專利名稱：低斷面零插力插座的制作方法
技術領域：
本發明涉及電連接器的領域，具體涉及到將集成電路組件連接到印刷電路板上的插座。
具有各種結構的電連接器可以將集成電路(IC)組件連接到印刷電路(PC)板上。此類連接器還為計算器臺架提供了通用性，可以便利地拆卸象微處理器那樣的主要部件，并且能更換成升級的產品。例如，用于這種用途的一種典型的連接器就是低插力(LIF)插座，它是由包括許多小孔的一個絕緣體構成的。這些孔中各自容納一個彈簧觸點，觸點的尾部延伸通過插座的絕緣體，并且被焊接在PC-板電路上。IC組件可以插入LIF插座，從而將IC組件連接到PC板上。在IC組件的端子(插頭)被插入LIF插座的孔時，孔內的彈簧觸點膨脹或是變形。這樣就會在IC組件的插頭和LIF插座的彈簧觸點之間形成摩擦連接，使IC組件與PC板形成電氣和機械的連接。
這種公知的LIF插座的一個缺點是在插入IC組件時需要很大的插力。結果，IC組件上精密的端子在插入LIF插座中對應的孔時就會受到損傷。另外，如果用一個LIF插座將IC組件連接到PC板上，具有大量(例如有300多個)端子的IC組件所需要的插力會超過PC板組件的承受能力。
為了克服這些缺點，已經有人發明了零插力(ZIF)的插座，并且已經在工業中普遍使用了。如
圖1所示，公知的ZIF插座包括一個滑動連接到基座102上的頂板100。頂板100上有許多通孔104。基座102上包含許多對應的孔106，用于容納彈簧元件108，每個彈簧元件上有一個尾部110。尾部110從設在母板(未示出)中的許多對應的開口中伸出，并且被焊接在母板電路上。慣用的ZIF插座還包括位于頂板100上一個升高部分116內側的一個凸輪軸114。轉動一個桿118可以使凸輪軸114作用在基座102上，從通過尾部110固定在母板上的基座102上拆下頂板100。
如果將例如微處理器的一個IC組件(未示出)插入打開的ZIF插座，IC組件的插頭可以從頂板100的孔104中伸出。當插座處在打開位置時，孔104沒有對準對應的彈簧元件108，因此，在IC組件的插頭和彈簧元件108之間不會發生接觸。當桿118被向下轉動時，凸輪軸114在基座102上施加一個力，使頂板100相對于基座102移動，這樣就能使IC組件的插頭與彈簧元件108對齊并且嚙合。
盡管慣用的ZIF插座比LIF插座有所改進，但是仍然存在許多缺陷。例如，高阻抗的尾部110會影響公知的ZIF插座的電氣性能。阻抗的普遍定義是一個電路對流過的交流或是其他特定頻率交變電流的總的阻力。本領域的技術人員都知道，用于導電的材料越少，導體的阻抗就越高。在高頻電路中，阻抗對表面面積很小的導體的電氣性能是一個限制因素，因為高頻電流是沿著導體的表面而不是在導體內部流動的。因此，由于尾部110的表面面積比較小，并且使用這種ZIF插座的微處理器要求的工作頻率很高，這些因素的組合會影響普通ZIF插座的電氣性能。這樣，如果在安裝在插座上的微處理器和安裝在電路板上的高速緩沖存儲器等器件之間使用高頻總線，插座的導電性能就會成為限制性的參數。
此外，普通ZIF插座的構造往往是封裝和布局問題的根源。除了微處理器之外，計算機母板還要承載多個由電路構成的擴展卡，這些電路可以增強計算機系統的功能和通用性。由于普通ZIF插座的斷面較大，并且不斷發展的更強大的微處理器會產生更多的熱量，微處理器需要安裝一個巨大的散熱器，當微處理器被裝在母板上時，往往不可能為直立安裝的整個擴展卡留出底部的邊沿。這樣就會減少擴展卡插槽的數量，由于微處理器組件的體積很大，使得母板沒有足夠的空間來連接所有需要的擴展卡。
