DE102014000247B4

DE102014000247B4 - Kontaktelement, Sockel und Verwendung

Info

Publication number: DE102014000247B4
Application number: DE102014000247.0A
Authority: DE
Inventors: Yoann Serna
Original assignee: Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Current assignee: Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: DE102014000247A1

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Kontaktelement umfassend: – einen ersten Kontaktstift mit – einem ersten Bauteilkontaktbereich; – einem ersten Federelementkontaktbereich und – einem ersten Befestigungsbereich; – einen zweiten Kontaktstift mit – einem zweiten Bauteilkontaktbereich; – einem zweiten Federelementkontaktbereich und – einem zweiten Befestigungsbereich; – ein Federelement aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einem ersten Endbereich, einem davon in einer Verlagerungsrichtung V beabstandeten zweiten Endbereich und einem dazwischen liegenden Kontaktierungsbereich, wobei der erste Kontaktstift mittels des ersten Befestigungsbereich an dem ersten Endbereich des Federelements derart befestigt ist, daß der erste Federelementkontaktbereich zum Kontaktierungsbereich des Federelements hin orientiert ist, wobei der zweite Kontaktstift mittels des zweiten Befestigungsbereich an dem zweiten Endbereich des Federelements derart befestigt ist, daß der zweite Federelementkontaktbereich zum Kontaktierungsbereich des Federelements hin orientiert ist, wobei der erste Kontaktstift und der zweite Kontaktstift entlang der Verlagerungsrichtung V zueinander verlagerbar sind, und wobei das Federelement durch die Verlagerung der beiden Kontaktstifte in eine Kontaktierungsposition überführbar ist, in welcher der erste und zweite Kontaktstift den Kontaktierungsbereich des Federelements elektrisch kontaktiert sowie einen Sockel und eine Verwendung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktelement zur Kontaktierung von elektronischen Komponenten sowie auf einen Sockel umfassend ein solches Kontaktelement und eine Verwendung des Kontaktelements zur elektrischen Kontaktierung.
Verschiedene elektrische bzw. elektronische Bauteile, insbesondere integrierte Schaltkreisbauteile (ICs), müssen in verschiedenen Situationen lösbar mit weiteren elektronischen Komponenten verbunden werden, beispielsweise mit gedruckten Schaltungen bzw. Leiterplatten. Eine solche lösbare Kontaktierung kann z. B. bei der Durchführung eines Funktionstests oder der Programmierung eines integrierten Schaltkreisbauteils notwendig sein. Dazu sollte eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisbauteilen nacheinander mit einer zugeordneten Leiterplatte elektrisch kontaktierbar sein. Nach der elektrischen Kontaktierung des integrierten Schaltkreisbauteils mit der Leiterplatte kann geprüft werden, ob vorgegebene elektrische Kontakte und Funktionen des integrierten Schaltkreisbauteils vorhanden sind. Das integrierte Schaltkreisbauteil kann auch testweise betrieben werden. Nach der Prüfung wird das integrierte Schaltkreisbauteil von der Leiterplatte dekontaktiert und ein weiteres zu prüfendes integriertes Schaltkreisbauteil mit der Leiterplatte kontaktiert.
Es versteht sich, daß die elektrische Kontaktierung des integrierten Schaltkreisbauteils durch das Kontaktelement auch nach einer Vielzahl von bereits kontaktierten und wieder dekontaktierten integrierten Schaltkreisbauteilen in zuverlässiger Weise mit einem geringen Übergangswiderstand erfolgen muß.
DE 10 2008 004 162 A1 offenbart einen Anschlußkontakt für einen IC-Testsockel, umfassend: einen Kontaktstift mit einem Federkontaktbereich, der ausgelegt ist, ein Federelement zu kontaktieren, einem IC-Kontaktbereich, der ausgelegt ist, einen IC zu kontaktieren, und mit einem Federbesfestigungsbereich, wobei der Kontaktstift einstückig ausgebildet ist und wobei der Anschlußkontakt weiterhin ein Federelement mit einem Kontaktstiftbefestigungsbereich umfaßt, wobei der Federbesfestigungsbereich und der Kontaktstiftbefestigungsbereich derart miteinander verbunden sind, daß der Kontaktstift und das Federelement aneinander fixiert sind, sowie einen IC-Testsockel und ein Verfahren zum Herstellen.
