HU229921B1 - Electrical connector - Google Patents

Description

A találmány villamos csatlakozóeszköz (20), amely tartalmaz szigetelő anyagból lévő csatlakozó testet, amelynek illeszkedő csatlakozót befogadó területet meghatározó illeszkedési interfésze van, érintkezőt (28), amely érintkező járatban van elrendezve, és amelynek az érintkező (28) csatlakozó testen való rögzítésre a csatlakozó testbe befogadott megfogó része van, első hornyot a csatlakozó testnek a megfogó résszel szomszédos tartományában, oldalirányban helyközzel elrendezve az illeszkedő csatlakozó illeszkedő érintkezője távolabbi részének befogadására, és második hornyot a csatlakozó testnek a megfogó résszel szomszédos tartományában, amely első horony a megfogó résznek a második horonnyal átellenben lévő oldalán van elhelyezve. Az érintkező (28) egy dugaszoló érintkező, amely lényegében sík alakú és az érintkező (28) érintkező járatának középsíkjával lényegében illeszkedően van pozícionálva.

4. ábra

2833R április

Villamos csati ;zkö2

A találmány oj-an típusú villamos· csatiakozöeszkőzre vonatkozik, amely az t. igénypont tárgyi körében van leírva, különösen nagy l/O sűrűségű csatlakozó szerelvényre, amelynek alacsony az Illeszkedési magassága. Egy Ilyen csatlakozó szerelvény megismerhető az US 4 140 361 dokumentumból

Az az. igény, hogy csökkentsék az elektronikus berendezések méretét, különösen a személyi hordozható eszközökét, továbbá hogy azokat járulékos funkciókkal lássák el, folyamatosan szükségessé tette minden alkatrész, különösen a villamos csatíakozőeszközűk miniatürizálását, A csatlakozóeszközök miniatürizálása érdekében kifejtett erőfeszítések tartalmazták az egysoros vagy kétsoros lineáris csatlakozóeszközöknél az érintkezők közötti osztás csökkentését, ami által viszonylag nagy számé 1/0 vagy más vonal köthető össze olyan csat lakozóeszközök kei, amelyek az áramkön atap'apokon a befogadásokra kialakított szorosan körülhatárolt területen helyezkednek ef. A miniatürízálásí igény mellett komponenseknek az áramköri kártyákra történő szerelésére a preferencia eltolódott a feíüleíszerelí technikák (SMT) felé. Az SMT növekvő alkalmazása és a lineáris csatlakozóeszközök kívánt finom osztása együttesen azt eredményezte, hogy az SMT korlátáit nagy mennyiségű kis költségű műveleteknél megközelítették. Az érintkezők osztásának csökkentése növeli annak veszélyét, hogy az egymással szomszédos forrasztőanyag: dudorok áthidalódnak, vagy az érintkezők a forrasztóanyag paszta úiraolvasztása alatt áthidalódnak.

Annak elérésére, hogy kielégítsék a növekvő 1/0 sűrűség: iránti Igényt, elrendezéses esattakozóeszközokeí javasoltak. Áz ilyen osafíakozőeszközök kétdimenziós elrendezésben lévő érintkezőket tartalmaznak, amelyek szigetelő alaplapra vannak szerelve és nagyobb sűrűséget fesznek lehetővé. Ezen esstiakozóeszközök azonban bizonyos nehézségeket vetnek fel az áramköri: alaplapokra való SMT technikával történő csatlakoztatás tekintetében, mivel a felületszerelés azt vonja maga után , hogy a legtöbb vagy mindegyik érintkező a

-2 csatlakozóíeszköz teste alatt helyezkedik et Ennek eredményeként az alkalmazót!, szerelési technikáknak nagyon megbízhatóknak keli lenniük, mivel nehézkes a forrasztási csatlakozások vizuális ellenőrzése vagy hibák esetén azok javítása.

