專利名稱：具有相對觸頭的可分離接觸面電連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有帶一定角度彈性臂的觸頭的可分離接觸面連接器。
背景技術(shù)：
各種電子系統(tǒng)中，如計算機(jī)，都包括安裝到如子電路板和母電路板的印刷電路板上的大批元件，將這些元件相互連接，以在整個系統(tǒng)中傳遞信號和電能。在電路板之間的信號和電能的傳遞需要電路板之間的電連接。
某些實現(xiàn)電連接的裝置包括插座組件和插頭組件。一些插座組件包括彈性觸頭，其與插頭組件上的襯墊緊密配合。當(dāng)插座組件和插頭組件配合時，彈性觸頭在接觸襯墊上施加法向力，這樣確保彈性觸頭和導(dǎo)電襯墊之間的適當(dāng)?shù)碾娊佑|。
為了產(chǎn)生足夠的接觸，當(dāng)插頭組件配合進(jìn)入插座組件時，彈性觸頭擦掠導(dǎo)電襯墊，清潔兩個表面。典型地，在配合期間，彈性觸頭變形。在變形過程中，彈性觸頭在插頭組件上施加阻力。該阻力通常包括法向力和切向力分量。法向力通常被稱作接觸力，切向力通常由擦掠運動的摩擦導(dǎo)致。
由于電子系統(tǒng)變的更加的復(fù)雜，系統(tǒng)需要增加彈性觸頭的數(shù)量并相等地增加導(dǎo)電襯墊的數(shù)量。傳統(tǒng)的插座組件以所需的構(gòu)圖對準(zhǔn)導(dǎo)電襯墊且在相同的方向上定向彈性觸頭。例如，如果在插座組件中包括一千個彈性觸頭，所有這一千個觸頭被相似的定向。每一個彈性觸頭包括伸向插座組件的公共側(cè)邊的擦掠部分。如上所述，當(dāng)插頭組件配合進(jìn)入插座組件時，彈性觸頭在插頭組件上施加切向分力(如上所述，是合力的分力)。因為所有的彈性觸頭被定向在相同的方向上，由彈性觸頭施加的每一個切向分力疊加在一起。在配合時，切向分力的和足夠?qū)е虏孱^組件沿切向移動。當(dāng)插頭組件移動時，彈性觸頭可能與導(dǎo)電襯墊脫開接觸。即使彈性觸頭不與導(dǎo)電襯墊脫開接觸，彈性觸頭也僅能部分地與導(dǎo)電襯墊接觸，這降低了彈性觸頭和導(dǎo)電襯墊之間電連接的可靠性。
插座組件典型地包括由塑性材料形成的、加強(qiáng)的、堅固的插座框架。插座框架通常必須足夠堅固以便確保插頭組件在插座組件中保持對準(zhǔn)。即，插座框架作為容納插座組件的阻擋件(barrier)。插座框架通常需要具有足夠的強(qiáng)度以便經(jīng)受由彈性觸頭在插座組件上施加的切向分力的和。但是，因為在插座組件中包括更多的彈性觸頭，由彈性觸頭施加的力的和也就增加。由于切向分力的和的增加，傳統(tǒng)的插座框架通常需要更大的強(qiáng)度以在插頭組件和插座組件之間保持適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)。生產(chǎn)制造具有更堅固、結(jié)實的插座框架的插座組件增加了制造成本并且增加了連接器在印刷電路板上占據(jù)的面積，這將對系統(tǒng)成本和電氣性能造成不良影響。這樣，隨著插座組件中應(yīng)用更多的彈性觸頭，制造商通常需要提供更結(jié)實、更大和更貴的插座框架。
