CN101904054A - 在电子设备之间提供密封电气连接的密封排针、排针触脚和方法 - Google Patents

Abstract

一种密封排针，其包括至少一个金属触脚(33)和具有至少一个通孔(12)的聚合材料基质(1)，所述至少一个通孔适于接收所述至少一个金属触脚，所述至少一个触脚的与基质(1)的通孔(12)的内壁接触的那一部分至少部分地涂敷(35)有弹性涂层，以在触脚和基质之间实现密封。

Description

在电子设备之间提供密封电气连接的密封排针、排针触脚和方法

技术领域

本发明涉及一种用于在电子设备之间提供电气连接的密封排针和触脚。本发明还涉及一种用于在排针壳体和金属触脚之间提供这种密封电气连接的方法。

背景技术

排针基本上包括由介电材料形成的基质，该基质通常具有多个适于接收导电触脚的通孔。导电触脚用于连接电子部件。基质可例如由聚合材料或环氧树脂制成，因为这些材料具有优越的机械性能，并且它们具有良好的化学和热阻性能。该基质基本上用于保持和对齐这些触脚，并提供与其它电气部件之间机械连接的装置。

例如，电触脚包括实心电线束，它们的一端与电路板或配合连接器连接，另一端与电子设备的配线相连接。触脚被排针的基质所保持并对齐，并且经常被作用力推进到该基质的通孔内。这样，通过压配合的方式，触脚与排针的基质之间建立了可靠的机械连接。驱动触脚插入到通孔的过程被称作“压合”。

US2001/006854A1涉及一种根据现有技术的设计为用于安装到印刷电路板上的排针。该排针包括多个插脚触头，它们被布置成列和行，并延伸穿过设计为插头连接器壳体形式的绝缘基质。

EP1577689A1描述了用于收发器的排针。该排针包括矩形框架，该框架具有分别包括5个通孔的两排。在这些通孔内插入相应的金属触脚，这些触脚的两端从框架相对两面伸出。通过将触脚的从该框架一个表面的突出的突出端与PCB的电触点焊接到一起，该框架被组装到收发器的印刷电路板(PCB)上。这些触脚的另一端可自由地连接到其它电子设备上，如其它PCB上或电子设备的配线上。

取决于排针的应用场合，有时需要封装插脚与基质组件以实现防液连接。特别是在汽车应用中，在这种情况下排针通常被用于在车厢内连接汽车中的不同电子设备。在现有技术中，通常通过已知的灌封过程来实现。灌封是一种填充组装好的排针的工艺，即在触脚分别插入到排针的基质中的相应的通孔中后，利用液态密封混合物进行填充。该液态密封混合物流入触脚和基质之间的任意间隙或孔内，并密封任何剩余的漏隙。在除去多余的混合物后，利用例如热或辐射来使混合物硬化或固化。处理好的排针因此能够防油和防水，即触脚与基质密封在一起。

然而，上面描述的现有灌封过程具有一些不足之处。灌封过程不仅成本高并且也费时，这是因为树脂的硬化需要时间。此外，它还会改变排针的外表面形状，这在有些时候会需要手工来重新修整。通过灌封方式得到的密封的品质还取决于灌封部分的形状和使用的材料，因为一些灌封混合物更适合一些排针材料，而更不适合其它排针材料。

除此之外，灌封对工作场所的安全性具有很高的要求，并且可导致环境问题。此外，需要为分配和处理粘接材料所需的设备付出高的投资成本。

对密封排针即相对于如水、油、湿气、灰尘以及类似杂质密封的排针的要求在很多工业场合特别是汽车中是非常重要的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供密封的、经济的以及机械稳定的排针，其消除或减少了现有技术中的问题和不足。

本发明的另一目的是提供一种排针，其可与聚合材料或热塑性材料一起使用，并且特别地其可被固定在热塑性基质的孔中，而不会扩宽或破坏相关的孔，和/或其可补偿由于机械或热应力而在热塑性基质中经常产生的产品容差或变形。本发明的再一目的是提供一种排针，排针可被固定在热塑性材料中，而不会使热塑性材料在例如时效的时间内或温度影响下因流动(改变其形状)而变松，这种变松对这些热塑性材料是很常见的。

