專利名稱：壓力接觸保持型連接器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓力接觸保持型連接器，尤其涉及連接器的導電插頭不滑出外殼的壓力接觸保持型連接器。
背景技術：
用于電連接的連接器插頭已知在各種電子設備中作為用于經(jīng)由彈性接觸來導電連接的裝置，并且該裝置提供彼此相對布置的一對板上的電路之間的信號傳送(參見日本專利申請公開No.H7-161401)。而且，發(fā)明人建議了具有用于電連接的改進連接器插頭的壓力接觸保持型連接器(日本專利申請公開No.2002-100431、2002-158052和2002-158053)。
如圖10所示，用于電連接的連接器插頭(日本專利申請公開No.H7-161401)被描述為用于電連接的連接器46，連接器46包括可拉伸并且可滑動地裝配入管狀體41內、在管狀體41內部進行鎖定并且通過位于管狀體41內部的彈簧42在拉伸方向上推動的連接器插頭43，并且在連接器插頭43的壓縮狀態(tài)下，經(jīng)由連接器插頭43的配合部分的外周表面44和管狀體41的內周表面45的滑動接觸部分提供在連接器插頭43和管狀體41之間的電傳導，其中在連接器插頭43的配合部分的外周表面44處，在除了軸向上兩個端部之外的寬的區(qū)域上提供小直徑釋放部分47。
在圖10所示的用于電連接的連接器中，因為接觸端插入板內并且通過軟釬焊在其內固定，因此具有降低可裝配性的不可忽略的危險。而且，因為使用管狀體41，連接器插頭43的直徑增加，并且同時連接器插頭43難于以微小間距(例如1.2mm或更小)布置。
改進了用于電連接的連接器插頭的壓力接觸保持型連接器(日本專利申請公開No.2002-158053)是如圖11所示包括如下的壓力接觸保持型連接器54絕緣外殼48；在外殼48的厚度方向上設置的多個通孔49；從外殼48的一個表面?zhèn)瓤苫瑒拥匮b配入每個通孔49內的近似帽形的導電插頭端套(toe-pin)50；從外殼48的另一個表面?zhèn)瓤苫瑒拥匮b配入通孔49內以及也裝配入導電插頭端套50內的導電插頭51；以及裝配入每個通孔49內、與導電插頭端套50的開口端部分52進行接觸并且導電插頭51從中穿過的彈簧53，其中通過彈簧53的推力使得導電插頭端套50和導電插頭51從外殼48伸出。
圖11中示出的該壓力接觸保持型連接器自身能夠安裝在電路板上。包括使用例如鍍金導電銅、黃銅、鋁或導電彈性體的插頭的導電插頭的端部形成為具有以預定角度銳化的形狀或者圓錐形、棱錐等尖頭形狀，使得導電插頭端部能夠破壞在將要連接的電極的焊料上存在的氧化膜，由此使得能夠良好導電。而且，因為導電插頭端套50和導電插頭51總是直接接觸并且形成最短的導電路徑，因此導電路徑減小，電感能夠極大降低，并且能夠實現(xiàn)高頻特征。另外，導電插頭51的整個長度能夠減小。然而，因為導電插頭端套50和導電插頭51在它們的周表面上處在滑動接觸中，為電極之間提供導電所需的壓力增加。而且，因為導電插頭51以鎖定狀態(tài)穿過彈簧53的線圈內部，因此導電插頭的行程趨向于與彈簧的整個長度相比相對較小。
在圖中未示出的該類型的壓力接觸保持型連接器(日本專利申請公開No.2002-158053)的變型實例中，導電插頭設置有凸緣部分，該凸緣部分與外殼的小直徑部分相結合以防止導電插頭滑出外殼。
改進了用于電連接的連接器插頭的另一種類型的壓力接觸保持型連接器(日本專利申請公開No.2002-100431)是放置并保持在相對的電極之間的壓力接觸保持型連接器55，其中形成為具有近似圓錐形形狀的導電彈簧元件60裝配入具有在厚度方向上定向的多個通孔56的絕緣外殼57的通孔56內。彈簧元件的至少一個端部的直徑比另一個端部的直徑更大，帽58安裝在大直徑端部上，塞59安裝在遠端上，設置彈簧元件以便在另一端部側從外殼57的表面伸出。經(jīng)由具有良好導電性的彈簧元件60，從與一個電極相接觸的塞59到與另一個電極相接觸的帽之間確保電傳導。
在該類型的壓力接觸保持型連接器中，通過將彈簧元件60的端部與在塞59內設置的環(huán)面頸部相配合能夠減小塞59的長度，并且彈簧元件60的幾乎整個長度能夠用作塞59的行程。另一個具體特征是因為連接器與表面接觸不具有滑動接觸部分，所以能夠減小往復移動塞59所需的推動力。
