(57)【要約】【課題】めっきが施された所定直径の穴に挿入するためのピンを提供すること。【解決手段】本発明のピンは、縦長の開口部をその間に有する１対の外側に偏向された梁部材を含むコンプライアント部分を含む。各々の梁は、梁厚さを有する。梁厚さおよび縦長の開口部は、ピンが穴に挿入されたとき、そのコンプライアント部分が所定のレベルの塑性変形に抑えられるように、かつそのコンプライアント部分が、穴めっき上に付与される損傷が所定のレベルに抑えられるように、直径に対して最適化される。【選択図】図１
2009021238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっきが施された所定直径の穴に挿入するためのピンであって、
外側に偏向された１対の梁部材を有するコンプライアント部分であって、該１対の梁部材の各々は所定の梁厚さを有し、該１対の梁部材の間には縦長の開口が形成されている、前記コンプライアント部分を備え、
前記梁厚さおよび前記縦長の開口が前記穴の直径に対して最適化されているピン。
【請求項２】
前記コンプライアント部分が、前記ピンが前記穴に挿入されるとき、所定のレベルの塑性変形に抑えられる、請求項１に記載のピン。
【請求項３】
前記コンプライアント部分が、前記ピンが前記穴に挿入されるとき、前記穴のめっき上に付与される損傷が所定のレベルに抑えられる、請求項１に記載のピン。
【請求項４】
前記梁厚さが、長手方向の中間点で第１の厚さであり、少なくとも一方の端部の近傍で第２の厚さである、請求項１に記載のピン。
【請求項５】
前記直径が約１．２ｍｍであり、
前記第１の厚さが約０．４ｍｍであり、
前記第２の厚さが約０．３６ｍｍであり、
前記縦長の開口が、約０．６ｍｍの幅を有する、請求項４に記載のピン。
【請求項６】
前記直径が約１．２ｍｍであり、
前記梁の幅厚さが約０．４ｍｍであり、
前記縦長の開口が、約０．６ｍｍの幅を有する、請求項１に記載のピン。
【請求項７】
前記直径が約１．２ｍｍであり、
前記縦長の開口の幅が約０．４ｍｍである、請求項１に記載のピン。
【請求項８】
前記コンプライアント部分の長さが、前記ピンが前記穴に挿入されるときに係合力および塑性変形を低減するように最適化される、請求項１に記載のピン。
【請求項９】
前記最適化が有限要素解析（ＦＥＡ）を使用して得られる、請求項１に記載のピン。
【請求項１０】
リードイン形状を有する、前記コンプライアント部分に連結されたリードイン部分であって、前記リードイン形状の幅が前記コンプライアント部分から先端にかけて連続的に狭小になる前記リードイン部分をさらに備え、
前記リードイン形状が前記梁形状とは異なる、請求項１に記載のピン。
【請求項１１】
前記梁形状が湾曲している、請求項１に記載のピン。
【請求項１２】
前記外側に偏向された１対の梁部材が梁形状をさらに備える、請求項１に記載のピン。
【請求項１３】
約１．２ｍｍの寸法を有する穴に挿入するためのコンプライアントピンであって、
外側曲線と、内側曲線と、それら曲線の間に形成された縦長の開口とによって画定された少なくとも２本の梁を備え、
前記外側曲線が、約５．４５ｍｍの部分半径によって画定され、
前記内側曲線が、約６．１５ｍｍの部分半径によって画定され、
前記縦長の開口が、３ｍｍの縦長さを有するコンプライアントピン。
【請求項１４】
前記少なくとも２本の梁の各々が、前記梁の端部の近傍に第１の厚さ、および前記梁の中間部に第２の厚さを含み、
前記第１の厚さが約０．３６ｍｍであり、
前記第２の厚さが約０．４ｍｍである、請求項１３に記載のピン。
【請求項１５】
前記縦長の開口が、約０．１５ｍｍの半径によって画定された少なくとも１つの端部を含む、請求項１３に記載のピン。
【請求項１６】
前記コンプライアントピンが、約１．４ｍｍの弛緩状態の全体幅を有する、請求項１３に記載のピン。
【請求項１７】
前記縦長の開口が、約０．６ｍｍの弛緩状態の幅を含む、請求項１３に記載のピン。
【請求項１８】
穴に挿入するためのピンを構成する方法であって、
前記ピンの材料を選択するステップと、
前記穴の半径を決定するステップと、
前記ピンの寸法を決定するステップと、
