專利名稱：順應(yīng)針的制作方法
順應(yīng)針技術(shù)領(lǐng)域
圖2B是才艮據(jù)實(shí)施例、圖2A的順應(yīng)4十的端一見截面圖，示 出了松弛狀態(tài)和當(dāng)順應(yīng)針完全放入鍍層通孔時(shí)的插入狀態(tài)。0013圖3是才艮據(jù)實(shí)施例用于優(yōu)化順應(yīng)針的方法。
具體實(shí)施方式
0014公開了用于插入到印刷電路板的鍍層通孔(PTH )中的針。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述針配置為電力針。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，所述針可以配置為任何目的，包括但不限于信號針。所述針包 括具有針眼細(xì)節(jié)的雙撓性梁設(shè)計(jì)，當(dāng)所述針插入PTH中時(shí)，允許撓性 梁朝彼此移動(dòng)。PTH具有已知的尺寸，例如，1.2毫米(1.2mm)的內(nèi) 部鍍層直徑。0015對每個(gè)PTH直徑，每個(gè)針設(shè)計(jì)用于具體直徑的PTH以優(yōu) 化某些參數(shù)。例如，雙撓性梁設(shè)計(jì)(例如，順應(yīng)部分)包括一對向外 偏置的梁構(gòu)件，所述梁構(gòu)件在它們之間具有細(xì)長的開口 (或間隙)。此外，每個(gè)梁具有厚度。典型地，梁厚度和細(xì)長開口相對于PTH直徑 優(yōu)化，以便當(dāng)所述針插入PTH中時(shí)對PTH的損壞最小化。除了最小化 PTH損壞之外，順應(yīng)部分也最大化接觸壓力和針保持力。這種優(yōu)化使用 有限元分析(FEA)進(jìn)行，以確定順應(yīng)部分的塑性變形和PTH的變形的 量。此外，F(xiàn)EA分析揭示接觸壓力和針保持力。因而，順應(yīng)部分的形狀 和尺寸可以改變以優(yōu)化每個(gè)感興趣的參數(shù)。0016


圖1A為示范性順應(yīng)4十100的側(cè)透^L圖，順應(yīng)4十100具有 引入部分102、順應(yīng)部分104、和引線框架106。引入部分102配置為 首先插入到印刷電路板的PTH中。順應(yīng)部分104包括接觸邊緣108，接 觸邊緣108配置為與PTH的壁干涉且允許順應(yīng)部分104和PTH之間的 電流流動(dòng)。引線框架106配置為從順應(yīng)部分104承栽電流給例如連接 器、線或電路板。0017引入部分102包括末端110，且總體上用作引導(dǎo)順應(yīng)針 IOO到PTH。順應(yīng)部分104包括由細(xì)長開口 126隔開的第一撓性梁120 和第二撓性梁122。第一撓性梁120和第二撓性梁122將引入部分102 與引線框架106連接，且也用于將順應(yīng)針100與PTH電連接。引線框 架106可以包括遠(yuǎn)離順應(yīng)部分104延伸的直箱形部分，但可以配置為 到連接器、線或其它印刷電路板的任何連接。此外，引線框架106可 以配置為例如巻曲端子、陰性端子或連接到另一順應(yīng)針100。
如圖2A的示例所示，順應(yīng)4十100'的形狀比圖1A所述的 順應(yīng)針100的形狀更加非線性。外部曲線150是連續(xù)的，例如平滑的 而不是具有限定的線性段。此外，撓性梁邊緣142被倒圓而不是平坦 的，以減少在插入期間可能發(fā)生的對PTH鍍層的損壞。0026圖2B是圖2A的順應(yīng)針I(yè)OO'的端視截面圖，示出了松弛 狀態(tài)和當(dāng)順應(yīng)針完全放入鍍層通孔中時(shí)的插入狀態(tài)。PTH的內(nèi)部鍍層直 徑由PTH孔210表示。PTH孔210被鉆通電路板。典型的電路板可以由 例如FR-4、 FR-2或CEM-1制成。然而，電路板也可以包括具有孔的任 何結(jié)構(gòu)或基底，其中所迷孔包括配置用于電連接的內(nèi)部周邊。[0027
