專利名稱：具有非圓形輪廓的印刷線路板連接插腳的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于印刷線路板(PWB)的連接插腳，更具體地，涉及具有非圓形 輪廓的印刷線路板連接插腳。
背景技術(shù)：
許多現(xiàn)有的電子產(chǎn)品組件由供應(yīng)商/分包商提供給制造商的部件或子組件制造 而成。這類產(chǎn)品的常見組裝方法是將部件或子系統(tǒng)印刷線路組件(PWA)的導(dǎo)線/端子通過 群焊(mass soldering)連接到主系統(tǒng)PWB上。兩種最常見的連續(xù)群焊工藝是波峰焊接和 回流焊接。在產(chǎn)品組件中包含大量通孔部件時通常使用波峰焊接。通常，在這種應(yīng)用中，子 組件通過一個或更多個連接插腳連接到主系統(tǒng)PWB上，所述連接插腳由具有導(dǎo)電性的圓柱 形坯料(例如，銅或鋁)用車床加工而成。連接插腳的一部分由圓柱形坯料用車床加工成 包括突出部或間隔部分。間隔部分用車床加工成具有比穿過PWB的連接通道更大的直徑。
間隔部分典型地支撐在主系統(tǒng)表面上并且覆蓋連接通道。由于這種構(gòu)造，無鉛焊 料通常很難流入通道壁和連接插腳之間的空間內(nèi)。這會導(dǎo)致不良或不起作用的連接。這種 流動問題在近期由于工業(yè)上從含鉛焊料的轉(zhuǎn)變而出現(xiàn)，其中，與無鉛焊料相比，含鉛焊料具 有更大的潤濕PWB的親合性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供了用于印刷線路板的電氣連接插腳。該實施例包括未機加 工的軸環(huán)，所述軸環(huán)具有非圓形構(gòu)造，并且包括側(cè)壁以及與所述軸環(huán)的縱向軸線垂直的第 一和第二相對平坦表面。該實施例還包括機加工出的第一圓柱形連接柱，所述第一圓柱形 連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且從該軸環(huán)沿縱向軸線延伸出；和機加工出的第二圓柱形 連接柱，所述第二圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且在與第一圓柱形連接柱相反的 方向上沿著所述縱向軸線從所述軸環(huán)延伸出。 另一個方面提供了印刷線路板電氣組件。該實施例包括第一印刷線路板(PWB)，所 述第一印刷線路板具有貫穿通道和延伸穿過所述PWB的電氣連接插腳。在一個實施例中， 電氣連接插腳包括具有側(cè)壁的軸環(huán)，所述側(cè)壁界定了所述軸環(huán)的周邊。所述側(cè)壁具有棒料 輪廓，所述棒料輪廓具有與所述棒料的縱向軸線垂直的橫截面尺寸，所述橫截面尺寸小于 所述通道的直徑，從而形成位于通道和一部分所述橫截面尺寸之間的排氣空隙。連接插腳 還包括從所述軸環(huán)沿著縱向軸線延伸出的機加工出的第一圓柱形連接柱。連接柱的至少一 部分被接收在所述通道內(nèi)，并且通過位于所述通道內(nèi)的導(dǎo)電材料電氣連接到PWB上。連接 插腳還包括機加工出的第二圓柱形連接柱，所述第二圓柱形連接柱在與所述第一圓柱形連 接柱相反的方向上沿著縱向軸線從所述軸環(huán)延伸出。 另一個實施例提供了制造電氣組件的方法。該實施例包括提供由導(dǎo)電材料制成的 棒料，其中，所述棒料具有非圓形輪廓。去除棒料上的部分以獲得軸環(huán)，使軸環(huán)具有界定所 述軸環(huán)周邊的側(cè)壁和非圓形輪廓。去除步驟形成機加工的第一圓柱形連接柱和機加工的第二圓柱形連接柱，所述第一圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且從該軸環(huán)沿縱向軸線 延伸出，所述第二圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且在與所述第一圓柱形連接柱相 反的方向上沿著縱向軸線從該軸環(huán)延伸出。所述方法還包括將所述第一圓柱形連接柱放入 第一印刷線路板(PWB)的通道中，使得所述第一圓柱形連接柱的至少一部分位于所述通道 內(nèi)，并且將第一圓柱形連接柱電氣聯(lián)接到PWB上。


