DE19600966A1 - Kontaktfeder zum elektrischen Kontaktieren eines Bauteils - Google Patents
Kontaktfeder zum elektrischen Kontaktieren eines BauteilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kontaktfeder zum elektrischen
Kontaktieren eines Bauteils. Über eine solche Kontaktfeder
wird ein elektrischer Kontakt vorzugsweise zu einer Batterie
oder einem Akkumulator, aber auch zu sonstigen elektrischen
Bauteilen hergestellt.
Eine solche Kontaktfeder kommt in vielen elektrischen Geräten
zum Einsatz, vorzugsweise in mobilen, batterie- oder akkumu
latorbetriebenen Geräten, wie z. B. tragbaren Computern, Mo
biltelefonen, tragbaren Geräten der Unterhaltungselektronik,
Uhren/Armbanduhren oder auch Handsendern, die z. B. zum Öffnen
eines Verriegelungssystems eines Kraftfahrzeugs oder zum Öff
nen eines Garagentores verwendet werden.
Das zu kontaktierende Bauteil wird vorteilhaft nahe bei einer
zugehörigen elektrischen Schaltung angeordnet. Es ist be
kannt, daß das Bauteil direkt auf eine Kupfer-Kontaktfläche
des zugehörigen Schaltungsträgers gesetzt wird. Eine solche
Kontaktierung ist jedoch nicht zuverlässig, da bereits klein
ste Verunreinigungen auf den Kontaktflächen des Bauteils oder
des Schaltungsträgers zu einer Unterbrechung des elektrischen
Kontaktes oder zu einem "Wackelkontakt" führen können. Auch
die Lagerung des Bauteils auf der Kontaktfläche des Schal
tungsträgers wirkt sich nachteilig für die Zuverlässigkeit
der elektrischen Kontaktierung des Bauteils aus, da schon ein
geringfügiges Verrutschen des Bauteils oder des Schaltungs
trägers eine Unterbrechung des elektrischen Kontaktes hervor
rufen kann.
Ferner ist eine zwischen Schaltungsträger und Bauteil ange
ordnete Kontaktfeder seit langem bekannt. Eine solche Kon
taktfeder wird mit einem Haltearm in eine Bohrung im Schal
tungsträger gesteckt. Der Haltearm wird auf der Rückseite des
Schaltungsträgers mit diesem verlötet. Die Befestigung der
Kontaktfeder wird manuell oder von einem Spezial-Bestückungsautomaten
ausgeführt. Eine Bestückung des Schal
tungsträgers mit der bekannten Kontaktfeder durch einen Standard-SMD(Surface
Mounting Device)- Bestückungsautomaten ist
nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Nachteile der be
kannten Konzepte/Vorrichtungen zur Kontaktierung von Bautei
len zu vermeiden und eine Kontaktfeder zu schaffen, die einen
zuverlässigen elektrischen Kontakt zu einem Bauteil gewähr
leistet, und die klein in ihren Abmessungen ist, so daß sie
auch in elektrischen Geräten mit kleinsten Abmessungen wie
Handsendern verwendet werden kann. Eine weitere Aufgabe liegt
darin, die Kontaktfeder derart auszubilden, daß sie durch ei
nen Standard-SMD-Bestückungsautomaten auf einem Schaltungs
träger angeordnet und befestigt werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Merkmale des Patent
anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Kontaktfeder enthält eine Grundplatte,
von der Federarme abgehen. Bei einer Anordnung einer solchen
Kontaktfeder auf einem Schaltungsträger liegt die Grundplatte
mit ihrer eben ausgebildeten Unterseite auf dem Schaltungs
träger auf. Zumindest ein Abschnitt eines jeden Federarms
verläuft schräg nach oben, wobei die Richtungsangabe auf die
durch die Grundplatte bestimmte Ebene bezogen ist. Auf freie
Endabschnitte der Federarme wird bei Bedarf ein Bauteil auf
gelegt, das senkrecht zur Grundplatte federnd gelagert ist
und infolge dieser Lagerung zuverlässig mit der Kontaktfeder
elektrisch leitend verbunden ist, auch bei einem Bewegungs
spiel von Bauteil oder Schaltungsträger. Die Kontaktfeder
kann mit einem Standard-SMD-Bestückungsautomaten auf einem
Schaltungsträger angeordnet werden: Dabei setzt eine Vakuum
pipette des SMD-Bestückungsautomaten an der Oberseite der
Grundplatte an und setzt die angesaugte Kontaktfeder auf ei
ner mit einer Lötpaste bestrichenen Kontaktfläche des Schal
tungsträgers mit ihrer Unterseite ab. Mit einem Infrarot-Lötwerkzeug
des SMD-Bestückungsautomaten wird eine Lötverbin
dung zwischen Schaltungsträger und Kontaktfeder hergestellt.
