低插入力触头及其制造方法与流程

1.本文的主题总体上涉及低插入力触头。


背景技术：

2.触头用于各种应用中。触头通常与配合部件配合，例如在配合接口处与电路板或配合电连接器配合。在配合期间，触头可能擦拭配合部件，并且在配合接口处的触头和配合部件之间的摩擦可能是成问题的。例如，当同时配合多个触头时，每个触头的摩擦会导致与配合部件配合的高配合力。配合接口处的触头的材料的摩擦系数确定将(多个)触头与配合部件配合所需的配合力。
3.为了减小配合力，一些已知的系统在触头上使用润滑剂。然而，润滑剂是棘手的，可能难以施加，并且随着时间会积聚灰尘和碎屑，使得润滑剂的使用不太理想。润滑剂可能影响触头与配合部件的导电性，从而使润滑剂在某些应用中无法使用。配合后，润滑剂可能会被擦掉，从而使触头的重新配合变得困难。润滑剂在高温下可能不稳定，因此在某些应用中可能无法使用。
4.仍然需要一种低插入力触头。


技术实现要素：

5.在一个实施例中，提供一种低插入力触头。低插入力触头包括导电基层，延伸到配合端，配合端包括配合接口，配合接口配置为配合电连接至配合触头。银涂层设置在导电基层上。银涂层设置在配合端处。硫化银表面层在银涂层上直接形成固体润滑剂。硫化银表面层在配合接口处形成具有受控的厚度的薄膜。
6.在另一实施例中，提供一种低插入力触头。低插入力触头包括导电基层，延伸到配合端，配合端包括配合接口，配合接口配置为配合电连接至配合触头。导电基层是铜基层或铜合金基层。镍涂层直接设置在导电基层上。镍涂层设置在配合端处。银涂层直接设置在镍涂层上。银涂层设置在配合端处。硫化银表面层直接设置在银涂层上。硫化银表面层在配合接口处形成固体润滑剂薄膜。
7.在又一实施例中，提供一种制造低插入力触头的方法。该方法包括提供导电基层，其包括配合端，配合端包括配合接口，配合接口配置为配合电连接至配合触头。该方法包括在配合端处将银涂层施加在导电基层上。该方法直接在银涂层上形成硫化银表面层以在配合接口处限定固体润滑剂薄膜。固体润滑剂薄膜在配合接口处具有受控的厚度的硫化银材料。
附图说明
8.图1是具有根据示例性实施例的低插入力触头的电气部件的示意图。
9.图2是根据示例性实施例的低插入力触头的剖视图。
10.图3是根据示例性实施例的低插入力触头的剖视图。
11.图4是根据示例性实施例的低插入力触头的剖视图。
12.图5是说明根据示例性实施例的制造低插入力触头的方法的流程图。
13.图6是根据示例性实施例的电连接器系统的示意图。
14.图7是根据示例性实施例的低插入力触头的剖视图。
具体实施方式
15.图1是具有根据示例性实施例的低插入力触头102的电气部件100的示意图。电气部件100配置为与具有配合触头106的配合电气部件104配合。可选地，配合触头106可以是低插入力配合触头。
16.在各种实施例中，电气部件100是电连接器，例如插头连接器、插座连接器、卡缘连接器等。在其他各种实施例中，电气部件100是印刷电路板，例如电路卡。在各种实施例中，配合电气部件104是电连接器，例如插头连接器、插座连接器、卡缘连接器等。在其他各种实施例中，配合电气部件104是印刷电路板，例如电路卡。
17.在各种实施例中，触头102是冲压成形的触头，例如针脚、插座、导片、弹簧梁等。在其他各种实施例中，触头102是印刷电路板的电路触头，例如印刷电路板的电路垫或电路迹线。在各种实施例中，配合触头106是冲压成形的触头，例如针脚、插座、导片、弹簧梁等。在其他各种实施例中，触头106是电路板的电路触头，例如印刷电路板的电路垫或电路迹线。
18.低插入力触头102具有形成在触头102的表面上的固体润滑剂110。例如，固体润滑剂110形成为触头102的配合端112处的薄膜。在示例性实施例中，固体润滑剂110是触头102的化学结构的一部分。例如，触头102包括银层且固体润滑剂110是硫化银表面层，其形成为银层的外部上的薄膜。固体润滑剂110是触头102的外层或表面，并且与在表面不包括固体润滑剂110的触头(例如在触头的表面包括银层的触头)相比降低了触头102的摩擦系数。固体润滑剂110减少了当与配合触头106配合时的配合摩擦。
