JP2007535102A

JP2007535102A - プリント配線板との無はんだの電気的な接続のためのピン、圧入工具ならびに無はんだの電気的な接続を形成するための方法

Info

Publication number: JP2007535102A
Application number: JP2007510033A
Authority: JP
Inventors: ヤーコプゲルト; エッケルトベルント
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2007-11-29
Also published as: AU2005239068A1; CN1947310A; CN100486044C; BRPI0510341A; WO2005107019A1; US20070293100A1; DE102004020422A1; EP1743402A1

Abstract

プリント配線板との無はんだの電気的な接続のためのピン（１０）であって、コネクタもしくはコネクタストリップのためのコンタクトピン区分（１１）を備えた打抜き金属薄板プロファイルと、コネクタもしくはコネクタストリップのための第１の固定区分（１２）と、結合区分（１３）と、プリント配線板孔内へ、孔直径に適合するために少なくとも弾性的に変形可能である圧入範囲（１６）を備えた第２の固定区分（１５）とが設けられている形式のものにおいて、当該ピン（１０）が、打抜き平面内に圧入工具（２４）のための当付けプロファイル（１４，１８，１９）を有しており、さらに当該ピン（１０）の結合区分（１３）が、打抜き平面から簡単に折り曲げられている。少なくとも１つのピン（１０）の挿入のためには、当付け可能でかつ圧入後に再び除去可能な、各ピンを案内しかつ補剛する圧入工具ならびに該圧入工具を使用してピンとプリント配線板との無はんだの電気的な接続を形成するための方法が提供されている。

Description

背景技術
本発明は、プリント配線板との無はんだの電気的な接続のためのピンであって、コネクタもしくはコネクタストリップのためのコンタクトピン区分を備えた打抜き金属薄板プロファイルと、コネクタもしくはコネクタストリップのための第１の固定区分と、結合区分と、プリント配線板に設けられた孔内へ、孔直径に適合するために少なくとも弾性的に変形可能である圧入範囲を備えた第２の固定区分とが設けられている形式のものに関する。さらに本発明は、少なくとも１つのこのようなピンをプリント配線板に挿入するためのプレスイン工具もしくは圧入工具ならびに該圧入工具を使用してプリント配線板との無はんだの電気的な接続を形成するための方法に関する。

このようなピンは、たとえば自動車において使用される制御装置に用いられるプラグコネクタストリップにおいて大きな個数で使用される。この場合、ピンは対応するプリント配線板内にはんだ付けにより固定されるか、または圧入によるプレス嵌めにより固定される。ピンが圧入される場合、これらのピンは金属被覆されたプリント配線板孔、つまりスルーホールとの無はんだの電気的な接続を形成するために特殊な弾性的な圧入ゾーンを有している。この圧入ゾーンはプリント配線板孔内への圧入時に塑性的にかつ弾性的に変形させられて、孔直径に自動的に適合する。

線材から引き出されたか、または差込み側先端ジオメトリに関してフラットリボンから打抜き成形されたピンの形状安定性は極めて制限されている。したがって、これまでは挿入のために組付け補助手段が使用されている。この組付け補助手段はコネクタストリップの組立時に別個の部分として装着され、そしてコネクタストリップの組付け後に器具内に留まる。さらに、真っ直ぐなピンまたは完全に埋め込まれた、折り曲げられたピンを備えたコネクタストリップにおいても、特別構造が存在する。このような特別構造では、直接にコネクタストリップに固着するように射出成形されたプラスチックハウジングが常に使用される。コネクタストリップは最大約１００個のピンを有しているので、ピンの自由な軸部の短い弾性的な範囲により、コネクタストリップの絶縁体と、プリント配線板に設けられたコンタクト個所との間に密な機械的カップリングが生じ、この機械的カップリングが、熱膨張率差の「バイメタル効果」に基づいて、圧入されたコンタクト個所の高い機械的負荷を生ぜしめてしまう危険が生じる。このような不都合を回避するために、これまでは手間のかかる手段が必要とされており、このような手段は製作手間を高めると共に、コネクタストリップ構造のための自由度を制限してしまう。

