CN101111976A - 用于球栅阵列连接器的应变消除设备 - Google Patents

Abstract

公开了用于电连接器的应变消除设备，其包括用于插入壳体的嵌件。嵌件可包括在插入应变消除壳体期间偏转的弹性梁。当嵌件弯曲容纳在壳体中时，壳体中的槽可被成形为使得弹性梁返回到释放状态，将嵌件锁定在壳体中。可选地，应变消除嵌件的一端可插入壳体直到应变消除嵌件上的梁紧靠壳体中的槽中的台肩。所述端可突出超出壳体，形成键片，该键片可变形或弯曲以防止嵌件在与插入方向相反的方向上移动。

Description

用于球栅阵列连接器的应变消除设备

背景技术

表面安装的电连接器可包括应变消除机构。已知的应变消除机构的形式可为延伸入安装基片表面的连接器柱。然而，在一些场合中不适合在PCB中形成柱容纳通孔，因为会增加额外的制造步骤和造成可用板空间的减小。因此，其它连接器包括表面安装的应变消除元件。例如，美国专利No.4,969,829公开了一种表面安装至基片的应变消除片。

这些应变消除概念用来补偿CTE失配，这种失配会导致电连接在连接器触头和PCB表面的相交处中断。然而，表面安装的连接器也会受到由正交地配合的板所引起的单向剪切负荷，比如连接至正交地配合的子板的竖直主板连接器。这种剪切负荷力是正交地配合的子板的质量、卡连接的长度、以及重力的函数，并且能对表面安装至主板的连接器施加显著的剪切力。因此，需要能阻碍CTE失配和承受剪切负荷的表面安装应变消除元件。

发明内容

本发明包括用于安装在基片表面上的应变消除设备，其中应变消除设备被设计为除了补偿CTE失配之外还承载剪切负荷。在一个实施例中，应变消除设备可包括在插入应变消除壳体期间偏转的弹性梁和可限定出焊料容纳孔的安装端。弹性梁的弹性和设备的安装端单独地或组合地有助于给竖直连接器提供对于由正交地连接的子卡所形成的剪切力的抗力。应变消除设备的模块性和扁平性还有助于降低制造和生产成本。

偏转的方向可垂直于插入方向。偏转可由弹性梁的突起所引起，所述突起紧靠应变消除壳体中的槽的壁。当嵌件完全容纳在壳体中时，槽可被成形为使得突起不紧靠壁并且弹性梁可返回到释放状态，将嵌件锁定在应变消除壳体中。嵌件还可包括垂直于弹性梁的板部分以使得板部分紧靠应变消除壳体，防止嵌件在插入方向上移动。板部分另外可焊接至基片以将应变消除设备固定至基片。

在一个可选实施例中，应变消除嵌件的一端可在插入方向上插入壳体直到从嵌件在垂直于插入方向的方向上延伸的直线梁紧靠壳体中的槽中的台肩。当梁紧靠槽台肩时，嵌件不能在插入方向上进一步移动，并且嵌件的该端可延伸超出应变消除壳体。这个端可被变形或弯曲以使得其垂直于插入方向，从而防止嵌件在与插入方向相反的方向上移动。变形或弯曲的端可焊接至基片，从而将应变消除设备附接至基片。