因此，需要一種可分離接觸面的電連接器，其中，凈累積橫向力(netcumulative lateral forces)得以最小化和/或很大程度地減小。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的可分離接觸面電連接器包括插座組件，該插座組件具有限定出接收插頭組件的腔的基座和外周壁。多個彈性觸頭由基座保持并設(shè)置在基座的整個表面上。每一個彈性觸頭具有一個伸進(jìn)腔中以便在插座組件與插頭組件配合時與插頭組件中的導(dǎo)電襯墊接觸的接觸臂。每一個接觸臂相對于配合方向成一定角度，其中，每一接觸臂在與其配合的導(dǎo)電襯墊上施加一個切向力。多個彈性觸頭被設(shè)置在多個組中，其中每一組彈性觸頭的接觸臂定向在相同的方向上，且不同組的彈性觸頭的接觸臂定向在各自不同的方向上，對這些方向進(jìn)行選擇，使得作用在插頭組件的導(dǎo)電襯墊上的切向力可以相互平衡。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的插座組件的頂部等距視圖；圖2是圖1的插座組件的側(cè)剖視圖；圖3是安裝在插座組件的基座上的彈性觸頭的放大側(cè)視圖；圖4是插座組件的底視圖；圖5是在與插頭組件配合過程中插座組件的一部分的放大側(cè)視圖；圖6是在插座組件的一部分內(nèi)的彈性觸頭的放大等距視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的插座組件的頂部等距視圖；和圖8是在圖7的插座組件的一部分內(nèi)的彈性觸頭的放大等距視圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例形成的插座組件10的頂視圖。插座組件10包括限定出內(nèi)部腔14的外周壁12和基座13。兩組彈性觸頭16和17定位在形成于基座13中的觸頭接收器中，該接收器接收并保持彈性觸頭16和17。彈性觸頭16被定位在第一橫向上，同時彈性觸頭17定位在第二橫向上(如下述)。大約一半觸頭定位在一個橫向上，同時剩余的觸頭定位在另一個橫向上?？蛇x擇的，第一和第二橫向可以直接彼此相對。如圖1所示，彈性觸頭16定位為第一組，同時彈性觸頭17定位為第二組。
圖2示出了插座組件10的剖視圖。內(nèi)部腔14形成為使得插頭組件(未示出)可以向下插進(jìn)內(nèi)部腔14且由與基座13連接的外周壁12保持。插座組件10包括定位于插座組件10的底表面19上的焊料球18。焊料球18連接在通過形成于基座13上的插孔延伸的彈性觸頭16和17上。
每一個彈性觸頭16或17包括一個擦掠端20。如下面參照圖5所討論的，擦掠端20接觸插頭組件上的導(dǎo)電襯墊。如圖2所示，每一彈性觸頭16和17的擦掠端20向位于彈性觸頭16和17所在排的中間的中心線21延伸。彈性觸頭16設(shè)置在中心線21的一側(cè)且定向在第一方向上，使得它們各自的擦掠觸頭20向中心線21彼此平行地延伸，彈性觸頭17設(shè)置在中心線21的另一側(cè)且定向在第二方向上，使得它們各自的擦掠觸頭20也向中心線21延伸。在本實施例中，第一排的彈性觸頭16與同一排中的彈性觸頭17在相同的平面上對齊。這樣，彈性觸頭16定向在與彈性觸頭17相對的橫向上。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的、安裝在插座組件10的基座13上的彈性觸頭17的側(cè)面剖視圖。在示出示范性彈性觸頭17的同時，除了彈性觸頭16定向在與彈性觸頭17相反的方向上之外，彈性觸頭16與彈性觸頭17具有相同的結(jié)構(gòu)。每一個彈性觸頭17(和16)包括與可變形接觸臂22一體形成的擦掠端20，接觸臂22與彎曲的過渡部分26一體形成，彎曲過渡部分26又與保持部分24一體形成。保持部分24牢固地保持在插座組件10的基座13上。保持部分24的終端接觸焊料球18。
