插入組件的製作方法
2023-05-27 02:10:56
專利名稱：插入組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種類型的插入組件，它夾在基底之間，以在相對的基底上的成對的襯墊之間形成電氣連接。
背景技術：
轉讓給美國賓夕法尼亞州Harrisburg的InterCon Systems，Inc.、本發明的受讓人的美國專利第6,290,507號公開了一種插入組件，它包括一具有延伸通過板的通道的絕緣板，和位於通道裡的金屬彈簧觸頭，以便在相對的基底上的襯墊之間形成電氣連接。觸頭是從薄的金屬板條上衝壓下來的，被電鍍，然後插入通道，以便形成延伸通過在成對的接觸襯墊之間的板的厚度的電路通道。衝壓形成的觸頭的鍍層包圍觸頭，以便用保護鍍層減少接觸電阻和防止腐蝕。在衝壓觸頭之後剩餘的金屬板條的部分成為廢料。
觸頭可在板上互相緊密間隔，在X-X和Y-Y方向上的間距約0.050英寸，並使用具有0.048英寸厚度的板。這種插入組件按照觸頭間隔具有每平方英寸400至645個觸頭的觸頭密度。當夾在電路構件之間時，這些觸頭在成對的接觸襯墊之間建立可靠的電氣連接。插入組件對於給定的用途必須符合執行標準，包括尺寸和感應係數標準。較低的接觸感應係數允許插入組件在基底之間傳送較高頻率信號。
特定的用途可能需要比使用具有從金屬片衝壓出的彈簧觸頭的插入組件較薄的板和更緊密間隔的觸頭。使用較高速度信號的用途需要觸頭具有比從金屬片衝壓出來的觸頭更小的感應係數。
因此希望通過減少板的厚度、觸頭之間的間隔和在延伸通過板的通道裡的彈簧觸頭的尺寸來降低插入組件的成本。
因此，需要一種改進的插入組件，它具有減少的板厚度、更緊密間隔的彈簧觸頭、低成本的彈簧觸頭和降低的接觸感應係數。這種改進的插入組件應該比傳統的插入組件以更低成本製造。
發明內容
本發明是一改進的插入組件，具有安裝在延伸通過一絕緣板的通道裡的彈簧觸頭，各觸頭由一短的、小直徑的、預電鍍的圓形金屬絲形成的。各觸頭包括在板各側上的圓形觸頭鼻，以便與相對的接觸襯墊形成摩擦接觸的、高壓的電氣連接。
彈簧觸頭由預電鍍的、較佳地具有0.004至0.005英寸直徑的導電金屬絲形成。觸頭從一連續的、預電鍍的金屬絲上沒有廢料地切割形成的，並且在插入板之前立即成形而不需要後電鍍觸頭。觸頭限定在具有0.025至0.035英寸這樣小的厚度的薄板裡的通道裡，相鄰的觸頭之間在X-X和Y-Y方向的間隔是0.032英寸或更小。這種改進的帶有0.032英寸間隔的金屬絲彈簧觸頭的插入組件具有每平方英寸1000個觸頭的觸頭密度。這種觸頭密度顯著地大於使用從金屬片衝壓形成的彈簧觸頭的插入組件每平方英寸400至645個觸頭的密度。這種金屬絲觸頭與觸頭或相對的基底建立可靠的電氣連接。
插入組件的小型化、消除廢料和後電鍍和在成形後立即將彈簧觸頭插入通過通道，將降低製造和組裝成本而不犧牲可靠性。
本發明的其它目的和特徵通過下面的描述將變得清楚，特別是當結合附圖描述本發明時，這裡有四頁附圖和一個實施例。
附圖的簡要說明
圖1是按照本發明的插入組件的局部剖切的俯視圖；圖2是圖1的一部分的放大圖；圖3是用於圖1的組件的觸頭的側視圖；圖4是沿圖3中的4-4線的剖視圖；圖5是通過圖1的組件的通道的剖視圖，顯示了一處於準備插入通道的位置的觸頭；圖6是類似於圖5的剖視圖，顯示了鬆弛地限定在通道裡的觸頭；圖7是類似於圖6的視圖，顯示了通道裡的觸頭在上面的和下面的基底上的接觸襯墊之間的觸頭；圖8是顯示被壓縮在通道裡的觸頭在相對的襯墊之間的視圖；以及圖9觸頭形成和插入裝置的代表性視圖。
具體實施例方式
插入組件10包括一平的絕緣板或觸頭殼體12，較佳的是用熱塑性樹脂模製並具有均勻的厚度和延伸通過從板的頂表面16至板的底表面18的板的厚度的多個觸頭通道14。如圖1所示，通道14以靠近間隔的排的形式布置。一金屬彈簧觸頭20保持在各通道裡。板12的高度或厚度可小至0.025至0.035英寸。
