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Einrichtung zum Kontaktieren von Leiterbahnen einer gedruckten Schaltungsplatte.
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Schaltungsplatte.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kontaktieren von Leiterbahnen
einer gedruckten Schaltungsplatte im Bereich von in dieser Platte vorgesehenen Öffnungen.
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Bei ein- oder beidseitig mit gedruckten oder geätzten Leiterbahnen
versehenen Schaltungeplatten wird üblicherweise eine Verbindung dieser Bahnen untereinander
oder mit einem Anschlußstift eines Bauelementes durch Löten vorgenommen. Diese Verbindungsart
hat jedoch den Nachteil, daß zum Lösen der Verbindung die betreffende Stelle erwärmt
und das Lot entfernt werden muß. Außer einem nicht unerheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand
und dadurch bedingt einer längeren Betriebsunterbrechung kann dieser Vorgang zu
einer Beschädigung der betreffenden Leiterbahnen bzw. des Bauteiles selbst fuhren,
so daß die gesamte Schaltungsplatte unbrauchbar wird.
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Es ist daher eine Anordnung bekanntgeworden, bei der in die Öffnungen
einer Schaltungsplatte eine Buchse aus elektrisch leitendem Material eingesetzt
wird, die durch Umbördeln fest mit der Schaltungsplatte verbunden ist. In diese
Buchse kann z.B. eine mit einem oder mehreren' federnden Ansätzen versehene Anschlußfahne
eines elektrischen Bauelementes eingesteckt und im Bedarfsfall durch Herausziehen
entfernt werden, ohne daß umständliche Arbeiten an der Verbindungsstelle durchgeführt
werden müssen.
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Diese Art der Kontaktierung kann vorzugsweise dann angewendet werden,
wenn gedruckte Leiterbahnen auf einer Schaltungsplattenoberseite mit einer Anschlußfahne
eines Bauelementes lösbar verbunden werden sollen. Für den Pall jedoch, daß auf
beiden Plattenseiten
vorgesehene Leiterbahnen untereinander verbunden
urk wieder getrennt werden sollen, eignet sich diese bekannte Anoldnung nicht, da
ein Trennen der Verbindung nur durch Zerstören der fest mit der Leiterplatte verbundenen
Buchse möglich ist, wobei wiederum eine Beschädigung der Leiterbahnen eintreten
kann.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt daher, eine Einrichtung zu schaffen,
die es in einfacher Weise ermöglicht, im Bereich einer Öffnung einer Schaltungsplatte
liegende Leiterbahnen beliebig oft untereinander oder mit einem Kontaktstift eines
Bauelementes zu verbinden oder zu trennen, ohne daß es dabei zu einer Beschädigung
der Leiterbahnen oder der bei dem Kontaktierungsvorgang verwendeten Elemente kommen
kann.
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Sie erreicht ihren Zweck dadurch, daß die Einrichtung aus einem in
die Öffnung einsetzbaren Federelement mit zumindest einer den Randbereich der Öffnung
übergreifenden Ausbiegung und einem in die Öffnung einrastbaren Stift besteht, wobei
das Federelement durch den Stift bei seinem Einführen in die Öffnung so verformt
wird, daß die Ausbiegung des Elementes auf der Oberfläche der Schaltungsplatte unter
Vorspannung anliegt.
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Durch dieses einfach und billig herstellbare Federelement ist es in
vorteilhafter Weise möglich, auf zwei Plattenseiten vorgesehene Leiterbahnen untereinander
oder mit einem stiftförmigen Anschluß eines Bauelementes sicher und schnell zu verbinden
und wieder zu trennen, ohne daß es dazu einer umständlichen Handhabung oder der
Zuhilfenahme eines Werkzeuges bedarf. Dabei kann das Federelement zunächst kraftlos
in die Öffnung eingeführt werden und erst anschließend durch den in die Öffnung
einzubringenden Stift so verformt werden, daß es mit der genannten Ausbiegung auf
der die Öffnung begrenzenden Plattenoberfläche unter Vorspannung zur Anlage gelangt.
