专利名称：电连接器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微型电信和计算机领域应用的电连接装置，特别是涉及一种 电连接器。
背景技术：
随着电子设备向更高的传输速度和更小型化发展，电连接器的体积也越来越小。 目前，金手指是微型电信和计算机架构中常用的一种电连接方式。金手指是在印刷电路板 (Printed Circuit Board, PCB)上直接制作焊盘，作为电连接器的一部分，作用等同于连接 器插针，电连接器的另一部分采用簧片结构，称之为端子。连接时，将插针直接插入端子，端 子的簧片紧紧压在金手指表面，从而实现电连接。图1为现有技术电连接器中端子的结构示意图。如图1所示，现有技术端子的主 体结构包括管脚部11、支撑部12、悬臂部13、接触部14和导引部15，其中管脚部11连接在 支撑部12的一侧，悬臂部13连接在支撑部12的另一侧，接触部14内侧形成接触面。图2 为现有技术金手指与端子电连接的示意图，金手指作用与电连接器插针等同。如图2所示， 现有技术插针的主体结构包括基板21、金手指22和阻焊层23，其中数个金手指22依次排 列设置在基板21表面，阻焊层23设置在金手指22的根部。在插针插入端子后，端子的接 触部14与插针的金手指22接触，目前设计上，接触部14与金手指22的接触位置均在距离 手指根部0.3mm左右处。实际使用发现，因为制造公差、装配公差等不可避免的因素，插针 插入端子的初始接触位置与最终接触位置有偏移，而接触位置的偏移有可能会使最终接触 位置位于插针的阻焊层上，导致电连接的中断，降低了插针与端子电连接的可靠性。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种电连接器，提高插针与端子电连接的可靠性。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电连接器，包括设置有塑胶支撑部 和接触部的端子，所述接触部上形成有在插针插入时以基圆圆心为圆心偏转的接触面，所 述接触面上具有初始接触位置和最终接触位置，所述最终接触位置与基圆圆心的距离Rb
为:RB=r,Jl + tm2(eB-a),其中，r为初始接触位置与基圆圆心的距离，α为初始接触位
置相对于水平线的偏转角度，θ Β为最终接触位置相对于初始接触位置的角度。进一步地，位于初始接触位置上方接触面的形状为以基圆圆心为圆心、以初始接 触位置与基圆圆心的距离为半径的圆弧，位于最终接触位置下方接触面的形状为以基圆 圆心为圆心、以最终接触位置与基圆圆心的距离为半径的圆弧。所述初始接触位置到最终接触位置之间接触面的形状可以为以基圆圆心为 圆心、以R(e)为曲率半径的曲线，其中，R(e)为接触面上某一点与基圆圆心的距离，
R(0) = rs]l + tan2(e-a) ’ θ为该点相对于初始接触位置的角度，α为初始接触位置相对
3于水平线的偏转角度。所述初始接触位置到最终接触位置之间接触面的形状也可以为抛物线或双曲线， 所述抛物线或双曲线经过初始接触位置和最终接触位置，所述抛物线或双曲线在最终接触 位置与位于最终接触位置下方的圆弧相切或相交，或在初始接触位置与位于初始接触位置 上方的圆弧相交或相切。所述初始接触位置到最终接触位置之间接触面的形状也可以为多项式曲线，所述 多项式曲线经过初始接触位置和最终接触位置。所述初始接触位置到最终接触位置之间接触面的形状也可以为直线，所述直线经 过初始接触位置和最终接触位置。所述初始接触位置到最终接触位置之间接触面的形状也可以为由至少二条直线 段组成的折线，所述折线的第一条直线段经过初始接触位置，所述折线的最后一条直线段 经过最终接触位置。所述端子还包括管脚部、悬臂部和导引部，且所述管脚部、悬臂部、接触部和导引 部为一体的簧片结构，所述塑胶支撑部设置在管脚部与悬臂部之间。进一步地，所述塑胶支撑部为绝缘材料的矩形体，具有平整的第一侧表面和设置 有数个凸台和凹槽的第二侧表面，所述第二侧表面上左右两端的凸台和凹槽反对称设置。进一步地，所述悬臂部、接触部和导引部的表面上涂敷有保护层，所述保护层为镀 金层、镀银层、镀镍层、镀锡层或镀钯镍合金层。本实用新型提供了一种电连接器，通过对端子接触面形状的设计，有效消除了插 针与端子接触面之间初始接触位置与最终接触位置的偏移，避免了接触位置移动到插针阻 焊层上的可能，提高了插针与端子电连接的可靠性。
