專利名稱：連接柔性電路和電路板的彈性連接器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及連接器組件特別是用來(lái)電連接柔性電路板到印刷電路板的彈性連接器。本發(fā)明也涉及制造彈性連接器的方法。
背景技術(shù)：
柔性電路或撓性電路與各種電氣、電子器件一起使用。在許多裝置中，柔性電路用來(lái)和許多剛性電路板如印刷電路板連接。因?yàn)槿嵝噪娐泛蛣傂噪娐方?jīng)常一起使用，所以使用連接器來(lái)電連接柔性電路和剛性電路。
連接柔性電路到剛性電路的一個(gè)方法是通過(guò)彈性連接器。典型的，一彈性連接器包括由導(dǎo)電層和不導(dǎo)電層形成的交替的圓柱或薄片，如由硅橡膠形成的。導(dǎo)電層和不導(dǎo)電層定位成使每一層的末端接合柔性電路和剛性電路上的導(dǎo)電部分。典型的彈性連接器通過(guò)緊固件如螺釘安裝到柔性電路和剛性電路上。通過(guò)在印刷電路板上鉆的通孔接收螺釘。然而，在彈性連接器上應(yīng)用螺釘使得彈性連接器不能用于多種類(lèi)型的電子裝置中。如，今天許多蜂窩電話緊湊到可以裝于外衣口袋中。使用螺釘這樣大體積的緊固件，增加了蜂窩電話的尺寸。因此，為了適應(yīng)蜂窩電話內(nèi)部元件的尺寸，蜂窩電話設(shè)計(jì)的足夠大，而其中元件的尺寸部分地取決于元件間的連接器的尺寸。然而，當(dāng)可以得到更小型、更緊湊的蜂窩電話時(shí)，增大的蜂窩電話的尺寸就會(huì)防礙消費(fèi)者對(duì)其購(gòu)買(mǎi)。
作為螺釘?shù)奶鎿Q，一些柔性電路通過(guò)零插入力(ZIF)連接器緊固在印刷電路板上。ZIF連接器是能夠產(chǎn)生壓力的連接器，因此，不需要螺釘將ZIF連接器的元件，柔性電路和印刷電路板固定在一起。而是，柔性電路滑到事先焊接到印刷電路板上的ZIF連接器中。當(dāng)柔性電路滑到ZIF連接器中后，柔性電路、印刷電路板和ZIF連接器夾持在一起。ZIF連接器包括小的機(jī)械銷(xiāo)用來(lái)接觸柔性電路和印刷電路板上的導(dǎo)電焊盤(pán)。ZIF連接器上的小銷(xiāo)容易碎因而容易受破壞。
ZIF連接器也可能會(huì)在組裝過(guò)程中引起停工。如，如果當(dāng)ZIF連接器的頂部蓋子向下夾持時(shí)，柔性電路沒(méi)有正確的對(duì)齊，那么，在柔性電路和印刷電路板間將形成不良連接。不良連接可能會(huì)引起使用柔性電路和印刷電路板的系統(tǒng)內(nèi)部的短路。另外，柔性電路在系統(tǒng)操作過(guò)程中可能會(huì)移位。如，用于蜂窩電話的柔性電路在電話掉落時(shí)可能會(huì)移位。一些系統(tǒng)包括一額外結(jié)構(gòu)用于在ZIF連接器頂部施加壓力以降低ZIF連接器打開(kāi)而松開(kāi)柔性電路的可能性。施加在ZIF連接器頂部的額外的力，增加了系統(tǒng)的生產(chǎn)時(shí)間和成本。另外，額外的力可能破化ZIF連接器的小銷(xiāo)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種連接柔性電路到印刷電路板的電連接器，容易組裝并且可拆卸以允許在電子和電氣系統(tǒng)中的變化或升級(jí)。
上述需求通過(guò)權(quán)利要求1所述的電連接器給予解決。
本發(fā)明是一種連接柔性電路到電路板的電連接器。該電連接器包括一基座，基座具有安裝在電路板上的底表面、其上接收柔性電路的頂表面、以及從基座頂表面到底表面延伸的通道。一彈性元件接收在通道中。該彈性元件具有彼此電連接的底導(dǎo)電接口和頂導(dǎo)電接口。底導(dǎo)電接口伸過(guò)基座的底表面，用來(lái)和電路板上的導(dǎo)電焊盤(pán)接合，頂導(dǎo)電接口伸過(guò)基座的頂表面，用來(lái)和柔性電路上的導(dǎo)電焊盤(pán)接觸。一蓋被設(shè)置成卡接在基座上，使柔性電路靠向彈性元件。


