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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sockel für ein Schaltkreisbauteil und eine Verwendung des Sockels.
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Unter dem Begriff Schaltkreisbauteil werden insbesondere Transistoren, integrierte Schaltkreise, Mikroprozessoren oder eine elektronische Schaltung, jeweils innerhalb eines Bauteils bzw. Gehäuses verstanden. Integrierte Schaltkreise werden auch als IC bezeichnet, wobei die Abkürzung ”IC” für ”integrated circuit” steht. Ein Schaltkreisbauteil kann insbesondere jegliche Art sogenannter ”embedded electronic” umfassen bzw. deren Bestandteil sein.
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Nach der Herstellung können Schaltkreisbauteile lösbar oder unlösbar mit einer Leiterplatte verbunden bzw. kontaktiert werden. Eine unlösbare Verbindung kann beispielsweise durch Löten erfolgen. In vielen Fällen ist jedoch eine lösbare Verbindung mit der Leiterplatte bevorzugt, insbesondere wenn das Schaltkreisbauteil auf der Leiterplatte wiederholt ausgetauscht werden soll. Die ist beispielsweise der Fall, wenn das Schaltkreisbauteil nach der Herstellung auf seine Funktionsfähigkeit geprüft werden soll. Hierzu wird das Schaltkreisbauteil mit einer Prüfleiterplatte temporär verbunden und auch testweise betrieben, um zu prüfen, ob vorgegebene elektrische Kontakte und Funktionen des Schaltkreisbauteils vorhanden sind.
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Die Prüfung des Schaltkreisbauteils kann sowohl manuell als auch automatisiert in Prüfautomaten stattfinden. Dabei darf das Schaltkreisbauteil durch die Prüfung, beispielsweise durch das Kontaktieren und Dekontaktieren mittels des Sockels, nicht beschädigt werden. Insbesondere dürfen die Kontakte des Schaltkreisbauteils keiner mechanischen Überbeanspruchung ausgesetzt werden, welche zu einem Verbiegen der Kontakte oder zu einer Schädigung des Gehäuses des Schaltkreisbauteils führt.
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Die Druckschrift
DE 26 17 186 A1 offenbart einen elektrischen Schalter, dessen Schaltergehäuse ein Basisteil aufweist, in welches die den Schaltermechanismus ausbildenden Kontakte eingegossen sind, ein Betätigungsorgan, mit welchem die Kontakte des Schalters geöffnet und geschlossen werden können sowie ein Abdeckungsteil, welches an dem Basisteil befestigbar ist, um das Gehäuse des Schalters zu schließen.
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Die Druckschrift
DE 32 34 095 A1 offenbart einen Montagesockel für elektronische Bauteile mit zahlreichen Anschlußstiften, welche einen Sockelkörper aufweist, der eine mittels eines Profilelements betätigbare, seitwärts verschiebliche Platte aufweist, mittels welcher die Federkontakte aus ihrer in Anlage mit den Anschlußstiften
1 eingesteckten elektronischen Bauteils befindlichen Stellung in eine Freigabestellung zurückbiegbar sind.
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Die Druckschrift
DE 92 14 356 U1 offenbart einen Testsockel, mit einer Bauteilaufnahme, in welcher ein Schaltkreisbauteil ohne Kraftaufwand einsetzbar ist, wobei der Testsockel einen Kniehebelmechanismus aufweist, welcher eine Vielzahl von elektrischen Kontaktelementen biegt, um die Kontaktelemente mit den zugeordneten Kontakten des Schaltkreisbauteils zu kontaktieren.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sockel bereitzustellen, welcher eine schnelle und schonende Handhabung von Schaltkreisbauteilen ermöglicht und eine sichere temporäre elektrische Verbindung zu Leiterplatten herstellt.
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Diese Aufgabe wird durch den Sockel gemäß Anspruch 1 sowie die Verwendung des Sockels gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Sockel gemäß einem Aspekt
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Sockel für ein Schaltkreisbauteil mit Kontakten, wobei der Sockel umfaßt:
- – eine Bauteilaufnahme, die ausgelegt ist, das Schaltkreisbauteil in einer Offenposition des Sockels entlang einer Einführrichtung E aufzunehmen, wobei die Bauteilaufnahme Durchtrittsöffnungen aufweist und wobei jeder Kontakt des Schaltkreisbauteils im wesentlichen kraftfrei entlang der Einführrichtung E zumindest bereichsweise durch eine zugeordnete Durchtrittsöffnung durchführbar ist, um den Sockel in eine Anordnungsposition zu überführen;
- – eine Betätigungsvorrichtung, wobei die Bauteilaufnahme mittels der Betätigungsvorrichtung entlang einer Verlagerungsrichtung V relativ zu Kontaktelementen linear verlagerbar ist, um den Sockel von der Anordnungsposition in eine Betriebsposition zu überführen, und wobei jedes der Kontaktelemente in der Betriebsposition durch einen zugeordneten Kontakt des Schaltkreisbauteils elektrisch kontaktierbar und rückstellfähig verformbar ist.
