DE20107605U1

DE20107605U1 - Elektrischer Verbinder

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Publication number: DE20107605U1
Application number: DE20107605U
Authority: DE
Original assignee: Stocko Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Stocko Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2011-05-05
Also published as: WO2002091524A1

Description

Stenger, Watzke & Ring ··'···' "«Wier.Friedrich-Ring ?o

D-40547 DÜSSELDORF
PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. WOLFRAM VVATZKE (- 1999]

DIPL.-ING. HEINZ J. RING

DIPL-ING. ULRICH CHR1STOPHERSEN

DIPL-ING. MICHAEL RAUSCH

DIPL-ING. WOLFGANG BRINGMANN

STOCKO Contact GmbH & Co. KG el^eTp^ent attorneys

Simonshöfchen 31

42327 Wuppertal _Uns. _{2eichen 01}.₀₅₄₉

Our ref.

Ihr Zeichen
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Datum

⁰ 4- Mai 2081

Elektrischer Verbinder

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder, insbesondere für oberflächenmontierte Bauelemente, mit wenigstens einem aus einem elastisch verformbaren, elektrisch leitfähigem Material bestehenden, einen Anschlußabschnitt zum elektrischen Kontaktieren und Befestigen an einer Leiterplatte und wenigstens zwei Kontaktabschnitte für einen Berührungskontakt aufweisenden Kontaktelement und mit einem im wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden, wenigstens eine Kammer zur Aufnahme eines Kontaktelementes aufweisenden Gehäuse an oder in dem das Kontaktelement befestigt ist.

Derartige elektrische Verbinder sind im Stand der Technik in zahlreichen Ausgestaltungen bekannt. Neben einer aufwendigen und damit kostenintensiven Fertigung der elektrischen Verbinder sind diese im Einbau im Rahmen der Herstellung von miniaturisierten elektronischen Einrichtungen aufgrund ihrer Ausgestaltung schwer handhabbar. Insbesondere im Bereich der Herstellung von Mobilfunktelefonen oder dergleichen oberflächenmontierte Bauelemente (SMDs (surface mounted devices)) verwendenden Einrichtungen ist ein fortwährender Bedarf an kostengünstigen und leicht handhab- bzw. verarbeitbaren elektrischen Verbindern gegeben, insbesondere zur Verarbeitung im Rahmen von sogenannten &ldquor;Pick and Place"-Verfahren.

Darüber hinaus weisen die bisher im Stand der Technik bekannten elektrischen Verbinder der eingangs genannten Art ein, weil instabil und unzuverlässig, unbefriedigendes Kontaktverhalten auf. Die Kontaktelemente der bekannten

Telefon (0211) 57Ä3*1^:··· «.·*.·* "«BfiF-Bank, Dässeitforf·* VBLZ? «00 205 00) 40113 Telefax (0211) 588225 Stadt-Sparkasse, Düsseldorf (BLZ 30050110) 10090769

elektrischen Verbinder weisen zwar zwei Kontaktabschnitte für einen Berührungskontakt auf, jedoch verhindern die bisher bekannten Ausgestaltungen der Kontaktabschnitte eines Kontaktelements nicht unter allen Umständen eine elektrische Unterbrechung des Berührungskontakts. Insbesondere bei Verwendung der elektrischen Verbinder in mobilen elektronischen Einrichtungen, beispielsweise Mobilfunktelefonen, wo elektrische Verbinder der genannten Art zum Bereitstellen eines Berührungskontakts mit einem Akkumulator verwendet werden, oder in Autoradios, können durch rasche, ruckartige Bewegung oder durch Stoß elektrische Kontaktunterbrechungen auftreten.

Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Verbinder der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß dieser mit einfachen Mitteln kostengünstig fertigbar ist, eine einfache und kostengünstige vollautomatische Montage im Rahmen der Herstellung von elektrischen Einrichtungen ermöglicht und darüber hinaus auch unter extremen Betriebsbedingungen eine sichere, stabile und zuverlässige Kontaktierung ermöglicht.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßer elektrischer Verbinder bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kontaktelement im wesentlichen S-förmig ausgebildet ist, der Anschlußabschnitt und die Kontaktabschnitte im Bereich der freien Enden des Kontaktelements ausgebildet sind, die Kontaktabschnitte ein unterschiedliches Schwingungsverhalten aufweisen und daß seitlich am Anschlußabschnitt wenigstens ein Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Kontaktelementes in der Kammer des Gehäuses ausgebildet ist, welcher in einer im wesentlichen orthogonal zum Anschlußabschnitt gerichteten Ebene angeordnet ist.

Durch die aufeinander abgestimmte Ausgestaltung von Kontaktelement und Gehäuse des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders ist dieser mit einfachen und kostengünstigen Mitteln fertigbar. Durch die S-förmige Ausgestaltung des Kontaktelementes aus einem elastisch verformbaren, elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise durch Stanzen, Trennen und Biegen einer dünnen Metallplatte stellt das Kontaktelement eine Kontaktfeder bereit. Durch den Befestigungsabschnitt am an einem Ende des Kontaktelementes ausgebildeten

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Anschlußabschnitts und dessen Anordnung in einer im wesentlichen orthogonal zum Anschlußabschnitt gerichteten Ebene ist das Kontaktelement im Rahmen der Fertigung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders überaus einfach in der Kammer des Gehäuses befestigbar. Vorteilhafterweise weist der Befestigungsabschnitt Rastnasen auf, die mit in der Kammer des Gehäuses ausgebildeten Öffnungen korrespondieren und ein Befestigen des Kontaktelementes durch einfaches Einstecken des Befestigungsabschnitts in der vorzugsweise schlitzförmig ausgebildeten Öffnung der Kammer ermöglicht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlußabschnitt des Kontaktelementes derart ausgebildet, daß dieser aus der Kammer des Gehäuses herausragt und dabei in einer im wesentlichen parallel zu der Unterseite des Gehäuses verlaufenden Ebene zu liegen kommt, so daß der elektrische Verbinder als Oberflächen montiertes Bauelement auf einer Leiterplatte im Rahmen eines sogenannten &ldquor;Pick and Place"-Verfahrens aufsetzbar und mit entsprechenden Anschlußstellen auf einer elektrischen Leiterplatte durch Löten elektrisch verbindbar ist. Durch die Lötverbindung wird dabei gleichzeitig der elektrische Verbinder an der Leiterplatte befestigt.

Dadurch, daß die an dem anderen Ende des S-förmig ausgebildeten Kontaktelementes ausgebildeten Kontaktabschnitte ein unterschiedliches Schwingungsverhalten aufweisen sind unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere bei einer rasch bewegten oder Stößen ausgesetzten mobilen elektronischen Einrichtung wie einem Mobilfunktelefon elektrische Kontaktunterbrechungen verhindert. Durch das unterschiedliche Schwingungsverhalten der Kontaktabschnitte weisen diese unterschiedliche Schwingungsfrequenzen bzw. Resonanzpunkte auf, so daß bei durch einen Stoß oder rasche Bewegungen ausgelöste Schwingungen diese nicht zu elektrischen Kontaktunterbrechungen führen können.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kontaktelementes weist dieses im Bereich der Kontaktabschnitte lange Federwege auf, die insbesondere eine einfache Handhabung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders im Rahmen einer vollautomatischen Montage ermöglicht. Bei kurzen Federwegen müssen die Kontaktabschnitte größere Kontaktkräfte aufbringen, die bei einer vollautomatischen Montage mitunter zu Beschädigungen der mit dem elektrischen Verbinder zu bestückenden Einrichtungen, insbesondere Leiterplatten, führt. Dies

