CN1762073A - 压力接触保持型连接器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的压力接触保持型连接器构造为放置在相对电极之间；导电插头位于在具有在厚度方向上定向的通孔的绝缘外壳的每个通孔的至少一个端部中；在导电插头处设置的凸缘部分与在通孔的一个端部设置的小直径部分相配合，以维持至少部分的导电插头处在容纳在通孔内部的状态；并且导电卷簧安装在通孔内部，导电卷簧一端与在导电插头处设置的凸缘部分相配合，并且导电卷簧以弹性卡合的方式推动导电插头到通孔的外部。该导电插头能够同时布置在卷簧的两端上。

Description

压力接触保持型连接器

技术领域

本发明涉及一种压力接触保持型连接器，尤其涉及连接器的导电插头不滑出外壳的压力接触保持型连接器。

背景技术

用于电连接的连接器插头已知在各种电子设备中作为用于经由弹性接触来导电连接的装置，并且该装置提供彼此相对布置的一对板上的电路之间的信号传送(参见日本专利申请公开No.H7-161401)。而且，发明人建议了具有用于电连接的改进连接器插头的压力接触保持型连接器(日本专利申请公开No.2002-100431、2002-158052和2002-158053)。

如图10所示，用于电连接的连接器插头(日本专利申请公开No.H7-161401)被描述为用于电连接的连接器46，连接器46包括可拉伸并且可滑动地装配入管状体41内、在管状体41内部进行锁定并且通过位于管状体41内部的弹簧42在拉伸方向上推动的连接器插头43，并且在连接器插头43的压缩状态下，经由连接器插头43的配合部分的外周表面44和管状体41的内周表面45的滑动接触部分提供在连接器插头43和管状体41之间的电传导，其中在连接器插头43的配合部分的外周表面44处，在除了轴向上两个端部之外的宽的区域上提供小直径释放部分47。

在图10所示的用于电连接的连接器中，因为接触端插入板内并且通过软钎焊在其内固定，因此具有降低可装配性的不可忽略的危险。而且，因为使用管状体41，连接器插头43的直径增加，并且同时连接器插头43难于以微小间距(例如1.2mm或更小)布置。

改进了用于电连接的连接器插头的压力接触保持型连接器(日本专利申请公开No.2002-158053)是如图11所示包括如下的压力接触保持型连接器54：绝缘外壳48；在外壳48的厚度方向上设置的多个通孔49；从外壳48的一个表面侧可滑动地装配入每个通孔49内的近似帽形的导电插头端套(toe-pin)50；从外壳48的另一个表面侧可滑动地装配入通孔49内以及也装配入导电插头端套50内的导电插头51；以及装配入每个通孔49内、与导电插头端套50的开口端部分52进行接触并且导电插头51从中穿过的弹簧53，其中通过弹簧53的推力使得导电插头端套50和导电插头51从外壳48伸出。

图11中示出的该压力接触保持型连接器自身能够安装在电路板上。包括使用例如镀金导电铜、黄铜、铝或导电弹性体的插头的导电插头的端部形成为具有以预定角度锐化的形状或者圆锥形、棱锥等尖头形状，使得导电插头端部能够破坏在将要连接的电极的焊料上存在的氧化膜，由此使得能够良好导电。而且，因为导电插头端套50和导电插头51总是直接接触并且形成最短的导电路径，因此导电路径减小，电感能够极大降低，并且能够实现高频特征。另外，导电插头51的整个长度能够减小。然而，因为导电插头端套50和导电插头51在它们的周表面上处在滑动接触中，为电极之间提供导电所需的压力增加。而且，因为导电插头51以锁定状态穿过弹簧53的线圈内部，因此导电插头的行程趋向于与弹簧的整个长度相比相对较小。

在图中未示出的该类型的压力接触保持型连接器(日本专利申请公开No.2002-158053)的变型实例中，导电插头设置有凸缘部分，该凸缘部分与外壳的小直径部分相结合以防止导电插头滑出外壳。

