專利名稱：用于印刷電路板的電氣接插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將電子元件電氣連接的接插件。更具體地，涉及一種將印刷電路板電氣連接的高速、大容量接插件。
背景技術(shù)：
由于通常的印刷電路板的制作尺寸有限，一些電子應用場合需要借助接插件將印刷電路板跨過所需距離地側(cè)向?qū)R并電氣連接。電信號和電力通過接插件在印刷電路板之間傳送。
典型的用于側(cè)向相鄰印刷電路板的接插件包括與電接頭連接的插座，這些電接頭在印刷電路板的頂面上并靠近頂面的相鄰邊緣。這些插座具有焊接在印刷電路板上的電接頭上的導電接頭。接插件還包括一個具有兩個連接的晶片的柔性電路。晶片具有導電層和導電接頭。一個晶片上的各導電接頭與另一個晶片上相應的導電接頭通過沿一個導電層延伸的軌跡連接。每個晶片設(shè)置在插座上從而使晶片的導電接頭與插座上的導電接頭對齊，借此在印刷電路板之間形成電路。柔性電路通過擰入印刷電路板相對側(cè)上的墊板(bolster plate)的螺釘固定在插座和印刷電路板上。螺釘向柔性電路和插座上施加裝配力，從而使柔性電路、插座以及印刷電路板保持電氣連接。
通常，典型的接插件包括多個沿印刷電路板頂面彼此連重疊的柔性電路，從而使得每個柔性電路沿印刷電路板側(cè)向延伸不同的距離，并且每個柔性電路在印刷電路板的上方垂直延伸不同的距離。
典型的接插件存在一些缺點。首先，如果螺釘配用薄墊片，就不能有效施加足夠的裝配力，使柔性電路的所有導電接頭與插座的導電接頭有效接合。另外，螺釘不能在具有多個導電層的柔性電路上施加足夠的裝配力進行連接，因此限制了柔性電路的導電接頭可以連接的軌跡的數(shù)量。這樣接插件處理的電信號數(shù)量有限且速度低。螺釘可以緊固在更大的墊板上，以便提供足夠大的裝配力，從而連接更多的柔性電路的導電接頭和插座，并能有效固定具有多個導電層的柔性電路，然而，更大的墊板進一步增加了接插件的整體輪廓，并限制印刷電路板在電子應用場合的多功能性。
第二，由于裝配力主要施加在每個螺釘?shù)墓潭ㄎ恢?，裝配力在柔性電路上分配不均勻。無論墊板的尺寸有多大，許多柔性電路上的導電接頭因此不能與插座上相應的導電接頭接合。裝配力不均勻分布導致通過接插件的電信號傳送量和頻率受限。
最后，通過使用多個柔性電路來增加電信號的傳送量和頻率，就要求墊板更薄，才能吸收更多的螺釘裝配力。此外，不同柔性電路的縱橫方向長度不同，使得通過每個柔性電路的電信號經(jīng)受的感應不同。這樣，電信號通過不同柔性電路的傳送速度不同，通過次數(shù)也不同。這種頻率上的差別造成沿印刷電路板的電力和數(shù)據(jù)分布不一致，限制了電子應用中的運行速度。
因此，需要提出一種能夠解決上述問題的接插件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電氣接插件包括彼此鄰近設(shè)置的第一、第二電路板。第一、第二電路板各具有一個第一邊和第二邊。第一柔性電路與所述第一、第二電路板的第一邊電氣連接，在兩個電路板之間傳送電信號。一對第一裝配件各有一個彈簧、一個底板和一個蓋板。彈簧具有被壓在底板和所述蓋板之間的頂部和底部。頂部與所述底板、蓋板之一接合，底部與底板、蓋板中的另一個接合，所述蓋板在所述底板和所述蓋板上施加裝配力，其中所述第一裝配件對將所述第一柔性電路壓向所述第一、第二電路的第一邊。


圖1表示本發(fā)明一個實施例中上接插件和鄰近的印刷電路板的等角投影俯視圖；圖2表示本發(fā)明一個實施例中上接插件和下接插件的側(cè)視圖，印刷電路板設(shè)置在上、下接插件之間；圖3表示圖2中的上下接插件和印刷電路板的分解等角投影圖；圖4更具體地表示出插座的等角投影俯視圖；圖5表示本發(fā)明一個實施例中裝配件的局部等角投影圖；
圖6表示本發(fā)明另一實施例中裝配件的分解等角投影俯視圖；圖7表示本發(fā)明另一實施例中上接插件的側(cè)視圖；圖8表示本發(fā)明一個實施例中印刷電路板的俯視圖；圖9表示本發(fā)明一個實施例中弓形彈簧的等角投影俯視圖；圖10表示本發(fā)明一個實施例中裝配件的局部等角投影視圖。
具體實施例方式