附图说明

图1A和1B示出了附接至电连接器和连接至相应基片的示例性应变消除设备的透视图。

图2A示出了附接至或形成为头端部分附接至容座部分的一部分的示例性应变消除设备的透视图。

图2B是应变消除嵌件的一个示例性实施例的透视图。

图2C示出了一个示例性应变消除设备的透视图，一个示例性的应变消除嵌件容纳在应变消除壳体中。

图2D示出了一个示例性应变消除设备的剖面透视图。

图3A、3B、3C和3D示出了电连接器的仰视图，其中示出了应变消除设备的一个可选的示例性实施例以及构造该应变消除设备的可选的示例性方法。

图4A示出了一个可选的示例性应变消除设备的透视图，一个示例性的应变消除嵌件部分地容纳在应变消除壳体中。

图4B是一个可选的示例性应变消除嵌件的透视图。

图4C示出了一个可选的示例性应变消除设备的透视图，一个示例性的应变消除嵌件部分地容纳在应变消除壳体中。

图4D示出了一个可选的示例性应变消除设备的透视图，一个示例性的应变消除嵌件容纳在应变消除壳体中。

图4E、4F、4G和4H示出了电连接器的仰视图，其中示出了构造一种可选的应变消除设备的可选的示例性方法。

图5A、5B和5C示出了当连接器的容座部分中的触头附接至基片时将应变消除壳体的一个示例性实施例附接至基片的示例性方法。

图6A和6B示出了电连接器的头端部分的透视图，其具有可选的示例性构造的应变消除设备，以最小化设备在基片上的印迹。

具体实施方式

图1A和1B是连接至相应基片110、120的示例性应变消除设备200的透视图。图1A示出了将基片110连接至基片120的电连接器130。图1B示出了电连接器130的分解视图。电连接器130可包括容座部分220和头端部分230。容座部分220可连接至基片120，比如举例来说主板。头端部分可连接至基片110，比如举例来说子板。也就是说，电连接器130可将子板电连接至主板。然而，本领域的熟练技术人员将认识到，本发明的实施例可用于电连接器和基片之间的任何电连接。

电连接器130可包括应变消除设备200。这种设备可附接至或形成为电连接器130的部分壳体，或者更具体地容座部分220或头端部分230的壳体。应变消除设备200可连接至与电连接器130相连接的基片110、120。

图2A、2B、2C和2D示出了示例性的应变消除设备200和示例性的应变消除嵌件205的透视图。图2A示出了附接至或形成为容座部分220的一部分的示例性应变消除设备200的透视图，容座部分220的所述部分附接至连接器(比如连接器130)的头端部分230。图2B是示例性的应变消除嵌件205的透视图。图2C示出了示例性的应变消除设备200的透视图，示例性的应变消除嵌件205容纳在应变消除壳体202中。图2D示出了示例性应变消除设备200的剖面透视图。

应变消除设备200可包括应变消除壳体202和应变消除嵌件205。应变消除嵌件205可插入并且从而容纳在应变消除壳体202中。应变消除设备200可附接至或成型为连接器(比如连接器130)的部分壳体，或者更具体地连接器的容座部分220或头端部分210的壳体。应变消除嵌件205可容纳并锁定在应变消除壳体202中以使得嵌件205不会被去除或者仅在使用机构将嵌件205从应变消除壳体202中解锁时可去除。当附接至连接器130中各个触头(未示出)的焊球250被焊接至基片时，一旦应变消除嵌件205被容纳在应变消除壳体202中，应变消除嵌件205可布置为焊接至基片(比如基片120)上的相应位置。

应变消除壳体202可包括可供应变消除嵌件205插入其中的槽204。槽204和嵌件205每个可为互补形状以将嵌件205锁定和保持在应变消除壳体202中。应变消除嵌件205可包括例如一个或多个用于插入应变消除壳体202的弹性梁207以及在与插入应变消除壳体202的方向垂直的方向上延伸的板部分209。另外，弹性梁207的相应端部207a可由本体207b连接以使得弹性梁207形成为“U”形，如图2B中最好地示出。

弹性梁207可从本体207b在第一方向上延伸并且每个可包括延伸部分，也就是在与第一方向垂直的方向上延伸的突起208。突起208可在弹性梁207上形成台肩208a。在应变消除嵌件205插入应变消除壳体202期间，突起208可压靠槽204的壁204a，迫使弹性梁207彼此相向地(也就是在垂直于第一方向的方向上)偏转。偏转也可垂直于插入方向。弹性梁207可插入应变消除壳体202，直到板部分209紧靠应变消除壳体202。当板部分209紧靠应变消除壳体202时，突起208可延伸过槽204中互补的槽台肩203。当突起208延伸过槽台肩203时，因为突起208不再紧靠槽204的相应壁204a而使导致弹性梁207偏转，因此偏转的弹性梁207可返回到释放的未偏转状态。这可在图2D中最好地示出。

当每个弹性梁207返回到释放状态时，应变消除嵌件205可被锁定在应变消除壳体202中，防止嵌件205在与插入方向相反的方向上移动(即防止嵌件205从应变消除壳体202中移走)。另外，板部分209和应变消除壳体可相互配合来防止应变消除嵌件205在插入方向上进一步移动，因为板部分209紧靠应变消除壳体202。应当理解到，应变消除嵌件205的插入方向可以远离嵌件205可连接至的基片。应变消除嵌件205可在没有倒刺、凸壁或用来切入应变消除壳体202的其它机构之下锁定在应变消除壳体202中。

