专利名称：用于插脚栅格阵列接插件的接触件及其形成方法
技术领域：
本发明涉及一种插脚栅格阵列的接触件，更具体地，涉及一种能够更高效地装配入电气接插件的插脚栅格阵列的接触件。
背景技术：
已知的，插接件用于互接各种电气媒介组件，如印刷电路板(PCB)、分离的电路组件、柔性电路等。许多印刷电路板通过ZIF(零插入力)接插件连接到插脚栅格衬底上。典型地，ZIF接插件包括将从插脚栅格衬底延伸的导电插脚和印刷电路板上的迹线(traces)相连的单点或双点接触件。典型地，插脚栅格衬底、接插件和印刷电路板被压到一起，以确保插脚、接触件和印刷电路板迹线之间的导电通路。
图1是传统接插件的等距视图，包括插脚栅格衬底10、印刷电路板16和ZIF电气接插件20。插脚栅格衬底10包括一个部件12，插脚14从该部件向外延伸。印刷电路板16包括连接到电镀的通孔18的电路。接插件20包括底座22、接触元件24、盖26和杆28。该底座22带有许多位于插脚14下方的均匀隔开的空腔(没有示出)。在端60处开槽54以容纳杆28。
两个带有孔66的块64位于底座22的每一侧上，所述孔66贯穿所述块。该孔接纳辊销68。块64、孔和辊销68和盖26上的结构共同作用来将盖26保持在底座22上。该盖26，优选地用和底座22相同的材料铸造，该盖26包括数量和间距和底座22内的空腔的数量和间距相同的垂直穿孔70。
角叶滑块(cam block)74延伸到盖26的下表面76下，并沿着它向下的表面开槽，如附图标记78所示。盖26的邻近端80的一个角向内凹陷，如附图标记82所示，以便为杆28提供空间。
块84从盖26的相对两侧86和88向下延伸。两个块84都相对于所在侧的垂直平面向外侧偏移。并且，在侧86壁上的块84相对于上表面72向下延伸，以便为杆28的臂提供空间。每一个块包括位于每个端面内的、用以容纳辊销68的开孔90。部件92的一部分从那一侧向外延伸。
杆28是一个整体件，包括手柄96和凸起部分98。凸起部分98和手柄96垂直。一个短连接件100把手柄96和凸起部分98连接起来，并且将它们彼此隔开。在把接触件24装进空腔后，杆28被放进底座22中。连接件100和手柄96通过开口端60向外伸出槽。
盖26被放置在上表面32上，这样，块84滑进块64之间，且块74进入到扩大部分58。通过把辊销68滑动进块64内的通孔66和块84内的开孔90，盖26滑动地附连在块22上。通过枢转杆28的手柄96，盖26被相对底座22的上表面32致动。从而，杆28为插脚14和接触件24的配合提供了必要的致动。
接触件24可以与插脚14一点或两点接触。典型地，和插脚14一点接触的接触件24的可靠性比两点接触的接触件的可靠性差。而且，和插脚14两点接触的接触件24是一个冗余接触系统。冗余接触系统比单接触件系统可靠是因为如果插脚稍微偏离位置，尽管一个接触件可能不和插脚14抵靠，而另外一个则可能和插脚14抵靠。换言之，两点接触件比一点接触件好。
典型地，两点接触件将跨过插脚14，因而提供了优于单点接触件的优点。即，两点接触件能确保插脚14的合适定位，因为插脚14被定位在两点接触件的两个接触部分之间，相反，当和单点接触件接触时，只接触接触件的一点。
典型地，两点接触件连同托架条一起由单个的导电材料部件冲压或冲切(blank)而成。该两点接触件通常是冲压的，这样接触部分就被定向成一条直线。即，一个接触部分位于该直线的一端，同时，另一接触部分就位于该直线的另一端。
图2是传统的两点接触件24的等距视图。图3是示出附连在托架条140的、传统的、预制并冲切的两点接触件24的视图。如图3所示，当接触部分122处于预制、冲压状态时，接触部分122彼此对齐，这样，接触部分122的顶部平面118彼此共线。即，线段AB和线段CD可以由虚线BC连接，其中，线AD是直线。为了形成该接触件，接触部分122被如图2所示那样地弯曲。
