絕緣置換連接器的製作方法

2023-05-03 09:21:26

專利名稱：絕緣置換連接器的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及電連接器領域，尤其涉及絕緣置換連接器(IDC)，用於將一根或多根導線連接到一元件上，如印刷電路板(PCB )。
背景技術：
絕緣置換連接器(IDC)廣泛用於在絕緣導線和任意形式的電子元件之間形成連接的技術領域中。這些連接器一般為插座、插頭以及各種尺寸、間距(Pitch)和電鍍方式的針座(shrouded header)。IDC的一般特徵為包括一組環繞導線切過絕緣體的刀片或爪子的一個或多個連接元件，並且採用一步法形成與導電中心的電連接，從而避免了剝開及捲曲導線，或其他的導線處理需要。IDC廣泛用於電子通信領域，並且越來越多的用在印刷電路板(PCB)的應用中。常規的IDC—般包括一底座或基座元件，其由非導電材料製成並限定了一用於接收底座元件中的導線的通路或通道。所述連接元件澆鑄、模壓成型，或沿通路或通道嚙合在底座元件中。其共同的特徵主要為限定在底座元件中的某些類型嚙合或制動結構用於保證導線不會因為振動或其他原因意外的從連接器中脫出或被拉出。參考美國專利申請 5，997，337,5, 577，930 和 5，188，536。美國發明6，050, 845描述了一 IDC組件，其包括一具有至少一個導體接收孔及一從電路板安裝面延伸出來並與導體接收孔相交的終端接收通道。終端設置在每個終端接收通道中，並且包括一具有從一個末端延伸出來用於插入電路板通孔的第一連接部件的主體部分，以及一對限定用於接收導線的IDC槽的豎立臂。每個終端在第一位置部分插入底座中，這樣終端主體及第一連接部件的一部分向底座電路板安裝面的下部延伸。當將第一連接部件定位在電路板的相應通孔中時，終端能夠固定在電路板上，隨後絕緣導體的末端能夠插入各自的導體接收孔中，並通過將底座朝著電路板移動至與電路板相對的第二位置時終止在各自的終端，同時將所有相應導線推入每個IDC槽中。同樣也有試圖構造在表面安裝技術(SMT)中應用的IDC。例如，美國發明 7，320，616描述了一專門構造用於表面安裝至PCB的IDC。該連接器組件具有至少一個可滑動地設置在主體中的刺穿、切割或切片端的連接構件，以及一從主體延伸出來並採用傳統SMT工藝連接到印刷電路板的安裝端。一絕緣導體，如一導線、電纜和/或帶狀電纜，插入主體中的通道，而不會被連接元件的刺穿端刺穿。當使用者從主體頂部向下壓時，連接滑入通道中並刺穿絕緣導體。主體的頂部也設有一在自動拾放組件進程中用於真空吸嘴的表 隨著電子組件越來越小型化，電路板上的空間(「有效面積」)變得越來越重要，因此，常規多路IDC膠殼元件(housing member)浪費了電路板上珍貴的空間。另外，一般連接/膠殼元件的形狀及結構限制了電路板上連接器的放置及定位，從而限制了可安裝在更小的接觸焊墊或襯墊上的連接導線數。

發明內容
本發明提供了一種改進後的堅固、節約空間的IDC設計，尤其適用於電路板上的單獨的、單根的以任何需要的間距及定位進行的導線連接。本發明的目的及優點將在下述說明書部分說明，或者可明顯從說明書中看出，或者可以從本發明的實施例中了解到。根據本發明方案，提供了一電絕緣置換連接器(IDC )，其特別適合用於將單根絕緣導電芯線連接到印刷電路板(PCB)。該連接器在連接器上所佔面積最小，並且可用多個連接器以各種角度及定位與電路板上的多個導線連接，除非所述電路板不能裝設導線。不過，應該理解，本發明的連接器不限制於這種使用。本發明的連接器的典型實施例包括一裸露的(bare)單根導線連接元件(contact member)，其包括一被相對的刀片限定的第一末端，該刀片限定了絕緣導線的接收孔。該元件還包括一第二末端，用於在PCB上一連接位置形成直接電連接。該接觸元件為「裸露的」， 這是由於其沒有被包含在或被圍封在膠殼或其他類型的基底結構中，而是完全暴露在PCB 上的。制動結構設置在刀片上，典型的實施例中，該結構可為倒鉤或其他類型的自鎖結構。 