DE102010032301B4

DE102010032301B4 - Prüfnormal und Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102010032301B4
Application number: DE102010032301.2A
Authority: DE
Inventors: Hermann Eicher; Matthias Wildschütte
Original assignee: ept GmbH
Current assignee: ept GmbH
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: DE102010032301A1

Abstract

Prüfnormal mit einer Prüf-Ausnehmung (8), in die ein Kontaktstift (10) einpressbar ist, wobei der Kontaktstift (10) zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ist, und wobei das Prüfnormal und die Prüf-Ausnehmung (8) nicht elastisch verformbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Prüf-Ausnehmung (8) zumindest abschnittsweise der Form des nicht verformten Kontaktstiftes (10) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfnormal gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Prüfvorrichtung mit einem entsprechenden Prüfnormal.
Eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstift und beispielsweise einer Leiterplatte kann mit Einpresstechnik hergestellt werden. Dabei wird der Kontaktstift, der meistens eine elastische Einpresszone hat, in eine Ausnehmung der Leiterplatte eingeführt. Die Ausnehmung ist meistens eine kreiszylindrische Bohrung.
Derartige Verbindungen mit Einpresstechnik zeigen die EP 1 755 195 A1 , DE 10 2006 057 143 A1 , DE 10 2009 008 118 A1 und die DE 20 2009 009 933 U1 .
Für die Prüfung des mechanischen Verhaltens des Kontaktstiftes bzw. seiner Einpresszone und der Bohrung beim Einpressvorgang ist aus der Druckschrift DE 10 2006 003 359 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die Einpresskraft optimiert wird.
Weiterhin werden gemäß dem Stand der Technik für die Prüfung (z.B. der maximalen Einpresskraft des Kontaktstiftes in die Bohrung) genormte Leiterplatten verwendet.
Nachteilig an derartigen Prüfungen ist, dass diese Leiterplatten in unterschiedlichen Verfahren beschichtet werden und auf Grund von Fertigungstoleranzen unterschiedliche Bohrungs-Durchmesser und -längen haben. Die Eigenschaftsunterschiede führen zu unerwünschten Streuungen beim Einpress-Vorgang. Damit sind die Ergebnisse nicht sehr präzise.
Weiterhin ist nachteilig, dass sich die Geometrie der Bohrung beim Einpress-Vorgang insbesondere am Bohrungseingang verändert. Daher kann jede Bohrung bei dieser Art der Prüfung nur einmal verwendet werden. Die Bohrung passt sich zunächst der Form einer Einpresszone am Kontaktstift an. Erst anschließend kommt es zur Verformung an der Geometrie der Einpresszone des Kontaktstiftes.
Bekannt ist weiterhin die Verwendung von Prüfnormalen mit metallischen Bohrungen hoher Festigkeit mit einfachen Einführschrägen- oder Radien. Diese Bohrungen können sich auf Grund ihrer hohen Festigkeit aber nicht an die komplexe Kontur der Einpresszone des Kontaktstiftes anpassen. Der simulierte Einpressvorgang bildet die Realität somit nicht genau ab.
Dem entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Prüfnormal zu schaffen, das den Füge- bzw. Einpressvorgang eines Kontaktstiftes in eine Ausnehmung einer Leiterplatte wiederholbar und mit optimaler Genauigkeit simuliert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Prüfnormal mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Das erfindungsgemäße Prüfnormal hat eine Prüf-Ausnehmung, in die ein Kontaktstift einpressbar ist, wobei der Kontaktstift zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ist, und wobei das Prüfnormal und die Prüf-Ausnehmung nicht elastisch verformbar sind. Die Form der Prüf-Ausnehmung entspricht zumindest abschnittsweise der Form des nicht verformten Kontaktstiftes. Damit ist ein Prüfnormal geschaffen, das den Füge- bzw. Einpressvorgang eines Kontaktstiftes in eine Ausnehmung einer Leiterplatte wiederholbar und mit optimaler Genauigkeit simuliert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Prüfnormals dient zum Simulieren eines Einpressvorgangs des Kontaktstiftes in eine - vorzugsweise zylindrische - Ausnehmung einer Leiterplatte. Dabei ist das Material des Kontaktstiftes härter, als ein Material das die Ausnehmung der Leiterplatte umgibt. Die Form der Prüf-Ausnehmung entspricht zumindest abschnittsweise etwa einer Form der Ausnehmung der Leiterplatte, wenn der Kontaktstift darin eingepresst ist. Somit entspricht die Geometrie der Ausnehmung des erfindungsgemäßen Prüfnormals nicht der Bohrung der zu simulierenden Leiterplatte. Damit ist der Füge- bzw. Einpressvorgang eines Kontaktstiftes in eine Ausnehmung einer Leiterplatte wiederholbar und optimal simuliert.
