TWI420767B - 具有單次使用式安全模組的夾層連接器 - Google Patents

Description

具有單次使用式安全模組的夾層連接器

本發明關於一種夾層式電氣連接器，其係用於連接第一電氣組件到第二電氣組件。

電氣連接器使用在一連接器外殼內支撐的信號及電源接點於電氣裝置之間提供信號及電氣連接。例如，電腦及其它電氣裝置經常可含有由電氣連接器連接的複數互連印刷電路板(PCB,“Printed circuit board”)。一電腦通常具有一主機板及一個或一個以上的其它板來執行特定的作業或工作。這些特殊化的板子通常稱之為子卡。這些PCB之間的連接允許在板子之間傳遞電力，及/或傳送資訊，例如資料傳輸或控制信號。

對於板對板的PCB安裝，重要地是這些板子為實體分離，而卻電氣連接。亦很重要地是該等板子有機械式支撐，以防止板子的過度移動。包含該等電氣接點之外殼時常做為此支撐。

該連接器可以附加於第一PCB，其可為一子卡，係藉由連接暴露在該連接器一側上之該等接點的一端到該第一電路板之表面上的電性接點。此連接可由焊接或其它已知的附著方法來達成，其中包括(但不限於)焊球附著，通孔焊接、及焊漿附著，藉以永久性附著該連接器到該第一PCB。然後將該連接器附著到第二電路板，其可為一主機板。與該第二PCB之連接可由壓合該連接器的接點到該第二PCB之連接通孔來完成。依此方式，該連接器提供一電性連接以及兩個電路板之間的實體 支撐。因為該連接器係壓合到該第二PCB，該第一PCB可自該第二PCB連同該連接器被移除。

重要地是提供安全性方法以禁止或防止第一PCB被移除及再使用。此時，目前並無開發出實用的方法來使當第一PCB自第二PCB移除時可使其無效。

再者，目前並無開發出實用的方法在當電性連接到第二電氣裝置及具有該附著的連接器之第一電氣裝置被移除時更廣泛地使得至少一電氣裝置無效。

因此，其有需要提供一種連接器，用於電氣式連接第一電氣裝置到第二電氣裝置，其方式使得如果該等電氣裝置實質上與電氣式地分離，該連接器即為無效，且不能夠重新接合。

一電氣連接器包含一外殼及由該外殼包含的至少一電氣接點。該至少一電氣接點包括第一端，用於構成與第一電氣裝置之第一連接，及第二端，用於構成與第二電氣裝置之第二連接。該至少一電氣接點包括一置於該第一端與該第二端之間一脆弱段，其中該脆弱段用於在當藉由將該第一電氣裝置拉離該第二電氣裝置而施加一拉伸力於該至少一電氣接點時，在該第一連接或該第二連接中斷之前破裂。

請參照第一圖，所示為單次使用式安全模組連接器10之第一具體實施例。連接器10包括一外殼20，其包覆接點30。每一個接點30包括相對的第一端與第二端， 其用於達到與個別第一與第二電氣裝置之電氣連接。在所示的具體實施例中，該第一端包括一引線40，而該第二端包括一尾部50。該等接點30於引線40與尾部50之間延伸通過外殼20。連接器10所示具有兩列的接點30；但是，該連接器可製成具有超過一列的接點30，每一列有一或多個接點，且所有這些具體實施例皆在本發明的範圍內。

外殼20包括一狹縫60，用於允許引線40當接點30首先載入到外殼20當中時通過外殼20。狹縫60為必須的，因為引線40延伸超過外殼20之側面65。外殼20亦包括固定座80。

外殼20包括對準柱70，用於對準連接器10於第一電氣裝置。外殼20所示在外殼20之前導側面上有兩個對準柱70。該等對準柱70對準外殼20於第一電氣裝置，例如印刷電路板(PCB)。雖然兩個對準柱70較佳，其在本發明的範圍內可包括額外的對準柱70或其它對準結構。此外，對準柱70亦可提供在外殼20之尾側表面(未示出)之上。

當對準柱70對準於在第一電氣裝置上相對應對準孔，引線40亦對準於該電氣裝置之表面上的電氣接點，例如在一PCB表面上之表面黏著墊。PCB可為一子卡。固定座80產生一空間，其中引線40附著到第一電氣裝置，以便於焊接引線40到該裝置。

