用于传送电功率的多部件式连接器

文档序号:1895260 发布日期:2021-11-26 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 用于传送电功率的多部件式连接器 (Multi-part connector for transmitting electrical power ) 是由 钱寅 K·S·马兰多 J·M·皮克 R·施奈德 于 2020-04-14 设计创作,主要内容包括:一种多部件式连接器,用于电连接到导体以传送具有大于60Hz频率的AC电功率。连接器包括多个金属板。每个金属板具有相反的平坦表面并包括一对腿,该对腿以一空间分隔。多个绝缘层相应地与金属板的平坦表面邻接。绝缘层包括一对腿,该对腿以一空间分隔。金属板和绝缘层在堆叠中布置成使得金属板的所述空间和绝缘层的所述空间对齐以形成延伸穿过堆叠的沟道。导体设置在沟道中。(A multi-part connector for electrical connection to a conductor to transmit AC electrical power having a frequency greater than 60 Hz. The connector includes a plurality of metal plates. Each metal plate has opposing planar surfaces and includes a pair of legs separated by a space. The plurality of insulating layers respectively abut the flat surface of the metal plate. The insulating layer includes a pair of legs separated by a space. The metal plate and the insulating layer are arranged in the stack such that said spaces of the metal plate and said spaces of the insulating layer are aligned to form a channel extending through the stack. A conductor is disposed in the channel.)

具体实施方式

应注意,在以下的详细说明中,相同的部件具有相同的附图标记,无论它们是否被示出在本公开的不同实施例中。还应注意,为了清楚和简洁的目的,附图不一定会按比例绘制,并且本公开的某些特征会以稍微示意性的形式示出。

诸如端子或联接器之类的电连接器可设置有这样的构造,即所述构造包括多个金属板,所述多个金属板堆叠在一起以形成本体,所述本体限定用于接收电导体的沟道,借此连接器与导体变成物理及电性地连接在一起以传送电功率。具有这样构造的联接器10在图1-5中示出,而具有这样构造的端子120、190在图6-14示出。

现在参考图1-3,联接器10包括板的堆叠12,所述板包括多个接触板14。堆叠12设置在壳体16中。接触板14中的每个包括支撑基板15,所述支撑基板是一体化或整体式的导电结构。支撑基板15可由传导性金属(比如,镀锡铜合金)构成。支撑基板15可通过冲压所述传导性金属的一块或多块片材来形成。在一个或多个实施例中,每个接触板14可还包括结合到支撑基板15的一个或多个绝缘涂层,如将在以下更详细论述的。在其它实施例中,堆叠12可包括与接触板14(由支撑基板15组成)交错的多个单独的绝缘板或腹片(web),也如以下进一步描述的。在仍其它实施例中,接触板14(由支撑基板15组成)可通过气隙分隔。尽管在一些实施例中支撑基板15可通过气隙或绝缘部分隔,然而这些实施例中的支撑基板15仍被电连接在一起以传送电功率,如以下更充分描述的。

如在图3中最佳示出的,每个接触板14包括一对不规则形状的元件或腿18,所述元件或腿每个具有上部的第一部分22和下部的第二部分24。第一部分22包括第一端部26,第一端部具有向内导向的凸起27,而第二部分24包括第二端部28,第二端部从外跟部侧向向内延伸且然后朝着纵向中心轴线L向上弯折。第一端部26相应地具有内边缘21,并且第二端部28具有内边缘23。腿18通过横条30在第一端部26和第二端部28中间结合在一起。横条30在腿18之间侧向延伸并帮助给予接触板14大体H形的形状。第一端部26限定它们之间的第一接收空间34,而第二端部28限定它们之间的第二接收空间36。第一接收空间34邻接第一内部空间38,而第二接收空间36邻接第二内部空间40。

如在图2中最佳示出的,接触板14以它们的平坦表面彼此邻接或邻近的方式堆叠在一起,以形成堆叠12。接触板14彼此对齐使得,第一接收空间34形成第一接收沟道42,第二接收空间36形成第二接收沟道44,第一内部空间38形成第一内部通道46,并且第二内部空间40形成第二内部通道48。第一接收沟道42和第二接收沟道44以及第一内部通道46和第二内部通道48沿垂直于接触板14的平坦表面的堆叠方向延伸。第一接收沟道42的最窄部分(邻接第一内部通道46)被称为接触区带49。类似地,第二接收沟道44的最窄部分(邻接第二内部通道48)被称为接触区带51。

壳体16可由绝缘材料(比如,塑料)构成,并且为大体长方体的形状,具有第一开口端58和第二开口端60。壳体16包括一对平行的、相对的第一侧壁50和一对平行的、相对的第二侧壁54。第一侧壁50每个具有朝向第一开口端58设置的矩形主开口62。第二侧壁54每个具有朝向第一开口端58设置的矩形主槽66和朝向第二开口端60设置的矩形次槽68。