Az integrált áramkörök (IC) szerelésekor műanyag vagy kerámia alaplapra általánossá vált a golyórácsos elrendezesse (BGA ~ Ball Gríd Array) és más hasonló eljárások alkalmazása, A BGA eljárásnál az IC egységhez csatlakoztatott, forraszfőanyagból lévő szférikus golyókat pozícionálnak az áramköri alaplapon; lévő villamos érintkezési dudorokra, amelyekre tipikusan maszk alkalmazásával forrasztőanyag pasamból lévő réteget alkalmaztak. Az egységet ezután olyan hőmérsékletre felíütik, amelynél a forrasztóanyag paszta és a íorraszfóanyagböi lévő golyók mindegyikének legalább egy része megolvad és egyeséi az alatta levő, az áramköri alaplapon kialakított vezető dudorral. Az IC-t ezáltal az alaplapra csatlakoztatták anélkül, hogy az i€~re külső vezetékeket kellett volna alkalmazni.

Mig a BGA és hasonló rendszerek alkalmazásának számos előnye van egy IC-nek egy alaplapra való csatlakoztatásában, hasonló eszköz alkalmazása vált kívánatossá egy villamos csatlakozőeszköznek vagy hasonló komponensnek egy nyomtatott áramköri lapra (PVVB, Printed VViring Board) vagy más alaplapra való szereléséhez. A legtöbb helyzetben fontos, hogy a íorrasztőanyagböl lévő golyóknak az alaplapot érintő felületei egy síkba essenek, hogy lényegében lapos szerelési felületet alkossanak, és így a végső alkalmazáskor a golyók újraoivadjanák és a síkban nyomatott áramköri kártya alaplapjára egyenletesen ráforrasztódjanak, A forrasztóanyag egy síkba esésében lévő bármilyen jelentős eltérés egy adott alaplapon gyenge forrasztást okozhat, ha a csatlakozóeszkőzí egy nyomtatott áramköri kártyára űjraolvasztják. Azon óéi elérésére, hogy nagy forrasztási megbízhatóságot érjenek ei, a felhasználók nagyon szoros egy síkba esés! követeimé nyékét támasztanak, általában a 0,1016 mm - 0,2032 mm közötti nagyságrendben, A íorrasztőanyagböl lévő golyók egy síkba esését befolyásolja a íorrasztőanyagböl lévő golyók nagysága és azoknak a osatlakozóeszközőn való elhelyezkedése. A golyók végső mérete függ a forraszfóanyag azon kezdeti mennyiségétől, amely a forrasztóanyag pasztában és a forrasztóanyagbői lévő

-3golyókban rendelkezésre áll, A forrasztöanyagból lévé golyóknak a osatiakozóeszköz éríntkezfetesénéi váló- alkalmazáskor ez a megfontolás különleges kihívásokat jelent, mivel a forrasztóanyag testbe befogadott csafiakezőeszköz kontaktus térfogatának változásai befolyásolják a forrasztoanyag test méretének potenciális változását, és ezért a forrasztóanyagból lévő golyóknak a csatiakozóeszközön a szerelési felületen való egy síkba esését.

A csaflakozóeszközök alaplapra való forrasztásánál egy másik problémát jelent, hogy a csaflakozóeszközök gyakran olyan szigetelő házzal rendelkeznek, amelynek viszonylag bonyolult alakja van, például számos üreggel rendelkezik. Az ilyen bőre lágyuló műanyagból lévő házakban megmaradó feszültségek jöhetnek létre az öntési eljárás folytán, az énntkezéses behelyezés eredményeként felépülő feszültségekből, illetve ezek kombinációjából. Ezen házak kezdetben, vagy az SMT eljárás alkalmazásához szükséges hőmérsékletekre való felhevítéskor, például a forrasztőanyagből lévő golyók újraelvasztásához szükséges hőmérsékletekre való felhevítéskor elgörbülhetnek vagy elcsavarodhatnak, A ház ilyen elgörbulése vagy elosavarodása a csatlakozó szerelvény és a PWB között méretbeli eltérésekhez vezethet, ami megbízhatatlan forrasztást eredményez, mivel a feíöletszereít elemek.

sí a forrasztőanyagből lévő golyók, nincsenek megfelelő érintkezésben a forrasztóanyag pasztával, vagy nincsenek a PW8> hez közel a forrasztás előtt. Ez a bejelentés és a korábbiakban ismertetett kapcsolódó bejelentések ezen kialakítási kihívásokra való megoldásokra irányulnak. A csökkented csatlakozóaszköz méret kialakítására való igény nem csak a körvonalak méreteire, de az Illeszkedő csatlakozőeszkőz magasságára

Is vonatkoznak. Amint a villamos berendezés mérete csökken, az áramköri kártyák egymáshoz közelebb történő elrendezésének szükségessége növekszik.

