CN1274006C - 插入组件和方法 - Google Patents

Abstract

一种插入组件(10)包括具有多个接触通孔(14)的电介质板(12)，其中的接触通孔延伸通过板且接触件(20)位于每个通孔中。每个接触件包括一对横向隔开的接触点(50)，它们位于板的上部和下部。将插入组件夹在两个基片(86)之间使得每个弹簧臂(42)上的接触点和垫(84)接合，弹性地使接触件弯曲并在接触点和垫之间形成多余的高压强的擦抹电连接。

Description

插入组件和方法

发明领域

本发明涉及一种插入组件，它夹在基片之间形成基片上相对的垫之间的电连接，并悬臂接触以形成和接触垫的电连接。

发明背景

插入组件通常包括具有通孔的塑料板和该通孔内用于形成相对的接触垫之间电连接的接触件。

插入组件形成彼此很接近地排列的接触垫之间的电连接。垫可以排列在中心距1毫米的格子上。每个组件可以包括961个之多的接触件，其中4个插入组件安装在单个框架上，从而框架内具有总共3844个接触件。当诸组件被一起夹在电路元件之间时接触件必须和垫建立可靠的电连接。单个接触件不能建立可靠的连接将使整个框架无效。

插入组件内的接触件包括机械地接合接触垫并形成和接触垫之间的电连接的接触面。常规的插入组件具有单面接触件，它和每个垫接合以与每个垫形成单个电连接。接触件可以沿垫擦抹以改善电连接的品质。整个接触面或垫上的杂质、氧化物或污染物可以削弱与所述垫的单个表面的电连接。用于插入组件中的接触件通常绕绝缘板的中心对称，每一个包括使单个接触面向垫偏压的单独的弹簧。

因此，需要改进的插入组件，其中每个接触件和每个垫建立多余的接触，从而在插入组件夹在上面的和下面的基片之间时每个接触件和每个垫建立两个可靠的电连接。该连接应具有较小的接触面积以增加接触件和垫之间的接触压强。擦抹的高接触压强的多余连接将提供可靠的插入组件的电连接。还需要一种方法来由带料制作含隔开的诸接触点的接触件，它可能很薄而很难形成。

此外，需要具有隔开的诸接触点的弹簧接触件，用于和接触垫接合并在接触件和垫之间形成擦抹的高压强的多余电连接。

发明概述

本发明是一种改进了的插入组件，它包括置于延伸通过绝缘板的通孔内的接触件，其中每个接触件具有位于所述接触件的每一端上的两个接触点。当插入组件夹在上面的基片和下面的基片之间时，这对接触点产生与上面的垫和下面的垫的擦抹压强的接合并与垫形成多余的电连接。

接触点形成于接触件的弄圆的边角上并具有较小的接触面积，以产生较高的接触压强和可靠的电连接，而不管接触件和垫上的堆积物、氧化物和表面污染物。

每个接触件包括结合到中心部分的两个锥形的弹簧臂。在每个弹簧臂的外端上形成一对接触点。这些点在板上或板下凸出。在由上面的基片和下面的基片压缩接触件期间臂单独地偏转。弹簧臂可以包括从接触点向外延伸的保持脚部，用于和邻近的凸轮面接合。接触件的压缩沿凸轮面移动脚部的端部以进一步向弹簧施加压力并增加接触力。

此外，本发明涉及具有含安装端和接触端的梁的接触件，承载一对横向隔开的接触点。相对接触点的垫的移动向梁加压并沿垫横向移动接触点来形成接触件和垫之间的擦抹的高压强的电连接。接触点是弄圆的边角并具有很小的接触面积，以便增加接触压强并在接触件和垫之间形成多余的擦抹的高压强的电连接。接触点较佳地位于弹簧臂的相对侧上并使接触件稳固而不扭转。

