CN103296503A - 盖体式绝缘体置换连接器(idc) - Google Patents
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Abstract
一种单次成型电绝缘体置换连接器总成包括具有位于接触位置的用于接收绝缘导电芯线通道的盖体。接触元件可移动地保持在所述盖体内的,具有由相对的刀刃构成的第一绝缘体置换端以及设置为与印刷电路板(PCB)电接触的相对的第二端部。所述接触元件相对于所述盖体从第一位置移动至第二位置,其中在第一位置上所述相对的刀刃不会阻挡绝缘芯线通过所述通道***所述盖体,而在第二位置上所述相对的刀刃与绝缘芯线啮合。绝缘芯线首先通过所述通道***所述盖体中,此时所述接触元件位于第一位置。随后所述盖体被压向所述接触元件的所述第二端部,使得相对的刀刃在所述盖体内滑动并与绝缘芯线相啮合。
Description
技术领域
本发明一般地涉及电连接器领域,具体地涉及一种带盖的绝缘体置换连接器(IDC),用于将一根或多根绝缘线连接到组件上,例如连接到印刷电路板(PCB)上。
背景技术
在用于构成绝缘线和任意类型的电子元件之间的连接的现有技术中,绝缘体置换连接器(IDC)广为人知。这些连接器通常作为插座、插头和有罩针座在市场上出售,具有非常多的大小、间距和镀层选择。IDC的一个常见特征为其含有一个或者多个与与一组刃尖或者钳口合为一体的的接触件,在一个一步到位的过程中刺穿围绕线缆的绝缘层并与导电的线芯形成电接触,以此消除剥线和绕线的需要,或者其它的准备工作。IDC广泛应用于通信行业,并在印刷电路板(PCB)应用中得到更广泛的使用。
美国专利6,050,845描述了一种IDC总成,可在将导线连接到连接器之前将其安装和固定在电路板上。所述电连接器包括具有至少一个导线接收孔和一个相关联的端子接收通道的外壳,其中所述端子接收通道从电路板的安装平面上延伸并与每一导线接收孔相交。端子设置在每一端子接收通道中,并包括具有第一连接部和一对立臂的主体部分,其中第一连接部从一端开始延伸并适用于***电路板的通孔中,而所述一对立臂构成了接收线缆的IDC插槽。每一端子在第一位置部分***外壳中,这样端子主体的一部分和第一连接部就在外壳的电路板安装平面下方延伸。将第一连接部与对应的线路板通孔对准后,端子就能固定在电路板上,之后,绝缘导体的端部分别***导体接收孔,并在其中通过朝向电路板移动外壳到倚靠电路板的第二位置并同时将所有对应的线缆推入到各个IDC插槽中而连接至各个端子。
同时人们也尝试将IDC配置成表面贴装技术(SMT)应用。举例来说,美国专利7,320,616描述了一种特别配置成能用在SMT电路板安装中的IDC。连接器总成具有至少一个带刺穿、切割或者切片端和一个安装端的接触元件,其中刺穿、切割或者切片端滑动设置在主体中,而安装端从主体上延伸开来并通过使用传统的SMT工艺附加到电路板上。绝缘导体,比如线、缆和/或带,在没有受到接触元件的刺穿端刺穿的情况下***主体中的通道中。当用户向下推动主体的顶部时,接触元件滑入通道中并刺穿绝缘导体。主体的顶部还提供了供自动拾取-放置装配工艺中的真空拾取嘴使用的表面。
以上引用的参考文献中的IDC相对较为复杂,它们需要其主体的全部或者一部分可以相对接触元件移动或者滑动以在接触元件的端部***PCB中的或者安装到PCB的表面中的通孔中构成与线缆的最终连接。另外,在业界中人们还认识到,因为在压力环境中电子元件遭受持续的冲击和振动,线缆倾向于从接触刀片中移出或者被拉出,IDC在压力环境下并不是非常适合的。
