FR2628574A1 - Single-component contact pin for connecting PCB - has two blades engaging hole in PCB, with elastic stripes coupled by bridges and receiving male contact - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un contact pour connecteur, ainsi qu'un connecteur comprenant de tels contacts. The present invention relates to a connector contact, as well as a connector comprising such contacts.
On utilise actuellement, pour le montage sur des circuits imprimés, des connecteurs ayant un grand nombre de broches de contact très rapprochées. L'un des pas les plus couramment utilisés actuellement est un pas de 2,54 mm, et les contacts utilisés dans ces connecteurs doivent avoir de très faibles dimensions. L'invention concerne un contact destiné à un tel connecteur et comprenant un élément mâle d'enfichage, le connecteur étant destiné à être enfiché sur une plaquette ou carte de circuit imprimé puis soudé à celui-ci par les éléments mâles d'enfichage. Connectors having a large number of very close contact pins are currently used for mounting on printed circuits. One of the most commonly used pitch is a 2.54 mm pitch, and the contacts used in these connectors must be very small. The invention relates to a contact intended for such a connector and comprising a male plug element, the connector being intended to be plugged into a wafer or printed circuit board and then soldered thereto by the male plug elements.
On connaît déjà des contacts pour connecteur, formés en une seule pièce, chaque contact comprenant un élément mâle d'enfichage prolongeant un second élément de contact. There are already known connector contacts, formed in one piece, each contact comprising a male plug element extending a second contact element.
L'élément mâle d'enfichage est destiné à pénétrer dans un trou d'une plaquette de circuit imprimé et aboutit, du côté du second élément de contact, à un organe d'appui délimitant une surface d'appui sur une première surface d'une plaquette de circuit imprimé, cette surface étant sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément mâle d'enfichage. L'élément mâle d'enfichage est d'un type qui comprend deux lamelles disposées de part et d'autre d'un axe longitudinal de l'élément d'enfichage, l'une des lamelles au moins ayant, à partir de la surface d'appui, une première partie sensiblement parallèle à l'axe longitudinal, une seconde partie qui s'écarte de l'axe longitudinal, et une troisième partie qui se rapproche de l'axe longitudinal, vers une pointe formée par l'élément d'enfichage.The male plug element is intended to penetrate a hole in a printed circuit board and leads, on the side of the second contact element, to a support member delimiting a support surface on a first surface of a printed circuit board, this surface being substantially perpendicular to the longitudinal axis of the male plug element. The male plug-in element is of a type which comprises two strips arranged on either side of a longitudinal axis of the plug-in element, at least one of the strips having, from the surface support, a first part substantially parallel to the longitudinal axis, a second part which deviates from the longitudinal axis, and a third part which approaches the longitudinal axis, towards a point formed by the element d 'plugging in.
Les éléments mâles d'enfichage de ces contacts présentent des inconvénients, car la variation d'épaisseur de la plaquette de circuit imprimé, dans les plages de tolérances habituelles, provoque parfois une mauvaise retenue des éléments mâles d'enfichage, si bien que le connecteur peut être soudé en position inclinée par rapport à la plaquette de circuit imprimé. En outre, lorsqu'ils ont pénétré dans les trous de la plaquette de circuit imprimé, ces éléments mâles d'enfichage ne peuvent le plus souvent pas être retirés, car la deuxième partie se coince contre la surface opposée à la surface d'appui. I1 n'est donc pas possible de retirer le connecteur s'il a été introduit de façon erronée, sans détérioration du connecteur et/ou de la plaquette. The male plug-in elements of these contacts have drawbacks, because the variation in thickness of the printed circuit board, within the usual tolerance ranges, sometimes causes poor retention of the male plug-in elements, so that the connector can be soldered in an inclined position relative to the printed circuit board. In addition, when they have penetrated into the holes in the printed circuit board, these male plug-in elements cannot usually be removed, since the second part gets stuck against the surface opposite the bearing surface. It is therefore not possible to remove the connector if it has been inserted incorrectly, without damaging the connector and / or the wafer.