接触板14在压配合操作中被固定在壳体16内,在压配合操作中,堆叠12作为一个整体穿过壳体16的第二开口端60被压入壳体16中。作为结果的堆叠12与壳体16之间的过盈配合将接触板14固定在壳体16内但允许接触板14枢转运动,如以下描述的。接触板14在壳体16内设置成使得接触板14的第一接收空间34与壳体16的第一开口端58对齐并且接触板14的第二接收空间36与壳体16的第二开口端60对齐。此外,堆叠12的第一接收沟道42与壳体16中的主槽66对齐,并且堆叠12的第二接收沟道44与壳体16中的次槽68对齐。

现在参考图4和图5,联接器10可与安装触头70接合以形成用于将PCB 102连接到汇流条104的连接器100。安装触头70为整体式的、大体Z形的结构,并且安装触头是导电的,由传导性金属(比如,镀锡铜合金)构成。安装触头70具有条段72,所述条段具有从之向外延伸的紧固结构76。每个紧固结构76可具有EON类型的压配合构造。条段72包括中心梁74,所述中心梁具有相反的两端,该相反的两端分别通过弯折部78、80结合到臂82、84。弯折部78、80沿相反方向弯折,以给予安装触头70它的Z形形状。刀叶(blade)86结合到梁74的上部并具有形成细长边缘的斜面。

通过将梁74插入到联接器10的第二接收沟道44和第二内部通道48中,安装触头70被安装到联接器10(以形成连接器100)。在接触区带51内侧,接触板14的内边缘23接合梁74的平坦表面以与梁的平坦表面形成物理及电性接触。在梁74这样定位在联接器10内的情况下,臂82、84分别抵靠联接器10的第二侧壁54设置。通过将安装触头70的紧固结构76压配合到PCB 102的镀覆孔90中,连接器100被安装到PCB 102。

从以上的描述清楚的是,汇流条104和安装触头70使接触板14电连接在一起。汇流条104可充当将电流提供到接触板14的电流分配器,而安装触头79可充当对于流过接触板14的电流的电流收集器。以这种方式,接触板14使汇流条104电连接到PCB 102以允许电功率从汇流条104传送到电路PCB 102内的电路。

条104(其长边平行于PCB 102设置)可插入到联接器10的第一接收沟道42中,以在条104与PCB 102之间形成物理及电性连接。如果条104在被放低到第一接收沟道42中时从接触板14的纵向中心轴线偏移,则联接器10将适应该未对齐。当偏移的条104移动到第一接收沟道42中时,条104将接触接触板14的第一端部26,由此促使接触板14绕着安装触头的中心梁74枢转并引导条104进入接触板14的第一端部26的内边缘21之间的狭窄接触区带49。在接触区带49内,接触板14的内边缘21接合条104的平坦表面以与条的平坦表面形成物理及电性接触。第一侧壁50之一中的主开口62通过接收接触板14的腿18的第一端部26而允许该枢转。即使接触板14已枢转离开它们的正常位置,接触板也仍维持与条104的良好的物理及电性连接,由此在PCB 102与条104之间建立良好的物理及电性连接。安装触头70的结构及其中的紧固结构76的偏移布置结构帮助防止连接器100因为条104在连接到联接器10时所施加的扭转力和其它力而发生枢转和其它方式的移动。

现在参考图6,其中示出了绝缘位移连接器(IDC)120的局部分解图,所述绝缘位移连接器总的包括层压的绝缘位移端子(IDT)122和壳体124。IDC 120可操作为将绝缘电线126电连接到电学/电子器件、比如印刷电路板(PCB)128。电线126可具有带有利用外绝缘层覆盖的内金属导体的常规构造,所述外绝缘层可以是由绝缘的聚合物材料构成的涂层或护套。电线126可具有10号规格或更大的直径。尽管IDC 120特别适合与更大规格的电线一起使用,然而它的使用并不限于更大规格的电线而是可以与任何规格的电线一起使用。

现在还参考图7和图8,IDT 122包括成堆叠132布置的多个板。这些板包括设置在外保持板134之间的多个切割器板130。每个切割器板130包括支撑基板135(在图17中示出),所述支撑基板是一体化或整体式的导电结构。支撑基板135可由传导性金属(比如,镀锡铜合金)构成。支撑基板135可通过冲压所述传导性金属的一块或多块片材来形成。在一个或多个实施例中,每个切割器板130可还包括结合到支撑基板135的一个或多个绝缘涂层,如将在以下更详细论述的。在其它实施例中,堆叠132可包括与切割器板130(由支撑基板135组成)交错的多个单独的绝缘板或腹片,也如以下进一步描述的。尽管在一些实施例中支撑基板135通过绝缘部分隔,然而这些实施例中的支撑基板135仍被电连接在一起以传送电功率,如以下更充分描述的。

现在具体参考图8和图9,每个切割器板130包括基部138,具有从基部沿第一方向延伸的一对接合腿140和从基部沿与第一方向相反的第二方向延伸的一个或多个接触突起144。接合腿140通过槽142分隔。每个接触突起适于与电学/电子器件形成电连接。通过非限制性示例的方式,接触突起144可以是用于固定在PCB 128的金属镀覆孔内的压配合式接触突起(具有EON构造)。替代地,接触突起144可以是销或者其它类型的构造。此外,接触突起144的位置可在各切割器板130之间有所不同,如图6-8中关于切割器板130a、130b、130c所示出的。此外,切割器板130也可具有多个接触突起,如图9中关于切割器板130d所示出的。

