DE2624330A1

DE2624330A1 - Anordnung zur durchkontaktierung zweier auf unterschiedlichen seiten eines schaltungstraegers liegender leiterbahnen

Info

Publication number: DE2624330A1
Application number: DE19762624330
Authority: DE
Inventors: Freiwalt Schoen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-05-31
Filing date: 1976-05-31
Publication date: 1977-12-15

Description

Anordnung zur Durchkontaktierung zweier auf unterschiedlichen
Seiten eines Schaltun strä ers lie ender Leit£2rbahnen.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Durchkontaktierung zweier auf unterschiedlichen Seiten eines Schaltungsträgers (z.B. einer beidseitig bedruckten Leiterplatte) liegender Leiterbahnen.
Zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen auf unterschiedlichen Seiten einer gedruckten Leiterplatte liegenden Leiterbahnen ist es bekannt, an den gewünschten Verbindungsstellen Bohrungen anzubringen und in diese Bohrungen stiftförmige Elemente einzusetzen, die mit den Leiterbahnen verlötet werden.
Es ist ferner bekannt, die Durchverbindungen durch galvanische Niederschläge auf den Wandungen der Bohrungen herzustellen.
Diese Kontaktierungsart ist vergleichsweise kostenaufwendig.
Durch die DT-OS 1 814 805 ist es bekannt, die Durchkontaktierung durch unterschiedliche Leiterebenen von gedruckten Schaltungen mit Hilfe von aus dem Leiterbahnmaterial einer Leiterebene herausgebogenen Lappen zu realisieren, die durch die Bohrungen der Leiterplatte hindurchragen und mit dem Leiterbahnmaterial einer anderen Leiterebene verlötet werden.
Zur Durchkontaktierung zwischen mehreren Leiterebenen ist es ferner bekannt (DT-OS 2 056 222), zwischen den einzelnen Leiterebenen plastisch verformbares Material anzuordnen und an den Kontaktstellen angespitzte metallische Stifte durch die mehrlagige Anordnung hindurchzutreiben, wodurch das betroffene Leiterbahnmaterial derart verformt wird, daß es teilweise an der Man- telfläche des stiftes anliegt. Die kontaktkraft soll durch die El ast i zitat des Leiterbahnmaterials sowie des Trägermaterials aufrecht erhalten werden.
Durch die D OS 1 790 257 ist ein ösenförmiges Kontaktierungselemeint bekaalmlt, das an seinen beiden Enden nach außen gerichtete Plennschteile besitzt, welche mit den angrenzenden Leiterbahnen verlötba sind.
Der Ereindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine lötfreie Durchkontaktierung zwischen in unterschiedlichen Ebenen gelegenen Leiterbahnen ermöglicht, welche sich durch große mechanische Festigkeit und durch eine auch gegen Erschütterungen des Schaltungsträgers widerstandsfähige Kontaktqualität auszeichnet. Ausgehend von einer Anordnung mit einem stiftförmigen Element, das in einer den Schaltungsträger und die Leiterbahnen durchdringenden Führungsöffnung geführt ist und wenigstens einen senkrecht zu seiner Längsachse nach außen weisenden Ansatz aufweist, mittels dessen es sich gegen die äußere Oberfläche einer der beiden Leiterbahnen abstützt, wobei die Kontaktgabe durch Klemmverbindung zwischen dem stiftförmigen Element und den Leiterbahnen erfolgt, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der genannte Ansatz sich in dem der ersten Leiterbahn zugeordneten Bereich des stiftförmigen Elementes in einer radial nach innen weisenden Ausnehmung fortsetzt, daß das stiftförmige Element in seinem der anderen Leiterbahn zugeordneten Bereich eine gleichartige Ausnehmung aufweist und daß diese Ausnehmungen Schulterflächen besitzen, welche mit den Ebenen der zugeordneten Leiterbahnen spitze Winkel einschließen, derart daß die die Führungsöffnung begrenzenden Randbereiche der Leiterbahnen bei einer Stauchung des stiftförmigen Elementes an diesen Schulterflächen entlangfließen.
Durch die Verwendung des gemäß der Erfindung gestalteten stiftförmigen Kontaktierungselementes können die Qualitätsanforderungen an das Basismaterial der Schaltungsträger im Vergleich zu jenen Anordnungen, bei denen die Durchkontaktierung durch gai- vanischen Niederschlag an den 'ljlandungen der Bohrungen erfolgt, gesenkt werden. Hieraus resultiert eine entsprechende Verbiliigung bei der Herstellung von Schaltungsgruppen.
Durch die Stauchung des stiftförmigen Elementes ist zwischen den Schulterflächen der genannten Ausnchmungen und den Ranclbereichen der Leiterbahnen eine gasdichte kontaktgebende Verb-ndung hergestellt, die allen in der Praxis auftretenden Anforderungen gerecht wird.
