Elektrische kontaktpen voor gedrukte schakelingen.
Deze uitvinding heeft betrekking op verbeteringen en bijzonderheden in verband met de elektrische kontaktpen zoals beschreven en opgeëist in het belgisch oktrooi Nr. 894.258 ingediend op 31 augustus
1982 op naam van de aanvraagster.
Alhoewel talrijke testen de eigenschappen en de voordelen van bovenvermelde pen hebben bevestigd, heeft men ook een neveneffekt kunnen vaststellen. Het gaat hier namelijk om bepaalde toepassingen waarbij het bevestigingsgedeelte van de pen in een gedrukte schakelingsplaat niet met een edel metaal (Au,PdNi,...) bekleed is maar wel met een lood-tin legering.
Bij het indrukken van dergelijke pin met lood-tin bekleding in een gat ontstaat er namelijk een schilfer- of braamvorming waarbij de aldus gevormde schilfers zich over een min of meer grote afstand van het pengat uitstrekken en aanleiding kunnen geven tot niet gewenste kontakten.
Naargelang de dikte van de lood-tin legering wordt deze pen gebruikt in twee toepassingen.
In een eerste toepassing wordt het bevestigingsgedeelte van de pin bedekt met een dikke lood-tin
<EMI ID=1.1>
plaat met gedrukte schakeling worden hierbij gesoldeerd door het toevoegen van warmte, met of zonder het aanbrengen van extra soldeer d.m.v. een soldeerring.
Gezien het grote raakvlak tussen pen en gat wordt tijdens het indrukken de tin-lood afgeschraapt zodat enkel de soldeer aan de zijkanten van de pen en aan de binnenzijde van het gat aan het samensmelten of reflow operatie kunnen deelnemen.
In een tweede toepassing worden de pennen waarvan de lood-tin legering in het bevestigingsgedeelte
<EMI ID=2.1>
gezet zodat een droge verbinding ontstaat. Hierbij kunnen bramen ontstaan die,weliswaar kleiner zijn dan bij de eerste toepassing,toch kunnen loskomen van de pen wanneer de kaart in trilling gebracht wordt ; dit kan aanleiding geven tot ongewenste kortsluitingen.
Bij de pen die het voorwerp uitmaakt van bovengenoemd oktrooi kan deze schilfervorming belangrijk zijn aan het grote kontaktoppervlak tussen de buitenzijde van het middenste beentje en de binnenzijde van het gat (zie figuur 6 van oktrooi Nr. 894.258).
Het doel van de huidige uitvinding is deze schilfervorming tegen te gaan en tevens nog een betere soldeerverbinding tot stand te brengen tussen de pen en het gat van de plaat met gedrukte schakeling.
Verdere bijzonderheden en eigenschappen zullen verduidelijkt worden door de hiernavolgende beschrijving van een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen in dewelke :
Figuur 14 : een dwarsdoorsnede is van de pen ter hoogte van de bevestigingszone in een gat van een gedrukte schakelingsplaat; Figuur 15 : een macroscopische voorstelling is van dezelfde doorsnede na de bevestiging in een gat en na het soldeerproces door "reflow" of samensmelten van de tinloodbekleding van pen en gat.
Op de figuur 14 is het brede centrale gedeelte 13 van de kontaktpen 10 afgebeeld. Over een bepaalde afstand is dit gedeelte 13 van de pen, zoals reeds in het hoofdoktrooi beschreven, tweemaal in lengterichting doorgesneden 17, 18 voor het vormen van drie elastisch vervormbare beentjes 19, 20 en 21.
Volgens de uitvinding is de buitenzijde 30 van het middenste beentje 20 voorzien van een langsvormige en centraal gelegen indrukking of gleuf 32.
Bij het vervaardigen van de pen bekomt men door deze indrukking 32 in de buitenzijde 30 van de pen een lichte golving van de zijkanten die bovendien door samendrukken van materiaal de hardheid van de gegolfde buitenzijde 30 van het middenste beentje 20 verhoogd.
Bij voorkeur wordt aan het middenste beentje
20,naar de binnenzijde 34 toe, een lichte konische vorm
36 gegeven om de spiewerking van het middenste been 20 tussen de buitenste beentjes 19, 21 en waarvan sprake is in het hoofdoktrooi te bevorderen.
Door veelvuldige proeven heeft men tevens een optimale verhouding kunnen vastleggen tussen de breedte M van het middenste beentje 20 en de breedte B van de buitenste beentjes 19, 21.
