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Die
Erfindung betrifft einen Anschlusskontakt zur elektrischen Kontaktierung
einer Leiterplatte oder eines Stanzgitters mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs.
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Der
Anschlusskontakt kann beispielsweise einen Messerkontakt oder einen
Messeraufnahmekontakt (Federkontakt) aufweisen. Er kann auch Teil eines
elektrischen Bauteils, beispielsweise eines Relais oder eines Schalters
sein. Zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Leiterplatte
oder dem Stanzgitter weist der Anschlusskontakt eine üblicherweise
stift- oder streifenförmige
Einpresszone auf, mit der er in eine Öffnung der Leiterplatte oder des
Stanzgitters gesteckt wird. Um die elektrisch leitende Verbindung
zu bewirken ist eine Wandung der Öffnung der Leiterplatte üblicherweise
elektrisch leitend ausgebildet, beispielsweise verzinnt oder es
ist eine Metallhülse
eingesetzt. Ein Löten
oder Schweißen
ist nicht vorgesehen.
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Ein
derartiger, als Einpressstift bezeichneter Anschlusskontakt ist
offenbart in der
EP
0 833 406 A2 . In einer Einpresszone weist der bekannte
Anschlusskontakt einen Blechstreifen mit einer Verbreiterung in
einem Mittelbereich auf, in der die Einpresszone C-förmig gewölbt ist.
Dadurch entsteht ein federnder Bereich, der die elektrische und
mechanische Verbindung im Vergleich mit einem ebenen und damit nahezu
starren Blechstreifen als Einpresszone verbessert. Der bekannte
Anschlusskontakt liegt, wenn er in eine beispielsweise zylindrische
Bohrung in einer Leiterplatte gesteckt ist, punkt- oder allenfalls linienförmig an
zwei einander diametral gegenüber liegenden
Stellen einer Bohrungswandung an.
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Einen
weiteren, als Einpresskontakt bezeichneten Anschlusskontakt offenbart
die
DE 197 26 759 A1 .
Die ebenfalls als Blechstreifen ausgeführte Einpresszone dieses Anschlusskontakts
ist in Längsrichtung
geschlitzt, so dass zwei Federschenkel gebildet sind, die durch
Biegen bogenförmig
nach aussen gewölbt
sind. Die Federschenkel liegen in einer zylindrischen Bohrung in
einer Leiterplatte ebenfalls punkt- oder linienförmig an zwei einander diametral gegenüberliegenden
Stellen der Bohrungswandung an.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische und mechanische
Verbindung der Einpresszone eines Anschlusskontakt der vorstehend
erläuterten
Art zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Einpresszone des erfindungsgemäßen Anschlusskontakts ist mindestens
zweilagig und weist mindestens drei Federschenkel auf, die sternförmig zusammen
und auseinander federn. Dabei ist mit sternförmig gemeint, dass die Federschenkel
in unterschiedlichen Richtungen, d. h. in gedachten Ebenen, die
in einem Winkel zueinander stehen, federn. Dabei können zwei oder
mehr Federschenkel in derselben Ebene und mindestens ein weiterer
Federschenkel quer oder in einem Winkel zu der Ebene federn. Auch
müssen
die Federrichtungen der Federschenkel kein gemeinsames Zentrum aufweisen.