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Vorteilhafterweise kann das Schaltkreisbauteil im wesentlichen kraftfrei in die Bauteilaufnahme des Sockels eingeführt werden, wenn der Sockel sich in der Offenposition befindet. Insbesondere unterbleibt ein frühzeitiges Kontaktieren einiger Kontakte des Schaltkreisbauteils mit Kontaktelementen des Sockels durch ein verkantetes bzw. schräges Einführen des Schaltkreisbauteils in die Bauteilaufnahme. Somit wird vorteilhafterweise auch das Entladen statischer Elektrizität über die Kontakte des Schaltkreisbauteils vermieden, so daß weiter vorteilhafterweise die Zerstörung des Schaltkreisbauteils aufgrund der Entladung der Elektrizität vermieden wird. Weiter vorteilhafterweise wird eine mechanische Belastung der Kontakte des Schaltkreisbauteils während des Einführens entlang der Einführrichtung E in die Bauteilaufnahme vermieden, so daß ein Verbiegen bzw. Abbrechen der Kontakte des Schaltkreisbauteils beim Einführen in die Bauteilaufnahme des Sockels vermieden wird.
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Die Bauteilaufnahme kann zumindest bereichsweise als Ausnehmung bzw. Vertiefung ausgebildet sein, so daß ein Gehäuse des Schaltkreisbauteils zumindest bereichsweise durch die Bauteilaufnahme aufgenommen bzw. umschlossen werden kann. Insbesondere kann die Bauteilaufnahme formkongruent zu dem aufzunehmenden Schaltkreisbauteil ausgebildet sein, so daß vorteilhafterweise lediglich ein vorbestimmtes Schaltkreisbauteil bzw. ein vorbestimmter Typ von Schaltkreisbauteilen entlang der Einführrichtung E in die Bauteilaufnahme einführbar ist. Es versteht sich jedoch, daß die Bauteilaufnahme auch als im wesentlichen ebene Fläche bzw. Oberfläche des Sockels ausgebildet sein kann, so daß Schaltkreisbauteile mit beliebig geformten Gehäusen an der Bauteilaufnahme anordenbar sind.
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Die Bauteilaufnahme umfaßt zumindest eine Durchtrittsöffnung, bevorzugt eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, durch welche jeweils entlang der Einführrichtung E der Kontakt bzw. die Kontakte des Schaltkreisbauteils einführbar bzw. durchführbar ist bzw. sind. Da das Einführen bzw. Durchführen der Kontakte des Schaltkreisbauteils im wesentlichen kraftfrei erfolgen soll, ist der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen zweckmäßigerweise größer als der Durchmesser des zugeordneten Kontaktes des Schaltkreisbauteils, welcher durch die Durchtrittsöffnung hindurchgeführt werden soll. Dadurch kann vorteilhafterweise ein voll umfänglicher Reibschluß des Kontakts mit der Wandung der Durchtrittsöffnung vermieden werden, so daß eine geringe Reibung nur für den Fall auftritt, daß der Kontakt während des Einführens des Schaltkreisbauteils gegen die Wandung der Durchtrittsöffnung gedrückt wird. Da die Kontaktfläche zwischen dem Kontakt des Schaltkreisbauteils und der Wandung der Durchtrittsöffnung jedoch gering ist, kann das Einführen des Schaltkreisbauteils entlang der Einführrichtung E im wesentlichen kraftfrei erfolgen. Dabei kann der Begriff ”im wesentlichen kraftfrei” bedeuten, daß die zum Einführen des Schaltkreisbauteils in die Bauteilaufnahme benötigte Kraft kleiner als 0,1 N, bevorzugt kleiner als 0,01 N, ist. Insbesondere kann das Schaltkreisbauteil entlang der Einführrichtung E kraftfrei in die Bauteilaufnahme eingeführt werden, wenn alle Kontakte des Schaltkreisbauteils während des Einführens in die Bauteilaufnahme konzentrisch mit den Durchtrittsöffnungen der Bauteilaufnahme angeordnet sind, so daß keine Reibung zwischen den Kontakten und den Wandungen der Durchtrittsöffnungen auftritt.
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Die Bauteilaufnahme ist zumindest bereichsweise aus einem Polymer ausgebildet, insbesondere in dem die Durchtrittsöffnungen umgebenden Bereich. Bevorzugt kann die Bauteilaufnahme aus einem Polyetheretherketon (PEEK), einem Polyvinylchlorid (PVC), einem Polyethylen (PE), einem Polypropylen (PP), einem Polycarbonat (PC) bzw. ABS bestehen. Vorteilhafterweise weisen Polymere eine geringe Gleitreibung gegenüber Metallen auf, so daß die Reibung zwischen den Wandungen der Durchtrittsöffnungen und den zugeordneten Kontakten des Schaltkreisbauteils vorteilhafterweise vermindert ist. Um ein Einführen der Kontakte des Schaltkreisbauteils zu erleichtern, können die Durchtrittsöffnungen konisch ausgebildet sein, wobei sich der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen entlang der Einführrichtung E verjüngt.
