JP2007180033A

JP2007180033A - 電気的接続

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Publication number: JP2007180033A
Application number: JP2006352491A
Authority: JP
Inventors: Hans-Ulrich Mueller; ハンス−ウルリヒ・ミューラー; Langhoff Wolfgang; ヴォルフガング・ラングホフ
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2007-07-12
Also published as: US20070149035A1; DE102005062709B4; DE502006000534D1; EP1804339A1; DE102005062709A1; EP1804339B1; ATE390736T1

Abstract

【課題】円筒型の大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンと、平面印刷導体要素との接続及び接続工程を改良する。
【解決手段】本発明は、円筒型の大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）と、２つの対向平面（３，４）を有している印刷導体要素（２）と、の電気的接続（１）に関する。大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）は、平面的な印刷導体要素（２）内の開口部（１２）に保持され、２つの平面（３，４）を超えて突出している。各平面（３，４）上には、大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）と確実に接続された１つの接触要素（１３，１４）を備え、この接触要素（１３，１４）は、２つの平面（３，４）上で印刷導体要素（２）と隣り合い、印刷導体要素（２）を間に挟みこむことで保持している。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒型の大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンと２つの対向平面を備えた印刷導体要素とを電気的に接続する方法に関する。

現在、圧入技術が、大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンを基板に接続するために主として用いられる。この接続において、大電流コンタクトソケットは、基板に形成されたソケットの径よりも小さめの径の穴に固定される。従来のコンタクトソケット及びコンタクトピンと比較すると、１００Ａ以上の電流を流す用途に適した大電流域で使用されるコンタクトソケット及びコンタクトピンには、基板内でより大きな径方向の応力が発生する結果、コンタクトソケット及びコンタクトピンに変形を生じることとなる。このような変形は特に、温度のばらつきによる材料厚さのばらつきが加わってくる自動車の分野で問題となる。実用に際しては、このような変形はしばしば基板のクラック形成及び電気的な接続の切断を引き起こす。さらに、公知の電気的接続にあっては、接触面が小さいという不利がある。コンタクトソケット及びコンタクトピンは、コンタクトソケットまたはコンタクトピンの先端部の側面とコンタクトソケットとコンタクトピンが挿入される開口部の端面との間の狭い領域だけで基板に電気的に接続されている。

本発明の目的は、円筒型の大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンと、平面印刷導体要素（printed conductor element）との接続及び接続工程の改良を提案することにあり、かかる提案は、取り付けに起因する印刷導体要素表面の歪み（surface warping）を回避することに基づくものである。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明の有利な態様は従属請求項に示される。

本発明は、大電流コンタクトソケット、特にＲＡＤＳＯＫコンタクトソケット、または大電流コンタクトピンを引き回す（routing）考え方に基づいている。大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンは、印刷導体要素の開口部に径方向の遊びを有して挿入され、２つの接触要素（contact elements）間で印刷導体要素を軸方向に締め付ける。これにより、２つの接触要素は、特に径方向において、大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンに安定して接続される。大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンが遊びをもって印刷導体要素の開口部に保持される結果、印刷導体要素の歪みが回避される。印刷導体要素は２つの接触要素から締め付け力を受け、これら２つの接触要素の各々は一般に、軸方向においてのみ、印刷導体要素の一方の平面と隣接している。平面的な印刷導体要素とは、特に基板またはプレススクリーン（pressed screens）である。本発明の請求項に記載したような接続は更に、電気的接触を形成するために、接続要素の少なくとも１つを介して電気的接触が確立される際には、接続を不要にすることができるという利点を持っている。

本発明の実施形態においては、接触要素の１つは、有利には大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンと一体的に作製されて提供される。このバージョンは、１段階だけの工程であるため接続の工程を簡素化し、特に第１の接触要素の大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンへの接続が不要にできる。とりわけ、前記接触要素は、（例えば釘の頭のようにして）前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピン上の端部側に配置され、これにより、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンを、まず最初に前記印刷導体要素内の前記開口部に、前記接触要素が前記印刷導体要素の平面と接触するところまで挿入することが可能である。

少なくとも１つの接触要素を前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンが貫通する際に、接続力（connecting forces）は、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンと前記印刷導体要素との間で双方に均一に分散される。この接続において、前記接触要素は前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンを好ましくは環状に取り囲む。とりわけ、前記接触要素は、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンの長手軸方向に対称的に作製される。