Az US 3 865 452 dokumentumban olyan reteszelhető házzal rendelkező elöterhelt csatlakozóeszközt Ismertetnek, amely alkalmas vezetékgöngyölő {Vfirewrapplng) csatlakozásokhoz való nyomtatott áramköri lapra történő illesztésre. A csatlakozőeszkőz teljes magassága meglehetősen nagy, mivel a rugalmas iemezrugós tagok hosszúak és azok hosszú pálcákban folytatódnak.

-4Ezek a csatlakozóeszközők nem illeszkednek a csökkentett összmagasságú, nagy sűrűségű csatlakozó eszköz koncepciójába.

Az. US 5 498 16? dokumentum kártya-kártya elektromos csatlakozót ismertet, amelynek áramköri lapra szerelt háza van, és egy csatlakcztafandó másik áramköri lap egy azonos házpmki kétnemű profiljaival illeszkedik.

Az US 4149 361 dokumentum lapos dugaszaié csatlakozóeszközf ismertet, amely extrém nagy sűrűségű szerelésre alkalmas, amelyen a teljes csatlakozót befogadja a csatlakozóház, amely cserébe meglehetősen vastag. Ez a villamos csatlakozó tartalmaz szigetelő anyagból léve csatlakozó testet, amelynek ahhoz illeszkedő csatlakozót befogadó területet meghatározó illeszkedési interfésze van, és érintkezőt, amelynek a csatlakozó testen való rögzítésre a csatlakozó testbe befogadott megfogó része ven. Tovább részletezve, az US 4 149 361 dokumentum olyan villamos csatlakozót ismertet, amely tartalmaz szigetelő anyagból lévő csatlakozó testet, amelynek nvüasa ős Illeszkedési interfésze van, amely meghatároz illeszkedő csatlakozó befogadására alkalmas területet; az illeszkedő csatlakozónak első érintkezője és olyan második érintkezője van, amelynek a csatlakozótest nyilasába rögzített megfogó része van a második érintkezőnek a csatiakozőtesfen való megtartására és rendelkezik illeszkedő résszel, amely a megfogó részből és a csatlakozó testből nyúlik ki és a illeszkedő csatlakozó első érintkezőjének befogadására alkalmas; tartalmaz továbbá első hornyot a csatlakozó testnek a megfogó résszel szomszédos tartományában, csatlakozó kapcsolatban az Illeszkedő csatlakozó első érzékelője távolabbi végének befogadására alkalmas illeszkedő Interfészen húzódó nyílással

A találmány célja olyan nagy sűrűségű villamos eeatlakozóeszköz megalkotása, különösen alacsony profilú osatlakozöeszköz megalkotása, amely alkalmas egymásra halmozott áramköri lapok közötti távolság csökkentésére, különösen olyan villamos csatlakozó szerelvény megalkotására, amely golyőráosos eireodezeses csatlakoztatási technológiát alkalmaz.

Ezt a célt a foigénypont szerinti villamos csatlakozó szerelvénnyel értők et. Az aligénypontok a találmány előnyös kiviteli alakjainak jellemzőire vonatkoznak.

A találmány nagy 1/0 sűrűségű és csökkentett elrendezési magasságú villamos csatlakozőeszközökre vonatkozik.

Az illeszkedési csatlakozóeszköz-magasság azáltal csökken, hogy az érintkezési Interfészben az egyik csatlakozó testben klmélylteit területeket alkalmazónk az illeszkedő kontaktusokhoz rendet érintkezők távolabbi részének befogadására, A csökkentett Illeszkedési csatlakozó magasságot azáltal Is elérjük:, hogy a csatlakozó testben egy fészültségmenfeslfő területet hozunk létre, hogy az érintkező csatlakozó karfai alsó részelnek elhajlását lehetővé tegyük.