前記穴に挿入されたときの前記ピンの相互作用を分析するステップと、
前記相互作用に対する少なくとも１つの所定の限界を試験するステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記相互作用を分析する前記ステップが、有限要素解析（ＦＥＡ）を用いて実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ピンの寸法を決定する前記ステップが、針の穴を特徴として含むコンプライアントピンの寸法を決定するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
コンプライアントピンの寸法を決定するステップが、
第１の梁厚さを決定するステップと、
第２の梁厚さを決定するステップと、
第３の梁厚さを決定するステップと、
縦長の開口長さを決定するステップと、
縦長の開口幅を決定するステップとをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの所定の限界を試験するステップが、
コンプライアントピンの梁の塑性変形に対する所定の限界を試験するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの所定の限界を試験するステップが、
前記ピンが挿入されたとき、前記穴の穴めっきへの損傷を試験するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気接点に関し、より詳細には、めっきスルーホールと共に使用するための圧入電気接点に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板の端子接点とめっきスルーホール（ＰＴＨ）の間の気密的嵌合に依存する電子回路用の無はんだの永久的な接続として、圧入ピンが使用される。以前は、こうした圧入部分は、コンプライアントではない硬いピンを用いて接続を行っていた。そのような方法は、ＰＴＨに過度の損傷を与えるために信頼できないことが判明した。ばね様のインタフェースを提供するために、コンプライアント端末インタフェースが開発されてきており、ここでは、力が、ＰＴＨではなく端子接点によって吸収される。
【０００３】
コンプライアントピンは、通常、プリント回路基板に無はんだ接続するためのリードフレームに取り付けられた圧入部分を含む。この圧入部分は、プリント回路基板のＰＴＨとの電気接点を押さえるためのものである。ＰＴＨは、めっきスルーホールの状態であることにより、銅で覆われ、ニッケルなどでめっきされ、さらに、追加の電気接続を加えるためにプリント回路基板上の表面トレースに連結されている。さらに圧入部分は、中実設計でもよく、あるいは、圧入部分の圧縮を可能にする孔（ｅｙｅ）を含むこともできる。
【０００４】
一般にＰＴＨの寸法は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）標準図書番号６０３５２−５、表題「Ｓｏｌｄｅｒｌｅｓｓ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ−Ｐａｒｔ  ５：Ｐｒｅｓｓ−ｉｎ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ−Ｇｅｎｅｒａｌ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｇｕｉｄａｎｃｅ」によって管理されている。しかしＩＥＣ６０３５２−５は、たとえば０．５、０．５５、０．６、０．７、０．７５、０．８、０．８５、０．９、１．０、１．４５、および１．６ｍｍのサイズを含む、限られた数のＰＴＨのサイズしか提供していない。さらに、現在のコンプライアントピンは、ＩＥＣ  ６０３５２−５に規定された限られた数のＰＴＨサイズとのみ使用されるように設計されている。
