NO174830B - Pin attached to a printed circuit board by soldering - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en stift som er festet til et trykt kretskort ved fastlodding for tilkobling av elektriske ledere til kretskortet, idet stiften har en første del fastloddet til et metallbelegg på kretskortet, og en annen del med hvilken de elektriske ledere kan danne kontakt, og idet det benyttes flussmiddel ved fastlodding av stiften, samtidig osm flussmiddelet væter overflaten av stiften og kryper vekk fra loddestedet, idet stiften har en skulder hvor den annen del av stiften rager ut i tverretningen av stiften utenfor den første del av stiften. The present invention relates to a pin which is attached to a printed circuit board by soldering for connecting electrical conductors to the circuit board, the pin having a first part soldered to a metal coating on the circuit board, and a second part with which the electrical conductors can make contact, and as flux is used when soldering the pin, at the same time the flux wets the surface of the pin and creeps away from the soldering point, as the pin has a shoulder where the second part of the pin protrudes in the transverse direction of the pin outside the first part of the pin.

Stifter blir benyttet ved mange anvendelser for tilkobling Pins are used in many connection applications

av elektriske ledere til kretskort, idet stiftene blir fastloddet til kretskortet. Under loddingen blir det benyttet et flussmiddel som fukter stiften og kryper langs of electrical conductors to circuit boards, as the pins are soldered to the circuit board. During soldering, a flux is used which moistens the pin and creeps along

dennes overflate. I slike tilfeller er det et kjent problem at under loddeprosessen kan flussmiddelet krype til den øvre del av stiften, hvor det befinner seg tilkoblede ledere. Flussmiddelet kan der påvirke kjemisk en integrert krets som er tilkoblet via stiften, eller utgjøre en kontaktmotstand mellom stiften og en glidekontakt som er påskjøvet stiften. its surface. In such cases, it is a known problem that during the soldering process the flux can creep to the upper part of the pin, where there are connected conductors. The flux can then chemically affect an integrated circuit which is connected via the pin, or form a contact resistance between the pin and a sliding contact which is pushed onto the pin.

US 4.236.776 omhandler en kontaktstift med en øvre sylind-risk del og en derfra utragende loddestift. Disse deler er forbundet via en konformet avsats. Den øvre sylindriske del omgir et aksialt hull, i hvilket en stift skal kunne føres inn og danne elektrisk kontakt med kontaktstiften. Utform-ingen for kontaktstiften kan forårsake et problem, f.eks. slik som omtalt i forbindelse med figur 1 i nevnte US-publikasjon. Når loddestiften er ført inn i et hull i et kretskort, kan avsatsen ligge an mot hullets kant og stenge inne gasser. Dette forhindrer loddemiddelet å trenge inn i hullet, hvilket kan innebære en ufullstendig lodding. Dette problem løses ifølge US-publikasjonen ved at avsatsen er utført med utspring som definerer åpninger mellom avsatsen og hullkanten, gjennom hvilke åpninger gassen kan strømme ut. US 4,236,776 deals with a contact pin with an upper cylindrical part and a soldering pin protruding from it. These parts are connected via a conformal ledge. The upper cylindrical part surrounds an axial hole, into which a pin can be inserted and make electrical contact with the contact pin. The design of the contact pin can cause a problem, e.g. as discussed in connection with Figure 1 in the aforementioned US publication. When the solder pin is inserted into a hole in a circuit board, the ledge can rest against the edge of the hole and trap gases. This prevents the solder from penetrating the hole, which may result in incomplete soldering. According to the US publication, this problem is solved by the ledge being made with protrusions that define openings between the ledge and the edge of the hole, through which openings the gas can flow out.

