JP6147365B2 - 公差補償部分を有する接点キャリア - Google Patents

Description

本発明は、電気的接点を有し、そして電気的接点に導電的に接続しているコンタクトアームを有する接点キャリアに関する。

この種の接点キャリアは、電気的接点とプリント基板との間の導電性接続を確立するために用いられる。電気的接点は、例えば、ソケットまたはプラグとして構成されることができる。スルーホール技術（ＴＨＴ）の場合、接点キャリアのワイヤ接続部は、プリント基板のコンタクトホールを通して挿入され、次いで、はんだ付け（例えば従来の手はんだ付け、流動はんだ付けまたは選択的はんだ付け）によってプリント基板上の導体路に導電的に接続される。しかしながら、表面実装技術（ＳＭＴ）の場合、はんだ付けされることができる接点キャリアの接続面は、プリント基板の導体路上に直接はんだ付けされる。このため、接続面として役立つプリント基板上の導体路部分は、例えばスクリーン印刷または孔版印刷によって、部品が載置される前にはんだペーストを用いて印刷される。接点キャリアが載置された後、接続面は、前記接続面を導電的に接続するために互いにはんだ付けされる。接点キャリアがプリント基板の上面上に配置される場合、例えば、リフローはんだ付けを用いることができる。対照的に、接点キャリアがプリント基板の底面に配置される場合、前記接点キャリアは、波またははね浴（ｗａｖｅ ｏｒ ｓｐｌａｓｈ ｂａｔｈ）において粘着結合されて、はんだ付けされる。従って、部品は、非常に高密度に、そして、プリント基板の主として両面に載置することができる。これは、必要スペースを減らす。その結果、電気デバイスは、小さく、そして同時に著しくより費用効果的であるように製造されることができる。

しかしながら、いわゆるぶれ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）は、はんだ付けの間に発生することがあり得る。ぶれのために、接点キャリアは、はんだ付け後にプリント基板上の所望の位置になくて、しかしむしろ、接点キャリアは、例えば、ＸおよびＹ方向において位置がずれる。さらに、配置不良は、接点キャリアの回転角（回転方向）において起こることもあり得る。この場合、接点キャリアは、それ自身の垂直軸線のまわりを回転した。次の４つの場合は、接点キャリアの変位および回転による不良パターンとして結果としてなることがあり得る：
・接点キャリアは、電気的に接続されて、その中央に正確に位置していないが、プリント基板より上にその全ての接続メタライゼーションとともに位置する。
・接点キャリアは、電気的に接続されるが、その接続メタライゼーションを経由してプリント基板の銅表面を越えて突出する。
・接点キャリアは、電気的に接続されなくて、その接続メタライゼーションを経由してプリント基板の銅表面を越えて突出する。
・接点キャリアは、電気的に接続されなくて、その接続メタライゼーションを経由してプリント基板の銅表面の完全に外側に位置する。

従って、本発明の目的は、改良された接点キャリアを提供することである。

この目的は、独立請求項による特徴を有する内容によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項、説明および図面の内容である。

本発明は、ぶれによって生じる不完全な位置決めが公差補償によって補償されることができるという知識に基づく。

第１の態様によれば、接点キャリアは、電気的接点および、電気的接点に導電的に接続しているコンタクトアームを有し、コンタクトアームは、公差補償部分および、接触面との電気的接点の電気的接触のための、公差補償部分上に形成される接点を含む、という点で、この目的は、達成される。これは、公差補償部分がぶれに起因する不完全な位置決めを補償するという技術的利点に結果としてなる。製造歩留まりは、このようにして増加する。

