DE102014011704A1 - Electrical contact element for contacting a flat terminal end of an electrical conductor with a printed circuit board - Google Patents

Electrical contact element for contacting a flat terminal end of an electrical conductor with a printed circuit board Download PDF

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Thomas Weingärtner
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Abstract

Es wird ein elektrisches Kontaktelement (3) zur Herstellung einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen einem flachen Anschlussende (30) eines elektrischen Leiters (4) und einer Leiterplatte (10) angegeben, das insbesondere zur Verbindung einer Flachleiterelektrode eines kapazitiven Näherungssensors (1) mit der Elektronik einer zugehörigen Steuereinheit dient. Das Kontaktelement (3) weist einen länglichen Schaft (15) auf, der einen zur Herstellung einer Presskontaktverbindung mit der Leiterplatte (19) eingerichteten Einpressbereich (20) aufweist. Das Kontaktelement (3) weist weiterhin einen gegenüber dem Schaft (15) in Radialrichtung des Schafts (15) verbreiterten Kopf (16) zur Klemmung des Anschlussendes (30) des Leiters (4) auf.The invention relates to an electrical contact element (3) for producing an electrical and mechanical connection between a flat terminal end (30) of an electrical conductor (4) and a printed circuit board (10), in particular for connecting a flat conductor electrode of a capacitive proximity sensor (1) to the Electronics of an associated control unit is used. The contact element (3) has an elongate shaft (15) which has a press-in area (20) which is designed to produce a press-contact connection with the printed circuit board (19). The contact element (3) further comprises a relative to the shank (15) in the radial direction of the shaft (15) widened head (16) for clamping the terminal end (30) of the conductor (4).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem flachen Anschlussende eines elektrischen Leiters und einer Leiterplatte. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine elektronische Baueinheit mit einer eine Leiterplatte aufweisenden Elektronik, an welche das flache Anschlussende mit Hilfe des Kontaktelements angeschlossen ist. Bei einer Baueinheit handelt es sich insbesondere um einen kapazitiven Näherungssensor für ein (Kraft-)Fahrzeug, wobei der Leiter als Sensorelektrode des kapazitiven Näherungssensors dient.The invention relates to an electrical contact element for establishing an electrical connection between a flat terminal end of an electrical conductor and a printed circuit board. The invention further relates to an electronic assembly with a circuit board having electronics, to which the flat terminal end is connected by means of the contact element. A structural unit is, in particular, a capacitive proximity sensor for a (power) vehicle, the conductor serving as the sensor electrode of the capacitive proximity sensor.

Moderne Fahrzeuge sind häufig mit Sensoren ausgestattet, die ein berührungsloses Verstellen von Fahrzeugteilen ermöglichen. Beispielsweise wird einem Fahrzeugnutzer durch einen solchen Sensor das berührungslose Betätigen (also Öffnen oder Schließen) einer Fahrzeugtür, z. B. mittels einer Hand- oder Fußbewegung ermöglicht. Ein solcher berührungsloser Heckklappenschalter ist beispielsweise aus der DE 10 2010 049 400 A1 bekannt.Modern vehicles are often equipped with sensors that allow a contactless adjustment of vehicle parts. For example, a vehicle user by such a sensor, the non-contact operation (ie opening or closing) of a vehicle door, z. B. allows by means of a hand or foot movement. Such a non-contact tailgate switch is for example from the DE 10 2010 049 400 A1 known.

Als Sensoren zur Detektion eines Betätigungsbefehls sind häufig kapazitiv arbeitende Näherungssensoren eingesetzt. Typischerweise umfasst ein solcher kapazitiver Näherungssensor eine Sensorelektrode oder mehrere Sensorelektroden sowie eine Steuereinheit.As sensors for detecting an actuation command capacitive proximity sensors are often used. Typically, such a capacitive proximity sensor comprises one or more sensor electrodes and a control unit.

Die Steuereinheit umfasst üblicherweise eine in einem Gehäuse aufgenommene Elektronik. Die Elektronik ist regelmäßig durch eine Leiterplatte gebildet, auf der ein Mikrocontroller und/oder andere Elektronikkomponenten montiert sind.The control unit usually comprises an electronics accommodated in a housing. The electronics are regularly formed by a printed circuit board on which a microcontroller and / or other electronic components are mounted.