Vorzugsweise weist die Kontaktfeder Haltearme auf, die aus
der Grundplatte herausragen, und die einen Abschnitt enthal
ten, der in der durch die Grundplatte bestimmten Ebene ange
ordnet ist. Durch diese Haltearme wird die Kontaktfeder bei
ihrer Befestigung auf einem Schaltungsträger gegen diesen ab
gestützt und kann nicht kippen. Ferner bieten die Haltearme
Befestigungspunkte zur Befestigung der Kontaktfeder auf dem
Schaltungsträger: Zwischen Haltearmen und Kontaktflächen des
Schaltungsträgers kann eine Lötverbindung zur mechanischen
Befestigung angebracht werden, die gleichzeitig auch zur
elektrisch leitenden Verbindung zwischen Kontaktfeder und
Schaltungsträger dienen kann. Bei einer Grundplatte mit klei
nen Abmessungen dienen die Haltearme insbesondere dazu, Befe
stigungspunkte für eine Lötverbindung zum Schaltungsträger
bereit zustellen, die einen möglichst großen Abstand zu den
Federarmen und insbesondere zu deren Austrittspunkten aus der
Grundfläche aufweisen: Weist nämlich die Grundplatte die Be
festigungspunkte auf, ist die Gefahr groß, daß die Federarme
insbesondere an ihren Austrittspunkten aus der Grundfläche
mit Lötpaste verschmutzt werden oder gar teilweise an den
Schaltungsträger gelötet werden. Dies würde die Federkraft
der Federarme und damit die Zuverlässigkeit der elektrischen
Kontaktierung des Bauteils beeinträchtigen. Zum dritten wird
durch die Haltearme eine für einen zuverlässigen Kontakt zum
Bauteil erforderliche stabile Lage der Kontaktfeder erwirkt,
auch bei Krafteinwirkung auf die auf dem Schaltungsträger be
festigte Kontaktfeder.
Wenn ein freier Endabschnitt eines jeden Haltearms auf seiner
Unterseite mit einer Zinnschicht versehen wird, so kann die
Kontaktfeder über Lötverbindungen zwischen diesen freien End
abschnitten der Haltearme und Kontaktflächen auf einem Schal
tungsträger mit diesem mechanisch und elektrisch verbunden
werden. Bei dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
sind also die Befestigungspunkte auf den freien Endabschnit
ten der Haltearme angeordnet und weit von den Federarmen und
ihren Austrittspunkten aus der Grundplatte entfernt auf den
Haltearmen angeordnet, was zu vorgenannten Vorteilen führt.
Eine solche Bereitstellung von Befestigungspunkten durch An
bringen der Haltearme an der Grundplatte bzw. eine Vorberei
tung einer Lötverbindung durch Aufbringen der Zinnschicht an
diesen Befestigungspunkten - nämlich den freien Endabschnit
ten der Haltearme - ist dann vorteilhaft, wenn Grundplatte,
Federarme und auch Haltearme einstückig ausgebildet sind und
die Federarme insbesondere seitlich aus der Grundplatte ge
führt sind.
Die einstückige Ausbildung der Grundplatte mit den Federarmen
und den Haltearmen ist von Vorteil, da die gesamte Kontaktfe
der in einem Herstellungsschritt beispielsweise aus einem
Chrom-Nickel-Federstahlblech gestanzt werden kann, und dar
aufhin lediglich die Federarme schräg nach oben gebogen wer
den müssen. Durch das Aufbringen einer Zinnschicht zumindest
auf die Unterseite der freien Endabschnitte der Haltearme
wird eine Lötverbindung an diesen Stellen vorbereitet. Aus
herstellungsökonomischen Gründen kann auch die gesamte Unter
seite der Befestigungsarme und der Grundplatte verzinnt wer
den.
