DE102017118394B4 - Stecker, insbesondere Test- und/oder Programmierstecker - Google Patents

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Abstract

Stecker (10), insbesondere Test- und/oder Programmierstecker, zur Verbindung mit einer eine elektrische Schaltung (14) aufweisende Leiterplatine (12) zum Testen der Funktion und/oder zum Programmieren der elektrischen Schaltung (14), mit- einem Steckerkörper (26), der eine Außenfläche (28) mit einer Aufsetzfläche (30) zum Aufsetzen auf die Leiterplatine (12) aufweist,- wobei der Steckerkörper (26) mit mindestens einer Positioniereinheit (33) versehen ist, die über die Aufsetzfläche (30) des Steckerkörpers (26) hinausragt und zur Einführung in eine Positionieraussparung (36) der Leiterplatine (12) vorgesehen ist,- wobei der Steckerkörper (26) ferner mindestens ein stauchbares Federkontaktelement (16) aufweist, das in einem nicht gestauchten Ruhezustand ebenfalls über die Aufsetzfläche (30) des Steckerkörpers (26) hinausragt, so dass beim Aufsetzen des Steckerkörpers (26) auf die Leiterplatine (12) das Federkontaktelement (16) gestaucht wird und durch das gestauchte Federkontaktelement (16) eine Kraft auf den Steckerkörper (26) erzeugt wird,- wobei das Federkontaktelement (16) ein Kontaktelement (18) aufweist, das mittels einer Feder von der Aufsetzfläche (30) des Steckerkörpers (26) weg gerichtet belastet und gegen die Kraft der Feder in Richtung auf die Aufsetzfläche (30) bewegbar ist und zur federbelasteten Kontaktierung eines elektrischen Kontaktfeldes (20) der Leiterplatine (12) vorgesehen ist, wenn die Positioniereinheit unter Verkippung von der Positionieraussparung (36) aufgenommen ist dadurch gekennzeichnet ,- dass die Positioniereinheit ein Positionierelement (32) aufweist, das in einem Verkeilungsbereich an seiner Außenfläche eine profilierte Einkerbung (34) aufweist oder aufgeraut ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stecker, der insbesondere als Test- und/oder Programmierstecker zur Verbindung mit einer eine elektrische Schaltung aufweisende Leiterplatine zum Testen der Funktion und/oder zum Programmieren der elektrischen Schaltung eingesetzt werden kann.
  • Zum Testen und/oder Programmieren von elektrischen Schaltungen auf Leiterplatinen werden bislang unterschiedliche Systeme eingesetzt. Beispielsweise werden sehr häufig normale Stecker (beispielsweise Pfostenstecker) zusätzlich auf der zu testenden Platine untergebracht, welche nur für den oft einmaligen Programmier- und/oder Testvorgang genutzt werden und danach keine Funktion mehr besitzen. Nachteilig daran sind die Bauteilekosten des Steckers, der trotz der oft nur einmaligen Nutzung bestückt werden muss. Alternativ kommen häufig komplexe und teure Kontaktierungssysteme zum Einsatz, wenn beim Testen und/oder Programmieren der elektrischen Schaltungen eine Vielzahl von elektrischen Kontaktfeldern auf der Leiterplatine kontaktiert werden soll. Solche Kontaktierungssysteme weisen federnde Kontaktstifte auf, die einen vordefinierten Abstand zueinander aufweisen, wobei die Anordnung der Kontaktstifte an die Anordnung der Kontaktfelder auf der Leiterplatine angepasst ist. Wird eine Leiterplatine in ein solches Kontaktierungssystem eingelegt, so kann binnen kurzer Zeit der Kontakt zwischen mehreren Kontaktstiften des Kontaktsystems und der Kontaktfelder der Leiterplatine hergestellt werden und eine Programmierung oder Prüfung mehrerer elektronischer Schaltungen zeitgleich erfolgen. Die genannten Kontaktierungssysteme haben jedoch den Nachteil, dass sie sehr komplex im Aufbau sind und ihre Anschaffung mit hohen Kosten verbunden ist, da sie speziell für die zu testende oder zu programmierende Platine angefertigt werden müssen.
  • Alternativ zu den genannten Kontaktierungssystemen werden, insbesondere wenn lediglich die Kontaktierung einzelner weniger elektrischer Kontaktfelder benötigt wird, Programmier- und Teststecker auf Basis eines Klammerprinzips eingesetzt. Bei solchen Klammersteckern, die häufig in Form einer handelsüblichen Wäscheklammer ausgeführt sind, weist ein Ende eines Klammersteckers üblicherweise federnde Kontaktstifte auf. Durch manuelles Betätigen des Klammersteckers kann das Ende dieses Klammersteckers, das die Kontaktstifte aufweist, geöffnet und anschließend eine Leiterplatine in die Öffnung eingeführt werden. Nachdem die Leiterplatine derart positioniert ist, dass die Kontaktstifte in unmittelbarer Nähe zu den zu kontaktierenden Kontaktfeldern der Leiterplatine angeordnet sind, wird der Klammerstecker wieder geschlossen. Beim Schließen des Klammersteckers werden die Kontaktfelder der Leiterplatine durch die Kontaktstifte des Steckers kontaktiert und die Programmierung bzw. das Testen der elektrischen Schaltung der Leiterplatine kann erfolgen. Die genannten Klammerstecker eignen sich für den Einsatz mit Leiterplatinen, bei denen die Kontaktfelder im Randbereich der Platine angeordnet sind, da bei diesen Leiterplatinen die Kontaktfelder für die Kontaktstifte des Klammersteckers gut zugänglich sind. Dagegen sind die genannten Klammerstecker im Einsatz mit Leiterplatinen, bei denen die Kontaktfelder nicht im Randbereich der Platine angeordnet sind, eher ungeeignet, da die Kontaktfelder für die Kontaktstifte des Klammersteckers schlecht zugänglich sind.