主要营业地点位于美国南加州方廷因(Fountain Inn,South Carolina,USA)的AVX公司提供了分立的线到板IDC(9175/9176/9177系列),此IDC系列为IDC应用提供了极其重要的有益效果和优势。此连接器具有多种针脚结构,并在装配线缆之前SMT装配到PCB上。需使用较小的手动工具将线缆***到各个接触插槽中。此工艺切断绝缘体并使单独的导线构成同类的连接。
美国专利7,976,334描述了一种进一步的改进,其尤其适用于(但不局限于)以上所讨论的AVX的9175/9176/9177系列连接器。美国专利7,976,334的连接器总成包括一个或者多个静态固定在绝缘主体上的接触元件,所述接触元件具有相对的刀刃或者钳口,对准主体上的通道布置。还设置有端帽,此端帽被配置成与主体啮合,此端帽还包括带有与主体通道对齐的开放式底部的凹槽。所述端帽还具有将线缆***接触元件的功能,比如,***接触元件的相对的刀刃或者钳口之间。此端帽还具有覆盖和保护接触元件的可选特征,以防止无意中将线缆从接触元件中移除或者拔出。此端帽还能够覆盖和保护***连接器总成中的带电线缆的开放端。尽管现有技术已经取得了重大的进步,基于美国专利7,976,334的此连接器总成需要两个分开的绝缘材料模制品,即是所述主体和端帽,这增加了连接器总成的整体成本。
在所属领域中,一个受欢迎的改进会是一种整合了以上所讨论的美国专利7,976,334的优势但却没有其分离模制品的复杂性和花费的连接器总成。
发明内容
本发明的目的和优势会在下文中部分得到阐述,或者会在下文中变得显而易见,或者可从本发明的实践中得到教示。
根据本发明的特征,一种单次成型电绝缘置换连接器得以公开,其尤其适用于连接一根或者多根绝缘的导电芯线至PCB。然而,应当理解,此根据本发明的连接器并不局限于此用途。此连接器总成是一种“单次成型”模制品,其并不使用两个分离的绝缘体模塑成型部件,比如一个接触元件嵌入或保持在其中的主体和一个与所述主体啮合的分离盖帽。此连接器总成包括一个可由任意传统绝缘材料制成的盖体(单次“成型”)。所述盖体可以采用多种外形和尺寸,但通常包括一个顶面、侧壁、端壁以及通常开放的底部。所述盖体具有至少一个在侧壁中的至少一个上形成的通道,通过此通道绝缘芯线能够***所述盖体中。
至少一个接触元件可移动地保留在盖体中,具有由横向地朝向通道的相对刀刃构成的第一绝缘置换端。所述刀刃构成了在其中接收绝缘芯线的插槽或者凹口。如本领域的技术人员所理解的那样,所述插槽具有适当的尺寸使得,当将绝缘芯线压入插槽时,刀刃刺穿绝缘体并形成与芯线之间的电接触。接触元件的第二端部从主体的开放的底部延伸并被设置为与其它的部件,比如PCB,构成电连接。举例来说,所述接触元件的第二端部可被配置为具有电镀穿孔终端,用于***PCB上的通孔中。在另外一个实施例中,所述第二终端可被弯成一个针脚的电接触尾部,而所述针脚被设置成焊接在PCB上对应的接触垫元件上。连接器总成与其它元件配对的方法和结构并不构成针对此创新连接器的限制因素。
所述接触元件相对于盖体可从第一位置移动到第二位置,其中在所述第一位置上相对的刀刃不会阻挡绝缘芯线通过所述通道***盖体中,而在所述第二位置上相对的刀刃与绝缘芯线啮合。对于此结构,接触元件的第二端部首先安装到PCB上,同时接触元件相对于盖体处于第一位置。绝缘芯线然后通过通道***盖体。随后将盖体压向接触元件的第二端部,使相对的刀刃在盖体中滑动并与绝缘芯线啮合。这样,盖体可具有作为将线缆对准、稳固和***接触元件的相对的刀刃或者钳口之间的工具的功能。所述盖体还可以具有覆盖和保护接触的功能,防止线缆从接触元件中意外移除或者脱出。所述盖体还覆盖和保护***连接器总成中的带电线缆的开放端的功能。
连接器总成可被设置为穿孔连接器,其中通道在盖体的每一侧壁上形成,这样线缆就能够完全穿过连接器总成,用于其它的进一步用途。在另外一个实施例中,连接器总成被设置为线端连接器,其中通道仅在盖体的一个侧壁上形成,这样线缆就不能穿过连接器总成。