各缺口146相应地在接合腿140中朝向接合腿的自由端被形成。各缺口146分别是弓形的并由弯曲的内侧表面限定,所述弯曲的内侧表面相应地在尖角脊148处邻接接合腿140的内边缘147。尖脊148沿切割器板130的厚度方向延伸并用作用于刺穿电线126的绝缘层的刮削器和/或切割器且在下文中被称为切割器148。

保持板134具有大体类似于切割器板130的构造。然而,不同于切割器板130,保持板134没有用于将绝缘层从电线126移除的任何切割器或刮削器。此外,保持板134基本上比切割器板130更厚。每个保持板134包括支撑基板150(在图17中示出),所述支撑基板是一体化或整体式的导电结构。支撑基板150可由传导性金属(比如,镀锡铜合金)构成。支撑基板150可通过冲压所述传导性金属的一块或多块片材来形成。在一个或多个实施例中,每个保持板134可还包括结合到支撑基板150的一个或多个绝缘涂层,如将在以下更详细论述的。在其它实施例中,一个或多个单独的绝缘板或腹片可相应地邻近保持板134(由支撑基板150组成)设置,也如以下进一步描述的。

每个保持板134包括基部152,具有从所述基部沿第一(向下)方向延伸的一对腿156。在一些实施例中,一个或多个接触突起可从基部152沿与第一方向相反的第二方向延伸。腿156通过槽158分隔。

具体参考图7,板130、134通过电子束焊接或激光束焊接而在堆叠132中固定在一起,以为IDT 122提供基部160(其由切割器板130的基部138和保持板134的基部152形成)和一对腿164(其切割器板130的接合腿140和保持板134的腿156形成)。IDT 122的腿164通过通道或沟道166分隔,所述通道或沟道由切割器板130中的槽146和保持板134中的槽158形成。接合腿140中的每个中的切割器148被对齐,以形成层压的切割刃170。

焊接部可被形成在多个位置中。优选地,在IDT 122的基部的顶部处存在至少一个焊接部,并且在IDT 122的每个腿164中存在至少一个焊接部。如图所示,一对上焊接部172可横穿IDT 122的基部160的上部形成。另外,如图所示,一对下焊接部174可在IDT 122的每个腿164中被形成,其中一个下焊接部174横穿腿164的下外侧表面延伸并且另一个下焊接部174横穿腿164的自由端延伸。在形成焊接部172、174中,可添加线材或粉末形式的填料金属来控制焊接部的形状和尺寸。例如,每个焊接部172、174可设置有冠部(焊接部的凸表面)。

返回参考图6,壳体124配置成与IDT 122一起使用。壳体124可由塑料形成并可具有长方体形状。壳体124可被固定到第二电学/电子器件(比如,PCB),且因此壳体可包括用于将壳体124安装到第二电学/电子器件的特征。壳体124具有内凹坑(pocket)180,所述内凹坑具有与IDT 122的形状对应的形状。槽182与凹坑180协作来形成穿过壳体124的路线。电线126在壳体124中延伸穿过所述路线并支靠在槽182的封闭端上,由此横穿并穿过凹坑180延伸。

在电线126这样定位的情况下,IDT 122被向下压入凹坑180中。当IDT 122移动到凹坑180中时,电线126(相对而言)无阻碍地进入并移动通过沟道166且然后移动成与层压切割刃170接触,所述切割刃刺穿和/或切割电线126的绝缘层。电线126的持续的通过沟道166的(相对)移动使部分的绝缘层从导体移位和/或移除,导体然后变成与切割器板130的内边缘147接触。电线126的导体在沟道166中保持并接合切割器板130的内边缘147,由此在电线126与IDT 122之间形成电连接。

从之前的描述清楚的是,电线126使切割器板130电连接在一起,并且电线可充当将电流提供到切割器板130的电流分配器。以这种方式,电线126可使电功率通过切割器板130传送到PCB 102内的电路。

现在参考图10-14,其中示出了用于将更大规格的电线192(比如,磁体电线)连接到由传导性金属(比如,铜或铜合金)构成的汇流条194(在图14中示出)的IDT 190。电线192可具有10号规格或更大的直径。IDT 190具有多个切割器板196,所述多个切割器板设置在一对外部的保持板198之间以形成堆叠200。每个切割器板196包括支撑基板202(在图13和图19中示出),所述支撑基板是一体化或整体式的导电结构。支撑基板202可由传导性金属(比如,镀锡铜合金)构成。支撑基板202可通过冲压所述传导性金属的一块或多块片材来形成。在一个或多个实施例中,每个切割器板196可还包括结合到支撑基板202的一个或多个绝缘涂层,如将在以下更详细论述的。在其它实施例中,堆叠200可包括与切割器板196(由支撑基板202组成)交错的多个绝缘板或单独的绝缘腹片,也如以下进一步描述的。尽管在一些实施例中支撑基板202可通过绝缘部分隔,然而这些实施例中的支撑基板202仍被电连接在一起以传送电功率,如以下更充分描述的。