現(xiàn)在結(jié)合附圖參考下列說明，其中 圖1顯示了子組件和本發(fā)明的連接插腳的實施例； 圖2A顯示了連接到主印刷線路板上以形成印刷線路板電氣組件的圖1所示子組 件和連接插腳； 圖2B顯示了圖2A所示組件的頂視圖； 圖3顯示了具有非圓形輪廓的軸環(huán)插腳的不同實施例； 圖4顯示了具有一個非圓形構(gòu)造的棒料的透視圖； 圖5A-5B顯示了由棒料形成連接插腳的透視圖；禾口 圖6-9顯示了具有非圓形輪廓的軸環(huán)插腳的不同構(gòu)造的實施例。
具體實施例方式
圖1顯示了印刷線路板(PWB)子組件100的一個實施例。在本實施例中，組件100 包括PWB 105和連接插腳110。 PWB 105可以為常規(guī)設(shè)計并且具有位于PWB 105中的至少 一個通道115。受益于本發(fā)明實施例的電氣應(yīng)用適用范圍廣，但是本文涉及用于電力供應(yīng) 的子組件PWB，許多其它電氣應(yīng)用同樣落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。連接插腳IIO包括軸環(huán)120 以及第一和第二圓柱形連接柱125和130，所述連接柱聯(lián)接到軸環(huán)120上。如本實施例所 示，第一圓柱形連接柱125的至少一部分被接收在通道115內(nèi)并且通過焊接接頭135在通 道115內(nèi)連接到PWB 105上。 如下所述，軸環(huán)120具有非圓形橫截面，使得軸環(huán)120的一部分周邊小于插入連接 插腳110的通道的直徑。非圓形輪廓提供了可以排出空氣的排氣口，允許焊料更容易地在 連接插腳和通道之間流動。由于可以在無需機加工的情況下獲得非圓形輪廓，有利地降低 了制造成本和時間。(例如由內(nèi)部供應(yīng)商或來自外部供應(yīng)商)所提供的并且由此制成連接插腳110的 坯料或棒料最初具有非圓形輪廓。同樣，軸環(huán)120在形成連接插腳110期間不被〃 機加工〃 或者〃 未進(jìn)行機加工〃 。也就是說，不對制造軸環(huán)120的原始材料或棒料進(jìn)行切削或?qū)嵸|(zhì) 去除，使得軸環(huán)120的原始表面輪廓大體上沒有變化或不變。例如，在軸環(huán)120中鉆孔或者 僅僅擦傷表面不會顯著改變原始表面輪廓。此外，考慮在軸環(huán)僅僅磨光、拋光、以其它方式 修光的情況下不是對軸環(huán)進(jìn)行機加工，或者軸環(huán)基本上沒有改變。 這與傳統(tǒng)的連接插腳形成對比，傳統(tǒng)的連接插腳典型地由圓形坯料形成，從而產(chǎn) 生圓形軸環(huán)。在這種情況下，制造商必須通過去除軸環(huán)邊緣的一部分或使所述邊緣進(jìn)行倒 角而實施附加的機加工步驟，從而在PWB的通道和軸環(huán)之間形成排氣口。這些附加的制造 步驟給制造增加了不希望的成本和時間。
圖2A顯示了另一實施例，其中，PWB子組件100通過連接插腳110聯(lián)接到主PWB組 件200上以形成PWB組件202。在本實施例中，PWB子組件100可以包括傳統(tǒng)電源210，其 通過位于PWB 105內(nèi)的一個或更多個導(dǎo)電布線215電氣連接到連接插腳110上。主PWB組 件200包括傳統(tǒng)PWB 220，其設(shè)計為包括大體由方框225表示的許多其它的傳統(tǒng)電氣部件。 如圖2A所示，第二圓柱形連接柱130至少部分地被接收在位于PWB 220中的通道230內(nèi)并 且通過接頭235在通道230內(nèi)聯(lián)接到PWB 220上。在優(yōu)選實施例中，利用無鉛焊料形成接 頭235。然而，在其它實施例中，可以使用例如含鉛焊料的其它傳統(tǒng)焊料。第二圓柱形連接 柱130通過一個或更多個導(dǎo)電布線240電氣連接到電氣部件225上。 