DE19934709A1

DE19934709A1 - Kontaktelement zum Einpressen in ein Loch einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE19934709A1
Application number: DE19934709A
Authority: DE
Inventors: Roland Cuvelier
Original assignee: Tyco Electronics Logistics AG
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2019-07-24
Also published as: WO2001008267A1; DE19934709C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement zum Einpressen in ein Loch einer Leiterplatte. Das Kontaktelement weist eine Einpreßzone (1) auf, die sich in einen vorderen und in einen hinteren verformbaren Bereich (5, 6) sowie einen Einführbereich (4) unterteilen läßt. Sowohl der vordere als auch der hintere verformbare Bereich (5, 6) weisen eine Öffnung (2) auf. Zwischen den Öffnungen (2) ist ein Steg (7) gebildet. Durch diese Ausgestaltung wird die Steifigkeit der Einpreßzone (1) optimiert und somit die Haltekraft bei Verwendung von Blech mit einer geringen Materialstärke verbessert. Außerdem findet beim Einpressen durch den vorderen verformbaren Bereich (5) eine Kalibrierung des Lochdurchmessers statt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement, das mit einer Ein preßzone ausgestattet ist. Die Einpreßzone ist dazu bestimmt, beim Einführen in ein Loch einer Leiterplatte sich zu verfor men, wodurch auf die Wand des Loches eine Kraft ausgeübt und somit eine elektrische und mechanische Verbindung hergestellt wird.

Einpreßzonen finden in einer großen Vielfalt Anwendung. Es handelt sich um eine breit eingesetzte lötfreie Verbindungs technik, die sich durch hohe Zuverlässigkeit bei einfacher Verarbeitung auszeichnet. Aus dem Stand der Technik sind so genannte Nadelöhr-Einpreßzonen bekannt. Diese Einpreßzonen weisen eine in Einsteckrichtung längliche Öffnung auf, die beim Einpressen in ein Loch zusammengedrückt wird. Die Ein preßzone muß eine bestimmte Mindestmaterialdicke aufweisen, um die nötige Haltekraft aufbringen zu können. Probleme erge ben sich bei Nadelöhr-Einpreßzonen im unteren Lochtoleranzbe reich, da der Einführbereich der Einpreßzone schwer verform bar ist. Beim Einpressen entstehen am Anfang hohe Einpress kräfte mit der Gefahr der Zinnspanbildung und der Leiterplat tenverformung.

Aus der EP 0 387 317 B1 ist eine verbesserte Einpreßzone be kannt, die zwei Öffnungen aufweist. Der zwischen den Öffnun gen liegende Steg ist in der Mitte aufgetrennt. Die Einpreß zone ist nun so gebogen, daß beim Einpressen sich die beiden Hälften des Steges hintereinander schieben und so überlappen. Bei der Herstellung der Einpreßzone ist durch das Verbiegen ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich, der die Ein preßzone aufwendiger und somit teurer macht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einpreßzo ne zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, eine geringe Mate rialdicke ermöglicht und trotzdem die notwendige Haltekraft aufbringt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kontaktelement zum Ein pressen in ein Loch einer Leiterplatte mit einer stiftförmi gen Einpreßzone, die einen Einführbereich und einen sich dar an anschließenden verformbaren Bereich aufweist, die beide in einer Ebene gebildet sind, wobei der verformbare Bereich eine Breite besitzt, die größer ist als der Durchmesser des Lo ches, und der Einführungsbereich eine Breite besitzt, die kleiner ist als der Durchmesser des Loches, wobei der ver formbare Bereich einen vorderen und einen hinteren Bereich aufweist, die beide eine geschlossene Öffnung besitzen.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Einpreßzone mit zwei Öff nungen, sorgt für die notwendige Steifigkeit der Einpreßzone, auch bei Verwendung von sehr dünnem Material. Da keine Biege vorgänge von Nöten sind, ist die Herstellung des Kontaktele mentes sehr einfach. Vorzugsweise weist die Außenkontur der Einpreßzone zwischen dem vorderen und dem hinteren verformba rer Bereich eine Einschnürung auf. Auf diese Weise kann das Einpreßverhalten der Einpreßzone optimiert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der vor dere verformbare Bereich eine geringere Breite auf als der hintere verformbare Bereich. Der vordere verformbare Bereich garantiert einen optimalen Festsitz im unteren Toleranzbe reich des Loches, der hintere verformbare Bereich einen opti malen Festsitz im oberen Bereich der Lochtoleranz.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä ßen Kontaktelementes für einen Lochdurchmesser von 1,0 mm,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä ßen Kontaktelementes für einen Lochdurchmesser von 0,7 mm,

Fig. 3 einen Querschnitt des Kontaktelementes von Fig. 2, und die

Fig. 4A bis 4C den Einpreßvorgang des Kontaktelementes von Fig. 1 anhand von drei Funktionsphasen.

