DE102005028013A1

DE102005028013A1 - Lötfreie elektrische Verbindung

Info

Publication number: DE102005028013A1
Application number: DE102005028013A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. Steinberger (FH)
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine lötfreie elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstift und einer Leiterplatte. Der Kontaktstift wird in die Leiterplatte an einer vordefinierten Stelle eingepresst. Eine Begrenzung der Einpresstiefe erfolgt durch einen ersten schulterartigen Anschlag, der am Kontaktstift ausgeformt ist. Es ist mindestens ein zweiter schulterartiger Anschlag am Kontaktstift vorhanden, wobei zwischen dem ersten und zweiten schulterartigen Anschlag eine Stütze geführt ist, welche den Kontaktstift sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung stützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine lötfreie elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstift und einer Leiterplatte.

Derartige lötfreie elektrische Verbindungen sind hinlänglich bekannt. So ist beispielsweise aus DE 3318135 A1 eine gattungsgemäße lötfreie elektrische Verbindung offenbart. Hierzu wird eine mit Kontaktstiften besetzte Messerleiste in eine Leiterplatte an dafür vorgesehene Einpressabschnitte eingepresst, so dass die freien Enden der Stifte, die über ein spezielles Isolierteil verfügen, in die durchkontaktierten Bohrungen der Leiterplatte eingepresst werden.

Aus EP 0712265 A1 ist eine Baugruppe, insbesondere für Fahrzeuge, offenbart, welche aus einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse, einer mit dem Gehäuse einstückig ausgebildete Steckereinheit mit Anschlussstiften und einer Leiterplatte zur Aufnahme von Bauelementen ausgestattet ist. Die Leiterplatte ist derart ausgebildet, dass die Anschlussstifte der Steckereinheit direkt auf oder in die Leiterplatte geführt werden.

Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist, dass die Kontaktstifte nicht gegen ein Herausziehen in entgegengesetzter Richtung zu Einpressrichtung gesichert werden. Da insbesondere die Einpresskontakte zum späteren Anschluss von Steckern vorgesehen sind, werden auf die Einpressstifte und -kontakte häufig Zug- und Druckkräfte ausgeübt, welche zumeist von den Einpressstellen, auch Einpresszonen genannt, kompensiert werden müssen. Dies hat zur Folge, dass die Belastungen direkt auf die Leiterplatte übertragen werden und es zu Beschädigungen kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine lötfreie elektrische Verbindung aufzuzeigen, welche die eingangs genannten Probleme vermeidet.

Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Der erfindungwesentliche Vorteil der lötfreien elektrischen Verbindung gemäß der Anmeldung ist, dass die Kontaktstifte nicht nur mechanisch über die Einpressstellen fixiert sind, sondern dass zusätzliche Schultern bzw. Aufnehmungen vorgesehen, welche über Stützen die auf die Kontaktstifte wirkenden Zug- und Druckkräfte kompensieren und die Einpresszonen mechanisch von diesen Kräften entkoppeln und diese somit entlasten.