【非特許文献１】国際電気標準会議（ＩＥＣ）標準図書番号６０３５２−５、表題「Ｓｏｌｄｅｒｌｅｓｓ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ−Ｐａｒｔ  ５：Ｐｒｅｓｓ−ｉｎ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ−Ｇｅｎｅｒａｌ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｇｕｉｄａｎｃｅ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下に説明される実施形態は、電気接点をめっきスルーホールに圧入貫通することに関連するこうしたおよびその他の欠点に照らして開発された。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
めっきが施された所定直径の穴に挿入するためのピンが開示される。このピンは、外側に偏向された１対の梁（ｂｅａｍ）部材を有するコンプライアント部分を備え、該１対の梁部材の間には縦長の開口が形成されている。該１対の梁部材の各々は所定の梁厚さを有する。その梁厚さおよび縦長の開口部は、ピンが穴に挿入されたとき、そのコンプライアント部分が、所定のレベルの塑性変形に抑えられるように、かつそのコンプライアント部分が、穴めっき上に付与される損傷が所定のレベルに抑えられるように、直径に対して最適化される。
【０００７】
穴に挿入するためのコンプライアントピンの別の実施形態が提供される。穴は、約１．２ｍｍの寸法を有する。コンプライアントピンは、少なくとも２本の梁を有する。梁は、外側曲線と、内側曲線と、それらの間の縦長の開口部とによって画定される。外側曲線は、約５．４５ｍｍの部分半径によって画定される。内側曲線は、約６．１５ｍｍの部分半径によって画定される。縦長の開口部は、３ｍｍの縦長さを有する。
【０００８】
さらに別の実施形態では、穴に挿入するためのピンを構成する方法が開示される。本方法には、ピンの材料を選択するステップと、穴の半径を決定するステップと、ピンの寸法を決定するステップと、穴に挿入されたときのピンの相互作用を分析するステップと、その相互作用に対する少なくとも１つの所定の限界を試験するステップとが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
プリント回路基板のめっきスルーホール（ＰＴＨ）に挿入するためのピンが開示される。一実施形態では、ピンは、電源ピン（ｐｏｗｅｒ  ｐｉｎ）として構成される。しかし、当業者は、ピンが、それだけに限定されないが信号ピンなどを含むどのような目的に対して構成されてもよいことを理解する。ピンは、それがＰＴＨに挿入されたときに屈曲性梁が互いに向って移動するのを可能にする針の孔（ｅｙｅ  ｏｆ  ｎｅｅｄｌｅ）の細部を有する２本の屈曲性梁設計を含む。ＰＴＨは、たとえば、１．２ｍｍの内側めっき直径などの周知の寸法を有する。
【００１０】
各々のＰＴＨ直径に対して、各々のピンは、特定のパラメータを最適化するために特定の直径のＰＴＨと共に使用されるように設計される。たとえば、２本の屈曲性梁設計（たとえばコンプライアント部分）は、縦長開口部（または空隙）をその間に有する１対の外側に偏向された梁部材を含む。さらに各々の梁は、ある厚さを有する。通常、梁厚さおよび縦長の開口部は、ピンがＰＴＨに挿入されたとき、ＰＴＨに対する損傷を最小限に抑えるように、ＰＴＨ直径に対して最適化される。ＰＴＨ損傷の最小化に加え、コンプライアント部分はまた、接触圧力およびピン保持力を最大化する。そのような最適化は、有限要素解析（ＦＥＡ）を用いてコンプライアント部分の塑性変形およびＰＴＨの変形の量を決定することによって実施される。さらに、ＦＥＡ分析により、接触圧力およびピン保持力が明らかになる。したがって、コンプライアント部分の形状および寸法は、対象の各々のパラメータを最適化するように変更されることが可能である。
【００１１】
図１Ａは、リードイン部分１０２と、コンプライアント部分１０４と、リードフレーム１０６とを有する例示的なコンプライアントピン１００の側面斜視図である。リードイン部分１０２は、プリント回路基板のＰＴＨに最初に挿入されるように構成される。コンプライアント部分１０４は、ＰＴＨの壁に介入し、コンプライアント部分１０４とＰＴＨの間に電流が流れることを可能にする接触縁部１０８を含む。リードフレーム１０６は、たとえばコンプライアント部分１０４からコネクタ、ワイヤ、回路基板へと電流を流すように構成される。
