CN104521068A - 压入式接触器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电接触器，其特别实施为用于电路载体(10)的压入销(16)。所述压入销包括至少一个压入区(14)，其上可接触导体电路(30)。压入销(16)或者由Al实心材料(36)制造，或者包含至少一个Al材料段(40)，或者由具有Cu外壳涂层(48)的Al实心材料(36、46)实现。

Description

压入式接触器
背景技术
DE 10 2009 042 385 A1涉及一种插头设备，用于通过将该插头设备直接插入印刷电路板接触开口中的印刷电路板接触孔内而电连接导体与印刷电路板。为此该插头设备具有固定区和用于从导体向印刷电路板传输电流的传输区。传输区或者整个插头设备可以由铝制造。作为该插头设备的使用目的提到汽车应用，其中例如存在大的机械负荷并且传输强电流。
DE 10 2005 018 780 A1公开了一种板式连接接口，该板式连接接口在接口具有大的保持力的情况下具有稳定的电接触。该接口可以是压配合接口或者是压入式接口，其被放入或者夹入用于印制电路或者印刷电路板的总线内并且与一个薄板电连接。由此从电池传输电流或者无焊点地传输电信号。所述接口用导电材料、例如用铝合金制造并且通过冲制和压制该导电材料成形。该接口为电连接器箱(例如连接插座或者保险盒)内的开关电路的总线提供电能，并且控制电子元件，例如保险装置或者继电器。总线可以设置在电连接器箱中，该电连接器箱设置在机器间中或者在车辆内部设备下面。
DE 10 2009 008 118 A1公开了一种用于在印刷电路板上建立电接触的方法，其中该接触通过在压入销和金属化了的印刷电路板开口之间的传力连接而建立，所述压入销具有压入区和接触区。整个压入销或者仅压入区可以以用铝涂层的方式构造。
在当今能够在市场上得到的用于汽车应用的控制设备中，外围设备和电路载体经常借助压入连接或者切割夹持连接-所谓的冷接触技术(KKT)-而连接。借助压入连接的冷接触技术表示为对于钎焊技术、例如THT方法(Through-Hole Technology(通孔插装技术))的一种低成本的和坚固的备选方案。此外在使用压入连接的情况下能够实现盲接合，这例如在接触位于顶盖中的部件的情况下需要。当今在采用冷接触技术途径的压入连接的范围内，使用具有相应的端部表面(例如电镀的锡)的铜和各种铜合金(例如CuNiSi和CuSn6)。
发明内容
根据本发明，建议一种电接触器，特别是用于电路载体的压入销。该电路载体具有至少一个压入区，在该压入区上可接触导体电路。本发明建议的压入销可以由铝实心材料制造，可选地是该压入销可以包含铝材料段，或者也作为由铝实心材料制造的压入销构造，该压入销设有涂层，特别是滚压包层的铜外壳涂层。在本发明建议的、以冷接触技术途径与电路载体连接的压入销的一种优选的实施变型方案中，在压入销的第一实施变型方案中可以用电镀的涂层敷在铝实心材料上。该电镀的涂层可以涉及NiAu或者Sn。
在本发明建议的压入销的另一种实施变型方案中，所述压入销作为“夹心的”构件制造并且按顺序例如包括由铜材料制造的弹性区，该弹性区在电路载体内被压入相应的压入区中。在压入销的该第一段上例如连接一个铝段，在该铝段内存在压入销的一个偏转区。该偏转区例如指压入销的一个这样的区域，压入销在该区域内例如经受90°偏转，并且从竖直的延伸例如转变为水平的延伸。代替所述90°偏转，压入销的偏转根据需要和应用场合也可以采用其他的角度延伸。
在该实现压入销的偏转的Al段上可以再连接一个导线段，该导线段由Cu或者由Cu合金制造。因此压入销在其第二实施变型方案中表示为一种混合构件。
在本发明建议的压入销的另一个第三实施变型方案中，所述压入销例如同样能够类似第一实施变型方案地由Al实心材料制造。根据第三实施变型方案，在该Al材料的外表面上可以设置Cu外壳涂层。该Cu外壳涂层的设置优选以冷滚轧包层技术的途径进行。根据第三实施变型方案得到一种压入销，其机械特性基本上通过Al材料表征。
弹性区，亦即压入销在电路载体中的压入区，通过两个曲臂构成，它们通过一个开口彼此分开。由于这些曲臂的弹性，它们例如能够通过超声支持安装到电路载体的相应的压入区中，使得能够更好地将氧化物从铝材料分开。
本发明的优点