Bei einem besonders bevorzugten Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Prüfnormals hat der Kontaktstift eine Einpresszone, die elastisch verformbar ist. Diese wird vorzugsweise durch eine Vergrößerung des Querschnitts des Kontaktstiftes und durch eine im Bereich der Vergrößerung angeordnete Ausnehmung gebildet. Das beim simulierten Einpress-Vorgang ermittelte Verhalten der Einpresszone ist damit ausschließlich auf diesen selbst zu beziehen. Störeinflüsse der simulierten Leiterplatte sind auf ein Minimum reduziert.
Vorzugsweise ist das Material, das die Prüf-Ausnehmung des Prüfnormals umgibt, ein Hartmetall. Damit ist eine Verformung der Prüf-Ausnehmung weitgehend ausgeschlossen und die Simulation weiter optimiert.
Bei einem bevorzugten Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Prüfnormals hat die Einpresszone zumindest abschnittsweise einen rechteckigen Querschnitt. Dabei wird es bevorzugt, wenn auch die Prüf-Ausnehmung einen etwa rechteckigen Querschnitt hat. Damit ist die Simulation bei Einpresszonen mit rechteckigem Querschnitt optimiert.
Wenn dabei die Prüf-Ausnehmung von verschiedenen Körpern gebildet und begrenzt ist, lassen sich unterschiedliche Maße der Ausnehmung der Leiterplatte und unterschiedliche Härten des Materials der Ausnehmung und unterschiedliche Toleranzen der Ausnehmung der Leiterplatte durch variablen Montageabstand der Körper simulieren.
Fertigungstechnisch einfach ist es, wenn zumindest ein Körper - vorzugsweise zwei gegenüber liegende Körper - einen durch Drahterosion oder durch Laser- oder Elektronenstrahlschneiden geformten Bereich hat, der die Prüf-Ausnehmung begrenzt. Dies bietet auch hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Prüf-Ausnehmung.
Bei einer ersten Variante einer bevorzugten Weiterbildung hat das Prüfnormal zwei Hauptkörper zur Bildung von zwei kurzen Seiten der Prüf-Ausnehmung und zwei Zwischenkörper zur Bildung von zwei langen Seiten der Prüf-Ausnehmung. Dabei sind die beiden Zwischenkörper, die kleiner als die beiden Hauptkörper sind, zwischen den beiden Hauptkörpern angeordnet.
Bei einer zweiten Variante einer bevorzugten Weiterbildung hat das Prüfnormal zwei Hauptkörper zur Bildung von zwei langen Seiten der Prüf-Ausnehmung, und zwei Zwischenkörper zur Bildung von zwei kurzen Seiten der Prüf-Ausnehmung. Dabei sind die beiden Zwischenkörper, die kleiner als die beiden Hauptkörper sind, zwischen den beiden Hauptkörpern angeordnet.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung dient zum Prüfen von Einpressvorgängen eines (wie im Vorhergehenden beschriebenen) Kontaktstiftes in eine Ausnehmung. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung hat eine Einpressvorrichtung und ein Prüfnormal (wie im Vorhergehenden beschrieben).
Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Prüfnormals in einer perspektivischen Draufsicht;
2 Teile des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht;
3 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfnormals in einer Draufsicht; und
4 das erste und das zweite Ausführungsbeispiel in einer seitlichen geschnittenen Ansicht.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Prüfnormals in einer perspektivischen Draufsicht. Es besteht aus zwei Hauptkörpern 1, 2 und aus zwei Zwischenkörpern 4, 6, deren Oberflächen gemeinsam die Oberfläche einer (nicht gezeigten) zu simulierenden Leiterplatte nachbilden.
