印刷电路板用的边缘连接器 一般说来，本发明涉及电气连接器的技术，具体地说，涉及印刷电路板用的高密度边缘连接器。
广泛应用于电子工业的通用型电气连接器被称为”边缘插件”连接器。边缘连接器接纳具有配合边缘并在接近边缘处有许多接触片的印刷电路板。这样的边缘连接器具有长形的外壳，后者形成长形的插座或插槽，用来接纳印刷电路板配合的边缘。多个端子沿着插槽的一边或两边排列，彼此隔开，用来与印刷电路板配合边缘附近的接触片接触。在许多应用中，这样地边缘连接器装在第二块印刷电路板上。有配合边缘的印刷电路板被称为”子”板，而装着连接器的印刷电路板一般称为”母”板。
上述性质边缘连接器的问题之一集中在对高密度电子线路日益提高的要求。这样的连接器的端子安装在塑料等绝缘材料制成的外壳内。不仅端子日益变小，而且它们在外壳内的密度也变得愈来愈大。端子沿着外壳的插槽成排地安装，端子彼此用作为外壳一部分的绝缘隔壁或隔墙隔开，而外壳包括包围着端子的侧壁。提供非常高密度的连接器的参数造成端子之间或围绕端子的的外壳部分变得极薄。这一点不仅使这些外壳部分潜在地不能为端子提供充分的支持，而且端子顶住插入的印刷电路板而造成的应力会使外壳扭曲、弯曲或其他外形损伤。这种连接器为适配特定形状的端子用的外壳及其结构特点的其他问题通常都是围绕要求的小尺寸的参数而展开的。
本发明的目的在于改善这样的边缘连接器，具体地说，改善绝缘外壳与端子之间的结构关系，包括为解决上述问题而作出的改善。
因此，本发明的一个目的是提供一种新的和改进了的印刷电路板用的边缘连接器。
具体地说，本发明针对印刷电路板具有配合边缘而且该板边缘附近的一侧或两侧具有多个接触片的应用。
在本发明的示例的实施例中，边缘连接器包括具有印刷电路板接纳面的长形的绝缘外壳。长形插槽位于一般沿着外壳纵轴的印刷电路板接纳面内，用来接纳印刷电路板的配合边缘。在插槽的相对两侧设置了多对横向彼此隔开的端子接纳腔，沿着外壳的长度方向形成两排空腔。横向隔开的各对空腔被大体上垂直于纵轴而延伸的横隔壁分裂开。多个端子被接纳在横向隔开的端子接纳腔内。端子成对地与印刷电路板两侧的接触片啮合。每一对端子中的一个设置在横向隔开的各端子接纳腔中的相应的一个内。在横隔壁中某些位置上设有凹座，以适配从已接纳在空腔内的端子伸出的托架带条切余部分。托架带条切余部分位于端子相对的接触端和尾端之间。在托架带条切余部分的区域内，凹座有足够的尺寸让端子能够自由地作相对于外壳的运动。
从下面结合附图的详细描述中，本发明的其他目的、特征和优点将会更加明显。
相信是新的本发明的特点将在后附的权力要求书中具体提出。参照下面结合附图的描述，对本发明连同它的目的、优点会有更好的理解。在附图中，相同的标号指的是图中类似的元件。附图中：
图1是用来装入按照本发明制造的电气端子的电气连接器的透视图，同时示出可以插入该连接器的印刷电路板的边缘的局部图；
图2是连接器外壳局部截断正视图；
图3是图2连接器外壳局部截断顶视图；
图4是图2连接器外壳局部截断底视图；
图5是总的沿着图1线5-5切开的放大的垂直剖面图；
图6是与图5相似的视图，但移走了端子；
图7是类似图6的外壳垂直剖面图，但显示相邻一对端子接纳腔；
图8和9分别是两个不同形状的端子中的一个的侧视图和平面图；
图10和11分别是第二种形状的端子的侧视图和平面图；
图12是仍旧由主托架带条和中托架带条连接着的电气端子的长带条的局部透视图；
图13是在成形为图12的构形之前，刚好在冲压步骤之后端子长带条的平面图；
图14是图12所示端子带条冲压和成形后的平面图；
图15是图14中端子长形带条侧视图；
图16A-16C是端子长带条在制造及其随后的使用过程的示意简图；
图17是与图5相似的放大的垂直剖面图，表示连接器外壳另一方案的实施例；
图18是连接器外壳一部分的局部放大的底视图，表示多个端子接纳腔和一个如图17所示的经过修改的腔；
图19是与图5相似的放大的垂直剖面图，表示连接器外壳另一方案的实施例；
图20是总的沿着图4线20-20切开的放大的垂直剖面图。