  • Eine weitere Alternative zur Programmierung und zum Testen von elektrischen Schaltungen auf Leiterplatinen stellen Programmier- und Teststecker dar, die Federkontaktstifte und teilweise auch zusätzliche Fixierhaken aufweisen, die dazu vorgesehen sind, in Aussparungen einer Leiterplatine eingeführt zu werden und an der Unterseite der Leiterplatine zu verhaken. Durch die Verhakung der Fixierhaken mit der Leiterplatine wird ein Herausfallen des Steckers aus der Leiterplatine während der Programmierung oder des Tests vermieden. Systeme ohne Fixierhaken müssen während der Programmier- oder Testvorgangs in Position gehalten werden.
  • Im Gegensatz zu den zuvor genannten Klammersteckern eignen sich die genannten Stecker mit Fixierhaken auch dazu, elektrische Kontaktfelder zu kontaktieren, die nicht im Randbereich einer Leiterplatine angeordnet sind. Bei den genannten Steckern mit Fixierhaken ist es jedoch nachteilig, dass sie aufgrund ihrer Bauart keinen besonders stabilen Halt während der Verbindung mit der Leiterplatine zeigen und dass die erneute Trennung von Stecker und Leiterplatine häufig nur mühsam erfolgt.
  • Aus US 7,307,437 B1 ist ein Stecker zur Verbindung mit einer eine elektrische Schaltung aufweisenden Leiterplatine bekannt, dessen Steckerkörper zwei Positionierelemente als Positionierhilfe aufweist, die in Öffnungen einer Leiterpatine einführbar sind. Ferner weist der Stecker an seinem Steckerkörper mehrere federbelastete Federkontaktelemente auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die eine vereinfachte Programmierung und/oder ein vereinfachtes Testen von elektrischen Schaltungen auf Leiterplatinen mittels Steckern ermöglicht, wobei insbesondere die Herstellung und Beibehaltung Verbindung zwischen Stecker und Leiterplatine sowie die anschließende Trennung derselbigen vereinfacht ist.
  • Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird ein Stecker, eine Leiterplatine, ein System bestehend aus Stecker und Leiterplatine sowie ein Verfahren zur Kontaktierung einer Leiterplatine mit einem Stecker gemäß den Patentansprüchen 1, 8, 9 bzw. 10 vorgeschlagen. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der erfindungsgemäße Stecker ist versehen mit
    • - einem Steckerkörper, der eine Außenfläche mit einer Aufsetzfläche zum Aufsetzen auf die Leiterplatine aufweist,
    • - wobei der Steckerkörper mit mindestens einer Positioniereinheit versehen ist, die über die Aufsetzfläche des Steckerkörpers hinausragt und zur Einführung in eine Positionieraussparung der Leiterplatine vorgesehen ist,
    • - wobei der Steckerkörper ferner mindestens ein stauchbares Federkontaktelement aufweist, das in einem nicht gestauchten Ruhezustand ebenfalls über die Aufsetzfläche des Steckerkörpers hinausragt, so dass beim Aufsetzen des Steckerkörpers auf die Leiterplatine das Federkontaktelement gestaucht wird und durch das gestauchte Federkontaktelementeine Kraft auf den Steckerkörper erzeugt wird,
    • - wobei das Federkontaktelement ein Kontaktelement aufweist, das mittels einer Feder von der Aufsetzfläche des Steckerkörpers weg gerichtet belastet und gegen die Kraft der Feder in Richtung auf die Aufsetzfläche bewegbar ist und zur federbelasteten Kontaktierung eines elektrischen Kontaktfeldes der Leiterplatine vorgesehen ist, wenn die Positioniereinheit unter Verkippung von der Positionieraussparung aufgenommen ist, und
    • - wobei die Positioniereinheit ein Positionierelement (32) aufweist, das in einem Verkeilungsbereich an seiner Außenfläche eine profilierte Einkerbung (34) aufweist oder aufgeraut ist.
