JPH10126098A - 弾性取付領域を有する電気コンタクトピンをプリント回路基板の孔に挿入する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント回路基板等を損傷することなく、コ
ンタクトピンの適正な挿入深さを達成することである。 【解決手段】 挿入サイクルの開始前に、コンタクトピ
ン２２の寸法、弾性取付領域３６の幾何学的寸法、プリ
ント回路基板１１の孔３８の直径ｄおよび所望の挿入深
さに関するデータを制御手段に記憶し、プレス装置の挿
入動作をコンタクトピン２２の非弾性部分から、挿入力
および挿入距離を連続的に調節しながら開始し、挿入力
が上昇し始めるときを検知した瞬間に、挿入されるべき
残りの距離Ｘを決定しかつ制御手段に格納し、コンタク
トピン２２をプリント回路基板１１に対してあらかじめ
定められた所望の深さに挿入するために、挿入されるべ
き残りの距離Ｘを考慮に入れて、その挿入動作を継続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一般には、コネ
クタ（いわゆる「プレスフィット」式コネクタ）のハウ
ジング内に装着される、弾性取付領域を有するコンタク
トピンを、プリント回路基板または他の部分の対応する
孔内に挿入するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性式のコンタクトピンを備えたコネク
タをプリント回路基板内に挿入するためには、一般にプ
レス装置が用いられる。プレス装置は、コネクタのコン
タクトピンを基板の対応する孔内に挿入しなければなら
ず、完成したコネクタが基板に固定されるように、各ピ
ンの弾性取付領域を変形させなければならない。

【０００３】一般に知られているように、弾性取付領域
を有するコンタクトピンは、通常は四角形断面を有する
細長い棒からなり、該棒の一部が、相互に隣り合う２つ
の脚部を形成するために長手方向に沿って半割に切断さ
れており、その各々が、弾性取付領域を形成するために
外側に曲げられている。

【０００４】ピンを基板の孔内に挿入するときには、ピ
ンの先頭の非弾性部分が最初に基盤内に挿入され、した
がって、ピンのための最初の案内が達成され、それによ
って、実質的には、何らの抵抗力も誘起されない。

【０００５】弾性領域が、孔の上縁に達したときには、
挿入力が増大し、外側に曲げられた脚部が、孔の壁面に
対するピンによる保持力を発生するために、相互方向に
向かって弾性的に変位される。

【０００６】この作業を行うために必要とされる挿入力
は、特に、コネクタが対応する孔に固定されなければな
らない非常に多くのコンタクトピンを備えている場合に
は、相当に大きなものとなる。

【０００７】直ちに明らかな主な問題点は、コネクタハ
ウジングと基板との間の接触による基板のいかなる損傷
または変形をも防止するために、プレスの下降移動を都
合のよい時間に停止することである。

【０００８】現存するプレス装置は、通常、コンピュー
タ制御されたユニットを備え、プレスのヘッド内に組み
込まれた力測定装置を備えており、力／挿入曲線の推移
を測定および制御することができる。例えば、プレス装
置は、測定された力が、ある最大値に達したときに、停
止され得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、この能力のプレス装置については、下降移動の慣性
が過小評価されるべきではないので、このことが重大な
問題につながることがあり、コネクタのハウジングが基
板に対して過度の力で押圧され、あるいは、基板に損傷
を与えることにもなる。

【００１０】コネクタのハウジングが、基板と接触する
ようになるときには、挿入サイクルの終了時点におい
て、０．０１ｍｍごとに１０００ニュートンだけプレス
の挿入力が増大することが知られている。

【００１１】約３．２ｍｍのプリント回路基板（ＰＣ
Ｂ）の厚さ許容値を調節することは困難であるために、
正確な最大挿入深さをあらかじめ設定することも不可能
である。基板は、通常１０〜１２％の厚さ変動がある。
実際には、これらの厚さ変動は、この場合、積層された
複合基板に関するので、数１０分の１ミリメートルだけ
変動する。

【００１２】したがって、押し過ぎを防止するために
は、コネクタのハウジングが基板と接触した後に押圧移
動が継続することを防止するために、都合のよい時期に
プレス装置を停止することが望ましい。多くの適用例に
おいては、コネクタハウジングと配線基盤の表面との間
に空気隙間を残すことも望ましい。