Zwischen den vier Körpern 1, 2, 4, 6 ist eine rechteckige Prüf-Ausnehmung 8 gebildet, die von den vier Körpern 1, 2, 4, 6 umfasst ist und von diesen gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Prüfnormal kann Teil einer (nicht näher gezeigten) Prüfvorrichtung sein. Diese hat eine (ebenfalls nicht näher gezeigte) Einpressvorrichtung, über die ein Kontaktstift 10 in die Prüf-Ausnehmung 8 eingeführt und eingepresst werden kann. Dabei wird ein Fügeverhalten des Kontaktstiftes 10 untersucht und insbesondere eine nötige (in 1 von oben nach unten gerichtete) Einpresskraft am Kontaktstift 10 ermittelt.
Die Prüf-Ausnehmung 8 hat zwei vergleichsweise lange Seiten, die von jeweils einem Zwischenkörper 4, 6 gebildet sind, und zwei vergleichsweise kurze Seiten, die jeweils von einem Hauptkörper 1, 2 gebildet sind.
2 zeigt den Hauptkörper 1 und den Zwischenkörper 4, wobei die beiden anderen Körper 2, 6 nicht dargestellt sind. Der Hauptkörper 1 ist über einen Führungsabschnitt 1a in einer Nut 12a eines Rahmens 12 geführt und gehalten. Der Hauptkörper 1 hat entlang von Anlagebereichen zu den beiden Zwischenkörpern 4, 6 und insbesondere entlang der von ihm gebildeten kurzen Seite der Prüf-Ausnehmung 8 eine spezielle Formgebung bzw. ein Profil 13a. Das Profil 13a entspricht einer Formgebung an einer daran anliegenden Außenwandung einer Einpresszone 14 des Kontaktstiftes 10. Dem entsprechend hat der Hauptkörper 2 (vgl. 1) entlang von Anlagebereichen zu den beiden Zwischenkörpern 4, 6 und insbesondere entlang der von ihm gebildeten kurzen Seite der Prüf-Ausnehmung 8 eine spezielle Formgebung bzw. ein Profil 13b (vgl. 4). Die Profile 13a, 13b entsprechen einer Formgebung einer jeweils daran anliegenden Außenwandung einer Einpresszone 14 des Kontaktstiftes 10.
3 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfnormats in einer Draufsicht. Die Prüf-Ausnehmung 8 entspricht derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 und 2, wobei die beiden jeweils mit einem Profil 113a, 113b versehenen kurzen Seiten der Prüf-Ausnehmung 8 von zwei Zwischenkörpern 104, 106 gebildet sind, während die beiden nicht profilierten Seiten in der Prüf-Ausnehmung 8 von zwei Hauptkörpern 101, 102 gebildet sind. Bezüglich ihrer Flächenerstreckung sind die vier Körper 101, 102, 104, 106 des zweiten Ausführungsbeispiels mit den Körpern 1, 2, 4, 6 des ersten Ausführungsbeispiels vergleichbar.
Die Körper 1, 2, 4, 6 bzw. 101, 102, 104, 106 sind aus Hartmetall gefertigt. Die Profile 13a und 13b der Hauptkörpers 1 und 2 bzw. die Profile 113a und 113b der Zwischenkörper 104 und 108 werden durch Drahterosion oder durch Laser- oder Elektronenstrahlschneiden gefertigt.
4 zeigt in einem Querschnitt je nach Betrachtungsweise entweder die beiden Hauptkörper 1, 2 mit den beiden Profilen 13a, 13b des ersten Ausführungsbeispiels oder die beiden Zwischenkörper 104, 106 mit den beiden Profilen 113a, 113b des zweiten Ausführungsbeispiels. Die Formgebung der Profile 13a, 13b bzw. 113a, 113b entspricht - wie zuvor erwähnt - der Formgebung derjenigen Außenwandungen der Einpresszone 14 des Kontaktstiftes 10 (vgl. 2), die beim Einpressen mit den Profilen 13a, 13b bzw. 113a, 113b in Anlage geraten.
Damit ist das erfindungsgemäße Prüfnormal derart vorgeformt, wie eine entsprechend weiche Leiterplatte geformt wird, wenn die vergleichsweise harte Einpresszone 14 in eine ihrer Ausnehmungen gepresst wird. Somit kann mit einer Prüfvorrichtung, die das erfindungsgemäße Prüfnormal aufweist, das Einpressverhalten des Kontaktstiftes 10 simuliert werden.