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Nachdem das Schaltkreisbauteil entlang der Einführrichtung in die Bauteilaufnahme eingeführt ist, befindet sich der Sockel in der Anordnungsposition. Mit anderen Worten ist das zu kontaktierende Schaltkreisbauteil in der Anordnungsposition des Sockels bestimmungsgemäß durch die Bauteilaufnahme aufgenommen. Dabei sind die Kontakte des Schaltkreisbauteils durch die zugeordneten Durchtrittsöffnungen zumindest bereichsweise durchgetreten, so daß die Kontakte des Schaltkreisbauteils auf der Seite der Bauteilaufnahme zugänglich sind, welche dem Gehäuse des Schaltkreisbauteils gegenüberliegt bzw. entgegengesetzt ist, also dem Inneren des Sockels zugewandt ist. Die Kontakte des Schaltkreisbauteils ragen entlang der Einführrichtung E zweckmäßigerweise derart aus den Durchtrittsöffnungen der Bauteilaufnahme hervor, so daß die Kontakte des Schaltkreisbauteils mit zugeordneten Kontaktelementen des Sockels kontaktierbar sind. Bevorzugt ragen die Kontakte des Schaltkreisbauteils mehr als etwa 1 mm, bevorzugt mehr als etwa 2 mm, insbesondere mehr als etwa 4 mm, aus den Durchtrittsöffnungen der Bauteilaufnahme heraus. Jedoch erfolgt in der Anordnungsposition kein elektrischer Kontakt zwischen den Kontakten des Schaltkreisbauteils und den Kontaktelementen des Sockels. Insbesondere sind die Kontaktelemente des Sockels in der Anordnungsposition entlang einer Richtung senkrecht zur Einführrichtung, insbesondere entlang der Verlagerungsrichtung V, relativ zu den Durchtrittsöffnungen der Bauteilaufnahme und damit den Kontakten des Schaltkreisbauteils angeordnet, so daß kein elektrischer Kontakt zwischen den Kontakten des Schaltkreisbauteils und den Kontaktelementen des Sockels erfolgen kann.
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Durch die Betätigungsvorrichtung kann die Bauteilaufnahme entlang der Verlagerungsrichtung V relativ zu den Kontaktelementen verlagert werden. Durch die Verlagerung der Bauteilaufnahme entlang der Verlagerungsrichtung V ist der Abstand zwischen den Kontakten des Schaltkreisbauteils und der Kontaktelemente des Sockels verringerbar bis eine elektrische Kontaktierung erfolgt. Durch die Verlagerung der Betätigungsvorrichtung wird der Sockel von der Anordnungsposition in die Betriebsposition überführt. In der Betriebsposition ist jeder der Kontakte des Schaltkreisbauteils mit einem zugeordneten Kontaktelement des Sockels elektrisch kontaktiert. Weiter übt jeder der Kontakte des Schaltkreisbauteils einen Anpreßdruck auf das zugeordnete Kontaktelement aus, so daß die Kontaktelemente jeweils rückstellfähig verformt sind.
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Der Begriff ”rückstellfähig” im Sinne der Anmeldung bedeutet, daß das Kontaktelement durch das Einwirken einer Kraft verformbar ist, wobei sich die Verformung im wesentlichen vollständig zurückbildet, wenn die Kraft nicht mehr wirkt. Das heißt, daß das Kontaktelement nach dem Anlegen der äußeren Kraft durch die Kontakte des Schaltkreisbauteils im wesentlichen zu ihrer ursprünglichen Gestalt bzw. Position zurückkehren. Insbesondere umfaßt der Begriff ”rückstellfähig” eine elastische Verformbarkeit der Kontaktelemente. Insbesondere können die Kontaktelemente aus einem federnden Material ausgebildet sein, wie beispielsweise Federstahl, Messing, Kupfer und ähnliches.
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Um den Übergangswiderstand zwischen den Kontakten des Schaltkreisbauteils und den Kontaktelementen des Sockels zu minimieren, kann die Betätigungsvorrichtung ausgelegt sein, einen vorbestimmten Anpreßdruck über die Kontakte des Schaltkreisbauteils auf die zugeordneten Kontaktelemente auszuüben. Weiter bevorzugt sind die Kontaktelemente mit einer Kupferlegierung, einer Silberlegierung oder einer Goldlegierung plattiert bzw. galvanisiert, um den Übergangswiderstand weiter zu reduzieren und eine Korrosion der Kontaktelemente zu verhindern.
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Die Betriebsposition beschreibt ferner den Zustand des Sockels während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs. Mit anderen Worten ist das Schaltkreisbauteil in der Betriebsposition mit einer Leiterplatte verbunden, auf welcher sich der Sockel befindet. Mittels der Leiterplatte kann das Schaltkreisbauteil über den Sockel mit elektrischem Strom versorgt werden und eine Kommunikation kann von dem Schaltkreisbauteil über den Sockel zu weiteren elektrischen Bauteilen auf der Leiterplatte stattfinden.
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Vorzugsweise ist die Einführrichtung E im wesentlichen senkrecht zur Verlagerungsvorrichtung V orientiert. Vorteilhafterweise kann dadurch das Kontaktieren eines Kontaktes des Schaltkreisbauteils mit einem Kontaktelement des Sockels in der Anordnungsposition oder der Offenposition vermieden werden, da insbesondere ein zu tiefes Einführen des Kontaktes nicht zu einem Kontaktieren mit einem der Kontaktelemente führt. Diese sind im wesentlichen senkrecht von der Durchtrittsöffnung der Bauteilaufnahme beabstandet angeordnet. Der Begriff ”im wesentlichen senkrecht” umfaßt einen Winkel von etwa 75° bis 90°, bevorzugt von etwa 85° bis 90° und insbesondere eine exakte Rechtwinkligkeit.