【００１３】この発明の目的は、配線基盤および／また
はコネクタハウジングのすべての過負荷が解消され、そ
れによって、必要であればコネクタハウジングが自動的
に基板からの正確な距離に位置決めされるように、プレ
ス装置の移動を調節することを可能とする方法を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明にかかる方法は、構成要素のすべてのパラ
メータ、主として、少なくとも１つのコンタクトピンお
よび１つの弾性取付領域、少なくとも１つの対応するプ
リント回路基板の孔および望ましい挿入深さが、挿入お
よび押圧装置の制御手段のためのデータにおいてあらか
じめ定義され、それによって、 ・プレスの挿入移動が、ピンの第１の（非弾性）部分の
挿入で開始され、通常は何らの抵抗力をも誘起せず、単
にピンのガイドを提供するだけであり、その挿入（プレ
スの移動）中に、挿入力および挿入深さが、継続して測
定されかつ制御され、 ・挿入力が大きく増大し始めるとき、すなわち、コンタ
クトピンのうちの１つの弾性取付領域の下部とプリント
回路基板の対応する孔の上縁との間の最初の接触が開始
されるときの観察の瞬間において、挿入されるべき残り
の距離が決定されかつ制御手段に格納され、 ・コンタクトピンが基板に正確な深さまで挿入されるよ
うに、挿入されるべき残りの距離を考慮して、挿入移動
が継続される。

【００１５】プレス装置は、挿入ヘッドが据え付けられ
るガントリーの形態をした上梁と、該上梁およびテーブ
ルの変形を最小化するために、本質的に高剛性特性を有
する花崗岩またはコンクリート塊のような材料から製造
されたテーブルとを具備している。

【００１６】プリント回路基板の孔の寸法は、出願人自
身によるベルギー特許出願第Ｎｏ９５００９１４号にお
いて、すでに開示されているように、通常のＣＣＤアレ
イ形式のカメラによって検知され得る。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の他の特徴は、添付され
た図面を参照して、以下の実施形態の開示に基づいて説
明される。図１は、この発明に係る方法を実施するのに
必要な主な部品の配置を示す図である。図２は、弾性取
付領域を有するコンタクトピン、コネクタハウジングお
よびプリント回路基板の詳細図である。図３は、挿入の
間に達成される力／変位グラフを示している。

【００１８】図１は、テーブル１２と、ガントリー１４
形式の上梁とを備えたプレス装置１０を示している。プ
リント回路基板１１は、テーブル１２に取り付けられて
いる。

【００１９】ガントリー１４には、コンタクトピン２２
を有するコネクタハウジング２０を保持するプレス／把
持装置１８を有する挿入ヘッド１６が設けられている。

【００２０】この発明による方法を実施するために、挿
入ヘッド１６には、コンタクトピンの挿入中に印加され
る力を測定するための装置２４が設けられている。挿入
ヘッド１６の移動距離が、例えば、アブソリュートパル
スジェネレータのような公知の手段を用いて測定されか
つ決定され得る。

【００２１】プレス装置１０には、閉回路制御システム
が設けられており、それによって、力／測定装置により
記録されたデータおよび挿入ヘッド１６の挿入深さが、
駆動モータを作動させるために、コンピュータユニット
２６に伝送される。

【００２２】このコンピュータユニット２６は、データ
バンク２８を介して、各コンタクトの寸法およびコネク
タハウジングの形式に関するすべてのデータを受け取
り、「サーボ制御」ユニット３０および増幅器３２を介
して、制御信号をプレス装置１０の駆動モータ３４に伝
送する。

【００２３】油圧駆動または空気圧駆動プレス装置は、
制御指令に対する応答が非常に遅く、過負荷を生じ、プ
リント回路基板および／またはコネクタハウジングに対
して損傷を与えてしまう可能性があるので、前記駆動モ
ータ３４はサーボ制御を有する高い原動力形式の電気モ
ータであることが好ましい。

【００２４】図２は、解放された案内端部と、コネクタ
ハウジング２０内に固定される上端部４０との間に配置
された弾性取付領域３６を備えたコンタクトピン２２の
詳細図である。

【００２５】その取付領域３６を有するピン２２は、コ
ンタクトピン２２と錫被覆された孔３８の内表面との間
の電気的な接続を達成するために、プリント回路基板１
１の対応する孔３８内に挿入されなければならない。

