專利名稱：用于撓性印刷電路應(yīng)用的電容耦合連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及撓性印刷電路(“FPC”)類型連接器，更特別地本發(fā)明涉及利用 電容耦合導(dǎo)體匹配接口以獲得總高度明顯降低的FPC連接器。
背景技術(shù)：
FPC連接器用于多種電子裝置中。工業(yè)尋求降低這些裝置和FPC連接器的總尺寸， 盡管它們可制得較小，但是它們通常制備起來較為昂貴和復(fù)雜，因?yàn)樗鼈円罂梢苿?dòng)的傳 動(dòng)器以迫使FPC接觸連接器的金屬端子。因此，本發(fā)明涉及改善的FPC連接器，其克服上述缺點(diǎn)并且展現(xiàn)不利用導(dǎo)電端子 的降低的高度、尺寸和成本的機(jī)會(huì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的通常的目的是提供降低高度和尺寸的改善的FPC連接器，其利用電容耦 合來實(shí)現(xiàn)在FPC的范圍上的信號(hào)傳遞導(dǎo)體和電路板的觸點(diǎn)之間的信號(hào)傳遞。本發(fā)明的另一目的是提供用于連接一定長(zhǎng)度的FPC和電路板上的多個(gè)觸點(diǎn)的連 接器，其中連接器包括具有形成于其中的開口的外殼，所述開口容納一定長(zhǎng)度的FPC的匹 配端，外殼可安裝至電路板，并且開口包括設(shè)置在電路板的表面上的多個(gè)觸點(diǎn)墊，外殼包括 用于使FPC的末端保持在開口中的設(shè)備和用于在FPC的末端上向下施加壓制力的設(shè)備，F(xiàn)PC 還包括設(shè)置在其導(dǎo)體上的介電屏障，所述介電屏障防止在導(dǎo)體和電路板觸點(diǎn)之間發(fā)生直流 電接觸，但是允許通過電容耦合的方式穿過其進(jìn)行信號(hào)傳遞。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供這樣的FPC連接器，該FPC連接器不利用可移動(dòng)的傳 動(dòng)器，而是利用簡(jiǎn)單插入移動(dòng)到插座中，并且插座提供向下壓力以供應(yīng)足夠的接觸壓力。本發(fā)明的又進(jìn)一步目的是提供用于連接一定長(zhǎng)度的FPC和電路板的連接器，所述 連接器不使用金屬端子，并且相對(duì)容易制備，其是低成本和高度降低的。本發(fā)明的又一目的是提供FPC連接器，其具有中空形式的絕緣連接器外殼，具有 中間開口的U狀框架，所述開口容納FPC的活動(dòng)端，框架具有設(shè)置在框架內(nèi)部的一對(duì)嚙合 臂，以嚙合FPC的活動(dòng)端并且使其保持在連接器外殼內(nèi)的適當(dāng)位置，框架包括部分圍繞框 架中間開口的蓋子部分，蓋子包括用于施加接觸壓力至鄰近電路板(連接器安裝至其)的 FPC活動(dòng)端的設(shè)備，接觸壓力設(shè)備包括設(shè)置在蓋子的內(nèi)表面上的至少一對(duì)壓制構(gòu)件，其延伸 到外殼開口中以使FPC接觸和壓制在相對(duì)電路板上。本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)的方式完成了這些和其他目的。連接器用于使FPC安裝到電路 板，具有在其上限定的獨(dú)特的安裝區(qū)域(具有多個(gè)導(dǎo)電表面)，典型為觸點(diǎn)墊的形式。在優(yōu) 選實(shí)施方案中，連接器具有U-狀絕緣外殼，所述外殼具有由基部部分和兩個(gè)分隔開的腿部 合作地限定的中間開口。開口或插座形成“U”狀的中間部分，并且限定其中配合FPC的末 端的插座。外殼可包括一個(gè)或多個(gè)配合釘子或其他合適的設(shè)備，以(例如)通過焊接使其 附接至電路板。外殼安裝在電路板上的適當(dāng)位置，以在外殼開口內(nèi)圍繞電路板觸點(diǎn)。
