DE19749147A1 - Kontaktsystem für gedruckte Leiterplatten - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für gedruckte Leiterplatten mit Kontaktmitteln, die von der Bauteileseite der Leiterplatte bestückt und auf der Lötseite der Leiter­ platte mit Leiterbahnen derselben verlötet werden können.

Allgemeiner Stand der Technik

Für die Kontaktierung von Anschlüssen und Polen auf gedruckten Leiterplatten sind verschiedenartige Kontakt­ systeme bekannt, die entweder fest oder lösbar mit der Leiterplatte verbindbar sind. Unter den lösbaren Kontakt­ systemen haben sich weitgehend Kontaktstifte oder Kontakt­ klemmen verwendende Steckerleisten durchgesetzt, deren Stifte oder Federklemmen direkt mit Leiterbahnen auf der Leiterplatte verlötet werden und die zum Einstecken in eine komplementär gestaltete Federklemmen- oder Stiftleiste eingerichtet sind, die ihrerseits ein Verbindungskabel oder dergleichen aufnimmt. Einzelkontakte auf gedruckten Leiterplatten werden häufig durch einzelne mit der Leiterplatte verlötete Stifte hergestellt, die ihrerseits in eine komplementäre Kontaktbuchse oder Klemmfeder eingesteckt werden können.

Kurzfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Kontakt­ system für gedruckte Leiterplatten zu ermöglichen, das keinen zusätzlichen Lötvorgang erforderlich macht, d. h. das zusammen mit anderen Bauteilen mit dem gleichen Lötvorgang mit der Leiterplatte verlötet werden kann und das außerdem kostengünstig ist.

Besonders soll sich das erfindungsgemäße Kontaktsystem für einseitig kaschierte Leiterplatten eignen, die auf der Lötseite keine zusätzlichen Bauteile aufweisen, obwohl doppelseitig kaschierte Leiterplatten nicht ausgeschlossen sind.

Ein die obige Aufgabe lösendes Kontaktsystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ mittel je eine metallische Kontaktfeder für jeden zu kontaktierenden Pol der Leiterplatte und einen von der Lötseite durch die Leiterplatte in einen Federausschnitt der Kontaktfeder so einpreßbaren metallischen Stift aufweisen, daß der eingepreßte Stift einen form- und kraft­ schlüssigen Kontakt mit der Kontaktfeder bildet.

Die Kontaktfeder sitzt mit ihrem Federblatt auf der Bauteileseite der Leiterplatte und kann, wie jedes andere Bauteil, bestückt und beim normalen Lötprozeß, z. B. durch einen Wellenlötprozeß, auf der Leiterbahn- oder Lötseite der Leiterplatte verlötet werden. Demnach erfordert das erfindungsgemäße Kontaktsystem weder einen zusätzlichen Lötvorgang, noch eine zweiseitig kaschierte Leiterplatte.

Erfindungsgemäß verwendet das vorgeschlagene Kontaktsystem eine kostengünstige Kontaktfeder, die den eingepreßten Stift gegen Herausziehen sichert und gleichzeitig den Kontakt zu den Leiterbahnen herstellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktfeder U-förmig und besteht aus einem flachen, länglichen und etwa rechteckigen, den Federausschnitt aufweisenden Federblatt sowie aus jeweils einer an beiden Enden des Federblatts rechtwinklig abgebogenen, mit Leiterbahnen der Leiterplatte verlötbaren Lötfahnen, die die Schenkel des U bilden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Federausschnitt selbst etwa rechteckförmig und liegt in der Mitte und in Längsrichtung des Federblatts. Beide Längskanten des Federausschnitts bilden in entgegengesetzter Richtung der Lötfahnen vom Federblatt gleichmäßig abgewinkelte Schneidekanten, die in den eingepreßten Stift kontaktgebend eingreifen und diesen durch Kraft- und Formschluß gegen Herausziehen sichern.

Bevorzugt ist der Winkel, unter dem die Schneidekanten jeweils bezogen auf das Federblatt abgebogen sind, vor dem Einpressen des Stifts kleiner als 90°, bevorzugt kleiner als 45°.

Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Lötfahnen jeweils von der Längsmittelachse des Federblatts gegenständig versetzt sind.