一用於配合安裝相對的裸露刀片的蓋帽，並且其包括側壁及端壁，兩者之間限定出一槽，該槽與刀片孔相應。通過將蓋帽壓向刀片，側壁與刀片上的制動結構嚙合。蓋帽端壁中的槽具有一寬度和高度，使得當將蓋帽完全壓向刀片時，所述槽嚙合進刀片孔中並與絕緣導線縱向對齊，這樣刀片刺穿絕緣導線的導電內芯並形成電連接。該連接器可以包括一對相對設置的刀片，或者包括多對間隔開的刀片。例如，在一典型實施例中，設有兩對間隔開的刀片，有一蓋帽構造用於配合兩對刀片。該實施例中，所述蓋帽可進一步包括一內部縱向延伸的凸起(boss)，其設置用於當蓋帽被充分壓下時嚙合相對設置的刀片對之間的絕緣導線。該連接器可在PCB上的連接位置構造成通孔連接或表面安裝連接。本發明也涵蓋一 PCB組件，其包括一個或多個所述的連接器。例如，該組件可以包括一具有接觸墊或穿孔焊墊(through-hole footprint)的印刷電路板。PCB上安裝有至少一個所述的電絕緣置換連接器。多個單導線連接器可以設置在相同的連接位置上(即接觸墊)，用於在不同位置將多個導線連接到相同的墊子上。本發明獨特的絕緣置換連接器的典型實施例通過下述以附圖為參考的示例進行更詳細的描述。


圖1是本發明連接器安裝到電路板上的實施例的透視圖； 圖2是圖1的實施例中的連接元件的視圖3是圖1的實施例中的蓋帽元件的端部視圖； 圖4是圖1的實施例中電路板上的連接位置的俯視圖； 圖5是本發明連接器的另一實施例的透視圖； 圖6是圖5的實施例的端部視圖7是圖5的實施例的接觸元件安裝在電路板上的俯視圖； 圖8是本發明的接觸元件的另一實施例的透視圖；圖9是蓋帽元件實施例的側視圖； 圖10是蓋帽元件的端部剖視圖； 圖11是圖10的蓋帽元件的仰視圖12是本發明的多個單導線連接器安裝到電路板上的普通連接墊上的簡圖； 圖13是使用了本發明的連接器的手持工具的透視圖14是通過在接觸元件上插入蓋帽元件連接到圖13的手持工具的鑽頭的透視圖； 圖15是通過將絕緣導線插入到接觸元件連接到圖13的手持工具的鑽頭的透視圖。
具體實施例方式參考本發明實施例，圖中顯示了一個或多個示例。所述各實施例以解說方式解釋本發明，但並不意味著限制本發明。例如，圖示或描述的作為一個實施例的一部分的特徵可用在另一個實施例中，從而產生進一步的實施例。其意思為本發明涵蓋了在本發明範圍和實質範圍內的那些實例及其他的變型。圖1是本發明連接器安裝到電路板上的實施例的透視圖。在特定實施例中，連接器10用於將單根絕緣芯線M連接到電路板48上的連接位置53。導線M包括一環繞導電內芯58的絕緣材料的外部護套56。連接器10在連接位置53形成與內芯58和電路板48 的電連接。連接器10包括一裸露的單導線連接元件12.如上所述，連接元件12是裸露的， 這是由於其沒有包含在或環繞在膠殼、基底，或其他絕緣元件中。當接觸元件12在電路板 48的連接位置53連接時，連接元件12是完全暴露出來的。連接元件12包括第一末端14 (圖2)，其構造用於刺入包裹導線M的內芯58的絕緣材料56，從而形成與內芯58的電連接。關於這一點，圖解實施例中的第一末端14包括一對相對的刀片16，它們中間限定了一接收孔18。該孔18的寬度基本與內芯58的寬度一致，所述內芯的寬度是連接器10根據特定導線尺寸標定的大小。當導線M插入孔18中時， 刀片16刺穿絕緣材料56，並與內芯58以摩擦接觸的形式電連接，如本領域公知的那樣。連接元件12包括第二末端20(圖2)，其設置用於與PCB 48直接電連接。例如，在圖1至4的實施例中，連接器10為一穿孔安裝連接器，其中該連接器10包括連接插腳22， 其配合安裝進設置在電路板48中的通孔中，其很容易被本領域技術人員理解，這裡不需要詳細描述。替換實施例中，連接器10構造為表面安裝至一襯墊50 (圖5-7)。該實施例中，連接元件12可以包括支腳對，或其他元件構造用於持平表面安裝並將其焊接至電路板48上的連接位置53處的導電襯墊50，如同本領域技術人員理解的那樣。連接器10包括制動結構，一般為28，設置在一個或兩個刀片16上。