上面提到的目的通过根据权利要求1的排针、根据权利要求6的用于排针的触脚以及根据权利要求13的方法来实现。优选实施方式在从属权利要求中限定。

根据本发明的排针包括至少一个金属触脚和具有多个通孔的塑料基质，这些通孔适于接收金属触脚。触脚的该基质的通孔的内壁相接触的那一部分至少部分地被涂敷涂层，以在触脚与基质之间实现密封。该密封对水、油、湿气和灰尘的泄漏特别地有效。

本发明的惊奇效果是，由于具有用于排针的普通触脚的相对简单的涂层，从而可以在无需独立的密封元件、无需紧密的公差或应用潜在有害液体密封混合物的情况下得到密封的优选防水的排针组件。排针的制造过程可基本保持不变。用于处理触脚和将该触脚压合到基质中的机器可使用与用于根据现有技术的普通触脚的机器相同的机器。由于复杂的大型产品机械的任何改动都是非常昂贵的，本发明可通过低成本的方式来获得密封的优选防水和机械稳定的排针。该排针可与热塑性材料一起使用，并且可被固定在热塑性基质的孔内，而不会扩宽或破坏相应的孔。甚至在热塑性基质中通常由于机械或热应力而产生的产品容差或变形都会由于该插脚的涂层而得到补偿。排针可被固定在热塑性材料中，而不会使热塑性材料在例如时效的时间内或温度影响下因流动(改变其形状)而变松，这种变松对这些热塑性材料是很常见的。

排针包括基质，如热塑性材料基质，其具有多个导电触脚，用于连接电气或电子部件。该基质具有至少一个但通常为多个通孔，它们适于接收触脚。应当理解的是，这里使用的“多个”至少包括两个通孔，但是优选地可为更多个。通孔为穿过基质的孔，其通过如布置在其内的触脚来实现从该基质一侧到另一侧的电气连接。

电气触脚被作用力插入(压合)到基质的通孔内，以提供用于电连接的装置。为了在插脚和基质之间形成可靠的机械连接，触脚优选地通过压配合方式被安装到通孔内。触脚通过摩擦力被保持在通孔内，并且优选地不需使用螺钉、粘合剂、焊接材料等。触脚可具有如现有技术中常见的任意合适形状，如直线、平坦、锥形、弯曲形、圆形等。

术语“部分地涂敷”意味着该涂层需要足以提供满意的密封效果，另一方面，该涂层需要不影响该触脚的功能，以在两个设备之间提供电连接。显然，在施加绝缘涂层的情况下，触脚的至少一个区域会保持未涂敷以提供电接触表面。

在优选实施方式中，触脚与基质之间的良好密封是通过涂敷弹性材料而实现的。该弹性材料可以是热塑性塑料、漆、橡胶、弹性体，或如热塑性弹性体(TPE)或腈橡胶如丁腈橡胶(NBR)，或其它类似材料。用作涂层的材料可以是绝缘的或导电材料。用作涂层的材料希望适于承受通孔中的压配合，而不会使该涂层产生偏移或退化。触脚的涂层可设置为弹性膜，其均匀地分布在触脚的外部表面上。可选地，涂层可设置为止挡部的形式，即围绕该触脚并通过合适的形状(形状配合)至少部分地装配到该通孔中的合适形状的插塞元件。该弹性涂层的一个优点是，其另外地提供了对振动和冲击的保护。换句话说，由于触脚的弹性涂层的存在，触脚与基质的固定进一步得到改进，并且由于例如基质振动或老化而引起的触交脱离的风险也显著地降低。优选地，触脚表面的涂层适于改进与基质之间的附接。

