CN1203701A - 低断面零插力插座 - Google Patents

Abstract

一种低断面零插力插座包括许多直接安装在母板(202)内的弹性触点(236)。插座上具有一个滑动连接到母板(202)上的支撑板(200),并且包括许多用来接收微处理器插件(266)的插头(268)的通孔(212)。用一个转动配合在母板(202)上的低断面偏心凸轮推进器(216)来移动支承微处理器(266)的支撑板(200),使其朝着微处理器插头(268)与弹性触点(236)啮合的位置往复移动。

Description

低断面零插力插座

本发明涉及电连接器的领域，具体涉及到将集成电路组件连接到印刷电路板上的插座。

具有各种结构的电连接器可以将集成电路(IC)组件连接到印刷电路(PC)板上。此类连接器还为计算器台架提供了通用性，可以便利地拆卸象微处理器那样的主要部件，并且能更换成升级的产品。例如，用于这种用途的一种典型的连接器就是低插力(LIF)插座，它是由包括许多小孔的一个绝缘体构成的。这些孔中各自容纳一个弹簧触点，触点的尾部延伸通过插座的绝缘体，并且被焊接在PC-板电路上。IC组件可以插入LIF插座，从而将IC组件连接到PC板上。在IC组件的端子(插头)被插入LIF插座的孔时，孔内的弹簧触点膨胀或是变形。这样就会在IC组件的插头和LIF插座的弹簧触点之间形成摩擦连接，使IC组件与PC板形成电气和机械的连接。

这种公知的LIF插座的一个缺点是在插入IC组件时需要很大的插力。结果，IC组件上精密的端子在插入LIF插座中对应的孔时就会受到损伤。另外，如果用一个LIF插座将IC组件连接到PC板上，具有大量(例如有300多个)端子的IC组件所需要的插力会超过PC板组件的承受能力。

为了克服这些缺点，已经有人发明了零插力(ZIF)的插座，并且已经在工业中普遍使用了。如图1所示，公知的ZIF插座包括一个滑动连接到基座102上的顶板100。顶板100上有许多通孔104。基座102上包含许多对应的孔106，用于容纳弹簧元件108，每个弹簧元件上有一个尾部110。尾部110从设在母板(未示出)中的许多对应的开口中伸出，并且被焊接在母板电路上。惯用的ZIF插座还包括位于顶板100上一个升高部分116内侧的一个凸轮轴114。转动一个杆118可以使凸轮轴114作用在基座102上，从通过尾部110固定在母板上的基座102上拆下顶板100。

如果将例如微处理器的一个IC组件(未示出)插入打开的ZIF插座，IC组件的插头可以从顶板100的孔104中伸出。当插座处在打开位置时，孔104没有对准对应的弹簧元件108，因此，在IC组件的插头和弹簧元件108之间不会发生接触。当杆118被向下转动时，凸轮轴114在基座102上施加一个力，使顶板100相对于基座102移动，这样就能使IC组件的插头与弹簧元件108对齐并且啮合。

尽管惯用的ZIF插座比LIF插座有所改进，但是仍然存在许多缺陷。例如，高阻抗的尾部110会影响公知的ZIF插座的电气性能。阻抗的普遍定义是一个电路对流过的交流或是其他特定频率交变电流的总的阻力。本领域的技术人员都知道，用于导电的材料越少，导体的阻抗就越高。在高频电路中，阻抗对表面面积很小的导体的电气性能是一个限制因素，因为高频电流是沿着导体的表面而不是在导体内部流动的。因此，由于尾部110的表面面积比较小，并且使用这种ZIF插座的微处理器要求的工作频率很高，这些因素的组合会影响普通ZIF插座的电气性能。这样，如果在安装在插座上的微处理器和安装在电路板上的高速缓冲存储器等器件之间使用高频总线，插座的导电性能就会成为限制性的参数。