【００１２】
リードイン部分１０２は、先端１１０を有し、一般にコンプライアントピン１００をＰＴＨに導く働きをする。コンプライアント部分１０４は、縦長の開口部１２６によって分離された第１の屈曲性梁１２０および第２の屈曲性梁１２２を含む。第１の屈曲性梁１２０および第２の屈曲性梁は、リードイン部分１０２をリードフレーム１０６に連結し、さらにコンプライアントピン１００をＰＴＨに電気的に接続するように働く。リードフレーム１０６は、コンプライアント部分１０４から離れて延びるまっすぐな箱様の部分を含むことができるが、コネクタ、ワイヤ、または他のプリント回路基板への任意の接続に合わせて構成されてよい。さらに、リードフレーム１０６は、たとえば、圧着端子、メス端子として、あるいは別のコンプライアントピン１００と連結するように構成されてもよい。
【００１３】
梁１２０、１２２の各々を画定するものは、外側曲線１５０および内側曲線１５２である。外側曲線１５０は、一般にコンプライアント部分１０４の外側形状であり、単一の曲線、または図１Ａに示されるように直線でも湾曲していてもよい部分を有する区分的な曲線でもよい。縦長の開口部１２６を画定するものは、内側曲線１５２である。内側曲線１５２または外側曲線１５０はまた、挿入力、保持力、およびＰＴＨめっきの損傷の受けやすさに合わせて調整する梁１２０、１２２の許容可能な屈曲性に応じて、梁１２０、１２２のより厚い部分またはより薄い部分を提供するように成形されてもよい。したがって、内側曲線１５２の形状または曲線は、実施要求事項に応じて設計指針によって決定されることが可能である。図３に関して以降に論じられるように、ＦＥＡは通常、梁１２０、１２２およびＰＴＨの適切な力、変形等を決定するために使用される。
【００１４】
図１Ａの例では、屈曲性梁１２２は、外側曲線１５０および内側曲線１５２によって画定された３つの厚さを含む。第１の厚さ１３０は、リードイン部分１０２の近傍にあり、コンプライアントピン１００の両側でＰＴＨと接触するためのコンプライアント部分１０４の第１の部分である。第２の厚さ１３２は、コンプライアント部分１０４の長手方向中央部の近傍にある。第３の厚さ１３４は、コンプライアント部分１０４の長手方向端部の近傍にあり、屈曲性梁１２０をリードフレーム１０６に連結するものである。図示された例では、厚さ１３０、１３２、１３４は、屈曲性梁１２２に関しても同じであり、ミラーされている。しかし、各々の屈曲性梁１２０、１２０は、異なる、またはカスタマイズされた厚さ１３０、１３２、１３４を有することもできる。
【００１５】
コンプライアントピン１００がＰＴＨに押し込められたとき、屈曲性梁１２０、１２２は、ＰＴＨによって加えられた圧力により内側に移動する。屈曲性梁１２０、１２２が内側に押されたとき、材料の塑性変形が第１の屈曲点１７０の近傍で生じる。コンプライアントピン１００が、ＰＴＨへとさらに内側に押されると、材料の塑性変形が、第２の屈曲点１７２の近傍で、次いで第３の屈曲点１７４の近傍で生じる。コンプライアントピン１００の厚さ１３０、１３２、１３４、形状および材料により、変形量およびＰＴＨのめっきとの相互作用も決まる。厚さ１３０、１３２、１３４を調整することにより、所定量の変形または閾値を下回る限られた量の変形が、周知の直径を有するＰＴＨ内に挿入されたときのコンプライアントピン１００にもたらされる。
【００１６】
図１Ｂは、図１Ａのコンプライアントピン１００の端面図である。リードイン部分１０２は、図示された実施形態では平坦なファセット様の縁部であるリードイン縁部１２８を含む。リードイン縁部１２８は、先端１１０からコンプライアント部分１０４の始まりまで延びる（図１Ａも参照）。コンプライアント部分１０４は、梁１２０、１２２の各々の外側縁部に存在する屈曲性梁の縁部１４２をさらに含む。以下で詳細に論じられるように、屈曲性梁の縁部１４２は、ＰＴＨの内壁に対する損傷を防ぐ形状になるように最適化されてよい。一般に、梁１２０、１２２は、（図３に関して以下で詳細に論じられるように）ＰＴＨの内側ＰＴＨ壁の損傷を回避する形状、厚さ、材料になるように構成される。