該制動結構 28設計用於主動嚙合在刀片上形成配合的蓋帽元件32，從而相對於刀片16固定住蓋帽32， 並防止蓋帽意外的脫出。在圖解的實施例中，制動結構觀由倒鉤限定在刀片16的外部邊緣上。參考各附圖，蓋帽32的尺寸以能與連接元件12配合為宜，尤其是與刀片16配合。 在圖解實施例中，蓋帽32大體為中空矩形盒式結構，具有一頂壁34、側壁36，以及端壁38。 每個相對端壁38上設置有狹槽40，當將蓋帽32壓向刀片16時，狹槽40與刀片中的孔18 對齊，特別地如圖6所示。狹槽40具有一寬度和高度，即當將蓋帽32充分壓向刀片16時，狹槽40嚙合並縱向對齊絕緣導線M，插入孔18中，這樣刀片16刺入絕緣材料56，與導線 M的內芯58形成電連接。應該理解，狹槽可以為各種形狀和結構。在圖解實施例中，描述的狹槽40大致為U形開口，具有兩個傾斜面46 (圖3)，以助於開始的嚙合以及導線討在狹槽40中對齊。連接元件12可以為各種結構。例如，在圖1所示的實施例中，連接元件12包括單對相對的刀片16及一蓋帽32，蓋帽的尺寸能相應的包裹住單對的刀片。圖5-8所示的替換實施例中，連接元件12包括至少兩對相對的刀片16。每組刀片16限定了一孔18，兩個孔 18是對齊的，這樣導線討直線通過兩孔以及蓋帽32中的槽40。這些元件的對齊詳細圖解在圖6和7中。在該實施例中，連接元件12包括至少兩對相對的刀片16，連接元件12可以表面安裝至一連接襯墊50，如上述圖5至7所述的。刀片16從一共同的底座沈向上延伸，該底座包括向上延伸的支腳對。支腳M和底座26可以焊接到連接襯墊50上。在圖8所示的穿孔安裝實施例中，連接元件12有兩組相對的刀片16，連接到一共同的周邊底座26。各連接插腳從每組刀片16的底座沈的底部延伸出來。特別地如圖2和8所示，相對的刀片16也可以包括傾斜面23，用於開始時對齊導線54，插入孔18中。圖9至11顯示了一特別的蓋帽元件32的實施例，其可與具有多組相對刀片16的連接元件12—起使用。在該特別的實施例中，蓋帽元件32包括一內部縱向的凸起44，其與蓋帽32中的端壁38限定的狹槽40對齊。該凸起44用於連接相對設置的刀片之間的導線 54，並且當蓋帽32被壓下安裝到刀片16上時將導線M向下推入刀片16之間。該結構確保了導線M通過連接器組件10時相對直的、線形的放置。圖12是電路板48的部分俯視圖，其具有在板48上相對靠近安裝的多個單獨的導線M以及相應的連接器10(連接元件12沒有蓋帽32)。連接器10可以以任何方向安裝在板48的任何位置上，從而具有更加靈活的版面布局，並且板空間最小。該實施例中，每個相應的連接襯墊50與每個連接器連接，並具有與連接元件12基本匹配的尺寸和方向。根據本發明方法，每個連接襯墊50可以連接到一起，這樣操作時刻設置一單獨的連接襯墊50， 其上連接多個配有連接器10的導線M。根據本發明內容的不同方法，絕緣導線M可以插入連接器10中。一相對簡單的方法即使用一手持工具62 (圖13)。該手持工具62包括一把手64，其可以接收一鑽頭72 (圖14)，該鑽頭專門設置用於將蓋帽32 (連有導線)按壓-配合到先前安裝到電路板48上的連接元件12上。鑽頭包括槽76和凹口 74，蓋帽32可配合安裝到凹口中。使用該特殊工具，導線M和蓋帽32能夠一步安裝到連接元件12中。圖15描述了一鑽頭66，其構造用於將導線壓入相對刀片16之間的孔18中，並且這一方法中包括槽68和內部凸起70，其用於在相對的成對刀片16之間以直線路徑嚙合、按壓所述導線。應該理解，根據本發明進一步的方法，連接元件12可以作為一單獨連接器使用， 不用設置蓋帽32。儘管蓋帽32用於多種實用的用處，在特定實施例中，蓋帽32是非必須的，尤其是當電路板上的空間不足以容納蓋帽32時。因此，本發明的範圍和實質中包括使用裸露的連接元件12，直接安裝在電路板48上，將導線M連接到板48的連接位置53上， 不設置蓋帽32。
本領域技術人員應該容易理解，本發明圖示和描述的實施例可以進行各種改進和變形，其不脫離本發明的範圍和實質。這些改進和變形均涵蓋於附屬的權利要求中。
權利要求