19.图2是根据示例性实施例的低插入力触头102的剖视图。触头102包括导电基层120，可以包括设置在导电基层120上的至少一个阻挡涂层122、124，且包括触头102的表面处的硫化银表面层130。在示例性实施例中，硫化银表面层130直接设置在涂层124上；然而，在其他各种实施例中，硫化银表面层130可以直接设置在导电基层120上，例如当导电基层120是银基层时。阻挡涂层122、124设置为增强触头102的性能。例如，阻挡涂层122、124可以提供耐腐蚀性、改善的焊接能力、改善的导电性、改善的热性能，例如增加触头102的工作温度等。硫化银表面层130形成用于触头102的固体润滑剂110，增加了触头102的润滑性。硫化银表面层130降低了与配合触头106(如图1所示)的插入力或配合力。硫化银表面层130可以增强触头102的耐久性。
20.在示例性实施例中，导电基层120是铜基层或铜合金基层。导电基层120可以是另一金属基层，例如钢基层、铝基层、银基层等。内涂层122是镍涂层。然而，在替代实施例中，内涂层122可以是除镍涂层以外的另一种类型的阻挡涂层。外涂层124是银涂层。硫化银表面层130直接在银涂层124上形成固体润滑剂110。在替代实施例中，触头102可以包括附加层。在其他各种实施例中，触头102可以不设置有镍涂层122，而是具有直接设置在导电基层120上的银涂层124。
21.涂层122、124设置在触头102的配合端112(如图1所示)处。可选地，触头102可以被
选择性地涂覆，例如在配合端112处，在触头102的其他部分不涂覆。在其他各种实施例中，除了配合端112的其他部分可以被涂覆。在各种实施例中，整个触头102被涂覆。在各种实施例中，涂层122、124通过涂覆工艺或预涂覆工艺设置在触头102上。在替代实施例中，涂层122、124可以通过其他工艺来提供。
22.在示例性实施例中，硫化银表面层130在配合端112处设置在触头102的配合接口114处。硫化银表面层130可以选择性地形成在涂层122、124的受控区域处。在其他各种实施例中，硫化银表面层130可以形成在整个涂层124上。在各种实施例中，硫化银表面层130选择性地形成在配合端112上，例如在配合接口114处，配合端112的其他区域没有硫化银表面层130。在其他各种实施例中，配合端112完全由硫化银表面层130覆盖。在其他各种实施例中，除了配合端112的其他部分可以具有形成在其上的硫化银表面层130。在各种实施例中，硫化银表面层130可以形成在整个触头102上。
23.在示例性实施例中，硫化银表面层130直接在银涂层124上主动地形成。以通过将银涂层124的表面原子转化为硫化银来形成硫化银表面层130。例如，通过银涂层124的化学处理形成硫化银表面层130，以在触头102的表面形成硫化银。可以通过受控的锈蚀工艺使银涂层124锈蚀，以在银涂层124上形成硫化银表面层130。在示例性实施例中，硫化银表面层130是通过无害化学处理工艺形成的；然而，在替代实施例中，硫化银表面层130可以通过其他化学处理工艺形成。可选地，化学处理可以是无硫化物的化学处理。硫化银表面层130形成为触头102的表面上的具有受控的厚度的薄膜。例如，硫化银表面层在银涂层124上均匀一致地堆积。可选地，硫化银表面层130可以在银涂层124上具有恒定的厚度。在示例性实施例中，硫化银表面层130的受控的厚度是接触功能的。接触功能被定义为对于电触头的预期应用足以起作用，以限定用于与配合触头配合的配合接口。当硫化银表面层130不引起触头102和配合触头之间的电连接问题时，硫化银表面层130是接触功能的。在各种实施例中，形成的硫化银表面层130形成为具有用于视觉感知的均匀着色(例如在颜色范围内)。着色可能在可见的色谱图中，例如从红色到紫色。可选地，着色可以在黄色范围内均匀着色，在绿色范围内均匀着色，在蓝色范围内均匀着色或在另一颜色范围内均匀着色。在示例性实施例中，对触头102进行处理以实现均匀的着色，这对应于在触头102的表面上形成的均匀厚度的硫化银。