Die Federschenkel federn quer zu einer Einsteckrichtung der Einpresszone
des Anschlusskontakts in eine Öffnung
der Leiterplatte oder des Stanzgitters, wobei die Einsteckrichtung üblicherweise
eine Längsrichtung
der Einpresszone ist. Ist die Einpresszone des erfindungsgemäßen Anschlusskontakts
in ein zylindrisches Loch in einer Leiterplatte oder einem Stanzgitter
gesteckt, liegen die mindestens drei Federschenkel an mindestens
drei punkt- oder vorzugsweise linienförmigen Stellen einer Wandung
des Lochs an, wobei die drei Stellen gleich- oder ungleichmäßig über den
Umfang verteilt sind. Durch eine zylindrische Formung einer Außenfläche der
Federschenkel lässt
sich auch eine flächenförmige anstatt
einer linienförmigen
Anlagestelle erzielen. Die Anlagestellen der Federschenkel an einer
Lochwandung liegen also nicht in einer gemeinsamen Ebene. Auf diese
Weise ergibt sich eine Verbesserung des mechanischen Halts des Anschlusskontakts
in der Leiterplatte oder dem Stanzgitter. Insbesondere einem Kippen
des Anschlusskontakts um eine gedachte Achse quer durch das zylindrische Loch
in einer von der Einpresszone definierten, gedachten Ebene wird
entgegengewirkt. Weiterer Vorteil ist eine Verbesserung der elektrischen
Verbindung durch die verbesserte Anlage der Federschenkel an der
Wandung des Lochs und die größere Anzahl
der Anlagestellen. Ein elektrischer Übergangswiderstand zwischen
der Einpresszone des Anschlusskontakts und einer Leiterbahn der
Leiterplatte oder einem Stegleiter des Stanzgitters ist verringert. Der
Anschlusskontakt ist mit einer größeren Stromstärke belastbar,
ein Spannungsabfall, eine Kontakterwärmung und eine Verlustleistung
sind verringert. Durch mehr als drei Federschenkel, die mit einem
in der Einpresszone zweilagigen Anschlusskontakt möglich sind,
werden die mechanische und die elektrische Verbindung weiter verbessert.
Der erfindungsgemäße Anschlusskontakt
erfüllt
dadurch die steigenden Anforderungen der Industrie an insbesondere
die elektrische Belastbarkeit derartiger Anschlusskontakte.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens einer der
Federschenkel andere Federeigenschaften aufweist als die anderen
Federschenkel. Es kann beispielsweise ein quer zu zwei anderen Federschenkeln
federnder Federschenkel eine größere Federkraft
bei einer vorgegebenen Auslenkung aufweisen. Unterschiedliche Federeigenschaften
lassen sich durch unterschiedliche Stanzbreiten erzielen auch wenn
die Federschenkel aus ein- und demselben Blech bestehen. Durch diese Ausgestaltung
lässt sich
insbesondere der mechanische Halt des Anschlusskontakts in einer Öffnung einer
Leiterplatte oder eines Stanzgitters optimieren.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Federschenkel durch
Schlitze voneinander getrennt und zumindest an einem Ende einstückig miteinander
sind. Die Einpresszone mit den Federschenkeln lässt sich auf diese Weise einfach
und preisgünstig
durch einen Stanz- und Biege- bzw. Prägevorgang herstellen.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verjüngt sich
die Einpresszone des Anschlusskontakts an einem steckseitigen Ende.
Das steckseitige Ende ist das Ende, mit dem voran die Einpresszone
in die Öffnung
der Leiterplatte oder des Stanzgitters gesteckt wird. Am steckseitigen
Ende weist die Einpresszone vorzugsweise ein Untermaß in Bezug
auf die Öffnung
der Leiterplatte oder Stanzgitters, in die die Einpresszone gesteckt
werden soll, auf. Durch die Verjüngung "trifft" die Einpresszone sowohl
bei einem manuellen als auch bei einem automatisierten Stecken besser
in die Öffnung
der Leiterplatte oder des Stanzgitters. Am steckseitigen Ende einstückig übergehende
Federschenkel vereinfachen ebenfalls das Stecken der Einpresszone
in die Öffnung
der Leiterplatte oder des Stanzgitters und vermeiden, dass ein Federschenkel
beim Stecken an einem Öffnungsrand
auf der Leiterplatte oder dem Stanzgitter aufsitzt und nach außen knickt.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Anschlusskontakt
ein Blechstanzteil aufweist, das zumindest in der Einpresszone durch
Biegen oder Falten mindestens zweilagig aufeinander liegt. Diese
Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht einen
Anschlusskontakt mit einer zwei- oder mehrlagigen Einpresszone aus
einem einzigen Blech.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht mindestens zwei aneinander liegende
(paketierte) Blechstanzteile vor, die den Anschlusskontakt bilden.
