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Die Erfindung betrifft einen Einpresskontakt zum Einpressen in die Kontaktierungsöffnung einer Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er aus der
DE 690 18 116 T2 bekannt ist.
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Bei einem weiteren, aus der
EP 451 674 B1 bekannten Einpresskontakt dient die mindestens einen Anschlussstift ausbildende Oberseite als Anschlussbereich zur Kontaktierung von Anschlusskontakten und die mindestens eine Kontaktfläche ausbildende Unterseite als Einpressbereich zur Kontaktierung der Kontaktierungsöffnung in der Leiterplatte. Zum Toleranzausgleich beim Einpressvorgang, d. h. beim Einpressen des Einpresskontakts in die Kontaktierungsöffnung in der Leiterplatte (bsp. in eine Durchkontaktierung in der Leiterplatte), ist bei der
EP 451 674 B1 im Einpressbereich eine Einpressöffnung vorgesehen, in deren Mitte im nicht eingepressten Zustand des Einpresskontakts eine Einschnürung ausgebildet ist.
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Aus der
US 4 769 907 A sowie der
US 5 004 426 A sind Einpresskontakte zum Einpressen in eine Kontaktierungsöffnung einer Leiterplatte mit einem Anschlussbereich und einem eine Einpressöffnung aufweisenden Einpressbereich bekannt, wobei die Einpressöffnung im Einpressbereich als Langloch mit einer einheitlichen Breite und zwei parabolischen Endbereichen ausgebildet ist.
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Aus der
DE 197 24 581 A1 ist eine Steckhülse für Leiterplatten bekannt, die in einem Gehäuse ein Klemmelement enthält, das mit zwei Ansätzen aus der einen Fläche des Gehäuses herausragt. Mit Hilfe dieser Ansätze lässt sich das Klemmelement in durchkontaktierte Bohrungen einer Leiterplatte einpressen. Durch das Einpressen erfolgt gleichzeitig auch eine Festlegung des Gehäuses an der Leiterplatte.
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Aus der
US 4 720 268 A ist ein weiterer Einpresskontakt zum Einpressen in eine Kontaktierungsöffnung einer Leiterplatte mit einem Anschlussbereich und einem eine Einpressöffnung aufweisenden Einpressbereich bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einpresskontakt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit vorteilhaften Eigenschaften bei der Kontaktierung der Kontaktierungsöffnung in der Leiterplatte anzugeben, insbesondere hinsichtlich der Kontaktfläche zwischen Einpresskontakt und Kontaktierungsöffnung sowie der Verteilung der Kontaktkraft innerhalb der Kontaktfläche.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch das Merkmal im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.
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Zur Kontaktierung der Leiterplatte und damit von Kontaktierungsöffnungen der Leiterplatte kann eine beliebige Anzahl von einen Anschlussbereich und einen Einpressbereich aufweisenden Einpresskontakten vorgesehen werden, insbesondere mehrere hintereinander und/oder nebeneinander angeordnete Einpresskontakte. Die Einpresskontakte (deren Länge ist vorzugsweise signifikant größer als deren Querschnitt) werden in einem Einpressvorgang jeweils in eine bestimmte Kontaktierungsöffnung in der Leiterplatte eingepresst, insbesondere werden die Einpresskontakte jeweils in eine in der Leiterplatte vorgesehene Durchkontaktierung eingepresst.