【００１７】
図示されているように、屈曲性梁の縁部１４２は、平面表面を有し、第１の縁部１４４および第２の縁部１４６をさらに含む。コンプライアントピン１００が、ＰＴＨに押し込められるとき、縁部１４４、１４６は、ＰＴＨめっきと接触して電気接点を生み出す。さらに、機械的インタフェースが気密接続をもたらし、ＰＴＨ内にコンプライアントピン１００を維持するための保持力を生み出す。図示されているように、縁部１４４、１４６は、先が細くなっている。しかし他の実施形態では、ＰＴＨめっきへの損傷を防ぐために丸いまたは滑らかな表面が考えられる。
【００１８】
縦長の開口部１２６は、コンプライアント部分１０４の圧縮を可能にするように構成される。梁１２０、１２２が内側に曲がることにより、挿入時に存在する力を吸収することによってＰＴＨめっきへの損傷を回避する。コンプライアントピン１００がＰＴＨに完全に挿入されると、梁１２０、１２２は、内側に曲がるが、互いに接触する状態にはならない。言い換えれば、梁１２０、１２２は、コンプライアントピン１００がＰＴＨに挿入されるいずれの時点においても互いに接触する状態を強いられることはない。さらに、縦長の開口部１２６は、コンプライアントピン１００のＰＴＨへの挿入中、梁１２０、１２２が、常にある間隔をもって内側に曲がり、ＰＴＨのめっきの損傷を回避するように、コンプライアント部分１０４の始まりから延び始める。代替策では、コンプライアントピン１００の非コンプライアントであり得る部分は、非コンプライアント部分がＰＴＨとの接触により変形されないよう寸法的にＰＴＨ内径よりも小さくなるように設計される。
【００１９】
図２Ａは、代替のコンプライアントピン１００’が弛緩状態にあるときの側面の断面図である。弛緩状態の外側寸法Ｄ１は、梁１２０の外側曲線１５０から梁１２２の外側曲線１５０までを計測される。コンプライアントピン１００’が、弛緩状態にあるとき（たとえば、梁１２０、１２２が圧縮されていないとき）、弛緩状態の外側寸法Ｄ１は、ＰＴＨの直径よりも大きくなる。ＰＴＨ直径が１．２ｍｍである例では、外側寸法Ｄ１は１．４ｍｍである。屈曲性梁の縁部１４２は、ＰＴＨ、すなわちより具体的にはＰＴＨのめっきの損傷を回避するために平坦または丸くされてよい。弛緩状態の外側寸法Ｄ１は、ＰＴＨの直径よりも大きいので、コンプライアントピン１００’がＰＴＨに圧入されるとき、コンプライアント部分１０４とＰＴＨとの相互作用が必然的に存在する。縦長の開口部１２６は、それが弛緩状態にあるとき、離間されて置かれた梁１２０、１２２の内側曲線１５２の間の空間によって画定される。当然のことながら、コンプライアントピン１００’がＰＴＨに挿入されるとき、コンプライアント部分１０４の圧縮および縦長の開口部１２６の幅の縮小により、曲線１５２は歪曲する。
【００２０】
図２Ａの例に示されているように、コンプライアントピン１００’の形状は、図１Ａで説明されたコンプライアントピン１００の形状よりも非線形である。外側曲線１５０は連続的であり、たとえば画定された線形部分を有するのではなく平坦である。さらに、屈曲性梁の縁部１４２は、挿入中に起こり得るＰＴＨめっきへの損傷を低減するために、平坦よりもむしろ丸くされる。
【００２１】
図２Ｂは、弛緩状態、およびコンプライアントピンがめっきスルーホールにすべて挿入されたときの挿入状態を示す、図２Ａのコンプライアントピン１００’の端部の断面図である。ＰＴＨの内側のめっきされた直径は、ＰＴＨ開口２１０によって示される。ＰＴＨ開口２１０は、回路基板に穿孔される。一般的な回路基板は、たとえばＦＲ−４、ＦＲ−２、またはＣＥＭ−１などから製造されることが可能である。しかし、回路基板はまた、電気接続するように構成された内周を含む穴を有するいかなる構造または基板を含むこともできる。
【００２２】