Sind die Haltearme der Kontaktfeder derart ausgebildet, daß
Anfangsabschnitte, die nahe bei der Grundplatte angeordnet
sind, eine geringere Querschnittsfläche aufweisen als die
freien Endabschnitte, über die die Kontaktfeder beispielswei
se auf einen Schaltungsträger gelötet wird, so wird bei dem
Lötvorgang möglichst wenig Wärme auf die Grundplatte und die
Federarme der Kontaktfeder übertragen.
Vorzugsweise wird der freie Endabschnitt eines jeden Halte
arms schräg nach oben abgewinkelt, bezogen auf die durch die
Grundplatte bestimmte ebene. So entsteht bei einem Lötvorgang
zwischen dem freien Endabschnitt des Haltearms und einer Kon
taktfläche des Schaltungsträgers ein Lötkegel und damit eine
qualitativ hochwertige und zeitbeständige Lötverbindung, die
auch optisch in vorteilhafter Weise auf eventuelle Bruchstel
len überprüft werden kann.
Vorzugsweise ist die Kontaktfeder achsensymmetrisch ausgebil
det, so daß die Kontaktfeder mit einem Zangenwerkzeug des
SMD-Bestückungsautomaten ausgerichtet wird, nachdem sie mit
Hilfe einer Vakuumpipette aus einem Liefergurt entnommen wur
de. In dieser ausgerichteten Lage wird die Kontaktfeder auf
dem Schaltungsträger angeordnet. Vorzugsweise enthält die
Kontaktfeder zumindest zwei Haltearme, die auf einander ge
genüberliegenden Seiten der Grundplatte angeordnet sind, so
daß das Zangenwerkzeug an den freien Endabschnitten der Hal
tearme angreifen kann.
Bei einer Projektion der Federarme auf die durch die Grund
platte bestimmte Ebene sind die freien Endabschnitte der Fe
derarme vorzugsweise außerhalb der Grundplatte angeordnet, da
so die Kontaktfeder bis auf Blechstärke durch das Bauteil zu
sammengedrückt werden kann. Mit dieser Ausbildung wird die
Bauhöhe der Kontaktfeder unter Ausnutzung eines maximalem Fe
derwegs gering gehalten werden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü
chen gekennzeichnet.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand eines
Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kontaktfeder in perspektivi
scher Ansicht von schräg oben,
Fig. 2 die Kontaktfeder aus Fig. 1 auf einem Schaltungs
träger, in perspektivischer Ansicht von schräg oben,
Fig. 3 die Kontaktfeder aus Fig. 1 in perspektivischer An
sicht von schräg unten, und
Fig. 4 einen Haltearm einer Kontaktfeder auf einem Schal
tungsträger, im Längsschnitt.
Gleiche Elemente in den Figuren werden figurenübergreifend
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktfeder mit einer
Grundplatte 1, vier einstückig mit der Grundplatte 1 ausge
bildeten Federarmen 2, wobei jeder Federarm 2 mindestens ei
nen - bezogen auf eine durch die Grundplatte 1 bestimmte Ebe
ne E - schräg nach oben gerichteten Abschnitt 21 aufweist so
wie einen freien Endabschnitt 22. Vier dreiecksförmige Halte
arme 3 sind ebenfalls einstückig mit der Grundplatte 1 ausge
bildet und bilden zusammen mit der Grundplatte 1 eine ebene
Fläche. Die Haltearme 3 sind um jeweils 90 Grad versetzt zu
einander angeordnet, die Federarme 2 ebenfalls. Es ist ab
wechselnd ein Federarm 2 und ein Haltearm 3 aus der Grund
platte 1 geführt. Die Kontaktfeder ist achsensymmetrisch. Ein
Bauteil, beispielsweise eine Knopfbatterie wird auf die freien
Endabschnitte 22 der Federarme aufgelegt. Dieses Ausfüh
rungsbeispiel erlaubt eine sehr gute stabile Lagerung und
Kontaktierung des Bauteils auf/mit der Kontaktfeder aufgrund
der vier Federarme 2, eine sehr gute stabile Lage der Kon
taktfeder auf einem Schaltungsträger aufgrund der vier Halte
arme 3, Lötverbindungen an den freien Endabschnitten der Hal
tearme 3 zu einem Schaltungsträger ohne die Federarme 2 an
den Schaltungsträger mit anzulöten, und eine Bestückung eines
Schaltungsträgers mit der Kontaktfeder durch einen
SMD-Bestückungsautomaten.
