DE1273022B - Verbindungselement mit rechteckigem Querschnitt fuer einen elektrischen Leitungsdraht mit einem Oberflaechenstreifen auf einer gedruckten Schaltungsplatte - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H05k

Deutsche Kl.: 21 a4 - 75

P 12 73 022.2-35 (J 29697)

23. Dezember 1965

18. Mi 1968

Die. Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement mit rechteckförmigem Querschnitt für einen elektrischen Leitungsdraht mit einem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen auf einer gedruckten Schaltungsplatte, das durch zwei Löcher in der Schaltungsplatte hindurchgeführt ist, wobei der die beiden durch die Schaltungsplatte hindurchragenden Schenkel verbindende Teil mit dem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen verlötet oder verschweißt ist.

Es sind für gedruckte Schaltungen Trägerelemente bekannt, die aus einer planen, isolierenden Platte mit plattierten leitenden Zonen auf ihrer Oberfläche bestehen. Eine Kante einer derartigen Platte ist als Stecker ausgebildet, so daß sie in eine Steckerkupplung gesteckt werden kann.

Sollen an derartigen einsteckbaren Karten Drahtleitungen mit den leitenden Oberflächenzonen der Karte verbunden werden, treten Schwierigkeiten bei der Befestigung der Drahtleitungen auf. Ein Löten oder Schweißen der Drahtenden direkt auf die leitenden Oberflächenzonen hat sich als nicht zufriedenstellend erwiesen, da es erstens ohne äußere Befestigungs- bzw. Ausrichtvorrichtungen nicht möglich ist, die Drahtenden mit den gewünschten leitenden Oberflächenzonen in Berührung zu bringen und zu halten und daß zweitens eine derartige eventuell erzielbare Verbindungsstelle praktisch keine eigene mechanische Festigkeit aufweist, so daß für jede Verbindung zusätzliche Zugentlastungsvorkehrungen getroffen werden müssen.

Nach einer anderen allgemein bekannten Methode sind nahe der Stellen, wo ein Kontakt zwischen der Drahtleitung und dem leitenden Teil der Kartenoberfläche hergestellt werden soll, Löcher durch die Karte zu bohren. Hernach sind die Enden der Drahtleitungen von der Rückseite der Karte durch die Öffnungen einzuführen und umzubiegen, um einen Kontakt mit der leitenden Oberfläche herzustellen. Nur wenn die Leitungen so in den Öffnungen festgehalten sind, befinden sie sich ungefähr in der richtigen Position für das Löten. Ansonsten kann sich aber vor dem Löten der Draht in der Öffnung verdrehen, wodurch das Ende der Leitung nicht mehr auf der richtigen Kartenkontaktstelle aufliegt, und können die Enden einiger Drahtleitungen nicht vollständig umgebogen sein bzw. nicht satt an der Kontaktoberfläche anliegen, so daß eine elektrisch schlechte und mechanisch schwache Verbindung entsteht. Außerdem erfordert auch diese Verbindungsart äußere Zugentlastungsvorrichtungen.

In den SEL-Nachrichten, 9. Jahrgang, Heft 2, ist auf Seite 89 eine Stift-Steckverbindung beschrieben, Verbindungselement mit rechteckigem
Querschnitt für einen elektrischen Leitungsdraht
mit einem Oberflächenstreifen
auf einer gedruckten Schaltungsplatte

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Brügel, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Stanley Ellis Whiting,
Rochester, Minn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 30. Dezember 1964
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die einen U-förmig gebogenen Stift vorsieht, der in Bohrungen von Schaltkarten einführbar ist. Nach dem Einführungsvorgang sind die beiden Parallelschenkel der U-Form umzubiegen, derart, daß diese beiden Schenkel an der Schaltkarte anliegen. Um ein Ausgerichtetsein des einen Parallelschenkels, der als Kontaktstift wirkt, mit der die beiden Aufnahmelöcher verbindenden Mittellinie zu erzielen, ist ein Freihandumbiegen nicht möglich, so daß ein maschinelles, in einer Vorrichtung vorzunehmendes Umbiegen erforderlich ist. Dies bedeutet, daß außer dem unbedingt notwendigen Verlöten des Stiftes mit dem zugeordneten Leiter auf der Schaltkarte noch das früher bereits angewendete zeitaufwendige Umbiegen erforderlich ist.