為了減少擴展卡插槽的損失，在現有技術中往往要采用低斷面的加大散熱器。這種散熱器的平面面積通常比ZIF插座的面積大。因此，如果散熱器的幾何形狀使得ZIF插座的桿118(圖1)在插座處于打開位置時不能脫離散熱器，在連接或是從母板上拆卸微處理器時就必須首先拆掉散熱器。然而，拆卸散熱器并不是一件容易的事，因為通過需要將散熱器永久性地焊接在微處理器上。因此，普通ZIF插座的使用對有效的散熱器幾何形狀及其排列是有限制的。
另外，隨著移動式計算機的發展，縮小計算機臺架尺寸的問題變得越來越重要了，臺架上諸如微處理器一類的主要部件應該能夠便于更換。然而，由于空間的限制，具有大斷面構造和笨重的連桿機構的普通ZIF插座不能適應便攜式計算機的要求。
因此而需要提供一種能夠克服上述缺陷的低斷面ZIF插座，它的阻抗很低，在高頻數字信號的應用中可以提供優異的電氣性能，盡量減少擴展卡插槽的損失，可以在不拆除散熱器的情況下拆卸微處理器，允許使用各種幾何形狀和排列方式的散熱器，并且能夠在便攜式計算機中使用。
從以下的詳細說明和附圖中可以進一步認識本發明的其他優點。
在一個特定的實施例中，本發明的低斷面ZIF插座包括許多直接安裝在母板內的彈性觸點。這種低斷面ZIF插座還包括一個具有許多通孔的不導電支撐板，其通孔用來接收微處理器組件的插頭。低斷面ZIF插座的支撐板被滑動連接到母板上，并且被定位在彈性觸點上方。在母板中設有一個垂直偏心凸輪推進器，用來移動支承微處理器的支撐板，使其朝著微處理器插頭與裝在母板中的彈性觸點嚙合的位置往復移動。
以下要借助附圖用舉例而并非限制性的方式來說明本發明，在附圖中圖1是一種公知的ZIF插座的局部截面透視圖；圖2是按照本發明一個實施例的低斷面ZIF插座的透視圖；圖3是圖2的低斷面ZIF插座的截面透視圖；圖4是在圖2的低斷面ZIF插座中采用的彈性觸點的透視圖；圖5是圖2的低斷面ZIF插座的一個垂直偏心凸輪推進器的透視圖；圖6是圖5的垂直偏心凸輪推進器的一個截面圖；圖7是圖5的垂直偏心凸輪推進器在各種排列狀態下的頂視圖；圖8是圖2的低斷面ZIF插座在解鎖位置上的一個截面圖；圖9是圖2的低斷面ZIF插座在鎖定位置上的一個截面圖；圖10是圖2的低斷面ZIF插座在承載一個帶加大散熱器的微處理器時的截面圖；圖11是圖2的低斷面ZIF插座中的另一實施例的彈性觸點的透視圖；圖12是按照本發明另一實施例的低斷面ZIF插座的一個透視圖；圖13是圖12的低斷面ZIF插座的L-形軌道的透視圖；圖14是具有多個縱向安裝槽的一種低斷面ZIF插座的一個頂視圖；圖15是包括一個水平凸輪推進器的一種低斷面ZIF插座的透視圖。
為了便于表示，這些附圖不是按比例畫出的。在所有附圖中，相同的部件用相同的標號來表示。
以下的全部說明和具體細節都是為了為本發明提供更加詳盡的解釋。然而，在沒有這些細節的情況下仍可以實現本發明。在其他例子中，為了避免對本發明造成不必要的模糊，沒有表示或是說明某些公知的元件。因此，說明書和附圖應該被認為是解釋性的，而不是限制性的。
圖2是按照本發明一個實施例的低斷面ZIF插座的透視圖。該插座包括一個用緊固件204活動連接到PC板(例如一個母板)202上的不導電支撐板200。支撐板200相對于PC板202的移動方向是由嚙合緊固件204的平行的縱向縫隙208和210來限定的。支撐板200上具有許多通孔212，用來接收微處理器的端子(未示出)。支撐板200還包括一個橫向的縫隙214，它可以與轉動連接在PC板202上的一個垂直偏心凸輪推進器216嚙合。
