专利名称：插入组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种类型的插入组件，它夹在基底之间，以在相对的基底上的成对的衬垫之间形成电气连接。
背景技术：
转让给美国宾夕法尼亚州Harrisburg的InterCon Systems，Inc.、本发明的受让人的美国专利第6,290,507号公开了一种插入组件，它包括一具有延伸通过板的通道的绝缘板，和位于通道里的金属弹簧触头，以便在相对的基底上的衬垫之间形成电气连接。触头是从薄的金属板条上冲压下来的，被电镀，然后插入通道，以便形成延伸通过在成对的接触衬垫之间的板的厚度的电路通道。冲压形成的触头的镀层包围触头，以便用保护镀层减少接触电阻和防止腐蚀。在冲压触头之后剩余的金属板条的部分成为废料。
触头可在板上互相紧密间隔，在X-X和Y-Y方向上的间距约0.050英寸，并使用具有0.048英寸厚度的板。这种插入组件按照触头间隔具有每平方英寸400至645个触头的触头密度。当夹在电路构件之间时，这些触头在成对的接触衬垫之间建立可靠的电气连接。插入组件对于给定的用途必须符合执行标准，包括尺寸和感应系数标准。较低的接触感应系数允许插入组件在基底之间传送较高频率信号。
特定的用途可能需要比使用具有从金属片冲压出的弹簧触头的插入组件较薄的板和更紧密间隔的触头。使用较高速度信号的用途需要触头具有比从金属片冲压出来的触头更小的感应系数。
因此希望通过减少板的厚度、触头之间的间隔和在延伸通过板的通道里的弹簧触头的尺寸来降低插入组件的成本。
因此，需要一种改进的插入组件，它具有减少的板厚度、更紧密间隔的弹簧触头、低成本的弹簧触头和降低的接触感应系数。这种改进的插入组件应该比传统的插入组件以更低成本制造。
发明内容
本发明是一改进的插入组件，具有安装在延伸通过一绝缘板的通道里的弹簧触头，各触头由一短的、小直径的、预电镀的圆形金属丝形成的。各触头包括在板各侧上的圆形触头鼻，以便与相对的接触衬垫形成摩擦接触的、高压的电气连接。
弹簧触头由预电镀的、较佳地具有0.004至0.005英寸直径的导电金属丝形成。触头从一连续的、预电镀的金属丝上没有废料地切割形成的，并且在插入板之前立即成形而不需要后电镀触头。触头限定在具有0.025至0.035英寸这样小的厚度的薄板里的通道里，相邻的触头之间在X-X和Y-Y方向的间隔是0.032英寸或更小。这种改进的带有0.032英寸间隔的金属丝弹簧触头的插入组件具有每平方英寸1000个触头的触头密度。这种触头密度显著地大于使用从金属片冲压形成的弹簧触头的插入组件每平方英寸400至645个触头的密度。这种金属丝触头与触头或相对的基底建立可靠的电气连接。
插入组件的小型化、消除废料和后电镀和在成形后立即将弹簧触头插入通过通道，将降低制造和组装成本而不牺牲可靠性。
本发明的其它目的和特征通过下面的描述将变得清楚，特别是当结合附图描述本发明时，这里有四页附图和一个实施例。
附图的简要说明
图1是按照本发明的插入组件的局部剖切的俯视图；图2是图1的一部分的放大图；图3是用于图1的组件的触头的侧视图；图4是沿图3中的4-4线的剖视图；图5是通过图1的组件的通道的剖视图，显示了一处于准备插入通道的位置的触头；图6是类似于图5的剖视图，显示了松弛地限定在通道里的触头；图7是类似于图6的视图，显示了通道里的触头在上面的和下面的基底上的接触衬垫之间的触头；图8是显示被压缩在通道里的触头在相对的衬垫之间的视图；以及图9触头形成和插入装置的代表性视图。
具体实施例方式
插入组件10包括一平的绝缘板或触头壳体12，较佳的是用热塑性树脂模制并具有均匀的厚度和延伸通过从板的顶表面16至板的底表面18的板的厚度的多个触头通道14。如图1所示，通道14以靠近间隔的排的形式布置。一金属弹簧触头20保持在各通道里。板12的高度或厚度可小至0.025至0.035英寸。