Als Sensorelektroden werden häufig Flachleiter verwendet, die eine flache, streifenförmige Leiterbahn mit einer diese umgebenden Isolierung aufweisen. Solche Flachleiterelektroden sind in der Regel über elektrische Zuleitungen in Form herkömmlicher Draht- oder Litzenleitungen mit dem Steuergerät verbunden. Die Zuleitungen sind hierbei meist über Steck- oder Lötverbindungen mit der Flachleiterelektrode einerseits und der Elektronikeinheit andererseits verbunden. Oft sind die Zuleitungen direkt mit der zugehörigen Flachleiterelektrode verlötet und mittels einer an dem Gehäuse des Steuergeräts angeformten Steckverbindung (ZIF-Stecker) mit der Elektronikeinheit kontaktiert.As sensor electrodes flat conductor are often used, which have a flat, strip-shaped conductor having a surrounding insulation. Such flat conductor electrodes are usually connected via electrical leads in the form of conventional wire or stranded wires to the control unit. The leads are usually connected via plug or solder joints with the flat conductor electrode on the one hand and the electronics unit on the other. Often, the leads are soldered directly to the associated flat conductor electrode and contacted by means of an integrally formed on the housing of the controller connector (ZIF connector) to the electronics unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweckmäßige und unaufwändige Kontaktierung eines flachen Anschlussendes eines elektrischen Leiters mit einer Leiterplatte, insbesondere zur Kontaktierung einer Flachleiterelektrode eines kapazitiven Näherungssensors mit der zugehörigen Steuereinheit, zu ermöglichen.The invention has for its object to provide a convenient and inexpensive contact with a flat terminal end of an electrical conductor with a circuit board, in particular for contacting a flat conductor electrode of a capacitive proximity sensor with the associated control unit.

Bezüglich eines elektrischen Kontaktelements zur Herstellung einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen einem flachen Anschlussende eines elektrischen Leiters und einer Leiterplatte wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich einer elektronischen Baueinheit, insbesondere eines kapazitiven Näherungssensors, wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausgestaltungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.With respect to an electrical contact element for producing an electrical and mechanical connection between a flat terminal end of an electrical conductor and a printed circuit board, this object is achieved by the features of claim 1. With respect to an electronic module, in particular a capacitive proximity sensor, the above object is achieved by The features of claim 8. Advantageous and in part inventive embodiments and further developments of the invention are set forth in the dependent claims and the description below.

Das Kontaktelement umfasst einen länglichen Schaft, an den ein in Radialrichtung des Schafts verbreiterter Kopf anschließt. Das Kontaktelement ist somit näherungsweise nach Art eines Nagels ausgebildet. Der Schaft ist hierbei vorzugsweise einstückig (monolithisch) mit dem Kopf ausgebildet, also aus einem stofflich zusammenhängenden Werkstück hergestellt. Grundsätzlich können im Rahmen der Erfindung aber der Schaft und der Kopf des Kontaktelements auch aus separat gefertigten und nachträglich zusammengefügten Stücken gebildet sein. Erfindungsgemäß hat der Schaft in einem Längsabschnitt einen zur Herstellung einer Presskontaktverbindung eingerichteten Einpressbereich. Er ist in diesem Bereich insbesondere nach Art eines sogenannten „Pressfit”-Kontakts ausgebildet.The contact element comprises an elongated shaft, which is followed by a widened in the radial direction of the shaft head. The contact element is thus formed approximately in the manner of a nail. The shaft is in this case preferably in one piece (monolithic) formed with the head, that is made of a material-related workpiece. Basically, however, in the context of the invention, the shaft and the head of the contact element can also be formed from separately produced and subsequently assembled pieces. According to the invention, the shaft has, in a longitudinal section, a press-in area arranged to produce a press-contact connection. He is trained in this area in particular in the manner of a so-called "pressfit" contact.

Als Presskontaktverbindung („Pressfit”-Verbindung) wird hierbei eine Verbindung zwischen einem Kontaktstift und einer korrespondierenden metallisierten Kontaktöffnung einer zugeordneten Leiterplatte bezeichnet, bei der der Kontaktstift derart in die – unterdimensionierte – Kontaktöffnung eingepresst wird, dass sich der Kontaktstift in dem Einpressabschnitt plastisch verformt. Die plastische Verformung des Kontaktstifts bewirkt hierbei eine flächige Anlage zwischen dem Kontaktstift und der Kontaktöffnung. In der Regel wird der – üblicherweise metallische – Kontaktstift infolge hohen lokalen Kontaktdrucks beim Einpressen mit der metallisierten Kontaktöffnung kaltverschweißt.In this case, a press-contact connection ("press-fit" connection) is a connection between a contact pin and a corresponding metallized contact opening of an associated printed circuit board, in which the contact pin is pressed into the - undersized - contact opening in such a way that the contact pin plastically deforms in the press-in section. The plastic deformation of the contact pin causes a flat contact between the contact pin and the contact opening. In general, the - usually metallic - contact pin is cold-welded due to high local contact pressure during pressing with the metallized contact opening.

Bei dem zu kontaktierenden elektrischen Leiter handelt es sich vorzugsweise um einen Flachleiter, der über seine gesamte Länge eine flache, streifenförmige Leiterbahn aufweist. Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung der Leiter fernab des Anschlussendes allerdings einen beliebigen Leiterquerschnitt aufweisen. Lediglich im Bereich des Anschlussendes muss der Leiter einen flachen Leiterquerschnitt aufweisen. Insbesondere kann der Leiter in diesem Sinne durch ein Koaxialkabel (oder einen entsprechenden zylindermantelförmigen Leiter ohne koaxialen Innenleiter) gebildet sein, der zur Bildung des Anschlussendes in einem Endbereich flachgedrückt ist. Vorzugsweise umfasst der Leiter eine (elektrische) Isolierung, die die eigentliche Leiterbahn des Leiters umgibt.The electrical conductor to be contacted is preferably a flat conductor which has a flat, strip-shaped conductor track over its entire length. In principle, however, in the context of the invention, the conductor can have an arbitrary conductor cross-section far away from the connection end. Only in the area of the connection end, the conductor must have a flat conductor cross-section. In particular, the conductor in this sense by a coaxial cable (or a corresponding cylinder jacket-shaped conductor without coaxial inner conductor) which is flattened to form the terminal end in an end region. Preferably, the conductor comprises an (electrical) insulation, which surrounds the actual conductor track of the conductor.

