JP2015504586A

JP2015504586A - コンタクトピン

Info

Publication number: JP2015504586A
Application number: JP2014543836A
Authority: JP
Inventors: ブラウンガーヨアヒム; ベッカーウルリッヒ; クレッケルマークス; ギュッケルリヒャルト
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: EP2786452A1; US9431719B2; CN103988377A; DE102011087616A1; US20140299368A1; WO2013079356A1; JP5872059B2

Abstract

本発明は、特にワイヤ又はコネクトに接続するために、形成された角のある端部部分を備えたコンタクトピンに関し、角のある端部部分は、角を有する横断面を有する。本発明によれば、コンタクトピンは、プリント配線板にはんだ付けするために形成された、端部部分とは反対側にある丸味のある端部部分を有する。この丸味のある端部部分には、少なくとも周面において部分的に丸味を帯びて形成された横断面が設けられている。

Description

本発明は、特にワイヤ又はコネクタとの接続のために形成された角のある端部部分を備えたコンタクトピンに関し、角のある端部部分は、角を持った横断面を有する。

先行技術において公知のコンタクトピン、特にはんだピンにおいては、正方形又は方形の横断面を備え伸線加工されたコンタクトピンは、プリント配線板にはんだ付けされたコンタクトピンの温度が変化した場合、特に互いに異なる材料の熱膨張による、貫通部の領域におけるはんだの切込みにより、はんだ付け個所は弱体化することがある、という問題が認識された。

発明の開示
本発明によれば、冒頭で述べた形式のコンタクトピンは、プリント配線板にはんだ付けするために形成された、端部部分とは反対の側にある丸味のある、好ましくは丸味付けされた端部部分を有する。この構成において、丸味のある端部部分の横断面は、少なくとも周面において部分的に丸く形成されている。丸味のある端部部分により、好ましくは端部部分における角と比べて、はんだへのノッチ効果が発生することはない。さらに好ましくは、コンタクトピンとプリント配線板との間のはんだ結合は、損傷することはない、特に破断することはない。このことは、コンタクトピンによるはんだ結合の信頼性の向上をもたらす。

好ましくは丸味のある端部部分は、角のある端部部分、特に角のあるワイヤの変形加工、特に圧縮加工（Praegen）により製造されている。角のある端部部分は、例えば正方形又は方形の横断面を有する。

変形加工、特に圧縮加工により、好ましくは、方形又は正方形の横断面を備えたストランド材料又はロール材料であるワイヤが製造され、そして複数のコンタクトピンに切断される。これらのコンタクトピンはそれぞれ、ワイヤの長手方向部分により形成されている。したがってコンタクトピンは好ましくは、角のあるワイヤから、例えば棒状の又は巻芯に巻成された未加工ワイヤから形成されていてよい。

コンタクトピンの、はんだ付けのために設けられている端部部分を、丸く圧縮加工することができる。このことは好ましくは、他の工具のたった一度の使用を要求するだけである。丸くする圧縮加工（Rundpraegen）の前に、予め角のある端部部分の直径を抜き加工或いはプレス加工（Stanzen）により減じることができる。丸く圧縮加工した後、コンタクトピンは、例えば実装機械によって、プリント配線板の貫通部に差し込むことができる。

貫通部は、例えば切削加工式の穿孔、レーザ穿孔又は打ち抜き加工により形成されていてよい。

有利な構成において、コンタクトピンは、コンタクトピンの長手方向部分により形成された接続部分を有する。この接続部分は、角のある端部部分を丸味のある端部部分に接続する。この構成において、接続部分の直径は、コンタクトピンの長手方向延在に沿って、角のある端部部分から丸味のある端部部分に向かって縮小する。したがってコンタクトピンは、接続部分の領域において、丸味のある端部部分に向かって先細りしていく横断面を有する。好ましくは先細りする接続部分により、角のある端部部分から丸い、特に丸味付けされた端部部分への移行部として、鋭いエッジは避けられる。

好ましくは、角のある、特に方形又は正方形の端部部分が、コネクタ、特にコネクタ条片又はブレード条片に結合されるように形成されている。コネクタ又はコネクタ条片は、そのために少なくとも１つのブッシュを有する。このブッシュは、少なくとも部分的に摩擦接続式にコンタクトピンの端部部分を固持し、かつこの端部部分に接触式に電気的に接触接続するように形成されている。