通过冲压或冲切可形成两点接触件，然而，制造中浪费了材料。如图3所示，冲压、预制的接触件通常必须足够宽，以便形成适合尺寸的接触部分122，同时确保接触部分122在形成接触件时彼此对齐或成镜像。结果，和单点接触件的冲压相比，很大部分的导电材料在冲压过程中被浪费了。
并且，和单点接触件不同的是，双点接触件通常不能够被等间距冲压，即，如接插件底座上的空腔那样被等间隔地冲压。通常的接插件底座空腔或接收孔彼此相距1.27mm或0.05”。然而，冲压的两点接触件通常不能以彼此相等的间距被冲压。位于托架条上的成形的接触件的中心线之间的间隔或间距可以是0.10”。因此，当双点接触件被插入到空腔内时，每个接触件被分别插入底座空腔。因为接触件之间的间距可以是接插件底座上空腔间距的两倍，所以或者，双点接触件可以被跳跃地插入接触件。例如，接插件底座可以包括24乘24的空腔矩阵。如果接触件被跳跃地插入矩阵的行(或列)，同时就可以插入12个接触件。即，双点接触件可以以空腔间隔的两倍被冲压。
因此，就存在生产一种可以克服上述缺陷的双点接触件的需求。
发明内容
本发明提供一种插脚栅格阵列的接触件，该接插件包括限定主接触平面并布置在该主接触平面内的平面主体。主体包括沿相对侧和相对端延伸的边；以及，第一和第二弹性梁，其与主体一体，并分别以不同的第一和第二长度从所述边中的公共边延伸。第一和第二弹性梁和主接触平面对齐，并且，第二弹性梁在主接触平面内对齐。
图1是传统的带有插脚栅格阵列衬底、印刷电路板和ZIF电气接插件的接插件的等距视图，图2是传统的两点接触件的等距视图；图3表示附连在托架条上的、传统的、预制并冲切的两点接触件；图4是根据本发明一实施例形成的、带有多个平冲切接触件的托架条的前视图；图5是根据本发明一实施例形成的、带有多个平冲切接触件的托架条的端视图；
图6是根据本发明一实施例形成的接触件的前视图；图7是根据本发明一实施例形成的接触件的侧视图；图8是根据本发明一实施例形成的接触件的俯视图；图9和图10是根据本发明一实施例形成的接触件的等距视图；图11是根据本发明的另一实施例形成的、带有多个平冲切接触件的托架条的前视图；图12是根据本发明的另一实施例形成的、带有多个平冲切接触件的托架条的端视图；图13是根据本发明的另一实施例形成的接触件的前视图；图14是根据本发明的另一实施例形成的接触件的侧视图；图15是根据本发明的另一实施例形成的接触件的俯视图。
图16和17是根据本发明的另一个实施例形成的接触件的等距视图；图18是接触件被插入到接插件底座之前，根据本发明一实施例的接触件和托架条的侧视图；图19是根据本发明一实施例的、被放置在接插件底座的空腔内的接触件的侧视图；图20是根据本发明一实施例形成的空腔的剖视图；图21是根据本发明一实施例形成的空腔的剖视图；图22是带有多个根据本发明一实施例形成的平冲切接触件的托架条的前视图；图23是带有多个根据本发明一实施例形成的平冲切接触件的托架条的端视图；图24是根据本发明一实施例形成的接触件的侧视图；图25和26是根据本发明一实施例形成的接触件的等距视图；图27是接触件被插入到接插件底座之前，根据本发明一实施例的接触件和托架条的侧视图；图28是接触件被插入到接插件底座之前，根据本发明一实施例的接触件和托架条的等距视图。
具体实施例方式
图4是根据本发明一实施例的带有多个平冲切接触件202的托架条204的前视图。图5是根据本发明一实施例的带有多个平冲切接触件202的托架条240的端视图。托架条240和平冲切接触件202由单个平导电材料部件形成，如镀有如锡、铅或镍镀层的适当镀层的铜合金。托架条240包括空腔236和连接接合处234，该接合处把托架条连接到平冲切接触件202上。连接接合处234可以被打孔，以便于单个接触件202从托架条240脱离。