改进了用于电连接的连接器插头的另一种类型的压力接触保持型连接器(日本专利申请公开No.2002-100431)是放置并保持在相对的电极之间的压力接触保持型连接器55，其中形成为具有近似圆锥形形状的导电弹簧元件60装配入具有在厚度方向上定向的多个通孔56的绝缘外壳57的通孔56内。弹簧元件的至少一个端部的直径比另一个端部的直径更大，帽58安装在大直径端部上，塞59安装在远端上，设置弹簧元件以便在另一端部侧从外壳57的表面伸出。经由具有良好导电性的弹簧元件60，从与一个电极相接触的塞59到与另一个电极相接触的帽之间确保电传导。

在该类型的压力接触保持型连接器中，通过将弹簧元件60的端部与在塞59内设置的环面颈部相配合能够减小塞59的长度，并且弹簧元件60的几乎整个长度能够用作塞59的行程。另一个具体特征是因为连接器与表面接触不具有滑动接触部分，所以能够减小往复移动塞59所需的推动力。

然而，在该类型的压力接触保持型连接器中，因为弹簧元件60有相当大的部分从外壳57伸出，该伸出部分会通过在安装、运输或维护过程中无意施加的外部力而延伸或变形，或者装配入弹簧元件60内的塞59会与弹簧元件60分离。

发明内容

本发明进一步改进了图12所示的压力接触保持型连接器，并且其目的在于提供一种压力接触保持型连接器，其中防止了弹簧元件的变形和塞从弹簧元件的分离以及塞的损坏。

根据本发明的压力接触保持型连接器是一种放置并保持在相对电极之间的压力接触保持型连接器，其中，为了解决上述问题，导电插头设置在具有在厚度方向上定向的通孔的绝缘外壳的每个通孔的至少一个端部中，在导电插头处设置的凸缘部分与在通孔的一个端部设置的小直径部分相配合，以维持至少部分的导电插头处在容纳在通孔内部的状态，并且一端与在导电插头处设置的凸缘部分相配合并且以弹性卡合的方式推动导电插头到通孔的外部的导电卷簧安装在通孔内部。导电插头能够同时布置在卷簧的两端上。

而且，优选在外壳和由压力接触保持型连接器电连接的线路板或者电子组件之间设置用于防止过度压缩的端部止动器，卷簧优选形成为相邻匝具有不同线圈直径，在外壳的下侧上的任何角部优选进行倒角，在外壳后表面放置的导电板之间优选设置用于防止焊料抱合的肋，并且导电插头的凸缘部分的角部优选进行圆化。

本发明消除了连接器特别是卷簧被损坏或变形的风险。而且，所需用于推动的载荷能够减小，能够提供稳定的连接，能够明显减小对连接的电极的损坏，并且获得连接器的进一步微型化。

附图说明

图1是示出根据本发明的压力接触保持型连接器的实施例的横截面视图；

图2示出根据本发明的压力接触保持型连接器的实施例的外观；(a)是平面图(顶视图)，(b)是前视图(垂直视图)，以及(c)是后视图；

图3是示出根据本发明的压力接触保持型连接器的另一实施例的说明图；(a)是平面图(顶视图)，(b)是具有局部横截面的前视图(垂直视图)，以及(c)是侧视图；

图4是图3所示的主要部分的放大横截面视图；

图5是示出根据本发明的压力接触保持型连接器的第三实施例的说明图；(a)和(c)是示出安装前状态的前部(垂直)说明图，以及(b)和(d)是示出安装过程中状态的前部(垂直)说明图；

图6是示出在根据本发明的压力接触保持型连接器中使用的卷簧的优选实施例的说明图；

图7是示出在根据本发明的压力接触保持型连接器中使用的外壳的优选实施例的说明图；

图8是示出在根据本发明的压力接触保持型连接器的第四实施例的说明图；

图9是示出在根据本发明的压力接触保持型连接器中使用的导电插头的优选实施例的说明图；

图10是示出用于电连接的传统连接器插头的说明图；

图11是示出传统的压力接触保持型连接器的说明图；以及

图12是示出另一种传统类型的压力接触保持型连接器的说明图。

具体实施方式

本发明基于在外壳内设置的通孔内部容纳弹簧元件。

下面将要参照附图更详细地描述本发明。

在图1中，参考数字1表示导电插头、2-导电板、3-卷簧以及4-绝缘外壳。凸缘部分5在导电插头1处形成，并且通孔6在外壳4内形成。在通孔6的一端是小直径部分7。容纳在外壳4的通孔6内部的导电插头1的凸缘部分5与通孔6的小直径部分7的台阶部分相配合，由此防止导电插头1从外壳4中滑出而分离。导电插头1的头部能够从外壳4伸出。

