa 37, podobným spôsobom, ktorý je známy zo stavu techniky. Aj keď rebrá 40 sú zobrazené v stredných častiach osadenia 38, môžu byť i dlhšie, než je znázornené, aby zlepšili schopnosť napínania. Po nalisovaní elastoméru na rámový člen 21 bude elastomér držať a zachytávať tkaninové pole 37 v tejto oblasti.

Tkaninové pole 37 môže byť tiež nalisované cez rebrá 40 počas pripevňovania a jedna z elastomérnych vrstiev 34 obvykle tá, ktorá je situovaná na „hornom“ čele konektora 20 môže byť nalisovaná na rámový člen 21 na protiľahlé osadenie 38 a rebra 40. V tomto opise pojem „horný“ sa bude vzťahovať na povrch konektora 20, ktorý leží proti obvodovým komponentom 26, a na ktorom sú tieto uložené. Po umiestnenie tkaninového poľa 37 do rámového člena 21 a uložení na osadenie 38, je toto s výhodou trvalé zaistené na svojom mieste nalisovaním elastoméru, alebo iným aplikovaním elastoméru na opačné strany rámového člena 21 a tkaninového poľa 37.

Pri inom uskutočnení vynálezu, ktoré je zobrazené na obr. 21, je výstuha časti 22 telesa konektora 20 uskutočnená vo forme pevného člena 337 z fólie. Pevný člen 33 7 z pevnej fólie je s výhodou vytvorený z polymérnej fólie, ktorá sa nestrapká, ako sa to u niektorých výstužných tkanín niekedy stáva, čo môže viesť k tomu, že osnova tkaniny tesne prilieha k vodivým kontaktom, pričom môže ovplyvniť celistvosť, respektíve vodivosť konektora 20. Dobré výsledky boli získané pri použití fólií z polyamidu (polyméru), ktoré sú predávané pod obchodným menom „Kapton“ od E.I. DuPont. Taký výstužný člen sa tiež odlišuje od tkanín už vyššie diskutovaných tým, že nemá otvory medzi susediacimi vláknami, cez ktoré môže elastomér pretekať počas vytvárania časti 22 telesa konektora 20.

V jednom zmysle vynálezu je možné elastomér uvažovať ako dve elastomérne vrstvy 41, 42 uložené pozdĺž horného povrchu 32 a spodného povrchu 33 časti 22 telesa konektora 20.

Je však samozrejmé, že pojem „vrstva“, ako je použitý pre elastomér, je nutné interpretovať čo najširšie a teda bude zahrnovať dve oddelené vrstvy z elastoméru alebo jedinú štruktúru vytvorenú tam, kde elastomér penetruje do alebo preniká cez medzipriestory 43, vytvorené medzi susednými vláknami 44 tkaniny alebo inými výstužnými poľami 37, 33 7. aby tak vytvoril medzi nimi jednoliatu štruktúru. (Obr.9) Tam, kde elastomér týmto spôsobom pokryje všetky nekryté povrchy výstužných polí 37, 337, sa výstužné polia 37, 337 pokladajú za „zapuzdrené“ v elastoméri, pričom elastomér vytvára horný a spodný povrch časti 22 telesa konektora 20. Alternatívne, pokiaľ sa dve vrstvy 41, 42 nezlejú, avšak sa ale zlepia alebo inak spoja, ako sami tak s tkaninovým poľom 37, ako zobrazuje obr. 9, vzájomným spojením cez oblasti medzipriestorov medzi susednými vláknami tkaninového poľa 37, je takáto konštrukcia pokladaná za „integrovanú“ alebo „vrstvenú“ medzi dve vrstvy 41, 42 z elastoméru, pričom elastomér je uložený na hornom 32 a spodnom povrchu časti 22 telesa konektora 20. Do tesného kontaktu môžu byť vrstvy 4i, 42 s opačnými stranami výstužných polí 37. 337, uvedené vystavením všetkých troch členov zvýšenej teplote a tlaku, aby sa vytvorila konštrukcia, ktorá je pokladaná za „laminovanú“ konštrukciu. V ešte ďalšom prípade u niektorých aplikácií môžu byť výstužné polia 37, 337 vytláčané spoločne s dvomi poľami z elastoméru alebo môžu byť máčané v elastomére, aby sa ich obe strany potiahli „vrstvou“.