通道14具有如图2所示的菱形横截面，具有相对的端壁或凹槽22和突出的端壁24，以及在诸端壁之间延伸的相对的凹侧壁26和28。侧壁具有通常平的部分29，它们从端壁22和24向外分叉至圆的中心角31，从而通道14在角31和端壁之间的中途具有最大的宽度。
凹槽22将触头20垂直定向在通道里，当触头在衬垫之间弹性应变时，允许触头在凹槽里弯曲移动，如图8所示。凹槽22不需要如图2所示被横向弯曲。例如，凹槽可由两个分叉的侧壁部分29形成，而触头被定向在该两部分之间。
保持触头的突出30形成在端壁24处，并在端壁22的对面延伸进入通道14。突出由从突出末端36分别至板12的顶表面和底表面延伸的平的上和下凸轮表面32和34限定。该末端位于板的顶表面和底表面之间的等距处。如果需要，这些突出可具有平的末端。两凸轮表面以距垂直面约12度的浅角离开该末端倾斜。通道壁22、26和28在板12的顶表面和底表面16和18之间垂直地延伸。
各触头20由短的圆柱形金属丝37形成，较佳的是具有用高屈服强度金属制成的芯子38。芯子38被一层圆形的导电金属镀层包围，以减少接触电阻和防止芯子氧化。芯子较佳的是用铍铜合金制造。镀层较佳的是黄金或黄金合金。触头20可用具有0.004至0.005英寸直径的预电镀的金属丝制造。触头20具有基本均匀的圆形截面。
各触头20包括一直的中心部分或脊42和同样的上和下弯曲弹簧臂或梁44。臂44从脊42沿相反方向延伸。同样的圆的触头鼻46位于弹簧臂的上和下端。同样的短的、直的保持脚48从鼻离开脊42延伸，并朝向彼此向圆的端部50延伸。当触头20无应变时，两鼻46间隔的距离大于板12的厚度。触头20在中心部分42的任一侧是对称的。
弹簧触头20是平的，部分42、44、46、48和50的纵向轴线位于一个平面上。平的触头配合在通道14里。突出30将触头保持在通道里。通过抵靠在垂直凹槽22里的脊42，触头被垂直地保持在通道里。凹槽22较佳的是略微大于脊，以确保凹槽垂直地定向触头，然而允许弹簧的端部从凹槽向外弯曲，如图8所示。
各触头鼻46是突出的，而两弯曲表面52背离板12。表面52的纵向曲率半径(如沿形成鼻的金属丝的长度测量)大于该表面的横向曲率半径，即金属丝的半径。对于触头20来说，该金属丝具有0.002至0.0025英寸的半径。
触头20由连续的不定长度的小直径预电镀的金属丝68形成，并通过如图9代表性显示的触头形成和插入装置70被插入板12的孔里。该形成和插入装置70包括金属丝馈送器72、金属丝切割器74、触头成形器76和触头插入器78。触头插入器78位于板12一侧的附近，以便将触头20定位在通道14里。
现在将描述装置70的操作。在形成和插入一先前的触头以后，金属丝馈送器72被致动以馈送一段金属丝68经过切割器74，并移动金属丝被剪切过的前端80至虚线所示的、靠近触头形成工位76的延伸位置。然后切割器74被致动，以便从金属丝68上切割延伸的金属丝段82，从而形成新的金属丝68的前端和相关的金属丝段82的尾端86。段82具有的长度足够形成触头20。当切割器74从金属丝68上切割该段时，段的尾端86和新的金属丝前端80同时形成。当切割器用于从金属丝上切割先前的金属丝段时，形成先前的金属丝段的段前端80和尾端86。每次从金属丝68上切割一段时，形成金属丝前端和尾端。当金属丝被切割时，形成的金属丝前端和尾端是“与切割相关的”，即，两端部是在金属丝切割时同时形成的。
在切割金属丝形成段82后，触头成形器76弯曲该段以形成前面所述的触头20。保护镀层40包围芯子38，并延伸在金属丝段和触头的整个长度上。只在端部80和86处露出芯子38。
装置70和板12相对移动，使形成的触头20定位在空的触头通道14的一侧，使触头鼻靠近通道的中心定位，弹簧臂44和脊42靠近通道端壁22，以及使保持脚48靠近通道端壁24。致动插入器78，使触头插入通道。
