专利名称：降低金手指配合推力的方法和印刷电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及石更件电3各i殳计和制造领域，更具体地i兌，涉及一种 能够降低金手指配合推力的方法和印刷电路板。
背景4支术
金手指是计算机石更件4亍业中一种常用的石更件连4妄方式，例如内 存条，PC板卡等均采用这种方式，即在印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB )上直接制作一些焊盘，然后将PCB直接直插入连接 器中去，在连接器中用簧片咬合住焊盘，从而^f呆i正电气4妄触。在PCB 的焊盘上，为了增加耐磨性和稳定性，采用镀金的工艺，因此称为 金手指。
近几年，金手指应用向通讯等非计算冲几4亍业扩展。例如 PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group)纟且织所制定的 AMC标准(Advanced Mezzanine Card)标准，ATCA (Advanced Telecommunications Computing Architecture )标准,及MicroTCA标 准(Micro Telecommunications Computing Architecture )均先后规定 采用金手指作为连接方式。
随着金手指非计算机行业应用的增多，金手指的一些固有问题 逐渐暴露，其中一个是由于非计算机行业所要求的可靠插拔次数 远多于计算机行业(例如AMC标准》见定要插拔200次，而计算枳』产品一般为20次以下)，连接器与PCB金手指之间需要更紧密地配 合，从而导致插入力过大。
标准组织认识到了这一问题，但没有对降低插拔力提供解决方 案，标准组织所能做的只是把插入力允许的标准放宽，例如AMC 标准规定，只要最大插入力小于IOON，就算合格，而根据现有技 术水平制作的金手指连4妄器，与PCB配合插入力均在50N以上。 如果一个PCB上有两个连接器，则推力加倍，3个连4妾器推力为3 4咅，才艮据MicroTCA标准，MCH(MicroTCA carrier hub)上共有4个 连接器，因此推力为4倍。这事实上已经超过了人能够操作的极限。 随着MicroTCA标准的大批量商用，此问题必将暴露出来。
对于金手指的插入力过大的问题，经分析认为，其根本原因在 于，连接器簧片在与金手指配合时，需要抵抗金手指簧片张开的力， 而根据现行标准(AMC, MicroTCA等等)，无论连接器还是PCB 都是直角结构，所有金手指是同时张开的，因此在配合的瞬间，将 产生一及大的峰^直4,力。例如7于于AMC标准，有170个簧片，则瞬 时最大推力等于单个簧片推力的170倍。
图1所示为现有金手指与连接器配合的示意图，在此图中，为 直7见起见两个金手指101、 103没有重叠画，而是画在了不同的平 面上。两个金手指101、 103同时与连接器200的两个簧片201接 触，此时的推力等于单个金手指推力的两倍。
簧片张开后，推力用于抵消滑动摩擦力，此时所需推力大为减 少，因此对于插入力过大问题，主要需要解决金手指张开瞬间所需 要的巨大推力。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中金手指插入力过大的问题，
提供一种降低金手指配合推力的方法和PCB。
为达此目的，本发明一方面通过改变PCB边沿的形状，使PCB 边沿不同时顶开连4妄器簧片。即分不同时间顶开，这才羊可以减少最 大阻力。
优选地，使所述PCB包括至少一段凹陷状边沿或至少一,殳外 凸状边沿或至少一,殳倾杀+边沿。这里，可以用内陷状来解决单个连 接器的导向问题，或在多个连接器的应用环境下，用多个连接器自 身的定位关系来导向。另外，可以利用外凸状边沿或内陷状边沿， 以预留出緩冲区。进一步地，这些緩沖区例如可以作成倒角状。
优选地，使所述PCB边沿包括两段形状相同的凹陷状边沿或 两段外凸状边沿或两段倾斜边沿，并使所述两段凹陷状(也可以称
的定位部对称。这两段边沿例如可以是两段凹陷状边沿、两^殳外凸 状边沿或两^殳倾在牛状边沿，或者它们的组合。
优选地，还可以使所述PCB包括至少两,殳边沿，并使PCB边 沿呈阶梯状。