Az. általános érintkezési hosszúságot konzolosan kinyúló dogaszolőaijzaf érintkezökarokkal csökkentjük le, amelyek egy viszonylag rövid; megfogó; alappal rendelkező d og aszóié érintkező felé néző érintkező Ív mögött vannak, Mind a dngaszoló, mind a dugaszolóaljzat érintkezők olyan megfogó jellegű járatba vannak befogadva, amely az érintkezőt központosán fogja meg, és ezáltal lehetővé teszi a tartó hosszúságának maximalizálását ás a megfelelő teljesítményi jellemzők elérését. Az érintkezők megfogó eszközei az érintkezőkarok egyikének vagy főbbjének hossza mentén közbenső helyzetben helyezkedhet el.

Az érintkezők megfogó részébe höfékek lehetnek elhelyezve, A fékek egy szerelési felülettől kezdve szabályozzák a forrasztóanyag kenődését az érintkező mentén, ahol ez érintkezőn feasztoanyagbol lévő fest van kialakítva.

Az érintkezők a csatlakozó testben az érintkező megfogó járatban lévő nyúlvánnyal vagy nyúlványokkal lehetnek megfogva, amelyek csatlakoznak az érintkező megfogó részébe vagy az érintkező megfogó részében kialakított nyílásba. Ez az érintkező szerelési elrendezés minlmallzá|a a csatlakozó testben lévő feszültségek felgyülemlését, ás ezáltal csökkenti azt a tendenciát, hogy az öntött csatlakozó test meghajoljon vagy meggörbüljön

A RAJZOK RÖVID ISMERTETÉSE

A találmány szerinti csatiakozóeszközt a továbbiakban rajzok alapján részi ;s rs roi az

1, ábra a találmány egyik kiviteli alakja szerinti degeszeié érintkező felülnézete, a

2. ábra áz i ·. ábra szerinti dugaszaié érintkező A területének felnagyított nézeti rajza, a

3. ábra a 2. ábra szerinti terület keresztmetszeti rajza a 3-3 egyenes irányába nézve, a

4. ábra az 1-3. ábrákon látható dugaszoió etem részben: kitért keresztmetszeti rajza degaszolóalizatba való Illeszkedéskor, az

5. ábra a 4. ábrán látható dugaszolóaljzat és dugaszoké elem részben kitért keresztmetszeti rajza a 4. ábra szerinti irányra merőleges irányban és egymás mellé helyezett áramköri alaplapok kézé szerelve, a

8, ábra a 4, és 8. ábrákon látható dugaszolóaljzat érintkező oldalnézete,

7. ábra sí 6. ábra szerinti dugaszolóaljzat érintkező oldalnézete, a

3. ábra sí 6. és 7, ábrák szerinti dugaszolóaljzat érintkező felűinézete, a 9, ábra a dugaszolóaljzat éhnfkező egy második kiviteli alakjának előlnézefe és a

18. ábra a 9. ábra C-C vonata mentén vett részben kitört keresztmetszet, amely egy járatba behelyezett érintkező megfogó részét mutatja.

A TALÁLMÁNY ELŐNYÖS MEGVALÓSÍTÁSI MÓDJAI

Az 1 ábra csatlakozó testtel vagy házzal rendelkező 20 dugaszolö csatlakozót mutat, amely tartalmaz lényegében sík alakú 22 sláptagot és egy körülvevő penfénális 24 falat. Mindkét végfalon poiarizáió/iliesztési 28 fülek vannak, amelyek a 24 falról felfelé állnak annak biztosítására, hogy a 28 duqaszoló csatlakozó megfelelően illeszkedjen 82 dugaszolóaljzattal amelyet a későbbiekben: ismertetőnk. A csatlakozó fest előnyösen szigetelő polimer öntésével integrálisán egy darabból van kialakítva. A polimer előnyösen képes ellenállni az SMT ojraolvaszfásí hömérsékietelnék, az például folyadékkristályos polimer.

A 23 dugaszolö csatlakozó tartalmaz dugaszolö 28 érintkezőkből: álló elrendezést, amelyek a kívánt minta szerint vannak befogva, például a csatlakozó testen kétdimenziós mátrix alakban. A rajz egyszerűsége érdekében csak néhány érintkező hely van ábrázolva.

