專利名稱：在電子設(shè)備之間提供密封電氣連接的密封排針、排針觸腳和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在電子設(shè)備之間提供電氣連接的密封排針和觸腳。本發(fā)明還 涉及一種用于在排針殼體和金屬觸腳之間提供這種密封電氣連接的方法。
背景技術(shù)：
排針基本上包括由介電材料形成的基質(zhì)，該基質(zhì)通常具有多個適于接收導(dǎo)電觸腳 的通孔。導(dǎo)電觸腳用于連接電子部件?；|(zhì)可例如由聚合材料或環(huán)氧樹脂制成，因為這些 材料具有優(yōu)越的機械性能，并且它們具有良好的化學(xué)和熱阻性能。該基質(zhì)基本上用于保持 和對齊這些觸腳，并提供與其它電氣部件之間機械連接的裝置。例如，電觸腳包括實心電線束，它們的一端與電路板或配合連接器連接，另一端與 電子設(shè)備的配線相連接。觸腳被排針的基質(zhì)所保持并對齊，并且經(jīng)常被作用力推進(jìn)到該基 質(zhì)的通孔內(nèi)。這樣，通過壓配合的方式，觸腳與排針的基質(zhì)之間建立了可靠的機械連接。驅(qū) 動觸腳插入到通孔的過程被稱作“壓合”。US2001/006854A1涉及一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計為用于安裝到印刷電路板上的排 針。該排針包括多個插腳觸頭，它們被布置成列和行，并延伸穿過設(shè)計為插頭連接器殼體形 式的絕緣基質(zhì)。EP1577689A1描述了用于收發(fā)器的排針。該排針包括矩形框架，該框架具有分別包 括5個通孔的兩排。在這些通孔內(nèi)插入相應(yīng)的金屬觸腳，這些觸腳的兩端從框架相對兩面 伸出。通過將觸腳的從該框架一個表面的突出的突出端與PCB的電觸點焊接到一起，該框 架被組裝到收發(fā)器的印刷電路板(PCB)上。這些觸腳的另一端可自由地連接到其它電子設(shè) 備上，如其它PCB上或電子設(shè)備的配線上。取決于排針的應(yīng)用場合，有時需要封裝插腳與基質(zhì)組件以實現(xiàn)防液連接。特別是 在汽車應(yīng)用中，在這種情況下排針通常被用于在車廂內(nèi)連接汽車中的不同電子設(shè)備。在現(xiàn) 有技術(shù)中，通常通過已知的灌封過程來實現(xiàn)。灌封是一種填充組裝好的排針的工藝，即在觸 腳分別插入到排針的基質(zhì)中的相應(yīng)的通孔中后，利用液態(tài)密封混合物進(jìn)行填充。該液態(tài)密 封混合物流入觸腳和基質(zhì)之間的任意間隙或孔內(nèi)，并密封任何剩余的漏隙。在除去多余的 混合物后，利用例如熱或輻射來使混合物硬化或固化。處理好的排針因此能夠防油和防水， 即觸腳與基質(zhì)密封在一起。然而，上面描述的現(xiàn)有灌封過程具有一些不足之處。灌封過程不僅成本高并且也 費時，這是因為樹脂的硬化需要時間。此外，它還會改變排針的外表面形狀，這在有些時候 會需要手工來重新修整。通過灌封方式得到的密封的品質(zhì)還取決于灌封部分的形狀和使用 的材料，因為一些灌封混合物更適合一些排針材料，而更不適合其它排針材料。除此之外，灌封對工作場所的安全性具有很高的要求，并且可導(dǎo)致環(huán)境問題。此 外，需要為分配和處理粘接材料所需的設(shè)備付出高的投資成本。對密封排針即相對于如水、油、濕氣、灰塵以及類似雜質(zhì)密封的排針的要求在很多工業(yè)場合特別是汽車中是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供密封的、經(jīng)濟的以及機械穩(wěn)定的排針，其消除或減 少了現(xiàn)有技術(shù)中的問題和不足。