JPS6386279A - ピン保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、一般に基板のホールにピンを固定する分野、
より具体的には、コンピュータ構成要素用の基板に電気
接触用のピンを保持する装置に関する。

Ｂ、従来技術 ］ンピュータを組み立てる場合、セラミック製基板など
の基板にコンピュータ・チップを装着することが多い。

基板は、基板のホール内に固定され通常は基板面に対し
て直角方向に延びているピンによって、プリント回路板
内へ挿入する。ピンを、プリント回路板内のソケットに
差し込む。

基板上のプリント回路線で、導電性コンピュータ・チッ
プをピンに接続する。ピンは通常、導電性材料製であり
、プリント回路上のソケットも同様である。プリント回
路板のプリント回路では、この導電性経路を介してコン
ピュータ・チップとコンピュータの他の構成要素を電気
的に接続する。

基板にピンを固定することは、基板の製造における重要
な一工程である。コンピュータの多くの応用分野では、
ヘッディング（頭部成形）およびバルジング（ｂｕ１ｇ
ｉｎｇ＝バルジ成形）によってピンを基板内に固定また
は保持させることが望ましい。

ヘッディングおよびバルジングは、ピンの短い部分が基
板の一方の面から延び、ピンの長い部分が基板のもう一
方の面の取付具に把持されるように、まずピンを基板の
穴に挿入してから、ピンの短い部分をハンマ機構で打つ
という、冷間鍛造技法である。打撃によって、ピンの短
い部分をヘッドの形に鍛造し、穴内にあるピンのこの部
分を穴に充填し、支持具と基板の間にあるピンの長い部
分にバルジが形成される。

打撃によるピンのヘッディングとバルジングは、コンピ
ュータ産業で広く利用され、成功を収めている。ただし
、いくつかの問題点と難点が伴う。

ピン・ハンマ機構は、複雑であって、高エネルギー人力
を必要とする。打撃後に取付具からピンの長い部分を取
り外すのに、多量のエネルギーを要することが多い。

電気コネクタに電気接点を自動的に挿入する装置がワグ
ボーン（Ｗａｇｂｏｒｎ　）の米国特許第４３５６６２
６号に記載されている。ワグポーンの装置は、圧縮空気
を使用して、接点を通路に沿って移動させ、コネクタに
接点を挿入してプレスばめによってそこに保持する。こ
の装置は、基板中でピンをヘッディングおよびバルジン
グする方法を改善するのには役立たない。

インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレ
ーション（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｂｕｓｉｎｅ
ｓｓＭａｃｈｉｎｅｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）社
のカナダ特許第８９１１８０号は、高速度で投射体を投
射して積層回路板を貫くことにより、積層回路板に小さ
な貫通穴をあける方法を記載している。この特許は、基
板中でピンをヘッディングおよびバルジングする方法を
改善するのには役立たない。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明の一目的は、基板中でピンをヘッディングおよび
バルジングする既知の方法の欠点を克服することにある
。

本発明の別の目的は、基板中でピンを固定および保持す
る装置を単純なものにすることにある。

本発明の他の目的は、基板中でピンを保持するのに要す
るエネルギーを減らすことにある。

Ｄ４問題点を解決するための手段 本発明は、ピンの圧縮強さよりも大きな引張り強さをも
つ基板内に少なくとも１本のピンを保持する装置であっ
て、 （ａ）ピンの硬度よりも大きな硬度をもつ材料製の停止
ブロック、 （ｂ）ピンの硬度よりも大きな硬度をもつ材料製のクラ
ンプであって、ピン移動用の通路を有し、ピンを受ける
基板の穴が、クランプ中のピン移動用通路と軸方向に整
列するように基板を停止ブロック（ａ）に対して保持す
るクランプ、および（ｃ）ピンが基板の穴によって画定
される形に鍛造されるのに十分な連動エネルギーでピン
が停止ブロック（ａ）にぶつかるように、クランプ（ｂ
）中の通路および基板の穴内でピンを移動させる手段、 を具備するものである。

Ｅ、実施例 基板の引張り強さよりも小さな圧縮強さを有するピンよ
りも、ともに硬い停止ブロックとクランプの間に基板を
保持しておき、ピンが停止ブロックにぶつかったときピ
ンを基板の穴によって画定される形に鍛造するのに十分
な運動エネルギーでピンを穴内に移動させることにより
、ピンを、基板中の穴内に固定できることを発見した。

ピンを、穴の一方の側および他方の側にそれぞれ配置さ
れる停止ブロックおよびクランプのそれぞれの凹みによ
って画定されるヘッドとバルジのついた形に鍛造するこ
とにより、ピンを基板内に保持できることも発見した。

第１図および第２図は、停止ブロック２とクランプ３の
間に保持された基板１の部分断面図を示す。基板１中の
穴４と、クランプ３中の通路５とは、両者の軸が一致す
るように整列させられている。ピン６を、通路５に沿っ
て矢印で示す方向に移動させる。