Claims (1)

1. -ΤΑ 3. ábra szádot mindegyik dugaszoló 28 érintkező tartalmaz lényegében sík alakú érintkezőt, amely későbbiekben ismertetésre kerülő megfelelő dugaszolóaljzat 72 érintkezővel való illeszkedéshez rendelkezik illeszkedő 30 résszel, A dugaszoló 28 érintkező tartalmaz megfogó 32 részt is, amely a 22 osatlakozo testbe való rögzítésre van kialakítva a későbbiekben ismertetésre kerülő módén, A megfogó 32 rész tartalmaz egymással szemben elhelyezett 34 vállakból álló párt, amelyekkel szemben egy behelyezés! szerszámot alkalmaznak a 28 érintkezőnek egy a 22 csatlakozó testben kialakított érintkező 38 járatba való beillesztésére. A 34 váltakon peremek Is ki alakítva, hogy segítsék az érintkező megfogását a 38 járatban. A fogó 32 részből egy rés alakú 83 nyílásból a 38 járat aljánál forrasztőanyagből lévő 38 föl áll ki és megolvasztható alaplap érintkezési testtel van kialakítva, példáéi ráhegeszieií forrasztóanyagból lévő; 35 golyókkal. A forrasztóanyag fül elülső pereme az érintkező egyik vagy mindkét oldalán 37 sarkífássaí vagy ferdítéssel csúcsa felé le van sarkítva. A forrasztóanyagbői lévő 35 golyók dugaszoló 28 érintkezőkre és dugaszolóaljzat 72 érintkezőkre (később ismertetjük) vannak forrasztva olyan technikákkal, amelyeket az US 08/778,808 és US 08/728,194 szabadalmi bejelentésekben ismertettek.

   az a 3. ábrán látható, a 28 érintkező a 22 csatlakozó testben kialakított érintkező 38 járatba van befogva. A 38 járat egy illeszkedési interfésztői vagy 40 felülettől szerelési 42 felületig helyezkedik el A szerelési 42 felületen a rés alakú 53 nyílásokon keresztül menő 38 járatokhoz Illeszkedően és azokba átjáróan lyukként vagy 50 bemélyedésként kialakított horony van kialakítva. Az illeszkedési érintkező 30 rész az illeszkedési' 40 interfésztői és a forrasztőanyagbóí lévő 38 fültől az 50 bemélyedésbe nyúlik. A 28 érintkező lényegében a 38 járat MP középsíkra (2. ábra) illeszkedően van elhelyezve,

   A 28 érintkezők a 22 testben oly módon vannak rögzítve, hogy az öntött műanyag testben ne alakuljon ki feszültség, amikor az érintkezőket behelyezzük. Ezt a célt az előnyös kiviteli alakban úgy érjük el, hogy egymással szemben elhelyezkedő 48 nyúlványokat alkalmazzuk, Minden egyes 48 nyúlvány csúcsán megvezető 49 felület van kialakítva. A 48 nyúlványok távolabbi részei közötti távolság kisebb, mint a fém 28 érintkező vastagsága, és ezáltal interferenofeks illeszkedés jön létre. Ezáltal a 48 nyúlványok távolabbi ~δ része az. érintkezőbe belekapcsolódik és deformálódik, amint a 28 érintkezői a 38 járatba és az 53 résbe behelyezzük A 48 nyúlványok távolabbi részel előnyösen az fáP középeiktől egyenlő távolságra vannak elhelyezve, és így az egyes nyúlványokon az érintkező behelyezésekor lényegében egyenlő mértéké deformáció lép fel. Ennek eredményeként az érintkező megfogó 32 részre kifejtett merőleges irányú erők lényegében ki vannak egyensúlyozva, és ezáltal segítik az illeszkedést az MP középeik mentén. Az érintkező a 38 járatba és az 53 résbe a deformálódott nyúlványok által az érintkezőre kifejted merőleges irányú erők által biztonságosan be van fogva. A megvezető 49 felületek és a lesarkított 39 csúcsok csökkentik a 48 nyúlvány eldőlését a behelyezés alatt, és ezáltal minimalizálják a 48 nyúlvány anyagvesztését. A nyúlványok távolabbi része deformálódik és megfogó erőt vált ki, amely megfogó erő lokalizálva van, ami által elkerüljük a házban a feszültségek kialakulását. Azáltal, hogy egymással szemben elhelyezett, lényegében azonos 48 nyúlványokból álló párokat alkalmazunk, amelyek az MP középsőktől egyenlő távolságra vannak, segítjük a 28 érintkezőknek az MP kőzépsik mentén való kis türésö elhelyezkedését.