圖1表示本發(fā)明一個實施例中的上接插件10以及相鄰的印刷電路板14的等角投影俯視圖。印刷電路板149被設(shè)置在箱形底盤(圖中未示)內(nèi)、彼此相對處于所需橫向距離的位置上。薄柔性電路26與各印刷電路板14在接合邊62附近電氣連接并在印刷電路板之間延伸。柔性電路26通過薄矩形裝配件30與各印刷電路板14牢牢固定，裝配件30借助螺釘32和印刷電路板14和柔性電路26相連。裝配件30沿箭頭A的方向向下對柔性電路26和印刷電路板14施加預裝配力，保持柔性電路26與印刷電路板14的電氣連接。
圖2表示本發(fā)明一個實施例中上接插件10和下接插件12的側(cè)視圖，上下接插件之間為印刷電路板14。印刷電路板14具有上下邊54和58。下接插件12在印刷電路板14下面、在印刷電路板之間延伸，由裝配件30沿箭頭B方向向上推壓柔性電路26和印刷電路板14。上、下接插件10和12包括設(shè)置在各印刷電路板14的上、下邊54和58上，并靠近結(jié)合邊62的薄矩形插座34。插座34由柔性電路26覆蓋并與柔性電路26電氣連接。工作時，電信號通過上下接插件10和12的方向相對的柔性電路26在插座34和印刷電路板14之間傳送。
上下接插件10和12的裝配件30互相對齊，并通過螺釘32互相連接(圖1)。互相對齊的裝配件30彼此施加預裝配力，保持柔性電路26、插座34以及印刷電路板14牢固地壓在一起，從而保持電氣連接。上下接插件10和12的裝配件30彼此施加抗力，因此印刷電路板14不會變彎，也不會被任何一個裝配件30施加的裝配力損壞。此外，插座34、裝配件30以及柔性電路26在縱軸108方向上具有較低的輪廓，所以上下接插件10和12超出印刷電路板14的封裝(如上下邊)的空間很少。這樣，印刷電路板14可以在空間有限的電子元件中使用。
如圖8所示，印刷電路板14包括靠近結(jié)合邊62的上下兩邊54和58上的薄金屬鍍層或柵格陣列焊接區(qū)(LGAs)110。LGAs 110具有電接頭(圖中未示)。LGAs 110并不是正好在上下側(cè)54和58上彼此相對排列，因為LGAs110附近的印刷電路板14內(nèi)的電路高度集中，LGAs 110在箭頭E的方向彼此沿上下邊54和58側(cè)向偏置。例如，上邊54的LGAs 110可以設(shè)置在邊62附近，而下邊58的LGAs 110可以設(shè)置在離邊62具有一定距離，并不正好排列在上邊54的LGAs 110的下方。
圖4詳細圖示插座34。插座34為具有絕緣部分66的柔性薄晶片，絕緣部分66設(shè)置在相對兩側(cè)上，并圍繞大量貫穿插座34的導電接頭70。
圖3表示分解開的上下接插件10和12以及印刷電路板14的等角投影視圖。每個上下接插件10和12都包括以對稱方式逐個層疊的裝配件30、柔性電路26以及插座34。柔性電路26包括兩個通過弧形柔性電路部分78彼此連接的薄晶片74。晶片74包括與插座34上的導電接頭70對齊排列的導電接頭(圖中未示)。晶片74還包括具有軌跡的導電層。軌跡跨過弧形柔性電路部分78在晶片之間延伸，并將晶片74上的相應導電接頭連接。
插座34設(shè)置在印刷電路板上下邊54和58上，從而對齊導電接頭70，并使導電接頭70與LGAs110內(nèi)的電接頭電氣連接。這樣，印刷電路板14發(fā)出的電信號通過LGAs110內(nèi)的電接頭傳送到插座34內(nèi)的電接頭70。因為插座34很薄，電信號通過幾乎不經(jīng)受感應，因而可以高頻通過。而且，由于插座34薄且具有柔性，只需要很小的裝配力就可以使LGAs內(nèi)的電接頭保持電氣連接。當柔性電路26設(shè)置在插座34上，晶片74的導電接頭與插座34的導電接頭70電氣連接，這樣，電信號通過軌跡在插座34之間傳送(因而，也在印刷電路板14之間傳送)。
圖5表示本發(fā)明一實施例中裝配件30的局部等角投影圖。裝配件30包括一個框架或底板82，框架或底板82具有帶凹槽84的接觸面106，凹槽84用來容納并保持柔性梁或弓形彈簧86。每個弓形彈簧86具有一個頂部90和相對的底部94。通過將底部94設(shè)在凹槽84相對兩端的橫擋98之間，將弓形彈簧86預安裝在底板82內(nèi)。弓形彈簧86裝在沿縱軸114延伸的凹槽84中，該縱軸114設(shè)置成與接觸面106平行，且該彈簧在垂直于接觸面106延伸的一個平面內(nèi)被彎曲成曲線。