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Der Einpressbereich des Einpresskontakts ist hierbei so ausgebildet, dass zur Gewährleistung eines elastischen Verhaltens beim Einpressvorgang innerhalb des Einpressbereichs ein Langloch als Einpressöffnung mit parabolischen Endbereichen ausgebildet ist und auf der sich vorzugsweise vom Anschlussbereich her verjüngenden Außenseite des Einpressbereichs, als Außenkontur auf der Außenseite des Einpressbereichs im Bereich des Langlochs, eine abgerundete Wellenstruktur vorgesehen ist, wobei mindestens zwei Ausformungen mit unterschiedlicher Höhe im Bereich der Einpressöffnung zur Ausbildung einer Kontaktfläche zur Kontaktierungsöffnung der Leiterplatte auf den beiden Außenseiten des Einpressbereichs vorgesehen sind, wobei die mindestens zwei Ausformungen die abgerundete Wellenstruktur ausbilden. Zur Gewährleistung eines guten Stromübergangs, insbesondere einer hohen Stromtragefähigkeit des Stromübergangs, ist die Außenkontur des Einpressbereichs, d. h. die mindestens zwei Ausformungen aufweisende Außenseite des Einpressbereichs, in Verbindung mit dem Langloch so strukturiert, dass einerseits eine möglichst große Kontaktfläche des Einpressbereichs des Einpresskontakts zur Kontaktierungsöffnung realisiert ist (d. h. eine möglichst große Anlagefläche zwischen dem Einpressbereich des Einpresskontakts und der Kontaktierungsöffnung) und andererseits ein möglichst gleichmäßiger Kraftverlauf mit einer hohen Kontaktkraft innerhalb der Kontaktfläche gegeben ist. Das Langloch als Einpressöffnung ist so ausgebildet, dass die beiden parabolischen Endbereiche in einer geraden Linie miteinander verbunden sind, d. h. das Langloch als Einpressöffnung weist eine konstante Breite auf. Die Ausgestaltung der Außenkontur des Einpressbereichs und damit die Anzahl und Höhe der Ausformungen auf der Außenseite des Einpressbereichs wird abhängig von der Lage und Größe des Langlochs als Einpressöffnung sowie abhängig von der Länge des Einpressbereichs und damit von der die Länge des Einpressbereichs bestimmenden Dicke der Leiterplatte vorgegeben: insbesondere ist die Wellenstruktur und damit die mindestens zwei Ausformungen zumindest über der Längsausdehnung des Langlochs hin ausgebildet, wobei vorzugsweise eine Ausformung im Bereich der Mitte zwischen den beiden parabolischen Endbereichen des Langlochs auf der Außenseite des Einpressbereichs vorgesehen ist. Da mehrere Ausformungen auf der Außenseite des Einpressbereichs vorgesehen sind, kann deren Höhe an die Gegebenheiten beim Einpressvorgang und damit an die Geometrie der Kontaktierungsöffnung angepasst werden (die Höhe der Ausformungen wird unterschiedlich vorgegeben); insbesondere ist die Ausformung mit der maximalen Höhe in der Mitte des Langlochs vorgesehen, wodurch eine hohe Steifigkeit in diesem Bereich des Einpressbereichs gegeben ist. Der Einpressbereich weist weiterhin eine sich an das Langloch, d. h. an den zum Anschlussbereich entgegengesetzten Endbereich des Langlochs, anschließende Einpressspitze zur Einfädelung des Einpresskontakts beim Einpressvorgang in die Kontaktierungsöffnung der Leiterplatte auf; im Bereich der Einpressspitze ist keine Flexibilität bzw. Elastizität erforderlich und somit auch keine Einpressöffnung im Bereich der Einpressspitze vorgesehen, so dass der Einpressbereich im Bereich der Einpressspitze massiv und mit einer geringeren Dicke als der Einpressbereich im Bereich des Langlochs ausgebildet werden kann.
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Der Anschlussbereich auf der Oberseite des Einpresskontakts weist auf seiner Unterseite im Übergangsbereich zum Einpressbereich vorzugsweise eine Einbuchtung auf, durch die eine Berührung der Unterseite des Anschlussbereichs mit der Oberseite der Kontaktierungsöffnung (Durchkontaktierung) im Eckbereich der Kontaktierungsöffnung beim Einpressvorgang vermieden wird und damit auch die Gefahr einer Beschädigung der auf der Oberseite der Kontaktierungsöffnung aufgebrachten Metallisierung. Im Anschlussbereich ist mindestens ein Anschlussstift für die externe Kontaktierung des Einpresskontakts ausgebildet, insbesondere kann der Anschlussbereich eines Einpresskontakts auch mehrere Anschlussstifte aufweisen. Am Anschlussstift bzw. an den Anschlussstiften eines Einpresskontakts können Anschlusskontakte geeigneter Anschlusskomponenten kontaktiert werden, insbesondere Anschlusskontakte von Anschlussleitungen oder Anschlusssteckern.
