TWI645627B - Force symmetrically embedded in the shrapnel assembly - Google Patents

Abstract

一種力對稱埋入彈片組件，包括：一個對稱金屬彈片，及一個固持框。前述對稱金屬彈片更包括兩個彼此緊貼的基體段；兩個分別由前述基體段彼此對稱彎折的彈性臂段；及至少由前述基體段之一的兩側緣形成的側向凸榫段；而前述固持框的框體使上述兩彈性臂段分別暴露於框體的上下兩側。本發明藉由一個對稱金屬彈片的兩個彈性臂段，能有效建立該彈性臂段兩側的電性通導，並維持彈片整體的力平衡及力矩平衡，又搭配高形塑性的射出成型的塑膠固持框框體，使得本發明能解決電子產品內部零件密布、空間日益限縮的問題，符合電子產品微型化的趨勢。

Description

力對稱埋入彈片組件

一種彈片組件，尤其是一種力對稱埋入彈片組件，供電子產品內部元件接觸建立電性通導。

當前電子產品對於功能需求日益增加，產品內部的電路布局及元件插接也越來越複雜密集，多層電路板的設計已呈常態，但電子產品的體積、重量卻也不斷追求縮小、減輕，為了解決這種追求短小輕薄的目標所衍生的問題，電路板間的元件電性通導便成為重要的解決方案之一。

習知電性通導的彈片多為單側接觸，如圖1所示的TWI532264「導電彈片結構」2，就是將底面以表面安裝的方式焊接在電路板上，並且以上方彈臂21供抵壓導電。但隨著諸如智慧型手機、平板電腦等可攜式通訊裝置的盛行，例如天線等元件已經不限於設置在電路板上，如近期的天線往往以雷射直接成型(Laser Direct Structuring，簡稱LDS)的方式形成於塑膠機殼處，因此以往的彈片結構已不能完全滿足現今電子產品發展需求。

其後雖有如圖2所示的CN205985433U「雙面接觸式彈片連接器」4，係以一U形彈性臂41、43實現印刷電路板(Printed circuit board,PCB)上下兩面電子元件的通導連接，但是，一方面這種彈片的安裝是採用雙列直插式封裝技術(Dual In-line Package,DIP)，如圖3所示，必須在電路板中預 留深入的插孔45，供插腳47插入，因此並不適用於多層板結構。另方面，因為要勉強採用表面安裝技術(Surface-mount technology,SMT)，以自動化機具的吸嘴施加負壓而搬移此彈片至電路板上的預定位置，並且要讓下方的插腳47能順利插入電路板上預留的插孔45，就意味插孔45的尺寸不能太小，使得電路板面積被額外佔用，並不符合目前電子產品內部零件密布、空間日益限縮，又必須注意控制絕緣，避免意外短路的嚴苛需求趨勢；最後，如圖4所示，作用於上方U形彈性臂41的壓力F1與作用於下方U形彈性臂43的壓力F2於插腳47處形成以插腳47為支點L1的抗衡，因為上方的旋臂A1相對於插腳47的距離短，下方的旋臂A2距離插腳47的距離長，使得上下同時受相同大小的壓力F1、F2壓迫而達成力平衡時，逆時針方向的力矩T1較小，順時針方向的力矩T2較大，二者力矩對抗抵銷產生的淨力矩Ts=T2-T1，導致無法同時達成力矩的平衡，因而彈片和電路板的支撐部分都會受到扭轉的淨力矩Ts持續驅動作用，長期使用下，電路板和彈片都易於受損，使用壽命因而縮減。

由上述說明可知，具有雙面接觸式的通導彈片設計時需要考慮的重要因素之一即是兩接觸彈臂間的力平衡與力矩平衡，如圖5，另一種型式的雙面接觸式通導彈片的彈臂整體呈S形結構，當S形彈片6完成接觸通導時，其上方S彈臂61將受一接觸壓力F3而下方S彈臂63受另一接觸壓力F4，若此時接觸壓力F3與F4大小相同，因彈片的本體段65被夾制固持於預定安裝位置，將使得作用於兩S彈臂上的力達到平衡，但兩S彈臂仍將以前述本體段65的中點為支點L2產生相對力矩，與圖2-圖4不同的是，兩個相對的力矩T3、T4對應於支點L2都呈順時針方向，因此作用於整體彈片的淨力 矩為Tt=T3+T4，故而比其他型式的彈片對自身與電路板的支撐部分造成更大程度的扭力作用，相對的也使電路板和彈片的損害增加，進而更大程度降低了使用壽限。這也是本案期望努力精進改善目前技術的地方。

為了滿足電子產品追求微型化的趨勢，因應電子產品內部元件密集所致的空間侷限，並且確保提供元件間良好的電性通導，兼顧局部絕緣控制，便於生產且延長產品使用壽命，便是本發明所欲解決的問題。

