CN103385040A - 连接引脚和将连接引脚安装于电子组件的部件载体中的方法、以及这种包括连接引脚的部件载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于安装于部件载体40中所设置的通孔42中的连接引脚1、10，连接引脚包括：锚固部分2、12，其适于通过非压配而插入于所述通孔内；接触部分3、13，其适于延伸于所述通孔外侧；以及，凸缘部分4、14，其适于抵接所述部件载体40并且位于所述锚固部分与所述接触部分之间。锚固部分2、12设置内部空腔5、15并且锚固部分包括在内部空腔周围的壁8、18，该壁具有形成变形区的至少两个壁部18、38并且当锚固部分插入于通孔中时这些壁部适于定位于通孔42中，使得在锚固部分插入于通孔中时在力施加于引脚的锚固部分2、12的自由端上时，变形区在通孔中变形并且因此实现连接引脚在通孔中的压配。本发明还涉及相对应的方法和部件载体。

Description

连接引脚和将连接引脚安装于电子组件的部件载体中的方法、以及这种包括连接引脚的部件载体

技术领域

本发明涉及连接引脚(pin)和将连接引脚安装于在例如印刷电路板等电子组件的部件载体中设置的通孔中的方法。本发明还涉及包括根据本方法安装的连接引脚、用于电子组件的部件载体。

背景技术

在电子行业中，连接引脚广泛地用于在电子组件的不同部分间提供连接。连接引脚例如安装于部件载体的通孔中或者它们表面安装于部件载体中，该部件载体可具有不同的应用和/或其组合，例如：部件载体可为印刷电路板的一部分，其可承载电子部件且形成部件板，其能承载模块，例如功率模块或包括不同部件的可堆叠模块，其可为母板的部分等，其全部可形成或者为电子组件的部分或模块。连接引脚通常在组件的部件之间提供机械连接以及电连接。存在多种已知的组装技术用于将连接引脚锚固(anchor)于或锚固到部件载体上，例如波动焊接、在焊膏中的表面安装引脚、压配、铆接/钉牢等。所选的技术主要取决于部件载体所用于的具体应用和所涉及的要求。

当使用压配组装技术时，部件载体具备通孔，连接引脚的端部将插入于该通孔内。通孔比连接引脚的端部略窄，并且连接引脚必须用力插入于通孔内，由此在通孔中形成连接引脚的压配。通孔的内壁和/或连接引脚的压配部经受变形。连接引脚可具有压配部，其具有球形设计以便于变形。适于压配的连接引脚的示例见于WO 2007/008264和US 2009/0298312中。

根据另一已知的组装技术，连接引脚具有适于插入于部件载体中的通孔中的端部，该端部比通孔的大小略窄。通过在通孔中或者在通孔的开口中分送焊膏并且将连接引脚焊接到部件载体上实现在通孔中的连接引脚与部件载体之间的连接。

根据另一已知的组装技术，连接引脚可被设计为铆钉并且然后将通过铆接到连接引脚上而锚固到部件载体上。为了在部件载体与连接引脚之间提供电连接，连接引脚通常也焊接到部件载体上。

在许多应用中，每个连接引脚经由其端部之一锚固到部件载体上，并且连接引脚的另一端预期安装到电子组件中的另一模块表面上，例如另一部件载体、印刷电路板(PCB)、母板、部件板等。每当使用这样的表面安装时，一个重要的因素是在不同部分之间的公差。例如，如果要实现成功的安装，与朝向其将安装在其上的表面的每个引脚的端部与表面本身之间的距离有关的公差是关键的。由于部件载体以及其引脚将安装在其上的模块的配合表面通常具有高度的平面度或平坦度，连接引脚相对应的端表面必须也表现出具有高度平面度/平坦度的共同表面，或者换言之，在端表面之间高度的共面性。但是，这可成为问题，常常是由于引脚在部件载体的通孔中的锚固几乎总是涉及引脚沿其纵向和/或通孔和/或部件载体的某种变型。如果部件载体变形，例如，当铆接连接引脚时，这将导致具有不足的平面度的略微弯曲的部件载体并且锚固于部件载体中的连接引脚也将展示朝向配合表面的其端表面的共面性的相对应的不足。如果连接引脚在其纵向变形，这将影响到其端表面的平坦度/平面度，都是有关于个别端表面可能并不完全与预期的配合表面对准，以及由若干连接引脚的端表面所表示的先前也提到的共同表面并不具有所需的高度共面性。而且，将引脚焊接于通孔中的组装技术可导致缺乏充分的平面度。当安装设备例如部件载体的连接引脚的共面性的缺少阻碍预期配合表面的焊接时，发生如上文所描述的电子组件的典型故障，这将导致在引脚及其设备与配合表面之间的空气间隙和缺少电连接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于安装于部件载体中的改进的连接引脚及其方法。