本發(fā)明的另一目的是提供一種排針，其可與聚合材料或熱塑性材料一起使用，并 且特別地其可被固定在熱塑性基質(zhì)的孔中，而不會擴寬或破壞相關(guān)的孔，和/或其可補償 由于機械或熱應(yīng)力而在熱塑性基質(zhì)中經(jīng)常產(chǎn)生的產(chǎn)品容差或變形。本發(fā)明的再一目的是提 供一種排針，排針可被固定在熱塑性材料中，而不會使熱塑性材料在例如時效的時間內(nèi)或 溫度影響下因流動(改變其形狀)而變松，這種變松對這些熱塑性材料是很常見的。上面提到的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的排針、根據(jù)權(quán)利要求6的用于排針的觸腳 以及根據(jù)權(quán)利要求13的方法來實現(xiàn)。優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中限定。根據(jù)本發(fā)明的排針包括至少一個金屬觸腳和具有多個通孔的塑料基質(zhì)，這些通孔 適于接收金屬觸腳。觸腳的該基質(zhì)的通孔的內(nèi)壁相接觸的那一部分至少部分地被涂敷涂 層，以在觸腳與基質(zhì)之間實現(xiàn)密封。該密封對水、油、濕氣和灰塵的泄漏特別地有效。本發(fā)明的驚奇效果是，由于具有用于排針的普通觸腳的相對簡單的涂層，從而可 以在無需獨立的密封元件、無需緊密的公差或應(yīng)用潛在有害液體密封混合物的情況下得到 密封的優(yōu)選防水的排針組件。排針的制造過程可基本保持不變。用于處理觸腳和將該觸腳 壓合到基質(zhì)中的機器可使用與用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的普通觸腳的機器相同的機器。由于復(fù)雜 的大型產(chǎn)品機械的任何改動都是非常昂貴的，本發(fā)明可通過低成本的方式來獲得密封的優(yōu) 選防水和機械穩(wěn)定的排針。該排針可與熱塑性材料一起使用，并且可被固定在熱塑性基質(zhì) 的孔內(nèi)，而不會擴寬或破壞相應(yīng)的孔。甚至在熱塑性基質(zhì)中通常由于機械或熱應(yīng)力而產(chǎn)生 的產(chǎn)品容差或變形都會由于該插腳的涂層而得到補償。排針可被固定在熱塑性材料中，而 不會使熱塑性材料在例如時效的時間內(nèi)或溫度影響下因流動(改變其形狀)而變松，這種 變松對這些熱塑性材料是很常見的。排針包括基質(zhì)，如熱塑性材料基質(zhì)，其具有多個導(dǎo)電觸腳，用于連接電氣或電子部 件。該基質(zhì)具有至少一個但通常為多個通孔，它們適于接收觸腳。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里使用 的“多個”至少包括兩個通孔，但是優(yōu)選地可為更多個。通孔為穿過基質(zhì)的孔，其通過如布 置在其內(nèi)的觸腳來實現(xiàn)從該基質(zhì)一側(cè)到另一側(cè)的電氣連接。電氣觸腳被作用力插入(壓合)到基質(zhì)的通孔內(nèi)，以提供用于電連接的裝置。為了 在插腳和基質(zhì)之間形成可靠的機械連接，觸腳優(yōu)選地通過壓配合方式被安裝到通孔內(nèi)。觸 腳通過摩擦力被保持在通孔內(nèi)，并且優(yōu)選地不需使用螺釘、粘合劑、焊接材料等。觸腳可具 有如現(xiàn)有技術(shù)中常見的任意合適形狀，如直線、平坦、錐形、彎曲形、圓形等。術(shù)語“部分地涂敷”意味著該涂層需要足以提供滿意的密封效果，另一方面，該涂 層需要不影響該觸腳的功能，以在兩個設(shè)備之間提供電連接。