此外，普通ZIF插座的构造往往是封装和布局问题的根源。除了微处理器之外，计算机母板还要承载多个由电路构成的扩展卡，这些电路可以增强计算机系统的功能和通用性。由于普通ZIF插座的断面较大，并且不断发展的更强大的微处理器会产生更多的热量，微处理器需要安装一个巨大的散热器，当微处理器被装在母板上时，往往不可能为直立安装的整个扩展卡留出底部的边沿。这样就会减少扩展卡插槽的数量，由于微处理器组件的体积很大，使得母板没有足够的空间来连接所有需要的扩展卡。

为了减少扩展卡插槽的损失，在现有技术中往往要采用低断面的加大散热器。这种散热器的平面面积通常比ZIF插座的面积大。因此，如果散热器的几何形状使得ZIF插座的杆118(图1)在插座处于打开位置时不能脱离散热器，在连接或是从母板上拆卸微处理器时就必须首先拆掉散热器。然而，拆卸散热器并不是一件容易的事，因为通过需要将散热器永久性地焊接在微处理器上。因此，普通ZIF插座的使用对有效的散热器几何形状及其排列是有限制的。

另外，随着移动式计算机的发展，缩小计算机台架尺寸的问题变得越来越重要了，台架上诸如微处理器一类的主要部件应该能够便于更换。然而，由于空间的限制，具有大断面构造和笨重的连杆机构的普通ZIF插座不能适应便携式计算机的要求。

因此而需要提供一种能够克服上述缺陷的低断面ZIF插座，它的阻抗很低，在高频数字信号的应用中可以提供优异的电气性能，尽量减少扩展卡插槽的损失，可以在不拆除散热器的情况下拆卸微处理器，允许使用各种几何形状和排列方式的散热器，并且能够在便携式计算机中使用。

从以下的详细说明和附图中可以进一步认识本发明的其他优点。

在一个特定的实施例中，本发明的低断面ZIF插座包括许多直接安装在母板内的弹性触点。这种低断面ZIF插座还包括一个具有许多通孔的不导电支撑板，其通孔用来接收微处理器组件的插头。低断面ZIF插座的支撑板被滑动连接到母板上，并且被定位在弹性触点上方。在母板中设有一个垂直偏心凸轮推进器，用来移动支承微处理器的支撑板，使其朝着微处理器插头与装在母板中的弹性触点啮合的位置往复移动。

以下要借助附图用举例而并非限制性的方式来说明本发明，在附图中：

图1是一种公知的ZIF插座的局部截面透视图；

图2是按照本发明一个实施例的低断面ZIF插座的透视图；

图3是图2的低断面ZIF插座的截面透视图；

图4是在图2的低断面ZIF插座中采用的弹性触点的透视图；

图5是图2的低断面ZIF插座的一个垂直偏心凸轮推进器的透视图；

图6是图5的垂直偏心凸轮推进器的一个截面图；

图7是图5的垂直偏心凸轮推进器在各种排列状态下的顶视图；

图8是图2的低断面ZIF插座在解锁位置上的一个截面图；

图9是图2的低断面ZIF插座在锁定位置上的一个截面图；

图10是图2的低断面ZIF插座在承载一个带加大散热器的微处理器时的截面图；

图11是图2的低断面ZIF插座中的另一实施例的弹性触点的透视图；

图12是按照本发明另一实施例的低断面ZIF插座的一个透视图；

图13是图12的低断面ZIF插座的L-形轨道的透视图；

图14是具有多个纵向安装槽的一种低断面ZIF插座的一个顶视图；

图15是包括一个水平凸轮推进器的一种低断面ZIF插座的透视图。

为了便于表示，这些附图不是按比例画出的。在所有附图中，相同的部件用相同的标号来表示。

以下的全部说明和具体细节都是为了为本发明提供更加详尽的解释。然而，在没有这些细节的情况下仍可以实现本发明。在其他例子中，为了避免对本发明造成不必要的模糊，没有表示或是说明某些公知的元件。因此，说明书和附图应该被认为是解释性的，而不是限制性的。