米国特許第６１０６３０８号明細書に基づき、冒頭で述べた形式のピンが既に公知である。この公知のピンは２回折り曲げられて打抜き成形されたエレメントから成っている。このエレメントはコネクタの範囲に、折り曲げられた開いたブシュを有していて、挿入範囲に、打抜き平面からＳ字形に突出した肩部を有している。打抜き平面内でピンの結合区分を複数回折り曲げることにより、打抜き平面内での剛性はたしかに改善されるが、しかし打抜き平面に対して直角の方向では相変わらず不十分である。それゆえに、この場合にも、前で説明した、消失（ロスト）組付け補助手段が必要とされるが、このような消失組付け補助手段の不都合は上で説明した通りである。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた形式のピンを改良して、消失組付け補助手段なしに高い製作品質で、種々異なって形成可能なコネクタストリップの製造を可能にするようなピンを提供することである。さらに本発明の根底を成す課題は、このようなピンをプリント配線板に挿入するための圧入工具ならびに該圧入工具を使用してプリント配線板との無はんだの電気的な接続を形成するための方法を提供することである。

上記課題は本発明によれば、請求項1の特徴部に記載の特徴を有するピン、つまり当該ピンが、打抜き平面内に圧入工具のための当付けプロファイルを有しており、さらに当該ピンの結合区分が、打抜き平面から折り曲げられていることにより解決される。このピンの有利な構成は請求項２〜請求項５に記載されている。

さらに、上記課題は本発明によれば、請求項６に記載の、少なくとも1つのピンを挿入するための圧入工具、すなわち当該圧入工具が、各ピンに当付け可能な形状安定的な案内・補剛体を有しており、該案内・補剛体が、ピンの当付けプロファイルを負荷するための区分を有していて、前記少なくとも１つのピンのプリント配線板内への圧入後に除去可能であることを特徴とする、ピンをプリント配線板に挿入するための圧入工具ならびに請求項８に記載の、ピンとプリント配線板との無はんだの電気的な接続を形成するための方法、すなわち各ピンを、まず、形状安定的な圧入工具によって形状対応させて補剛し、引き続きピンの当付けプロファイルを圧入工具によって、プリント配線板に設けられた対応する孔内への挿入のために負荷し、その後に圧入工具を、圧入されたピンから取り除くことを特徴とする、ピンとプリント配線板との無はんだの電気的な接続を形成するための方法により解決される。

圧入工具の有利な別の構成は請求項７に記載されている。

発明の利点
本発明によるピンの構成、圧入工具の構成および方法に基づき、コネクタストリップを、改良された製作品質で製造することができるので有利である。この場合、ピンの結合区分における大きな弾性的な範囲に基づき、絶縁体とプリント配線板との間での機械的な分離が生ぜしめられ、その結果、１０個よりも多いピン数を有する大きなコネクタストリップをも無制限に実現することができる。この場合、折り曲げられたコネクタストリップにおける配置を、はんだ付け技術の場合と同様に自在に行うことができる。そして、圧入技術の使用により、公知の選択はんだ付け法に比べてタブーゾーンが縮小されるので有利である。

消失組付け補助手段によって負荷されない範囲による、絶縁体もしくはコネクタストリップとプリント配線板との間での機械的な分離に基づき、熱膨張率差ならびにプリント配線板に対するコネクタストリップの相対運動を補償することができるので有利である。

ピンの挿入および圧入のためだけではなく、グループ毎の相応する配置形式でピングループの挿入および圧入のためにも使用される本発明による圧入工具は、付加的な残留する組付け補助手段、たとえば消失繰り通しプレート（Faedelplatte）が必要となることなしに、組付け時における折り曲げられたピンの案内を引き受けるので有利である。

本発明によるピンは唯一つの打抜き成形部分から、圧入前に固定区分および当付けプロファイルを付加的にさらに変形させることなしに、打抜き平面内の軸線を中心とした１回の折曲げの後に極めて簡単に製造され得る。このようなピンを複数のグループの形で配置することにより、コネクタストリップの製造時における高い自在性を達成することができるので有利である。この場合、全ての極を使用しない部分装着（Minderbestueckungen）も無制限に可能となる。