  • Zur Kontaktierung von Kontaktfeldern einer Leiterplatine wird der erfindungsgemäße Stecker derart auf die Leiterplatine gesetzt, dass seine Aufsetzfläche die Oberfläche der Leiterplatine kontaktiert und seine Positioniereinheit in einer Positionieraussparung der Leiterplatine aufgenommen wird. Dabei kontaktiert das Federkontaktelement ein Kontaktfeld der Leiterplatine. Beim Aufsetzen des Steckerkörpers auf die Leiterplatine wird das Federkontaktelement gestaucht. Anschließend wird der Steckerkörper so weit geneigt, bis die Positioniereinheit in der Positionieraussparung der Leiterplatine verkeilt. In diesem Zustand wird durch das noch zumindest teilweise gestauchte Federkontaktelement eine Kraft erzeugt, die ein Drehmoment auf den Steckerkörper verursacht. Einerseits wird durch dieses Drehmoment der Steckerkörper weiterhin in Richtung der Neigung gedrückt, andererseits wird durch die Verkeilung der Positioniereinheit in der Positionieraussparung einerseits eine weitere Kippung des Steckerkörpers verhindert. Andererseits wird durch den Kraft- oder Formschluss der Positioniereinheit mit der Positionieraussparung eine Gegenkraft zur nach erfolgter Verkippung existierenden Federkraft der Federkontaktelemente aufgebaut, welche ein Herausrutschen des Steckers verhindert. Der Steckerkörper verharrt daher selbsttätig in einer stabilen Position. Bei der Verkippung des Steckerkörpers federt das Federkontaktelement nur teilweise au, wodurch der Kontakt zwischen Federkontaktelement und Kontaktfeld aufrechterhalten bleibt. Dadurch wird eine stabile Verbindung zwischen dem Stecker und der Leiterplatine gewährleistet, wobei eine stetige Kontaktierung des Kontaktfeldes durch das Federkontaktelement gegeben ist. Beim Verkippen bewegt sich das typischerweise spitz zulaufende Kontaktierende des Federkontaktelements auf dem Kontaktfeld der Leiterplatine, das so breit ausgeführt ist, dass das Federkontaktelement nach der Verkippung das Kontaktfeld immer noch kontaktiert. Das Kontaktfeld auf der Leiterplatine ist dabei mindestens so breit ausgeführt, dass der Weg, welchen das Kontaktierende des Federkontaktelementes während der Verkippung zurücklegt, aufgenommen wird. Das „Schaben“ des Kontaktierendes auf dem Kontaktfeld während der Verkippung dient dabei auch zum Beseitigen einer Verschmutzung (wie beispielsweise Flussmittelreste von der Betsückung) oder einer Oxidschicht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stecker wird die Zuverlässigkeit der Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung dadurch unterstützt, dass die Positioniereinheit ein Positionierelement aufweist, das in einem Verkeilungsbereich an seiner Außenfläche eine profilierte Einkerbung aufweist oder aufgeraut ist. Bei dem Verkeilungsbereich handelt es sich um einen Endbereich des Positionierelements, der dazu vorgesehen ist, in eine Positionieraussparung der Leiterplatine einzutauchen und dort nach Verkippung des Steckers mit der Leiterplatine zu verkeilen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Verkeilungsbereich dem unteren Drittel, Viertel oder Fünftel des Positionierelements entspricht. Die profilierte Einkerbung kann in Form eines Außengewindes ausgeführt sein. In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich die Profilierung entlang des gesamten Positionierelements erstreckt. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann das Positionierelement im Wesentlichen als ein Gewindestift ausgeführt sein.
  • Zur Trennung der Verbindung zwischen Stecker und Leiterplatine wird der Steckerkörper in seine Ausgangslage zurück geneigt, wodurch die Verkeilung der Positioniereinheit in der Positionieraussparung aufgehoben und der Stecker entriegelt wird. Nach der Entriegelung des Steckers kann dieser mühelos von der Leiterplatine entfernt werden, was durch die verbliebende Federkraft des mindestens einen Federkontaktelements auch noch unterstützt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stecker kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Federkontaktelement auf der der Positioniereinheit gegenüberliegenden Seite des Steckerkörpers angeordnet ist.
  • Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Steckerkörper selbst als Positioniereinheit dient. In diesem Fall ist der Steckerkörper vorzugsweise plattenförmig ausgebildet. Insbesondere kann der Steckerkörper aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann der Steckerkörper im Wesentlichen aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Sofern der Steckerkörper selbst als Positioniereinheit dient, kann vorgesehen sein, dass das mindestens ein Federkontaktelement seitlich am Steckerkörper angeordnet ist.
