WO2002023677A1 - Anschlussstift, hülse und elektrisch leitende verbindung - Google Patents

Anschlussstift, hülse und elektrisch leitende verbindung Download PDF

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WO2002023677A1
WO2002023677A1 PCT/DE2001/003300 DE0103300W WO0223677A1 WO 2002023677 A1 WO2002023677 A1 WO 2002023677A1 DE 0103300 W DE0103300 W DE 0103300W WO 0223677 A1 WO0223677 A1 WO 0223677A1
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press
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Gert Jakob
Ulrich Goebel
Michael Krapp
Stefan Rysy
Hongquan Jiang
Gerd Bohmwetsch
Bernd Eckert
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Definitions

  • the invention is based on known connecting pins used in the press-in technology.
  • a solderless electrical connection is established between the connecting pin of a plug connector or another component on the one hand and a sleeve which generally forms a metallized circuit board hole on the other hand.
  • the connector pin has a solid or elastic press-in zone, the geometry of which is generally manufacturer-specific. This press-in zone deforms plastically and elastically when pressed into the circuit board sleeve and adapts to the sleeve diameter. In this way, the pin contacts directly with the sleeve.
  • the circuit board sleeve is made of copper with an additional coating on top as a surface. Possible surfaces are:
  • an organic passivation layer e.g. Entek
  • the press-in zone of the connecting pin is usually electroplated and tin-plated over it, for which a tin-lead alloy is normally used.
  • the connector pin according to the invention, the sleeve and the electrically conductive connection with the features of the independent claims have the advantage that no tin-lead alloy is used.
  • With the usually tinned press-in zones of the connection pins there is a risk that tin chips will be scraped off the pin during the press-in process and get caught on the edge of the circuit board sleeve. Since these tin chips - often larger than 100 ⁇ m - can come loose, there is a risk of a short circuit between close contacts on the circuit board, unless additional measures are taken, such as painting or casting.
  • the surface combination of connector pin and sleeve according to the invention avoids these disadvantages; Metal shavings no longer occur because nickel or another scrap-resistant metal is too hard to be scraped off the pen.
  • Other scrap-resistant metals or metal alloys are also provided according to the invention: gold, silver or their alloys and nickel alloys with a high nickel content.
  • the fact that there are no chips when the connecting pins are pressed in means that narrow circuit board geometries can be used without additional measures, that surfaces and the entire connection technology are lead-free and that a metallization process in the manufacture of the terminal pin can be omitted; namely the application of the tin-lead alloy to the connector pin.
  • FIG. 1 shows a connector pin and a sleeve in front of the
  • Figure 2 shows a pin and a sleeve in the
  • Figure 3 shows a connector pin and a sleeve after the press-in process.
  • a connector pin 10 which comprises a press-in zone 12, which during the press-in process of
  • Terminal pin deformed plastically and elastically. Furthermore, a circuit board sleeve 20 is shown in Figure 1, which is attached in an opening 26 of a circuit board 25.
  • the pin 10 is electrically conductively connected to the sleeve 20 by a pressing process by the
  • Connector pin is inserted in the direction of an arrow 14 in the sleeve 20.
  • Figure 2 shows the pin 10 and the sleeve 20 during the press-in process
  • the pin 10 in Figure 2 with A portion of its press-in zone 12, which is no longer shown in FIG. 2 is shown inserted into the opening of the sleeve 20.
  • FIG. 3 the pin 10 and the sleeve 20 is shown after the press-in process.
  • the circuit board 25 is shown in Figures 2 and 3. It can be clearly seen in FIG. 3 that the metal chips 15 stick to an edge of the circuit board sleeve, from V O they can reach the circuit board 25 and possibly cause short circuits.
  • the base material of the connecting pin 10 which has an arbitrarily shaped, elastically and plastically deformable press-in zone 12, is nickel-plated. After that, there is no further coating.
  • pin 10 is part of a power strip or other component.
  • the surface of the circuit board sleeve 20, into which the connector pin 10 is to be pressed, consists either of a chemically deposited metal alloy, for example of tin, of silver, of a combination of nickel and gold, or of an organic passivation layer (for example Entek).