现在具体参考图12-13,每个切割器板196包括基部210,所述基部具有带有向外延伸的、相反的凸缘212的下部。此外,每个切割器板196的支撑基板202具有相反的平坦表面214。一对接合腿216从基部210向上延伸并通过槽218分隔,所述槽由接合腿216的内表面220和圆角封闭端的内表面限定。内表面220通过化学蚀刻而被形成在支撑基板202中,所述化学蚀刻在腿216的内表面220与平坦表面214之间的接头处形成锋利边缘224。以这种方式,内表面220在表面214之间的方向上为大体凹形的,如图13中示出的。每个接合腿216中的锋利边缘224沿着接合腿216的大体全部长度纵向延伸。如以下将更充分描述的,锋利边缘224可操作为刺穿电线192上的绝缘涂层。接合腿216具有一定的弹性以便容许向外偏转。

保持板198具有大体类似于切割器板196的配置构造。每个保持板198包括支撑基板225(在图21中示出),所述支撑基板是一体化或整体式的导电结构。支撑基板225可由传导性金属(比如,镀锡铜合金)构成。支撑基板225可通过冲压所述传导性金属的一块或多块片材来形成。在一个或多个实施例中,每个保持板198可还包括结合到支撑基板225的一个或多个绝缘涂层,如将在以下更详细论述的。在其它实施例中,一个或多个单独的绝缘板或腹片可相应地邻近保持板198(由支撑基板225组成)设置,也如以下进一步描述的。

每个保持板198包括基部230,所述基部具有带有向外延伸的、相反的凸缘232的下部。一对腿234从基部230向上延伸并通过槽236分隔,所述槽由腿234的内表面和圆角封闭端限定。然而,与切割器板196不同,腿234的内表面没有用于将绝缘涂层从电线192移除的任何锋利边缘。

保持板198具有比切割器板196更刚硬的配置构造。尤其,保持板198在侧向方向上、即在与由切割器板196和保持板198形成的沟道240的方向垂直的方向上比切割器板196更刚硬(以下描述)。

现在具体参考图11,切割器板196和保持板198被布置成堆叠200以便为IDT 190提供基部242(其由切割器板196的基部210和保持板198的基部230形成)和一对腿244(其由切割器板196的接合腿216和保持板198的腿234形成)。基部242具有由切割器板196的凸缘212和保持板198的凸缘232形成的向外延伸的相反的凸缘246。IDT 190的腿244通过通道或沟道240分隔,所述通道或沟道由切割器板196中的槽218和保持板198中的槽236形成。在240内侧,切割器板196的接合腿216的内表面220相互邻接以便为IDT 190的每个腿244提供层压的锯齿状内表面250,其中锋利边缘224形成一系列沿着切割器板196的堆叠方向布置的平行尖脊。

切割器板196和保持板198通过电子束焊接或激光束焊接而在堆叠中固定在一起。焊接部可在多个位置中被形成。例如,基部242的相反两侧上分别可存在一对焊接部,以及在每个腿244中可存在一个或多个焊接部。

现在参考图14,其中示出了绕着磁体芯部252缠绕的多条磁体电线192。电线192的端部相应地通过IDT 190而固定到汇流条194。每根电线192的端部被压入其相应的IDT 190的沟道240中,这导致腿244的锯齿状的内表面250将电线192上的任何绝缘涂层剥离,由此在电线192与IDT 190之间形成良好的电连接。切割器板196的外表面222与汇流条194的内边缘表面接合并形成电接触。在每个IDT 190中,切割器板196的接合腿216的弹性维持对发生电线蠕变事件的电线192的高法向力。IDT 190的焊接构造与保持板198一起为IDT 190提供抵抗电线192运动的结构刚度。

从之前的描述清楚的是,对于每个IDT 190,电线192使切割器板196电连接在一起,并且电线可充当用于流过切割器板196的电流的电流收集器。以这种方式,切割器板196可将电功率从汇流条194传送到电线192。

对于联接器10载送直流(DC)或较低频率(例如60Hz或更小)交变电流(AC)的应用,联接器10的堆叠12可仅由接触板14组成,其中每个接触板14仅由支撑基板15组成。因此,当接触板14堆叠在一起而形成堆叠12时,各支撑基板15的平坦金属表面相互邻接。

类似地,在IDT 122和IDT 190载送DC或较低频率(例如60Hz或更小)AC的情况下,它们的堆叠132、200相应地各自可仅由切割器板和保持板组成,其中切割器板和保持板中的每者仅由金属支撑基板组成。因此,当切割器板和保持板被堆叠在一起而形成它们的堆叠(132或200)时,各支撑基板的平坦金属表面相互邻接。

对于联接器10载送更高频率(例如大于60Hz)AC的应用,接触板14的支撑基板15通过某种形式的绝缘部相互分隔。所述绝缘部可以是绝缘涂层、绝缘板或腹片或者气隙。绝缘部减轻由与较高AC频率的电流关联的趋肤效应所致的电阻。

类似地,对于IDT 122和IDT 190载送更高频率(例如,大于60Hz)AC的应用,切割器板和保持板的支撑基板通过某种形式的绝缘部相互分隔。所述绝缘部可以是绝缘涂层、绝缘板或片或者气隙。绝缘部减轻由与较高AC频率的电流关联的趋肤效应(skin effect)所致的电阻。