On connaît aussi des contacts ayant des éléments mâles d'enfichage de type non élastique ou comprenant simplement deux languettes écartées élastiquement mais n'ayant pas de saillie. Dans ce cas, la force de retenue est trop faible pour que les plaquettes de circuit imprimé, portant des connecteurs et transportées vers un poste de soudage, ne présentent pas de nombreux défauts dus à une trop faible force de retenue des connecteurs. Contacts are also known which have male plug-in elements of the non-elastic type or which simply comprise two tabs which are spaced apart elastically but which have no projection. In this case, the retaining force is too low for the printed circuit boards, carrying connectors and transported to a soldering station, not to exhibit many defects due to too low a retaining force for the connectors.
L'invention concerne un contact du type précité, destiné à remédier aux inconvénients des dispositifs connus. Plus précisément, l'invention concerne un contact qui donne toujours une force suffisante de retenue, malgré les variations d'épaisseur des plaquettes de circuit imprimé dans une plage déterminée de tolérances. Ces éléments mâles d'enfichage ne se bloquent jamais dans les plaquettes de circuit imprimé et peuvent toujours être retirés, par exemple en cas de positionnement erroné avant soudage. La force d'enfichage nécessaire à leur mise en place n'est pas excessivement grande, et la force de retenue est toujours suffisante, sans être grande au point d'empêcher l'extraction d'un connecteur d'une plaquette de circuit imprimé, même lorsque ce connecteur comprend de très nombreuses broches (plusieurs dizaines). The invention relates to a contact of the aforementioned type, intended to remedy the drawbacks of known devices. More specifically, the invention relates to a contact which always gives a sufficient retaining force, despite the variations in thickness of the printed circuit boards within a determined range of tolerances. These male plug-in elements never get stuck in the printed circuit boards and can always be removed, for example in the event of incorrect positioning before welding. The insertion force necessary for their installation is not excessively large, and the retaining force is always sufficient, without being so great as to prevent the extraction of a connector from a printed circuit board, even when this connector includes very many pins (several tens).
Plus précisément, l'invention concerne un contact pour connecteur, formé en une seule pièce et ayant les caractéristiques indiquées précédemment, c'est-à-dire comprenant une première partie sensiblement parallèle à l'axe longitudinal, une seconde partie s'écartant de l'axe longitudinal, et une troisième partie segrapprochant de l'axe longitudinal vers une pointe de l'élément d'enfichage. More specifically, the invention relates to a connector contact, formed in one piece and having the characteristics indicated above, that is to say comprising a first part substantially parallel to the longitudinal axis, a second part deviating from the longitudinal axis, and a third part which approaches the longitudinal axis towards a point of the plug element.
Selon l'invention, la seconde partie forme un angle inférieur à 15 avec l'axe lonqitudinal, la troisième partie forme un angle inférieur à 200 avec l'axe longitudinal, et la transition entre la seconde et la troisième partie est arrondie et a, à sa surface externe, un rayon de courbure supérieur à 30 % du diamètre du trou formé dans le circuit imprimé et dans lequel est introduit l'élément mâle d'enfichage.According to the invention, the second part forms an angle less than 15 with the longitudinal axis, the third part forms an angle less than 200 with the longitudinal axis, and the transition between the second and the third part is rounded and a, at its external surface, a radius of curvature greater than 30% of the diameter of the hole formed in the printed circuit and into which the male plug-in element is introduced.
Bien que l'invention ne soit pas limitée par l'explication du rôle de ces différentes caractéristiques, on considère que chaque caractéristique de l'invention a une action prépondérante pour la solution de l'un des problèmes posés par la technique antérieure, comme l'indiquent les paragraphes qui suivent, bien qu'il faille noter qu'en réalité ces diverses caractéristiques participent chacune à l'obtention de plusieurs effets et du résultat global. Although the invention is not limited by the explanation of the role of these various characteristics, it is considered that each characteristic of the invention has a preponderant action for the solution of one of the problems posed by the prior art, such as the 'indicate the following paragraphs, although it should be noted that in reality these various characteristics each participate in obtaining several effects and the overall result.