In Fig. 1 ist eine Einpreßzone 1 eines Kontaktelementes dar gestellt, die zwei Öffnungen 2 aufweist. Der in Einsteckrich tung 3 vordere Bereich ist ein Einführbereich 4. In Richtung der vorderen Öffnung 2 verbreitert sich der Einführbereich 4 und geht in einen verformbaren Bereich, der in einen vorderen verformbaren Bereich 5 und einen hinteren verformbaren Be reich 6 gegliedert ist, über. Eine der Öffnungen 2 befindet sich im vorderen verformbaren Bereich 5, die andere Öffnung 2 im hinteren verformbaren Bereich 6. Es handelt sich also um zwei aneinandergrenzende Nadelöhrzonen. Die Unterscheidung der beiden verformbaren Bereiche ist auch durch eine Ein schnürung 8 in der Außenkontur der Einpreßzone 1 deutlich. Aufgrund dieser Ausgestaltung ergibt sich zwischen den beiden Öffnungen 2 ein durchgehender Steg 7. Sowohl der vordere ver formbare Bereich 5 als auch der hintere verformbare Bereich 6 weisen eine Breite auf, die größer ist als der Durchmesser des Loches, in das die Einpreßzone 1 eingesteckt werden soll. Im Bereich des Steges 7 hingegen ist die Breite kleiner als der Durchmesser des Loches, ebenso im Einführbereich 4. Die Einpreßzone 1 ist aus einem Blech gefertigt, dessen Material dicke d wesentlich kleiner ist als der Durchmesser a des Lo ches (siehe Fig. 3). In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Materialdicke d ungefähr 35% des Durchmessers a. Dieses Verhältnis d/a ist bei der Konstruktion von Einpreßzonen ein wichtiges Maß, da es in die Steifigkeit der Einpreßzone 1 eingeht. Normalerweise kann ein Wert von d/a = 60% nicht un terschritten werden, ohne daß die Haltekraft der Einpreßzone 1 abnimmt. Durch die Anordnung von zwei Öffnungen 2 und den dazwischen liegenden Steg 7 weist die erfindungsgemäße Ein preßzone 1 jedoch trotzdem eine ausreichende Steifigkeit auf.

Ein weiteres Problem, das berücksichtigt werden muß, ist die Toleranz der Löcher, in die die Einpreßzonen eingesteckt wer den sollen. Aufgrund der Lochtoleranz ist es schwierig, einen ausreichenden Kontakt im oberen Toleranzbereich, und keine Beschädigung im unteren Toleranzbereich zu erzielen. Auch dieses Problem wird mit der erfindungsgemäßen Einpreßzone ge löst. Dies geschieht dadurch, daß die Breite des vorderen verformbaren Bereiches 5 kleiner ist als die Breite des hin teren verformbaren Bereiches 6. In der unteren Toleranzhälfte des Loches hat der vordere verformbare Bereich 6 eine optima le Wirkung. In der oberen Toleranzhälfte des Loches hingegen hat der hintere verformbare Bereich 5 seine optimale Wirkung. Hinzu kommt, daß der vordere verformbare Bereich 5 das Loch beim Einstecken bereits vorkonditioniert ist, d. h. die stattfindende Verformung des Loches geschieht beim Einführen des vorderen verformbaren Bereiches 5, so daß der hintere verformbare Bereich 6 eine maximale Kontaktkraft ohne Beschä digung des Loches erreichen kann. Die Einstellung der Maße beider verformbarer Bereiche 5 und 6 bewirkt eine optimale Abstimmung in Hinblick auf die Einpreßkraft, die Haltekraft, die Einformung in das Loch sowie die Gasdichtheit der Verbin dung zwischen Einpreßzone 1 und Loch.