这种趋肤效应会通过参考图15来说明,图15示出了由邻接的接触板14的支撑基板15组成(即没有设置绝缘部,无论是作为支撑基板15上的层还是其它方式)的堆叠12a的侧视图。当联接器10载送DC或较低频率(例如60Hz或更小)AC时,每个接触板14对在其第一部分22与其第二部分24之间的电流的电阻取决于其支撑基板15的横截面积,也即其厚度。此外,堆叠12a实际上形成单个导体,其中对堆叠12中的电流的总电阻取决于堆叠12a的总厚度,也即支撑基板15的数量乘以每个支撑基板15的个体厚度。因此,举例来说,如果九个接触板14(由支撑基板15组成)被提供且每个接触板14(支撑基板15)为0.4mm厚,则堆叠12a实际上将形成具有3.6mm厚度的单个导体。在这方面,注意的是,对于给定长度的导体,其横截面积越大,则其对电流的电阻(或阻抗)越低。

当堆叠12a反之载送较高频率(例如大于60Hz或更大)的AC时,一般认为会发生趋肤效应,其中AC电流由于在接触板14(由支撑基板15组成)中感生的涡电流而不会深度地渗透到堆叠12a中。相反,一般认为AC电流会靠近堆叠12a的外表面流动。更具体地,一般认为AC电流会在外侧接触板14a(支撑基板15a)与外侧接触板14i(支撑基板15i)的外侧表面中流动。

与趋肤深度δ相关的公式可定义为低于导体表面的深度,在所述深度处,电流密度已降至表面上的电流密度JS的1/e(约0.37),

δ=sqrt{(2*ρ)/(ω*μ)};

其中,

ρ=导体的电阻率;

ω=2π×AC电流频率

μ=导体的磁导率。

可以得出结论,趋肤深度δ与AC频率ω的平方根成反比。如果AC频率f从1HZ增大到100Hz,则趋肤深度δ将减小到原始值的十分之一。在这方面,可以注意到,趋肤效应(深度)与横截面尺寸无关。相反,趋肤效应取决于导体的频率(f,或ω=2π*f)、电阻率(ρ)和磁导率(μ)。对于铜合金,比如可由之形成支撑基板15的铜合金,对于400kHz的AC流的趋肤深度将是大约0.1mm。将这应用到堆叠12a产生2*0.1mm=0.2mm(对于两个外侧接触板14a和14i)的总趋肤深度。换言之,趋肤效应(在400kHz条件下)实际上使堆叠12a中电流的横截面积减少到18分之一(对应于厚度从3.6mm降减到0.2mm)。横截面积的该减小进而对应于阻抗相称地增大约17倍。

设置支撑基板15之间具有绝缘部(例如通过使用绝缘层270)的堆叠12b,如图16中所示,使较高AC频率条件下的联接器10的阻抗从如以上描述的未带有绝缘部的联接器10的阻抗显著减小。这种减小的发生是因为绝缘部分隔支撑基板15使得各支撑基板15变成单独的导体而不是实际上形成单个导体(比如,在堆叠12a中即为这种情况)。将铜合金对于400kHz的AC流的0.1mm趋肤深度(以上描述的)应用到九个通过绝缘部分隔的支撑基板15的堆叠12b产生9*2*0.1=1.8mm的总趋肤深度,这较堆叠12a的总趋肤深度(0.2mm)增大了8倍。总趋肤深度的该增大进而对应于阻抗相称地减小了大约8倍。

以与联接器10类似的方式,设置IDT 120、190为在切割器板和保持板的支撑基板之间具有绝缘部(例如通过使用绝缘层,如在图17、图18中示出的)将使在较高AC频率条件下的IDT 120、190阻抗从未带有绝缘部的IDT 120、190的阻抗显著减小。

现在参考图16、图17、图19、图21。图16是供联接器10中使用的堆叠12b的侧视图。在堆叠12b中,每个接触板14包括支撑基板15,所述支撑基板的相反的平坦金属表面相应地与绝缘层270邻接。图17是IDT 122的底端视图,在该IDT中每个切割器板130的支撑基板135具有与它的平坦面中的至少一个邻接的绝缘层272,并且每个保持板134的支撑基板150具有与它的相反的平坦面邻接的绝缘层274。图19是切割器板196的接合腿216的截面图,示出了与支撑基板202的平坦面相邻设置的绝缘层276。图21是保持板198的接合腿234的截面图,示出了与支撑基板225的相反两面相邻设置的绝缘层278。

在一些实施例中,绝缘层270、272、274、276、278分别可以是被粘接或以其它方式附着到支撑基板15、135、150、202、225的涂层。在其它实施例中,绝缘层270、272、274、276、278也可以是未附着到支撑基板15、135、150、202、225的单独的板或腹片。在这些实施例中,板是至少半刚性并且腹片是至少半柔性的。

