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Die
Erfindung betrifft einen Einpresskontakt zum Einpressen in ein Loch
einer Leiterplatte od.dgl.
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Aus
der Halbleitertechnik sind Kontaktelemente zur Kontaktierung von
Leiterplatten bekannt. Derartige Kontaktelemente werden üblicherweise
in die Leiterplatte eingelötet.
Dieses sehr aufwändige Kontaktierungsverfahren
wird durch die so genannte Einpresstechnik abgelöst, bei der das Kontaktelement
in die Leiterplatte eingepresst wird.
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Die
Leiterplatte besteht im Allgemeinen aus mehreren leitfähigen Lagen,
die durch Isolierungslagen voneinander getrennt sind, wodurch sich
ein so genannter Multilayer ergibt. Zur Kontaktierung der oberen
bzw. unteren Lage erfolgt das Einbringen von Bohrungen in die Leiterplatte.
Die Bohrungen oder Löcher
können
dabei verkupfert oder zusätzlich
verzinnt werden, so dass sich eine so genannte Hülse ergibt.
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Der
elektrische Kontakt zwischen Kontaktelement und Leiterplatte wird
bei der Einpresstechnik dadurch hergestellt, dass der Fuß oder auch
Pin des Kontaktelementes in eine Bohrung in der Leiterplatte eingeführt wird,
welche einen kleineren Durchmesser als der Kontaktfuß hat. Durch
diese Pressung wird gleichzeitig eine mechanische wie auch elektrische Kontaktierung
hergestellt.
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Bei
dieser herkömmlichen
Art der Einpresskontaktierung werden massive Pinfüße verwendet. Sowohl
das Kontaktelement als auch die Leiterplatte sind dabei starken
mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt.
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Dieser
Nachteil wird durch Einpresskontakte vermieden, die eine flexible
Einpresszone aufweisen. Nachteilig bei bekann ten Lösungen dieser
flexiblen Einpresstechnik ist jedoch, dass es zu ungleichmäßigen Krafteinwirkungen
auf die Leiterplattenbohrung oder Hülse kommt. Herkömmliche
Kontaktelemente weisen zudem häufig
nur punktförmige
Kontaktflächen
zwischen Hülse
und Pinfuß auf,
was zu einer zum Teil sehr unsicheren Kontaktierung und im Extremfall
zum Ausfall des Pinkontakts führen
kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Einpresskontakt zur Verfügung zu
stellen, der bei sicherer Kontaktierung einen Toleranzausgleich ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch den Einpresskontakt nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist
der Einpresskontakt zum Einpressen in ein Loch einer Leiterplatte
od.dgl. ein Anschlussende, insbesondere zur Ausbildung eines Steckkontaktes und
wenigstens einen mehrteiligen Kontaktfuß zur Ausbildung einer Federverbindung
mit der Leiterplatte od.dgl. auf.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine verbesserte flexible
Einpresskontaktierung zu schaffen. Im Gegensatz zu den Presspassverbindungen
der bekannten massiven Einpresskontaktierung, bei denen das Loch
den massiven Kontaktfuß kraftschlüssig umhüllt, wobei
sich der Kraftschluss durch das Übermaß der vorgesehenen
Presspassung zwischen beiden Stücken
ergibt, sind Einpresskontakt und Leiterplatte od.dgl. erfindungsgemäß durch
eine Federverbindung miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird
die gegenseitige Lage von Einpresskontakt und Leiterplatte od.dgl.
kraftschlüssig
durch Federwirkung gesichert. Der federnde Kraftschluss entsteht
dabei beim Ineinanderstecken der Werkstücke nach Art einer unmittelbaren
Federverbindung.
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Durch
die federnde Kontaktierung ist ein weitgehender Toleranzausgleich
im Loch der Leiterplatte od.dgl. möglich. Dies führt zu einer
besseren Führung
des Einpresskontaktes in der Hülse
und damit zu einer besonders geraden Ausrichtung der Einpresskontakte.