De waarde van deze verhouding � zal zich hoofdzakelijk bevinden tussen 1,05 en 1,20 en zal bij voorkeur 1,13 bedragen bij een materiaaldikte D van + 0,63 mm. en een totale breedte van het bevestigingsgedeelte van � 1,05 mm.
Door het navolgen van deze verhoudingen bekomt men een op zichzelf centreren van het penlichaam t.o.v. het pengat.
Men heeft tevens kunnen vaststellen dat de afronding van de buitenste hoeken R2 bij voorkeur een grotere radius heeft dan de afronding van de naar binnen gelegen hoeken Rl van de buitenste beentjes.
Zoals op de figuur 15 duidelijk zichtbaar is verkrijgt men na het samensmelten van de tin-lood bekleding van pen en gat een opmerkelijke elektrische verbinding waarbij de groef 32 en verder alle hoeken tussen de beentjes 19, 20 en 21 enerzijds en tussen de beentjes en het gat anderzijds volledig dichtgevloeid zijn met tin-lood legering.
Electric contact pin for printed circuits.
This invention relates to improvements and particularities related to the electrical contact pin as described and claimed in Belgian Patent No. 894,258 filed on August 31
1982 in the name of the applicant.
Although numerous tests have confirmed the properties and benefits of the above pen, a side effect has also been identified. This concerns certain applications where the mounting part of the pin in a printed circuit board is not coated with a precious metal (Au, PdNi, ...) but with a lead-tin alloy.
Pressing such a lead-tin coated pin into a hole results in a flake or burr formation in which the flakes thus formed extend over a more or less large distance from the pin hole and can give rise to undesired contacts.
Depending on the thickness of the lead-tin alloy, this pen is used in two applications.
In a first application, the fixing part of the pin is covered with a thick lead tin
<EMI ID = 1.1>
printed circuit board are soldered here by adding heat, with or without applying additional solder by means of a solder ring.
Due to the large interface between pin and hole, the tin-lead is scraped during pressing so that only the solder on the sides of the pin and on the inside of the hole can participate in the fusion or reflow operation.
In a second application, the pins are made of lead-tin alloy in the mounting portion
<EMI ID = 2.1>
so that a dry connection is created. This may produce burrs, which, although smaller than in the first application, may come off the pen when the card is vibrated; this can lead to unwanted short circuits.
With the pin that is the object of the above patent, this flake formation can be important because of the large contact surface between the outside of the middle leg and the inside of the hole (see figure 6 of patent No. 894.258).
The object of the present invention is to counteract this chip formation and also to achieve a better solder connection between the pin and the hole of the printed circuit board.
Further details and features will be elucidated by the following description of an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 14 is a cross-sectional view of the pin at the mounting zone in a hole of a printed circuit board; Figure 15: A macroscopic representation of the same cross-section after mounting in a hole and after the soldering process by "reflow" or fusing the tin lead coating of pin and hole.
Figure 14 shows the wide central part 13 of the contact pin 10. Over a certain distance, this section 13 of the pin, as already described in the main patent, has been cut twice lengthwise 17, 18 to form three elastically deformable legs 19, 20 and 21.
According to the invention, the outside 30 of the middle leg 20 is provided with a longitudinal and centrally located depression or groove 32.
During the manufacture of the pen, this indentation 32 in the outside 30 of the pen results in a slight corrugation of the sides, which moreover increases the hardness of the corrugated outside 30 of the middle leg 20 by compressing material.
Preferably on the middle leg
20, towards the inside 34, a slightly conical shape
36 is given to promote the wedging action of the center leg 20 between the outer legs 19, 21 and referred to in the main patent.
Frequent tests have also made it possible to establish an optimal ratio between the width M of the middle leg 20 and the width B of the outer legs 19, 21.
The value of this ratio � will mainly be between 1.05 and 1.20 and will preferably be 1.13 with a material thickness D of + 0.63 mm. and a total width of the � 1.05 mm.
By following these proportions one obtains a self-centering of the pin body with respect to the pin hole.
It has also been found that the rounding of the outer corners R2 preferably has a larger radius than the rounding of the inward angles R1 of the outer legs.
As is clearly visible in figure 15, after the fusion of the tin-lead coating of the pin and hole, a remarkable electrical connection is obtained in which the groove 32 and further all angles between the legs 19, 20 and 21 on the one hand and between the legs and the hole on the other hand must be completely sealed with tin-lead alloy.