专利名称：薄断面的板对板连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电连接器，尤其是涉及用于在平行电路板之间互连电路的板对板电连接器。
美国专利5199884号公开了一种用于在平行电路板之间互连电路的无间隙配接的小型连接器。此专利中的连接器包括为实现高密度互连而靠近中心线设置的接头，例如距中心线0.5mm(0.020英寸)左右。接头的弹性设计以及壳体要求有一个约5mm(0.20英寸)的最小高度，这意味着要连接的电路板之间距不能小于5mm。
随着诸如小型便携式计算机和类似装置之类的电子设备的更加小型化，要求连接器能容许电路板设置在3.0至4.0mm(0.118至0.157英寸)量级的较小叠置高度内，并且还要求这种薄断面连接器接头也能用于高密度互连。
本发明的目的在于提供一种电连接器组件，该组件包括第一和第二连接器，它们具有相应的第一和第二壳体以及相应的第一和第二电接头，电接头以至少一排之方式固装于相应壳体中。第一和第二接头包括相应的第一和第二接头部分，它们可以沿第一和第二连接器的配合界面电接触。每个第一接头部分连至一轴向延伸的中间部分，后者靠近第一壳体的一内壁，在配合时第一接头部分可横向挠曲。每个第二接头部分是一柱状部分，它沿第二壳体的一外壁轴向延伸并可与第一接头部分配合。第一接头部分是一个从中间部分向外延伸的正交臂并包括一个接触表面。第二接头的柱状部分向内离开第二壳体的一外壁并包括一个接触表面，当第一和第二连接器配合时，第一和第二接头的接触表面彼此滑动接触，并在平行于第二壳体的外壁的横方向上使臂挠曲。柱状部分沿臂延伸并超过它，从而形成弹性偏压配合。
本发明展示了一种具有代表性的薄断面板对板连接器组件，此组件包括一个插头和一个插座，它们均具有相应的壳体和设在壳体的边缘上的薄金属接头阵列，其中心线与印刷电路板上的电路的中心线一致(complimentary)。接头包括为焊连至电路板而在一公共平面中从壳体伸出的边缘接触表面。插座中的接头具有一C形基体，插头的接头具有L形结构。
本发明的目的还在于提供一种电接头，此接头具有防止焊料流入连接器壳体的装置。每一接头包括一个具有相对的侧表面和第一及第二部分的基体，第一部分界定了一主体，此主体具有一个沿其外缘延伸的接触表面，以用于电连接至电路板上的电路。第二部分可固装于壳体中并包括一个接触部分，以便与相配合的连接器的一互补接头配接。主体的至少一个侧表面上包括至少一个隔断，此隔断至少在主体的边缘接触表面和第二基体部分之间延伸。在将接头固装于连接器壳体中并将壳体安装至电路板上时，边缘接触表面与电路板上的电路电连接，并且接触表面焊连至电路上，该隔断防止焊料流入连接器壳体中。基体侧表面上可设置一个或多个隔断。在优选实施例中，插座和插头的接头还包括设在至少一侧上的多个凹槽，以防止当连接器焊至电路板时焊料流至配合区域。
本发明还提供了一种用于调节平行电路板之间的叠置高度的方法，即，提供了另一种插头接头，其中L形部件的主体的宽度可根据能提供所希望的叠置高度的要求加以选择。
因此，本发明的一个特征是提供了具有小的叠置高度的改进的板对板电连接器。
本发明的另一特征是提供了一种薄断面的板对板连接器组件，此组件适于互连位于平行电路板的表面上的各种类型的电路，所述的平行电路板的电路间具有极其靠近的中心线。
本发明的再一特征是提供了一种薄断面的连接器组件，即使在每个可配接的接头对间稍有不对正的情况下，该组件也能使接头配合，并因此容许多排固定安装于多个连接器中的接头同时配接，从而确定了一种能补偿偏差的排列结构。
下面参照附图以示例之方式描述本发明的实施方案，附图中
图1是本发明的连接器组件的放大的透视图，其中插座和插头是相互分开的;
图2是插头壳体的配接侧的透视图;
图3是图1的连接器组件的放大的局部示意图，其中插座和插头的接头与相应的壳体是分离的;
图4是该组件的剖视图，它示出在插座和插头配接之前的插头和已装至相应电路板上的插座;
图5是沿图4的5-5线截取的端视图;