本發明之一目的在提供一種力對稱埋入彈片組件，藉由兩個對稱的彈性臂段，實現彈性臂段雙側元件電性通導的目的，符合電子產品多層布局。

本發明之再一目的在提供一種力對稱埋入彈片組件，藉由射出成型的塑膠固持框框體，達到易於加工、便於生產、提升組件結構強度保護彈片，且可因應安裝環境空間形狀的多變性，提升使用彈性。

本發明之另一目的在提供一種力對稱埋入彈片組件，藉由對稱的彈片結構設置，同時達成力平衡和力矩平衡，延長彈片與電路板結合的可靠性和使用壽命，降低電子產品意外損壞的機率。

本發明之又一目的在提供一種力對稱埋入彈片組件，藉由射出成型的塑膠固持框框體完全契合安裝環境的空間形狀，並搭配具有對稱性的金屬彈片，以減少需佔用的安裝空間。

本發明揭露的一種力對稱埋入彈片組件，包括：一個對稱金屬彈片，包括兩個彼此緊貼的基體段，前述基體段分別具有一個連結端和一個自由端、以及連接前述連結端和自由端的兩側緣，前述兩連結端經由 一個反折部將前述基體段一體連結；兩個分別由前述基體段的自由端彼此對稱彎折並分別朝向前述反折部反折延伸的彈性臂段；及至少由前述基體段之一的前述兩側緣，分別形成有彼此反向延伸的側向凸榫段；以及一個在一高度方向形成有至少一貫穿容置區的固持框，該固持框具有環繞前述貫穿容置區的框體，前述框體的前述貫穿容置區在垂直前述高度方向的一寬度方向埋入卡制上述兩側向凸榫段，以及前述框體在上述高度方向的高度少於上述兩彈性臂段在上述高度方向的最遠距離，藉此將上述兩彈性臂段分別暴露於上述框體的兩側。

由於本案一種力對稱埋入彈片組件具有一上下方向結構對稱的金屬彈片，能達成彈片雙側元件的電性通導，同時使得上下方所施加的壓力，在彈片上同時達成力平衡和力矩平衡，沒有任何扭轉的趨勢，使得產品在使用過程中穩固耐用。金屬彈片埋射成型在塑膠固持框的框體中，除了提升生產便利性，也使得體積微小的組件結構強度提升，當兩彈性臂段受外力抵壓退縮入固持框的框體內時，金屬彈片將受到固持框的保護並支撐外力，避免金屬彈片過度受壓而變形損壞。尤其在電子產品內部元件密集的有限空間中，節約所佔用空間，並且兼具多種安裝使用方向，增加使用彈性，進而達成以上所述所有目的，滿足電子產品多功且微型化的趨勢需求。