期望地,所述连接器总成被设置为用于传统的拾取-放置生产过程。对于此点,盖体可具有至少一个用作于真空吸嘴的拾取面的表面。举例来说,盖体的顶面可具有足够的表面积以作为拾取面。
连接器总成并不局限于任何具体的通道和相关的接触元件的数量。在一个实施例中,连接器总成可以是一个单线连接器。在另外一个实施例中,所述连接器总成可以是双线连接器,并包括两个通道和相关的接触元件。所述连接器总成在另外的实施例中可以被设置为容纳三根或者更多的线缆。
在某些实施例中,本发明还提供了位于盖体和接触元件之间的啮合锁定结构,防止盖体从处于接触元件的第一位置上的接触元件上意外脱离,并允许接触元件跟随盖体滑动到第二位置。举例来说,接触元件可以在盖体内部形成的凹槽中滑动,使用包括在相对的刀刃上构成的、与所述凹槽的槽壁相啮合的第一组倒钩的锁定结构。第二组倒钩可在相对的刀刃上构成并离开第一组倒钩一段距离,以此在接触元件的第二位置与盖体在凹槽内啮合。
此连接器总成具有位于每一接触位置上的单个接触元件,安装在PCB上的焊盘或者通孔中。在一个可选的实施例中,一对接触元件设置在每一接触位置上并在各自的第二端部上设有表面安装到共用PCB焊盘上的接触针脚。
本发明还包括含有一个或多个于此所讨论的连接器总成的PCB总成。举例来说,一个示例性的PCB总成包括具有接触焊盘的或者其上形成的通孔封装的印刷电路板。至少一个以上所讨论的电绝缘置换连接器总成安装在PCB上。从连接器主体处开始延伸的接触元件的第二端部被设置为与PCB上的封装相配对。
所述独特的绝缘置换连接器的具体实施例会在下文中结合附图所示出的实例得到详细的描述。
附图说明
图1为根据本发明的连接器总成的一个实施例的示意图,示出了盖体和位于第一位置的接触元件;
图2为图1所示的、表面安装到PCB上的实施例的示意图,其中接触元件仍然位于第一位置;
图3为图2所示的、带有***盖体中的绝缘芯线的实施例的示意图,其中接触元件仍然位于第一位置;
图4为图3所示的、其盖体被压到接触元件上的实施例的示意图;
图5为根据本发明的连接器总成的一个可选实施例的组件示意图;
图6为连接器总成的另外一个实施例的装配示意图;
图7为根据本发明的连接器总成的另一个实施例的装配示意图;
图8为连接器总成的一个不同实施例的装配示意图;
图9连接器总成的单线实施例的装配示意图;
图10为连接器总成的一个不同的单线实施例的装配示意图;
图11为单线穿孔安装连接器总成的组件示意图;
图12为安装到PCB的、位于在第一位置的多线穿孔安装连接器总成的安装示意图。
具体实施方式
现参见本发明的具体实施例,即一个或者多个在附图中得到描述的实例。以对本发明进行解释的方式提供所述实施例,这并不意味着对本发明的限制。举例来说,图示或者描述的作为一个实施例的一部分的特征可与其它实施例结合使用以产生另一实施例。本发明包括这些和其它在本发明的保护范围和精神内的修改和变型。
图1-4描绘了一种根据所描述的本发明的特征的绝缘置换连接器(IDC)连接器总成10。连接器总成10包括设置为通过任意传统安装工艺安装在印刷电路板(PCB)50(图2)上的盖体12。根据本发明的连接器总成10尤其适用于将一跟或者多根绝缘导电芯线44(图3和4)连接到PCB58上。然而,应当理解,根据本发明的连接器总成10并不应局限于此。
盖体12(也被称为模制品,或者绝缘器)可由任何传统的绝缘材料制成,比如UL94VO尼龙。其它合适的材料在现有技术中也是公知的。盖体12为连接器总成10的单次模塑成型部件,而且不安装在另一模塑部件上或与其啮合。盖体12可采用多种外形或者尺寸,但通常包括顶部14、底部15、端壁16和纵向延伸的侧壁18。盖体12具有一个如图所示通常为矩形的结构,或者其它任意的合适外形。