现仔细地参考附图，首先参照图1-4，其中示出了边缘插件型长形电气连接器，总的用20表示。所述连接器是这类电气连接器的典型，它包括整体模制的长形外壳22，后者形成印刷电路板安装的面或端接面22a和印刷电路板接纳面22b。印刷电路板接纳面22b包括长形插座或插件的插槽24，用来接纳印刷电路板28的配合边缘26。多个端子(后面还将描述)沿着插槽24的两侧排列，彼此隔开，用来啮合印刷电路板28两侧邻近配合边缘26的接触片30a和30b。可以看到，接触片30a和30b排成两排，接触片30a的一排比接触片30b的一排更接近边缘26。30a和30b两排中的每一排大体上平行于配合边缘26。最后，定位肋32横跨插槽24，用来插入印刷电路板边缘26的定位槽34，以保证印刷电路板相对于长形连接器以正确的方向插入插槽内。
在许多应用中，像连接器20这样的边缘插件连接器都安装在第二块印刷电路板上。配合的印刷电路板28一般被称为”子”板，而装有连接器的板29(图5)一般被称为”母”板。连接器20就属于这种类型，并包括三个板销35，用来插入母板适当的安装孔内。多个垫块36从外壳22的板安装面22a向下伸出预定的距离，以便当外壳放在母板上时使之与母板隔开。
图1和3最清楚地表示，连接器20的长形外壳22有两排端子接纳腔或通道，它们沿着外壳的长度方向大体上平行于外壳纵轴而延伸，在插件插槽24的相对的两侧的每一侧有一排。每一排都包括形状不同的第一腔和第二腔38a和38b的交替系列。另外，一排内的所述两种形状的腔相对于另一排错开一个相邻空腔之间的距离。结果，每一个第一空腔38a都在同排的两侧以及在横跨插件插槽24的另一排空腔内都有一个形状不同的第二空腔38b。
更具体地说，结合图1-4参照图5-7，外壳22包括一系列成对的第一和第二空腔38a和38b，图5，6和7中的每一个都显示一对空腔。图5和6在插槽24左手侧显示第一空腔38a，而在插槽右手侧显示第二空腔38b。相反，图7在插槽24右手侧显示第一空腔38a，而在插槽左手侧显示第二空腔38b。图中这些画法举例说明了在插槽相对两侧沿着连接器外壳的长度方向第一和第二空腔38a和38b是交替出现的。它们之中的每一排所有相邻的空腔在外壳长度方向上都用横隔壁40隔开。
仍旧参照图5-7，增强肋板42位于外壳的下半部，将每一对空腔38a和38b分隔开。增强肋板42不仅分隔空腔，而且横跨空腔，并且在横隔壁40之间整体模制，为隔壁提供支持，使得隔壁能够模制得尽量薄，从而提高连接器的高密度性能。比较图6和7就可以看到，在相邻空腔38a和38b之间的所有增强肋板都位于沿着外壳22(图3)纵向中心线”C”处，紧接在插槽24的下面。最后，每一块增强肋板42在底部44处均呈楔形，如下所述，这提供一种三角面，用来与端子啮合，并在端子插入第一和第二空腔38a和38b时起协助作用。因此，可以理解，增强肋板42起着多重功能的作用。
每一个第二空腔38b都包括在每一个横隔壁40内较大的凹槽46，和内部压配合端子定位槽48以及预加载壁50，全部都与各个插入空腔内的端子配合，用于不同的目的。类似地，每一个空腔38a包括在每一个横隔壁40内较大的凹槽52，和外部压配合端子定位槽54以及预加载壁56，也全部都与各个插入空腔内的端子配合。可以看见，空腔38a的预加载壁56比空腔38b预加载壁50短。
多个定位凸台57与外壳整体地模制在一起，与端子接纳腔38b对齐，以此使空腔通过定位凸台伸展。实际上，正如下面将要描述的，定位凸台是外壳的”分隔”部分，它从与接纳入空腔内的端子定位段下部相邻的端子接纳腔38b对面一侧的横隔壁40向下突出。正如从图5看得最清楚的，垫块36从板安装面22a向下伸出得比定位凸台57向下伸出得稍微远一些。结果，当连接器20安装在印刷电路板29上时，定位凸台不与印刷电路板接触。