然而，在該類型的壓力接觸保持型連接器中，因為彈簧元件60有相當大的部分從外殼57伸出，該伸出部分會通過在安裝、運輸或維護過程中無意施加的外部力而延伸或變形，或者裝配入彈簧元件60內的塞59會與彈簧元件60分離。

發(fā)明內容
本發(fā)明進一步改進了圖12所示的壓力接觸保持型連接器，并且其目的在于提供一種壓力接觸保持型連接器，其中防止了彈簧元件的變形和塞從彈簧元件的分離以及塞的損壞。
根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器是一種放置并保持在相對電極之間的壓力接觸保持型連接器，其中，為了解決上述問題，導電插頭設置在具有在厚度方向上定向的通孔的絕緣外殼的每個通孔的至少一個端部中，在導電插頭處設置的凸緣部分與在通孔的一個端部設置的小直徑部分相配合，以維持至少部分的導電插頭處在容納在通孔內部的狀態(tài)，并且一端與在導電插頭處設置的凸緣部分相配合并且以彈性卡合的方式推動導電插頭到通孔的外部的導電卷簧安裝在通孔內部。導電插頭能夠同時布置在卷簧的兩端上。
而且，優(yōu)選在外殼和由壓力接觸保持型連接器電連接的線路板或者電子組件之間設置用于防止過度壓縮的端部止動器，卷簧優(yōu)選形成為相鄰匝具有不同線圈直徑，在外殼的下側上的任何角部優(yōu)選進行倒角，在外殼后表面放置的導電板之間優(yōu)選設置用于防止焊料抱合的肋，并且導電插頭的凸緣部分的角部優(yōu)選進行圓化。
本發(fā)明消除了連接器特別是卷簧被損壞或變形的風險。而且，所需用于推動的載荷能夠減小，能夠提供穩(wěn)定的連接，能夠明顯減小對連接的電極的損壞，并且獲得連接器的進一步微型化。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的實施例的橫截面視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的實施例的外觀；(a)是平面圖(頂視圖)，(b)是前視圖(垂直視圖)，以及(c)是后視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的另一實施例的說明圖；(a)是平面圖(頂視圖)，(b)是具有局部橫截面的前視圖(垂直視圖)，以及(c)是側視圖；圖4是圖3所示的主要部分的放大橫截面視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的第三實施例的說明圖；(a)和(c)是示出安裝前狀態(tài)的前部(垂直)說明圖，以及(b)和(d)是示出安裝過程中狀態(tài)的前部(垂直)說明圖；圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器中使用的卷簧的優(yōu)選實施例的說明圖；圖7是示出在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器中使用的外殼的優(yōu)選實施例的說明圖；圖8是示出在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的第四實施例的說明圖；圖9是示出在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器中使用的導電插頭的優(yōu)選實施例的說明圖；圖10是示出用于電連接的傳統(tǒng)連接器插頭的說明圖；圖11是示出傳統(tǒng)的壓力接觸保持型連接器的說明圖；以及圖12是示出另一種傳統(tǒng)類型的壓力接觸保持型連接器的說明圖。
具體實施例方式
本發(fā)明基于在外殼內設置的通孔內部容納彈簧元件。
下面將要參照附圖更詳細地描述本發(fā)明。
在圖1中，參考數(shù)字1表示導電插頭、2-導電板、3-卷簧以及4-絕緣外殼。凸緣部分5在導電插頭1處形成，并且通孔6在外殼4內形成。在通孔6的一端是小直徑部分7。容納在外殼4的通孔6內部的導電插頭1的凸緣部分5與通孔6的小直徑部分7的臺階部分相配合，由此防止導電插頭1從外殼4中滑出而分離。導電插頭1的頭部能夠從外殼4伸出。
外殼4的另一端側由導電板2封住。對應于外殼4的通孔6的直徑的圓柱部分8設置在導電板2中，并且圓柱部分8壓配入外殼4的通孔6內。優(yōu)選在圓柱部分8的外周上設置的伸出部分9與在外殼4的通孔6的內壁中設置的配合凹部10相結合并且固定在其內。