1、1’、1”‧‧‧力對稱埋入彈片組件

2‧‧‧導電彈片結構

21‧‧‧上方彈臂

3‧‧‧對稱金屬彈片

31、32‧‧‧基體段

311、312‧‧‧連結端

313、314‧‧‧自由端

315、316、317、318‧‧‧兩側緣

33‧‧‧反折部

35、36、36”‧‧‧彈性臂段

37、38‧‧‧側向凸榫段

4‧‧‧雙面接觸式彈片連接器

41、43‧‧‧U形彈性臂

45‧‧‧插孔

47‧‧‧插腳

5、5’‧‧‧固持框

51‧‧‧框體

53’‧‧‧迫緊部

55’、56’‧‧‧推出段

6‧‧‧S形彈片

61、63‧‧‧S彈臂

65‧‧‧本體段

9”‧‧‧加強肋

11‧‧‧機殼

110‧‧‧外殼

112‧‧‧天線

114‧‧‧固定座

13‧‧‧電子元件

131‧‧‧側向電極

15‧‧‧電路板

F1、F2、F3、F4、F5、F6‧‧‧壓力

T1、T2、T3、T4、T5、T6‧‧‧力矩

L1、L2、L3‧‧‧支點

A1、A2‧‧‧旋臂

Ts、Tt‧‧‧淨力矩

圖1為一種現有表面安裝彈片的立體示意圖。

圖2為另一種現有彈片的立體示意圖。

圖3是圖2彈片的安裝狀態立體示意圖，說明該彈片和電路板間的相關位置。

圖4是圖2彈片的使用狀態側視透視圖，說明該彈片在轉動方向的力矩不平衡現象。

圖5是又另一種現有彈片的側視透視示意圖，說明該彈片在轉動方向的力矩不平衡現象。

圖6是本案第一較佳實施例的力對稱埋入彈片組件的立體透視示意圖，用以說明組件的結構及相關位置關係。

圖7為圖6實施例中的對稱金屬彈片立體示意圖。

圖8為圖6實施例中的對稱金屬彈片側視示意圖。

圖9至10為圖6實施例的側視透視示意圖，用以說明本發明力對稱埋入彈片組件在使用狀態受壓時的力對稱結構關係。

圖11為圖6實施例的側視透視示意圖，說明對稱金屬彈片受到另一方向電路板的抵壓接觸時，彈性臂段被擠壓退縮的方式。

圖12為本案力對稱埋入彈片組件的第二較佳實施例立體示意圖，用以說明固持框之迫緊部的樣態及位置。

圖13為本案力對稱埋入彈片組件的第三較佳實施例立體示意圖，用以說明彈性臂段上加強肋的位置。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。

本案一種力對稱埋入彈片組件1的第一較佳實施例，如圖6 至圖8所示，包括：一個對稱金屬彈片3及一個固持框5，前述固持框5在一高度方向形成有一個貫穿容置區，為便於說明，在此定義前述高度方向為沿著外力對稱作用的方向，也就是圖式的上下方向，而前述該貫穿容置區是供上述對稱金屬彈片3容置其中。上述固持框5並具有一個環繞前述貫穿容置區的框體51，於本例前述固持框5為射出成型的塑膠材質，且於本例前述對稱金屬彈片3為銅合金，但其材質的選擇並不會影響本案之實施，於本技術領域具有通常知識者可輕易依照需求選用合適的單一材質或複合材質的導體為之。

上述對稱金屬彈片3包括兩個彼此相對彎折後彼此緊貼的基體段31、32，該個別基體段又分別具有一個連結端311、312，一個自由端313、314，和連接前述該連結端311、312和自由端313、314的兩側緣315、317、316、318，其中前述兩基體段31、32是藉由一個反折部33於個別的連結端311、312彼此連結成一體，這也使得上述兩基體段31、32的自由端313、314是呈現彼此對稱彎折，並分別朝向上述反折部33反折延伸形成有兩個彈性臂段35、36。

另外，上述兩側緣315、316還分別形成有彼此反向延伸的側向凸榫段37、38，為使本發明的彈片組件在製造過程中便於自動化生產，經過沖壓和熱處理，有時還需要再經過電鍍完成的對稱金屬彈片3，就會被批次放入模穴中，一套模具可能形成有例如六十四個模穴，甚至一百二十八個模穴。在此為便於說明起見，將圖式垂直於上述高度方向的左右延伸方向稱為寬度方向，此時並以對稱金屬彈片3的上述兩個側向凸榫段37、38沿寬度方向擺放作為錨定的結構，逐一將每一彈片填入每一模穴中，然後 以熱融的塑膠料射入整批模穴中，使得上述側向凸榫段37、38被埋入塑膠料中，最後讓塑膠料冷卻而構成上述固持框5，最後脫模取出例如六十四個獨立的彈片組件。由於批次生產的過程完全自動化，使得本發明的彈片組件無論產出效率和產品良率都相當良好，而且基於對稱金屬彈片3是被框體51環繞固持，使得彈片組件的結構非常穩固；尤其當上述兩彈性臂段35、36暴露在框體51上下的部分受到上下方向壓力內縮時，可以被框體51保護而不易輕易壓扁損壞。

如圖9至圖10所示，在本實施例的電子產品例釋為一支智慧型手機，圖式右側的機殼11主要是塑膠材質，但機殼11下方的外殼110上側表面則例釋以雷射雕刻及電鍍的方式形成有雷射直接構形(Laser Direct Structuring，簡稱LDS)天線112，且在外殼110上方更形成有一層固定座114。當本實施例的力對稱埋入彈片組件1安裝於機殼11時，力對稱埋入彈片組件1在圖式的上方有一電子元件13，下方為機殼11的外殼110，受電子元件13與機殼外殼的接觸抵壓，使得彈性臂段35與天線112接觸，而彈性臂段36與電子元件13的側向電極131接觸。

在完成安裝的狀態下，暴露於上述框體51兩側的上述兩彈性臂段35、36的彈性外張力將確保其與兩外側元件的密切接觸並提供雙向電性通導，同時該兩彈性臂段35、36兩側因分別受一相對作用的壓力F5、F6而分別向上述框體51內退縮，進而朝向其所延伸出的基體段31、32靠近，但當該兩彈性臂段35、36退縮使其隱入上述框體51時，外在壓力便由上述框體51支撐，可避免上述兩彈性臂段35、36因受擠壓而相互接觸導致短路，又使得上述對稱金屬彈片3整體不會過度受擠壓而產生永久性結構形變的 損壞，確保上述力對稱埋入彈片組件1整體結構功能的穩定。另外作用於彈性臂段35、36的外在的壓力F5、F6，同時以彈性臂段35、36為力臂產生一順時針方向的力矩T5及一逆時針方向的力矩T6，又因二彈性臂段35、36所延伸自的基體段31、32緊密相貼，前述力矩T5、T6將同以基體段31、32的幾何中心為支點L3，對對稱金屬彈片3施以相對力矩T5、T6，當外在的壓力F5、F6大小相同時，施於本案對稱結構上的力矩T5、T6也大小相同且方向相反而相互抵消，進一步達到力矩平衡。