For å unngå at flussmiddelet kryper langs stiften, er det foreslått å fremskaffe et tett avlukke rundt stiften, f.eks. som omtalt i DE patentsøknad 3414343. I denne publikasjon er det omtalt et isolerende hylster med stifter for elektrisk tilkobling, idet disse stifter er fiksert i hull i veggen av hylsteret. Hver stift har en tverrgående opphøyning som er presset inn i et tilsvarende hull i hylsteret. Imidlertid er det funnet vanskelig å oppnå et fullstendig tett avlukke på denne måte, og det er foreslått å ytterligere avtette avlukket ved hjelp av lim eller lakk. Et fullstendig avtettet avlukke har man heller ikke vært i stand til å frembringe ved hjelp av disse avtetningsmidler, og flussmiddelet har krøpet forbin avlukket ved kapilar virkning. To prevent the flux from creeping along the pin, it is suggested to provide a tight enclosure around the pin, e.g. as described in DE patent application 3414343. In this publication, an insulating sleeve with pins for electrical connection is described, these pins being fixed in holes in the wall of the sleeve. Each pin has a transverse elevation which is pressed into a corresponding hole in the casing. However, it has been found difficult to achieve a completely sealed cubicle in this way, and it has been proposed to further seal the cubicle by means of glue or varnish. A completely sealed cubicle has also not been able to be produced with the help of these sealing agents, and the flux has crept past the cubicle by capillary action.

Det omtalte problem er løst i henhold til oppfinnelsen, ved en stift av den innledningsvis angitte art som er formet slik at den motvirker krypningen av flussmiddelet langs overflaten av stiften til kontaktstedet for de elektriske ledere, og da karakterisert ved at stiften har en markert overgang med en skarp kant mellom skulderen og minst én av den første eller annen del av stiften, idet kanten bevirker opphopning av flussmiddelet og forsinket transport langs overflaten av den annen del av stiften. The mentioned problem is solved according to the invention, by a pin of the kind indicated at the outset which is shaped so that it counteracts the creep of the flux along the surface of the pin to the point of contact for the electrical conductors, and then characterized in that the pin has a marked transition with a sharp edge between the shoulder and at least one of the first or second part of the pin, the edge causing accumulation of the flux and delayed transport along the surface of the second part of the pin.

Ytterligere trekk og fordeler fremgår av den foreliggende beskrivelse og de vedføyde patentkrav. Further features and advantages appear from the present description and the attached patent claims.

Et utførelseseksempel på den foreliggende oppfinnelse vil nå bli omtalt i ytterligere detalj i forbindelse med de vedføyde tegtningsfigurer. Figur 1 er et tverrsnitt som viser et kretskort og en stift i henhold til kjent utførelse. Figur 2 er et tverrsnitt som anskueliggjør kretskortet med stiften ifølge oppfinnelsen. Figur 3 er et tverrsnitt som anskueliggjør en detalj ved den foreliggende stift. Figur 4 er et sideriss av en ytterligere utførelsesform for en stift i henhold til foreliggende oppfinnelse. An exemplary embodiment of the present invention will now be described in further detail in connection with the attached drawing figures. Figure 1 is a cross-section showing a circuit board and a pin according to a known embodiment. Figure 2 is a cross-section showing the circuit board with the pin according to the invention. Figure 3 is a cross-section which illustrates a detail of the present pin. Figure 4 is a side view of a further embodiment of a pin according to the present invention.

På figur 1 er det anskueliggjort en kjent stift 1, ved hjelp av hvilken en elektrisk leder 2 er tilkoblet elektriske ledere 3 ved et kretskort 4. Sistnevnte er på vanlig måte bygget opp av isolerende materiallag 5 på hvilke lederne 3 Figure 1 shows a known pin 1, by means of which an electrical conductor 2 is connected to electrical conductors 3 at a circuit board 4. The latter is normally built up of insulating material layers 5 on which the conductors 3

er plassert. Lederne 3 hos de forskjellige lag 5 er forbundet med metallbrikker 6 som er forbundet med hverandre via et metallrør 7 gjennom kretskortet. Dette rør blir fremskaffet med et hull som bores inn i kretskortet 4 gjennom metallbrikkene 6, hvoretter innsiden av hullet blir belagt med metall. is placed. The conductors 3 of the different layers 5 are connected by metal chips 6 which are connected to each other via a metal pipe 7 through the circuit board. This tube is provided with a hole that is drilled into the circuit board 4 through the metal chips 6, after which the inside of the hole is coated with metal.