如圖3所示，緊固件204可以包括各式各樣的已知緊固件，例如具有端頭218，柱體222以及開縫的鎖定腿226的一種塑性咬合鉚釘。緊固件204被鎖定在設在PC板202中的對應的開口230內。在板200的頂面和端頭218的底面之間留有間隙G。因此，緊固件204的“抓緊長度”稍微大于支撐板200和PC板202的總厚度，這樣就使得板200可以在縫隙208和210所限定的方向上相對于PC板202自由地移動。PC板202上包括許多與孔212相對應的通孔234，但是其孔徑比較大。在通孔234中容納由銅合金一類的導電金屬制成的彈性觸點236。
圖4表示觸點236的幾何形狀及其在通孔234中的安裝方法。觸點236的總高度小于PC板202的厚度。每個觸點236包括一個在鎳上面鍍金的觸頭238，它具有一個入口240和一對細喉管狀的接觸元件242。另外，每個觸點236具有一個包括肩部246和裙部248的向下斜切的筒形接觸體244。肩部246的直徑稍微大于孔234的直徑，因此，由于接觸體244是楔形的，裙部248的直徑小于孔234的直徑，便于將觸點236插入對應的孔234。每個接觸體244還包括一個用來為接觸體提供彈性作用的垂直縫隙250。由縫隙250提供的彈性作用和直徑大于孔234的肩部246結合在一起就能使觸點236在通過回流焊接永久性地連接到PC板202上之前臨時固定在對應的孔234中。大表面面積的接觸體244可以減小觸點236對高頻數字信號的阻抗，這樣就改善了ZIF插座的電氣性能。此外，將觸點236直接安裝在PC板內降低了ZIF插座的斷面，這樣就有助于減少擴展卡槽的損失。
孔234的內表面和接觸體244的外表面被回流焊接在一起，將觸點236牢固地連接在PC板202上，并且在觸點236和PC板上在對應的孔234中中止的電路圖樣252所構成的電路之間形成正確的電氣連接。回流焊接是一種工藝，它包括的步驟有在需要接合的部位淀積焊料(一種低熔點的合金)，加熱包含這種淀積物的表面使焊料熔化，以及使焊料再凝固并且形成一個焊接點。當接觸體244被回流焊接在孔234中時，觸點236就會被永久性地連接在PC板202上并與其形成電氣耦合，使得高頻數字信號能夠在電路圖樣252和觸點236之間流動。
在圖5中表示了按照本發明一個實施例的低斷面ZIF插座上的一個偏心推進器216。推進器216包括具有縫隙256的頭部254，與頭部254同心的一個筒形主體部分258，以及一個與主體部分258偏心的筒形尾部260。主體部分258進一步包括一個平面的掣子262。如圖6中所示，偏心推進器216的主體部分258與支撐板200上橫向的縫隙214嚙合，而尾部260則與設在PC板202中的圓孔264嚙合。橫向縫隙214的長度超過從筒形的尾部260延伸到平面262的中心點的水平距離，從而使推進器216可以轉動，不會對支撐板200(圖7)形成橫向的負荷。低斷面ZIF插座和垂直偏心凸輪推進器216的組合使得本發明的ZIF插座可以在移動式計算應用中使用，這種計算機中的母板空間非常寶貴，并且元件的可達性還存在問題。
如圖8所示，當推進器216的平面262與橫向縫隙214的末端邊沿齊平時，低斷面ZIF插座的支撐板200被嚙合在解鎖的位置，并且準備接收具有許多插頭268的一個微處理器266。當微處理器被放入ZIF插座時，插頭268穿過支撐板200上對應的孔212，并且伸入裝有彈性觸點236的孔234，但是沒有與接觸元件242嚙合。當支撐板200處在解鎖位置時，插頭268的端部對準觸點236的入口240，空出元件242。
如果將推進器216朝任一方向轉動半圈，使平面262與橫向縫隙214的鄰近邊沿齊平，ZIF插座的支撐板200就會嚙合到鎖定位置(圖9)。轉動推進器216可以使支撐板200相對于PC板202發生移動，用微處理器266的插頭268擴張彈性觸點236的接觸元件242，從而將微處理器266連接到PC板202上，并且在二者之間形成電氣連接。反之，為了從PC板202上拆卸微處理器266，可以再次將推進器216轉動半圈，使其到達圖8所示的位置，這樣就能使支撐板200回到其解鎖位置。