通道14具有如圖2所示的菱形橫截面，具有相對的端壁或凹槽22和突出的端壁24，以及在諸端壁之間延伸的相對的凹側壁26和28。側壁具有通常平的部分29，它們從端壁22和24向外分叉至圓的中心角31，從而通道14在角31和端壁之間的中途具有最大的寬度。
凹槽22將觸頭20垂直定向在通道裡，當觸頭在襯墊之間彈性應變時，允許觸頭在凹槽裡彎曲移動，如圖8所示。凹槽22不需要如圖2所示被橫向彎曲。例如，凹槽可由兩個分叉的側壁部分29形成，而觸頭被定向在該兩部分之間。
保持觸頭的突出30形成在端壁24處，並在端壁22的對面延伸進入通道14。突出由從突出末端36分別至板12的頂表面和底表面延伸的平的上和下凸輪表面32和34限定。該末端位於板的頂表面和底表面之間的等距處。如果需要，這些突出可具有平的末端。兩凸輪表面以距垂直面約12度的淺角離開該末端傾斜。通道壁22、26和28在板12的頂表面和底表面16和18之間垂直地延伸。
各觸頭20由短的圓柱形金屬絲37形成，較佳的是具有用高屈服強度金屬製成的芯子38。芯子38被一層圓形的導電金屬鍍層包圍，以減少接觸電阻和防止芯子氧化。芯子較佳的是用鈹銅合金製造。鍍層較佳的是黃金或黃金合金。觸頭20可用具有0.004至0.005英寸直徑的預電鍍的金屬絲製造。觸頭20具有基本均勻的圓形截面。
各觸頭20包括一直的中心部分或脊42和同樣的上和下彎曲彈簧臂或梁44。臂44從脊42沿相反方向延伸。同樣的圓的觸頭鼻46位於彈簧臂的上和下端。同樣的短的、直的保持腳48從鼻離開脊42延伸，並朝向彼此向圓的端部50延伸。當觸頭20無應變時，兩鼻46間隔的距離大於板12的厚度。觸頭20在中心部分42的任一側是對稱的。
彈簧觸頭20是平的，部分42、44、46、48和50的縱向軸線位於一個平面上。平的觸頭配合在通道14裡。突出30將觸頭保持在通道裡。通過抵靠在垂直凹槽22裡的脊42，觸頭被垂直地保持在通道裡。凹槽22較佳的是略微大於脊，以確保凹槽垂直地定向觸頭，然而允許彈簧的端部從凹槽向外彎曲，如圖8所示。
各觸頭鼻46是突出的，而兩彎曲表面52背離板12。表面52的縱向曲率半徑(如沿形成鼻的金屬絲的長度測量)大於該表面的橫向曲率半徑，即金屬絲的半徑。對於觸頭20來說，該金屬絲具有0.002至0.0025英寸的半徑。
觸頭20由連續的不定長度的小直徑預電鍍的金屬絲68形成，並通過如圖9代表性顯示的觸頭形成和插入裝置70被插入板12的孔裡。該形成和插入裝置70包括金屬絲饋送器72、金屬絲切割器74、觸頭成形器76和觸頭插入器78。觸頭插入器78位於板12一側的附近，以便將觸頭20定位在通道14裡。
現在將描述裝置70的操作。在形成和插入一先前的觸頭以後，金屬絲饋送器72被致動以饋送一段金屬絲68經過切割器74，並移動金屬絲被剪切過的前端80至虛線所示的、靠近觸頭形成工位76的延伸位置。然後切割器74被致動，以便從金屬絲68上切割延伸的金屬絲段82，從而形成新的金屬絲68的前端和相關的金屬絲段82的尾端86。段82具有的長度足夠形成觸頭20。當切割器74從金屬絲68上切割該段時，段的尾端86和新的金屬絲前端80同時形成。當切割器用於從金屬絲上切割先前的金屬絲段時，形成先前的金屬絲段的段前端80和尾端86。每次從金屬絲68上切割一段時，形成金屬絲前端和尾端。當金屬絲被切割時，形成的金屬絲前端和尾端是「與切割相關的」，即，兩端部是在金屬絲切割時同時形成的。
在切割金屬絲形成段82後，觸頭成形器76彎曲該段以形成前面所述的觸頭20。保護鍍層40包圍芯子38，並延伸在金屬絲段和觸頭的整個長度上。只在端部80和86處露出芯子38。