  • Vorteilhafterweise dient die Positioniereinheit bzw. ein oder mehrere Positionierelemente neben der Positionierung auch als Kontaktelement zur Kontaktierung eines Kontaktfeldes in der Positionieraussparung. Beispielsweise ist das oder die Positionierelemente als Stift/Stifte ausgebildet, die in Öffnungen der Leiterplatine mit Durchkontaktierungen eingeführt werden, welche die Positionieraussparung bilden.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann vorgesehen sein, dass das Federkontaktelement einen Federkontaktkörper und einen relativ zum Federkontaktkörper federnd gelagerten Federkontaktkopf aufweist. Das Federkontaktelement kann insbesondere seitlich am Steckerkörper angeordnet sein. Durch die seitliche Anordnung am Steckerkörper übt das gestauchte Federkontaktelement eine Kraft auf die Oberfläche der Leiterplatine aus, die in einem Drehmoment resultiert, durch das der Steckerkörper in die dem Federkontaktelement gegenüberliegende Richtung geneigt wird. Dieses Drehmoment wirkt so lange, wie das Federkontaktelement zumindest teilweise gestaucht ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann vorgesehen sein, dass das Federkontaktelement im Wesentlichen aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Metall, gefertigt ist. Insbesondere kann das Federkontaktelement als handelsüblicher Federkontaktstift ausgeführt sein. Der Federkontaktstift kann, ggf. nach dem Einsetzen in eine dafür vorgesehene Hülse durch Einpressen, Umspritzen oder Löten mit dem Steckerkörper verbunden sein. Dabei kann das Federkontaktelement entweder direkt elektrisch über eine Leiterbahn einer starren oder einer Flexplatine oder eine Leitung mit einer Test- und/oder Programmiereinrichtung verbunden sein oder alternativ mit einer Buchse eines auf dem Steckerkörper angeordneten Steckerelements. In diesem Fall ist eine externe Test- und/oder Programmiereinrichtung mittels eines Steckers mit dem auf dem Steckerkörper angeordneten Steckerelement zu verbinden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann ferner vorgesehen sein, dass das Federkontaktelement mittels auf der Oberfläche des Steckerkörpers verlaufender Leiterbahnen mit den Buchsen des Steckerelements elektrisch verbunden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit aus Metall, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Messing gefertigt ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit im Wesentlichen aus kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff gefertigt ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit ein stiftförmiges Positionierelement aufweist, das in einer Positionieraussparung der Leiterplatine einführbar ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit zwei stiftförmige Positionierelemente aufweist, die seitlich am Steckerkörper angeordnet sind. Durch die Verwendung von zwei voneinander beabstandeten Positionierelementen kann die Ausrichtung des Steckerkörpers relativ zur Leiterplatine eindeutig definiert werden. Dadurch wird vermieden, dass der Steckerkörper nach dem Aufsetzen auf der Leiterplatine verdreht werden kann. Dies führt zu einer erhöhten Stabilität der Verbindung zwischen Stecker und Leiterplatine und verbessert die Kontaktsicherheit zwischen dem Federkontaktelement des Steckers und dem Kontaktfeld der Leiterplatine.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit ein plattenförmiges Positionierelement aufweist, das in eine spaltförmige Positionieraussparung der Leiterplatine einführbar ist. Durch die Anordnung des plattenförmigen Positionierelements in die spaltförmige Aussparung wird, ähnlich wie bei der Verwendung von zwei voneinander beanstandeten Positionierelementen, ebenfalls ein Verdrehen des Steckerkörpers relativ zur Leiterplatine verhindert. Dadurch wird auch die Kontaktsicherheit zwischen dem Federkontaktelement des Steckers und dem Kontaktfeld der Leiterplatine verbessert.
  • Weiterhin kann bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit mindestens zwei zylinderförmige Positionierelemente aufweist, die in mindestens zwei zylinderförmige Positionieraussparungen in der Leiterplatine einführbar sind, wobei der Abstand zwischen den Positionierelementen dem Abstand der Positionieraussparungen der Leiterplatine entspricht und der Durchmesser der zylinderförmigen Positionieraussparungen der Leiterplatine größer ist als der Durchmesser der zylinderförmigen Positionierelemente. Der Abstand zwischen den zylinderförmigen Positionierelementen bzw. den zylinderförmigen Positionieraussparungen ist dabei im Sinne der Erfindung definiert als der Abstand zwischen den Längsachsen der jeweiligen zylinderförmigen Positionierelemente in bzw. der Aussparungen. Diese Längsachsen sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Bei den zylinderförmigen Positionierelementen kann insbesondere vorgesehen sein, dass diese jeweils einen Durchmesser von 1 mm bis 2 mm und bevorzugt einen Durchmesser von 1,4 mm bis 1,6 mm aufweisen. Bei den zylinderförmigen Positionieraussparungen kann vorgesehen sein, dass deren Durchmesser 0,1 mm bis 0,5 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 0,4 mm und besonders bevorzugt 0,3 mm größer sind als die Durchmesser der zylinderförmigen Positionierelemente. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Positionierelemente in einer Reihe angeordnet sind und die Federkontaktelemente ebenfalls in einer Reihe angeordnet sind, wobei der Abstand beider Reihen vorzugsweise 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 3 mm bis 8 mm und besonders bevorzugt 5 mm bis 6 mm beträgt.
  • Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers vorgesehen sein, dass die profilierte Einkerbung linienförmig ausgestaltet und mittels Lasergravur erfolgt ist, wobei die Linien einen Winkel von mindestens 30° zur Längsachse des Positionierelements bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die profilierte Einkerbung in Form eines Ringel- oder Fischgrätmusters ausgestaltet ist. Alternativ kann auch ein Sägezahnprofil vorgesehen sein. Durch die genannten Formen der profilierten Einkerbung wird erreicht, dass das Positionierelement stabil mit der Positionieraussparung der Leiterplatine verkeilt. Ein ungewolltes Abrutschen des Positionierelements wird dadurch vermieden. Dies bewirkt insgesamt eine erhöhte Stabilität der Verbindung zwischen dem Stecker und der Leiterplatine.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement aus Stahl gefertigt und durchgehend und/oder auf der gesamten Oberfläche oder zumindest in einem Bereich, in dem es in die Positionieraussparung eingetaucht ist, gehärtet ist. Die Oberflächenhärtung des Positionierelements gewährleistet einen geringeren Verschleiß der profilierten Einkerbung bei häufigen Steckzyklen in Leiterplattenmaterial.
