专利名称：柔性印刷电路板连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电连接器，特别地，涉及一种用于柔性电路板的电连接器。
有许多种用于与柔性印刷电路上的电路引线相连接的电连接器。其中一例是公开的美国专利4,734,053，其中，电连接器包括一个壳，其中置有叉状接触件。接触件适合于插入安装到印刷电路板(后简称PCB)上的通孔。柔性印刷电路被置于接触件的叉之间，而具有一楔件及一导向肩的压接器元件被楔入其间以保持在那里且实现电结合。柔性印刷电路向外且相对PCB成一角度以远离壳的方向延伸，PCB上装有壳。虽然连接器用起来很好，但在许多场合中，对具体的应用要进行改进。
PCB一般用取放机器(pick-and-place machine)来组装。它包括一从一进带分送装置取下电气元件或电子元件的头，及将此头或待安装的PCB移动到要安装电子元件的PCB平面的特定X-Y坐标处的机构。然后，此机器沿Z方向移动以把此元件放到PCB上，使得此元件的引线与PCB上的焊接盘相对应，从而在表面上安装连接。这些机器移动非常快且重复精度高，使组装过程迅速且高度自动化。然而，这种取放操作的限制之一是组装工具的头只能相对于PCB的表面上下移动。最好能够利用取放组装工具来实现安装柔性印刷电路的电连接器的全部过程，并在其中插入柔性电路。
为了利用取放组装技术在表面上安装PCB，所有在电连接器内的接触件的接触焊盘必须是共面的，因而保证了与焊盘的焊接结合是充分和完美的。共面性这一要求有时小到0.1mm。这一同平面性的要求超过了装订机(stitching machine)的能力，因而最好来保证接触焊盘的同平面性。
虽然此表面安装技术提供了在焊盘处充分的电连接，最好还是把电连接器牢固地固定到PCB上。在一些应用中，电接触面不足以把连接器以机械方法固定到壳上。在此操作中，最好不要包括可能需要第二操作来固定的锁板结构或过盈配合特性，因为这些技术不利于采用取放机器的机器人组装技术。因而，最好保证电连接器可以用与在PCB上定位电连接器的取放操作相匹配的操作以及与表面安装焊接技术(SMT)相关的焊接来牢固地固定。
在一些应用中，由于相邻设备的密度，柔性印刷电路必须在平行于PCB平面的一个平面退出连接器。此平面一般与PCB定义的Z轴相垂直。在这种类型的连接器中，通常必须先把柔性印刷电路放到距PCB一合适的Z轴高度，然后从此侧插入(即X及Y轴移动)。这样做对通常使用的设备来说是不可能的。因而，最好提供一种电连接器，在此，柔性印刷电路可以被插入到连接器中，且相应于组装工具的Z轴运动而停止在这里，柔性印刷电路在一大致与PCB平行的平面中退出连接器。
在所想象的自动组装操作中，楔入柔性印刷电路的电路引线使之与在连接器中的电连接器的接触臂结合起来的压接器应该以对称的方式制造。此构造的一个问题是当使用叉状接触件将柔性印刷电路被插入到叉区域时，对称的楔件将会受到趋于把压接器翘起的不平衡力的作用。最好提供一种有接触件的，且其中带有叉式接触部分的电连接器，在这里，柔性印刷电路被楔到其上的一个臂上，这里力被平衡掉，使得在压接器的插入期间，施加到其上的力保持平衡。
因此，本发明的目的就是提供一种用于可以在一PCB等衬底上通过自动取放技术完全组装的柔性印刷电路的电连接器。该目的是这样实现的，即提供一种包括一壳和至少一个置于其内的接触件的电连接器，每一接触件为一带有接触臂和支撑臂的叉状，在此二臂之间放置柔性印刷电路，这里，叉形是相对于一对分开放置的表面安装脚敞开的，此接触件还有一可以从上面放入的、且可以楔入到二臂之间以使柔性印刷电路与接触件相结合的压接器。