Insbesondere für
größere Stromstärken kann
der Anschlusskontakt selbst mehr als zweilagig ausgeführt werden.
Die Einpresszonen können
ebenfalls mehrlagig sein. Es können
allerdings auch mehrere zweilagige Einpresszonen an verschiedenen
Stellen des Anschlusskontakts vorgesehen sein, die in eine gleiche
Anzahl an Öffnungen
der Leiterplatte oder des Stanzgitters gesteckt werden. Auch bei
einem ein- oder zweilagigen Anschlusskontakt können zwei oder mehr mindestens
zweilagige Einpresszonen vorhanden sein.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Stanzpaketierung des Anschlusskontakts
vor. Stanzpaketierung bedeutet, dass der Anschlusskontakt durch
Stanzen mehrerer (mindestens zweier) deckungsgleicher Bleche hergestellt
wird/ist, die die Lagen des Anschlusskontakts bilden. Es werden
nacheinander Blechstanzteile durch eine Matrize gestanzt. Die Blechstanzteile
fallen aufeinander und bilden ein Stanzpaket. Vorzugsweise erfolgt
eine Verbindung oder Positionierung der Blechstanzteile aneinander über geprägte oder
in sonstiger Weise geformte Noppen oder dgl., die in komplementäre Vertiefungen
des jewels nächsten
Blechstanzteils eingreifen. Dabei ist eine Vertiefung insbesondere
durch das Prägen
einer Noppe auf deren Rück-
oder Unterseite hergestellt.
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Der
erfindungsgemäße Anschlusskontakt eignet
sich zum elektrischen und/oder mechanischen Verbinden zweier Leiterplatten.
Dabei soll der Begriff Leiterplatte umfassend als eine Leiter aufweisende, im
wesentlichen ebene Anordnung verstanden werden. Ausser kaschierten
Leiterplatten und Multilayern sollen beispielsweise auch Stanzgitter
unter Leiterplatten verstanden werden. Beim elektrischen Verbinden
werden Leiterbahnen der Leiterplatten oder Stegleiter der Stanzgitter
elektrisch leitend miteinander verbunden. Dabei können nicht
nur Leiterplatten oder Stanzgitter miteinander verbunden werden, sondern
auch Leiterplatten mit Stanzgittern. Zum Verbinden zweier Leiterplatten
wird die Einpresszone durch deckungsgleiche Löcher in den zu verbindenden,
aufeinander liegenden Leiterplatten gesteckt. Zur elektrisch leitenden
Verbindung müssen
die Löcher
in elektrisch leitendem Kontakt mit Leiterbahnen stehen, Lochwandungen
sind beispielsweise durch Verzinnen elektrisch leitend. Beim Verbinden
von Stanzgittern untereinander oder mit Leiterplatten sind die Löcher in
Stegleitern der Stanzgitter angebracht, die elektrisch leitenden
Verbindung ergibt sich dadurch von selbst. Eine weiter Möglichkeit
zum Verbinden ist es, den Anschlusskontakt mit zwei oder mehr Einprsszonen
auszubilden, die in Löcher
verschiedener Leiterplatten gesteckt sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen
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1 einen
erfindungsgemäßen Anschlusskontakt
in perspektivischer Darstellung als Explosionszeichnung;
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2 den
Anschlusskontakt aus 1 in zusammengesetztem Zustand;
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3 einen
Querschnitt entlang Linie III-III in 2;
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4 einen
paketierten Anschlusskontakt gemäß der Erfindung
in perspektivischer Darstellung;
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Anschlusskontakts
in perspektivischer Darstellung; und
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6 eine
erfindunggemässe
Verbindung zweier Leiterplatten mit dem in 4 dargestellten Anschlusskontakt.