  • Auch kann bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit mindestens ein Positionierelement mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist, das in eine rechteckige Positionieraussparung einer Leiterplatine einführbar ist. Durch die Verwendung eines Positionierelements mit einem rechteckigen Querschnitt, das in eine rechteckige Positionieraussparung einer Leiterplatine einführbar ist wird erreicht, dass eine Verdrehung des Steckerkörpers relativ zur Leiterplatine verhindert wird. Dadurch wird eine erhöhte Stabilität der Verbindung zwischen dem Stecker und der Leiterplatine sowie eine erhöhte Kontaktsicherheit zwischen dem Federkontaktelement des Steckers und dem Kontaktfeld der Leiterplatine erzielt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinheit mindestens ein Positionierelement mit einem quadratischen Querschnitt aufweist, das in eine quadratische Positionieraussparung einer Leiterplatine einführbar ist.
  • Weiterhin wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Leiterplatine zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Stecker vorgeschlagen, wobei die Leiterplatine versehen ist mit
    • - einer Oberfläche, auf die die Aufsetzfläche des Steckers auflegbar ist
    • - mindestens einem elektrischen Kontaktfeld, das mit mindestens einer auf der Leiterplatine angeordneten elektrischen Schaltung elektrisch verbunden ist und der zum Testen und/oder zur Programmierung der elektrischen Schaltung verwendbar ist, und
    • - mindestens einer Positionieraussparung, in die die Positioniereinheit des Steckers einführbar ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Leiterplatine ist insbesondere vorgesehen, dass die Anzahl, die Form und der Abstand der Positionieraussparungen an die Anzahl, die Form und den Abstand der Positioniereinheit bzw. der Positionierelemente des Steckers angepasst ist.
  • Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Leiterplatine vorgesehen sein, dass eine Positionieraussparung verkupfert oder unverkupfert ausgeführt ist.
  • Auch kann bei der erfindungsgemäßen Leiterplatine vorgesehen sein, dass die Positionieraussparung spaltförmig ausgeführt ist.
  • Weiterhin wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ein System zum Testen und/oder zur Programmierung einer elektrischen Schaltung einer Leiterplatine, insbesondere für das Einspielen von Firmware in einen Speicher der Leiterplatine vorgeschlagen, wobei das System versehen ist mit
    • - dem erfindungsgemäßen Stecker, und
    • - der erfindungsgemäßen Leiterplatine.
  • Schließlich wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ein Verfahren zur Kontaktierung der erfindungsgemäßen Leiterplatine mit dem erfindungsgemäßen Stecker, insbesondere zur Programmierung und/oder zum Testen der elektrischen Schaltung, vorgeschlagen, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:
    • - Einführen der Positioniereinheit eines Steckers in die mindestens eine Positionieraussparung der Leiterplatine, bis das mindestens eine Federkontaktelement gestaucht ist,
    • - Kippen des Steckers, bis die Positioniereinheit in einem Verkeilungsbereich an mindestens zwei Kontaktpunkten die Positionieraussparung der Leiterplatine kontaktiert und dadurch eine Verkeilung der Positioniereinheit mit der Leiterplatine erfolgt und durch das Drehmoment, das aufgrund der von dem mindestens einen Federkontaktelement erzeugten, auf ein Kontaktfeld der Leiterplatine wirkenden Federkraft auf den Stecker wirkt, selbsttätig in der Verkippposition verbleibt.
  • Ferner kann mit Vorteil noch der Schritt des Programmierens und/oder Testens der Leiterplatine durch Beaufschlagen mindestens eines elektrischen Kontaktfeldes der Leiterplatine mit einem vorgegebenen Signal und/oder Auslesen eines Signals von einem elektrischen Kontaktfeld der Leiterplatine durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Konzept des selbsttätigen Verharrens des verkippten Steckers kann auch bei Vertauschung der Anordnung von Positioniereinheit und Positionieraussparung realisiert werden. Die Positioniereinheit ist dann als von der Leiterplatine aufragendes Bauteil ausgebildet, während der Stecker an seiner Aufsetzfläche die Positionieraussparung zur Aufnahme der Positioniereinheit beim Aufstecken des Steckers auf die Leiterplatine aufweist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
    • 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Stecker und einer Leiterplatine,
    • 2 eine perspektivische Darstellung des in der 1 abgebildeten, erfindungsgemäßen Steckers,
    • 3 eine Seitenansicht des in den 1 und 2 dargestellten Steckers vor Einführung in die Positionieraussparungen einer Leiterplatine,
    • 4 eine Seitenansicht des in den vorherigen Figuren dargestellten Steckers nach Einführung in die Positionieraussparungen einer Leiterplatine und
    • 5 eine Seitenansicht des in den vorherigen Figuren dargestellten Steckers, wobei die Positioniereinheit des Steckers in der Positionieraussparung der Leiterplatine verriegelt ist.
