DE19617121C1 - Kontaktleiste für Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktleiste nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US 5 484 295 ist eine Kontaktleiste für in Sandwich-Bauweise angeordnete Leiterplatten bekannt, mit einem Isolierkörper und einer Anzahl von im Rasterabstand darin angeordneten Kontaktelementen, von denen jedes einen Lagerabschnitt zu seiner Fixierung im Isolierkörper sowie zwei mit den zueinander weisenden Leiterbahnen der Leiterplatten zu kontaktierende Kontaktschenkel aufweist. Die Kontaktschenkel bilden mit dem Lagerabschnitt einen in der Seitenansicht U-förmigen Bügelkörper aus, dessen zentraler Steg beim Spritzgießen des Isolierkörpers in diesen eingebettet wird. Der Isolierkörper wird an­ schließend in ein rahmenartiges Gehäuse eingesetzt.

Das zur Konfektionierung dieser bekannten Kontakt­ leiste angewandte Verfahren ist insbesondere hinsichtlich der Bestückung des Isolierkörpers mit den Kontaktelementen aufwendig. Eine sehr hohe Kontaktdichte und damit verbun­ den eine erhebliche Miniaturisierung der gesamtem Schal­ tungsanordnung ist nicht erreichbar.

Demgegenüber zeigt die US 5 358 411 eine Kontaktlei­ ste, bei der jedes Kontaktelement in der Seitenansicht im wesentlichen eine E-Form aufweist, deren äußere Schen­ kel von den Kontaktschenkeln und deren zentraler Schenkel von einem in einen Isoliergehäuseschlitz einsteckbaren La­ gerabschnitt ausgebildet ist. Das derart insgesamt drei­ schenklige Kontaktelement wird aus einem flächigen Blech aus Kontaktmetall ausgestanzt und in dieser flachen Form in den Isolierkörper eingesteckt. Daraus resultiert die Eigenart, daß die Biegerichtung bei der Kontaktierung der Kontaktschenkel durch die Leiterplatten über die hohe Kante des Materials zu erfolgen hat. Das bedeutet zum einen eine hohe Flächenpressung der Kontakte, die die Leiterbahnen mit ihren Schmalkanten kontaktieren. Zum an­ deren sind die Kontaktfedern äußerst biegesteif. Daraus resultiert, daß bei infolge gewünschter Miniaturisierung der Anordnung vorgebenen geringen Schenkellängen und Fe­ derwegen der Kontaktschenkel diese außerordentlich hohe Kontaktdrücke ausüben. In der Praxis, in der für hochwer­ tige Ausführungen vergoldete Kontakte verwendet werden, sind im Gegensatz dazu jedoch gerade geringe Kontakt­ kräfte erwünscht.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktleiste der im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, deren Kon­ taktelemente in hoher Kontaktdichte besonders rationell in den Isolierkörper eingebracht werden können und über ausgezeichnete Kontaktdruckeigenschaften verfügen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ist dem entsprechend dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabschnitt um einen Rasterab­ stand seitlich neben der von den Kontaktschenkeln defi­ nierten Ebene angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, daß die gemeinsam aus einem flächigen Blech ausgestanzten Kontaktschenkel mit dem Lagerabschnitt durch einfaches Umbiegen in die E-Form gebracht werden, und zwar in der Weise, daß die Kontaktschenkel flache Blattfedern ausbil­ den, deren Einfedern nicht über die hohe Kante erfolgt. Folglich sind auch hinsichtlich der angestrebten Minia­ turisierung gewünschtermaßen sehr kurze Kontaktschenkel biegeweich auszubilden, üben damit geringe Kontaktkräfte aus und kontaktieren die Leiterbahnen vorteilhafterweise mit ihren Breitflächen.

Gleichwohl wird das Kontaktelement von der Seite her in Längsrichtung des nach vorn weisenden Lagerabschnitts in die entsprechende Aufnahme des Isolierkörpers einge­ steckt. Üblicherweise wird dies geschehen, indem gegur­ tete Kontaktelemente dem Isolierkörper zugeführt und alle Pole gleichzeitig zumindest vorfixiert am Isolierkörper angebracht werden. Ohne weiteres erreichbar sind Kon­ taktabstände von 0,5 mm.