Durch die deutsche Patentschrift 1140 253 ist eine Kontaktanordnung an elektrische Baugruppen tragenden Platten bekannt, die einen Kontaktdraht aufweist, der in Aufnahmelöcher der Schaltplatte einzusetzen und hernach mit derselben zu verschweißen ist. Dieser Kontaktdraht ist mittels eines Stempels in Löcher zu drücken, wobei der Kontaktdraht unter Spannung in das Loch hineingezogen und dabei an

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der Platte angeheftet wird. Um ein Lösen der Heftstelle zu unterbinden, ist in jedes Loch eine Klemmscheibe einzudrücken, die rund ist und zur Aufnahme des Drahtes zwei gegenüberliegende Ausnehmungen aufweist. Der Verbindungsvorgang ist demnach ziemlich umständlich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile der erläuterten Verbindungselemente bzw. Verbindungsverfahren ein Verbindungselement zu schaffen, das in einfachster Weise ohne dem Erfordernis eines Biegens nach dem Einführvorgang in die Aufnahmelöcher von denselben ausgerichtet aufgenommen wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der eine Schenkel ist durch die Schaltungsplatte schräg hindurchgesteckt;

b) dieser Schenkel weist an seinem dem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen abgewandten Teil ein Befestigungselement für den Leitungsdraht auf;

c) die Länge des anderen Schenkels ist so kurz, daß er durch das dem ersten Schenkel zugeordnete Loch durchsteckbar ist;

d) die Breite der beiden Schenkel und des sie verbindenden Teiles ist so bemessen, daß die Seitenkanten dieser Teile mit den Löchern einen strammen Sitz eingehen.

U eine lichte Höhe aufweisen, die etwa dem Durchmesser eines Leitungsdrahtes entspricht. Dadurch ist es möglich, die Leitungsdrähte trotz der Schutzwirkung der Halteklammer gegen Bruch lose in den mit der Schaltungskarte gebildeten Schlitz einzulegen.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht eines Verbindungselementes,

F i g. 2 ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Verbindungselementes nach der F i g. 1,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in der Fig. 3,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Verbindungselementes mit einem eingeklemmten Leitungsdraht,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Leitung 6-6 in der Fig. 5,

Fig. 7 a eine Draufsicht auf eine Schaltungskarte mit mehreren elektrischen Anschlüssen und einer Steckerkupplung,

Fig. 7b eine Vorderansicht der Schaltungskarte und der Steckerkupplung der F i g. 7 a,

F i g..7 c eine Seitenansicht der Schaltungskarte der Fig. 7a,

F i g. 8 a, 8 b, 8 c und 8 d Schnitte der Schaltungs-Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erlauben es, 30 karte und Seitenansichten des Verbindungselementes ein völlig vorgefertigtes Verbindungselement in die in vier Stufen während des Einführungsprozesses Schaltungsplatte einzuführen, wobei durch die er- und

findungsgemäße Breitengebung ein Ausgerichtetsein Fig. 9 ein Schema eines Lot- bzw. Schweiß-

der Längsachse des Verbindungselementes mit der die apparates, mit welchem das Verbindungselement mit beiden Löcher verbindenden Mittellinie gewährleistet 35 dem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen der ist. Es wird demnach beim Einführen des Verbin- Schaltungskarte verlöt- bzw. verschweißbar ist.
dungselementes in die Löcher der Schaltungsplatte Die aus Isoliermaterial bestehende Schaltungsdasselbe selbsttätig ausgerichtet, wobei nach dem Ein- platte 10 weist mehrere leitende Oberflächenstreifen 16 führen durch den strammen Sitz das Verbindungs- auf, von denen in den F i g. 1 und 2 einer gezeigt ist. element selbsttätig in der ausgerichteten Lage festge- 40 Dieser Oberflächenstreifen 16 ist mit dem hakenähnhalten wird. Es kann nun dann ohne vorherigen liehen Verbindungselement 20 verbunden. Die Schal-Biegevorgang das Verlöten bzw. Verschweißen erfolgen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Befestigungselement zwei, in Richtung 45
des Leitungsdrahtes gesehen, hintereinanderliegende
Armpaare auf, von denen das dem schräg durch
die Schaltungsplatte hindurchgesteckten Schenkel
benachbarte Annpaar das unisolierte Leitungsdrahtende umklammert und das folgende Armpaar einen 5° und 14 vollkommen und bedeckt die Schaltungsplatte isolierten Abschnitt des Leitungsdrahtes umklam- 10 zwischen ihnen. Der Oberflächenstreifen 16 kann

in elektrischen Kontakt mit äußeren Schaltungen gebracht werden durch Einstecken der Karte 10 in ein bekanntes Kupplungsglied, wie weiter unten ausführlicher erläutert ist.