盖体具有至少一个在其中至少一个侧壁18上形成的通道20,接收通过通道20***盖体12绝缘导电芯线44,此通道20可具有圆形的截面或者其它合适的剖面。在图1到4的所示的实施例中,连接器总成10被设置为多线(例如,两根或者更多的线缆)连接器而且盖体12包括两个接收分离的导电芯线44的通道20。在可选的实施例中,举例来说,如在图9到11所描述的实施例中,连接器总成10可以是单线连接器。
一般而言,参见不同的附图,至少一个接触元件22可移动地驻留在盖体12中。接触元件22可由任意在现有技术中供连接器接触元件使用的合适的导电材料制成,并包括相对其通道20横向布置的第一绝缘体置换端24(图5)。此端24被特别地设置成产生与通过通道20***的线缆44的导电芯48之间的电接触。在所示的实施例中,第一绝缘体置换端24包括了构成在其中接收绝缘芯线44的插槽28的相对的刀刃26。插槽28具有适当的尺寸,使得当标准规格的绝缘芯线44被压入插槽28中时,刀刃26刺穿绝缘组件46并与芯线48产生电接触。因此,插槽28具有通常对应于线缆的导电芯28的直径的宽度。在所示的实施例中,刀刃26构成了一个常见的U型插槽28。然而,刀刃26和插槽28的此结构并不是限制性的因素。用于绝缘体置换连接器的接触元件的不同结构在现有技术中是公知的,并为相关领域的技术人员所熟知,任意此类结构均可应用于连接器总成10中而且处于本发明的保护范围和精神之内。
接触元件22的第二端部30从盖体12的底面15处开始延伸,举例来说,通过开口、插槽或者其它方式进入底部15,并被设置成与另一组件产生电接触,举例来说,印刷电路板50的接触焊盘52(图2)。第二端部30依赖于需要利用电路板50或者其它组件产生的电连接的特定类型可采用多个不同的结构。举例来说,接触元件22的第二端部30可被设置为用于压入电路板50的通孔连接器54内的卡销、接线柱或者其它类型的通孔终端34(图11和12)。在另外的实施例(例如,图1-4)中,接触元件22的第二端部60弯曲或通过另外的方式构成尾部32,而尾部32则被设置为表面安装到电路板50上对应的接触焊盘52上。对于本领域的技术人员来说,这些不同的连接类型是公知的,因此并不需要在此做出详细描述。应当理解,接触元件22与电路板50或者其它组件相配对的方法和结构对于本发明来说并不是限制性的因素。
再次参见图1-4,接触元件22在盖体12内可从第一位置(图1和2)处移动,在此第一位置上相对的刀刃26不会阻碍绝缘芯线44通过通道20***盖体12中。只要芯线44***(图3),接触元件22可移动到如图4所示的第二位置,在此第二位置上相对的刀刃26移动穿过通道20并与绝缘芯线44啮合。具体地,刀刃26刺穿绝缘体46并与导电芯44接触,如上所述。刀刃22在盖体12内的移动可以通过多种不同的方式实现。举例来说,在图1-4所示的实施例中,接触元件22的第二端部首先安装到PCB50上,此时接触元件22位于相对盖体12的第一位置。绝缘芯线44然后通过各自的通道20***到盖体12中。盖体12然后被压向接触元件22的第二端部30,使得相对的刀刃26在盖体12内滑动并与绝缘芯线44相啮合,如图4所示。
因此,因该理解,盖体12具有作为在接触元件22的相对的刀刃26之间首先对齐、保持并压下绝缘芯线44的工具的功能。盖体12还具有覆盖和保护接触元件22的功能,以防止芯线44从接触元件22上意外脱离或者拔出。盖体12还覆盖并保护***连接器总成10中的带电芯线的开放端。
在图7、8和10-12所示的实施例中,单个接触元件22设置在盖体12中的每一接触位置上。这些单接触元件具有在其第二端部上形成的反向设置的接触尾部32,用于表面安装至PCB50的接触焊盘52上,或者具有通孔终端34,用于***PCB50上的通孔连接器54中。