每个平冲切接触件202和托架条240都共面。每个接触件包括桨片204、第一轴向定位器208、第二定位器210、主体206、第一弹性梁212、第二弹性梁214、和第一弹性梁212相连的第一接触部分216、和第二弹性梁214相连的第二接触部分218。主体206有相对侧边246、247和相对端边248、249。第一和第二弹性梁212和214是整体冲压的，并从端边249向外延伸。第一弹性梁212从端边249延伸出一长度250，第二弹性梁214从同一端边249延伸一长度251。第一和第二弹性梁212和214在中线230的相对两侧沿着箭头213的方向彼此横向错移。该横向错移平行于主接触平面。每个接触件202的中线由基准线230表示，该基准线包含在主接触平面内。如图5所示，在冲切状态下，托架条240和接触件202的宽度用Ws表示。距离(Dc)代表相邻接触件202的中线230之间的距离。接触件202可以被平面冲切，这样，它们的中心线230之间的该距离(Dc)小于或等于1.27mm，或是彼此相距0.05”。
托架条240和接触件202是由单个的导电材料平片、圈或板冲压或冲切而成的。如图4所示，当处于冲切、预制状态时，第一弹性梁212比第二弹性梁214长。在预制状态时，第一弹性梁212和第二弹性梁214在主接触平面内对齐，该平面由主体206限定。一旦被冲压，第二弹性梁24以大约20度的角度离开或偏移第一弹性梁212。并且，第一接触部分216和第二接触部分218在被冲切、预制的状态下彼此不对齐。而且，第一接触部分216和第二接触部分218的长度不位于一条公共直线上。因为第一和第二弹性梁在冲切、预制状态下如图4所示地定位，所以，相邻的接触件202能比先前被冲切的接触件更接近彼此地被冲切或冲压。因此，可以冲压或冲切接触件202，使得各个中线230之间的距离(Dc)和接插件底座空腔或插孔之间的距离相等。例如，该相邻接触件202中线230之间的距离(Dc)可以是1.27mm或0.05”，该距离也可以和接插件底座插孔或空腔之间的距离相等，该插孔或空腔是接触件被最终放置的地方。
并且，因为接触件202靠在一起被冲压或冲切，更多的原材料导电片被使用，因此比以前的冲切过程浪费更少的导电材料。该制造过程，包括通过成形模具形成的一系列的接触件202的弯曲和倾斜面，如图6-10所描述的那样，能使接触件202以彼此很近的间距被冲切，如1.27mm，或0.05”。
图6是根据本发明一实施例形成的接触件202的前视图。图7是根据本发明一实施例形成的接触件202的侧视图。图8是根据本发明一实施例形成的接触件202的俯视图。图9和图10是根据本发明一实施例形成的接触件的等距视图。除了已形成的接触件已经被弯曲、倾斜并通过模具形成外，所形成的接触件202和平冲切接触件202类似。当接触件仍在托架条上时就可以被形成。
在形成过程中，第一弹性梁212在弯曲部312处弯曲出主体206所在的平面。第一弹性梁被弯曲成平行但不共面于主体206的平面(因而平行但不共面于托架条240)。并且，第二弹性梁在弯曲部314处被向着第一弹性梁212倾斜，这样，第一接触部分216和第二接触部分218彼此对齐，即，第一接触部分216和第二接触部分218平行但不共面。尽管第二弹性梁214向第一弹性梁212倾斜，但第二弹性梁214仍然保持和主体206在同一平面内(当接触件202仍附连在托架条上而被形成时，和托架条240在同一平面内)。即，第二弹性梁214在主接触平面内保持对齐，而第一弹性梁212和主接触平面对齐，但不在该平面内。弹性梁212和214的弯曲和倾斜允许弹性梁212和214在被冲压时比在预冲压或冲切过程中彼此更加接近。
另外，将第一接触部分216和第二接触部分218形成为使第一和第二接触顶端316和318被弯曲出主体206的平面，即，主接触平面之外。另外，在形成过程中，桨片204在弯曲部307处弯曲，这样，桨片204的平面垂直于主体206的平面。
