DE202010013758U1

DE202010013758U1 - Einlötkontaktanordnung

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Publication number: DE202010013758U1
Application number: DE202010013758U
Authority: DE
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: DE102010005833A1

Abstract

Einlötkontaktstift (1) umfassend einen rotationssymmetrischen Kontaktstift (2) und einen Stecksockel (3) mit einer Grundplatte (5), wobei am Stecksockel (3) mehrere paarweise beabstandete Lötkontaktanschlüsse (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlötkontaktstift (1) einstückig aus einem Material ausgebildet ist, hergestellt mittels Aluminiumdruckgussverfahren und wobei die Mittelachse (12) des Kontaktstiftes (2) in einem Winkel von 90° +/– 0,01% bezüglich der Fläche (13) die durch die Oberfläche der Grundplatte (5) gebildet wird, angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einlötkontaktstift gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Einlötkontaktstift als Hochstromleiterplattensteckverbinder, ausgebildet zum Verbinden mit einer Hochstromkontaktbuchse, vorzugsweise einer RADSOK-Buchse.
Für unterschiedlichste Anwendungen im Bereich der Leiterplattenverbindungen werden steckbare Lösungen eingesetzt. Insbesondere werden Leiterplatten miteinander und untereinander zunehmend steck- und lösbar miteinander elektrisch verbunden.
Es werden insofern typische Verfahren zur Verbindung elektrischer Bauelemente, wie das Löten, Crimpen oder Schweißen dadurch vermieden, dass die elektrischen oder elektronischen Bauelemente oder Einrichtungen beziehungsweise die Leiterplatten dieser Einrichtungen miteinander in steckbaren elektrischen Kontakt gebracht werden können.
Es besteht bei manchen dieser Verbindungen eine Anforderung an eine hohe Stromtragfähigkeit und Dauerhaftigkeit der elektrischen Verbindung bei gleichzeitiger Möglichkeit, diese mechanisch voneinander trennen zu können.
Häufig werden für solche Zwecke im Stand der Technik schraubbare Verbindungen eingesetzt. Schraubverbindungen haben allerdings gegenüber einer Steckverbindung unterschiedliche Nachteile.
Ein Nachteil besteht darin, dass bei einer Schraubverbindung in der Regel ein definiertes Drehmoment beim Verschrauben eingehalten werden muss, um die bestimmungsgemäße Verbindung herzustellen.
Dadurch wird die erforderliche Anpresskraft des Verbindungselementes und damit die zu erzielende elektrische Verbindung erhalten.
In der Praxis werden allerdings Schraubverbindungen selten mit einem Drehmomentschlüssel angezogen, sondern vielmehr nach dem individuellen Empfinden des Anwenders.
Dies führt dazu, dass eine zwar theoretisch zufrieden stellende elektrische Verbindung hergestellt werden könnte. In der Praxis ergibt sich allerdings ein Streubereich um das optimale definierte Drehmoment, je nach dem, welche Anwender die verschraubbare Verbindung hergestellt hat.
Darüber hinaus gibt es auch Anwendungsfälle, bei denen abhängig vom Bedarf die Leiterplatten untereinander und miteinander so zusammengesteckt werden müssen, dass eine Verschraubung nicht erfolgen kann. Bei einer solchen Anwendung besteht das Bedürfnis, ein Steckverbinder unterschiedlicher geometrischer Ausprägung einsetzen zu können, welche mit einem korrespondierenden Steckerstift verrastbar und verbindbar sind.
Als Hochstromsteckverbinder sind beispielsweise RADSOK-Kontakte bekannt.
Diese RADSOK-Kontakte werden in der US 4,734,063 beschrieben und werden bekanntlich auf der Grundlage einer Stanz- und Biegetechnik mit einem Lamellengitter geformt, wobei durch definiertes Verdrehen eine hyperbolische Form für die Kontaktflächen erhalten wird.
Hiermit wird einerseits eine große Kontaktfläche insgesamt und andererseits eine definierte Steck- und Ziehkraft einer solchen Verbindung erreicht.
Eine solche Hochstromkontaktbuchse ist beispielsweise mit einem Hochstromleiterplattensteckverbinder gemäß der DE 20 2008 005 394 verbindbar, so dass mit diesen Steckkomponenten eine entsprechende lösbare elektrische Leiterplattensteckverbindung herstellbar ist.
Der in der DE 20 2008 005 394 gezeigte Leiterplattensteckverbinder, besteht aus zwei voneinander getrennten Bauteilen. Dieser Leiterplattensteckverbinder verfügt über einen Stecksockel, an dessen Ende sich Kontaktstifte zum Einlöten in eine Leiterplatte befinden, mit Vorteil sind mehrere zueinander beabstandete Kontaktstifte angeordnet.
An diesem wird mittels Einpresstechnik ein Kontaktstift in eine dafür vorgesehene Einpresszone in einer Grundplatte des Stecksockels eingepresst.
Hierbei treten jedoch mehrere Nachteile auf.
Ein erster Nachteil ist darin zu sehen, dass zwangsweise Produktionskosten entstehen, bedingt durch die Verbindung der beiden Bauteile miteinander. Insbesondere werden für ein Massenserienprozess dadurch Anlagen- und Verfahrenskosten notwendig, die es mit vorliegender Erfindung zu vermeiden gilt.
Ein zweiter Nachteil besteht darin, dass die Kontaktstifte in ihrer relativen Ausrichtung zur Grundplatte beziehungsweise zum Stecksockel fertigungsbedingten Toleranzen unterliegen, die fertigungstechnisch kaum zu vermeiden sind.
Im Idealfall sollte der Winkel durch die Mittelachse eines symmetrischen Kontaktstiftes 90° einen definierten Wert bezüglich der Fläche der Grundplatte betragen, vorzugsweise einem Winkel von 90°.
In der Praxis streut der Winkel allerdings um den theoretischen Sollwinkel in einem solchen Maße, dass im ungünstigen Falle zueinander, steckbare Leiterplatten nicht mehr miteinander gesteckt werde können. Werden beispielsweise an vier Ecken einer Leiterplatte jeweils solche Leiterplattensteckverbinder mit ihrem korrespondierenden Buchsen angeordnet, so reicht schon eine relativ geringe Winkelabweichung aus, dass ein Zusammenstecken der Leiterplatten unmöglich wird oder die Leiterplatten beim Zusammenstecken zerstört werden.
Im ungünstigsten Falle kommt es zu besagter Konstellation, dass sich die Leiterplattenpaare überhaupt nicht miteinander in elektrischen Kontakt bringen lassen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt daher, einen Leiterplattensteckverbinder derart bereit zu stellen, welcher vorbesagte Nachteile nicht aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Leiterplattensteckverbinder bereit zu stellen, der kostengünstig herstellbar ist und niedrige Winkeltoleranzbereiche bezüglich Steckachse und Montageebene, sowie eine gute Stromtragfähigkeit aufweist.
In der DE 10 2005 013 989.2 ist bereits ein Verfahren offenbart, um einen einstückigen Leiterplattenverbinder herzustellen, um die Kosten für Montage eines zweiteiligen Leiterplattensteckverbindersystems zu vermeiden.
Diese Druckschrift offenbart eine Steckverbinderbuchse, hergestellt durch folgende Verfahrensschritte:

– Ausstanzen einer Grundform und Ausstanzen der Längskontaktelemente, die sich über einen ersten Teilbereich der Grundform erstrecken;
– Falten der Grundform am Übergang des ersten Teilbereich in einen zweiten Teilbereich;
– Aufrollen der gefalteten Grundform in eine im wesentlichen zylinderförmige Buchse, wobei der erste Teilbereich mit dem Längskontaktelement eine Innenseite der Buchse und der zweite Teilbereich eine Hülse der Buchse bildet;
– Herstellen einer ersten kraftschlüssigen Verbindung entweder an der Kontaktnaht des ersten Teilbereichs der aufgerollten Grundform oder an der Kontaktnaht des zweiten Teilbereichs der aufgerollten Grundform;
– Verschiebung des ersten Teilbereichs relativ zu dem zweiten Teilbereich in Rotationsrichtung;
– Herstellung einer zweiten kraftschlüssigen Verbindung an der noch offenen Kontaktnaht, entweder des zweiten Teilbereichs oder des ersten Teilbereichs.

Nachteilig ist hierbei jedoch, dass einerseits eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst zu sein scheint, nämlich die Reduzierung der Bauteile, die aber nicht zwangsläufig in einer Reduzierung der Herstellkosten mündet. Die vorgeschlagene einteilige Form bedarf kostenintensiver Stanz-Biegewerkzeuge.
Es handelt sich um eine aufwendige Herstellung in einem mehrstufigen Stanz-Biegeprozess, bei dem zusätzlich Formschlussprozesse und Schweißprozesse erforderlich sind.
Nachteilig ist bei einem solchen einstückigen Kontakttyp weiterhin, dass die Anordnung der Kontaktanschlussfüße zur Leiterplatte weiteren Toleranzen durch die radiale Beabstandung mit sich bringen und das geometrische Muster im wesentlichen durch die zylindrische Form des Kontaktes vorbestimmt ist.
Ein zusätzlicher Nachteil besteht in der geringen Stromtragfähigkeit bedingt durch den Querschnitt der Kontaktfüße, die bestimmt sind durch die verwendete Materialstärke der Grundform (Blechdicke) im Ausstellungsprozess.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese Nachteile.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Einlötkontaktstift bereitgestellt, welcher einstückig mit dem Stecksockel und damit der Grundplatte und den Lötkontaktanschlüssen ausgebildet ist.
Das besondere daran ist, dass der Einlötkontaktstift als einstückiges symmetrisches Zink-Druckgussteil in der beschriebenen Form hergestellt wird.
Eine spätere Oberflächenbehandlung stellt die Stromtrageigenschaften des Kontaktes her.
In einer vorteilhaften Ausführungsform befindet sich, zwecks symmetrischer Ausbildung des Einlötkontaktstiftes, der rotationssymmetrische Kontaktstift im Zentrum des Stecksockels, wodurch insgesamt eine spiegelsymmetrische Form erzielt wird.
Alternativ könnte auch eine achsensymmetrische Lösung verwendet werden.
Durch die gleichzeitige Bedingungen der Symmetrie einerseits und der Einstückigkeit andererseits im Zink-Druckgussverfahren, werden vorbesagte Nachteile überwunden und wird ein Kontakt erhalten, bei dem die Mittelachse des Kontaktstiftes in einem Winkel von 90° +/– 0,01% bezüglich der Fläche die durch die Oberfläche der Grundplatte gebildet wird, angeordnet ist.
Der erfindungsgemäße Einlötkontaktstift bedarf keiner Montage zweier Bauteile und verfügt über eine hohe Präzession im Bezug auf Winkelstellung des Kontaktstiftes zum Stecksockel, welche insbesondere dadurch erzielt wird, dass die Symmetriebedingungen im Herstellprozess des Zink-Druckgussverfahrens bereits im Werkzeug produzierbar vorgegeben werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie weitere Vorteile und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Hochstromleiterplattensteckverbinders, welcher zweiteilig ausgebildet ist und vorbeschriebene Nachteile aufweist;
2 eine perspektivische Ansicht ähnlich 1 mit einem erfindungsgemäßen Einlötkontaktstift.
Anhand der 2 wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einlötkontaktstiftes beschrieben.
In 2 ist ein Einlötkontaktstift 1 einmal in leicht perspektivischer Schräglagenansicht (Ansicht oben) und einmal in einer dazu gedrehten perspektivischen Ansicht gezeigt (Ansicht unten).
