DE8234750U1 - Steckelement einer elektrischen Steckvorrichtung - Google Patents
Steckelement einer elektrischen SteckvorrichtungInfo
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Description
13. Mai 1983 Sc P 6832
Precision Mecanique Labinal, 5 Avenue Newton, B P 64, 78390 Bois d'Arcy
(Frankreich)
"Steckelement einer elektrischen Steckvorrichtung"
Beanspruchte Priorität der französischen Patentanmeldung 81 24 273 vom
28. Dezember 1981
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übergangs- ode» Grenz-Fläche
einer elektrischen Verbindung aus verschiedenen, den elektrischen Strom zwischen sich leitenden Elementen. Diese Elemente können sein:
Elektrische Leiter, z.B.
isolierte Kabel mit einer einadrigen oder mehradrigen leitenden Seele,
nicht isolierte Drähte,
Anschlußfahnen elektronischer Bauteile, abisolierte Enden isolierter Leitungen,
lösbare Verbindungselement::, z.B.
Kabelschuhe oder -ösen, Lötösen oder -fahnen, Klemmen, ,
Elemente für Steckverbindungen, z.B.
Stecker und Buchsen zylindrischen Querschnittes, Stecker und Buchsen flachen Querschnittes,
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P 6832
Anschlußteile für gedruckte Schaltkreise, Verbindungen mit steckbaren Bauteilen. Diese Elemente können dauernd
miteinander verbunden sein durch eine
Quetschverbindung,
Lötverbindung,
oder in lösbarer Weise durch eine elastische Steckverbindung, durch mechanischen Druck.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektrische Verbindungselemente,
die in großen Serien hergestellt werden.
Die Verbindungselemente sind im allgemeinen aus einem Werkstoff guter
elektrischer Leitfähigkeit hergestellt, z.B. Kupfer und seinen Legierungen oder
Aluminium und seinen Legierungen.
Da diese verschiedenen Werkstoffe der atmosphärischen Korrosion ausgesetzt
sind, kann diese in extremen Fällen den Bruch der leitenden Elemente (Fall der
elektrischen Leiter) und in allen Fällen eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit
mit anderen Elementen durch Erhöhen des elektrischen Kontaktwiderstandes verursachen. Es ist üblich, diese Werkstoffe durch einen elektrisch
gut leitenden Metallüberzug zu schützen.
Zum Herstellen der am meisten benutzten Überzüge sind bekannt:
Das Kadmieren-Bichromatisieren, das sich hauptsächlich für Alumium-Legierungen
und für Stahl eignet und das nur noch bei Klemmen angewandt wird.
Das Vernicke'n, das bei lösbaren Verbindungen und bei Steckverbindungen angewandt
wird. Die Nickelschicht kann nur auf Endstücke aufgebracht werden, da
die Berührungszonen einem chemischen oder galvanischen Bad zugänglich sind (Ausschluß der Sacklöcher), und wenn die Verbindungselemente nicht geschweißt
oder gelötet sind.
Das Versilbern, das bei Leitern (Drähten) angewandt wird, bei lösbaren Verbindungen,
bei Steckverbindungen, bei Anschlußfahnen von Bauteilen, bei Verbindungen von Bauteilen und vor allem bei gedruckten Schaltungen. Trotz seiner
Vorteile der Geschmeidigkeit und der Lot- und Schweißbarkeit wird Silber aus
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P 6832 Gründen der Werkstoffkosten kaum mehr als für Hochfrequenzverbindungen
verwendet, wo die Leitfähigkeit der Oberfläche maßgebend ist.
Edelmetalle (Gold, Palladium...), die bei lösbaren und steckbaren Verbindungselementen sowie bei Verbindungsbereichen von gedruckten Schaltkreisen zur
Auflage auf. geeigneten Unterschichten angewandt werden.
Solche Überzüge werden immer teuerer und ihre Anwendung ist demzufolge
immer mehr begrenzt.