別の有利な構成において、丸味のある端部部分の横断面は円形状に形成されている。円形の圧縮加工により、丸味のある端部部分は、好ましくは簡単にプリント配線板の貫通部内に導入することができる。

さらに別の構成において、丸味のある端部部分の横断面は楕円形状に形成されている。この楕円形状の構成により、丸味のある横断面を有する貫通部において好ましくは、丸味のある端部部分の互いに相対する２つの面領域であって、これらの面領域は、これらに対して周方向に隣り合って配置されている面部分よりも大きな曲率半径を有する、面領域において、コンタクトピンの丸味のある端部部分と貫通部の壁との間に、はんだが液状の状態において侵入することができる間隙が形成されてよい。上記面部分は小さな曲率半径を有する。

さらに別の有利な構成において、丸味のある端部部分の横断面の周の延在は波形に構成されている。好ましくは長手方向延在に沿って、周方向で丸味付けされたウェブが形成されている。これらのウェブの間にはそれぞれ、半径方向内方に延在している溝が形成されている。これにより好ましくは、２つのウェブの間の溝の領域には、コンタクトピンと、貫通部の円筒壁との間に予め決められた間隙寸法が形成されていてよい。この場合、ウェブはそれぞれそのアール部で円筒壁に接触することができる。ウェブの間で溝の領域において、液状のはんだを毛管現象によりウェブの間に形成された間隙内に吸い込むことができる。

したがってコンタクトピンと、プリント配線板の貫通部の円筒壁との間の間隙寸法を、正確に規定することができる。最適な間隙寸法は、使用されるはんだに基づいて、例えば経験則で測定することができる。

さらに好ましくは、間隙寸法は、貫通部におけるコンタクトピンの位置決めとはほぼ関係ない。その理由は、ウェブによりそれぞれ、貫通部の壁に対するストッパが形成されているからである。

さらに別の有利な構成において、丸味のある端部部分の長手方向延在に沿って、少なくとも３つのウェブと３つの溝とが形成されている。これにより貫通部においてコンタクトピンを好ましくは正確にセンタリングすることができる。

さらに別の有利な構成において溝はそれぞれ、プリント配線板の、ウェブに接触する円筒形の貫通部の壁に対して、液状のはんだ用の毛管現象を形成するために形成されている。これにより好ましくは、液状のはんだを溝の領域における間隙に吸い込むことができる。したがって、確実なはんだ結合、ひいてはコンタクトピンからプリント配線板への確実な電気的なコンタクトが、形成されていてよい。貫通部はそのために、例えば貫通部の壁の領域に金属層を有する。この金属層は、例えば電気めっきにより形成されていてよい。金属層は、さらに別の構成においては、スリーブ又はリベットにより形成されていてよい。

本発明はまた、上記の形式の少なくとも１つのコンタクトピンを備えたプリント配線板にも関する。好ましくは、プリント配線板は、円形の横断面を備えた少なくとも１つの貫通部を有する。この貫通部に丸味のある端部部分を備えたコンタクトピンが配置されている。さらに好ましくは、コンタクトピンは、少なくとも丸味のある端部部分の領域においてプリント配線板にはんだ付けされている。はんだ付けは、例えばはんだウェーブ浴により形成することができる。

また本発明は、コンタクトピン、特に上記形式に基づくコンタクトピンとプリント配線板との接続のための方法にも関する。コンタクトピン、特に上記形式に基づくコンタクトピンと、プリント配線板との接続のための方法において、コンタクトピンを形成する、角のある、特に四角形の横断面を備えたワイヤの端部部分に、角のある端部部分の変形加工により、少なくとも周部分において丸味を帯びて形成された少なくとも１つの横断面が形成される。この方法において好ましくは、横断面の角部により形成された少なくとも１つのウェブが、丸味を帯びるように変形加工される。さらに好ましくは、変形加工された端部部分を備えたコンタクトピンは、プリント配線板の貫通部内に導入され、そこではんだ付けされる。