Aby sa zaistilo riadne spojenie medzi časťou 22 telesa konektora 20 (t.j. výstužných polí 37, 33 7) a vrstvami 4 1. 42 z elastoméru s rámovým členom 21 konektora 20, vytvorí sa vo vopred určených miestach v rámovom člene 21 rad kotviacich dutín 46. Ako je znázornené na výkresoch, tieto kotviace dutiny 46 môžu zodpovedať otvorom 23 rámového člena 21 a môžu byť umiestnené v časti osadenia 38, vytvoreného na čele konektora 20. S výhodou tieto kotviace dutiny 46 prechádzajú cez hrúbku rámového člena 21, pričom môžu zahrnovať časti 5 1, 52, tvoriace výbežky kotviacej dutiny 46, ktoré sú navzájom zarovnané, avšak sú usporiadané navzájom proti sebe, takže tvoria otvor v rámovom člene 2 1, ktorý je vedený v dvoch rôznych smeroch, ktorý bude zaplnený elastomérom, aby tak pevne zakotvil časť 22 telesa konektora 20 na rámovom člene 21 konektora 20. Príklady vhodného elastoméru zahrnujú, avšak nie sú nimi obmedzené, tuhé silikóny, silikónové peny a kaučuky, syntetické kaučuky, trojblokové kopolyméry a podobne. Tvrdosť elastoméru taktiež prispieva k činnosti časti 22 telesa konektora 20, pričom je dávaná prednosť vyššej tvrdosti, aby sa dosiahlo zlepšené uchytenie drôtikov, vložených do otvorov v časti 22 telesa konektora 20. Napríklad bolo zistené, že elastomér s tvrdosťou 70° na Shoreho stupnici A poskytuje lepšie uchytenie drôtikov než tento s tvrdosťou 40° na Shoreho stupnici A.

Po zaplnení elastomérom sa kotviace dutiny 46 a ich časti 5 1. 52, tvoriace výbežky kotviacich dutín 46, spoja s bočnými stenami rámového člena 21 v dvoch rôznych smeroch, aby tak vytvorili vhodné zakotvenie, ktoré prispieva navyše k vlastným adhezívnym schopnostiam, ktoré má elastomér. Usporiadania týchto častí 5J_, 52. tvoriacich výbežky kotviacej dutiny 46. sú najlepšie znázornené na obr. 3B a 6A, zatiaľ čo spôsob, ako ich elastomér zaplní, je najlepšie zrejmý na reze znázornenom na obr. 6C. Kotviace dutiny 46 slúžia na vytvorenie prostriedku, pomocou ktorého vrstvy 41, 42 elastoméru a rámový člen 21 navzájom zapadnú do seba alebo ďalej slúžia ako kotevné prvky, pokiaľ sú súčasne na rámovom člene 2 1 vytvárané vrstvy 41. 42. Tieto kotviace dutiny 46 sa najlepšie zaplnia elastomérom, pokiaľ je elastomér nanášaný na tkaninové pole 37 po jeho uchytení na rámový člen 21 vhodným lisovacím postupom.

U ďalšej konštrukcie pre zakotvenie a uchytenie tkaniny, ako je zobrazené na obr. 8, môže mať rámový člen 21 kanálik, alebo vo vnútri vytvorenú plniacu drážku 100, ktorá môže byť vedená okolo celého obvodu otvoru rámového člena 21 konektora 20. V tomto kanáliku 100 je uložený okraj alebo okraje 101 tkaninového poľa 37 . Keď je na tkaninové pole 37 nanášaný elastomér. potom tento na spodnej strane konektora 20 zaplňuje kanálik 1 00 a pritláča ok18 raje 1 O 1 tkaniny do kanáliku 1 00, čím sa vytvára utesnená, ale pružná časti 22 telesa konektora 20.

Vnútorné okraje 54 rámového člena 2 1 môžu byť vybavené skosením 55, ako znázorňuje obr. 5, aby sa tak zväčšila ich plocha a tým vytvorila väčšia plocha pre styk s elastomérom a tým aby elastomér lepšie priľnul, keď je lisovaný alebo vlievaný do otvoru 23 rámového člena 21. Dve vrstvy 41 a 42 elastoméru slúžia na zapuzdrenie okrajov tkaninového poľa 37 a na zakrytie jeho voľných povrchov, zatiaľ čo tkaninové pole 37 vytvára výstuhu vrstiev 41 a 42 elastoméru a prispieva k tesnosti. Tkaninové pole 37 taktiež slúži na čiastočné uchytenie drôtikov, vložených do časti 22 telesa konektora 20, pričom pružnosť elastoméru drží kontakty 28 v danej polohe a poskytuje utesnenie okolo drôtikov kontaktov 28.. Do úvahy taktiež pripadá, že tkaninové pole 37 a vrstvy 41 a 42 elastoméru môžu byť vytvorené oddelene a následne spojené k sebe a potom uložené do rámového člena 21 konektora 20, po jeho vytvorení.