Die am meisten benutzten Überzüge sind metallische Überzüge aus Zinn oder
Zinnverbindungen. Diese Überzüge sichern einen guten Schutz und aufgrund ihrer bemerkenswerten Geschmeidigkeit finden sie eine völlig interessante Anwendung
in der fortlaufenden Behandlung von Drahtleitern und Bändern, die durch Schnitt-, FaIt- und Form-Bearbeitungen zu lösbaren oder steckbaren Verbindungsorganen
hergestellt werden. Nach den verschiedenen Bearbietungsvorgängen folgt der Belag auf der Grundlage von Zinn ohne abzublättern den
verschiedenen Verformungen des Substrats und korrodiert im Gegensatz zu anderen Belägen die Werkzeuge nicht.
Außer der Tatsache, daß solche Beläge auf der Grundlage von Zinn in ihrem
Preis annehmbar sind, haben sie den Vorteil, das Löten mit Weichlot zu ermöglichen.
Man hat jedoch im Laufe der Zeit auf den mit einem Belag auf der Grundlage
von Zinn versehenen Kontakten die Bildung einer schlecht leitenden Oxydschicht
festgestellt, so daß man für den Durchgang eines Stromes geringer Intensität oder eines Mikrostromes gezwungen ist, eine sehr hohe Kontaktpreßung anzuwenden,
um die Oxydschicht zu durchdringen. Dieser Kontaktdruck, der für Mikroströme mehrere hundert Gramm je Kontaktelement erreichen kann, ist für
die Technologie der miniaturisierten Verbindungen nicht geeignet, insbesondere wenn diese eine große Anzahl von Kontaktelementen aufweist.
Man hat in gleicher Weise festgestellt, daß sich die Qualität der Lötbarkeit
dieser Schichten im Laufe der Zeit verringert, was selbstverständlich ein bedeutendes
Problem für die Teile darstellt, welche während eines beträchtlichen Zeitraumes gelagert werden müssen.
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P 6832 Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, verschiedene der vorstehend aufge-
führten Nachteile zu vermeiden, und bezieht sich auf ein
elektrisches Verbindungsorgan, das ι aus einem
elektrisch gut leitenden Werkstoff hergestellt ist, z.B. aus Kupfer oder dessen
Verbindungen, aus Aluminium oder dessen Verbindungen, und daseiner Ober- »: flächenbehandlung auf der Grundlage von Zinn ausgesetzt war. Gemäß
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß sich auf dem auf der Grundlage von
f Zinn bestehenden "oberflächenbelag eine sehr dünne Chromschicht befindet.
Die vervollständigende Behandlung sichert 4'e Reduktion des bereits auf der zu
f behandelnden Oberfläche vorhandenen Zinnoxyds und einen verbesserten Oberflächenschutz
des Ganzen. Dariiberhinaus sichert sie eine Vergrößerung der
Oberflächenhärte des Kontaktelementes und da seine Dicke verhältnismäßig klein ist, ändert sie nicht die Geschmeidigkeit des Überzuges auf der Basis von Zinn,
noch seine Lötbarkeit.
Bei verschiedenen praktischen Versuchen wurde festgestellt, daß gute Ergebnisse
mit einem Chromüberzug in der Größenordnung von 1/100 eines Mikron erhalten
werden.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf besondere Bauformen im
Einzelnen beschrieben, die nur als Ausführungsbeispiele gelten und in den nachstehenden Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen
Fig. 1 eine vergrößerte Teilansicht eines Querschnittes längs der Linie I-I in
Fig. 2 eines gemäß der Erfindung behandelten Leiters,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines festen, isolierten Leiters, der an
seinem Ende abisoliert ist,
i- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines weichen mehradrigen Kabels, das an
-: seinem Ende abisoliert ist,
t. Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2 oder Fig. 3,
|j Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines weichen mehradrigen Kabels, das an
fi
seinen Enden abisoliert und mehrfach, verzinnt ist,
χ
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P 6 832 Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 zwei zusammensteckbare Kontaktelemente vor dem Zusammenstecken,
Fig. 8 eine Ansicht der Steckposition der beiden Kontaktelemente nach Fig, 7,
Fig. 9 einen Schnitt nach Linie IX-IX in F»g. 8, weicher die Verbindung der
beiden Elemente nach den Fig. 7 und 8 zeigt,
Fig.lOeine Ansicht eines elektrisch verbindenden Klemmelementes und der Rand
einer Karte mit einer gsdruckten Schaltung vor dem Verbinden,
Fig.ll eine Ansicht entsprechend der Ansicht in Fig. 10, welche die beiden
Elemente in zusammengestecktem Zustand zeigt,
Fig.12 einen Teilschnitt nach Linie XlI-XII in Fig. 11.