24.硫化银表面层130是通过使硫基产物与银涂层124发生化学反应以在触头102的表面上化学形成硫化银而形成的。可以通过物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)等其他工艺形成硫化银表面层130。固体润滑剂110形成触头102的一部分。在各种实施例中，硫化银表面层130可以与银涂层124化学键合。因此，与施加在触头102的外表面上的其他润滑剂(例如油脂或液体润滑剂)相比，硫化银表面层130不易磨损和去除。因此，硫化银表面层130的耐用性可用于多次配合循环(例如，比施加的润滑剂多得多的配合循环)。在示例性实施例中，硫化银表面层130是导电的，为触头102提供了高效的配合接口。在示例性实施例中，硫化银表面层130是可移位的，例如在触头擦拭期间，以允许触头102和配合触头之间的电连接。
25.图3是根据示例性实施例的低插入力触头302的剖视图。低插入力触头302可以与电气部件100(如图1所示)一起使用来代替触头102(如图1所示)。
26.触头302包括导电基层320、直接设置在导电基层320上的银涂层324、以及直接设
置在银涂层324上的硫化银表面层330。在示例性实施例中，导电基层320是铜基层或铜合金基层。导电基层320可以是另一金属基层，例如钢基层、铝基层、银基层等。涂层324是银涂层。硫化银表面层330在触头302的表面处形成固体润滑剂310，增加了触头302的润滑性。硫化银表面层330降低了与配合触头106(如图1所示)的插入力或配合力。涂层324和硫化银表面层330设置在触头302的配合端312处。在其他各种实施例中，除了配合端312的其他部分可以被涂覆。在各种实施例中，整个触头302被涂覆。
27.在示例性实施例中，硫化银表面层330在配合端312处设置在触头302的配合接口314处。硫化银表面层330可以选择性地形成在涂层324的受控区域处。在其他各种实施例中，硫化银表面层330可以形成在整个涂层324上并覆盖整个涂层324。在各种实施例中，硫化银表面层330选择性地形成在配合端312上，例如在配合接口314处，配合端312的其他区域没有硫化银表面层330。在其他各种实施例中，配合端312完全由硫化银表面层330覆盖。在其他各种实施例中，除了配合端312的其他部分可以具有形成在其上的硫化银表面层330。在各种实施例中，硫化银表面层330可以形成在整个触头302上。
28.在示例性实施例中，硫化银表面层330直接在银涂层324上主动地形成。例如，通过银涂层324的化学处理形成硫化银表面层330，以在触头302的表面形成硫化银。可以通过受控的锈蚀工艺使银涂层324锈蚀，以在银涂层324上形成硫化银表面层330。在示例性实施例中，硫化银表面层330是通过无害化学处理工艺形成的；然而，在替代实施例中，硫化银表面层330可以通过其他化学处理工艺形成。硫化银表面层330形成为触头302的表面上的具有受控的厚度的薄膜。例如，硫化银表面层在银涂层324上均匀一致地堆积。可选地，硫化银表面层330在银涂层324上具有恒定的厚度。在示例性实施例中，硫化银表面层330的受控的厚度是接触功能的。在各种实施例中，形成的硫化银表面层330形成为具有用于视觉感知的均匀着色(例如在颜色范围内)。在示例性实施例中，对触头302进行处理以实现均匀的着色，这对应于在触头302的表面上形成的均匀厚度的硫化银。
