专利名称：用于印刷电路板的电气接插件的制作方法
技术领域：
本发明涉及将电子元件电气连接的接插件。更具体地，涉及一种将印刷电路板电气连接的高速、大容量接插件。
背景技术：
由于通常的印刷电路板的制作尺寸有限，一些电子应用场合需要借助接插件将印刷电路板跨过所需距离地侧向对齐并电气连接。电信号和电力通过接插件在印刷电路板之间传送。
典型的用于侧向相邻印刷电路板的接插件包括与电接头连接的插座，这些电接头在印刷电路板的顶面上并靠近顶面的相邻边缘。这些插座具有焊接在印刷电路板上的电接头上的导电接头。接插件还包括一个具有两个连接的晶片的柔性电路。晶片具有导电层和导电接头。一个晶片上的各导电接头与另一个晶片上相应的导电接头通过沿一个导电层延伸的轨迹连接。每个晶片设置在插座上从而使晶片的导电接头与插座上的导电接头对齐，借此在印刷电路板之间形成电路。柔性电路通过拧入印刷电路板相对侧上的垫板(bolster plate)的螺钉固定在插座和印刷电路板上。螺钉向柔性电路和插座上施加装配力，从而使柔性电路、插座以及印刷电路板保持电气连接。
通常，典型的接插件包括多个沿印刷电路板顶面彼此连重叠的柔性电路，从而使得每个柔性电路沿印刷电路板侧向延伸不同的距离，并且每个柔性电路在印刷电路板的上方垂直延伸不同的距离。
典型的接插件存在一些缺点。首先，如果螺钉配用薄垫片，就不能有效施加足够的装配力，使柔性电路的所有导电接头与插座的导电接头有效接合。另外，螺钉不能在具有多个导电层的柔性电路上施加足够的装配力进行连接，因此限制了柔性电路的导电接头可以连接的轨迹的数量。这样接插件处理的电信号数量有限且速度低。螺钉可以紧固在更大的垫板上，以便提供足够大的装配力，从而连接更多的柔性电路的导电接头和插座，并能有效固定具有多个导电层的柔性电路，然而，更大的垫板进一步增加了接插件的整体轮廓，并限制印刷电路板在电子应用场合的多功能性。
第二，由于装配力主要施加在每个螺钉的固定位置，装配力在柔性电路上分配不均匀。无论垫板的尺寸有多大，许多柔性电路上的导电接头因此不能与插座上相应的导电接头接合。装配力不均匀分布导致通过接插件的电信号传送量和频率受限。
最后，通过使用多个柔性电路来增加电信号的传送量和频率，就要求垫板更薄，才能吸收更多的螺钉装配力。此外，不同柔性电路的纵横方向长度不同，使得通过每个柔性电路的电信号经受的感应不同。这样，电信号通过不同柔性电路的传送速度不同，通过次数也不同。这种频率上的差别造成沿印刷电路板的电力和数据分布不一致，限制了电子应用中的运行速度。
因此，需要提出一种能够解决上述问题的接插件。
发明内容
本发明的电气接插件包括彼此邻近设置的第一、第二电路板。第一、第二电路板各具有一个第一边和第二边。第一柔性电路与所述第一、第二电路板的第一边电气连接，在两个电路板之间传送电信号。一对第一装配件各有一个弹簧、一个底板和一个盖板。弹簧具有被压在底板和所述盖板之间的顶部和底部。顶部与所述底板、盖板之一接合，底部与底板、盖板中的另一个接合，所述盖板在所述底板和所述盖板上施加装配力，其中所述第一装配件对将所述第一柔性电路压向所述第一、第二电路的第一边。
图1表示本发明一个实施例中上接插件和邻近的印刷电路板的等角投影俯视图；图2表示本发明一个实施例中上接插件和下接插件的侧视图，印刷电路板设置在上、下接插件之间；图3表示图2中的上下接插件和印刷电路板的分解等角投影图；图4更具体地表示出插座的等角投影俯视图；图5表示本发明一个实施例中装配件的局部等角投影图；
图6表示本发明另一实施例中装配件的分解等角投影俯视图；图7表示本发明另一实施例中上接插件的侧视图；图8表示本发明一个实施例中印刷电路板的俯视图；图9表示本发明一个实施例中弓形弹簧的等角投影俯视图；图10表示本发明一个实施例中装配件的局部等角投影视图。
具体实施例方式