好ましくは、端部部分は、変形加工前に横断面においてプレス加工により減じられる。これにより丸味付けされた端部部分は、プレス加工の処理ステップがない場合よりも小さな直径を有することができる。

丸味のある端部部分を備えたコンタクトピンの実施の形態を概略的に示す図であって、コンタクトピンは、四角形のワイヤから横断面を減じるためにプレス加工又は事前の圧縮加工により形成されている。図１に示したコンタクトピンを製造するための方法を、横断面図に基づいて概略的に示す図である。図１に示したコンタクトピンを縦断面にして概略的に示す図である。図５において縦断面にして示すコンタクトピンの丸味付けされた端部部分の一バリエーションを概略的に示す図である。図４に示した端部部分の横断面を有するコンタクトピンを縦断面にして概略的に示す図である。長手方向延在に沿って形成されたウェブ及び溝を備えたコンタクトピンの端部部分の横断面の一バリエーションを概略的に示す図である。長手方向延在に沿って形成されたウェブ及び溝を備えたコンタクトピンの端部部分の横断面の別のバリエーションを概略的に示す図であって、溝は半径方向外側に凸状の隆起部を有する。

以下に、本発明を図面及び他の実施の形態に基づいて説明する。さらに別の有利な実施の形態は、図面及び従属請求項に記載の特徴から明らかになる。

図１に、コンタクトピン１の実施の形態を概略的に示す。コンタクトピン１は、コネクタ、特に差込みブッシュとの接続のために形成された端部部分３を有する。この端部部分３は、コンタクトピン１の長手方向軸線１０に沿って延びている。コンタクトピン１は、図１に部分的に示した端部部分３とは反対側に位置する端部部分７も有する。この端部部分７は、先細りするように丸味付けされて形成されている端部９に移行する。これによりコンタクトピン１は端部部分７でもってプリント配線板２０、特にプリント配線板の貫通部２５内に導入することができる。この貫通部２５には、貫通部２５の壁の領域において金属層２２が備え付けられている。この金属層２２は、例えばメタルスリーブ又は電気めっきにより形成された金属層により形成されていてよい。端部部分７の端部９に向かって先細りしている構成により、好ましくはプリント配線板２０の貫通部２５内への端部部分７の導入が容易になる。

コンタクトピン１は、端部部分３の領域において方形の横断面を備えて形成されている。端部部分３と端部部分７との間に接続部分５が延びている。この接続部分５において、コンタクトピン１の直径は端部部分７の始端に向かって先細りしている。コンタクトピン１は、端部部分７の領域において円形の横断面を有する。２つの断面線１５，１７が示されている。

図２に、図１に示したコンタクトピンを製造するための方法を概略的に示す。断面線１５の領域における図１に示したコンタクトピン１を横断面にして示す。投影図において貫通部２５の縁部も示す。貫通部２５は、この実施の形態において円筒形の孔により形成されている。円形の横断面を備えた端部部分７を形成するために端部部分７を変形加工する前に、端部部分７は、端部部分３のような横断面形状を有する。冷間成形、例えば端部部分７の圧縮加工後に、端部部分は円形の横断面形状を有する。端部部分７を、変形加工前に付加的に直径を減じるために抜き加工により狭幅化することができる。丸味付け圧縮加工により、端部部分７は、端部部分３、特に一方の角からこの角とは反対側にある角への端部部分３の対角線よりも小さな直径を有する。

したがって図１に示したプリント配線板２０の貫通部は、好ましくは角を有する横断面を持つ端部部分の場合よりも小さく選択することができる。このことは、鎖線で示した、プリント配線板２０における貫通部２５の代わりに形成することができる貫通部２６により示されている。これにより、大きな直径を備えた貫通部２５と比べて、小さな貫通部２６でもって、導体路用により多くのプリント配線板面積を提供するので、好ましくはプリント配線板レイアウトを簡単に設計することができる。