In Fig. 1 ist ein vergrößerter Teilschnitt der Leitung nach Fig. 2 dargestellt,
welcher den Schutz im einzelnen zeigt. Mit 1 ist das Substrat oder das Grundmetall
aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff bezeichnet, auf dessen Oberfläche 2 ein allgemein mit 3 bezeichneter Belag nach der Erfindung aufgebracht
ist, der aus einer Schicht 4 aus einer Zinnlegierung besteht, auf der eine sehr dünne Schicht 5 aus Chrom aufgebracht ist.
Auf der Oberfläche 2 kann sich eine Schicht aus einem geeigneten Werkstoff
befinden, welcher das Eindringen verschiedener Komponenten des Substrats 1 in die Schicht 4 verhindert oder die Verbindung mit der Schicht 4 verbessert.
In Fig. 2 ist eine feste isolierte Leitung 6 dargestellt, welche einen massiven
Draht 7 aufweist, welcher in einer Isolierhülle 8 untergebracht ist. Eines der
Enden des Drahtes 7 ist abisoliert und weist einen Belag 3 entsprechend der Erfindung auf, der auf einem Substrat 1 aufgebracht ist, das aus einem
elektrisch gut leitenden Werkstoff besteht (Fig. 4 und 1).
In Fig. 3 ist eine weiche mehradrige Leitung 8 dargestellt, welche sieben
einzelne Adern 9 aufweist, die in einer Isolierholle 10 untergebracht sind. Eines
der Enden der Leitung 8 ist abisoliert und zeigt einzelne Adern 9, welche jede
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P 6832 mit einem Belag 3 nach der Erfindung versehen sind, der auf einem Substrat 1
aus elektrisch gut leitendem Werkstoff aufgebracht ist (Fig. 4 und 1).
In Fig. 4 ist ein Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2 und 3 in größerem
Maßstab dargestellt, welcher den einzigen Draht 7 der Fig. 2 oder eine einzelne
Ader 9 der, Fig. 3 zeigt und auf dem der Schutzbelag 3 auf dem Grundsubstrat
1 sichtbar ist.
In Fig. 5 ist eine mehradrige, nachgiebige Leitung 8a dargestellt, welche der
Leitung in Fig. 3 gleicht, die mehrere einzelne Adern 9a aufweist, welche in einer isolierenden Hülle 10a untergebracht sind. Das eine der Enden der Leitung
8a ist abisoliert und läßt einzelne Adern 9a erkennen, die keine Einzelbeläge aufweisen aber nach dem Abisolieren zusammen eine Zinnauflage 11 erhalten
haben, die der Schicht 4 in Fig. 1 entspricht und die anschließend mit einer dünnen Chromschicht 5 versehen wurde, welche der nach Fig. 1 entspricht (Fig.
6).
In den Fig. 7 und 8 ist eine Gesamtheit aus zusammensteckbaren elektrischen
Kontakten dargestellt, die eine Buchse 12 und einen Stecker 13 zylindrischen Querschnitts aufweist, von dem eines der Enden Pratzen 14 für die Befestigung
eines weichen Leiters 15 aufweist. Der Stecker 13 ist aus einem Band aus
elektrisch gut leitendem Werkstoff hergestellt. Das Band wurde auf seinen beiden Seiten mit dem Belag 3 versehen, der einerseits aus einer Zinnschicht 4
und andererseits aus einer dünnen Chromschicht 5 besteht (Fig. 1). Die Buchse
12 wurde ausgehend aus einem Band aus einem Werkstoff guter elektrischer
Leitfähigkeit in gleicher Weise hergestellt, welches vorher mindestens auf seiner
Innenseite mit dem Belag 3 nach Fig. 1 versehen wuide. Sowohl für den Stecker
13 als auch für die Buchse 12 kann die endgültige Form durch Schneiden,
Rollen und Prägen des vorher behandelten metallischen Bandes erhalten werden.