如图4和20所示，凹槽39位于各排端子接纳腔38a和38b相对两端附近。另外，一对凹槽39位于中心板销35c相对两侧，与定位肋32对齐，并位于它的下面。这些凹槽39从外壳纵轴横向伸展得至少和端子接纳腔38a和38b一样远，最好伸得更远一些。在垂直方向，它们像空腔38a和38b一样伸展，尽管它们并不伸过外壳的印刷电路板接纳面22b。这些凹槽39在接近外壳两端和中心板销35c内、外压配合槽48和54处，给塑料外壳提供额外的柔性，以便减少外壳开裂的可能性。另外，它们还减小塑料的收缩。
一般说来，电气连接器20包括一系列沿着插槽24的每一侧的简单的悬臂端子。这一系列端子包括第一和第二种形状，总的分别用58a和58b来表示，它们沿着(图5)箭头”A”的方向，分别插入空腔38a和38b。
更具体地说，结合图5参照图8和9，可插入空腔38a的第一端子58a包括大体上呈平板形的基部60，后者具有定位段62，在其相对两侧边缘上都有向外伸的倒钩62a(图9)。尾部64从基部60的一端60a伸出，并包括呈锥形的末端64a。有弹性的弹簧臂或梁66从基部的第二相对端60b以24°角度伸展。正如从图5看得最清楚的，弹簧臂包括一般是直的第一段66a向上伸展到向内弯的接触段66b，后者伸入插槽24。尽管在图中很难看清，直段66a是呈锥形的，使得接近基部60处最宽，而接近接触段66b处最窄。这减少了臂66应力集中。比较陡的导入段66c位于接触段66b的上部，在接近臂66端部有大体上垂直的上臂段66d。大体上呈弓形的过渡部分66e伸展在导入段66c与上臂段66d之间，以便使导入段相对与垂直线有一个要求的角度，以提供低的插入力，但使上臂段一般垂直地顶着预加载壁56。正如在图5中看得最清楚的，导入部66c从插槽24稍稍伸入空腔38c，以保证印刷电路板28的边缘26开始时与导入段66c啮合。最后，对臂66的端部66f进行精压或去角，以防止装配过程中当端子58a插入空腔38a时碰伤。
最后，图9表示在基部60的第二端60b附近相对的两侧边缘的一对突出物68，这是端子从中间托架带条82(后面还将描述)切断的结果。本质上，这些突出物是托架带条的切余部分。当每一个端子58a插入它们各自空腔38a时，切余部分68与扩大的凹槽52对齐。凹槽足够大和足够深，以免妨碍切余部分，并使端子插入外壳的过程中在切余部分的区域内可以自由移动。
结合图5参照图10-11，每一个第二端子58b都包括大体上呈平板形的基部70，后者有一个在其相对两侧边缘处有倒钩的定位段72。尾部74从基部70的一端70a伸出，并包括锥形的末端74a。弹性的弹簧臂或梁从基部70的相对的第二端70b伸出。弹簧臂76包括大体上水平的第一段76a，后者从基部伸出与此成90°角度，并引向垂直的第二段76b，它们之间有弓形的过渡段76c。大体上直的第三段76d从垂直段76b伸出，与此成约38°角度，结束于向内弯成弓形的接触段76e。尽管很难看清楚，这样的第三段是呈锥形的，以减少梁内的应力集中。比较陡的导入段76f从接触段76e伸出，在这里与弓形的上部过渡段76g相交。在图5中可以清楚地看到，导入段76f从插槽24稍稍伸进空腔38b，以保证开始时插件28边缘26与导入段76f啮合。用来啮合预加载壁50的大体上垂直的上臂76h从上过渡段76g向上伸，并结束于弯成曲线形或弓形的末端76i。曲线形末端将装配过程中端子58a插入空腔38b时端子碰伤的可能性减到最小。
和第一端子58a有点相似，每一个第二端子58b也包括中间托架带条切余部分78，后者变成位于各自空腔扩大了的凹槽46之间。凹槽46足够大和深，足以允许水平段76a和垂直段76b不论是在端子插入外壳时，还是在(端子)已经完全插入其中而在操作过程中当子印刷电路板28插入插槽24时，都能自由地作相对于外壳的运动。
比较图6和7就可以看到，外壳22具有侧壁22c和22d，形成空腔38a和38b的外侧。因为空腔38a和38b是沿着外壳的长度交替出现的，所以侧壁22c和22d的厚度也沿着外壳的长度交替变化。侧壁22c和22d的较厚的部分用80a标示，它与空腔38a相联系，而较薄的部分用80b标示，它与空腔38b相联系。当端子58a的定位段压入配合到横隔壁的凹槽54时，侧壁变厚的部分80a为空腔38a的横隔壁40提供额外的支撑。事实上，可以在图6和7中看到，压配合凹槽54位于紧靠近侧壁变厚部分80a的地方。同样地，在图5中可以看到，第一端子58a的基部60靠近并由一侧侧壁较厚部分80a支持。这有助于防止除了弹簧臂66之外的端子任何部分的运动。
