CN101006620A - 具有电流导向结构的电触头及包括该电触头的电连接器 - Google Patents

Abstract

一种用于传输电能至印刷电路结构中的电触头。该电触头包括主体部分，该主体部分包括第一边缘和相反的第二边缘且是由导电材料制成的。电流接收界面设置在主体部分的第一边缘和第二边缘之间。并且多个接线端从主体部分沿着第二边缘延伸。在主体部分中形成导电材料的空隙，用于从电流接收界面引导电流流向接线端。

Description

具有电流导向结构的电触头及包括该电触头的电连接器

发明领域

[1].本发明涉及一种用于传输电能至印刷电路结构的电触头和电连接器。

发明背景

[2].例如，在90度插头连接器中所使用的典型的电触头包括具有用于接合相配触头且从前部延伸的一个或多个柱(beam)的主体部分，以及用于电连接该触头至印刷电路结构的从底部延伸的多个接线端或针。通常电流将从接触柱至接线端流过一个最低电阻的通路，并接着进入到印刷电路结构中，这导致穿过多个接线端的电流分配不均匀。例如，最靠近柱的接线端与远离该柱的接线端相比可以收到更高的安培数。这将围绕着接收到较高安培数的接线端产生更多的热量，其能够产生物理和/或电损耗。此外，接收到相对较低安培数的接线端可能不能传输足够级别的安培数，特别是各个接线端专用于传输电能至分层的电路结构的各个层的情况。因此，需要一种电触头设计，在使用的过程中，其改进了穿过多个接线端的电流的分配。

发明内容

[3].本发明涉及一种电触头。根据本发明优选的触头实施例，现在此提出一种电触头，其包括具有第一边和相对第二边的主体部分，并且其由导电材料制成。电流接收界面通常设置在主体部分的第一边和第二边之间。并且多个接线端从主体部分沿着第二边延伸。导电材料空隙形成于主体部分中，用于从电流接收界面引导电流至接线端。

[4].根据本发明的另一个优选触头实施例，现在此提出了一种电触头，其包括带有电流接收界面并且由导电材料制成的主体部分。多个从主体部分延伸的接线端用于接合印刷电路结构。该主体部分包括一狭槽，该狭槽从接近电流接收界面的位置延伸到最靠近电流接收界面的接线端和最远离电流接收界面的接线端之间的位置上。

[5].还提出了第三个优选的触头实施例，其包括具有导电材料空隙和电流接收界面的主体部分。从主体部分延伸的多个接线端用于接合印刷电路结构。通过每个接线端的电流以大约小于59％的百分差偏离穿过系列接线端的均匀电流。

[6].根据又一个触头实施例，在此已提出了一种电触头，其包括具有上前区域和下前区域的板状体构件。该板状体构件是由导电材料制成的。悬臂柱从每个上前区域和下前区域延伸。并且在板状体构件中两个前区域之间有导电材料的缝隙。

[7].根据另一个触头实施例，在此提出了一种电触头，其包括导电材料和非导电材料区域相交替的主体部分。从主体部分延伸的多个接线端用于接合印刷电路结构。

[8].本发明还涉及一种电力连接器。该连接器适于把子印刷电路板结构连接到背板上或母印刷电路板结构上。该连接器还用于把子印刷电路板结构连接到任何合适类型的电元件上。优选的电连接器包括绝缘壳体，其容纳一个或多个上述实施例的电触头。

[9].新颖的这些及各种其它特征以及它们各自的优点都特别在其附加的权利要求中指出，并形成其中的一部分。然而，为了更好地理解本发明的情况，将参照形成其一部分的附图以及其中有说明性实施例的附带描述。