一接點30之第一具體實施例的詳細例示請參照第二圖。如第二圖所示，接點30具有一引線40與一相容針眼尾部50。接點30所示具有本體210。接點本體210包括一脆弱段220、下方推入肩部230、上方推入肩部 240、及保持肩部250。脆弱段220所示為相較於接點30之其它部份為一減小的橫截面，以在當一拉伸應力拉伸跨過引線40與尾部50之間的接點30時，以允許接點30先在脆弱段220處破裂。其將可瞭解到脆弱段220相較於接點30的其它部份可由機械設計或化學或冶金處理來弱化，以確保接點30在脆弱段220處為最弱。該弱化的機械設計例如可由減少該橫截面、薄化該材料、或在脆弱段220處提供一較弱的材料所形成。

接點30藉由插入引線40到狹縫60當中而載入到外殼20中，並將接點30推入到外殼20中，直到下方肩部接觸到外殼20之下方突出物710，如第七圖所示。保持肩部250與該外殼磨擦配合，藉以將接點30保持在外殼20內。

相容性針眼尾部50係用於當推入到一通孔或第二電氣裝置的其它接收結構當中時可彈性壓縮，以形成具有良好電氣接觸之固定磨擦配合。

脆弱段220用於在將引線40與尾部50在相反方向上拉動之拉伸應力之下破裂，例如當引線40附著到第一電氣裝置，尾部50附著到第二電氣裝置時，且該第一與第二電氣裝置被拉開時。依此方式，脆弱段220將在引線40與第一電氣裝置或尾部50與該第二電氣裝置之間的電氣連接中斷之前將會破裂。第一電氣裝置可為一子卡，及該第二電氣裝置可為一主機板。引線40用於藉由焊接連接到該第一電氣裝置。尾部50用於藉由壓合連接到該第二電氣裝置。

連接器10之接點30的引線40可附著到第一電氣裝置，例如一子卡。子卡300具有表面黏著墊310，如 第三圖所示。子卡300另包括對準孔320。連接器10被帶入到接觸於子卡300，以使對準柱70對準於對準孔320，且引線40靠置表面黏著墊310。然後引線40焊接到一子卡300之表面黏著墊310。依此方式，電氣連接建立在引線40與子卡300之間，如第四圖所示。

一主機板500具有板狀通孔510，如第五圖所示。在連接器10焊接到一子卡300後，連接器10的尾部50被壓合到一主機板500之相對應的板狀通孔510。依此方式，一電氣連接經由連接器10建立在主機板500與子卡300之間，如第六圖所示。主機板500在當連接器10具有在連接器10之尾側上的對準柱時可具有對準孔(未示出)。

當連接器10分別藉由焊接及壓合附著到一子卡300及一主機板500時，接點30的脆弱段220被設計成在子卡300可自主機板500拉出前破裂。因為打破引線40與墊310之間的焊接結合所需要的力量遠大於壓合尾部50自通孔510拉出所需要的力量，連接器10仍維持附著到子卡300。因此，子卡300將自主機板500拉出，而連接器10與接點30在脆弱段220以上的部份仍附著。接點30在脆弱段220以下的部份將維持壓合在主機板500中。

接點30在脆弱段220以下的部份，包括尾部50，可自主機板500移除，以允許另一個連接器連接到主機板，然而尾部的壓合及移除會擦掉及刮損板狀通孔。由於此該等通孔之損傷，在該等通孔需要修理或修正之前，連接器可在主機板上移除及更新最多三次。

在子卡300自主機板500移除之後，子卡300保有連接器外殼20與接點30在脆弱段220以上的部份附著於其上。子卡300在此狀況下不可重新使用。其有可能自子卡300將引線40脫焊，使得子卡300可重新使用，但是此複雜步驟可有效地防止子卡300的重新使用。

現在提供在脆弱段220處打破接點30之機構的詳細說明。具有一外殼20與接點30之連接器10的一橫截面示於第七圖。外殼20包括下方突出物710，用於接觸接點30的下方推入肩部230。下方突出物710可防止接點30在當相容尾部50被壓合到第二電氣裝置時(例如PCB，或更特定而言為主機板500)的進一步移動。