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Die
in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Anschlusskontakt 10 weist
zwei deckungsgleiche Blechstanz- und Prägeteile 12 auf. Der
Anschlusskontakt 10 ist als Messeraufnahmekontakt (Federkontakt)
ausgebildet, er weist zwei Federzungen 14 auf, die durch
einen Einsteckschlitz 16 voneinander getrennt sind. Der
Einsteckschlitz 16 ist an einem Ende offen, er ist zum
Einstecken eines nicht dargestellten Messerkontakts zwischen die
beiden Federzungen 14 vorgesehen. Am offenen Ende des Einsteckschlitzes 16 enden
die Federzungen 14 frei.
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An
einem geschlossenen Ende des Einsteckschlitzes 16 gehen
die Federzungen 14 einstückig in ein Querhaupt 18 über, das
zum Aufsetzen auf eine nicht dargestellte Leiterplatte (Multilayer)
oder einen Stegleiter eines nicht dargestellten Stanzgitters dient.
An einem Ende steht ein niedrigern Fuß 20 vom Querhaupt 18 ab,
mit dem der Anschlusskontakt 10 auf der Leiterplatte oder
dem Stegleiter aufsitzt.
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Am
anderen Ende steht eine streifenförmige Einpresszone 22 vom
Querhaupt 18 des Anschlusskontakts 10 ab. Beim
Stanzen und Prägen
der Blechstanz- und -Prägeteile 12 des
Anschlusskontakts 10 sind zwei in Längsrichtung der streifenförmigen Einpresszone 22 verlaufende
Schlitze 24 in der Einpresszone 22 angebracht,
die die Einpresszone 22 in drei nebeneinander befindliche
Federschenkel 26, 28 unterteilt (vgl. 3).
Die Schlitze 24 sind an beiden Enden nicht durchgehend,
die drei Federschenkel 26, 28 gehen an ihren beiden
Enden einstückig
ineinander bzw. in das Querhaupt 18 und in eine Spitze 30 über. Durch
Prägen
ist der mittlere Federschenkel 28 an beiden Enden gekröpft, er
steht seitlich, d. h. aus einer durch das Blechstanz- und Prägeteil 12 definierten
Ebene vor. Die beiden äußeren Federschenkel 26 federn
in der durch das Blechstanz- und Prägeteil 12 definierten,
gedachten Ebene, der mittlere Federschenkel 28 federt quer
zu dieser Ebene. Die beiden äußeren Federschenkel 26 sind
dünner
und weisen deswegen eine niedrigere Federkraft als der mittlere
Federschenkel 28 auf. An einem dem Querhaupt 18 abgewandten,
freien Ende verjüngt
sich die Einpresszone 22 zu der Spitze 30. Die
Spitze 30 bildet ein steckseitiges Ende der Einpresszone 22.
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Die
beiden spiegelbildlichen Blechstanz- und -Prägeteile 12 werden
deckungsgleich aneinander anliegend zusammengesetzt, so dass sich
der zweilagige, in 2 dargestellte Anschlusskontakt 10 ergibt.
Der Anschlusskontakt 10 ist auch im Bereich seiner Einpresszone 22 zweilagig.
Die mittleren Federschenkel 28 sind durch Prägen so gekröpft, dass sie
jeweils nach außen
stehen. Zwei nebeneinander im Übergangsbereich
von den Federzungen 14 zum Querhaupt 18 durch
Prägen
geformte Noppen 32 positionieren die beiden Blechstanz-
und -Prägeteile 12 aneinander,
wobei die beiden Noppen 32 in Vertiefungen 34 des
jeweils anderen Blechstanz- und -Prägeteils 12 eingreifen,
die beim Prägen
der Noppen 32 entstehen. Durch die Zweilagigkeit weist
die Einpresszone 22 insgesamt sechs Federzungen 26, 28 auf,
die in etwa sternförmig
zusammen und auseinander federn.
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Zum
mechanischen und elektrischen Verbinden wird der Anschlusskontakt 10,
wie er in 2 dargestellt ist, mit seiner
Einpresszone 22 in eine Öffnung der nicht dargestellten
Leiterplatte oder des nicht dargestellten Stanzgitters gesteckt,
bis er mit dem Fuß 20 auf
der Leiterplatte oder einem Stegleiter des Stanzgitters aufsitzt.