想像線では、コンプライアントピン１００’の弛緩状態が示され、ここではコンプライアント部分１０４の寸法（図１Ａ参照）がＰＴＨ開口２１０よりも大きいことが明白である。したがって、コンプライアントピン１００’がＰＴＨに挿入されるとき、締まりばめが生じる。コンプライアントピン１００’が挿入されると、梁１２０、１２２は互いに引き寄せられ、縦長の開口部１２６’はより小さくなる。さらに、外側曲線１５０’は、梁１２０、１２２の湾曲により、ＰＴＨ開口１２０内に嵌合するように変更される。梁１２０、１２２によって生じた外向きの圧力が、コンプライアントピン１００’をＰＴＨ開口２１０内に維持する。気密な電気接点が、各々の屈曲性梁の縁部１４２（たとえば各々の梁１２０、１２２の外側コーナ）において、ＰＴＨ開口２１０（すなわちそのめっき部分）とコンプライアントピン１００’の間に作り出される。
【００２３】
図２Ａ〜２Ｂを参照すれば、コンプライアントピン１００’の最適化パラメータが、さらに説明される。図示された例では、ＰＴＨ開口２１０は、約１．２ｍｍである。ピンの幅２３０は、約０．６４ｍｍである。外側曲線１５０は、約５．４５ｍｍの部分半径によって画定される。内側曲線１５２は、６．１５ｍｍの部分半径によって画定される。縦長の開口部１２６は、約３ｍｍの縦長さを有する。第１の厚さ１３０および第３の厚さは、約０．３６ｍｍである。第２の厚さ１３２は、約０．４ｍｍである。第１の端部半径２３２および第２の端部半径２３４は、約０．１５ｍｍである。コンプライアントピン１００’の弛緩状態の全体幅２４０は、約１．４ｍｍである。弛緩状態の縦長の開口部の幅２４２は、約０．６ｍｍである。屈曲性梁の縁部１４２は、約０．０８ｍｍの半径を含む面取り部分である。
【００２４】
図３は、コンプライアントピン（たとえばコンプライアントピン１００、１００’）を最適化するプロセス３００である。このプロセスは一般に、ピンが挿入されたときの臨界変形および／またはコンプライアントピン１００およびＰＴＨめっきへの損傷の恐れを試験する。このプロセスはまた、ＰＴＨ内に着座したときのピンの保持力を最適化する。このプロセスは、コンプライアントピン１００の材料が選択されるステップ３１０から開始する。この例では、選択された材料は、リン青銅合金である。このような材料は、そのばね特性および導電性に関して選択される。ばね特性が重要になるのは、屈曲性梁１２０、１２２（図２Ａ参照）がＰＴＨ開口２１０内に嵌合するように圧縮され（図２Ｂを参照）、また屈曲性梁１２０、１２２がＰＴＨめっきとの気密な電気接続を維持するための外向きの保持力を提供することが求められるときである。リン青銅合金の一例は、リン青銅合金と比べて優れた通電能力を有する、銅開発協会（Ｃｏｐｐｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）合金番号４２５（「ＣＤＡ４２５」）である。ＣＤＡ４２５は、一般的には、約８４％の銅、約２％のスズ、および約１４％の亜鉛を含む「ａｍｂｒｏｎｚｅ」である。さらに、ＣＤＡ４２５は、基板材料として使用されるとき自動車用の高い通電容量の要求事項を保証する。しかし、リン青銅合金を含む他の材料もまた、コンプライアントピン１００の通電要求事項に応じて使用されてよい。より高い電流が要求される場合、ＣＤＡ４２５は、リン青銅合金よりも増大した通電能力をもたらす。
【００２５】
また、増大した通電能力は、挿入中および保持中にコンプライアントピン１００およびＰＴＨめっきへの損傷を低減することによってもたらされる。リードイン部分１０２はほぼ線形であるので、コンプライアントピン１００のＰＴＨ開口部２１０への挿入は、大幅な変形、切断、またはＰＴＨめっきまたはコンプライアントピン１００への他の損傷を引き起こさない。したがって、ＰＴＨめっきおよびコンプライアントピン１００の屈曲性梁の縁部１４２の通電能力が、高圧の連続接続に対して維持される。こうして、より高い電流が、ＰＴＨめっきおよびコンプライアントピン１００への損傷の低減によって達成される。さらに、リードイン部分１０２のほぼ線形の形状は、コンプライアントピン１００の挿入力の低減を可能にする。プロセスは、ステップ３１４に続く。
【００２６】
ステップ３１４では、ＰＴＨ開口２１０のサイズおよびＰＴＨめっき材料が選択される。ニッケルまたはニッケル合金は、スルーホールプリント回路基板の一般的なめっきである。しかし、銅、銀、および他の合金もまた、一般的なめっき材料である。プロセスは、ステップ３１６に続く。
【００２７】