图6是与图4相似的剖视图，它示出相配接的插座和插头;
图7是沿图6的7-7线截取的剖视图;
图8与图4相似，它示出具有比图4-7所示结构高的叠置高度的插座和插头;
图9是与图8相似的示意图，它示出相配接后的连接器组件;
图10是插座和插头接头的一侧的透视图，这些接头用于图1-7所示的实施例中;
图11是沿图10的11-11线截取的剖视图;
图12与图10相似，它示出插座和插头接头的另一侧;
图13是沿图12的13-13线截取的剖视图;
图14是根据本发明制造的插头接头的另一实施例的一侧的透视图，此接头正如图8和9的实施例所示的那样;
图15与图14相似，它示出插头接头的另一侧;
图16是焊连至电路板的一电路焊盘上的插座接头的局部的放大示意图。
参照图1、2、3和4，连接器组件20包括一个插座22和一个插头70，插座22中设有多个插座接头44，插头70中设有多个接头92。插座22包括一个具有一底壁26的壳体24，底壁26具有内主表面28和外主表面30。底壁26还包括多个在内外主表面28和30之间延伸的接头容纳槽32。插座壳体24还包括相对置的侧壁34和相对置的端壁38。底壁26、侧壁34和端壁38共同界定一腔体42，此腔体42的构形适于在插座22和插头70相配合时接纳插头70的一部分。端壁38包括孔40，当插座22和插头70相配合时，孔40用于容纳插头壳体72的导柱78。
如图1至4所示，插头70包括一个插头壳体72和多个接头容纳孔84，壳体72具有一底壁74和相对置的主表面76及80，孔84沿底壁74延伸。底壁74的内表面76包括前伸的导柱78，当插头70配接至插座22上时，导柱78用于与插座壳体24中的相应孔40啮合。底壁74的外表面80包括导柱82，后者用于将插头70装至电路板116，这可在图4-6中观视清楚。底壁74的内主表面76还包括一个纵向延伸的中央壁86。多个侧壁88实质上垂直于中央壁86并在各孔84之间延伸，而且界定了内开口空腔90，这些空腔90用于容纳相应插座的配合部分和插头接头44、92，正如下面将更详细地描述的那样。
插座和插头壳体24、72最好均由耐高温材料诸如液晶聚合物或类似材料制造。所选材料必须能经受约250℃的温度，这种情况通常是在焊接工艺中遇到的，例如红外回流热焊接或现有技术中公知的其它方法。在图10和12中清楚示出的插座接头44具有C形基体46，基体46具有相对的主表面45和47。基体46包括主体48、中间部分60和臂62。主体48具有一个外接触表面50，用于连接电路板112上的相应电路焊盘114，如图4-7和16所示。主体48包括多个从主表面45向外延伸的凹口或凸台52、53，它们用于辅助插座接头44定位于相应槽32中。在此优选实施例中，插座接头44由约0.15mm(0.006英寸)厚的金属坏材制成。所选金属最好具有105-125千磅/英寸2的高屈服强度，以保证在装配的组件中形成足够大的法向力。凸台52、53辅助缓冲槽32内的空隙，这样接头44的另一主表面47可保持平贴槽32中的一个壁。特别是，凸台53的位置还影响弹臂66的弹性，并决定了传至主体48的应力值。
主体48还包括一个固位装置54，当接头44插入槽32中时，固位装置54啮合插座壳体24的表面。在图4中还可看出，当接头44插入其相应的槽32中时，臂62和中间部分60的一部分伸入插座腔体42中。插头44的主体48还包括一个具有凹口55的短腿56，凹口55用于容纳侧壁34。如图4、10、12和16所示，主体48还包括位于其每侧的两个槽58，用以防止焊料59落入插座腔体中，如图16所示。为保证与电路板112上的电路焊盘114的良好焊连，接头44的外缘50有一凹口51，它容许焊缝在接头44的薄边缘下扩展，正如图16中所看到的。中间部分60包括一个内斜缘61。这种倾斜使应力沿中间部分60和臂62的长度均匀分布，从而使插座接头44的弹性最佳化。臂62比主体48短，并在其导引端64上具有一个切成圆角的部分66，如图11所示。圆形表面66提供了一个滑轨和一个接触表面68，以便在插座22和插头70配合时与插头接头92的相应接触表面110接合，正如下面将更详细地描述的那样。
