NL9101236A - Elektrische contactpen voor printplaat. - Google Patents

Description

Elektrische contactpen voor printplaat.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische contactpen voor montering in een doorgaand gat in een printplaat, welke contactpen omvat een puntgedeelte en een met het gat bij montage daarin samenwerkend langscontactgedeelte heeft, waarvan de dwarsdoorsnede in het algemeen een H-vorm heeft gevormd door vier evenwijdig aan de langsas van de pen uitstekende vinnen die over de langsafstand van het contactgedeelte door een centrale dwarsrib zijn verbonden en twee aan weerszijden van de dwarsrib gelegen langsuitsparingen bepalen, waarbij elke langsuitsparing een in hoofdzaak V-vormige bodem heeft. Een dergelijke contactpen is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8502046. Zulke pennen, ook wel press-fit pennen genoemd, worden gemonteerd in doorgaande gaten van printplaten. De gaten zijn voorzien van een metallisering bestaande meestal uit koper eventueel met een dunne tinlaag daar overheen. Bij een dergelijke elektrische verbinding tussen pen en metallisering is geen soldeer of dergelijke verbinding meer nodig maar wordt het elektrische contact door de nauwe vorm- en krachtsluitende verbinding verkregen.

In de praktijk worden dergelijke pennen vrijwel hoofdzakelijk uit vierkante draad of vlak bandmateriaal gemaakt waarbij de langsuitsparingen van het contactgedeelte door stamptechniek worden gevormd en waarbij de vinnen naar buiten, boven resp. onder worden geforceerd of geëxtru-deerd. Bij de uit bovengenoemde Nederlandse aanvrage bekende pen wordt beoogd dat de vier vinnen bij het invoeren van de pen in het gat van de printplaat geleidelijk naar binnen worden gebogen zodat een vierpuntsbe-vestiging in het gat wordt verkregen. Door de H-vormige opbouw wordt de kans op draaiing van de pen tijdens montering verminderd of uitgesloten. Hierdoor kunnen zoals gezegd vierkante pennen zoals deze op grote schaal in de printplatenindustrie toepassing vinden worden gebruikt. Het is hierbij van groot belang dat de uitstekende vinnen absoluut symmetrisch zijn uitgevoerd en dezelfde dikte hebben zodat ze bij invoering in het gat alle vier gelijkmatig ombuigen en de metallisering in het gat aangrijpen. Door kleine verschillen in dikte en derhalve in stevigheid van de uitstekende vinnen wordt n.l. tijdens de invoering een verdraaiing of een excentrische verplaatsing van de pen verkregen en hierdoor kan een ernstige beschadiging van de metallisering in het gat worden teweeg gebracht. Tevens kan hierdoor meer slijtage in de aan de achterzijde van de printplaat aanwezige contraplug ontstaan doordat de verdraaide en vierkante pen scherpere aanrakingsvlakken dan krijgt met de vaste contraplug.

Bij de uit bovengenoemde aanvrage bekende pen hebben de vlakke bodems aan weerszijden van de dwarsrib in de langsuitsparingen een V-vorm. De langsuitsparingen met de V-vormige bodems worden met behulp van overeenkomstige mesvormige stempels verkregen. Bij deze stampbewerking van de langsuitsparing werkt deze V-vormige bodem als een centrering zodat een absoluut symmetrische uitvoering van de vinnen aan weerszijden van de uitsparing met dezelfde dikte en hoogte wordt verkregen.

Nu is het in de praktijk bij contactpennen, en in het bijzonder bij zeer kleine afmetingen daarvan, gebleken dat de aan de gatmetallisering teweeg gebrachte vervormingen toch die volgens de standaardnormen overschrijdt. De vervorming in de gatmetallisering is dan b.v. groter dan de eis van 0,05 mm van de MIL-standaard. De bij de bekende contactpen aanwezige overgang in de vinhoogte vanaf het rechte puntgedeelte naar het contactgedeelte, welke overgang licht naar binnen is gebogen, is in de praktijk volstrekt onvoldoende gebleken om deze vervormingen te ondervangen.