Das Verbindungselement 20 greift in die Schaltungsplatte. 10 ein durch Zusammenwirken mit den Löchern 12 und 14, wie gezeigt. Das Verbindungselement 20 umfaßt das Befestigungselement 21, den

Leitungsdrähte der Schaltungsplatte in einer Ebene 60 Schaft 26, den Schenkel 24, den zum Schaft parallegehalten und die Verbindungselemente vor durch len Teil 22 und den Endschenkel 28. Das Verbin-

tungsplatte 10 ist nicht genauer beschrieben, da derartige Platten auf dem Gebiet der gedruckten Schaltungen bekannt sind.

In der Schaltungsplatte 10 und ihrem leitenden Oberflächenstreifen 16 befinden sich zwei Löcher 12 und 14, deren Achsen im wesentlichen rechtwinkelig zur Plattenebene verlaufen. Wie gezeigt, umgibt der leitende Oberflächenstreifen 16 die beiden Löcher 12

mert. Durch diese Ausbildung bildet das den isolierten Leitungsdraht umklammernde Armpaar eine Zugentlastung für die Umklammerung des isolierten Leitungsdrahtendes.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an der Schaltungsplatte eine die Leitungsdrähte in einer Reihe haltende Halteklammer aus Isoliermaterial befestigt ist. Dadurch werden die

Ermüdungserscheinungen auftretendem Bruch geschützt. Diese Ermüdungserscheinungen können durch wechselnde Verdrehung und Verbiegung auftreten.

Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung sieht eine Halteklammer vor, die im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, wobei die beiden Parallelschenkel des dungselement wird beispielsweise aus einem Stück leitenden Materials, wie Phosphorbronze von einer Stärke von 0,15 bis 0,25 mm, ausgestanzt. Die Breite sämtlicher Teile des Verbindungselementes außer dem Befestigungselement 21 beträgt etwa 1 mm. Es kann jedes andere elektrisch leitende Material verwendet werden, vorausgesetzt, es hat eine verhältnis-

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mäßig hohe Zugfestigkeit. Das Befestigungselement

21 hat einen U-förmigen Querschnitt, wobei die beiden Parallelschenkel des U um den unisolierten Leitungsdraht 31 gebogen sind und denselben einklemmen.

Wenn das Verbindungselement 20 im richtigen Eingriff mit der Schaltungsplatte 10 ist, berührt die obere. Fläche des Schaftes 26 die untere Fläche der Schaltungsplatte 10, und die untere Fläche des Teiles

22 ist in Kontakt, oder wenigsten sehr nahe einem Kontakt mit dem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen 16. Auf jeden Fall sollte die Länge des Schenkels 24 so sein, daß eine innige Verbindung der genannten Flächen sichergestellt ist.

Wie in F i g. 1 gezeigt, sind die Schenkel 24, 28 und der Teil 22 schmäler als der Durchmesser der Löcher 12 und 14. Dies gestattet ein schnelles und passendes Eingreifen des Verbindungselementes 20 in die Schaltungsplatte 10, wie im folgenden beschrieben ist.

Der Schenkel 24 liegt nahezu voll in dem Loch 14 und erstreckt sich hierdurch diagonal in bezug auf die Achse des Loches 14. Das genaue Maß dieser Neigung wird bestimmt von der Stärke der Schaltungsplatte 10 und der genauen Breite des Verbindungselementes 20 im Verhältnis zum Durchmesser des Loches 14. Der Grund für diese Neigung des Schenkels 24 ist, die Kanten der Ecken 24 α des Verbindungselementes gegen die obere Wand und Kantenteile des Loches 14 zu drücken, wenn das Verbindungselement 20 sich im Eingriff mit der Schaltungsplatte 10 befindet. Ähnlich legen sich die Kanten 24 b des Verbindungselementes gegen die untere Wand und Kantenteile des Loches 14. Dies hat zur Folge, daß das Verbindungselement 20 eng im Loch 14 liegt und somit eine Zugentlastung schafft, indem es verhindert, daß auf das Verbindungselement 20 parallel zur Ebene der Schaltungsplatte 10 einwirkende Kräfte eine relative Bewegung zwischen dem Verbindungselement und der Platte verursachen.

