专利名称：连接柔性电路和电路板的弹性连接器及其制造方法
技术领域：
本发明总的来说涉及连接器组件特别是用来电连接柔性电路板到印刷电路板的弹性连接器。本发明也涉及制造弹性连接器的方法。
背景技术：
柔性电路或挠性电路与各种电气、电子器件一起使用。在许多装置中，柔性电路用来和许多刚性电路板如印刷电路板连接。因为柔性电路和刚性电路经常一起使用，所以使用连接器来电连接柔性电路和刚性电路。
连接柔性电路到刚性电路的一个方法是通过弹性连接器。典型的，一弹性连接器包括由导电层和不导电层形成的交替的圆柱或薄片，如由硅橡胶形成的。导电层和不导电层定位成使每一层的末端接合柔性电路和刚性电路上的导电部分。典型的弹性连接器通过紧固件如螺钉安装到柔性电路和刚性电路上。通过在印刷电路板上钻的通孔接收螺钉。然而，在弹性连接器上应用螺钉使得弹性连接器不能用于多种类型的电子装置中。如，今天许多蜂窝电话紧凑到可以装于外衣口袋中。使用螺钉这样大体积的紧固件，增加了蜂窝电话的尺寸。因此，为了适应蜂窝电话内部元件的尺寸，蜂窝电话设计的足够大，而其中元件的尺寸部分地取决于元件间的连接器的尺寸。然而，当可以得到更小型、更紧凑的蜂窝电话时，增大的蜂窝电话的尺寸就会防碍消费者对其购买。
作为螺钉的替换，一些柔性电路通过零插入力(ZIF)连接器紧固在印刷电路板上。ZIF连接器是能够产生压力的连接器，因此，不需要螺钉将ZIF连接器的元件，柔性电路和印刷电路板固定在一起。而是，柔性电路滑到事先焊接到印刷电路板上的ZIF连接器中。当柔性电路滑到ZIF连接器中后，柔性电路、印刷电路板和ZIF连接器夹持在一起。ZIF连接器包括小的机械销用来接触柔性电路和印刷电路板上的导电焊盘。ZIF连接器上的小销容易碎因而容易受破坏。
ZIF连接器也可能会在组装过程中引起停工。如，如果当ZIF连接器的顶部盖子向下夹持时，柔性电路没有正确的对齐，那么，在柔性电路和印刷电路板间将形成不良连接。不良连接可能会引起使用柔性电路和印刷电路板的系统内部的短路。另外，柔性电路在系统操作过程中可能会移位。如，用于蜂窝电话的柔性电路在电话掉落时可能会移位。一些系统包括一额外结构用于在ZIF连接器顶部施加压力以降低ZIF连接器打开而松开柔性电路的可能性。施加在ZIF连接器顶部的额外的力，增加了系统的生产时间和成本。另外，额外的力可能破化ZIF连接器的小销。
发明内容
因此，需要一种连接柔性电路到印刷电路板的电连接器，容易组装并且可拆卸以允许在电子和电气系统中的变化或升级。
上述需求通过权利要求1所述的电连接器给予解决。
本发明是一种连接柔性电路到电路板的电连接器。该电连接器包括一基座，基座具有安装在电路板上的底表面、其上接收柔性电路的顶表面、以及从基座顶表面到底表面延伸的通道。一弹性元件接收在通道中。该弹性元件具有彼此电连接的底导电接口和顶导电接口。底导电接口伸过基座的底表面，用来和电路板上的导电焊盘接合，顶导电接口伸过基座的顶表面，用来和柔性电路上的导电焊盘接触。一盖被设置成卡接在基座上，使柔性电路靠向弹性元件。
下面，参照附图，以举例的方式描述本发明。其中图1是根据本发明的实施例形成的表面安装连接器组件的分解图。
图2是根据本发明的实施例形成的基座。
图3是根据本发明的实施例的组装流程图。
图4是根据本发明的实施例形成的盖。
具体实施例方式
图1描述了一个根据本发明的实施例形成的表面安装连接器组件100的分解图。连接器组件100包括一电路板，如印刷电路板102；一连接器基座108；一弹性元件122；一柔性电路136；和一盖146。电路板102包括一具有用于固定的区域104和一排板导电焊盘106的顶表面103。弹性元件122包括绝缘壁126，沿着由导电的弹性材料127和绝缘的弹性材料128形成的一系列圆柱或薄片的相对侧形成。弹性元件122还包括彼此电连接的底导电接口130和顶导电接口132。柔性电路136包括校准孔138和底表面140，底表面140上具有柔性导电焊盘142。