顯然，在施加絕緣涂層的情況 下，觸腳的至少一個區(qū)域會保持未涂敷以提供電接觸表面。在優(yōu)選實施方式中，觸腳與基質(zhì)之間的良好密封是通過涂敷彈性材料而實現(xiàn)的。 該彈性材料可以是熱塑性塑料、漆、橡膠、彈性體，或如熱塑性彈性體(TPE)或腈橡膠如丁 腈橡膠(NBR)，或其它類似材料。用作涂層的材料可以是絕緣的或?qū)щ姴牧稀Ｓ米魍繉拥牟牧舷Ｍm于承受通孔中的壓配合，而不會使該涂層產(chǎn)生偏移或退化。觸腳的涂層可設(shè)置 為彈性膜，其均勻地分布在觸腳的外部表面上?？蛇x地，涂層可設(shè)置為止擋部的形式，即圍 繞該觸腳并通過合適的形狀(形狀配合)至少部分地裝配到該通孔中的合適形狀的插塞元 件。該彈性涂層的一個優(yōu)點是，其另外地提供了對振動和沖擊的保護(hù)。換句話說，由于觸腳 的彈性涂層的存在，觸腳與基質(zhì)的固定進(jìn)一步得到改進(jìn)，并且由于例如基質(zhì)振動或老化而 引起的觸交脫離的風(fēng)險也顯著地降低。優(yōu)選地，觸腳表面的涂層適于改進(jìn)與基質(zhì)之間的附 接。涂層的厚度優(yōu)選地為零點幾毫米，更優(yōu)選地為0. 01到0. 5mm ；最優(yōu)選地為0. 05到 0. 3mm。上面提到的問題還通過用于在電子設(shè)備之間提供電連接的觸腳來實現(xiàn)，該觸腳包 括機械固定部分，并適于被壓配合到排針的基質(zhì)的通孔內(nèi)。觸腳的與基質(zhì)的通孔的內(nèi)壁相 接觸的那一部分至少部分地被涂敷，以在觸腳與基質(zhì)之間在組裝狀態(tài)下實現(xiàn)密封。術(shù)語密 封意味著特別是有效地防止水、油、濕氣和/或灰塵泄漏的密封。此外，上面提到的問題通過用于在電子設(shè)備之間提供密封電氣連接的方法來解 決，該方法包括以下步驟提供具有塑料基質(zhì)的排針，該塑料基質(zhì)具有至少一個通孔；提供 至少一個如上描述的涂敷涂層的排針觸腳；通過施加力將排針觸腳壓合到基質(zhì)的通孔內(nèi)， 從而使得在觸腳與基質(zhì)之間實現(xiàn)密封。再次地，術(shù)語密封意味著特別是有效地防止水、油、 濕氣和/或灰塵泄漏的密封。


下面，參考附圖來示例描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在附圖中圖1是涂有涂層的觸腳的示意側(cè)視圖，其中其固定部分插入到排針的基質(zhì)中；圖2是圖1的觸腳的示意前視圖；圖3是觸腳的示意側(cè)視圖，其中其特定固定部分和止擋部插入到基質(zhì)中；圖4是圖3的觸腳的示意前視圖；圖5是去除了止擋部的觸腳的透視圖；以及圖6是示例性排針的部分切除的示意圖。
具體實施例方式下面，參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖1和2從不同角度示出了同一插腳；圖1示出了該插腳的側(cè)視圖，而圖2示出了 前視圖。圖3和4也分別示出了相同插腳。需要注意的是，附圖中示出的實施方式僅僅是 優(yōu)選的示例實施方式，具有不同形狀或橫截面的其它插腳也是可行的，如具有圓形橫截面 的插腳。圖1示出了具有通孔12和插入該通孔內(nèi)的觸腳13的排針的基質(zhì)1的截面。該基 質(zhì)1例如由合適的環(huán)氧樹脂材料制成，該通孔12可在該基質(zhì)中加工形成或如在該基質(zhì)的制 造過程中形成。該觸腳通過壓配合方式而被布置在該通孔12內(nèi)，使得該插腳13的兩個端 部從該基質(zhì)1的相對兩個表面突出。