In dem bestimmungsgemäßem Montagezustand ist das Anschlussende des Leiters mit Hilfe des Kontaktelements quasi auf der Leiterplatte vernagelt. Hierbei durchdringt der Schaft das auf der Leiterplatte aufliegende Anschlussende des Leiters und liegt mit dem plastisch verformten Einpressbereich in einer korrespondierenden Kontaktöffnung der Leiterplatte ein. Durch den verbreiterten Kopf des Kontaktelements wird das Anschlussende an der Leiterplatte verklemmt und hierdurch sowohl mechanisch an der Leiterplatte fixiert als auch elektrisch mit der Leiterplatte kontaktiert.In the intended mounting state, the terminal end of the conductor with the help of the contact element is virtually nailed to the circuit board. In this case, the shaft penetrates the connection end of the conductor which rests on the printed circuit board and lies with the plastically deformed press-in region in a corresponding contact opening of the printed circuit board. Due to the widened head of the contact element, the terminal end is clamped to the circuit board and thereby both mechanically fixed to the circuit board and electrically contacted with the circuit board.

Der elektrische Kontakt zwischen dem Anschlussende des Leiters und der Leiterplatte wird vorzugsweise durch das Kontaktelement vermittelt, wozu zumindest der Schaft des Kontaktelements sowie optional auch der Kopf zweckmäßigerweise aus Metall gebildet sind. Das Anschlussende des Leiters wird hierbei von dem Schaft des Kontaktelements insbesondere im Bereich einer Leiterbahn durchdrungen, so dass der Schaft in unmittelbarem elektrischen Kontakt mit der Leiterbahn des Leiters steht. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass der elektrische Kontakt zwischen dem Anschlussende des Leiters und der Leiterplatte – zumindest auch – über den Kopf des Kontaktelements vermittelt wird. Um diesen Kontakt sicherzustellen, ohne den Leiter z. B. durch partielle Entfernung der Isolierung speziell präparieren zu müssen, weist das Kontaktelement in vorteilhafter Ausführung mindestens einen Durchdringungskontakt (z. B. in Form einer Spitze oder Schneidkante) auf, der an einer dem Schaft zugewandten Unterseite des Kopfs abragt. Der Durchdringungskontakt ist hierbei derart ausgebildet, dass er in seiner bestimmungsgemäßen Montageposition unter Durchdringung einer Isolierschicht des geklemmten Leiters eine darunterliegende Leiterbahn des Leiters elektrisch kontaktiert.The electrical contact between the terminal end of the conductor and the printed circuit board is preferably mediated by the contact element, for which purpose at least the shaft of the contact element and optionally also the head are expediently formed from metal. The terminal end of the conductor is in this case penetrated by the shaft of the contact element, in particular in the region of a conductor track, so that the shaft is in direct electrical contact with the conductor track of the conductor. Alternatively or additionally, it may be provided that the electrical contact between the terminal end of the conductor and the printed circuit board - at least also - is conveyed over the head of the contact element. To ensure this contact, without the conductor z. For example, in order to be able to prepare specially by partial removal of the insulation, the contact element advantageously has at least one penetration contact (eg in the form of a tip or cutting edge) which protrudes on an underside of the head facing the shaft. The penetration contact is in this case designed such that it electrically contacts an underlying conductor track of the conductor in its intended mounting position while penetrating an insulating layer of the clamped conductor.

Zusätzlich oder alternativ kann allerdings im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die mit dem Einpressbereich des Kontaktelements korrespondierende Kontaktöffnung der Leiterplatte mit einem metallischen Kontaktring ausgekleidet ist, der an einer – bestimmungsgemäß dem Anschlussende des Leiters zugewandten – Oberseite mindestens einen in Richtung auf den Leiter abragenden Durchdringungskontakt (wiederum z. B. in Form einer Spitze oder Schneidkante) aufweist. Analog zu dem oder jedem Durchdringungskontakt an dem Kopf des Kontaktelements ist der oder jeder Durchdringungskontakt an dem Kontaktring dazu eingerichtet, eine an die Oberseite angrenzende Isolierschicht des Leiters unter Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit der von der Isolierschicht umgebenen Leiterbahn zu durchdringen. Zur Herstellung eines Kontakts wird das Anschlussende des Leiters mittels des Kontaktelements gegen die Leiterplatte und den oder jeden dortigen Durchdringungskontakt gedrückt. Da in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Leiterplatte in unmittelbarem (nicht über das Kontaktelement vermittelten) Kontakt mit dem Anschlussende des Leiters steht, kann das Kontaktelement hierbei optional auch aus elektrisch nicht-leitendem Material (z. B. Kunststoff) bestehen und/oder selbst nicht in elektrischem Kontakt mit der Leiterbahn des Leiters stehen.Additionally or alternatively, however, it can also be provided within the scope of the invention that the contact opening of the printed circuit board corresponding to the press-fit region of the contact element is lined with a metallic contact ring which, at least in the direction of the conductor, faces the upper side facing the terminal end of the conductor protruding penetration contact (again, for example, in the form of a tip or cutting edge). Analogous to the or each penetrating contact on the head of the contact element, the or each penetrating contact on the contact ring is adapted to penetrate an uppermost adjacent insulating layer of the conductor to form an electrically conductive connection with the interconnect surrounded by the insulating layer. To make a contact, the terminal end of the conductor is pressed by means of the contact element against the circuit board and the or each local penetration. Since, in the embodiment described above, the printed circuit board is in direct contact (not mediated via the contact element) with the terminal end of the conductor, the contact element can optionally also consist of electrically non-conductive material (eg plastic) and / or not itself in electrical contact with the conductor of the conductor.