Das erfindungsgemäße Merkmal der Anordnung des Lagerabschnitts um einen Rasterabstand seitlich neben den Kontaktschenkeln führt in Verbindung mit einer weite­ ren Ausgestaltung, die gekennzeichnet ist durch von Pol zu Pol gegenläufige Anordnung der Kontaktelemente im Iso­ lierkörper, dazu, daß der Lagerabschnitt eines Kontakt­ elements an einer Stelle im Isolierkörper verankert wer­ den kann, die sich in der Ebene der Kontaktschenkel des unmittelbar benachbarten Kontaktelements befindet. Durch die Nebeneinanderanordnung von Lagerabschnitt und Kon­ taktschenkel an demselben Kontaktelement einerseits und durch die von Pol zu Pol wechselweise Bestückung des Iso­ lierkörpers aus einander gegenüberliegenden seitlichen Richtungen wird ein sehr enger Kontaktabstand bzw. eine hohe Polzahl/laufende Verbinderlänge erzielt.

Bei der Serienherstellung würde man einem Isolier­ körper jeweils von den beiden einander gegenüberliegenden Seiten die Kontaktelemente gegurtet zuführen, wobei jeweils nur jede zweite Isolier-Kammer von den Kontakt­ elementen des einen Gurtes bestückt wird, die jeweils dazwischen liegenden von den Kontaktelemente des von der anderen Seite herangeführten Gurtes.

Die Kontaktleiste kann so ferner so ausgebildet sein, daß zumindest einer der beiden Kontaktschenkel der Kontaktelemente als SMT-Lötbeinchen ausgebildet ist, womit die gesamte Kontaktleiste durch Verlöten der Löt­ beinchen auf den Leiterbahnen der einen Leiterplatte an dieser verankert wäre, wohingegen die zweite Leiterplatte an die gegenüberliegenden federnden Kontaktschenkel der Kontaktelemente angedrückt würde.

Eine Kontaktleiste läßt sich allerdings auch ohne Lötanschluß von Kontaktschenkeln verwenden, indem sie einfach zwischen zwei zueinander parallelen Leiterplatten gesetzt wird und dort im wesentlichen rein druckschlüssig gehalten ist.

In einem solchen Fall ist es sinnvoll, die Kontakt­ leiste durch flankierende Ausrichtmittel zu den Leiter­ bahnen auszurichten, um stets, z. B. unter Einfluß von Erschütterungen, sicher zu vermeiden, daß sich die Rela­ tivlage der Kontaktelemente zu den Leiterbahnen unwil­ lentlich verändern könnte.

Die Ausrichtmittel können zugleich als Abstandshal­ ter für die Leiterplatten dienen, indem sie, z. B. in Form von Leisten oder Rähmchen, seitlich neben der Kontaktlei­ ste angebracht sind bzw. diese umgeben und die durch Spann- oder Befestigungsmittel miteinander verbundenen Leiterplatten auf exakte Distanz halten.

Die Kontaktelemente sind, was im Bereich der Verbin­ dertechnik grundsätzlich bekannt ist, mit ihren Zungen selbstverankernd in den Isolierkörperschlitzen gehalten, wozu diese Zungen z. B. widerhaken- oder krallenartige Randausklinkungen aufweisen können.

Der Isolierkörper ist vorzugsweise als einstückiges Spritzgießteil ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spielen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer Anordnung von zwei Leiterplatten und einer dazwischen angeordne­ ten Kontaktleiste,

Fig. 2 auf Seitenansicht der Kontaktleiste mit Blick in Richtung des Pfeiles II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Unteransicht unter die Kontaktleiste,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Kontaktleiste der Fig. 3 entsprechend der Schnittangabe IV-IV,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Dar­ stellung einer Kontaktleiste, deren Kontaktele­ mente an einer Seite als SMT-Lötbeinchen ausgebil­ det sind und

Fig. 6 ein bevorzugtes Kontaktelement im Schaubild, in der Seitenansicht und in der Aufsicht.

Von der insgesamt mit 10 bezeichneten Kontaktleiste sind in den Fig. 1 und 5 jeweils nur der Umriß des Iso­ lierkörpers 11 sowie die aneinander gegenüberliegenden Seiten des Isolierkörpers 11 über den Umriß hervorste­ hende Kontaktschenkel 12, 13 bzw. 12′, 13′ dargestellt. Diese Kontaktschenkel stehen unter nach auswärts gerich­ teter Federspannung, so daß sie sich zwischen zwei im Abstand 14 parallel angeordnete Leiterplatten 15 und 16 kraft- bzw. druckschlüssig an deren zugeordnete Leiter­ bahnen 17 und 18 anlegen.