這樣，可以通過該插腳的這兩個突出端部來建立電接 觸，例如通過將這兩個端部插入到配合插座連接器的相應(yīng)套筒內(nèi)來實現(xiàn)。然而，需要注意的是，這些插腳的兩個端部不需要必須從該表面突出，而是可布置在由該通孔限定的通道內(nèi)。 在這種情況下，例如，配合連接器的相應(yīng)觸腳可被插入到該通孔中以與設(shè)置在其內(nèi)的插腳 接觸。在圖1中，該觸腳13的與基質(zhì)1的通孔12的內(nèi)壁相接觸的那一部分被部分地涂敷 有彈性涂層15，如圖中陰影線部分所示。該涂層15足以在插腳13與基質(zhì)1之間提供滿意 的密封效果，從而使得防止任何濕氣從該基質(zhì)1的一個表面泄漏到另一個表面。從圖1中 可進(jìn)一步看出，該涂層還在觸腳13中保留足夠的自由接觸面積以實現(xiàn)電連接。在圖1(和圖2)的實施方式中，涂層15被設(shè)置為均勻分布的薄膜的形式，以在觸 腳與基質(zhì)1之間實現(xiàn)緊密的密封效果。在圖3(和圖4)的實施方式中，涂層35被設(shè)置為截 圓錐形或楔形插入物的形式，其圍繞觸腳并作為止擋部?；|(zhì)1的上表面設(shè)置有相應(yīng)形狀 的凹部37，以接收該涂層的截圓錐形或楔形的一部分，即止擋部。通過這種方式來建立緊密 的密封?？梢赃x擇該插腳的楔形、截圓錐形和/或涂層部分的角度值，以確保實現(xiàn)良好的固 定。圖1到4中所示的插腳13和33由金屬片沖壓而成，并因此具有矩形的橫截面。該 插腳13和33的橫截面和形狀可從圖5的透視圖中更好地看出，其中示出了與插腳33相似 的插腳43 (插腳13在透視圖中與插腳33或43也相似)。在圖5中，該觸腳沒有顯示涂層 或止擋部35。再次參考圖2和4，插腳13、33設(shè)置有擴大部分16、36，它們作為止擋元件以防止 該插腳插入到相應(yīng)的通孔內(nèi)過深。插腳13、33還設(shè)置有特定的機械固定部分14、34，它們?yōu)?魚叉狀以改進(jìn)觸腳與基質(zhì)1之間的機械連接。在擴大部分16、36上的涂層15、35都在基質(zhì) 的上側(cè)和下側(cè)(如圖所示)之間實現(xiàn)可靠的密封效果。同時，該涂層還另外地提高了插腳 在通孔內(nèi)的固定效果。圖1和3中所示的觸腳13和33通過壓配合方式安裝，即，觸腳基本上通過摩擦力 被保持在該通孔內(nèi)。由于觸腳13的優(yōu)選彈性的涂層，該觸腳13與基質(zhì)1之間的固定和結(jié)合 進(jìn)一步得到改善，并且由于例如基質(zhì)1的振動或老化而導(dǎo)致的觸腳13的脫離風(fēng)險顯著地降 低。由于施加的涂層，觸腳在基質(zhì)中的孔中的固定在不需要高插入力的情況下得到了改進(jìn)， 而為了實現(xiàn)緊密和可靠的壓配合這種高插入力通常是需要的，并且這經(jīng)常會導(dǎo)致擴寬或破 壞相應(yīng)的孔。此外，該彈性的涂層可補償由于機械或熱應(yīng)力而在熱塑性基質(zhì)中通常產(chǎn)生的 產(chǎn)品容差或變形。同時，涂層可實現(xiàn)上面所描述的排針的液體密封效果?？蛇x地，這里描述的涂層觸腳可在排針的制造過程中由排針材料包覆成形。在這 種情況下，自然不需要在排針內(nèi)的通孔中壓合插腳。圖6示出了示例性排針60的部分切除的視圖。該排針設(shè)置有基部61，該基部61 設(shè)置有多個從該基部的一側(cè)延伸到另一側(cè)的通孔62。此外，在該基部61的兩側(cè)上，肩部 63、64基本上垂直于該基部的平面延伸。肩部63、64用于使排針60與例如在印刷電路板 上(未示出)的相應(yīng)配合連接器機械連接。在通孔內(nèi)布置有不同類型的觸腳65、66。觸腳 66類似于上面參考圖1到5所描述的插腳，并設(shè)置有魚叉狀固定部分67。觸腳65為具有 兩個直線部分的普通插腳。兩種類型的插腳都設(shè)置有彈性涂層(由交叉陰影線示出)，其在 排針60的基部61的兩側(cè)之間建立有效的密封。換句話說，由通孔62形成的孔通過布置在 其內(nèi)的涂層觸腳65、66而有效地對不同類型的泄漏進(jìn)行密封。