裝置70和板12相對移動，使形成的觸頭20定位在空的觸頭通道14的一側，使觸頭鼻靠近通道的中心定位，彈簧臂44和脊42靠近通道端壁22，以及使保持腳48靠近通道端壁24。致動插入器78，使觸頭插入通道。
在插入過程中，在各端壁22和24處會聚的側壁26和28引導和傳送平的觸頭進入通道的適當位置。脊42沿著端壁22在凹槽裡向下移動。下保持腳48移動而與相鄰的凸輪表面32接合。這種接合是因為脊和腳48的彎曲端部50之間的水平距離大於末端36和壁22之間的最小間隔。
觸頭進入通道的連續的向下移動彈性地加壓觸頭，以便向內移動腳48和經過突出36至圖6所示的插入位置。在下腳48經過突出末端後，觸頭恢復到圖6所示的形狀。脊靠在凹槽22裡，這樣，觸頭垂直地位於通道裡。在該位置，觸頭20未被加壓，而是鬆弛地限定在通道14裡。突出30在保持腳48的端部之間延伸，防止鬆弛的觸頭離開。通道14將觸頭20保持在板12的已知位置裡，而鼻46成格子狀布置，X-X和Y-Y的間隔距離小至0.032英寸或更小，以便與上和下基底上的襯墊建立電氣連接。
圖6顯示了在通道14裡的一鬆弛的觸頭20。重力向下移動在通道裡的觸頭，這樣，上腳48靠在上凸輪表面32，而下腳48在下凸輪表面34之下。對於如圖所示的在通道14裡的觸頭20，上和下觸頭鼻46位於板12的頂表面和底表面處。
裝置70有效地形成觸頭和將觸頭插入板12。觸頭由金屬絲段形成，並無浪費地立即插入通道14。各金屬絲段的端部80和86與在板裡的相鄰的觸頭的對應端部相關地被切割。在插入板之前不需要電鍍已形成的觸頭。鍍層40包圍芯子38的表面，以確保觸頭鼻46和相鄰的表面被電鍍。
當插入器76通過頂表面16將觸頭插入通道14時，各觸頭的切割的前端80與板底表面18相鄰，而各觸頭的切割的尾端86與板頂表面16相鄰。觸頭可通過底表面插入通道，在這種情況下，各觸頭的切割的前端80將與表面16，而尾端86將與表面18相鄰。
插入組件10在位於組件任一側的基底58上的相對的接觸襯墊56之間建立電氣連接。圖7顯示了位於基底58之間的插入組件10，其中接觸襯墊56略微地接合觸頭鼻46，而觸頭20被略微地加壓。觸頭端部50接合凸輪表面32和34，而鼻46延伸在表面16和18之上。
圖8顯示了插入組件10完全夾在基底58之間，其中基底上的接觸襯墊56接合頂表面和底表面，而各觸頭20彈性地摺疊在通道14裡。在基底在板上的移動過程中，各觸頭鼻46移動進入通道，而保持腳48的圓形端部50沿著凸輪表面32和34向內滑動，經過圖7所示的位置進入圖8所示的完全壓縮位置，在該位置端部50靠近末端36。由於觸頭被摺疊，保持腳48、彈簧臂44和中心部分42被彈性地彎曲，以便在觸頭鼻和襯墊56之間提供高的接觸壓力，以及沿襯墊摩擦接合鼻。在中心部分或脊42各側的彈簧臂44、鼻46和腳48形成彈性彈簧系統。
在觸頭20摺疊過程中，各圓形端部50與從末端36間隔並從頂表面16和底表面18間隔的凸輪表面32和34的一部分接觸並在其上滑動。比較圖7和8。觸頭端部與離開末端及離開表面16和18的凸輪表面的接合防止觸頭端部50擱置在末端或表面16或18。
由於觸頭20摺疊在通道14裡，觸頭鼻46保持抵靠在襯墊，並沿著襯墊朝向端壁24縱向移動和轉動。在各觸頭鼻和襯墊之間的接觸接合發生在位於板上方的和沿鼻縱向延伸的表面52的最外或頂部的很小面積表面62。表面62沿著相鄰襯墊朝向通道端壁24滾動和摩擦接觸，以便在鼻和襯墊之間形成一小面積的和高壓勻稱的、摩擦接觸的電氣連接。在觸頭上的鍍層40和在襯墊上的鍍層是軟的，當鼻接觸襯墊時會變形，以便形成在鼻46中心處的表面62。
為了清楚起見，表面62的尺寸在圖1和2中被誇張放大。襯墊首先接合在端部64處的表面62。當觸頭20被完全壓縮在通道14裡時，表面62在端部66處接合襯墊，而表面62的其餘部分與襯墊分開。表面端部66的面積非常小，其橫向尺寸顯著地小於金屬絲形成的鼻46的直徑。光滑的圓形觸頭鼻的形狀、即在摩擦接觸移動方向上的縱向曲率半徑大於橫向曲率半徑將有利於在觸頭和襯墊之間的、沿表面62的摩擦接觸移動。
