DE2642684A1

DE2642684A1 - Anschlusskontaktelement

Info

Publication number: DE2642684A1
Application number: DE19762642684
Authority: DE
Inventors: Robert Franklin Evans
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1975-09-22
Filing date: 1976-09-22
Publication date: 1977-03-24
Also published as: JPS5240790A; HK18080A; US4068915A; FR2325211A1; GB1550663A

Description

Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. Brauns J₁

ι Hünci.6.. 83, p-eiuaaausritr 28 ²²· September 1976

EL-4137

E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY

10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19898,

V. St. A.

Anschlusskontaktelement

Die Erfindung betrifft im wesentlichen den elektrischen Anschluss von Leiterbahnen eines gedruckten Schaltkreises einer Leitertafel mit Anschlussdrähten und insbesondere einen mit hohem Kontaktdruck arbeitenden dualen Leiterelementkontakt₃ welcher in Anlage an die Leiterbahnen gelangt.

Obwohl es bekannt ist, dass lotfreie Verbindungen zwischen einer mit einem gedruckten Schaltkreis versehenen Leiterplatte und zugehörigen AnSchlussdrahten erhalten werden können, wozu beispielsweise auf die US-PS 5 069 652 hingewiesen wird, erfordern bekannte Anschlusskontaktelemente entweder hohe Kräfte zum Einführen der Leiterplatte in den Anschlussblock oder üben nur niedrige Kräfte auf die Leiterbahnen aus oder aber weisen beide Mängel auf.

Das hier beschriebene Anschlusselement zur Aufnahme eines Randabschnitts einer Leiterplatte enthält eine Anzahl von

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leitenden Anschlusseleaenten, die in einem dielektrischen Block angeordnet sind. Jedes Anschlusselement enthält einen Basisabschnitt mit einem ersten freitragenden Federarm, der- sich von einem Ende des BasisabSchnitts ausgehend zurück zum anderen Ende des BasisabSchnitts erstreckt, sowie einen zweiten freitragenden Federarm, der sich vom Basisabschnitt gegen das Ende des ersten Federarms hin erstreckt und mit seinem freien Ende unter dem Ende des ersten Federarms liegt. Das Metall des zweiten Federarma wurde zur Erhöhung seiner Federeigenschaften gehärtet, wodurch ein Federsystem erhalten wird, in welchem beide Federaraie erheblich zum Eontaktdruck beitragen. Die zum Einsetzen der dem gedruckten Schaltkreis tragenden Leiterplatte in den Anschlussblock notwendige Kraft wird dadurch verkleinert, dass das Ende des ersten Federarms in der Bewegungsbahn der Leiterplatte liegt, vrodurch das Ausmass der Auslenkung des Federarms verringert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile des Anschlussblocks und Anschlusselements ergeben sich aus der anschliessenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:-

Fig. Λ eine Seitenansicht eines elektrischen Anschlussystems, Fig. 2 eine Seitenansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrösserten Teilschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen Detailschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5> 5A und 6 Ansichten der AnSchlusselemente, die in einem Anschlussblock zur endseitigen Aufnahme einer Leitungsplatte gemäss Fig. 3 verwendet werden, und

Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6.

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Ein elektrisches Ansehiassystem 10, welches einen Anschlussblock 12 zur randsei tigen Aufnahme einer Schaltkreigplatire aufveisb, ist in den Fig. 1 bis 4- dargestellt. Der Anschlussblock 12 ist auf einer aus mehreren Lagen aufgebauten SchaltkreistafeLl^ befestigt, die üblicherweise als Haupttafel bezeichnet wird. Anschlusselementenden 16, 16' erstrecken sich von den Anschlussklemmen 18 im Anschlussblock 12 durch öffnungen in einem Halterahmen 20. Kontakte in einem Kabelsteckverbinder

22, der vom Halterahmen gehalten wird, sind mit

den Anschlusselementenden 16, 16' ausgerichtet, die sich durch den Halterahmen erstrecken und elektrische Anschlüsse zwischen den Anschlusselementen 18 und den Einzelleitern in einem Signalleitungen-Verteilerkabel 26 herstellen.

Der Anschlussblock 12 zur Aufnahme der Eandabschnitte der Schaltkreistafel umfasst einen länglichen dielektrischen Blockkörper 28, welcher an einer Seite einen sich in Längsrichtung erstreckenden Aufnahme schlitz 30 für die Schaltkreisplatine aufweist, wobei" an jeder Seite des Schlitzes eine Reihe von Anschlusselementen liegt, die jeweils in einer gesonderten Ausnehmung 32 im Blockkörper liegt. Der Blockkörper 28 besteht aus mit Glasfasern verstärktem Polyester.

