专利名称：存储卡插接件和其接触元件固位结构及其装配方法
技术领域：
本发明涉及电插接件领域，更具体地说，本发明涉及用于存储卡的插接件。
现今在个人计算机的应用中越来越多地通过与存储卡、例如与PCMCIA卡连接来接收数据输入，所说存储卡易于插入安装在计算机存储卡输入/输出端口的读卡机中和从中取出。这种卡包含有一个电路板元件，安装在其上的各种电子元器件都封装在一个导电防护罩中，形成一种小且轻的结构。在电路板的前边缘且在保护罩之外，设置有一个电插接件，该电插接件形成一个接合面，该电插接件具有一个绝缘塑料壳体，其中包含紧密排列成细窄阵列形状的多个接触元件，当存储卡插入读卡机时，这些接触元件与读卡机插接件中对应的接触元件电连接，以便在存储卡与计算机之间传输数据。这些接触元件通常为2排阵列，共68个位置。在美国专利US-5472349、US-5242310和US-5339222中公开了存储卡的一些示例；在美国专利US-5288247和US-5290174中公开了具有一个适配插接件的一种读卡机。
通常一个绝缘塑料框架包围着存储卡内的电路板周边，并且沿着插接件的侧面延伸，且与导电保护罩相连，在装配时该塑料框架以机械方式将塑料插接件壳体固定定位。在AMP公司(Harrisburg，PA)出售的一种存储卡框架套件(部件编号569627-1和569628-1)中，塑料框架部分是与保护罩的周围边缘部分一体模制而成的，并且各个塑料部分彼此之间通过例如超声波焊接连接在一起。
需要确保存储卡插接件壳体中的接触元件在装配之后保持牢固地固定在壳体中，以保证在存储卡的长期使用过程中能够承受多次配合/脱离配合的应力作用。
特别需要在装配过程中当存储卡进行超声波焊接时能确保接触元件保持定位。
本发明的插接件特别适合于存储卡装配，尤其是其中包含超声波焊接工艺的装配。这种插接件的接触元件都利用增强压配合牢固地固定在绝缘壳体的对应通道中，能够抵抗由于超声波焊接在壳体上施加的超声波能量所引起的接触元件的松动。这种插接件同样十分适合于不采用超声波焊接的情况。本发明的目的是提供具有固位部分的一种接触元件，在超声波焊接过程中在应力作用下所说固位部分与相邻通道侧壁表面配合，以便嵌入在所说壳体通道壁中，以确保其后接触元件的固位。
在一个实施例中，所形成的固位部分的后边缘向上挠曲变形超出主体部分所在平面，并且可以被细窄插槽部分的上壁沿所说壳体通道的侧壁向该平面挤压，在超声波焊接过程中弹性件在插槽上壁上施加作用力，使得当弹性固位部分恢复原状时塑料逐渐局部地流动到其周围，此后当超声波焊接结束时突出到插槽上壁所在平面之外，从而有效地嵌入所说壁中以确保接触元件固位。在一个类似的第二实施例中，所形成的固位部分其最外面的几个角部弯曲成在其相对侧边缘处偏离主体部分所在平面，以构成所说弹性件。
在一个第三实施例中，平面主体部分的一个侧边缘上形成从该侧边缘向外突出的一个固位突起部，同时在平面主体部分中沿所说侧边缘并与其相邻处形成一个狭槽，从而构成了在接触元件插入过程中在壳体腔相邻侧壁作用下能够向内挠曲变形的一个弹性条，在插入接触元件之后该弹性条持续地向所说侧壁施加垂直方向的作用力；当进行超声波焊接时，塑料逐渐流动到所说突起部周围，使得挠曲变形的弹性条向外恢复原状，并且所说突起部逐渐向外延伸到超出该突起部前后方的侧壁的其余部分之外，确保将所说接触元件定位在壳体中。
下面参照附图以举例方式介绍本发明的实施例。
图1和图2为一个存储卡的等轴装配图和部件分解视图，在存储卡的前边缘上安装有一个插接件；图3为图1和图2所示插接件的等轴视图，图中还表示了从其装配面上分解出的一个接触元件；图4和图5为本发明包含弹性固位件的第一实施例中一个接触元件的等轴正视图；图6为插接件壳体的纵向截面视图，在其上的一排通道中设置有多个接触元件；图7和图8分别为在超声波焊接之前和之后插接件的放大剖视图，在该插接件的一个通道内包含如图4至图6所示的一个接触元件；图9和图10分别为在超声波焊接之前和之后图3所示插接件的一对上通道和下通道的纵向剖视图，在所说各通道中均包含图4至图8所示接触元件，图中表示出在插接件接合时插入其中的一个适配插接件的插针；图11和图12为与图4至图10所示接触元件类似的一个接触元件的等轴正视图；图13为第三实施例中的接触元件的局部平面图，所说接触元件上具有用于固位的一个弹性条。