参照图4和5，插座22是这样装配的将C形接触部件44从底壁26的外表面30插入其相应槽32中，以便臂62伸入腔体42中。正如在图4中所能看到的，主体48的下部从壳体24的外表面30延伸，其凹口55容纳相应的壳体侧壁34，且固位装置54啮合一个内壁表面。正如从图5中清楚看到的那样，凸台52和53使接头44保持贴靠槽32的一个壁。焊料防溢槽58靠近底壁26的外表面30定位。图4还示出，插座22具有其端接头44和外缘接触表面50，后者置于电路板112的相应电路焊盘114上。图16中示出，接头44焊至电路焊盘上，且还示出槽58的功能。
如图10、12和13所示，插头接头92具有L形构造并包括一个主体94和一个从主体内端延伸的横柱104，主体94具有内、外表面93、95。主体94还包括一个较薄的区域96，它界定了一个薄的外缘接触表面98，用于与电路板116上的相应电路118衔接，如图4-7所示。接头92最好由厚度约为0.32mm(0.0126英寸)磷青铜或类似金属坯材制成，在薄区域96处厚度最好降至0.23mm，以提供接触边缘表面98。插头接头92还包括位于其一侧的焊料防溢槽102。柱104包括一个固位区域106，用于使接头92保持于壳体基板74中，柱104的导引端具有一个切成圆角的楔状部分108，用于导引接触表面110，正如在图10、12和13中更清楚地看到的那样。
L形插头接头92是这样装配至插头壳体72上的将柱104从基板74的外表面80插入相应孔84中，以便接头的主体94抵靠壳体72的外表面80，而且柱104的直侧靠近侧壁88之一延伸进入空腔90，这可从图4和5中看出。相应的接头92通过固位区域106固装在插头壳体中且基本上处于压配合。
在装配插座22和插头70时，插头接头92的柱104的导引表面108以滑动配合方式连接插座接头44的弹性臂62的相应接触表面68。当柱104朝插座壳体24的底臂滑动时，表面108在与装配轴正交的方向上偏压弹性臂62。当柱104偏压弹性臂62时，插座接头62的中间部分60弯曲，从而在两个接触部件之间提供了足够大的法向力。法向力的大小可通过调节槽32相对于孔84的位置并由此确定弹性臂62的偏移量来控制。当插座22和插头70完全配接时，柱104伸过弹性臂62并处于弹性偏置配合状态。所构成的组件20具有薄的断面，从而使板对板间距减至最小，如图6和7所示。
接头44、92和壳体22、72的构形以及接头44的高偏置力提供了一个薄断面的连接器组件，这将容许接头44和92相配合，甚至是在每一可配对的接头44和92彼此间稍不对正的情况下，因此容许多个连接器10中的多排刚性安装的接头44和92同时配接，从而确定了一种能补偿偏差的排列结构。
从图10和12中可以看出，凸台52和53仅位于接头44的一侧。因此，当两排插座接头44象图1和3中所示的那样插入壳体24中时，第一排中的全部接头44在相应的槽32中偏向公共的第一方向，而处于第二排中的全部接头44偏向与第一方向相反的公共的第二方向。插头接头基体94的形状使插头接头92偏向其相应孔84的一侧，如图1、3和7所示。因此，在第一排中的插头接头92的偏向与插座接头44的偏向相反，从而使相应的接触表面66和110能彼此配合。同理，在第二排中的插头接头92的偏向与插座接头44的偏向相反，从而使相应的接触表面66和110在第二排中彼此配合。通过将两排中的接头44和92以其中的接头44按相反方向偏移的方式定位，在配合过程中，由插座接头44在一排中产生的扭矩为由另一排中的接头44在相反方向产生的扭矩所抵消。
图8、9、14和15示出了采用插头接头192的另一实施例，其中，接头主体194较宽，从而在装配连接器120时在平行的电路板之间提供了一个较大的重叠高度。接头192的L形主体194包括较薄的区域196和相应的槽202，以便以与前述之相同方式防止焊料溢散。为减小接头192的电容，基体194还可包括一个孔197，正如在上述图中可看到的。图8示出了装配前的连接器组件120，图9示出的则是装配后的组件120。
