專利名稱：柔性印刷電路板連接器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電連接器，特別地，涉及一種用于柔性電路板的電連接器。
有許多種用于與柔性印刷電路上的電路引線相連接的電連接器。其中一例是公開的美國專利4,734,053，其中，電連接器包括一個殼，其中置有叉狀接觸件。接觸件適合于插入安裝到印刷電路板(后簡稱PCB)上的通孔。柔性印刷電路被置于接觸件的叉之間，而具有一楔件及一導向肩的壓接器元件被楔入其間以保持在那里且實現電結合。柔性印刷電路向外且相對PCB成一角度以遠離殼的方向延伸，PCB上裝有殼。雖然連接器用起來很好，但在許多場合中，對具體的應用要進行改進。
PCB一般用取放機器(pick-and-place machine)來組裝。它包括一從一進帶分送裝置取下電氣元件或電子元件的頭，及將此頭或待安裝的PCB移動到要安裝電子元件的PCB平面的特定X-Y坐標處的機構。然后，此機器沿Z方向移動以把此元件放到PCB上，使得此元件的引線與PCB上的焊接盤相對應，從而在表面上安裝連接。這些機器移動非常快且重復精度高，使組裝過程迅速且高度自動化。然而，這種取放操作的限制之一是組裝工具的頭只能相對于PCB的表面上下移動。最好能夠利用取放組裝工具來實現安裝柔性印刷電路的電連接器的全部過程，并在其中插入柔性電路。
為了利用取放組裝技術在表面上安裝PCB，所有在電連接器內的接觸件的接觸焊盤必須是共面的，因而保證了與焊盤的焊接結合是充分和完美的。共面性這一要求有時小到0.1mm。這一同平面性的要求超過了裝訂機(stitching machine)的能力，因而最好來保證接觸焊盤的同平面性。
雖然此表面安裝技術提供了在焊盤處充分的電連接，最好還是把電連接器牢固地固定到PCB上。在一些應用中，電接觸面不足以把連接器以機械方法固定到殼上。在此操作中，最好不要包括可能需要第二操作來固定的鎖板結構或過盈配合特性，因為這些技術不利于采用取放機器的機器人組裝技術。因而，最好保證電連接器可以用與在PCB上定位電連接器的取放操作相匹配的操作以及與表面安裝焊接技術(SMT)相關的焊接來牢固地固定。
在一些應用中，由于相鄰設備的密度，柔性印刷電路必須在平行于PCB平面的一個平面退出連接器。此平面一般與PCB定義的Z軸相垂直。在這種類型的連接器中，通常必須先把柔性印刷電路放到距PCB一合適的Z軸高度，然后從此側插入(即X及Y軸移動)。這樣做對通常使用的設備來說是不可能的。因而，最好提供一種電連接器，在此，柔性印刷電路可以被插入到連接器中，且相應于組裝工具的Z軸運動而停止在這里，柔性印刷電路在一大致與PCB平行的平面中退出連接器。
在所想象的自動組裝操作中，楔入柔性印刷電路的電路引線使之與在連接器中的電連接器的接觸臂結合起來的壓接器應該以對稱的方式制造。此構造的一個問題是當使用叉狀接觸件將柔性印刷電路被插入到叉區域時，對稱的楔件將會受到趨于把壓接器翹起的不平衡力的作用。最好提供一種有接觸件的，且其中帶有叉式接觸部分的電連接器，在這里，柔性印刷電路被楔到其上的一個臂上，這里力被平衡掉，使得在壓接器的插入期間，施加到其上的力保持平衡。
因此，本發明的目的就是提供一種用于可以在一PCB等襯底上通過自動取放技術完全組裝的柔性印刷電路的電連接器。該目的是這樣實現的，即提供一種包括一殼和至少一個置于其內的接觸件的電連接器，每一接觸件為一帶有接觸臂和支撐臂的叉狀，在此二臂之間放置柔性印刷電路，這里，叉形是相對于一對分開放置的表面安裝腳敞開的，此接觸件還有一可以從上面放入的、且可以楔入到二臂之間以使柔性印刷電路與接觸件相結合的壓接器。