Hierbei wird von dem Prinzip Gebrauch gemacht, daß durch die in Einsteckrichtung
verlaufende Kraft eine etwa senkrecht zur Mittelachse der Öffnung verlaufende Kraft
auf das Federelement ausgeübt wird, durch die dann die genannte Mer formung des
Elementes eintritt. Von Vorteil ist dabei weiterhin,
daß eine Beschädigung
der im Bereich der Öffnung fYv v CeVnvLeiterbahnen vermieden wird, da die Ausbiegung
Jeweils so gestaltet werden kann, daß sie nur linienförmig auf der Plattenoberfläche
anliegt.
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Zur Kontaktierung von beidseitig auf der Schaltungsplatte vorgesehenen
Leiterbahnen wird das Federelement zweckmäßig so ausgebildet daß es mit Ausbiegungen,
die etwa einen der Plattenstärke entsprechenden Abstand voneinander besitzen, auf
beiden Plattenseiten zu3 Anlage gelangt Bei einer derartigen Gestaltung des Federelementee
ist es zur alleinigen Verbindung von auf zwei Plattenseiten vorgesehenen Leiterbahnen
mbglich, einen Stift aus Isoliermaterial zu verwenden, der die zur Kontaktierung
der Leiterbahnen erforderliche Verformung des Elementes bewirkt. Ist es jedoch erwünscht,
eine elektrische Verbindung von einer oder mehreren Leiterbahnen zu einem anderen
Anschlußpunkt herzustellen, so wird zweckmäßig ein Stift aus elektrisch leitendem
Material verwendet, der beispielsweise auch als Anschlußstift eines elektrischen
Bauelementee ausgebildet sein kann.
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Gegenüber den bekannten Anordnungen, bei denen die mit einem oder
mehreren federnden Ansätzen versehene Anschlußfahne eines elektrischen Bauelementes
in die an der Schaltungsplatte befestigte Buch se so eingeführt wird, daß sie Jeweil4hur
mit ihren schmalen Seiten die Buchse berührt, läßt sich das erfindungsgemäße Federelemeint
so gestalten, daß es nach seiner Verformung nur mit seiner Breitseite innerhalb
der Öffnung zur Anlage gelangt. Durch diese Ausgestaltung knn in einfacher Weise
eine Beschädigung der Öffnung sowohl in ihren Randbereichen wie auch an ihrem Innenmantel.
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vermieden werden. Die Gefahr einer Beschädigung der Öffnung beim Steckvorgang
läßt sich gemäß einer weiteren Ausftihrungsform der Erfindung noch weiter dadurch
verringern, daß das Federelement so ausgebildet ist, daß es im kontaktierten Zustand
nur auf der die Randbereiche der Öffnung bildenden Oberfläche der Schaltungsplattt
anliegt, während in der Öffnung selbst keine BerUhrung von Teilen des Federelementes
mit dem Innenmantel der Öffnung eintritt.
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Bei der erfindungsgemäßen Binrichtung können das Federelemell;-und
der Stift so ausgebildet werden daß sie als getrennte Bauteile in die Öffnung eingesetzt
werden können; es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese beiden Teile unverlierbar
miteinander zu verbinden, um deren Handhabung zu erleichtern.
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Das Federelement selbst kann beispielsweise einen C-förmigen Querschnitt
besitzen und von dieser Grundform ausgehend in Richtung seiner freien Enden zunächst
nach'innen und anschließend nach außen abgebogen sein. Bei einem derartig gestalteten
Element liegen dessen nach innen gebogenen und die Ausbiegungen bildenden Bereiche,
deren Abstand voneinander etwa der Plattenstärke entspricht. bei seinem Einführen
in die Bohrung nur lose am Randbereich der Öffnung an, während die nach außen abgebogenen
Endenteile sich am Innenmantel der Öffnung abstützen. Beim Einstecken des Stiftes,
der zu seiner Lagesicherung in der Öffnung noch mit einer der Form des Federelementes
entsprechenden C-förmigen Ausnehmung versehen sein kann durch die im kontaktieren
Zustand eine formschlüssige Rastverbindung erzielt wird, werden die nach innen gebogenen
Bereicbeles Federelementes so an die Plattenoberfläche angedrückt, daß sie. einen
sicheren elektrischen Kontakt mit den Leiterbahnen eingehen, während die nach außen
abgebogenen Endenteile des Elementes flach am Innenmantel der Öffnung zur Anlage
gelangen.