第２図に示すように、停止ブロック２にぶつかることに
より、ピン６が穴４によって画定される形に鍛造される
。こうして鍛造されたピン６の形により、ピン６は、穴
にぴったりはまって、穴内に保持される。

本発明が有効となるためには、ピン６の圧縮強さが基板
１の引張り強さよりも小さくなければならず、停止ブロ
ック２とクランプ３の硬度がピン６の硬度よりも大きく
なければならない。ピン６の圧縮強さが基板１の引張り
強さよりも大きいと、基板１が破壊される。停止ブロッ
ク２とクランプ１の硬度がピンの硬度よりも大きくない
場合は、ピン６の鍛造が有用な程度にならない。

引張り強さが約３８７０ｋｇ／ｃ、ｍ２（５５＊０００
ｐｓ　ｉ　）のセラミック材料を基板１に使用する場合
、ＣＤＡ（銅開発協会）Ｎｏ、Ｃ１５０００号と呼ばれ
る、圧縮強さが約３１７０ｋｇ／ａｍ２（４５＊　００
０ｐｓ　ｌ　）の銅合金材料をピン６に使うと良い結果
が得られる。このような材料製のピン６は、停止ブロッ
ク２にぶつかったとき、基板１を破壊せずに鍛造され、
穴４によって画定される形に鍛造される。

圧縮強さが１０＋　７００ｋｇ／ｃｍ２（１５２゜００
０ｐｓ　Ｉ　）のＣＤＡ材料Ｎｏ、Ｃ１７２００ベリリ
ウム銅合金製のピン６は、鍛造するとき基板１を破壊し
、圧縮強さが１４，１００ｋｇ／ｃｍ２（２００＋　０
ＯＯｐｓ　ｌ　）のＡＳＴＭ（米国材料試験協会）の定
義によるＮｏ、４１３０銅も同様である。しかし、ＡＳ
ＴＭ　　Ｎｏ、２０１１アルミニウム合金は、本発明で
有効である。

また、停止ブロック２とクランプ３をピン６よりも硬度
の大きな材料から作成する点も、本発明にとって重要で
ある。製造の際に動作を繰り返すうちに停止ブロック２
とクランプ８が次第に摩耗して行くのを避けるため、こ
れらの材料をピン６よりもはるかに硬い材料から作成す
ることが好ましい。ロックウェル硬さが約６０ないし９
０の焼入れ鋼またはカーバイドなどの材料から停止ブロ
ック２とクランプ３を作成すると、良い結果が得られる
。

本発明の装置がうまく動作するには、ピン６が停止ブロ
ック２にぶつかるときの運動エネルギーも重要である。

連動エネルギーは、少なくとも基板１の厚み全体にわた
って、ピン１が鍛造されるのに充分でなければならない
。連動エネルギーは、実施例ごとに変わり、またピンの
寸法やピンの製造材料の圧縮強さなどの要因によって変
わる。

たとえば、直径０．４１ｍｍ（０，０１６インチ）、長
さ７．４ｍｍ（０，２９２インチ）１、圧縮強さ約３，
１７０ｋｇ／ｃｍ２（４５，０００ｐｓｉ）のピンを使
用する場合、連動エネルギーが８６ｇｃｍ（０，０７４
６１ｎ、１ｂｓ）のとき、厚さ１．０ｍｍ（０，０４０
インチ）の基板の直径０．４６ｍｍ（０，０１８インチ
）の穴にピンを固定するのに充分な鍛造がもたらされる
。

同様に、同じサイズで圧縮強さが約７０４ｋｇ／ｃｍ２
（１０＋　０ＯＯｐ　ｓ　ｌ　）のピンは、約１８ｇｃ
ｍ（０，０１６１ｎ、１ｂｓ）の運動エネルギーで停止
ブロック２にぶつかると、鍛造によって同様の穴に固定
される。

第３図および第４図は、停止ブロック２およびクランプ
３にそれぞれ凹み７および８が成形されている、本発明
の好ましい実施例を示す。本実施例では、成形された凹
み７および８が穴４の一方の側および他方の側にそれぞ
れ配置されるように、基板１が停止ブロック２とクラン
プ３の間に保持される。クランプ３の成形された凹み８
は、ピン６を移動させるための通路５内で開口している
。

第４図は、停止ブロック２にぶつかって鍛造された後の
ピン６を示す。鍛造作用と成形されている凹み７および
８によって、ピン６にヘッド９とバルジ１０が形成され
る。ピン６が鍛造されて穴４を充填するときに起こる締
りばめ、ヘッド９およびバルジ１０によって、ピン６は
基板中に保持または固定される。