如果当接触件202仍然和托架条240相连时被成型，相邻接触件202彼此保持距离Dc。所以，由于相邻接触件202中线230之间的距离Dc保持和接插件底座插孔或空腔的中心之间的距离相同，故整排或整列的接触件202被插入接插件底座的空腔中，接触件202最终定位在所述接插件底座插孔或空腔中。例如，接插件底座可以被定位在25乘25空腔的插脚栅格阵列中。因为可以将接触件202形成在托架上，所以，它们之间的间距和空腔之间的间距相同，接触件202可以同时从托架条240插入一排或一列空腔。
图18是接触件被插入到接插件底座之前，根据本发明一实施例的接触件和托架条的侧视图。为了将大量已形成的接触件202插入空腔来将接触件202紧固在接插件底座内(例如底座22，如图1所示)的空腔中，可在桨片204上设置焊球。例如，直径大约为0.03”的焊球可以被附连在桨片204的底部。在形成后，桨片204可被定位在和托架条240垂直的平面内。即，接触件202可以在连接接合处234被弯曲，这样，接触件202的主体206垂直于托架条240。焊球在被插入之前附连在桨片204上，或者，在接触件202插入空腔前，将焊球设置在空腔中。
图19是根据本发明一实施列的安置在接插件底座701空腔704内的接触件202的侧视图。焊球702位于桨片204和空腔底部703之间。在被插入到接插件底座701前，每个桨片204被定位在平行于接插件底座701的表面的平面内。一旦接触件202插入空腔704一定深度，在该深度，托架条204抵靠或最靠近接插件底座701，那么托架条240在连接接合处234与接触件202断开连接。可选地，在第一和第二接触部分216和218刚被插入空腔704(如果向上插)或桨片204刚开始进入空腔704(如果向下插)之后，托架条240就被分离。或者，在插入前将托架条240分离，在这种情况下，分开的插带可以通过接触部分216和218和接触件202配合，并把接触件202定位在空腔704或接插件底座701的插孔中。在所述情况下，不需要接触件202的单独定位。例如，如果接触件202被弯入托架条240，所有的接触件202可以被一起插入接插件底座701的空腔704。或者，如果接触件202先和托架条240分开，可以在接触件202从托架条分开的同时通过诸如电磁力将分开的插条附连至第一和第二接触部分216和218。在上述两种情况下，接触件202彼此间保持着相同的距离(Dc)。所以，该插入过程就比以前的插入过程更有效。
随着接触件202被插入接插件底座701的空腔704，第一径向定位器208与空腔704的内壁配合，并有助于在安装行程即插入过程中正确对齐接触件202。随着接触件202进一步插入空腔704，第二径向定位器210与空腔的内壁配合，这样，在每个接触件202和被接触件202插入的空腔704的内壁之间就有四个接触点。因而，每个接插件底座701内的空腔704接纳接触件202并通过第一和第二径向定位器208和210保持该接触件202。进而，每个桨片204置于空腔704的底部703上，这样，被附连的焊球702被安置在空腔704的底部703和桨片204之间。如上所述，焊球702可以直接被附连到桨片204上。或者，焊球702可以在接触件被插入空腔704前被插入空腔704。或者，接触件不使用桨片204而是包括焊销，该焊销接纳焊球702。一旦接触件202被定位在空腔704内，接插件底座701的底部被加热，以便把桨片焊到空腔的底部。
在接触件202被插入后，接插件底座、印刷电路板和插脚栅格衬底可以被压在一起。一旦压紧或盖被相对接插件底座701致动(和图1所示的接插件底座22相似)，如图1中所示的插脚14的导电插脚被接触件202的第一和第二接触部分216和218接纳。在插脚14和接触件202的配合过程中，每个插脚14的配合表面都会在第一和第二接触部分216和218之间发生横向滑动(如图9中箭头317的方向)。第一和第二接触部分216和218的接触顶端316和318(如图9所示)被向外弯曲，以方便插脚的正确插入。即，接触顶端316和318的定位减少了插脚14截断或没有完全和第一和第二接触部分216和218配合的可能性。由如图1所示的杆28的致动机构提供的致动在第一和第二接触部分216和218之间滑动插脚14。当插脚14利用杆提供的致动而完全配合时，每个插脚14在相对侧上和接触件202接触。即，接触件202的第一接触部分216和第二接触部分218同时接触一个插脚14。