图1和图2表示可以应用本发明的一种存储卡组件。存储卡组件10包括一个电路板12、具有一体模制成型在周边部分上的塑料框架部分16的一个保护罩14、和安装在电路板12的前边缘20处的一个PCMCIA插接件18、以及位于后边缘24处用于与外围设备(未示出)的一根电缆连接的一个屏蔽插接件22。插接件18包括由绝缘材料制成的一个壳体26，其上包括从接合面向后或向装配面28延伸的一个通道阵列。一个接触元件阵列30设置在各个通道中，该接触元件阵列包括沿接合面在通道入口内露出的接触部分，以便与计算机(未示出)中读卡机的一个适配插接件的互补接触元件(参见图10)电连接，该接触元件阵列还包括突出的焊接尾部32，用以焊接到电路板12的对应触点上。
图3表示本发明专用于PCMCIA卡或存储卡组件的一个插接件40，该插接件具有用绝缘材料制成的一个壳体42和从配合面46向后或向装配面48延伸的两排通道44。可以看到示例性的接触元件52的焊接尾部50从装配面48向后延伸以焊接到存储卡组件的电路板上。
参见图4和图5，图中表示了本发明接触元件52的第一个实施例，所说接触元件是基本呈平面形状的部件，一个片簧形成了其接触部分54。主体部分56也是基本呈平面形状的部分，优选的是，沿其侧边缘58形成两对向后延伸的弹性固位部分60、62，该弹性固位部分具有内侧剪切边缘64、66和横向剪切后边缘68、70，以使所说弹性固位部分的一部分能够呈弧形地弯曲以一定角度延伸到所说主体部分所在平面以外，优选的是在同一个方向上弯曲，从而构成啮合部分，同时在下方的主体部分留有间隙。在插入壳体通道的过程中当与通道壁的一个相邻表面啮合时，所说的部分可以沿相反方向挠曲变形到所说平面内，并进入所说间隙中(参见图6、9和11)。
优选的是，所说接触元件是用例如0.005英寸厚的铍铜原料冲压成型的，弹性固位部分60、62可以从该平面延伸出大约0.005英寸。插槽高度可以约为0.007英寸。平面主体部分可以比插槽宽大约0.001英寸。为了便于进行插接件装配，可以很方便地如常规所述在支承条上冲压成型接触元件52，在将支承条去掉后同时将接触元件装入对应的通道44中。还可以使最前面的一对弹性固位部分60之后边缘68的高度小于最后面一对弹性固位部分62之后边缘70的高度，从而在插入过程中最后面的一对弹性固位部分使接触元件稳定固位。
在图6中，可以看到几个接触元件52插入插接件40之壳体42中的一排对应通道44中。主体部分56的侧边缘58以沿水平方向的压配合方式横向向外延伸到通道44的加宽插槽72中，插槽72的高度只是略微大于主体部分56的厚度。向上弯曲的后边缘68、70在插入到插槽72中之后已经挠曲变形到主体部分56所在平面中。片簧接触部分54的前端74也是加宽的，其两侧边缘部分76也设置在插槽72中，以便在片簧54反复地挠曲变形和恢复原状的配合过程中维持其位置。
图7至图10表示在存储卡的最后装配阶段以将相对的塑料保护罩彼此连接的过程中，当向所说插接件施加能量、例如超声波能量时，使用本发明的接触元件弹性固位部分的效果。在图7和图9中，接触元件52已经完全插入其对应的通道44中，加宽的主体部分56横向延伸到细窄的插槽72中，优选的是，所说插槽具有略小的宽度，结果使所说主体部分边缘“开槽”前进通过插槽侧壁的塑料材料。所说插槽的上壁和下壁使得所说弹性固位部分60、62至少部分地挠曲变形到所说主体部分56所在平面中的对应间隙中，从而将能量储存到固位部分中，这些能量在施加能量E之前继续在插槽上壁78上施加一个作用力。
在图8和图10中，已经对存储卡保护罩14(图1)的塑料框架部分16实施了超声波焊接，并且在所说存储卡中已经安装了插接件40，超声波焊接引起接触元件振动。在弹性固位部分60、62的后边缘68、70在应力作用下已经与插槽上壁78啮合的情况下，壳体的塑料局部软化，使得所说后边缘68、70恢复原状并且进入插槽上壁78所在平面、而后嵌入在其中。这种嵌入将所说后边缘有效地锚固在插槽上壁78中，从而确保将接触元件定位在通道中。可以相信，塑料在弹性固位部分恢复原状时还可以流入弹性固位部分空出的空间中，以增强接触元件的固位。
在图10中表示了一个代表性的适配插接件34，其中插针接触元件36从接合面46延伸到通道44中，以便被压紧在片簧接触部分54与相对的通道壁之间，并且与接触元件52电连接，进而与位于其前端20的电路板12中的电路实现电连接。