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Das Federelement läßt sich z.B. auch so gestalten, daß es einen im
wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt, wobei in den dadurch entstehenden Schenkeln
Ausbiegungen bildende Eindrückungen vorgesehen werden können, die in Längsrichtung
der Schenkel gesehen etwa die Stärke der Schaltungsplatte besitzen. Die Eindrükkungen
können bei diesem Element, das zur Durchführung des Stiftes eine den Außenabmessungen
des Stiftes entsprechende Durchbrechung in seinem Basisteil aufweist, so gestaltet
werden, daß im kontaktierten Zustand nur die Ausbiegungen auf den die Randbereiche
der Öffnung begrenzenden Plattenoberfläche anliegen, während innerhalb der Öffnung
keine Berührung von Federelemententeilen mit der Mantelfläche der Öffnung stattfindet.
Auch in diesem Fall
kann der Stift an seinem einen Ende mit den
Eindrückungeii des h'lementes entsprechenden Ausnehmungen, die z.B. als umlaufende
Motllkehle ausgebildet sein kann, versehen werden, um seine Lage innerhalb der Öffnung
zu sichern. Darüberhinaus besteht noch die Möglichkeit, an dem Stift ein Griffteil
vorzusehen, zwischen dem und dem freien Ende des Stiftes das Federelement verschiebbar
gelagert ist und das in seinen Außenabmessungen größer gehalten ist als die im Basisteil
des Federelementes vorgesehene Durchbrechung.
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Das Griffteil gelangt beim Kontaktierungsvorgang an dem Basisteil
des Federelementes zur Anlage und gestattet somit ein leichteres Eindrücken des
Federelementes in die Öffnung der Schaltungsplattes Dieses einen im wesentlichen
U-förmiger, Querschnitt besitzende Federelement kann außer den genannten Schenkeln
zwei weitere Aschen kel besitzen, die, vom Basisteil des Elementes ausgehend, um
90° zu den anderen Schenkeln versetzt angeordnet sind und einen im wesentlichen
L-förmigen Querschnitt aufweisen können. Die Enden dieses zweiten Schenkelpaares
können dabei dreieckförmig abgebogen sein, wobei die Dreiecksspitzen etwa in der
Mittellinie der Öffnung liegend zuelnanderweisen. Diesen Dreiecksspitzen formmäßig
entsprechend können in dem einzusteckenden Stift Ausnehmungen vorgesehen werden,
die wiederum im kontaktieren Zustand, der Lagesicherung des Stiftes innerhalb der
Öffnung dienen. Der Stift selbst kann z.B. einen rechteckigen Querschnitt aufweisen
und an einer Seite mit schulterartigen Ansätzen versehen werden, die bezugleich
ihrer Funktion dem am Stift vorgesehenen Griffteil entsprechen.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand mehrerer AusfUhrungsbeispiele
näher erläutert werden.
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Dabei zeigen Fig. 1 und 2 eine erste Ausftlhrungsform eines eine Schaltungsplatte
mit einem Stift verbindenden Federelementes im ungesteckten und gesteckten Zustand
des Stiftes, Fig. 3 und Fig. 4 eine weitere AusSUhrungsform eines mit einem Stift
unverlierbar verbundenen Federelementes im ungesteckten
und gesteckten
Zustand des Stiftes, Fig. 5 bis Fig. 8 eine dritte Ausführungsform eines einen Stift
mit einer Schaltungsplatte verbindenden Federelementes, wobei die Fig. 6 die Seitenansicht
der Anordnung nach Fig. 5 im ungesteckten Zustand des Stiftes darstellt, während
in Fig. 8 die Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 7 im gesteckten Zustand des
Stiftes gezeigt ist.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel soll der
Stift 3 mit der Schaltungsplatte 1, die ein- oder beidseitig gedruckte oder geätzte
Leiterbahnen besitzen kann, durch einen Steckvorgang verbunden werden. Dazu ist
in der Schaltungsplatte 1 die Öffnung 2 vorgesehen, in die das aus elastischem und
elektrisch leitendem Material bestehende Federelement 8 zunächst lose eingelegt
ist (Fig. 1). Dieses einen C-förmigen Querschnitt aufweisende Federelement ist in
seinen Bereichen 6 nach innen und an seinen freien Enden 7 etwa rechtwinkelig nach
außen abgebogen. In der in Fig. 1 gezeigten Lage des Federelementes 8 liegen dessen
nach außen abgebogenen Enden 7 am Innenmantel der Öffnung 2 an, während seine nach
innen gebogenen und die Ausbiegungen bildenden Teile 6 in den Randbereichen der
Öffnung 2 zur Anlage gelangt gen.