优选地，对金手指焊盘进行分类，对于部分金手指，去掉引脚 末端部分；对于部分金手指，保留引脚末端部分。例如，对于PCB 内缩，影响到原金手指焊盘未端部位的情况，为保证信号的连接性 能，不能去掉所有金手指的未端，而是在同一个PCB上保留一部分 较长的金手指未端焊盘。^^据本发明的另一方面，对PCB边沿进4亍倒角，即在PCB纵 向剖面上做倒角，使簧片逐渐张开，而不是突然张开，从而减少最 大推力。该倒角可以延伸至金手指焊盘上或在金手指焊盘以外的边 沿区域上延伸。
根据本发明的又一方面，对金手指焊盘进行分类，对于部分金 手指，去掉引脚末端部分或整个金手指；对于部分金手指，保留引 脚末端部分。通过对金手指焊盘进行分类，选出一部分不需要首先 接触的引脚，对这些引脚未端去掉金手指部分，从而降低厚度，减 少摩擦力。并由于金手指长短不同，使其与连接器配合时分时受力。 从而降^f氐最大推力。
本发明还给出了用于上述方法中的PCB,在该PCB上，所述 PCB边沿上的金手指端部处在不同的插入位置，以在不同时刻顶开 连接器簧片。具体地，PCB具有至少一段内凹边沿或至少一^殳外凸 边沿或至少一l殳倾存+边沿。所述边沿可以进一步倒角，然而只于于边 沿形状的限定，通篇应该理解这些边沿主要是用来减少或降4氐配合 推力的，当然也可以兼作定位的目的，因此，这有别于现有技术PCB 上的那些用于定^f立的边沿形状。
应该理解，以上的 一般性描述和以下的详细描述都是列举和说 明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。
本发明的其它特征和优点在随后的说明中给出，部分地可从该 说明中明显看出，或可从本发明的实施中看出。本发明的目的和其 它优点可从以下书面说明、权利要求以及附图特别给出的结构来理 解、获得。
组成本说明书的一部分的附图有助于进一步理解本发明，这些 附解了本发明的 一些实施例，并可与i兌明书 一起用来i兌明本发
明的原理。附图中
图1为现有金手指与连接器配合示意图2为现有冲支术中具有金手指的PCB的俯i见图3-1至图3-9为根据本发明进行改进的PCB的俯一见图4-1至图4-3用剖面图示出了才艮据本发明进行改进的PCB的 金手指插入过程图5为不同边沿形状下的推力对比曲线图6-1至图6-3为才艮据本发明进行改进的PCB插拔导向图7示出了阶梯状边沿的PCB;
图8-1和图8-2分别示出了具有平齐金手指和非平齐金手指的 PCB的^府一见图9-1和图9-2用剖面图示出了平齐金手指和非平齐金手指与 连接器簧片的接触；
图IO示出了未使用引脚不做金手指的PCB的示意图11-1和图11-2用剖面图示出了具有倒角的PCB插入连接器 簧片的示意图。
具体实施例方式
下面，结合附图并本发明进4亍详细的i兌明。
针对插入力过大的问题，提出一种改进方案，思路是使各个簧
片张开的阻力在不同时刻加载在PCB上，乂人而改善最大瞬时阻力。
图2是严档4安标准制作的PCBIOO，其所有金手指101、 103以 及金手指的各个部分都是平齐的，因此在与标准连接器配合过程 中，存在瞬时的才及大阻力。
需要说明在图1中仅绘制了 2个金手指连接器的情况，而对 于l个金手指，3个金手指，或多个金手指的情况，是完全类似的， 下同。
另外，图2中仅绘制了多个金手指在一个平面排列的情况，而 对于金手指在不同平面排列的情况(具体例如MicroTCA标准中对 于MCH连接器的定义)，也是完全类似的，下同。
图3-1至图3-9所示是本专利提出的——金手指非平齐方式的 一些实施例子。需要说明的是对于所采用的外形，包括4旦不限于 上述列出的形状，只要是PCB边沿不同时4妄触连4妻器，都在本专利 的保护范围之内。
在图3-1中，PCB100包括平直的第一边沿段110、平直的第二 边沿段120、和定位部130，其中，第一边沿,殳110、第二边沿段 120呈阶梯状，从而在PCB插入连接器时，位于第二边沿段120上 的金手指103先接触连接器簧片，位于第一边沿段110上的金手指 101后接触连接器簧片，乂人而降低最大配合推力。在图3-2中，第一边沿,爻110和第二边沿段120都是倾斜的， 且关于定位部130位置对称，整体呈外凸状。
在图3-3中，第一边沿段IIO、第二边沿段120分别外凸呈角 形，且第一边沿段IIO比第二边沿段120整体向外多延伸出一段距离。
在图3-4中，第一边沿段IIO、第二边沿段120都是倾斜的， 但是第二边沿段120比第一边沿段110整体向外多延伸出一段距离。