Der Einlötkontaktstift 1 verfügt über ein im wesentlichen spiegelsymmetrischen Aufbau.
Alternativ könnte auch ein vollständig rotationssymmetrischer Einlötkontaktstift 1 ausgebildet werden. Mit Vorteil ist ein möglichst hoher Symmetriegrad zu erreichen.
Der Einlötkontaktstift 1 ist einstückig ausgebildet und umfasst einen Kontaktstift 2 und einen Stecksockel 3, wobei der Stecksockel 3 aus einer Grundplatte 5 gebildet wird, an welcher sich Seitenabschnitte 6a, 6b anschließen. Die Oberfläche der Grundplatte 5 bildet die Fläche 13 gegenüber derer der Kontaktstift 2 in einem definierten Winkel angeordnet ist. Der Stecksockel 3 verfügt in seinem geometrischen Zentrum über einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Kontaktstift 2, welcher bezüglich seiner Mittelachse 12 rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung definiert die Symmetrieachse des Kontaktstiftes 2 gleichzeitig das geometrische Zentrum mit seinem Schnittpunkt mit dem Stecksockel 3.
Die Grundplatte 5 wird mit Vorteil mittels den Seitenabschnitten 6a, 6b über Kurvenabschnitte 11a, 11b mit diesen verbunden.
Die Kurvenabschnitte 11a, 11b weisen mit Vorteil einen gegenüber einem Biegeprozess stressfreien Bereich auf, welcher bei einem Stanz-Biegeprozess typischerweise in solchen korrespondierenden Biegeabschnitten bedingt durch das Fertigungsverfahren vorhanden ist.
Nahezu homogene Materialverteilungen lassen sich durch das Gussverfahren im Bereich der Kurvenabschnitte 11a, 11b herstellen.
An den Seitenabschnitten 6a, 6b erstrecken sich mehrere paarweise beabstandete Lötkontaktanschlüsse 4.
In Folge der symmetrischen Ausgestaltung verfügt somit der Einlötkontaktstift 1 an jedem Seitenabschnitt 6a, 6b über jeweils die gleiche Anzahl von Kontaktanschlüssen 4, welche sich paarweise beabstanden und gleichzeitig paarweise gegenüberstehen.
Mit Vorteil befindet sich nahe dem steckseitigen Ende 10 des Kontaktstiftes 2 eine Rastnut 9, welche als ringförmige Rastnut ausgebildet ist.
Hierdurch verfügt der Einlötkontaktstift 1 mit Vorteil über ein Rastelement 8, welcher mit einer ebenfalls mit einem Gegenrastelement ausgestatteter Steckverbinderbuchse verrastet werden kann und dadurch eine rastbare Leiterplattensteckverbindung herstellbar ist.
Mit Vorteil befindet sich partiell an den Kontaktstellen des Einlötkontaktstiftes 1 eine leitfähige Oberfläche aus einem üblichen Kontaktmaterial, wie Gold, Silber oder einem Legierungselement, welches typischerweise für Kontaktsysteme eingesetzt wird und als Oberflächenmaterial bei Gusswerkstoffen Verwendung findet.
Hierdurch können weitere Herstellkosten eingespart werden, da in folge der partiellen Oberflächenbeschichtung nicht zwingend das gesamte Bauteil beschichtet werden muss.
Um zusätzliche Stabilität und einen präzisen Einbau des erfindungsgemäßen Einlötkontaktstift 1 zu gewährleisten, können Verwindungsstege 7 im Bereich der Kurvenabschnitte 11a, 11b zwischen der Grundplatte 5 und den Seitenabschnitten 6a, 6b angeordnet werden.
In einer vorteilhaften Weise werden die Verwindungsstege 7 bezüglich der Mittelachse 12 symmetrisch an der Grundplatte 5 und den Seitenabschnitten 6a, 6b angeordnet.
Je höher der erzielte Symmetriegrad ist, umso günstiger wir ein präziser Einlötkontaktstift 1 erhalten.
Alternativ können auch davon abweichende Versteifungsmittel im Stecksockelbereich angeordnet werden.
Ebenso können alternativ zum Kontaktstift 2 eine zylinderförmige Kontaktbuchse im Zentrum des Stecksockels 3 anstelle des Kontaktstiftes 2 angeordnet werden, wodurch eine entsprechende Einlötkontaktbuchse bereitgestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Einlötkontaktstift
2: Kontaktstift
3: Stecksockel
4: Lötkontaktanschlüsse
5: Grundplatte
6a, 6b: Seitenabschnitte
7: Verwindungsstege
8: Rastelement
9: Rastnut
10: steckseitiges Ende
11a, 11b: Kurvenabschnitte
12: Mittelachse des Kontaktstiftes
13: Fläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4734063 [0013]
DE 202008005394 [0015, 0016]
DE 102005013989 [0026]