利用一种用于安装于在部件载体中设置的通孔中的连接引脚来实现这个目的，该连接引脚包括：锚固部分，其适于通过非压配而插入于所述通孔内；接触部分，其适于延伸于所述通孔外侧；以及，凸缘部分，其适于抵接所述部件载体并且位于所述锚固部分与所述接触部分之间。连接引脚的特征在于，在锚固部分中设置内部空腔并且锚固部分包括在内部空腔周围的壁，该壁具有形成变形区的至少两个壁部并且当锚固部分插入于通孔中时壁部适于位于通孔中，使得当锚固部分插入于通孔中时在力施加于引脚的锚固部分的自由端上时，变形区在通孔内变形并且因此实现连接引脚在通孔内的压配。

本发明的连接引脚提供以下优点：其能以比现有技术中更少的部件载体变形而安装和锚固于部件载体中。为了将引脚锚固于部件载体中，类似于铆接，由锚固工具施加的力，仅施加于引脚的锚固部分的端部上，且没有力从该工具施加在部件载体上。而且，由于引脚的锚固部分在通孔中变形而施加的力仅沿横向施加，这意味着因此减小了部件载体弯曲的风险。连接引脚也提供以下优点：其适用于根据本发明限定的方法。

根据第一实施例，通过提供具有比相邻壁部厚度更小壁厚的壁部而形成变形区。这可以以多种方式实现，例如，通过使内部空腔的截面形状不同于锚固部分的外部形状。锚固部分和其内部空腔的内部形状可例如为椭圆形，而锚固部分的外部形状为圆形，导致更薄截面的两个壁部，或反之亦然；壁的截面可具有矩形或四分体(quadrant)的内部形状，而外部形状为圆形，得到更薄截面的四个壁部，或反之亦然；或者几何形状的任何其它组合导致具有不同壁厚并且因此形成变形区。

根据第二实施例，在锚固部分的内部空腔周围的壁具备至少两个壁开口，至少两个壁开口在壁上具有弱化效果，并且由此壁显示了在开口之间形成变形区的壁部。自然地，开口数量可不同，从2、3、4或更多个，并且开口的形状和精确位置也可不同。

根据本发明的连接引脚的另一特征，内部空腔在引脚的锚固部分的自由端具有外口。

根据又一特征，凸缘部分可具有适于抵接部件载体的接触侧，其中内部空腔具有与凸缘部分相邻的至少一个内口，其中所述接触侧具备与所述内口连通的至少一个凹槽，并且其中至少一个凹槽从内口伸展到凸缘部分的外部轴向表面中相对应的凹槽开口。利用这些特征，实现了以下优点，焊膏可从外口分送到内部空腔内并且焊料然后可通过内口从内部空腔流出并且流入到所述凹槽内，因此能将连接引脚焊接到部件载体上，包括通过仅将焊膏从部件载体的上侧分送到所述内部空腔内而焊接到抵接凸缘部分的部件载体的底表面上。焊料可甚至经由一个或多个凹槽和其在凸缘的轴向表面中的开口而流到凸缘部分的外侧。当焊料熔化时，凹槽也可用作除气通道。