１つの有利な実施形態において、コンタクトアームは、電気的接点から横にまたは放射状に延びる。これは、接点キャリアがコンパクトな寸法を有し、従って少量の取り付け空間だけを要するという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、電気的接点は、第１の方向において延び、コンタクトアームは、第２の方向において延び、第１の方向および第２の方向は、角度許容範囲の中のある角度の範囲内のある角度で、特に９０°の角度で配置される。この場合、角度許容範囲は、製造関連の公差を有することができ、例えば９０°の、例えば５％、１０％または１５％であることができる。これは、接点キャリアが特に製造しやすいという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接触ベースは、角度許容範囲の中で第２の方向において延びる。この場合、角度許容範囲は、製造関連の公差を有することができ、例えば、５％、１０％または１５％であることができる。これは、接点キャリアがさらにコンパクトな設計であることができ、従ってさらに少ない取り付け空間を要することができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、公差補償部分は、機械的に変形可能である。これは、公差補償部分がはんだ付けの間に発生する力によって変形することができて、前記力を補償することができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、公差補償部分は、弾性的にまたは可塑的に変形可能である。これは、熱的に誘導された応力のためにはんだ付けの間だけ発生する変形が弾性変形性能に起因して補償されることができる一方で、永続的な不完全な位置決めが可塑変形性能に起因して補償されることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接触ベースは、公差補償部分によって電気的接点に接続している。これは、公差補償部分が接点フットコンタクトベースと電気的接点との間に配置されるという技術的利点に結果としてなる。従って、接点キャリアは、特に単純な設計を有する。

さらに有利な実施形態において、公差補償部分は、曲がったアーク、特にＵ字型の曲げ部を含む。これは、コンパクトな構造とともに、大きい公差を補償するための公差補償部分が提供され、そして前記公差補償部分が製造しやすいという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接触ベースは、ある角度に曲げられる公差補償部分上に配置される。これは、接触ベース上の公差補償部分の曲げられた配置に起因して、公差補償部分が公差を補償するためにこの点で特に容易に変形することができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接触ベースは、公差補償部分の下に配置されるこれは、接点キャリアが（例えば、プリント基板の導体路のような）接触面上に接触ベースを用いて特に単純な方法で固定されることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接触ベースは、弾性的にまたは可塑的に変形可能な方法で公差補償部分上に形成される。これは、熱的に誘導された応力のためにはんだ付けの間だけ発生する変形が弾性変形性能に起因して補償されることができる一方で、永続的な不完全な位置決めが可塑変形性能に起因して補償されることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接触ベースは、はんだパッド・ベースである。これは、はんだ付け接続が問題なく接触ベースを用いて形成されることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、電気的接点は、接点ソケットまたは接触プラグである。これは、接点ソケットまたは接触プラグが不良なくプリント基板上に配置されることができ、そして前記接点ソケットまたは接触プラグの電気的接点が前記プリント基板に導電的に接続していることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接点は、電気的接点が保持される下部部材を有する。これは、接点キャリアがはんだ付けの間、電気的接点上に配置されるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、下部部材は、コンタクトアームを受け入れるための放射凹所を有する。これは、凹所がコンタクトアームの位置決めを、ひいては接点キャリアの位置決めを確実にするという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接点キャリアは、電気的接点上に位置する着脱可能な絶縁スリーブを有する。これは、絶縁スリーブが電気的接点を保護し、そして同時に、機械的または光学的コード化によって機能識別が接点キャリアの電気的接点と関連していることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接点キャリアは、接点に各々導電的に接続している複数の電気的接点を有する。これは、同時に複数の電気的接点が同時に形成されることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらに有利な実施形態において、接点キャリアは、ＳＭＤ接点キャリア（表面実装型デバイス）である。これは、電気的接点が炉の位置決めおよび次のはんだ付けによって機械により形成されることができるという技術的利点に結果としてなる。

さらなる例示的実施形態は、添付の図面に関して説明される。

図１は、接点キャリアの概略図を示す。 図２は、接点キャリアの分解図を示す。 図３は、接続ピンの斜視図を示す。 図４は、接続ピンの側面図を示す。 図５は、接続ピンの底面図を示す。 図６は、接続ピンの一部を通る断面を示す。 図７は、下部部材の上面図を示す。 図８は、下部部材の底面図を示す。

図１は、本例示的実施形態において、３本の接続ピン１０２、絶縁スリーブ１０４、下部部材１０６、およびユニオンナット１０８も含む接点キャリア１００を示す。３本の接続ピンのうちの１本だけは、図１において参照符号１０２によって識別される。