在图3-5中，第一边沿段110是倾斜的，第二边沿段120是平直的。
在图3-6中，第一边沿,殳IIO、第二边沿,殳120都是倾斜的， 且整体呈凹陷状。
在图3-7中，第一边沿,殳IIO、第二边沿,殳120分别呈凹入的 角形，且第一边沿段110与第二边沿段120关于定位部130对称。
在图3-8中，第一边沿段IIO、第二边沿段120分别呈凹入的 弧形，且第一边沿段110和第二边沿,殳120关于定位部130对称。
在图3-9中，第一边沿,殳IIO、第二边沿^殳120分别呈倾斜状， 且第一边沿^殳110与第二边沿段120呈阶梯状。
本方法的原理可以由图4-1至图4-3所示的剖面图来解释。在 图4-1至4-3中，为直》见起见两个金手指没有重叠画，而是画在了 不同的平面上。在第一个^亍程时(图4-1),连4姿器簧片201、 203 只和长的PCB及金手指101 4妄触，即只增加部分张开阻力。在第二 个行程时(图4-2)，突出区的簧片201已经张开，进入滑动状态，而凹下区簧片203 4寺张开，有张开力，所以在此4亍禾呈内，总阻力= 部分张开力+滑动摩擦力。在第三个行程内(图4-3),所有簧片201、 203均张开，则阻力=滑动摩#察力。
所以在全部行程中，在第二个行程阻力最大，但已远远小于原 来的最大瞬时阻力。
对于不同的外形，改善的效果不同。例如对于图3所示的各种 形状，图3-1所示的形状(直角2级阶梯边)约可改善一半，而图 3-2至图3-9所示的形状(冻牛边)可优于一半。
在图4-1至图4-3中，PCB100的边沿141进4亍了倒角，这有助 于进一步减小最大配合推力。
图5为不同形状下的推力对比分析图，图中，Tl代表现有技 术中平直边沿的PCB推入配合时的阻力曲线，T2 4戈表名牛边2mm时 的推力曲线，T3代表直角2级阶梯边lmm时的阻力曲线，T4代表 直角2级阶梯边1.9mm时的阻力曲线，T5代表直角2级阶梯边3mm 时的阻力曲线。在此可以;得出
(1)各种边沿形状都对改善最大推力有效果，只是改善程度 不同。因为所有方案都把原来集中的能量分散化了。
(2 )对于直角阶梯边，2级或多级阶梯间的距离应该根据实际 推力分布曲线作优化，可以找到一个或多个最佳值。
(3)对于斜边，理论上比直角边有更大程度的改善。
经上述改进后，如果是单个连接器，可能出现导向不佳的问题， 如图6-1至6-3所示，图6-1所示的形状是单向杀+边，则在连4妄器 200与PCB100接触的初期，在竖直方向上存在自由度，可能造成
ii配合i吴差。因此，采用内陷形状，如图6-2和图6-3所示的形状可以避免出现这种情况。
如果是多个连接器，则可以象图3-1至3-9—样采用多个连接器之间本身的定位关系来进行定位。
本方法要求在左右方向上有一些空间，来实现推力的緩沖，这些空间来自于两部分，外扩和内限。以图3-1所示的形习犬举例，碍_到如图7所示的示意图，其中Pl是连接器边界，P2是簧片受力点。尺寸A为相对于标准尺寸的外扩，B为相对于标准尺寸的内限。在这里，仅以图3-1所示的形状为例，对于其它形状，外扩和内限是完全类4以的。
如何实现内限是一个问题，因为才艮据标准定义，任何内限都会损伤到信号的定义，因为它去掉了部分金手指未端的尺寸。为此，根据金手指信号本身的电气特性，得出如下解决方法
金手指可以不同时接触到连4妄器簧片，例如地线可以首先连接，其次为电源，再其次为信号。而电源和地的连接只是为了保证器件的安全性，在所有信号良好连接之前是无大电流通过的，根据这一特点，提出只要一个PCB上保留少量满行程的金手指焊盘，而其它大量金手指焊盘都可以回缩。这为提供内限空间B提供了可能性。
对于PCB形状的选择，例如斜边还是直角边，可以综合考虑推力改善效果，加工难度，导向，加工效率等等因素决定。
图8和图9示出了减少推力的另一个方法，其中图8为俯^L图，图9为剖面图，图8-1和图9-1所示的是现有的标准金手指，其未端是平齐的，而图8-2和图9-2所示的则是根据电气特性将金手指分类，对于可以不首先接触的引脚，未端部分不再做成金手指。
这样，簧片对于金手指镀层部分的接触不再是同时，而是分不同时间接触不同长度的镀层。
同时，由于无镀层竟争厚度降低，对于减少推力也是有帮助的。
对于在当前电路中未使用的金手指，则整条金手指都可以不做，如图10中标号150所表示的。这对减少推力有进一步的好处。