Použitie elastoméru a tkaninového poľa 37 (alebo ďalších výstužných prvkov), navzájom sa doplňujúcich podľa vynálezu, keď elastomér dodáva časti 22 telesa konektora 20 pružnosť a tkanina poskytuje zosilnenie a tuhosť časti 22 telesa, ktorá nesie kontakty, čo umožňuje znížiť celkovú hrúbku časti 22 telesa konektora 20 a teda dosiahnuť najnižšie možné spájacie výšky časti 22 telesa konektora 20. Na základe týchto vybavení je možné dosiahnuť u časti 22 telesa konektora 20 hrúbku okolo 0,5 mm, pokiaľ je použitá časť 22 telesa konektora 20 konštrukčne vytvorená vrstvením, zapuzdrením a súčasným vytláčaním, pričom tkaninové pole 37 má vrstvu 41 a 42 z elastoméru na oboch svojich stranách. Tam, kde je použité tkaninového pole 37 s hrúbkou okolo 0,15 mm a každá vrstva 41 a 42 z elastoméru má podobnú hrúbku, výsledná spoločná hrúbka časti 22 telesa konektora 20 dosahuje asi 0,45 mm.

Dokonca, čo sa týka celkovej spojacej výšky konektora 20, je predpokladané, že je možné podľa vynálezu, keď voľné konce 29, 30 kontaktov 28, ktoré prečnievajú vonkajšie povrchy 32, 33. časti 22 telesa konektora 20 do vzdialenosti okolo 0.25 mm, dosiahnuť celkové spájacie výšky časti 22 telesa konektora 20 (dosiahnuté pričítaním dĺžky voľných koncov 29, 30 kontaktov k hrúbke časti 22 telesa konektora 20) okolo 0.95 mm. V takýchto prípadoch môže mať rámový člen 21 konektora 20 hrúbku len asi 1,5 mm, čím sa vytvorí mimoriadne tenký, avšak vysokohustotný konektor, u ktorého na jeho spojenie s protikusom postačuje malá sila. Ako je uvedené vyššie, je taktiež uvažované, že vrstva 41 a 42 z elastoméru môže byť nanesená len na jeden z dvoch povrchov tkaninového poľa 37 alebo naopak, čím sa prípadne ďalej zníži hrúbka spájacej oblasti konektora 20. Ovplyvniť hrúbku časti 22 telesa konektora 20 môže prípadne i druh tkaniny. Tkaninové pole 37. majúce bežnú osnovu, vytvorí a zlepší jednoliatosť časti 22 telesa konektora 20 a zlepší tuhosť časti 22 telesa konektora 20. Z nepravidelne tkaných tkanín, môžu byť použité tie, ktoré znižujú hrúbku časti 22 telesa konektora 20..

Ďalším dôležitým aspektom vynálezu je, ako je schematicky zobrazené na obr. 10 až 15, že vodivé kontakty 28 sú do časti 22 telesa konektora 20 vpravené ich „prevlečením“ do daného miesta. Kontakty 60 sú vpravené do časti 22 telesa konektora 20 s výhodou pomocou programovateľného šijacieho stroja 20, ktorý vykonáva priamočiary vratný šijací pohyb. Vodivý drôtik 63 je dodávaný v určitých dĺžkach v krokoch idúcich za sebou, do stredového kanálika alebo priechodu 62 vkladacieho nástroja 61 pred jeho zasunutím do časti 22 telesa konektora 20 (obr.lOA). Vodivý drôtik 63 vystúpi zo stredu vkladacieho nástroja 61 a je predsunutý pred jeho vložením, takže vrstvy 41 a 42 z elastoméru zovrú vodivý drôtik 63 a zadržia jeho časť (t.j. voľný koniec 30) vyčnievajúci nad spodný povrch (obr. 11).

V závislosti od priemeru drôtikov, môže byť spätný pohyb ihly postačujúci na to, aby sa drôtik spätne prehol a vytvoril voľný koniec 29, v tvare dvojžilovej slučky 65., ako je znázornené na obr. ID. Je však výhodné, pokiaľ ohnutie je uskutočnené zachytávacím prostriedkom 67 umiestneným na príslušnej strane časti 22 telesa konektora 20. Ako je znázornené na obr. 10B, ohnutie drôtika 63 môže byť uskutočnené zvieracím prostriedkom 67. pred vsunutím vkladacieho nástroja 61 do pružnej časti 22 telesa konektora 20. Ďalší pohyb vkladacieho nástroja 61 (obr. 12) cez pružnú časť 22 telesa konektora 20 (a vrstvu 37 tkaniny a ďalšiu vrstvu elastoméru), pričom drôtik 63 je predsunutý, spôsobí, že drôtik 63 bude vyvedený za protiľahlý, vonkajší povrch 33 ďalšej vrstvy 42 elastoméru. Keď sa dosiahne vopred stanovená dĺžka drôtika 63., na vytvorenie kontaktu požadovanej dĺžky, vkladací nástroj 61 sa vytiahne späť cez časť 22 telesa konektora 20 (obr. 23). Keď je vkládací nástroj 61 vytiahnutý von z hornej vrstvy elastoméru, drôtik 63 pokračuje v posúvaní, takže na tejto strane konektora 20 sú dve voľné žily 30 z drôtika 63, ktoré sú usporiadané vedľa seba. Takto vysunutá žila je potom odstrihnutá vhodným prostriedkom 68 vo vzdialenosti v podstate rovnajúcej sa tejto vzdialenosti druhej žily (obr. 14). Drôtik 63 sa môže prípadne vysunúť z vkladacieho nástroja 61 pred vložením a potom ohnúť pozdĺž strany vkladacieho nástroja 61, takže sa bude pohybovať synchrónne s pohybom vkladacím nástrojom 61.