导电和不导电的弹性材料127和128的圆柱或薄片交替地沿着纵向方向(由箭头129表示)彼此相邻地层叠。每一个单独的导电和不导电的弹性材料127和128的圆柱或片在横向方向形成的厚度，小于单独的板和柔性导电焊盘106和142的厚度，为了使多个导电的弹性材料127的薄片与一个板导电焊盘106和一个柔性导电焊盘142交叠。导电弹性材料127的薄片的厚度足够薄，以便没有单一的导电弹性材料127的薄片接触柔性导电焊盘排的两个邻近的柔性导电焊盘142，也不接触板导电焊盘排的两个邻近的板导电焊盘106。
图2和图4分别描述了根据本发明的实施例形成的基座108和盖146。基座108包括设于基座108的相对的垂直端壁的凹口110。基座108还包括沿基座108的任一边并从另一个边伸过来而形成的接头片112。一个空隙区114形成在基座108的底表面并由接头片112所限定。通道118形成在基座108的内部，沿着基座的纵向延伸。通道118的形状适于接收弹性元件122。肋116沿着限定通道118的壁上的位置处设置。肋116靠摩擦力和弹性元件122接合。校准销120形成在基座108的顶表面并且向上突起。
盖146(图4)是长方形的，在其相对的两端147形成有插锁148。插锁148形成有斜面149和锁固用顶表面151。斜面149滑动地啮合垂直端壁109并且使其向外偏斜，直到锁固用顶表面151卡到凹口110中。盖145还包括对准孔150，其位置与基座108上的对准销120对准。
连接器组件100不需要大体积的紧固件如螺钉和/或在电路板102上的钻孔即可组合在一起。基座108设置在电路板102的顶表面103上，以便接头片112和用于固定的区域104对准。接头片112可以嵌入模制在基座108中。可选择的，接头片112可以直接粘结在基座108的底表面或订于基座108。在本发明的实施例中，用于固定的区域104可以在制造中用回流焊接粘剂来提供。接头片112可以焊接在用于固定的区域104中。可选择的，接头片112可以通过胶水或其他的粘合材料固定在用于固定的区域。
空隙区114在基座108的底表面构成一比接头片112略微高的开口。空隙区114允许接头片112固定在用于固定的区域104上，基座108的侧面位置在接头片112之间延伸用来固定在电路板102上，因此在基座108的底表面和导电焊盘106之间提供均匀的接触，同时在接头片112和用于固定的区域104之间提供均匀的接触。可选择的，基座108可以不包括空隙区114，这种情况下用于固定的区域104从电路板102的表面向外突出。
当基座108固定到电路板102上，通道118对准并露出导电焊盘106。弹性元件122向下垂直地插入到通道108中。肋116与弹性元件122摩擦地接合并且有助于使弹性元件122保持在通道118中。弹性元件122的底导电接口130接触电路板102的板导电焊盘106。
柔性电路136安装在基座108和弹性元件122的上部。在附图1中，为了清晰的显示柔性导电焊盘142，柔性电路136是翻转的。从校准孔138到校准销120延伸的弧形虚线显示了柔性电路是怎样安装(或叠放，如图1所示)到基座108上的。校准孔138接收并且保持校准销120。柔性导电焊盘142接触弹性元件122的顶导电接口132。为了维持柔性导电焊盘142和顶导电接口132、底导电接口130和板导电焊盘106之间的接触，连接器组件100将元件142、132、130和106紧压在一起。盖146在连接器组件100之间提供压力。
盖146可以由塑料或金属制成。可选择的，盖146可以由塑料制成，金属片嵌入模制在盖146中以提供额外的刚度。盖150安装在基座108的顶部，因此，将柔性电路136、弹性元件122、基座108和电路板102夹在一起。盖146的插锁148接收在基座108的凹口110中。插锁148卡在凹口110上。可选择的，盖146可以包括凹口而基座108包括插锁。
盖146上的校准孔105接收并且保持基座108的校准销120，因此确保盖146正确的定位在基座108上。在盖正确的卡在基座108上后，连接器组件100的元件被一起压紧地夹在中间。连接器组件100的元件被压紧地夹在中间使得在板导电焊盘106到底导电接口130、在底导电接口130到顶导电接口132、和在顶导电接口132到柔性导电焊盘142之间提供电通路。因此，在连接器组件100之间不需要大体积的紧固件如螺钉即可形成电通路。因为盖146卡锁到基座108上，所以盖146可以容易反复地从基座108上取下和再装上。连接器组件100内的弹性元件122可以变化和升级而不需要考虑弹性元件上的销的易碎性。