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Vorzugsweise weist jedes der Kontaktelemente einen Biegebereich auf, welcher rückstellfähig biegbar ist und welcher sich im wesentlichen senkrecht zur Verlagerungsrichtung V erstreckt. Insbesondere kann sich der Biegebereich im wesentlichen entlang der Einführrichtung E erstrecken. Das rückstellfähige Biegen ist dabei eine besondere Ausführung der rückstellfähigen Verformbarkeit. Mit anderen Worten werden die Kontaktelemente beim Übergang des Sockels von der Anordnungsposition in die Betriebsposition im Biegebereich rückstellfähig gebogen. Die dazu notwendige Kraft wird mittels der Kontakte des Schaltkreisbauteils auf das jeweils zugeordnete Kontaktelement angelegt. Durch das rückstellfähige Biegen eines der Kontaktelemente wird eine Gegenkraft erzeugt, welche das Kontaktelement gegen den zugeordneten Kontakt des Schaltkreisbauteils preßt, wodurch der Übergangswiderstand zwischen beiden verringert wird.
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Vorzugsweise weist jedes der Kontaktelemente einen Kontaktbereich auf, welcher ausgelegt ist, mit einem zugeordneten Kontakt des Schaltkreisbauteils zu kontaktieren und welcher sich im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung V erstreckt. Insbesondere ist der Kontaktbereich des Kontaktelements nicht Teil des Biegebereichs. Insbesondere ist das Kontaktelement drahtförmig ausgebildet, wobei der Kontaktbereich die Stirnfläche des drahtförmigen Kontaktelementes umfaßt, wobei durch die Orientierung des Kontaktbereichs im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung V die Stirnfläche des Kontaktelements mit dem Kontakt des Schaltkreisbauteils elektrisch kontaktiert bzw. gegen dieses gepreßt wird.
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Besonders bevorzugt übt das Kontaktelement eine Anpreßkraft auf den zugeordneten Kontakt des Schaltkreisbauteils in einer Richtung senkrecht zur Einführrichtung E, insbesondere entgegen der Verlagerungsrichtung V, aus. Unter der Annahme, daß die elektrischen Kontakte des Schaltkreisbauteils im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind, kontaktiert jedes Kontaktelement des Sockels den zugeordneten Kontakt des Schaltkreisbauteils an der Zylindermantelfläche.
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Vorzugsweise weist jedes der Kontaktelemente einen Befestigungsbereich auf, um das Kontaktelement an einem Sockelkörper des Sockels zu befestigen, wobei der Befestigungsbereich mittels eines Isolationskörpers an dem Sockelkörper befestigt ist. Der Sockelkörper besteht vorzugsweise aus einem Polymer, wie beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) usw., so daß an sich eine elektrische Isolation zwischen den einzelnen Kontaktelementen, welche durch den Sockelkörper in Position gehalten werden, gegeben ist. Der Befestigungsbereich jedes Kontaktelements ist bevorzugt durch einen Isolationskörper umhüllt, wobei der Isolationskörper zumindest bereichsweise in dem Sockelkörper aufgenommen bzw. daran befestigt ist. Bevorzugt weist der Isolationskörper eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf als der Sockelkörper. Dies betrifft nicht nur den Ohm'schen Widerstand bezüglich einer Gleichspannung, sondern auch die Impedanz für eine Wechselspannung mit einer Frequenz größer als 1 MHz, bevorzugt größer als 10 MHz, und insbesondere größer als etwa 100 MHz. Vorteilhafterweise kann mittels des Isolationskörpers ein Übersprechen von Wechselstromsignalen zwischen den einzelnen Kontaktelementen gedämpft bzw. vermieden werden. Die Isolationskörper können beispielsweise aus einem Polymer bestehen, welches eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das Material des Sockelkörpers, oder aus einer Keramik oder einer amorph erstarrten Schmelze eines Silikats (Glas).
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Da insbesondere keramische Isolationskörper oder Isolationskörper aus Glas gegenüber einer mechanischen Beanspruchung empfindlich sind, ist die Betätigungsvorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, daß eine maximale mechanische Spannung im Bereich der Isolationskörper während des Übergangs von der Anordnungsposition in die Betriebsposition unterschritten wird. Da es insbesondere nicht möglich ist, einen Kontakt des Schaltkreisbauteils entlang der Einführrichtung E in der Offenposition bzw. der Anordnungsposition mit einem zugeordneten Kontaktelement mechanisch zu kontaktieren, wird eine Beschädigung des Kontaktelements bzw. des Isolationskörpers, mit welchem das Kontaktelement an dem Sockelkörper befestigt ist, vorteilhafterweise vermieden.