如第七圖進一步所示，接點30亦具有上方肩部240，其與外殼上方突出物720隔開，使得上方肩部240與上方突出物720之間存有一間隙或空間。當引線40被附著到第一電氣裝置，及尾部50被附著到第二電氣裝置時，自該第二電氣裝置拉出該第一電氣裝置將使得脆弱段220往上方突出物720的方向拉伸，並在接點30的脆弱段220處破裂。該拉伸的發生係產生自上方肩部240與上方突出物720之間的空間引導在脆弱段220處的拉伸負荷。接點30被設置成在施加自該第二電氣裝置移除尾部50所需要的力量之前會拉伸並在脆弱段220處破裂。依此方式，接點30會在連接器10自該第二電氣裝置移除之前在脆弱段220處破裂。因為引線40焊接到該第一電氣裝置，唯一自該第二電氣裝置移除該第一電氣裝置之其它方式即為自該第一電氣裝置脫焊引線40，其在大多數實例中無法實行。此可有效地限制連接器10成一單次使用式之應用。

接點30可由一高導電性金屬或合金所形成，例如磷青銅。外殼20可由一高溫液晶聚合物(LCP,“Liquid crystalline polymer”)或其它已知的產業可接受的非導電性高溫樹脂所形成。

第八圖所示為一連接器800之另一具體實施例，其中包括外殼820及電氣接點830。電氣接點830利用引線840及相容尾部850所形成。外殼820包括狹縫860，用於允許引線840在當電氣接點830首先載入到外殼820當中時穿過外殼820。

外殼820亦包括對準柱870，用於對準連接器800於第一電氣裝置。外殼820所示在外殼820之前導側面上兩個對準柱870。該等柱870對準外殼820於一電氣裝置，例如印刷電路板(PCB)。雖然兩個柱870為較佳，其在本發明的範圍內包括額外的對準柱870或其它對準結構。此外，選擇性的對準柱870亦可提供在外殼820之尾側表面之上。

當柱870對準於在第一電氣裝置上相對應對準孔，引線840亦對準於該電氣裝置之表面上的電氣接點，例如在一PCB表面上表面黏著墊。PCB可為子卡300。外殼820亦包括固定座880。固定座880產生一引線840可附著到第一電氣裝置之空間，以協助焊接引線840到該裝置。

電氣接點830在第九圖中做細部說明。電氣接點830包括一接點本體910、一接點引線840、及一相容圓柱尾部850。接點本體910包括一脆弱段920、保持肩部950、及上方推入肩部940。如第八圖所示，保持肩部 950磨擦式配合在外殼820內，以固定保持電氣接點830在外殼820內。

脆弱段920所示具有一減小的橫截面，在當一拉伸應力橫胯引線840與尾部850之間的電氣接點830拉出時，使得電氣接點830先在此區段破裂。其必須瞭解到脆弱段920可由相較於電氣接點830的其它部份之機械設計或化學或冶金處理來弱化，以確保電氣接點830在脆弱段920處為最弱。該弱化的機械設計例如可由減小該橫截面、薄化該材料、或在脆弱段920處提供一較弱的材料所形成。

相容圓柱尾部850包括一上端表面952、溝槽955及保持倒鉤960。尾部850較佳地是包括至少兩個倒鉤960、最佳地是包括至少三個倒鉤960。尾部950所示為一圓柱形，但其它形狀，包括正方形、長方形及八角形皆在本發明的範圍內。

脆弱段920用於在將引線840與尾部850在相反方向上拉動之拉伸應力之下破裂，例如當引線840附著到第一電氣裝置，尾部850附著到第二電氣裝置時，且該第一與第二電氣裝置被拉開時。依此方式，脆弱段920將在引線840與第一電氣裝置或尾部850與該第二電氣裝置之間的電氣連接中斷之前將會破裂。該第一電氣裝置可為子卡300，及該第二電氣裝置可為主機板500。引線840用於藉由焊接連接到該第一電氣裝置。

尾部850用於藉由壓合連接到第二電氣裝置。溝槽955允許尾部850為相容性，允許尾部850壓縮成將其壓合到該第二電氣裝置的通孔內。倒鉤960於插入到該等通孔中期間壓縮，然後在當它們於離開該等通孔且通 過該第二電氣裝置時展開。倒鉤960可輔助防止電氣接點830自該第二電氣裝置移除，而不破壞電氣接點830。

當連接器800分別藉由焊接及壓合附著到第一及第二電氣裝置時，電氣接點830的脆弱段920設計成在連接器800可由該第二電氣裝置移除之前破裂。因此，該第一電氣裝置將連同附著連接器800被拉出，包括電氣接點830在脆弱段920以上的部份。電氣接點830在脆弱段920以下的部份，包括尾部850，其將維持壓合在該第二電氣裝置中。