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  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Abstract

Es wird ein Anschlussstift, eine Hülse und eine elektrisch leitende Verbindung vorgeschlagen, wobei der Anschlussstift an seiner beim Einpressen mit der Hülse in Berührung kommenden Oberfläche aus Nickel besteht.

Description

Anschlußstift- Hülse und elektrisch leitende Verbindung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von bekannten, in der Einpreßtechnik verwendeten Anschlußstiften. Hierbei wird eine lötfreie elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußstift einer Steckerleiste oder eines anderen Bauelementes einerseits und einer Hülse, die in der Regel ein metallisiertes Leiterplattenloch bildet, andererseits, hergestellt. Der Anschlußstift besitzt eine massive oder elatstische Einpreßzone, deren Geometrie im Allgemeinen herstellerspezifisch gestaltet ist. Diese Einpreßzone verformt sich beim Einpressen in die Leiterplattenhülse plastisch und elastisch und passt sich an den Hülsendurchmesser an. Auf diese Weise kontaktiert der Stift direkt mit der Hülse.
Die Leiterplattenhülse besteht aus Kupfer mit einer darüberliegenden weiteren Beschichtung als Oberfläche. Mögliche Oberflächen sind:
- mittels „Hot Air Levelling" (Heißluftverzinnung) aufgetragenes Zinn mit Blei
- galvanisch abgeschiedene Metallisierungen (z.B. Zinn mit Blei) - chemisch abgeschiedene Metallisierungen (z.B. Nickel 'und Gold, Zinn, Silber)
- eine organische Passivierungsschicht (z.B. Entek)
Die Einpreßzone des Anschlußstiftes ist üblicherweise galvanisch vernickelt und darüber galvanisch verzinnt, wozu normalerweise eine Zinn-Blei-Legierung verwendet wird.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Anschlußstift, die Hülse und die elektrisch leitende Verbindung mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass keine Zinn-Blei-Legierung verwendet wird. Bei den üblicherweise verzinnten Einpreßzonen der Anschlußstifte besteht nämlich die Gefahr, dass beim Einpreßvorgang Zinnspäne vom Stift abgeschabt werden und an der Kante der Leiterplattenhülse hängenbleiben. Da diese Zinnspäne - oft größer als 100 μm - sich lösen können, besteht zwischen eng beieinanderliegenden offenen Kontakten auf der Leiterplatte Kurzschlußgefahr, falls man nicht Zusatzmaßnahmen ergreift, z.B. Lackieren oder Vergießen. Die erfindungsgemäße Oberflächenkombination von Anschlußstift und Hülse vermeidet diese Nachteile; es treten keine Metallspäne mehr auf, da Nickel oder ein anderes schabfestes Metall zu hart ist, um vom Stift abgeschabt zu werden. Als andere schabfeste Metalle bzw. Metallegierungen sind weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen: Gold, Silber bzw. deren Legierungen und Nickellegierungen mit hohem Nickelanteil. Auf die obengenannten Zusatzmaßnahmen gegen die Kurzschlußgefahr kann verzichtet werden. Es ergibt sich also erfindungsgemäß insbesondere der Vorteil, dass durch die Spanfreiheit beim Einpressen der Anschlußstifte der Einsatz von engen Leiterplattengeometrien ohne Zusatzmaßnahmen möglich ist, dass Oberflächen und die gesamte Verbindungstechnik bleifrei sind und dass ein Metallisierungsprozeß bei der Herstellung des Anschlußstiftes wegfallen kann; nämlich die Auftragung der Zinn-Blei-Legierung auf den Anschlußstift.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Anschlußstifts, der Hülse und der elektrisch leitenden Verbindung möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Anschlußstift und eine Hülse vor dem
Einpreß organg,
Figur 2 einen Anschlußstift und eine Hülse bei dem
Einpreßvorgang und
Figur 3 einen Anschlußstift und eine Hülse nach dem EinpreßVorgang.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Anschlußstift 10 dargestellt, der eine Einpreßzone 12 umfasst, die sich beim Einpreßvorgang des
