[发明专利]用于电接触装置的压入针脚

说明书

本发明涉及用于电接触装置(1)的压入针脚(10)，以及对应的电接触装置(1)和用于将压入针脚(10)与金属化过孔(7)接合的方法，该压入针脚(10)具有弹性压入区域(12)和导电涂层(14)。在这里，涂层(14)包括被施加到压入针脚(10)上的活性多层和被施加到活性多层上的第一接触层。

技术领域

本发明涉及一种用于电接触装置的压入针脚。一种具有这种压入针脚的电接触装置，以及一种用于将压入针脚与金属化过孔接合的方法也是本发明的主题。

背景技术

具有可控数目的不同涂层变型的印刷电路板压入针脚是从现有技术中已知的。其中可以区分为锡基涂层变型和无锡涂层变型。根据压入针脚与金属化过孔之间的机电连接的预期负荷，使用这些不同的层系统。压入针脚与过孔之间的机械连接基于力配合、形状配合以及材料接合。力配合由弹性压入针脚的弹簧特性曲线、因此由弹性压入针脚的弹簧几何形状、过孔直径与压入针脚宽度的比值、以及压入针脚的基材的机械特性(弹性模量、青铜质地)和印刷电路板基材的机械特性(主要是压应力强度)确定。形状配合由压入针脚与金属化过孔之间的直接接触的接触面的几何形状及其地形特性(例如粗糙度)确定。材料接合仅通过在压入针脚的表面与金属化过孔之间形成扩散桥而产生。为此，锡基表面是至少单侧必要的。由于金属化过孔中的在折叠压入针脚时所产生的压应力，以及压入针脚上的锡向金属化过孔的铜或金属间铜锡表面的相应扩散梯度，两个表面扩散到彼此中。很短的时间之后就产生了所谓的气密连接。这种材料接合的连接导致机电连接的较高的负荷能力，并且在基于力配合与形状配合的压入连接不足以满足所提出的要求的情况下被广泛使用。典型的锡基表面系统基于压入针脚与金属化过孔之间的力配合、形状配合以及材料接合。具有由镍制成的底层的锡铅基(例如SnPb5)上的涂层仍然非常流行，但是该材料由于铅成分而越来越多被排斥。具有由镍制成的底层的由最纯的锡制成的薄涂层同样流行。新的表面系统将锡与银组合。这些锡银层或银锡层也被施加到由镍制成的底层。

通常，无锡表面系统仅基于压入针脚与金属化过孔之间的力配合和形状配合。纯镍表面作为无光泽镍层或夹心层结构同样非常流行。在镍夹心层结构中，光亮镍层被沉积在无光泽镍层之上。镍表面通常被涂覆有所谓润滑剂的减小摩擦层，例如在硫醇基上或借助于全氟聚醚。另一已知的无锡表面体系基于铟。

压入针脚的在现有技术中所描述的表面部分地具有非常决定性的缺点。由于高的机械应力，锡基表面极易产生晶须，特别是纯锡表面极易产生晶须。晶须还形成在锡铅层、锡银层或铟基表面上。由于混合其他金属，形成明显较少的晶须。这些锡晶须可能会导致短路。现今的压入技术的另一缺点是机械装置本身。为了获得机电连接的高强度，针脚必须在印刷电路板中引入相应的高的压应力。从而产生典型的压入技术缺陷，例如铜层的过度变形、射流效应、套筒裂纹以及导电颗粒(磨粒)的产生。此外，还在DIN-EN 60352-5中描述了所有这些缺陷类型。

总而言之，对于压入针脚与PTH之间的能承受高机械负荷的连接，具有高的缺陷概率的印刷电路板中的高的压应力和/或具有晶须风险的基于锡的针脚表面是必需的。

一种通用的用于压入针脚与导电插座之间的导电连接的压入针脚是从DE 103 49584 B4中已知的。压入针脚和插座被设计为在压入过程中通过塑性形变形成接触面，该接触面形成在压入针脚与插座之间。压入针脚和/或插座上的接触面由外层形成，该外层被施加到扩散阻挡层上，并且具有在0.1μm至0.8μm(优选地至0.6μm)之间的厚度。外层例如由银、银合金、金，金合金、锡或锡合金形成。

发明内容

具有根据本发明的特征的用于电接触装置的压入针脚具有如下优点：压入针脚与金属化过孔之间的能承受高负荷的连接可以被设计为具有非常低的压应力以及无锡表面。根据本发明的压入针脚的实施方案可以具有以活性多层系统作为表面的任何设计，并且可以通过相应的接合方法连接到印刷电路板中的金属化过孔。