BE1028071B1 - Elektrisches Kontaktelement - Google Patents

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Abstract

Einstückiges gestanzt-gerolltes elektrisches Kontaktelement (3) mit einem Anschlussabschnitt (4) und einem daran anschließenden Lötabschnitt (5) zur elektrischen Kontaktierung einer Kontaktfläche mittels Lötverbindung, wobei der Lötabschnitt (5) die Form einer in Längsrichtung geschlitzten Hülse aufweist, bei der die dabei längs eines Schlitzes (6) gebildeten Hülsenränder (10) nach innen umgebogen sind und in den Innenraum (11) des hülsenförmigen Lötabschnitts (5) hineinragen. Mit dem elektrischen Kontaktelement ist es möglich, einen kostengünstigen Kontakt zu realisieren, der eine gute Stabilität in der Montage bei gleichzeitigem geringem Platzbedarf auf der Leiterplatte ermöglicht. Wahlweise kann das Lot im Inneren bis zu einer gewollten Höhe aufsteigen um die Festigkeit der Lötverbindung weiter zu erhöhen.

Description

Elektrisches Kontaktelement Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein einstückiges, gestanzt-gerolltes elektrisches Kontaktelement mit einem Anschlussabschnitt und einem daran anschließenden Lôätabschnitt zur elektrischen Kontaktierung einer Kontaktfläche.
Derartige Kontaktelemente dienen der elektrischen Kontaktierung einer Kontaktflä- che auf einer Leiterplatte vorzugsweise mittels einer Lôtverbindung und werden üblicherweise in Längsrichtung in einen Kontaktträger eingesteckt.
Der hintere An- schlussabschnitt dient dazu, eine elektrische Leitung entweder, je nach Ausgestal- tung, direkt mit dem Kontaktelement zu verbinden oder den Kontakt mittels eines in das Kontaktelement in Längsrichtung einsteckbaren Kontaktstiftes herzustellen, der mit einem elektrischen Leiter verbunden ist.
Grundsätzlich werden bei Produkten, die für der Oberflächenmontage von Leiter- platten für die SMD-Bestückung verwendet werden, vorzugsweise als Drehteil oder als gestanzt-gerolltes Teil hergestellt.
Aus Platzgründen im Polbild des Steckberei- ches ist nur eine Wandstärke bzw.
Blechdicke von 0,2 bis 0,25 mm möglich, so dass in der Regel über eine Übermaßpassung zwischen Kontakt und einem Kon- taktträger/Isolierkörper die Fixierung erfolgt.
Damit können notwendige Genauig- keiten für alle zu lötenden Flächen, insbesondere bei SMD-Produkten realisiert werden.
Über die Positionsgenauigkeit der zu lötenden Flächen hinaus gibt es Vor- schriften über die Gestaltung der Geometrien bezüglich der zu lötenden Fläche.
Insbesondere dann, wenn aufgrund der geometrischen Randbedingungen für hochpolige, zylindrisch angeordnete Kontaktsysteme bei geringem Platzbedarf eine ausreichende mechanische Stabilität gewährleistet werden muss, sind die be- kannten Anschlüsse wenig geeignet.
So ist beispielsweise der L-förmige Wand-Anschluss nur eingeschränkt geeignet, da eine Entflechtung der Kontakte zur Leiterplatte hin einen hohen Platzbedarf hat. Zusätzlich ist dieser Anschluss aufgrund der üblicherweise verwendeten dünnen Bleche im Lötbereich (allgemein der Bereich, in dem eine Verlötung stattfindet) leicht federnd, so dass die Fläche nicht gleichzeitig zur Montage des Kontakts in den Kontaktkörper genutzt werden kann. Hierzu muss zusätzlich eine Ebene am Kontakt vorgesehen werden, an der die Montagekraft aufgebracht werden kann. Diese führt zu Ungenauigkeiten im Herstellungsprozess, da die Toleranzen von Einpressebene zu Lotfläche zusätzlich berücksichtigt werden muss.
Des Weiteren sind so genannte J-Anschlüsse bekannt, bei denen das Blech im Lötbereich umgebogen wird, um auf diese Art und Weise mehr Lotfläche bei dün- nen Blechstärken zu erreichen. Gegenüber den vorstehend beschriebenen L-An- schlüssen haben diese Anschlüsse einen geringeren Platzbedarf und eine erhöhte Steifigkeit, sofern mit doppelter Blechstärke zur Stabilisierung des Lötbereichs ge- arbeitet wird. Allerdings ist ein derartiger Anschluss in der Herstellung teurer, da der Blechstreifen zur Herstellung des Kontaktes entsprechend des um 180 ° gebo- genen Materials größere Abmaße haben muss.