图1表示本发明一个实施例中的上接插件10以及相邻的印刷电路板14的等角投影俯视图。印刷电路板149被设置在箱形底盘(图中未示)内、彼此相对处于所需横向距离的位置上。薄柔性电路26与各印刷电路板14在接合边62附近电气连接并在印刷电路板之间延伸。柔性电路26通过薄矩形装配件30与各印刷电路板14牢牢固定，装配件30借助螺钉32和印刷电路板14和柔性电路26相连。装配件30沿箭头A的方向向下对柔性电路26和印刷电路板14施加预装配力，保持柔性电路26与印刷电路板14的电气连接。
图2表示本发明一个实施例中上接插件10和下接插件12的侧视图，上下接插件之间为印刷电路板14。印刷电路板14具有上下边54和58。下接插件12在印刷电路板14下面、在印刷电路板之间延伸，由装配件30沿箭头B方向向上推压柔性电路26和印刷电路板14。上、下接插件10和12包括设置在各印刷电路板14的上、下边54和58上，并靠近结合边62的薄矩形插座34。插座34由柔性电路26覆盖并与柔性电路26电气连接。工作时，电信号通过上下接插件10和12的方向相对的柔性电路26在插座34和印刷电路板14之间传送。
上下接插件10和12的装配件30互相对齐，并通过螺钉32互相连接(图1)。互相对齐的装配件30彼此施加预装配力，保持柔性电路26、插座34以及印刷电路板14牢固地压在一起，从而保持电气连接。上下接插件10和12的装配件30彼此施加抗力，因此印刷电路板14不会变弯，也不会被任何一个装配件30施加的装配力损坏。此外，插座34、装配件30以及柔性电路26在纵轴108方向上具有较低的轮廓，所以上下接插件10和12超出印刷电路板14的封装(如上下边)的空间很少。这样，印刷电路板14可以在空间有限的电子元件中使用。
如图8所示，印刷电路板14包括靠近结合边62的上下两边54和58上的薄金属镀层或栅格阵列焊接区(LGAs)110。LGAs 110具有电接头(图中未示)。LGAs 110并不是正好在上下侧54和58上彼此相对排列，因为LGAs110附近的印刷电路板14内的电路高度集中，LGAs 110在箭头E的方向彼此沿上下边54和58侧向偏置。例如，上边54的LGAs 110可以设置在边62附近，而下边58的LGAs 110可以设置在离边62具有一定距离，并不正好排列在上边54的LGAs 110的下方。
图4详细图示插座34。插座34为具有绝缘部分66的柔性薄晶片，绝缘部分66设置在相对两侧上，并围绕大量贯穿插座34的导电接头70。
图3表示分解开的上下接插件10和12以及印刷电路板14的等角投影视图。每个上下接插件10和12都包括以对称方式逐个层叠的装配件30、柔性电路26以及插座34。柔性电路26包括两个通过弧形柔性电路部分78彼此连接的薄晶片74。晶片74包括与插座34上的导电接头70对齐排列的导电接头(图中未示)。晶片74还包括具有轨迹的导电层。轨迹跨过弧形柔性电路部分78在晶片之间延伸，并将晶片74上的相应导电接头连接。
插座34设置在印刷电路板上下边54和58上，从而对齐导电接头70，并使导电接头70与LGAs110内的电接头电气连接。这样，印刷电路板14发出的电信号通过LGAs110内的电接头传送到插座34内的电接头70。因为插座34很薄，电信号通过几乎不经受感应，因而可以高频通过。而且，由于插座34薄且具有柔性，只需要很小的装配力就可以使LGAs内的电接头保持电气连接。当柔性电路26设置在插座34上，晶片74的导电接头与插座34的导电接头70电气连接，这样，电信号通过轨迹在插座34之间传送(因而，也在印刷电路板14之间传送)。
图5表示本发明一实施例中装配件30的局部等角投影图。装配件30包括一个框架或底板82，框架或底板82具有带凹槽84的接触面106，凹槽84用来容纳并保持柔性梁或弓形弹簧86。每个弓形弹簧86具有一个顶部90和相对的底部94。通过将底部94设在凹槽84相对两端的横挡98之间，将弓形弹簧86预安装在底板82内。弓形弹簧86装在沿纵轴114延伸的凹槽84中，该纵轴114设置成与接触面106平行，且该弹簧在垂直于接触面106延伸的一个平面内被弯曲成曲线。