如果必要，如圖2(c)中所示，能夠在導電板2內設置直線部分11，由此使得能夠與在外殼4的后部表面上設置的定位凸起12相結合，以及使插入外殼4的方向可與期望的方向對齊。
圓柱部分8的內壁在其底部具有小直徑部分，并且卷簧3的一端與之相配合，并且固定安裝在其上。而且，卷簧3的另一端以彈性卡合的方式與導電插頭1的凸緣部分5相配合，由此在分離導電插頭1和導電板2的方向上施加壓力。
在圖2示出的實例中，導電板2的底部表面具有直徑等于外殼4的寬度的形狀，并且導電板2底部表面兩側都沿著弧形切割，但是該形狀不是限制的并且能夠使用任何合適的底部表面，只要其尺寸和形狀使得其與外殼4相配合并且不沉入通孔6內。例如，底部表面可以具有直徑比外殼4的寬度更小的圓形。
使得導電插頭1和導電板2與電子部件或線路板的電極接觸，并且使導電插頭1和導電板2在電極之間導電連接。
通過使用例如鍍金銅或諸如黃銅之類的銅合金或者導電彈性體來制造導電插頭1。而且，導電插頭的頭部能夠具有合適的形狀，例如扁平的、半球或圓錐形形狀，并且其橫截面形狀可以是圓的、角形的、橢圓或卵形的。如果其是多個小圓錐形或小棱錐形式，那么當在電路板之間進行連接時，特別地，當電極已經(jīng)鍍有焊料時，焊料的氧化膜破裂，并且可靠的電連接是可能的。
導電板能夠由與導電插頭一樣的材料制造。在導電板中設置的圓柱部分可以與導電板整體形成，或者可以單獨形成，然后通過例如軟釬焊或者使用導電粘合劑以合適的方法進行結合。
通過以均勻間距(例如0.4mm)卷繞具有例如30-200μm優(yōu)選50-100μm直徑的細金屬絲，卷簧形成為近似圓柱形狀的彈性線圈。例如，選自磷青銅、銅、鈹銅合金、彈簧鋼、硬鋼、不銹鋼或鋼琴絲的金屬絲或者通過將這些金屬絲鍍金而獲得的金屬絲能夠用作用于形成卷簧的細金屬絲。
從導電電阻的角度看，優(yōu)選使用具有小體積電阻率的銅合金，使得卷簧形成導電路徑，但是因為這種合金的彈性性能是不足的，因此建議具有大的彈性模量的黃銅、彈簧鋼、不銹鋼和鋼琴絲。
然而，所有這些材料具有比銅合金更高的體積電阻率和導電電阻。因此，對于需要低的導電電阻的應用來說，這些絲優(yōu)選鍍有諸如銅之類的具有低的體積電阻率的厚金屬層(1-10μm，優(yōu)選3-5μm)。
而且，金層優(yōu)選鍍?yōu)樽钔獗砻鎸右詼p小接觸電阻。在該情況下，用于防止擴散的鎳鍍層(2-3μm)可以設置在鍍銅底層和金鍍層之間。
因為能夠容易地實現(xiàn)低載荷連接和低成本，所以細金屬絲的直徑在50-100μm的范圍內選擇。
外殼能夠形成為具有矩形、正方形、多邊形、橢圓形或卵形外形。外殼可以設置有一個通孔、布置成一行的多個通孔或者彼此平行布置的多行通孔。各單個通孔也可以在平面內以Z字形式布置。圖2示出兩個通孔在一行中布置的情況。
一般的應用中，通過使用在耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和可塑性方面更優(yōu)越的塑料(例如聚酰胺樹脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯)來形成絕緣外殼。在這些材料中，從可加工性和成本角度考慮聚酰胺樹脂最優(yōu)選。
下面將要描述本發(fā)明的另一實施例。在此實施例中，導電插頭在兩側都設置。
參照圖3，外殼13包括兩個外殼板14、14，并且通孔15、15分別在外殼板14、14內形成。通孔15、15的一個端部是小直徑部分16。容納在外殼13(外殼板14、14)的通孔15、15內部的導電插頭17、17的凸緣部分18與通孔15、15的小直徑部分16、16的臺階部分相配合，由此防止導電插頭17、17從外殼13(外殼板14、14)中滑出。導電插頭17、17的頭部能夠從外殼13(外殼板14、14)伸出。
通過在通孔15、15的小直徑部分16、16的相反側上對齊通孔15、15而裝配外殼板14、14。通過粘合、焊接或者將外殼板14、14夾在一起而進行裝配，或者組件可以通過允許使它們拆開的合適構件進行固定。為了裝配便利，優(yōu)選設置諸如定位銷和孔之類的構件。
用于使兩個導電插頭17、17以彈性卡合的方式伸出的卷簧19插入外殼13的通孔15內，以便與導電插頭17的凸緣部分18相配合。導電插頭的頭部伸出到外殼13的外部。