1.一種電絕緣置換連接器，包括一裸露的單根導線連接元件，其包括一被相對的刀片限定的第一末端，所述刀片限定了一絕緣導線接收孔，同時包括第二末端，其配置成將所述連接元件與PCB形成直接電連接；設置在所述刀片上的制動結構；一構造用於配合安裝相對的裸露刀片的蓋帽，所述蓋帽具有側壁及端壁，兩者之間形成一槽，該槽與刀片孔一致，通過將蓋帽壓向刀片，所述側壁與刀片上的制動結構嚙合；以及所述槽具有一寬度和高度，即當將蓋帽完全壓向刀片時，所述槽嚙合進刀片孔中並與絕緣導線縱向對齊，這樣刀片刺穿絕緣導線的導電內芯並形成電連接。
2.根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接元件包括單對所述相對的刀片。
3.根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接元件包括至少兩對彼此間隔開的所述相對的刀片。
4.根據權利要求3所述的連接器，其中所述蓋帽進一步包括一內部縱向延伸凸起，設置用於在充分按壓所述蓋帽時嚙合所述成對的相對刀片之間的絕緣導線。
5.根據權利要求1所述的連接器，其中所述制動結構包括設置在所述刀片上的倒鉤。
6.根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接元件的第二末端包括用於插入電路板上的通孔的插腳。
7.根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接元件的第二末端包括一支腳，用於表面安裝至電路板上的襯墊上。
8.一種印刷電路板組件，包括其上具有插接位置的印刷電路板(PCB)；在所述PCB上的所述插接位置安裝有至少一個電絕緣置換連接器，所述連接器進一步包括一「裸露的」單根導線連接元件，其包括一被相對的刀片限定的第一末端，所述刀片限定了一絕緣導線接收孔，同時包括第二末端，用於將所述連接元件在所述連接位置與PCB 形成直接電連接；制動結構設置在刀片上；一用於配合安裝相對的裸露刀片的蓋帽，所述蓋帽具有側壁及端壁，兩者之間限制了一槽，該槽與刀片孔一致，通過將蓋帽壓向刀片，所述側壁與刀片上的制動結構嚙合；以及所述槽具有一寬度和高度，即當將蓋帽完全壓向刀片時，所述槽嚙合進刀片孔中並與絕緣導線縱向對齊，使刀片刺穿絕緣導線的導電內芯並形成電連接。
9.根據權利要求8所述的組件，其中所述連接元件包括單對所述相對的刀片。
10.根據權利要求8所述的組件，其中所述連接元件包括至少兩對彼此間隔開的所述相對的刀片。
11.根據權利要求10所述的組件，其中所述蓋帽進一步包括一內部縱向延伸凸起，設置用於在充分按壓所述蓋帽時嚙合所述成對的相對刀片之間的絕緣導線。
12.根據權利要求8所述的組件，其中所述制動結構包括設置在所述刀片上的倒鉤。
13.根據權利要求8所述的組件，其中所述連接位置包括一穿孔連接，所述連接元件的所述第二末端包括用於在所述連接位置插入所述PCB上的通孔的插腳。
14.根據權利要求8所述的組件，其中所述連接位置包括一表面安裝襯墊，所述連接元件的所述第二末端包括一支腳，構造用於在所述連接位置表面安裝至所述PCB上的所述襯墊。
全文摘要
本發明公開了一電絕緣置換連接器，包括一「裸露的」單根導線連接元件，其具有一被相對的刀片限定的第一末端，該刀片限定了絕緣導線的接收孔，同時包括第二末端，其構造用於在印刷電路板上的在一連接位置形成直接電連接。制動結構設置在刀片上。一蓋帽構造用於配合安裝相對的裸露刀片。該蓋帽包括側壁及端壁，兩者之間限制了一槽，該槽與刀片孔一致。通過將蓋帽壓向刀片，側壁與刀片上的制動結構嚙合。蓋帽端壁中的槽具有一寬度和高度，這樣當將蓋帽完全壓向刀片時，所述槽嚙合進刀片孔中並與絕緣導線縱向對齊，這樣刀片刺穿絕緣導線的導電內芯並形成電連接。
文檔編號H01R12/53GK102394402SQ20111017929
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月29日 優先權日2010年6月30日
發明者彼得·畢曉普, 諾曼·亨特利 申請人:Avx公司