Die Vorteile der Erfindung werden beispielhaft an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Leiterplatte mit Einpresszonen zum Einpressen von Kontaktstiften zur elektrischen Kontaktierung. Das Ausführungsbeispiel ist anhand von mehreren Figuren illustriert. Es zeigen:
1 und 2 eine schematische Darstellung eines Kontaktstiftes eingepresst in eine Leiterplatte,
3 und 4 das Zusammenspiel der Kontaktstifte mit den die Kontaktstifte stützenden Stützen,
die 5 eine nähere Ausbildung und Darstellung der Stützen sowie
die 6, 7, 8, 9 und 10 eine Ausgestaltung der Kontaktstifte.
Entsprechende Teile sind in den 1 bis 9 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Ausschnitt aus einem elektronischen Baukörper dargestellt, welcher eine Leiterplatte 2, welche über Kontaktstifte 1 an vordefinierten Stellen 3 kontaktiert sind, aufweist. Hierbei werden im Fertigungsprozess die Kontaktstifte 1 in die Leiterplatte 2 eingepresst. Bei den vordefinierten Stellen 3 handelt es sich zumeist um Kontaktierbohrungen bzw. durchkontaktierte Bohrungen der Leiterplatte 2, in welche die Kontaktstifte 1 eingepresst werden. Durch das Einpressen erfolgt über Ausformungen der Kontaktstifte 1 eine Kontaktierung der Leiterplatte 2. Hierbei werden zugleich die Kontaktstifte 1 mechanisch mit der Leiterplatte 2 verbunden.
Die Kontaktstifte 1 weisen einen ersten schulterartigen Anschlag 4 auf. Dieser erste schulterartige Anschlag 4 dient ausschließlich zum Einpressen in die Leiterplatte 2 und nicht zur Begrenzung der Einpresstiefe in die Leiterplatte 2, als Maximalanschlag. Zugleich dient der schulterartige Anschlag 3 zur Aufnahme des Kontaktstiftes 1 in das Werkzeug, welches selbigen in die Leiterplatte 2 einpresst. Weiterhin weist der Kontaktstift 1 einen zweiten schulterartigen Anschlag 5 auf. Dieser zweite schulterartige Anschlag 5 ist in vorteilhafter Weise um 90 Grad zum ersten schulterartigen Anschlag 4, entweder in horizontaler oder vertikaler Richtung, gedreht angeordnet. Dieser zweite schulterartige Anschlag 5 dient zur weiteren Fixierung des Kontaktstiftes 1. Um den Kontaktstift 1 vor mechanischen Belastungen, insbesondere die vordefinierte Stelle 3 auf der Leiterplatte 2, auch Einpresszone genannt, vor mechanischen Zug- oder Druckbewegungen, welche auf den Kontaktstift 1 einwirken, zu schützen, wird über den zweiten schulterartigen Anschlag 5 eine Stütze 6 arretiert. Diese Stütze 6 fixiert den Kontaktstift 1 und nimmt Kräfte mechanischer Art auf und kompensiert diese Kräfte, welche auf den Kontaktstift 1 einwirken. In vorteilhafter Weise ist die Stütze 6 derartig ausgestaltet, dass sie mit dem zweiten schulterartigen Anschlag 5 eine formschlüssige Verbindung eingeht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein dritter schulterartiger Anschlag 7 am Kontaktstift 1 vorhanden, welcher ebenfalls zur mechanischen Arretierung dient. In vorteilhafter Weise greift die Stütze 6 formschlüssig mechanisch zwischen den zweiten schulterartigen Anschlag 5 und den dritten schulterartigen Anschlag 7 ein und stützt somit den Kontaktstift 1. Die Stütze 6 ist ein Teil eines Gehäuses, in welches die Leiterplatte 2 und die Kontaktstifte 1 eingebracht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stütze 6 derartig ausgestaltet, dass sie zugleich mehrere Kontaktstifte 1 umschließt und somit eine Abstützung von mehreren Kontaktstiften 1 ermöglicht. Die Stütze 6 dient insbesondere dazu, um den Kontaktstift 1 und insbesondere die vordefinierte Stelle 3 und die Einpresszone, in welche der Kontaktstift 1 eingepresst ist, vor mechanischen Belastungen zu sichern. Häufig sind die Kontaktstifte 1 Teil einer Steckerleiste oder eines Steckers und bei Aufstecken des Steckers oder Abnehmen des Steckers wirken mechanische Kräfte auf den Kontaktstift 1 ein. Durch die Stütze 6 wird dieser mechanischen Belastungen vorgebeugt, indem die mechanischen Kräfte, in 1 und 2 beispielhaft in horizontal wirkender Richtung, kompensiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Stütze 8 vorhanden, welche die Kräfte, welche in vertikaler Richtung wirken, vom Kontaktstift ebenfalls kompensieren.
In 2 ist ein vergrößerter Aufschnitt zu 1 dargestellt. Hierbei ist insbesondere ersichtlich, dass die zweite Stütze 8 den Kontaktstift 1 formschlüssig zumindest teilweise umschließt. Insoweit nimmt die zweite Stütze 8 weitgehend vertikal einwirkende mechanische Kräfte, welche auf den Kontaktstift 1 einwirken auf und vermeidet, dass diese auf die vordefinierte Stelle 3 übertragen werden.