ステップ３２０では、コンプライアントピン１００の寸法が決定される。たとえば、梁１２０、１２２の各々が、外側曲線１５０および内側曲線１５２によって画定される。さらに、縦長の開口部１２６の幅が決定され、厚さ１３０、１３２、１３４も同様に決定される（図１Ａ参照）。プロセスは、ステップ３２４に続く。
【００２８】
ステップ３２４では、ＦＥＡが、コンプライアントピン１００をＰＴＨ開口２１０内に押し込める影響を決定するために使用される。すなわち、ＦＥＡは、コンプライアントピン１００がＰＴＨに挿入されたときにどのように反応するかを計算により決定する。さらに、ＰＴＨのめっきへの損傷が決定される。ＦＥＡは一般に、実証実験および破壊試験を行う必要なく、物理的材料特性および実際の反応に関するコンピュータを使ったシミュレーションを用いて、ピン挿入をモデル化する。さらにＦＥＡは、梁１２０、１２２全体の、詳細には最大の変形が生じているところの塑性変形の大きさを洞察する。さらに、ＦＥＡ結果の視覚化は、ユーザの最終目標を達成するようにユーザを設計変更に導くために有用になり得る。たとえば、ＰＴＨめっきに損傷が生じていることが示される場合、ユーザは、梁１２０、１２２がより容易に変形されるように、厚み１３０および／または１３４を小さくすることができる。しかし、ユーザはまた、許容可能な組合せを見出すために、保持力とＰＴＨめっきへの損傷とのバランスをとることもできる。このようにして、コンプライアントピン１００のパラメータが最適化される。
【００２９】
実際には、ＰＴＨ内でのコンプライアントピン１００の保持力は、上回らなければならない限界であると同時にコンプライアントピン１００および／またはＰＴＨへの特定の変形または損傷を最小限に抑えなければならない限界とすることができる。屈曲性梁の縁部１４２はまた、たとえば平坦または湾曲などの種々の縁形状の影響、および湾曲された形状における種々の半径の影響に対して試験されてもよい。
【００３０】
基本的には、コンプライアントピン１００の各々すべてのパラメータが、材料選択を含めた調整のためにユーザにとって利用可能である。ユーザは、厚さ、曲線形状、またはあらゆる他の寸法やフィーチャを変更して、所望の結果を達成することができる。また、たとえば屈曲点１７０、１７２、１７４の塑性変形に対して限界を設定すること、そして閾値を超えないところまで設計フィーチャを反復的に変更するためにコンピュータにＦＥＡ分析を使用させることも可能である。そしてプロセスは、ステップ３３０に続く。
【００３１】
ステップ３３０では、最適化された設計が、コンプライアントピン１００の製造のための標準公差、およびＰＴＨの製造のための標準公差に対して試験される。プロセスは、ステップ３４０に続く。
【００３２】
ステップ３４０では、最終的に試験された設計が、コンプライアントピン１００の変形の閾値、ＰＴＨのめっきへの損傷の閾値、およびＰＴＨ内でのコンプライアントピン１００の保持力の閾値に対する所望の基準と比較される。材料コスト等のその他の基準も追加されてよい。各々の閾値が合格した場合、プロセスは、少なくとも１つの許容設計を提供して終了する。閾値のいずれかでも合格しない場合、プロセスはステップ３１０に戻り、設計の見直しを続ける。
【００３３】
本発明について、前述の例を参照して詳細に記載および説明してきたが、これらの例は、本発明を実施するための最良の形態の単なる例示にすぎない。本明細書で説明された本発明の例に対するさまざまな代替形態が、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明を実施する際に使用されてよいことを当業者なら理解するはずである。それらの例は、本明細書で説明された要素のあらゆる新規の自明でない組合せを含むものと理解されるべきであり、特許請求の範囲は、この応用例またはその後の応用例においてこれらの要素のあらゆる新規の自明でない組合せに対して提示することができる。さらに、前述の実施形態は例示的であり、この応用例またはその後の応用例において特許請求できるすべての可能な組合せに不可欠な特徴または要素は１つも存在しない。
【００３４】
