一種絞線式彈性插針的製作方法

2023-11-05 09:24:42 2

專利名稱：一種絞線式彈性插針的製作方法
技術領域：
本發明涉及絞線式彈性插針，尤其是涉及一種可靠性高、插拔力小、插拔方便、使用壽命長的電連接器。
背景技術：
對於絞線式彈性插針，需要在絞線式彈性插針的兩端之間進行衝胖，形成「鼓肚形」的胖點，通過胖點的彈性變形與剛性的插孔相配合，從而構成電連接器的接觸對。美國專利US 3，31，9217公開了一種絞線式彈性插針(見圖1)，其在核心金屬絲 88的基礎上增加第二層金屬絲87，外層金屬絲86與第二層金屬絲87螺旋方向相反，外層金屬絲86、第二層金屬絲87以及核心金屬絲88的兩端分別焊接在一起，以形成兩個凸出的焊點。如圖1所示，在與剛性的插孔插合時，該唯一的一根核心金屬絲就只產生軸線的壓力或拉力，從而對「鼓肚形」的收縮、膨脹的彈性變形都起到了不希望的約束作用，因此，插拔的嚙合力很大，不能在芯數很多的連接器中應用。美國專利US 4, 358, 180公開了一種絞線式彈性插針(見圖2)，在傳統的兩層絞線式彈性插針上進行了改進，如圖2所示，其包括內部的由三根無氧銅絲18(軟銅)絞制而成的導電部分16，和外部的由一組直徑相同的金屬絲22、M螺旋包圍的導電部分。外部7根金屬絲的25 70%由鈹銅合金成形，其餘的外部金屬絲由無氧銅成形以減少嚙合力(相當於連接器插針與插孔插合需要的力)，保持最小的分離力。美國專利US 4，358，180僅由兩層金屬絲構成，使得降低插拔力的努力同樣受到了限制。本申請人的CN101546879A提出了一種輕插拔力麻花針，其由兩層以上金屬合金絲構成，更具體地，提出了所述輕插拔力麻花針採用三層金屬合金絲構成時，第二層和第一層相互反向絞制，第三層又反向於第二層絞制，絞制完成後，經過衝胖而成，第一層採用三根金屬合金絲，第二層採用十根金屬合金絲，第三層採用十六根金屬合金絲。然而，申請人發現，要真正使得插拔力的顯著變小，還需要進一步的必要技術特徵，例如，還需要確定總直徑、總橫截面積、各層根數、絲徑、節距、密貼要求、最大胖點的直徑、針徑、胖點跨度、金屬絲的螺旋角等等。本領域的技術人員容易理解，這些參數相互之間具有明顯的約束，即任何一個參數都不能夠獨立地進行任意選擇，無法通過有限次數的常規試驗得到可實施的技術方案。而市場上正仍然迫切需要和期待可靠性高、插拔力小、插拔方便、使用壽命長的連接器。

發明內容
本發明的目的是提供一種絞線式彈性插針，其嚙合力小，使得人工插合或分離多芯數連接器變得非常容易，可以用於多芯數的連接器中。為此，本發明提供了一種絞線式彈性插針，其特徵在於，所述絞線式彈性插針包括至少兩層金屬絲，中心層的金屬絲至少具有兩根金屬絲，較外層的金屬絲包絡較內層的金屬絲，各層的金屬絲分別包絡成的橫截面呈圓形，相鄰層的金屬絲之間緊密貼合；絞線式彈性插針的長度大於或等於最外層金屬絲的螺旋節距；最大胖點的外徑或直徑D為插針的外徑或直徑d的1. 3 1. 9倍；胖點跨度L為插針的外徑或直徑d的2. 2 3. 8倍。優選地，至少一層金屬絲的絞制方向與其他層的金屬絲的絞制方向相反，最外層的金屬絲的絞制方向與相鄰層的金屬絲的絞制方向相反；較外層的金屬絲的螺旋角小於較內層的金屬絲的螺旋角。優選地，中心層金屬絲的絞制螺旋角為80 84°，第二層金屬絲的絞制螺旋角為 73 77°，第三層金屬絲的絞制螺旋角為65 69°。優選地，各層的金屬絲的直徑分別相等，或各層的金屬絲的直徑都相等。優選地，各層的金屬絲的直徑的公差為該層金屬絲公稱絲徑的士20%優選地，各層金屬絲公稱直徑滿足0. 9dl彡d2彡1. Idl,0. 9dl彡d3彡1. Idl，其中dl為第一層各根金屬絲的公稱直徑，d2為第二層各根金屬絲的公稱直徑，d3為第三層各根金屬絲的公稱直徑。優選地，第一層金屬絲設有2 4根，第二層金屬絲設有8 12根，而第三層金屬絲設有12 18根。優選地，第一層金屬絲設有3根，第二層金屬絲設有10根，而第三層金屬絲設有15 根。優選地，D= 1. 6d，L = 3d。優選地，各層金屬絲為無氧銅絲或鈹青銅絲。在現有技術中，增加絞線式彈性插針金屬絲的層數和根數，是為了將絞線式彈性插針增粗，以使插針可以通過更大的額定電流。相反，根據本發明，在所述絞線式彈性插針直徑不變的情況下，將傳統的兩層絞線式彈性插針改進為三層或更多層，同時增加外層金屬絲的根數，並減小所有金屬絲的直徑， 以獲得嚙合力更小的絞線式彈性插針以及增加傳導電流的橫截面積。根據本發明，所述插針的嚙合力可以大幅度下降，可用於芯數較多的連接器中，以減小連接器的插拔力；根據本發明，所述插針的與剛性插孔插合時，由於插針的外層具有更多的接觸點， 可提高插針與插孔電氣連接的有效接觸面積，提高電連接器的電氣可靠性；根據本發明，與傳統的兩層絞線式彈性插針相比，所述插針的插拔壽命可以從行業標準規定的500次提高到5萬次甚至10萬次以上。根據本發明，與傳統的內層僅一根的三層絞線式彈性插針相比，本發明的絞線式彈性插針的嚙合力或分離力下降40%以上，所述插針的插拔壽命同樣可以從行業標準規定的500次提高到5萬次以上。