涂层的厚度优选地为零点几毫米，更优选地为0.01到0.5mm；最优选地为0.05到0.3mm。

上面提到的问题还通过用于在电子设备之间提供电连接的触脚来实现，该触脚包括机械固定部分，并适于被压配合到排针的基质的通孔内。触脚的与基质的通孔的内壁相接触的那一部分至少部分地被涂敷，以在触脚与基质之间在组装状态下实现密封。术语密封意味着特别是有效地防止水、油、湿气和/或灰尘泄漏的密封。

此外，上面提到的问题通过用于在电子设备之间提供密封电气连接的方法来解决，该方法包括以下步骤：提供具有塑料基质的排针，该塑料基质具有至少一个通孔；提供至少一个如上描述的涂敷涂层的排针触脚；通过施加力将排针触脚压合到基质的通孔内，从而使得在触脚与基质之间实现密封。再次地，术语密封意味着特别是有效地防止水、油、湿气和/或灰尘泄漏的密封。

附图说明

下面，参考附图来示例描述本发明的优选实施方式，在附图中：

图1是涂有涂层的触脚的示意侧视图，其中其固定部分插入到排针的基质中；

图2是图1的触脚的示意前视图；

图3是触脚的示意侧视图，其中其特定固定部分和止挡部插入到基质中；

图4是图3的触脚的示意前视图；

图5是去除了止挡部的触脚的透视图；以及

图6是示例性排针的部分切除的示意图。

具体实施方式

下面，参考附图来描述本发明的优选实施方式。

图1和2从不同角度示出了同一插脚；图1示出了该插脚的侧视图，而图2示出了前视图。图3和4也分别示出了相同插脚。需要注意的是，附图中示出的实施方式仅仅是优选的示例实施方式，具有不同形状或横截面的其它插脚也是可行的，如具有圆形横截面的插脚。

图1示出了具有通孔12和插入该通孔内的触脚13的排针的基质1的截面。该基质1例如由合适的环氧树脂材料制成，该通孔12可在该基质中加工形成或如在该基质的制造过程中形成。该触脚通过压配合方式而被布置在该通孔12内，使得该插脚13的两个端部从该基质1的相对两个表面突出。这样，可以通过该插脚的这两个突出端部来建立电接触，例如通过将这两个端部插入到配合插座连接器的相应套筒内来实现。然而，需要注意的是，这些插脚的两个端部不需要必须从该表面突出，而是可布置在由该通孔限定的通道内。在这种情况下，例如，配合连接器的相应触脚可被插入到该通孔中以与设置在其内的插脚接触。在图1中，该触脚13的与基质1的通孔12的内壁相接触的那一部分被部分地涂敷有弹性涂层15，如图中阴影线部分所示。该涂层15足以在插脚13与基质1之间提供满意的密封效果，从而使得防止任何湿气从该基质1的一个表面泄漏到另一个表面。从图1中可进一步看出，该涂层还在触脚13中保留足够的自由接触面积以实现电连接。

在图1(和图2)的实施方式中，涂层15被设置为均匀分布的薄膜的形式，以在触脚与基质1之间实现紧密的密封效果。在图3(和图4)的实施方式中，涂层35被设置为截圆锥形或楔形插入物的形式，其围绕触脚并作为止挡部。基质1的上表面设置有相应形状的凹部37，以接收该涂层的截圆锥形或楔形的一部分，即止挡部。通过这种方式来建立紧密的密封。可以选择该插脚的楔形、截圆锥形和/或涂层部分的角度值，以确保实现良好的固定。

图1到4中所示的插脚13和33由金属片冲压而成，并因此具有矩形的横截面。该插脚13和33的横截面和形状可从图5的透视图中更好地看出，其中示出了与插脚33相似的插脚43(插脚13在透视图中与插脚33或43也相似)。在图5中，该触脚没有显示涂层或止挡部35。

再次参考图2和4，插脚13、33设置有扩大部分16、36，它们作为止挡元件以防止该插脚插入到相应的通孔内过深。插脚13、33还设置有特定的机械固定部分14、34，它们为鱼叉状以改进触脚与基质1之间的机械连接。在扩大部分16、36上的涂层15、35都在基质的上侧和下侧(如图所示)之间实现可靠的密封效果。同时，该涂层还另外地提高了插脚在通孔内的固定效果。