  • In der 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers 10 gezeigt, wobei der Stecker 10 in einer Leiterplatine 12 eingeführt ist. Wie in der 1 zu erkennen ist, weist die Leiterplatine 12 eine elektrische Schaltung 14 auf, die mittels durch den Stecker 10 übertragene Daten programmierbar ist. Für die Programmierung der elektrischen Schaltung 14 werden Signale über die Federkontaktelemente 16 sowie die Kontaktelemente 18 bereitgestellt und über die Kontaktfelder 20 auf die elektrische Schaltung 14 der Leiterplatine 12 übertragen. Die benötigten Signale werden den Federkontaktelementen 16 des Steckers 10 über elektrische Leitungen 22 zugeführt. Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem Steckersockel 24 eine externe Programmiervorrichtung angeschlossen, was in dieser Fig. nicht dargestellt ist, um die elektrische Schaltung 14 der Leiterplatine 12 zu programmieren. Bei dem in der 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Kontaktelemente 18 relativ zu den Federkontaktelementen 16 federnd gelagert. Dadurch üben die Kontaktelemente 18 eine Kraft auf die Kontaktfelder 20 sowie auf die Leiterplatine 12 aus. Das Ausfedern der Kontaktelemente 18 führt zu einer stetigen Kontaktierung der Kontaktfelder 20.
  • In der 2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Steckers 10 abgebildet. Wie in dieser Fig. zu erkennen ist, weist der Stecker 10 einen Steckerkörper 26 mit einer Außenfläche 28 auf. Zudem ist an der Unterseite des Steckerkörpers 26 eine Aufsetzfläche 30 vorgesehen. Die Aufsetzfläche 30 ist dazu ausgelegt, die Oberfläche einer Leiterplatine 12 zu kontaktieren, sobald der Stecker in die Leiterplatine 12 eingeführt und auf dieser aufgesetzt ist. Während bei diesem Ausführungsbeispiel die Federkontaktelemente 16 an der Oberseite bzw. der einen Außenseite des Steckerkörpers 26 angeordnet sind, sind zwei Positionierelemente 32 einer Positioniereinheit 33 auf der Unterseite bzw. der gegenüberliegenden Außenseite des Steckerkörpers 26 vorgesehen. Die beiden Positionierelemente 32 sind in diesem Ausführungsbeispiel stiftförmig ausgestaltet und haben eine zylindrische Form. Zudem sind in einem unteren Bereich der Positionierelemente 32 drei Einkerbungen 34 bzw. allgemein ausgedrückt Oberflächenprofilierungen vorgesehen. Die Einkerbungen 34 dienen dazu, eine stabilere Fixierung des Steckers 10 an der Leiterplatine 12 zu gewährleisten.
  • In der 3 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steckers 10 sowie einer Leiterplatine 12 dargestellt, wobei der Stecker 10 noch nicht in die Leiterplatine 12 eingeführt ist. Wie dieser Fig. zu erkennen ist, sind in der Leiterplatine 12 Positionieraussparungen 36 vorgesehen, in die die Positionierelemente 32 des Steckers 10 eingeführt werden können. Darüber hinaus ist in der 3 zu erkennen, dass der Innendurchmesser der Positionieraussparungen 36 größer ist als der Außendurchmesser der Positionierelemente 32. Weiterhin zeigt die 3, dass das Kontaktelement 18 des erfindungsgemäßen Steckers 10 über die Aufsetzfläche 30 des Steckerkörpers 26 hinausragt, so dass das Kontaktelement 18 eingedrückt wird, sobald der Steckerkörper 26 auf die Oberfläche der Leiterplatine 12 aufgesetzt wird.
  • In der 4 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steckers 10 sowie einer Leiterplatine 12 dargestellt, wobei die Positionierelemente 32 des Steckers 10 in die Positionieraussparungen 36 der Leiterplatine 12 eingeführt sind. Wie in der 4 zu erkennen ist, liegt die Aufsetzfläche 28 des Steckerkörpers 26 unmittelbar auf der Oberfläche der Leiterplatine 12 auf. Dabei kontaktieren die Kontaktelemente 18 des Steckers 10 die Kontaktfelder 20 der Leiterplatine 12. In diesem Zustand sind die Kontaktelemente 18 niedergedrückt und üben eine Kraft auf die Kontaktfelder 20 bzw. auf die Leiterplatine 12 aus. Die Kippung des Steckers 10 erreicht ein Ende, sobald die Positionselemente 32 in den Positionieraussparungen 36 verkeilen und somit den Stecker 10 an der Leiterplatine 12 fixieren. Die Federkraft der Federkontaktelemente 16 ist auch dann noch gegeben, wenn der Stecker 10 in Richtung des Pfeils 27 gekippt wird. Durch die Federkraft, die einseitig auf den Steckerkörper 26 wirkt, wirkt auf den Stecker 10 ein Drehmoment, aufgrund dessen der Stecker 10 seine Kippposition selbsttätig beibehält (Selbstklemmung).