US 2013/0 012 076 A1 offenbart einen Federkontakt, aufweisend: einen oberen Kontaktstift mit einem Kontaktabschnitt, einen Kopf, einen Hals, einen Körper und zwei Federhaltevorsprünge; einen unteren Kontaktstift mit einem Aufbau, welcher gleich oder ähnlich dem oberen Kontaktstift ist und mit dem oberen Kontaktstift verbunden ist, wobei diese sich im rechten Winkel kreuzen; und eine Feder, angeordnet über eine Anordnung aus den oberen und unteren Kontaktstiften, um die Kraft des oberen Kontaktstifts und die Oberfläche des Kontaktteils zu erhöhen, der Kopf eine zylindrische oder quadratische Form bildet oder ein Teil des Kontaktstifts innerhalb des Bereichs des Kontaktteils zu der Federhaltevorsprüngen hat eine größere Dicke als die Dicke des Körpers, wodurch die Festigkeit des oberen Kontaktstifts und die Oberfläche des Kontaktabschnitts erhöht wird.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Kontaktelement sowie einen Sockel bereitzustellen, welche einfach und günstig herzustellen sind und eine wiederholte Kontaktierung in zuverlässiger Weise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kontaktelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Sockel mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch eine Verwendung des Kontaktelements gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Kontaktelement gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Kontaktelement umfassend:

– einen ersten Kontaktstift mit
– einem ersten Bauteilkontaktbereich;
– einem ersten Federelementkontaktbereich und
– einem ersten Befestigungsbereich;
– einen zweiten Kontaktstift mit
– einem zweiten Bauteilkontaktbereich;
– einem zweiten Federelementkontaktbereich und
– einem zweiten Befestigungsbereich;
– ein Federelement aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einem ersten Endbereich, einem davon in einer Verlagerungsrichtung V beabstandeten zweiten Endbereich und einem dazwischen liegenden Kontaktierungsbereich,

Vorteilhafterweise ist das Federelement in der Kontaktierungsposition durch die Verlagerung der beiden Kontaktstifte relativ zueinander elastisch vorgespannt, so daß mittels des ersten Kontaktstifts und/oder des zweiten Kontaktstifts ein vorbestimmter Anpreßdruck an einen Kontakt, welcher den ersten Kontaktstift bzw. den zweiten Kontaktstift elektrisch kontaktiert, angelegt werden kann. Durch das Anlegen des Anpreßdrucks kann vorteilhafterweise der Übergangswiderstand reduziert werden. Weiter vorteilhafterweise sind die beiden Kontaktstifte in der Kontaktierungsposition jeweils mit dem Kontaktierungsbereich des Federelements elektrisch kontaktiert, so daß zur Ausbildung des mittelbaren elektrischen Kontakts der beiden Kontaktstifte miteinander über das Federelement lediglich ein Bereich des Federelements notwendig ist. Der Kontaktierungsbereich des Federelements, welcher bei betriebsgemäßem Gebrauch des Kontaktelements in der Kontaktierungsposition von einem elektrischen Strom durchflossen wird, ist kleiner als das Federelement als solches.
Der erste Kontaktstift des Kontaktelements erstreckt sich im wesentlichen entlang einer ersten Längsrichtung L1 und umfaßt ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere ein Metall, wie beispielsweise Kupfer, Messing, Silber oder Legierungen damit. Der erste Kontaktstift umfaßt einen ersten Bauteilkontaktbereich, welcher ausgelegt ist, ein erstes Bauteil elektrisch und/oder mechanisch zu kontaktieren. Bevorzugt kann der erste Bauteilkontaktbereich zumindest eine Spitze aufweisen, welche ausgelegt ist, einen stiftförmigen, einen kugelförmigen oder einen flachen elektrischen Kontakt des ersten Bauteils zu kontaktieren. Entsprechend kann der erste Bauteilkontaktbereich auch zwei, drei, vier oder mehr Spitzen aufweisen. Der erste Federelementkontaktbereich des ersten Kontaktstifts ist entlang der Längserstreckung L1 des Kontaktstifts beabstandet von dem ersten Bauteilkontaktbereich des ersten Kontaktstifts ausgebildet. Bevorzugt sind der erste Bauteilkontaktbereich und der erste Federelementkontaktbereich an entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Endbereichen des ersten Kontaktstifts ausgebildet. Der Federelementkontaktbereich ist ausgelegt, das Federelement in der Kontaktierungsposition im Kontaktierungsbereich des Federelements elektrisch zu kontaktieren. Dazu kann der erste Federelementkontaktbereich formkongruent zum Kontaktierungsbereich ausgebildet sein.
Der erste Befestigungsbereich des ersten Kontaktstifts ist bevorzugt zwischen dem ersten Bauteilkontaktbereich und dem ersten Federelementkontaktbereich angeordnet, so daß der erste Bauteilkontaktbereich insbesondere entlang der Verlagerungsrichtung V des Federelements über das Federelement hervorrragt. Entsprechend kann der erste Federelementkontaktbereich entlang der Verlagerungsrichtung V zumindest bereichsweise in das Federelement hineinragen. Die Befestigung des ersten Kontaktstifts an dem Federelement im ersten Befestigungsbereich kann bevorzugt durch Verlöten, Klemmen, Kleben, usw. erfolgen. Durch das Befestigen des ersten Kontaktstifts mit dem Federelement kann der erste Kontaktstift im Bereich des ersten Befestigungsbereichs mit dem Federelement elektrisch kontaktiert werden. Das Befestigen des ersten Kontaktstifts mit dem Federelement kann auch mittelbar über ein elektrisch isolierendes Material erfolgen, so daß das Federelement durch das Befestigen des ersten Kontaktstifts nicht mit diesem elektrisch kontaktiert.