Die Öffnung
ist beispielsweise ein zylindrisches Bohrloch in der Leiterplatte oder
ein gestanztes Loch in dem Stegleiter des Stanzgitters. Das Bohrloch
in der Leiterplatte ist vorzugsweise innen verzinnt oder es ist
eine Metallhülse eingesetzt.
Die Spitze 30 der Einpresszone 22 hilft beim "Treffen" des Lochs. Beim
Einstecken in das Loch werden die Federschenkel 26, 28 der
Einpresszone 22 elastisch zusammengedrückt und halten den Anschlusskontakt 12 ohne
Löten oder
Schweißen mechanisch
in der Leiterplatte oder dem Stegleiter des Stanzgitters. Zugleich
bewirken die Federschenkel 26, 28 durch ihre Anlage
an einer Wandung des Lochs, in das sie gesteckt sind, die elektrische
Verbindung. Das Loch ist in 3 durch
einen strichpunktierten Kreis 36 angedeutet, die im Schnitt
als Punkte erscheinenden, tatsächlich
linienförmigen Anlagestellen
sind durch kleine Kreise 38 dargestellt. Die insgesamt
sechs Federschenkel 26, 28 der Einpresszone 22 liegen
an acht über
den Umfang des Lochs verteilten Stellen an der Wandung der Öffnung an.
Ein guter mechanischer Halt ist dadurch gewährleistet. Die insgesamt acht
linienförmigen
und jeweils einzeln oder paarweise federnden, linienförmigen Anlagestellen 38 bewirken
eine gute elektrische Verbindung mit geringem Übergangswiderstand. Der Anschlusskontakt 16 eignet
sich dadurch für
hohe Ströme.
Die Strombelastbarkeit lässt
sich durch Erhöhung
der Anzahl der Lagen, also der zusammengesetzten (paketierten) Blechstanz-
und Prägeteile 12 erhöhen.
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Um
insbesondere die elektrische Belastbarkeit weiter zu erhöhen können mehr
als zwei Blechstanz- und -Prägeteile 12 zu
einem Blechpaket zusammengesetzt (paketiert) werden, wie es der
in 4 dargestellte, mehrlagige Anschlusskontakt 40 zeigt.
Auch bei diesem mehrlagigen Anschlusskontakt 40 mit beispielsweise
sechs, acht oder mehr Lagen, sind die Einpresszonen 22 zweilagig
wie anhand 1 bis 3 beschrieben
ausgebildet. Es bilden Einpresszonen 22 zweier aneinander
anliegender Blechstanz- und Prägeteile 12 gemeinsam
eine Einpresszone 22 mit insgesamt sechs Federschenkeln 26, 28.
Weitere Einpresszonen 22 sind mit Abstand an Querhäuptern 18 der
Blechstanz- und
Prägeteile 12 angeordnet.
Der Abstand der Einpresszonen 22 kann dadurch erreicht
werden, dass die Einpresszone 22 an den nächsten Blechstanz-
und Prägeteilen 12 an
anderer Stelle des Querhaupts 18, beispielsweise wie dargestellt
in dessen Mitte oder am anderen Ende des Querhaupts 18 (nicht
dargestellt) angeordnet und/oder mit einem Abstand von mindestens einem,
vorzugsweise zwei oder einem ganzzahligen Vielfachen von zwei Blechstanz-
und Prägeteilen 12 wieder
an der gleichen Stelle des Querhaupts 18 angeordnet sind.
In 4 ist ein Ausschnitt 42 eines Stegleiters
eines im Übrigen
nicht dargestellten Stanzgitters dargestellt. Der Stegleiter 42 ist
mit zylindrischen Stanzlöchern
versehen, durch die die Einpresszonen 22 gesteckt sind.