圖1是根據一現有技術的絞線式彈性插針的結構示意圖；圖2是根據另一現有技術的絞線式彈性插針的結構示意圖；圖3是根據本發明的絞線式彈性插針的結構及參數示意圖；圖4是在圖3中沿A-A線的橫截面剖視放大圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例，對本發明作進一步的詳細說明如圖3-4所示，根據本發明的絞線式彈性插針結構具有第一層金屬絲1、第二層金屬絲2、第三層金屬絲3。第二層金屬絲2包絡第一層金屬絲1，第三層金屬絲3包絡第二層金屬絲2，各層金屬絲分別包絡成圓形，相鄰層間緊密貼合，相鄰的兩層金屬絲絞制方向相反；第一層金屬絲按螺旋角82° 士2°螺旋絞制而成，第二層金屬絲按螺旋角75° 士2°螺旋絞制而成，第三層金屬絲按螺旋角67° 士2°螺旋絞制而成；各層的金屬絲直徑分別相等，即第一層的所有金屬絲1直徑相等，第二層的所有金屬絲2直徑相等，第三層的所有金屬絲3直徑相等。根據本發明，絞線式彈性插針的形成方式如下由金屬絲1、2、3螺旋絞成一根足夠長的合成絲，再切斷成需要的長度，然後，將所述的金屬絲1、2、3的端部通過雷射點焊進行固定，最後在兩端之間的特定部位進行衝胖，形成胖點，用於與剛性插孔內的壁彈性相接觸，從而實現電氣連接。要在工業上獲得應用，難點之一是絞線式彈性插針參數的選取。根據本發明，絞線式彈性插針所涉及的參數如圖3所示，M為絞線式彈性插針的長度；D插針為胖點的胖度，即為最大胖點B的直徑；d為插針的直徑，簡稱針徑；L為胖點的跨度，即為胖點兩端間的距離；α為所絞制金屬絲的螺旋角，P為標註金屬絲的螺旋角所取的
——個點。根據本發明的絞線式彈性插針，在一個實施例中，各層金屬絲的絞制方向相同，即同為左旋或右旋；在一個實施例中，相鄰的兩層金屬絲絞制方向相反；在其他的實施例中， 相鄰的兩層金屬絲絞制方向可以相同，但至少一層金屬絲絞制方向與其他層相反；在其中一個實施例中，第三層金屬絲3的纏繞方向與第二層金屬絲2、第一層金屬絲的纏繞方向相反。在一個實施例中，各層的金屬絲的直徑分別相等，即第一層的所有金屬絲1的直徑相等，第二層的所有金屬絲2的直徑相等，第三層的所有金屬絲3的直徑相等。在一個實施例中，各層的金屬絲的直徑允許有一定的公差，公差為該層金屬絲公稱絲徑的士 20%。在一個實施例中，設定第一層各根金屬絲的公稱直徑為dl，第二層各根金屬絲的公稱直徑為d2，第三層各根金屬絲的公稱直徑為d3，各層金屬絲公稱直徑優選滿足 0. 9dl 彡 d2 彡 1. Idl,0. 9dl 彡 d3 彡 1. ldl。在其他的實施例中，各層的金屬絲均相等，即第一層的所有金屬絲1的直徑、第二層的所有金屬絲2的直徑、第三層的所有金屬絲3的直徑都相等。第一層金屬絲1由m根按螺旋角α工螺旋絞制而成，第二層金屬絲2由η根按螺旋角α 2螺旋絞制而成，第三層金屬絲3由ρ根金屬絲按螺旋角α 3螺旋絞制而成。在一個實施例中，以上參數的選取值可以如此設置，第一層金屬絲1的根數m從2 4中選取，第二層金屬絲2的根數η可以從8 12中選取，第三層金屬絲3的根數ρ可以從12 18中選取；第一層金屬絲螺旋角Ci1可為82° 士2°，第二層金屬絲螺旋角α 2可為75° 士2°， 第三層金屬絲螺旋角α 3可為67° 士2°。