Anschlußstiftes plastisch und elastisch verformt. Weiterhin ist in Figur 1 eine Leiterplattenhülse 20 dargestellt, die in einer Öffnung 26 einer Leiterplatte 25 angebracht ist.
Der Anschlußstift 10 wird durch einen Einpreßvorgang elektrisch leitend mit der Hülse 20 verbunden, indem der
Anschlußstift in Richtung eines Pfeils 14 in die Hülse 20 eingeführt wird.
Figur 2 zeigt den Anschlußstift 10 und die Hülse 20 bei dem Einpreßvorgang, wobei der Anschlußstift 10 in Figur 2 mit einem Teilbereich seiner in Figur 2 nicht mehr näher bezeichneten Einpreßzone 12 in die Öffnung der Hülse 20 eingeführt dargestellt ist. Bei der
Oberflächenbeschaffenheit des Anschlußstiftes nach dem Stand der Technik, d.h. üblicherweise bei Verwendung einer Zinn- Blei-Legierung, entstehen beim Einpreßvorgang Metallspäne 15, die sich im Bereich der Stellen eines durch den Einpreßvorgang hergestellten mechanischen Kontakts zwischen der in Figur 2 nicht mehr näher bezeichneten Einpreßzone 12 des Anschlußstiftes 10 und der Leiterplattenhülse 20 ansammeln. Die Metallspäne 15, d.h. bei Verwendung einer Zinnlegierung insbesondere Zinnspäne, werden von der Oberfläche des Anschlußstiftes 10 abgeschabt und bleiben an derjenigen ringförmigen Kante der Öffnung der Leiterplattenhülse 20 hängen, die der Seite der Hülse 20 entspricht, von der aus der Anschlußstift 10 in die Hülse 20 hineingepresst wird.
In Figur 3 ist der Anschlußstift 10 und die Hülse 20 nach dem Einpreßvorgang dargestellt. Wie in Figur 1 ist auch in Figur 2 und 3 die Leiterplatte 25 dargestellt. In Figur 3 ist deutlich zu erkennen, dass die Metallspäne 15 an einer Kante der Leiterplattenhülse hängenbleiben, von V O aus sie auf die Leiterplatte 25 gelangen können und möglicherweise Kurzschlüsse verursachen.
Alle Figuren sind Schnittbilder entlang der Längsachse der Hülse 20 bzw. des Anschlußstiftes 10.
Erfindungsgemäß wird das Grundmaterial des Anschlußstiftes 10, das eine beliebig geformte elastisch und plastisch verformbare Einpreßzone 12 aufweist, vernickelt. Danach erfolgt keine weitere Beschichtung mehr. Im Allgemeinen ist der Anschlußstift 10 Teil einer Steckerleiste oder eines anderen Bauelements. Die Oberfläche der Leiterplattenhülse 20, in die der Anschlußstift 10 eingepresst werden soll, besteht entweder aus einer chemisch abgeschiedenen Metallegierung, beispielsweise aus Zinn, aus Silber, aus einer Kombination aus Nickel und Gold, oder aber aus einer organischen Passivierungsschicht (z.B. Entek) .

Claims

Ansprüche
1. Anschlußstift (10) zum Einpressen des Anschlußstiftes (10) in eine Hülse (20) , wobei durch das Einpressen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anschlußstift (10) und der Hülse (20) erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußstift (10) an seiner beim Einpressen mit der Hülse (20) in Berührung kommenden Oberfläche aus Nickel oder einem anderen schabfesten Metall oder einer schabfesten Metallegierung besteht .
2. Anschlußstift (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußstift (10) eine Einpresszone (12) aufweist und dass sich die Einpresszone (12) beim Einpressen des Anschlußstiftes (10) in die Hülse (20) plastisch und elastisch verformt.
3. Hülse (20) zur Aufnahme eines Anschlußstiftes (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse
(20) aus Kupfer besteht und dass die Hülse (20) als Oberfläche eine bleifreie Beschichtung aufweist.
4. Hülse (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse in einer Öffnung (26) einer Leiterplatte (25) angebracht ist .
5. Elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Anschlußstift (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 und einer Hülse (20) nach einem der Ansprüche 3 oder 4.
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