如圖10所示，即使是在微處理器266上裝有一個低斷面的加大尺寸的散熱器270，仍然可以容易到達這種推進器216。如果需要將微處理器266連接到PC板202上，或是需要從板上拆下來，可以將一個改錐272插入設在散熱器270中的孔274，而容易地到達推進器216。由于可以便利地接觸到推進器216，為了減少擴展卡槽的損失，可以采用各種幾何形狀的散熱器。
包括上述內容在內的許多其他變更的裝置都是可行的。例如，低斷面ZIF插座的彈性觸點也可以采用圖11中所示的另一種結構。觸點276可以由包括細喉管狀接觸元件278的一個頭部277，具有垂直縫隙286的第一主體部分284，以及具有垂直縫隙282的第二主體部分構成。頭部277垂直地裝在第一主體部分284和第二主體部分282之間。第一主體部分284包括肩部288和裙部290。肩部288的直徑稍微大于孔234的直徑，因此，由于第一主體部分284是楔形的，裙部290的直徑小于孔234的直徑，便于將觸點276插入孔234。接觸元件278是在鎳上面鍍金的，并且在第一和第二主體部分284和280是鍍焊的，以便回流焊接到孔234的內表面上。
另外，除了采用咬合緊固件之外，支撐板200也可以通過L形的導軌292(圖12)滑動連接到PC板202上。如圖13所示，每個導軌292包括焊接在對應的多個孔296內的多個金屬銷294，從而將導軌292固定在PC板202上。
如果用咬合或是其他類型的緊固件把支撐板200連接到PC板202上，為了將支撐板200滑動固定到PC板202上，可以用多個縱向的平行縫隙298(圖14)代替與咬合緊固件嚙合的一對縱向平行縫隙。
如圖15所示，本發明的低斷面ZIF插座也可以采用水平的凸輪推進器300。推進器300包括一個凸輪軸302，它可以通過按一定角度連接到凸輪軸上的一個桿304來轉動。用支架306和308將凸輪軸302轉動連接到PC板202上，并用普通的通孔固定在PC板202上。凸輪軸302與設在支撐板200后面的定位柱310嚙合，將推進器300的旋轉運動轉變成支撐板200相對于PC板202的前后運動。
以上給出的整體ZIF插座的結構僅僅是一些例子。因此，本發明的范圍不僅限于上述說明，而是由附加的權利要求書及其等效物來確定的。
權利要求
1.用來將一個集成電路組件連接到印刷電路板上的一種低斷面零插力插座，上述集成電路組件具有許多端子，上述低斷面零插力插座包括與上述許多端子嚙合的接觸裝置；轉動連接到上述印刷電路板上的一個支撐件；以及推進裝置，用于使上述支撐件相對于上述印刷電路板移動。
2.按照權利要求1的低斷面零插力插座，其特征是上述接觸裝置被固定在上述印刷電路板中，而上述支撐件具有一個解鎖位置和一個鎖定位置。
3.按照權利要求2的低斷面零插力插座，其特征是上述接觸裝置包括許多彈性觸點。
4.按照權利要求2的低斷面零插力插座，其特征是上述支撐件包括一個不導電的板，板中具有許多通孔，用來接收上述許多端子。
5.按照權利要求2的低斷面零插力插座，其特征是上述推進裝置進一步包括一個掣子裝置，用來交替地將上述支撐板嚙合在上述解鎖位置和上述鎖定位置。
6.按照權利要求2的低斷面零插力插座，其特征是上述推進裝置包括轉動連接在上述印刷電路板上并且與上述支撐件嚙合的一個垂直偏心凸輪推進器。
7.按照權利要求2的低斷面零插力插座，其特征是上述推進裝置包括轉動連接在上述印刷電路板上并且與上述支撐件嚙合的一個水平凸輪軸。
8.按照權利要求2的低斷面零插力插座，其特征是在上述解鎖位置上，上述接觸裝置和上述許多端子是分離的，在上述鎖定位置上，上述接觸裝置與上述許多端子嚙合。