Die beiden Leiterplatten 15 und 16, die im Funkti­ onszustand beispielsweise einen lichten Abstand von nur 3 mm oder darunter aufweisen, sind mit nicht dargestell­ ten Mitteln sandwichartig parallel gehalten. In Fig. 1 sind schematisch noch Abstandshalter 19 dargestellt, die aufgrund ihrer die Kontaktleiste 10 als Stützkörper dicht flankierenden Zuordnung dafür sorgen, daß die lediglich druckschlüssig über ihre Kontaktelemente 12, 13, 12′, 13′ zwischen den Platten eingespannt gehaltene Kontaktleiste ihre bestimmungsgemäße Lage zu den Leiterbahnen zuverläs­ sig beibehält.

Die in Fig. 4 mit 12 und 13 bezeichneten Kontakt­ schenkel gehören zu einem anderen Kontaktelement als die mit 12′ und 13′ bezeichneten. Dies ist leicht nachvoll­ ziehbar anhand der Darstellung der Fig. 6. Danach nämlich besitzt in der Ansicht ein Kontaktelement 20 im wesentli­ chen die Form des Buchstabens E. Die beiden äußeren Schenkel des E sind die Kontaktschenkel 12 und 13. Zwi­ schen diesen beiden Schenkeln 12 und 13 befindet sich ein dritter, gleichgerichteter Schenkel als Lagerabschnitt 21. Dieser Lagerabschnitt 21 ist aus dem gleichen flächi­ gen Blech aus Kontaktmetall, insbesondere Beryllium­ bronce, ausgestanzt und lediglich umgebogen, ebenso die Kontaktschenkel 12 und 13. Der Lagerabschnitt 21 ist über einen kurzen Übergangsabschnitt 22 mit dem Materialstrei­ fen 23 verbunden, aus dem die beiden Schenkel 12 und 13 ausgestanzt und verformt sind.

Somit gelangt der Lagerabschnitt 21 in eine Ebene, die seitlich neben der Ebene der Kontaktschenkel 12 und 13 liegt, und zwar um einen Abstand x, der dem Raster- oder Polabstand der Kontaktleiste entspricht.

Der Isolierkörper 11 ist ein Spritzgießbauteil aus einem sehr formbeständigen Werkstoff, der praktisch keine Schwindung aufweist. Der Isolierkörper besitzt eine Anzahl von dünnen Stegen 24, die über im Umriß kleinere Kernabschnitte 25 stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Beim Ausführungsbeispiel liegen zwei solcher Kernabschnitte 25 unter Bildung eines Schlitzes 26 dicht beieinander. Dieser Schlitz 26 ist also ein Isolierkör­ perschlitz, in den ein Kontaktelement 20 mit seinem Lagerabschnitt 21 von einer der beiden möglichen Seiten her eingeschoben und sodann fest darin gehalten wird.

Wie ausgeführt, liegt dieser Lagerabschnitt 21 seit­ lich neben den Kontaktabschnitten 12, 13 desselben Kon­ taktelements 20. Folgerichtig ist in Fig. 4 zur Unter­ scheidung das in derselben Ebene wie der Lagerabschnitt 21 des Kontaktelementes 20 angeordnete Kontaktelement mit 20′ und dessen Kontaktschenkel mit 12′ und 13′ bezeich­ net. Dieses Kontaktelement 20′ wird mit seinem in Fig. 4 nicht sichtbaren Lagerabschnitt von der anderen Seite her in den benachbarten Einschubraum eingeschoben. Durch die­ ses kammartige Ineinandergreifen von Lagerabschnitten 21 jeweils eines Kontaktelements 20 zwischen die Kontakt­ schenkel 12′ und 13′ des jeweils benachbarten Kontaktele­ ments 20′ läßt sich eine sehr hohe Packungsdichte bzw. Polzahl pro Längeneinheit erzielen.