每一個彈性觸頭16和17均由導(dǎo)電材料制成。例如，每一個彈性觸頭16和17可以由鍍金鎳形成。而且，每一個彈性觸頭16和17可以具有一定的彈性，使其在插頭組件和插座組件10配合時以進(jìn)行變形。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明形成的插座組件10的底視圖。插座組件10安裝到印刷電路板上(未示出)。插座組件10可以回流(reflow)焊接到印刷電路板上，從而在印刷電路板的導(dǎo)電部分和彈性觸頭16和17之間建立電連接。簡便起見，沒有示出所有的焊料球18。通常，焊料球18的數(shù)量對應(yīng)于彈性觸頭16和17的數(shù)量。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的插座組件10與插頭組件28配合的側(cè)視圖。插頭組件28包括導(dǎo)電襯墊30。導(dǎo)電襯墊30可以由金或其它導(dǎo)電材料制成。當(dāng)插頭組件28與插座組件10配合時，彈性觸頭16(和17)擦掠對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30。例如，當(dāng)插頭組件28沿箭頭A的方向移動進(jìn)入插座組件10時，彈性觸頭16(和17)沿箭頭C的方向在插頭組件28上施加法向分力。隨著插頭組件28移動進(jìn)入插座組件10，插頭組件28使彈性觸頭16的可變形接觸臂22變形，這樣，擦掠端20擦掠過導(dǎo)電襯墊30。當(dāng)插頭組件28繼續(xù)沿箭頭A的方向移動時，擦掠端20繼續(xù)擦掠過導(dǎo)電襯墊，并且隨后由于插頭組件28的向下移動而在箭頭B的方向上越過導(dǎo)電襯墊30。即，彈性觸頭16的擦掠端20在箭頭B的方向上擦掠導(dǎo)電襯墊30。
因為在彈性變形過程中，在彈性件的尖端和導(dǎo)電襯墊之間的法向力增加，彈性觸頭16沿箭頭B的方向在插頭組件28上施加摩擦力。如圖5所示，當(dāng)彈性觸頭16沿箭頭B的方向擦掠導(dǎo)電襯墊30時，彈性觸頭16沿箭頭B的方向在插頭組件上施加切向力。由彈性觸頭16施加的由箭頭B和C方向所示的法向阻力和切向力是由彈性觸頭16施加的合力(未示出)的分力。當(dāng)插頭組件28配合進(jìn)入插座組件10時，彈性觸頭16施加具有能夠?qū)е虏孱^組件28在線B所示方向移動的切向分力的合力。當(dāng)插頭組件28完全配合進(jìn)入插座組件10時，彈性觸頭16變形，使得接觸臂22發(fā)生變形，如附圖標(biāo)記20’和22’示出的。完全配合之后，插頭組件28通過鎖閂、夾緊件或其它位于插頭組件28和插座組件10上的嚙合機(jī)構(gòu)或者通過外部硬件座放在插座組件10中。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的具有彈性觸頭16和17的插座組件10的一部分的等距視圖。如圖6所示。彈性觸頭16的方向與彈性觸頭17的方向相反。因此，當(dāng)插頭組件28配合進(jìn)入插座組件10時，彈性觸頭16沿箭頭B的方向擦掠對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30，同時彈性觸頭17在箭頭F的方向上擦掠對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30。為了平衡或很大程度上減小由插座組件10在插頭組件28上施加的切向力，彈性觸頭16與彈性觸頭17相對。
當(dāng)插頭組件28在箭頭A的方向配合進(jìn)入插座組件10時，彈性觸頭16和17沿箭頭C的方向在插頭組件28上施加法向力。但是，彈性觸頭16和17也在插頭組件28上沿相反方向上施加切向力。即，彈性觸頭16在與彈性觸頭17施加的切向力相反方向上施加切向力。