以虛線顯示了順應(yīng)4十100，的;^弛狀態(tài)，其中顯然順應(yīng)部 分104的尺寸(參見圖1A)大于PTH孔210。因而，當(dāng)順應(yīng)針100，插 入PTH時(shí)，發(fā)生干涉配合。隨著順應(yīng)針100，插入，梁120、 122朝彼此 推動(dòng)且細(xì)長開口 126，變小。此外，外部曲線150，通過梁120、 122的彎 曲修改以適合PTH孔210。由梁120、122施加的向外壓力將順應(yīng)針100， 保持在PTH孔210中。氣密電觸點(diǎn)在PTH孔210 (或其鍍層)和順應(yīng)針 IOO，之間于每個(gè)撓性梁邊緣142處(例如，每個(gè)梁120、 122的外轉(zhuǎn)角 處)產(chǎn)生。0028參見圖2A-2B，進(jìn)一步描迷順應(yīng)針I(yè)OO，的優(yōu)化參數(shù)。在所 示示例中，PTH孔210大約1. 2毫米(1. 2mm)。針寬230大約0. 64毫米(0. 64mm)。外部曲線150由大約5."毫米(5. 45mm)的局部半徑 限定。內(nèi)部曲線152由大約6. 15毫米(6. 15誦)的局部半徑限定。細(xì) 長開口 126具有大約3毫米(3mm)的縱向長度。笫一厚度130和第三 厚度為大約0. 36毫米(0. 36mm )。第二厚度132為大約0. 4毫米(0. 4mm )。 第一端部半徑232和第二端部半徑234為大約0. 15毫米(0, 15mm)。 順應(yīng)針100，的總體松弛寬度240為大約1.4咖(1.4mtn)。松弛的細(xì)長 開口寬度242為大約0.6毫米(0.6mm)。撓性梁邊緣142為具有大約 0. 08毫米(0. 08mm)的半徑的倒角。0029圖3是用于優(yōu)化順應(yīng)針(例如，順應(yīng)針I(yè)OO、 100，)的方 法300。方法大體上測試當(dāng)針插入時(shí)的臨界變形和/或?qū)槕?yīng)針100和 PTH鍍層的可能損壞。該方法也優(yōu)化當(dāng)就位于PTH中時(shí)針的保持力。該 方法以步驟310開始，其中選擇用于順應(yīng)針100的材料。在該示例中， 選定的材料為磷青銅銅合金。這種材料被選擇因?yàn)槠鋸椥詫傩院蛯?dǎo)電 性。當(dāng)撓性梁120、 122 (參見圖2A)壓縮以裝配到PTH孔210中(參 見圖2B)且撓性梁120、 122也需要提供向外的保持力以保持與PTH鍍 層的氣密電連接時(shí)，彈性屬性是重要的。磷青銅合金的一個(gè)示例為銅 礦開發(fā)協(xié)會合金號425 ( "CDA425"),與磷青銅合金相比其具有較優(yōu) 的載流能力。CDA425典型地為"混青銅"(ambronze),其包括大約 84%的銅、大約2%的錫和大約14%的鋅。此外，CDA425確保用作基 體材料時(shí)自動(dòng)的高電流容量要求。然而，取決于順應(yīng)針100的載流要 求，也可以使用其它材料，包括磷青銅合金。當(dāng)需要較高的電流時(shí)， CDA425提供優(yōu)于磷青銅合金的增加的載流容量。0030增加的載流容量也通過在插入和保持期間對順應(yīng)針100 和PTH鍍層的減少的損壞而提供。由于引入部分102大致為線性的， 順應(yīng)針100插入PTH孔210不引起顯著的變形、剪切或?qū)TH鍍層或 順應(yīng)針100的其它損壞。因此，PTH鍍層和順應(yīng)針100的撓性梁邊緣 142的載流容量被保留用于高壓力連續(xù)連接。因而，通過對PTH鍍層和 順應(yīng)針100的減少的損壞實(shí)現(xiàn)較高的電流。此外，引入部分102的大 致線性輪廓提供順應(yīng)針100的減少的插入力。方法繼續(xù)到步驟314。0031在步驟314,選擇PTH孔HO尺寸和PTH鍍層材料。鎳或 鎳合金是用于通孔印刷電路板的典型鍍層。然而，銅、和銀、以及其 它合金也是通常的鍍層材料。方法繼續(xù)到步驟320。[0032在步驟320,確定順應(yīng)針100的尺寸。例如，每個(gè)梁120、 122通過外部曲線150和內(nèi)部曲線152限定。此外，確定細(xì)長開口 126 的寬度，以及厚度130、 132、 134 (參見圖1A)。方法繼續(xù)到步驟324。[0033在步驟324，使用FEA確定將順應(yīng)針I(yè)OO推入PTH孔210 的效果。