Durch die geschnittene Darstellung des Stegleiters 42 erscheint
eine der Einpresszonen 22 in 4 außerhalb
des Stegleiters 42, tatsächlich ist auch diese Einpresszone 22 in
ein Stanzloch im Stegleiter 42 gesteckt.
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Die
Blechstanz- und Pärgeteile 12 des
in 4 dargestellten Anschlusskontakts 40 sind stanzpaketiert,
d. h. sie sind nacheinander durch eine Matrize gestanzt und fallen
nach dem Stanzen aufeinander. Dabei werden die Blechstanz- und Prägeteile 12 durch
die Matrize deckungsgleich aufeinander positioniert. Beim Stanzen
erfolgt das Prägen
der Noppen 32 und der Vertiefungen 34, die die
Blechstanz- und Prägeteile 12 positioniert
aneinander halten. Auch die in 1 und 2 gezeigten
zweilagigen Anschlusskontakte 10 können durch Stanzpaketieren
hergestellt sein.
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Im
Unterschied zu dem in 1 bis 3 dargestellten
Anschlusskontakt 10 ist der in 5 dargestellte
Anschlusskontakt 44 durch eine Faltung 46 aus
einem Blechstück
hergestellt und zweilagig deckungsgleich zusammengefaltet. Der Anschlusskontakt 44 ist
als zweilagiger Messerkontakt ausgebildet, seine Einpresszone 22 ist
ebenfalls zweilagig mit insgesamt sechs Federschenkeln 26, 28.
Die Einpresszone 22 des Anschlusskontakts 44 aus 5 ist
identisch mit der Einpresszone 22 des Anschlusskontakts 10 aus 1 bis 3.
Der einzige Unterschied ist, dass die Zweilagigkeit der Einpresszone 22 des
Anschlusskontakts 44 aus 5 durch
die Faltung 46 aus einem Blech anstatt aus zwei einzelnen
Blechen erreicht wird. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich
der Erläuterung
von 5, insbesondere der Einpresszone 22,
auf obige Erläuterung
von 1 bis 3 verwiesen.
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Anstatt
als Steckkontakte (Messeraufnahmekontakt, Messerkontakt) ausgebildet
können
die erfindungsgemäßen Anschlusskontakte
und insbesondere ihre Einpresszone 22 auch Teil elektrischer Bauteile
wie beispielsweise Relais oder Schalter sein (nicht dargestellt).
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6 zeigt
eine erfindungsgemässe
Verbindung oder Verbindungsanordnung zweier Leiterplatten 48, 50 mit
dem in 4 dargestellten Anschlusskontakt 40.
In 6 sind Bruchstücke
einer Leiterplatte 48 oder eines Multilayers (nachfolgend
wird vereinfachend nur noch von Leiterplatte die Rede sein) und
eines Stegleiters 50 eines im übrigen nicht dargestellten
Stanzgitters zu sehen. Das Stanzgitter bildet eine Leiterplatte
im Sinne der Erfindung. Die Leiterplatte 48 ist in bekannter
Weise beispielsweise kupferkaschiert und geätzt, d. h. sie weist in der Zeichnung
nicht sichtbare Leiterbahnen auf. Die Leiterplatte 48 liegt
auf dem Stegleiter 50 des Stanzgitters auf. Die Leiterplatte 48 und
der Stegleiter 50 sind deckunsgleich mit Löchern versehen,
in die eine Einpresszone 22 des Anschlusskontakts 40 gesteckt
ist. Durch ihre Klemmwirkung hält
die Einpresszone 22 den Stegleiter 50 auf der
Leiterplatte 48 und verbindet die Leiterplatte 48 und
den Stegleiter 50 mechanisch. Zur elektrisch leitenden
Verbindung ist das Loch in der Leiterplatte 48 in einer
nicht sichtbaren Leiterbahn der Leiterplatte 48 angebracht
und eine Lochwandung ist vorzugsweise verzinnt um eine elektrische
Kontaktierung sicherzustellen. In gleicher Weise lassen sich auch
zwei (oder mehr) Leiterplatten 48 oder Stegleiter 50 von
Stanzgittern verbinden.