本例示的実施形態において、接点キャリア１００は、ＳＭＴ技術によってプリント基板（図示されない）上に固定されることができるソケット／プラグ接続用のソケットを形成するために、構成される。従って、接点キャリア１００は、本例示的実施形態においてＳＭＤ接点キャリア（表面実装型デバイス）として構成される。

本例示的実施形態において、接続ピン１０２は、例えば、打抜き加工および曲げ加工によって、金属（例えば、銅または銅含有合金）から１つの部品に製造される。接続ピン１０２は、本例示的実施形態において、接点ソケット１３０として構成され、従って、プラグ（図示されない）の電気ピンコンタクト（図示されない）を受け入れるために構成される電気的接点１２８を有する。さらに、接続ピン１０２は、接触ベース１３２を有する。接触ベース１３２は、本例示的実施形態において、導電性接続を確立するための（ＳＭＴ技術によって知られる）はんだ付け接続が例えばプリント基板の導体路のような接触面とともに確立されることができるはんだパッド・ベース１３４として構成される。コンタクトアーム１３６および公差補償部分１３８は、接触ベース１３２と電気的接点１２８または接点ソケット１３０との間に配置される。

本例示的実施形態において、絶縁スリーブ１０４は、例えば、射出成形によって、電気的絶縁材料（例えば、プラスチック材料）から製造される。さらに、絶縁スリーブ１０４は、本例示的実施形態において、極性反転に対して守られる接点接続を確保するために、機械的コード化を形成する多数の窪みによって形成されるコード化部分１１８を有する。本例示的実施形態において、５つの圧力チャネル１１６は、絶縁スリーブ１０４を通って延び、前記５つの通過チャネルの中から１つの通過チャネルだけは、図１の参照符号１１６によって識別される。

本例示的実施形態において、下部部材１０６は、高温安定プラスチックから製造され、従って、下部部材１０６は、ＳＭＴはんだ付け工程の間、損傷を受けないかまたは変形しない。本例示的実施形態において、下部部材１０６は、５つの通路開口部１２４を有し、前記５つの通路開口部の中から１つの通路開口部だけは、図１の参照符号１２４によって識別される。本例示的実施形態において、いずれの場合も通路開口部１２４のうちの１つは、いずれの場合も通過チャネル１０６のうちの１つと通路を形成する。さらに、下部部材１０６は、その底面１２２上に配置される窪み１２６を有する。いずれの場合も前記窪みのうちの１つは、通過チャネル１０６のうちの１つと関係していて、本例示的実施形態では放射状に延びている。

図１は、電気的接点ソケット１３０が通過チャネル１１６内に位置することを示す。一方、コンタクトアーム１３６は、下部部材１０６の底面１２２上に形成される凹所１２６内に受け入れられる。

ユニオンナット１０８は、下部部材１０６の上面１２０上に配置される。前記ユニオンナットは、プラグに対してねじ込み接続を確立するための雌ねじ１１０を有する。本発明において、ユニオンナット１０８は、液密封止のための内部シール１１２および外部シール１１４をさらに有する。

ＳＭＴはんだ付け工程の間、ぶれることを補償するために、公差補償部分１３８のゴムまたはプラスチック変形性能は、接触ベース１３２またははんだパッド・ベース１３４が全３方向（すなわちＸ、ＹおよびＺ方向）において移動可能であることを保証する。公差補償部分１３８は、例えば、０．１〜１ｍｍの範囲の障害許容度を補償することができる。本例示的実施形態において、公差補償部分１３８は、０．５ｍｍの障害許容度を補償することができる。

図２は、接点キャリア１００の分解図を示す。

前記図は、絶縁スリーブ１０４が下部部材１０６の位置決め孔２０２に係合する位置決め釘２００を有することを示す。

図３〜図５は、接続ピン１０２を示す。

接続ピン１０２は、電気的接点１２８が配置される第１の端部３００を有する。本例示的実施形態において、電気的接点１２８は、この端部に向かう接点ソケット１３０として構成されている。この端部には、２つの接触舌片３０４ａ、３０４ｂが設けられる。２つの接触舌片３０４ａ、３０４ｂは、互いに反対側に位置して、図３および図４に示す位置において弾力のある方法で初期応力を与えられ、ピンコンタクトを挿入することによって弾性的に変形することができて、次いで、ばね力によって前記接点を確実に保持する。接続ピン１０２は、この種のピンコンタクトを受け入れるためのチャネル３０６をさらに有する。