附图说明

[10].图1是根据本发明的电连接器实施例的前透视图；

[11].图2是图1中所示连接器的后透视图；

[12].图3是根据本发明一个优选电触头的透视图；

[13].图4是根据本发明第二优选电触头的透视图；

[14].图5是本发明所提供的第三优选电触头的透视图；

[15].图6是已有的电触头的透视图；

[16].图7是具有导电材料和非导电材料交替区域的另一优选电触头的透视图；及

[17].图8是根据本发明典型的电触头的透视图。

具体实施方式

[17].参照图1和图2，示出了电连接器10包括壳体20和两个电触头50。在所示的连接器实施例中，电触头50彼此相同。然而，在可选择的实施例中，电触头可以彼此不同。其它电连接器实施例还可以具有多于两个的触头。壳体20最好包括模铸塑料或聚合物材料。图1中所示的是壳体前部22。前部22包括相配的连接器接收区域24和便于正确对准相配连接器的任选槽26。在图1和图2中可以看到壳体的后部28。后部28具有用于把连接器10安装到印刷电路结构上的两个安装柱30以及触头安装区域32。

[18].在优选实施例中，壳体20使用一个或多个气流通道来增强散热，该热量是在传输电能的过程中产生的。通过示例，示出前部22具有上孔40和下孔42。后部28在顶壁34中具有一系列的孔44，并且在后壁36中具有一系列的孔46和48。气流通道可以设置得与容纳在壳体中的电触头的散热结构相一致地工作。注意到通过本发明提供的可选择的连接器实施例提供比图中所示的更少的气流通道。

[19].在图3-5中示出了根据本发明的典型的电触头。在图3中示出的第一优选的电触头50具有主体部分52、设置在主体部分上的顶边53和相对底边54之间的电流接收界面60、以及沿着底边54延伸主体部分用于传输电能至印刷电路结构的多个接线端71-77。主体部分52最好呈现板状构件55的形状，其提供相对大量的表面区域以主要通过对流改进散热。通过板状结构提供的块允许高电流传输而不会大量累积热量。板状构件55显示为平板。但是通过本发明也可以想到弯曲的板以及具有弯曲部分和平面部分的板。具有多个间隔或对接结构的主体部分板的触头也被本发明所包含。

[20].如图所示，电流接收界面60包括上界面61和上界面62。每个电流接收界面61、62都包括三个向前延伸的悬臂柱，第一柱64和两个第二柱66。第一柱64在第一方向上向外延伸，并具有在第一方向上面向外的接触面65。第二柱66设置在第一柱64相反的顶侧和底侧上。第二柱66在第二方向上向外延伸，并具有在第二方向上面向外的接触表面67。电流接收界面可选择地仅仅包含单个的悬臂柱，或与那些所示以及所述情况相比在形状及延伸方向上不同的多个柱。

[21].相配的电连接器将使用与本发明的电触头相配的触头。电流通过电触头从相配的触头传递至本发明的电触头，如电触头50，接着进入到印刷电路结构中。在电触头本身当中，电流通常沿着从其电流接收界面(如悬臂柱)至其多个接线端的最小电阻的流动路径。在已有技术的触头中(如见图6)，这一流动线路将倾向于导致较多的电流流过最靠近柱的接线端，并且较少的电流流过离柱最远的接线端。穿过多个接线端的更为均匀的电流流动是优选的。

[22].这里所提供的电触头具有电流导向结构，其促进了电流更均匀的流过接线端。电流导向结构最好是通过制成主体接触部分的导电材料中的一个或多个空隙或狭缝来限定的。通过示例并参照图3，电触头50包括狭槽80，其纵向伸入到主体部分52中，从最接近电流接收界面的位置延伸至最接近主体部分中央区域的位置(即，与主体部分的外围间隔开的位置)。

[23].狭缝80将引导电流从电流接收界面流至接线端。导入到上界面61的电流将环绕着狭槽80流动，并接着主要通过接线端74、75、76和77流出触头50。导入到下界面62的电流将主要通过接线端71、72、73和74流出触头50。本领域普通技术人员将很容易理解：所描述的电流流动并不是绝对的；即，一部分进入到上和下界面61、62的电流可以通过每个接线端71-77流出电触头50。