在描述进行时，特别在结合说明本发明的附图时，本发明的其它目的和特点将变得明显，其中具有5页附图和2个实施例。

附图概述

图1是依据本发明的插入组件的拆开的顶视图；

图1A是用于插入组件中的接触件的等轴立体图；

图2是一基片的顶视图，该基片具有用于和插入组件中的接触件形成电连接的垫；

图3是沿图1的线3-3的剖视图；

图4是类似图3示出上基片和下基片之间夹着的插入组件的视图；

图5是部分图4的放大图，示出一可供选择的结构；

图6是类似图4的视图，示出接合插入组件的基片；

图7是类似图2的视图，示出基片的接触垫上的擦抹痕迹；

图8是沿图6的线8-8的局部拆开的视图；

图9是接触件的预制片；

图10是图9的部分预制片的放大图，示出了一对翼；

图11是沿图9的11-11线获得的剖视图，示出了向上弯曲的翼；

图12是示出用于由带料冲击形成预制片的加工工具的剖视图；以及

图13和14是示出和插入接触件有关的悬臂接触件的剖视图。

具体实施方式

所揭示的内容涉及美国专利No.6176707的插入组件，它全部结合在这里作为参考。

所揭示的内容还涉及2000年6月28日提交的Neidich等人的美国专利申请“Interposer Assembly”，序号No.09/455989，它全部结合在这里作为参考。

第一实施例的插入组件10包括较佳地由热塑性树脂模制的平板电介质板12，它具有多个接触通孔14从板的上部16向板的下部18延伸通过板的厚度。接触件20保持在每个通孔14内。板12的高度可以仅仅0.048英寸。

通孔14在横剖面内延长。每个通孔包括宽端22、相对的窄端24、邻近宽度22的宽度均匀部分26和邻近窄端的锥形、宽度变小部分28。宽度均匀部分26具有板的上部和下部之间延伸的相对的平行壁，而宽度变小部分具有从部分26向窄端24延伸的向内成锥形的壁。

如图3所示，在每个窄通孔的端部24内形成浅的接触保持凸出30。该凸出由分别从凸出尖端36延伸到板12的上部和下部的平的上和下凸轮面32和34形成。该尖端位于板的上部和下部之间的等距离处。两个凸轮面以与垂直方向成约12度的小角度从尖端倾斜。宽通孔端22处的平端壁38在板12的上部和下部之间垂直延伸。

图5示出修改了的插入组件板12a，它类似于板12并具有上凸轮面32a和下凸轮面(未示出)，这些凸轮面离开板上侧16a和下侧(未示出)向内一短距离98终止。凸轮面和板的上下侧处的短、直端壁表面98延伸横过接触通孔14a的窄端24a。

使用支持形成通孔14和14a的芯销的模子由热塑性树脂模制板12和12a。支持芯销的加工工具一般延伸进入模腔很短的距离以防止凸轮面延伸到板的上部和下部。每个直表面98具有约0.005英寸的垂直延伸，从而实际上，凸轮面仅从板的上部和下部凹陷很小的距离。该凹陷距离不影响插入组件的操作。

接触件20由很薄的且厚度均匀的金属带料制成，它可以是铍青铜，且较佳地镀上导电金属以降低接触电阻和并防止氧化，其中所述导电金属可以是金或金合金。接触件20可以由0.0017英寸厚的带料(strip stock)制成。这种薄料很难准确地成形。

接触件20包括平的中心部分或脊部(spine)40，类上下弯曲的和锥形的弹簧臂或梁42。诸臂42从脊40沿相反的方向延伸。接触凸缘(contact nose)44位于弹簧臂的上端和下端。短、直且锥形的保持脚部46从凸缘向外延伸并朝向彼此达到弄圆的端部48。当接触件20未被加压时，诸凸缘44隔开0.060英寸的距离，这超过了板12的厚度。诸弹簧臂42沿同样的方向离开中心脊40横向弯曲，从而凸缘44位于脊和保持脚部的端部48之间。臂42具有邻近脊40的最大宽度。从脊到凸缘44，每个臂的宽度减少。接触件20对于脊40的两侧是对称的。

每个弹簧臂42包括邻近凸缘44的一对接触点50。该接触点在弹簧臂的相对侧上与凸缘隔开一较短的距离并从臂的表面上突起。如图1所示，还从臂向外设置该接触点，以增加邻近凸缘的接触件的宽度。

图9示出了预制片52，它由厚度均匀的带料冲压并定形来形成接触件20。该预制片包括形成脊40的中心部分54和两个延伸到中心部分的任一侧并形成臂42和脚部46的类臂或梁部分56。臂部分的宽度从中心部分处的最大值降低到端部58处的最小值。弄圆的突起或翼60从在中心部分54和端部58之间的臂部分的侧部向外延伸。

