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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Einpresskontakt. Der elektrische Einpresskontakt weist einen Kontaktkörper und wenigstens einen oder eine Mehrzahl von Einpressstiften auf. Der Einpressstift ist an den Kontaktkörper angeformt.
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Bei Einpresskontakten, welche einen Kontaktkörper und einen an den Kontaktkörper angeformten Einpressstift aufweisen, besteht das Problem, dass mit einer zunehmenden Anzahl von Einpressstiften zwar eine elektrische Leitfähigkeit zu einem Schaltungsträger hin verbessert werden kann, jedoch die Einpresskraft zum Einpressen des Einpresskontaktes in den Schaltungsträger, insbesondere Aussparungen für die Einpressstifte, vergrößert ist. Der Schaltungsträger kann beim Einpressen des Einpresskontakts Schaden nehmen, insbesondere verbiegen, delaminieren oder zerbrechen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist der Einpresskontakt der eingangs genannten Art ein insbesondere einstückig ausgebildeter MIM-Kontakt (MIM = Metal-Injection-Molded). Der MIM-Kontakt ist – bevorzugt vollständig – mittels Metal-Injection-Molding erzeugt. Der Einpressstift weist wenigstens einen mit wenigstens einer Querkomponente oder quer zu einer Längsachse des Einpressstifts abweisend federnd ausgebildeten Kontaktabschnitt auf, welcher ausgebildet ist, in eine Ausnehmung, insbesondere einen Durchbruch eines Schaltungsträgers eingeführt zu werden und eine Innenwand der Ausnehmung federnd elektrisch zu kontaktieren.
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Dadurch kann eine Einpresskraft zum Einpressen des Einpresskontakts in den Schaltungsträger, insbesondere in die Ausnehmungen oder in Durchbrüche des Schaltungsträgers, vorteilhaft klein sein. Der Durchbruch ist beispielsweise durch eine durchgehende Bohrung oder Durchstanzung gebildet.
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Bevorzugt ist der Kontaktabschnitt durch einen Längsabschnitt des Einpressstifts gebildet. Der Schaltungsträger kann so auf dem Längsabschnitt elektrisch kontaktiert werden.
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Die Mehrzahl der Einpresstifte beträgt bevorzugt wenigstens zwei Einpressstifte, weiter bevorzugt wenigstens vier Einpressstifte.
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Bevorzugt sind die Einpressstifte in einer Matrix angeordnet. Dadurch läßt sich der Einpresskontakt aufwandsgünstig erzeugen. Bevorzugt sind die Einpressstifte in der Matrix zu einem benachbarten Einpressstift mit demselben, vorbestimmten Abstand beabstandet angeordnet. Dadurch kann in einem Werkzeug zum Erzeugen des Einpresskontakts im Falle einer Hinterschneidung zum Erzeugen eines federnden Kontaktabschnitts, ein Schieber einfach durch mehrere Einpressstifte geführt werden, und beim Entformen wieder herausgezogen werden. Die Matrix ist bevorzugt eine Matrix umfassend Reihen und Spalten. Beispielsweise umfasst die Matrix 3 Spalten und 3 Reihen, eine Zahl der Einpressstifte beträgt dabei neun Einpressstifte. Andere vorteilhafte Ausführungsformen einer Matrix umfassen wenigstens zwei Reihen und wenigstens zwei Spalten oder wenigstens drei Spalten, oder wenigstens vier Reihen und wenigstens vier Spalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der federnd ausgebildete Kontaktabschnitt einen Durchbruch und zwei jeweils federnd ausgebildete Stege auf, wobei die Stege den Durchbruch zwischeneinander einschließen. Die Stege sind bevorzugt jeweils konvex gekrümmt ausgebildet und weisen jeweils konvex voneinander ab. So kann der Kontaktabschnitt vorteilhaft eine O-Form aufweisen. Die Stege bilden so jeweils eine Art Blattfeder, welche ausgebildet ist, radial von