本发明的目的是提供一种具有可以与PCB的焊盘电结合的同平面表面安装脚的电接触件。该目的是这样实现的，即提供一种包括带有接触件插接部分的连接器壳的电连接器及一组可以分别放入接触件插接部分的接触件，在此，每一接触件依靠过盈配合固定在其中，它还包括一对分开的表面安装脚，所有这些表面安装脚都可以用具有希望平面度的平面的块来做指向，用于把局部定位且处于装钉初始状态的接触器推到其在壳中完全固定位置处所。
本发明的目的是提供一种用机械方法或电气方法，并使用表面安装技术可充分安装的电连接器。实现目的的方法是提供一带壳的电连接器及置于其间的接触件，在此，接触件包括一组表面安装脚，且至少这些脚之一是用于连接器的机械固定。
本发明的目的是提供一种能以在柔性电路板的连接器侧上部最小间隙连接到柔性印刷电路的电连接器。此目的的实现是通过一种电连接器来完成的，其中，柔性印刷电路是相对于安装连接器的PCB自上加入的，在此，柔性印刷电路被楔入并与其中的接触件相结合，且柔性印刷电路大致平行于PCB延伸。
本发明的目的是提供一种上部加入的电连接器。此目的的实现是提供一可在PCB上固定的且其上可以安装柔性印刷电路的电连接器，此柔性印刷电路被楔入其中，与被放置在壳中的电接触件相结合，使得压接器可以插入其中使柔性印刷电路顶着接触件并能平衡在插入时施加到其上的力。
本发明的另一目的是提供一种易于制造的连接器。再一目的是提供一种可以提高组装操作速度的电连接器。而本发明的又一个目的是提供一种焊盘可以相对于连接器壳精确定位的电连接器。而本发明还有一个目的是提供一种电连接器，在此，柔性印刷电路可以在预加载位置连到其上，使得压接器的插入产生可靠的连接。
现在将参考下列图来说明本发明，其中
图1是据本发明的连接到柔性印刷电路上的电连接器的上部透视图；图2是图1的电连接器的局部剖开的上部透视图；图3是图1所示连接器中的电接触件的侧透视图；图4是图2所示电连接器的剖视图；图5是图1的柔性印刷电路的一部分的上部平面图；图6是PCB上的焊接图案布置的上部平面图，电连接器与其匹配；图7是电连接器的上部透视图，示出了连到其上的柔性印刷电路；图7a是图7的电连接器的上部透视详图，示出了固定到连接器壳的柔性印刷电路；图8是侧剖视图，示出了图1的连接器内的柔性印刷电路，压接器处于其完全固定位置；图9是电连接器侧视图，其中的柔性印刷电路连到PCB上。
参考图1，根据本发明的电连接器组件总体上以标号2表示。组件2包括一个有一壳6的电连接器4，其中放置了多个电接触件8及一个压接器10。所示出的柔性印刷电路12在其上有一组用于与连接器的接触件8相连的电路引线14及在柔性印刷电路12上的电子元件16。其它电路引线18从电子元件16出来且与装置20相连。电连接器4可以拆下及替换电子元件16和装置20。
现在参考图2，其中示出了电连接器4。电连接器壳6中固定有一组接触件8。壳6包括通过一组腹板26互连起来的侧轨22、24。这些腹板26作为隔离件形成了一组接触件插接座28，其中放置接触件8。壳6包括一个在轨22，24之间的，以端壁32，34作为边界的插接区30。沿端壁的外表面布置的是搭扣元件36，此搭扣元件36有一上部的定位柱38，斜表面40和卡扣表面42。沿轨22伸向每一端壁32，34的是定位件44，46用于与柔性印刷电路12相配合，如下所述。每一定位件44，46延伸到轨22的导向表面48以上，且制成带有第一和第二悬伸搭扣50、52以用于防止柔性印刷电路12脱落。
压接器10是相对长度和宽度对称的元件，这样就减少了在组装期间复杂的分类及定向的需要。压接器10包括一个上部板54及一个自其上以T形方式延伸的楔件56，使得上部板54的部分58，60悬伸在楔件56之上。此楔件包括沿其上延伸的倒角表面62以便于组装。楔件56插接在连接器壳6的插接区30，因而柔性印刷电路12被束缚住而与接触件8结合起来，如将在下面所述的那样。当压接器10被插入到插接区30时，通过卡扣64定位，此卡扣64是以向下的方式从上部板54悬伸出来的U形元件，在此，这样确定的开口便延伸到上部板54中。当压接器10与壳6组装在一起时，卡扣64被斜表面40向外撑开，直到它们通过卡扣表面42为止。在此位置处，卡扣64卡在卡扣表面42的下面，柱38向上延伸过包括在上部板54的开口部分，以此定位压接器10。