Offenbart ist ein Prüfnormal zum Simulieren eines Einpressvorgangs eines Kontaktstiftes in eine nicht zur Erfindung gehörenden Ausnehmung einer Leiterplatte, wobei das Prüfnormal eine Prüf-Ausnehmung hat, in die der Kontaktstift einpressbar ist. Dabei ist der Kontaktstift zumindest abschnittsweise elastisch verformbar, während das Prüfnormal und insbesondere die Prüf-Ausnehmung nicht elastisch verformbar sind. Die Form der Prüf-Ausnehmung entspricht zumindest abschnittsweise der Form des nicht verformten Kontaktstiftes
Bezugszeichenliste

1, 2; 101, 102: Hauptkörper
1a: Führungsabschnitt
4, 6; 104, 106: Zwischenkörper
8: Prüf-Ausnehmung
10: Kontaktstift
12: Rahmen
12a: Nut
13a, 13b; 113a, 113b: Profil
14: Einpresszone

Claims

Prüfnormal mit einer Prüf-Ausnehmung (8), in die ein Kontaktstift (10) einpressbar ist, wobei der Kontaktstift (10) zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ist, und wobei das Prüfnormal und die Prüf-Ausnehmung (8) nicht elastisch verformbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Prüf-Ausnehmung (8) zumindest abschnittsweise der Form des nicht verformten Kontaktstiftes (10) entspricht.
Prüfnormal nach Anspruch 1, zum Simulieren eines Einpressvorgangs des Kontaktstiftes (10) in eine Ausnehmung einer Leiterplatte, wobei ein Material des Kontaktstiftes (10) härter ist, als ein Material, das die Ausnehmung der Leiterplatte umgibt, und wobei die Form der Prüf-Ausnehmung (8) zumindest abschnittsweise etwa einer Form der Ausnehmung der Leiterplatte entspricht, wenn der Kontaktstift (10) darin eingepresst ist.
Prüfnormal nach Anspruch 1, wobei ein Matetrial, das die Prüf-Ausnehmung (8) umgibt, ein Hartmetall ist.
Prüfnormal nach Anspruch 1, wobei eine Einpresszone (14) zumindest abschnittsweise einen rechteckigen Querschnitt hat, und wobei die Prüf- Ausnehmung (8) einen etwa rechteckigen Querschnitt hat.
Prüfnormal nach Anspruch 4, wobei die Prüf-Ausnehmung (8) von verschiedenen Körpern gebildet und begrenzt ist.
Prüfnormal nach Anspruch 5, wobei zumindest ein Körper einen durch Drahterosion oder durch Laser- oder Elektronenstrahlschneiden geformten Bereich hat, der die Prüf-Ausnehmung (8) begrenzt.
Prüfnormal nach Anspruch 5 mit zwei Hauptkörpern (1, 2) zur Bildung von zwei kurzen Seiten der Prüf-Ausnehmung (8), und mit zwei Zwischenkörpern (4, 6) zur Bildung von zwei langen Seiten der Prüf-Ausnehmung (8), wobei die beiden Zwischenkörper (4, 6) kleiner sind, als die beiden Hauptkörper (1, 2), und wobei die beiden Zwischenkörper (4, 6) zwischen den beiden Hauptkörpern (1, 2) angeordnet sind.
Prüfnormal nach Anspruch 5 mit zwei Hauptkörpern (101, 102) zur Bildung von zwei langen Seiten der Prüf-Ausnehmung (8), und mit zwei Zwischenkörpern (104, 106) zur Bildung von zwei kurzen Seiten der Prüf-Ausnehmung (8), wobei die beiden Zwischenkörper (104, 106) kleiner sind, als die beiden Hauptkörper (101, 102), und wobei die beiden Zwischenkörper (104, 106) zwischen den beiden Hauptkörpern (101, 102) angeordnet sind.
Prüfvorrichtung zum Prüfen von Einpressvorgängen eines Kontaktstiftes (10) in eine Ausnehmung mit einer Einpressvorrichtung und mit einem Prüfnormal gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.