下面，參照附圖，以舉例的方式描述本發(fā)明。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的表面安裝連接器組件的分解圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的基座。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的蓋。
具體實(shí)施例方式
圖1描述了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的表面安裝連接器組件100的分解圖。連接器組件100包括一電路板，如印刷電路板102；一連接器基座108；一彈性元件122；一柔性電路136；和一蓋146。電路板102包括一具有用于固定的區(qū)域104和一排板導(dǎo)電焊盤(pán)106的頂表面103。彈性元件122包括絕緣壁126，沿著由導(dǎo)電的彈性材料127和絕緣的彈性材料128形成的一系列圓柱或薄片的相對(duì)側(cè)形成。彈性元件122還包括彼此電連接的底導(dǎo)電接口130和頂導(dǎo)電接口132。柔性電路136包括校準(zhǔn)孔138和底表面140，底表面140上具有柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142。
導(dǎo)電和不導(dǎo)電的彈性材料127和128的圓柱或薄片交替地沿著縱向方向(由箭頭129表示)彼此相鄰地層疊。每一個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)電和不導(dǎo)電的彈性材料127和128的圓柱或片在橫向方向形成的厚度，小于單獨(dú)的板和柔性導(dǎo)電焊盤(pán)106和142的厚度，為了使多個(gè)導(dǎo)電的彈性材料127的薄片與一個(gè)板導(dǎo)電焊盤(pán)106和一個(gè)柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142交疊。導(dǎo)電彈性材料127的薄片的厚度足夠薄，以便沒(méi)有單一的導(dǎo)電彈性材料127的薄片接觸柔性導(dǎo)電焊盤(pán)排的兩個(gè)鄰近的柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142，也不接觸板導(dǎo)電焊盤(pán)排的兩個(gè)鄰近的板導(dǎo)電焊盤(pán)106。
圖2和圖4分別描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的基座108和蓋146?；?08包括設(shè)于基座108的相對(duì)的垂直端壁的凹口110?；?08還包括沿基座108的任一邊并從另一個(gè)邊伸過(guò)來(lái)而形成的接頭片112。一個(gè)空隙區(qū)114形成在基座108的底表面并由接頭片112所限定。通道118形成在基座108的內(nèi)部，沿著基座的縱向延伸。通道118的形狀適于接收彈性元件122。肋116沿著限定通道118的壁上的位置處設(shè)置。肋116靠摩擦力和彈性元件122接合。校準(zhǔn)銷(xiāo)120形成在基座108的頂表面并且向上突起。
蓋146(圖4)是長(zhǎng)方形的，在其相對(duì)的兩端147形成有插鎖148。插鎖148形成有斜面149和鎖固用頂表面151。斜面149滑動(dòng)地嚙合垂直端壁109并且使其向外偏斜，直到鎖固用頂表面151卡到凹口110中。蓋145還包括對(duì)準(zhǔn)孔150，其位置與基座108上的對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)120對(duì)準(zhǔn)。
連接器組件100不需要大體積的緊固件如螺釘和/或在電路板102上的鉆孔即可組合在一起。基座108設(shè)置在電路板102的頂表面103上，以便接頭片112和用于固定的區(qū)域104對(duì)準(zhǔn)。接頭片112可以嵌入模制在基座108中。可選擇的，接頭片112可以直接粘結(jié)在基座108的底表面或訂于基座108。在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于固定的區(qū)域104可以在制造中用回流焊接粘劑來(lái)提供。接頭片112可以焊接在用于固定的區(qū)域104中?？蛇x擇的，接頭片112可以通過(guò)膠水或其他的粘合材料固定在用于固定的區(qū)域。