图2是按照本发明一个实施例的低断面ZIF插座的透视图。该插座包括一个用紧固件204活动连接到PC板(例如一个母板)202上的不导电支撑板200。支撑板200相对于PC板202的移动方向是由啮合紧固件204的平行的纵向缝隙208和210来限定的。支撑板200上具有许多通孔212，用来接收微处理器的端子(未示出)。支撑板200还包括一个横向的缝隙214，它可以与转动连接在PC板202上的一个垂直偏心凸轮推进器216啮合。

如图3所示，紧固件204可以包括各式各样的已知紧固件，例如具有端头218，柱体222以及开缝的锁定腿226的一种塑性咬合铆钉。紧固件204被锁定在设在PC板202中的对应的开口230内。在板200的顶面和端头218的底面之间留有间隙G。因此，紧固件204的“抓紧长度”稍微大于支撑板200和PC板202的总厚度，这样就使得板200可以在缝隙208和210所限定的方向上相对于PC板202自由地移动。PC板202上包括许多与孔212相对应的通孔234，但是其孔径比较大。在通孔234中容纳由铜合金一类的导电金属制成的弹性触点236。

图4表示触点236的几何形状及其在通孔234中的安装方法。触点236的总高度小于PC板202的厚度。每个触点236包括一个在镍上面镀金的触头238，它具有一个入口240和一对细喉管状的接触元件242。另外，每个触点236具有一个包括肩部246和裙部248的向下斜切的筒形接触体244。肩部246的直径稍微大于孔234的直径，因此，由于接触体244是楔形的，裙部248的直径小于孔234的直径，便于将触点236插入对应的孔234。每个接触体244还包括一个用来为接触体提供弹性作用的垂直缝隙250。由缝隙250提供的弹性作用和直径大于孔234的肩部246结合在一起就能使触点236在通过回流焊接永久性地连接到PC板202上之前临时固定在对应的孔234中。大表面面积的接触体244可以减小触点236对高频数字信号的阻抗，这样就改善了ZIF插座的电气性能。此外，将触点236直接安装在PC板内降低了ZIF插座的断面，这样就有助于减少扩展卡槽的损失。

孔234的内表面和接触体244的外表面被回流焊接在一起，将触点236牢固地连接在PC板202上，并且在触点236和PC板上在对应的孔234中中止的电路图样252所构成的电路之间形成正确的电气连接。回流焊接是一种工艺，它包括的步骤有：在需要接合的部位淀积焊料(一种低熔点的合金)，加热包含这种淀积物的表面使焊料熔化，以及使焊料再凝固并且形成一个焊接点。当接触体244被回流焊接在孔234中时，触点236就会被永久性地连接在PC板202上并与其形成电气耦合，使得高频数字信号能够在电路图样252和触点236之间流动。

在图5中表示了按照本发明一个实施例的低断面ZIF插座上的一个偏心推进器216。推进器216包括具有缝隙256的头部254，与头部254同心的一个筒形主体部分258，以及一个与主体部分258偏心的筒形尾部260。主体部分258进一步包括一个平面的掣子262。如图6中所示，偏心推进器216的主体部分258与支撑板200上横向的缝隙214啮合，而尾部260则与设在PC板202中的圆孔264啮合。横向缝隙214的长度超过从筒形的尾部260延伸到平面262的中心点的水平距离，从而使推进器216可以转动，不会对支撑板200(图7)形成横向的负荷。低断面ZIF插座和垂直偏心凸轮推进器216的组合使得本发明的ZIF插座可以在移动式计算应用中使用，这种计算机中的母板空间非常宝贵，并且元件的可达性还存在问题。

如图8所示，当推进器216的平面262与横向缝隙214的末端边沿齐平时，低断面ZIF插座的支撑板200被啮合在解锁的位置，并且准备接收具有许多插头268的一个微处理器266。当微处理器被放入ZIF插座时，插头268穿过支撑板200上对应的孔212，并且伸入装有弹性触点236的孔234，但是没有与接触元件242啮合。当支撑板200处在解锁位置时，插头268的端部对准触点236的入口240，空出元件242。