即，F(xiàn)EA計(jì)算確定在插入PTH中時(shí)順應(yīng)針I(yè)OO如何響應(yīng)。此外， 確定對PTH鍍層的任何損壞。FEA總體上使用物理材料屬性和現(xiàn)實(shí)反應(yīng) 的計(jì)算機(jī)輔助仿真來建^^莫針插入，而不需要經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和失效測試。此 外，F(xiàn)EA提供對整個(gè)梁120、 122的塑性變形的幅度和精確地發(fā)生最大 變形的位置的了解。此外，F(xiàn)EA的可視化結(jié)果對于指導(dǎo)使用者進(jìn)行設(shè)計(jì) 變化以實(shí)現(xiàn)其目的是有幫助的。例如，當(dāng)顯示PTH鍍層發(fā)生損壞時(shí)， 使用者可以減少厚度130和/或134，以便梁120、 122更容易變形。然 而，使用者也將保持力與對PTH鍍層的損壞進(jìn)行平衡，以找到可接受 的組合。由此，優(yōu)化順應(yīng)針100的參數(shù)。0034實(shí)際上，順應(yīng)針100在PTH中的保持力可以為一個(gè)必須 超過的界限，而同時(shí)對順應(yīng)針100和/或PTH的某些變形或損壞必須最 小化。撓性梁邊緣142也可以測試不同邊緣輪廓(例如平坦或彎曲的) 的效果、和彎曲輪廓不同半徑的效果。[0035基本而言，順應(yīng)針100的每個(gè)參數(shù)是使用者可調(diào)節(jié)的， 包括材料選擇。使用者可以修改厚度、曲線輪廓、或任何其它尺寸或 特征以實(shí)現(xiàn)希望的結(jié)果。也可以設(shè)定對例如撓性點(diǎn)170、 172、 174的 塑性變形的界限，且使計(jì)算機(jī)使用FEA分析反復(fù)修改設(shè)計(jì)特征直到不 超過閥值。方法然后繼續(xù)到步驟330。0036在步驟330，優(yōu)化設(shè)計(jì)相對于順應(yīng)針100的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)公差 和PTH生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)公差測試。方法繼續(xù)到步驟340。0037在步驟340，最終測試的設(shè)計(jì)與對順應(yīng)針100的變形閥值、 PTH鍍層損壞閥值、和順應(yīng)針100在PTH內(nèi)保持力閥值的希望標(biāo)準(zhǔn)比較。 也可以增加其它標(biāo)準(zhǔn)，例如材料成本等。如果每個(gè)閥值通過，方法結(jié) 束，從而提供至少一個(gè)可接受設(shè)計(jì)。如果任何閥值失敗，方法轉(zhuǎn)到步 驟310以繼續(xù)設(shè)計(jì)f爹正。0038本發(fā)明已經(jīng)具體地顯示并參考前述示例描述，這些僅為 實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)施本 發(fā)明時(shí)可以采用對在此所述的本發(fā)明的示例的各種可替換實(shí)施例，而不偏離以下權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍。示例應(yīng)當(dāng)理解為 包括在此所述元件的所有新穎和非顯而易見的組合，且權(quán)利要求書可 以在該申請或后續(xù)申請中存在這些元件的所有新穎和非顯而易見的組 合。此外，前述實(shí)施例是說明性的，且每個(gè)單獨(dú)的特征或元件對在該 申請或后續(xù)申請中要求保護(hù)的所有可能組合是重要的。0039應(yīng)當(dāng)理解，上述說明旨在說明而不是限制。所提供的示后顯而易見。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不參考上述說明確定，而應(yīng)當(dāng)參考所 附的權(quán)利要求書連同該權(quán)利要求書的等價(jià)物的全部范圍確定。