Tento prevliekací spôsob umožňuje, aby bol konektor 20 . vyrobený s veľmi jemnými kontaktmi, malou výškou a profilom. Kontakty 28 môžu byť vytvorené buď z úsekov drôtika 63 s kruhovým prierezom, alebo ako je zobrazené na obr. 17, môžu byť použité úseky drôtika s priečnym prierezom v tvare viacuholníka, ako napríklad obdĺžnika, štvorca, šesťuholníka a podobne, ktoré významnejšie prispievajú ku zvýšeniu elektrickej záťaže, ktorú môžu kontakty 28 prenášať taktiež v prípade, že drôtik má nekruhový priečny prierez, ale napríklad obdĺžnikový asi 0,1 mm krát 0,25 mm, ktorý bude odolávať tendencii elastoméru obracať drôtik o 90° v dôsledku toho, že elastomér vyvíja vonkajší tlak na drôtik. Pokiaľ je použitý drôtik s priečnym obdĺžnikovým prierezom je výhodné, keď je prehnutý naspäť, s polomerom rovnajúcim sa jeho väčšiemu rozmeru priečneho prierezu. Ako bolo vyššie uvedené, kontakty 28 môžu byť prevlečené do časti 22 telesa konektora 20 pomocou programovateľného šijacieho stroja, ktorý môže podľa voľby vkladať drôtiky podľa vopred zvoleného usporiadania. Usporiadanie môže byť nastavené lepšie s ohľadom na programové vybavenie, to je Software šijacieho stroja, než nastavenie podľa lisovanej dutiny ako by bolo uskutočňované u bežne lisovaných konektorov .

Vratný pohyb vkladacieho nástroja alebo ihly/rúrky 61 a ohnutie drôtika vytvára pre každý kontakt 28 vodivú slučku, z dvojice drôtových žíl, s roztvoreným koncom, pričom každá žila alebo „noha” drôtika 63 tvorí nezávislú cestu medzi kontaktmi na čipe 26 a ďalším komponentom, na ktorých je konektor 20 uchytený. Tento kontakt, v tvare otvorenej slučky, z dvojice drôtových žíl, zahrnuje dva voľné konce 29, 30, ktoré presahujú vonkajšie povrchy pružnej časti 22 telesa konektora 20. Jeden voľný koniec 29 kontaktu je možné považovať za „slučkový“ koniec kontaktu, pretože je to koniec, kde je drôtik 63 prehnutý naspäť, (obvykle s polomerom, rovnajúcim sa polomeru drôtika 63 v prípadoch, keď drôtik 63 má kruhový priečny prierez), zatiaľ čo druhý koniec 30 kontaktu môže byť označovaný ako „otvorený koniec“ kontaktu, pretože dve žily drôtika 63 končia voľne, ako nespojené konce. Tento dvojžilový drôtikový úsek je výhodný, pretože poskytuje nielen záložnú cestu elektrickému obvodu pre zabezpečenie spoľahlivosti spojenia poskytovaného konektorom 20, ale takisto znižuje indukčný odpor celého systému tým, že každá z kontaktných paralelných ciest obvodu bude znižovať indukčný odpor konkrétneho kontaktu 20 približne o jednu polovicu v porovnaní s použitím len jednoduchého kontaktu, ako je demonštrované rovnicou pre paralelný indukčný odpor: L_Tot = (Li x L2) / (L, + L2). Navyše voľné konce 29, 3 0, kontaktov 28 sú malé, ale poskytujú vysoký stykový tlak, aj keď konektory 20 vyžadujú len malú zaťažujúcu, kolmo smerujúcu silu na dosiahnutie spoľahlivého vzájomného spojenia a na vytvorenie účinného Hertzovho kontaktu s protiľahlým komponentom elektrického obvodu. Odstrihnuté voľné konce 30 (obr. 18) majú v skutočnosti funkciu nožových koncov, ktoré sa môžu vsunúť do kontaktných líšt na protiľahlých doskách s tlačenými spojmi alebo čipových puzdrách, pričom preniknú cez akákoľvek znečistenie alebo zoxidované miesta, ktoré sa môžu vytvoriť na jednotlivých komponentoch. Je však ešte potrebné dodať, že pokiaľ je to potrebné, môžu byť na jeden alebo oba voľné konce 29, 30 kontaktov 28 pridané guľôčky 125, 126 z mäkkej spájky, ako je to znázornené na obr. 20.