空隙區(qū)114在基座108的底表面構(gòu)成一比接頭片112略微高的開(kāi)口。空隙區(qū)114允許接頭片112固定在用于固定的區(qū)域104上，基座108的側(cè)面位置在接頭片112之間延伸用來(lái)固定在電路板102上，因此在基座108的底表面和導(dǎo)電焊盤(pán)106之間提供均勻的接觸，同時(shí)在接頭片112和用于固定的區(qū)域104之間提供均勻的接觸?？蛇x擇的，基座108可以不包括空隙區(qū)114，這種情況下用于固定的區(qū)域104從電路板102的表面向外突出。
當(dāng)基座108固定到電路板102上，通道118對(duì)準(zhǔn)并露出導(dǎo)電焊盤(pán)106。彈性元件122向下垂直地插入到通道108中。肋116與彈性元件122摩擦地接合并且有助于使彈性元件122保持在通道118中。彈性元件122的底導(dǎo)電接口130接觸電路板102的板導(dǎo)電焊盤(pán)106。
柔性電路136安裝在基座108和彈性元件122的上部。在附圖1中，為了清晰的顯示柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142，柔性電路136是翻轉(zhuǎn)的。從校準(zhǔn)孔138到校準(zhǔn)銷(xiāo)120延伸的弧形虛線顯示了柔性電路是怎樣安裝(或疊放，如圖1所示)到基座108上的。校準(zhǔn)孔138接收并且保持校準(zhǔn)銷(xiāo)120。柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142接觸彈性元件122的頂導(dǎo)電接口132。為了維持柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142和頂導(dǎo)電接口132、底導(dǎo)電接口130和板導(dǎo)電焊盤(pán)106之間的接觸，連接器組件100將元件142、132、130和106緊壓在一起。蓋146在連接器組件100之間提供壓力。
蓋146可以由塑料或金屬制成。可選擇的，蓋146可以由塑料制成，金屬片嵌入模制在蓋146中以提供額外的剛度。蓋150安裝在基座108的頂部，因此，將柔性電路136、彈性元件122、基座108和電路板102夾在一起。蓋146的插鎖148接收在基座108的凹口110中。插鎖148卡在凹口110上。可選擇的，蓋146可以包括凹口而基座108包括插鎖。
蓋146上的校準(zhǔn)孔105接收并且保持基座108的校準(zhǔn)銷(xiāo)120，因此確保蓋146正確的定位在基座108上。在蓋正確的卡在基座108上后，連接器組件100的元件被一起壓緊地夾在中間。連接器組件100的元件被壓緊地夾在中間使得在板導(dǎo)電焊盤(pán)106到底導(dǎo)電接口130、在底導(dǎo)電接口130到頂導(dǎo)電接口132、和在頂導(dǎo)電接口132到柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142之間提供電通路。因此，在連接器組件100之間不需要大體積的緊固件如螺釘即可形成電通路。因?yàn)樯w146卡鎖到基座108上，所以蓋146可以容易反復(fù)地從基座108上取下和再裝上。連接器組件100內(nèi)的彈性元件122可以變化和升級(jí)而不需要考慮彈性元件上的銷(xiāo)的易碎性。
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了連接器組件100的簡(jiǎn)單的制作過(guò)程。因?yàn)檎麄€(gè)連接器組件100可以在Z軸方向即垂直方向上安裝，所以制作過(guò)程簡(jiǎn)單。在Z軸方向組合，連接器組件100的每一個(gè)元件可以安裝在相鄰的元件的頂部上，而不是水平插入元件到連接器組件100中。Z軸組裝允許自動(dòng)或機(jī)器人組裝機(jī)械來(lái)組裝連接器組件100。