Bei einer anderen Art von Anschlüssen mit Lötstellen entsprechen gedrehten Kon- takten. Hier wird ein massiver, hinterer Bereich zur Lötung vorgesehen, der sowohl genügend Lotfläche als auch Stabilität für den Montageprozess ermöglicht. Der vor- dere Bereich ist hülsenförmig zum Einstecken eines Kontaktstiftes ausgebildet. Durch diesen koaxialen Aufbau hat dieser Anschluss den geringsten Platzbedarf. Eine Realisierung durch einen gestanzt-gerollten Kontakt muss aufgrund des not- wendigen dünnen Blechstreifens bei einem Polbild von 0,2 bis 0,25 mm auf ein abgestuftes Blech gesetzt werden. Damit ausreichend Stabilität für den Montage- prozess und Fläche für die Lötung zur Verfügung steht, wird im Grundzustand auf ein dickeres Blech zurückgegriffen, welches dann aber für den vorderen Bereich auf die notwendige dünne Blechstärke aufwändig reduziert werden muss. Das ver- teuert die Herstellung und erhöht das Gewicht des Kontaktes.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einstückiges, gestanzt-gerolltes Kontaktteil vorzuschlagen, das bei einem geringen Platzbedarf auf der Leiterplatte eine gute Stabilität in der Montage ermöglicht, optimal lôtfähig ist und kostengünstig zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Kontaktelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Gemäß der Erfindung weist das Kontaktelement einen Lötabschnitt auf, der die Form einer geschlitzten Hülse aufweist und als solche ausgebildet ist. Diese ge- rollte Hülse weist einen Schlitz auf, der sich durch die Herstellung ergibt und aus Stabilitätsgründen möglichst schmal ist, im Extremfall gegen Null geht, weil die Hül- senränder aneinanderstoßen. Der Innenraum des Lötabschnitts ist je nach Ausge- staltung in Längsrichtung durchgängig hohl, unterbrochen oder mindestens teil- weise gefüllt ausgebildet. Die Ausgestaltung richtet sich nach der erforderlichen Stabilität des Lötabschnitts und der zur Verfügung stehenden Lotmenge auf dem Lötpad der Leiterplatte mit der der Lötabschnitt verlötet wird. Das Lot steigt durch die Kapillarkräfte in dem Innenraum auf und dient damit zusätzlich zu einer am Au- Renumfang des Lötabschnitts auf der Leiterplatte sich bildenden Lotkehle der Er- höhung der Stabilität. Wenn keine ausreichende Lotmenge auf dem Lötpad vorhan- den ist oder die zusätzliche Stabilität nicht erforderlich ist, bedarf es eines Löt- stopps. So kann der Lötabschnitt über die ganze Länge durchgängig, nur über eine bestimmte Strecke einen vom Lot zu füllenden Innenraum aufweisen oder über- haupt keinen Innenraum aufweisen. Ein derart ausgebildetes Kontaktelement weist damit ein wesentlich geringeres Gewicht als ein gedrehtes Kontaktelement auf, wo- bei die Stabilität einerseits durch weitere Maßnahmen im Lötbereich erhöht aber auch durch das einfließende Lot erhöht werden kann bzw. wird. Die Erfindung ist sowohl für SMD als auch für THR/THT geeignet. Insofern endet bei SMD der Kon- takt oberhalb einer Leiterplatte und bei THR/THT nicht oberhalb einer Leiterplatte, sondern taucht durch Bohrungen in die Leiterplatte hinein bzw, durch die Leiter- platte hindurch.
Zweckmäßigerweise weist der Lötabschnitt mindestens teilweise im Innenraum an der Innenoberfläche am freien Ende beginnende Lot annehmende Oberfläche auf.
Diese wird galvanisch hergestellt und bewirkt eine gute Benetzungsfähigkeit der Innenoberfläche durch einflieBendes Lot.
Je nach Zweckmäßigkeit kann die Galva- nisierung auch nach dem Rollen erfolgen.
Gemäß einer Ausbildung der Erfindung ist in dem Innenraum eine Lotsperre gegen vom freien Ende in dem Innenraum aufsteigendes Lot angeordnet.