本發明的目的是提供一種具有可以與PCB的焊盤電結合的同平面表面安裝腳的電接觸件。該目的是這樣實現的，即提供一種包括帶有接觸件插接部分的連接器殼的電連接器及一組可以分別放入接觸件插接部分的接觸件，在此，每一接觸件依靠過盈配合固定在其中，它還包括一對分開的表面安裝腳，所有這些表面安裝腳都可以用具有希望平面度的平面的塊來做指向，用于把局部定位且處于裝釘初始狀態的接觸器推到其在殼中完全固定位置處所。
本發明的目的是提供一種用機械方法或電氣方法，并使用表面安裝技術可充分安裝的電連接器。實現目的的方法是提供一帶殼的電連接器及置于其間的接觸件，在此，接觸件包括一組表面安裝腳，且至少這些腳之一是用于連接器的機械固定。
本發明的目的是提供一種能以在柔性電路板的連接器側上部最小間隙連接到柔性印刷電路的電連接器。此目的的實現是通過一種電連接器來完成的，其中，柔性印刷電路是相對于安裝連接器的PCB自上加入的，在此，柔性印刷電路被楔入并與其中的接觸件相結合，且柔性印刷電路大致平行于PCB延伸。
本發明的目的是提供一種上部加入的電連接器。此目的的實現是提供一可在PCB上固定的且其上可以安裝柔性印刷電路的電連接器，此柔性印刷電路被楔入其中，與被放置在殼中的電接觸件相結合，使得壓接器可以插入其中使柔性印刷電路頂著接觸件并能平衡在插入時施加到其上的力。
本發明的另一目的是提供一種易于制造的連接器。再一目的是提供一種可以提高組裝操作速度的電連接器。而本發明的又一個目的是提供一種焊盤可以相對于連接器殼精確定位的電連接器。而本發明還有一個目的是提供一種電連接器，在此，柔性印刷電路可以在預加載位置連到其上，使得壓接器的插入產生可靠的連接。
現在將參考下列圖來說明本發明，其中
圖1是據本發明的連接到柔性印刷電路上的電連接器的上部透視圖；圖2是圖1的電連接器的局部剖開的上部透視圖；圖3是圖1所示連接器中的電接觸件的側透視圖；圖4是圖2所示電連接器的剖視圖；圖5是圖1的柔性印刷電路的一部分的上部平面圖；圖6是PCB上的焊接圖案布置的上部平面圖，電連接器與其匹配；圖7是電連接器的上部透視圖，示出了連到其上的柔性印刷電路；圖7a是圖7的電連接器的上部透視詳圖，示出了固定到連接器殼的柔性印刷電路；圖8是側剖視圖，示出了圖1的連接器內的柔性印刷電路，壓接器處于其完全固定位置；圖9是電連接器側視圖，其中的柔性印刷電路連到PCB上。
參考圖1，根據本發明的電連接器組件總體上以標號2表示。組件2包括一個有一殼6的電連接器4，其中放置了多個電接觸件8及一個壓接器10。所示出的柔性印刷電路12在其上有一組用于與連接器的接觸件8相連的電路引線14及在柔性印刷電路12上的電子元件16。其它電路引線18從電子元件16出來且與裝置20相連。電連接器4可以拆下及替換電子元件16和裝置20。
現在參考圖2，其中示出了電連接器4。電連接器殼6中固定有一組接觸件8。殼6包括通過一組腹板26互連起來的側軌22、24。這些腹板26作為隔離件形成了一組接觸件插接座28，其中放置接觸件8。殼6包括一個在軌22，24之間的，以端壁32，34作為邊界的插接區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。沿軌22伸向每一端壁32，34的是定位件44，46用于與柔性印刷電路12相配合，如下所述。每一定位件44，46延伸到軌22的導向表面48以上，且制成帶有第一和第二懸伸搭扣50、52以用于防止柔性印刷電路12脫落。
壓接器10是相對長度和寬度對稱的元件，這樣就減少了在組裝期間復雜的分類及定向的需要。壓接器10包括一個上部板54及一個自其上以T形方式延伸的楔件56，使得上部板54的部分58，60懸伸在楔件56之上。此楔件包括沿其上延伸的倒角表面62以便于組裝。楔件56插接在連接器殼6的插接區30，因而柔性印刷電路12被束縛住而與接觸件8結合起來，如將在下面所述的那樣。當壓接器10被插入到插接區30時，通過卡扣64定位，此卡扣64是以向下的方式從上部板54懸伸出來的U形元件，在此，這樣確定的開口便延伸到上部板54中。當壓接器10與殼6組裝在一起時，卡扣64被斜表面40向外撐開，直到它們通過卡扣表面42為止。在此位置處，卡扣64卡在卡扣表面42的下面，柱38向上延伸過包括在上部板54的開口部分，以此定位壓接器10。