In 3 und 4 ist ein größerer Abschnitt des Bauteiles, in welchem sich die Leiterplatte 2 und der Kontaktstift 1 befinden, dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, dass die Stützen 6 und 8 jeweils ein Teil eines Gehäuses G sind, welches den Kontaktstift 1 und die Leiterplatte 2 umschließt. In vorteilhafter Weise sind die Kontaktstifte 1 und die Leiterplatte 2 Teil eines Steckers. Dies ist vorteilhaft in 5 dargestellt. Dort ist insbesondere ersichtlich, dass die Stütze 6 auch in der Weise ausgestaltet ist, dass in den Kontaktstift 1 Durchbrüche 9 eingearbeitet sind, durch welche formschlüssig die Stütze 6 durchgreift. Die Stütze 6 wird zugleich, aber nicht notwendigerweise, auf der Leiterplatte 2 abgestützt. Durch diese zweifache Abstützung des Kontaktstiftes 1 über die Stütze 6 werden weitgehend mechanisch einwirkende Kräfte durch An- oder Abstecken eines Steckers, dessen Teil der Kontaktstift 1 ist, vermieden.
In 6 bis 10 sind diverse Ausführungsformen des Kontaktstiftes 1 dargestellt. In 6 ist ein um 90 Grad abgewinkelter Kontaktstift dargestellt, der einen ersten schulterartigen Anschlag 4 und einen zweiten schulterartigen Anschlag 5 aufweist. Der Kontaktstift 1 ist in vorteilhafter Weise zwischen dem ersten schulterartigen Anschlag 4 und dem zweiten schulterartigen Anschlag 5 um 90 Grad gebogen. Der Kontaktstift 1 weist im Weiteren eine Spitze 11 auf, welche vorzugsweise pyramidenförmig ausgestaltet ist und ein gutes Eindringen und eine Arretierung des Kontaktstiftes 1 beim Einpressen in die auf der Leiterplatte 2 hierfür vorgesehenen Stellen 3 ermöglicht. Im Weiteren weist der Kontaktstift 1 Ausbuchtungen 10 auf, welche in der Bohrung der Leiterplatte 2, welche durchkontaktiert ist, und in welche der Kontaktstift 1 eingepresst wird, eine Kontaktierung des Kontaktstiftes 1 in elektrischer Weise optimal ermöglicht.
In 7 ist in Erweiterung und vorteilhafter Ausgestaltung zum Kontaktstift 1 nach 6 ein dritter schulterartiger Anschlag 7 vorgesehen. Dieser dritte schulterartige Anschlag 7 dient dazu, dass die Stütze 6 zwischen dem dritten schulterartigen Anschlag 7 und dem zweiten schulterartigen Anschlag 5 mechanisch geführt werden kann und eine formschlüssige mechanische Arretierung zwischen der Stütze 6 und dem Kontaktstift 1 ermöglicht wird. Insoweit wird ein mögliches Spiel zwischen dem Kontaktstift 1 und der Stütze 6 vermieden, da die Stütze 6 formschlüssig zwischen den schulterartigen Anschlägen 5 und 7 eingeführt wird. Zugleich dient der schulterartige Anschlag 7 und der schulterartige Anschlag 5 zu einer mechanischen Aufnahme der Stütze 6, so dass auf den Kontaktstift 1 einwirkende Kräfte sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung kompensiert werden bzw. durch die Stütze 6 aufgenommen werden. Es werden aber auch Drehmomente durch die Stütze 6 kraftvermittelnd aufgenommen und somit eine Entlastung der vordefinierten Stelle 3 der Leiterplatte 2, in welche der Kontaktstift 1 eingepresst ist, vermieden
In 8 und 9 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Kontaktstiftes 1 ersichtlich. Der Kontaktstift 1 nach 8 weist einen Durchbruch 9 auf, welche dazu dienen, dass die erste Stütze 6 durch diese hindurchgeführt wird. Der Kontaktstift 1 nach 9 weist hingegen zwei Durchbrüche 9a und 9b auf, welche ebenfalls dazu dienen, dass eine Stütze durch mindestens einer der Durchbrüche 9a und/oder 9b hindurchgeführt wird.
Durch diese Hindurchführung wird zugleich eine Belastung vom Kontaktstift 1 vertikaler wie auch horizontaler Kraftrichtung von der Stütze übernommen und der Kontaktstift 1 entlastet. Besonders vorteilhaft ist der Durchbruch 9 auch im Anwickelungsbereich A, da dort durch die Stütze 6 sowohl in vertikaler wie in horizontaler Richtung Kräfte kompensiert.
In 10 ist ein weiterer Kontaktstift 1 dargestellt, welcher jeweils drei Kontaktspitzen 10 aufweist sowie zwei Durchbrüche 9a und 9b. Um höhere Ströme aufnehmen zu können und zugleich eine Überhitzung oder starke Erwärmung der Kontaktstifte 1 zu vermeiden, muss eine größere Kontaktfläche zwischen der Leiterplatte 2 bzw. der dort vorgesehenen Stelle 3 und dem Kontaktstift 1 vorhanden sein. Somit können über diese Stelle größere Ströme fließen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Kontaktstift 1 als „dreibeiniger" Kontaktstift ausgeführt ist.