Der zweite Kontaktstift erstreckt sich im wesentlichen entlang einer zweiten Längsrichtung L2. Die oben mit Bezug auf den ersten Kontaktstift beschriebenen Eigenschaften gelten analog auch für den zweiten Kontaktstift. Entsprechend umfaßt der zweite Kontaktstift des Kontaktelements ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere ein Metall, wie beispielsweise Kupfer, Messing, Silber oder Legierungen damit. Der zweite Kontaktstift umfaßt einen zweiten Bauteilkontaktbereich, welcher ausgelegt ist, ein zweites Bauteil elektrisch und/oder mechanisch zu kontaktieren. Bevorzugt kann der zweite Bauteilkontaktbereich zumindest eine Spitze aufweisen, welche ausgelegt ist, einen stiftförmigen, einen kugelförmigen oder einen flachen elektrischen Kontakt des zweiten Bauteils zu kontaktieren. Entsprechend kann der zweite Bauteilkontaktbereich auch zwei, drei, vier oder mehr Spitzen aufweisen. Der zweite Federelementkontaktbereich des zweiten Kontaktstifts ist entlang der Längserstreckung L1 des Kontaktstifts beabstandet von dem zweiten Bauteilkontaktbereich des zweiten Kontaktstifts ausgebildet. Bevorzugt sind der zweite Bauteilkontaktbereich und der zweite Federelementkontaktbereich an entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Endbereichen des zweiten Kontaktstifts ausgebildet. Der Federelementkontaktbereich ist ausgelegt, das Federelement in der Kontaktierungsposition im Kontaktierungsbereich des Federelements elektrisch zu kontaktieren. Insbesondere kann der zweite Federelementkontaktbereich formkonkurrent zum Kontaktierungsbereich ausgebildet sein.
Der zweite Befestigungsbereich des zweiten Kontaktstifts ist bevorzugt zwischen dem zweiten Bauteilkontaktbereich und dem zweiten Federelementkontaktbereich angeordnet, so daß der zweite Bauteilkontaktbereich insbesondere entlang der Verlagerungsrichtung V des Federelements über das Federelement hervorragt. Entsprechend kann der zweite Federelementkontaktbereich entlang der Verlagerungsrichtung V zumindest bereichsweise in das Federelement hineinragen. Die Befestigung des zweiten Kontaktstifts an dem Federelement im zweiten Befestigungsbereich kann bevorzugt durch Verlöten, Klemmen, Kleben, usw. erfolgen. Durch das Befestigen des zweiten Kontaktstifts mit dem Federelement kann der zweite Kontaktstift im Bereich des zweiten Befestigungsbereichs mit dem Federelement elektrisch kontaktiert werden. Das Befestigen des zweiten Kontaktstifts mit dem Federelement kann auch mittelbar über ein elektrisch isolierendes Material erfolgen, so daß das Federelement durch das Befestigen des zweiten Kontaktstifts nicht mit diesem elektrisch kontaktiert.
Der erste Kontaktstift bzw. der zweite Kontaktstift kann aus einer Kupferlegierung oder einer Silberlegierung ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Oberfläche des ersten Kontaktstifts bzw. des zweiten Kontaktstifts zumindest bereichsweise mit einer Kupferlegierung oder einer Silberlegierung oder einer Goldlegierung bzw. mit Kupfer, Silber oder Gold plattiert sein. Insbesondere kann der erste Kontaktstift im ersten Bauteilkontaktbereich und/oder im ersten Federelementkontaktbereich plattiert sein. Weiter bevorzugt ist der zweite Kontaktstift im Bereich des zweiten Bauteilkontaktbereichs und/oder des zweiten Federelementkontaktbereichs plattiert. Alternativ zum Plattieren des ersten bzw. zweiten Kontaktstifts können die Kontaktstifte mit den genannten Legierungen bzw. Metallen galvanisch überzogen sein.
Vorteilhafterweise können die Kontaktstifte durch das Plattieren bzw. Galvanisieren mit einer Schicht eines edleren Metalls, wie beispielsweise einer Kupferlegierung, einer Silberlegierung oder einer Goldlegierung, vor Korrosion geschützt werden, so daß die Kontaktstifte dauerhaft eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen geringen Übergangswiderstand aufweisen.
Das Federelement ist aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, welches elastisch rückstellfähig ist. Beispielsweise kann das Federelement aus einem Federstahl bzw. aus Messing ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Federelement mit einer Legierung eines edleren Metalls plattiert oder galvanisiert. Beispielsweise kann das Federelement mit einer Kupferlegierung, einer Silberlegierung oder einer Goldlegierung plattiert bzw. galvanisiert sein.