La première caractéristique, selon laquelle l'angle formé par la seconde partie avec l'axe longitudinal est inférieur à 150, empêche le blocage des éléments mâles d'enfichage lorsqu'ils ont pénétré dans le trou d'un circuit imprimé, et donne une marge suffisante pour compenser les effets de la variation d'épaisseur d'une plaquette de circuit imprimé dans une plage normale de tolérances. The first characteristic, according to which the angle formed by the second part with the longitudinal axis is less than 150, prevents blocking of the male plug elements when they have entered the hole of a printed circuit, and gives a sufficient margin to compensate for the effects of varying the thickness of a printed circuit board within a normal range of tolerances.
La seconde caractéristique, selon laquelle l'angle formé par la troisième partie avec l'axe longitudinal est inférieur à 20 , permet l'utilisation d'une force d'enfichage suffisamment faible. The second characteristic, according to which the angle formed by the third part with the longitudinal axis is less than 20, allows the use of a sufficiently low insertion force.
La troisième caractéristique, selon laquelle la transition entre la seconde et la troisième partie a un rayon de courbure relativement grand, assure l'application d'une force de retenue suffisamment faible lorsque l'élément d'enfichage doit être retiré de la plaquette de circuit imprimé. The third characteristic, according to which the transition between the second and the third part has a relatively large radius of curvature, ensures the application of a sufficiently small retaining force when the plug element must be removed from the circuit board. printed.
En outre, il est avantageux que, à proximité de la surface d'appui, le contact comprenne, du côté de la surface d'appui opposé à l'élément d'enfichage, une languette d'arrêt de soudure qui est sensiblement perpendicu laire à l'axe longitudinal de l'élément mâle d'enfichage. In addition, it is advantageous that, near the bearing surface, the contact comprises, on the side of the bearing surface opposite the plug element, a weld stop tab which is substantially perpendicular to the surface. to the longitudinal axis of the male plug-in element.
Dans un mode de réalisation, l'élément mâle d'enfichage a deux lamelles identiques, disposées l'une en face de l'autre symétriquement par rapport à un plan longitudinal passant entre les deux lamelles. Dans un autre mode de réalisation, les deux lamelles sont décalées parallèlement à ce plan, si bien qu'elles ne sont pas l'une en face de l'autre. Dans un autre mode de réalisation, une seule des lamelles a la configuration indiquée, et l'autre peut être rectiligne. In one embodiment, the male plug element has two identical strips, arranged one opposite the other symmetrically with respect to a longitudinal plane passing between the two strips. In another embodiment, the two strips are offset parallel to this plane, so that they are not one opposite the other. In another embodiment, only one of the slats has the configuration shown, and the other can be straight.
I1 est en outre avantageux que le second élément de contact soit d'un type qui comporte
- deux joues élastiques placées l'une en face de l'autre et délimitant un logement pour un élément mâle de contact,
- un pontet externe placé à l'extrémité opposée à l'élément mâle d'enfichage et solidaire des deux joues, d'un côté du logement délimité par ces deux joues,
- un pontet interne placé à l'extrémité proche de l'élément mâle d'enfichage et solidaire des deux joues, du même côté du logement que le pontet externe, et
- une languette élastique ayant une partie solidaire de l'un des pontets et une extrémité libre tournée vers l'autre pontet, la languette s'écartant du logement de son extrémité solidaire d'un pontet vers son extrémité libre.It is further advantageous for the second contact element to be of a type which comprises
- two elastic cheeks placed one opposite the other and delimiting a housing for a male contact element,
- an external trigger guard placed at the opposite end to the male plug element and secured to the two cheeks, on one side of the housing delimited by these two cheeks,
an internal trigger guard placed at the end close to the male plug element and secured to the two cheeks, on the same side of the housing as the external trigger guard, and
- An elastic tongue having a part secured to one of the bridges and a free end facing the other bridge, the tongue deviating from the housing of its end secured to a bridge towards its free end.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel
la figure l est une vue en plan d'un contact ayant un élément mâle d'enfichage selon l'invention
la figure 2 est une élévation latérale du contact de la figure l ;
la figure 3 représente une partie du contact de la figure 1, indiquant divers paramètres utiles pour la détermination des caractéristiques.de l'invention ; et
la figure 4 est une vue partielle en plan d'une variante de contact selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawing in which
FIG. 1 is a plan view of a contact having a male plug element according to the invention
Figure 2 is a side elevation of the contact of Figure 1;
Figure 3 shows a part of the contact of Figure 1, indicating various parameters useful for determining the characteristics of the invention; and
Figure 4 is a partial plan view of a contact variant according to the invention.