本发明的一些实施例提供了连接器组件100的简单的制作过程。因为整个连接器组件100可以在Z轴方向即垂直方向上安装，所以制作过程简单。在Z轴方向组合，连接器组件100的每一个元件可以安装在相邻的元件的顶部上，而不是水平插入元件到连接器组件100中。Z轴组装允许自动或机器人组装机械来组装连接器组件100。
图3是一根据本发明的实施例的组装流程图300。在步骤310，电路板102被定位在第一平面(如，在附图1中，保持电路板102的表面)内的一连接器组装位置。下一步，在步骤320中，连接器基座108沿着安装轴线被移到电路板102的顶表面103上的一个表面安装位置。安装轴线170(附图1中的箭头所示)垂直于第一平面。在步骤330中，弹性元件122沿安装轴线170的方向移到形成在基座108的通道118。弹性元件122被定位成使底导电接口130与电路板102上的板导电焊盘106电接触。在步骤340，柔性电路136沿安装轴线170的方向传送并被固定到连接器基座108，使导电焊盘142和顶导电接口132电接触。在步骤350，盖146沿安装轴线170的方向传送直到其定位于连接器组件100的弹性元件122的顶部。盖146向下压并且和基座108卡合，因此使柔性电路136、弹性元件122和基座108压紧地夹在中间。于是，从板导电焊盘106通过弹性元件122到柔性导电焊盘142间形成电通路。
本发明提供了通过弹性元件连接刚性电路到柔性电路的改进装置和方法。另外，因为连接器组件可以在Z轴方向整体的制作，所以，还提供了一个制造连接器的容易的方法。进一步，本发明提供一更结实的连接器组件，可以在电子或电系统中容易地被变化和升级。
权利要求
1.一种电连接器，用于将柔性电路连接到电路板，该电连接器包括一基座，基座具有一用于安装在电路板上的底表面、一上面用于接收柔性电路的顶表面、和一从顶表面到底表面贯穿基座延伸的通道，该连接器还包括一被接收到通道中的弹性元件，该弹性元件具有彼此电连接的底导电接口和顶导电接口，底导电接口穿过基座的底表面延伸，用来接合电路板上的导电焊盘，顶导电接口穿过基座的顶表面延伸，用来接合柔性电路的导电焊盘，该连接器还包括一盖，能够附着在基座上，使柔性电路靠向弹性元件，其特征在于所述盖被设置成卡接在基座上。
2.如权利要求1中所述的电连接器，其中，所述盖具有插锁，该插锁卡入基座的凹口。
3.如权利要求1中所述的电连接器，其中，基座具有接合片，用来和电路板连接。
4.如权利要求1中所述的电连接器，其中，弹性元件包括沿着弹性元件的纵轴方向布置的一排导电材料和绝缘材料，沿着上述导电材料和绝缘材料排的相对的横向边设置有绝缘壁。
5.如权利要求1中所述的电连接器，其中，基座包括肋，肋延伸到通道中用于与弹性元件摩擦啮合，以有助于使弹性元件保持于通道中。
6.如权利要求1中所述的电连接器，其中，有至少一个校准销从基座的顶表面凸起，用来进入柔性电路上的相应的孔中。
全文摘要
一种电连接器，用来将柔性电路(136)连接到电路板(102)，该电连接器包括一基座(108)，基座具有用于安装在电路板上的底表面、用于接收柔性电路的顶表面，和从顶表面到底表面贯穿基座而延伸的通道(118)，该电连接器还包括一被接收到通道中的弹性元件(122)，弹性元件(122)具有彼此电连接的底导电接口和顶导电接口(130，132)，底导电接口穿过基座的底表面延伸用来接合电路板上的导电焊盘(106)，顶导电接口穿过基座的顶表面延伸用来接触柔性电路上的导电焊盘(142)，该电连接器还包括一盖(146)，卡接在基座上，使柔性电路靠向弹性元件。
文档编号H01R12/12GK1398020SQ02130400
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月18日 优先权日2001年7月18日
发明者爱德华·J·普波基威茨, 博赫丹·P·沃兹尼亚克 申请人:蒂科电子公司