图1为现有技术电连接器中端子的结构示意图；图2为现有技术金手指与端子电连接的示意图；图3为现有电连接器中接触面与金手指接触位置偏移的几何解析图；图4为本实用新型电连接器中接触面与金手指接触位置的几何解析图；图5a和图5b为本实用新型电连接器中端子的结构示意图；图6为本实用新型接触面第一实施例的示意图；图7为本实用新型接触面第二实施例的示意图；图8为本实用新型接触面第三实施例的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型实施例的技术方案做进一步详细说明。经发明人的深入研究，现有电连接器中端子与插针之间初始接触位置与最终接触 位置的偏移是由于端子接触面形状设计缺陷造成的。为了减少插针插入端子过程中接触面 与金手指表面的摩擦力，降低表面磨损，现有技术通常将端子的接触面设计成一段圆弧，而 正是接触面的圆弧状结构导致了接触位置偏移的技术缺陷。图3为现有电连接器中接触面 与金手指接触位置偏移的几何解析图。如图3所示，G表示悬臂部与支撑部之间的连接点，称之为悬臂支点，A1A2之间的弧面为现有技术圆弧状的接触面，A1为接触面与金手指的初始 接触位置，O1为圆弧状接触面在初始接触位置对应的圆心，A2表示接触面与金手指的最终 接触位置，O2为圆弧状接触面在最终接触位置对应的圆心。由于插针的厚度大于端子两个 接触面之间的距离，因此插针插入端子过程中，端子的悬臂部以悬臂支点G为圆心、以圆心 O1到悬臂支点G的距离为半径向外偏转。在插针开始插入端子时，金手指在初始接触位置 A1与接触面接触，显然此时圆弧半径O1A1具有最大的水平投影距离。插针插入端子使悬臂 部偏转过程中，圆心O1逐渐上移，初始接触位置A1逐渐上移，金手指与接触面的实际接触位 置逐渐下移，最终使圆心上移到O2位置，初始接触位置上移到A11位置，金手指在最终接触 位置A2与接触面接触，此时圆弧半径O2A2具有最大的水平投影距离。虽然在垂直方向上最 终接触位置A2低于初始接触位置A11,但由于接触面圆弧的曲率半径较大，最终接触位置A2 仍高于初始水平线O1A1,即在插针插入端子前后，金手指与接触面的接触位置从初始接触位 置~上移到最终接触位置A2通过上述分析可以看出，为了有效消除端子与插针之间初始接触位置与最终接触 的位置偏移，接触面的形状设计是核心。下面通过图示详细说明本实用新型接触面形状的 设计理念。图4为本实用新型电连接器中接触面与金手指接触位置的几何解析图。如图4所 示，A1表示接触面与金手指的初始接触位置，且初始接触位置A1上方的接触面形状为圆弧， O1为该圆弧的圆心，r为该圆弧的半径，在下述分析中定义为基圆，O1为基圆圆心。实际分 析中，可采用有限元仿真或实验的方法分析或测量基圆的运动方式，当电连接器的插针插 入端子使悬臂张开时，悬臂的偏转使基圆一方面以悬臂支点G为圆心公转，另一方面以基 圆圆心O1为圆心自传，以悬臂支点G为圆心的公转使基圆圆心从O1点抬高到O2点，以基圆 圆心O1为圆心的自传使初始接触位置A1上移，转动到A11点，即接触面以基圆圆心O1为圆 心偏转。该运动方式可以用以下几个参量确定基圆圆心O1移动的水平距离dx，为初始接 触位置基圆圆心O1与最终接触位置基圆圆心02之间连线的水平投影长度，也是悬臂的张开 距离，基圆圆心O1升高的垂直距离dy，为初始接触位置基圆圆心O1与最终接触位置基圆圆 心O2之间连线的垂直投影长度，初始接触位置A11相对于水平线的偏转角度α，其中垂直距 离dy和转动角度α都是水平距离dx的函数，写成dy = f (dx)，α = g(dx)。如果把初始接触位置A1点下方接触面的形状虚拟为圆弧的话，A2将成为虚拟接触 位置，圆弧半径O2A2具有最大的水平投影距离。但为保持接触位置水平高度不变，目标接触 位置应该是B点，显然B点是经过初始接触位置A1的水平线与经过虚拟接触位置A2的垂直 线的交点，因此可以通过目标接触位置B相对于圆心O2的位置来确定A1点下方接触面的形 状，即通过目标接触位置B在半径方向上应增加的长度△ 1及目标接触位置B相对于初始 接触位置A1的角度θ来确定A1点下方接触面的形状。