應(yīng)當(dāng)預(yù) 期，在此所討論的現(xiàn)有技術(shù)將發(fā)生進(jìn)一步的發(fā)展，且所公開的系統(tǒng)和 方法將并入這種未來的示例中?？傊瑧?yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠修改和 變形且僅由以下權(quán)利要求書限定。0040出現(xiàn)的實(shí)施例已經(jīng)具體地顯示和描述，其僅為最佳模式 的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以采用對在此 所述的實(shí)施例的各種可替換實(shí)施例，而不偏離以下權(quán)利要求書限定的 精神和范圍。以下權(quán)利要求書限定本發(fā)明的范圍，且覆蓋這些權(quán)利要 求基體等價(jià)物的范圍內(nèi)的方法和裝置。該說明書應(yīng)當(dāng)理解為包括在此 所述元件的所有新穎和非顯而易見的組合，且權(quán)利要求書可以在該申 請或后續(xù)申請中存在這些元件的所有新穎和非顯而易見的組合。此外， 前述實(shí)施例是說明性的，且每個(gè)單獨(dú)的特征或元件對在該申請或后續(xù) 申請中要求保護(hù)的所有可能組合是重要的。0041權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語旨在給予本領(lǐng)域技術(shù)人員理 解的它們最廣泛的合理的解釋和它們普通的含義，除非在此相反地進(jìn) 行明確的指示。具體而言，單數(shù)物品的使用，例如"一"、"該"、"所述，，等，應(yīng)當(dāng)理解為敘述一個(gè)或更多的所表示的元件，除非權(quán)利 要求相反地?cái)⑹隽嗣鞔_的限定。
權(quán)利要求
1.一種用于插入孔中的針，所述孔在其中具有直徑和鍍層，所述針包括具有一對向外偏置的梁構(gòu)件的順應(yīng)部分，所述梁構(gòu)件在它們之間具有細(xì)長的開口且各具有梁厚度，其中所述梁厚度和所述細(xì)長開口相對于所述孔的直徑優(yōu)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，當(dāng)所迷針插入所述孔中 時(shí)所述順應(yīng)部分限于預(yù)定水平的塑性變形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，當(dāng)所迷針插入所迷孔中 所迷順應(yīng)部分限于作用在孔鍍層上的預(yù)定水平的損壞。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，所述梁厚度還包括在縱 向中點(diǎn)處的第一厚度和至少一個(gè)端部附近的笫二厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的針，其特征在于 所述直徑為大約l. 2毫米(1. 2mm); 所述第一厚度為大約O. 4毫米(0. 4mm); 所述第二厚度為大約O. 36毫米(0. 36mm);且 所述細(xì)長開口具有大約O. 6毫米(0. 6mm)的寬度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所迷的針，其特征在于 所述直徑為大約1.2毫米(1.2mm); 所述梁厚度為大約O. 4毫米(0. 4mm);且 所述細(xì)長開口具有大約O. 6毫米(0. 6mm)的寬度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于 所述直徑為大約l. 2毫米(1. 2隨)；且 所述寬度為大約O. 4毫米(0. 4mm)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，所述順應(yīng)部分的長度被 優(yōu)化以減少當(dāng)針插入孔中時(shí)的接合力和塑性變形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，所述優(yōu)化使用有限元分 析(FEA )。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，還包括 連接到所述順應(yīng)部分的引入部分，所述引入部分具有引入輪廓，其中所述引入輪廓的寬度從所迷順應(yīng)部分到末端連續(xù)地變窄；其中所述引入輪廓不同于所述梁輪廓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，所述梁輪廓是彎曲的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的針，其特征在于，所述向外偏置的梁構(gòu) 件對還包括梁輪廓。