特别地，关于连接引脚的第二实施例，内部空腔在引脚的锚固部分的自由端可具有外口，其中凸缘部分具有适于抵接部件载体的接触侧，其中内部空腔具有与凸缘部分相邻、与内部空腔周围的壁中的至少两个壁开口之一连通的至少一个内口，其中所述接触侧具备与所述至少一个内口连通的至少一个凹槽，其中所述至少一个凹槽的每个凹槽从所述至少一个内口之一伸展到凸缘部分的外部轴向表面中相对应的凹槽开口。

根据这些实施例中的任一实施例，接触侧可具备两个凹槽，其中第一凹槽从第一凹槽开口到第二凹槽开口并且经由第一内口跨接触侧伸展，并且第二凹槽从第三凹槽开口经由第二内口到第四凹槽开口跨接触侧伸展。

在可适用于这些实施例中的任一实施例的替代方案中，接触侧具备三个凹槽并且内部空腔具备三个内口，其中第一凹槽从第一凹槽开口到第二凹槽开口并且经由第一内口跨接触侧伸展，第二凹槽从第三凹槽开口经由第二内口到第四凹槽开口跨接触侧伸展，并且第三凹槽从第五凹槽开口经由第三内口到第六凹槽开口跨接触侧伸展。

自然地，凹槽数量可不同并且在本发明构思内可设想到多于三个凹槽，以及凹槽的形状可不同并且其精确位置可不同。例如，可具有并不一直延伸出来至凸缘部分的外部轴向表面的凹槽。

内口的数量和位置以及其形状也可不同。

本发明的目的也通过将如上文所限定的将连接引脚安装于用于电子组件的部件载体中所设置的通孔中而实现，该方法包括：

将引脚的接触部件的自由接触端定位于在模具工具中设置的凹部中，

将引脚的锚固部分插入于部件载体的通孔中，

通过使引脚的锚固部分变形而将引脚锚固于部件载体中，在接触部分的自由端抵接模具工具中的凹部底表面时在插入于部件载体中的通孔中的引脚的锚固部分的自由端上施加力而实现引脚的锚固部分变形，从而造成变形区沿向外方向变形，导致引脚的锚固部分压配到通孔中。

本方法所提供的优点已经在上文中关于连接引脚描述。

该方法还可包括经由外口将焊膏分送到内部空腔内，并且执行焊膏的熔化操作，其中，在内部空腔中的焊膏在内部空腔内向下流动并且流到连接引脚的凸缘的接触侧上的凹槽内，由此，将引脚的凸缘部分的接触侧焊接到部件载体上，并且在连接引脚与部件载体之间实现电连接。

该方法可包括通过以下步骤同时安装部件载体的全部连接引脚：

将连接引脚的接触部分的相应自由接触端定位于在模具工具中设置的相对应的凹部中，

对于每个引脚，将引脚的锚固部分插入于部件载体的通孔中，

通过使引脚的锚固部分变形而将连接引脚同时锚固于部件载体中，通过在接触部分的自由端抵接模具工具中相对应凹部中的相应底表面时在插入于部件载体中的通孔中的引脚的锚固部分的自由端上同时施加力而实现引脚的锚固部分变形。

自然地，能同时安装全部连接引脚为一优点。这将加速安装过程并且节省成本。

该方法还可包括将焊膏经由相应连接引脚的外口分送到内部空腔，并且在将焊料分送到部件载体的全部连接引脚上之后，执行焊膏的熔化操作，其中，在内部空腔中的焊膏在内部空腔中向下流动并且流入到连接引脚的凸缘的接触侧上的凹槽内，由此，将每个引脚的凸缘部分的接触侧焊接到部件载体上并且实现在连接引脚与部件载体之间的电连接。

通过这种方法并且使用模具工具实现了以下优点：同时安装于部件载体中的所有连接引脚将具有带有端表面的接触端，其中在端表面之间具有高度的共面性。与预期的配合表面相比，这将能减小与部件载体的表面安装有关的公差。例如，当预期的配合表面为印刷电路板的表面时，PCB图案的焊接层可被制成更薄并且仍可得到可靠的连接。更薄的焊接层也将能以在部件之间更小的距离来表面安装部件并且也使用具有更细小间隙(腿距离)的部件。