Le contact représenté sur les figures 1 et 2 comporte un élément mâle d'enfichage 10 et un élément femelle 12. L'invention concerne essentiellement l'élément mâle 10. The contact shown in FIGS. 1 and 2 comprises a male plug element 10 and a female element 12. The invention essentially relates to the male element 10.
Il est destiné à être introduit dans un trou d'un circuit imprimé, et le contact vient normalement en appui contre une surface du circuit imprimé, cette surface d'appui étant repérée par la référence 14. L'élément d'enfichage comporte, à partir de la surface d'appui 14, une partie 16 sensiblement rectiligne et parallèle à l'axe longitudinal 15 de l'élément mâle d'enfichage (voir figure 3), une seconde partie 18 qui s'écarte de l'axe 15 et forme un angle A avec lui (figure 3), et une troisième partie 20 qui se rapproche de l'axe 15 et forme un angle B avec lui. On note aussi que les parties supérieures des lamelles de l'élément d'enfichage peuvent avoir un renflement (22) permettant un meilleur coincement du contact à l'extrémité du trou formé dans le circuit imprimé.It is intended to be introduced into a hole in a printed circuit, and the contact normally comes to bear against a surface of the printed circuit, this support surface being identified by the reference 14. The insertion element comprises, at starting from the bearing surface 14, a part 16 substantially straight and parallel to the longitudinal axis 15 of the male plug element (see FIG. 3), a second part 18 which departs from the axis 15 and forms an angle A with it (FIG. 3), and a third part 20 which approaches the axis 15 and forms an angle B with it. It is also noted that the upper parts of the lamellae of the plug element can have a bulge (22) allowing better wedging of the contact at the end of the hole formed in the printed circuit.
Au-delà de la surface d'appui 14, c'est-à-dire en dehors du circuit imprimé, l'élément femelle comporte avantageusement une languette 24 ayant pour rôle d'empêcher la remontée de soudure. En effet, lors du fonctionnement, les contacts étant retournés par rapport à la position des figures 1 et 2, l'élément mâle 10 d'enfichage pénétre vers le bas dans une plaquette de circuit imprimé, et une portion de la- seconde partie 18 et la troisième partie 20 dépassent sous le circuit imprimé et sont mises au contact de soudure fondue, au niveau de la face inférieure du circuit imprimé.Grâce au petit espace délimité entre les deux lamelles de l'élément mâle d'enfichage 10 et qui aboutit à un espace 26 qui s'élargit et se termine au niveau de la languette 24, la soudure peut remonter non seulement entre les deux lamelles mais aussi autour de cellesci, dans le trou du circuit imprimé, par effet capillaire, et remplit l'espace 26 mais-ne remonte pas au-delà de la languette 24. Cette remontée de soudure permet une fixation très robuste du contact et en conséquence.du connecteur qui le comprend lorsque la soudure s'est solidifiée. Beyond the bearing surface 14, that is to say outside the printed circuit, the female element advantageously comprises a tongue 24 having the role of preventing the rise of solder. In fact, during operation, the contacts being turned over relative to the position of FIGS. 1 and 2, the male plug-in element 10 penetrates downwards into a printed circuit board, and a portion of the second part 18 and the third part 20 protrude under the printed circuit and are brought into contact with molten solder, at the level of the lower face of the printed circuit. Thanks to the small space delimited between the two strips of the male plug element 10 and which terminates at a space 26 which widens and ends at the level of the tongue 24, the solder can rise not only between the two lamellae but also around them, in the hole of the printed circuit, by capillary effect, and fills the space 26 but-does not go back beyond the tongue 24. This welding up allows a very robust fixing of the contact and consequently of the connector which includes it when the solder has solidified.