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Der Einpresskontakt ist für beliebige Durchmesser der Kontaktierungsöffnung (insbesondere für Durchmesser der Kontaktierungsöffnung im Bereich von 0.8 mm bis 1.6 mm) und für beliebige Dicken der Leiterplatte und damit Höhen der Kontaktierungsöffnung (insbesondere für Dicken der Leiterplatte und damit Höhen der Kontaktierungsöffnung im Bereich von 1 mm bis 5 mm) einsetzbar, und kann insbesondere auch bei einer mehrere Leiterbahnebenen aufweisenden Mehrschichtleiterplatte zur Kontaktierung verwendet werden.
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Der Einpresskontakt ist vorzugsweise als Stanzbiegeteil ausgebildet und besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material mit den erforderlichen Federeigenschaften für den Einpressvorgang und damit für die elektrische Kontaktierung der (Kontaktierungsöffnungen der) Leiterbahnstruktur der Leiterplatte. Bsp. besteht der Einpresskontakt aus einer metallischen Legierung, insbesondere aus einem kupferhaltigen Kontaktwerkstoff, bsp. aus Kupfer-Zinn-Bronze (CuSn) oder aus Kupfer-Nickel-Silizium (CuNiSi).
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Der vorgestellte Einpresskontakt vereinigt mehrere Vorteile in sich:
- • Aufgrund der Federkraft des Einpresskontakts im Einpressbereich und der Materialverformung an der Grenzfläche des Einpressbereichs zur Kontaktierungsöffnung (d. h. an der Grenzfläche zwischen der Außenseite des Einpressbereichs und der Metallisierung der Kontaktierungsöffnung der Leiterplatte) wird eine zuverlässige und dauerhafte Kontaktierung der Kontaktierungsöffnung der Leiterplatte realisiert; insbesondere gewährleistet die große Kontaktfläche zur Kontaktierungsöffnung der Leiterplatte und die hohe Kontaktkraft beim Einpressvorgang des Einpresskontakts einen guten elektrischen Kontakt zur Kontaktierungsöffnung der Leiterplatte, insbesondere auch bei hohen Strömen (hohe Stromtragefähigkeit). Aufgrund der homogenen Verteilung der Kontaktkraft innerhalb der Kontaktfläche zur Kontaktierungsöffnung hat der Einpresskontakt eine gute Führung innerhalb der Kontaktierungsöffnung, so dass auch die Gefahr von Beschädigungen der Kontaktierungsöffnung beim Einpressvorgang gering ist.
- • Der einfach aufgebaute und auf einfache Weise zu fertigende Einpresskontakt kann in einem kostengünstigen Massenprozess hergestellt werden, insbesondere als Stanzbiegeteil, wobei das als Einpressöffnung vorgesehene Langloch auf einfache Weise (bsp. durch Freistanzen) ausgebildet werden kann.
- • Je nach Anforderung an die Kontaktierung kann der Einpresskontakt flexibel ausgeführt werden (bsp. in Abhängigkeit der Dicke der Leiterplatte und damit der Höhe der Kontaktierungsöffnung und/oder in Abhängigkeit des Durchmessers der Kontaktierungsöffnung), insbesondere auch flexibel hinsichtlich der Ausbildung einer Kontaktfläche zur Leiterplatte oder mehrerer Kontaktflächen zur Leiterplatte (insbesondere auch bei einer mehrere Leiterbahnebenen aufweisenden Mehrschichtleiterplatte) und/oder zur (externen) Kontaktierung eines Anschlusskontakts oder mehrerer Anschlusskontakte durch Ausbildung eines Anschlussstifts oder mehrerer Anschlussstifte im Anschlussbereich des Einpresskontakts.
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Im Zusammenhang mit der Zeichnung (1 und 2) soll der Einpresskontakt anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
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Hierbei zeigt:
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1 zwei Ansichten des Einpresskontakts im Ausgangszustand vor dem Einpressvorgang,
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2 eine Ansicht des Einpresskontakts nach dem Einpressvorgang.
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In der 1 ist ein bsp. aus Kupfer-Nickel-Silizium (CuNiSi) bestehender, als Stanzbiegeteil gefertigter Einpresskontakt 1 im Ausgangszustand (im abgewickelten Zustand) nach dem bsp. von einem auf einer Spule aufgewickelten Flachband in mehreren Arbeitsschritten erfolgenden Ausstanzen und vor dem Einpressvorgang in die Leiterplatte 3 dargestellt.