通过几何分析可知Δ 1 = O2Bt = (02A22+A2B2) 1/2-r = (r2+A2B2) 1/2-r = (r2+f (dx)2) 1/2-rθ =Z A11O2B = α + Z A2O2B = α +atan(A2B/02A2) = α +atan(f (dx)/r)由此可以得出，以基圆圆心为极坐标原点，初始接触位置A1为起始点，初始接触位 置~以下接触面轮廓线的方程为R(0) = r^l + tan2(0-a),或[0034]R(0) : r^\ + Xan\e-g(dx))通过有限元仿真或实验测出g(dx)，即可确定初始接触位置A1以下接触面各点的 位置坐标。实际应用中，由于α与θ唯一对应，因此可以通过有限元仿真或实验的方法分析 或测量出两者的关系《 =炉(0),则初始接触位置A1以下接触面轮廓线的方程为
R(O) = r ^jl + Ian2 (θ- φ(θ)) 下面通过具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。图5a和图5b为本实用新型电连接器中端子的结构示意图，分别反映了端子两侧 的结构。如图5a和图5b所示，本实用新型端子的主体结构包括管脚部11、塑胶支撑部12、 悬臂部13、接触部14和导引部15，管脚部11与悬臂部13连接，接触部14与悬臂部13连 接，并在内侧形成接触面，导引部15与接触部14连接，管脚部11、悬臂部13、接触部14和导 引部15均为金属材料，且为一体的簧片结构，塑胶支撑部12设置在管脚部11与悬臂部13 之间。具体地，管脚部11为耳片状，用于与线路板电连接，管脚部11上还设置有定位孔。悬 臂部13的两个悬臂分别设置在塑胶支撑部12的端部，并呈对称状向内倾斜，使两个接触部 14以设定的间距相对设置。导引部15的两个引导臂呈对称状向外倾斜，形成间距逐渐缩小 的引导区域。塑胶支撑部12为绝缘材料，作为端子的结构支撑部件，在将两个悬臂结构固 定成一个整体的同时保证两个悬臂结构绝缘，因此本实施例端子可以实现两个不同信号的 传输。本实施例中，塑胶支撑部12为矩形体，具有平整的第一侧表面和设置有数个凸台和 凹槽的第二侧表面，第二侧表面上左右两端的凸台和凹槽反对称设置，即左端凸台的位置、 高度和宽度与右端凹槽的位置、深度和宽度相同。在将端子组装到连接器壳体内时，通过反 对称设置的凸台和凹槽，可以将数个端子紧凑地组合在连接器壳体内。例如，可以将两个本 实施例端子的第二侧表面相互嵌合，一个端子上的凸台嵌设在另一个端子的凹槽内，这样 所形成的端子单元的两侧均为平整表面。又如，也可以将两个本实施例端子的第一侧表面 相互贴合，这样所形成端子单元的两侧均为凹凸表面。实际应用中，塑胶支撑部12两侧表 面的结构可以根据实际需要设计。制造本实施例端子时，首先通过机加工(如冲压)手段 制备簧片结构，即制造一体结构的管脚部、悬臂部、接触部和导引部，然后将两个簧片结构 设置在模具中，利用注塑工艺制备塑胶支撑部，塑胶支撑部将两个悬臂结构固定成一个整 体，且保证两个悬臂结构之间的绝缘。本实施例中，为了避免接触表面氧化而影响端子与插 针的电连接，悬臂部13、接触部14和导引部15的表面上涂敷有保护层，保护层可以为镀金 层、镀银层、镀镍层、镀锡层或镀钯镍合金层，保护层不仅可以避免接触表面的氧化，而且增 加了接触表面的耐磨性，进一步提高了电连接的可靠性。在插针插入端子时，端子的导引部15和接触部14受到向外扩张的挤压力，该挤 压力驱动悬臂部13以悬臂支点为圆心向外偏转并产生弹性弯曲变形，悬臂支点即为悬臂 部13与支撑部12之间的连接点，在插针插入端子后，悬臂部13利用弹性变形力使接触 部14的接触面紧紧压设在插针表面上，从而实现插针与端子的电连接。图6为本实用新 型接触面第一实施例的示意图，为图5中C处放大的侧视图。如图6所示，本实施例接触 面具体形状为以插针与接触面的初始接触位置A为基准点，初始接触位置A上方的形状 为以基圆圆心0为圆心、以r为半径的圆弧，初始接触位置A到最终接触位置B之间的形状为以基圆圆心O为圆心、以R( Θ )为曲率半径的曲线，最终接触位置B下方的形状为以 基圆圆心O为圆心、以Rb为半径的圆弧。其中，R(9)为接触面上某一点与基圆圆心O之
间的 巨离，R(O) = + tan2(θ-a) , θ为该点相对于初始接触位置A的角度(即该点与
初始接触位置A之间曲线对应的圆心角)，α为初始接触位置A相对于水平线的偏转角 度，是基圆圆心O移动水平距离的函数，Rb为最终接触位置B与基圆圆心O之间的距离，