Darüber
hinaus wird eine gleichmäßige Krafteinwirkung
auf die Hülse
sichergestellt. Gegenüber
herkömmlichen
Lösungen
besteht daher eine geringere Neigung zum Hülsenriss. Durch die somit insgesamt
sichere Kontaktierung des Einpresskontaktes in der Hülse eignet
sich der erfindungsgemäße Gegenstand
insbesondere für
Hochstromanwendungen.
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Der
Pinfuß oder
Kontaktfuß des
Einpresskontaktes, der die so genannte Einpresszone bildet, also
den Bereich des Einpresskontaktes, der tatsächlich mit der Leiterplatte
od.dgl. in Kontakt gerät,
weist nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
gemäß Anspruch
2 wenigstens zwei Kontaktschenkel auf, die vorzugsweise aus einem
einstückigen
Werkstoffabschnitt, insbesondere einem Blechabschnitt gefaltet sind
(Anspruch 3), so dass eine flexible Einpresszone entsteht. Die Kontaktschenkel
erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen in Einpresskontaktlängsrichtung
(Anspruch 4). Mit anderen Worten wird damit eine Federverbindung ausgebildet,
bei der das Innenstück,
also der Einpresskontakt, an das Außenstück, also das Loch in der Leiterplatte
od.dgl. bzw. die Hülse
federt. Durch den wenigstens zweiteiligen Kontaktfuß wird eine
besonders flexible Kontaktierung ermöglicht, da die Einpresszone
variabel an die besonderen Gegebenheiten des Einzelfalles, beispielsweise
eine Schrägstellung
der Hülse,
angepasst werden kann. Dies ist insbesondere bei einer Ausführungsform
nach Anspruch 5 der Fall, bei der die Kontaktschenkel, die beispielsweise
nach Art eines geschlitzten Zapfens angeordnet sind, an das Lochinnere
federn.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch
6 ist der Einpresskontakt derart ausgebildet, dass mindestens zwei Kontaktschenkel
eine Linienberührung
mit der Hülse ausbilden.
Mit anderen Worten liegen die Kontaktzonen, vorzugsweise über den
gesamten Querschnitt der Leiterplatte, am Hülseninneren an. Dadurch wird die
Geradheit des Kontaktes sowohl während
des Einpressvorganges, als auch im eingepressten Zustand sichergestellt.
Dies ist besonders für
eine hohe Stromtragfähigkeit
von Vorteil.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 7
sind wenigstens teilweise voneinander beabstandete Kontaktschenkel
derart vorgesehen, dass sie einen vorzugsweise quer zur Kontaktierungsrichtung
verlaufenden Federweg definieren. Die Kontaktierungsrichtung verläuft dabei
vorzugsweise parallel zur Einpresskontaktlängsrichtung.
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Beim
Einführen
in das Loch einer Leiterplatte od.dgl. werden die Kontaktschenkel
durch die Hülse beaufschlagt
und federn quer zur Kontaktierungsrichtung aufeinander zu. Einpresskontakt
und Hülse
werden in ihrer gegenseitigen Lage kraftschlüssig durch Reibung gehalten,
wobei die Reibung durch Spannung erzeugt wird, die auf die beim
Fügen auftretende
elastische Verformung der Kontaktschenkel zurückzuführen ist. Besonders vorteilhaft
ist eine derartige Ausführungsform
der Erfindung, wenn die Kontaktschenkel als gekrümmte Federelemente ausgebildet
sind (Anspruch 8). Mit einer derartigen Ausführungsform lässt sich
eine Federverbindung durch eine Ausgestaltung der Kontaktschenkel
nach Art eines mehrteiligen Nadelöhrs realisieren.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gemäß Anspruch
9 weist der Querschnitt des Kontaktfußes einen vom Querschnitt des
Loches abweichende Form auf. Auch bei dieser Ausführungsform
geht die für
den Kraftschluss erforderliche Reibung auf die elastische Verformung der
Kontaktschenkel zurück.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Kombination eines im Wesentlichen
ovalen oder elliptischen Querschnittes des Kontaktfußes sowie
eines kreisrunden Loches in der Leiterplatte od.dgl. (Anspruch 10).