在插入过程中，在各端壁22和24处会聚的侧壁26和28引导和传送平的触头进入通道的适当位置。脊42沿着端壁22在凹槽里向下移动。下保持脚48移动而与相邻的凸轮表面32接合。这种接合是因为脊和脚48的弯曲端部50之间的水平距离大于末端36和壁22之间的最小间隔。
触头进入通道的连续的向下移动弹性地加压触头，以便向内移动脚48和经过突出36至图6所示的插入位置。在下脚48经过突出末端后，触头恢复到图6所示的形状。脊靠在凹槽22里，这样，触头垂直地位于通道里。在该位置，触头20未被加压，而是松弛地限定在通道14里。突出30在保持脚48的端部之间延伸，防止松弛的触头离开。通道14将触头20保持在板12的已知位置里，而鼻46成格子状布置，X-X和Y-Y的间隔距离小至0.032英寸或更小，以便与上和下基底上的衬垫建立电气连接。
图6显示了在通道14里的一松弛的触头20。重力向下移动在通道里的触头，这样，上脚48靠在上凸轮表面32，而下脚48在下凸轮表面34之下。对于如图所示的在通道14里的触头20，上和下触头鼻46位于板12的顶表面和底表面处。
装置70有效地形成触头和将触头插入板12。触头由金属丝段形成，并无浪费地立即插入通道14。各金属丝段的端部80和86与在板里的相邻的触头的对应端部相关地被切割。在插入板之前不需要电镀已形成的触头。镀层40包围芯子38的表面，以确保触头鼻46和相邻的表面被电镀。
当插入器76通过顶表面16将触头插入通道14时，各触头的切割的前端80与板底表面18相邻，而各触头的切割的尾端86与板顶表面16相邻。触头可通过底表面插入通道，在这种情况下，各触头的切割的前端80将与表面16，而尾端86将与表面18相邻。
插入组件10在位于组件任一侧的基底58上的相对的接触衬垫56之间建立电气连接。图7显示了位于基底58之间的插入组件10，其中接触衬垫56略微地接合触头鼻46，而触头20被略微地加压。触头端部50接合凸轮表面32和34，而鼻46延伸在表面16和18之上。
图8显示了插入组件10完全夹在基底58之间，其中基底上的接触衬垫56接合顶表面和底表面，而各触头20弹性地折叠在通道14里。在基底在板上的移动过程中，各触头鼻46移动进入通道，而保持脚48的圆形端部50沿着凸轮表面32和34向内滑动，经过图7所示的位置进入图8所示的完全压缩位置，在该位置端部50靠近末端36。由于触头被折叠，保持脚48、弹簧臂44和中心部分42被弹性地弯曲，以便在触头鼻和衬垫56之间提供高的接触压力，以及沿衬垫摩擦接合鼻。在中心部分或脊42各侧的弹簧臂44、鼻46和脚48形成弹性弹簧系统。
在触头20折叠过程中，各圆形端部50与从末端36间隔并从顶表面16和底表面18间隔的凸轮表面32和34的一部分接触并在其上滑动。比较图7和8。触头端部与离开末端及离开表面16和18的凸轮表面的接合防止触头端部50搁置在末端或表面16或18。
由于触头20折叠在通道14里，触头鼻46保持抵靠在衬垫，并沿着衬垫朝向端壁24纵向移动和转动。在各触头鼻和衬垫之间的接触接合发生在位于板上方的和沿鼻纵向延伸的表面52的最外或顶部的很小面积表面62。表面62沿着相邻衬垫朝向通道端壁24滚动和摩擦接触，以便在鼻和衬垫之间形成一小面积的和高压匀称的、摩擦接触的电气连接。在触头上的镀层40和在衬垫上的镀层是软的，当鼻接触衬垫时会变形，以便形成在鼻46中心处的表面62。
为了清楚起见，表面62的尺寸在图1和2中被夸张放大。衬垫首先接合在端部64处的表面62。当触头20被完全压缩在通道14里时，表面62在端部66处接合衬垫，而表面62的其余部分与衬垫分开。表面端部66的面积非常小，其横向尺寸显著地小于金属丝形成的鼻46的直径。光滑的圆形触头鼻的形状、即在摩擦接触移动方向上的纵向曲率半径大于横向曲率半径将有利于在触头和衬垫之间的、沿表面62的摩擦接触移动。