Výhodný spôsob vkladania je schematicky znázornený na obr. 23. Každý otvor, vytvorený v časti 22 telesa konektora 20, má os CA, ako ukazuje obr. 20. Vkladací nástroj 61 má svoju vlastnú os TA, ktorá svojou väčšou časťou splýva s osou WA drôtika 63, ktorý je dodávaný cez vkladací nástroj 61. Vzhľadom na to. že drôtik 63 je prehnutý naspäť a vytvára slučku, je vkladací nástroj 61 nastavený, ako je znázornené, s odstupom OC od osi C A otvoru. Obr. 24A, resp. 24B, znázorňujú tento odstup v pohľade na rez a takisto ukazujú umiestnenie drôtika 63 (ako kruhového, tak obdĺžnikového prierezu) a vkladacieho nástroja 61 vo vzťahu k otvoru časti 22 telesa konektora 20.

U iného, alternatívneho spôsobu vkladania drôtika 63, môžu byť diery na uloženie kontaktov 28 vytvorené v časti 22 telesa konektora 20 prepálením pomocou lasera, čo zabráni uvoľneniu častí alebo vytrhávaniu tkaniny z oblasti okolo diery a tvoreniu odpadu na jednom z povrchov časti 22 telesa konektora 20 po vložení. Použitie lasera takisto zníži silu potrebnú na preniknutie cez časť 22 telesa konektora 20, pokiaľ sú otvory v častiach 22 telesa konektora 20. ktoré používajú ako výstužný prvok 337 fóliu, vytvorené vopred. Podobne môže byť použitý, ako ukazuje obr. 22, priebojník 400 pre po sebe nasledujúce prerážanie dier 40 1 v časti 22 telesa konektora 20 pred vlastným vložením drôtika 63. Priebojník 400 preniká cez obe, ako časť 403 z elastoméru tak výstužný prvok 404. Kontakty sú potom vložené do dier vkladacím nástrojom 61, ktorý bol opísaný vyššie.

Obr. 27 znázorňuje jeden druh priebojnika 500, ktorý má kužeľovú časť 501, vytvorenú na hrote svojej predĺženej časti 502 telesa . Obr. 28 znázorňuje jeden alternatívny tvar priebojnika 5 10, u ktorého časť 5 11 telesa končí nožovým koncom 512, ktorý má štvorcovú alebo obdĺžnikovú prepichovaciu hlavu 513. Jeden alebo druhý z týchto nástrojov bude prerážať v časti 22 telesa konektora 20 vhodné otvory pred vlastným vložením drôtikov 63. Pomocou priebojníka 500 sa budú vytvárať v časti 22 telesa konektora 20 otvory s kruhovým prierezom a pomocou nožového priebojnika 51 0 priechodné štrbiny. Prerazenie časti 22 telesa konektora 20 vopred, prináša výhodu ako napríklad zníženie odpadu a zlepšenie priamosti slučky z drôtika 63, pričom je použitá ako výstužný prvok fólia v časti 22 telesa konektora 20.

Pri predloženom vynáleze je dôležitý aspekt, týkajúci sa kontaktnej sily, ktorý je daný konštrukciou otvorenej slučky drôtových kontaktov. Nielen že sa vytvorí záložná vodivá slučka u každého kontaktu, ale uzatvorené konce 29 otvorených slučiek majú zaoblenie, vznikajúce, keď sa drôtik 63 prehne naspäť, čo vedie k vytvoreniu bodového kontaktu P (obr. IA), ktorý je utvorený medzi uzatvorenou koncovou časťou 29 kontaktu 28 a protiľahlým komponentom elektrického obvodu. Na protiľahlej strane kontaktu, kde je voľný koniec zložený z dvoch, susediacich voľných koncov drôtikov 63 ako ukazuje obr. 2A, bude kontakt uskutočnený s protiľahlým komponentom ako spoj v priamke, pričom priamka je tvorená jedným z odstrihnutých koncov drôtikov 63, ako je ukázané na obr. 2A silnou čiarou H, a to predovšetkým v prípadoch, kde má drôtik 63. priečny prierez buď štvorcový alebo obdĺžnikový.

Pri výrobe konektora 20 môže byť použitý, ako ukazuje obr. 16 tvarovací nástroj ako tŕň 80, ktorý prichádza do záberu s voľnými koncami 29, 30 na opačných stranách konektora 20, aby vytvaroval voľné konce 29, 30 do jedného alebo dvoch smerov. Tŕň 80 môže byť vytvorený so symetrickými stranami, ako je ukázané, a môže sa pohybovať po určitom oblúku alebo konať podobný pohyb v smere šípky M podľa obr. 16, aby sa voľné konce drôtikov 63 vytvarovali znázorneným spôsobom, keď páry priľahlých kontaktov majú svoje voľné konce nasmerované navzájom od seba. Konečný výsledok takéhoto spôsobu tvarovania je ukázaný na obr. IA a 2A, kde páry 81 kontaktov 28 sú vytvorené tak, že smerujú k sebe v určitom uhle. Alternatívne usporiadanie je zobrazené na obr. 16, kde tŕň 80 prichádza do kontaktu s voľnými koncami 29 páru 81 kontaktov 28 a ohýba voľné konce 29 smerom k povrchu 33 časti 22 telesa v uhle, ktorý je menší než 90 stupňov, ale v smeroch navzájom voči sebe opačných. Ešte iné usporiadanie je zobrazené na obr.18, kde páry kontaktov 81 smerujú rovnakým smerom.