Vorzugsweise ist der Schaft an seinem von dem Kopf abgewandten Freiende mit einer Spitze versehen, die dazu geeignet ist, das Anschlussende des Leiters (d. h. die Isolierschicht und die Leiterbahn) im Zuge der Montage des Kontaktelements zu durchstechen. Hierdurch muss das Anschlussende des Leiters zur Montage mittels des Kontaktelements nicht vorgebohrt werden, was eine besonders einfache und flexible Montage ermöglicht.Preferably, the shaft is provided at its free end remote from the head with a tip which is suitable for piercing the terminal end of the conductor (i.e., the insulating layer and the conductor track) during the assembly of the contact element. As a result, the terminal end of the conductor for mounting by means of the contact element does not have to be predrilled, which allows a particularly simple and flexible installation.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist der Kopf als flacher Teller ausgebildet. Der Kopf des Kontaktelements ist mit anderen Worten derart gestaltet, dass die in Radialrichtung des Schafts gemessene Breite seine in Axialrichtung des Schafts gemessene Höhe wesentlich überschreitet. Das Kontaktelement hat somit insbesondere etwa die Form und (mechanische) Funktion eines Reißnagels und bewirkt somit eine besonders zugstabile mechanische Fixierung des Leiters an der Leiterplatte. Der Kopf ist zweckmäßigerweise gegenüber dem Schaft um mindestens das Dreifache, vorzugsweise um mindestens das Fünffache verbreitert. Der Kopf kann dabei optional auch einen unrunden (z. B. ovalen oder sechskantförmigen) Querschnitt aufweisen. In diesem Fall beziehen sich die vorstehenden Bemessungsrelationen auf die breiteste Stelle des Kopfes.In an advantageous embodiment, the head is designed as a flat plate. In other words, the head of the contact element is designed such that the width measured in the radial direction of the shaft substantially exceeds its height measured in the axial direction of the shaft. The contact element thus has in particular approximately the shape and (mechanical) function of a tack nail and thus causes a particularly tensile mechanical fixation of the conductor to the circuit board. The head is expediently widened over the shaft by at least three times, preferably by at least five times. Optionally, the head may also have a non-round (eg oval or hexagonal) cross section. In this case, the above design relations refer to the widest part of the head.

Der Einpressbereich des Kontaktelements ist in bevorzugter Ausführungsform – insbesondere in der für einen Pressfit-Kontakt in an sich typischer Weise – mit einem länglichen (nadelöhrartigen) Schlitz versehen, der die plastische Verformung des Schafts erleichtert.The press-in region of the contact element is provided in a preferred embodiment - in particular in the typical for a Pressfit contact in a typical manner - with an elongated (needle-like) slot, which facilitates the plastic deformation of the shaft.

Um einen unbeabsichtigten Kurzschluss des Leiters mit fremden, elektrisch leitenden Gegenständen auszuschließen, ist der Kopf des Kontaktelements an einer von Schaft abgewandten Außenseite vorzugsweise mit einer elektrischen Isolierung versehen.To preclude an unintentional short circuit of the conductor with foreign, electrically conductive objects, the head of the contact element is preferably provided on an outer side facing away from the shaft with an electrical insulation.

In einer zweckmäßigen Bauform hat das Kontaktelement – ähnlich einem gewöhnlichen Nagel – lediglich einen einzigen Schaft. In einer gleichermaßen zweckmäßigen Bauvariante kann das erfindungsgemäße Kontaktelement aber auch nach Art einer Klammer ausgeführt sein, wobei zwei oder mehrere der vorstehend beschriebenen, mit jeweils einem Einpressbereich versehenen Schäfte von einem gemeinsamen Kopf abragen. Der Kopf hat in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine längliche Form.In an expedient design, the contact element - like a common nail - only a single shaft. In a Equally expedient construction variant, the contact element according to the invention can also be designed in the manner of a clip, wherein two or more of the above-described, each provided with a press-fit shafts protrude from a common head. The head preferably has an elongate shape in this embodiment.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 in einer schematischen Explosionsdarstellung ausschnitthaft einen kapazitiven Näherungssensor mit einer, eine Leiterplatte umfassenden Steuereinheit, einer Flachleiterelektrode sowie einem elektrischen Kontaktelement zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Flachleiterelektrode mit der Leiterplatte, 1 in a schematic exploded view detail a capacitive proximity sensor with a, a circuit board comprehensive control unit, a flat conductor electrode and an electrical contact element for mechanical and electrical connection of the flat conductor electrode to the circuit board,