在图1-6和9所示的实施例中,多个接触元件22可设置在盖体12中的每一接触位置上。举例来说,一对接触元件22可设置在每一接触位置上,其中每一接触元件均具有朝向一个方向的接触尾部32,如在图5和6中所见的那样。
如图1-4和12所示,连接器总成10可被设置为穿孔连接器,其中各个通道20在盖体的每一侧壁18上形成,因此芯线44可以完全穿过连接器总成10,出于其它的目的。
在图8和9所示的实施例中,连接器总成10被设置为线缆终端连接器,其中通道20仅在盖体的一个侧壁上形成,而另一侧壁是阻塞的,举例来说,通过一个明显的结构21或者平整的侧壁18,这样芯线44就不能穿过连接器总成10。
期望地,连接器总成10被设置为适应传统的拾取-放置生产工艺。在这点上,盖体12和相对盖体12位于第一位置的接触元件22可通过其适合作为真空吸嘴的拾取面的顶面以卷筒的方式提供。在芯线44***通道20之前将总成10放置好以通过传统的方式讲其安装到PCb50(或者其它组件)上,如图2所示。
啮合锁定结构设置在盖体12和接触元件22之间,防止盖体12从位于接触元件第一位置的接触元件22上意外脱离,并还允许接触元件22在盖体12内滑动到第二位置。具体参见图6-8,接触元件22可以在盖体12内部通过任何内部结构形成的凹槽38内滑动,包括在侧壁18之间延伸的中间壁17,啮合壁或者肩部23(图8),或者在各个接触位置分开接触元件对的中间壁19(图6)。
所述啮合锁定结构还包括在相对的刀刃26上形成的第一组倒钩40,与位于在接触元件22的第一位置的凹槽结构或者侧壁啮合。这组倒钩40被放置在刀刃26上并被设置为防止盖体12在刀刃26位于使芯线44能够经通道20自由通过的位置时意外脱离。第一组倒钩40提供了对盖体12相对接触元件22的移动的某种程度上的阻力,但仍然允许将盖体12从图3所示的位置压到图4所示的位置。
第二组倒钩42可在刀刃26上离开第一组倒钩40一段距离形成,以进一步在盖体12被压入图4所示的位置时与凹槽结构在接触元件22的第二位置相啮合。第二组倒钩用于进一步将盖体12“锁定”到接触元件22上。然而,应当理解,第二组倒钩并不是必须的,在刀刃26上形成的单一啮合结构,比如单组倒钩40,也是足够的。
应当理解,本发明还包括PCB总成60(例如,图4和12),此PCB总成包括有一个或者多个在此所讨论的连接器总成10。举例来说,示例性的PCB总成60可包括有具有在其上形成的接触焊盘52或者通孔连接器50封装的印刷电路板50,具有安装在PCB上的至少一个以上所述的绝缘体置换连接器10。
本领域的技术人员应该很容易地理解到,可对在此图示和阐述的本发明的实施例实行多种不同的修改和变化,而不会偏离本发明的保护范围的和精神。这些修改和变化也应该在附加的权利要求的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种单次成型电绝缘体置换连接器总成,包括:
具有顶面、端壁和侧壁的盖体,所述侧壁中的至少一个具有位于接触位置的穿过其中的通道,用于在其中接收绝缘导电芯线;
可移动地保持在所述盖体内的接触元件,具有由相对的刀刃构成的第一绝缘体置换端以及设置为与印刷电路板电接触的相对的第二端部;
所述接触元件相对于所述盖体从第一位置移动至第二位置,其中在第一位置上所述相对的刀刃不会阻挡绝缘芯线通过所述通道***所述盖体,而在第二位置上所述相对的刀刃与绝缘芯线啮合;以及
其中绝缘芯线首先通过所述通道***所述盖体中,此时所述接触元件位于第一位置,随后所述盖体被压向所述接触元件的所述第二端部,使得相对的刀刃在所述盖体内滑动并与绝缘芯线相啮合。
2.如权利要求1所述的连接器总成,还包括位于所述盖体和接触元件之间的啮合锁定结构,防止所述盖体从位于所述接触元件的第一位置中的接触元件上意外移出并允许所述接触元件滑动至到第二位置。
3.如权利要求2所述的连接器总成,其中所述接触元件在所述盖体中构成的凹槽中滑动,所述锁定结构包括在所述相对的刀刃上形成的第一组倒钩。