為了提供設(shè)備以使FPC活動(dòng)端保持在適當(dāng)位置，外殼腿部可包括形成在開口的相 對(duì)側(cè)面上的一對(duì)嚙合臂，并且這些臂可直接形成在外殼腿部?jī)?nèi)，或它們可單獨(dú)形成并隨后 附接。當(dāng)形成為連接器外殼的一部分時(shí)，嚙合臂包括懸臂的活動(dòng)端，其自身向后彎曲以提供 向外彈簧力，該彈簧力在插座橫向上壓制在相對(duì)方向的活動(dòng)端的側(cè)面上。FPC活動(dòng)端優(yōu)選設(shè)置有加強(qiáng)件構(gòu)件，其在FPC的邊緣之間完全橫向和縱向延伸預(yù) 定的距離。FPC的導(dǎo)體暴露在FPC的末端，并且它們采用延長(zhǎng)觸點(diǎn)表面的形式，所述延長(zhǎng)觸 點(diǎn)表面在FPC的橫向方向彼此分隔開，并且空間配合電路板上的觸點(diǎn)墊的空間。如果需要， FPC觸點(diǎn)表面可大于電路板觸點(diǎn)墊，但優(yōu)選它們不大于電路板觸點(diǎn)墊的尺寸的110%。FPC的暴露的電表面具有施加至它們的介電屏障，并且該屏障可以為應(yīng)用至整個(gè) FPC活動(dòng)端的單個(gè)構(gòu)件的形式，或者特別地應(yīng)用至暴露的導(dǎo)電表面中的每個(gè)的多個(gè)構(gòu)件的 形式。該介電屏障防止FPC導(dǎo)體和電路板觸點(diǎn)墊之間的直流電接觸，但是允許通過電容耦 合的方式傳遞電信號(hào)。為了在FPC活動(dòng)端(更具體而言是其介電屏障)和電路板觸點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)合適的接 觸，連接器外殼包括從基部和腿部完全延伸至蓋子中間開口或外殼插座的蓋子。因此，當(dāng)連 接器安裝到電路板時(shí)，開口沿著電路板縱向延伸，并且優(yōu)選在電路板的末端開口。FPC活動(dòng)端插入開口中直到設(shè)置有換級(jí)觸點(diǎn)的側(cè)面嚙合連接器外殼的嚙合臂。為 了施加向下壓力(或在朝向電路板的FPC上施加壓力)，蓋子內(nèi)部?jī)?yōu)選設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)離 散的壓制構(gòu)件，在優(yōu)選實(shí)施方案中為凸起或桿的形式。這些壓制構(gòu)件從蓋子向下延伸，并且 在FPC活動(dòng)端上施加接觸壓力。它們壓制FPC和其介電屏障接觸電路板觸點(diǎn)，優(yōu)選在它們 之間不存在空氣間隙。通過考慮下列的詳細(xì)描述，清楚地理解本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作的組織和方式連同其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，可參照下列詳細(xì)描 述并結(jié)合附圖來最好地理解，其中類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的電容耦合FPC連接器的部分截面的透視圖，所述 連接器安裝到其中插入一定長(zhǎng)度的FPC的活動(dòng)端的印刷電路板；圖2是和圖1相同的視圖，但是連接器沿著其前面、穿過其嚙合臂橫向切開；圖3是和圖2相同的視圖，但是在插入之前FPC活動(dòng)端和連接器插座對(duì)齊；圖4是圖1的連接器、電路板和FPC活動(dòng)端從電路板的底側(cè)的分解顛倒視圖；圖5是圖1的全連接器的顛倒視圖，F(xiàn)PC的活動(dòng)端嚙合到適當(dāng)位置，并且除去連接 器開口和蓋子；圖6是通過本發(fā)明的連接器和通過其相關(guān)壓制構(gòu)件的剖視圖，其中FPC在連接器 內(nèi)的適當(dāng)位置；圖7是圖1的全連接器的分解圖，其示出觸點(diǎn)在電路板上的位置；圖8A是通過除去蓋子的連接器的俯視圖，為了清楚，其示出電路板觸點(diǎn)在連接器 開口內(nèi)的適當(dāng)位置；圖8B是和圖8A相同的視圖，但是絕緣于其中的FPC活動(dòng)端示出FPC觸點(diǎn)和電路 板觸點(diǎn)對(duì)齊；和
圖9是連接器、電路板和FPC的放大的詳細(xì)剖視圖。