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ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kontaktelementes durch die langen Federwege nicht gegeben.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kontaktabschnitte in Form von unterschiedlich breiten Kontaktarmen ausgebildet. Durch die unterschiedliche Breite der Kontaktarme wird ein unterschiedliches Schwingungsverhalten der Kontaktabschnitte sichergestellt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kontaktarme unterschiedliche Längen auf. Dadurch wird nicht nur ein unterschiedliches Schwingungsverhalten der Kontaktabschnitte ermöglicht, sondern auch eine unterschiedliche Lage von Kontaktpunkten im Bereich der Kontaktabschnitte. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ragen die Kontaktabschnitte des Kontaktelements unterschiedlich weit aus dem Gehäuse des elektrischen Verbinders heraus. Dadurch werden sogenannte voreilende bzw. nacheilende Kontaktierungen erzeugt, die weiter elektrische Kontaktunterbrechungen verhindern.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Kontaktelement zumindest im Bereich der Kontaktabschnitte Prägungen auf, die Erhöhungen bzw. Vertiefungen im Bereich der Kontaktabschnitte ausbilden und so seitens der Kontakabschnitte mehrere unterschiedliche Kontaktpunkte bereitstellen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematisch perspektivischen Ansicht einen auf einer Leiterplatte montierten elektrischen Verbinder;

Fig. 2 in einer schematisch perspektivischen Ansicht den elektrischen Verbinder gemäß Fig. 1;

Fig. 3 in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht den elektrischen

Verbinder gemäß Fig. 2;

Fig. 4 in einer weiteren schematisch perspektivischen Ansicht den elektrischen Verbinder im teilmontierten Zustand;

Fig. 5 eine Ansicht von oben auf den elektrischen Verbinder gemäß Fig. 2;

Fig. 6 in einer Seitenansicht den elektrischen Verbinder gemäß Fig. 2;

Fig. 7 in einer schematisch perspektivischen Ansicht ein Kontaktelement

des elektrischen Verbinders gemäß Fig. 2;

Fig. 8 eine weitere schematisch perspektivische Ansicht des Kontaktelements gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Kontaktelementes gemäß Fig. 7;

Fig. 10 eine weitere Seitenansicht des Kontaktelementes gemäß Fig. 7;

Fig. 11 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kontaktelementes;

Fig. 12 eine weitere Seitenansicht des Kontaktelementes gemäß Fig. 11 und

Fig. 13 in einer schematisch perspektivischen Ansicht einen Stanzstreifen

zur Fertigung von Kontaktelementen.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Verbinder 1 mit einem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse 2 welches drei aus einer dünnen metallischen Platte durch Stanzen Trennen und Biegen gefertigte Kontaktelemente 3 trägt. Die Kontaktelemente 3 weisen jeweils zwei Kontaktabschnitte 5 für einen hier nicht dargestellten Berührungskontakt und einen Anschlußabschnitt 4 zum elektrischen Kontaktieren des Kontaktelementes 3 und gleichzeitigem Befestigen des elektrischen Verbinders 1 an einer Leiterplatte 6 auf. Der Anschlußabschnitt 4 der Kontaktelemente 3 ragt auf der Unterseite des Gehäuses 2 aus diesem heraus und liegt in einer parallel zur Unterseite des Gehäuses 2 verlaufenden Ebene. Der elektrische Verbinder 1 ist so als oberflächenmontierbares Bauelement in der sogenannten SMD-Technik

(Surface Mounted Devices-Technik) vollautomatisch im Rahmen eines sogenannten &ldquor;Pick and Place"-Verfahrens montierbar. Die Anschlußabschnitte 4 der Kontaktelemente 3 werden im Bereich von Anschlußflächen 7 auf der Leiterplatte 6 durch Löten elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktabschnitte 5 ragen zumindest teilweise auf der Oberseite des Gehäuses 2 aus diesem heraus wie anhand der Figuren 1 und 2 zu erkennen.