图12说明了用来从薄带料62冲压预制片52的加工工具。带料位于砧座64上，用叠加的压板66将带料夹紧到砧座。切割器68位于板和砧座的任一侧并在带料62之上，将切割器68移下越过砧座来从固定在砧座和压板之间的部分72切割或剪切出带料的外部部分70。剪切形成在被保持的部分72上的具有弄圆的上边角76和锐利、拉曳的下边角78的被剪切出的边缘74。在附图中，为了清楚起见夸大了边角76和78的尺寸。

被冲压的预制片52包括沿两个臂部分56的侧部并绕臂部分上的翼或突起60延伸的切割边74。弄圆的边角76位于预制片的一侧上而拉曳的边角78位于预制片的另一侧上。

通过围绕沿平行于预制片的平面的轴线弯曲预制片来将预制片52制成接触件20，从而形成弯曲的弹簧臂42、凸缘44、脚部46和脚部46末端处的弯曲的端部48。弯曲预制片以使弄圆的边角76位于接触件的外侧上并使拉曳的边角78位于接触件的内侧上。

此外，在弯曲预制片以形成接触件期间或作为单独步骤时，两突起或翼60相对于臂部分绕图10所示的弯曲线80向上弯曲以形成邻近凸缘44的弹簧臂42上延伸的接触点50。图7示出上弯的翼，它有位于臂部分56上的弄圆的边角76并有位于该弄圆的边角之下并向外的拉曳的边角78。

接触预制片52可以具有0.0017英寸的厚度。该厚度的金属很难可靠地处理和成形。在从带料材料剪切该预制片期间形成接触点上的小直径、弄圆的边角，而不必实际上弯曲该带料。弄圆的边角很小，具有约0.0006英寸到0.0010的横向的曲率半径，这取决于刀具公隙和磨损(tool clearance and wear)。很难通过机械定形该预制片来形成这些小的弄圆边角。沿边角的长度的曲率半径约0.012英寸。

在如上所述弯曲预制片52来形成接触件20之后，较佳地给接触件镀上导电金属，可以是金或金合金来形成围绕接触件的镀层82。

通过将每个接触件置于通孔的一侧以使接触凸缘邻近通孔的中间、弹簧臂42邻近宽通孔端22且保持脚部46邻近窄通孔端24，而将形成和被镀覆的接触件20插入板12中的接触通孔14。随后，接触件移动入通孔内并使脊40和壁38接合并使前端的保持脚部46和邻近的凸轮面32或34接合。该接合是因为脊和脚部46的弯曲端部48之间的水平距离大于尖端36和壁38之间的最小间距。接触件进入通孔的连续移动弹性地对接触件施加压力，从而向内移动脚部并允许脚部通过突起移动到图3所示的插入部分。在脚部通过突起尖端之后，接触件返回成图3中所示的形状。在这个位置中，在通孔14内不向接触件20施加压力且放松接触件20。突起30在保持脚部46的端部之间延伸以防止松弛的接触件从通孔中移出。

图3示出带有离开突起的保持脚部的松弛的接触件20。实际上，重力将使接触件在通孔中下移，从而上脚部46靠在上凸轮面32上。对于如图所示的通孔14中的接触件20，上和下接触凸缘44位于接触件的上部和下部。接触点50也位于接触件的上部和下部。凸缘44延伸跨过接触件的宽度。突起50位于接触件的两相对侧上。

在具有厚度0.048英寸的板12和由厚度为0.0017英寸的厚度均匀的带料制成的接触件20的一个插入组件10中，从凸缘到凸缘的不受压力的接触件的高度是0.060英寸。当如图3所示将接触件置于接触通孔14中时，每个接触凸缘44在板的上侧或下侧突出006英寸的距离。接触点50跨过0.0115英寸的接触件宽度隔开。

插入组件10用来建立该组件任一侧上设置的诸基片86上相对的诸接触垫84之间的电连接。图2示出含垫84的基片86的接触表面。图4示出插入组件10置于含两接触垫84的两基片86之间，其中接触垫84轻轻地与通孔14内的接触件20的每个端部上的接触凸缘44和接触点50接合，其中接触件20没有内应力。