具體實(shí)施例方式盡管本發(fā)明可以易于是不同形式的實(shí)施方案，在附圖中示出，將在本文中詳述，特 定實(shí)施方案，但是應(yīng)理解所述公開被認(rèn)為是本發(fā)明的原理的示例，并且不意欲限制本發(fā)明 為所描述的形式。本發(fā)明優(yōu)選涉及用于使FPClOl安裝到電路板102的連接器100，其上限定獨(dú)特的 安裝區(qū)域103 (如圖7中所示)，具有多個(gè)導(dǎo)電表面，典型地為觸點(diǎn)墊104的形式。在優(yōu)選實(shí) 施方案中，連接器100具有U-狀絕緣外殼110，所述外殼110具有由基部部分114和兩個(gè)分 隔開的腿部116，118合作地限定的中間開口或插座部分112。中間開口 112形成“U”狀的 中間部分和連接器100的插座部分。外殼110可包括一個(gè)或多個(gè)配合釘子121或其他合適 的設(shè)備，以使其(例如)通過焊接附接電路板102。當(dāng)這樣安裝時(shí)，外殼110被安裝以限定 在開口 112的邊界內(nèi)圍繞觸點(diǎn)墊104的內(nèi)部開口。為了提供用于使一定長(zhǎng)度的FPClOl的活動(dòng)端130保持在適當(dāng)位置的設(shè)備，外殼腿 部116，118可包括形成在內(nèi)部開口 112的相對(duì)側(cè)面上的嚙合臂或構(gòu)件120對(duì)。如圖5中所 示，嚙合臂120可直接形成在外殼腿部116，118內(nèi)，或者它們可單獨(dú)形成并隨后附接。當(dāng)形 成為外殼110的部分時(shí)，嚙合臂120包括懸臂的活動(dòng)端122(均具有放大的嚙合頭123)。如 圖4中所示，活動(dòng)端122自身向后彎曲(通常的U-狀)以提供向外彈簧力，該彈簧力壓制 在相對(duì)方向的FPC活動(dòng)端130的側(cè)面邊緣131上。FPC活動(dòng)端130優(yōu)選在其一個(gè)表面上設(shè)置有加強(qiáng)件構(gòu)件133 (圖幻，并且在FPC的 側(cè)面邊緣131之間完全橫向和縱向延伸預(yù)定的距離。FPClOl的導(dǎo)體134暴露在FPC的活動(dòng) 端130，并且它們采用延長(zhǎng)觸點(diǎn)表面134的形式，所述延長(zhǎng)觸點(diǎn)表面在FPClOl的橫向方向彼 此分隔開，并且空間配合電路板102上的觸點(diǎn)墊104的空間。FPC觸點(diǎn)表面134可大于觸點(diǎn) 墊104，但優(yōu)選不大于觸點(diǎn)墊104的尺寸的110%。FPClOl的暴露的導(dǎo)電表面134具有施加至它們的介電屏障138(圖9)，該屏障可 以為應(yīng)用至整個(gè)FPC活動(dòng)端130的單個(gè)構(gòu)件的形式，或者特別地應(yīng)用至暴露的導(dǎo)電表面中 的每個(gè)的多個(gè)構(gòu)件的形式。介電屏障138可作為單個(gè)構(gòu)件應(yīng)用至導(dǎo)電表面，或其可通過濺 射、印刷等方式應(yīng)用。該屏障還可采用非常薄的膜的形式，并且屏障138提供夾置在FPC導(dǎo) 體134和電路板102上的觸點(diǎn)墊104之間的非直流電信號(hào)傳遞介質(zhì)。典型地，使用膜，并且介電材料可使用塑料、工程材料或其他材料，厚度級(jí)別為約 0.015毫米同時(shí)為層的形式，介電構(gòu)件可以為涂層的形式，該涂層可通過印刷、浸漬、上漆、 濺射或任何其他合適的方式形成。優(yōu)選的材料具有200或更大、并優(yōu)選300的高介電常數(shù)。 本發(fā)明的連接器的合適的介電常數(shù)在200至300之間，并且這可通過下列方式來實(shí)現(xiàn)使用 介電常數(shù)為300的介電屏障，并且確保足夠的接觸力施加至導(dǎo)體和介電屏障(層)，以壓制 FPC介電屏障部分可靠地和電路板觸點(diǎn)墊接觸，使得當(dāng)FPC活動(dòng)端130完全插入殼構(gòu)件200 中時(shí)，在介電屏障和觸點(diǎn)墊104之間很難殘留任何空氣間隙。然而，大于40的介電常數(shù)是 有效的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，獲得這種親密接觸所要求的力遠(yuǎn)小于實(shí)現(xiàn)正常的直流電連接所要求的 力。