弓形弹簧86通过矩形压板或盖板102被进一步保持在底板82中。盖板102借助在底板82内沿凹槽84设置的卡子(未示出)形成的周边突条(未图示)卡在凹槽84内。盖板102与弓形弹簧86配合，使得弓形弹簧86被压在盖板102和底板82之间。盖板102向下沿箭头D方向为顶部90施压，迫使两个底部94纵向彼此相对向外伸展。因此，弓形弹簧86在盖板102中心、沿顶部90、按照箭头C方向施加向上的阻力。因为装配件30包括几个弓形弹簧86，每个弹簧沿箭头C的方向给盖板102施加装配力，装配力平均分布在装配件30的整个接触面106上。
装配件30包括螺纹支架189，螺纹支架用来容纳螺钉32(图1)，该螺钉将相对对齐的装配件30彼此相连。
回到图3，装配件30在上下接插件内定位，从而使螺纹支架189对准穿过柔性电路26内的孔118以及插座34，进入印刷电路板14；盖板82(图5)抵靠柔性电路26的晶片对齐。接着用螺钉将装配件30与印刷电路板14连接，每个装配件30紧紧压住晶片74。
回到图2，上接插件10的装配件30完成安装后，在箭头A的方向经过盖板82施加向下的装配力，作用到柔性电路26、插座34以及印刷电路板14上，使得印刷电路板14、插座34以及柔性电路26被保持在电接头内，减少了干扰和阻抗。同样，装配好的下接插件12的装配件30在箭头B方向上经过盖板82施加向上的装配力，作用到柔性电路26、插座34以及印刷电路板14上，使得印刷电路板14、插座34以及柔性电路26被保持在电接头内，减少了干扰和阻抗。相对定位的上下接插件10和12吸收并阻碍相对的装配力，从而防止印刷电路板14在箭头A或箭头B的方向上发生弯曲。上下接插件10和12的柔性电路26大小相同，因此电信号通过柔性电路26的传送距离相同，经受相同的感应，进而按照同一频率进行传送。
图9表示本发明另一实施例中弓形弹簧88的等角投影俯视图。该弓形弹簧88包括从底部94彼此相向向内延伸的分叉尖头180。弯曲条188具有在底部94之间延伸并被缺口184分开的顶部190。
图10表示具有图9中的弓形弹簧88的装配件200的局部等角投影视图。弓形弹簧88被容纳在沿纵轴308延伸的凹槽84内，纵轴308与接触面106平行，且该弓形弹簧位于垂直于接触面106延伸的一个平面内。工作中，弓形弹簧88被压在盖板102和底板82之间，从而使顶部90和分叉尖头180被盖板102沿箭头X方向压缩，底部94在箭头Y方向上被底板82顶住。当弯曲条与盖板102保持接触时，缺口184允许分叉尖头180被压进底板82。这样分叉尖头180施加的装配力直接作用于底板82的中心，从而使装配件200的装配力可以均匀分布在柔性电路26上(图3)。
图6表示本发明另一实施例中装配件250的分解等角投影视图。对于装配件250，可以将图2中的上下接插件10和12或其它任何数量的接插件对齐。盖板148容纳并保持双弓形弹簧144。每个弹簧144具有两个顶部190、两个底部194以及一脚部192，并被底板140覆盖在盖板148内。每个弹簧144沿纵轴280延伸，该纵轴与底板140平行，所述弹簧在垂直于底板140的平面内弯曲，使顶部190靠近盖板148而底部194远离盖板148。螺钉32(图1)插入底板140内的孔164，从而将装配件250固定到印刷电路板14(图3)上，而插座34(图3)和晶片74(图3)保持在它们之间。由于相对对齐的两个装配件250通过螺钉连接在一起，底板140在箭头M的方向上推压脚部192并压缩弹簧144，从而使顶部190将装配力沿箭头M方向传给盖板148。装配件250通过盖板148施加装配力，将晶片74和插座34紧紧对压在印刷电路板14上，从而保持电气连接。
因为装配件30、200和250具有较低轮廓，装配件30、200和250可以用在多个不同的插接件上。例如，图7示出插接件10的俯视图，其中装配件200彼此相对对齐，将单个柔性电路26保持在印刷电路板14的顶边54上。在另一个实施例中，装配件200也可以与垫板连接。