Den elektriske leder 2 er forbundet med stiften 1 ved hjelp av en glidekontakt 8, som ligger an mot stiften 1 ved hjelp av en fjærkraft. Stiften 1 holdes på plass i en holder 9 av plastmateriale, som også fastholder en flerhet av ikke viste stifter tilkoblet kretskortet 4. Stiften 1 skyves inn i røret 7, og for oppnåelse av The electrical conductor 2 is connected to the pin 1 by means of a sliding contact 8, which rests against the pin 1 by means of a spring force. The pin 1 is held in place in a holder 9 made of plastic material, which also holds a plurality of pins not shown connected to the circuit board 4. The pin 1 is pushed into the tube 7, and to achieve

god elektrisk og mekanisk forbindelse mellom stiften 1 og røret 7, blir stiften loddet i røret ved hjelp av loddemetall 10. Loddingen utføres ved at stiften 1 føres inn i røret, hvoretter innsiden av røret 7 og stiften 1 blir belagt med et flussmiddel, hvoretter undersiden av kretskortet 4 blir senket ned i et bad av smeltet loddemetall. Under sveiseprosessen blir flussmiddelet oppvarmet og tvunget vekk av loddeme-tallet 10, for å krype langs overflaten av stiften 1, slik dette er vist ved pilen P på figuren. Ved fast-gjøringsstedet for stiften i holderen 9 foreligger der smale spalter 12 mellom stiften 1 og holderen 9, gjennom hvilke flussmiddelet kan krype. Flussmiddelet kan således nå overflaten 11, mot hvilken glidekontakten 8 skal komme til anlegg, og bevirke kontaktmotstand mellom stiften 1 og kontakten 8. Det er funnet meget vanskelig å forme holderen 9, slik at man oppnår en fullstendig avtettet forbindelse mellom stiften og holder, noe som ville forhindre at flussmiddelet nådde den øvre del av stiften. good electrical and mechanical connection between the pin 1 and the pipe 7, the pin is soldered into the pipe using solder 10. Soldering is carried out by inserting the pin 1 into the pipe, after which the inside of the pipe 7 and the pin 1 is coated with a flux, after which the underside of the circuit board 4 is immersed in a bath of molten solder. During the welding process, the flux is heated and forced away by the solder number 10, to creep along the surface of the pin 1, as shown by the arrow P in the figure. At the attachment point for the pin in the holder 9, there are narrow gaps 12 between the pin 1 and the holder 9, through which the flux can creep. The flux can thus reach the surface 11, against which the sliding contact 8 is to come into contact, and cause contact resistance between the pin 1 and the contact 8. It has been found very difficult to shape the holder 9, so that a completely sealed connection between the pin and holder is achieved, which which would prevent the flux from reaching the upper part of the pin.