最后，根据本发明的第三方面，限定了一种用于电子组件的部件载体，包括根据所限定的方法安装的连接引脚。

出于清楚原因，应当提出的是在本上下文中的词语部件载体应被理解为包括(但并无任何限制意义)具有一个或多个层并且形成部件载体的基板，或者适合于在上面安装电子部件，用于在其表面上印刷或者以其它方式产生电路图案从而得到印刷电路板、母板、部件板或类似物的任何其它类型的载体，或者基板/载体可用于不同的应用，例如承载功率模块、存储器模块、宽带模块等。

附图说明

将参考附图来做出本发明和仅以举例说明的方式给出的其实施例的详细描述，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的连接引脚的第一实施例；

图2示意性地示出了根据本发明的连接引脚的第二实施例；

图3以截面示出了根据第二实施例的连接引脚的侧视图；

图4示意性地示出了根据本发明的连接引脚的第一实施例的变型；

图5示意性地示出了根据本发明的连接引脚的第二实施例的变型；

图6示意性地示出了根据本发明的连接引脚的另一变型；

图7至图9示出了根据本发明的方法的步骤；以及

图10示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的第一实施例的连接引脚1并且在图2中示出了根据第二实施例的连接引脚10。在两个实施例中，连接引脚包括适合于插入于部件载体中的通孔内的锚固部分2、12(参考图7至图9)，接触部分3、13以及位于锚固部分与接触部分之间的凸缘部分4、14。在锚固部分2、12中设有内部空腔5、15。腔在锚固部分2、12的自由端具有外口6、16。

锚固部分2、12具有在内部空腔周围的壁8、18。壁具有分别形成变形区的至少两个壁部28、38。在图1中所示的第一实施例中，通过使壁部具有小于相邻壁部厚度的截面厚度而得到变形区。这可例如通过使内部空腔和锚固部分的外部形状在截面上具有不同的几何形状而实现。在图1和图4所示的示例中，连接引脚的外部形状为圆柱形。在径向截面中，内部形状为四分体，而外部形状为圆形，因此得到具有小于相邻壁部厚度的厚度的四个壁部28。由此，能由更薄的壁部得到变形区。可设想到几何形状的许多其它组合，得到具有不同壁厚的壁部并且因此形成变形区。

根据本发明的第二实施例，如图2和图3所示，通过在内部空腔15的壁18中设置至少两个壁开口36而实现变形区，从而弱化在开口之间的壁部并且因此导致形成变形区的两个壁部38。自然地，开口的数量和开口的精确位置可不同，开口的形状也不同。

在图4至图6中所示的变型中，内部空腔5、15也在锚固部分的与外口6、16相比的相对端并且与凸缘部分4、14相邻处具备内口7、17。

继续，凸缘部分4、14具有接触侧20、30，其适于抵接部件载体40，也参看图7至图9。所述接触侧具备与所述至少一个内口7、17连通的至少一个凹槽22、32，其中所述至少一个凹槽的每个凹槽22、32从所述至少一个内口7、17之一伸展到在凸缘部分4、14的外部轴向表面25、35中的相对应的凹槽开口24、34。

如图5和图6中所示并且根据第二实施例，内口17可与壁开口36连通，或者换言之，壁开口36也充当与凹槽32连通的内口17。但根据第二实施例还设想到具有与内口17分开的壁开口36。

如图4至图6所示，凹槽数量为二个或三个。但是，凹槽数量可不同，甚至多于三个，其形状和精确位置也可如此。内口的数量优选地应对应于凹槽数量。

图7至图9主要用于示出根据本发明的方法。图10示出了方法的流程图。

在图7中，示意性地示出了连接引脚10，在根据连接引脚的第二实施例的此示例中，其以其接触部分13的自由端19或接触端定位于在模具工具50的板54中形成的凹部52中。凹部52具有适应连接引脚的接触端19形状的深度和形状，使得接触端可容易地位于凹部52中，而同时，凹部52充当用于接触端19的引导装置使得在引脚在部件载体40中的锚固操作期间连接引脚10被充分地支承于凹部中。