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Der z.B. aus elektrisch leitendem Material bestehende Stift 3, der
einen der Öffnung 2 entsprechenden runden Querschnitt besitzen kann, weist die der
Federelementenform entsprechende C-formige Ausnehmung 4 und die der Dicke der Schaltungsplatte
entsprechende Ausnehmung 5 auf. An seinem freien Ende besitzt der Stift 3 weiterhin
die konisch ausgebildeten Flächen 9, die sein Einstecken in die Öffnung 2 der Schaltungsplatte
1 erleichtern sollen.
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Wird nun, wie in Fig. 2 gezeigt, der Stift 3 in die Öffnung 2 der
Schaltungsplatte 1 eingesteckt, so wird durch die in Einsteckrichtung verlaufende
Steckkraft eine etwa senkrecht zur Mittelachse der Öffnung verlaufende Kraft auf
das Federelement 8 ausgeUbt, durch die eine Verformung des Federelementes eintritt.
Bei diesem Vorgang stützen sich die nach außen àbgebogenen Enden 7 am
Innenmantel
der Öffnung 2 ab und gelangen nach Beendigung des Steckvorganges an diesem völlig
zur Anlage, während die nach innen gekrümmten Bereiche 6 des Federelementes 8 an
die Randbereiche der Öffnung 2 angedrückt werden und dort unter Vorspannung einen
beidseitigen Kontakt mit den dort befindlichen Leiterbahnen herstellen. Im eingesteckten
Zustand des Stiftes 3 greift das Federelement 8 mit seinem C-förmigen Profil in
die C-förmige Ausnellmung 4 des Stiftes ein, so daß der Stift in der Öffnung formschlüssig
gehalten ist. Die der C-förmigen Ausnehmung 4 gegenüberliegende Ausnehmung 5 im
Stift 3 verrastet außerdem mit der Schaltungsplatte und dient einer besseren Lagesicherung
des Stiftes innerhalb der Bohrung. Ein Lösen der Verbindung erfolgt durch einfaches
Herausziehen des Stiftes 3 aus der Schaltungsplatte.
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In den Fig 3 und 4 ist ein Federelement gezeigt, das mit dem Stift
unverlierbar verbunden ist. Auch hier soll der Stift 11 durch Einstecken in die
in der Schaltungsplatte 13 vorgesehene Öffnung 12 mit der Schaltungsplatte kontaktiert
werden. Das Federelement 10 besitzt dabei einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt,
wobei seine Schenkel in einem Teil ihrer freien Länge die etwa U-förmigen, der Stärke
der Schaltungsplatte 13 entsprechenden und zueinanderweisenden Eindrückungen 14
besitzen.
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Die freien Enden 15 der Schenkel sind dagegen so abgebogen, daß sie
zueinanderweisen. In dem Basisteil dieses Federelementes 10 ist eine Durchbrechung
16 vorgesehen, durch die der Stift hindurchgreifen kann. Der einen runden Querschnitt
besitzende Stift 11 weist an seinem Ende eine Verdickung auf und ist mit einer umlaufenden
Hohlkehle 17 versehen, die den Eindrückungen 14 des Federelementes formmäßig entsprechen,
wobei sein äußeres Ende 18 wiederum konisch zulaufend ausgebildet ist. Mit dem Stift
11 ist ferner das z.B. aus Kunststoff bestehende Griffteil 19 fest verbunden.
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Beim Einstecken des Stiftes 11 in die Öffnung 12 der, Schaltungsplatte
13 wird das Federelement 10 zunächst kraftlos in die Öffnung 12 eingeführt und der
Stift soweit nachgedruckt, bis er mit
seinem konisch ausgebildeten
Ende 18 an den Innereiche'n der in wesentlichen U-förmigen Eindrückungen 14 zur
Anlage gelangt. Bei, weiterem Einbringen des Stiftes 11 wird durch dessen'Fornigebu'ng'
in seinem verdickten Ende das Federelement im Bereich -seiner Eindrückungen 14 aufgespreizt
und die durch die EindrU--'ckun,'gen 14 gebildeten Ausbiegungen 18 legen stich unter
Vorspannung im Randbereich der Öffnung 12 beidseitig an die Schaltungsplatte an
(Fig.4) Da das Federelement zwischen dem Griffteil 19 und dem verdickten Ende 17
des Stiftes verschiebbar gelagert ist', gelangt bei weitere rem Eindrücken des Stiftes
die Basis des Federelementes an dem Griffteil 19, dessen Außenabmessungen größer
sind als die Durch brechungen 16 im Basisteil des Elementes, zur Anlage und bildet
somit eine Begrenzung des Einsteckweges, so daß eine versehentliches Durchstecken-des
Stiftes vermieden ist.