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Vorzugsweise weist die Betätigungsvorrichtung einen Exzenter auf, welcher mit der Bauteilaufnahme gekoppelt ist, also daß die Bauteilaufnahme mittels einer Drehung des Exzenters entlang der Verlagerungsrichtung V linear verlagerbar ist. Insbesondere ermöglicht der Exzenter lediglich die lineare Verlagerung entlang einer vorbestimmten Strecke entlang der Verlagerungsrichtung V. Der Exzenter ist bevorzugt an einer Achse befestigt, welche im Sockelkörper drehbar gelagert ist. Dabei kann der Exzenter als Kurvenscheibe oder als gebogener Bereich der Achse ausgebildet sein. Die Achse kann derart im Sockelkörper gelagert sein, daß eine Verlagerung der Achse entlang oder entgegen der Verlagerungsrichtung V gehemmt ist, während die Achse entlang einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung V in einem vorbestimmten Umfang verlagerbar bzw. beweglich ist. Beispielsweise kann die Achse in einer Spielpassung des Sockelkörpers gelagert sein, bevorzugt mit ihren gegenüberliegenden Enden. Die Spielpassung kann beispielsweise als Langloch ausgebildet sein, wobei die Längserstreckung des Langlochs bevorzugt senkrecht zur Verlagerungsrichtung V orientiert ist. Die Achse kann mit einem Hebel verbunden sein, wodurch ein Drehmoment auf die Achse ausübbar ist, um diese und den daran befestigten Exzenter zu drehen und die Bauteilaufnahme entlang der Verlagerungsrichtung V zu verlagern.
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Vorzugsweise ist die Bauteilaufnahme verschiebbar auf einem Bauteilaufnahmelager gelagert und wobei das Bauteilaufnahmelager zumindest einen Schlitz aufweist, welcher sich entlang der Verlagerungsrichtung erstreckt, und wobei jeder Durchtrittsöffnung ein Schlitz zugeordnet ist.
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Der zumindest eine Schlitz ist in dem Bauteilaufnahmelager derart ausgebildet bzw. angeordnet, daß die Durchtrittsöffnung entlang der Einführrichtung E gesehen mit dem Schlitz zur Deckung kommt. Um ein Feststecken eines der Kontakte des Schaltkreisbauteils mit dem Schlitz bzw. dem Bauteilaufnahmelager zu vermeiden, kann der zumindest eine Schlitz des Bauteilsaufnahmelagers eine Breite aufweisen, welche größer oder gleich dem Durchmesser der Durchtrittsöffnungen ist. Vorteilhafterweise wird eine Verlagerung bzw. ein Biegen des Kontaktes des Schaltkreisbauteils entlang einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung V durch die Wandungen des Schlitzes bzw. durch das Bauteilaufnahmelager verhindert, so daß die Kontakte des Schaltkreisbauteils vor einem Verbiegen geschützt sind.
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Verwendung gemäß einem Aspekt
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Sockels zum elektrischen Verbinden eines Schaltkreisbauteils mit einer Leiterplatte, wobei das Schaltkreisbauteil in der Offenposition des Sockels entlang der Einführrichtung E in die Bauteilaufnahme eingeführt wird, so daß jeder Kontakt des Schaltkreisbauteils zumindest bereichsweise durch eine zugeordnete Durchtrittsöffnung der Bauteilaufnahme durchgeführt wird, wobei anschließend die Bauteilaufnahme entlang einer Verlagerungsrichtung V relativ zu den Kontaktelementen linear verlagert wird, um den Sockel in die Betriebsposition zu überführen und wobei die Kontaktelemente in der Betriebsposition durch die zugeordneten Kontakte des Schaltkreisbauteils elektrisch kontaktiert werden.
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Vorzugsweise wird jeder der Kontakte des Schaltkreisbauteils mittels eines zugeordneten Isolationskörpers durch das Gehäuse des Schaltkreisbauteils geführt. Insbesondere weisen die Isolationskörper eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf als das Gehäusematerial des Schaltkreisbauteils. Insbesondere kann die elektrische Leitfähigkeit für Wechselspannung mit Frequenzen von mehr als etwa 1 MHz, bevorzugt mehr als etwa 10 MHz und insbesondere von mehr als etwa 100 MHz, kleiner sein als die elektrische Leitfähigkeit des Gehäusematerials des Schaltkreisbauteils. Beispielsweise können die Isolationskörper aus einem Polymer mit einer geringeren elektrischen Leitfähigkeit oder einem keramischen Material oder einem Glas bestehen. Vorteilhafterweise wird durch die Isolationskörper ein Übersprechen von Wechselspannungs- bzw. Wechselstromsignalen zwischen den einzelnen Kontakten des Schaltkreisbauteils gedämpft bzw. vermieden. Dadurch kann vorteilhafterweise eine bessere Signalqualität erreicht werden.
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Da insbesondere die Isolationskörper aus Keramik oder Glas empfindlich gegenüber einer mechanischen Überbeanspruchung sind, kann durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Sockels eine Beschädigung der Isolationskörper und damit des Schaltkreisbauteils vermieden werden. Die Kontakte des Schaltkreisbauteils ragen in der Regel entlang einer Richtung aus dem Gehäuse des Schaltkreisbauteils hervor, welche beim Einführen des Schaltkreisbauteils in die Bauteilaufnahme des Sockels parallel zur Einführrichtung E des Schaltkreisbauteils orientiert ist. Da das Einführen des Schaltkreisbauteils vorteilhafterweise kraftfrei erfolgen kann, werden die Kontakte bzw. die Isolationskörper des Schaltkreisbauteils beim Einführen in den Sockel bzw. beim Übergang in die Anordnungsposition mechanisch nicht beansprucht. Beim Übergang des Sockels von der Anordnungsposition in die Betriebsposition tritt nur eine vorbestimmte mechanische Belastung der Kontakte des Schaltkreisbauteils auf, welche durch die Rückstellkraft der zugeordneten Kontaktelemente des Sockels vorbestimmt ist. Dadurch kann vorteilhafterweise eine mechanische Überbeanspruchung der Kontakte bzw. der Isolationskörper des Schaltkreisbauteils vermieden werden.