4.如权利要求3所述的连接器总成,还包括在所述相对的刀刃上形成的第二组倒钩,其与所述第一组倒钩隔开一段距离,以便与所述盖体在所述接触元件的第二位置上的所述凹槽内啮合。
5.如权利要求1所述的连接器总成,其中所述连接器总成被配置为贯通线连接器,其中所述侧壁中的每一个均包括在其中形成的各自的通道,因此芯线能够穿过所述连接器总成。
6.如权利要求1所述的连接器总成,其中所述连接器总成被配置为线端连接器,其中所述通道仅在所述侧壁之一上形成,因此芯线不能穿过所述连接器总成。
7.如权利要求1所述的连接器总成,其中单个所述接触元件设置在所述接触位置上。
8.如权利要求7所述的连接器总成,其中所述单个接触元件包括位于所述第二端部上的反向延伸的接触针脚用于表面安装到PCB的焊盘上。
9.如权利要求1所述的连接器总成,其中一对所述接触元件设置在每一接触位置上,并具有用于表面安装到PCB上的共用焊盘上的、位于各自第二端部上的接触针脚。
10.如权利要求1所述的连接器总成,其中所述连接器总成为还包括多个位于所述盖体内的接触元件和对齐的通道的多线连接器。
11.如权利要求1所述的连接器总成,其中所述接触元件包括位于所述第二端部上的通孔终端用于通过PCB上的通孔安装。
12.一种印刷电路板总成,包括:
具有在其上形成的接触焊盘封装的印刷电路板;
至少一个安装在所述印刷电路板上的电绝缘体置换连接器,所述连接器进一步包括:
具有闭合的顶面、端壁和侧壁的盖体,所述侧壁中的至少一个具有位于接触位置上的穿过其中的通道,以在其中接收绝缘导电芯线;
保持在所述盖体内滑动的接触元件,具有在相对的刀刃上形成的第一绝缘体置换端以及安装到所述印刷电路板上的接触焊盘封装上的相对的第二端部;
所述接触元件相对所述盖体从第一位置移动到第二位置,其中在第一位置上所述相对的刀刃不会阻挡绝缘芯线通过所述通道***所述盖体,而在第二位置上所述相对的刀刃与绝缘芯线啮合;以及
其中在将所述接触元件的第二端部安装到所述印刷电路板之后,绝缘芯线首先通过所述通道***所述盖体中,此时所述接触元件位于第一位置,随后所述盖体被压向所述接触元件的所述第二端部,使得相对的刀刃在所述盖体内滑动并与绝缘芯线相啮合。
13.如权利要求12所述的印刷电路板总成,还包括位于所述盖体和接触元件之间的啮合锁定结构,防止所述盖体从位于所述接触元件的第一位置中的接触元件上意外移出并允许所述接触元件滑动至到第二位置。
14.如权利要求13所述的印刷电路板总成,其中所述接触元件在所述盖体中构成的凹槽中滑动,所述锁定结构包括在所述相对的刀刃上形成的第一组倒钩。
15.如权利要求14所述的印刷电路板总成,还包括在所述相对的刀刃上形成的第二组倒钩,其与所述第一组倒钩隔开一段距离,以便与所述盖体在所述接触元件的第二位置上的所述凹槽内啮合。
16.如权利要求12所述的印刷电路板总成,其中所述连接器总成被配置为贯通线连接器,其中所述侧壁中的每一个均包括在其中形成的各自的通道,因此芯线能够穿过所述连接器总成。
17.如权利要求12所述的印刷电路板总成,其中所述连接器总成被配置为线端连接器,其中所述通道仅在所述侧壁之一上形成,因此芯线不能穿过所述连接器总成。
18.如权利要求12所述的印刷电路板总成,其中单个所述接触元件设置在所述接触位置上。
19.如权利要求12所述的印刷电路板总成,其中一对所述接触元件设置在每一接触位置上,并具有用于表面安装到印刷电路板上的共用焊盘上的、位于各自第二端部上的接触针脚。
20.如权利要求12所述的印刷电路板总成,其中所述连接器总成为还包括多个位于所述盖体内的接触元件和对齐的通道的多线连接器。
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