Diese kann je nach Ausgestaltung des Lötabschnitts unterschiedlich ausgestaltet sein.
In einer Ausbildung der Erfindung, bei dem der Lötabschnitt durchgängig im Prinzip rohrför- mig ausgebildet ist, also die Hülsenränder ganz oder auch etwas beabstandet, den- noch einen rohrförmigen Eindruck vermittelnd, angeordnet sind, ist die Lotsperre eine aus der Umfangsfläche des Kontaktabschnitts gestanzt gebogene Klappe, die in dem Innenraum befindlich, diesen gegen weiter aufsteigendes Lot verschließt.
Diese ist vorzugsweise Omega-ähnlich ausgebildet, damit der kreisrunde Durch- messer des Innenraumes auch möglichst dicht verschlossen ist und aufsteigendes Lot nicht an der Lotsperre vorbei kann.
Diese Lotsperre wird aus dem Zuschnitt gestanzt und nach dem Rollen umgebogen.
Sie kann an beliebiger Stelle in der Länge des Lötabschnitts angeordnet sein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die längs des Schlitzes gebildeten Hülsenränder nach innen umgebogen und ragen in den Innen- raum der Hülse bzw. den hülsenförmigen Lötabschnitt hinein.
Das Kontaktelement hat damit im Querschnitt eine Kontur, die vom Crimpen von Kontakten mit Drähten bekannt ist.
Die Querschnittskontur kann so ausgebildet sein, dass der Schlitz in Längsrichtung vollständig geschlossen und somit kein Abstand zwischen den um- gebogenen Hülsenrändern vorhanden ist oder mit einem eine ausreichende Stabi- lität gewährleistenden Abstand versehen und damit eher nur etwas geöffnet ist.
Des Weiteren kann die Querschnittskontur vollständig oder nur teilweise geschlossen sein, so dass entweder kein Innenraum oder noch ein sich in Längsrichtung des Lötabschnitts erstreckender Innenraum vorhanden ist.
Durch das vollständige Schließen wird eine Querschnittskontur erreicht, die einem gedrehten Kontakt ent-
spricht und damit die Vorteile bei Stabilität und geringem Platzbedarf hat, ohne je- doch den Aufpreis eines abgesetzten Kontaktes, des höheren Gewichtes oder ei- nes höheren Materialbedarfs bei dem Blechstreifen wie bei den bekannten vorste- hend erwähnten Lötanschlüssen.
Beivollständiger geschlossener Querschnittskontur wird verhindert, dass Lot in den von oben auf eine Lötfläche aufgesetzten freien Ende bei SMD oder bei eine Lei- terplatte durchdringenden Lötabschnitt (THR/THT) in den Lötabschnitt eindringt und somit nur eine Verlötung außen an dem Lötabschnitt erfolgt.
Bei einer nur teilweise geschlossenen Querschnittskontur, nachfolgende als geöff- nete Querschnittskontur bezeichnet, befindet sich Lot nicht nur im äußeren Bereich des Lötabschnitts, wo es eine Lotkehle bildet, sondern zieht auch teilweise im In- neren des Lötabschnitts hoch. Die dadurch erhöhte Benetzungsoberfläche für das Lot sorgt für eine größere Festigkeit der Lötzone zwischen Kontaktelement bzw. Lötabschnitt und Lötpad. Durch diese höhere spezifische Stabilität im Lötbereich ist je nach Beschaffenheit der Leiterplatte eine kleinere Fläche für das Lötpad er- forderlich, um eine zum Stand der Technik vergleichbare Festigkeit der Anbindung Kontaktelement zu Leiterplatte zu erreichen. Dies ermöglicht einfachere und kom- paktere Leiterplattendesigns kleinere Schablonenöffnungen, oder bei Verwendung von größeren Schablonenöffnungen eine höhere Kraftübertragung und somit grô- Rere Robustheit der Lötverbindung. Die Herstellung eines derartigen Kontaktelements erfolgt vorteilhafterweise derart, dass das Umbiegen der Hülsenränder in den Innenraum nach dem Galvanisieren des Kontaktelements erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausbildung des Kontaktelements beträgt die Länge der in den Innenraum ragenden umgebogenen Hülsenränder bei einer geöffneten Quer- schnittskontur 70 bis 90 % des Innendurchmessers des hülsenförmigen Lötab- schnitts. Dadurch, dass die im Wesentlichen parallel verlaufenden Hülsenränder weit in den Innenraum des hülsenförmigen Lötabschnitts hineinragen, wird die Stei- figkeit erhöht.