29.硫化银表面层330是通过使硫基产物与银涂层324发生化学反应以在触头302的表面上化学形成硫化银而形成的。因此，固体润滑剂310形成触头302的一部分。在各种实施例中，硫化银表面层330可以与银涂层324化学键合。因此，与施加在触头302的外表面上的润滑剂(例如油脂或液体润滑剂)相比，硫化银表面层330不易磨损和去除。因此，硫化银表面层330的耐用性可用于多次配合循环(例如，比施加的润滑剂多得多的配合循环)。在示例性实施例中，硫化银表面层330是导电的，为触头302提供了高效的配合接口。在示例性实施例中，硫化银表面层330是可移位的，例如在触头擦拭期间，以允许触头302和配合触头之间的电连接。
30.图4是根据示例性实施例的低插入力触头402的剖视图。低插入力触头402可以与电气部件100(如图1所示)一起使用来代替触头102(如图1所示)。
31.触头402包括银基层420和直接设置在银基层420上的硫化银表面层430。在示例性实施例中，基层420是银或银合金基层。硫化银表面层430在触头402的表面处形成固体润滑剂410，增加了触头402的润滑性。硫化银表面层430降低了与配合触头106(如图1所示)的插入力或配合力。在示例性实施例中，硫化银表面层430在配合端412处设置在触头402的配合接口414处。硫化银表面层430可以选择性地形成在基层420上或可以形成在整个基层420上并覆盖整个基层420。
32.在示例性实施例中，硫化银表面层430直接在银基层420上主动地形成。例如，通过银基层420的化学处理形成硫化银表面层430，以在触头402的表面形成硫化银。可以通过受控的锈蚀工艺使银基层420锈蚀，以在表面上形成硫化银表面层430。在示例性实施例中，硫化银表面层430是通过无害化学处理工艺形成的；然而，在替代实施例中，硫化银表面层430可以通过其他化学处理工艺形成。硫化银表面层430形成为触头402的表面上的具有受控的厚度的薄膜。例如，硫化银表面层在银基层420上均匀一致地堆积。硫化银表面层430是通过使硫基产物与银基层420发生化学反应以在触头402的表面上化学形成硫化银而形成的。
33.图5是说明根据示例性实施例的制造低插入力触头的方法500的流程图。方法包括500包括在502提供导电基层的步骤。导电基层包括配合端，配合端包括配合接口，配合接口配置为配合电连接至配合触头。导电基层可以是铜基层或铜合金基层。
34.方法包括在504在导电基层上施加镍涂层的步骤。镍涂层可以通过镀覆镍涂层而直接施加在导电基层上。然而，在替代实施例中，镍涂层可以通过除镀覆以外的其他涂覆工艺来施加。镍涂层可以选择性地施加至导电基层，例如在配合端，留下导电基层的其他部分未被涂覆。
35.方法500包括在506在镍涂层和导电基层上施加银涂层的步骤。银涂层可以通过镀覆银涂层而直接施加在镍涂层上。然而，在替代实施例中，银涂层可以通过除镀覆以外的其他涂覆工艺来施加。银涂层可以选择性施加到镍涂层和导电基层，例如在配合端，留下其他部分未被涂覆。
36.方法500包括在508直接在银涂层上形成硫化银表面层以在配合接口处限定固体润滑剂薄膜的步骤。在各种实施例中，硫化银表面层形成为使得固体润滑剂薄膜在配合接口处具有受控的厚度。固体润滑剂薄膜可以形成为具有恒定的厚度。在各种实施例中，硫化银表面层通过用无害化学处理来化学处理银涂层而形成。硫化银表面层可以通过用化学处理处理银涂层而形成，以在银涂层上获得均匀的彩色薄膜。硫化银表面层可以通过在化学浴中处理银涂层而形成。在各种实施例中，硫化银表面层可以通过控制银涂层的锈蚀而形成。
37.图6是根据示例性实施例的电连接器系统的示意图。在图示的实施例中，电气部件100的触头102、106和配合电气部件104都是低插入力触头。在示例性实施例中，电气部件100是插头连接器，配合电气部件104是插座连接器。触头102是刀片触头或凸片触头。触头106是压缩触头，该压缩触头被配置为压靠在触头102上，以在其间形成电连接。触头106在配合时可以被压缩。在各种实施例中，触头106可以在配合过程中被压缩，例如在沿着触头102擦拭触头的过程中。触头102形成触头106的配合触头。