Die Kontaktleiste 10, die in Fig. 5 dargestellt ist, unterscheidet sich von der bisher beschriebenen Kontakt­ leiste 10 im wesentlichen nur hinsichtlich seiner in der Zeichnung nach unten austretenden Kontaktschenkel 13 bzw. 13′, die als flächenparallel zur Leiterbahn 18 ausgerich­ tete SMT-Lötfüßchen ausgebildet sind. In dieser Fig. 5 ist die obere Leiterplatte 15 noch mit Abstand darge­ stellt. Im betriebsgemäßen Zustand ist sie der unteren Leiterplatte 16 jedoch soweit angenähert, daß sich die Kontaktschenkel 12 und 12′ der diesbezüglichen Kontakt­ elemente 20 und 20′ unter Eigenfederdruck an den Leiter­ bahnen 17 anlegen.

Die zungenförmigen Lagerabschnitte 21 sind jeweils selbstverankernd in den Isolierkörperschlitzen 26 gehal­ ten. Dazu weisen die Zungen 21 Randkantenausformungen 27 etwa der in Fig. 6 erkennbaren Art auf, die sich in den Kunststoffwerkstoff des Isolierkörpers 10 einkrallen können.

Wichtig für die Erfindung ist die E-Konfiguration eines Kontaktelements 20. Für den Fall der im einzelnen beschriebenen Nebeneinander-Anordnung von Kontaktschen­ keln 12, 13 einerseits und Lagerabschnitt 21 andererseits ist es für die Erfindung des weiteren wichtig, daß die Kontaktelemente von Pol zu Pol in gegenläufiger Anordnung dem Isolierkörper 11 zugeordnet sind und ihm entsprechend zugeführt werden.

Wesentlich ist auch, daß die Kontaktschenkel 12 und 13 weit frei vorragen, weil ja nur die zentrale Zunge am Isolierkörper gehalten ist. Dadurch werden hervorragende Federeigenschaften und Kontaktkräfte gewährleistet.

Die Kontaktleiste 10 kann in sehr kleinen Dimensio­ nen ausgeführt werden, beispielsweise mit Rasterabständen x von ca. 0,5 mm und für einen Leiterplattenabstand 14 von unter 3 mm.

Claims (9)

1. Kontaktleiste für in Sandwich-Bauweise angeord­ nete Leiterplatten (15, 16), mit einem Isolierkörper (11) und einer Anzahl von im Rasterabstand x darin angeordne­ ten Kontaktelementen (20), von denen jedes über einen Lagerabschnitt (21) zu seiner Fixierung im Isolierkörper (11) sowie zwei mit den zueinander weisenden Leiterbahnen (17, 18) der Leiterplatten (15, 16) zu kontaktierende Kontaktschenkel (12, 13) verfügt und in der Seitenansicht im wesentlichen eine E-Form aufweist, deren äußere Schen­ kel von den Kontaktschenkeln (12, 13) und deren zentra­ ler, in dieselbe Richtung wie die Kontaktschenkel (12, 13) weisender Schenkel als in einen Isoliergehäuseschlitz (26) einsetzbare Zunge ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerabschnitt (21) um einen Rasterab­ stand x seitlich neben der von den Kontaktschenkeln (12, 13) definierten Ebene angeordnet ist.

2. Kontaktleiste nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch von Pol zu Pol gegenläufige Anordnung der Kontakt­ elemente (20) im Isoliergehäuse (11).

3. Kontaktleiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest einer der Kontaktschenkel (12; 13) der Kontaktelemente (20) als SMT-Lötbeinchen ausgebildet ist.

4. Kontaktleiste nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktleiste (10) im wesentlichen rein druckschlüssig zwischen den Leiterplatten (15, 16) gehalten ist.

5. Kontaktleiste nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktleiste (10) durch sie flankie­ rende Ausrichtmittel wie Leisten oder Rähmchen zu den Leiterbahnen (17, 18) der Leiterplatten (15, 16) ausge­ richtet ist.

6. Kontaktleiste nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausrichtmittel zugleich als Abstands­ halter für die Leiterplatten (15, 16) dienen.

7. Kontaktleiste nach Anspruch 1 oder einem der dar­ auffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolier­ körper (11) als einstückiges Spritzgießteil ausgebildet ist.

8. Kontaktleiste nach Anspruch 1 oder einem der dar­ auffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte­ lemente (20) mit ihren Lagerabschnitten (21) selbstveran­ kernd in den Isoliergehäuseschlitzen (26) gehalten sind.

9. Kontaktleiste nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus ei­ nem flächigen Blech ausgestanzten Kontaktschenkel (12, 13) und der Lagerabschnitt (21) durch Umbiegen in die E- Form verformt sind.