外壳4的另一端侧由导电板2封住。对应于外壳4的通孔6的直径的圆柱部分8设置在导电板2中，并且圆柱部分8压配入外壳4的通孔6内。优选在圆柱部分8的外周上设置的伸出部分9与在外壳4的通孔6的内壁中设置的配合凹部10相结合并且固定在其内。

如果必要，如图2(c)中所示，能够在导电板2内设置直线部分11，由此使得能够与在外壳4的后部表面上设置的定位凸起12相结合，以及使插入外壳4的方向可与期望的方向对齐。

圆柱部分8的内壁在其底部具有小直径部分，并且卷簧3的一端与之相配合，并且固定安装在其上。而且，卷簧3的另一端以弹性卡合的方式与导电插头1的凸缘部分5相配合，由此在分离导电插头1和导电板2的方向上施加压力。

在图2示出的实例中，导电板2的底部表面具有直径等于外壳4的宽度的形状，并且导电板2底部表面两侧都沿着弧形切割，但是该形状不是限制的并且能够使用任何合适的底部表面，只要其尺寸和形状使得其与外壳4相配合并且不沉入通孔6内。例如，底部表面可以具有直径比外壳4的宽度更小的圆形。

使得导电插头1和导电板2与电子部件或线路板的电极接触，并且使导电插头1和导电板2在电极之间导电连接。

通过使用例如镀金铜或诸如黄铜之类的铜合金或者导电弹性体来制造导电插头1。而且，导电插头的头部能够具有合适的形状，例如扁平的、半球或圆锥形形状，并且其横截面形状可以是圆的、角形的、椭圆或卵形的。如果其是多个小圆锥形或小棱锥形式，那么当在电路板之间进行连接时，特别地，当电极已经镀有焊料时，焊料的氧化膜破裂，并且可靠的电连接是可能的。

导电板能够由与导电插头一样的材料制造。在导电板中设置的圆柱部分可以与导电板整体形成，或者可以单独形成，然后通过例如软钎焊或者使用导电粘合剂以合适的方法进行结合。

通过以均匀间距(例如0.4mm)卷绕具有例如30-200μm优选50-100μm直径的细金属丝，卷簧形成为近似圆柱形状的弹性线圈。例如，选自磷青铜、铜、铍铜合金、弹簧钢、硬钢、不锈钢或钢琴丝的金属丝或者通过将这些金属丝镀金而获得的金属丝能够用作用于形成卷簧的细金属丝。

从导电电阻的角度看，优选使用具有小体积电阻率的铜合金，使得卷簧形成导电路径，但是因为这种合金的弹性性能是不足的，因此建议具有大的弹性模量的黄铜、弹簧钢、不锈钢和钢琴丝。

然而，所有这些材料具有比铜合金更高的体积电阻率和导电电阻。因此，对于需要低的导电电阻的应用来说，这些丝优选镀有诸如铜之类的具有低的体积电阻率的厚金属层(1-10μm，优选3-5μm)。

而且，金层优选镀为最外表面层以减小接触电阻。在该情况下，用于防止扩散的镍镀层(2-3μm)可以设置在镀铜底层和金镀层之间。

因为能够容易地实现低载荷连接和低成本，所以细金属丝的直径在50-100μm的范围内选择。

外壳能够形成为具有矩形、正方形、多边形、椭圆形或卵形外形。外壳可以设置有一个通孔、布置成一行的多个通孔或者彼此平行布置的多行通孔。各单个通孔也可以在平面内以Z字形式布置。图2示出两个通孔在一行中布置的情况。

一般的应用中，通过使用在耐热性、尺寸稳定性和可塑性方面更优越的塑料(例如聚酰胺树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯)来形成绝缘外壳。在这些材料中，从可加工性和成本角度考虑聚酰胺树脂最优选。