现在参考图3，示出了电接触件8。电接触件8包括具有接触臂68和弹性臂70的叉状接触部分66，其间构成了开口72。此接触臂68和弹性臂70以U形的方式从本体74上延伸而来。自体的二侧向外延伸的是杆部分76，78，它们分别带有一个偏置柱80和定位柱82。从偏置柱80和定位柱82向外反向延伸的是伸过接触件8下部表面86的表面安装脚84，使得下表面86相对于脚84的表面突出出来。
如图4或图8所示，接触臂68和弹性臂70具有不同的结构和高度。接触臂68比弹性臂7稍微低一点。接触臂68包括具有支撑表面90和一个具有足够尖的结合尖部92的接触头88，该接合尖部刺穿任何氧化物或可能形成在柔性印刷电路12的电路引线14上的脏物。弹性臂70包括具有尖部96的偏置头94，此尖部96与压接器10的楔件56相互作用，使得用于保持与电路引线14相结合的弹性通过不使偏置头94咬入形成压接器10的材料来得以保持。由于压接器10一般是模制塑料元件，因而当偏置头94使用于形成楔形件56的材料变形时，具有尖端部分96将会导致弹力随时间推移而减少。
偏置柱80和定位柱82以与接触臂68和弹簧臂70同样的方向从杆部分76，78延伸而来，每一柱80，82分别在其上包括一钩90，100以用于与壳6过盈配合，并将接触件8固定在那里。钩98，100用做增加相应柱80，82的横截面。钩98，100在每一柱80，82上朝向相同的方向，使得在插入期间，由过盈配合产生的力的反作用在相同的方向上偏置接触件8。每一柱80，82包括一比较圆的尖端部分102，用于在插入壳6期间为接触件8导向。柱80，82具有不同的结构以保证恰当的组装及功能。偏置柱80比定位柱82短且包括一个使柱80能相对杆76变形的弹性部分104。偏置柱80提供了稳定壳6内的接触件8及产生在定位柱82的方向上偏置接触件的力。定位柱82比偏置柱80更高且具有更大的横截面，使得它不能无意地固定到错误的位置处。进一步，定位柱82包括一个基本上与PCB垂直的定位表面106，连接器在此PCB上相对于壳6的参考位置安装，使得可以使用可靠的取放组装技术。由于在柱80、82和壳6之间的过盈配合及偏置柱80在弹性部分104处的弹性，保证了接触件8持续偏置在表面106的方向上，因而确定了可靠的位置。
相对于前面描述的结构，在接触件8的未端处提供了一对表面安装脚84。此表面安装脚84的作用是确定跨过它的线的点。另外，此表面安装脚84能够使多个焊盘108在PCB 110上形成电连接(图6)。虽然每个焊盘108可以被电互连，但没必要，也不希望这样做。当连接器4利用表面安装焊接技术来固定时可以使至少一个焊盘108只是用于提供与接触件8的机械固定。另外，此表面安装脚84提供了在PCB上的接触件和连接器的整体的稳定性。另外，表面安装脚按下述的方式使用以保证所有电接触表面安装脚84的同平面性，从而保证在PCB 110上的可靠且有效的表面安装。