图6示出完全夹在其上含接触垫84的诸基片86之间的插入组件10，所述接触垫接合上下板表面且接触件20收缩入通孔14内。在基片移动到板上的过程期间，每个接触凸缘收缩0.006英寸进入通孔，保持脚部46的弄圆端和上下凸轮面32和34接合并沿该面向内移动到图3所示的邻近尖端36的位置。在接触件收缩时，保持脚部46和弹簧臂42弹性地横向弯曲以提供接触件的端部和垫84之间的高接触压强并沿垫擦抹所述点。弹簧臂42和中间区域或脊40形成弹性弹簧系统。在该位置，基片将接触件20保持在通孔内。

随着接触件20收缩入通孔14，臂43的端部转动且在臂的外端和垫84之间的接合沿臂从凸缘44移到接触点50的顶部处的邻近的弄圆边角76。比较图4和6。接触点50的顶部处的弄圆边角76沿垫84擦抹以形成图7所示的擦抹痕迹88。每个痕迹88从点50和垫之间的初始接触点90延伸到最终接触位置92。接触点沿痕迹88在离开通孔的宽端部22并朝向通孔的窄端部24的方向上移动。在点50沿轨迹88移动时，高压强下受压的弹簧系统的弹性使点50的小面积弄圆的边角76向接触垫偏压。弹簧系统发挥的接触压强施加到点50的4个小弄圆边角76处的垫上，导致点和垫之间多余的高压强电连接。因为接触面积很小，所以该接触压强很高。点50和垫之间的高压强擦抹的接合使该诸点上或垫上的堆积物、氧化物或其它表面污染物破碎。弄圆的边角沿垫滑动，但不切入该垫。相比常规的单个区域的接触，在接触件20的每个端部提供的多余接触增加了接触件20和垫84之间电连接的可靠性。

在接触件20压缩进入通孔14期间，尽管接触件在通孔内垂直地移动稍许距离以使脊沿宽端壁22上移或下移，但两个接触臂44都彼此单独地弯曲离开宽通孔端22，而接触件的中间部分或脊40保持在端壁22上。每个臂42基本上独立于另一个臂42受压，从而通过邻近的弹簧臂42和保持脚部46的弹性形变提供接触件的一个端部上的点50处的接触压强，其中弹簧臂42和保持脚部46位于中心部分的一侧上。因此，接触件20包括两个类弹簧接触件，每一个位于中心部分的一侧上且每一个包括弯曲的、锥形的弹簧臂42和锥形的保持脚部46。保持脚部46的宽度从凸缘44向端部48减少以允许由邻近的凸轮面32或34引起的脚部的迅速偏转。弹簧臂42和脚部46的偏转产生弹力，以保持突起50抵靠邻近的垫84。每个独立的类弹簧接触件提供接触垫和接触件20的中心处的脊40之间的电连接。

图13和14示出和接触件20有关的悬臂弹簧接触件100，它由弯曲的且厚度均匀的带料制成。该带料可以具有不同于接触件20的厚度的所需厚度。接触件100包括安装端102和接触端108。端102安装在基片104中。弯曲的且锥形的弹簧臂或梁106从基片向上延伸并横向弯曲到安装端102的一侧。安装端连接到电路元件(未示出)。接触件100将该电路元件连接到基片112上的垫114。

弹簧臂106可以与接触件20中的弹簧臂42一样，且是一梁，该梁具有从安装端102处的最大宽度到接触端或端108处的最小宽度的锥形的宽度。具有向上的弄圆边角的一对接触点110形成于端108处的臂106的相对侧上。臂106、端108和接触点110可以和前述接触件20的臂42、凸缘44和接触点50一致。

图13示出位于基片104上的基片112，它承载接触垫114。垫114接合接触件100的端108和诸点110，而不向该接触件施加压力。

以和在接触件20内的弹簧臂42的端部和上面的垫84与下面的垫84之间建立多余的接触同样的方式，通过减少基片104和112之间的距离建立垫114和接触件100之间的电连接，从而弹簧臂106弹性地横向弯曲并在接触件和垫之间的接合从端108移动到隔开的诸接触点110的弄圆边角。