在另一个实施例中，装配件30、200和250在印刷电路板14的上下边54和58上保持和柔性电路26重叠，从而使一个柔性电路26与另一个柔性电路26相对。再有，装配件30、300和250可以与装配件和垫板相应连接。
实施例中描述的插接件有几个优点。第一，弓形弹簧沿垂直轴的轮廓较低，能够施加大的装配力。这样，装配件将具有任意数量导电层的柔性电路的导电接头与插座的导电接头连接起来，从而使插接件能够在很小的空间内高速传送大量电信号。此外，装配件相对对齐并彼此连接，而不是和垫板对齐并连接，这样，插接件沿垂直轴的轮廓较低，因此可以在很多空间受限的场合使用。
再有，由于插接件上下边彼此对齐，电信号通过相对的柔性电路传送相同的距离，经受的感应也相同。两个相对排列的柔性电路的使用也使得电信号可以得到高速大容量的处理。另外，插接件上下的装配件的彼此相对对齐，可防止印刷电路板在装配件的装配力作用下变弯。
权利要求
1.一种电气接插件，包括彼此靠近的第一、第二电路板，所述第一、第二电路板具有第一、第二边；第一柔性电路，其与所述第一、第二电路板的第一边电气连接并在第一、第二电路板之间传送电信号；一对第一装配件，其中每一个都具有一个弹簧、一个底板和一个盖板，所述弹簧具有被压缩在所述底板和所述盖板之间的顶部和底部，所述顶部与所述底板和所述盖板之一配合，所述底部与所述底板和所述盖板中的另一个配合，从而在所述底板和所述盖板上施加装配力，所述一对第一装配件将所述第一柔性电路压向所述第一、第二电路板的所述第一边。
2.如权利要求1所述的电气接插件，还包括一个插座，所述插座在所述第一柔性电路和所述第一、第二电路板之间进行电气互连，所述插座、所述第一柔性电路以及所述第一、第二电路板均具有对齐的电接头，以便传送所述电信号。
3.如权利要求1所述的电气接插件，其中，所述弹簧被保持在所述底板的一个凹槽内，所述弹簧被压缩在所述底板和所述盖板之间，这样所述底板和所述底部相对抗地配合，从而使所述顶部将所述装配力传递给所述盖板。
4.如权利要求1所述的电气接插件，其中，所述弹簧具有弧形条和分叉尖头，所述弧形条被在所述底部之间延伸的缺口分开，所述分叉尖头从所述底部向内延伸，这样，当所述弹簧被压缩在所述底板和所述盖板之间时，所述分叉尖头压向所述底板，所述条压向所述盖板。
5.如权利要求1所述的电气接插件，其中，所述弹簧具有两个顶部且底部与脚部相连，所述弹簧被压在所述盖板和所述底板之间，这样，由于所述底部和脚部被所述盖板阻抗，所以所述顶部经过所述底板传递所述装配力。
6.如权利要求1所述的电气接插件，还包括一个第二柔性电路，该第二柔性电路与所述第一、第二电路板的所述第二边电气连接，以及，一对第二装配件，该对第二装配件将所述第二柔性电路压向所述第一、第二电路板的所述第二边。
全文摘要
本发明公开了一种电气接插件。该接插件包括彼此靠近的第一、第二电路板。第一、第二电路板分别具有一个第一边和一个第二边。一个第一柔性电路与所述第一、第二电路板的所述第一边电气连接，在两个电路板之间传送电信号。一对第一装配件分别具有一个弹簧、一个底板以及一个盖板。弹簧具有顶部以及被压缩在所述底板和所述盖板之间的底部。顶部与所述底板和所述盖板之一配合，底部与所述底板和所述盖板中的另一个配合，从而向所述底板和所述盖板施加装配力，其中所述一对第一装配件将所述第一柔性电路压向所述第一、第二电路板的所述第一边。
文档编号H05K3/36GK1479413SQ0314099
公开日2004年3月3日 申请日期2003年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者乔纳森·W·古德温, 乔纳森 W 古德温, 小唐纳德·P·阿马拉尔, 德 P 阿马拉尔, S 奥尔登第三, 韦恩·S·奥尔登第三, 佩特罗塞利, 威廉·佩特罗塞利 申请人:蒂科电子公司