本发明建议的解决方案的特征特别在于，通过使用铝代替铜或者铜合金，铝材料具有比Cu小的E模量，从而具有较小的刚性。因此在相同几何结构的情况下与铜材料相比关于E模量和刚性能够调整到更好的值。这再次导致由于温度变化以热机械方式感生的应力能够被更好地消除。本发明建议的压入销能够以有利的方式一如既往地用带状材料制造，这伴随这样的优点：不必改变工具或者被证明可行的制造过程。为可靠地除去氧化物，可以将本发明建议的压入销在其上面概述的三个实施变型中使用超声支持安装到电路载体的相应的压入区中。
关于本发明建议的压入销的制造性应该强调，电接触或者插接连接会需要耐摩擦腐蚀的表面。这种表面例如在制造技术上能够如下实现：能够借助电镀施加的涂层提高完整的带、亦即原料或者部分已经冲制的压入销的质量。所述电镀的涂层例如可以涉及NiAu、Sn、NiPdAu等。
通过根据本发明建议的解决方案能够极大地改善通过在外围设备、结构元件和电路载体之间的插接连接给出的、以冷接触途径建立的电连接的坚固性或者持久性。通过本发明的实施变型方案能够在电子控制装置中代替或者改善现有的压入销组合配置。
本发明建议的解决方案可以作为抗介质的压入销例如在车辆传动机构内的使用中找到需要的应用，通过可以代替铜而使用代用材料铝，能够实现成本方面的优点。
通过压入销的混合形式实现一方面的必要的机械稳定性和另一方面的根据应用所需的导电性能之间的优化关系。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明。其中示出：
图1示出本发明建议的由铝实心材料制造的压入销的第一实施变型方案；
图2示出本发明建议的压入销的另一个第二实施变型方案，这里作为混合的、或者夹心的构件；以及
图3示出本发明建议的压入销的第三实施变型方案，其中铝实心材料设有电镀涂层。
具体实施方式
从图1的示图中可得知本发明建议的、由铝实心材料制造的压入销的第一实施变型方案。
图1示出一个电路载体10，其中在电路载体10的载体衬底中嵌入导体电路30。在电路载体10内延伸的导体电路30与接触面32连接。接触面32在自身方面由接合面28包围，该接合面补充电路载体10中的压入开口12。从图1的截面图中看出，压入开口12连续地通过电路载体10从该电路载体的上侧延伸至其下侧。压入开口12表示出一个压入区14，压入销16被压入到该压入区中。图1示图中的压入销16涉及这样的压入销，其连续地由铝材料36制造。由铝实心材料制造的连续的压入销16在超声波支持下被压入电路载体10的压入区14中。通过超声支持能够以可靠的方式去除连续的的压入销34的铝材料36的氧化物。本发明建议的解决方案的第一实施变型方案的压入销16的压入以冷接触技术的途径进行。
从图1的示图中得知，压入销具有一个90°的偏转部18。例如从图1可得知，该偏转部18由压入销16的铝实心材料36构成。在压入销16的伸入压入区14的压入开口12中的端部，压入销16具有弹性区20。该弹性区20在铝材料36中通过第一曲臂22以及第二曲臂24限定。在两个曲臂22和24之间具有开口26。两个曲臂22和24具有弹性的特性并且在将压入销16组装在压入开口12中之后接触接触面32。图1中示出的由铝实心材料36制造的压入销可以具有完全的或者部分的电镀涂层。适宜的表面例如是NiAu和Sn。
图2示出本发明建议的压入销的另一个、第二实施变型方案，该压入销构造成混合的或者夹心的构件。
正如能够从图2的示图中得知的那样，该压入销16涉及这样的压入销，其具有一个铜(Cu)弹簧区38，在该Cu弹簧区38上连接一个由铝实心材料36制造的偏转区40，该偏转区40再次过渡到一个Cu导线段42。图2示图中的、根据本发明建议的解决方案的第二实施变型方案的压入销的几何结构和图1示图中的由铝实心材料36制造的压入销16的几何结构相同。
如图2所示，根据压入销16的第二实施变型方案，偏转部18同样位于压入销16的由铝制造的分段40内。根据图2的实施变型方案的电路载体10类似根据图1的电路载体10构造。在电路载体10的载体衬底中延伸有嵌入的导体电路30，导体电路与接触面32连接，接触面32由接合面28包围。接合面28最后限定出压入开口12，压入开口12位于电路载体10的压入区14内。类似图1的示图，压入开口12完全通过电路载体10延伸，也就是说从电路载体的上侧延伸到电路载体的下侧。
与图1的示图不同，在图2中示出的第二实施变型方案的压入销16中，Cu弹簧区38不是用铝而是用铜制造。图2示出的铝偏转区40具有这样的优点：在偏转部18的区域内在相同的几何结构的情况下与铜材料相比具有较小的E模量从而具有较小的刚性。由此也能够在配置根据图2的第二实施变型方案的压入销16的情况下更好地消除由于温度变化以热机械方式感生的应力。