Rb = r^l + \an2(eB-a) , θ Β为最终接触位置B相对于初始接触位置A1的角度(即最终接
触位置B与初始接触位置A之间曲线对应的圆心角)。这样一来，当插针从初始接触位置A 继续插入时，由于接触面的曲率半径逐渐增加，且增加值与初始接触位置A的偏转角度α 有关，因此使插针与接触面的接触位置始终位于初始水平线O1A1上，有效消除了初始接触 位置与最终接触位置的偏移。在本实施例技术方案基础上，初始接触位置A到最终接触位置B之间的形状可以 简化为一条抛物线或双曲线，定义该抛物线或双曲线的约束条件为初始接触位置Α、最终 接触位置B、最终接触位置B的斜率或初始接触位置A的斜率，即该抛物线或双曲线经过初 始接触位置A和最终接触位置B，且在最终接触位置B与位于最终接触位置下方的圆弧(0 为圆心、RB为半径的圆弧)相切或相交，或在初始接触位置A与位于初始接触位置上方的圆 弧(0为圆心、r为半径的圆弧)相交或相切。进一步地，初始接触位置A到最终接触位置B 之间的形状还可以简化为一个多项式曲线，多项式曲线经过初始接触位置A和最终接触位 置B，其它约束条件可以根据实际情况确定。本实施例提供了一种电连接器，通过对端子接触面的形状设计，有效消除了插针 与端子接触面之间初始接触位置与最终接触位置的偏移，避免了接触位置移动到插针阻焊 层上的可能，提高了插针与端子电连接的可靠性。图7为本实用新型接触面第二实施例的示意图，为图5中C处放大的侧视图。如 图7所示，本实施例端子的主体结构与前述第一实施例基本相同，且接触面中初始接触位 置A上方的形状和最终接触位置B下方的形状与前述第一实施例基本相同，不再赘述，所不 同的是，本实施例初始接触位置A到最终接触位置B之间的形状为一条直线，定义该直线的 约束条件为初始接触位置A和最终接触位置B，即该直线经过初始接触位置A和最终接触 位置B。本实施例是前述第一实施例的一种简化方案，虽然该方案在插针插入过程中，插针 与接触面的接触位置存在少量偏移，但插针与接触面的最终接触位置仍会位于初始水平线 O1A1上，同样有效消除了初始接触位置与最终接触位置的偏移。由于接触面形状简化为一 条直线，便于加工和实现。图8为本实用新型接触面第三实施例的示意图，为图5中C处放大的侧视图。如 图8所示，本实施例端子的主体结构与前述第一实施例基本相同，且接触面中初始接触位 置A上方的形状和最终接触位置B下方的形状与前述第一实施例基本相同，不再赘述，所不 同的是，本实施例初始接触位置A到最终接触位置B之间的形状为一条折线，该折线由至少 二条直线段组成，定义该折线的约束条件分别为第一条直线段的约束条件为初始接触位 置A，最后一条直线段的约束条件为最终接触位置B，即该折线的第一条直线段经过初始接 触位置A，该折线的最后一条直线段经过最终接触位置B，此外，可以设置第一条直线段与 位于初始接触位置上方的圆弧(O1为圆心、r为半径)相切，最后一条直线段为垂直线或与位于最终接触位置下方的圆弧(O1为圆心、RB为半径)相切。显然，第一条直线段与最后一条直线段之间的直线段可以根据实际情况确定，只须保证其斜率介于第一条直线段与最后 一条直线段的斜率之间即可。本实施例是前述第一实施例的一种简化方案，或者说是前述第二实施例的一种优 化方案，一方面简化了接触面形状，便于加工和实现，另一方面降低了在插针插入过程中插 针与接触面接触位置的偏移程度，提高插针与端子电连接的可靠性。从前述实施例给出的几种接触面形状以及可能存在的变形方案可以看出，本实用 新型有效消除初始接触位置与最终接触位置偏移的重点在于确定最终接触位置，也就是 说，只要最终接触位置满足前述接触面方程，本实用新型就可以有效消除最终接触位置的 偏移，而初始接触位置到最终接触位置之间的形状，本领域技术人员可以根据实际需要确 定。进一步地，初始接触位置上方的形状或最终接触位置下方的形状也可以根据实际需要 设计成与圆弧相近的类圆弧。