Claims

Einlötkontaktstift (1) umfassend einen rotationssymmetrischen Kontaktstift (2) und einen Stecksockel (3) mit einer Grundplatte (5), wobei am Stecksockel (3) mehrere paarweise beabstandete Lötkontaktanschlüsse (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlötkontaktstift (1) einstückig aus einem Material ausgebildet ist, hergestellt mittels Aluminiumdruckgussverfahren und wobei die Mittelachse (12) des Kontaktstiftes (2) in einem Winkel von 90° +/– 0,01% bezüglich der Fläche (13) die durch die Oberfläche der Grundplatte (5) gebildet wird, angeordnet ist.
Einlötkontaktstift (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecksockel (3) eine Grundplatte (5) umfasst, in deren Zentrum ein rotationssymmetrischer Kontaktstift (2) mit seiner Mittelachse (12) angeordnet ist.
Einlötkontaktstift (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlötkontaktstift (1) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist bezüglich einer durch die Mittelachse (12) des Kontaktstiftes (2) aufgespannter Spiegelfläche.
Einlötkontaktstift (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am steckseitigen Ende (10) des Kontaktstiftes (2) ein Rastelement (8) ausgebildet ist.
Einlötkontaktstift (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (8) eine umlaufende Rastnut (9) am Kontaktstift (2) umfasst.
Einlötkontaktstift (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecksockel (3) über wenigstens zwei Seitenabschnitte (6a, 6b) verfügt, welche mittels Kurvenabschnitte (11a, 11b) mit der Grundplatte (5) verbunden sind.
Einlötkontaktstift (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötkontaktanschlüsse (4) an den Seitenabschnitten (6a, 6b) angeordnet sind.
Einlötkontaktstift (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Seitenabschnitten (6a, 6b) und der Grundplatte (5) mindestens zwei Verbindungsstege (7) so angeordnet sind, dass eine mechanische Versteifung des Einlötkontaktstiftes (1) gewährleistet ist.
Einlötkontaktstift (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Lötkontaktanschlüsse (4) an jedem Seitenabschnitt (6a, 6b) gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.