Kretskortet 4 med stiften 21 i henhold til oppfinnelsen er anskueliggjort på figur 2, og er formet slik at der fremskaffes en motbevegelse mot flussmiddelet langs stiften. De elektriske ledere 2 er forbundet med lederne 3 i kretskortet 4 via stiften 21, som fastholdes ved hjelp av holderen. Som beskrevet i forbindelse med figur 1, er lederne 3 i kretskortet forbundet med metallbrikker 22, som er innbyrdes forbundet like gjennom kretskortet 4 ved hjelp av metallrøret 23. Stiften 21 har en første langstrakt, jevnt tykk del 24 som er skjø-vet inn i metallrøret 23, og festet dertil ved hjelp av loddemetall 25. De elektriske ledere 2 er forbundet ved hjelp av glidekontakter 8, som kommer til anlegg mot flat-ene 29 av en annen langstrakt, jevn tykk del 26 av stiften 21. Tverrsnittsdimensjonen d2 av den annen del 26 er stør-re enn tverrsnittsdimensjonen dl for den første del 24. Ved midtpartiet av stiften 21 rager den annen del 26 ut forbi den første del 24 rundt hele omkretsen av stiften 21, slik at der dannes en skulder 27. Forholdet mellom tverrsnitts-dimens jonene dl og d2 er mindre enn 3:4, og skulderen 27 har en utstrekning i lengderetningen av stiften som er mindre enn forskjellen mellom tverrsnittsdimensjonene. The circuit board 4 with the pin 21 according to the invention is illustrated in figure 2, and is shaped so that a counter movement is produced against the flux along the pin. The electrical conductors 2 are connected to the conductors 3 in the circuit board 4 via the pin 21, which is retained by means of the holder. As described in connection with Figure 1, the conductors 3 in the circuit board are connected to metal pieces 22, which are interconnected just through the circuit board 4 by means of the metal tube 23. The pin 21 has a first elongated, uniformly thick part 24 which is pushed into the metal pipe 23, and attached to it by means of solder 25. The electrical conductors 2 are connected by means of sliding contacts 8, which come into contact with the flats 29 of another elongated, uniformly thick part 26 of the pin 21. The cross-sectional dimension d2 of the second part 26 is larger than the cross-sectional dimension dl of the first part 24. At the middle part of the pin 21, the second part 26 protrudes past the first part 24 around the entire circumference of the pin 21, so that a shoulder 27 is formed. The relationship between cross-sectional -dimensions dl and d2 are less than 3:4, and the shoulder 27 has an extent in the longitudinal direction of the pin which is less than the difference between the cross-sectional dimensions.

Ved forbindelsene mellom skulderen 27 og delene 24, 26 At the connections between the shoulder 27 and the parts 24, 26

av stiften har sistnevnte skarpe kanter 30 som forhindrer flussmiddelkrypning,.slik det vil bli forklart i det følg-ende . of the pin, the latter has sharp edges 30 which prevent flux creep, as will be explained in the following.

På figur 3 er der vist et utsnitt av stiften 21 ifølge oppfinnelsen og kretskortet 4. Innsiden av røret 23 og den første del 24 av stiften er belagt med flussmiddel 28 som væter overflaten av den første del 24 under loddingen og kryper oppover som anskueliggjort ved pilen Pl. Det er funnet ved tester at krypingen av flussmiddelet gjøres mer vanskelig ved hjelp av kantene 30 på skulderen 27. Ved loddeoperasjonen forekommer der en oppsamling av flussmiddel ved den nedre av kantene. Når ansamlingen av flussmiddel har nådd en viss størrelse, begynner flussmiddelet å krype langs overflaten av skulderen 27, og en ny ansamling av flussmiddel blir dannet ved den øvre av kantene. Oppbygningen av disse ansam-linger av flussmiddel tar slik tid at der forekommer tid for loddingen å avsluttes, og for temperaturen av stiften 21 å synke, slik at flussmiddelet får tid til å størkne. Skulderen vil således motvirke flussmiddel-krypningen opp rundt den annen del 26 av stiften til de tilsluttende flater 29 for glidekontakten 8. Ved den viste utførelsesform er skulderen 27 plassert på avstand fra den øverste metallbrikke 22, og har ingen samvirkende avtetningsfunksjon med denne. I og med at skulderen er plassert med dette avstandsforhold fra brikken, blir varmeledningen under loddingen forsinket til den øvre del 26 av stiften 21, og avkjølingen av stiften blir gjort lettere. Dette bidrar til styrkningen av flussmiddelet 28 og forhindrer at flussmiddelet kryper til kon-taktflatene 29. Figure 3 shows a section of the pin 21 according to the invention and the circuit board 4. The inside of the tube 23 and the first part 24 of the pin is coated with flux 28 which wets the surface of the first part 24 during soldering and creeps upwards as shown by the arrow Pl. It has been found in tests that the creep of the flux is made more difficult by means of the edges 30 on the shoulder 27. During the soldering operation, a collection of flux occurs at the lower of the edges. When the accumulation of flux has reached a certain size, the flux begins to creep along the surface of the shoulder 27, and a new accumulation of flux is formed at the upper of the edges. The build-up of these accumulations of flux takes such time that there is time for the soldering to end, and for the temperature of the pin 21 to drop, so that the flux has time to solidify. The shoulder will thus counteract the flux creeping up around the other part 26 of the pin to the connecting surfaces 29 for the sliding contact 8. In the embodiment shown, the shoulder 27 is located at a distance from the top metal piece 22, and has no cooperating sealing function with it. As the shoulder is positioned with this distance ratio from the chip, the heat conduction during soldering is delayed to the upper part 26 of the pin 21, and the cooling of the pin is made easier. This contributes to the strengthening of the flux 28 and prevents the flux from creeping to the contact surfaces 29.