金屬絲觸頭20鄰近各觸頭表面62的整個表面被電鍍，以提高導電性和防止金屬絲觸頭被環境腐蝕。在與襯墊連接點處的腐蝕可能降低電氣連接。觸頭芯子38的未電鍍的切割端部80和86位於遠離表面62和遠離與襯墊的電氣連接的通道的中心處。從切割的觸頭端部至鼻和襯墊之間的電氣連接的距離可防止在切割端部處發生的腐蝕遷移到電氣連接和在連接上的惡化。
權利要求
1.一種插入組件，包括A)一由絕緣材料形成的板，該板具有一頂表面和一底表面；B)從頂表面至底表面延伸通過板的厚度的多個通道；C)位於各通道中心處的突出，各突出從通道的一側朝向通道的相反側向外延伸；D)多個金屬彈簧觸頭，各觸頭在通道裡，各觸頭由具有大致均勻圓形截面的金屬絲段形成，並包括金屬絲芯子、包圍芯子的金屬鍍層和端部；E)各觸頭具有中心部分、延伸至中心部分各側的一對臂、在各臂端部處的觸頭鼻、以及從各鼻延伸的腳，各鼻具有一高度點；F)各通道裡的突出延伸在通道裡的觸頭的諸部分之間，以便將觸頭保持在通道裡；G)觸頭鼻各具有一等於金屬絲半徑的橫向曲率半徑，以及大於金屬絲橫向曲率半徑的縱向曲率半徑，以及在各鼻的高度點處的縱向延伸的觸頭表面，各觸頭表面中心地位於金屬絲諸側面之間。
2.如權利要求1所述的插入組件，其特徵在於，各觸頭包括切割的前端和切割的尾端，各觸頭的切割的前端位於板的一側附近，以及各觸頭的切割的尾端位於板的另一側附近。
3.如權利要求1所述的插入組件，其特徵在於，所述多個觸頭包括第一、第二和第三觸頭，各具有兩個切割的端部；所述第一觸頭的一個切割的端部與第二觸頭的一個切割的端部相關被切割，而所述第一觸頭的另一切割的端部與第三觸頭的一個切割的端部相關被切割。
4.如權利要求3所述的插入組件，其特徵在於，各對相關切割的端部包括鄰近一個板表面的切割的端部，以及鄰近另一個板表面的切割的端部。
5.如上述權利要求之一所述的插入組件，其特徵在於，所述金屬絲具有約0.004至0.005英寸的直徑。
6.如上述權利要求之一所述的插入組件，其特徵在於，所述觸頭以互相間隔約0.032英寸或更小排列。
7.如上述權利要求之一所述的插入組件，其特徵在於，所述金屬絲包括鈹銅合金芯子和包圍芯子的黃金或黃金合金鍍層。
8.如上述權利要求之一所述的插入組件，其特徵在於，所述板具有約0.025至0.035英寸的厚度。
9.如上述權利要求之一所述的插入組件，其特徵在於，所述觸頭是平的。
10.如上述權利要求之一所述的插入組件，其特徵在於，所述觸頭被鬆弛地限定在通道裡。
11.一種形成和裝載金屬彈簧觸頭在絕緣板裡的方法，所述方法包括以下步驟A)提供一絕緣板，所述絕緣板具有延伸通過板的厚度的多個通道；B)提供不定長度的觸頭金屬絲，所述金屬絲具有芯子和包圍芯子的鍍層；C)從觸頭金屬絲的一端切割連續的金屬絲段，各段包括切割的前端和切割的尾端；D)彎曲各切割的金屬絲段，形成彈簧觸頭；以及E)將各形成的彈簧觸頭插入板中的通道。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟F)從觸頭金屬絲的一端沒有廢料的切割連續的金屬絲段；以及G)在從金屬絲上切割下一個金屬絲段之前彎曲和插入各金屬絲段。
全文摘要
一種插入組件包括一絕緣板，絕緣板具有延伸通過板的多個觸頭通道，而觸頭在各通道裡。各觸頭由一段具有小直徑的圓形的預電鍍金屬絲形成。帶有由小直徑金屬絲形成的觸頭的插入組件具有降低的接觸感應係數，並允許減少絕緣板的厚度和在板上的相鄰觸頭之間的間隔。
文檔編號H01R13/24GK1918748SQ200480040559
公開日2007年2月21日 申請日期2004年12月22日 優先權日2004年1月16日
發明者D·A·尼笛齊 申請人:安芬諾爾公司