   A 3, ábrán látható érintkező megfogó szerkezet egyik előnye, amelyet a fenti szabadalmi leírásokban ís ismertettek, abbét fakad, hogy a forrasztőanyagböi lévő 35 golyónak a 23 érintkezőre való csatlakoztatásakor történő űjraoívasztás után az érintkező a 22 házban: rögzített, közel „nulla játéküF helyzetben van biztosítva. Ez a következő körülményekből fakad, A 28 érintkező a 38 járatban alul van elhelyezve azáltal, hogy az érintkezőket addig helyezzük be, mig az alsó 33 vállak csatlakoznak a járat alsó 39 felületeihez. Ez a 28 érintkezőt függőlegesen lefelé álló helyzetben helyezi el a 3, ábrán látható nézet szerint Ά forrasztőanyag 35 testnek a 38 fülre: történő csatlakoztatásához vele űjraoívasztás után, amelyet például az US 08/728,194 és US 88/778,808 szabadalmi leírások szerint ismertetett technikákkal végzünk, a förtasztoanyagból lévő golyó és/vagy forrasztőanyag paszta az 50 bemélyedésben olyan alakkal rendelkezik, amely kitölti és Illeszkedik az 50 bemélyedés alakjához. Ennek eredményeként a forrasztóanyag 35 test csatlakozik az 50 lyuk 51 fenékrészéhez. Ezáltal az újraölvasztott forrasztóanyag 35 test a 28 érintkezőnek a 38 járatből kifelé, felfelé történő elmozdulását megakadályozza (a 3. árira szerinti értelemben),

   A 28 érintkezőt oldalirányokban a megfogó 32 rész 48 oldalperemel rögzítik a 38 járat oldalsó 41 falaihoz. Az oldalsó 41 faiak és a 43 oldalperemek előnyösen egymáshoz Illeszkedő elvékonyodással rendelkeznek, amint az látható, hogy segítsék: a 28 érintkező megfelelő elhelyezését, A 2. ábra szerint a 28 érintkező a 38 járatban központosán elheiyezkedően van megfogva (a 2. ábrán balról jobbra) az egymással szemben elhelyezett 48 nyúlványokkal. Ennek eredményeként a 28 érintkező a 22 házban olyan toleranciával helyezkedik el, amely megközelíti a behelyezéses öntés toleranciáját, A javított általános, elérhető tolerancia szintek azon játékok minimalizálásából fakadnák, amelyek normális esetben jelen vannak, amikor fém érintkezőket egy műanyag nazba utólagosan helyeznek be. Ez azt jeleni, hogy az elhelyezési tobranoiák csökkennek, és ezáltal szoros toleranciák jönnek létre (az illeszkedő csatlakozók között), mint a részekben lévő elvi tolerancia. Az érintkezők oszlásfávoisága fennmarad a behelyezés alatt, mintha az érintkezők még mindig hordoző szalagra lennének szerelve. A szoros osztás toleranciát az érintkező blankoiásl művelete alatt érjük el, és lényegében megtartjuk az érintkező behelyezése után a fent ismertetett csatlakozó megfogó rendszer alkalmazásával.

   Míg a 2. és 8. ábrákon látható 48 nyúlványok keresztmetszeti alakja előnyös, alkalmazhatunk. valamennyire más alakkal: és mérettel rendelkező nyúlványokat és bordákat is. A megfogó rendszer mechanizmusának magyarázatát az US 08/728,194 és az US 08/778,303 szabadalmi bejelentésekben ismertetik. A 48 nyúlványoknak a 28 érintkezők általi deformációja elegendő súrlódási erőket hoz létre, hogy az érintkezők a házban megfelelő helyzetben legyenek a ferrasztóanyagból lévő 3S golyók újraolvasztása előtt,

   A 36 járatok szomszédságában egy vagy főbb csúcs befogadó 44, 46 horony van, amelyek illeszkedő dugaszolóaljzat 72 érintkező távolabbi részeinek befogadására vannak kialakítva. Amint az látható a 44, 48 hornyok egyik oldalon a 38 járatokkal folytatólagosén vannak kialakítva, A 2, és 3. ábrákon látható kiviteli alakban a hornyok az MP középsík átellenes oldalain