外殼13的形狀和材料、在外殼13內設置的通孔15的數(shù)量和布置以及卷簧19的材料和形狀與圖1和圖2示出的實施例相同，并且這里不再重復其說明。
下面將要描述根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的第三實施例。
線路板或電子組件布置在壓力接觸保持型連接器的兩側上，減小兩側之間的距離，并且通過壓縮卷簧確保電連接。在減小兩側距離的操作最后是由導電插頭、卷簧、導電板等來停止的情況下，因為這些組件主要由良好的導體制造，它們的過度壓縮會導致變形或損壞。為了避免過度壓縮，優(yōu)選將用于防止過度壓縮的端部止動器設置在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器內，處在外殼和將要進行電連接的線路板或者電子組件之間。
設置端部止動器的一種模式例如如圖5所示。
用于加強等的伸出部分通常位于線路板或電子組件內。圖5(a)、(b)示出這些伸出部分用作端部止動器的實例。參考數(shù)字20表示線路板或電子組件21的伸出部分，并且參考數(shù)字22表示在壓力接觸保持型連接器的外殼23內設置的凹陷部分。如圖5(b)所示，在安裝過程中，線路板或電子組件21的伸出部分20以及在外殼23內設置的凹陷部分22相對彼此緊靠，由此產(chǎn)生端部止動。
而且，如圖5(c)和圖5(d)所示，當在線路板或電子組件21的平的部分處形成端部止動時，在壓力接觸保持型連接器的外殼內設置的伸出部分24以及線路板或電子組件21相對彼此緊靠，由此形成端部止動。參考數(shù)字25表示導電插頭。在圖中示出的實例中，其具有平的頭部。
凹陷部分22和伸出部分24的數(shù)量、形狀和尺寸能夠適當?shù)剡x擇。
下面將要描述卷簧的優(yōu)選變型實例。
如此上所描述的，在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器中使用的卷簧可以形成為具有近似圓柱形狀，以方便其制造，但是如果卷簧具有近似圓柱形狀的話，當其壓縮時，它在尺寸上僅僅能夠減小到由構成卷簧的絲部分的直徑的接觸所確定的程度。由于近年來產(chǎn)生的進一步微型化需求，需要連接器外殼的高度減小，即使是很少的減小。為了滿足該需求，有時優(yōu)選相鄰的線圈匝形成為具有相互不同的直徑，而不減小彈性常數(shù)。
卷簧26的相鄰線圈匝具有不同直徑的實例包括如圖6所示具有更大直徑的中心部分的桶形線圈形狀，以及具有更小直徑的中心部分的沙漏形線圈形狀。因此，如圖6右側的放大視圖中所示，位于正上方的線匝的位置從位于正下方的線匝的中心移位，正如從由虛線所示的虛投影圓所看到的那樣。該位移的程度不限制于圖中示出實例的程度，并且例如能夠適當?shù)卦O定為少于直徑的一半。
在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器中，各個部件振動調節(jié)，以便等距離地容納在特定的調節(jié)夾具中。最終形狀通過連續(xù)的裝配形成。
在調節(jié)過程中，導電插頭、導電板和卷簧的定向性通過各自形狀的具體特征確定，但是建立外殼的定向是困難的。
因此，展現(xiàn)出后表面的方向，并且通過在外殼的后表面的方向上對角部倒角以及在調節(jié)夾具中提供相同形狀的凹陷部分，使得能夠在相同方向上對齊。
圖7示出對在外殼的下側(由導電板面向的側)上的角部進行倒角的優(yōu)選模式。從而，在圖7所示的情況下，在壓力接觸保持型連接器的外殼27的下表面上的角部形成倒角28。
在圖中示出的實例中，在所有四個內角部形成倒角，但是因為僅僅區(qū)別外殼的上部和下部表面就足夠，因此能夠適當選擇倒角的尺寸和數(shù)量。
當安裝根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器時，通常，例如通過在諸如線路板的電極部分之類的指定部分上使用印刷技術放置焊劑，壓力接觸保持型連接器的導電板與焊劑進行接觸，并且通過回流爐等進行軟釬焊。在該情況下，在導電板之間的大的間隔不會引起問題，但是在僅僅能夠提供在某種極限例如0.2mm(200μm)以下的間隔的情況下，熔融焊料會流動，引起相互接觸和導電(短路)。