Die Anschlusselementenden 16, 16' benachbarter Anschlussklemmen sind in jeder Eeihe seitlich gegeneinander versetzt, wie dies aus den Fig. 3i 5 und 5A ersichtlich ist und erstrecken sich durch vier Reihen von im Abstand voneinander angeordneten, plattierten Öffnungen 34· in der Haupttafel 14. Abgerundete Abstandselemente 35 halten den Blockkörper 28 in einem geringen Abstand von der benachbarten Fläche der Haupttafel 14·. Der Blockkörper wird durch Gewindebolzen 37 an der Haupttafel gehalten.

Die Anschlusselemente 18 sind vorzugsweise aus einem flachen aus einer Messinglegierung bestehenden Blech ausgestanzt. Jede Anschlussklemme weist einen flachen Basisabschnitt 36 auf, welcher mit umgebogenen» freitragenden Federarmen 38 versehen ist, die vom einen Ende des Basisabschnitts ausgehen

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und über die dem Schlitz 30 zur Aufnahme einer Schaltkreisplatine zugewendeten Seite nach hinten umgebogen sind. Ein Goldkontakt 40 am Ende des Federarms 38 verbessert die elektrische Verbindung mit einem Kontaktstreifen 42 an der in den Schlitz 30 eingeführten Schaltkreisplatine. Ein zweiter freitragendes Federarm 46 erstreckt sich von einem neben dem Anschlusselementende 16 liegenden Kontaktstreifen 48 vom Basisabschnitt nach aussen, so dass das freie Ende des Federarms 46 unterhalb des freien Endes des Federarms 38 liegt und dieses abstützt. Die freien Enden der Arme 38, 46 haben eine komplementäre bogenförmige Gestalt. Der Kontaktstreifen 48 ist einstückig über eine Biegung 50 an einer Seite des Basisabschnitts mit diesem verbunden, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. Während der Herstellung der Anschlusselemente 18 werden der Kontaktstreifen und der zweite Federarm zur Dickenverringerung im Gesenk bearbeitet, wodurch der zweite Federarm gehärtet und seine Federeigenschaften verbessert werden.

Beim Einsetzen der AnSchlusselemente 18 in den Blockkörper 28 des Anschlussblocks 12 ragen die Kontaktflächen an den Federarmen 38 in den Schlitz 30 hinein. Beim Einsetzen einer Sehalt— kreisplatine 44 werden die Federarme einer jeden Anschlussklemme in ihre jeweiligen Ausnehmungen 32 gedruckt und tragen dazu bei, die Kontakte 40 in elektrischer Verbindung mit den Kontaktstreifen 42 an der.Schaltkreisplatine zu halten. Wegen der hohen Federkraft des zweiarmigen Federsystems liefern die Federarme den erforderlichen hohen Kontaktdruck, obgleich sie nur einen kurzen Betrag ausgelenkt werden. Das Federsystem kann nicht leicht zu stark beansprucht werden. Der gehärtete,verhältnismässig steife sekundäre Federarm 46 kann gegenüber dem primären Federarm 38 einen bis um das Zweifache höheren Kontaktdruck liefern. Dieser hohe Kontaktdruck ist besonders wertvoll in Anwendungen, welche verlässliche elektrische Verbindungen zwischen den Anschlusselementen und den Leiterabschnitten der Schaltkreisplatine erfordern.

Ein Verriegelungselement 52 erstreckt sich an einer Seite eines

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ft

jeden Basisabscianitts von den Feuerarmen weg. Das Verriegelungselement schnappt hinter Verriegelungsschultern 54- in Ausnehmungen 32 des Blockkörpsrs 28 ein, um die Anschlusselemente in den Ausnehmungen festzulegen.

Der Anschlussblock 12 wird an der Haupttafel 14- befestigt, wobei sich die Anschiusseiementenden 16, 16' durch ihre jeweiligen Löcher 34- in der Haupt tafel 14- erstrecken. Die Haupttafel wird anschliessend verlötet, um in den Löchern Verbindungen zwischen den Anschlusselementenden und dem gedruckten Schaltkreis herzustellen. Gemäss Fig. 3 weist die Haupttafel 14- eine Anzahl einstückiger, metallisch leitender Schichten 58 auf, welche elektrische Verbindungswege zwischen ausgewählten Anschlusselementeiienden bilden, die sich vom Anschlussblock oder benachbarten Bauteilen oder Kontakten der Schaltkreisplatine wegerstrecken.