接触舌片３０４ａ、３０４ｂによって形成される接点ソケット１３０への、そしてチャネル３０６へのピンコンタクトの挿入の動きは、接続ピン１０２が延びる第１の方向Ｉにおいて延びる。

本例示的実施形態において、接続ピン１０２のコンタクトアーム１３６は、第２の方向ＩＩにおいて延びる。本例示的実施形態において、第２の方向ＩＩは、第１の方向Ｉに関して９０°の角度αで延びる（図３および図４参照）。

本例示的実施形態において、コンタクトアーム１３６は、曲げ部３０８、曲げ部３０８に隣接する繋ぎ部３１０、およびアーク部３１２も含む。

本例示的実施形態において、曲げ部３０８は、３０°の角度γを形成する。一方、アーク部３１２は、本例示的実施形態において９０°の角度δを形成する（図５参照）。これにより、曲げ部３０８およびアーク部３１２もの両方は、本例示的実施形態において第１の方向Ｉと平行に延びる軸のまわりに曲げられる。

本例示的実施形態において、公差補償部分１３８は、コンタクトアーム１３６と、はんだパッド・ベース１３４として構成される接触ベース１３２との間に配置される。

本例示的実施形態において、公差補償部分１３８は、本例示的実施形態においてＵ字型の曲げ部３１６として構成される曲がったアーク３１４を含み、そして角度部分３１８も含む。

これにより、Ｕ字型の曲げ部３１６は、本例示的実施形態において第１の方向Ｉと平行に延びる軸のまわりに曲げられる。さらに、Ｕ字型の曲げ部３１６は、本例示的実施形態において１８０°の角度εとして構成される（図５参照）。

しかしながら、本例示的実施形態において、角度部分３１８は、９０°の角度βで曲げられる。そして、角度部分３１８がそのまわりに曲げられる軸は、第１の方向Ｉに対して直角に、および第２の方向ＩＩに対して直角に延びる（図４参照）。従って、本例示的実施形態において、角度部分３１８に隣接する接触ベース１３２は、第２の方向ＩＩの方向にそれが横たわる延びる方向を有する。従って、接触ベース１３２は、電気的接点１２８に関して空間の全３方向において最大０．５ｍｍまで移動することができる。

さらに、図３〜図５は、本例示的実施形態において、接触ベース１３２が第１の方向Ｉにおいて公差補償部分１３８の下に配置されることを示す。従って、電気的接点１２８および接触ベース１３２は、本例示的実施形態において、反対側の端部に、特に接続ピン１０２の第１の端部３００および第２の端部３０２に位置している。

図６は、接続ピン１０２の第１の端部３００を通る断面を示す。接続ピン１０２は、接触舌片３０４ａ、３０４ｂの下で中空の構成であり、従ってチャネル３０６を有することが分かる。本例示的実施形態において、チャネル３０６は、カプセル封じ合成物バリア５００によって閉鎖される。そうすると、例えば、組立工程の間、カプセル封じ合成物（例えば接着剤のような）は、チャネル３０６に入ることができない。本例示的実施形態において、カプセル封じ合成物バリア５００は、打ち抜かれた接続ピン１０２の板金部分から形成されて、チャネル３０６を形成するために折り畳まれる。

図７は、下部部材１０６の上面を示す。本例示的実施形態において、上面１２０は、いずれの場合も接続ピン１０２を保持するために本例示的実施形態では５つの通路開口部１２４に加えて、位置決め孔２０２を有することが分かる。

図８は、下部部材１０６の底面１２２を示す。本例示的実施形態において、位置決め孔２０２および通路開口部１２４に加えて、通路開口部１２４に挿入される接続ピン１０２のコンタクトアーム１３６が内部に載置されることができる５つの凹所１２６は、提供される。