Anhand der Figuren 3 und 4 ist zu erkennen, daß die Kontaktelemente 3 jeweils in einer seitens des Gehäuses 2 ausgebildeten Kammer 8 angeordnet sind. Anhand der teilgeschnittenen Ansicht gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, daß das Kontaktelement 3 im wesentlichen S-förmig ausgebildet ist, wobei die im wesentlichen halbkreisförmigen Bögen 9 und 10 der Kontaktelemente 3 in entsprechenden Ausnehmungen seitens der Kammer 8 aufliegend gelagert sind. Anhand von Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Kammern 8 schlitzförmige Öffnungen 11 aufweisen, in welche zur Befestigung der Kontaktelemente 3 in den Kammern 8 des Gehäuses 2 am Kontaktelement 3 einstückig mit diesen ausgebildete Befestigungsabschnitte 12 beidseits des Anschlußabschnitts 4 ausgebildet sind, welche dem Bogen 10 vom Anschlußabschnitt 4 ausgehend in Richtung der Kontaktabschnitte 5 folgend in einer senkrecht zum Anschlußabschnitt 4 gerichteten Ebene angeordnet sind. Die Befestigungsabschnitte 12 sind an ihrem freien Ende mit zackenförmigen Vorsprüngen 13 versehen, welche in entsprechende Ausnehmungen seitens der schlitzförmigen Öffnungen der Kammern 8 des Gehäuses 2 diese hintergreifend einrasten und so die Kontaktelemente 3 in den Kammern 8 des Gehäuses 2 befestigen.

Wie insbesondere anhand der Figuren 5 und 6 zu erkennen, weisen die Kontaktabschnitte 5 der Kontaktelemente 3 auf ihrer Berührungskontaktoberfläche 14 Kontaktpunkte 15 auf, welche durch durch Prägungen ausgebildete Erhöhungen und Vertiefungen gebildet sind. In Fig. 6 ist mit dem mit F gekennzeichneten Pfeil die durch ein hier nicht dargestellten Berührungskontakt auf die Kontaktabschnitte 5 des Kontaktelementes 3 einwirkende Kontaktkraft F dargestellt. Durch den Bogen 9 des S-förmigen ausgebildeten Kontaktelementes 3 und die Kontaktabschnitte 5 wird im Falle eines Berührungskontakts die auftretende Kontaktkraft F von dem Kontaktelement 3 federnd aufgenommen.

Anhand der Figuren 6, 7, 8 und 9 ist zu erkennen, daß der Kontaktabschnitt in dem sich an den Bogen 9 des S-förmigen Kontaktelementes 3 anschließenden die Berührungskontaktoberfläche 14 mit Kontaktpunkten 15 aufweisenden Bereich in Form einer Schlaufe 16 ausgebildet ist, welches sich in Richtung des Bogens 9 zurückerstreckt.

Wie anhand der Figuren 7, 8 und 9 zu erkennen, weisen die Befestigungsanschlüsse 12 zwischen den an den Enden angeordneten Vorsprüngen 13 mittig eine V-förmig ausgebildete Ausnehmung 17 auf, welche in entsprechend seitens der Kammern 8 des Gehäuses ausgebildeten Vorsprüngen an den schlitzförmigen Öffnungen 11 gelagert werden.

Wie insbesondere anhand von Fig. 8 zu erkennen, sind die Kontaktabschnitte 5 der Kontaktelemente 3 unterschiedlich breit ausgebildet, so daß diese unterschiedliche Schwingungsfrequenzen bzw. Resonanzpunkte aufweisen die bei durch rasche Bewegungen oder durch einen Stoß auf den elektrischen Verbinder 1 einwirkende Schwingungen elektrische Kontaktunterbrechungen verhindern, da wenigstens immer einer der Kontaktabschnitte 5 der Kontaktelemente 3 in einem Berührungskontakt verbleibt. Wie in Fig. 8 zu erkennen, weisen die unterschiedlich breit ausgebildeten Kontaktabschnitte 5 von der Schlaufe 16 über den Bogen 9 in Richtung zu dem Bogen 10 bzw. dem Anschlußabschnitt 4 im Bereich des Übergangs vom Bogen 9 zum Bogen 10 eine Verjüngung 19 auf, welche den breiteren Kontaktabschnitt 5 des Kontaktelementes 3 ein weiteres unterschiedliches Schwingungsverhalten gegenüber dem schmaleren Kontaktabschnitt 5 des Kontaktelementes 3 gibt. Der breitere Kontaktabschnitt 5 der Kontaktelemente 3 bildet vorliegend ein Hauptkontaktelement, der schmalere Kontaktabschnitt 5 der Kontaktelemente 3 ein Nebenkontaktelement.