如在图11和图12中所看到的，图中表示了与接触元件52有些相似的接触元件80的一个第二实施例。沿主体部分88的两侧边缘86形成前固位部分82和后固位部分84，它们具有横向剪切的后边缘90、92。角部94、96以与接触元件52之固位部分60、62的后边缘68、70相似的方式向上弯曲延伸到主体部分88所在平面以外。
图13表示本发明的第三实施例，其中接触元件100包括一个加宽的主体部分102，沿主体部分的一个侧边缘106形成有一个弹性固位部分104。弹性固位部分104是冲压成型的并保持在主体部分所在平面内。平行于侧边缘106形成有狭槽108，使得弹性固位部分104成为有效的弹性条。当突起部110与类似于图6至图10所示插槽72的通道插槽部分的侧壁部分啮合时，弹性固位部分104的中心将朝向倚靠着插槽相对侧壁部分的主体部分102之相对侧边缘112的方向挠曲变形，从而在挠曲变形条中蓄积能量，并且将应力集中在突起部110与插槽侧壁的啮合点上。当完成超声波焊接过程时，由于集中应力的作用，与突起部相邻的塑料会发生局部流动，从而与图4至图10所示接触元件52的实施例相似，使突起部有效地嵌入在插槽侧壁所在平面中。从图13还可看到，还可以沿相对的侧边缘112形成一个凹入部114，一些塑料会从相对的插槽侧壁上流入所说凹入部中，然后固化以增强接触元件在通道中的固位。
本发明的接触元件固位结构可以应用于除存储卡插接件以外的插接件中。在本发明的存储卡插接件和接触部件的示例之外可以作出其它的变化和改进，这些变化和改进都属于本发明的构思和权利要求书所限定的范围内。
权利要求
1.一种电插接件(40)，这种插接件包括由绝缘材料制成的一个壳体(42)，在所说壳体中包含从一个接合面(46)向一个装配面(48)延伸的一个通道阵列(44)、和分别与一个对应的通道(44)相关的多个接触元件(52、80、100)，每个接触元件包括沿与所说接合面相邻的一个通道延伸的一个第一接触部分、至少设置在所说装配面附近的一个第二接触部分(50)、和在所说第一和第二接触部分(54、50)之间延伸的一个主体部分(56、88、102)，所说主体部分包括至少一个可与所说通道(44)的一个壁表面啮合的固位部分(60、62、82、84、106)，而所说主体部分的其余部分与其它通道壁表面啮合，从而在所说接触元件插入通道中时将其压配合在所说通道中，其特征在于所说的至少一个固位部分(60、62、82、84、106)是弹性的，以便在所说通道壁表面作用下挠曲变形，并且在插入之后在所说通道壁表面上施加应力，所说主体部分(56、88、102)包括一个间隙，使得所说固位部分可以挠曲变形到所说间隙中，从而当向所说插接件施加超声波时，所说弹性固位部分在所说通道壁表面上施加的应力引起周围的塑料发生局部流动，使得所说弹性固位部分可以恢复原状，且之后突出伸入所说通道壁表面所在的平面并有效地嵌入其中，这增强了所说接触元件在所说壳体中的固位。
2.一种如权利要求1所述的电插接件(40)，其特征在于所说主体部分(102)还包括沿一个侧边缘形成的一个所说的弹性固位部分(106)，所说弹性固位部分包括从所说侧边缘向外延伸的一个突起部(110)，与所说侧边缘平行且与其向内分隔开地形成有一个从所说突起部前部向其后部延伸的狭槽(108)，从而使所说弹性固位部分(106)成为当所说主体部分插入所说通道(44)的所说插槽部分(72)中时能够朝向所述主体部分的相对侧边缘(112)挠曲变形进入所说狭槽内的一个弹性条，以便在施加所说超声波能量之前形成压配合。
3.一种如权利要求1所述的电插接件，其特征在于所说主体部分(56、88)还包括相对的侧边缘(58、86)，并且沿每个所说的侧边缘还包括一个所说的弹性固位部分(60、62、82、84)，每个所说的弹性固位部分略微延伸到所说主体部分(56、88)所在平面以外以便啮合各个部分，在接触元件的插入过程中与对应的通道壁表面啮合时，所说弹性固位部分(60、62、82、84)大致挠曲变形到所说主体部分(56，88)所在的平面中，并且由于在施加所说超声波能量之前所说主体部分与其它相对的通道壁表面之间的相互推压，所说弹性固位部分在所说通道壁表面上施加作用力，此后所说弹性固位部分(60、62、82、84)恢复原状。
4.一种如权利要求3所述的电插接件(40)，其特征在于沿所说主体部分(56、88)的所说侧边缘(58、86)形成有与所说弹性固位部分(60、82)沿轴向向后分隔开的附加弹性固位部分(62、84)，所说附加弹性固位部分(62、84)比所说的弹性固位部分(60、82)更加向所说平面之外突出。