De uitvinding beoogt dit probleem te ondervangen. Dit wordt bij een elektrische contactpen van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat het contactgedeelte aan zijn korte zijden, die over de gehele langsafstand telkens twee in elkaar overlopende vinnen omvatten, licht gekromd is uitgevoerd. Bij een voorkeursvorm zijn hierbij de vinnen vanaf het puntgedeelte over een merkbaar deel van de genoemde langsafstand met hun vineinden sterker naar binnen gekromd uitgevoerd. Bij een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het merkbare deel bij benadering de helft van de genoemde langsafstand. Bij weer een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding verloopt deze buiging naar binnen geleidelijk vanaf het puntgedeelte eerst toenemend en vervolgens afnemend.

Bij de bekende werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische contactpen worden, zoals boven gemeld, de langsuitsparingen van het contactgedeelte met de V-vormige bodems aan beide zijden van de dwarsrib gevormd door middel van twee overeenkomstige mesvormige stempels. Volgens de uitvinding wordt de contactpen nu over de langsafstand van het contactgedeelte en in het bijzonder over het genoemde merkbare deel daarvan door een aandrukbewerking met behulp van twee tegenovergestelde aan-drukelementen vervormd.

De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: figuur la een perspectivisch aanzicht geeft van het contactgedeelte na een eerste stap van vervaardiging van een contactpen volgens de uitvinding; figuren lb een langsdoorsnedeaanzicht geeft van het contactgedeelte van de contactpen van fig. la; figuren lc en ld resp. een dwarsdoorsnedeaanzicht geven van het contactgedeelte uit fig. la volgens de lijnen Ic-Ic en Id-Id uit fig. lb; figuur 2a een perspectivisch aanzicht geeft van de in een print-plaatgat ingevoerde contactpen uit fig. la; figuur 2b een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft van de volgens fig. 2a ingevoerde contactpen volgens de lijn Ic-Ic uit fig. lb; figuur 3a een perspectivisch aanzicht geeft van het contactgedeelte van een gerede contactpen volgens de uitvinding; figuur 3b een langsdoorsnedeaanzicht geeft van het contactgedeelte van de contactpen uit fig. 3a; figuren 3c, 3<3 en 3e resp. een dwarsdoorsnedenaanzicht geven van het contactgedeelte uit fig. 3a volgens de lijnen IIIc-IIIc, IlId-IIId en IlIe-IIIe uit fig. 3b; figuur 4a een perspectivisch aanzicht geeft van de in een print-plaatgat ingevoerde contactpen volgens de uitvinding; figuur 4b een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft van de volgens fig. 4a ingevoerde contactpen volgens de lijn IlId-IIId uit fig. 3b; en figuur 5 een perspectivisch aanzicht geeft van de beide voor de vervorming van de gerede contactpen uit fig. 4a bij de laatste stap van vervaardiging toegepaste aandrukelementen.

In fig. la is met 1 in het algemeen het contactgedeelte, met 9 het puntgedeelte, met 2 de langsuitsparing aan één zijde van het contactgedeelte, met 3 en 4 de beide vinnen aan weerszijden van de langsuitsparing 2, en met 7 en 8 resp. de geleidelijk oplopende resp. afnemende overgang van deze vinnen aan de insteek en tegenovergestelde zijde van de contactpen tijdens een fase van vervaardiging aangeduid. In fig. lb is een langsdoorsnedeaanzicht gegeven van de contactpen uit fig. la waaruit duidelijk blijkt dat de dwarsrib over een groot deel van de langsafstand van de langsuitsparing een zelfde dikte heeft, die echter aan de insteek-zijde en aan de tegenovergestelde zijde enigszins toeneemt overeenkomstig de overgangen 7 en 8, zoals ook aangegeven is in de dwarsdoorsnedeaan-zichten van fig. lc en ld.

In fig. 2a is een perspectivisch aanzicht gegeven van een in een printplaatgat gedeeltelijk ingevoerde elektrische contactpen volgens fig. la. Hieruit blijkt duidelijk dat er initieel slechts een klein con tactoppervlak is tussen de pen en het gat. In fig. 2b is een dwarsdoor-snedeaanzicht gegeven van de verder ingevoerde contactpen volgens de lijn Id-Id uit fig. lb waaruit blijkt hoe de vinnen bij de invoering gelijkmatig en symmetrisch licht naar binnen zijn gebogen en contact maken met de metallisering van het gat. De H-vorm van het contactgedeelte wordt bij benadering behouden. Het zal duidelijk zijn dat deze, door de invoer bij de montage veroorzaakte, lichte ombuiging nog niet optreedt bij de geleidelijke overgangen 7 en 8.