图1和3中所示的触脚13和33通过压配合方式安装，即，触脚基本上通过摩擦力被保持在该通孔内。由于触脚13的优选弹性的涂层，该触脚13与基质1之间的固定和结合进一步得到改善，并且由于例如基质1的振动或老化而导致的触脚13的脱离风险显著地降低。由于施加的涂层，触脚在基质中的孔中的固定在不需要高插入力的情况下得到了改进，而为了实现紧密和可靠的压配合这种高插入力通常是需要的，并且这经常会导致扩宽或破坏相应的孔。此外，该弹性的涂层可补偿由于机械或热应力而在热塑性基质中通常产生的产品容差或变形。同时，涂层可实现上面所描述的排针的液体密封效果。

可选地，这里描述的涂层触脚可在排针的制造过程中由排针材料包覆成形。在这种情况下，自然不需要在排针内的通孔中压合插脚。

图6示出了示例性排针60的部分切除的视图。该排针设置有基部61，该基部61设置有多个从该基部的一侧延伸到另一侧的通孔62。此外，在该基部61的两侧上，肩部63、64基本上垂直于该基部的平面延伸。肩部63、64用于使排针60与例如在印刷电路板上(未示出)的相应配合连接器机械连接。在通孔内布置有不同类型的触脚65、66。触脚66类似于上面参考图1到5所描述的插脚，并设置有鱼叉状固定部分67。触脚65为具有两个直线部分的普通插脚。两种类型的插脚都设置有弹性涂层(由交叉阴影线示出)，其在排针60的基部61的两侧之间建立有效的密封。换句话说，由通孔62形成的孔通过布置在其内的涂层触脚65、66而有效地对不同类型的泄漏进行密封。

Claims (7)

1.一种密封排针，所述密封排针包括：

至少一个金属触脚(13；33)，

具有至少一个通孔(12)的聚合材料基质(1)，所述至少一个通孔适于接收所述至少一个金属触脚，

所述密封排针的特征在于，

所述至少一个触脚的与所述基质(1)的所述通孔(12)的内壁接触的那一部分至少部分地涂敷有弹性涂层(15；35)，以在所述触脚与所述基质之间实现密封。

2.根据权利要求1的密封排针，其中，所述触脚(13；33)的与所述基质(1)的所述通孔的所述内壁接触的所述涂层(15；35)设置为弹性薄膜(15)或具有合适形状的弹性止挡部(35)。

3.一种用于在电子设备之间提供电连接的排针的触脚(13；33)，所述触脚适于压配合到所述排针的基质(1)的通孔中，

所述触脚的特征在于，

所述触脚的设计成与所述基质(1)的所述通孔(12)的内壁接触的那一部分至少部分地涂敷有弹性涂层(15；35)，以在组装状态下在所述触脚与所述基质之间实现密封。

4.根据权利要求3所述的触脚(13；33)，其中，机械固定部分具有鱼叉状结构(14；34)。

5.根据权利要求3或4的触脚(13；33)，其中，所述触脚的与所述基质(1)的所述通孔(12)的所述内壁接触的所述涂层(15；35)设置为弹性薄膜(15)或弹性止挡部(35)。

6.一种在电子设备之间提供密封电连接的方法，该方法包括如下步骤：

提供具有聚合材料基质的排针，所述基质具有至少一个通孔；

提供至少一个排针触脚；以及

将所述排针触脚压合到所述基质的所述通孔内，

所述方法的特征在于，

所述触脚的与所述基质的所述通孔的内壁接触的那一部分至少部分地涂敷有弹性涂层，以在组装状态下在所述触脚与所述基质之间实现密封。

7.根据权利要求6所述的提供密封电连接的方法，其中，所述触脚的与所述基质的所述通孔的所述内壁接触的所述涂层设置为弹性薄膜或弹性止挡部。

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