弓形彈簧86通過矩形壓板或蓋板102被進一步保持在底板82中。蓋板102借助在底板82內(nèi)沿凹槽84設(shè)置的卡子(未示出)形成的周邊突條(未圖示)卡在凹槽84內(nèi)。蓋板102與弓形彈簧86配合，使得弓形彈簧86被壓在蓋板102和底板82之間。蓋板102向下沿箭頭D方向為頂部90施壓，迫使兩個底部94縱向彼此相對向外伸展。因此，弓形彈簧86在蓋板102中心、沿頂部90、按照箭頭C方向施加向上的阻力。因為裝配件30包括幾個弓形彈簧86，每個彈簧沿箭頭C的方向給蓋板102施加裝配力，裝配力平均分布在裝配件30的整個接觸面106上。
裝配件30包括螺紋支架189，螺紋支架用來容納螺釘32(圖1)，該螺釘將相對對齊的裝配件30彼此相連。
回到圖3，裝配件30在上下接插件內(nèi)定位，從而使螺紋支架189對準穿過柔性電路26內(nèi)的孔118以及插座34，進入印刷電路板14；蓋板82(圖5)抵靠柔性電路26的晶片對齊。接著用螺釘將裝配件30與印刷電路板14連接，每個裝配件30緊緊壓住晶片74。
回到圖2，上接插件10的裝配件30完成安裝后，在箭頭A的方向經(jīng)過蓋板82施加向下的裝配力，作用到柔性電路26、插座34以及印刷電路板14上，使得印刷電路板14、插座34以及柔性電路26被保持在電接頭內(nèi)，減少了干擾和阻抗。同樣，裝配好的下接插件12的裝配件30在箭頭B方向上經(jīng)過蓋板82施加向上的裝配力，作用到柔性電路26、插座34以及印刷電路板14上，使得印刷電路板14、插座34以及柔性電路26被保持在電接頭內(nèi)，減少了干擾和阻抗。相對定位的上下接插件10和12吸收并阻礙相對的裝配力，從而防止印刷電路板14在箭頭A或箭頭B的方向上發(fā)生彎曲。上下接插件10和12的柔性電路26大小相同，因此電信號通過柔性電路26的傳送距離相同，經(jīng)受相同的感應，進而按照同一頻率進行傳送。
圖9表示本發(fā)明另一實施例中弓形彈簧88的等角投影俯視圖。該弓形彈簧88包括從底部94彼此相向向內(nèi)延伸的分叉尖頭180。彎曲條188具有在底部94之間延伸并被缺口184分開的頂部190。
圖10表示具有圖9中的弓形彈簧88的裝配件200的局部等角投影視圖。弓形彈簧88被容納在沿縱軸308延伸的凹槽84內(nèi)，縱軸308與接觸面106平行，且該弓形彈簧位于垂直于接觸面106延伸的一個平面內(nèi)。工作中，弓形彈簧88被壓在蓋板102和底板82之間，從而使頂部90和分叉尖頭180被蓋板102沿箭頭X方向壓縮，底部94在箭頭Y方向上被底板82頂住。當彎曲條與蓋板102保持接觸時，缺口184允許分叉尖頭180被壓進底板82。這樣分叉尖頭180施加的裝配力直接作用于底板82的中心，從而使裝配件200的裝配力可以均勻分布在柔性電路26上(圖3)。
圖6表示本發(fā)明另一實施例中裝配件250的分解等角投影視圖。對于裝配件250，可以將圖2中的上下接插件10和12或其它任何數(shù)量的接插件對齊。蓋板148容納并保持雙弓形彈簧144。每個彈簧144具有兩個頂部190、兩個底部194以及一腳部192，并被底板140覆蓋在蓋板148內(nèi)。每個彈簧144沿縱軸280延伸，該縱軸與底板140平行，所述彈簧在垂直于底板140的平面內(nèi)彎曲，使頂部190靠近蓋板148而底部194遠離蓋板148。螺釘32(圖1)插入底板140內(nèi)的孔164，從而將裝配件250固定到印刷電路板14(圖3)上，而插座34(圖3)和晶片74(圖3)保持在它們之間。由于相對對齊的兩個裝配件250通過螺釘連接在一起，底板140在箭頭M的方向上推壓腳部192并壓縮彈簧144，從而使頂部190將裝配力沿箭頭M方向傳給蓋板148。裝配件250通過蓋板148施加裝配力，將晶片74和插座34緊緊對壓在印刷電路板14上，從而保持電氣連接。
因為裝配件30、200和250具有較低輪廓，裝配件30、200和250可以用在多個不同的插接件上。例如，圖7示出插接件10的俯視圖，其中裝配件200彼此相對對齊，將單個柔性電路26保持在印刷電路板14的頂邊54上。在另一個實施例中，裝配件200也可以與墊板連接。