[24].其它优选的电触头实施例可以在触头主体部分中的导电材料中包括多于一个的空隙或缝隙。在图4中所示的典型的电触头150中具有三个空隙：第一狭槽180，第二狭槽182和凹槽184。第一狭槽180类似于电触头50中的狭槽80。设置在后接触位置中的第二狭槽182远离电流接收界面。在这种位置中，第二狭槽182倾向于引导电流离开触头150的最后部，该最后部典型地包括触头保持结构如凹槽190，用于保持触头正确对准并被容纳在连接器壳体中。凹槽184可以帮助促进在下界面162导入的电流稍高的流动路径，以便于大多数的电流不是简单地通过接线端171流出电触头，而是例如，电流更均匀地分配到几个接线端171-174。

[25].另一典型的包括多个空隙的电触头如图5所示。电触头250使用两个纵向延伸的狭槽280和281，及后部狭槽282。狭槽280和281设置在触头主体部分252的前部区域，以便产生相对于各个电流接收界面261、262和263充分区分开的电流流动通道。示出的狭槽280和281具有拐角远端部分(可选的特征)，其可以进一步改善通过接线端271-279的电流均匀性。

[26].本发明的电流导向结构最好通过触头主体部分中的一个或多个空隙、缝隙或凹槽来限定。该空隙可以是不填充的(即空气缝隙)，或能够被非导电材料如填充玻璃的热塑材料所填充。另外，根据本发明的电触头可以使用填充空隙和非填充空隙的组合。根据至此示出和讨论的电触头实施例，该中断并没有完全分离触头主体部分为多片。例如，在图3-5中所示出的触头中的中断并没有一直延伸到触头的底边。即，这些优选的电触头是单片(一体)的设计。此外，主体接触部分、电流接收界面和接线端最好是由单块材料制成。该电触头最好是由高导电材料如高导电的铜合金材料制成。这种的一个实施例由Olin Corporation以描述符C18080出售。其它在电子工业中已知的导电材料也是适合的。该电触头可以用传统的冲压及成型装置、或在电连接器及触头领域普通技术人员所熟知的其它制造技术来制造。

[27].现参照图7，所示的可选择的电触头350具有由分开的导电材料条410所限定的离散的电流通路，各个导电材料条410插入到分开的非导电材料410区域之间，最好与其接触。典型的导电材料包括铜合金材料；典型的非导电材料包括填充玻璃的热塑塑料。各个导电材料条都包括界面360-363(由三个悬臂柱限定示出)用于接收电流，并且三个接线端(共同的371-379)用于传递接收的电流至印刷电路结构中。也可以用其它的电流接收界面和接线端的设计。此外，如图8的触头400所示，绝缘材料可以是空气，并且导电材料的各个条352-354可以通过一个或多个连接条405来彼此连接。连接条可以是导电或非导电材料，并被设计得使各个导电材料条410保持间隔分开。因此，连接条405可以在尺寸和形状上实质上小于非导电材料410的区域。

[28].如图7中所示，在优选实施例中，导电材料352-354和非导电材料356-357的至少部分基本位于同一平面中。各个导电材料条在没有插入非导电材料处相互之间可以具有一些连接性。各个非导电材料区域可以可选择的相互连接。导电材料条和非导电材料区域的每一个的相对尺寸和形状都可以与所示的不同。尽管没有描述，附加的非导电材料可以环绕着一个或多个电触头边缘390、391和392设置。

示例

[29].在两个电触头设计之间进行有限元分析：图6中所示的第一触头350不具有电流导向结构；图4中所示的第二触头150具有通过三个空隙所限定的电流导向结构：第一狭槽180、第二狭槽182和凹槽184。两个触头的设计具有相同的电流接收界面结构，以及相同数量的接线端(注意这些特征标有相同的附图标记)。当运行分析的时候，四个小悬臂柱的每一个流过10安培，同时两个大悬臂柱的每一个流过20安培。下面的表1中包括每个接线端流出的预测电流，其中接线端位置数字1-7为从最接近电流接收界面到离界面最远。

[30].表1：电流分配

触头	1	2	3	4	5	6	7
								350	23.5A	15.7A	11.7A	9.2A	7.5A	6.4A	6A
150	18.1A	13.5A	10.6A	10.0A	9.73A	9.1A	8.9A

[31].通过七个接线端完全均匀的电流分配将是11.42A。下面的表2示出了这两个触头设计的每一个与该值的百分差。

[32].表2：与11.42A的百分差

触头	1	2	3	4	5	6	7
								350	105.8	37.5	2.5	19.4	34.3	44	47.5
150	58.5	18	7.2	12.4	14.8	20.3	22.1