der Längsachse des Einpressstifts nach außen zu federn und so die Innenwand federnd elektrisch zu kontaktieren. So kann der Einpresskontakt vorteilhaft mit wenig Kraftaufwand in den Schaltungsträger eingepresst werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Einpressstift wenigstens zwei federnd ausgebildete Kontaktabschnitte auf, welche jeweils ausgebildet sind, einen Schaltungsträger – insbesondere einen Schaltungsträger von wenigstens zwei Schaltungsträgern – elektrisch zu kontaktieren und die Schaltungsträger elektrisch miteinander zu verbinden. Die Kontaktabschnitte sind bevorzugt an dem Einpressstift entlang einer Längsachse des Einpressstifts zueinander beabstandet ausgebildet. So können vorteilhaft wenigstens zwei zueinander parallel angeordnete Schaltungsträger von dem Einpresskontakt elektrisch kontaktiert werden. Weiter vorteilhaft können die zwei zueinander verschiedenen Schaltungsträger auch mittels des Einpresskontaktes, insbesondere der Kontaktstifte, und zusätzlich mechanisch miteinander verbunden werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen von dem Kontaktkörper abweisend aufeinanderfolgende Kontaktabschnitte jeweils zueinander verschiedene Durchmesser auf. Bevorzugt weist ein näher von einem Ende des Kontaktstifts angeordneter Kontaktabschnitt einen kleineren Durchmesser auf, als ein dazu benachbarter, weiter von dem Ende des Kontaktstifts beabstandeter Kontaktabschnitt. So kann der Einpresskontakt, insbesondere der Kontaktstift, vorteilhaft leicht durch einen ersten Schaltungsträger geführt werden, welcher größere Durchbrüche für die Kontaktstifte aufweist, als ein weiterer Schaltungsträger, welcher zum Verbinden mit einem weiteren Kontaktabschnitt des Kontaktstifts ausgebildet ist. Weiter vorteilhaft können so die Schaltungsträger parallel zueinander beabstandet miteinander verbunden und elektrisch von dem Einpresskontakt kontaktiert sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Einpresskontakt einen an den Kontaktkörper angeformten elektrischen Anschluss auf. Der elektrische Anschluss ist beispielsweise ein Schraubanschluss, ein Schneid-Klemmanschluss, oder eine zum Durchsetzfügen oder Widerstandsschweißen ausgebildete Lasche, oder ein Steckanschluss.
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Der Kontaktkörper ist beispielsweise zylindrisch oder quaderförmig geformt.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kontaktsystem, mit wenigstens einem Einpresskontakt der vorbeschriebenen Art. Das Kontaktsystem weist wenigstens einen Schaltungsträger auf. Der Schaltungsträger weist wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht und wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht auf. Der Schaltungsträger weist für die Einpressstifte jeweils einen Durchbruch auf und ist ausgebildet, mit dem Einpresskontakt durch Einpressen der Einpressstifte in die Durchbrüche zusammengefügt zu werden, sodass die Einpressstifte jeweils die elektrisch leitfähige Schicht elektrisch kontaktieren. Der Schaltungsträger ist bevorzugt durch einen keramischen Schaltungsträger, insbesondere einen DBC-Schaltungsträger, oder einen AMB-Schaltungsträger, einen HTCC-Schaltungsträger oder einen LTCC-Schaltungsträger, oder eine faserverstärkte Epoxidharz-Leiterplatte gebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktsystem – unabhängig oder zusätzlich zu dem vorab beschriebenen Schaltungsträger mit der elektrisch leitfähigen Schicht und der elektrisch isolierenden Schicht – einen Schaltungsträger mit nur einer elektrisch leitfähigen Schicht, bevorzugt ein Metallblech, insbesondere Kupferblech auf. Der Schaltungsträger ist beispielsweise durch ein formgeschnittenes oder formgestanztes Metallblech, auch Lead-Frame genannt, gebildet.