在应变消除嵌件205容纳在应变消除壳体202中之后，应变消除设备200可焊接或者以其它方式连接至基片(比如印刷电路板)。当焊球250被焊接至基片时，板部分209可焊接至基片。板部分209可包括焊接孔206，焊接孔206可用来将应变消除设备200牢固地焊接至基片。

应变消除壳体202可由适合的材料构造，比如塑料或者与其所附接至的电连接器130的壳体相同的材料。可选地，应变消除壳体202可成型为电连接器130的部分壳体。应变消除嵌件205可由导电材料或者其它能焊接至基片的材料构成。弹性梁207和板部分209可由导电材料板冲压而成或者以其它方式形成。板部分209可弯曲或变形为使得在插入应变消除壳体之前其垂直于弹性梁207。

图3A、3B、3C和3D示出了电连接器的仰视图，其中示出了应变消除设备300的另一示例性实施例和构造应变消除设备300的示例性方法。应变消除设备300可基本上类似于应变消除设备200，但是可包括两个容纳在相应槽中的应变消除嵌件305a、305b，而不是如所示应变消除设备200那样包括一个嵌件。这种双应变消除嵌件可允许与基片的更长应变消除连接，而不会不利地增大基片上的应变消除印迹。

应变消除设备300能以各种方式构造以便为应用提供最佳的应变消除。如图3A所示，应变消除嵌件305a、305b可定位为使得板部分309a面朝容座部分220，而相邻的板部分309b背离容座部分220。如图3B和3C所示，应变消除嵌件305a、305b可定位为使得板部分309a、309b可背离(图3B)或面朝(图3C)容座部分220。图3D示出了应变消除嵌件305a、305b可定位为使得位于容座部分220一侧上的板部分309a、309b可背离容座部分，而位于容座部分220相反侧上的板部分309a、309b可面朝容座部分220。这种定位同样可应用于电连接器130的头端部分210上或者任何其它类型的电连接器上。

图4A、4B、4C和4D示出了一个可选的示例性应变消除设备400和一个可选的示例性应变消除嵌件405的透视图。图4A是示例性的应变消除设备400的透视图，示例性的应变消除嵌件405部分地容纳在应变消除壳体402中。图4B是示例性的应变消除嵌件405的透视图。图4C是示例性的应变消除设备400的透视图，示例性的应变消除嵌件405部分地容纳在应变消除壳体402中。图4D是示例性的应变消除设备400的透视图，应变消除嵌件405容纳在应变消除壳体402中。

应变消除设备400可包括应变消除壳体402和应变消除嵌件405。应变消除设备400可附接至连接器(比如连接器130)的壳体，或者更具体地连接至连接器的容座部分220或头端部分210的壳体。应变消除嵌件405可插入并且从而容纳在应变消除壳体402中。应变消除壳体402从而可包括可供容纳应变消除嵌件405的槽404，如同图4C中最佳地示出。插入方向可朝向与应变消除嵌件405相连接的基片。

应变消除嵌件405可包括在第一方向上延伸的本体407，其具有在垂直于第一方向的方向上延伸的梁407a。梁407可形成嵌件台肩408，该嵌件台肩408可相应于应变消除壳体402的槽404中的台肩412。这可从图4C中最佳地看出。嵌件405和槽台肩412的互补形状可形成前挡块，当槽台肩412紧靠嵌件台肩408时防止嵌件405在插入方向上移动。

在应变消除嵌件405容纳在应变消除壳体402中并且嵌件台肩408紧靠槽台肩412时，应变消除嵌件405的板部分409可在应变消除壳体402之上延伸。这可从图4D中最佳地看出。嵌件的板部分409能通过任何适合的方法和借助于任何适合的工具弯曲或变形，以使得板部分409紧靠应变消除壳体402。这可从图4E-4H中最佳地看出。这样，可防止应变消除嵌件405在与插入方向相反的方向上移动(即防止从应变消除壳体402上去除)。另外，板部分409可适合地定位为焊接至基片上的相应位置，并且可包括焊孔406以便于焊接。