現在參考圖3，示出了電接觸件8。電接觸件8包括具有接觸臂68和彈性臂70的叉狀接觸部分66，其間構成了開口72。此接觸臂68和彈性臂70以U形的方式從本體74上延伸而來。自體的二側向外延伸的是桿部分76，78，它們分別帶有一個偏置柱80和定位柱82。從偏置柱80和定位柱82向外反向延伸的是伸過接觸件8下部表面86的表面安裝腳84，使得下表面86相對于腳84的表面突出出來。
如圖4或圖8所示，接觸臂68和彈性臂70具有不同的結構和高度。接觸臂68比彈性臂7稍微低一點。接觸臂68包括具有支撐表面90和一個具有足夠尖的結合尖部92的接觸頭88，該接合尖部刺穿任何氧化物或可能形成在柔性印刷電路12的電路引線14上的臟物。彈性臂70包括具有尖部96的偏置頭94，此尖部96與壓接器10的楔件56相互作用，使得用于保持與電路引線14相結合的彈性通過不使偏置頭94咬入形成壓接器10的材料來得以保持。由于壓接器10一般是模制塑料元件，因而當偏置頭94使用于形成楔形件56的材料變形時，具有尖端部分96將會導致彈力隨時間推移而減少。
偏置柱80和定位柱82以與接觸臂68和彈簧臂70同樣的方向從桿部分76，78延伸而來，每一柱80，82分別在其上包括一鉤90，100以用于與殼6過盈配合，并將接觸件8固定在那里。鉤98，100用做增加相應柱80，82的橫截面。鉤98，100在每一柱80，82上朝向相同的方向，使得在插入期間，由過盈配合產生的力的反作用在相同的方向上偏置接觸件8。每一柱80，82包括一比較圓的尖端部分102，用于在插入殼6期間為接觸件8導向。柱80，82具有不同的結構以保證恰當的組裝及功能。偏置柱80比定位柱82短且包括一個使柱80能相對桿76變形的彈性部分104。偏置柱80提供了穩定殼6內的接觸件8及產生在定位柱82的方向上偏置接觸件的力。定位柱82比偏置柱80更高且具有更大的橫截面，使得它不能無意地固定到錯誤的位置處。進一步，定位柱82包括一個基本上與PCB垂直的定位表面106，連接器在此PCB上相對于殼6的參考位置安裝，使得可以使用可靠的取放組裝技術。由于在柱80、82和殼6之間的過盈配合及偏置柱80在彈性部分104處的彈性，保證了接觸件8持續偏置在表面106的方向上，因而確定了可靠的位置。
相對于前面描述的結構，在接觸件8的未端處提供了一對表面安裝腳84。此表面安裝腳84的作用是確定跨過它的線的點。另外，此表面安裝腳84能夠使多個焊盤108在PCB 110上形成電連接(圖6)。雖然每個焊盤108可以被電互連，但沒必要，也不希望這樣做。當連接器4利用表面安裝焊接技術來固定時可以使至少一個焊盤108只是用于提供與接觸件8的機械固定。另外，此表面安裝腳84提供了在PCB上的接觸件和連接器的整體的穩定性。另外，表面安裝腳按下述的方式使用以保證所有電接觸表面安裝腳84的同平面性，從而保證在PCB 110上的可靠且有效的表面安裝。