Bei der Stauchung wird zweckmäßigerweise in das in Einsetzrichtung vordere freie Ende des stiftförmigen Elementes eine kraterförmige Vertiefung eingeprägt, wodurch ein Teil des Materials radial nach außen gedrängt wird, wo es in Fortsetzung der Schulterfläche der zweiten Ausnehmung an dem Material der Leiterbahn anliegt.
Die Schulterflächen der in dem stiftförmigen Element gebildeten Ausnehmungen sind vorzugsweise konkav gewölbt. Hierdurch wird der Fließvorgang des Leiterbahnmaterials begünstigt.
Da an die Oberflächenqualität der Wandungen der Fuhrungsöffnungen des Schaltungsträ'gers keine großen Qualitätsanforderungen gestellt sind, können diese Öffnungen durch Stanzen hergestellt sein.
Das stiftförmige Element kann beliebige Querschnittsform aufweisen. Es ist bevorzugt mit poligonem Querschnitt ausgebildet, wobei die Ansätze zur Abstützung auf einer der Leiterbahnen lediglich an den Kanten des Elementes gebildet sind.
Eine andere Ausbildungsform sieht vor, daß die Ansätze als umlaufende Rippe und die Ausnehmungen als umförmige Nuten ausgebildet sind.
In Weiterbildung der Erfindung können die stiftförmigen Elemente als wire-wrap-Stifte oder als Kontaktmesser ausgebildet sein und auf diese Weise unmittelbar als externe Ans chluß elemente dienen.
im folgenden sei die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsb ei spiels näher erläutert: Die Figuren veranschaulichen verschiedene Phasen der Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zwei in unterschiedlichcn Ebenen liegenden Leiterbahnen einer gedruckten Leiterplatte.
Ein stiftförmiges Element 1, das in seinem oberen freien Bereich als wire-wrap-Stift mit quadratischem Querschnitt ausgebildet ist, besitzt radial nach außen weisende Ansätze 2, die sich in radial nach innen weisende Ausnehmungen 3 fortsetzen. Zwischen diesen Ausnehmungen 3 und den Ansätzen 2 sind Schulterflächen 4 gebildet, die mit der Horizontalen einen spitzen Winkel bilden.
Diese Schulterflächen 4 haben vorzugsweise konkave Form, bilden also eine Hohlkehle. Die Ansätze 2 und die Ausnehmungen 3 sind ausschließlich an den Kanten des stiftförmigen Elementes mit quadratischer Querschnittsfläche angebracht, sie können jedoch auch als umlaufende Rippe bzw. Nut ausgebildet sein. Bei dem in der Zeichnung dargestellten stiftförmigen Element 1 sind die Ansätze 2 durch Materialverdrängung aus den benachbarten Einprägungen 5 gebildet. Sie können - insbesondere dann, wenn sie als umlaufende Ansätze ausgebildet sind - auch durch Stauchung des oberen Teils des stiftförmigen Elementes hergestellt sein.
Im Abstand von den Ausnehmungen 3 sind spiegelbildlich gleiche Ausnehmungen 6 angebracht.
Das stiftförmlge Element 1 ist zum Einsetzen in eine FUhrungsöffnung 7 bestimmt, die das Trägermaterial 8 einer gedruckten Leiterplatte sowie beidseitig auf ihr aufgebrachte gedruckte Leiterbahnen 9 und 10 durchdringt. Die Querschnittsfläche der Führungsöffnung 7 ist dem Querschnitt des stiftförmigen Elementes 1 in dem zwischen den beiden Ausnehmungen 3 und 6 lie- genden Bereich ii angepaßt, also z.B. ebenfalls quadrciti.sch. Die Dimensionierung ist so gewählt, daß das stiftförmige Element vorzugsweise mit leicWLc-m Preßsitz in die Führungsöffnung 7 einführbar ist.
Fi.g. 2. zeigt das stiftförmige Element 1 nach seiner Einführung in die gedruckte Leiterplatto. Man erkc'nnt. daß die die Führungsöffnung 7 begrenzenden Randbereiche 12 der oberen gedruckten Leiterbahn 9 infolge des leichten übormaßcs des stiftiörmigen Elemen-tes 1 im Bereich ii leicht nach unten abgewölbt sind.
Nachdem Einsetzen des stiftförmigen Elementes 1 in die gedruckte Leiterplatte wird das stiftförmigt- Element 1 durch Stauchen derart verformt, daß es die in Fig. 3 dargestellte Gestalt annimmt. Mit Hilfe eines geeigneten Prägestempels erhält das stiftförmige Element 1 an seiner unteren Stirnseite eine kraterförmige Einprägung 13. Hierdurch entsteht ein umlaufender Nietamls'c 14, durch den das stiftförmige Element 1 in der gedruckten Leiterplatte verankert wird. Bei dem Stauchen des stiftförmigen Elementes 1 weicht das im Randbereich der Führungsöffnung 7 gelegene Material in die durch die Ausnehmungen 3 und 6 gebildeten Hohlräume aus, wobei es an den geneigten Schulterflächen der Ausnehmungen 3 bzw. 6 entlang fließt. Dadurch entsteht eine elektrische Verbindung von ausgezeichneter Kontaktqualität zwischen dem stiftförmigen Element 1 und den Leiterbahnen 9 bzw.10.
8 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