绝缘层270、272、274、276、278各自可以是由诸如以下的热塑性树脂形成的涂层:聚酰胺(例如尼龙)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(包括改性聚苯醚)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、超高分子量聚乙烯、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯(U型聚合物)、聚醚酮(PEK)、聚芳醚酮(PAEK)、四氟乙烯/乙烯共聚物(ETFE)、聚醚醚酮(PEEK)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、热塑性聚酰亚胺树脂(TPI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、液晶聚酯或以上任何的组合。

在一些实施例中,不同于由热塑性树脂形成,绝缘层270、272、274、276、278各自可以是由诸如以下的热固性树脂形成的涂层:环氧树脂、丙烯酸聚氨酯、聚酯型氨基甲酸酯、有机硅环氧树脂、交联有异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)的聚酯树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)官能丙烯酸类聚合物或以上任何的组合。涂层也可由聚酯酰亚胺(PEI)清漆或聚酰胺酰亚胺(PAI)搪瓷形成。

在绝缘层270、272、274、276、278由聚合树脂构成的这些实施例中,绝缘层可通过浸涂、溶液涂覆、刮涂(空气或刀片)、印刷、粉末涂覆、喷涂或其它适合类型的涂覆工艺来在支撑基板15、135、150、202、225上形成。形成绝缘层的具体方法可取决于形成绝缘层的树脂的成分。选择树脂成分及树脂成分施加到支撑基板15、135、150、202、225的方法,以为绝缘层270、272、274、276、278提供期望的特性比如最小厚度、在金属成型期间的柔韧性、良好的金属附着、良好的电绝缘以及能够承受升高的温度而不损失性能。

聚合物树脂(热塑性或热固性)的涂层厚度取决于下伏的支撑基材的厚度、所使用的具体树脂以及将树脂施加到基板的方法。大体上,由聚合树脂构成的绝缘层(270等)的厚度与下伏的支撑基板(15等)的厚度之比小于2:1、更优选地小于1:1、仍更优选地小于1:4。因此,在接触板14的支撑基板15具有0.4mm厚度的实施例中,绝缘层270具有小于0.8mm、更优选地小于约0.4mm、仍更优选地小于0.1mm(100μm)的厚度。

通过粉末涂覆施加的环氧树脂(例如由表氯醇与双酚A或表氯醇与脂肪族多元醇(比如,甘油)制成的树脂)尤其适于形成绝缘层270、272、274、276、278。这样的环氧树脂通常利用借助升高的温度活化的胺或酰胺固化剂来固化。另一种特别适合的树脂是PTFE,它可通过喷涂来施加。PTFE具有良好的绝缘性能并具有低摩擦系数,这将有助于接触板14在联接器10中枢转,如以上描述的。

在一些实施例中,绝缘层270、272、274、276、278各自可以是由无机材料(例如,玻璃、陶瓷或微晶玻璃)形成的涂层,而不是有机涂层(例如,热塑性树脂或热固性树脂)。可以使用的玻璃材料可由二氧化硅(SiO2)组成或可包括二氧化硅(SiO2)或石英且还包含诸如氧化硼(B2O3)和氧化铝或矾土(Al2O3)之类的成分。可以使用的陶瓷材料的示例包括氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氮化铝(AlN)、氮氧化铝(AlON)和氧化锆(ZrO2)。可以使用的微晶玻璃材料的示例包括以下微晶玻璃系统中的这些:Li2O--Al2O3--SiO2系统(即LAS系统);2)MgO--Al2O3--SiO2系统(即MAS系统);和3)ZnO--Al2O3--SiO2系统(即ZAS系统)。

在绝缘层270、272、274、276、278由无机材料构成的这些实施例中,绝缘层可通过热氧化工艺、涂覆工艺、印刷工艺或沉积工艺来在支撑基板15、135、150、202、225上形成。沉积工艺的示例包括物理气相沉积(PVD)(例如,溅射)、化学气相沉积(CVD)和循环沉积工艺(例如,原子层沉积(ALD))。形成绝缘层的具体方法可取决于形成绝缘层的无机材料的成分。选择无机材料及无机材料施加到支撑基板15、135、150、202、225的方法,以为绝缘层270、272、274、276、278提供期望的特性比如最小厚度、在金属成型期间的柔韧性、良好的金属附着、良好的电绝缘以及能够承受升高的温度而不损失性能。

无机材料涂层的厚度取决于下伏的支撑基板的厚度、所使用的具体无机材料以及将无机材料施加到基板的方法。大体上,由无机材料构成的绝缘层(270等)的厚度与下伏的支撑基板(15等)的厚度之比小于2:1、更优选地小于1:50、仍更优选地小于1:200。因此,在接触板14的支撑基板15具有0.4mm厚度的实施例中,绝缘层270具有小于0.8mm、更优选地小于0.008mm(8μm)、仍更优选地小于0.002mm(2μm)的厚度。

通过PVD(比如溅射)形成的金属氧化物陶瓷(比如氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮氧化铝和氧化锆)尤其适于形成绝缘层270、272、274、276、278。