図３に、縦断面図において、図１に既述したコンタクトピン１を概略的に示す。長手方向軸線１０、プラグコネクタとの接続のための端部部分３、接続部分５及び貫通部、特に図１に示したプリント配線板２０の貫通部２５内に導入する端部部分７が示されている。コンタクトピン１は、端部部分３の領域において、上記実施の形態において少なくとも０．５ｍｍ又はちょうど０．５ｍｍであるエッジ長さ４７を有する。コンタクトピン１は、端部部分７の領域において、例えば端部部分３の四角形の横断面の対角線の半分である直径４８を有する。コンタクトピン１は、端部９の領域において先細りするように丸味付けされて形成されている。

図４に、コンタクトピン２の実施の形態を概略的に示す。コンタクトピン２は、コンタクトピン１のように、方形の横断面を備えた端部部分３を有する。コンタクトピン２は、コンタクトピン１とは異なり、プリント配線板の貫通部、例えば図１に示したプリント配線板１の貫通部２５においてはんだ付け用に形成された端部部分８を有する。この端部部分８は、波形の周面を有する横断面を備える。これにより端部部分８には３つのウェブ、つまりウェブ３２，３４，３６が形成されており、これらのウェブの間には、図５に詳細に示した、長手方向軸線１０に沿って溝が延びている。ウェブ３２，３６の間には溝３１が延びていて、ウェブ３２，３４の間には溝３０が延びていて、ウェブ３４，３６の間には溝３３が延びている。例えばウェブ３２とウェブ３４とが、一端部の領域において貫通部２５の壁部に衝突した場合、ウェブ３２，３４の間の溝３０にはまだ空間が残る。この溝３０には毛管現象により液状化したはんだを、溝３０と貫通部３５の壁部との間に形成された間隙内に吸引することができる。端部部分８の互いに隣合ったウェブはそれぞれ、１２０°の角度において半径方向外側を向いている。ウェブ３２，３４，３６を円状に取り囲む周面の直径は、この実施の形態においては０．３５ｍｍである。長手方向軸線１０は、端部部分８の横断面の中心を形成する。

図５に、図４において横断面で示した端部部分８を有する、コンタクトピン２を縦断面図において概略的に示す。端部部分３の領域における方形の横断面の所定のエッジのエッジ長さは、この実施の形態において、少なくとも０．５ｍｍ又はちょうど０．５ｍｍである。端部部分８は、この実施の形態において、接続部分５と一緒に圧縮式の変形成形により形成されている。端部部分３、接続部分５及び端部部分８は、コンタクトピン２の長手方向軸線１０に沿ってそれぞれ延びている。

図６に、端部部分１１の横断面の一実施の形態を概略的に示す。端部部分１１は、端部部分８の代わりに、コンタクトピン２のプリント配線板の貫通部内への導入のための端部部分を形成する。

長手方向軸線１０は、端部部分１１の横断面の中心を形成する。端部部分１１が配置されている貫通部２５が示されている。端部部分１１は、横断面において波状の周輪郭を有する。これにより、長手方向軸線１０に沿って半径方向外側に延びるウェブは、湾曲部を備えて形成されている。互いに隣合っているウェブの間に、長手方向軸線１０に沿って溝が延びている。ウェブ４５及び溝４３を例示した。半径方向内側に延びる溝からの距離４０も示した。溝は、周方向において互いに隣合っている２つのウェブによって取り囲まれている。

例えば互いに隣合っているウェブと接触できる貫通部２５の壁が鎖線で示されている。次いで間隔４０が形成されている。この間隔４０により間隙が形成されている。この間隙内に液状のはんだが侵入することができる。端部部分１１は、この実施の形態において、６つのウェブと６つの溝とを有する。