如同从图4B中可最佳地看出的，应变消除嵌件可包括凹口(relief)401a、401b、401c以帮助弯曲所述板部分409从而便于使板部分409紧密邻接(snug abutment)应变消除壳体402。另外，板部分409可包括板部分槽403以允许槽部分更容易弯曲以及还使得应变消除设备400以各种方式构造以得到最佳的应变消除。各种构造在图4E-4H中示出。

如图4E所示，板部分409可弯曲或变形以使得板部分409的一半面朝容座部分220，而另一半背离容座部分220。如图4F和4G所示，板部分409可构造为使得两个半部都背离(图4F)或朝向(图4G)容座部分220。图4H示出了容座部分220两侧上的板部分409可在相同方向上弯曲或变形以使得容座部分220一侧上的板部分409可背离容座部分220而容座部分220相反侧上的板部分409可面朝容座部分220。这种构造同样可应用于电连接器130的头端部分210或者任何其它类型的电连接器上。

应变消除壳体402可由适合的材料构造，比如塑料或者与其所附接至的电连接器130的壳体相同的材料。可选地，应变消除壳体402可成型为电连接器130的部分壳体。应变消除嵌件405可由导电材料或者其它能焊接至基片的材料构成。应变消除嵌件405可由导电材料板冲压而成或者以其它方式形成。

图5A、5B和5C示出了当容座部分220的球栅阵列的焊球250附接至基片120时将应变消除壳体202附接至基片120的示例性方法500。在步骤510，应变消除嵌件205可容纳在应变消除壳体202中。在步骤520，容座部分220可布置在基片120上。焊球250可紧靠基片120。缝隙G1可形成于应变消除设备200和基片120之间。在步骤530，焊球250的重熔(reflow)可以开始，并且因为焊球250重熔至基片120，缝隙G1可减小直到应变消除设备200紧靠基片120。也就是说，缝隙G1可认为是重熔期间容座部分220可朝着基片120移动的距离。在完成重熔或者当应变消除设备200紧靠基片120时，应变消除设备200可焊接至基片120。方法500同样可应用于其它应变消除设备，比如举例来说应变消除设备300、400。

图6A和6B示出了头端部分230的透视图，其具有可选的示例性构造的应变消除设备200，以最小化设备200在基片110上的印迹。图6A示出了一个示例性的头端部分230的透视图，其具有四个应变消除设备200a、200b、200c、200d。一个或多个相应的应变消除设备200a、200b可定位在头端部分230的每侧上，并且一个或多个相应的应变消除设备200c、200d可定位在头端部分230紧靠基片110的一端上。应变消除设备200b的印迹延伸超出头端部分230的壳体的印迹的距离F可通过这里所述的应变消除设备200、300、400的设计而最小化。举例来说，距离F可以是0.3-1.5mm。

图6B示出了一个示例性的头端部分230的透视图，其具有两个应变消除设备200c、200d。应变消除设备200c、200d可定位在头端部分230紧靠基片110的一端上。这样，基片110的连接器间距不会受到添加应变消除设备200c、200d的影响。

从而这里已经描述了用于电连接器的改进的应变消除设备的系统和方法。要理解到，前述示例性的实施例仅是为了解释的目的给出并且在任何方面都不视为限制本发明。例如，应变消除设备可附接至其它连接器类型，而不仅仅是那些包括容座部分和头端部分的。这里所用的词语是描述和示例性的词语，而不是限制性的词语。而且，尽管这里已经参照具体结构、材料和/或实施例描述了本发明，但是本发明并不是要限于这里所公开的具体情况。而是，本发明扩展至所有功能等同的结构、方法和用途，比如在所附权利要求范围内的。本领域的熟练技术人员在本说明书的教导之下可对其做出很多变型并且在不偏离本发明范围和精神之下能做出变化。

Claims (20)