Der Endschenkel 28 am Teil 22 ragt in das Loch 12 und hält das Verbindungselement 20 an der Schaltungsplatte 10 fest. Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, gelangt der Endschenkel 28 in das Loch 12 von der Mitte aus, was zur Folge hat, daß die inneren Kanten 28 α des Schenkels 28 sich gegen die Wände des Loches 12 legen. Es ist erwünscht, daß die Kanten 28 α sich sogar in die Wandoberflächen eingraben. Auf diese Weise wird das Verbindungselement 20 fest in der in F i g. 1 und 2 gezeigten Lage gehalten, was außerdem zur Zugentlastung des Verbindungselementes beiträgt, die, wie oben beschrieben, von den Kanten 24 α und 24 b hervorgerufen wird.

Die F i g. 3 und 4 zeigen das Verbindungselement 20 allein und stellen die Einzelheiten des Befestigungselementes 21 dar. Zwei Arme23 können umgebogen werden, wie in Fig. 5 und 6 deutlich gezeigt, um das Verbindungselement 20 in engen elektrischen Kontakt mit dem unisolierten Endteil 31 des Leitungsdrahtes 30 zu bringen. Zwei Arme 25 können umgebogen werden, um die isolierende Umhüllung 32 des Leitungsdrahtes 30 zu umklammern, so daß eine Zugentlastung für die elektrische Verbindung zwischen dem Drahtende 31 und dem Arm 23 entsteht. Die Umbiegeoperation kann auf jede bekannte Weise ausgeführt werden. Es wird bevorzugt, nach dem Umbiegen eine Isoliermuffe über das Befestigungselement 21 zu schieben, so daß Kurz-Schlüsse zwischen einzelnen Leitungsdrähten 30 verhindert werden.

In F i g. 8 a bis 8 d wird die Art und Weise erläutert, in welcher das Verbindungselement 20 in die oben beschriebene Sperrposition mit der Schaltungsplatte 20 gelangt. Wie in F i g. 8 a gezeigt, wird das Verbindungselement 20 geneigt, entweder manuell oder mit Hilfe besonderer Zusammenbauwerkzeuge, ίο und zwar in einem spitzen Winkel in bezug auf die Platte 10, und der Endschenkel 28 wird in das Loch 14 geführt. Indem nun das Verbindungselement 20 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn in eine vertikale Position geschwenkt wird, Fig. 8b, bewegen sich der Endschenkel 28 und der Teil 22 durch das Loch. Fortgesetztes Schwenken des Verbindungselementes 20, Fig. 8 c, hat zur Folge, daß der Teil 22 das Loch 14 verläßt und der Schenkel 24 in das Loch 14 eintritt. Schließlich, Fig. 8 d, wird das Befestigungselement 21 nach oben gegen die untere Fläche der Schaltungsplatte 10 gebracht, und der Endschenkel 28 wird in Eingriff mit den Wänden des Loches 12 gepreßt, wie oben beschrieben.

Das Verbindungselement 20 erfaßt nun die Schaltungsplatte 10 und verringert praktisch jede Gefahr, daß sich das Verbindungselement von der Platte vor und während des nachfolgenden Schweißens oder Lötens löst, wodurch das Verbindungselement 20 in permanenten elektrischen Eingriff mit dem Oberflächenstreifen 16 gebracht wird.

F i g. 9 zeigt schematisch eine Widerstands- oder Punktschweißvorrichtung zum Verschweißen des Verbindungselementes 20 und des elektrisch leitenden Oberflächenstreifens 16. Der Sockel 64 dient als Unterlage für die zu schweißenden Teile. Die leitende Sonde 60 ist mit einer Spannungsquelle verbunden über eine Klemme 61 und eine Leitung 62. Die Sonde ist so ausgelegt, daß von einem nicht gezeigten Apparat ein Druck nach unten auf sie ausgeübt wird. Eine geschlossene elektrische Schaltung ist vorgesehen durch die zu schweißende Verbindung mittels einer geerdeten Leitung 63, die an dem leitenden Oberflächenstreifen 16 angeklammert ist. Es wird eine elektrische Verbindung mit niedrigem Widerstand hergestellt nach einer konventionellen Widerstands-Schweißtechnik zwischen dem Oberflächenstreifen 16 und dem Teil 22, wenn mittels der Sonde 60 mechanischer Druck und elektrischer Strom gleichzeitig an die Verbindung angelegt werden.