5.一种如权利要求3所述的电插接件，其特征在于每个所说的弹性固位部分(60、62)包括平行于对应的主体部分侧边缘(58)的一个剪切边缘(64、66)、其向后为延伸到所说对应侧边缘的一个剪切后边缘(68、70)，所说弹性固位部分(68、70)具有这样的形状，使得所说剪切后边缘(68、70)突出于所说主体部分(56)所在平面，以构成所说啮合部分。
6.一种如权利要求3所述的电插接件(40)，其特征在于每个所说的弹性固位部分(82、84)包括从所说主体部分的一个对应侧边缘(86)向内横向延伸的一个剪切后边缘(90、92)，所说弹性固位部分(82、84)具有这样的形状，使得所说弹性固位部分与所说剪切后边缘(90、92)相邻的最外角部(94、96)突出于所说主体部分(88)所在平面，以构成所说啮合部分。
7.一种用于电插接件(40)的接触元件(52、80、100)，所说接触元件是一个一体式导电部件，它包括分别位于其相应端部的一个第一接触部分(54)和一个第二接触部分(50)、和位于所说第一接触部分与第二接触部分之间的一个主体部分(56、88、102)，所说主体部分是平面形状的，并且包括至少一个固位部分(60、62、82、84、106)，其特征在于
所说固位部分(60、62、82、84、106)是弹性的，并且包括从所说主体部分(56、88、102)向外突出到一个啮合部分的一个突起部，所说主体部分包括沿所说固位部分形成的一个间隙，使得所说固位部分可以挠曲变形到所说间隙中。
8.一种装配插接件(40)的方法，该方法包括以下步骤提供一个塑料壳体(42)，其具有至少一个延伸到一个装配面(48)的通道(44)；提供一个接触元件(52、80、100)，其包括一个主体部分(56、88、102)，在所说主体部分上形成有至少一个弹性固位部分(60、62、82、84、106)，所说弹性固位部分包括从所说主体部分向一个啮合部分延伸的一个部分；将所说接触元件(52、80、100)从所说接合面(48)插入所说塑料壳体(42)的一个对应通道(44)中，使得所说主体部分(56、88、102)设置在仅仅略大于所说主体部分的通道部分(72)中，从而在插入之后使所说至少一个弹性固位部分(60、62、82、84、106)的啮合部分与所说通道部分(72)的一个相邻表面啮合，进而发生挠曲变形以在该表面上施加应力作用；和向所说插接件(40)施加足以使所说至少一个弹性固位部分(60、62、82、84、106)的啮合部分的塑料局部软化的能量，使得所说弹性固位部分可以恢复原状，从而在施加所说能量之后，所说啮合部分延伸到所说通道部分表面中，以便有效地嵌入其中，从而将所说接触元件(52、80、100)固位在所说外壳(42)中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所说能量是超声波能量。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所说主体部分(56、88)包括至少四个所说的固位部分(60、62、82、84)。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于所说主体部分(56、88、102)是平面形状的，并且包括在插入时约束在所说通道(44)之插槽部分(72)内的侧边缘部分，并且所说至少一个弹性固位部分(60、62、82、84、106)沿各个所说的侧边缘部分限定形成。
全文摘要
一种例如用于存储卡的电插接件(40),包括一通道阵列(44),其中分别设置有接触元件(52、88、100)。每个接触元件(52、80、100)包括沿其主体部分(56、88、102)形成的至少一个弹性固位部分(60、62;82、84;106),当接触元件插入时所说弹性固位部分在通道(44)壁的作用下发生挠曲变形。当施加超声波能量E时,壳体上与弹性固位部分啮合区(68、70;94、96;110)相邻的塑料发生局部流动,使得弹性固位部分可以恢复原状,且此后延伸到通道壁表面中并有效地嵌入其中,从而将接触元件固位在通道中。
文档编号H01R13/40GK1241310SQ97180840
公开日2000年1月12日 申请日期1997年12月12日 优先权日1996年12月20日
发明者R·D·迪克逊, L·卡斯塔纳, D·L·凯姆米克 申请人:惠特克公司