Die Buchse 12 hat an ihrem freien Ende eisvan rohrförmigen, im wesentlichen
zylindrischen Teil, in dem drei längliche Einbuchtungen 17 vorgesehen sind, die parallel zur Achse des Zylinders verlaufen und deren Wölbungen zum Innern des
Zylinders gekehrt sind, damit sie mit der zylindrischen Oberfläche des Steckers 13 zusammenwirken können. Der Kontaktdruck wird durch einen Schlitz 16
gesichert, der dem rohrförmigen Teil beim Einführen des Steckers ein elastisches öffnen auf seiner ganzen Länge erlaubt.
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P 6832
Der elektrische Kontakt wird durch die Einbuchtungen t7 der Buchse und durch
den zylindrischen Teil des Steckers gesichert, die mit dem gleichen Belag 3 versehen wurden, der aus einer Schicht 4 auf der Grundlage von Zinn und einer
diese bedeckenden dünnen Chromschicht 5 zusammengesetzt ist.
In den Fig. 10 und 11 sind in Trennlage und in Kupplungslage einesteils eine
mit einer Leitung 15a mittels Quetschverbindungen 19 und 20 verbundene Buchse 18 und anderenteils der Rand einer Karte mit einer z. B. auf einer Seite darauf
aufgedruckten Schaltung dargestellt, die mit einer leitenden Bahn 22 versehen ist und anstelle eines Steckers dient.
Die gedruckte Schaltung ist ausgehend von einem Plättchen 23 aus Isolieiwerkstoff
hergestellt, das auf einer seiner Seiten eine leitende Schicht 22 üblicherweise aus Kupfer aufweist, auf welcher der Belag 3 der Fig. 1 aufgebracht ist,
der aus einer Schicht 4 einer Zinnlegierung besteht, die mit einem dünnen Chrombelag versehen ist.
Die an sich bekannte Klemme 18 wird aus einem Band aus elektrisch gut
leitendem Werkstoff hergestellt, auf dem auf beiden Seiten vor der Bearbeitung der Belag 3 nach Fig. 1 aufgebracht wurde, wie bei dem Element 13 nach den
Fig. 7, 8 und 9.
Der für die Steckverbindung bestimmte Teil der Klemme 18 hat zwei Schenkel
24 und 25, die im wesentlichen symmetrisch zur Verbindungsebene ausgebildet sind und deren freie Enden 26 und 27 nach rückwärts gebogen sind und zueinander
gerichtete Wölbungen 28 und 29 bilden. Die Elastizität der Schenkel 24 und 25 und der umgebogenen freien Enden 26 und 27 sichern auf der Ebe^e der
Kontaktstellen 28 und 29 und nach dem Einführen der gedruckten Schaltung 21
einen Preßdruck P (Fig. 12) auf der Seite der leitenden Bahn 22, welcher durch einen Gegendruck P1 auf der isolierenden Seite der Druckschaltung 21 ausgeglichen
ist.
Die Behandlung der Oberfläche nach der Erfindung ist sehr vorteilhaft, indem
sie die Erhaltung der Geschmeidigkeit der Schicht auf der Grundlage von Zinn erlaubt und dadurch die Herstellung von Kontaktelementen durch Schneiden,
Falten, Biegen und Eindrücken, ausgehend von einem auf einer Seite oder auf seinen beiden Seiten vorher behandelten Metallband, in fortlaufender Folge unter
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Il III»
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P 6832 wirtschaftlichen Bedingungen erlaubt.
In verschiedenen Fällen ist erwünscht, die Behandlung vor dem Herstellen des
Organes durchzuführen, damit eine einheitliche Beschichtung auf den Zonen erreicht wird, die unerreichbar sind, wenn die Behandlung auf den Endstucken
ausgeführt werden würde. Es erlaubt weiterhin die Abnutzung in den Zeiten
beträchtlich zu verringern, in denen die so geschützten elektrischen Verbindungsorgane bei Umgebungstemperatur, bei trockener Wärme, bei feuchter V'arme,
bei salzhaltigem Nebel sowie bei industrieller Atmosphäre unter elektrischem Strom stehen.