图3示出本发明建议的由铝实心材料制造的、具有滚轧包层涂层的压入销的另一个第三实施变型方案。
从图3可以得知，那里示出的压入销16基本上同样由Al基础材料36制造，然而在它的全部表面上设有外壳涂层48，其例如可以用铜通过滚轧包层法形成。图3中描绘的实施变型方案的压入销16的机械特性基本上通过铝材料36、46限定。在根据图3的第三实施变型方案中，压入销16的几何结构也基本上与根据图1和图2的上述实施变型方案的压入销16的几何结构相同。
与此类似，构造压入销16的弹性区20，该弹性区20在开口26的区域中在第一曲臂22或者第二曲臂24的内侧和外侧上设有例如铜制的外壳涂层48。根据图3的电路载体10包括多个单独的、嵌入其内部的导体电路60，这些导体电路与接触面32电连接，接触面32在自身方面由接合面28包围，接合面28在电路载体10中限定出压入区14的压入开口12。
与根据图2和图3的压入销16的实施变型方案相关联地还应该提及，将压入销16借助超声波支持组装到压入区14的压入开口12中。通过在冷装配压入销16的情况下使用超声波能够可靠地去除否则会在铝材料上残留的氧化物。
根据图1到图3的压入销16的全部实施变型方案共同的是，压入销16可以和迄今的方法一样由带状材料制造。这点提供这样的优点：能够不加改变地保留工具和被证明可行的制造过程。对于插接连接要求耐摩擦腐蚀的表面的情况，可以借助电镀施加的涂层使上述带状材料或者已经部分地冲制的压入销提高质量。这种耐摩擦腐蚀的表面略举数种例如有NiAu、Sn、NiPdAu。通过本发明建议的根据上述实施变型方案的压入销16能够极大地提高连接部位的坚固性从而极大地提高使用寿命。所述连接部位可以涉及这样的位置，其表示为一方面在外围设备和结构元件之间的插接连接，以及另一方面与电路载体10的插接连接。通过本发明建议的解决方案能够以有利的方式补充电子控制装置中的现有的压入销组合配置。本发明建议的解决方案特别能够在抗介质设计的压入技术的范围内使用，正如这例如在车辆的传动机构控制中使用时要求的那样。代用材料铝取代迄今使用的铜，由此能够以不可忽略的程度节省材料成本，因为铝与铜相比是更成本低的基础材料。通过本发明建议的解决方案能够减轻或者减小以热机械方式感生的负荷，使得以冷接触技术的途径产生的电的插接连接就其持久性而言被极大地改善。同样可以想到，还实现另外的层序列，也就是说由Cu、Al、Cu和Al组成的层复合结构。代替Cu和Al，与制造混合压入销相关地还可以想到其他的材料配对，例如Ni、Cu和Au。

Claims (10)

1.电接触器，特别是用于电路载体(10)的压入销(16)，所述电路载体(10)具有至少一个压入区(14)，在该压入区(14)上能够接触导体电路(30)，其特征在于，所述压入销(16)由铝实心材料(36、46)制造，或者包含铝材料段(40)，或者由具有Cu外壳涂层(48)的铝实心材料(36、46)实现。
2.根据权利要求1所述的电接触器，其特征在于，所述压入销(16)由Al实心材料(36)制造，并且敷有电镀的涂层。
3.根据前述任意一项权利要求所述的电接触器，其特征在于，所述电镀的涂层包含NiAu和/或Sn和/或NiPdAu和/或Ag。
4.根据前述任意一项权利要求所述的电接触器，其特征在于，所述压入销(16)按顺序包括Cu弹性区(38)、Al偏转区(40)和Cu导线段(42)。
5.根据前述任意一项权利要求所述的电接触器，其特征在于，偏转部(18)位于所述Al偏转区(40)中。
6.根据前述任意一项权利要求所述的电接触器，其特征在于，所述压入销(16)具有弹性区(20)，该弹性区(20)通过第一曲臂(22)和第二曲臂(24)构成。
7.根据前述任意一项权利要求所述的电接触器，其特征在于，所述Al实心材料(46)设有由NiPdAu构成的涂层(48)，或者所述Al实心材料(46)设有滚轧包层的铜外壳涂层(48)。
8.用于制造根据权利要求1至7中任一项或者多项所述的电接触器的方法，其特征在于，以超声波支持的方式将所述压入销(16)压入所述压入开口(12)中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，由带状材料冲制压入销(16)。
10.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，带状材料或者冲制而成的压入销(16)通过电镀涂层耐摩擦腐蚀地进行涂层。
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