Das Federelement weist einen ersten und einen zweiten Endbereich auf, welche entlang der Verlagerungsrichtung V voneinander beabstandet sind. Das Federelement kann sich im wesentlichen entlang der Verlagerungsrichtung V erstrecken. Der erste Befestigungsbereich des ersten Kontaktstifts ist am ersten Endbereich des Federelements befestigt. Entsprechend ist der zweite Befestigungsbereichs des zweiten Kontaktstifts an dem zweiten Endbereich des Federelements befestigt. Dadurch sind der erste Kontaktstift und der zweite Kontaktstift relativ zueinander verlagerbar und federnd gelagert. Mit anderen Worten kann das Federelement durch eine relative Verlagerung des ersten und zweiten Kontaktstifts zueinander elastisch gespannt werden. Aufgrund der Rückstellfähigkeit des Federelements wirkt eine Kraft der Verlagerung der beiden Kontaktstifte zueinander entgegen. Beim betriebsgemäßen Gebrauch des Kontaktelements wird die relative Verlagerung des ersten Kontaktstifts zu dem zweiten Kontaktstift dadurch erreicht, daß ein erstes Bauteil mit dem ersten Bauteilkontaktbereich kontaktiert und ein zweites Bauteil mit dem zweiten Bauteilkontaktbereich kontaktiert, wobei das erste Bauteil relativ zu dem zweiten Bauteil entlang der Verlagerungsrichtung V derart verlagert wird, daß sich der erste und zweite Kontaktstift relativ zueinander verlagern, wobei der Abstand zwischen dem ersten Kontaktstift und dem zweiten Kontaktstift verringert wird. Die zur Verlagerung des ersten und zweiten Kontaktstifts notwendige Kraft, welche mittels des ersten und zweiten Bauteils aufgebracht wird, bewirkt eine elastische Verformung bzw. Spannung des Federelements, welches daher eine entsprechende Rückstellkraft erzeugt. Aufgrund der Rückstellkraft des Federelements üben der erste Kontaktstift und der zweite Kontaktstift eine vorbestimmte Anpreßkraft auf das zugeordnete erste bzw. zweite Bauelement aus. Aufgrund dieser Anpreßkraft wird vorteilhafterweise der Übergangswiderstand zwischen den Kontaktstiften und den zugeordneten Bauelementen verringert.
Vorzugsweise ist das Federelement als Spiralfeder ausgebildet, wobei die Spiralachse parallel zur Verlagerungsrichtung V orientiert ist.
Vorteilhafterweise kann das Federelement in einfacher Weise durch einen Federdraht ausgebildet sein, welcher spiralförmig um eine Achse aufgewickelt ist, welche parallel zu Verlagerungsrichtung V orientiert ist. Durch die Windungen der Spiralfeder wird eine Hüllfläche definiert, welche das Federelement außen umfänglich umgibt und welche entlang der Verlagerungsrichtung einen konstanten oder variablen Durchmesser aufweisen kann. Der zur Ausbildung der Spiralfeder verwendete Federdraht kann beispielsweise aus einer Kupferlegierung, einer Silberlegierung oder einer Goldlegierung bestehen bzw. mit einer Kupferlegierung, einer Silberlegierung oder einer Goldlegierung zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, galvanisiert sein. Bevorzugt ist der erste Kontaktstift bzw. der zweite Kontaktstift zumindest bereichsweise innerhalb der Spiralfeder angeordnet. Insbesondere wird der erste Kontaktstift im ersten Befestigungsbereich bzw. der zweite Kontaktstift im zweiten Befestigungsbereich durch die Spiralfeder umschlungen bzw. umfaßt. Insbesondere können der erste Kontaktstift bzw. der zweite Kontaktstift einen Rand aufweisen, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Spiralfeder, so daß eine weitere Verlagerung des ersten Kontaktstifts bzw. des zweiten Kontaktstifts entlang der Verlagerungsrichtung V in die Spiralfeder hinein gehemmt ist. Bevorzugt kann die Spiralfeder an bzw. mit dem Rand befestigt sein, beispielsweise durch Löten, Kleben, Klemmen usw.
Vorzugsweise weist der Kontaktierungsbereich des Federelements einen geringeren Durchmesser auf als der erste und/oder zweite Endbereich des Federelements.
Insbesondere für den Fall, daß das Federelement als Spiralfeder ausgebildet ist, ist der Durchmesser der Hüllfläche der Spiralfeder im Kontaktierungsbereich des Federelements bevorzugt geringer als der Durchmesser der Hüllfläche im ersten bzw. zweiten Endbereich der Spiralfeder. Insbesondere kann der Kontaktierungsbereich des Federelements durch eine in etwa mittig zwischen den Endbereichen des Federelements angeordnete Einschnürung des Federelements bzw. der Spiralfeder ausgebildet sein. Vorteilhafterweise wird dadurch der Abstand zwischen dem ersten Federelementkontaktbereich und dem Kontaktierungsbereich bzw. der Abstand zwischen dem zweiten Federelementkontaktbereich und dem Kontaktierungsbereich des Federelements verringert, so daß eine elektrische Kontaktierung zwischen diesen Bereichen in einfacher Weise durch eine geringfügige Verlagerung der einzelnen Elemente zueinander möglich ist.
Vorzugsweise ist der minimale Durchmesser des Kontaktierungsbereichs des Federelements kleiner oder gleich dem Durchmesser des ersten und/oder zweiten Federelementkontaktbereichs.
Vorteilhafterweise führt eine Verlagerung des ersten Kontaktstifts und des zweiten Kontaktstifts relativ zueinander entlang der Verlagerungsrichtung dazu, daß der erste Federelementkontaktbereich und der zweite Federelementkontaktbereich mit dem Kontaktierungsbereich des Federelements elektrisch und mechanisch kontaktiert.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Wicklungen des Federelements im Kontaktierungsbereich des Federelements kleiner als der Abstand zweier benachbarter Wicklungen im ersten und/oder zweiten Endbereich des Federelements.