Während die Einpreßzone von Fig. 1 für einen Lochdurchmesser von 1,0 mm vorgesehen ist, zeigt Fig. 2 eine Einpreßzone 21 für einen Lochdurchmesser von 0,7 mm. Die Erfindung be schränkt sich aber nicht auf Kontaktelemente mit Einpreßzonen für diese beiden Durchmesser. Es sind auch beliebige andere Durchmesser möglich. Bei der Einpreßzone 21 für ein 0,7 mm- Loch ist zwar die Breite der verformbaren Bereiche 25 und 26 kleiner als bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1, die Ma terialstärke des Bleches ist jedoch gleich. Um dieselben Kennwerte für die Kräfte zu erhalten, muß deshalb die Geome trie der Außenkontur geändert werden. Beispielsweise ist der Einführbereich 24 wesentlich länger ausgeführt als bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und die Öffnung 22 im vorde ren verformbaren Bereich 25 wesentlich kürzer.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt der Einpreßzone 21 eines Kon taktelementes. In einer Leiterplatte 31 befindet sich ein Loch 32. In das Loch 32 ist eine Hülse 33 eingebracht. Oft ist das Loch 32 aber auch mit einem anderen Verfahren mit ei ner Metallschicht ausgestattet. Durch das Einpressen legt sich die Einpreßzone 21 dicht an die Hülse 33 an, so daß ein niederohmiger elektrischer Kontakt entsteht. Da es sich bei den Kontaktflächen auch um gasdichte Zonen handelt, ist eine Langzeitstabilität gewährleistet.

In den Fig. 4A bis 4C ist der Einpreßvorgang anhand von drei Funktionsphasen dargestellt. In der ersten Funktionspha se (Fig. 4A) wird die Einpreßzone 1 mit dem Einführbereich 4 in das Loch 32 eingesetzt. In der zweiten Funktionsphase ( Fig. 4B) ist der vordere verformbare Bereich 5 bereits in das Loch 32 eingepreßt. Durch das Einpressen weitet sich das Loch 32 dort, wo es mit der Einpreßzone in Kontakt ist. Dadurch wird in der dritten Funktionsphase (Fig. 4C), wenn auch der hintere verformbare Bereich 6 in das Loch eingepreßt wird, dieser etwas weniger verformt, als wenn der vordere verform bare Bereich 5 nicht vorhanden wäre. Die üblichen Toleranzen der Löcher 32 werden weitgehend ausgeglichen durch den vorde ren verformbaren Bereich 5. Je kleiner der Lochdurchmesser ist, desto stärker wird das Loch durch den vorderen verform baren Bereich geweitet. Dies bewirkt eine weitere Optimierung des Kontaktverhaltens. In Fig. 4C ist auch zu erkennen, daß es vier Kontaktbereiche gibt statt zwei wie bei bei einer einfachen Nadelöhrzone.

Claims

1. Kontaktelement zum Einpressen in ein Loch einer Leiter platte mit
einer stiftförmigen Einpreßzone (1; 21), die einen Ein führbereich (4; 24) und einen sich daran anschließenden verformbaren Bereich aufweist, die beide in einer Ebene gebildet sind,
wobei der verformbare Bereich eine Breite besitzt, die größer ist als der Durchmesser des Loches (32), und der Einführungsbereich (4; 24) eine Breite besitzt, die klei ner ist als der Durchmesser des Loches (32),
wobei der verformbare Bereich einen vorderen und einen hinteren Bereich (5, 6; 25, 26) aufweist, die beide eine geschlossene Öffnung (2; 22) besitzen.

2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Einpreßzone (1; 21) zwischen dem vorderen und dem hinteren verformbaren Bereich (5, 6; 25, 26) eine Einschnürung (8; 28) aufweist.

3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere verform bare Bereich (5; 25) eine geringere Breite aufweist als der hintere verformbare Bereich (6; 26).

4. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ein preßzone (1; 21) zwischen dem vorderen und dem hinteren verformbaren Bereich (5, 6; 25, 26) kleiner als der Durch messer des Loches (32) ist.

5. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des vorderen und des hinteren verformbaren Bereiches (5, 6; 25, 26) bauchförmig ist.

6. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialdicke (d) der Einpreßzone (1; 21) kleiner als 60% des Lochdurch messers (a) ist.

7. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialdicke (d) der Einpreßzone (1; 21) 30% bis 40% des Lochdurchmes sers (a) beträgt.