9.一種零插力插座，包括安裝在印刷電路板內的許多彈性觸點；滑動連接到上述印刷電路板上的一個支撐板；以及轉動嚙合上述支撐板的一個推進器。
10.按照權利要求9的零插力插座，其特征是上述推進器被轉動連接在上述印刷電路板上，而上述支撐板具有一個解鎖位置和一個鎖定位置。
11.按照權利要求10的零插力插座，其特征是上述推進器包括一個頭上有縫隙的垂直偏心凸輪。
12.按照權利要求11的零插力插座，其特征是上述垂直偏心凸輪進一步包括一個掣子，用來交替地將上述支撐板嚙合在上述第一位置和第二位置。
13.按照權利要求10的零插力插座，其特征是上述推進器包括一個具有推進桿的水平凸輪軸。
14.按照權利要求10的零插力插座，其特征是上述支撐板包括許多通孔，用來接收微處理器的許多端子。
15.按照權利要求14的零插力插座，其特征是當上述支撐板處在上述解鎖位置時，上述許多彈性觸點和上述許多微處理器端子是分離的，當上述支撐板處在上述鎖定位置時，上述許多彈性觸點與上述許多微處理器端子嚙合。
16.按照權利要求9的零插力插座，其特征是上述許多彈性觸點各自包括第一筒形主體部分，它具有為上述第一筒形主體部分提供彈性作用的垂直縫隙，以及一個接觸頭部，它具有一個入口和一對細喉管狀的接觸元件。
17.按照權利要求16的零插力插座，其特征是上述許多彈性觸點各自還包括具有一個垂直縫隙的第二筒形主體部分，上述接觸頭部分垂直排列在上述第一筒形主體部分和上述第二筒形主體部分之間，上述第一筒形主體部分是楔形的，以便插入上述印刷電路板，上述第一和第二筒形主體部分被回流焊接在上述印刷電路板中。
18.用于連接微處理器和母板的一種低斷面插座，上述微處理器具有許多端子，上述低斷面插座包括裝在上述母板中的許多彈性觸點；轉動連接到上述母板上的一個不導電的支撐板，上述不導電支撐板包括許多通孔，用來接收上述許多端子，上述不導電支撐板具有一個解鎖位置和一個鎖定位置，在上述解鎖位置上，上述彈性觸點與上述許多端子分離，在上述鎖定位置上，上述彈性觸點與上述許多端子嚙合，以及與上述不導電支撐板移動嚙合的一個推進器。
19.按照權利要求18的低斷面插座，其特征是上述推進器包括一個垂直偏心凸輪，它包括一個開縫的頭，與上述開縫的頭同心的一個筒形主體部分，以及與上述筒形主體部分偏心的一個筒形的尾部，上述筒形主體部分與設在上述支撐板內的推進縫隙嚙合，上述筒形的尾部通過設在上述母板內的一個開口轉動連接到上述母板上。
20.按照權利要求19的低斷面插座，其特征是上述推進縫隙允許上述垂直偏心凸輪橫向地移動，不會對上述支撐板施加橫向負荷。
21.按照權利要求19的低斷面插座，其特征是垂直偏心凸輪進一步包括設在上述筒形主體部分上的一個平面掣子，上述平面掣子能夠交替地將上述支撐板嚙合在上述解鎖位置和上述鎖定位置。
22.按照權利要求18的低斷面插座，其特征是上述推進器包括具有一個推進桿的水平凸輪軸，上述水平凸輪軸被轉動連接在上述母板上。
全文摘要
一種低斷面零插力插座包括許多直接安裝在母板(202)內的彈性觸點(236)。插座上具有一個滑動連接到母板(202)上的支撐板(200),并且包括許多用來接收微處理器插件(266)的插頭(268)的通孔(212)。用一個轉動配合在母板(202)上的低斷面偏心凸輪推進器(216)來移動支承微處理器(266)的支撐板(200),使其朝著微處理器插頭(268)與彈性觸點(236)嚙合的位置往復移動。
文檔編號H01R12/04GK1203701SQ9619880
公開日1998年12月30日 申請日期1996年10月10日 優先權日1995年10月12日
發明者R·A·肯斯塔 申請人:英特爾公司