Vorteilhafterweise wird die Stabilität des Federelements im Bereich des Kontaktierungsbereichs erhöht. Insbesondere können benachbarte Wicklungen im Bereich des Kontaktierungsbereichs des Federelements aneinander anliegen, so daß die Kontaktierungsfläche zwischen dem Kontaktierungsbereich und dem ersten Federelementkontaktbereich bzw. dem zweiten Federelementkontaktbereich vorteilhafterweise vergrößert wird.
Vorzugsweise ist der erste Kontaktstift identisch zu dem zweiten Kontaktstift.
Vorteilhafterweise kann so die Anzahl der benötigten Elemente zur Ausbildung des Kontaktelements verringert werden. Insbesondere können der erste Kontaktstift und der zweite Kontaktstift derart ausgebildet sein, daß der erste Bauteilkontaktbereich identisch zum zweiten Federelementkontaktbereich und der erste Federelementkontaktbereich identisch zum zweiten Bauteilkontaktbereich ist.
Vorzugsweise ist der erste Kontaktstift und/oder der zweiten Kontaktstift als Stanzteil ausgebildet.
Vorteilhafterweise sind der erste bzw. zweite Kontaktstift durch das Stanzen aus einer Metallplatte bzw. einem Metallblech in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar. Es versteht sich jedoch, daß der erste Kontaktstift bzw. der zweite Kontaktstift auch aus einem Draht geformt sein kann. Insbesondere können der erste bzw. zweite Kontaktstift als rotationssymmetrische Körper ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der erste Kontaktstift schwenkbar an dem ersten Befestigungsbereich gelagert. Vorzugsweise ist der zweite Kontaktstift schwenkbar an dem zweiten Befestigungsbereich gelagert.
Insbesondere können der erste Kontaktstift und der zweite Kontaktstift während der Verlagerung in die Kontaktierungsposition relativ zueinander verschwenkt werden. Vorteilhafterweise kann der erste Federelementkontaktbereich durch ein Verschwenken senkrecht zu Verlagerungsrichtung V verlagert werden, so daß der erste Federelementkontaktbereich mit dem Kontaktierungsbereich des Federelements elektrisch und mechanisch kontaktieren kann, auch für den Fall, daß das Federelement als Spiralfeder ausgebildet ist und der Durchmesser der Spiralfeder im Kontaktierungsbereich größer ist als der Durchmesser des ersten bzw. zweiten Federelementkontaktbereichs. Bevorzugt kann die Längserstreckung L1 des ersten Kontaktstifts mit der Längserstreckung L2 des zweiten Kontaktstifts einen Winkel von etwa 1° bis etwa 15°, bevorzugt von etwa 5° bis etwa 10°, einschließen. Insbesondere kann die Längserstreckung L1 des ersten Kontaktstifts mit der Verlagerungsrichtung einen Winkel von etwa 1° bis etwa 15°, bevorzugt von etwa 5° bis etwa 5°, einschließen. Entsprechend kann die zweite Längsrichtung L2 des zweiten Kontaktstifts einen Winkel von etwa 1° bis etwa 15°, bevorzugt von etwa 5° bis etwa 10°, mit der Verlagerungsrichtung V einschließen.
Sockel gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Sockel umfassend:

– eine Bauteilaufnahme, in welche ein Bauteil entlang einer Einführrichtung E zumindest bereichsweise einführbar ist und
– einen Kontaktelementhalter, in welchem zumindest ein Kontaktelement gemäß einem der vorigen Ansprüche angeordnet und mit dem Bauteil elektrisch kontaktierbar ist.

Die Bauteilaufnahme kann zumindest bereichsweise als Ausnehmung in dem Sockel ausgebildet sein, wobei das Bauteil nach dem Einführen entlang der Einführrichtung E zumindest bereichsweise in der Bauteilaufnahme aufgenommen ist. Es versteht sich jedoch, daß die Bauteilaufnahme ebenso als im wesentlichen ebener Bereich des Sockels ausgebildet sein kann. Insbesondere können die in dem Kontaktelementhalter angeordneten Kontaktelemente entgegen der Einführrichtung E über eine Fläche bzw. Oberfläche des Kontaktelementhalters bzw. der Bauteilaufnahme hervorragen.
Bevorzugt umfaßt der Kontaktelementhalter eine Vielzahl von Kontaktelementen, welche insbesondere in einer zweidimensionalen Anordnung von N × M Kontaktelementen angeordnet sein können.
Verwendung gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Kontaktelements zur elektrischen Kontaktierung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wobei ein Kontakt des ersten Bauteils den ersten Bauteilkontaktbereich des ersten Kontaktstifts elektrisch kontaktiert und ein Kontakt des zweiten Bauteils den zweiten Bauteilkontaktbereich des zweiten Kontaktstifts elektrisch kontaktiert.
Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
1: Eine Schnittansicht durch drei Kontaktelemente gemäß einer Ausführungsform in verschiedenen Positionen;
2: Einen Sockel mit einer Ausführungsform eines Kontaktelements.
1 zeigt ein Kontaktelement 1 in einer Initialposition, ein Kontaktelement 1' in einer intermediären Position und ein Kontaktelement 1'' in einer Kontaktierungsposition. Die drei gezeigten Kontaktelemente 1, 1', 1'' sind strukturell identisch, so daß die identischen Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die in der 1 gezeigten Kontaktelemente umfassen einen ersten Kontaktstift 3, welcher sich im wesentlichen entlang der ersten Längserstreckung L1 erstreckt. Der erste Kontaktstift 3 umfaßt einen ersten Bauteilkontaktbereich 5, einen ersten Federelementkontaktbereich 7 und einen ersten Befestigungsbereich 9. Der erste Bauteilkontaktbereich 5 ist von dem ersten Federelementkontaktbereich 7 entlang der ersten Längserstreckung L1 beabstandet. Der erste Bauteilkontaktbereich 5 umfaßt zwei Kontaktspitzen 5a, 5b, welche ausgelegt sind, in einem zwischen den beiden Kontaktspitzen 5a, 5b ausgebildeten Rücksprung einen Kontakt eines ersten Bauteils (in 2 gezeigt) zumindest bereichsweise aufzunehmen. Insbesondere kann der durch die Kontaktspitzen 5a, 5b ausgebildete Rücksprung ausgelegt sein, um einen im wesentlichen kugelförmigen Kontakt aufzunehmen bzw. zu kontaktieren. Entsprechend kann der Rücksprung formkongruent zu dem aufzunehmenden Kontakt ausgebildet sein.
In etwa mittig zwischen dem ersten Bauteilkontaktbereich 5 und dem ersten Federelementkontaktbereich 7 ist der erste Befestigungsbereich 9 angeordnet, an welchem ein Federelement 11 mit einem ersten Endbereich 11a befestigt ist. Das Federelement 11 ist aus einem elektrisch leitfähigen Federdraht ausgebildet, welcher zu einer Spiralfeder als bevorzugtes Federelement 11 aufgewickelt ist.
An einem zweiten Endbereich 11b des Federelements 11 ist ein zweiter Kontaktstift 13 befestigt. Der zweite Kontaktstift 13 umfaßt einen zweiten Bauteilkontaktbereich 15, einen zweiten Federelementkontaktbereich 17 und einen zweiten Befestigungsbereich 19. Der zweite Kontaktstift 13 kann identisch zu dem ersten Kontaktstift 3 ausgebildet sein. Die Befestigung des ersten Kontaktstifts 3 mittels des ersten Befestigungsbereichs 9 an dem Federelement 11 bzw. die Befestigung des zweiten Kontaktstifts 13 mittels des zweiten Befestigungsbereichs 19 an dem Federelement 11 kann durch ein Verlöten des Federelements 11 mit dem entsprechenden Kontaktstift 3, 13 erfolgen. Es versteht sich jedoch, daß das Befestigen ebenso durch ein Verkleben, Klemmen oder andere Maßnahmen erfolgen kann.
Die an dem Federelement 11 angeordneten bzw. befestigten bzw. angeordneten Kontaktstifte 3, 13 sind entlang einer Verlagerungsrichtung V zueinander verlagerbar. Die Verlagerungsrichtung V entspricht dabei im wesentlichen der Erstreckung des Federelements von dem ersten Endbereich 11a zum zweiten Endbereich 11b.
In der Initialposition des Kontaktelements 1 ist der erste Kontaktstift 3 bereichsweise in das als Spiralfeder ausgebildete Federelement 11 eingeführt. Entsprechend ist der zweite Kontaktstift in der Initialposition zumindest bereichsweise in das als Spiralfeder ausgebildete Filterelement 11 eingeführt. Insbesondere sind der erste Federelementkontaktbereich 7 und der zweite Federelementkontaktberich 17 innerhalb der Spiralfeder 11 angeordnet, ohne jedoch das Federelement 11 in einem Kontaktierungsbereich 21 elektrisch oder mechanisch zu kontaktieren.
Das Federelement 11 befindet sich in der Initialposition in einem entspannten Zustand. Der erste Endbereich 11a des Federelements 11 liegt an einem Rand 9a des Befestigungsbereichs 9 an, so daß eine weitere Verlagerung des ersten Kontaktstifts 3 ins Innere des Federelements 11 gehemmt ist. Entsprechend liegt der zweite Endbereich 11b des Federelements 11 an einem Randbereich 19a des zweiten Befestigungsbereichs 19 an, so daß eine weitere Verlagerung des zweiten Kontaktstifts 13 ins Innere des Federelements 11 gehemmt ist.
Durch ein Verlagern des ersten Kontaktstifts 3 und des zweiten Kontaktstifts 13 relativ zueinander unter Verringerung des Abstands beider Kontaktstifte 3, 13 entlang der Verlagerungsrichtung V geht das Kontaktelement 1 in eine intermediäre Position über, in welcher sich das gezeigte Kontaktelement 1' befindet. Das Federelement 11 wird durch das Verlagern der beiden Kontaktstifte 3, 13 elastisch gespannt, so daß eine Gegenkraft erzeugt wird, welche einer Verlagerung der beiden Kontaktstifte 3, 13 entgegenwirkt.