38.在各种实施例中，触头106是冲压成型的触头。在示例性实施例中，触头106包括一个或多个弹簧梁150，弹簧梁150可抵靠触头106偏转。在示例性实施例中，触头106是插座触头，例如具有一对弹簧梁150的分裂梁或音叉触头，弹簧梁150被配置为接合触头106的顶部和底部。触头106在第一和第二弹簧梁150之间形成容纳触头102的插座。每个弹簧梁150在主体152和弹簧梁150的远端154之间弯曲。例如，弹簧梁150可以在配合界面156处弯曲。在图示的实施例中，配合接口156可以沿着弹簧梁150的边缘，例如触头106的切割边缘。可替代地，配合接口156可以在触头106的成形侧。
39.在示例性实施例中，触头106是低插入力触头，其具有形成在触头106表面上的固
体润滑剂160。例如，固体润滑剂160在触头106的配合端162形成为薄膜。在示例性实施例中，固体润滑剂160是触头106的结构的一部分。例如，触头106包括银层，固体润滑剂160是在银层外部形成为膜的硫化银表面层。固体润滑剂160是触头106的外层或表面，并且与在表面不包括固体润滑剂160的触头(例如在触头表面包括银层的触头)相比，降低了触头106的摩擦系数。当与配合触头106配合时，固体润滑剂160减少配合摩擦。在各种实施例中，可以提供固体润滑剂160来覆盖整个触头106，例如触头106的顶部、底部和侧面。主体152和/或弹簧梁150可以被固体润滑剂160覆盖。固体润滑剂160设置在配合界面156处。
40.图7是根据示例性实施例的低插入力触头106的剖视图。触头106包括导电基层170，可以包括设置在导电基层170上的至少一个阻挡涂层172、174，并且在触头106的表面包括硫化银表面层180。在示例性实施例中，硫化银表面层180直接设置在涂层174上；然而，在其他各种实施例中，例如当导电基层170是银基层时，硫化银表面层180可以直接设置在导电基层170上。提供阻挡涂层172、174是为了增强触头106的性能。例如，阻挡涂层172、174可以提供耐腐蚀性、提高焊接能力、提高导电性、提高热性能，例如提高触头106的工作温度等。硫化银表面层180形成触头106的固体润滑剂160，增加了触头106的润滑性。硫化银表面层180降低了插入力或与配合触头106的配合力(如图1所示)。硫化银表面层180可以增强触头106的耐久性。
41.在示例性实施例中，导电基层170是铜基层或铜合金基层。导电基层170可以是另一金属基层，例如钢基层、铝基层、银基层等。内涂层172是镍涂层。然而，在替代实施例中，内涂层172可以是除镍涂层之外的另一种类型的阻挡涂层。外涂层174是银涂层。硫化银表面层180直接在银涂层174上形成固体润滑剂160。在替代实施例中，触头106可以包括附加层。在其他各种实施例中，触头106可以不具有镍涂层172，而是具有直接设置在导电基层170上的银涂层174。
42.涂层172、174设置在触头106的配合端162(如图1所示)。可选地，触头106可以被选择性地涂覆，例如在配合端162，触头106的其他部分不被涂覆。在其他各种实施例中，除了配合端162之外，可以涂覆其他部分。在各种实施例中，整个触头106被涂覆。在各种实施例中，涂层172、174通过电镀工艺或预电镀工艺设置在触头106上。在替代实施例中，涂层172、174可以通过其他工艺来提供。
43.在示例性实施例中，硫化银表面层180设置在配合端162处的触头106的配合界面156处。硫化银表面层180可以选择性地形成在涂层172、174的受控区域。在其他各种实施例中，硫化银表面层180可以形成在整个涂层174上。在各种实施例中，硫化银表面层180选择性地形成在配合端162上，例如在配合界面156处，配合端162的其他区域没有硫化银表面层180。在其他各种实施例中，配合端162完全被硫化银表面层180覆盖。在其他各种实施例中，除了配合端162之外，其他部分可以具有形成在其上的硫化银表面层180。在各种实施例中，硫化银表面层180可以形成在整个触头106上。