  • In der 5 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steckers 10 sowie eine Leiterplatine 12 dargestellt, wobei der Stecker 10 in einem gekippten Zustand dargestellt ist. In diesem Zustand bilden die Positionierelemente 32 jeweils zwei Kontaktpunkte mit den Positionieraussparungen 36 der Leiterplatine. Diese beiden Kontaktpunkte bewirken, dass der Stecker 10 nicht weiter in die Richtung der Positionselemente 32 kippen kann. Da die federnden Kontaktelemente 18 auch weiterhin eine Kraft auf die Kontaktfelder 20 bzw. auf die Leiterplatine 12 ausüben, entsteht ein Kräftegleichgewicht bzw. ein Drehmomentgleichgewicht, das den Stecker 10 in der in der 5 dargestellten Position stabil fixiert. Um den Stecker 10 von der Leiterplatine 12 wieder zu entfernen, kann der Stecker 10 in Richtung der in der 4 dargestellten Ausgangsposition geneigt werden, sodass die Verkeilung bzw. die Fixierung des Steckers 10 aufgehoben wird. Auf diese Weise kann der Stecker 10 mit wenigen einfachen Handgriffen mit der Leiterplatine 12 verbunden und von dieser wieder getrennt werden.
  • Anhand von 5 wird nochmals das erfindungsgemäße Konzept deutlich. Danach weist der Steckerkörper 26 mindestens ein Positionierelement 32 zum Einführen in eine Positionieraussparung 36 in der Leiterplatine 12 und zum Definieren einer Kippachse 38 des Steckerkörpers 26 auf, um die der Steckerkörper 26 bei von der Positionieraussparung 36 aufgenommenem Positionierelement 32 (maximal) kippbar ist, wobei das Federkontaktelement 16 um einen Versatz 40 seitlich versetzt zur Kippachse 38 angeordnet ist. Das Verhältnis aus Überstand 42 des federnden Kontaktelements 18 und Versatz 40 ist gleich tan(alpha) mit alpha als Kippwinkel 44. Der Federweg des Federkontaktelements 16 ist dabei größer als der Überstand 42. Der Kippwinkel 44 ist bestimmt durch die Tiefe der Positionieraussparung 36, das Spiel zwischen Positionieraussparung 36 und Positionierelement 32 und ggf. durch den Aufsetzpunkt der Aufsetzfläche 30, um den der Steckerkörper 36 kippt. Bevorzugt befinden sich Positionierelement 32 und Federkontaktelement 16 auf einander abgewandten Außenseiten des Steckerkörpers 26 und stehen über die Aufsetzfläche 30 über.
  • Nach der Erfindung können seitlich des Steckerkörpers 16 und der (ersten) Reihe von Federkontaktelementen 16 noch weitere Reihen von Federkontaktelementen 16 vorgesehen sein (eine weitere Reihe ist in 5 gestrichelt angedeutet), für die dann ebenfalls gilt, dass sie (noch) nicht vollständig ausgefedert sind, wenn sich der Stecker 10 in seiner (maximalen) Kippposition befindet. Somit kann die Anzahl an mit dem Stecker 10 kontaktierbaren Kontaktfeldern 20 der Leiterplatine 12 erhöht werden, wobei eine kompakte, weil benachbarte Anordnung von Kontaktfeldern gegeben ist.
  • Die Positionierelemente 32 können zusätzlich auch der elektrischen Kontaktierung dienen, wie in 5 bei der Durchkontaktierung 46 gezeigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Stecker
    12
    Leiterplatine
    14
    elektrische Schaltung
    16
    Federkontaktelement
    18
    Kontaktelement
    20
    Kontaktfeld
    22
    elektrische Leitungen
    24
    Steckerelement
    26
    Steckerkörpers
    27
    Kipprichtung
    28
    Außenfläche
    30
    Aufsetzfläche
    32
    Positionierelement
    33
    Positioniereinheit
    34
    Einkerbung
    36
    Positionieraussparung
    38
    Kippachse
    40
    Versatz des Federkontaktelements zur Kippachse
    42
    (Mindest-)Überstand des Federkontaktelements über die Aufsetzfläche
    44
    Kippwinkel
    46
    Durchkontaktierung

Claims (11)

  1. Stecker (10), insbesondere Test- und/oder Programmierstecker, zur Verbindung mit einer eine elektrische Schaltung (14) aufweisende Leiterplatine (12) zum Testen der Funktion und/oder zum Programmieren der elektrischen Schaltung (14), mit - einem Steckerkörper (26), der eine Außenfläche (28) mit einer Aufsetzfläche (30) zum Aufsetzen auf die Leiterplatine (12) aufweist, - wobei der Steckerkörper (26) mit mindestens einer Positioniereinheit (33) versehen ist, die über die Aufsetzfläche (30) des Steckerkörpers (26) hinausragt und zur Einführung in eine Positionieraussparung (36) der Leiterplatine (12) vorgesehen ist, - wobei der Steckerkörper (26) ferner mindestens ein stauchbares Federkontaktelement (16) aufweist, das in einem nicht gestauchten Ruhezustand ebenfalls über die Aufsetzfläche (30) des Steckerkörpers (26) hinausragt, so dass beim Aufsetzen des Steckerkörpers (26) auf die Leiterplatine (12) das Federkontaktelement (16) gestaucht wird und durch das gestauchte Federkontaktelement (16) eine Kraft auf den Steckerkörper (26) erzeugt wird, - wobei das Federkontaktelement (16) ein Kontaktelement (18) aufweist, das mittels einer Feder von der Aufsetzfläche (30) des Steckerkörpers (26) weg gerichtet belastet und gegen die Kraft der Feder in Richtung auf die Aufsetzfläche (30) bewegbar ist und zur federbelasteten Kontaktierung eines elektrischen Kontaktfeldes (20) der Leiterplatine (12) vorgesehen ist, wenn die Positioniereinheit unter Verkippung von der Positionieraussparung (36) aufgenommen ist dadurch gekennzeichnet , - dass die Positioniereinheit ein Positionierelement (32) aufweist, das in einem Verkeilungsbereich an seiner Außenfläche eine profilierte Einkerbung (34) aufweist oder aufgeraut ist.