2 den Näherungssensor gemäß 1 in dem bestimmungsgemäßen Montagezustand, und 2 according to the proximity sensor 1 in the intended mounting state, and

3 in Darstellung gemäß 2 den Näherungssensor in einer alternativen Ausführungsform. 3 in illustration according to 2 the proximity sensor in an alternative embodiment.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung einen Ausschnitt eines (nicht maßstabsgetreu gezeigten) kapazitiven Näherungssensors 1 für ein (Kraft-)Fahrzeug. Der Näherungssensor 1 wird zur berührungslosen Betätigung einer Fahrzeugtür (insbesondere zum Öffnen derselben) eingesetzt. 1 shows in a cross-sectional view a section of a (not to scale shown) capacitive proximity sensor 1 for a (power) vehicle. The proximity sensor 1 is used for non-contact operation of a vehicle door (in particular for opening the same).

Die Baueinheit 1 umfasst eine (nicht im Einzelnen dargestellte) Steuereinheit mit einer Elektronik 2, an die mit Hilfe eines Kontaktelements 3 ein als Flachleiterelektrode 4 wirkender Flachleiter angeschlossen ist.The construction unit 1 includes a (not shown in detail) control unit with electronics 2 to which by means of a contact element 3 as a flat conductor electrode 4 acting flat conductor is connected.

Die Flachleiterelektrode 4 umfasst als (hier einzige) elektrische Leiterbahn eine Kupferfolie 5, welche allseitig, insbesondere auf beiden Flächenseiten jeweils mit einer Isolierschicht 6 aus Kunststoff beschichtet ist. Im Betrieb des kapazitiven Sensors wirkt die Flachleiterelektrode 4 als eine der kapazitiven Sensorelektroden des Näherungssensors 1.The flat conductor electrode 4 includes as (here only) electrical trace a copper foil 5 , which on all sides, in particular on both sides of the surface each with an insulating layer 6 made of plastic. During operation of the capacitive sensor, the flat conductor electrode acts 4 as one of the capacitive sensor electrodes of the proximity sensor 1 ,

Die Elektronikeinheit 2 umfasst eine Leiterplatte 10, die mit hier nicht dargestellten Elektronikbauteilen (beispielsweise einem Mikrocontroller) bestückt ist. Die Leiterplatte 10 ist ihrerseits im Wesentlichen durch einen elektrisch nicht leitfähigen Trägerkörper gebildet, der z. B. aus einem mit Epoxidharz getränkten Glasfasergewebe der Klasse „FR-4” gefertigt ist. In den Trägerkörper ist mindestens eine Kontaktöffnung 11 in Form einer an sich herkömmlichen Durchkontaktierung (via: „vertical interconnect access”) eingebracht. Die Kontaktöffnung 11 ist durch eine kreisrunde Bohrung gebildet, deren Wandung mittels eines Kontaktrings 12 aus Kupfer metallisiert ist.The electronics unit 2 includes a printed circuit board 10 , which is equipped with electronic components, not shown here (for example, a microcontroller). The circuit board 10 is in turn essentially formed by an electrically non-conductive carrier body, the z. B. made of an impregnated with epoxy glass fiber fabric class "FR-4" is made. In the carrier body is at least one contact opening 11 introduced in the form of a conventional via (via: "vertical interconnect access"). The contact opening 11 is formed by a circular bore whose wall by means of a contact ring 12 made of copper is metallized.

Das vorzugsweise aus Bronze (insbesondere CuSn6 oder CuSn4) einstückig gefertigte Kontaktelement 3 umfasst einen länglichen Schaft 15, an den ein den Schaft 15 radial überragender, Kopf 16 angeformt ist. Der Schaft 15 ist seiner Länge nach in ein an den Kopf 16 angrenzendes Festende, ein von dem Kopf 15 abgewandtes Freiende, sowie einen dem Festende und dem Freiende zwischengeordneten Einpressbereich 20 untergliedert.The preferably made of bronze (in particular CuSn6 or CuSn4) integrally manufactured contact element 3 includes an elongated shaft 15 to which the shaft 15 radially superior, head 16 is formed. The shaft 15 is in length to one's head 16 adjacent Festende, one of the head 15 facing free end, as well as one the Festende and the free end interspersed Einpressbereich 20 subdivided.

Das Freiende des Schafts 15 ist in Form einer Spitze 21 ausgeführt. Der Einpressbereich 20 ist analog zu einem an sich üblichen Pressfit-Kontakt ausgeführt, und dementsprechend mit einem länglichen Schlitz 22 versehen, so dass der Einpressbereich 20 quer zu seiner Längsausdehnung plastisch deformierbar ist.The free end of the shaft 15 is in the form of a tip 21 executed. The press-fit area 20 is carried out analogously to a conventional press fit contact, and accordingly with an elongated slot 22 provided so that the press-fit area 20 transverse to its longitudinal extent is plastically deformable.