Das in 1 gezeigte Kontaktelement 1'' befindet sich in der Kontaktierungsposition, welche dadurch erreicht wird, daß die beiden Kontaktstifte 3, 13 hinreichend entlang der Verlagerungsrichtung V zueinander verlagert wurden. In der Kontaktierungsposition ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Federelementkontaktbereich 7 und dem Kontaktierungsbereich 21 sowie zwischen dem zweiten Federelementkontaktbereich 17 und dem Kontaktierungsbereich 21 ausgebildet. Dadurch besteht eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Bauteilkontaktbereich 5 und dem zweiten Bauteilkontaktbereich 15 über den ersten Kontaktstift 3 und dessen ersten Federelementkontaktbereich 7 sowie dem Kontaktierungsbereich 21 des Federelements 11 und dem zweiten Kontaktstift 13 mit dessen zweiten Federelementkontaktbereich 17. Wie aus der 1 ersichtlich ist, durchfließt ein von dem ersten Bauteilkontaktbereich 5 zum zweiten Bauteilkontaktbereich 15 fließender Strom nur einen geringen Teil des Federelements 11. Insbesondere kann das Federelement 11 derart ausgebildet sein, daß lediglich weniger als zehn Windungen, bevorzugt weniger als fünf Windungen, insbesondere weniger als drei Windungen, der Spiralfeder 11 im Kontaktierungsbereich 21 zwischen dem ersten Federelementkontaktbereich 7 und dem zweiten Federelementkontaktbereich 17 angeordnet sind.
Bevorzugt weist das Federelement 11 bzw. die Spiralfeder 11 im Kontaktierungsbereich 21 eine Einschnürung bzw. einen verringerten Durchmesser im Vergleich zu den beiden Endbereichen 11a, 11b auf. Weiter bevorzugt sind die einzelnen Windungen der Spiralfeder 11 im Kontaktierungsbereich 21 aneinander anliegend.
Durch ein Verschwenken des ersten Kontaktstifts 3 relativ zum Federelement 11 um den ersten Befestigungsbereich 9 kann der erste Kontaktstift 3 derart orientiert werden, daß die erste Längserstreckung L1 mit der Verlagerungsrichtung V einen Winkel von etwa 1° bis etwa 15° einschließt. Entsprechend kann der zweite Kontaktstift 13 durch ein Verschwenken um den zweiten Befestigungsbereich 19 derart orientiert werden, daß die zweiten Längserstreckung L2 mit der Verlagerungsrichtung V einen Winkel von etwa 1° bis etwa 15° einschließt. Durch das Verschwenken des ersten Kontaktstifts 3 bzw. des zweiten Kontaktstifts 13 werden der erste Federelementkontaktbereich 7 bzw. der zweite Federelementkontaktbereich 17 in einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung V verlagert. Durch die Verlagerung des ersten Federelementkontaktbereichs 7 bzw. des zweiten Federelementkontaktbereichs 17 können diese mit der Innenseite des Federelements 11 elektrisch bzw. mechanisch kontaktieren.
Durch den geringen Anteil des Federelements 11 bzw. der Spiralfeder 11 an dem Fließweg des Stromes von dem ersten Bauteilkontaktbereich 5 zum zweiten Bauteilkontaktbereich 15 wird vorteilhafterweise ein geringer Widerstand des Kontaktelements 1, 1', 1'' erreicht. Weiter vorteilhafterweise kann das Abstrahlen von hochfrequenten Signalen durch das Kontaktelement 1, 1', 1'' verringert werden, da der Weg von dem ersten Bauteilkontaktbereich 5 zum zweiten Bauteilkontaktbereich 15 im wesentlichen geradlinig verläuft und nicht etwa spiralförmig entlang der Windungen der Spiralfeder 11 im Kontaktierungsbereich 21.