現在參考圖4，它示出了連接器4的橫截面視圖，其中，接觸件8置于殼6中而壓接器10被置于其上。接觸件8被裝釘到如圖所示的連接器殼6內未完全到位的預載位置上。在此位置，偏置柱80和定位柱82被分別放置到軌24，22內的腔112，114內。這些腔與腹板26之間構成的座部分28相對中。為了在這一局部裝釘的位置保證所有表面安裝腳84的適當的同平面性，一個具有所希望的平面度的一個表面的插入塊(未示出)裝到頂著所有接觸件8的位置，且把接觸件都推到如圖4所示的完全固定的位置。接觸件8仍在殼6中處于浮動狀態，而腳84在一具有適當公差的平面內。在插入過程中，鉤98，100及偏置柱80使得此接觸件在腔114內具有相應表面116的定位表面106的方向上受壓。這便提供了相對于連接器殼6的表面安裝腳84的確定的位置。另外，由于在接觸件8的末端處有一對表面安裝腳，因而同平面性易于以插入塊(未示出)來定義，如從圖4可以進一步看到的那樣，在軌22上的導向表面48位移到比軌24上的相應表面118還要低。
圖中示出了要被裝到連接器4內的柔性印刷電路12的一部分。此柔性印刷電路12包括一個前邊緣120和側邊緣122，構成了電路引線14的匹配界面124。前邊緣120和側邊緣122確定了可以插入到連接器4的插接區30內的舌126。沿著舌126的側邊緣122有固定缺口128，其與連接器殼6(圖2)的定位柱46相配合，使得在最初用取放機器相對于連接器殼定位時及用壓接器10的取放機器插入時固定柔性印刷電路12。定位柱44，46和缺口128之間的互相作用可以參考圖7和圖7A清楚地看出。
現在參看圖6，它示出了以標號110整體表示的PCB，它有一組與連接器4的接觸件8的表面安裝腳84相對應的焊盤108。此PCB 110包括在其上放置有焊盤108的面130。所有表面安裝腳84的同平面性與上表面130的平面性相對應。當使用了表面安裝焊接技術時，如回流焊接，表面安裝腳84固定到焊盤108上使得連接器被可靠地固定在上面。
現在參考圖7，一旦電連接器6被安裝到如上所述的PCB 110上，可能帶有連到其上的電裝置20的柔性印刷電路12可以從頂部用取放機器加入。如圖7A所示，柔性印刷電路的舌126從連接器6上面向下，使得沿側壁122形成的缺口128與柱46相對應。由于此柱至少包括二個懸伸搭扣50，52，因而在舌126被壓到其上時可將柔性印刷電路12牢固地束縛住。另外，由于懸伸搭扣50，52從柱46的體(未示出)延伸出來，因而不可能在其定位面的方向上使柔性印刷電路12移位。在插接位置處，舌126的前端120懸伸在腔30和接觸臂68之上。柔性印刷電路12也覆蓋在軌22的導向表面48上。
現在參考圖8，圖中示出了完全組裝的，剖視的電連接器組件2。如圖7所示的組件，壓接器10被放到連接器和柔性印刷電路12上。此時，柔性印刷電路就被楔件56沿倒角的表面62壓入到腔30中。在插入壓接器10的過程中，柔性印刷電路12形成在接觸臂68的支撐表面90上。必須注意由于接觸臂68比彈性臂70低且支撐表面90和彈性臂的尖部96相比具有不同的結構，因此可以平衡反作用力。這是因為柔性印刷電路12具有增加接觸臂68的高度的效果。必須保持力的平衡，使得壓接器可以被完全地且恰當地插入。另外，還必須注意在插入壓接器10期間，所有的力被加到接觸件8上。所有向下的力(在插入方向上)都作用到叉狀接觸部分66，而所有與插入方向垂直的力都被臂68、70的彈性吸收。這樣便防止任何不合適的應力被加到形成在焊接腳84處的焊接節點上。在進一步插入壓接器10時，柔性印刷電路12被充分彎折，使得其上的電路引線14與咬入電路引線14的接觸臂68的尖端92相接觸。同時，更軟的偏置頭94和上面更圓滑的尖部96由于偏置頭94的更圓滑的形狀而能通過楔件56，而且頭94不會咬入楔件56中，甚至在一段時間以后也不會，因而保持了可靠的電連接。在圖8中可以觀察到此接觸件結構的另一特性就是結合尖端92和尖部96的橫向結合點基本上在一條直線上，因而使力得到平衡，從而壓接器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。進一步，倒角62提供了彎曲柔性印刷電路12的釋放，使得自由端120不會通過一會產生施加到壓接器10上并會把壓接器10從連接器殼6中推出的力的路徑而變形。最后，由于安裝了壓接器10，上部板54的懸伸部分58與軌24的上表面118非常接近。由于軌22表面48在完全固定位置處比在軌24上的表面118低，上部板54的懸伸部分60和導向表面48定義了一個出口大致與構成組件2的元件的組裝件插入并組裝的方向相垂直的通道132。