Durch die Ausgestaltung des Kontaktfußes mit wenigstens zwei Kontaktschenkeln wird
ein Auffedern der Kontaktschenkel in der Hülse sichergestellt. Als besonders
vorteilhaft hat sich hierbei eine Ausgestaltung erwiesen, bei der
zwei Kontaktschenkel mit in etwa halbschalenförmigem Querschnitt vorhanden
sind, die aneinander anliegend den ovalen oder elliptischen Querschnitt
des Kontaktfußes
bilden.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach
Anspruch 11 sind die Kontaktschenkel zueinander versetzt angeordnet.
Durch diesen Versatz quer zur Kontaktierungsrichtung wird sichergestellt,
dass die gegeneinander verschiebbaren Kontaktschenkel in der Hülse auffedern
und die für
den Kraftschluss erforderliche Reibung sicherstellen.
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Besonders
vorteilhaft ist ein Einpresskontakt mit zwei Kontaktfüßen (Anspruch
12). Weist jeder Kontaktfuß zwei
Kontaktschenkel auf, so ergeben sich insgesamt vier Kontaktzonen
und damit eine hohe Stromtragfähigkeit
des Einpresskontaktes.
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Insbesondere
bei einer Ausgestaltung des Kontaktfußes mit wenigstens zwei Kontaktschenkeln ist
es vorteilhaft, das Anschlussende des Einpresskontaktes als Tulpenkontakt
vorzusehen (Anspruch 13).
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die anhand von Zeichnungen näher
erläutert
werden. Hierbei zeigt
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1 eine perspektivische Darstellung
eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung mit federnder Einpresszone,
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2 eine Seitenansicht des
Einpresskontaktes aus 1,
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3 eine Seitenansicht eines
zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung mit versetzter Einpresszone,
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4 eine Draufsicht auf den
Einpresskontakt aus 3.
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5 eine Detailansicht der
zueinander versetzten Kontaktschenkel,
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6 eine perspektivische Ansicht
eines dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung mit Rundprofil-Einpresszone,
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7 eine Seitenansicht des
Einpresskontaktes aus 6,
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8 eine Detailansicht der
Kontaktschenkel des Einpresskontaktes aus 7.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Einpresskontaktes 1.
Das Anschlussende 2 des Einpresskontaktes 1 wird durch
zwei Kontaktschultern 3, 4 definiert, welche an ihren
Freienden von der Mittellängsachse 5 des
Einpresskontaktes 1 weg nach außen umgebogen sind. Die Kontaktschultern 3, 4 weisen
einen rechteckigen Querschnitt auf.
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Ausgehend
von einem Mittelteil 6 laufen die Kontaktschultern 3, 4 aufeinander
zu und bilden am Freiende eine tulpenförmige Aufnahme 7,
beispielsweise für
einen Flachstecker.
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Die
beiden Kontaktschultern 3, 4 sind mit dem Mittelteil 6 einstückig verbunden,
welches nach Art eines U-Profils ausgeformt ist. Die erste Kontaktschulter 3 geht
dabei in den einen U-Schenkel 8 und die zweite Kontaktschulter 4 in
den gegenüberliegenden
zweiten U-Schenkel 9 über.
Die beiden U-Schenkel 8, 9 sind
auf einer Seite über
ein Verbindungsstück 10 miteinander
verbunden, welches als U-Grund dient. An der dem Verbindungsstück 10 gegenüberliegenden
Seite des Zwischenstücks 6 ist keine
Verbindung zwischen den beiden U-Schenkeln 8, 9 vorgesehen,
so dass der Einpresskontakt 1 von dieser Seite her offen
ist.
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An
der den Kontaktschultern 3, 4 gegenüberliegenden
Seite des Zwischenstücks 6 schließt sich der
Bereich zur Kontaktierung einer Leiterplatte (nicht abgebildet)
an. Hierzu sind zwei im Wesentlichen in Einpresskontaktlängsrichtung 11 verlaufende Kontaktfüße 12, 13 vorgesehen.