Obr. 19A až C predstavujú ďalšiu konštrukciu vkladacieho nástroja 110, ktorý môže byť použitý pri výrobe konektorov podľa vynálezu. Aj keď jednotlivé vkladacie nástroje 61, ukázané na obrázkoch sú vhodné na vkladanie kontaktov, v priebehu času bolo zistené, že časť 22 telesa konektora 20. z elastoméru má tendenciu pôsobiť slabou silou na skosený povrch vkladacieho nástroja 61. a zvyšovať pravdepodobnosť, že vkladací nástroj 61 „vchádzajúci,, do elastoméru je mierne odtlačený od stredu miesta zamýšľaného vloženia do pružnej časti 22 telesa konektora 20. Aby sa odstránila pravdepodobnosť vzniku tohto, je možné použiť na vkladanie kontaktov 28 do pružnej časti 22 telesa konektora 20 vkladací nástroj 110 s dvomi hrotmi.

Ako je lepšie zreteľné z obr. 19B, vkladací nástroj 11 0 má tvar dutej ihly alebo rúrky, so stredovým kanálikom axiálne ním prechádzajúcim, ktorý ústi na vonkajšku jeho špicatého konca 112. Na špicatom konci 1 12 sú vytvorené dva hroty 115. ktoré sú oddelené a vzájomne zarovnané. Každý z týchto hrotov 11 5 má trojuholníkový tvar s dvomi sklonenými stranami 11 6 na protiľahlých stranách osi každého hrotu 115. Kanárik sa otvára v stredu špicatého konca 112, ako je znázornené, takže drôtik 63 z neho vystupuje znázorneným spôsobom.

Obr. 19C znázorňuje prienik vkladacieho nástroja 11 0 do časti 22 telesa konektora 20 z elastoméru. Tendencia vkladacieho nástroja 61 „vchádzajúceho,, do elastoméru časti 22 telesa konektora 20, uvedená vyššie, pravdepodobne nenastane, pretože elastomér vyvinie odporovú silu Fj na každom skosenom čele 116 špicatého konca 112 nástroja, čím udrží vkladací nástroj 110 v priamke, takže tento môže prenikať elastomérom v stanovenom mieste a dokonca priamo cez akúkoľvek výstuž z priadze pod elastomérom. Tieto dve sily pôsobia navzájom proti sebe a udržujú vkladací nástroj 11 0 v jeho dráhe pri jeho prenikaní do a cez elastomér časti 22 telesa konektora 20 a akúkoľvek priadzu, ktorá môže ležať v ceste.

Obr. 25 a 26 znázorňujú druhy vkladacích nástrojov. Na obr. 25A je možné rozoznať, že nástroj 260 má klinovitý tvar daný tým, že v tejto časti svojho tela 261 je zrezaný v určitom uhle od počiatočného priečneho rezu telom 260, pričom na konci rezu je vytvorený stupňovitý povrch 262. Skosený profil nástroja 260 zvyšuje veľkosť otvoru vnútorného kanárika 263 nástroja.

Obr. 26 a 26A znázorňujú ďalší nástroj 270, ktorý má špicatý koniec 272 svojho tela vytvorený v tvare špičky „náboja“. Tvar špičky „náboja“ je možné ľahko dosiahnuť kosým zrezaním alebo zrezaním vrcholov kužeľového konca špičky 271. Týmto spôsobom sa vytvorí ostrý kruhový hrot 275. ktorý obklopuje vnútorný kanárik 276 a ktorý bude vchádzať do styku s časťou 22 telesa konektora 20, keď sa vkladací nástroj proti nemu pritlačí.

Aj keď sa dáva prednosť pružnej časti 22 telesa konektora 20. ktorá je vybavená výstužnou vrstvou z tkaniny, výhody podľa predloženého vynálezu je možné tiež dosiahnuť konštrukciou konektora, ktorý využíva len pole z elastoméru u pružnej časti 22 telesa konektora 20. Obr. 20 znázorňuje v priečnom reze konektor 200, vybavený tuhým rámovým členom 202, s otvorom 204, na uloženie časti 206 telesa konektora z elastoméru. Časť 206 telesa konektora, bez akejkoľvek výstužnej časti, je držaná vo svojej polohe v otvore 204 prostredníctvom kotviacich dutín, opísaných vyššie a zobrazených na obr. 6D. Časť 206 telesa konektora obsahuje množstvo jednotlivých vodivých kontaktov 28, ktoré sú tu usporiadané podľa vopred určeného obrazca alebo zoskupenia. Každý kontakt 28 zahrnuje aspoň dve žily z tenkého drôtika 63, ktorý vyčnieva nad opačné vonkajšie povrchy 214, 21 5 časti 206 telesa konektora spôsobom vyššie opísaným.