當(dāng)彈性觸頭16的組在箭頭B的方向擦掠時，彈性觸頭16沿箭頭B的方向在插頭組件28上施加切向力。而且，當(dāng)彈性觸頭17的組沿箭頭F的方向擦掠時，彈性觸頭17沿箭頭F的方向在插頭組件28上施加切向力。因為彈性觸頭16和17由相同的材料制成且具有相同的結(jié)構(gòu)特點，所以由彈性觸頭16施加的法向力等于或大致等于由彈性觸頭17施加的法向力。但是，由彈性觸頭16施加的切向力等于由彈性觸頭17施加的力但是方向相反。因此，由彈性觸頭16施加的切向力被由彈性觸頭17施加的切向力抵消或至少基本最小化。在可分離接觸面電連接器組件中的切向力的和大致為零。但是，力的和不必為零。而且，力之和可以是足夠小以確保插座組件和插頭組件之間適當(dāng)對準(zhǔn)的值。
例如，如果可以利用在箭頭B或F方向上的、小于或等于某個牛頓數(shù)(kg(m)/s2)、磅數(shù)等的切向力來保持彈性觸頭16，17和對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30之間的適當(dāng)對準(zhǔn)，那么，彈性觸頭16和17可以在插座組件10上以將切向力的和限制在小于或等于允許力的方式形成。換句話說，彈性觸頭16的數(shù)量不必等于彈性觸頭17的數(shù)量。而且，在可分離接觸面電連接器中，彈性觸頭16和17的數(shù)量可以被規(guī)定為切向力的矢量和的可接受極限值。例如，在1000觸頭的插座組件10中，可以通過四百個彈性觸頭16和六百個彈性觸頭17實現(xiàn)彈性觸頭16，17的擦掠端20和插頭組件28上對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30之間的適當(dāng)對準(zhǔn)。盡管由彈性觸頭16和17施加的切向力之和可能不為零，力之和可以在允許范圍內(nèi)，從而確保彈性觸頭16，17和對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30之間足夠的對準(zhǔn)。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例制成的插座組件10的等距視圖。作為定位彈性觸頭16和17的備選方案，可以在插座組件10中使用四組彈性觸頭32、34、36和38。四組彈性觸頭32、34、36和38定位在各自不同的方向。彈性觸頭32對著彈性觸頭36。彈性觸頭34對著彈性觸頭38。
圖8示出了具有彈性觸頭32、34、36和38的插座組件10的一部分的等距視圖。彈性觸頭32沿箭頭G的方向擦掠對應(yīng)插頭組件的導(dǎo)電襯墊30。彈性觸頭32還沿箭頭G的方向在插頭組件28上施加切向力(隨著插頭組件28沿箭頭A的方向配合進(jìn)入插座組件)。彈性觸頭34沿箭頭H的方向擦掠對應(yīng)插頭組件的導(dǎo)電襯墊30且沿箭頭H的方向在插頭組件28上施加切向力。彈性觸頭36沿箭頭I的方向擦掠對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30且沿箭頭I的方向在插頭組件28上施加切向力，箭頭I的方向與箭頭G的方向相反。彈性觸頭38沿箭頭J的方向擦掠對應(yīng)的導(dǎo)電襯墊30且沿箭頭J的方向在插頭組件28上施加切向力，箭頭J的方向與箭頭H的方向相反。
由彈性觸頭32在箭頭G的方向施加的切向力被由彈性觸頭36沿箭頭I的方向施加的切向力平衡。類似地，由彈性觸頭34在箭頭H的方向施加的切向力被由彈性觸頭38沿箭頭J的方向施加的切向力平衡。
如上所述，在可分離接觸面電連接器中由插頭組件28配合進(jìn)入插座組件10所形成的力之和不必等于零。而且，力的矢量和可以是允許在彈性觸頭和對應(yīng)導(dǎo)電襯墊之間適當(dāng)對準(zhǔn)的值。而且，在一組相同定向的彈性觸頭內(nèi)彈性觸頭的數(shù)量不必等于相對的彈性觸頭組中的彈性觸頭的數(shù)量。