图11-1和图11-2用剖面图示出了具有倒角的PCB100插入连4妄器簧片的示意图。如图所示，在PCB边沿^从剖面上开i殳倒角141,这样连接器张开行程变长，能量緩慢释放，从而减少最大推力。倒角可以不包含金手指部分101,仅包括PCBIOO (如图11-1所示)，也可即包含PCBIOO，也包含金手指101。
本专利所述的几个方法可以单独使用，也可以任何形式组合使用。组合4吏用时，改善效果是叠加的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。附图标记i兌明
100 PCB
103 金手指
201 簧片
110 第一边沿段
130 定位部
150 空白区
101金手指200连4妾器203 簧片120 第二边沿殺:141 4到角边沿
1权利要求
1. 一种降低金手指配合推力的方法，其特征在于，通过改变印刷电路板边沿的形状，使印刷电路板边沿不同时顶开连接器簧片。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述印刷电路板 -没置为包纟舌至少一4殳凹陷状边沿或至少一4殳外凸状边沿或至 少一,殳倾杀+边沿。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述印刷电路板 边沿设置为包括两段形状相同的凹陷状边沿或两段外凸状边 沿或两段倾斜边沿，并将所述两段凹陷状边沿或两段外凸状边 或两革殳倾杀+边沿i殳置为关于印刷电赠4反的定位部对称。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述印刷电路板 设置为包括至少两段边沿，并将所述印刷电路板边沿设置为呈 阶梯状。
5. 一艮据一又利要求1所述的方法，其特征在于，对于部分金手指， 去掉引脚末端部分；对于部分金手指，保留引脚末端部分。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，对印 刷电路板边沿进行倒角。
7. —种降低金手指配合推力的方法，其特征在于，对印刷电路板 边沿倒角，以使连接器簧片逐渐张开。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述倒角延伸至金 手指焊盘上。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述倒角在金手指 以外的边沿区i或上延伸。
10. —种降低金手指配合推力的方法，其特4i在于，对于部分金手 指，去掉引脚末端部分或整个金手指；对于部分金手指，保留 引脚末端部分。
11. 一种降低金手指配合推力的印刷电路板，其特征在于，所述印 刷电游4反边沿上的金手指端部处在不同的插入4立置，以在不同 时刻顶开连接器簧片。
12. 根据权利要求11所述的降低金手指配合推力的印刷电路板， 其特征在于，所述印刷电路板具有异于定位部的至少 一段内凹 边沿或至少 一〗殳外凸边沿或至少一^a倾《斗边沿。
13. 根据权利要求11或12所述的印刷电路板，其特征在于，所述 边沿为倒角边沿。
14. 根据权利要求11所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷 电路板上的金手指焊盘包括去掉引脚末端部分的金手指或去 掉整条金手指的区域。
全文摘要
本发明公开了一种降低金手指配合推力的方法和印刷电路板，利用本发明的方法和印刷电路板，解决了现有技术中金手指插入力过大的问题，其通过改变印刷电路板边沿的形状，使印刷电路板边沿不同时顶开连接器簧片。印刷电路板可具有至少一段内凹边沿或至少一段外凸边沿或至少一段倾斜边沿，所述边沿可以进一步倒角。并且可对金手指焊盘进行分类，对于部分金手指，去掉引脚末端部分或整个金手指，对于部分金手指，保留引脚末端部分。通过以上措施，达到了在印刷电路板插入连接器过程中、降低配合推力的目的。
文档编号H05K1/02GK101521984SQ200810006358
公开日2009年9月2日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者向际鹰, 张伟锋, 李南方, 眭诗菊, 郭丹旦 申请人:中兴通讯股份有限公司