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种电连接器，包括设置有塑胶支撑部和接触部的端子，所述接触部上形成有在插针插入时以基圆圆心为圆心偏转的接触面，所述接触面上具有初始接触位置和最终接触位置，其特征在于，所述最终接触位置与基圆圆心的距离RB为 <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mi>r</mi><msqrt> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup><mi>tan</mi><mn>2</mn> </msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>θ</mi> <mi>B</mi></msub><mo>-</mo><mi>α</mi><mo>)</mo> </mrow></msqrt><mo>,</mo> </mrow>其中，r为初始接触位置与基圆圆心的距离，α为初始接触位置相对于水平线的偏转角度，θB为最终接触位置相对于初始接触位置的角度。
2.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，位于初始接触位置上方接触面的形状 为以基圆圆心为圆心、以初始接触位置与基圆圆心的距离为半径的圆弧，位于最终接触位 置下方接触面的形状为以基圆圆心为圆心、以最终接触位置与基圆圆心的距离为半径的 圆弧。
3.如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述初始接触位置到最终接触位置 之间接触面的形状为以基圆圆心为圆心、以R( θ )为曲率半径的曲线，其中，R( θ )为接触面上某一点与基圆圆心的距离，尺(0) = ^1 + 1&112(0-α) , θ为该点相对于初始接触位置的角度，α为初始接触位置相对于水平线的偏转角度。
4.如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述初始接触位置到最终接触位置 之间接触面的形状为抛物线或双曲线，所述抛物线或双曲线经过初始接触位置和最终接触 位置，所述抛物线或双曲线在最终接触位置与位于最终接触位置下方的圆弧相切或相交， 或在初始接触位置与位于初始接触位置上方的圆弧相交或相切。
5.如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述初始接触位置到最终接触位置 之间接触面的形状为多项式曲线，所述多项式曲线经过初始接触位置和最终接触位置。
6.如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述初始接触位置到最终接触位置 之间接触面的形状为直线，所述直线经过初始接触位置和最终接触位置。
7.如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述初始接触位置到最终接触位置 之间接触面的形状为由至少二条直线段组成的折线，所述折线的第一条直线段经过初始接 触位置，所述折线的最后一条直线段经过最终接触位置。
8.如权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述端子还包括管脚部、悬臂部和 导引部，且所述管脚部、悬臂部、接触部和导引部为一体的簧片结构，所述塑胶支撑部设置 在管脚部与悬臂部之间。
9.如权利要求8所述的电连接器，其特征在于，所述塑胶支撑部为绝缘材料的矩形体， 具有平整的第一侧表面和设置有数个凸台和凹槽的第二侧表面，所述第二侧表面上左右两 端的凸台和凹槽反对称设置。
10.如权利要求8所述的电连接器，其特征在于，所述悬臂部、接触部和导引部的表面 上涂敷有保护层，所述保护层为镀金层、镀银层、镀镍层、镀锡层或镀钯镍合金层。
专利摘要本实用新型涉及一种电连接器，包括设置有塑胶支撑部和接触部的端子，所述接触部上形成有在插针插入时以基圆圆心为圆心偏转的接触面，所述接触面上具有初始接触位置和最终接触位置，所述最终接触位置与基圆圆心的距离RB为其中，r为初始接触位置与基圆圆心的距离，α为初始接触位置相对于水平线的偏转角度，θB为最终接触位置相对于初始接触位置的角度。本实用新型通过对端子接触面形状的设计，有效消除了插针与端子接触面之间初始接触位置与最终接触位置的偏移，避免了接触位置移动到插针阻焊层上的可能，提高了插针与端子电连接的可靠性。
文档编号H01R13/115GK201774012SQ20102012715
公开日2011年3月23日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者张伟锋, 张健, 林国勇 申请人:中兴通讯股份有限公司