權(quán)利要求
一種密封排針，所述密封排針包括至少一個金屬觸腳(13；33)，具有至少一個通孔(12)的聚合材料基質(zhì)(1)，所述至少一個通孔適于接收所述至少一個金屬觸腳，所述密封排針的特征在于，所述至少一個觸腳的與所述基質(zhì)(1)的所述通孔(12)的內(nèi)壁接觸的那一部分至少部分地涂敷有彈性涂層(15；35)，以在所述觸腳與所述基質(zhì)之間實現(xiàn)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的密封排針，其中，所述觸腳(13；33)的與所述基質(zhì)(1)的所述通 孔的所述內(nèi)壁接觸的所述涂層(15;35)設(shè)置為彈性薄膜(15)或具有合適形狀的彈性止擋 部(35)。
3.一種用于在電子設(shè)備之間提供電連接的排針的觸腳(13 ;33)，所述觸腳適于壓配合 到所述排針的基質(zhì)(1)的通孔中，所述觸腳的特征在于，所述觸腳的設(shè)計成與所述基質(zhì)(1)的所述通孔(12)的內(nèi)壁接觸的那一部分至少部分 地涂敷有彈性涂層(15 ；35)，以在組裝狀態(tài)下在所述觸腳與所述基質(zhì)之間實現(xiàn)密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸腳(13;33)，其中，機械固定部分具有魚叉狀結(jié)構(gòu)(14;34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的觸腳(13；33)，其中，所述觸腳的與所述基質(zhì)(1)的所述通孔 (12)的所述內(nèi)壁接觸的所述涂層(15 ；35)設(shè)置為彈性薄膜(15)或彈性止擋部(35)。
6.一種在電子設(shè)備之間提供密封電連接的方法，該方法包括如下步驟 提供具有聚合材料基質(zhì)的排針，所述基質(zhì)具有至少一個通孔；提供至少一個排針觸腳；以及將所述排針觸腳壓合到所述基質(zhì)的所述通孔內(nèi)，所述方法的特征在于，所述觸腳的與所述基質(zhì)的所述通孔的內(nèi)壁接觸的那一部分至少部分地涂敷有彈性涂 層，以在組裝狀態(tài)下在所述觸腳與所述基質(zhì)之間實現(xiàn)密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提供密封電連接的方法，其中，所述觸腳的與所述基質(zhì)的所 述通孔的所述內(nèi)壁接觸的所述涂層設(shè)置為彈性薄膜或彈性止擋部。
全文摘要
一種密封排針，其包括至少一個金屬觸腳(33)和具有至少一個通孔(12)的聚合材料基質(zhì)(1)，所述至少一個通孔適于接收所述至少一個金屬觸腳，所述至少一個觸腳的與基質(zhì)(1)的通孔(12)的內(nèi)壁接觸的那一部分至少部分地涂敷(35)有彈性涂層，以在觸腳和基質(zhì)之間實現(xiàn)密封。
文檔編號H01R12/55GK101904054SQ200780102007
公開日2010年12月1日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者萊因哈德·桑德 申請人:Fci公司