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，8. 1克這樣小的力可提供電容為11.0皮法的本發(fā)明的電容耦合連接器，而相當(dāng)?shù)闹绷麟娺B接器將要求30克的力來實(shí)現(xiàn)有效的接觸。接觸力是重要的考慮因 素，因?yàn)槠谕殡娖琳虾蛪褐圃谄渖系南鄬?duì)導(dǎo)體之間的任何空氣間隙，原因在于空氣 間隙影響兩個(gè)導(dǎo)體和任何夾置的介電材料的有效介電常數(shù)、以及組件的電容。這種接觸力 所要求的降低促進(jìn)本發(fā)明的連接器的微型化。該介電屏障138防止FPC導(dǎo)體和電路板觸點(diǎn)墊之間的直流電接觸，但是允許通過 電容耦合的方式傳遞電信號(hào)。為了在FPC活動(dòng)端130(更具體而言是其介電屏障)和電路 板觸點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)合適的接觸，連接器外殼包括從基部114和腿部116，118完全延伸至蓋子 中間開口 112的蓋子150。因此，當(dāng)連接器100安裝到電路板102時(shí)，開口 112沿著電路板 102縱向延伸，并且優(yōu)選在電路板102的末端開口，如圖3中所示。FPC活動(dòng)端130插入開口中直到設(shè)置有換級(jí)觸點(diǎn)的側(cè)面嚙合連接器外殼110的嚙 合臂122。為了施加向下壓力(或在朝向電路板102的FPClOl上施加壓力)，蓋子150內(nèi) 部設(shè)置有壓制構(gòu)件152，在優(yōu)選實(shí)施方案中為凸起或桿154的形式。這些離散的壓制構(gòu)件 152從蓋子延伸，并且在FPC活動(dòng)端130上施加接觸壓力，如圖6中所示，以壓制FPClOl和 其介電屏障134接觸觸點(diǎn)墊104，優(yōu)選在它們之間不存在空氣間隙。壓制構(gòu)件152靠著應(yīng)用 至FPC活動(dòng)端130的加強(qiáng)件133而得到支承。盡管示出多個(gè)壓制構(gòu)件，但是將理解可以使 用單一構(gòu)件，例如在蓋子150的內(nèi)表面上形成向下成角度的表面。壓制構(gòu)件還可以采用在 開口內(nèi)縱向延伸的坡道(如透視圖7所示)的形式，而不是小的凸起等。介電常數(shù)還影響連接器組件的總高度，其中使用介電插入器。當(dāng)在測(cè)試連接器中 使用介電常數(shù)為200的介電插入器時(shí)，使用約1.5毫米X約4.0毫米的空間的接觸，通過 所述接觸和介電材料的所得厚度或高度為約0. 2毫米，來實(shí)現(xiàn)電信號(hào)傳遞。然而，當(dāng)使用介 電常數(shù)為300的材料時(shí)，接觸尺寸可減小至約0. 2毫米X約1. 5毫米，并且厚度減小至約 0. 015毫米。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，金屬氧化物提供有用的介電常數(shù)，并且氧化物可通過單獨(dú)施加或改善 氧化而施加至導(dǎo)電表面134。得到期望結(jié)果的兩種這樣的氧化物是氧化鈦和氧化銅，其他 合適的氧化物例如為氧化鋁、氧化鉻和氧化鎳。陶瓷材料也可以使用，并且適于通過陶瓷薄 片的施加的涂覆應(yīng)用。優(yōu)選介電屏障138的厚度小于導(dǎo)電表面134的厚度，并且介電屏障 138的厚度可以在約20，000納米(0.2毫米)至300納米(0. 0003毫米)厚的范圍內(nèi)。這 些介電材料最好以涂覆方式(例如濺射)施加。盡管示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是設(shè)想本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離前 述說明書和所附權(quán)利要求書的精神和范圍的情況下可以做出多種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于在一定長(zhǎng)度的撓性印刷電路系統(tǒng)(“FPC”)的活動(dòng)端上的多個(gè)導(dǎo)電跡線和 