Aj keď mnoho z predchádzajúceho opisu bolo zamerané na použitie pružnej časti telesa konektora, ktorá je vytvorená z elastoméru, predložený vynález takisto zvažuje použitie unikátneho aspektu, spočívajúceho vo vkladaní kontaktov do tuhšej časti 206 telesa konektora. Obr. 29 znázorňuje konektor 500, vybavený puzdrom 501 a časť 502 telesa konektora nesenú puzdrom. V niektorých prípadoch môžu byť puzdro 501 a časť 502 telesa konektora tvorené jednou a tou zložkou. V iných prípadoch časť 502 telesa konektora môže byť tenšou časťou alebo len fóliou ako je napríklad fólia Kapton, ktorá už bola uvedená vyššie. Diery môžu byť buď vŕtané, presekávané, prerážané alebo prepaľované (pomocou lasera) v časti 502 telesa konektora a vodivé kontakty 503 vkladané do časti 502 telesa konektora za využitia prevliekacieho vkladacieho spôsobu, zobrazeného na obr. 10 až 15 a 23. V niektorých prípadoch môže byť nutné, aby kontakty 503 boli zabezpečené v otvoroch prostredníctvom lepidla 504. Čo sa týka kroku, ktorý bude uskutočnený ako prvý, môžu byť najskôr z vodivých drôtikov vytvorené kontakty 503, alebo môžu byť kontakty najskôr vytvarované lisovaním a vytvarovaním.

Čo sa týka použitia „prevliekania,, na vloženie kontaktov do časti telesa konektora, je pochopiteľné, že vynález nie je obmedzený na použitie jednoduchej ihly. Stručne povedané, môže byť použitý určitý rad ihiel alebo „skupina,, ihiel, aby sa tak na jeden pohyb vkladacieho nástroja uskutočnili mnohonásobné vloženia kontaktov.

rflE/a - 0 3

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby tlakom spájaného konektora (20), zahrnujúci :

zaistenie tuhého rámu (21), vybaveného otvorom;

zaistenie podložky (37, 337) vopred daných rozmerov, majúcej proti sebe ležiaci prvý a druhý povrch (32, 33);