Bij de bekende veelal voor gaten van 1 mm toegepaste elektrische contactpennen wordt een indrukkracht vereist van maximaal 200 Newton en een uitdrukkracht (na temperatuurwisselproeven) van minimaal 35 Newton. Bij contactpennen voor gaten van 0,7 mm moeten deze waarden volgens de nieuwste specificaties voor de indrukkracht maximaal 100 Newton en voor de uitdrukkracht minimaal 30 Newton bedragen.

Nu is, zoals eerder gemeld, gebleken dat de in de metallisering veroorzaakte vervorming, in het bijzonder bij contactpennen van kleine afmetingen, groter is dan 0,05 mm volgens de MIL-standaard. Om dit probleem te ondervangen is de contactpen volgens de uitvinding over een merkbaar deel van de langsafstand van het contactgedeelte vervormd zodat de vinnen met hun einden naar binnen zijn gekromd.

Deze uitvoering is in fig. 3a ia perspectivisch aanzicht aangegeven. In fig. 3b is een volgens de langsas verlopende langsdoorsnede aangegeven. In de fig. 3c, 3d en 3e zijn respectievelijke dwarsdoorsnedeaan-zichten gegeven van de contactpen uit fig. 3a volgens de lijnen IIIc-IIIc, IlId-IIId en IlIe-IIIe uit fig. 3b. Hieruit blijkt dat de vinnen over een merkbaar deel van de langsafstand van het contactgedeelte geleidelijk eerst toenemend en vervolgens afnemend naar binnen zijn gebogen. Gelijktijdig neemt de hoogte van de vinnen vanaf het begin toe tot een maximale waarde gepaard gaande met een afname van de dikte van de dwars-rib, zoals uit een vergelijking van de fig. 3b, 3c en 3d blijkt. Het genoemde merkbare deel kan ongeveer de helft van de langsafstand bedragen. Door deze naar binnen gebogen stand van de vinnen die met name in het gedeelte tussen de doorsneden IIIc-IIIc en IlId-IIId het sterkst is wordt een meer soepele invoering verkregen van de contactpen in het printplaatgat. Door deze uitvoering kan aan de strenge eisen van b.v. de MIL-standaard worden voldaan.

In fig. 4a is weer een perspectivisch aanzicht gegeven van een in een printplaatgat gedeeltelijk ingevoerde contactpen volgens de uitvinding. Hier blijkt dat er, in tegenstelling met de contactpen uit fig. 2a, initieel een groot contactoppervlak is tussen pen en metallisering. In fig. 4b is een dwarsdoorsnedeaanzicht gegeven van de verder ingevoerde contactpen volgens de lijn IlIe-IIIe in fig. 3b. Uit dit laatste dwarsdoorsnedeaanzicht blijkt ook de vergrote contactaanrakingsvlakken tussen de vinnen en de metallisering van het gat.

Bij de vervaardiging van deze pennen worden eerst weer overeenkomstig de bekende vervaardigingsmethode de langsuitsparingen van de con-tactgedeelten vervaardigd met behulp van mesvormige stempels waarmede de V-vormige bodems van de dwarsrib worden verkregen met een buitengewoon zekere en symmetrische uitvoering van de vinnen aan weerszijden. Hierna wordt de vervorming van het contactgedeelte uitgevoerd waardoor de korte zijden met de in elkaar overlopende vinnen van het contactgedeelte over de langsafstand licht gekromd worden en in het bijzonder de vinnen over bij benadering het eerste deel van de langsafstand sterker naar binnen toe gekromd worden.