  2. Stecker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (33) ein stiftförmiges Positionierelement (32) aufweist, das in eine Positionieraussparung (36) der Leiterplatine (12) einführbar ist.
  3. Stecker (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit ein plattenförmiges Positionierelement (32) aufweist, das in eine spaltförmige Positionieraussparung (36) der Leiterplatine (12) einführbar ist.
  4. Stecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (33) mindestens ein Positionierelement (32) zur elektrischen Kontaktierung eines in der Positionieraussparung (36) ausgebildeten Kontaktfeldes aufweist.
  5. Stecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit (33) mindestens zwei stiftförmige Positionierelemente (32) aufweist, die in mindestens zwei zylinderförmigen Positionieraussparungen (36) der Leiterplatine (12) einführbar sind, wobei der Abstand zwischen den Positionierelementen (32) dem Abstand der Positionieraussparungen (36) der Leiterplatine (12) entspricht und der Durchmesser der zylinderförmigen Positionieraussparungen (36) der Leiterplatine (12) größer ist als der Durchmesser der zylinderförmigen Positionierelemente (32).
  6. Stecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die profilierte Einkerbung (34) linienförmig ausgestaltet und mittels Lasergravur erfolgt ist, wobei die Linien einen Winkel von mindestens 30° zur Längsachse des Positionierelements (32) bilden.
  7. Stecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit mindestens ein Positionierelement (32) mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist, das in eine rechteckige Positionieraussparung (36) einer Leiterplatine (12) einführbar ist.
  8. Leiterplatine (12) zur Verwendung mit einem Stecker (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit - einer Oberfläche, auf die die Aufsetzfläche (30) des Steckers (10) auflegbar ist, - mindestens einem elektrischen Kontaktfeld (20), das mit mindestens einer auf der Leiterplatine (12) angeordneten elektrischen Schaltung (14) elektrisch verbunden ist und der zum Testen und/oder zur Programmierung der elektrischen Schaltung (14) verwendbar ist, und - mindestens einer Positionieraussparung (36), in die die Positioniereinheit des Steckers (10) einführbar ist.
  9. System zum Testen und/oder zur Programmierung einer elektrischen Schaltung (14) einer Leiterplatine (12), insbesondere für das Einspielen von Firmware in einen Speicher der Leiterplatine (12), mit - einem Stecker (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und - einer Leiterplatine (12) gemäß Anspruch 8.
  10. Verfahren zur Kontaktierung einer Leiterplatine (12) gemäß Anspruch 8 mit einem Stecker (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere zur Programmierung und/oder zum Testen der elektrischen Schaltung (14), wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte aufweist: - Einführen der Positioniereinheit des Steckers (10) in die mindestens eine Positionieraussparung (36) der Leiterplatine (12), bis das mindestens eine Federkontaktelement (16) gestaucht ist, - Kippen des Steckers (10), bis die Positioniereinheit in dem Verkeilungsbereich an mindestens zwei Kontaktpunkten die Positionieraussparung (36) der Leiterplatine (12) kontaktiert und dadurch eine Verkeilung der Positioniereinheit mit der Leiterplatine (12) erfolgt und durch das Drehmoment, das aufgrund der von dem mindestens einen Federkontaktelement (16) erzeugten, auf das Kontaktfeld (20) der Leiterplatine (12) wirkenden Federkraft auf den Stecker (10) wirkt, selbsttätig in der Verkippposition verbleibt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Programmierung und/oder Testen der elektrischen Schaltung (14) der Leiterplatine (12) durch Beaufschlagen mindestens eines elektrischen Kontaktfeldes (20) der Leiterplatine (12) mit einem vorgegebenen Signal und/oder Auslesen eines Signals von einem elektrischen Kontaktfeld (20) der Leiterplatine (12).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7307437B1 (en) * 2005-03-24 2007-12-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Arrangement with conductive pad embedment

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