L'invention repose essentiellement sur une réalisation particulière des différentes parties de l'élément mâle 10 d'enfichage: En effet, les contacts connus présentent de nombreux inconvénients qui sont essentiellement une difficulté d'introduction de l'élément d'enfichage dans les trous du circuit imprimé, un blocage des éléments d'enfichage lorsqu'ils ont été enfoncés,-si bien qu'un connecteur qui est mal positionné ne peut pas être retiré, une mauvaise retenue du connecteur une fois qu'il a été enfiché, c'est-à-dire que le connecteur peut s'incliner à droite et à gauche, et des résultats qui varient avec l'épaisseur des circuits imprimés, pour une même épaisseur nominale. The invention essentially rests on a particular embodiment of the different parts of the male plug-in element 10: In fact, the known contacts have many drawbacks which are essentially a difficulty in introducing the plug-in element into the holes. of the printed circuit, blocking of the plug-in elements when they have been inserted, -if a connector which is improperly positioned cannot be removed, improper retention of the connector once it has been inserted, c that is to say that the connector can tilt to the right and to the left, and results which vary with the thickness of the printed circuits, for the same nominal thickness.
L'invention remédie à tous ces inconvénients par combinaison de trois caractéristiques. D'abord, l'angle A formé par la seconde partie avec l'axe longitudinal 15 de l'élément mâle d'enfichage est inférieur à 150. Un tel angle donne une plage suffisante de tolérances pour que le contact puisse être utilisé avec tous les circuits imprimés correspondant à une épaisseur nominale, quelles que soient les variations d'épaisseur dans la plage normale de tolérances. En outre, cette valeur de l'angle A permet l'extraction d'un connecteur qui aurait été introduit par erreur avec une force suffisamment faible de retenue pour que ni les contacts du connecteur ni les trous du circuit imprimé ne soient détériorés. The invention overcomes all these drawbacks by combining three characteristics. First, the angle A formed by the second part with the longitudinal axis 15 of the male plug element is less than 150. Such an angle gives a sufficient range of tolerances so that the contact can be used with all the printed circuits corresponding to a nominal thickness, whatever the variations in thickness within the normal range of tolerances. In addition, this value of the angle A allows the extraction of a connector which would have been introduced by error with a sufficiently low retaining force so that neither the contacts of the connector nor the holes of the printed circuit are damaged.
Ensuite, l'angle B formé par la troisième partie est inférieur à 200. Cette caractéristique permet l'introduction d'un connecteur dans les trous d'une plaquette de circuit imprimé sans application d'une force excessive. Cet angle est cependant suffisamment grand pour que l'élément mâle d'enfichage ne dépasse pas excessivement sous la plaquette de circuit imprimé. Then, the angle B formed by the third part is less than 200. This characteristic allows the introduction of a connector into the holes of a printed circuit board without applying excessive force. This angle is however large enough that the male plug-in element does not protrude excessively under the printed circuit board.
Enfin, la transition entre la seconde et la troisième partie ne forme-pas un angle net à la surface externe mais au contraire a un rayon de courbure, comme indiqué par le cercle 19, ce rayon de courbure n'étant pas inférieur à 30 % du diamètre du trou dans lequel est disposé l'élément mâle d'enfichage. Cet arrondi évite-le blocage de l'élément mâle d'enfichage, et participe aussi à l'obtention de forces suffisantes et non excessives de retenue. Finally, the transition between the second and the third part does not form a sharp angle on the external surface but on the contrary has a radius of curvature, as indicated by the circle 19, this radius of curvature being not less than 30% the diameter of the hole in which the male plug-in element is placed. This rounding prevents blocking of the male plug-in element, and also participates in obtaining sufficient and not excessive retaining forces.