Bei praktischen Versuchen wurde festgestellt, daß die bedeutende Verringerung
der Oxydation der Oberfläche ermöglicht, die nach der Erfindung behandelten elektrischen Verbindungsorgane in Verbindungen zu benutzen, welche für den
Durchgang eines M ik rost rom es (in der Größe von zehn Mikreampere) mit einem
sehr geringen Kontaktdruck gegenüber dem bestimmt sind, welcher für das gleiche Ergebnis mit einem bekannten Belag auf der Grundlage von Zinn notwendig
ist. Ein solcher Belag läßt sich vorteilhaft bei Miniaturverbindern anwenden, selbst wenn diese eine große Kontaktanzahl aufweisen.
Aufgrund der mit der Erfindung erhaltenen Ergebnisse kann allgemein gesagt
werden, daß die Behandlung der Oberfläche bei einer großen Anzahl der verschiedenen
elektrischen Verbindungsorgane insbesondere einen Strombereich abdecken, welcher zwischen Mikroampere und mehr als zehn Ampere liegt.
Bei den in gleicher Weise durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, daß die
elektrischen Verbindungsorgane, die mit einer dünnen Chromschicht bedeckt
sind, eine beträchtliche Zeitspanne gelagert werden können, ohne daß sich deren Lötbarkeit während dieser Zeit beträchtlich ändert.
Dieses besondere Interesse der Erfindung gilt in gleicher Weise
für elektrische Leiter nach den Fig. 2, 3 und 4, welche über ihre ganze Länge
behandelt sind,
für elektrische Leiter nach den Fig. 5 und 6, welche auf ihren abisolierten
Enden behandelt sind,
für die Lötfahnen elektronischer Bauteile,
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ι · a ·
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P £
für verzinnte Lötpunkte von gedruckten Schaltungen, was den Verzicht auf den
Schutz eines Lackfilmes für das Lagern ermöglicht.
Die dünne Chromschicht kann durch jedes geeignete Verfahren aufgebracht
werden, z.B. durch ein galvanoplatisches oder chemisches Verfahren oder durch
Unterdruck.
Die Wahl des zu benutzenden Verfahrens, d.h. die fortlaufende Behandlung eines
Drahtes, eines unbearbeiteten Bandes, eines vorgeschnittenen Bandes, die Behandlung
von endlichen Stücken als Schüttgut oder als Nachbehandlung von Teilen der Stücke hängt von der Natur des zu behandelnden elektrischen Verbindungsorganes
ab.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Hieran können im einzelnen zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne sich deshalb aus dem Rahmen der Erfindung
zu entfernen.
Claims (1)
- t t 4 t 1 * * * ·t «act« «· ··13. Mai 1983 Sc P 6832Precision Mecanique Labinal, 5 Avenue Newton, B P 64, 78390 Bois d'Arcy (Frankreich)Schutzanspruch ·Steckelement einer elektrischen Steckverbindung, von dem ein zum Sichern der Verbindung dienender Teil aus einem elektrisch gut leitendem Werkstoff, z.B. Kupfer oder Kupferverbindungen oder Aluminium oder Aluminiumverbindungen, besteht, wobei dieser Werkstoff mit einer Schicht aus Zinn oder aus einer Zinnlegierung überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dieser Schicht eine sehr dünne Chromschicht befindet.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8124273A FR2519201A1 (fr) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | Procede de traitement de surfaces d'organes de liaison electrique |
Publications (1)
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Family
ID=9265422
Family Applications (2)
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| DE8234750U Expired DE8234750U1 (de) | 1981-12-28 | 1982-12-10 | Steckelement einer elektrischen Steckvorrichtung |
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| DE19823245781 Withdrawn DE3245781A1 (de) | 1981-12-28 | 1982-12-10 | Verfahren zum behandeln der oberflaeche eines elektrischen verbindungsorganes und nach dem verfahren hergestelltes verbindungsorgan |
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| FR2321233A7 (fr) * | 1975-08-11 | 1977-03-11 | Metallo Ste Fse | Procede de traitement des broches de connecteurs prevues pour fixation sur des circuits imprimes |
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- 1982-12-13 GB GB08235461A patent/GB2112419B/en not_active Expired
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|---|---|---|---|---|
| DE102007001525A1 (de) * | 2007-01-10 | 2008-07-17 | Gustav Klauke Gmbh | Kabelschuh |
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