En alternativ utførelsesform for stiften 21 omtalt ovenfor, er anskueliggjort på figur 4. En stift 31 omfatter en første langstrakt, jevn tykk del 32 og en annen langstrakt del 33 med en utvidelse 34 som strekker seg rundt hele periferien av stiften 31. Den første del 32 er innrettet for å kunne skyves inn i og fastloddes til hullet i kretskortet 4. Utvidelsen 34 danner en skulder 35, som motvirker at flussmiddelet oppvarmet under loddingen kan krype opp langs den annen del 33 av stiften 31, slik dette er omtalt i forbindelse med figur 3. An alternative embodiment of the pin 21 discussed above is illustrated in figure 4. A pin 31 comprises a first elongated, uniformly thick part 32 and a second elongated part 33 with an extension 34 which extends around the entire periphery of the pin 31. The first part 32 is designed to be pushed into and soldered to the hole in the circuit board 4. The extension 34 forms a shoulder 35, which prevents the flux heated during soldering from creeping up along the other part 33 of the pin 31, as discussed in connection with figure 3.

Stiftene 21 og 31 ifølge oppfinnelsen, omtalt ovenfor kan tildannes slik at de passer med tyske DIN-normer, hvor de respektive stifters andre del, henholdsvis 26 og 33 av stiftene har et rektangulært tverrsnitt med dimensjon d2 = 0,6 mm for å kunne tilsluttes standardglidekontakt-er 8. Avstanden d3 mellom stiftene er altså standardisert. I henhold til en fordelaktig utførelsesform for oppfinnelsen er den første, smale del av stiften 21 på figurene 2 og 3 rektangulær, med tverrsnittsdimensjon dl = 0,3 mm, The pins 21 and 31 according to the invention, discussed above, can be made so that they fit with German DIN standards, where the respective pins' second part, respectively 26 and 33 of the pins have a rectangular cross-section with dimension d2 = 0.6 mm to be able to be connected standard sliding contact is 8. The distance d3 between the pins is thus standardized. According to an advantageous embodiment of the invention, the first, narrow part of the pin 21 in Figures 2 and 3 is rectangular, with cross-sectional dimension dl = 0.3 mm,

og med den annen del 26 ragende utenfor den første del 26 langs hele omkretsen av stiften. Foruten de egen-skaper som er omtalt ovenfor, omfatter denne utførelses-form den fordel at diameteren av brikken 22 er mindre enn diameteren av brikken 6 for den kjente stift 1 i henhold til figur 1. Dette resulterer i at avstanden mellom ytterkantene av brikkene 22 vil bli forholdsvis stor, og et forholdsvis stort antall av ledere 3 på kretskortet 4 kan finne rom mellom brikkene. På sin side vil dette resultere i at antallet av lag 5 hos kretskortet 4 kan være forholdsvis lite, noe som gjør kretskortet rimelig. and with the second part 26 extending beyond the first part 26 along the entire circumference of the pin. In addition to the features discussed above, this embodiment includes the advantage that the diameter of the piece 22 is smaller than the diameter of the piece 6 for the known pin 1 according to Figure 1. This results in the distance between the outer edges of the pieces 22 will be relatively large, and a relatively large number of conductors 3 on the circuit board 4 can find space between the chips. In turn, this will result in the number of layers 5 in the circuit board 4 being relatively small, which makes the circuit board reasonable.