权利要求
1.一种电连接器组件，包括第一和第二连接器，它们具有相应的第一和第二壳体以及相应的第一和第二电接头，这些电接头在相应壳体中以至少一排的方式固装；第一和第二接头包括相应的第一和第二接触部分，这些部分可沿第一和第二连接器的配合界面进行电接触，每个所述的第一接触部分连至一个轴向延伸的中间部分，此中间部分靠近第一壳体的一个内壁，并可在配合时横向挠曲，每个所述的第二接触部分是一个沿第二壳体的一个外壁轴向延伸的柱状部分，并且可与所述的第一接触部分衔接；第一接触部分是一个从中间部分向外延伸的正交壁，并且包括一个接触表面；第二接头的柱状部分向内离开第二壳体的一个外壁，并包括一个接触表面；在第一和第二连接器相配合时，第一接头和第二接头的接触表面彼此滑动接触，并使臂在平行于第二壳体的所述外壁的横方向上挠曲，柱状部分沿臂延伸并超过它，从而与之弹性偏压配合。
2.根据权利要求1的连接器组件，其特征在于，第一和第二壳体包括两排相应的第一和第二接头，它们固装于相应的壳体中，第一排中的所有接头偏向公共的第一方向，而第二排中的所有接头偏向公共的第二方向，第二方向与第一方向相反。
3.根据权利要求1的连接器组件，其特征在于，第一和第二接头包括一个基体，此基体具有相对的侧表面和第一及第二部分，第一部分界定了一个主体，此主体具有沿其外缘延伸的一个接触表面，此接触表面用于电连接至电路板上的电路，所述的第二部分可固装至所述壳体中，并包括一个用于与一互补接头配合的接触部分;主体的至少一个侧表面包括至少一个隔断部分，此部分至少跨越主体的边缘接触表面和第二基体部分之间区域延伸;当将接头固装在相应的连接器壳体中并将壳体连至电路板上时，边缘接触表面与电路板上的电路电接触，而且接触表面焊连至电路上，隔断部分防止焊料流入连接器壳体。
4.根据权利要求3的电连接器组件，其特征在于，主体的两侧表面均包括至少一个隔断，此隔断至少在跨越主体的边缘接触表面和第二基体部分之间的区域延伸。
5.根据权利要求3或4的电连接器组件，其特征在于，至少一个隔断是一个凹槽。
6.根据权利要求3或4的电连接器组件，其特征在于，至少一个侧表面包括两个凹槽。
7.一种适于固装在一连接器壳体中的电接头，该接头包括一个基体，它具有相对的侧表面和第一及第二部分，所述的第一部分界定了一个具有一接触表面的主体，所述接触表面沿主体的一外缘延伸，用于电连接至电路板的电路，所述的第二部分可固装于所述壳体中，并包括一个接触部分，用于与一互补的接头配合;所述主体的至少一个所述侧表面包括至少一个隔断，此隔断至少在跨越所述边缘接触表面和所述第二基体部分之间的区域上延伸;当将所述接头固装在所述连接器壳体中且将所述壳体固定至电路板上时，所述边缘接触表面与所述电路板上的所述电路电接触，所述接触表面焊连至所述电路，所述隔断防止焊料流入所述连接器壳体中。
8.根据权利要求7的电接头，其特征在于，所述主体的两个侧表面包括至少一个隔断，此隔断至少在跨越所述边缘接触表面和所述第二基体部分之间的区域上延伸。
9.根据权利要求7或8的电接头，其特征在于，所述的至少一个隔断是一凹槽。
10.根据权利要求9的接头，其特征在于，所述的至少一个隔断是两个凹槽。
全文摘要
薄断面连接器含插座和插头，它们各具有固装相应接头阵列的壳体，接头设在壳体边缘处并包括在一公共平面中从壳体伸出的边缘接触表面以便焊连至电路上。各插座接头具有C形构造并包括主体、中间部分和臂，臂界定了适于与相应插头接头表面相配合的接触表面，臂垂直于轴第一方向上延伸。各插头接头具有L形构造并包括主体和平行于所述轴从主体延伸的导柱，导柱的侧表面界定了用于与相应插座接头相配合的表面。
文档编号H01R12/16GK1112739SQ9510144
公开日1995年11月29日 申请日期1995年1月20日 优先权日1994年1月21日
发明者小·M·W·恩格勒, D·J·萨默斯 申请人:惠特克公司