图17和18表示另一个实施例，其中经过修改的第一空腔38a’伸入侧壁22c内比未经修改的第一空腔38a多一些。这在邻近侧壁22c’的横隔壁40的一端提供额外的柔性。空腔38a’的扩展部分59’在图18看得最清楚，其中第二空腔38b画在经过修改的第一空腔38a’与未经修改的第一空腔38a之间。横隔壁40之间的扩展部分59’的宽度小于空腔38a’主要部分的宽度。在另一个方案中，如图19所示，扩展部分59”可以加宽，使得横隔壁40之间的宽度在整个空腔38”都是均匀的，包括扩展部分59”。无论在哪一种情况下，因为扩展部分59”的宽度仍旧小于跨越切余部分的距离，端子58a仍旧沿着基部60被支撑住，以防止它向外偏转。
在图5中可以看出，端子58a的尾部64的末端64a和端子58b的尾部74的末端74a全都基本上处在大体上与母板29平行的公共平面上。使用时，所有的尾部全都插入母板中的孔内，而且大体上与母板上的电路线条同平面。最好两种形状的端子58a和58b的电通路具有相同的长度，而如上所述，使端子仍旧在两个不同的高度上沿着印刷电路板28的边缘26与接触片30a和30b啮合(图1)。可以看出，端子58a的接触段66b在与端子58b的接触段76e不同的高度上与接触片30a啮合。这就可以在基本上不增大插入力的情况下增大端子密度。尽管端子58b的接触段76e比端子58a的接触段66b在垂直方向上更靠近母板，但是接触段与尾部末端之间通过端子的电通路基本上相等。另外，端子58a和58b的弹簧臂的特定形状对接触片30a和30b提供了基本上相近的法向力，因为弹簧臂的弹簧刚度大体相近，并偏转相等的数量。
在安装过程中，端子58a和58b从外壳的底部或端接面22a插入它们各自的空腔38a和38b。当端子进入各自的空腔时，它们各自的接触段66b和76e开始时接触将两个空腔分开的中心增强肋板42的楔形下部44。接触段66b和76e沿着中心肋板42滑动，直至它们达到插槽24。外形大体上与边缘插件28相似的附件(未示出)被置于插槽24内，以便使两个端子58a和58b的接触臂66和76进一步偏转。通过与该附件啮合，两个端子大体上垂直的上臂66d和76h恰当地定位，使得它们滑动到它们各自的预加载壁56和50的后面。
当端子插入他们各自的空腔中时，它们各自的切余部分68和78进入凹槽52和46。因为空腔38a的粗对的两侧横隔壁40中的凹槽52和46之间的距离大于切余部分68的宽度，所以插入时切余部分68不会粘结或啮合所述凹槽。同样，凹槽46处横隔壁40之间的距离大于跨越切余部分78的距离，使得在第二端子58b插入时，切余部分78也不会粘结或啮合所述凹槽壁。当第一端子58a插入它的最后位置时，定位段62包括倒钩62a便压配合进入外定位槽54(图6)。这样插入时，倒钩62a钻入凹槽54侧壁内，将端子定位在外壳内。类似地，当第二端子58b插入时，定位段72包括倒钩72a便压配合进入内定位槽48。这样插入时，倒钩72a也钻入凹槽48侧壁内，将端子58b定位在外壳内。
图12显示制造后并作为经过冲压和成形的长形带条电气端子的整体组件的端子58a和58b的不同形状，总的标示为81。第一和第二端子58a和58b分别沿着长形带条81的长度方向交替形成。交替的端子系列用中部托架带条82和第二托架带条84联结。
仍旧参照图12，中部托架带条82分别在第一端子58a的基部60和第二端子58b弹簧臂76的垂直段76b联结第一和第二端子58a和58b。正如后面将要更加详细描述的，这个中部托架带条82使第二端子58b的下部的成形变得容易。
第二托架带条84用来通过适当的加工机械、以普通的方法将所述端子带条转移工位。为此目的，按照现有技术，托架带条84包括多个定位孔86。应该指出，托架带条84只连接每隔一个交替出现的端子的尾部，亦即每个第一端子58a的尾部64。