在另一個實施例中，裝配件30、200和250在印刷電路板14的上下邊54和58上保持和柔性電路26重疊，從而使一個柔性電路26與另一個柔性電路26相對。再有，裝配件30、300和250可以與裝配件和墊板相應連接。
實施例中描述的插接件有幾個優(yōu)點。第一，弓形彈簧沿垂直軸的輪廓較低，能夠施加大的裝配力。這樣，裝配件將具有任意數(shù)量導電層的柔性電路的導電接頭與插座的導電接頭連接起來，從而使插接件能夠在很小的空間內(nèi)高速傳送大量電信號。此外，裝配件相對對齊并彼此連接，而不是和墊板對齊并連接，這樣，插接件沿垂直軸的輪廓較低，因此可以在很多空間受限的場合使用。
再有，由于插接件上下邊彼此對齊，電信號通過相對的柔性電路傳送相同的距離，經(jīng)受的感應也相同。兩個相對排列的柔性電路的使用也使得電信號可以得到高速大容量的處理。另外，插接件上下的裝配件的彼此相對對齊，可防止印刷電路板在裝配件的裝配力作用下變彎。
權(quán)利要求
1.一種電氣接插件，包括彼此靠近的第一、第二電路板，所述第一、第二電路板具有第一、第二邊；第一柔性電路，其與所述第一、第二電路板的第一邊電氣連接并在第一、第二電路板之間傳送電信號；一對第一裝配件，其中每一個都具有一個彈簧、一個底板和一個蓋板，所述彈簧具有被壓縮在所述底板和所述蓋板之間的頂部和底部，所述頂部與所述底板和所述蓋板之一配合，所述底部與所述底板和所述蓋板中的另一個配合，從而在所述底板和所述蓋板上施加裝配力，所述一對第一裝配件將所述第一柔性電路壓向所述第一、第二電路板的所述第一邊。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣接插件，還包括一個插座，所述插座在所述第一柔性電路和所述第一、第二電路板之間進行電氣互連，所述插座、所述第一柔性電路以及所述第一、第二電路板均具有對齊的電接頭，以便傳送所述電信號。
3.如權(quán)利要求1所述的電氣接插件，其中，所述彈簧被保持在所述底板的一個凹槽內(nèi)，所述彈簧被壓縮在所述底板和所述蓋板之間，這樣所述底板和所述底部相對抗地配合，從而使所述頂部將所述裝配力傳遞給所述蓋板。
4.如權(quán)利要求1所述的電氣接插件，其中，所述彈簧具有弧形條和分叉尖頭，所述弧形條被在所述底部之間延伸的缺口分開，所述分叉尖頭從所述底部向內(nèi)延伸，這樣，當所述彈簧被壓縮在所述底板和所述蓋板之間時，所述分叉尖頭壓向所述底板，所述條壓向所述蓋板。
5.如權(quán)利要求1所述的電氣接插件，其中，所述彈簧具有兩個頂部且底部與腳部相連，所述彈簧被壓在所述蓋板和所述底板之間，這樣，由于所述底部和腳部被所述蓋板阻抗，所以所述頂部經(jīng)過所述底板傳遞所述裝配力。
6.如權(quán)利要求1所述的電氣接插件，還包括一個第二柔性電路，該第二柔性電路與所述第一、第二電路板的所述第二邊電氣連接，以及，一對第二裝配件，該對第二裝配件將所述第二柔性電路壓向所述第一、第二電路板的所述第二邊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣接插件。該接插件包括彼此靠近的第一、第二電路板。第一、第二電路板分別具有一個第一邊和一個第二邊。一個第一柔性電路與所述第一、第二電路板的所述第一邊電氣連接，在兩個電路板之間傳送電信號。一對第一裝配件分別具有一個彈簧、一個底板以及一個蓋板。彈簧具有頂部以及被壓縮在所述底板和所述蓋板之間的底部。頂部與所述底板和所述蓋板之一配合，底部與所述底板和所述蓋板中的另一個配合，從而向所述底板和所述蓋板施加裝配力，其中所述一對第一裝配件將所述第一柔性電路壓向所述第一、第二電路板的所述第一邊。
文檔編號H05K3/36GK1479413SQ0314099
公開日2004年3月3日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者喬納森·W·古德溫, 喬納森 W 古德溫, 小唐納德·P·阿馬拉爾, 德 P 阿馬拉爾, S 奧爾登第三, 韋恩·S·奧爾登第三, 佩特羅塞利, 威廉·佩特羅塞利 申請人:蒂科電子公司