圖3是一根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝流程圖300。在步驟310，電路板102被定位在第一平面(如，在附圖1中，保持電路板102的表面)內(nèi)的一連接器組裝位置。下一步，在步驟320中，連接器基座108沿著安裝軸線被移到電路板102的頂表面103上的一個(gè)表面安裝位置。安裝軸線170(附圖1中的箭頭所示)垂直于第一平面。在步驟330中，彈性元件122沿安裝軸線170的方向移到形成在基座108的通道118。彈性元件122被定位成使底導(dǎo)電接口130與電路板102上的板導(dǎo)電焊盤(pán)106電接觸。在步驟340，柔性電路136沿安裝軸線170的方向傳送并被固定到連接器基座108，使導(dǎo)電焊盤(pán)142和頂導(dǎo)電接口132電接觸。在步驟350，蓋146沿安裝軸線170的方向傳送直到其定位于連接器組件100的彈性元件122的頂部。蓋146向下壓并且和基座108卡合，因此使柔性電路136、彈性元件122和基座108壓緊地夾在中間。于是，從板導(dǎo)電焊盤(pán)106通過(guò)彈性元件122到柔性導(dǎo)電焊盤(pán)142間形成電通路。
本發(fā)明提供了通過(guò)彈性元件連接剛性電路到柔性電路的改進(jìn)裝置和方法。另外，因?yàn)檫B接器組件可以在Z軸方向整體的制作，所以，還提供了一個(gè)制造連接器的容易的方法。進(jìn)一步，本發(fā)明提供一更結(jié)實(shí)的連接器組件，可以在電子或電系統(tǒng)中容易地被變化和升級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，用于將柔性電路連接到電路板，該電連接器包括一基座，基座具有一用于安裝在電路板上的底表面、一上面用于接收柔性電路的頂表面、和一從頂表面到底表面貫穿基座延伸的通道，該連接器還包括一被接收到通道中的彈性元件，該彈性元件具有彼此電連接的底導(dǎo)電接口和頂導(dǎo)電接口，底導(dǎo)電接口穿過(guò)基座的底表面延伸，用來(lái)接合電路板上的導(dǎo)電焊盤(pán)，頂導(dǎo)電接口穿過(guò)基座的頂表面延伸，用來(lái)接合柔性電路的導(dǎo)電焊盤(pán)，該連接器還包括一蓋，能夠附著在基座上，使柔性電路靠向彈性元件，其特征在于所述蓋被設(shè)置成卡接在基座上。
2.如權(quán)利要求1中所述的電連接器，其中，所述蓋具有插鎖，該插鎖卡入基座的凹口。
3.如權(quán)利要求1中所述的電連接器，其中，基座具有接合片，用來(lái)和電路板連接。
4.如權(quán)利要求1中所述的電連接器，其中，彈性元件包括沿著彈性元件的縱軸方向布置的一排導(dǎo)電材料和絕緣材料，沿著上述導(dǎo)電材料和絕緣材料排的相對(duì)的橫向邊設(shè)置有絕緣壁。
5.如權(quán)利要求1中所述的電連接器，其中，基座包括肋，肋延伸到通道中用于與彈性元件摩擦嚙合，以有助于使彈性元件保持于通道中。
6.如權(quán)利要求1中所述的電連接器，其中，有至少一個(gè)校準(zhǔn)銷(xiāo)從基座的頂表面凸起，用來(lái)進(jìn)入柔性電路上的相應(yīng)的孔中。
全文摘要
一種電連接器，用來(lái)將柔性電路(136)連接到電路板(102)，該電連接器包括一基座(108)，基座具有用于安裝在電路板上的底表面、用于接收柔性電路的頂表面，和從頂表面到底表面貫穿基座而延伸的通道(118)，該電連接器還包括一被接收到通道中的彈性元件(122)，彈性元件(122)具有彼此電連接的底導(dǎo)電接口和頂導(dǎo)電接口(130，132)，底導(dǎo)電接口穿過(guò)基座的底表面延伸用來(lái)接合電路板上的導(dǎo)電焊盤(pán)(106)，頂導(dǎo)電接口穿過(guò)基座的頂表面延伸用來(lái)接觸柔性電路上的導(dǎo)電焊盤(pán)(142)，該電連接器還包括一蓋(146)，卡接在基座上，使柔性電路靠向彈性元件。
文檔編號(hào)H01R12/12GK1398020SQ02130400
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月18日
發(fā)明者愛(ài)德華·J·普波基威茨, 博赫丹·P·沃茲尼亞克 申請(qǐng)人:蒂科電子公司