維持在該第二電氣裝置中的電氣接點830之部份可藉由捲曲或移除倒鉤960或藉由在其插入的該電氣裝置之其它側面拉出剩餘的接點部份而自該第二電氣裝置移除。在將該剩餘的接觸部份移除之後，另一個連接器可連接到該第二電氣裝置。尾部850的壓合在壓合時會沖刷或刮傷該第二電氣裝置之板狀通孔，並可限制該第二電氣裝置不需要另外修理之重新使用。

在該第一電氣裝置自該第二電氣裝置移除之後，第一電氣裝置保有連接器外殼820與電氣接點830在脆弱段820以上的部份附著於其上。該第一電氣裝置在此狀況下不可重新使用。其有可能自該第一電氣裝置脫焊引線840，以允許該第一電氣裝置重新使用，但此困難且昂貴的步驟可有效地禁止該第一電氣裝置重新使用。

現在提供打破連接器800的另一具體實施例之脆弱段820之機構的詳細說明。如第八圖及第九圖所示，外殼820包括外殼支撐下方突出部822，其係用於接觸電氣接點830的上端表面952。在當尾部850被壓合到第 二電氣裝置，例如PCB，或更特定而言為一主機板500時，下方突出部822可防止電氣接點830的進一步移動。

如第八圖及第九圖所示，電氣接點830亦有上方肩部940與外殼上方突出部824隔開，在上方推入肩部940與上方突出部824之間產生一間隙或空間。當引線840附著到第一電氣裝置，及尾部850附著到第二電氣裝置時，嘗試要自該第二電氣裝置拉出該第一電氣裝置將使得脆弱段920在上方突出部824的方向上拉伸，並於電氣接點830的脆弱段920處破裂。由於上方肩部940及上方突出部824之間的空間而發生該拉伸。電氣接點830被設置成在施加將尾部950自該第二電氣裝置移除所需要的力量之前於脆弱段920處拉伸。依此方式，電氣接點830在連接器800自該第二電氣裝置移除之前在脆弱段920處拉伸及破裂。因為引線840係被焊接到子卡300，唯一自該第二電氣裝置移除該第一電氣裝置之其它方式即為自該第一電氣裝置脫焊引線840，其在大多數實例中無法實行。此可有效地將連接器800限制成單次使用式應用。

由第八圖可進一步看出，尾部850延伸到外殼820當中。上端表面952接觸到下方突出部822，以防止接點820被推出超過一預定距離進入外殼820中。此允許尾部850被推入到PCB的通孔，而不需要在外殼820內用力移動電氣接點830。

在第十圖中顯示連接器800之側面截面圖。由第十圖所示，引線840延伸超過固定座880之外。引線840亦延伸超過外殼820之側壁828。此協助焊接引線840 到第一電氣裝置，並允許對焊料接點的視覺檢查。第十圖亦顯示選擇性的下方對準柱871。

如在該第一具體實施例中，連接器800的引線840可附著到第一電氣裝置，例如子卡300。子卡300具有表面黏著墊310，如第三圖所示。子卡300另包括對準孔320。連接器800被帶入到接觸子卡300，以使對準柱870對準於對準孔320，引線840定位靠置表面黏著墊310。然後引線840被焊接到一子卡300之表面黏著墊310。

第五圖所示為具有板狀通孔510之主機板500。該主機板可以具有選擇性的對準孔(未示出)，以接收連接器800的選擇性對準柱(未示出)。在將連接器800電氣連接到子卡300之後，連接器800的尾部850即被插入到一主機板500之相對應通孔510中。依此方式，將一電氣連接經由連接器800建立在主機板500與子卡300之間。

當連接器800分別藉由焊接及壓合附著到一子卡300及一主機板500時，電氣接點830的脆弱段920被設計成在具有連接器800之子卡300可自主機板500拉出之前破裂。因為打破引線840與墊310之間的焊接結合所需要的力量遠大於將壓合尾部850自通孔510拉出所需要的力量，連接器800仍維持附著於子卡300。因此，子卡300將自主機板500拉出，而連接器800與接點30在脆弱段920以上的部份仍附著。電氣接點830在脆弱段920以下的部份將維持壓合在主機板500中。

維持在主機板500中電氣接點830低於脆弱段920之部份可藉由捲曲或移除倒鉤960或藉由在其插入的該 主機板500之其它側面拉出剩餘的接點部份，而自主機板移除。在移除剩餘的接點部份之後，另一連接器可連接到主機板500。尾部950之壓合在壓合時會沖刷或刮傷該主機板的板狀通孔，並可限制該主機板被進一步修理後被重新使用。