图20是根据本发明一实施例形成的、具有空腔706和底座底部710的接插件底座801的剖视图。在这个例子中，当底座底部710被移动时，接触件202可以从空腔底部703插入。在接触件202被定位在空腔706内后，底座底部710被附连在空腔706上。
图21是根据本发明一实施例形成的、包括空腔712的接插件底座802的剖视图。该接插件底座802包括底部803和通道804。该通道804可以被用作传送焊球和/或电气元件(未示出)的路径和/或接插件底座内的迹线。
图11-17示出根据本发明另一实施例形成的接触件402。公共附图标记用以指代图11-17中的接触件402和图4-10中的接触件202的公共结构。但接触件402包括焊料凹陷604，以替代图4-10中所示接触件202的桨片204。因此，当接触件402被插入接插件底座的空腔时，焊料凹陷604接触置于空腔底部上的焊球。
图22是根据本发明另一实施例形成的、带有多个平冲切接触件1202的托架条1240的前视图。图23是根据本发明一实施例形成的带有多个平冲切接触件1202的托架条1240的端视图。图22和23与图4和5的比较显示，第一弹性梁1212比弹性梁212稍长稍窄。而且，第二弹性梁1214比弹性梁214稍窄。此外，弹性梁1214和1212之间的偏移角比弹性梁214和212之间的稍大。同样的梁结构可用于接触件402。
图24是根据本发明一实施例形成的接触件1202的前视图。图25和26是根据本发明一实施例形成的接触件1202的等距视图。如图24-26所示，第二弹性梁1214可弯向第一弹性梁1212。图27和28示出，在接触件1202被插入到接插件底座之前，根据本发明一实施例的接触件1202和托架条1240。
权利要求
1.一种插脚栅格阵列接触件，包括平面主体，其限定出主接触平面并布置在该主接触平面内，所述主体包括沿相对侧和沿相对端延伸的边；第一和第二弹性梁，该第一和第二弹性梁和所述主体构成整体并分别从所述边中的一条公共边延伸出不同的第一和第二长度，所述第一长度比第二长度大，所述第一和第二弹性梁和所述主接触平面对齐，并且所述第二弹性梁在所述主接触面内被对齐。
2.根据权利要求1所述的接触件，还包括和所述主体的所述边中的一条整体形成并从该条边延伸的桨片，将所述桨片构造成和焊球附连。
3.根据权利要求1所述的接触件，其中，所述第一弹性梁包括远离所述主体的、位于所述第一弹性梁的远端处的第一接触部分，并且，所述第二弹性梁包括远离所述主体的、位于所述第二弹性梁的远端处的第二接触部分。
4.根据权利要求1所述的接触件，其中，所述第一和第二弹性梁相对所述主体的中线彼此横向错移，所述横向错移的方向平行于所述主接触平面。
5.根据权利要求1所述的接触件，其中，所述主体包括第一和第二径向定位器，设置该第一和第二定位器来将所述主体定位到接插件底座的空腔内。
6.根据权利要求3所述的接触件，其中，所述第一和第二接触部分位于不同平面内，并且，所述的第一接触部分被弯曲成和所述第二接触部分对齐。
全文摘要
本发明公开了一种插脚栅格阵列接触件。该接触件包括限定出主接触平面并布置在该主接触平面内的平面主体。所述主体包括沿着相对侧和相对端延伸的边，和第一和第二弹性梁，该弹簧梁和所述主体构成整体并分别从所述边中的一条公共边延伸出不同的第一和第二长度。第一长度比第二长度大。该第一和第二弹性梁和所述主接触平面对齐，并且，第二弹性梁在该主接触面内被对齐。
文档编号H01R12/71GK1459888SQ0314076
公开日2003年12月3日 申请日期2003年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者理查德·N·怀恩, 理查德·W·格齐鲍斯基 申请人:蒂科电子公司