绝缘层270、272、274、276、278分别可在接触板14、切割器板130、保持板134、切割器板196和保持板198的制造期间形成。如上所述,前述类型的板中的每一种可由形成支撑基板的传导性金属的一块或多块平坦片材冲压而得。更具体地,可在冲裁操作中冲压平坦片材,其中冲床和模具被使用来由所述片材形成多个特定类型的板。在平坦片材被冲压之前,该平坦片材的平坦两侧中的一侧或两侧上可涂覆有期望的树脂(例如,通过粉末涂覆)或期望的无机材料(例如,通过PVD)。

在粉末涂覆操作中,可使用静电枪或电晕枪来将带电粉末喷涂到被电接地的平坦片材的每侧上。粉末可以是固体颗粒或雾化液体。当喷枪通过压缩空气朝向平坦片材推送粉末时,喷枪传授给粉末正电荷。静电荷使粉末加速朝向平坦片材并帮助粉末覆盖且附着到平坦片材。在施加粉末之后,平坦片材被加热以使粉末熔化成均匀的膜(并且,对于环氧树脂,固化树脂)。然后允许平坦片材冷却,以便形成硬的涂层(绝缘层)。

代替使用喷枪来将树脂粉末施加到平坦片材上,也可以在流化床中将树脂粉末施加到平坦片材。树脂粉末和带静电荷媒介被装载到带床封壳中且然后利用空气流化以在床上方形成带电粉末云。接地的平坦片材然后被传递通过所述带电的云以将粉末颗粒吸引到它的(两个)相反的平坦表面。该平坦片材然后被加热和冷却,如以上描述的。

在溅射工艺中,平坦片材被置设在带有靶材(例如铝)的PVD工艺室中。磁控管可位于该工艺室中并可包括中心阴极和环形外阳极。阴极可定位在靶正后方,而阳极可连接到室壁作为电接地。当通电时,磁控管会产生强大的电场和磁场。

初始时,将工艺室抽真空至高真空。然后,将工艺气体注入工艺室中。工艺气体大体包括诸如氩气之类的惰性气体,并且工艺气体可还包括一种或多种反应性气体,比如氧气和/或氮气。当磁控管通电时,由工艺气体生成等离子体。

来自等离子体的正离子加速朝向阴极,这引发与靶材表面的高能碰撞,由此从靶喷射出原子。这些喷射出的原子可与反应性气体原子(例如氧和/或氮)反应以形成化合物(例如氧化铝),该化合物然后可沉积在平坦片材上。

在平坦片材已涂覆有树脂或无机材料之后,该平坦片材可在冲裁操作中被冲压以形成多个特定类型的板,每个板的一个或两个平坦表面上附着有绝缘层。在冲裁操作期间发生的剪切确保每个板的内边缘和外边缘没有树脂或无机材料而由下伏的支撑基板的裸金属组成。在这方面上,应注意的是,板(例如接触板14或切割器板130或196)的唯一需要没有绝缘涂层而具有暴露金属的部分是与另一电学部件(例如,安装触头70或电线126或192的导体等)形成电接触的那些部分。因此,举例来说,接触板14的内边缘21、23、切割器板130的内边缘147和切割器板196的内表面220、锋利边缘224和外表面222需要没有涂层而具有暴露的金属。

因此,举例来说,已涂覆有树脂或无机材料(在其平坦两侧中的一侧或两侧上)的平坦金属板可被冲压以形成多个接触板14。发生的剪切将树脂或无机材料从内边缘21、23去除,以暴露下伏的支撑基板15的裸金属。因此,当接触板14被组装在联接器10中并且联接器10被用作电连接器的部分时,电流可在与内边缘21接合的触头(比如,安装触头90)和与内边缘23接合的另一触头(比如,触头74)之间流过接触板14的内边缘21、23。

在支撑基板15、135、150、202、225涂覆有聚合物树脂或无机材料的这些实施例中,涂层可在支撑基板上形成为使得在一对相邻的支撑基板之间仅存在一个涂层。因此,举例来说,在图16中所示的联接器10的堆叠12b中,支撑基板15b至15i各自仅使它们的右平坦面涂覆有绝缘层270;然而,支撑基板15a的两个平坦面都涂覆有绝缘层270。作为另外的示例,在图17中所示的IDT 122的堆叠132中,支撑基板150各自使它们的两个平坦表面都涂覆有绝缘层274,而支撑基板135a和135b仅使它们的底部(如图17中所示)平坦表面涂覆有绝缘层272,并且支撑基板135c它的任何平坦表面都未被涂覆,也即两个平坦面都是裸金属。当然,尽管附图中未示出,然而也可在每个支撑基板的两个平坦表面上都设置涂层

在一些实施例中,不同于在冲压平坦片材而形成板之前涂覆平坦片材,板也可在板已通过冲压被形成之后再被涂覆。在这些实施例中,板的需要没有树脂或无机材料的边缘(例如,接触板14的内边缘21、23)可在涂覆板期间被掩蔽或以其它方式覆盖以防止树脂或无机材料沉积在其上。替代地,边缘也可在涂覆过程之后被清理。