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Bei dem in den Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel soll der
Stift 22 mit der Schaltungsplatte 21 mittels des Federelementes 23 durch Stecken
verbunden werden. In der Schaltungsplatte 21 ist wiederum die Öffnung 20 vorgesehen,
die einen runden oder rechteckigen Querschnitt besitzen kann. In diese Öffnung 20
ist, wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, das Federelement 23 zunächst nur lose
eingelegt. Das Federelement 23 besitzt die an einem gemeinsamen Basisteil 24 rechtwinkelig
zueinander angeordneten Schenkelpaare 26, 27 und 28, 29, wobei das Schenkelpaar
26, 27 in gleicher Weise wie die Schenkel 14 des Federelementes 10 nach den Fig.
3 und 4 ausgebildet ist, während die Schenkel 28, 29 einen etwa L-förmigen Querschnitt
aufweisen und ihre Enden 30, 31 zweimal unter einem bestimmten Winkel derart abgebogen
sind, daß sie jeweils einen dreiecksförmigen Querschnitt besitzen. Ihre Dreiecksspitzen
sind dabei zueinander weisend so angeordnet, daß sie etwa auf der Mittelachse der
Öffnung zu liegen ismmen. Der einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Stift 22
ist an seinem freien Ende 34 im Bereich seiner Breitseite stufenförmig verengt und
besitzt an seinem Ende die abgeschrägten Fläschen 35 und 36, die das Einstecken
des Stiftes 22 in der Öffnung 20 bzw.zwischen die Schenkel des Federelementes erleichtern
sollen. Das freie abgesetzte Ende 34 des Stiftes ist durch dieDurchbrechung 25 der
Federelementenbasis
24 hindurchführbar, die so bemessen ist, daß der verbreiterte Teil 37 des Stiftes
beim Hindurchstecken an den Randbreichen der Durchbrechung 25 mit den Schultern
33 zur Anlage gelangt. Im abgesetzten Stiftende 34 sind außerdem die einen dreieckförmigen
Querschnitt besitzenden Ausnehmungen 32 vorgesehen.
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-Wie der Fig. 7 entnehmbar, werden beim Einstecken des Stiftes die
Schenkel 26, 27 durch dessen stufenförmig abgesetztes Ende 34 gespreizt und kommen
in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 4 gezeigten AusfUhrungsbeispiel in den Randbereichen
der Öffnung 20 an der Schaltungsplatte 21 zur Anlage. Der Stift 22 kann dabei soweit
in die Öffnung 20 eingebracht werden, bis dessen verbreitertes Teil 37 mit den Schultern
33 an dem Randbereich der im Basisteil des Federelementes vorgesehenen Durchbrechung
anliegt, so daß auch hier ein versehentliches Durchstecken des Stiftes vermieden
ist. In dem Zustand rasten, wie aus Fig. 8 ersehbar, die Schenkel 28, 29 mit ihren
dreieckförmig ausgebildeten Enden 30, 31 in die am Stift 22 vorgesehenen dreiecksförmigen
Ausnehmungen 32 ein und stellen eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen
dem Stift und dem Federelement her.
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Bei allen in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausführungsb e i sp ielen
kann der jeweilige Stift aus Isoliermaterial bestehen, so daß die beidseitig mit
leitenden Bahnen versehenen Oberflächen der Schaltungsplatte durch das aus elektrisch
leitendem Material bestehende jeweilige Federelement miteinander elektrisch verbunden
sind. Der jeweilige Stift kann jedoch auch aus elektrisch leitendem Material hergestellt
sein und beispielsweise als Anschlußteil eines elektrischen Bauelementes dienen,
so daß dieses in einfacher Weise mit einer oder mehreren bestimmten Leiterbahnen
auf einer oder zwei Oberflächen der Schaltungsplatte im Steckvorgang kontaktiert
werden kann.
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18 Patentansprüche 8 Figuren