如果将推进器216朝任一方向转动半圈，使平面262与横向缝隙214的邻近边沿齐平，ZIF插座的支撑板200就会啮合到锁定位置(图9)。转动推进器216可以使支撑板200相对于PC板202发生移动，用微处理器266的插头268扩张弹性触点236的接触元件242，从而将微处理器266连接到PC板202上，并且在二者之间形成电气连接。反之，为了从PC板202上拆卸微处理器266，可以再次将推进器216转动半圈，使其到达图8所示的位置，这样就能使支撑板200回到其解锁位置。

如图10所示，即使是在微处理器266上装有一个低断面的加大尺寸的散热器270，仍然可以容易到达这种推进器216。如果需要将微处理器266连接到PC板202上，或是需要从板上拆下来，可以将一个改锥272插入设在散热器270中的孔274，而容易地到达推进器216。由于可以便利地接触到推进器216，为了减少扩展卡槽的损失，可以采用各种几何形状的散热器。

包括上述内容在内的许多其他变更的装置都是可行的。例如，低断面ZIF插座的弹性触点也可以采用图11中所示的另一种结构。触点276可以由包括细喉管状接触元件278的一个头部277，具有垂直缝隙286的第一主体部分284，以及具有垂直缝隙282的第二主体部分构成。头部277垂直地装在第一主体部分284和第二主体部分282之间。第一主体部分284包括肩部288和裙部290。肩部288的直径稍微大于孔234的直径，因此，由于第一主体部分284是楔形的，裙部290的直径小于孔234的直径，便于将触点276插入孔234。接触元件278是在镍上面镀金的，并且在第一和第二主体部分284和280是镀焊的，以便回流焊接到孔234的内表面上。

另外，除了采用咬合紧固件之外，支撑板200也可以通过L形的导轨292(图12)滑动连接到PC板202上。如图13所示，每个导轨292包括焊接在对应的多个孔296内的多个金属销294，从而将导轨292固定在PC板202上。

如果用咬合或是其他类型的紧固件把支撑板200连接到PC板202上，为了将支撑板200滑动固定到PC板202上，可以用多个纵向的平行缝隙298(图14)代替与咬合紧固件啮合的一对纵向平行缝隙。

如图15所示，本发明的低断面ZIF插座也可以采用水平的凸轮推进器300。推进器300包括一个凸轮轴302，它可以通过按一定角度连接到凸轮轴上的一个杆304来转动。用支架306和308将凸轮轴302转动连接到PC板202上，并用普通的通孔固定在PC板202上。凸轮轴302与设在支撑板200后面的定位柱310啮合，将推进器300的旋转运动转变成支撑板200相对于PC板202的前后运动。

以上给出的整体ZIF插座的结构仅仅是一些例子。因此，本发明的范围不仅限于上述说明，而是由附加的权利要求书及其等效物来确定的。

Claims (22)