在一些实施例中,绝缘层270、272、274、276、278可以是未附着到支撑基板的单独的板,而不是附着到支撑基板15、135、150、202、225的涂层。例如,绝缘层270、272、274、276、278可以是半刚性的且由绝缘塑料(例如PTFE、聚乙烯)或尼龙(例如尼龙6或尼龙6/6)组成的单独的绝缘板。尼龙(比如尼龙6/6)可包含用于改善其性能的填料(比如二硫化钼)。绝缘板可具有与它们被设置成邻近的接触板、切割器板和保持板的支撑基板相同的配置构造,但是可以具有不同的厚度。因此,举例来说,绝缘层(板)270可具有与支撑基板15相同的形状或配置构造,并且将帮助形成在其中形成有第一接收沟道42和第二接收沟道44的堆叠12;绝缘层(板)272、274分别可具有与支撑基板135、150相同的形状或配置构造,并且将帮助形成在其中形成有沟道166的堆叠132;以及绝缘层(板)276、278分别可具有与支撑基板202、225相同的形状或配置构造,并且将帮助形成在其中形成有沟道240的堆叠200。

板(形成绝缘层)的厚度取决于相邻板(由金属构成)的厚度。大体上,由板构成的绝缘层(270等)的厚度与相邻板(14等)的厚度之比可在从约1:10至约2:1的范围内、更优选在从约1:5至约1:1的范围内。因此,在接触板14具有0.4mm厚度的实施例中,绝缘层270(由板构成)可具有在从约0.04mm至约0.8mm范围内、更优选地在从约0.08mm至约0.4mm范围内的厚度。

在仍其它实施例中,绝缘层270、272、274、276、278可以是未附着到支撑基板的单独的腹片。例如,绝缘层270、272、274、276、278可以是由绝缘纸或绝缘膜构成的单独的柔性腹片。适合的绝缘纸的示例包括纤维素纸、青壳纸(fishpaper)、无机纸和非纤维素聚合物纸(比如,其是由间位芳纶聚合物的纤维形成的纸)。

无机纸的示例是由玻璃纤维和/或超细纤维(microfiber)形成的纸,其可进一步包括无机填料和基本上以小于10%重量百分比的量存在的有机粘合剂。这样的无机纸可从3M公司以商标名下商购得到

适合的绝缘膜的另一个示例是聚乙烯膜、比如由双轴取向PET形成的膜,其以商标名义出售。

绝缘腹片可具有与它们被设置成邻近的接触板、切割器板和保持板相同的配置构造,但是可以具有不同的厚度。因此,举例来说,绝缘层(腹片)270可具有与支撑基板15相同的形状或配置构造,并且将帮助形成在其中形成有第一接收沟道42和第二接收沟道44的堆叠12;绝缘层(腹片)272、274分别可具有与支撑基板135、150相同的形状或配置构造,并且将帮助形成在其中形成有沟道166的堆叠132;以及绝缘层(腹片)276、278分别可具有与支撑基板202、225相同的形状或配置构造,并且将帮助形成在其中形成有沟道240的堆叠200。

在一些实施例中,由以上描述的纸或膜构成的腹片可通过电绝缘的粘合剂被粘附到支撑基板15、135、150、202,并且因此可以被认为是绝缘条带(insulating tape)。绝缘粘合剂可以是结构型粘合剂或压敏型粘合剂,所述粘合剂进而可以是永久性或可移除的。举例来说,绝缘粘合剂可以是基于硅树脂的、基于环氧树脂的、基于聚氨酯的或基于橡胶的。此外,绝缘粘合剂可包括陶瓷颗粒,比如氧化铝、氮化铝和/或氮化硼。粘附到支撑基板的每个腹片只有一侧设置有绝缘粘合剂;腹片的另一侧不含粘合剂。以这种方式,如果接触板14设置有带粘合剂的腹片(绝缘条带),则相邻的接触板14可相对于彼此移动而不受粘合剂的干扰。

腹片(形成绝缘层)的厚度取决于相邻板(由金属构成)的厚度。大体上,由腹片构成的绝缘层(270等)的厚度与相邻板(14等)的厚度之比可在从约1:10至约2:1的范围内、更优选地在从约1:5至约1:1的范围内。因此,在接触板14具有0.4mm厚度的实施例中,绝缘层270(由腹片构成)可具有在从约0.04mm至约0.8mm范围内、更优选地在从约0.08mm至约0.4mm范围内的厚度。

在绝缘层270、272、274、276、278为通过粘合剂粘附到支撑基板15、135、150、202、225的腹片(条带)的实施例中,各腹片相应地形成接触板14、切割器板130、保持板134、切割器板196和保持板198的一部分。然而,在绝缘层270、272、274、276、278是单独的板或腹片(不带有粘合剂)的实施例中,各绝缘层相应地并不形成接触板14、切割器板130、保持板134、切割器板196和保持板198的一部分。

在联接器10、IDT 122和IDT 190相应地具有绝缘层270、272、274、276、278的这些实施例中,它们可载送AC电功率,所述AC电功率具有在大于60Hz至约500kHz范围内的频率和在从约10安培到约100安培范围内的电流。

将理解的是,对以上示例性实施例的描述旨在仅是说明性的,而不是详尽无遗的。在不脱离本公开的精神或其范围的情况下,普通技术人员将能够对所公开的主题的实施例作出某些添加、删除和/或修改。

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