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Figurenbeschreibung
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Sockels wird nachfolgend anhand begleitender Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Schnittansicht eines Sockels in der Offenposition,
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2 einen Schnitt durch die in 1 gezeigte Ausführungsform in der Offenposition,
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3 einen weiteren Schnitt durch die in 1 gezeigte Ausführungsform in der Anordnungsposition und
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4 den in 3 gezeigten Sockel in der Betriebsposition.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Sockels 1 für ein Schaltkreisbauteil (in den 3 und 4 gezeigt) in einer Offenposition. Die 2 zeigt einen Schnitt durch die in 1 gezeigte Ausführungsform des Sockels 1 in der Offenposition.
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Der Sockel 1 umfaßt eine Bauteilaufnahme 9, welche ausgelegt ist, das Schaltkreisbauteil in der Offenposition entlang einer Einführrichtung E zumindest bereichsweise aufzunehmen. Die Bauteilaufnahme 9 umfaßt eine Ausnehmung, so daß ein Schaltkreisbauteil mit einem Gehäuse, welches zu der Ausnehmungswandung 11 der Bauteilaufnahme 9 formkongruent ist, zumindest bereichsweise aufgenommen werden kann. Dabei kann das Schaltkreisbauteil zumindest bereichsweise mit der Ausnehmungswandung 11 der Bauteilaufnahme 9 in Formschluß gelangen. Die Bauteilaufnahme 9 weist in bzw. an ihrem Boden 13 eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 15 auf, wobei die Durchtrittsöffnungen 15 derart angeordnet sind, daß jeder Kontakt des Schaltkreisbauteils im wesentlichen kraftfrei entlang der Einführrichtung E zumindest bereichsweise durch eine zugeordnete Durchtrittsöffnung 15 durchführbar ist. Um das Einführen der Kontakte des Schaltkreisbauteils zu erleichtern, sind die Durchtrittsöffnungen 15 konisch ausgebildet, wobei sich der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen 15 entlang der Einführrichtung E verjüngt.
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Die Bauteilaufnahme 9 ist entlang einer Verlagerungsrichtung V verschiebbar auf einem Bauteilaufnahmelager 17 eines Sockelkörpers 19 gelagert. Mit anderen Worten weist der Boden 13 der Bauteilaufnahme 9 eine Seite auf, welche dem Schaltkreisbauteil zugewandt ist, und eine gegenüberliegende Seite, welche dem Bauteilaufnahmelager 17 zugewandt ist, und mit diesem zumindest bereichsweise mechanisch kontaktiert. Der mechanische Kontakt zwischen dem Boden 13 der Bauteilaufnahme 9 und dem Bauteilaufnahmelager 17 ist derart, daß der Boden 13 zumindest entlang der Verlagerungsrichtung V relativ zum Bauteilaufnahmelager 17 beweglich ist bzw. über das Bauteilaufnahmelager 17 gleiten kann.
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Das Bauteilaufnahmelager 17 weist bevorzugt zumindest einen Schlitz 21 auf, welcher sich entlang der Verlagerungsrichtung V erstreckt. Insbesondere ist jeder Durchtrittsöffnung 15 ein Schlitz 21 zugeordnet, wobei der Schlitz 21 in dem Bauteilaufnahmelager 17 derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, daß die Durchtrittsöffnung 15 entlang der Einführrichtung E gesehen mit dem Schlitz 21 zur Deckung kommt. Es versteht sich, daß die Schlitze 21 des Bauteilsaufnahmelagers 17 eine Breite aufweisen, welche größer oder gleich dem Durchmesser der Durchtrittsöffnungen 15 ist. Mit anderen Worten wird ein Kontakt des Schaltkreisbauteils, welcher durch eine Durchtrittsöffnung 15 hindurchgeführt wird, durch einen zugeordneten Schlitz 21 aufgenommen. Vorteilhafterweise wird eine Verlagerung bzw. ein Biegen des Kontaktes des Schaltkreisbauteils entlang einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung V durch die Wandungen des Schlitzes bzw. durch das Bauteilaufnahmelager 17 gehemmt. Um die einzelnen Kontakte des Schaltkreisbauteils voneinander elektrisch zu isolieren, ist das Bauteilaufnahmelager 17 zweckmäßigerweise aus einem elektrischen Isolator ausgebildet, bevorzugt aus einem Polymer.
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Der Sockel 1 weist weiter eine Betätigungsvorrichtung auf, mit welcher die Bauteilaufnahme 9 entlang der Verlagerungsrichtung V relativ zum Bauteilaufnahmelager 17 verlagert werden kann. Die Betätigungsvorrichtung umfaßt eine Achse 23, welche in einer Spielpassung 25 des Sockelkörpers 19 gelagert ist. Durch die Spielpassung 25 kann die Achse 23 gedreht und entlang einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung V linear verlagert werden. Mit der Achse 23 ist ein Exzenter (in 3 und 4 gezeigt) verbunden, welcher mit der Bauteilaufnahme 9 derart verbunden ist, daß durch Drehen der Achse 23 die Bauteilaufnahme 9 entlang der Verlagerungsrichtung V linear verlagert werden kann. Weiter ist die Achse 23 mit einem Hebel (nicht gezeigt) verbunden, durch dessen Betätigung ein Drehmoment auf die Achse 23 ausgeübt werden kann, um eine Verlagerung der Bauteilaufnahme 9 entlang der Verlagerungsrichtung V zu bewirken.