Wie in der Draufsicht von F i g. 7 a gezeigt, besitzt die Schaltungsplatte 10 eine Verlängerung 18, auf der sich mehrere leitende Zungen 16 α befinden, wovon jede über einen dünnen Leitungsstreifen mit einer der leitenden Oberflächenstreifen 16 verbunden ist. Eine konventionelle Steckerkupplung 40 kann die Verlängerung 18 aufnehmen. Innerhalb des Behälters 40 befinden sich mehrere (Fig. 7b) Federkontaktglieder42, wovon jedes einen elektrischen Kontakt mit einer der Zungen 16 α aufnimmt. Mehrere Stifte 44 liefern eine Verbindung der einzelnen Kontakte 42 mit einer äußeren Schaltung (nicht gezeigt). Vier Leitungsdrähte 30 sind dargestellt, die mittels vier Verbindungselementen 20 mit den oberen vier Kontakt-Positionen auf der Schaltungsplatte 10 verbunden sind.

Die Fig. 7a, 7b und 7c zeigen außerdem die Halteklammer 50, die auf der Schaltungsplatte 10 mittels dreier eingepreßter Ösen montiert ist. Die

Halteklammer 50 ist bevorzugt aus einem Stück Isolationsmaterial gegossen. Wie in Fig. 7c gezeigt, weist die Klammer 50 einen Schlitz 51 auf zur losen Einführung der Leitungsdrähte 30. Dadurch werden die Leitungsdrähte 30 in einer Ebene gehalten und die Verbindungselemente 20 vor Abnützungsbruch, Verdrehung, Verbiegung usw. geschützt, das durch entsprechende außergewöhnliche Beanspruchung der Leitungsdrähte 30 entstehen kann. Es ist besonders wichtig, daß die Leitungsdrähte 30 sich nicht stark nach unten bewegen, wie in F i g. 7 b gezeigt, da eine solche Bewegung ohne den zurückhaltenden Einfluß der Halteklammer 50 den Schenkel 28 aus dem Loch 12 ziehen könnte und/oder zur Folge haben könnte, daß sich das Verbindungselement 20 an der Stelle durchbiegt, an der sich der Schaft 26 und die Abbiegung 24 treffen (s. F i g. 2). Es ist keine äußere Rückhalte- oder Zugentlastungsvorrichtung gegen die Auswirkungen von parallel zur Ebene der Schaltungsplatte 10 wirkenden Kräfte notwendig, welche die Leitungsdrähte 30 von der Schaltungsplatte 10 wegziehen könnten. Der Grund hierfür ist das einzigartige Zusammenwirken für die Zugentlastung zwischen dem Verbindungselement 20 und der Schaltungsplatte 10, wie oben bereits erläutert. Die Halteklammer 50 wirkt mehr als eine Rückhaltevorrichtung als Zugentlastung; dies wird deutlich durch das lose Zusammenwirken mit den Leitungsdrähten 30.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verbindungselement mit rechteckförmigem Querschnitt für einen elektrischen Leitungsdraht mit einem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen auf einer gedruckten Schaltungsplatte, das durch zwei Löcher in der Schaltungsplatte hindurchgeführt ist, wobei der die beiden durch die Schaltungsplatte hindurchragenden Schenkel verbindende Teil mit dem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen verlötet oder verschweißt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der eine Schenkel (24) ist durch die Schaltungsplatte (10) schräg hindurchgesteckt;

b) dieser Schenkel (24) weist an seinem dem elektrisch leitenden Oberflächenstreifen (16) abgewandten Teil ein Befestigungselement (21) für den Leitungsdraht (30) auf;

c) die Länge des anderen Schenkels (28) ist so kurz, daß er durch das dem ersten Schenkel (24) zugeordnete Loch (14) durchsteckbar ist;

d) die Breite der beiden Schenkel (24, 28) und des sie verbindenden Teiles (20) ist so bemessen, daß die Seitenkanten dieser Teile mit den Löchern (12, 14) einen strammen Sitz eingehen.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (21) zwei, in der Richtung des Leitungsdrahtes (30) gesehen, hintereinanderliegende Armpaare (23, 25) aufweist, von denen das dem schräg durch die Schaltungsplatte (10) hindurchgesteckten Schenkel (24) benachbarte Armpaar (23) das unisolierte Leitungsdrahtende (31) umklammert und das folgende Armpaar (25) einen isolierten Abschnitt des Leitungsdrahtes (30) umklammert.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schaltungsplatte (10) eine die Leitungsdrähte (30) in einer Reihe haltende Halteklammer (50) aus Isoliermaterial befestigt ist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteklammer (50) im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und die beiden Parallelschenkel des U eine lichte Höhe aufweisen, die etwa dem Durchmesser eines Leitungsdrahtes (30) entspricht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1140 253;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1896164;
»SEL-Nachrichten«, 9. Jahrgang, 1961, H. 2,
bis 93.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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