さらに、本発明によるピン、圧入工具および方法を用いて、コネクタストリップの、自動化された監視された組立が高いプロセス信頼性で廉価に可能となることが好都合となる。

図面
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図面中、
図１は、折り曲げられたピンの１実施例を示す斜視図であり、
図２は図１に示したピンの正面図であり、
図３は、図１に示したピンの列の一部と、部分的に断面された圧入工具とを、プリント配線板への圧入前の状態で示す断面図であり、
図４は、図３に類似した図であるが、ピンの圧入後でかつ圧入工具の除去前の状態で示す断面図である。

実施例の説明
図１には、折り曲げられたピン１０の斜視図が図示されている。図２には、圧入端部を備えた区分の正面図もしくは平面図が示されている。ピン１０はプリント配線板（図示しない）との無はんだの電気的な接続のために設計されている。このようなピンは通常、プラグコネクタストリップ（Steckerleiste）における配置のために１０個以上の数で、かつ１つまたは複数の列になって設けられており、このコネクタストリップはこれらのピンを介して、プリント配線板に設けられた対応する導体点に導電接続されている。

本発明によるピン１０は折り曲げられた打抜き金属薄板プロファイルから成っていて、コンタクトピン区分１１と、図示されていないコネクタもしくはコネクタストリップにピン１０を固定するための第１の固定区分１２と、打抜き平面に位置する軸線を中心にして有利には９０゜だけ折り曲げられていてかつ当付けプロファイル１４にまで延びている結合区分１３と、第２の固定区分１５と、この第２の固定区分１５に設けられた、変形可能な脚部１６´を備えた圧入範囲１６とを有している。この圧入範囲１６は図１および図２には図示されていないプリント配線板孔内への圧入のために少なくとも弾性的にかつ場合によっては塑性的に変形可能であり、これにより圧入範囲１６はプリント配線板孔の直径に自動的に適合する。ピン１０は、たとえば２×４５゜またはその他の角度だけ折り曲げられた多重折曲げ部を有していてもよい。

打抜き金属薄板プロファイルから成るピン１０の第１の固定区分１２は当付け・固定プロファイル１７を有している。この当付け・固定プロファイル１７は打抜き平面内でピン１０の両側に向かって延びている。当付けプロファイル１４はピン１０の打抜き成形後にかつ結合区分１３の折曲げの前に、やはり打抜き平面内に位置していて、ピン１０の両側で円錐状の移行区分２２を介して拡張区分１８へ移行している。この拡張区分１８は両側で、一層広幅の当付け区分１９へ段状に続いている。当付け区分１９は、さらに下で詳しく説明するように、圧入工具を当て付けるために設けられている。圧入工具はピン１０の圧入後に再び取り除かれる。

図３には、例示的に、比較的長い軸部を備えた複数のピン１０´が一列になって配置されている。この場合、部分断面図から良く判るように、プレスイン工具もしくは圧入工具２４が、ピン１０´の折り曲げられた区分を介して小さな遊びを持ってガイドとしてかつ補剛のために装着され、そして圧入工具２４の下端部２９が当付け区分１９に、小さな突出量を持って載置される。このためには、図２からよく判るように、当付け区分１９が当付け肩部２０を有している。当付け区分１９の下側には載置区分２１が形成されており、この載置区分２１によってピン１０は圧入後にプリント配線板３０の表面に載置される。

図３および図４には、装着された圧入工具２４を備えたピン列の一部が、プリント配線板３０に設けられた孔２５内への挿入前の状態およびこれらの孔２５内への圧入後の状態でそれぞれ概略的に図示されている。この場合、第２の固定区分１５の圧入範囲１６は弾性的にかつ塑性的に変形させられて、導電性の孔内側被覆体に固く導電接続されている。各ピン１０の載置区分２１は圧入後にプリント配線板３０の表面２７に載置されているが、しかし図４に示したように規定の間隔を置いて留まっていてもよい。

圧入工具２４は、各ピン１０に当付け可能な形状安定的な案内・補剛体２３を有している。この案内・補剛体２３は図３および図４から明らかであるように、ピン１０のためにそれぞれピンの形状に対応した加工成形部２８を有している。これらの加工成形部２８は図３および図４の図平面に対して直角な方向で後方へ向かって開いており、これにより圧入工具２４を当て付け、引き続き圧入後に再び取り除くことができるようになる。