金属丝触头20邻近各触头表面62的整个表面被电镀，以提高导电性和防止金属丝触头被环境腐蚀。在与衬垫连接点处的腐蚀可能降低电气连接。触头芯子38的未电镀的切割端部80和86位于远离表面62和远离与衬垫的电气连接的通道的中心处。从切割的触头端部至鼻和衬垫之间的电气连接的距离可防止在切割端部处发生的腐蚀迁移到电气连接和在连接上的恶化。
权利要求
1.一种插入组件，包括A)一由绝缘材料形成的板，该板具有一顶表面和一底表面；B)从顶表面至底表面延伸通过板的厚度的多个通道；C)位于各通道中心处的突出，各突出从通道的一侧朝向通道的相反侧向外延伸；D)多个金属弹簧触头，各触头在通道里，各触头由具有大致均匀圆形截面的金属丝段形成，并包括金属丝芯子、包围芯子的金属镀层和端部；E)各触头具有中心部分、延伸至中心部分各侧的一对臂、在各臂端部处的触头鼻、以及从各鼻延伸的脚，各鼻具有一高度点；F)各通道里的突出延伸在通道里的触头的诸部分之间，以便将触头保持在通道里；G)触头鼻各具有一等于金属丝半径的横向曲率半径，以及大于金属丝横向曲率半径的纵向曲率半径，以及在各鼻的高度点处的纵向延伸的触头表面，各触头表面中心地位于金属丝诸侧面之间。
2.如权利要求1所述的插入组件，其特征在于，各触头包括切割的前端和切割的尾端，各触头的切割的前端位于板的一侧附近，以及各触头的切割的尾端位于板的另一侧附近。
3.如权利要求1所述的插入组件，其特征在于，所述多个触头包括第一、第二和第三触头，各具有两个切割的端部；所述第一触头的一个切割的端部与第二触头的一个切割的端部相关被切割，而所述第一触头的另一切割的端部与第三触头的一个切割的端部相关被切割。
4.如权利要求3所述的插入组件，其特征在于，各对相关切割的端部包括邻近一个板表面的切割的端部，以及邻近另一个板表面的切割的端部。
5.如上述权利要求之一所述的插入组件，其特征在于，所述金属丝具有约0.004至0.005英寸的直径。
6.如上述权利要求之一所述的插入组件，其特征在于，所述触头以互相间隔约0.032英寸或更小排列。
7.如上述权利要求之一所述的插入组件，其特征在于，所述金属丝包括铍铜合金芯子和包围芯子的黄金或黄金合金镀层。
8.如上述权利要求之一所述的插入组件，其特征在于，所述板具有约0.025至0.035英寸的厚度。
9.如上述权利要求之一所述的插入组件，其特征在于，所述触头是平的。
10.如上述权利要求之一所述的插入组件，其特征在于，所述触头被松弛地限定在通道里。
11.一种形成和装载金属弹簧触头在绝缘板里的方法，所述方法包括以下步骤A)提供一绝缘板，所述绝缘板具有延伸通过板的厚度的多个通道；B)提供不定长度的触头金属丝，所述金属丝具有芯子和包围芯子的镀层；C)从触头金属丝的一端切割连续的金属丝段，各段包括切割的前端和切割的尾端；D)弯曲各切割的金属丝段，形成弹簧触头；以及E)将各形成的弹簧触头插入板中的通道。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括以下步骤F)从触头金属丝的一端没有废料的切割连续的金属丝段；以及G)在从金属丝上切割下一个金属丝段之前弯曲和插入各金属丝段。
全文摘要
一种插入组件包括一绝缘板，绝缘板具有延伸通过板的多个触头通道，而触头在各通道里。各触头由一段具有小直径的圆形的预电镀金属丝形成。带有由小直径金属丝形成的触头的插入组件具有降低的接触感应系数，并允许减少绝缘板的厚度和在板上的相邻触头之间的间隔。
文档编号H01R13/24GK1918748SQ200480040559
公开日2007年2月21日 申请日期2004年12月22日 优先权日2004年1月16日
发明者D·A·尼笛齐 申请人:安芬诺尔公司