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Der symmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildete Einpresskontakt 1 weist den Anschlussbereich 4 und angrenzend an den Anschlussbereich 4 den Einpressbereich 5 auf. Im Anschlussbereich 4 ist mindestens ein Anschlussstift zur (externen) Kontaktierung von (externen) Anschlusskontakten ausgebildet, bsp. weist der Anschlussbereich 4 zwei Anschlussstifte zur (externen) Kontaktierung zweier Anschlusskontakte auf. Um eine Flexibilität des Einpresskontakts 1 beim Einpressvorgang zu gewährleisten, ist im Einpressbereich 5 eine als Langloch durch Freistanzen ausgebildete Aussparung als Einpressöffnung 6 vorgesehen, die von zwei parabolischen Endbereichen 7, 8 begrenzt wird und die eine einheitliche Breite zwischen den beiden parabolischen Endbereichen 7, 8 aufweist. Die zum Einfädeln des Einpresskontakts 1 bzw. des Einpressbereichs 5 in die Kontaktierungsöffnung 2 (Durchkontaktierung) der Leiterplatte 3 vorgesehene Einpressspitze 9 weist bsp. eine abgerundete Spitze auf.
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Der Einpressbereich 5 verjüngt sich vom Anschlussbereich 4 zur Einpressspitze 9 hin, wobei die Außenkontur des Einpressbereichs 5 im Bereich des Langlochs 6 wellenförmig mit zwei Ausformungen 14, 15 auf beiden Außenseiten 12, 13 des Einpressbereichs 5 ausgebildet ist, von denen die Ausformung 14 mit der größeren Höhe im Bereich der Mitte des Langlochs 6 und die Ausformung 15 mit der geringeren Höhe in der Nähe des parabolischen Endbereichs 8 des Langlochs 6 angeordnet ist. Auf der Unterseite 17 des Anschlussbereichs 4 ist im Übergangsbereich 11 zum Einpressbereich 5 eine Einbuchtung 16 zur Verbesserung des Einpressvorgangs ausgebildet.
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Zum Einpressen des Einpresskontakts 1 in die Kontaktierungsöffnung 2 (Durchkontaktierung) einer bsp. 1.6 mm dicken Leiterplatte 3 besitzt der Einpressbereich 5 bsp. eine Länge von 3 mm, während das Langloch 6 bsp. eine Länge von 1.35 mm und eine Breite von 0.15 mm aufweist. Die im Bereich der Mitte des Langlochs 6 angeordnete Ausformung 14 weist bsp. eine Höhe von 1 mm auf.
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In der 2 ist der in die Leiterplatte 3 eingepresste Einpresskontakt 1 dargestellt. Die Leiterplatte 3 weist eine Leiterbahnstruktur mit Leiterbahnen auf, die zumindest teilweise mit den in der Leiterplatte 3 vorgesehenen Durchkontaktierungen als Kontaktierungsöffnungen 2 verbunden sind. Zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte 3 wird der Einpressbereich 5 des Einpresskontakts 1 in eine Durchkontaktierung 2 eingepresst, wodurch im Bereich dieser Durchkontaktierung 2 Kontaktflächen 10 zur Metallisierung 18 der Durchkontaktierung 2 ausgebildet werden, insbesondere im Bereich der auf den beiden Außenseiten 12, 13 im Bereich des Langlochs 6 ausgebildeten Ausformungen 14, 15. Aufgrund des Zusammenspiels des Langlochs 6 mit den Ausformungen 14, 15 sind die Kontaktflächen 10 großflächig ausgebildet, wodurch eine homogene Kraftverteilung mit einer hohen Anpresskraft innerhalb des Einpressbereichs 5 und damit auch ein guter Stromübergang zwischen der Metallisierung 18 der Durchkontaktierung 2 und dem Einpresskontakt 1 gegeben ist. Durch die auch beim eingepressten Einpresskontakt 1 vorhandene Einbuchtung 16 wird im Eckbereich 19 auf der Oberseite der Durchkontaktierung 2 eine Beschädigung der Metallisierung 18 der Durchkontaktierung 2 vermieden.