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Mittels des Sockelkörpers 19 ist eine Vielzahl von Kontaktelementen 27 aufgenommen, wobei die Anzahl der Kontaktelemente 27 bevorzugt der Anzahl der Durchtrittsöffnungen 15 entspricht, so daß jeder Durchtrittsöffnung 15 ein einziges Kontaktelement 27 zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist ein Kontakt eines Schaltkreisbauteils, welcher durch eine der Durchtrittsöffnungen 15 durchgeführt ist, mit genau einem zugeordneten Kontaktelement 27 elektrisch kontaktierbar.
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In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist jedes der Kontaktelemente 27 einen Kontaktbereich 27a, einen Biegebereich 27b, einen Befestigungsbereich 27c und einen Leiterplattenkontaktbereich 27d auf.
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Mittels des Befestigungsbereichs 27c ist jedes Kontaktelement an dem Sockelkörper 19 des Sockels 1 befestigt. Insbesondere weist der Sockelkörper 19 für jedes Kontaktelement 27 eine zugeordnete Befestigungsöffnung 29 auf, durch welche das Kontaktelement 27 durchgeführt ist. Besonders bevorzugt kann in der Befestigungsöffnung 29 ein Isolationskörper 31 angeordnet sein, durch welchen das Kontaktelement 27 durchgeführt ist. Insbesondere wird der Befestigungsbereich 27c von dem Isolationskörper 31 umfangen. Der Isolationskörper kann beispielsweise aus einem Polymer bzw. Elastomer, aus einer Keramik oder aus einem Glas bestehen. Mittels der Isolationskörper 31 wird eine verbesserte elektrische Isolation der Kontaktelemente 27 untereinander und zu weiteren Bestandteilen des Sockels 1 gewährleistet.
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Ausgehend vom Befestigungsbereich 27c erstreckt sich jedes Kontaktelement 27 mit seinem Biegebereich 27b und dem daran anschließenden Kontaktbereich 27a in Richtung der Bauteilaufnahme 9. Die Kontaktelemente 27 sind in ihrem Biegebereichen 27b rückstellfähig biegbar. Dabei erstrecken sich die Biegebereiche 27b bevorzugt im wesentlichen senkrecht zur Verlagerungsrichtung V. Das Biegen der Kontaktelemente 27 in ihren Biegebereichen 27b erfolgt bevorzugt durch eine Verlagerung der zugeordneten Kontaktbereiche 27a entlang der Verlagerungsrichtung V. Durch das Biegen der Kontaktelemente 27 wird aufgrund der Rückstellfähigkeit der Biegebereiche 27b eine Rückstellkraft erzeugt, so daß jedes Kontaktelement 27 mittels des Kontaktbereichs 27a eine Anpreßkraft entgegen der Verlagerungsrichtung V auf einen mit dem Kontaktbereich 27a kontaktierenden Kontakt eines durch den Sockel 1 aufgenommenen Schaltkreisbauteils anlegen kann.
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Die Linkserstreckung des Kontaktbereichs 27a ist bevorzugt im wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung des Biegebereichs 27b orientiert. Da die in der 1 gezeigten Kontaktelemente im wesentlichen drahtförmig ausgebildet sind und der Kontaktbereich 27a eine Längserstreckung aufweist, welche im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung V orientiert ist, entspricht die Kontaktfläche, mit welcher der Kontaktbereich 27a des Kontaktelements 27 einen zugeordneten Kontakt kontaktiert, der Stirnfläche des Kontaktelements 27.
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Ausgehend vom Befestigungsbereich 27c des Kontaktelements 27 erstreckt sich der Leiterplattenkontaktbereich 27d entgegengesetzt zum Biegebereich 27a und Kontaktbereich 27b über eine Anordnungsseite des Sockels 1 hinaus. Der Leiterplattenkontaktbereich 27d jedes Kontaktelements 27 ist ausgelegt, um mit einer Leiterplatte 33 verbunden zu werden, an welche der Sockel 1 angeordnet bzw. befestigt wird. Das Befestigen des Sockels 1 an die Leiterplatte 33 kann durch ein Verlöten der Leiterplattenkontaktbereiche 27d mit zugeordneten Kontakten der Leiterplatte 33 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der Sockel 1 mittels eines Befestigungsmittels 35, beispielsweise einer oder mehrerer Schraube(n), an der Leiterplatte 33 befestigt sein.