In fig. 5 is een perspectivisch aanzicht gegeven van de gerede en dus reeds vervormde contactpen uit fig. 3a met de beide voor de vervorming toegepaste aandrukelementen of halfronde bussen. De beide bussen 11, 12 zijn in teruggetrokken positie symmetrisch onder resp. boven het pen-contactgedeelte getekend. De beide bussen bestaan in een eerste niet-aangegeven vorm elk uit een rechte halve cilinder. Bij een verdere uitvoeringsvorm bestaat elke halfronde bus uit een eerste halfcilindrisch gedeelte 13. een halfkegelvormig gedeelte 14, en een tweede halfcilindrisch gedeelte 15. De beide bussen worden symmetrisch zodanig ten opzichte van en rond te vervormen contactpen tegen elkaar gepositioneerd dat de tegenover elkaar gelegen overgangen tussen de gedeelten 13 en 14 in het dwarsvlak van het contactgedeelte liggen, waar de afnemende dikte van de dwarsrib 10 vanaf het doorsnedevlak IIIc-IIIc in fig. 3b constant wordt, en dat de tegenover elkaar gelegen overgangen tussen de gedeelten 14 en 15 in het dwarsvlak van het contactgedeelte liggen bij benadering halverwege de langsafstand daarvan. Bij een uitvoeringsvoorbeeld bedraagt de diameter van het eerste cilindrische gedeelte 0,62 mm, bedraagt de hoek van het kegelgedeelte 11° en bedraagt de diameter van het tweede cilindrische gedeelte 0,85 mm·

Door de aandrukbeweging van beide halfronde bussen rond en tegen de contactpennen aan worden de vier uitstekende vinnen naar binnen gekromd zoals aan de bovenzijde van de pen in fig. 3a en aan één zijde van de pen in fig. 4a goed is te zien. Zoals in de fig. 3c, 3d en 3c is te zien benadert de H-vorm van het contactgedeelte nu een dubbele C-vorm. Door deze vervorming wordt een betere en meer soepele invoering in het print-plaatgat verkregen bij een lagere indrukkracht. Hierdoor wordt minder vervorming van de gatmetallisatie veroorzaakt en wordt de positie van de pen, d.w.z. geen rotatie, behouden zodat een goede contactering met de contraplug is gewaarborgd.

Claims (6)

1. Elektrische contactpen voor montering in een doorgaand gat in een printplaat, welke contactpen een puntgedeelte en een met het gat bij montage daarin samenwerkend langscontactgedeelte heeft, waarvan de dwarsdoorsnede in het algemeen een H-vorm heeft gevormd door vier evenwijdig aan de langsas van de pen uitstekende vinnen die over de langsafstand van het contactgedeelte door een centrale dwarsrib zijn verbonden en twee aan weerszijden van de dwarsrib gelegen langsuitsparingen bepalen, waarbij elke langsuitsparing een in hoofdzaak V-vormige bodem heeft, met het kenmerk, dat het contactgedeelte aan zijn korte zijden, die over de gehele langsafstand telkens twee in elkaar overlopende vinnen omvatten, licht gekromd is uitgevoerd.

2. Elektrische contactpen volgens conclusie 1, waarin in het contactgedeelte de vinnen vanaf het puntgedeelte over een merkbaar deel van de genoemde langsafstand met hun vineinden sterker naar binnen gekromd zijn uitgevoerd.

3. Elektrische contactpen volgens conclusie 2, waarin het merkbare deel bij benadering de helft van de genoemde langsafstand omvat.

4. Elektrische contactpen volgens conclusie 2 of 3» waarin de kromming van de vineinden geleidelijk vanaf het puntgedeelte eerst toeneemt en vervolgens afneemt.

5· Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische contactpen volgens conclusie 1, waarbij de langsuitsparingen van het contactgedeelte met de V-vormige bodems aan beide zijden van de dwarsrib worden gevormd door middel van twee overeenkomstige mesvormige stempels, met het kenmerk. dat het contactgedeelte door twee tegenovergestelde halfcilindri-sche aandrukelementen over de langsafstand wordt omvat en, door aandruk-king, aan de korte zijden wordt gekromd.

6. Werkwijze volgens conclusie 5» voor het vervaardigen van een elektrische contactpen volgens een der conclusies 2, 3 of 4, waarin het genoemde merkbare deel van de langsafstand sterker wordt gekromd doordat de beide cilindrische aandrukelementen in het merkbare deel een half-cilindrisch stuk met een kleinere diameter en een halfkegelvormig stuk hebben overgaand in een resterend halfcilindrisch stuk met grotere diameter.