Der Kopf 16 hat in Draufsicht auf seine (von dem Schaft 15 abgewandte) Oberseite 23 eine runde, tellerartige Form, weist also eine im Vergleich zu seiner Höhe wesentlich größere Breite auf. Der Durchmesser des Kopfes 16 beträgt dabei z. B. das Sechsfache des Durchmessers des Schafts 15.The head 16 has in plan view of his (from the shaft 15 opposite) top 23 a round, plate-like shape, thus has a much greater width compared to its height. The diameter of the head 16 is z. B. six times the diameter of the shaft 15 ,

An seiner (dem Schaft 15 und somit in dem bestimmungsgemäßen Montagezustand der Flachleiterelektrode 4 zugewandten) Unterseite 25 ist der Kopf 16 mit scharfkantigen Vorsprüngen versehen, die als Durchdringungskontakte 26 wirken. In Draufsicht auf die Unterseite 25 sind hierdurch auf konzentrischen Kreisbahnen verlaufenden Schneidkanten 27 gebildet. Die Unterseite 25 ist also mit einer kreisförmigen Riffelung versehen.At his (the shaft 15 and thus in the intended mounting state of the flat conductor electrode 4 facing) underside 25 is the head 16 provided with sharp-edged projections, which serve as Durchdringungskontakte 26 Act. In top view on the bottom 25 are thereby on concentric circular paths extending cutting edges 27 educated. The bottom 25 is therefore provided with a circular corrugation.

Anhand der 1 und 2 wird im Folgenden die Montage der Baueinheit 1 erläutert.Based on 1 and 2 Below is the assembly of the unit 1 explained.

Zunächst wird hierzu die Flachleiterelektrode 4 mit einem Anschlussende 30 auf eine Oberseite 31 der Leiterplatte 10 aufgelegt, so dass die Kontaktöffnung 11 von der Flachleiterelektrode 4 überspannt ist.First, this is the flat conductor electrode 4 with a connection end 30 on a top 31 the circuit board 10 hung up, leaving the contact opening 11 from the flat conductor electrode 4 is overstretched.

Um eine passgenaue Positionierung der Flachleiterelektrode 4 bezüglich der Leiterplatte 10 sicherzustellen, sind optional auf der Leiterplatte 10 oder in deren Umgebung (beispielsweise an einem zur Aufnahme der Leiterplatte 10 vorgesehenen Gehäuse) nicht weiter dargestellte Positioniermittel vorgesehen. Die Positioniermittel sind beispielsweise in Form von Passstiften realisiert, die in korrespondierende Bohrungen der Flachleiterelektrode 4 eingreifen.To ensure a precise positioning of the flat conductor electrode 4 with respect to the circuit board 10 ensure are optional on the circuit board 10 or in their environment (for example, at one for receiving the circuit board 10 provided housing) not shown positioning provided. The positioning means are realized for example in the form of dowel pins, which are in corresponding holes of the flat conductor electrode 4 intervention.

In Anschluss an die Positionierung der Flachleiterelektrode 4 wird das Kontaktelement 3 mit der Spitze 21 voran durch die Flachleiterelektrode 4 hindurch in die Kontaktöffnung 11 eingepresst, bis der Einpressbereich 20 in der Kontaktöffnung 11 der Leiterplatte 10 einliegt. Bei dem Einpressen in die Kontaktöffnung 11 wird der Einpressbereich 20 in der in 2 schematisch angedeuteten Weise plastisch verformt. Der Schaft 15 wird hierbei mit dem Kontaktring 12 der Leiterplatte 10 kaltverschweißt, wodurch der Schaft 15 sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der Leiterplatte 10 verbunden wird. Following the positioning of the flat conductor electrode 4 becomes the contact element 3 with the top 21 through the flat conductor electrode 4 through into the contact opening 11 pressed until the press-in area 20 in the contact opening 11 the circuit board 10 rests. When pressing into the contact opening 11 becomes the press-fit area 20 in the in 2 schematically indicated manner plastically deformed. The shaft 15 is here with the contact ring 12 the circuit board 10 cold-welded, causing the stem 15 both mechanically and electrically with the circuit board 10 is connected.

Beim Einführen des Kontaktelements 3 in die Kontaktöffnung 11 wird die Flachleiterelektrode 4 zwischen dem Kopf 16 und der Leiterplatte 10 verklemmt. Hierbei durchschneiden die Durchdringungskontakte 26 die Isolierschicht 6 der Flachleiterelektrode 4 auf deren von der Leiterplatte 10 abgewandten Seite, so dass im Montagezustand auch zwischen der Kupferfolie 5 der Flachleiterelektrode 4 und dem Kontaktelement 3 eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Das Kontaktelement 3 vermittelt somit in seinem Montagezustand zwischen der Kupferfolie 5 und dem Kontaktring 12 eine elektrische Verbindung, die durch einen in 2 eingetragenen Strompfad 35 angedeutet ist. Die Flachleiterelektrode 4 ist somit mit der Elektronik 2 elektrisch kontaktiert. Zudem fixiert das Kontaktelement 3 die Flachleiterelektrode 4 formschlüssig und kraftschlüssig an der Leiterplatte 10.When inserting the contact element 3 in the contact opening 11 becomes the flat conductor electrode 4 between the head 16 and the circuit board 10 jammed. In this case, the penetration contacts cut through 26 the insulating layer 6 the flat conductor electrode 4 on the latter of the circuit board 10 opposite side, so that in the assembled state also between the copper foil 5 the flat conductor electrode 4 and the contact element 3 an electrical connection is made. The contact element 3 thus mediates in its assembled state between the copper foil 5 and the contact ring 12 an electrical connection through an in 2 registered current path 35 is indicated. The flat conductor electrode 4 is thus with the electronics 2 electrically contacted. In addition, the contact element fixes 3 the flat conductor electrode 4 positive and non-positive on the circuit board 10 ,