Je nach Grad des Hineinragens wird der Querschnitt für die Menge des aufsteigenden Lots beeinflusst.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ist die Querschnittskontur vollständig geschlos- sen.
Dies bewirkt, wie vorstehend ausgeführt, dass kein Lot im Inneren des Lötab- schnitts aufsteigt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung ist die Querschnittskontur des hülsenförmigen Lötabschnitts am freien Ende des Lötabschnitts in einem vorderen Bereich nicht vollständig und in einem daran anschließenden hinteren Bereich voll- ständig geschlossen.
Damit wird auch in dieser Ausgestaltung eine in der Höhe beliebig einstellbare Lotsperre vorgesehen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass in dem vorderen Bereich des Lötabschnittes sich außen die Lotkehle ausbildet und das Lot innen nach oben entlang des Hülsenrands des vorderen Bereich zieht und dadurch eine zusätzliche Stabilität zur äußeren Lotverbindung im Inneren des Lö tabschnitts hergestellt wird.
Dies kann je nach Anwendungsfall eingestellt wer- den.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombina- tionen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinati- onen oder in Alleinstellung verwendbar.
Sämtlich aus den Ansprüchen, der Be- schreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile kön- nen sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswe- sentlich sein.
In den Figuren werden gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Nachfolgend ist die Erfindung an- hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
Es stellen dar: Figur 1 ein Kontakt mit einem gestanzt-gerollten Kontakt an einem Blechstrei- fen;
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines hülsenförmigen Kontaktelements mit einem Lötabschnitt mit in einen Innenraum umgebogenen Hülsen- rändern;
Figur 3 verschiedene Lotabschnitte von Kontaktelementen gemäß Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht und einer Schnittansicht bei SMD mit einem in der Querschnittskontur komplett geschlossenen Kontaktele- ment (Figur 3A), mit einem ab einer bestimmten Höhe in der Quer- schnittskontur geschlossenen Kontaktelement (Figur 3B) und mit ei- nem in der Querschnittskontur komplett offenen Kontaktelement (Fi- gur 3C); und Figur 4 Lotabschnitte von Kontaktelementen mit einem Lötabschnitt bei dem die Querschnittskontur kreisförmig ist in einer perspektivischen An- sicht und einer Schnittansicht bei SMD mit einer Lotsperre am freien Ende (Figur 4A) und einer vom freien Ende entfernt angeordneten Lotsperre (Figur 4B). Ein Kontakt 1 in Figur 1 zeigt einen Blechstreifen 2, an dem ein gestanzt-gerolltes Kontaktelement 3 befestigt ist.
Gemäß Figur 2 weist das Kontaktelement 3 einen Anschlussbereich 4 und eine Lötabschnitt 5 auf.
Der Anschlussbereich 4 dient in diesem Fall zum Einstecken eines nicht dargestellten Kontaktstiftes.
Der Lötab- schnitt 5 ist hülsenförmig ausgebildet und weist einen an den Anschlussbereich 4 anschließenden bis zum freien Ende bzw.
Kontaktbereich 7 zu einer nicht darge- stellten Leiterplatte bei SMD in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 6 auf, an dem umgebogene Ränder 10 des hülsenförmigen Lôtabschnitts 5 aneinanderstoBen.
Die Ränder 10 des hülsenförmigen Lötabschnitts 5 sind nach innen umgebogen und mehr oder weniger stark zusammengepresst.
In dieser Darstellung sind die Ränder 10 des hülsenförmigen Lötabschnitts 5 nur so weit zusammengepresst, dass von dem freien Ende 7 Lot 12° in den gesamten Lötabschnitt 5, wie in der Figur 3C gezeigt, aufsteigen kann.
Figur 3A zeigt den Lötabschnitt 5 bei dem die Ränder 10 vollständig zusammenge- presst sind, so dass, wie aus der Querschnittsdarstellung ersichtlich, nur eine Lot- kehle mit Lot 12 von dem nicht dargestellten auf der Leiterplatte befindlichen Lötpad gebildet werden kann.
Der Lötabschnitt 5 weist bei dieser Ausführung eine ge- schlossene Querschnittskontur auf.
In der Figur B ist der Lötabschnitt 5 in einen vorderen Bereich 8 und einem hinteren Bereich 9 unterteilt.