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Der Schaltungsträger weist für die Einpressstifte jeweils einen Durchbruch auf und ist ausgebildet, mit dem Einpresskontakt durch Einpressen der Einpressstifte in die Durchbrüche zusammengefügt zu werden, wobei Kontaktabschnitte zueinander benachbarter Einpressstifte des Einpresskontakts mit demselben Durchmesser von dem Kontaktkörper denselben Abstand aufweisen. Vorteilhaft kann der Einpresskontakt mit den vorab beschriebenen Einpressstiften, welche jeweils wenigstens zwei Kontaktabschnitte aufweisen, zwei Schaltungsträger miteinander elektrisch verbinden. Beispielsweise kann ein Schaltungsträger durch einen Lead-Frame gebildet sein und ein weiterer Schaltungsträger durch einen keramischen Schaltungsträger oder eine Epoxidharzleiterplatte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Einpresskontakt Kupfer auf, weiter bevorzugt ist der Einpresskontakt durch eine Kupferlegierung gebildet. Bevorzugt weist der Einpresskontakt Keramik, insbesondere Zirkoniumoxid, Ittryiumoxid oder Aluminiumoxid auf. So kann vorteilhaft ein Oxid-Dispersionsverfestigtes Kupfer, insbesondere eine so gebildete Oxid-Dispersionsverfestigte Superlegierung, auch ODS-Superlegierung (ODS = Oxide-Dispersion-Strenghted) genannt, gebildet sein. Durch die ODS-Legierung kann der Einpresskontakt eine hohe Festigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen, welche nahezu einer Leitfähigkeit von reinem Elektrolytkupfer entspricht.
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Die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements beträgt bevorzugt wenigstens 30, bevorzugt wenigstens 50 Mega-Siemens pro Meter. Beispielsweise ist das Material des Kontaktelements eine ODS-Kupferlegierung, mit einer Leitfähigkeit von wenigstens 52 Mega-Siemens pro Meter, oder eine Kupferlegierung gemäß der Norm United-Numbering-System C18080 mit einer Leitfähigkeit von 46 Mega-Siemens pro Meter.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verbinden eines Einpresskontaktes, insbesondere eines Einpresskontaktes der vorbeschriebenen Art mit einem Schaltungsträger.
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Bei dem Verfahren werden Einpressstifte eines Einpresskontaktes in entsprechende Durchbrüche eines Schaltungsträgers eingeführt und kontaktieren den Schaltungsträger dabei elektrisch. Der Einpressstift weist wenigstens zwei entlang einer Längsachse voneinander beabstandete Kontaktabschnitte auf. Der Einpressstift wird bei dem Verfahren durch einen Durchbruch eines Schaltungsträgers hindurchgeführt wird und in einen Durchbruch oder eine Aussparung eines weiteren Schaltungsträgers eingeführt. Dabei kontaktiert ein Kontaktabschnitt der wenigstens zwei Kontaktabschnitte den Schaltungsträger in dem Durchbruch des Schaltungsträgers, und ein weiterer der wenigstens zwei Kontaktabschnitte den weiteren Schaltungsträger in dem Durchbruch des weiteren Schaltungsträgers jeweils elektrisch.
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Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmalen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Einpresskontakt mit einer Mehrzahl von Einpressstiften und einen Schaltungsträger, welcher zusammen mit dem Einpresskontakt ein Kontaktsystem bilden kann;
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Einpresskontakt mit einer Mehrzahl von Einpressstiften und zwei Schaltungsträgern, welche zusammen mit dem Einpresskontakt ein Kontaktsystem bilden können.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Einpresskontakt 1. Der Einpresskontakt 1 weist einen Kontaktkörper 2 auf, welcher in diesem Ausführungsbeispiel quaderförmig ausgebildet ist. An den Kontaktkörper ist ein elektrischer Anschluss 14 angeformt. Der Einpresskontakt 1 weist auch eine Mehrzahl von Einpressstiften, in diesem Ausführungsbeispiel neun Einpressstifte auf, welche jeweils an dem Kontaktkörper 2 angeformt sind und sich in eine gemeinsame Richtung 27 parallel zueinander erstrecken. Von den Einpressstiften sind drei Einpressstifte 3, 4 und 5 beispielhaft bezeichnet, welche jeweils in einer Reihe der Matrix angeordnet sind. Zwei weitere Einpressstifte 6 und 7 sind beispielhaft bezeichnet, welche gemeinsam mit dem Einpressstift 3 in einer Reihe angeordnet sind. Die Reihe der Einpressstifte, umfassend die Einpressstifte 3, 6 und 7, verläuft in diesem Ausführungsbeispiel orthogonal zu der Reihe der Einpressstifte, umfassend die Einpressstifte 3, 4 und 5. Auf diese Weise ist eine Matrix aus den neun Einpressstiften gebildet, wobei die Längsachsen der Einpressstifte sich jeweils zueinander parallel erstrecken. Von dem Einpressstift 3 ist eine Längsachse 23 beispielhaft bezeichnet. Der Einpressstift 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Längsabmessung 11 auf. Der Einpressstift 3 weist auch einen Kontaktabschnitt 12 auf, welcher einen Längsabschnitt der Längsabmessung 11 bildet. Der Einpressstift weist auf dem Kontaktabschnitt 12 zwei jeweils federnd ausgebildete Stege 52 und 53 auf, welche einen Durchbruch 8 zwischeneinander einschließen. Die Stege 52 und 53 bilden zusammen mit dem Durchbruch 8 eine O-Form. An den Kontaktabschnitt 12 ist ein zu einem Ende des Einpressstifts verjüngt ausgebildeter Einführstift 13 angeformt, welcher einen Endabschnitt des Kontaktstifts 3 entlang der Längsachse 23 ausbildet.