如本實施例所示，軸環(huán)120包括側(cè)壁245以及第一和第二表面250、255，其中，第二 表面255接觸PWB 220的表面。為了討論的目的，認(rèn)為第二表面255與PWB 220的表面相 接觸，即使它不與PWB220的表面直接接觸，例如，薄焊料層(未顯示)可以位于這兩個結(jié)構(gòu) 之間。 圖2B顯示了 PWB組件202的頂視圖。在本實施例中，軸環(huán)120具有非圓形輪廓， 使得軸環(huán)120的側(cè)壁245的一部分周邊不覆蓋通道230。同樣，在軸環(huán)120的側(cè)壁245的一 部分和通道230之間形成一個或更多個排氣口或空隙260，允許空氣在焊接工藝期間排出。 在本特定實施例中，非圓形輪廓是形成在側(cè)壁245中的凹口 265，使得軸環(huán)120的一部分周 邊不在通道230上方延伸。下面參考圖3討論非圓形輪廓的其它實施例。
存在排氣口或間隙260是重要的，因為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出于環(huán)境考慮不推薦使用含鉛焊 料，并且致力于使用具有高比例錫的無鉛焊料。含鉛焊料能夠比無鉛焊料更容易潤濕通道 內(nèi)部。因此，當(dāng)使用含鉛焊料時，焊料仍能向上移動到通道和連接插腳之間的空隙內(nèi)。然而， 由于無鉛焊料不能容易潤濕，排氣口是必需的，以允許空氣排出，從而允許無鉛焊料更容易 地流動到通道和連接插腳之間的空隙內(nèi)。 圖3顯示了連接插腳110的軸環(huán)120的各種非圓形構(gòu)造的橫截面的頂視圖。這些 橫截面沿與軸環(huán)120的縱向軸線垂直的平面截取。例如，在實施例305中，軸環(huán)120可以具 有呈現(xiàn)苜蓿葉形橫截面的凹口構(gòu)造。虛線表示組件PWB 200中的通道230。如本實施例所 示，軸環(huán)120的側(cè)壁的部分周邊不與通道230重疊。因此，如上所述，形成排氣口 260。
在實施例310中，軸環(huán)120可以具有正方形橫截面或構(gòu)造。虛線表示組件PWB 200 中的通道230。如本實施例所示，軸環(huán)120的側(cè)壁的部分周邊不與通道230重疊。因此，如 上所述，形成排氣口 260。 在實施例315中，軸環(huán)120可以具有三角形橫截面或構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)注意到，這里公開 的非圓形構(gòu)造還可以包括軸環(huán)120的側(cè)壁可以彎曲的其它實施例。例如，實施例315還可 以包括魯洛(Reuleaux)三角形橫截面。虛線表示組件PWB 200中的通道230。如本實施例 所示，軸環(huán)120的側(cè)壁的部分周邊不與通道230重疊。因此，如上所述，形成排氣口 260。
在實施例320中，軸環(huán)120可以具有十字形橫截面或構(gòu)造。虛線表示組件PWB 200 中的通道230。如本實施例所示，軸環(huán)120的側(cè)壁的部分周邊不與通道230重疊。因此，如 上所述，形成排氣口 260。上述實施例顯示了可用于構(gòu)造連接插腳110的不同的多邊形形 狀。 在另一個實施例325中，軸環(huán)120還可以具有橢圓形或卵形橫截面或構(gòu)造。虛線 表示組件PWB 200中的通道230。如本實施例所示，軸環(huán)側(cè)壁的部分周邊不與通道230重疊。因此，如上所述，形成排氣口 260。 如上所述，重要的是與傳統(tǒng)插腳不同，不需要附加的機加工形成這些不同實施例 的軸環(huán)，這是因為可以利用棒材的最初或原始輪廓形成排氣口 。另外，應(yīng)當(dāng)理解，上文只是 舉例說明，許多其它非圓形形狀也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。 圖4是棒或桿材料(在這里稱作棒料405)的透視圖，該棒或桿材料如上文參照圖 3的實施例305所述，具有非圓形橫截面或表面輪廓，并且還具有縱向軸線410。棒料405 可以由從內(nèi)部或外部給制造商提供這種材料的供應(yīng)商處獲得。