现在参考图4，它示出了连接器4的横截面视图，其中，接触件8置于壳6中而压接器10被置于其上。接触件8被装钉到如图所示的连接器壳6内未完全到位的预载位置上。在此位置，偏置柱80和定位柱82被分别放置到轨24，22内的腔112，114内。这些腔与腹板26之间构成的座部分28相对中。为了在这一局部装钉的位置保证所有表面安装脚84的适当的同平面性，一个具有所希望的平面度的一个表面的插入块(未示出)装到顶着所有接触件8的位置，且把接触件都推到如图4所示的完全固定的位置。接触件8仍在壳6中处于浮动状态，而脚84在一具有适当公差的平面内。在插入过程中，钩98，100及偏置柱80使得此接触件在腔114内具有相应表面116的定位表面106的方向上受压。这便提供了相对于连接器壳6的表面安装脚84的确定的位置。另外，由于在接触件8的末端处有一对表面安装脚，因而同平面性易于以插入块(未示出)来定义，如从图4可以进一步看到的那样，在轨22上的导向表面48位移到比轨24上的相应表面118还要低。
图中示出了要被装到连接器4内的柔性印刷电路12的一部分。此柔性印刷电路12包括一个前边缘120和侧边缘122，构成了电路引线14的匹配界面124。前边缘120和侧边缘122确定了可以插入到连接器4的插接区30内的舌126。沿着舌126的侧边缘122有固定缺口128，其与连接器壳6(图2)的定位柱46相配合，使得在最初用取放机器相对于连接器壳定位时及用压接器10的取放机器插入时固定柔性印刷电路12。定位柱44，46和缺口128之间的互相作用可以参考图7和图7A清楚地看出。
现在参看图6，它示出了以标号110整体表示的PCB，它有一组与连接器4的接触件8的表面安装脚84相对应的焊盘108。此PCB 110包括在其上放置有焊盘108的面130。所有表面安装脚84的同平面性与上表面130的平面性相对应。当使用了表面安装焊接技术时，如回流焊接，表面安装脚84固定到焊盘108上使得连接器被可靠地固定在上面。
现在参考图7，一旦电连接器6被安装到如上所述的PCB 110上，可能带有连到其上的电装置20的柔性印刷电路12可以从顶部用取放机器加入。如图7A所示，柔性印刷电路的舌126从连接器6上面向下，使得沿侧壁122形成的缺口128与柱46相对应。由于此柱至少包括二个悬伸搭扣50，52，因而在舌126被压到其上时可将柔性印刷电路12牢固地束缚住。另外，由于悬伸搭扣50，52从柱46的体(未示出)延伸出来，因而不可能在其定位面的方向上使柔性印刷电路12移位。在插接位置处，舌126的前端120悬伸在腔30和接触臂68之上。柔性印刷电路12也覆盖在轨22的导向表面48上。
现在参考图8，图中示出了完全组装的，剖视的电连接器组件2。如图7所示的组件，压接器10被放到连接器和柔性印刷电路12上。此时，柔性印刷电路就被楔件56沿倒角的表面62压入到腔30中。在插入压接器10的过程中，柔性印刷电路12形成在接触臂68的支撑表面90上。必须注意由于接触臂68比弹性臂70低且支撑表面90和弹性臂的尖部96相比具有不同的结构，因此可以平衡反作用力。这是因为柔性印刷电路12具有增加接触臂68的高度的效果。必须保持力的平衡，使得压接器可以被完全地且恰当地插入。另外，还必须注意在插入压接器10期间，所有的力被加到接触件8上。所有向下的力(在插入方向上)都作用到叉状接触部分66，而所有与插入方向垂直的力都被臂68、70的弹性吸收。这样便防止任何不合适的应力被加到形成在焊接脚84处的焊接节点上。在进一步插入压接器10时，柔性印刷电路12被充分弯折，使得其上的电路引线14与咬入电路引线14的接触臂68的尖端92相接触。同时，更软的偏置头94和上面更圆滑的尖部96由于偏置头94的更圆滑的形状而能通过楔件56，而且头94不会咬入楔件56中，甚至在一段时间以后也不会，因而保持了可靠的电连接。在图8中可以观察到此接触件结构的另一特性就是结合尖端92和尖部96的横向结合点基本上在一条直线上，因而使力得到平衡，从而压接器10可以可靠地被固定住，因而不再需要使用保持元件62和卡扣64。进一步，倒角62提供了弯曲柔性印刷电路12的释放，使得自由端120不会通过一会产生施加到压接器10上并会把压接器10从连接器壳6中推出的力的路径而变形。最后，由于安装了压接器10，上部板54的悬伸部分58与轨24的上表面118非常接近。由于轨22表面48在完全固定位置处比在轨24上的表面118低，上部板54的悬伸部分60和导向表面48定义了一个出口大致与构成组件2的元件的组装件插入并组装的方向相垂直的通道132。