図７に、コンタクトピン２の端部部分８の代わりに形成されていてよい端部部分１２の実施の形態を概略的に示す。長手方向軸線１０は、端部部分１２の横断面の中心を形成する。端部部分１２は、半径方向外側を向いている４つのウェブを有する。これらのウェブのうちウェブ３９を例示した。周方向において互いに隣合っている２つのウェブの間に、半径方向内側に溝が延びている。この溝は、この実施の形態において、横断面において半径方向外側に凸面状に延びる形状を有する。凸面状の形状は、例えば円筒形状の貫通部２５の曲率半径に相当する曲率半径を有する。したがって、好ましくは少なくとも１つの貫通部２５と、少なくとも１つのコンタクトピン２とを備えたプリント配線板を有するアセンブリが形成されていてよい。この実施の形態において、端部部分１２は貫通部２５に配置されている。間隔４１も示されている。この間隔４１は、溝３８が延びている周方向部分において、貫通部２５の鎖線で示された、互いに隣合うウェブに接触する壁に対して同じだけ離間されている。これにより所定の間隙幅を備えた間隙が、間隔４１に対応して形成されている。この間隔内に液状のはんだが侵入することができる。間隔４１は、例えば液状のはんだのための毛管現象が、所定のはんだ温度において最大であるように計算されていてよい。溝３８は横断面において、好ましくは周方向に沿ってのみ完全にはんだで充填することができる。この実施の形態の根底には、液状のはんだは、不十分な毛管現象若しくは液状のはんだの表面張力に基づき、極めて大きい又は特に微細な間隙にはもはや侵入することができない、という認識がある。特に大きな間隙においては、毛管現象は、最適な間隔４１を備えた間隙と比べて減少する。

Claims

ワイヤ又はコネクタとの接続用に形成された角のある端部部分（３）を備えたコンタクトピン（１，２）であって、前記角のある端部部分（３）は、角のある横断面、特に四角形の横断面を有する、コンタクトピンにおいて、
前記コンタクトピン（１，２）は、少なくとも周方向に部分的に丸味を帯びて形成された横断面を備える丸味のある端部部分（７，８，１１，１２）であって、プリント配線板（２０）とのはんだ付け用に形成され、前記端部部分（３）とは反対側にある、丸味のある端部部分（７，８，１１，１２）を有することを特徴とする、コンタクトピン。
前記丸味のある端部部分（７，８，１１，１２）は、角のある端部部分の変形加工、特に圧縮加工により形成されていることを特徴とする、請求項１記載のコンタクトピン。
前記コンタクトピン（１，２）は前記コンタクトピンの長手方向部分により形成された接続部分（５）を有し、該接続部分（５）は前記角のある端部部分（３）を前記丸味のある端部部分（７）に接続し、前記接続部分（５）の直径が、前記コンタクトピン（１，２）の長手方向延在（１０）に沿って、前記角のある端部部分（３）から前記丸味のある端部部分（７）に向かって縮小していることを特徴とする、請求項１又は２記載のコンタクトピン。
前記丸味のある端部部分（７）の横断面は円形に形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンタクトピン。
前記丸味のある端部部分の横断面は楕円形状に形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンタクトピン。
前記丸味のある端部部分（８，１１）の横断面の周の延在は、波状に形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンタクトピン。
前記丸味のある端部部分（８，１１，１２）の前記長手方向延在（１０）に沿って、少なくとも３つのウェブ（３２，３４，３６，３９，４５）及び溝（３０，３１，３３，３８，４３）が形成されていることを特徴とする、請求項６記載のコンタクトピン。
前記溝（４３）はそれぞれ、ウェブ（３９）に接触する、前記プリント配線板（２０）の円筒形状の貫通部（２５）の壁に対して、液状のはんだの毛管現象が生じるように構成されていることを特徴とする、請求項６記載のコンタクトピン。
前記プリント配線板（２０）は、円形の横断面を備えた少なくとも１つの貫通部（２５）を有し、該貫通部（２５）内に、前記丸味のある端部部分（７，８，１１，１２）を備えたコンタクトピン（１，２）が配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の少なくとも１つのコンタクトピン（１，２）を備えるプリント配線板。
コンタクトピン（１，２）、特に請求項１から８に記載のコンタクトピンをプリント配線板（２０）に接続する方法であって、角のある横断面を備えた前記コンタクトピンを形成するワイヤの端部部分に、前記角のある端部部分を変形加工することにより、少なくとも周部分において丸味を帯びて形成された横断面を形成し、前記横断面の角部により形成された少なくとも１つのウェブを、丸味を帯びて変形加工し、前記コンタクトピンを変形加工された丸味のある端部部分（７，８，１１，１２）でもって、前記プリント配線板（２０）の貫通部（２５）内に導入し、そこではんだ付けする、コンタクトピン（１，２）、特に請求項１から８に記載のコンタクトピンをプリント配線板に接続する方法。