然后利用引脚10的锚固部分12将连接引脚10插入于部件载体40的通孔42内。

在图8中还示出了通过在引脚的锚固部分12的自由端29上施加力而被锚固于部件载体40之后的连接引脚10，该力也将引脚的接触端19的端表面压成抵接凹部52的底表面。当力施加在自由端29上时，连接引脚的内部空腔15的的壁的变形区38变形以压配到通孔42内侧。

凹部52的底表面具有较高的硬度，其应在引脚锚固于部件载体中期间足以耐受施加在引脚上的力，而不会引起表面的任何变形。底表面也应具有高度的平坦度/平面度。

在图9中示出了在锚固于部件载体40中之后并且将焊膏分送于内部空腔15中之后并且当焊料经由凹槽流动并且通过凹槽开口出来时的焊接操作(如由图9中的焊缝所示)后的连接引脚10。连接引脚10然后机械地并且电气地连接到部件载体40。

在图10的流程图中也示出了这种方法，示出了该方法的不同步骤：

步骤1：将连接引脚的接触部分的自由接触端定位于在模具工具中设置的凹部中，

步骤2：将引脚的锚固部分插入于部件载体的通孔中，

步骤3：通过使引脚的锚固部分变形而将引脚锚固于部件载体中，通过在接触部分的自由端抵接模具工具中凹部中的底表面时在插入于部件载体中的通孔中的引脚的锚固部分的自由端上施加力而实现引脚的锚固部分变形，从而造成变形区在向外方向上变形，导致引脚的锚固部分压配到通孔中。

步骤4：从模具工具移除带有连接引脚的部件载体。

步骤5：经由连接引脚的外口将焊膏分送到引脚的内部空腔内。

步骤6：通过熔化焊膏来执行焊接操作。

步骤4可替代地在步骤5与步骤6之间执行。

在图9和图10中示出了仅在一个连接引脚上执行的方法。但是，根据本发明，部件载体的全部连接引脚可同时安装。这意味着在每个步骤，将对于所有连接引脚，优选地同时执行所描述的操作，之后继续到下一步骤。

本发明不应限于所图示的示例和实施例，而是在所附专利权利要求的范围内可以以多种方式修改，如本领域技术人员将认识到的那样。

Claims (13)

1. 一种用于安装于在部件载体中设置的通孔中的连接引脚，所述连接引脚包括：锚固部分，其适于通过非压配而插入于所述通孔内；接触部分，其适于延伸于所述通孔外侧；以及，凸缘部分，其适于抵接所述部件载体并且位于所述锚固部分与所述接触部分之间，其特征在于，在所述锚固部分中设置内部空腔并且所述锚固部分包括在所述内部空腔周围的壁，所述壁具有形成变形区的至少两个壁部并且当所述锚固部分插入于所述通孔中时所述壁部适于位于所述通孔中，使得当所述锚固部分插入于所述通孔中时在力施加于所述引脚的锚固部分的自由端上时，所述变形区在所述通孔内变形并且因此实现所述连接引脚在所述通孔内的压配。

2. 根据权利要求1所述的连接引脚，其特征在于，通过设置具有小于相邻壁部厚度的壁厚的至少一个壁部而形成所述变形区。

3. 根据权利要求1所述的连接引脚，其特征在于，在所述锚固部分的内部空腔周围的壁具备至少两个壁开口，所述至少两个壁开口在所述壁上具有弱化效果，并且由此所述壁显示了在所述开口之间形成变形区的壁部。

4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的连接引脚，其特征在于，所述内部空腔在所述引脚的锚固部分的自由端处具有外口。

5. 根据权利要求4所述的连接引脚，其特征在于，所述凸缘部分具有适于抵接所述部件载体的接触侧，其中，所述内部空腔具有与所述凸缘部分相邻的至少一个内口，其中，所述接触侧具备与所述内口连通的至少一个凹槽，并且其中，所述至少一个凹槽从所述内口伸展到所述凸缘部分的外部轴向表面中相对应的凹槽开口。