Die Kontaktfüße 12, 13 sind
dabei symmetrisch zu beiden Seiten der Mittellängsachse 5 des Einpresskontaktes 1 voneinander
beabstandet angeordnet.
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Jeder
der beiden Kontaktfüße 12, 13 verfügt, wie
in 2 dargestellt, über zwei
Kontaktschenkel 14, 15. Dabei ist wiederum der
eine Kontaktschenkel 14 mit dem ersten U-Schenkel 8 des
Zwischenstücks 6 und
der andere Kontaktschenkel 15 mit dem zweiten U-Schenkel 9 des
Zwischenstücks 6 verbunden.
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Die
beiden Kontaktschenkel 14, 15 verlaufen ausgehend
vom Zwischenstück 6 zunächst in
einem ersten Abschnitt 16 aufeinander zu und liegen in
einem sich daran anschließenden
zweiten Abschnitt 17 aneinander an. An diesen zweiten Abschnitt 17 schließt sich
in Richtung Freiende 18 des Kontaktfußes 12 ein dritter
Abschnitt 19 an, in dem sich die Kontaktschenkel 14, 15 wieder
voneinander trennen und quer zur Einpresskontaktlängsrichtung 11 gekrümmt oder
gebogen sind. Am Ende dieses dritten Abschnittes 19 laufen
die Kontaktschenkel 14, 15 wieder aufeinander
zu, bis sie sich in einem vierten Abschnitt 20 im Bereich
des Freiendes 18 berühren und
das Einführende
des Kontaktfußes 12 bilden. Zum
besseren Einführen
ist an beiden Kontaktschenkeln 14, 15 eine Fase 21 vorgesehen.
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Zur
Kontaktierung des Einpresskontaktes 1 mit der Leiterplatte
wird der Einpresskontakt 1 in Kontaktierungsrichtung 22 in
das Loch bzw. die Hülse eingeführt. Der
maximale Abstand 23 der Außenseiten der beiden Kontaktschenkel 14, 15 im
dritten Abschnitt 19, welcher die eigentliche Einpresszone
bildet, ist dabei größer als
der Durchmesser des Bohrloches in der Leiterplatte. Beim Einführen des
Einpresskontaktes 1 in die Hülse oder Bohrung werden die
beiden Kontaktschenkel 14, 15 vom Inneren der Bohrung
beaufschlagt und federn aufeinander zu. Ist der Kontaktfuß 12 vollständig in
die Bohrung eingeführt,
so liegen die beiden Kontaktschenkel 14, 15 in der
Einpresszone an Kontaktierungsflächen
am Inneren der Bohrung an. Durch das Bestreben der Kontaktschenkel 14, 15,
aufzufedern, wird die für
die Federverbindung erforderliche Spannung gewährleistet.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Einpresskontakt 24 mit einer versetzten
Einpresszone versehen. Die tulpenförmigen Kontaktschultern 3, 4 sowie
das Zwischenstück 6 weist
gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel keine Änderungen
auf. Lediglich die Kontaktfüße sind
anders ausgestaltet.
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Jeder
Kontaktfuß 25 weist,
wie in 3 dargestellt,
wiederum zwei Kontaktschenkel 26, 27 auf, die
ausgehend von den U-Schenkeln 8, 9 des
Zwischenstücks 6 in
einem ersten Abschnitt 28 wiederum aufeinander zulaufen
und in einem zweiten Abschnitt 29 aneinander anliegen.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist hier jedoch keine Aufweitung der Kontaktschenkel 26, 27 vorgesehen. Stattdessen
liegen die beiden Kontaktschenkel 26, 27 bis zum
Freiende 18, welches wiederum eine Fase 21 aufweist,
aneinander an.
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Die
Kontaktschenkel 26, 27 sind, wie in 4 abgebildet, versetzt zueinander
angeordnet. Dies wird dadurch erreicht, dass das zur Herstellung des
Einpresskontaktes 24 verwendete Material, insbesondere
Metallmaterial, nach dem Biegeprozess gefaltet wird. Bei der Faltung
werden dann die Kontaktschenkel 26, 27 so übereinander
gestellt, dass sie gegeneinander um einen Versatz 30 verschoben sind.