Fig. 2 zeigt die auf einem Schaltungsträger 4 angeordnete
Kontaktfeder gemäß Figur: Dabei liegt die Kontaktfeder mit
den Unterseiten der Haltearme 3 und der Unterseite der Grund
platte 1 auf dem Schaltungsträger auf. Lötkegel 41 an den
freien Endabschnitten 33 der Haltearme 3 sind angedeutet. An
fangsabschnitte 31 der Haltearme 3 weisen eine geringere
Querschnittsfläche als die freien Endabschnitte 33 der Halte
arme 3 auf.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Kontaktfeder gemäß Fig. 1
in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten. Dabei ist
insbesondere die einstückige Ausgestaltung der Haltearme 3
mit der Grundplatte 1 zu sehen, wie auch die ebene Auflage
fläche, bestehend aus den Unterseiten 31 der Haltearme 3 und
der Unterseite 11 der Grundplatte 1, die ein stabiles Auflie
gen der Kontaktfeder auf einem Schaltungsträger gewährlei
stet.
Fig. 4 zeigt den Längsschnitt eines Haltearms 3 mit einem
abgewinkelten freien Endabschnitt 33, wobei die Kontaktfeder
mit einem Abschnitt 32 dieses Haltearms 3 auf einem Schal
tungsträger 4 angeordnet ist. An der Unterseite 34 des freien
Endabschnitts 33 ist eine Zinnschicht 35 aufgebracht, die
über den Lötkegel 41 eine Lötverbindung zur Kontaktfläche 42
des Schaltungsträgers 4 herstellt.
Zur zuverlässigen Kontaktierung eines Bauteils und zum Auf
bringen eines notwendigen Anpreßdruckes auf das Bauteil kann
die erfindungsgemäße Kontaktfeder drei, vier oder mehr Feder
arme aufweisen. Wenn das Bauteil durch einen Träger in einer
definierten Position gehalten wird, sind ggf. auch lediglich
zwei Federarme ausreichend.
Claims (10)
1. Kontaktfeder zum elektrischen Kontaktieren eines Bauteils,
mit einer Grundplatte (1) mit einer eben ausgebildeten Unter
seite (11), und mit Federarmen (2), die aus der Grundplatte
(1) herausragen, so daß ein auf freie Endabschnitte (22) der
Federarme (2) aufgelegtes Bauteil senkrecht zur Grundplatte
(1) federnd gelagert ist.
2. Kontaktfeder nach Anspruch 1, mit Haltearmen (3), die aus
der Grundplatte (1) herausragen, und die je einen Abschnitt
(32) aufweisen, der in der durch die Grundplatte (1) be
stimmten Ebene (E) angeordnet ist.
3. Kontaktfeder nach Anspruch 2, bei der jeder Haltearm (3)
an der Unterseite (34) zumindest seines freien Endabschnitts
(33) eine Zinnschicht (35) aufweist.
4. Kontaktfeder nach Anspruch 3, bei der der freie Endab
schnitt (33) jedes Haltearms (3) bezogen auf die durch die
Grundplatte (1) bestimmte Ebene (E) schräg nach oben abge
winkelt ist.
5. Kontaktfeder nach Anspruch 2, bei der jeder Haltearm (3)
in seinem Anfangsabschnitt (31) nahe bei der Grundplatte (1)
eine geringere Querschnittsfläche aufweist als in seinem
freien Endabschnitt (33).
6. Kontaktfeder nach Anspruch 2, bei der die Federarme (2)
und die Haltearme (3) einstückig mit der Grundplatte (1)
ausgebildet und seitlich aus der Grundplatte (1) geführt
sind.
7. Kontaktfeder nach Anspruch 2, die achsensymmetrisch
ausgebildet ist.
8. Kontaktfeder nach Anspruch 7, mit zwei Haltearmen (3), die
an einander gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte (1) aus
der Grundplatte (1) geführt sind.
9. Kontaktfeder nach Anspruch 1, bei der bei einer Projektion
der Federarme (2) auf die durch die Grundplatte (1) bestimmte
Ebene (E) die freien Endabschnitte (22) der Federarme (2)
außerhalb der Grundplatte (1) angeordnet sind.
10. Schaltungsträger (4), auf der eine Kontaktfeder nach
Anspruch 4 angeordnet ist, wobei die Kontaktfeder über Löt
verbindungen (34, 35, 41, 42) an den freien Endabschnitten (33)
der Haltearme (3) mit dem Schaltungsträger (4) verbunden ist.
Priority Applications (3)
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