pripojenie podložky (37, 337) k rámu (21) tak, aby sa otvor v uvedenom ráme vyplnil podložkou (37, 337) a tým aby sa vytvorila časť (22) telesa uvedeného konektora (20) vo vnútri uvedeného rámu (21) a vytvorenie množstva vodivých kontaktov (28) v časti (22) telesa konektora (20) vložením množstva tenkých vodivých drôtikov (63) do uvedenej podložky (37, 337) vo vopred danom usporiadaní, pričom každý z kontaktov (28) má prvý a druhý kontaktný koniec (29, 20), ktoré sú navzájom protiľahlé a ktoré vyčnievajú nad uvedený prvý a druhý povrch (32, 33) podložky (37, 337), aby tak vytvorili množstvo vodivých ciest cez uvedenú časť (22) telesa konektora (20).
2. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rám (21) je pripojený k uvedenej podložke (37, 337) pred vložením drôtikov (63).
3. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedené drôtiky (63) sú buď zo zliatiny berýlium-meď alebo z pozláteného niklu.
4. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že krok vytvárania uvedených vodivých kontaktov (28) v časti (22) telesa konektora (20) zahrnuje kroky: (A) prvé prehnutie uvedených drôtikov (63) naspäť na vytvorenie úsekov z dvoch žíl drôtika (63) a (B) vloženie uvedených ú27 sekov z dvoch žíl drôtika (63) do podložky (37, 337) a tým ich pevné usadenie v časti (22) telesa konektora (20).
5. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že krok vytvárania uvedených kontaktov (28) v pružnej časti (22) telesa konektora (20) zahrnuje kroky: (A) prestrčenie úseku vodivého drôtika (63) zo zásobníka drôtika (63) cez dutý vkladací nástroj (61); (B) prehnutie uvedeného drôtikového úseku naspäť, aby sa tak vytvoril dvojžilový drôtikový úsek; (C) vloženie uvedeného úseku z dvoch žíl drôtika (63) do podložky (37, 337) na zakotvenie úseku z dvoch žíl drôtika (63) v časti (22) telesa konektora (20); (D) odrezanie drôtika (63) za účelom oddelenia úseku z dvoch žíl drôtika (63) od zásobníka drôtika (63) a vytvorenie jedného vodivého kontaktu (28), s prvým a druhým kontaktným koncom (29, 30), ktoré ležia proti sebe a (E) opakovanie krokov (A) až (D), aby mohli byť vložené nasledujúce kontakty (28) do časti (22) telesa konektora (20).
6. Spôsob výroby podľa niektorého z nárokov 1, 4 alebo 5, vyznačujúci sa tým, že drôtiky (63) sú do podložky (37, 337) vkladané prevliekaním.
7. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje ďalej krok nanesenia elastoméru na aspoň jeden z prvého alebo druhého povrchu (32, 33) podložky (37, 337), na pokrytie aspoň jedného povrchu (32, 33) podložky (37, 337) tak, že elastomér sa spojí s podložkou (37, 337).
8. Spôsob výroby podľa niektorého z nárokov 1 alebo 7, vyznačujúci sa tým, že podložka (37, 337) je vytvorená z tkanej textílie, netkanej textílie, nylonovej tkaniny, tkaniny zo sklených vláken, fólie alebo polyamidovej fólie.
9. Spôsob výroby podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že elastomérom je silikónový kaučuk.
10. Spôsob výroby podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že uvedený eiastomér zovrie vonkajší povrchy kontaktov (28) a tým ich voči sebe utesní.
11. Spôsob výroby podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že elasto’mér sa na podložku (37, 337) nanáša polievaním, zalisovaním alebo laminovaním aspoň jednou vrstvou elastoméru na aspoň jednom z povrchov (32, 33) podložky (37, 337).
12. Spôsob výroby podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že vkladací nástroj (61) zahrnuje podlhovastý dutý člen (61) majúci stredový kanálik (62), axiálne ním prechádzajúci, na umiestnenie úseku drôtika (63), pričom vkladací nástroj (61, 1 10, 260, 270) zahrnuje špicatý koniec vybavený buď: (A) dvojicou navzájom zarovnaných hrotov (115); (B) je usporiadaný v tvare zrezaného kužeľa; (C) je usporiadaný do tvaru podobného náboju; (D) je usporiadaný v tvare klinu; alebo (E) je usporiadaný so zošikmením.
13. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje krok vytvorenia otvorov v podložke (37, 337) pred vložením drôtikov (63) do podložky (37, 337), pričom tento krok na vytvorenie otvorov zahrnuje buď: (A) vytváranie dier v podložke (37, 337) dierovaním pomocou dierovača; (B) prerezávanie dier v podložke (37. 337) pomocou noža; (C) prerezávanie dier pomocou laseru.
14. Spôsob výroby podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že elastomér má tvrdosť okolo 40° až asi 70° podľa Shoreho stupnice A .
15. Spôsob výroby podľa niektorého z nárokov 1 alebo 7, vyznačujúci sa tým, že dvojžilové drôtikové úseky sa vložia do otvorov, vytvorených v podložke (37, 337) na opačných stranách stredovej osi otvorov.
16. Spôsob výroby podľa niektorého z nárokov 4 alebo 5, vyznačujúci sa tým, že prvý a druhý kontaktný koniec (29, 30) prečnievajú nad opačné povrchy (32, 33) podložky (37, 337) do vzdialenosti postačujúcej na vytvorenie deformovateľného kontaktu (28), zabudovaného v časti (22) telesa konektora (20).
17. Spôsob výroby podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že prvý a druhý kontaktný koniec (29, 30) prečnievajú nad opačné povrchy (32, 33) podložky (37, 337) do vzdialenosti asi aspoň 2 mm.
18. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že drôtiky (63) majú nekruhový alebo pravouhlý priečny prierez.
19. Spôsob výroby podľa niektorého z nárokov 4 alebo 5, vyznačujúci sa tým, že kontakty (28) majú na sebe slučku pri svojom prvom kontaktnom konci (29) a dva voľné konce drôtikov (63) pri druhom kontaktnom konci (30).
20. Spôsob výroby podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že časť (22) telesa konektora (20) je pripojená k rámu (21) zalisovaním elastoméru do podložky (37, 337) a rámu (21).
21. Spôsob výroby podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že rám (21) zahrnuje v sebe množstvo kotviacich dutín (46), ktoré vytvárajú kanáliky, prechádzajúce cez uvedený rám (21), cez ktoré môže etastomér pretekať.
22. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje krok pripojenia podložky (37, 337) k rámu (21) jej vsadením do rámu (21) za tepla.
23. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje krok ohnutia prvých kontaktných koncov (29) a druhých kontaktných koncov (30) párov kontaktov (28) navzájom v smere k sebe.
24. Spôsob výroby podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje krok pripojenia guľôčok (125, 126) spájky na prvé alebo druhé kontaktné konce (29, 30) uvedených kontaktov (28).
25. Spôsob výroby podľa nároku 19, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrnuje krok pripojenia guľôčok (125, 126) spájky na druhé kontaktné konce (30) uvedených kontaktov (28).

?Ρ1Β1Ο-Ό