图13表示在端子成形前，制造电气端子58a和58b长形带条81(图12)的方法中的冲压步骤。具体地说，图1 3表示扁平的坯料”B”，它已经用金属材料板材冲压出来。在图13中可以看到端子58a和58b成形之前的扁平轮廓，端子沿着长形带条交替出现，并由中间托架带条82和第二托架带条84连接在一起。这个视图清楚地表示，第二托架带条84只连接第一种形状的端子58a的尾部64的末端64a。这使端子58b中间托架带条以下的部分在成形的过程中可以自由地作相对于第二托架带条84的运动。
图14表示图13的长形带条81完全成形之后的情况。图14和15基本上相当于图12的透视图。具体地说，坯料”B”(图13)经适当的成形过程成形，以确定端子58a弹簧接触部分66以及端子58b弹簧接触部分76的构形。图15清楚地表示端子58b的成形如何有效地使尾部74的末端74a处于与端子58a的尾部64的末端64a同一个平面上。实质上，从中间托架带条伸出的端子58b的尾部74的垂直距离已经缩短，因为中间托架带条以下端子58b的各部分是相对于第二托架带条84而成形的。图12和15清楚地表示，这个成形步骤如何有效地将端子58b的定位段72和尾部74移到端子58a的定位段62和尾部64平面以外。
端子插入它们各自的38a和38b之前，将中间托架带条82切断。这个切断步骤造成了切余部分68和78。不是进行成本较高的去毛刺工序，以去除切余部分68和78，而是将外壳22的凹槽46和52的尺寸定得使凹槽46和52能够自由地接纳突出的切余部分，以此使切余部分既不妨碍端子插入它们各自的空腔，又不妨碍端子58b一旦完全插入之后弹簧接触部分76的运动。必要时，正如图14的90所示，在端子插入它们各自空腔之前或之后，切断托架带条84，以便从端子58a去除托架带条。
如上所述，定位凸台57是整体地与外壳22一起模制的，与端子接纳通道38b对齐，定位凸台实际上是端子58b的定位段72下部附近端子接纳腔38b对面一侧外壳22的”分裂”部分。换句话说，为了把印刷电路板安装面22a以上外壳利用来固定端子58b的垂直量减到最小(将端子58b的接触梁可用的垂直高度加到最大)，定位凸台57向下伸到印刷电路板安装面22a以下，以便提供额外的材料来将端子固定在外壳内。至少端子58b的一部分可以位于通过”分裂”定位凸台57的通道内。基本上，这使端子58b的定位段可以向下突出到外壳的印刷电路板安装底面22a以下，并且还有足够的外壳塑料材料包围，为使端子保持在定位段与外壳之间起作用。结果，端子58b较长的部分可以用作弹性接触部分76。在1995年1月3日发布并转让给本发明的受让人的美国专利No.5,378,175中充分地公开了这一概念。当然，应该明白，尽管端子58a和58b的形状不同，但是从接触部分到端子的尾部的电通路长度是一样的。
最后，图16A-16B表示端子58a和58b的长形带条81(示于图12，14和15)如何包括供下一步操作和/或使用的制造项目。具体地说，图16A表示冲压最后步骤之后离开模具92的带条81，并将该带条成形为图12的构形。该带条按箭头”B”的方向缠绕在轴94上，供下一步处理。图16B表示按箭头”C”的方向将带条81从轴94绕出至电镀工段，在这里端子的某些部分，例如接触段镀以金等导电率高的材料。电镀后的带条按照箭头”D”的方向绕在第二个轴98上。这个电镀工序一般在与图16A模具表示的冲压和成形工序不同的地方进行。事实上，电镀工序可能在不同于冲压和成形工序的建筑物内进行。然后，缠绕了已电镀的带条81的轴98运到如图16C所示的其他地方，在这里带条按箭头”E”的方向从轴98绕出，供进一步使用。例如，带条在它最后的地方绕出，用来如上所述将端子58a和58b插入连接器20的连接器外壳22。
将会明白，本发明可以在不离开其精神和主要特征的情况下用其他特定的形式实现。因此，本示例和实施例应该完全看作是例示性而不是限制性的，而本发明不限于这里给出的细节。