少なくとも１つの前記接触要素を、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンに特に効果的かつ簡単に取り付けることのできる１つの方法は、圧入により開口部中に前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンを固定することである。この点に関し、前記開口部の直径は、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンの直径よりも小さい必要がある。このようにして、たとえば半田のような補助的な固定手段の必要性がなくなる。

少なくとも１つの接触要素を、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンに特に簡単、確実かつ効果的に固定することのできる１つの方法は、構成要素を互いに圧着することである。この接続において、径方向の内部に作用する力は、前記接触要素に外側から圧着工具を用いて与えられ、したがって、接触要素は、大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンを確実に取り囲み、永久的に圧着する。

最初に述べたように、本発明は、少なくとも１つの接触要素が前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンと前記印刷導体要素との間で電気的接続を確立する場合に有利である。このようにして、半田またはそれに類するものは不要になる。このようにして確立された電気的接触は、機械的な付加および熱振動による影響を受け難い。さらに、接触面は特に大きく、大電流による発熱が有利に回避される。

本発明は、少なくとも1つの接触要素が、前記印刷導体上の前記印刷導体要素の一方の平面に接触する場合に特に有利である。このようにして、特に大きな接触面が形成される。この実施形態は、前記印刷導体が、印刷導体のランド（printed conductor eye）として前記接触要素への接続領域内で作製され、これにより、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンが周囲を囲まれている場合に特に好適に実施され得る。

前記印刷導体要素との最適な接触形成は、前記印刷導体要素の両面に印刷導体が存在し、かつ、少なくとも１つの印刷導体が、それぞれの平面上で同時に１つの接触要素と接続するときに達成される。本実施形態においては、前記２つの接触要素が接続を確立する手段として使用されている。接触面は特に大きいので、電気的な接触抵抗が最小化され、それゆえ、接触点で発熱することなく大電流を流すことができる。

本発明における前述の実施形態によると、前記印刷導体要素の平面に面した少なくとも１つの前記接触要素の前記接触面が、前記接触面積を増加及び／または酸化皮膜を貫通するようなプロファイルとされている。前記印刷導体の表面に形成されたいかなる酸化皮膜をも貫通できるようなプロファイルとすることにより、接触抵抗を最小化することが可能となる。

特に有利なプロファイルの１つとして、接触面が周方向に形成された歯車リム状のプロファイルとすることができ、その歯の先端は印刷導体要素の平面の方向を向いている。その先端は、特にあらゆる酸化皮膜を貫通するのに特に好適である。

前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンと前記印刷導体要素との極めて強力な接続は、少なくとも１つの接触要素が軸方向に弾性を持っている場合に得られる。ばね力により、永久的な締め付け力を発生させることが可能である。

本発明の請求項に記載された工程によると、接触要素が組みつけられ、または一体成形されて一体化した大電流コンタクトソケットまたは大電流コンタクトピンは、印刷導体要素の開口部、特に穴に挿入され、前記接触要素が前記印刷導体要素の平面に隣接する。その後、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピン上において、第２の接触要素が、前記印刷導体要素の前記第１の接触要素とは反対側の平面上に固定される。この接続において、前記第２の接触要素は、前記印刷導体要素が前記２つの接触要素によって締め付けられるように、前記印刷導体要素と接触していなければならない。電気的接続の確立は、少なくとも前記接触要素の１つを通すことで有利に発生する。

望ましくは、固定前の前記第２の接触要素は、前記印刷導体要素に接触して一体となり締め付けられるまで前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピンに沿って滑り、前記大電流コンタクトソケットまたは前記大電流コンタクトピン上で径方向に圧着される位置で固定されるのが良い。前記接触要素の１つが弾性を有し、かつ前記接触要素の１つが、接触領域が増加し及び印刷導体要素の印刷導体の酸化皮膜を貫通するプロファイルを供えていることは、利点である。