在一個實施例中，採用如下技術特徵的組合m = 3，η= 10，ρ = 15，Ci1 = 82°， CI2 = 75°，α3 = 67°。在另外一個實施例中，採用如下技術特徵的組合m = 3，η = 10， ρ = 16，α 丄=82°，α 2 = 75°，α 3 = 67°。在一個實施例中，胖度D選取為針徑d的1.3 1.9倍，跨度L選取為針徑d的 2. 2 3. 8 倍，優選地，D = 1. 6d, L = 3d。絞線式彈性插針的長度M與第三層金屬絲3的螺旋節距相關。如果M小於螺旋節距的二分之一，在插針的製造過程中，容易出現散絲的現象，也就是在對合成絲進行切斷工序後，外層金屬絲不能固定。最好的選擇是，M大於或等於第三層金屬絲3的螺旋節距。絞線式彈性插針的金屬絲材料，可以選用無氧銅(軟銅)絲、鈹青銅絲、或錫青銅絲，優選無氧銅絲或者鈹青銅絲。與傳統的內層為3根鈹青銅金屬絲，且外層為7根鈹青銅金屬絲絞線式彈性插針相比，在針徑d、胖度D、跨度L、金屬絲材料、金屬絲的表面粗糙度、表面處理、熱處理、試驗套筒均相同的情況下，本發明的絞線式彈性插針的嚙合力或分離力下降40%以上，插拔壽命可以提高到5萬次甚至10萬次以上，並且仍保持傳統的絞線式彈性插針的電氣可靠性， 可以使用在芯數較多的連接器中，以減小連接器的插拔力。比較例與測試例將針徑d為φθ.66的所述的絞線式彈性插針與傳統的內層為3根鈹青銅金屬絲且外層為7根鈹青銅金屬絲絞線式彈性插針分別應用於100芯的連接器中，並進行了試驗，在試驗套筒等所有條件相同的情況下，連接器嚙合力、分離力、單腳分離力、插拔壽命次數的檢測結果如表1所示表1改進前後試驗數據對比表
權利要求
1.一種絞線式彈性插針，其特徵在於所述絞線式彈性插針包括至少兩層金屬絲，中心層的金屬絲至少具有兩根金屬絲，較外層的金屬絲包絡較內層的金屬絲，各層的金屬絲分別包絡成的橫截面呈圓形，相鄰層的金屬絲之間緊密貼合；絞線式彈性插針的長度大於或等於最外層金屬絲的螺旋節距；絞線式彈性插針的最大胖點的外徑D為插針的外徑d的1. 3 1. 9倍；胖點跨度L為插針的外徑d的2. 2 3. 8倍。
2.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其至少一層金屬絲的絞制方向與其他層的金屬絲的絞制方向相反，最外層的金屬絲的絞制方向與相鄰層的金屬絲的絞制方向相反；較外層的金屬絲的螺旋角小於較內層的金屬絲的螺旋角。
3.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其中心層金屬絲的絞制螺旋角為80° 84°，第二層金屬絲的絞制螺旋角為73° 77°，第三層金屬絲的絞制螺旋角為 65° 69° ο
4.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其各層的金屬絲的直徑分別相等，或各層的金屬絲的直徑都相等。
5.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其各層的金屬絲的直徑的公差為該層金屬絲公稱絲徑的士20%。
6.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其各層金屬絲公稱直徑滿足 0. 9dl彡d2彡1. Idl, 0. 9dl彡d3彡1. ldl，其中dl為第一層各根金屬絲的公稱直徑，d2為第二層各根金屬絲的公稱直徑，d3為第三層各根金屬絲的公稱直徑。
7.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其第一層金屬絲設有2 4根， 第二層金屬絲設有8 12根，而第三層金屬絲設有12 18根。
8.如權利要求7所述的絞線式彈性插針，其特徵在於其第一層金屬絲設有3根，第二層金屬絲設有10根，而第三層金屬絲設有15根。
9.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於D= 1. 6d，L = 3d。
10.如權利要求1所述的絞線式彈性插針，其特徵在於各層金屬絲為無氧銅絲或鈹青銅絲。
全文摘要
一種絞線式彈性插針，中心層的金屬絲至少具有兩根金屬絲，各層的金屬絲分別包絡成的橫截面呈圓形，相鄰層的金屬絲之間緊密貼合；至少一層金屬絲的絞制方向與其他層的金屬絲的絞制方向相反，最外層的金屬絲的絞制方向與相鄰層的金屬絲的絞制方向相反；較外層的金屬絲的螺旋角小於較內層的金屬絲的螺旋角；絞線式彈性插針的長度大於或等於最外層金屬絲的螺旋節距；最大胖點的外徑D為插針的外徑d的1.3～1.9倍；胖點跨度L為插針的外徑d的2.2～3.8倍。根據本發明，絞線式彈性插針嚙合力小，使得人工插合或分離多芯數連接器變得非常容易，可以用於多芯數的連接器中。
文檔編號H01R13/33GK102570117SQ20121003472
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者廖朝順, 李凌志, 鄒作濤, 韋文革 申請人:貴州航天電器股份有限公司