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Die weiteren acht Einpressstifte des Einpresskontakts 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel wie der Einpressstift 3 ausgebildet. Der Einpressstift 4 weist einen Durchbruch 9 auf und der Einpressstift 5 einen Durchbruch 10. Die Durchbrüche 8, 9 und 10 fluchten einander entlang einer Fluchtachse 28, sodass beim Erzeugen des Einpresskontakts mittels Metal-Injection-Molding ein beweglich ausgebildetes Schiebeelement eines Werkzeugs die Durchbrüche 8, 9 und 10 freihalten kann.
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Dargestellt ist auch ein Schaltungsträger 15, welcher zusammen mit dem Einpresskontakt 1 ein Kontaktsystem 60 bilden kann. Der Einpresskontakt 1 ist ausgebildet, mit dem Schaltungsträger 15 zusammengefügt zu werden. Dazu weist der Schaltungsträger 15 für jeden Einpressstift des Einpresskontakts 1 einen Durchbruch auf.
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Die Durchbrüche sind jeweils in einer Matrix angeordnet, welche der Matrix der Einpressstifte des Einpresskontakts 1 entspricht. Die Durchbrüche sind jeweils als zylinderförmige Ausnehmung, insbesondere Bohrung gebildet.
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Von den Durchbrüchen des Schaltungsträgers 15 ist ein Durchbruch 18 für den Einpressstift 3, ein Durchbruch 19 für den Einpressstift 4 und ein Durchbruch 20 für den Einpressstift 5 sowie ein weiterer Durchbruch 21 für den Einpressstift 6 und ein Durchbruch 22 für den Einpressstift 7 beispielhaft bezeichnet. Der Schaltungsträger 15 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrisch isolierende Schicht 17, insbesondere eine Keramikschicht oder Epoxidharzschicht, und eine elektrisch leitfähige Schicht 16, insbesondere eine Kupferschicht, auf.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Einpresskontakt 30. Der Einpresskontakt 30 weist einen Kontaktkörper 31 auf, an den ein elektrischer Anschluss 32, insbesondere ein Schraubanschluss oder ein Steckanschluss angeformt ist. Anstelle des als Pin ausgeformten Anschlusses 32 kann an den Kontaktkörper 31 eine zum Durchsetzfügen oder Widerstandsschweißen ausgebildete Lasche angeformt sein.
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Der Einpresskontakt 30 weist eine Mehrzahl von Einpressstiften auf, in diesem Ausführungsbeispiel neun jeweils in einer Matrix angeordnete Einpressstifte. Von den Einpressstiften sind ein Einpressstift 33, ein Einpressstift 34 und ein Einpressstift 35 beispielhaft bezeichnet, welche jeweils eine Reihe der zuvor beschriebenen Matrix ausbilden. Zwei weitere Einpressstifte 47 und 48 bilden jeweils gemeinsam mit dem Einpressstift 33 eine orthogonal zu der zuvor beschriebenen Reihe angeordneten Reihe des Einpresskontakts 30 aus.
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Der Einpressstift 33 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Längsabmessung 36 auf. Der Einpressstift 33 weist auch einen Kontaktabschnitt 37 auf, welcher einen Längsabschnitt der Längsabmessung 36 bildet. Der Kontaktabschnitt 37 ist an den Kontaktkörper 31 angeformt und schließt an den Kontaktkörper 31 an. An den Kontaktabschnitt 37 ist ein weiterer Kontaktabschnitt 38 angeformt, wobei ein Durchmesser 41 des Kontaktabschnitts 38 kleiner ausgebildet ist als ein Durchmesser 40 des Kontaktabschnitts 37.