Dans un mode de réalisation particulier, l'élément femelle 12 du contact est du type décrit dans la demande de brevet français nO 86.10 183. Plus précisément, cet élément femelle de contact comprend deux joues élastiques 28, placées l'une en face de l'autre et delimitant entre elles un logement pour un élément mâle. Un pontet externe 30 est solidaire des deux joues à une extrémité de celles-ci et un pontet interne 32 est solidaire des deux joues à leur autre extrémité. De cette manière, les deux joues, qui sont déformées vers le logement, peuvent fléchir élastiquement suivant leur longueur.Une languette élastique 34 a une extrémité solidaire du pontet externe 30 et une extrémité interne qui est libre et qui s'écarte du corps de l'élément femelle 12 et permet ainsi le blocage du contact dans un corps isolant de connecteur, avantageusement formé d'une matière plastique moulée. In a particular embodiment, the female contact element 12 is of the type described in French patent application No. 86.10 183. More specifically, this female contact element comprises two elastic cheeks 28, one placed opposite the 'other and delimiting between them a housing for a male element. An external trigger guard 30 is secured to the two cheeks at one end thereof and an internal trigger guard 32 is secured to the two cheeks at their other end. In this way, the two cheeks, which are deformed towards the housing, can flex elastically along their length. An elastic tongue 34 has one end secured to the external bridge 30 and an internal end which is free and which deviates from the body of the 'female element 12 and thus allows blocking of the contact in an insulating connector body, advantageously formed of a molded plastic.
L'ensemble du contact est avantageusement fabriqué directement dans une bande formée par exemple de bronze ou de laiton. Son épaisseur est par exemple de 0,2 mm. Le procédé de fabrication est le même que celui qui est décrit dans la demande précitée de brevet français, et on ne le décrit donc pas à nouveau. Dans un exemple de dimensions, les plaquettes de circuit imprimé ont une épaisseur telle que la surface opposée à la surface d'appui 14 se trouve au niveau de la seconde partie 18. La largeur des lamelles, c'est-à-dire la dimension transversale sur la figure 2, est de 0,4 mm, la seconde partie a une longueur de 1 mm et la troisième partie a une longueur de 0,8 mm, lorsque le pas des contacts du connecteur est de 2,54 mm. The entire contact is advantageously made directly from a strip formed for example of bronze or brass. Its thickness is for example 0.2 mm. The manufacturing process is the same as that described in the aforementioned French patent application, and therefore is not described again. In an example of dimensions, the printed circuit boards have a thickness such that the surface opposite to the bearing surface 14 is at the level of the second part 18. The width of the strips, that is to say the dimension transverse in Figure 2, is 0.4 mm, the second part has a length of 1 mm and the third part has a length of 0.8 mm, when the pitch of the connector contacts is 2.54 mm.
Les figures 1 et 2 représentent un contact dans lequel les deux lamelles de l'élément mâle d'enfichage 10 sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan passant par l'axe longitudinal et parallèle aux lamelles. Figures 1 and 2 show a contact in which the two lamellae of the male plug-in element 10 are symmetrical to each other with respect to a plane passing through the longitudinal axis and parallel to the lamellae.
Cependant, cette disposition n'est pas indispensable. Ain si, la figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel une seule des lamelles a les caractéristiques indiquées en référence à la figure 3. L'autre lamelle est rectiligne.However, this provision is not essential. Thus, FIG. 4 represents an embodiment in which only one of the strips has the characteristics indicated with reference to FIG. 3. The other strip is straight.
Dans un autre mode de réalisation, les deux lamelles ne sont pas placées l'une en face de l'autre, c'est-à-dire que, en élévation latérale analogue à la figure 2, les deux lamelles sont décalées dans le plan de la figure. In another embodiment, the two strips are not placed one opposite the other, that is to say that, in lateral elevation similar to FIG. 2, the two strips are offset in the plane of the figure.
Bien entendu, - tous ces modes de réalisation impliquent le respect d'autres conditions qui sont cependant déjà connues des hommes du métier. Ainsi, il est évident que la largeur des lamelles doit être déterminée en fonction de la dimension du trou de manière que, dans la première partie 16, la totalité de la section des deux lamelle les soit contenue dans la section du trou formé dans une plaquette de circuit imprimé. En outre, on note que, pour faciliter l'introduction dans les trous, les lamelles ont une forme effilée dans la troisième partie 20. Of course, - all of these embodiments imply compliance with other conditions which are, however, already known to those skilled in the art. Thus, it is obvious that the width of the strips must be determined as a function of the dimension of the hole so that, in the first part 16, the entire section of the two strips is contained in the section of the hole formed in a plate. printed circuit board. In addition, it is noted that, to facilitate the introduction into the holes, the strips have a tapered shape in the third part 20.
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