因此，彈性觸頭32、34、36和38被分成使擦掠端20面向內(nèi)朝向中心或焦點35定向的四組。可選擇地，彈性觸頭32、34、36和38可以定向在使擦掠端20從中心35面向外的相對方向上。作為進(jìn)一步的替換，彈性觸頭32、34、36和38可以定向在其它方向，只要總的切向力被平衡或基本被最小化即可。
相對的彈性觸頭可以用于搭接排板柵格陣列(LGA)連接器。但是，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于利用彈性觸頭的任何類型的可分離接觸面連接器。本發(fā)明進(jìn)一步的實施例可以用在任何如下類型的電連接器中其中，需要在電連接器中控制元件的橫向移動或移動。
而且，盡管圖1、2和6示出設(shè)置成成對的相對兩組彈性觸頭16和17，且圖7和圖8示出設(shè)置成兩對的相對的四組彈性觸頭(32、36和34、38)，但在，插座組件10中可以用任何數(shù)量組的彈性觸頭。例如，八組彈性觸頭可以位于相應(yīng)的八分位置(和相對的四分位置類似)，這樣，插座組件10包括四對相對的彈性觸頭。
應(yīng)該明白，根據(jù)本發(fā)明的可分離接觸面電連接器可以具有與圖示實施例不同的形狀。例如，連接器可以是圓形插座組件，其彈性觸頭如次設(shè)置使每一個擦掠觸頭向圓形插座組件的中心延伸。
權(quán)利要求
1.一種可分離接觸面電連接器，包括帶有基座和外周壁的插座組件，該基座和外周壁限定出用于接收插頭組件的腔，多個彈性觸頭由基座保持并設(shè)置在基座的表面上，每一彈性觸頭具有延伸進(jìn)腔內(nèi)以便在與插頭組件配合時接觸插頭組件的導(dǎo)電襯墊的接觸臂，每一個接觸臂相對配合方向成一定角度，其中，每一個接觸臂在其配合導(dǎo)電襯墊上施加切向力，其特征在于多個彈性觸頭被設(shè)置成多個組，其中，每組彈性觸頭的接觸臂定向在相同的方向上，且不同組彈性觸頭的接觸臂定向在各自不同的方向上，對所述不同的方向進(jìn)行選擇，從而平衡作用在插頭組件的導(dǎo)電襯墊上的切向力。
2.如權(quán)利要求1所述的可分離接觸面電連接器，其中，每一個所述組具有相等數(shù)量的所述彈性觸頭。
3.如權(quán)利要求1所述的可分離接觸面電連接器，其中，至少兩個所述組具有各自不同數(shù)量的所述彈性觸頭。
4.如權(quán)利要求1所述的可分離接觸面電連接器，其中，所述組包括設(shè)置在所述基座相應(yīng)的第一、第二、第三和第四象限內(nèi)的第一、第二、第三和第四組。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可分離接觸面電連接器，包括具有限定出接收插頭組件的腔的基座(13)和外周壁(12)的插座組件(10)。多個彈性觸頭(32，34，36，38)由基座保持并設(shè)置在基座的表面上。每一彈性觸頭具有延伸進(jìn)腔內(nèi)以便在與插頭組件配合時接觸插頭組件的導(dǎo)電襯墊的接觸臂，且每一接觸臂相對配合方向成一定角度，其中每一個接觸臂在其配合導(dǎo)電襯墊上施加切向力。多個彈性觸頭被設(shè)置成多個組，其中每組彈性觸頭的接觸臂定向在相同的方向上，且不同組彈性觸頭的接觸臂定向在各自不同的方向上，選擇該不同方向，從而平衡作用在插頭組件的導(dǎo)電襯墊上的切向力。
文檔編號H01R13/22GK1505209SQ20031012373
公開日2004年6月16日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者查爾斯·D·庫珀, 克雷格·M·坎貝爾, M 坎貝爾, 查爾斯 D 庫珀 申請人:蒂科電子公司