In 3 ist die Baueinheit 1 im Montagezustand gemäß 2 gezeigt. In der hier dargestellten zweiten Ausführungsform ist die Unterseite 25 des Kopfs 16 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform glatt (ohne die Durchdringungskontakte 26) ausgeführt. Stattdessen ragen in dieser Ausführungsform von einer bestimmungsgemäß der Flachleiterelektrode 4 zugewandten Oberseite 40 des Kontaktrings 12 (ähnlich zu den Durchdringungskontakten 26 ausgebildete) Durchdringungskontakte 41 ab, welche in diesem Fall diejenige Isolationsschicht 6 der Flachleiterelektrode 4 unter Kontaktierung der Kupferfolie 5 durchdringen, die der Leiterplatte 10 zugewandt ist. Auch in diesem Fall ist sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Verbindung zwischen der Flachleiterelektrode 4 und der Leiterplatte 10 hergestellt.In 3 is the building unit 1 in the assembled state according to 2 shown. In the second embodiment shown here is the bottom 25 of the head 16 smooth in contrast to the first embodiment (without the penetration contacts 26 ). Instead, in this embodiment, an intended purpose of the flat conductor electrode protrude 4 facing top 40 of the contact ring 12 (similar to the penetration contacts 26 trained) penetration contacts 41 which in this case is the insulation layer 6 the flat conductor electrode 4 while contacting the copper foil 5 penetrate the circuit board 10 is facing. Also in this case, both an electrical and a mechanical connection between the flat conductor electrode 4 and the circuit board 10 produced.

In einer weiteren (nicht dargestellten Ausführungsform) sind sowohl an der Unterseite 25 des Kopf 16 als auch an der Oberseite 40 des Kontaktrings 12 entsprechende Durchdringungskontakte 26, 41 vorgesehen.In another embodiment (not shown) are both at the bottom 25 of the head 16 as well as at the top 40 of the contact ring 12 corresponding penetration contacts 26 . 41 intended.

Wiederum in einer alternativen (ebenfalls nicht dargestellten) Ausführungsform ist das Kontaktelement 3 nach Art einer Klammer ausgeführt, welche zwei oder mehr der vorstehend beschriebenen Schäfte 15 umfasst, wobei die einzelnen Schäfte 15 über einen gemeinsamen Kopf 16 miteinander verbunden sind. Der Kopf 16 ist in diesem Fall in Draufsicht auf seine Oberseite 23 als schmaler, länglicher Steg ausgeführt. Die Leiterplatte 10 ist entsprechend mit zwei oder mehreren jeweils mit den Schäften 15 korrespondierenden Kontaktöffnungen 11 versehen.Again in an alternative (also not shown) embodiment is the contact element 3 designed in the manner of a clip, which two or more of the shafts described above 15 includes, wherein the individual shafts 15 about a common head 16 connected to each other. The head 16 is in this case in plan view on its top 23 designed as a narrow, elongated bridge. The circuit board 10 is equivalent to two or more each with the shafts 15 corresponding contact openings 11 Mistake.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the described individual features of the invention and their design variants can be combined with each other in other ways.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
NäherungssensorProximity sensor
22
Elektronikelectronics
33
Kontaktelementcontact element
44
FlachleiterelektrodeFlat conductor electrode
55
Kupferfoliecopper foil
66
Isolierschichtinsulating
1010
Leiterplattecircuit board
1111
Kontaktöffnungcontact opening
1212
Kontaktringcontact ring
1515
Schaftshaft
1616
Kopfhead
2020
Einpressbereichpress-in
2121
Spitzetop
2222
Schlitzslot
2323
Oberseitetop
2525
Unterseitebottom
2626
Durchdringungskontaktpenetration contact
2727
Schneidkantecutting edge
3030
Anschlussendeterminal end
3131
Oberseitetop
3535
Strompfadcurrent path
4040
Oberseitetop
4141
Durchdringungskontaktpenetration contact

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010049400 A1 [0002] DE 102010049400 A1 [0002]

Claims (9)