[33].从上面的表2中可以看出，根据本发明的一个优选电触头(图4中所示的电触头150)示出最大的电流百分差，其基本是已有触头设计所示出的一半。其中一个接线端的最大百分差大约小于59％，在其余的接线端中第二大的百分差大约小于23％。虽然有限元分析仅仅提供预测值，流过电触头接线端的电流的实际值可以通过电子工业领域中所熟知的技术来测量。例如，在每个接线端可以用数字直流电压表来测量电压降和电流。申请人打算在权利要求中所记载的百分差值可以被宽泛地解释为包括预测值(通过计算机建模)和实际值。

[34].尽管在附图中所示出的所有连接器和电触头特别适于90度的连接，其它的连接器和触头结构也可以通过本发明所想到。可以理解：即使本发明的多个特征和优点以及结构的细节和本发明的功能已经在上文的描述中阐明，这种公开仅仅是说明性的。因此，在细节上可以做出改变，特别是在本发明的原理下在特征的形状、尺寸和设置上可以做出改变至所附权利要求中表述的术语通常意义所指的全部范围。

Claims (18)

1.一种电触头，包括：

包括第一边缘和相反的第二边缘并由导电材料制成的主体部分；

设置在第一边缘和第二边缘之间的电流接收界面；

多个从主体部分沿着第二边缘延伸的接线端；及

至少一个形成在主体部分中的导电材料的空隙，用于从电流接收界面引导电流至多个接线端，以将电流分配到多个接线端的分开的接线端，其中该至少一个空隙不将主体部分分隔为多片。

2.根据权利要求1的电触头，其中该至少一个空隙包括从电流接收界面延伸至接近主体部分中央区域位置的纵向延伸狭槽。

3.根据权利要求1的电触头，其中该至少一个空隙包括两个狭槽。

4.根据权利要求1的电触头，其中该至少一个空隙包括从电流接收界面延伸到主体部分中的第一狭槽，以及在主体部分中与第一狭槽隔开的第二狭槽。

5.根据权利要求1的电触头，其中电流接收界面包括至少一个悬臂柱。

6.一种电触头，包括：

包括电流接收界面并由导电材料制成的主体部分；

多个从主体部分延伸用于接合印刷电路结构的接线端，该多个接线端包括最靠近电流接收界面的第一接线端和最远离电流接收界面的第二接线端；及

设置在主体部分中从接近电流接收界面的位置延伸至第一接线端和第二接线端之间的位置的狭槽。

7.根据权利要求6的电触头，进一步包括设置在主体部分中并位于第二接线端上方的第二狭槽。

8.根据权利要求6的电触头，其中电流接收界面包括一个或多个从主体部分延伸的悬臂柱。

9根据权利要求6的电触头，其中电流接收界面包括上界面和下界面，上界面和下界面均包括至少一个悬臂柱。

10.根据权利要求9的电触头，其中狭槽设置于上界面和下界面之间。

11.根据权利要求6的电触头，其中电触头是整体式设计。

12.一种电触头，包括：

包括两个或多个相互电连接的分开的导电材料条的主体部分；

从主体部分的第一边缘延伸的电流接收界面；及

多个从主体部分的第二边缘延伸用于接合印刷电路结构的接线端。

13.根据权利要求12的电触头，其中相互连接处接近电流接收界面。

14.根据权利要求12的电触头，其中相互连接处接近多个接线端。

15.根据权利要求12的电触头，其中相互连接处接近电流接收界面和多个接线端。

16.根据权利要求12的电触头，进一步包括与分开的导电材料条交替的分开的非导电材料条。

17.根据权利要求16的电触头，其中分开的导电材料条和分开的非导电材料条位于同一平面内，以使这些材料在横向上相连。

18.根据权利要求12的电触头，其中至少在分开的导电材料条的一些条之间存在气隙。

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