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Die 3 zeigt einen Schnitt durch den Sockel 1 in der Anordnungsposition. In der Anordnungsposition des Sockels 1 ist ein Schaltkreisbauteil 3 an der Bauteilaufnahme 9 des Sockels 1 angeordnet, wobei die Kontakte 5 des Schaltkreisbauteils 3 durch zugeordnete Durchtrittsöffnungen 15 hindurchgeführt sind. Die Kontakte 5 des Schaltkreisbauteils 3 ragen dabei bereichsweise durch die Durchtrittsöffnungen 5 hindurch in einen der jeweiligen Durchtrittsöffnung 15 zugeordneten Schlitz 21 des Bauteilaufnahmelagers 17 hinein. In der gezeigten Anordnungsposition des Sockels 1 sind die Durchtrittsöffnungen 15 von den zugeordneten Kontaktbereichen 27a entlang der Verlagerungsrichtung V beabstandet. Mit anderen Worten erfolgt in der Anordnungsposition keine elektrische oder mechanische Kontaktierung der Kontakte 5 des Schaltkreisbauteils 3 mit den Kontaktelementen 27. Daher befinden sich die Kontaktelemente 27 in einem mechanisch entspannten Zustand.
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Die übrigen in der 3 gezeigten Elemente sind identisch zu den in den 1 und 2 gezeigten Elementen und daher mit den identischen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die 4 zeigt den in 3 gezeigten Sockel 1 in der Betriebsposition. Durch ein Drehen der Achse 23 und des damit verbundenen Exzenters 24, welcher mit der Bauteilaufnahme 9 verbunden ist, wird die Bauteilaufnahme 9 entlang der Verlagerungsrichtung V relativ zum Bauteilaufnahmelager 17 bzw. zur Leiterplatte 33 linear verlagert, so daß der Sockel 1 von der Anordnungsposition in die Betriebsposition übergeht. Durch die Verlagerung der Bauteilaufnahme 9 entlang der Verlagerungsrichtung V verlagern sich die Kontakte 5 des Schaltkreisbauteils 3 entsprechend entlang der Verlagerungsrichtung V. Dadurch gelangen die Kontakte 5 in Kontakt mit den Kontaktbereichen 27a der zugeordneten Kontaktelemente 27. Dadurch können die Kontaktbereiche 27a ebenfalls entlang der Verlagerungsrichtung V um eine vorbestimmte Strecke verlagert werden, so daß die Kontaktelemente 27 in ihren Biegebereichen 27b rückstellfähig verformt bzw. gebogen werden. Mit anderen Worten befinden sich die Kontaktelemente 27 in der Betriebsposition in einem mechanisch gespannten Zustand. Aufgrund der Rückstellfähigkeit der Kontaktelemente 27 und der daraus resultierenden mechanischen Spannung, legt jedes Kontaktelement 27 im Bereich des Kontaktbereichs 27a eine vorbestimmte Anpreßkraft entgegen der Verlagerungsrichtung an dem zugeordneten Kontakt 5 des Schaltkreisbauteils 3 an. Aufgrund der wirkenden Anpreßkraft zwischen den Kontakten 5 und den zugeordneten Kontaktelementen 27 wird der elektrische Übergangswiderstand zwischen den Kontakten 5 und den Kontaktelementen 27 vorteilhafterweise verringert.
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Da zumindest die Kontaktbereiche 27a und bevorzugt auch zumindest bereichsweise die Biegebereiche 27b der Kontaktelemente 27 in einem zugeordneten Schlitz 21 des Bauteilaufnahmelagers 17 angeordnet sind, wird vorteilhafterweise verhindert, daß sich die Kontaktbereiche 27a der Kontaktelemente 27 während des Übergangs von der Anordnungsposition in die Betriebsposition entlang einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung V, insbesondere senkrecht zur Einführrichtung E, verlagern. Mit anderen Worten sind die Kontakte 5 mittels der Durchtrittsöffnungen 15 und der Schlitze 21 geführt und die Kontaktelemente 27 sind bereichsweise ebenfalls durch die Schlitze 21 des Bauteilaufnahmelagers 17 geführt.
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In der in 4 gezeigten Betriebsposition ist das Schaltkreisbauteil 3 über seine Kontakte 5 und die Kontaktelemente 27 des Sockels 1 mit der Leiterplatte 33 verbunden. Die Leiterplatte 33 kann weitere elektrische Bauteile aufweisen, so daß das Schaltkreisbauteil 3 bestimmungsgemäß in Betrieb genommen werden kann. Die weiteren in 4 gezeigten Elemente sind identisch zu den in den 1 bis 3 gezeigten Elementen und sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sockel
- 3
- Schaltkreisbauteil
- 5
- Kontakt des Schaltkreisbauteils 3
- 9
- Bauteilaufnahme
- 11
- Ausnehmungswandung der Bauteilaufnahme 9
- 13
- Boden der Bauteilaufnahme 9
- 15
- Durchtrittsöffnung
- 17
- Bauteilaufnahmelager
- 19
- Sockelkörper
- 21
- Schlitz des Bauteilaufnahmelagers 17
- 23
- Achse
- 24
- Exzenter
- 25
- Spielpassung
- 27
- Kontaktelement
- 27a
- Kontaktbereich des Kontaktelements 27
- 27b
- Biegebereich des Kontaktelements 27
- 27c
- Befestigungsbereich des Kontaktelements 27
- 27d
- Leiterplattenkontaktbereich des Kontaktelements 27
- 29
- Befestigungsöffnung
- 31
- Isolationskörper
- 33
- Leiterplatte
- 35
- Befestigungsmittel
- E
- Einführrichtung
- V
- Verlagerungsrichtung