優(yōu)選在外殼的導電板之間設置用于防止焊料抱合的肋，以便防止在焊料部分之間的接觸(短路)。如圖8所示，優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的外殼29的導電板2、2之間設置防止焊料抱合的肋35。
用于防止焊料抱合的肋大體上是在外殼的整個長度上設置的均勻寬度的肋，但是各種變型也是可能的，例如肋能夠是圍繞整個導電板的圓柱壁的形式。用于防止焊料抱合的肋優(yōu)選具有等于導電板從外殼的伸出高度(例如0.065-0.085μm)、焊料30的厚度(例如0.03-0.05μm)以及線路板的電極31的高度(例如0.035-0.055μm)的總和的高度或者略微更小的高度。
在根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器中，導電插頭的凸緣部分在設置在外殼內的通孔內部沿著通孔的壁滑動。出于此原因，凸緣部分有時被通孔的壁卡住或者凸緣部分與通孔壁相互刮擦。作用在連接器上并且用于安裝的壓縮力優(yōu)選減小到最小。因此，為了減小滑動阻力或者防止刮擦，優(yōu)選對導電插頭的凸緣部分的角部進行圓化。
如圖9所示，導電插頭的凸緣部分33的角部優(yōu)選進行圓化加工34。能夠通過諸如切割、滾磨、拋光以及電解拋光(加工)之類的適當加工手段執(zhí)行圓化。
下面將要描述如圖1和圖2所示根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器的制造實例。
具有長度2mm、寬度5mm和高度2.1mm的外殼由聚酰胺樹脂制成。導電插頭通過鍍金的黃銅制造。卷簧由鍍有4μm厚的銅層、然后鍍有3μm厚的鎳層、鍍有0.1μm厚的金層作為最外層的鋼琴絲制造，并且分別具有0.1mm、0.4mm和1.3mm的絲直徑、間距和長度(在裝配過程中)。
行程為0.5mm，推進載荷為1N每導電插頭，以及在連接電極之間的電阻為0.2Ω每電極對。
工業(yè)應用性通過成功地實現(xiàn)緊湊的連接器，進一步獲得更大的優(yōu)點，并且進一步推進諸如移動電話、PDA等之類的IT設備的緊湊性和輕便性。
權利要求
1.一種壓力接觸保持型連接器，其特征在于，作為一種按壓保持在相對電極之間的壓力接觸保持型連接器，其包括具有在厚度方向上定向的通孔的絕緣外殼；安裝在通孔的至少一個端部中的導電插頭，該導電插頭具有與在通孔的一個端部設置的小直徑部分進行配合的凸緣，以便保持導電插頭的至少一部分處在包含在通孔內部的狀態(tài)；以及安裝在通孔內部的導電卷簧，其一端與導電插頭的凸緣進行配合，以便朝向通孔外部的方向彈性地推壓導電插頭。
2.如權利要求1所述的壓力接觸保持型連接器，其特征在于，導電插頭同時布置在導電卷簧的兩端。
3.如權利要求1或2所述的壓力接觸保持型連接器，其特征在于，在由壓力接觸保持型連接器電連接的線路板或者電子組件和外殼之間設置為了防止過度壓縮的端部止動器。
4.如權利要求1到3中任一項所述的壓力接觸保持型連接器，其特征在于，卷簧成形為就相鄰線圈匝的直徑而言具有不同構造。
5.如權利要求3或4所述的壓力接觸保持型連接器，其特征在，對在外殼的下側的角部中任一個進行倒角。
6.如權利要求1到6中任一項所述的壓力接觸保持型連接器，其特征在于，防止焊料抱合的肋設置在外殼后表面上的導電板之間。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的壓力接觸保持型連接器構造為放置在相對電極之間；導電插頭位于在具有在厚度方向上定向的通孔的絕緣外殼的每個通孔的至少一個端部中；在導電插頭處設置的凸緣部分與在通孔的一個端部設置的小直徑部分相配合，以維持至少部分的導電插頭處在容納在通孔內部的狀態(tài)；并且導電卷簧安裝在通孔內部，導電卷簧一端與在導電插頭處設置的凸緣部分相配合，并且導電卷簧以彈性卡合的方式推動導電插頭到通孔的外部。該導電插頭能夠同時布置在卷簧的兩端上。
文檔編號H01R13/22GK1762073SQ20048000714
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月16日 優(yōu)先權日2003年3月18日
發(fā)明者佐佐木勇一郎 申請人:信越高分子材料株式會社