Zur Herstellung des Einpresskontaktes 1 wird als Halbzeug
vorzugsweise ein flaches Endlosband verwendet. Zur Verdeutlichung
ist in 4 die Lage eines
fertigen Einpresskontaktes 24 am Halbzeug 31 dargestellt.
Zur Handhabung sind dabei Transportbohrungen 32 vorgesehen.
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Eine
Stirnansicht des Freiendes 18 eines Kontaktfußes 25 zeigt 5. Beim Einführen des Einpresskontaktes 24 in
die Hülse
versuchen sich die beiden Kontaktschenkel 26, 27 zu
zentrieren, wodurch die für
die kraftschlüssige
Verbindung erforderliche Federkraft erzeugt wird.
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Der
Kontaktfuß weist
sowohl im ersten wie auch im zweiten Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen
quadratischen Querschnitt auf. Um eine Beschädigung der Hülse beim
Einpressen zu vermeiden, werden die beim Stanzen entstehenden scharfen
Kanten im Einpressbereich durch Anprägung von Radien 33 beseitigt.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Kontaktfüße 34, 35 des
Einpresskontaktes 36 nach Art eines Rundprofils ausgestaltet, vgl. 6. Dabei sind Kontaktschultern 3, 4 sowie Zwischenstück 6 wiederum
entsprechend den beiden ersten Ausführungsformen der Erfindung
ausgeführt.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt, gehen die zunächst flachen
Kontaktschenkel 37, 38 ausgehend von den U-Schenkeln 8, 9 des
Zwischenstücks 6 in einem
ersten Abschnitt 39 aufeinander zu, bis sie in einem zweiten
Abschnitt 40 aneinander anliegen. An diesen im Querschnitt
rechteckigen Abschnitt der Kontaktschenkel 37, 38 schließen sich
in Richtung Freiende 18 des Kontaktfußes 34 halbschalenförmige Kontaktschenkel 41, 42 an.
Die beiden Kontaktschenkel 41, 42 liegen dabei
aneinander an, so dass sich ein ovaler oder elliptischer Querschnitt
des Kontaktfußes 34 ergibt,
vgl. 8.
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Beim
Einführen
des Einpresskontaktes in eine runde Bohrung der Leiterplatte werden
die Kontaktschenkel 41, 42 verformt und liegen
mit ihren Außenseiten 43 am
Inneren der Bohrung flächig
an. Auch in diesem Fall erzeugt die Verformung der Kontaktschenkel 41, 42 den
sicheren Halt des Einpresskontaktes 36 in der Einpressposition.
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- 1
- Einpresskontakt
- 2
- Anschlussende
- 3
- Kontaktschulter
- 4
- Kontaktschulter
- 5
- Mittellängsachse
- 6
- Mittelteil
- 7
- Aufnahme
- 8
- U-Schenkel
- 9
- U-Schenkel
- 10
- U-Grund
- 11
- Einpresskontaktlängsrichtung
- 12
- Kontaktfuß
- 13
- Kontaktfuß
- 14
- Kontaktschenkel
- 15
- Kontaktschenkel
- 16
- erster
Abschnitt
- 17
- zweiter
Abschnitt
- 18
- Freiende
- 19
- dritter
Abschnitt
- 20
- vierter
Abschnitt
- 21
- Fase
- 22
- Kontaktierungsrichtung
- 23
- Schenkelabstand
- 24
- Einpresskontakt
- 25
- Kontaktfuß
- 26
- Kontaktschenkel
- 27
- Kontaktschenkel
- 28
- erster
Abschnitt
- 29
- zweiter
Abschnitt
- 30
- Versatz
- 31
- Halbzeug
- 32
- Transportbohrung
- 33
- Radius
- 34
- Kontaktfuß
- 35
- Kontaktfuß
- 36
- Einpresskontakt
- 37
- Kontaktschenkel
- 38
- Kontaktschenkel
- 39
- erster
Abschnitt
- 40
- zweiter
Abschnitt
- 41
- Kontaktschenkel
- 42
- Kontaktschenkel
- 43
- Außenseite