【００２６】図３に示されるように、挿入サイクルの進
行は正確に監視され得る。挿入ヘッド１８がＺ軸に沿っ
て変位するときには、第１の領域「Ｉ」において測定さ
れる力は、実質的には増加しない。さらに、この変位中
に、コンタクトピン２２の自由端部は、通常、孔３８に
入り、それによって、「第１の接触点」（ＦＣＰ）が達
成されるまで、いかなる力も発生されない。

【００２７】第１の接触点は、弾性取付領域３６の下部
が、回路基板１１の対応する孔３８の上縁に接触するよ
うになるときに達成される。その瞬間、力は、突然増大
し、最大の力「ｍ」に到達するまで、力／変位グラフの
Ｚ軸における領域「II」に入り、それによって、コンタ
クトピンの弾性取付領域最も太い部分が基板の孔内に挿
入される。

【００２８】領域「III」において、ピンは孔内にさら
に挿入され、挿入力は、弾性取付領域の最大変形力を乗
り越えたという事実によって、若干減じられ、材料（錫
／鉛）が孔の被覆から剥ぎ落とされる。

【００２９】コネクタハウジング２０が、回路基板１１
の表面と接触するようになった後にさらに押圧されるな
らば、グラフは、さらに領域「IV」にまで伸び、それに
よって、コネクタハウジング２０および回路基板１１
が、挿入ヘッド１８（上部装置）と、通常はコンタクト
ピン２２の挿入中に回路基板１１を支持するために供給
されるアンビル（下部装置）との間で挟まれるので、力
は迅速に増大する。

【００３０】すでに前提部分において述べたように、回
路基板１１の厚さは、基準平面（図２参照）に関して最
小および最大値として調節することが困難である（変わ
り易い）。押し過ぎを防止するために、変位軸の領域
「IV」に入る前または入る時点において停止することが
望ましい。

【００３１】多くのアプリケーションにおいては、コネ
クタハウジング２０と回路基板１１の表面との間に、既
知の値の空気隙間を有することも望ましい。この発明に
よれば、力−変位フィードバックが、この問題の解決策
を提供している。

【００３２】コンタクトピン２２が孔３８を貫通すると
きには、何らの力も通常は発生されない。もし、力が検
知される場合には、このことは、１以上の接触ピンが正
確に配列されていないことを示している。この場合に、
制御コンピュータは、不正確な挿入サイクルを防止する
ために、即座にモータを停止する。

【００３３】挿入ヘッド１６内における力測定によっ
て、制御コンピュータは、Ｚ軸上のどの点（挿入移動）
において、コンタクトピンの弾性取付領域が回路基板１
１の表面と接触するようになるのかを認識する。

【００３４】寸法Ｘ、すなわち、コネクタハウジング２
０の下側とこれも既知の孔径ｄについての最初の接触点
との間の距離が、各コネクタについて既知の値であるた
め、コンピュータユニット２６は、前記回路基板１１と
前記コネクタハウジング２０とが接触するようになる前
に、挿入ヘッド１８によって移動されるべき距離（挿入
深さ）を計算することができる。

【００３５】プレス装置１０の挿入ヘッド１８が停止し
なければならない地点における挿入深さが、挿入サイク
ルの開始の際に決定されるので、押し過ぎとなる可能性
はなく、特定の空気隙間が、コネクタハウジング２０の
下側と回路基板１１の表面との間に設定され得る。

【００３６】同形式のコネクタについての最初の接触点
が、孔径ｄに依存しているので、孔径の決定をＣＣＤカ
メラを用いた測定により行うときには、この事実を考慮
に入れなければならない。より精度の低いアプリケーシ
ョンに対しては、ＣＣＤカメラを用いた孔径の測定は不
要である。

【００３７】最初の接触点のための正確な位置は、 ・コンタクトピン２２の弾性取付領域の幾何学的寸法、 ・プリント回路基板１１の厚さ、 ・基板内の対応する孔３８の直径寸法により決定され
る。

【００３８】これらのパラメータのすべてが、あらかじ
め制御コンピュータ内にプログラムされ、挿入ヘッド１
８のＺ軸に沿う挿入深さの変位の停止は、単に、力−変
位曲線に従って、最初の接触がピンと孔との間で生ずる
位置に一致されるだけである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る方法を実施するのに必要な主
な部品の配置を示す図である。