P a t e n t a n s n r ü c h e 1. Anordnung zur Durchkontaktierung zweier auf unterschiedlichclt Seiten eines .Schaltungsträger (z.B. einer beidseitig bedruckten Leiterplatte) liegender Leiterbahnen, mit einem stiftiörw migen Element, das in einer den Schaltungsträger und die Leiterbahnen durchdringenden Führungsöffnung geführt ist und wtenigstens einen senkrecht zu seiner LOngsachse nach außen weisenden Ansatz aufweist, mittels dessen es sich gegen die äußere Oberfläche einer der beiden Leiterbahnen abstützt, wobei die Kontaktgabe durch Klemmverbindung zwischen dem stiftförmigen Element und den Leiterbahnen erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der genannte Ansatz (2) sich in dem der ersten Leiterbahn (9) zugeordneten Bereich des stiftförmigen Elementes (1) in einer radial nach innen weisenden Ausnehmung (3) fortsetzt, daß das stiftförmige Element (1) in seinem der anderen Leiterbahn (10) zugeordneten Bereich eine gleichartige Ausnehmung (6) aufweist und daß diese Ausnehmungen (3, 6) Schulterflächen (z.B. 4) besitzen, welche mit den Ebenen der zugeordneten Leiterbahnen (9 bzw.

10) spitze Winkel einschließen, derart daß die die Führungsöffnung (7) begrenzenden Randbereiche der Leiterbahnen (9, 10) bei einer Stauchung des stiftförmigen Elementes (1) an diesen Sohulterflächen (z.B. 4) entladen fließen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß durch die Stauchung des stiftförmigen Elementes (1) eine gasdichte kontaktgebende Verbindung zwischen den genannten Randbereichen der Leiterbahnen (9, 10) und den Schulterflächen (z.B. 4) der Ausnehmungen (3, 6) des stiftförmigen Elementes (1) hergestellt ist (Fig. 3).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß die genannten Schulterflächen (z.B. 4) konkav gewölbt sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , daß das stiftförmige Element (1) poligonen (z.B. quadratischen) Querschnitt hat und daß lediglich an den Kanten des Elementes (1) Ansätze (2)und Ausnehmungen (3, 6) gebildet sind.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Querschnittsfläche der Führungsöffnung (7) dem Querschnitt des stiftförmigen Elementes (i) angepaßt ist und gegenüber dieser leichtes Untermaß besitzt.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ansätze (4) als umlaufende Rippe und die Ausnehmungen (3, 6) als umlaufende Nut ausgebildet sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das aus dem Schaltungsträger herausragende freie Ende des stiftförmigen Elementes (1) als wire-wrap-Stift ausgebildet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das aus dem Schaltungsträger herausragende freie Ende des stiftförmigen Elementes (1) als Sontaktmesser ausgebildet ist.