1.一种用于电连接器的应变消除设备，包括：

适合于连接至电连接器的应变消除壳体；和

容纳在应变消除壳体中的应变消除嵌件，其包括在第一方向上延伸且限定一个平面的弹性梁，其中弹性梁适合于插入应变消除壳体，并且

其中弹性梁适合于在插入应变消除壳体期间在垂直于第一方向的方向上偏转。

2.根据权利要求1的应变消除设备，其中弹性梁还适合于在平行于所述平面的方向上偏转。

3.根据权利要求1的应变消除设备，其中弹性梁包括在垂直于第一方向的方向上延伸的突起，并且，

突起和应变消除壳体适合于在将弹性梁插入应变消除壳体期间使弹性梁偏转。

4.根据权利要求1的应变消除设备，其中应变消除嵌件还包括垂直于弹性梁的板部分，并且，

其中板部分适合于紧靠应变消除壳体以防止应变消除嵌件在第一方向上移动。

5.根据权利要求1的应变消除设备，其中应变消除壳体包括用于容纳弹性梁的槽。

6.根据权利要求5的应变消除设备，其中所述槽被成形为当应变消除嵌件容纳在应变消除壳体中时允许弹性梁返回到释放状态。

7.根据权利要求1的应变消除设备，其中应变消除嵌件和应变消除壳体适合于将应变消除嵌件锁定在应变消除壳体中。

8.根据权利要求1的应变消除设备，其中电连接器包括侧面壳体，并且

其中应变消除设备附接至电连接器的侧面壳体并且在垂直于侧面壳体的方向上延伸一个等于或者介于0.3和1.5mm之间的距离。

9.根据权利要求1的应变消除设备，其中电连接器包括侧面壳体和多个限定出第二平面的焊球，

其中应变消除设备被附接至电连接器的侧面壳体，

其中应变消除设备和第二平面之间的缝隙在垂直于第二平面的方向上形成，并且

其中所述缝隙等于在焊球的重熔期间电连接器朝着基片移动的距离。

10.根据权利要求1的应变消除设备，其中应变消除设备还包括两个相对的悬臂式弹性梁。

11.一种用于电连接器的应变消除设备，包括：

适合于连接至电连接器的应变消除壳体；和

容纳在应变消除壳体中的应变消除嵌件，其中应变消除嵌件包括在插入方向上穿过应变消除壳体的第一端并且延伸超出应变消除壳体；

其中应变消除嵌件和应变消除壳体适合于防止应变消除嵌件在插入方向上移动，并且第一端被变形以防止嵌件在与插入方向相反的方向上移动。

12.根据权利要求11的应变消除设备，其中第一端适合于被变形以防止应变消除嵌件在与插入方向相反的方向上移动。

13.根据权利要求12的应变消除设备，其中第一端被变形以使得其在垂直于插入方向的方向上延伸。

14.根据权利要求13的应变消除设备，其中第一端的第一半部在朝着电连接器的方向上变形，第一端的第二半部在背离电连接器的方向上变形。

15.根据权利要求11的应变消除设备，其中应变消除嵌件包括在第一方向上延伸的本体和在垂直于第一方向的方向上延伸的梁，

其中槽包括挡块，并且，

其中所述梁紧靠所述挡块并防止应变消除嵌件在插入方向上移动。

16.根据权利要求10的应变消除设备，其中电连接器包括在第二方向上延伸的侧面壳体，并且

其中应变消除设备连接至电连接器的侧面壳体，并且在垂直于第二方向的方向上延伸一个等于或者介于0.3和1.5mm之间的距离。

17.一种用于电连接器应变消除设备的应变消除嵌件，包括：

在第一方向上延伸的本体；

从本体在垂直于第一方向的方向上延伸的梁；和

从本体延伸的用于焊接至基片的板部分，其中应变消除嵌件适合于插入应变消除设备的应变消除壳体。

18.根据权利要求17的应变消除嵌件，其中所述梁是适合于当应变消除嵌件插入应变消除壳体期间时在平行于第一方向的方向上偏转的弹性梁。

19.根据权利要求18的应变消除嵌件，其中所述梁限定了一个平面并且还适合于在平行于该平面的方向上偏转。

20.根据权利要求17的应变消除嵌件，其中应变消除嵌件适合于在第一方向上插入应变消除壳体，

其中所述梁适合于防止应变消除嵌件在容纳于应变消除壳体中时在第一方向上移动，并且

其中板部分适合于在应变消除嵌件被容纳于应变消除壳体中之后弯曲以防止应变消除嵌件在与第一方向相反的方向上移动。

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