現在參考圖9，圖中示出了安裝在PCB 110上的電連接器4，其上帶有大致與PCB 110平行延伸的柔性印刷電路。接觸件8被安裝到在印刷電路110上的焊盤108上，而包括保持元件36的搭扣結構和卡扣64確定地相結合，進一步保證了壓接器10不會從連接器殼6中退出。
權利要求
1.一種至少把柔性電路(12)上的電路引線(14)與襯底(110)上的相應接觸焊盤電連接的電連接器組件(2)，此電連接器組件(2)包括一其中有插接區(30)的連接器殼(6)；至少一個固定在殼(6)中的接觸件(8)，此接觸件(8)有一暴露在插接區(30)的接觸部分(66)和延伸過殼的表面(86)；用于與襯底(110)的接觸焊盤相結合的安裝腳(84)；及一個用于把柔性電路(12)固定在插接區(30)并使接觸部分(66)與相應的電路引線(14)相結合的壓接器(10)，其特征在于，柔性電路(12)可以在與襯底大致垂直的方向上裝入到連接器殼(6)中。
2.根據權利要求1所述的電連接器，其特征在于，所述柔性電路(12)與襯底(110)大致平行。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的電連接器，其特征在于，接觸部分(66)為叉狀結構，其上的接觸臂(68)和彈性臂(70)相對；壓接器(10)可以裝入其間，使得柔性電路(12)楔入并靠到接觸臂(68)上。
4.根據權利要求3所述的電連接器，其特征在于，壓接器(10)和接觸部分(66)被制成這樣，使得當柔性電路(12)被置于壓接器(10)和接觸臂(68)之間時，壓接器(10)的插入力能產生基本上平衡的反作用力。
5.根據權利要求4的電連接器，其特征在于，接觸臂(68)和彈性臂(70)具有不同的結構。
6.根據前述的任一權利要求的電連接器，其特征在于，接觸件(8)包括一偏置柱(80)和一定位柱(82)，這些柱(80，82)插在殼(6)插接區(30)的相對側，使得接觸件(8)從殼(6)懸伸，并沿垂直于殼(6)的單一方向偏置。
7.根據前述的任一權利要求的電連接器，其特征在于，接觸器(8)包括在插接區(30)的相對側上的第二腳(84)。
8.根據前述的任一權利要求的電連接器，其特征在于，壓接器(10)包括在其兩端處懸置的一對卡扣(64)，其與殼(6)上的卡扣表面(42)相結合以把壓接器(10)固定在殼中。
9.根據前述的任一權利要求的電連接器，其特征在于，殼(6)包括一對柱和搭扣結構(44，46)以用于固定柔性印刷電路(12)。
10.根據前述的任一權利要求的電連接器，其特征在于，彈性臂(70)包括一個抵靠壓接器(10)的鈍的尖端(96)，接觸臂(68)包括足夠尖的結合尖端(92)，以壓入相應的電路引線(14)。
全文摘要
一種電連接器組件(2),包括:具有殼(6)的電連接器(4),其中布置了多個電接觸件(8);及一個壓接器(10)。一柔性印刷電路(12)具有一組電路引線,用于與連接器的接觸件(8)及在柔性印刷電路(12)上的電子元件(16)互連。另外的電路引線(18)從電子元件(16)引出并與裝置(20)互連。電連接器(4)能夠用于切斷并替換電子元件(16)及裝置(20)。
文檔編號H01R12/24GK1179857SQ96192864
公開日1998年4月22日 申請日期1996年4月4日 優先權日1995年4月6日
發明者道爾夫·坎普施羅爾, 蘭迪·沃比特 申請人:惠特克公司