設(shè)置在電路板上的多個(gè)平面觸點(diǎn)之間提供電容耦合連接的連接器組件，包括外殼，所述外殼包括基部、兩個(gè)側(cè)壁和蓋子，所述基部、所述兩個(gè)側(cè)壁和所述蓋子均合 作地在所述外殼中限定內(nèi)部插座，所述外殼圍繞和所述多個(gè)導(dǎo)電跡線相關(guān)的觸點(diǎn)墊；以及一定長(zhǎng)度的具有活動(dòng)端的FPC，所述活動(dòng)端包括設(shè)置在其一個(gè)表面上的多個(gè)導(dǎo)電平面 觸點(diǎn)表面、和設(shè)置在所述活動(dòng)端的相對(duì)表面上的加強(qiáng)件，所述FPC的側(cè)面邊緣具有形成在 其中的一對(duì)換級(jí)觸點(diǎn)，所述FPC還包括設(shè)置在所述FPC導(dǎo)電平面觸點(diǎn)表面上的介電屏障，以 提供夾置在所述FPC導(dǎo)電平面觸點(diǎn)表面和所述電路板的相對(duì)導(dǎo)電跡線之間的非導(dǎo)電構(gòu)件； 其中所述外殼還包括用于嚙合所述FPC換級(jí)觸點(diǎn)以使所述FPC活動(dòng)端保持在所述內(nèi)部插座 內(nèi)適當(dāng)位置的一對(duì)嚙合臂；和所述蓋子包括用于對(duì)所述FPC活動(dòng)端施加壓力以迫使所述FPC活動(dòng)端介電屏障接觸所 述觸點(diǎn)墊的設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中所述壓力施加設(shè)備包括設(shè)置在所述蓋子的 內(nèi)表面上的多個(gè)壓制構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接器組件，其中所述壓制構(gòu)件在所述蓋子的內(nèi)表面上橫向 分隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接器組件，其中所述壓制構(gòu)件包括設(shè)置在所述蓋子的內(nèi)表 面上的坡道，其在所述內(nèi)部插座縱向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接器組件，其中所述壓制構(gòu)件沿著所述蓋子的整個(gè)暴露的 內(nèi)表面延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中所述外殼還包括位于所述內(nèi)部插座側(cè)翼的 一對(duì)側(cè)壁；并且所述嚙合臂設(shè)置在所述側(cè)壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接器組件，其中所述嚙合臂至少部分延伸到所述內(nèi)部插座中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中所述嚙合臂自身向后彎曲以賦予其彈簧力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連接器組件，其中所述嚙合臂具有通常的U-狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中所述嚙合臂懸臂有放大的頭部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器組件，其中所述介電屏障包括陶瓷層。
全文摘要
FPC連接器具有絕緣外殼，所述外殼具有限定開口的通常的U-狀，所述開口容納一定長(zhǎng)度的FPC的活動(dòng)端。外殼具有基部和兩個(gè)腿部，并且腿部具有嚙合臂，所述嚙合臂當(dāng)插入連接器外殼開口中時(shí)保持嚙合FPC活動(dòng)端。連接器外殼的蓋子具有壓制構(gòu)件，所述壓制構(gòu)件使其上的FPC和介電屏障壓制接觸電路板上的觸點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K3/36GK102106196SQ200980128916
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者新津俊博, 長(zhǎng)澤秀雄 申請(qǐng)人:莫列斯公司