弹簧臂的弹性弯曲提供了点110和垫114之间的高接触压强接合。该点沿垫擦抹来形成垫上的类似于图7所示的痕迹88的接触痕迹。接触件和垫之间的擦抹的、多余的高压强接触确保建立了可靠的低电阻的电连接。隔开的诸接触点110将接触件100支持在垫114上以防止接触件的扭转。

接触件100不包括类似接触件20的保持脚部46和弯曲端48的脚部和弯曲端。如果需要，接触件100可以具有含弯曲端118的脚部116，类似于脚部46和端48，且基片104可以具有凸轮面120，类似于板2内的上凸轮面32。图13和14的虚线中示出了脚部116、端118和凸轮面120。在含脚部116和端118的弹簧100的收缩期间，端118接合凸轮面120，脚部116弹性形变并增加诸点102和垫114之间的接触压强。当上面的和下面的基片86从图4的位置一起移到图6的位置时，含臂116和端118的弹簧臂110和接触件20的任一半一样地形变。

虽然示出并描述了本发明的较佳实施例，但可以理解的是它可以进行修改，且本发明不限于所描述的精确的细节，所有有用的变换和改变都将在以下权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于和接触垫形成两个电连接的接触组件，所述接触组件包括接触件和用于所述接触件的支架；所述接触件包括由带料压制形成的臂，所述臂具有厚度、宽度、通过臂的厚度隔开的第一和第二表面和两个相对的剪切边缘，每个剪切边缘延伸穿过臂的厚度并包括第一臂表面处的剪切形成的弄圆边角和第二臂表面处的剪切形成的锐利边角；第一接触点位于一个剪切边缘处；且第二接触点位于另一个剪切边缘处，所述第一和第二接触点通过臂的宽度隔开并在位于所述接触点之间的一部分第一臂表面上延伸；每个弄圆的边角沿所述第一臂表面上的接触点延伸并从这种表面向外；其中在所述接触件和接触垫接合时，在所述接触点上的弄圆边角处第一和第二接触点和所述接触垫接合以便与所述接触垫形成两个电连接。

2.如权利要求1所述的接触组件，其特征在于，所述接触点位于在所述第一臂表面上延伸的所述臂弯曲部分上。

3.如权利要求2所述的接触组件，其特征在于，所述弯曲部分各具有约0.012英寸的纵向的曲率半径。

4.如权利要求1所述的接触组件，其特征在于，所述接触组件包括和所述接触点接合的接触垫，所述接触垫包括与一个所述接触点接合的第一擦抹痕迹和与另一个所述接触点接合的第二擦抹轨迹，每个擦抹轨迹包括初始接触端和最后接触端，每个接触点接合擦抹痕迹的最后接触端。

5.如权利要求1所述的接触组件，其特征在于，所述臂是伸长的并包括两个端，所述第一和第二接触点邻近所述臂的一个端；并包括两个额外的接触点，邻近所述臂的另一个端，在所述第一臂表面之上并从这种表面向外，所述两个额外的接触点的每一个都包括剪切形成的弄圆的边缘边角。

6.如权利要求5所述的接触组件，其特征在于，所述接触件包括中心部分且对于所述中心部分的两侧是对称的。

7.如权利要求5所述的接触组件，其特征在于，包括一板，它具有上侧、下侧和厚度，所述接触件延伸通过所述板，其中当所述接触件未受压时所述接触点与所述板分开。

8.如权利要求7所述的接触组件，其特征在于，所述板包括通孔，延伸通过板的厚度且所述接触件位于所述通孔内。

9.如权利要求8所述的接触组件，其特征在于，所述通孔具有内壁和从一内壁向外向相对的内壁延伸的凸出，所述凸出具有朝向板上侧的第一表面和朝向板下侧的第二表面，接触件的中间部分邻近相对的内壁且接触端位于所述凸出的相对侧上，从而突起将所述接触件保持在通孔内。

10.一种制作用来和接触垫形成多余电连接的弹簧接触件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)从金属料的带切割出预制片来形成相对的切割边缘和预制片的一侧上的弄圆的边缘边角；以及

b)通过弯曲位于预制片所述一侧上切割边缘处的预制片的相对部分，在预制片的相对切割边缘上形成接触点，使所述相对部分的弄圆的边缘边角位于预制片之上并背向预制片。

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