Der in den Federausschnitt einpreßbare Stift kann entweder insgesamt zylindrisch sein oder auch nur dort, wo er durch die Leiterplatte und den Federausschnitt im Federblatt der Kontaktfeder ragt.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontakt­ systems sind auf der Leiterplatte mehrere parallele Kontaktfedern in einer Anzahl, die der gewünschten Polzahl entspricht, angeordnet, und mehrere untereinander parallele und senkrecht zur Leiterplatte ragende Stifte sind entsprechend in die Federausschnitte der Kontaktfedern gepreßt.

Eine lösbare Schraubklemme, die die gewünschte Polzahl hat, kann lösbar mit den Stiften auf der Lötseite der Leiter­ platte verbunden werden.

Um einen guten Kontakt beim Einpressen der Stifte in den Federausschnitt der Kontaktfeder herzustellen, ist die Oberfläche des Stifts bzw. der Stifte mit einem relativ weichen Metall überzogen, insbesondere verzinnt.

Beim Abziehen der Leiterplatte von der Schraubklemme verbleiben die Stifte in der Leiterplatte, so daß eine ideale Verbindung für Geräte hergestellt ist, in denen die Leiterplatte in einem abnehmbaren Geräteoberteil und die Anschlußklemme in einem fest montierten Geräteunterteil sitzt. Solche zweiteiligen Geräte sind z. B. Heizungsregler, bei denen das Geräteunterteil an der Wand montiert ist. Beim Abziehen des Geräteoberteils vom Unterteil ist bei entsprechender Gestaltung der Schraubklemme die Berühr­ sicherheit gewährleistet.

Die nachfolgende Beschreibung beschreibt unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eine bevorzugte Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Kontaktsystems.

Zeichnung

Die Zeichnungsfiguren stellen im einzelnen schematisch dar:

Fig. 1 in den Teilen 1A, 1B, 1C eine Kontaktfeder gem. der Erfindung, jeweils von vorne, von der Seite und von oben;

Fig. 2 perspektivisch eine mit mehreren Kontaktfedern und -stiften bestückte Leiterplatte von der Bauteileseite her, wobei auf der Lötseite der Leiterplatte eine Schraub­ klemme angebracht ist;

Fig. 3A und 3B eine Gesamtansicht einer mit dem erfindungsgemäßen Kontaktsystem bestückten Leiterplatte von einer Kante derselben sowie einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Kontaktsystem; und

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt des Bereichs, in dem der Stift des erfindungsgemäßen Kontaktsystems durch die Leiterplatte und den Federausschnitt der Kontaktfeder ragt.

Bevorzugte Ausführung

Die in Fig. 1A in Vorderansicht, in Fig. 1B von der Seite und in Fig. 1C von oben dargestellte Kontaktfeder 1 ist U-förmig und besteht aus einem flachen, länglichen, etwa rechteckförmigen Federblatt 10 und zwei an jedem Ende des Federblatts 10 rechtwinklig abgebogenen Lötfahnen 11, 12, die bei der Bestückung durch die Leiterplatte gesteckt und auf der Lötseite im gleichen Lötvorgang angelötet werden, wie die sonstigen Bauteile, mit denen die Leiterplatte bestückt ist (vgl. weiter unten die Beschreibung der Fig. 3). Die Darstellungen in Fig. 1B und Fig. 1C zeigen, daß die beiden Lötfahnen 11 und 12 jeweils um das gleiche Maß links und rechts von der Längsmittelachse des Federblatts 10 versetzt sind. Ferner sind die freien Enden der Lötfahnen 11, 12 angeschrägt, so daß sie nach vorne spitz zulaufen. In der Mitte des Federblatts weist die Kontaktfeder 1 einen rechteckigen Federausschnitt 13 auf, der als Durchbruch durch das Federblatt 10 gestaltet ist. Die beiden Längskanten des Federausschnitts 13 bilden jeweils eine Schneidekante 14, 15, die entgegengesetzt zur Richtung der Lötfahnen ragen. Bevorzugt ist der Winkel α, um den die Schneidekanten vom Federblatt abgewinkelt sind, kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 45°, um so einen guten Form- und Kraftschluß zwischen diesen Schneidekanten und der weichen Oberflächenschicht des hineingepreßten Stifts herzustellen (vgl. Fig. 4).