现在参考图9，图中示出了安装在PCB 110上的电连接器4，其上带有大致与PCB 110平行延伸的柔性印刷电路。接触件8被安装到在印刷电路110上的焊盘108上，而包括保持元件36的搭扣结构和卡扣64确定地相结合，进一步保证了压接器10不会从连接器壳6中退出。
权利要求
1.一种至少把柔性电路(12)上的电路引线(14)与衬底(110)上的相应接触焊盘电连接的电连接器组件(2)，此电连接器组件(2)包括一其中有插接区(30)的连接器壳(6)；至少一个固定在壳(6)中的接触件(8)，此接触件(8)有一暴露在插接区(30)的接触部分(66)和延伸过壳的表面(86)；用于与衬底(110)的接触焊盘相结合的安装脚(84)；及一个用于把柔性电路(12)固定在插接区(30)并使接触部分(66)与相应的电路引线(14)相结合的压接器(10)，其特征在于，柔性电路(12)可以在与衬底大致垂直的方向上装入到连接器壳(6)中。
2.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述柔性电路(12)与衬底(110)大致平行。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电连接器，其特征在于，接触部分(66)为叉状结构，其上的接触臂(68)和弹性臂(70)相对；压接器(10)可以装入其间，使得柔性电路(12)楔入并靠到接触臂(68)上。
4.根据权利要求3所述的电连接器，其特征在于，压接器(10)和接触部分(66)被制成这样，使得当柔性电路(12)被置于压接器(10)和接触臂(68)之间时，压接器(10)的插入力能产生基本上平衡的反作用力。
5.根据权利要求4的电连接器，其特征在于，接触臂(68)和弹性臂(70)具有不同的结构。
6.根据前述的任一权利要求的电连接器，其特征在于，接触件(8)包括一偏置柱(80)和一定位柱(82)，这些柱(80，82)插在壳(6)插接区(30)的相对侧，使得接触件(8)从壳(6)悬伸，并沿垂直于壳(6)的单一方向偏置。
7.根据前述的任一权利要求的电连接器，其特征在于，接触器(8)包括在插接区(30)的相对侧上的第二脚(84)。
8.根据前述的任一权利要求的电连接器，其特征在于，压接器(10)包括在其两端处悬置的一对卡扣(64)，其与壳(6)上的卡扣表面(42)相结合以把压接器(10)固定在壳中。
9.根据前述的任一权利要求的电连接器，其特征在于，壳(6)包括一对柱和搭扣结构(44，46)以用于固定柔性印刷电路(12)。
10.根据前述的任一权利要求的电连接器，其特征在于，弹性臂(70)包括一个抵靠压接器(10)的钝的尖端(96)，接触臂(68)包括足够尖的结合尖端(92)，以压入相应的电路引线(14)。
全文摘要
一种电连接器组件(2),包括:具有壳(6)的电连接器(4),其中布置了多个电接触件(8);及一个压接器(10)。一柔性印刷电路(12)具有一组电路引线,用于与连接器的接触件(8)及在柔性印刷电路(12)上的电子元件(16)互连。另外的电路引线(18)从电子元件(16)引出并与装置(20)互连。电连接器(4)能够用于切断并替换电子元件(16)及装置(20)。
文档编号H01R12/24GK1179857SQ96192864
公开日1998年4月22日 申请日期1996年4月4日 优先权日1995年4月6日
发明者道尔夫·坎普施罗尔, 兰迪·沃比特 申请人:惠特克公司