別の利点及び採り得る態様は、他の請求項、図面の説明及び図面から導き出すことができる。

同じ構成要素及び同じ機能を有する構成要素は、図中において同じ参照符号で示している。

２つの平面３、４上の印刷導体７及び大電流コンタクトソケット５を備えた基板２の接続１を図１に示す。大電流コンタクトソケット５は、いわゆるＲＡＤＳＯＫコンタクトソケットである。それは特に１００Ａ以上の電流を流す用途に適している。図示された大電流コンタクトソケット５は、それ自身として知られている。そのコンタクトは、金属製の円筒形の外部スリーブ６を備えている。

前記外部スリーブ６の内部には電気的な導電体を備え、本来は円筒状の金属シート８は前記大電流コンタクトソケット５に挿入され得るコンタクトピンと径方向に弾性的に接触する。前記金属シート８は上部リング９及び下部リング１０とで周方向を囲まれて隔離されている。前記二つのリング９及び１０の間の領域には、軸方向に連続したスロット１１が設けられ、該スロットは周方向に湾曲している。前記金属シート８のねじれは前記金属シート８の中間部における圧縮によるものであり、これによって前記金属シート８は径方向に弾性となり、コンタクトピンを弾性的に取り囲む。

前記大電流コンタクトソケット５は、前記基板２に形成された開口部１２を通り、前記２つの平面３，４上に突出する。前記基板２及び前記大電流コンタクトソケット５は、接触要素１３、１４によって機械的及び電気的に互いに接続される。歯車リム形状を備えた二つの前記接触要素１３、１４は、前記大電流コンタクトソケットを１軸上に貫通した開口部１５，１６内で同時に保持する。前記大電流コンタクトソケット５は貫通した前記開口部１５，１６内に圧入されて、安定して設置される。それぞれの接触要素１３，１４は前記基板２の平面３，４の一方に位置され、同時に平面印刷導体７と接触する。もちろん、２つの前記接触要素１３，１４のうちいずれか一方が印刷導体７と接触していれば十分である。

前記外部スリーブ６がプラスチック製であるとき、前記接触要素１３，１４のいずれか一方と前記金属シート８との間で電気的接続を形成しなければならない。

前記接触要素１３，１４は前記基板２上に安定して設置され、前記大電流コンタクトソケット５と一体化した前記接触要素１３，１４の長手軸方向周りのねじりは発生しない。前記接触要素１３，１４は軸方向に前記基板２を締め付け、前記大電流コンタクトソケット５を所定の位置に保持する。

前記接触要素１３，１４のうち少なくとも一方が軸方向に弾性を持つとすると、特別安定した接続１を得る。

回転対称形の接触要素１３の透視図を図２に示す。前記接触要素１３は環状の接触部１７を備えており、該接触部は歯車リム状のプロファイル１８を備えて径方向に伸びている。そして、保持部１９は、軸方向に延びており、前記電流コンタクトソケット５を固定するための貫通穴１５を備えている。前記プロファイル１８は、前記印刷導体７と前記接触要素１３との間の接触面を拡大し、前記印刷導体７上の酸化皮膜を貫通し、印刷導体のランドとして接続領域を作る。

図３〜図５は本発明の請求項とされる接続工程について個別の工程を、概略的に示している。

図３において、大電流コンタクトピン２０は、すでに第１の接触要素１３と圧着により安定的に接続されている。前記接触要素１３は、前記大電流コンタクトピン２０に突き刺さっており、径方向に強制的に固定されている。前記大電流コンタクトピン２０は、前記基板２の前記開口部１２に径方向に広がって前記第１の接触要素１３の接触部１７が前記平面３に到達するまで挿入される。

図４は、前記第２の接触要素１４が、前記大電流コンタクトピン２０の上方から滑り込み、前記基板２の方へ向かって押し込まれる状態を示している。

図５には、前記接触要素１４が平面４に接続して締め付けている状態を示している。前記接触要素１４は軸方向の圧縮力を受けて、前記基板２に押し付けられている。同時に、半径方向の力を受けて丸まり、軸方向の固定位置で前記大電流コンタクトピン２０に対して径方向に圧着される。このようにして、前記大電流コンタクトピン２０と前記基板２との間の締め付け接続による固定が得られる。加えて、補助的な接続を不要とすることができる。

図６は、前記大電流コンタクトピン２０と接触要素１３との接続が完了した状態を示す。このような取り付けの段階的工程を経て、前記大電流コンタクトピン２０に対して前記接触要素１３が取り付けられる。