Elektrisches Kontaktelement (3) zur Herstellung einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen einem flachen Anschlussende (30) eines elektrischen Leiters (4) und einer Leiterplatte (10), mit einem länglichen Schaft (15), der einen zur Herstellung einer Presskontaktverbindung mit der Leiterplatte (19) eingerichteten Einpressbereich (20) aufweist, sowie mit einem gegenüber dem Schaft (15) in Radialrichtung des Schafts (15) verbreiterten Kopf (16) zur Klemmung des Leiters (4).Electrical contact element ( 3 ) for establishing an electrical and mechanical connection between a flat terminal end ( 30 ) of an electrical conductor ( 4 ) and a printed circuit board ( 10 ), with an elongated shaft ( 15 ), one for making a press-contact connection with the printed circuit board ( 19 ), 20 ), as well as with respect to the shaft ( 15 ) in the radial direction of the shaft ( 15 ) widened head ( 16 ) for clamping the conductor ( 4 ). Kontaktelement (3) nach Anspruch 1, wobei von einer dem Schaft (15) zugewandten Unterseite (25) des Kopfs (16) mindestens ein Durchdringungskontakt (26) abragt, der dazu ausgebildet ist, unter Durchdringung einer Isolierschicht (6) des geklemmten Leiters (4) eine darunterliegende Leiterbahn (5) des Leiters (4) elektrisch zu kontaktieren.Contact element ( 3 ) according to claim 1, wherein one of the shanks ( 15 ) facing the underside ( 25 ) of the head ( 16 ) at least one penetration contact ( 26 ), which is designed to penetrate an insulating layer ( 6 ) of the clamped conductor ( 4 ) an underlying track ( 5 ) of the leader ( 4 ) to contact electrically. Kontaktelement (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaft (15) an seinem von dem Kopf (16) abgewandten Freiende mit einer Spitze (21) zur Durchbohrung des Anschlussendes (30) des Leiters (4) versehen ist.Contact element ( 3 ) according to claim 1 or 2, wherein the shaft ( 15 ) at his from the head ( 16 ) facing free end with a tip ( 21 ) for piercing the connection end ( 30 ) of the leader ( 4 ) is provided. Kontaktelement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kopf (16) als flacher Teller ausgebildet ist.Contact element ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the head ( 16 ) is formed as a flat plate. Kontaktelement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kopf (16) gegenüber dem Schaft (15) radial um mindestens das Dreifache, vorzugsweise um mindestens das Fünffache verbreitert ist.Contact element ( 3 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the head ( 16 ) opposite the shaft ( 15 ) is widened radially at least three times, preferably by at least five times. Kontaktelement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kopf (16) an einer von dem Schaft (15) abgewandten Oberseite elektrisch isoliert ist.Contact element ( 3 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the head ( 16 ) on one of the shank ( 15 ) facing away from the top is electrically isolated. Kontaktelement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zwei oder mehreren, jeweils mit einem Einpressbereich (20) versehenen Schäften (15), die parallel und mit Abstand zueinander von dem Kopf (16) abragen.Contact element ( 3 ) according to one of claims 1 to 6, with two or more, each with a press-in area ( 20 ) ( 15 ) that are parallel and spaced apart from the head ( 16 ) protrude. Elektronische Baueinheit (1), insbesondere kapazitiver Näherungssensor, mit einer eine Leiterplatte (10) umfassenden Elektronik (2), mit einem ein flaches Anschlussende (30) aufweisenden elektrischen Leiter (4) sowie mit einem elektrischen Kontaktelement (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schaft (15) des Kontaktelements (3) das Anschlussende (30) des Leiters (4) durchdringt und in eine Kontaktöffnung (11) der Leiterplatte (10) eingepresst ist, so dass das Anschlussende (30) des Leiters (4) zwischen dem Kopf (16) des Kontaktelements (3) und der Leiterplatte (10) geklemmt und elektrisch mit der Leiterplatte (10) kontaktiert ist.Electronic assembly ( 1 ), in particular capacitive proximity sensor, having a printed circuit board ( 10 ) comprehensive electronics ( 2 ), with a flat terminal end ( 30 ) having electrical conductors ( 4 ) and with an electrical contact element ( 3 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the shaft ( 15 ) of the contact element ( 3 ) the connection end ( 30 ) of the leader ( 4 ) penetrates and into a contact opening ( 11 ) of the printed circuit board ( 10 ) is pressed so that the connection end ( 30 ) of the leader ( 4 ) between the head ( 16 ) of the contact element ( 3 ) and the printed circuit board ( 10 ) and electrically connected to the circuit board ( 10 ) is contacted. Baueinheit (1) nach Anspruch 8, wobei die Kontaktöffnung (11) mit einem metallischen Kontaktring (12) ausgekleidet ist, und wobei von dem Kontaktring (12) an einer dem Leiter (4) zugewandten Oberseite (23) mindestens ein Durchdringungskontakt (41) abragt, der unter Durchdringung einer Isolierschicht (6) des geklemmten Leiters (4) eine darunterliegende Leiterbahn (5) des Leiters (4) elektrisch kontaktiert.Assembly ( 1 ) according to claim 8, wherein the contact opening ( 11 ) with a metallic contact ring ( 12 ), and wherein from the contact ring ( 12 ) on a ladder ( 4 ) facing top ( 23 ) at least one penetration contact ( 41 ) protruding under penetration of an insulating layer ( 6 ) of the clamped conductor ( 4 ) an underlying track ( 5 ) of the leader ( 4 ) contacted electrically.
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