上記の説明は、例示的であり、制限的でないものと理解されたい。提供された例以外の多くの代替の手法または応用例は、上記の説明を読む際に、当業者にとって明白になるであろう。本発明の範囲は、上記の説明を参照せずに決定されるべきであり、むしろ添付の特許請求の範囲、ならびにそのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。本明細書で論じられた技術分野においてさらなる発展が生じ、開示されたシステムおよび方法がそのような将来の例に組み込まれることが予期され、意図されている。つまり本発明は、修正および変形が可能であり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるということを理解されたい。
【００３５】
本発明の実施形態について、詳細に記載および説明してきたが、これらの実施形態は、単に最良の形態の例にすぎない。本明細書で説明された実施形態に対するさまざまな代替形態が、添付の特許請求の範囲で定義された趣旨および範囲から逸脱することなく、請求項を実施する際に使用されてよいことを当業者なら理解するはずである。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定義し、これらの特許請求項およびその均等物の範囲内の方法および装置が、添付の特許請求の範囲によって含まれるということが意図されている。この記載は、本明細書で説明された要素のあらゆる新規の自明でない組合せを含むものと理解されるべきであり、特許請求の範囲は、この応用例またはその後の応用例においてこれらの要素のあらゆる新規の自明でない組合せに対して提示することができる。さらに、前述の実施形態は例示的であり、この応用例またはその後の応用例において特許請求できるすべての可能な組合せに不可欠な特徴または要素は１つも存在しない。
【００３６】
特許請求の範囲内で使用されるすべての用語は、本明細書でそれと反対の明白な指示がなされない限り、最も広義の妥当な解釈および当業者によって理解される通常の意味を与えられるものとする。特に、単数形の用語、「該」、「前記」などの使用は、請求項がそれと反対の明白な限定を示さない限り、示された要素の１つまたは複数を示すものと理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１Ａは、一実施形態による例示的コンプライアントピンの側面斜視図である。図１Ｂは、一実施形態による図１Ａのコンプライアントピンの端面図である。
【図２】図２Ａは、一実施形態による、弛緩状態にある代替のコンプライアントピンの側面斜視図である。図２Ｂは、一実施形態による、弛緩状態と、コンプライアントピンがめっきスルーホールに完全に挿入されたときの挿入状態とを示す、図２Ａのコンプライアントピンの端部の断面図である。
【図３】一実施形態による、コンプライアントピンを最適化するプロセスである。
【符号の説明】
【００３８】
１００  例示的なコンプライアントピン
１００’  代替のコンプライアントピン
１０２  リードイン部分
１０４  コンプライアント部分
１０６  リードフレーム
１０８  接触縁部
１１０  先端
１２０  第１の屈曲性梁
１２２  第２の屈曲性梁
１２６、１２６’  縦長の開口部
１２８  リードイン縁部
１３０  第１の厚さ
１３２  第２の厚さ
１３４  第３の厚さ
１４２  屈曲性梁の縁部
１４４  第１の縁部
１４６  第２の縁部
１５０、１５０’  外側曲線
１５２  内側曲線
１７０  第１の屈曲点
１７２  第２の屈曲点
１７４  第３の屈曲点
２１０  ＰＴＨ開口
２３０  ピンの幅
２３２  第１の端部半径
２３４  第２の端部半径
２４０  弛緩状態の全体幅
２４２  弛緩状態の縦長の開口部の幅
３００  プロセス
【図１】
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【図２】
2009021238.tif 000004
【図３】
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【外国語明細書】
2009021238000001.pdf