在子卡300自主機板500移除之後，子卡300保有連接器外殼820與電氣接點830在脆弱段820以上的部份附著於其上。子卡300在此狀況下不可被重新使用。其有可能自子卡300將引線840脫焊，以允許子卡300被重新使用，但是此困難及昂貴的步驟可有效地防止子卡300被重新使用。

電氣接點830可由一高導電性金屬或合金所形成，例如磷青銅或其它已知的產業可接受的接點材料。外殼820可由一高溫液晶聚合物(LCP,“Liquid crystalline polymer”)或其它已知的產業可接受的非導電性高溫樹脂所形成。

10‧‧‧連接器

20‧‧‧外殼

20‧‧‧外殼

30‧‧‧接點

30‧‧‧電氣接點

40‧‧‧引線

40‧‧‧第一端

50‧‧‧第二端

50‧‧‧尾部

60‧‧‧狹縫

65‧‧‧側面

70‧‧‧對準柱

80‧‧‧固定座

220‧‧‧脆弱段

230‧‧‧下方推入肩部

240‧‧‧上方肩部

300‧‧‧第一電氣裝置

500‧‧‧第二電氣裝置

710‧‧‧下方突出部

720‧‧‧上方突出部

820‧‧‧外殼

822‧‧‧下方突出部

824‧‧‧上方突出部

830‧‧‧電氣接點

840‧‧‧第一端

850‧‧‧第二端

920‧‧‧脆弱段

940‧‧‧上方肩部

952‧‧‧上端表面

第一圖為根據本發明第一具體實施例的範例性電氣連接器。

第二圖為根據本發明一具體實施例範例性接點的細部圖。

第三圖為一範例性子卡。

第四圖為根據該第一具體實例之連接器連接到一範例性子卡之範例性配置。

第五圖為一範例性主機板。

第六圖為連接一範例性子卡到範例性主機板的該連接器之第一具體實施例之範例性配置。

第七圖為該範例性連接器之第一具體實施例的橫截面圖。

第八圖為根據本發明第二具體實施例的範例性電氣連接器。

第九圖為根據本發明第二具體實施例之接點的一另一範例性具體實施例。

第十圖為根據本發明第二具體實施例之電氣連接器之範例性側面橫截面圖。

10‧‧‧連接器

20‧‧‧外殼

30‧‧‧接點

40‧‧‧引線

50‧‧‧尾部

60‧‧‧狹縫

65‧‧‧側面

70‧‧‧對準柱

80‧‧‧固定座

Claims (8)

1. 一種電氣連接器，其包含一外殼(20,820)，及由該外殼包含之至少一電氣接點(30,830)，該至少一電氣接點包括第一端(40,840)，其用於與第一電氣裝置(300)構成第一連接；及第二端(50,850)，其用於與第二電氣裝置(500)構成第二連接，其特徵在於：該至少一電氣接點包括置於該第一端與該第二端間之脆弱段(220,920)，其中該脆弱段用於在當藉由將該第一電氣裝置拉離該第二電氣裝置而施加一拉伸力於該至少一電氣接點時，在該第一連接或該第二連接中斷之前破裂。
2. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中該第一端為一焊料引線，及該第二端為一壓合連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中該第二端包含一相容針眼尾部。
4. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中該第二端包含一相容圓柱尾部。
5. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中該接點提供該第一電氣裝置與該第二電氣裝置間之垂直連接。
6. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中該接點提供該第一電氣裝置與該第二電氣裝置間之直角連接。
7. 如申請專利範圍第3項所述之連接器，其中該外殼包括一下方突出部(710)，其接觸於該接點之一下方推入肩部(230)，以防止該接點當插入到該外殼時移動超過一預定點，及該外殼包括一上方突出部(720)，其與該接點之一上方肩部(240)相隔時，以允許該脆弱段在當施加該拉伸力於該接點時可拉伸及破裂。
8. 如申請專利範圍第4項所述之連接器，其中該外殼包括一下方突出部(822)，其接觸於該接點之一上端表面(952)，以防止該接點當插入到該外殼時移動超過一預定點；及其中該外殼另包括一上方突出部(824)，其與該接點之一上方肩部(940)相隔，以允許該脆弱段在當施加該拉伸力於該接點時可拉伸及破裂。