Claims

Lötfreie elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstift (1) und einer Leiterplatte (2), wobei der Kontaktstift (1) in die Leiterplatte (2) an einer vordefinierten Stelle (3) der Leiterplatte (2) eingepresst wird und eine Begrenzung der Einpresstiefe durch einen ersten schulterartigen Anschlag (4), der am Kontaktstift (1) ausgeformt ist, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter schulterartiger Anschlag (5) am Kontaktstift (1) vorgesehen ist, und eine erste Stütze (6), welche mechanisch den Kontaktstift (1) zumindest am zweiten schulterartigen Anschlag (5) fixiert, den Kontaktstift (1) sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung stützt.
Lötfreie elektrische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Stelle (3) die Einpresszone ist.
Lötfreie elektrische Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (1) einen dritten schulterartigen Anschlag (7) aufweist, welcher von einer zweiten Stütze (8) abgestützt ist.
Lötfreie elektrische Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stütze (6) formschlüssig mechanisch zwischen dem zweiten schulterartigen Anschlag (5) und dem dritten schulterartigen Anschlag (7) eingreift.
Lötfreie elektrische Verbindung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stütze (6) ein Teil eines Gehäuses (G), in welchem die Leiterplatte (2) und die Kontaktstifte (1) liegen, ist.
Lötfreie elektrische Verbindung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stütze (6) mehrere Kontaktstifte (1) umschließt.
Lötfreie elektrische Verbindung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Stütze (8) als Teil des Gehäuses (G) vorgesehen ist, welche den Kontaktstift (1) zumindest teilweise formschlüssig umschließt.
Lötfreie elektrische Verbindung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stütze (6) durch zumindest einen Durchbruch (9) des Kontaktstifts (1) greift und einen Abstützpunkt auf der Leiterplatte (2) hat, der unterhalb des Durchbruchs (9) auf der Leiterplatte (2) liegt.
Kontaktstift (1) mit einer pyramidenförmigen Spitze (11) und einer Ausformung (10) zum Einpressen in eine Leiterplatte (2) an dafür vorgesehenen Stellen (3) mit einem ersten schulterartigen Anschlag (5) dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter schulterartiger Anschlag (7) vorhanden ist, der zum ersten schultigerartigen Anschlag (4) um 90° Grad versetzt angeordnet ist und zur formschlüssigen Aufnahme einer ersten Stütze (6) zwischen dem ersten und zweiten schulterartigen Anschlag (4, 7) dient.
Kontaktstift (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter schulterartiger Anschlag (7) vorhanden ist um eine Stütze zwischen dem dritten schulterartigen Anschlag (7) und dem zweiten schulterartigen Anschlag (5) mechanisch zu führen formschlüssig aufzunehmen.
Kontaktstift (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (1) mindestens einen Durchbruch (9) auf durch welchen die erste Stütze (6) hindurchgreift.
Kontaktstift (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (9) einen Anwinkelungsbereich (A) aufweist, in welchem der Kontaktstift eine Biegung von 90° Grad aufweist und der Durchbruch (9) in Anwinkelungsbereich (A) des Kontaktstiftes (1) liegt.