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Bauteileseite I einer mit dem erfindungsgemäßen Kontakt­ system ausgerüsteten Leiterplatt 3, die beispielhaft mit sechs gegeneinander beabstandeten Kontaktfedern 1a-1f bestückt ist, die einen sechspoligen Anschluß bereit­ stellen. Die Lötfahnen 11, 12 dieser Kontaktfedern gehen jeweils durch Bohrungen in der Leiterplatte und sind auf der vom Betrachter abgewendeten Lötseite II mit entsprechenden Leiterbahnen verlötet.

Die in die Federausschnitte 13 der Kontaktfedern 1a-1f eingepreßten Stifte 2 sind bevorzugt, wie nachstehend anhand der Fig. 3 und 4 ausgeführt wird, innerhalb einer isolierenden Kunststoffstiftleiste (in Fig. 2 nicht zu erkennen) aufgenommen, und eine Schraubklemme 5 ist auf die Lötseite der Leiterplatte 3 aufgesteckt, so daß sie lösbar mit den Stiften verbindbar ist.

Die Fig. 3A und 3B zeigen jeweils in Seitenansicht und einem Längsschnitt eine mit einem erfindungsgemäßen Kontaktsystem bestückte Leiterplatte 3. In Fig. 3A ist die isolierende Kunstoffstiftleiste 4 zu erkennen, die die Reihe der Stifte 2a-2f auf der Lötseite II der Leiterplatte 3 aufnimmt, so daß die Reihe der Kontaktstifte 2a-2f gemeinsam in die Federausschnitte 13 der Kontaktfedern 1a-1f eingepreßt werden kann. Die Fig. 3A und 3B zeigen auch eine beispielhafte Konstruktion der Schraubklemme 5.

Selbstverständlich können auch einzelne Kontaktfedern und einzelne eingepreßte Stifte bei dem erfindungsgemäßen Kontaktsystem auf einer gedruckten Leiterplatte angebracht werden.

Fig. 4 zeigt die Funktion der an den Längskanten des Feder­ ausschnitts 13 gebildeten Schneidekanten 14, 15, die durch ihre Federkraft seitlich in den eingepreßten Stift 2 einschneiden (Pfeile E1, E2) und dadurch den Stift 2 kraft- und formschlüssig gegen Herausziehen sichern. Es ist zu bemerken, daß die vergrößerte Darstellung der Fig. 4 die Einschnitte E1, E2 der Schneidekanten 14, 15 in den Stift 2 übertrieben zeigt. Fig. 4 veranschaulicht auch den bereits erwähnten Winkel α zwischen den Schneidekanten 14, 15 und dem Federblatt der Kontaktfeder 1, und man erkennt, daß dieser Winkel α hier nicht größer als 45° ist.

Bevorzugt ist die Oberfläche des Stifts mit einem relativ weichen Metall, bevorzugt mit Zinn, überzogen, so daß die demgegenüber relativ harten Schneidekanten 14, 15 der Kontaktfeder 1 formschlüssig unter Ausbildung der Einschnitte E1, E2 in die Oberfläche des Stifts 2 beim Einpressen desselben einschneiden können.

Die Leiterplatte 2 kann jederzeit durch Abziehen von der Schraubklemme 5 getrennt werden. Die Stifte 2 sind aufgrund des Formschlusses mit der Kontaktfeder 1 gegen Herausziehen gesichert. Gleichzeitig stellt die Kontaktfeder 1 den Kontakt zwischen dem hineingepreßten Stift 2 und der Leiterplatte 3 her.

Das erfindungsgemäße Kontaktsystem hat insbesondere folgende Vorteile:

• - die Kontaktfeder oder die Kontaktfedern 1 sitzen auf der Bauteileseite I der Leiterplatte 3;
• - die Kontaktfeder läßt sich wie jedes andere Bauteil bestücken und mit dem normalen Lötprozeß (z. B. Wellen­ lötprozeß) mit der Leiterplatte 3 verbinden;
• - es ist kein zusätzlicher Lötvorgang erforderlich;
• - das erfindungsgemäße Kontaktsystem benötigt keine zweiseitig kaschierte Leiterplatte, schließt diese aber nicht aus;
• - die Kontaktfeder 1 ist einstückig und kostengünstig als Massenartikel herstellbar,
• - die Kontaktfeder 1 hält den eingepreßten Stift 2 gegen Herausziehen fest und stellt gleichzeitig Kontakt zu den Leiterbahnen her;
• - beim Abziehen der Leiterplatte 3 von der Schraubklemme 5 verbleiben die Stifte 2 in der Leiterplatte 3;
• - das erfindungsgemäße Kontaktsystem stellt ideale Kontaktverbindungen in Geräten her, in denen eine Leiter­ platte in einem abnehmbaren Geräteoberteil sitzt und die Schraubklemme in einem fest, z. B. an einer Wand, montierten Geräteunterteil;
• - beim Abziehen eines solchen Geräteoberteils vom Geräteunterteil ist bei entsprechender Gestaltung der Schraubklemme Berührsicherheit gewährleistet;
• - das erfindungsgemäße Kontaktsystem ermöglicht eine kostengünstige Gesamtlösung.

Claims (11)

1. Kontaktsystem für gedruckte Leiterplatten mit Kontaktmitteln, die von der Bauteileseite der Leiterplatte bestückt und auf der Lötseite der Leiterplatte mit Leiterbahnen derselben verlötet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmittel je eine metallische Kontaktfeder (1) für jeden zu kontaktierenden Pol der Leiterplatte (3) und einen von der Lötseite (II) durch die Leiterplatte (3) in einen Federausschnitt (13) der Kontaktfeder (1) so einpreßbaren metallischen Stift (2) aufweisen, daß der eingepreßte Stift (2) einen form- und kraftschlüssigen Kontakt mit der Kontaktfeder (1) bildet.

2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (1) U-förmig ist und aus einem auf der Bauteileseite (I) der Leiterplatte (3) liegenden flachen, länglichen und etwa rechteckigen den Federausschnitt (13) aufweisenden Federblatt (10) und aus an beiden Enden des Federblatts (10) rechtwinklig abgebogenen, mit Leiterbahnen der Leiterplatte (3) verlötbaren Lötfahnen (11, 12) besteht, die die Schenkel des U bilden.

3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federausschnitt (13) etwa rechteckförmig und in der Mitte des Federblatts (10) und in dessen Längsrichtung vorgesehen ist, und
daß beide Längskanten des Federausschnitts entgegengesetzt zur Richtung der Lötfahnen (11, 12) vom Federblatt (10) gleichmäßig abwinkelte Schneidekanten (14, 15) bilden, die in den eingepreßten Stift (2) kontaktgebend einschneiden und diesen durch Kraft- und Formschluß gegen Herausziehen sichern.

4. Kontaktsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbiegewinkel (α) der Schneidekanten (14, 15) zum Federblatt (10) vor dem Einpressen des Stifts (2) kleiner als 90°, bevorzugt kleiner als 45° ist.

5. Kontaktsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötfahnen (11, 12) jeweils von der Längsmittelachse des Federblatts (10) gegenständig versetzt ragen.

6. Kontaktsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (2) im Bereich, wo er durch die Leiterplatte (3) und den Federausschnitt (13) im Federblatt (10) der Kontaktfeder (1) ragt, zylindrisch ist.

7. Kontaktsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (3) entsprechend der Polzahl eine Mehrzahl parallel liegender Kontaktfedern (1a, 1b, . . ., 1f) und mehrere zueinander parallele, senkrecht zur Leiterplatte (3) ragende Stifte (2a, 2b, . . ., 2f) vorgesehen sind.

8. Kontaktsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (2a, 2b, . . ., 2f) innerhalb einer isolieren­ den Kunststoffstiftleiste (4) aufgenommen sind und gemein­ sam durch die Leiterplatte (3) in die Federausschnitte (13) der Kontaktfedern (1a, 1b, . . ., 1f) eingepreßt sind.

9. Kontaktsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Schraubklemme (5), die eine entsprechende Polzahl hat, lösbar mit den Stiften (2a, 2b, . . ., 2f) auf der Lötseite der Leiterplatte (3) verbindbar ist.

10. Kontaktsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (3) eine einseitig oder eine doppelseitig kaschierte Platte ist.

11. Kontaktsystem nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Stifts (2) oder der Stifte (2a, 2b, . . ., 2f) mit einem relativ weichen Metall überzogen, insbesondere verzinnt ist.