本案的對稱結構所提供的力平衡與力矩平衡功效，於安裝時，不論外在的壓力來自彈片組件的上、下相對方向，亦或是相互剪切的垂直方向，如圖11所示，當力對稱埋入彈片組件1安裝於手機機殼時，上方彈性臂段36將受到另一電路板(PCB)15的一側向壓力，但並無礙其安裝組合，也不影響其功效，彈片因受壓造成的彈性臂段位移應變，也仍如上述達到力平衡及力矩平衡，藉此，可增加彈片的應用方式，彈性地配合不同的產品結構設計。

本案一種力對稱埋入彈片組件1’之第二較佳實施例，如圖12所示，其中固持框5’更包括一迫緊部53’，於此例中，該迫緊部53’包括具有一向外緣延伸形成的推出段55’、56’，由於此實施例與第一例結構大部分相同，以下僅就差異處說明如下：於本實施例，安裝力對稱埋入彈片組件1’於電子產品內部時(圖未示)，上述固持框5’的迫緊部53’藉由上述推出段55’、56’卡制於安裝部位，減少安裝後上述力對稱埋入彈片組件1’的意外移動而導致元件間接觸不良，甚至電子產品的損壞。

本案一種力對稱埋入彈片組件1”之第三較佳實施例，如圖13 所示，因彈片的結構對稱，故於此例中僅標註組件上半部可見部分，本例之彈性臂段36”還具有一加強肋9”，且該加強肋9”位於彈性臂段上並遠離上述基體段，使得兩彈性臂段上的加強肋之間的間距最大，因其具有局部突出增厚的特性，進而成為磨耗強化的接觸部位，對稱的組件下半部具有同樣的彈性臂段及加強肋。

本案之一種力對稱埋入彈片組件安裝於電子產品時，因固持框的框體是以塑膠射出成型產製，能精準地符合預定安裝部位的尺寸形狀，並提供金屬彈片額外的保護，進一步提升彈片組件的結構強度；當安裝於另一電子產品內部時，也能因應安裝環境的多變性而彈性，且符合經濟效益的據以快速調整框體的模具，提升使用彈性；具對稱性的金屬彈片，除了提供彈片雙側的電性通導，而相對節省了所需安裝的空間，符合當前電子產品因應微型化必須電路板多層布局的需求，並且對稱性的結構設置，同時達成力平衡和力矩平衡，進而提高彈片的可靠度和壽限。對一元件密布的安裝空間，尤其是智慧型手機，本案之對稱金屬彈片與固持框形成的組件恰可提供更好的功效表現。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (6)

1. 一種力對稱埋入彈片組件，包括：一個對稱金屬彈片，包括兩個彼此緊貼的基體段，該基體段分別具有一個連結端、一個自由端，和連接前述連結端與自由端的兩側緣，前述兩連結端經由一個反折部將前述基體段一體連結；兩個分別由前述基體段的自由端彼此對稱彎折並分別朝向前述反折部反折延伸的彈性臂段；及至少由前述基體段之一的前述兩側緣，分別形成有彼此反向延伸的側向凸榫段；以及一個在一高度方向形成有至少一貫穿容置區的固持框，該固持框具有環繞前述貫穿容置區的框體，前述框體的前述貫穿容置區在垂直前述高度方向的一寬度方向埋入卡制上述兩側向凸榫段，以及前述框體在上述高度方向的高度少於上述兩彈性臂段在上述高度方向的最遠距離，藉此將上述兩彈性臂段分別暴露於上述框體的兩側。
2. 如申請專利範圍第1項所述的力對稱埋入彈片組件，其中上述金屬彈片為單一材質或複合材質的導體。
3. 如申請專利範圍第1項所述的力對稱埋入彈片組件，其中上述彈性臂段具有至少一加強肋。
4. 如申請專利範圍第1項所述的力對稱埋入彈片組件，其中上述固持框更包括一迫緊部，供固定於安裝上述彈片組件的部件。
5. 如申請專利範圍第4項所述的力對稱埋入彈片組件，其中上述迫緊部具有 至少一向外緣延伸形成推出段。
6. 如申請專利範圍第1項所述的力對稱埋入彈片組件，其中上述固持框的框體為射出成型的塑膠材質。