１００…接点キャリア
１０２…接続ピン
１０４…絶縁スリーブ
１０６…下部部材
１０８…ユニオンナット
１１０…雌ねじ
１１２…内部シール
１１４…外部シール
１１６…通過チャネル
１１８…コード化部分
１２０…上面
１２２…底面
１２４…通路開口部
１２６…凹所
１２８…電気的接点
１３０…接点ソケット
１３２…接触ベース
１３４…はんだパッド・ベース
１３６…コンタクトアーム
１３８…公差補償部分
２００…位置決め釘
２０２…位置決め孔
３００…第１の端部
３０２…第２の端部
３０４ａ…接触舌片
３０４ｂ…接触舌片
３０６…チャネル
３０８…曲げ部
３１０…繋ぎ部
３１２…アーク部
３１４…曲がったアーク
３１６…Ｕ字型の曲げ部
３１８…角度部分
５００…カプセル封じ合成物バリア
α…角度
β…角度
γ…角度
δ…角度
ε…角度
Ｘ…Ｘ方向
Ｙ…Ｙ方向
Ｚ…Ｚ方向
Ｉ…第１の方向
ＩＩ…第２の方向

Claims (16)

1. 電気的接点（１２８）を有し、前記電気的接点（１２８）に導電的に接続しているコンタクトアーム（１３６）を有する接点キャリア（１００）であって、前記コンタクトアーム（１３６）は、公差補償部分（１３８）および、接触面との前記電気的接点（１２８）の電気的接触のための、前記公差補償部分（１３８）上に形成される接触ベース（１３２）を含み、
   前記接点キャリア（１００）は、前記電気的接点（１２８）が保持される下部部材（１０６）を有し、
   前記下部部材（１０６）は、前記コンタクトアーム（１３６）を受け入れるための放射凹所（１２６）を有する、
   接点キャリア（１００）。
2. 前記コンタクトアーム（１３６）は、前記電気的接点（１２８）から横にまたは放射状に延びる、請求項１に記載の接点キャリア（１００）。
3. 前記電気的接点（１２８）は、第１の方向（Ｉ）において延び、前記コンタクトアーム（１３６）は、第２の方向（ＩＩ）において延び、前記第１の方向（Ｉ）および前記第２の方向（ＩＩ）は、角度許容範囲の中で角度（α）で、特に９０°の角度で配置される、請求項２に記載の接点キャリア（１００）。
4. 前記接触ベース（１３２）は、角度許容範囲の中で前記第２の方向（ＩＩ）において延びる、請求項３に記載の接点キャリア（１００）。
5. 前記公差補償部分（１３８）は、機械的に変形可能である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
6. 前記公差補償部分（１３８）は、弾性的にまたは可塑的に変形可能である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
7. 前記接触ベース（１３２）は、前記公差補償部分（１３８）によって前記電気的接点（１２８）に接続している請求項１〜６のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
8. 前記公差補償部分（１３８）は、曲がったアーク（３１４）、特にＵ字型の曲げ部（３１６）を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
9. 前記接触ベース（１３２）は、角度（β）で曲げられて前記公差補償部分（１３８）上に配置され、前記接触ベース（１３２）がそのまわりに曲げられる軸は、第１の方向Ｉに直角に、かつ第２の方向ＩＩに直角に延びる、請求項３〜８のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
10. 前記接触ベース（１３２）は、前記公差補償部分（１３８）の下に配置される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
11. 前記接触ベース（１３２）は、弾性的にまたは可塑的に変形可能に前記公差補償部分（１３８）上に形成され、前記接触ベース（１３２）は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向において移動可能である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
12. 前記接触ベース（１３２）は、はんだパッド・ベース（１３４）である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
13. 前記電気的接点（１２８）は、接点ソケット（１３０）または接触プラグである、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
14. 前記接点キャリア（１００）は、前記電気的接点（１２８）上に位置する着脱可能な絶縁スリーブ（１０４）を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
15. 前記接点キャリア（１００）は、接点に各々導電的に接続している複数の電気的接点（１２８）を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
16. 前記接点キャリア（１００）は、ＳＭＤ接点キャリアである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の接点キャリア（１００）。
    

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