44.在示例性实施例中，硫化银表面层180直接主动形成在银涂层174上。硫化银表面层180可以通过将银涂层174的表面原子转化成硫化银来形成。例如，硫化银表面层180通过银涂层174的化学处理形成，以在触头106的表面形成硫化银。银涂层174可以通过受控的失泽过程来失泽，以在银涂层174上形成硫化银表面层180。在示例性实施例中，硫化银表面层180通过非危险化学处理工艺形成；然而，在替代实施例中，硫化银表面层180可以通过其他
化学处理工艺形成。硫化银表面层180在具有受控厚度的触头106的表面上形成为膜。例如，硫化银表面层均匀一致地堆积在银涂层174上。可选地，硫化银表面层180在银涂层174上可以具有恒定的厚度。在示例性实施例中，硫化银表面层180的受控厚度是接触功能的。触头功能性被定义为足以用于电触头的预期应用，以限定用于与配合触头配合的配合接口。当硫化银表面层180不会引起触头106和配合触头之间的电连接问题时，硫化银表面层180具有接触功能。在各种实施例中，硫化银表面层180被形成为具有用于视觉感知的均匀颜色(例如在颜色范围内)。颜色可以在可见光谱中，例如从红色到紫色。可选地，颜色可以在黄色范围内均匀着色，在绿色范围内均匀着色，在蓝色范围内均匀着色，或者在另一个颜色范围内均匀着色。在示例性实施例中，触头106被处理以实现均匀着色，这对应于在触头106的表面上形成的硫化银的均匀厚度。
45.硫化银表面层180通过硫基产品与银涂层174化学反应以在触头106的表面上化学形成硫化银而形成。硫化银表面层180可以通过其他工艺形成，例如物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(化学气相沉积)等。固体润滑剂160形成触头106的一部分。在各种实施例中，硫化银表面层180可以与银涂层174化学结合。这样，硫化银表面层180与施加在触头106外表面上的其它润滑剂如油脂或液体润滑剂相比，不易磨损和去除。因此，硫化银表面层180对于许多配合循环是耐用的(例如，比应用的润滑剂多得多的配合循环)。在示例性实施例中，硫化银表面层180是导电的，为触头106提供有效的配合界面。在示例性实施例中，硫化银表面层180是可移动的，例如在接触擦拭期间，以允许接触头106和配合触头102之间的电连接。
46.应该理解的是，以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离其范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。本文描述的尺寸、材料类型、各种零件的取向、以及各种零件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且绝不是限制性的，并且仅仅是示例性实施例。在阅读以上描述后，在权利要求的理念和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应该参照所附的权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“在其中”的纯英语等同物。此外，在随附的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标签，并且并非旨在对其对象施加数字要求。此外，所附权利要求的限制不是以手段加功能格式撰写的，并且并非旨在基于35u.s.c.
§
112，第六段，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用短语“用于
……
的装置”，然后是功能陈述，而没有进一步的结构。
47.相关申请交叉引用
48.本技术是2019年8月30日提交的题为“低插入力接触及其制造方法”的美国申请16/557,009的部分继续申请并要求该申请的权益，该申请的主题通过引用的方式整体并入本文。