下面将要描述本发明的另一实施例。在此实施例中，导电插头在两侧都设置。

参照图3，外壳13包括两个外壳板14、14，并且通孔15、15分别在外壳板14、14内形成。通孔15、15的一个端部是小直径部分16。容纳在外壳13(外壳板14、14)的通孔15、15内部的导电插头17、17的凸缘部分18与通孔15、15的小直径部分16、16的台阶部分相配合，由此防止导电插头17、17从外壳13(外壳板14、14)中滑出。导电插头17、17的头部能够从外壳13(外壳板14、14)伸出。

通过在通孔15、15的小直径部分16、16的相反侧上对齐通孔15、15而装配外壳板14、14。通过粘合、焊接或者将外壳板14、14夹在一起而进行装配，或者组件可以通过允许使它们拆开的合适构件进行固定。为了装配便利，优选设置诸如定位销和孔之类的构件。

用于使两个导电插头17、17以弹性卡合的方式伸出的卷簧19插入外壳13的通孔15内，以便与导电插头17的凸缘部分18相配合。导电插头的头部伸出到外壳13的外部。

外壳13的形状和材料、在外壳13内设置的通孔15的数量和布置以及卷簧19的材料和形状与图1和图2示出的实施例相同，并且这里不再重复其说明。

下面将要描述根据本发明的压力接触保持型连接器的第三实施例。

线路板或电子组件布置在压力接触保持型连接器的两侧上，减小两侧之间的距离，并且通过压缩卷簧确保电连接。在减小两侧距离的操作最后是由导电插头、卷簧、导电板等来停止的情况下，因为这些组件主要由良好的导体制造，它们的过度压缩会导致变形或损坏。为了避免过度压缩，优选将用于防止过度压缩的端部止动器设置在根据本发明的压力接触保持型连接器内，处在外壳和将要进行电连接的线路板或者电子组件之间。

设置端部止动器的一种模式例如如图5所示。

用于加强等的伸出部分通常位于线路板或电子组件内。图5(a)、(b)示出这些伸出部分用作端部止动器的实例。参考数字20表示线路板或电子组件21的伸出部分，并且参考数字22表示在压力接触保持型连接器的外壳23内设置的凹陷部分。如图5(b)所示，在安装过程中，线路板或电子组件21的伸出部分20以及在外壳23内设置的凹陷部分22相对彼此紧靠，由此产生端部止动。

而且，如图5(c)和图5(d)所示，当在线路板或电子组件21的平的部分处形成端部止动时，在压力接触保持型连接器的外壳内设置的伸出部分24以及线路板或电子组件21相对彼此紧靠，由此形成端部止动。参考数字25表示导电插头。在图中示出的实例中，其具有平的头部。

凹陷部分22和伸出部分24的数量、形状和尺寸能够适当地选择。

下面将要描述卷簧的优选变型实例。

如此上所描述的，在根据本发明的压力接触保持型连接器中使用的卷簧可以形成为具有近似圆柱形状，以方便其制造，但是如果卷簧具有近似圆柱形状的话，当其压缩时，它在尺寸上仅仅能够减小到由构成卷簧的丝部分的直径的接触所确定的程度。由于近年来产生的进一步微型化需求，需要连接器外壳的高度减小，即使是很少的减小。为了满足该需求，有时优选相邻的线圈匝形成为具有相互不同的直径，而不减小弹性常数。

卷簧26的相邻线圈匝具有不同直径的实例包括如图6所示具有更大直径的中心部分的桶形线圈形状，以及具有更小直径的中心部分的沙漏形线圈形状。因此，如图6右侧的放大视图中所示，位于正上方的线匝的位置从位于正下方的线匝的中心移位，正如从由虚线所示的虚投影圆所看到的那样。该位移的程度不限制于图中示出实例的程度，并且例如能够适当地设定为少于直径的一半。