Ved de ovenfor omtalte utførelsesformer er stiftene skjøv-et inn i hull i kretskortet. Det vil være innlysende for en fagmann på området at oppfinnelsen også kan anvendes ved stifter som blir fastloddet ved overflaten av et kretskort. In the above-mentioned embodiments, the pins are pushed into holes in the circuit board. It will be obvious to a person skilled in the field that the invention can also be used for pins that are soldered to the surface of a circuit board.

Claims (4)

1. En stift (21, 31) som er festet til et trykt kretskort (4) ved fastlodding for tilkobling av elektriske ledere (2) til kretskortet (4), idet stiften (21, 31) har en første del (24, 32) fastloddet til et metallbelegg (22, 23) på kretskortet (4), og en annen del (26, 33, 34) med hvilken de elektriske ledere (2) kan danne kontakt, og idet det benyttes flussmiddel ved fastlodding av stiften (21, 31), samtidig som flussmiddelet væter overflaten av stiften og kryper vekk fra loddestedet, idet stiften (21, 31) har en skulder (27, 35) hvor den annen del (26; 33, 34) av stiften (21, 31) rager ut i tverretningen av stiften utenfor den første del (24, 32) av stiften (21, 31), karakterisert ved at stiften har en markert overgang med en skarp kant (30) mellom skulderen (27, 35) og minst én av den første (24, 32) eller annen (26, 33) del av stiften (21, 31), idet kanten (30) bevirker opphopning av flussmiddelet (28) og forsinket transport langs overflaten av den annen del (26, 33, 34) av stiften (21, 31).1. A pin (21, 31) which is attached to a printed circuit board (4) by soldering for connecting electrical conductors (2) to the circuit board (4), the pin (21, 31) having a first part (24, 32) ) soldered to a metal coating (22, 23) on the circuit board (4), and another part (26, 33, 34) with which the electrical conductors (2) can make contact, and using flux when soldering the pin (21 , 31), at the same time that the flux wets the surface of the pin and creeps away from the soldering point, as the pin (21, 31) has a shoulder (27, 35) where the other part (26; 33, 34) of the pin (21, 31) protrudes in the transverse direction of the pin outside the first part (24, 32) of the pin (21, 31), characterized in that the pin has a marked transition with a sharp edge (30) between the shoulder (27, 35) and at least one of the first (24, 32) or second (26, 33) part of the pin (21, 31), the edge (30) causing accumulation of the flux (28) and delayed transport along the surface of the second part (26, 33, 34) of the staple (21, 31). 2. Stift som er festet til et kretskort ved fastlodding, som angitt i krav 1, karakterisert ved at skulderen (27, 35) er plassert på avstand fra metallbelegget (22, 23) av kretskortet (4).2. Pin which is attached to a circuit board by soldering, as stated in claim 1, characterized in that the shoulder (27, 35) is placed at a distance from the metal coating (22, 23) of the circuit board (4). 3. Stift som er festet til et kretskort ved lodding, som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den annen del (26, 33,3. Pin that is attached to a circuit board by soldering, as specified in claim 1 or 2, characterized in that the second part (26, 33, 34) av stiften rager ut fra den første del (24, 32) av stiften rundt hele omkretsen av stiften (21, 31).34) of the pin protrudes from the first part (24, 32) of the pin around the entire circumference of the pin (21, 31). 4. Stift som er festet til et kretskort ved lodding, som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at metallbelegget (22, 23) innbefatter et rør 823) som er ført gjennom kretskortet (4) og at den første del (24, 32) av stiften (21, 31) er langstrakt, jevnt tykk og rager inn i røret (23).4. Pin that is attached to a circuit board by soldering, as specified in claim 1, 2 or 3, characterized in that the metal coating (22, 23) includes a tube 823) which is passed through the circuit board (4) and that the first part (24, 32) of the pin (21, 31) is elongated, uniformly thick and protrudes into the tube ( 23).