13. —種用于插入到孔中的順應(yīng)針，所述孔具有大約1.2毫米 (1.2mm)的尺寸，所迷針包括至少兩個(gè)梁，所述梁由外部曲線、內(nèi)部曲線、和在它們之間的細(xì)長 開口限定；其中所述外部曲線由大約5.45毫米(5. 45mm)的局部半徑限定； 其中所述內(nèi)部曲線由大約6. 15毫米(6. 15mm)的局部半徑限定； 其中所述細(xì)長開口具有3毫米(3麵)的縱向長度。
14. 根椐權(quán)利要求13所述的針，其特征在于，所述至少兩個(gè)梁各包 括靠近所述梁端部附近的第一厚度和靠近所述梁中間的第二厚度；其中所述第一厚度為大約O. 36毫米(0. 36mm);且 其中所述第二厚度為大約0.4毫米(0.4mm)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的針，其特征在于，所述細(xì)長開口包括由 大約O. 15毫米(0. 15mm)半徑限定的至少一個(gè)端部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的針，其特征在于，所述順應(yīng)針具有大約 1.4毫米(1.4咖)的總體松弛寬度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的針，其特征在于，所迷細(xì)長開口包括大 約O. 6毫米(0. 6mm)的松弛寬度。
18. —種配置用于插入到孔中的針的方法，所述方法包括 選擇所述針的材料；確定所述孔的半徑； 確定所述針的尺寸；分析當(dāng)插入到所述孔時(shí)所述針的相互作用；和 測試所述相互作用的至少一個(gè)預(yù)定界限。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的針，其特征在于，分析相互作用使用有 限元分析(FEA)進(jìn)行。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的針，其特征在于，確定所述針的尺寸還 包括確定包括針眼特征的針的尺寸。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的針，其特征在于，確定順應(yīng)針的尺寸還包括確定第一梁厚度； 確定第二梁厚度； 確定第三梁厚度； 確定細(xì)長開口長度；和 確定細(xì)長開口寬度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的針，其特征在于，測試至少一個(gè)預(yù)定界 限還包括測試順應(yīng)針的梁的塑性變形的預(yù)定界限。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的針，其特征在于，測試至少一個(gè)預(yù)定界 限還包括測試當(dāng)所述針插入時(shí)所述孔的孔鍍層的損壞。
全文摘要
提供一種用于插入孔中的順應(yīng)針，所述孔在其中具有直徑和鍍層。所述針包括具有一對向外偏置的梁構(gòu)件的順應(yīng)部分，所述梁構(gòu)件在它們之間具有細(xì)長的開口。每個(gè)梁具有梁厚度。梁厚度和細(xì)長開口相對于所述直徑優(yōu)化，以便當(dāng)所述針插入所述孔中時(shí)所述順應(yīng)部分限于預(yù)定水平的塑性變形且所述順應(yīng)部分限于作用在孔鍍層上的預(yù)定水平的損壞。
文檔編號H01R4/18GK101330171SQ20081012519
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者P·M·丹西森 申請人:德爾菲技術(shù)公司