1.用来将一个集成电路组件连接到印刷电路板上的一种低断面零插力插座，上述集成电路组件具有许多端子，上述低断面零插力插座包括：

与上述许多端子啮合的接触装置；

转动连接到上述印刷电路板上的一个支撑件；以及

推进装置，用于使上述支撑件相对于上述印刷电路板移动。

2.按照权利要求1的低断面零插力插座，其特征是上述接触装置被固定在上述印刷电路板中，而上述支撑件具有一个解锁位置和一个锁定位置。

3.按照权利要求2的低断面零插力插座，其特征是上述接触装置包括许多弹性触点。

4.按照权利要求2的低断面零插力插座，其特征是上述支撑件包括一个不导电的板，板中具有许多通孔，用来接收上述许多端子。

5.按照权利要求2的低断面零插力插座，其特征是上述推进装置进一步包括一个掣子装置，用来交替地将上述支撑板啮合在上述解锁位置和上述锁定位置。

6.按照权利要求2的低断面零插力插座，其特征是上述推进装置包括转动连接在上述印刷电路板上并且与上述支撑件啮合的一个垂直偏心凸轮推进器。

7.按照权利要求2的低断面零插力插座，其特征是上述推进装置包括转动连接在上述印刷电路板上并且与上述支撑件啮合的一个水平凸轮轴。

8.按照权利要求2的低断面零插力插座，其特征是：在上述解锁位置上，上述接触装置和上述许多端子是分离的，在上述锁定位置上，上述接触装置与上述许多端子啮合。

9.一种零插力插座，包括：

安装在印刷电路板内的许多弹性触点；

滑动连接到上述印刷电路板上的一个支撑板；以及

转动啮合上述支撑板的一个推进器。

10.按照权利要求9的零插力插座，其特征是上述推进器被转动连接在上述印刷电路板上，而上述支撑板具有一个解锁位置和一个锁定位置。

11.按照权利要求10的零插力插座，其特征是上述推进器包括一个头上有缝隙的垂直偏心凸轮。

12.按照权利要求11的零插力插座，其特征是上述垂直偏心凸轮进一步包括一个掣子，用来交替地将上述支撑板啮合在上述第一位置和第二位置。

13.按照权利要求10的零插力插座，其特征是上述推进器包括一个具有推进杆的水平凸轮轴。

14.按照权利要求10的零插力插座，其特征是上述支撑板包括许多通孔，用来接收微处理器的许多端子。

15.按照权利要求14的零插力插座，其特征是：当上述支撑板处在上述解锁位置时，上述许多弹性触点和上述许多微处理器端子是分离的，当上述支撑板处在上述锁定位置时，上述许多弹性触点与上述许多微处理器端子啮合。

16.按照权利要求9的零插力插座，其特征是上述许多弹性触点各自包括第一筒形主体部分，它具有为上述第一筒形主体部分提供弹性作用的垂直缝隙，以及一个接触头部，它具有一个入口和一对细喉管状的接触元件。

17.按照权利要求16的零插力插座，其特征是上述许多弹性触点各自还包括具有一个垂直缝隙的第二筒形主体部分，上述接触头部分垂直排列在上述第一筒形主体部分和上述第二筒形主体部分之间，上述第一筒形主体部分是楔形的，以便插入上述印刷电路板，上述第一和第二筒形主体部分被回流焊接在上述印刷电路板中。

18.用于连接微处理器和母板的一种低断面插座，上述微处理器具有许多端子，上述低断面插座包括：

装在上述母板中的许多弹性触点；

转动连接到上述母板上的一个不导电的支撑板，上述不导电支撑板包括许多通孔，用来接收上述许多端子，上述不导电支撑板具有一个解锁位置和一个锁定位置，在上述解锁位置上，上述弹性触点与上述许多端子分离，在上述锁定位置上，上述弹性触点与上述许多端子啮合，以及

与上述不导电支撑板移动啮合的一个推进器。

19.按照权利要求18的低断面插座，其特征是上述推进器包括一个垂直偏心凸轮，它包括一个开缝的头，与上述开缝的头同心的一个筒形主体部分，以及与上述筒形主体部分偏心的一个筒形的尾部，上述筒形主体部分与设在上述支撑板内的推进缝隙啮合，上述筒形的尾部通过设在上述母板内的一个开口转动连接到上述母板上。

20.按照权利要求19的低断面插座，其特征是上述推进缝隙允许上述垂直偏心凸轮横向地移动，不会对上述支撑板施加横向负荷。

21.按照权利要求19的低断面插座，其特征是垂直偏心凸轮进一步包括设在上述筒形主体部分上的一个平面掣子，上述平面掣子能够交替地将上述支撑板啮合在上述解锁位置和上述锁定位置。

22.按照权利要求18的低断面插座，其特征是上述推进器包括具有一个推进杆的水平凸轮轴，上述水平凸轮轴被转动连接在上述母板上。

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