在根据本发明的压力接触保持型连接器中，各个部件振动调节，以便等距离地容纳在特定的调节夹具中。最终形状通过连续的装配形成。

在调节过程中，导电插头、导电板和卷簧的定向性通过各自形状的具体特征确定，但是建立外壳的定向是困难的。

因此，展现出后表面的方向，并且通过在外壳的后表面的方向上对角部倒角以及在调节夹具中提供相同形状的凹陷部分，使得能够在相同方向上对齐。

图7示出对在外壳的下侧(由导电板面向的侧)上的角部进行倒角的优选模式。从而，在图7所示的情况下，在压力接触保持型连接器的外壳27的下表面上的角部形成倒角28。

在图中示出的实例中，在所有四个内角部形成倒角，但是因为仅仅区别外壳的上部和下部表面就足够，因此能够适当选择倒角的尺寸和数量。

当安装根据本发明的压力接触保持型连接器时，通常，例如通过在诸如线路板的电极部分之类的指定部分上使用印刷技术放置焊剂，压力接触保持型连接器的导电板与焊剂进行接触，并且通过回流炉等进行软钎焊。在该情况下，在导电板之间的大的间隔不会引起问题，但是在仅仅能够提供在某种极限例如0.2mm(200μm)以下的间隔的情况下，熔融焊料会流动，引起相互接触和导电(短路)。

优选在外壳的导电板之间设置用于防止焊料抱合的肋，以便防止在焊料部分之间的接触(短路)。如图8所示，优选在根据本发明的压力接触保持型连接器的外壳29的导电板2、2之间设置防止焊料抱合的肋35。

用于防止焊料抱合的肋大体上是在外壳的整个长度上设置的均匀宽度的肋，但是各种变型也是可能的，例如肋能够是围绕整个导电板的圆柱壁的形式。用于防止焊料抱合的肋优选具有等于导电板从外壳的伸出高度(例如0.065-0.085μm)、焊料30的厚度(例如0.03-0.05μm)以及线路板的电极31的高度(例如0.035-0.055μm)的总和的高度或者略微更小的高度。

在根据本发明的压力接触保持型连接器中，导电插头的凸缘部分在设置在外壳内的通孔内部沿着通孔的壁滑动。出于此原因，凸缘部分有时被通孔的壁卡住或者凸缘部分与通孔壁相互刮擦。作用在连接器上并且用于安装的压缩力优选减小到最小。因此，为了减小滑动阻力或者防止刮擦，优选对导电插头的凸缘部分的角部进行圆化。

如图9所示，导电插头的凸缘部分33的角部优选进行圆化加工34。能够通过诸如切割、滚磨、抛光以及电解抛光(加工)之类的适当加工手段执行圆化。

[实例]

下面将要描述如图1和图2所示根据本发明的压力接触保持型连接器的制造实例。

具有长度2mm、宽度5mm和高度2.1mm的外壳由聚酰胺树脂制成。导电插头通过镀金的黄铜制造。卷簧由镀有4μm厚的铜层、然后镀有3μm厚的镍层、镀有0.1μm厚的金层作为最外层的钢琴丝制造，并且分别具有0.1mm、0.4mm和1.3mm的丝直径、间距和长度(在装配过程中)。

行程为0.5mm，推进载荷为1N每导电插头，以及在连接电极之间的电阻为0.2Ω每电极对。

工业应用性

通过成功地实现紧凑的连接器，进一步获得更大的优点，并且进一步推进诸如移动电话、PDA等之类的IT设备的紧凑性和轻便性。

Claims (6)

1.一种压力接触保持型连接器，其特征在于，作为一种按压保持在相对电极之间的压力接触保持型连接器，其包括：

具有在厚度方向上定向的通孔的绝缘外壳；

安装在通孔的至少一个端部中的导电插头，该导电插头具有与在通孔的一个端部设置的小直径部分进行配合的凸缘，以便保持导电插头的至少一部分处在包含在通孔内部的状态；以及

安装在通孔内部的导电卷簧，其一端与导电插头的凸缘进行配合，以便朝向通孔外部的方向弹性地推压导电插头。

2.如权利要求1所述的压力接触保持型连接器，其特征在于，导电插头同时布置在导电卷簧的两端。

3.如权利要求1或2所述的压力接触保持型连接器，其特征在于，在由压力接触保持型连接器电连接的线路板或者电子组件和外壳之间设置为了防止过度压缩的端部止动器。

4.如权利要求1到3中任一项所述的压力接触保持型连接器，其特征在于，卷簧成形为就相邻线圈匝的直径而言具有不同构造。

5.如权利要求3或4所述的压力接触保持型连接器，其特征在，对在外壳的下侧的角部中任一个进行倒角。

6.如权利要求1到6中任一项所述的压力接触保持型连接器，其特征在于，防止焊料抱合的肋设置在外壳后表面上的导电板之间。

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