如上所述，該表面輪廓具有 橫截面輪廓，從而可以與PWB—起形成排氣口。所述材料由導(dǎo)電材料，例如金屬制成，材料 實例可以包括銅、鋁、或可以制造電氣連接插腳的其它材料。 圖5A-5B顯示了實施例305和棒料405的兩個透視圖。圖5A顯示了在棒料405的 一部分已經(jīng)機加工或去除以形成連接插腳的第一圓柱形柱505之后的棒料405。對用于去 除棒料405的所述部分的機床或車床進(jìn)行設(shè)置以獲得希望的總插腳長度和軸環(huán)尺寸。設(shè)計 各種尺寸的插腳，并且對棒料405繼續(xù)進(jìn)行機加工以形成如圖5B所示的連接插腳構(gòu)造510。 在本實施例中，連接插腳510包括機加工出的第一圓柱形連接柱515和機加工出的第二圓 柱形連接柱520，所述第一和第二圓柱形連接柱聯(lián)接到軸環(huán)525上。在一個有利的實施例 中，第一和第二圓柱形連接柱515、520與軸環(huán)525 —體形成。在其它實施例中，第一和第二 連接柱515、520可以例如通過配合螺紋聯(lián)接到軸環(huán)525上或者可以釬焊或焊接在一起。軸 環(huán)525不被機加工，因此，保持其原始的非圓形表面輪廓。在有利的實施例中，軸環(huán)525的 整個側(cè)壁527具有原始的非圓形輪廓。軸環(huán)525具有相對的第一和第二表面530、535，第一 和第二圓柱形連接柱515、520分別從所述第一和第二表面沿相對的方向沿著縱向軸線410 延伸。連接插腳510可以按照如上所述的方式使用以實現(xiàn)所述優(yōu)點。如圖所示，圓柱形連 接柱515、520可以為漸縮形狀或非漸縮形狀。 圖6-9 (涉及圖3所示實施例)顯示了各種具有軸環(huán)的接頭插腳構(gòu)造的透視圖，所 述軸環(huán)具有不同類型的非圓形橫截面。如上文參照圖3所示，所有這些實施例提供了具有 軸環(huán)的連接插腳，所述軸環(huán)具有非圓形橫截面輪廓，其中，所述輪廓的至少一部分周邊小于 位于PWB中的通道的直徑。同樣，固有地形成排氣口。 人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在制造本發(fā)明的連接插腳時可以明顯降低生產(chǎn)成本和時間。例 如，出人意料的是，在使用這里討論的原理時，生產(chǎn)插腳的勞動力降低了大約20%。由減少 20%實現(xiàn)的節(jié)省量是相當(dāng)大的，并且在必須生產(chǎn)大量插腳時尤為有利。此外，選擇非圓形輪 廓對標(biāo)準(zhǔn)化制造工序來說在直覺上相反，這是因為由于連接插腳具有圓形連接柱，人們通 常希望用圓形棒料開始制造。因此，在缺乏本發(fā)明教導(dǎo)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員不會試圖 使用具有非圓形構(gòu)造的棒料。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以對所述實施例進(jìn)行其他和進(jìn)一步增加、刪減、替 換和改變。
權(quán)利要求
一種用于印刷線路板的電氣連接插腳，包括未進(jìn)行機加工的軸環(huán)，所述軸環(huán)具有非圓形構(gòu)造并且包括側(cè)壁；機加工出的第一圓柱形連接柱，所述第一圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且沿縱向軸線從該軸環(huán)延伸出；和機加工出的第二圓柱形連接柱，所述第二圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且沿與第一圓柱形連接柱相反的方向從該軸環(huán)延伸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的電氣連接插腳，其中，所述非圓形構(gòu)造為多邊形。
3. 如權(quán)利要求3所述的電氣連接插腳，其中，所述非圓形構(gòu)造包括至少一個凹口 ，所述 至少一個凹口位于所述軸環(huán)的外表面上并且沿所述軸環(huán)的縱向軸線延伸。