大電流コンタクトソケットと基板が本発明の請求項にあるように接続された状態の断面図を示す図である。接触要素の透視図を示す図である。本発明の請求項における接続工程を段階的に示す図である。本発明の請求項における接続工程を段階的に示す図である。本発明の請求項における接続工程を段階的に示す図である。接触要素が大電流コンタクトピンと一体になった状態を示す図である。

符号の説明

１接続
２基板
３平面
４平面
５大電流コンタクトソケット
６外部スリーブ
７印刷導体
８金属シート
９上部リング
１０下部リング
１１スロット
１２開口部
１３，１４接触要素
１５，１６開口部
１７接触部
１８プロファイル
１９保持部
２０大電流コンタクトピン

Claims

円筒型の大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）と、２つの対向平面（３，４）を有している平面的な印刷導体要素（２）と、の電気的接続において、
前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）は、前記平面的な印刷導体要素（２）内の開口部（１２）に保持され、前記２つの平面（３，４）上で前記開口部（１２）を超えて突出しており、
前記平面（３，４）の各々の上には、前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）と確実に接続された１つの接触要素（１３，１４）を備え、
該接触要素（１３，１４）は、前記２つの平面（３，４）上で前記印刷導体要素（２）と隣り合い、前記印刷導体要素（２）を間に挟みこむことで保持していることを特徴とする電気的接続。
前記接触要素（１３，１４）の１つは、前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）と一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の電気的接続。
少なくとも１つの接触要素（１３，１４）は、前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）に貫通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気的接続。
少なくとも１つの接触要素（１３，１４）は、前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）に圧入されて固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気的接続。
少なくとも１つの接触要素（１３，１４）は、前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）に圧着されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気的接続。
少なくとも１つの接触要素（１３，１４）は、前記大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）と前記印刷導体要素（２）との間で電気的接続を確立していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気的接続。
少なくとも１つの接触要素（１３，１４）は、印刷導体（７）上で前記印刷導体要素（２）の１つの平面（３，４）上に載置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電気的接続。
前記印刷導体要素（２）は、印刷導体のランドとして、前記接触要素（１３，１４）への接触領域内において形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電気的接続。
印刷導体（７）は、前記印刷導体要素（２）の前記２つの平面（３，４）上にあり、それぞれの平面（３，４）上では、少なくとも１つの印刷導体（７）が同時に１つの接触要素（１３，１４）と接触していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電気的接続。
前記印刷導体要素（２）の前記平面（３，４）に面している前記接触要素（１３，１４）の接触面側（１７）は、接触面を増加させ及び／または酸化皮膜を貫通するようなプロファイルとされていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電気的接続。
前記接触面の前記プロファイル（１８）は、歯車リムとして作製されていることを特徴とする請求項１０に記載の電気的接続。
前記印刷導体要素（２）は、基板またはプレススクリーンであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気的接続。
接触要素（１３，１４）の少なくとも１つは、軸方向に弾性を有していることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の電気的接続。
請求項１から１３のいずれか１項に記載の電気的接続を確立するための工程であって、
１つの接触要素（１３，１４）を大電流コンタクトソケット（５）若しくは大電流コンタクトピン（２０）上に固定するか、または、大電流コンタクトソケット（５）若しくは大電流コンタクトピン（２０）と一体化された接触要素（１３，１４）を準備するステップと、
平面的な印刷導体要素（２）に開口部（１２）を形成するか、または、開口部（１２）が形成された平面的な印刷導体要素（２）を準備するステップと、
大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）を開口部（１２）に挿入するステップと、
第２の接触要素（１４，１３）を大電流コンタクトソケット（５）または大電流コンタクトピン（２０）上で固定し、前記２つの接触要素（１３，１４）を締め付けて電気的接触を形成することにより、前記印刷導体要素（２）を、前記２つの接触要素（１３，１４）の間で保持するステップと、
を備えていることを特徴とする工程。
固定される前の前記第２の接触要素（１４，１３）を、接触要素（１３）を前記印刷導体要素で締め込むまで、大電流コンタクトソケット（５）上または大電流コンタクトピン（２０）上に押し込み、前記第２の接触要素（１４，１３）を、その位置で大電流コンタクトソケット（５）上または大電流コンタクトピン（２０）上に圧着して固定するステップを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の工程。