成形された凹み７および８の形試の正確さは、本発明の
好ましい実施例にとって重要ではない。

ピンつけ技術の当業者なら、希望するヘッドとバルジの
寸法を実現する好ましい形試が算出できるはずである。

たとえば、一つの実施例で、直径０゜５／ｍｍ（０，０
２０インチ）のピンが使用される場合、直径が０．６６
ないし０．７１ｍｍ（０゜０２６ないし０．０２８イン
チ）、高さが約０゜３０ｍｍ（０，０１２インチ）に成
形された凹みが常に有用である。直径０．４ｍｍ（０，
０１６インチ）のピンを使用する場合、直径が０．５６
ｍｍないし０．５１ｍｍ（０，０２２ないし０゜０２４
インチ）、高さが０．２０ｍｍ（０，００８インチ）に
成形された凹みが有用となる。

第５図は、本発明に従ってピンを移動させるための装置
の一例を示す。この装置は、基板１を保持するための停
止ブロック２とクランプ３からなる。ピン６を受けるの
に適した穴４が、ピン６を停止ブロック２に対し移動さ
せる通路５と軸方向に整列するように、基板１を保持す
る。

圧縮空気源１２と弁１３が、ピン６を通路５に沿って移
動させ停止ブロック２に接触させる手段１１を構成する
。手段１１によって１２．７ｋｇ／ｃｍ２（１８０ｐ　
ｓ　！　）の圧縮空気を供給し、圧縮強さ約３　＋　　
１７０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２（４５＋　Ｏ０Ｏｐｓ
ｌ）、長さ７．４ｍｍ（０，２９２インチ）の銅製ピン
６を通路５に沿って約６０ｃｍ（２４インチ）押して、
ピン６が停止ブロック２にぶつかったときその速度が毎
時９．６ｋｍ（３８６マイル／時）に達するようにする
と、基板１内に効果的にピン６が保持される。ピンつけ
技術の当業者なら容易に理解できるはずであるが、ピン
のサイズと圧縮強さが異なる場合は、それに適した圧力
と速度は違った値となる。ピン６を通路５に装入して停
止ブロック２に向かって移動させるのに役立つ機構なら
、どんなものでも使用できる。第５図には、ピン６を供
給スタックから取り出して個別的に手段１１と噛み合う
位置に移動させる有用な機構として、往復動スライド１
４が示されている。スライド１４が右に動くと、１本の
ピン６がスロット１５の中に落ちる。スライド１４が左
に動くと、手段１１から延びている圧縮空気供給源１６
および通路５と、ピン６が整列する。

第５図は、第３図および第４図に関連して説明したよう
な、それぞれ停止ブロック２とクランプ３中の成形され
た凹み７および８を示す。ただし、第５図に示した装置
は、第１図および第２図に示した停止ブロック２および
クランプ３と一緒に容易に使用することができる。ピン
づけ技術の当業者ならすぐに理解できるように、成形さ
れた凹みは停止ブロック２またはクランプ３のどちらが
一方だけにしか使用できず、また有用なものならどんな
手段１１でも本発明で有効である。

本発明の装置によって基板１中にピン６を保持した後、
クランプ３および停止ブロック２を基板１との接触から
取りはずす。本発明を実際に適用すれば経験することで
あるが、クランプから基板および保持されたピンを取り
はずすのは、比較的容易である。ピンづけ技術の当業者
なら理解できるように、停止ブロック２にぶつけて鍛造
する際のピンの連動エネルギーは、取りはずすのが困難
になるほどピン６を通路と接触させない程度に、鍛造さ
れるピン６の量を制限するように制御できる。

Ｆ０発明の効果 本発明によれば、少ないエネルギー量で簡単にピンを基
板中に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、停止ブロックとクランプの間に把持された基
板を示す概略断面図である。 第２図は、鍛造によって穴を充填させることにより、第
１図の基板内に保持されたピンを示す概略断面図である
。 第３図は、停止ブロック中およびクランプ中に成形され
た凹みの間に把持された基板を示す概略断面図である。 第４図は、鍛造によって、ヘッドとバルジのついた形を
作成することにより、第３図の基板中に保持されたピン
を示す概略断面図である。 第５図は、本発明の方法に従ってピンを移動させる装置
の一例を示す概略図である。 １・・・・基板、２・・・・停止ブロック、３・・・・
クランプ、４・・・・穴、５・・・・通路、６・・・・
ピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ピンの圧縮強さよりも大きな引張り強さをもつ基板内に
   少なくとも１本のピンを保持する装置であって、 前記ピンの硬度よりも大きな硬度をもつ材料製の停止ブ
   ロックと、 前記ピンの硬度よりも大きな硬度をもつ材料製のクラン
   プであって、ピン移動用の通路を有し、前記ピンを受け
   る前記基板の穴が当該クランプ中の前記通路と軸方向に
   整列するように前記基板を前記停止ブロックに対して保
   持するクランプと、前記ピンが前記基板の穴によって画
   定される形に鍛造されるのに十分な運動エネルギーで前
   記ピンが前記停止ブロックにぶつかるように前記クラン
   プの通路および前記基板の穴内で前記ピンを移動させる
   手段と、 を具備するピン保持装置。