形状安定的な案内・補剛体２３は図３および図４で見てその下面に、当付けプロファイル１４の当付け区分１９の当付け肩部２０を負荷するための区分２９を有している。この区分２９は圧入工具２４の下面に溝３１の形で加工成形されている。この溝３１の幅はピン１０の太さよりも少しだけ大きく形成されている。

圧入工具２４を取り除くためには、まず、ピン軸部もしくはピン１０の当付けプロファイル１４が露出するまで圧入工具２４が持ち上げられ、そして引き続き図３および図４の図平面から上方へ向かって圧入工具２４が取り除かれる。

圧入工具２４は形状安定的である。そして圧入工具２４は、加工成形されたピン収容部２８のマトリックスを備えていてもよい。その場合、これらのピン収容部２８は複数の平面内で相前後してずらされて配置されている。この場合、当付けプロファイル３１を備えた形状安定的な案内・補剛体２３により、圧入時におけるピン１０の確実な案内および補剛が行われる。

折り曲げられたピンの１実施例を示す斜視図である。図１に示したピンの正面図である。図１に示したピンの列の一部と、部分的に断面された圧入工具とを、プリント配線板への圧入前の状態で示す断面図である。図３に類似した図であるが、ピンの圧入後でかつ圧入工具の除去前の状態で示す断面図である。

Claims

プリント配線板（３０）との無はんだの電気的な接続のためのピン（１０）であって、
コネクタもしくはコネクタストリップのためのコンタクトピン区分（１１）を備えた打抜き金属薄板プロファイルと、
コネクタもしくはコネクタストリップのための第１の固定区分（１２）と、
結合区分（１３）と、
プリント配線板（３０）に設けられた孔（２５）内へ、孔直径に適合するために少なくとも弾性的に変形可能である圧入範囲（１６）を備えた第２の固定区分（１５）と
が設けられている形式のものにおいて、
当該ピン（１０）が、打抜き平面内に圧入工具（２４）のための当付けプロファイル（１４，１８，１９）を有しており、
さらに当該ピン（１０）の結合区分（１３）が、打抜き平面から折り曲げられていることを特徴とする、プリント配線板との無はんだの電気的な接続のためのピン。
当付けプロファイル（１４）が、拡張区分（１８）と当付け区分（１９）とを有している、請求項１記載のピン。
当付け区分（１９）が、当該ピン（１０）から直角に外方へ向かって延びている、請求項２記載のピン。
当付けプロファイル（１４）が、プリント配線板（３０）内への圧入時における当該ピン（１０）の当接のための載置区分（２１）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のピン。
当付けプロファイル（１４）が、結合区分（１３）と第２の固定区分（１５）との間の範囲に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のピン。
請求項１から５までのいずれか１項記載の少なくとも１つのピン（１０）をプリント配線板（３０）に挿入するための圧入工具において、当該圧入工具が、各ピン（１０）に当付け可能な形状安定的な案内・補剛体（２３）を有しており、該案内・補剛体（２３）が、ピン（１０）の当付けプロファイル（１４）を負荷するための区分（２９）を有していて、前記少なくとも１つのピン（１０）のプリント配線板（３０）内への圧入後に除去可能であることを特徴とする、ピンをプリント配線板に挿入するための圧入工具。
負荷区分（２９）が、案内・補剛体（２３）の端部に小さな突出量を持って形成されている、請求項６記載の圧入工具。
請求項１記載のピン（１０）とプリント配線板（３０）との無はんだの電気的な接続を形成するための方法において、各ピン（１０）を、まず、形状安定的な圧入工具（２４）によって形状対応させて補剛し、引き続きピン（１０）の当付けプロファイル（１４）を圧入工具（２４）によって、プリント配線板（３０）に設けられた対応する孔（２５）内への挿入のために負荷し、その後に圧入工具（２４）を、圧入されたピン（１０）から取り除くことを特徴とする、ピンとプリント配線板との無はんだの電気的な接続を形成するための方法。