In dem vorderen Be- reich 8 sind die umgebogenen Hülsenränder 10 nicht vollständig geschlossen (of- fene Querschnittskontur), d.h. es befindet sich ein Innenraum 11 in dem das Lot 12° bis zu dem hinteren Bereich 9 mit einer geschlossenen Querschnittskontur in dem Lötabschnitt 5 aufsteigen kann.
Bei dieser Ausgestaltung wird zusätzlich zu der Lotkehle mit Lot 12 die Stabilität des gesamten Anschlusses durch das im Innen- raum 11 aufsteigende Lot 12° verstärkt.
Die Länge des vorderen Bereichs 8 und es hinteren Bereich 9 können variabel eingestellt werden.
In der Figur 3c schließlich ist eine Variante dargestellt, bei der der gesamte Lötabschnitt 5 nicht geschlossen ist (geöffnete Querschnittskontur), so dass das Lot 12, in dem Innenraum 11 soweit aufsteigen kann, bis kein weiteres Lot 12° mehr verfügbar ist.
Bei dieser Ausgestal- tung wird durch zusätzliches Lot 12° zu der Lotkehle mit Lot 12 die Stabilität gegen- über der Ausgestaltung von Figur 3B noch weiter erhöht.
In Figur 4 ist die Ausführungsform mit einem kreisrunden rohrförmigen Lötabschnitt 5 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche aus den vorhergehenden Figu- ren bekannte Bauteile bezeichnen.
In Figur 4A wird am freien Ende 7 eine Lotsperre 13 gebildet, die am stirnseitigen Ende des Lötabschnitts 5 umgeklappt ist und den in dieser Darstellung nicht ersichtlichen Innenraum 11 verschließt und das Eindrin- gen von Lot verhindert, welches lediglich als Lotkehle am Umfang des Lötabschnitt 5 befindet.
Figur 4B zeigt eine Lotsperre 13 entfernt von dem freien Ende 7, wobei der Abstand zum freien Ende 7 beliebig einstellbar ist.
Bezugszeichenliste:
1 Kontakt
2 Blechstreifen
3 Kontaktelement
4 Anschlussabschnitt
Lötabschnitt
6 Schlitz
7 Freies Ende / Kontaktbereich Leiterplatte 8 Vorderer Bereich
9 Hinterer Bereich
Hülsenrand
11 Innenraum
12,12‘ Lot
13 Lotsperre

Claims (8)

Patentansprüche
1. Einstückiges gestanzt-gerolltes elektrisches Kontaktelement (3) mit einem Anschlussabschnitt (4) und einem daran anschließenden Lötabschnitt (5) zur elektrischen Kontaktierung einer Kontaktfläche mittels Lötverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötabschnitt (5) die Form einer in Längsrichtung geschlitzten Hülse aufweist, wobei der Innenraum (11) des Lötabschnitts (5) je nach Ausgestaltung in Längsrichtung durchgängig hohl, unterbrochen oder mindestens teilweise gefüllt ausgebildet ist.
2. Kontaktelement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötabschnitt (5) mindestens teilweise im Innenraum (11) eine am Kontakt- bereich (7) beginnende Lot annehmende Oberfläche aufweist,
3. Kontaktelement (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, in dem Innenraum (11) eine Lotsperre (13) gegen vom Kontaktbe- reich (7) in dem Innenraum (10) aufsteigendes Lot angeordnet ist.
4. Kontaktelement (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotsperre (13) eine aus der Umfangsfläche des Kontaktabschnitts (5) ge- stanzt gebogene, vorzugsweise Omega-ähnliche, Klappe ist, die in dem In- nenraum (11) befindlich diesen gegen weiter aufsteigendes Lot verschließt.
5. Kontaktelement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die längs eines Schlitzes (6) gebildeten Hülsenränder (10) nach innen umgebogen sind und in den Innenraum (11) des hülsenförmi- gen Lötabschnitts (5) hineinragen.
6. Kontaktelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der umgebogenen in den Innenraum (11) ragenden Hülsenränder (10) 70 bis 90 % des Innendurchmessers des hülsenförmigen Lötabschnitts (5) betragen.
7. Kontaktelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Lötabschnitt (5) eine Querschnittskontur aufweist, die vollständig geschlossen ist.
8. Kontaktelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Lötabschnitt (5) am freien Ende des Lötabschnitts (5) in einem vorderen Bereich (8) eine Quer- schnittskontur aufweist, die nicht vollständig und die in einem daran an- schließenden hinteren Bereich (9) vollständig geschlossen ist.
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