6. 根据权利要求3所述的连接引脚，其特征在于，所述内部空腔在所述引脚的锚固部分的自由端具有外口，其中，所述凸缘部分具有适于抵接所述部件载体的接触侧，其中，所述内部空腔具有与所述凸缘部分相邻、与所述内部空腔周围的壁中的至少两个壁开口之一连通的至少一个内口，其中，所述接触侧具备与所述至少一个内口连通的至少一个凹槽，其中，所述至少一个凹槽的每个凹槽从所述至少一个内口之一伸展到所述凸缘部分的外部轴向表面中相对应的凹槽开口。

7. 根据权利要求5或6所述的连接引脚，其特征在于，所述接触侧具备两个凹槽，其中，第一凹槽从第一凹槽开口到第二凹槽开口并且经由第一内口跨所述接触侧伸展，并且第二凹槽从第三凹槽开口经由第二内口到第四凹槽开口跨所述接触侧伸展。

8. 根据权利要求5或6所述的连接引脚，其特征在于，所述接触侧具备三个凹槽并且所述内部空腔具备三个内口，其中，第一凹槽从第一凹槽开口到第二凹槽开口并且经由第一内口跨所述接触侧伸展，第二凹槽从第三凹槽开口经由第二内口到第四凹槽开口跨所述接触侧伸展，并且第三凹槽从第五凹槽开口经由第三内口到第六凹槽开口跨所述接触侧伸展。

9. 一种用于将根据权利要求1至8中的任一项所述的连接引脚安装于用于电子组件的部件载体中所设置的通孔中的方法，包括：

将所述引脚的接触部分的自由接触端定位于在模具工具中设置的凹部中，

将所述引脚的锚固部分插入于所述部件载体的通孔中，

通过使所述引脚的锚固部分变形而将所述引脚锚固于所述部件载体中，通过在所述接触部分的自由端抵接所述模具工具中凹部中的底表面时在插入于所述部件载体中的通孔中的所述引脚的所述锚固部分的自由端上施加力而实现所述引脚的锚固部分变形，从而造成所述变形区在向外方向上变形，导致所述引脚的锚固部分压配到所述通孔中。

10. 根据权利要求9所述的方法，包括经由所述外口将焊膏分送到所述内部空腔内并且执行所述焊膏的熔化操作，其中，在所述内部空腔中的焊膏在所述内部空腔中向下流动并且流入到在所述连接引脚的凸缘的接触侧上的所述凹槽内，由此，将所述引脚的凸缘部分的接触侧焊接到所述部件载体上并且在所述连接引脚与所述部件载体之间实现电连接。

11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：通过以下步骤同时安装部件载体的所有连接引脚：

将所述连接引脚的接触部分的相应自由接触端定位于在模具工具中设置的相对应的凹部中，

对于每个引脚，将所述引脚的锚固部分插入于所述部件载体的通孔中，

通过使所述引脚的锚固部分变形而将所述连接引脚同时锚固于所述部件载体中，通过在所述接触部分的自由端抵接所述模具工具中相对应凹部中的相应底表面时在插入于所述部件载体中的所述通孔中的引脚的所述锚固部分的自由端上同时施加力而实现所述引脚的锚固部分变形。

12. 根据权利要求11所述的方法，包括经由所述相应连接引脚的外口将焊膏分送到所述内部空腔内并且在已将焊料分送到部件载体的所有连接引脚之后执行所述焊膏的熔化操作，其中，在所述内部空腔中的焊膏在所述内部空腔中向下流动并且流入到所述连接引脚的凸缘的接触侧上的所述凹槽内，由此，将每个引脚的凸缘部分的接触侧焊接到所述部件载体上并且在所述连接引脚与所述部件载体之间实现电连接。

13. 一种用于电子组件的部件载体，包括根据权利要求9至12中的任一项所述安装的连接引脚。

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