Die 2 zeigt einen Sockel 23 mit einem Kontaktelementhalter 25 und einer Bauteilaufnahme 27. Ein erstes Bauteil 29 ist entlang einer Einführrichtung E zumindest bereichsweise in die Bauteilaufnahme 27 eingeführt. In dem Kontaktelementhalter 25 ist zumindest ein Kontaktelement 1 angeordnet, wobei ein erster Bauteilkontaktbereich 5 des Kontaktelements 1 mit einem zugeordneten Kontakt 31 des ersten Bauteils 29 elektrisch kontaktierbar ist. Ein zweites Bauteil 33 ist derart mit dem Sockel 23 verbindbar, so daß ein Kontakt 35 des zweiten Bauteils 33 mit dem zweiten Bauteilkontaktbereich 15 des Kontaktelements 1 elektrisch kontaktierbar ist. Es versteht sich, daß der Sockel 23 neben dem gezeigten Kontaktelement 1 eine Vielzahl weiterer Kontaktelemente aufweisen kann, welche jeweils verwendet werden können, um einen elektrischen Kontakt des ersten Bauteils 29 und einem zugeordneten Kontakt des zweiten Bauteils 33 elektrisch zu verbinden.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktelement
3: erster Kontaktstift
5: erster Bauteilkontaktbereich
5a, 5b: Kontaktspitze
7: erster Federelementkontaktbereich
9: erster Befestigungsbereich
9a: Rand des ersten Befestigungsbereichs 9
11: Federelement
11a: erster Endbereich des Federelements 11
11b: zweiter Endbereich des Federelements 11
13: zweiter Kontaktstift
15: zweiter Bauteilkontaktbereich
17: zweiter Federelementkontaktbereich
19: zweiter Befestigungsbereich
19a: Rand des zweiten Befestigungsbereichs 19
21: Kontaktierungsbereich
23: Sockel
25: Kontaktelementhalter
27: Bauteilaufnahme
29: erstes Bauteil
31: Kontakt des ersten Bauteils
33: zweites Bauteil
35: Kontakt des zweiten Bauteils
E: Einführrichtung
V: Verlagerungsrichtung

Claims

Kontaktelement (1) umfassend: – einen ersten Kontaktstift (3) mit – einem ersten Bauteilkontaktbereich (5); – einem ersten Federelementkontaktbereich (7) und – einem ersten Befestigungsbereich (9); – einen zweiten Kontaktstift (13) mit – einem zweiten Bauteilkontaktbereich (15); – einem zweiten Federelementkontaktbereich (17) und – einem zweiten Befestigungsbereich (19); – ein Federelement (11) aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einem ersten Endbereich (11a), einem davon in einer Verlagerungsrichtung V beabstandeten zweiten Endbereich (11b) und einem dazwischen liegenden Kontaktierungsbereich (21), wobei der erste Kontaktstift (3) mittels des ersten Befestigungsbereichs (9) dem ersten Endbereich (11a) des Federelements (11) derart befestigt ist, daß der erste Federelementkontaktbereich (7) zum Kontaktierungsbereich (21) des Federelements (11) hin orientiert ist, wobei der zweite Kontaktstift (13) mittels des zweiten Befestigungsbereichs (19) an dem zweiten Endbereich (11b) des Federelements (11) derart befestigt ist, daß der zweite Federelementkontaktbereich (17) zum Kontaktierungsbereich (21) des Federelements (11) hin orientiert ist, wobei der erste Kontaktstift (3) und der zweite Kontaktstift (13) entlang der Verlagerungsrichtung V zueinander verlagerbar sind, und wobei das Federelement (11) durch die Verlagerung der beiden Kontaktstifte (3, 13) in eine Kontaktierungsposition überführbar ist, in welcher der erste und zweite Kontaktstift (3, 13) den Kontaktierungsbereich (21) des Federelements (11) elektrisch kontaktieren.
Kontaktelement (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Federelement (11) als Spiralfeder ausgebildet ist, wobei die Spiralachse parallel zur Verlagerungsrichtung V orientiert ist.
Kontaktelement (1) gemäß Anspruch 2, wobei der Kontaktierungsbereich (21) des Federelements (11) einen geringeren Durchmesser aufweist als der erste und/oder zweite Endbereich (11a, 11b) des Federelements (11).
Kontaktelement (1) gemäß Anspruch 3, wobei der minimale Durchmesser des Kontaktierungsbereichs (21) des Federelements (11) kleiner oder gleich dem Durchmesser des ersten und/oder zweiten Federelementkontaktbereichs (7, 17) ist.
Kontaktelement (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Wicklungen des Federelements (11) im Kontaktierungsbereich (21) des Federelements (11) kleiner ist als der Abstand zweier benachbarter Wicklungen im ersten und/oder zweiten Endbereich (11a, 11b) des Federelements (11).
Kontaktelement (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der erste Kontaktstift (3) identisch zu dem zweiten Kontaktstift (13) ist.
Kontaktelement (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der erste Kontaktstift (3) und/oder der zweiten Kontaktstift (13) als Stanzteil ausgebildet ist/sind.
Kontaktelement (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der erste Kontaktstift (3) schwenkbar an dem ersten Befestigungsbereich (9) gelagert ist und/oder wobei der zweite Kontaktstift (13) schwenkbar an dem zweiten Befestigungsbereich (19) gelagert ist.
Sockel (23) umfassend: – eine Bauteilaufnahme (27), in welche ein Bauteil (29) entlang einer Einführrichtung E zumindest bereichsweise einführbar ist und – einen Kontaktelementhalter (25), in welchem zumindest ein Kontaktelement (1) gemäß einem der vorigen Ansprüche angeordnet und mit dem Bauteil (29) elektrisch kontaktierbar ist.
Verwendung eines Kontaktelements (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur elektrischen Kontaktierung eines ersten Bauteils (29) mit einem zweiten Bauteil (33), wobei ein Kontakt (31) des ersten Bauteils (29) den ersten Bauteilkontaktbereich (5) des ersten Kontaktstifts (1) elektrisch kontaktiert und ein Kontakt (35) des zweiten Bauteils (33) den zweiten Bauteilkontaktbereich (15) des zweiten Kontaktstifts (13) elektrisch kontaktiert.