4. 如權(quán)利要求1所述的電氣連接插腳，其中，所述非圓形構(gòu)造為橢圓形。
5. —種印刷線路板電氣組件，包括第一印刷線路板，所述第一印刷線路板具有貫穿該第一印刷線路板的通道；禾口 延伸穿過所述第一印刷線路板的電氣連接插腳，包括軸環(huán)，所述軸環(huán)具有限定該軸環(huán)周邊的側(cè)壁，所述側(cè)壁具有棒料輪廓，所述棒料輪廓具 有與所述棒料的縱向軸線垂直的橫截面尺寸，所述橫截面尺寸小于所述通道的直徑，從而 形成位于所述通道和一部分所述橫截面尺寸之間的排氣空隙；機加工出的第一圓柱形連接柱，所述第一圓柱形連接柱沿著所述縱向軸線從所述軸環(huán) 延伸出，該第一圓柱形連接柱的至少一部分被接收在所述通道內(nèi)，并且通過位于所述通道 內(nèi)的導(dǎo)電材料電氣連接到第一印刷線路板上；禾口機加工出的第二圓柱形連接柱，所述第二圓柱形連接柱在與所述第一圓柱形連接柱相 反的方向上沿著縱向軸線從所述軸環(huán)延伸出。
6. 如權(quán)利要求5所述的印刷線路板電氣組件，其中，所述棒料輪廓為多邊形。
7. 如權(quán)利要求6所述的印刷線路板電氣組件，其中，所述棒料輪廓包括至少一個凹口， 所述至少一個凹口位于所述軸環(huán)的外表面上并且沿所述軸環(huán)的整個縱向軸線延伸。
8. 如權(quán)利要求5所述的印刷線路板電氣組件，還包括第二印刷線路板，該第二印刷線 路板具有貫穿該第二印刷線路板的通道，其中所述軸環(huán)與第二印刷線路板的表面接觸，并 且第二圓柱形連接柱被接收在第二印刷線路板的所述通道內(nèi)并且電氣連接到第二印刷線 路板上。
9. 一種制造電氣組件的方法，包括 提供由導(dǎo)電材料制成的棒料，所述棒料具有非圓形輪廓；去除所述棒料上的部分以獲得軸環(huán)，使軸環(huán)具有界定所述軸環(huán)周邊的側(cè)壁，所述側(cè)壁 具有非圓形輪廓，所述去除步驟形成機加工出的第一圓柱形連接柱，所述第一圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且從 該軸環(huán)沿著縱向軸線延伸出；禾口機加工出的第二圓柱形連接柱，所述第二圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且在 第一圓柱形連接柱相反的方向上沿著所述縱向軸線從所述軸環(huán)延伸出；將所述第一圓柱形連接柱放入第一印刷線路板的通道中，使得所述第一圓柱形連接柱 的至少一部分位于所述通道內(nèi)；禾口將所述第一圓柱形連接柱電氣聯(lián)接到所述第一印刷線路板上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括將所述第二圓柱形連接柱放入第二印刷線路板 的通道中，其中，所述軸環(huán)與所述第二印刷線路板的表面接觸并且將所述第二圓柱形連接 柱電氣連接到所述第二印刷線路板上，所述非圓形輪廓具有與所述棒料的縱向軸線垂直的 橫截面尺寸，所述橫截面尺寸小于所述通道的直徑，從而在所述通道和所述橫截面尺寸之 間形成排氣空隙。
全文摘要
本發(fā)明的一個方面提供了用于印刷線路板的電氣連接插腳。該實施例包括未進(jìn)行機加工的軸環(huán)，所述軸環(huán)具有非圓形構(gòu)造并且包括側(cè)壁。該實施例還包括機加工出的第一圓柱形連接柱，所述第一圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且從該軸環(huán)沿著縱向軸線延伸出；和機加工出的第二圓柱形連接柱，所述第二圓柱形連接柱與所述軸環(huán)一體形成，并且在第一圓柱形連接柱相反的方向上沿著所述縱向軸線從所述軸環(huán)延伸出。
文檔編號H01R12/55GK101740919SQ20091022526
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者A·施內(nèi)曼, 小威廉·L·伍茲 申請人:世系動力公司