In den Figuren 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsform eines Kontaktelementes 3 dargestellt, wobei der breite Kontaktabschnitt 5 des Kontaktelementes 3 und der schmale Kontaktabschnitt 5 des Kontaktelementes 3 zusätzlich eine unterschiedliche Länge und damit eine unterschiedliche Schlaufenform 16 aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird mit den Kontaktabschnitten 5 des Kontaktelements 3 eine voreilende bzw. nacheilende Kontaktierung erzeugt, die

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ebenfalls auf unterschiedlichen Schwingungsverhalten der Kontaktabschnitte 5 beruht und elektrische Kontaktunterbrechungen verhindert.

Fig. 13 zeigt einen Stanzstreifen 18 aus einer dünnen metallischen Platte aus welcher Kontaktelemente 3 durch Stanzen, Biegen und Separieren kostengünstig im Rahmen einer Massenproduktion gefertigt werden.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.

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Bezuqszeichenliste

1 elektrischer Verbinder

2 Gehäuse

3 Kontaktelement

4 Anschlußabschnitt

5 Kontaktabschnitt

6 Leiterplatte

7 Anschlußfläche

8 Kammer

9 Bogen

10 Bogen

11 Öffnung

12 Befestigungsabschnitt

13 Vorsprung

14 Berührungskontaktoberfläche

15 Kontaktpunkte

16 Schlaufe

17 Ausnehmung

18 Stanzstreifen

19 Verjüngung

F Kontaktkraft (Berührungskontakt)

Claims

1. Elektrischer Verbinder (1), insbesondere für oberflächenmontierte Bauelemente, mit wenigstens einem aus einem elastisch verformbaren, elektrisch leitfähigem Material bestehenden, einen Anschlußabschnitt (4) zum elektrischen Kontaktieren und Befestigen an einer Leiterplatte (6) und wenigstens zwei Kontaktabschnitte (5) für einen Berührungskontakt aufweisenden Kontaktelement (3) und mit einem im wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden, wenigstens eine Kammer (8) zur Aufnahme eines Kontaktelementes (3) aufweisenden Gehäuse (2) an oder in dem das Kontaktelement (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (3) im wesentlichen S-förmig ausgebildet ist, der Anschlußabschnitt (4) und die Kontaktabschnitte (5) im Bereich der freien Enden des Kontaktelements (3) ausgebildet sind, die Kontaktabschnitte (5) ein unterschiedliches Schwingungsverhalten aufweisen und seitlich am Anschlußabschnitt (4) wenigstens ein Befestigungsabschnitt (12) zum Befestigen des Kontaktelementes (3) in der Kammer (8) des Gehäuses (2) ausgebildet ist, welcher in einer im wesentlichen orthogonal zum Anschlußabschnitt (4) gerichteten Ebene angeordnet ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktabschnitte (5) in Form von unterschiedlich breiten Kontaktarmen ausgebildet sind.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktabschnitte (5) in Form von unterschiedlich langen Kontaktarmen ausgebildet sind.

4. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktabschnitte (5) des Kontaktelements (3) unterschiedlich weit aus dem Gehäuse (2) herausragen.

5. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (3) zumindest im Bereich der Kontaktabschnitte (5) Erhöhungen bzw. Vertiefungen ausbildende Prägungen aufweist, die mehrere Kontaktpunkte für einen Berührungskontakt bereitstellen.

6. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser oberflächenmontierbar ausgebildet ist.

7. Verbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt (4) des Kontaktelementes (3) aus der Kammer (8) des Gehäuses (2) herausragt und dabei in einer im wesentlichen parallel zu der Unterseite des Gehäuses (2) verlaufenden Ebene angeordnet ist, derart, daß der elektrische Verbinder (1) als oberflächenmontierbares Bauelement auf einer Leiterplatte (6) durch Löten elektrisch verbindbar und befestigbar ist.