【図２】 弾性取付領域を有するコンタクトピン、コネ
クタハウジングおよびプリント回路基板の詳細図であ
る。

【図３】 挿入の間に達成される力／変位グラフを示す
図である。

【符号の説明】

１０ プレス装置 １１ プリント回路基板 １２ テーブル １４ ガントリー（水平サポート） １６ 挿入ヘッド ２０ コネクタハウジング ２２ コンタクトピン ２４ 挿入力を測定するための手段 ２６ コンピュータユニット（制御手段、制御コンピュ
ータ） ３４ モータ ３６ 弾性取付領域 ３８ 孔 Ｘ 挿入れるべき残りの距離

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性取付領域を有するコンタクトピンを
   挿入力を測定するための手段および挿入距離を測定して
   制御するための手段を備えたプレス装置により、プリン
   ト回路基板の孔内に挿入するための方法であって、 挿入サイクルを開始する前に、ピンの寸法、弾性取付領
   域の幾何学的寸法とともにプリント回路基板の孔の直径
   および所望の挿入深さに関するデータが前記制御手段に
   記憶され、 前記プレス装置の挿入動作が前記コンタクトピンの最初
   の部分（非弾性部分）において開始され、そこでは、何
   らの抵抗力も誘起されないが、ピンの案内のみが提供さ
   れ、該挿入動作中に、挿入力および挿入距離が連続的に
   調節され、 挿入力が上昇し始めるときを検知した瞬間、すなわち、
   前記コンタクトピンの前記弾性取付領域（ＦＣＰ）の下
   側と前記プリント回路基板における対応する孔の上縁と
   の間の最初の接触が生じたときに、挿入されるべき残り
   の距離（Ｘ）が決定されかつ前記制御手段に格納され、 コンタクトピンをプリント回路基板におけるあらかじめ
   定められた所望の深さに挿入するために、挿入されるべ
   き残りの距離（Ｘ）を考慮に入れて、その挿入動作を継
   続することを特徴とする挿入方法。
2. 【請求項２】 弾性取付領域を有する少なくとも１つの
   コンタクトピンであって、一端がコネクタハウジング内
   に既に取り付けられ、かつ、前記弾性取付領域を設けた
   他端が前記コネクタハウジングの下方に突出したコンタ
   クトピンを、挿入力を測定する手段および挿入距離を測
   定および制御する手段を備えたプレス装置により、プリ
   ント回路基板の少なくとも１つの孔内に挿入するための
   方法において、 挿入サイクルが始まる前に、前記コネクタハウジングに
   対する前記コンタクトピンの寸法、前記弾性取付領域の
   幾何学的寸法、前記プリント回路基板の孔の直径および
   所望の挿入深さに関するデータが、前記制御手段に蓄え
   られ、 前記プレスの前記挿入動作が、最初に、いかなる抵抗力
   をも誘起しない一方前記ピンのガイドのみを提供する前
   記ピンの非弾性部分において開始され、その挿入動作中
   に、前記挿入力および前記挿入距離が、連続的に測定さ
   れかつ制御され、 挿入力が、大きく上昇し始めるとき、すなわち、前記コ
   ンタクトピンの内の１つのものの前記弾性取付領域（Ｆ
   ＣＰ）の下側と、前記プリント回路基板の対応する孔の
   上縁との最初の接触が行われるときを検知した瞬間に、
   挿入されるべき残りの距離（Ｘ）が決定されて前記制御
   手段内に蓄えられ、 前記コンタクトピンを前記プリント回路基板内に正確な
   深さまで挿入し、それによって、前記コネクタハウジン
   グが前記プリント回路基板にちょうど当接しまたは前記
   プリント回路基板から小さい距離をあけるようになるよ
   うに、前記挿入されるべき残りの距離（Ｘ）を考慮に入
   れて、挿入動作が継続されることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の方法を実
   施するための装置。
4. 【請求項４】 前記プリント回路基板（１１）がその上
   に取り付けられるテーブル（１２）を備えたプレス装置
   （１０）と、ガントリー（１４）のような水平サポート
   に据え付けられた挿入ヘッド（１６）と、発生する力を
   測定するための手段（２４）および踏破される距離を測
   定しかつ制御するための手段と、前記測定値を記録し前
   記プレス装置のモータ（３４）に制御信号を送る制御コ
   ンピュータ（２６）とを具備し、 前記水平サポート（１４）および前記テーブル（１２）
   が、前記挿入制御手段の精度を増大するために、花崗岩
   またはコンクリート塊のような高い剛性特性を有する材
   料から構成されていることを特徴とする請求項３記載の
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２記載の方法によ
   り得られる生産物。