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An den Kontaktabschnitt 38 ist ein Endabschnitt 39 angeformt, welcher verjüngt ausgebildet ist, sodass der Einpressstift 33 leicht in eine Öffnung eines Schaltungsträgers eingeführt werden kann.
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Der Einpressstift 33 weist im Bereich des Kontaktabschnitts 37 einen Durchbruch 25 auf. Der Einpressstift 33 weist auch auf dem Kontaktabschnitt 37 zwei quer zu einer Längsachse 24 des Einpressstifts 33 federnd ausgebildete Stege 54 und 55 auf, welche jeweils parallel zueinander angeordnet sind und den Durchbruch 25 zwischeneinander einschließen. Die Stege 54 und 55 bilden gemeinsam mit dem Durchbruch 25 in diesem Ausführungsbeispiel eine O-Form.
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Der Einpressstift 33 weist auf dem Kontaktabschnitt 38 zwei Stege 49 und 50 auf, welche einen Durchbruch 26 zwischeneinander einschließen. Die Stege 49 und 50 sind jeweils quer zur Längsachse 24 federnd ausgebildet.
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2 zeigt auch einen Schaltungsträger 42, welcher in diesem Ausführungsbeispiel als Kupferblech, insbesondere Lead-Frame, ausgebildet ist. Der Schaltungsträger 42 weist für jeden Einpressstift des Einpresskontakts 30 einen Durchbruch auf. Zum Verbinden des Schaltungsträgers 42 mit dem Einpresskontakt 30 können die Einpressstifte jeweils mit den Endabschnitten wie den Endabschnitt 39 durch den Durchbruch hindurch geführt werden, weiter kann der Kontaktabschnitt 38 durch den Durchbruch hindurch geführt werden. Beim weiteren Einpressen des Einpresskontakts 30 in den Schaltungsträger 42 kann dann der Kontaktabschnitt 37 den Schaltungsträger 42 in dem Durchbruch federnd elektrisch kontaktieren. Dabei kann beispielsweise eine Kaltschweißverbindung zwischen dem Kontaktabschnitt 37 und einer Innenwand des Durchbruchs des Schaltungsträgers 42 erzeugt werden oder eine galvanische Verbindung, das heißt eine elektrische Verbindung durch Berühren des Schaltungsträgers 42 mit dem Kontaktabschnitt 37.
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Nach einem Aufpressen des Schaltungsträgers 42 auf die Kontaktabschnitte der Einpressstifte wie den Kontaktabschnitt 37 ragen die Kontaktabschnitte wie der Kontaktabschnitt 38 aus dem Schaltungsträger 42 heraus. Die Kontaktabschnitte der Einpressstifte, wie der Kontaktabschnitt 38, können dann mit einem weiteren Schaltungsträger, in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Schaltungsträger 57, zusammengefügt werden. Der Schaltungsträger 57 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrisch leitfähige Schicht 45 und eine elektrisch isolierende Schicht 46. Die elektrisch isolierende Schicht ist in diesem Ausführungsbeispiel eine faserverstärke Epoxidharzschicht. Die elektrisch leitfähige Schicht ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Kupferschicht.
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Der Schaltungsträger 57 weist für jeden der Einpressstifte wie den Einpressstift 33 einen Durchbruch auf. Dargestellt ist ein Durchbruch 43 für den Einpressstift 47 und ein Durchbruch 44 für den Einpressstift 48.
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Der Einpresskontakt 30 kann so vorteilhaft die Schaltungsträger 42 und 57 elektrisch miteinander verbinden. Weiter vorteilhaft kann der Einpresskontakt 30 sowohl den Schaltungsträger 42, als auch den Schaltungsträger 57 elektrisch kontaktieren, sodass die Schaltungsträger 42 und 57 gemeinsam mit dem elektrischen Anschluss 32 verbunden sind. Die Schaltungsträger 42 und 57 können so über den gemeinsamen elektrischen Anschluss 32 elektrisch bestromt werden.
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Der Einpresskontakt 30 kann zusammen mit den Schaltungsträgern 42 und 57 ein Kontaktsystem 61 bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm United-Numbering-System C18080 [0017]