Während des Einsetzens der Schaltkreisplatine 44- in den Schlitz 30 wird die Kante der Schaltkreisplatine gegen den Boden des Schlitzes am ersten Abschnitt 60 des Federarms 38 vorbeibewegt, um den zweiten Abschnitt 62 zu erfassen, welcher sich vom Basisabschnitt 36 mit einem grosseren Winkel wegerstreckt als der Abschnitt 60 und eine Uockenflache bildet, die sich zur Anlage an den Rand der Schaltkreisplatine in den Schlitz 30 hineinerstreckt. Die Lage der Hockenflache am zweiten Abschnitt 62, von der Verbindungsstelle zwischen dem Federarm und dem Basisabschnitt 36 entfernt, verringert die Einsteckkraft gegenüber jener, die bei üblichen freitragenden umgebogenen Kontakten erforderlich ist, was durch die längere Abmessung des gebogenen Federarms bedingt ist. Die erforderliche Einsteckkraft wird ferner durch die bogenförmige Ausbildung im Endbereich der Federarme 38, 46 verringert, die wie eine Kugelgelenkverbindung eine Anlage mit niedriger Reibung ermöglichen. Darüberhinaus ist die Nockenfläche nahe genug am Ende des zweiten Federarms 4-6 angeordnet, um bei Belastung der Arme ein Einknicken des ersten Arms 38 zu verhindern.

An beiden Seiten des Basisabschnitts 36 erstrecken sich längs desselben Schienen 64- '- zwischen den die beiden freitragenden

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IFederarme haltenden Enden, wobei die Schienen in einem Winkel von 90 nach oben gebogen sind, um den Basisabschnitt zu versteifen und ein Knicken während der Belastung der IPederarme zu verhindern.

Gemäss Fig. 6 können die Anschlusselemente 18 streifenförmig hergestellt werden, wobei quadratische Anschlusselementenden 16 mit einem Trägerstreifen 66 verbunden sind und die Basisabschnitte 36 durch Verbindungselemente 68 miteinander verbunden sind. Die Trägerstreifen und Verbindungselemente werden entfernt, bevor die Anschlusselemente in den Blockkörper 28 eingesetzt werden.

Nach der Befestigung des Anschlussblocks 12 an der Haupttafel 14 und dem Verlöten der Anschlusselementenden 16, 16' in den Löchern 34 eier Haupttafel können die Enden der isolierten Drähte 70 mit den freiliegenden Anschlusselementenden verbunden werden. Die Drähte 70 dienen zur elektrischen Verbindung zwischen ausgewählten Anschlusselementenden eines gegebenen Anschlussblocks und anderen Kontakten, wenn derartige Verbindungen nicht durch die inneren Leiterschichten 58 der Haupttafel 14 erfolgen können. Zwar ist vorgesehen, dass die Drähte 70 mit den Anschlusselementenden durch übliches Umwickeln verbunden werden, jedoch können auch andere Verbindungsarten, beispielsweise Lötverbindungen,gegebenenfalls verwendet werden. Bei einigen Anwendungen mag es nicht notwendig sein, überhaupt Drähte mit einigen Anschlusselementenden zu verbinden. Bei anderen Anwendungen kann mehr als ein Draht mit einem einzelnen Anschlusselementende verbunden sein.

Der aus Kunststoff bestehende, für das Kabel vorgesehene Halterahmen 20 enthält einen Bodenabschnitt- 72 mit einer Reihe von öffnungen 74, die im gleichen Muster wie die Löcher 34 in der Haupttafel 14 angeordnet sind. Versteifungsrippen 76 erstrecken sich längs des Bodenabschnitts 72 zwischen benachbarten Reihen der öffnungen 74 an der der Haupttafel zugewandten Seite des

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Bodenabschnitts. Konische Schenkel 78 sind zur Halterung an den Ecken des Bodenabschnitts angeordnet, erstrecken sich über die Versteifungsrippen hinaus und laufen in abgerundete freie Enden aus, die vom Bodenabschnitt abgewandt liegen. L-förmige Einzelstreben 80 erstrecken sich von den Ecken des Bodenabschnitts an der den Schenkeln 78 abgewandten Seite desselben weg und bilden eine reehteckförmige Ausnehmung, die zur Aufnahme und Verbindung eines Kabels dient. Biegsame,aus Kunststoff bestehende Verriegelungsarme 82 erstrecken sich zwischen den Einzelstreben 80 an jedem Ende des Bodenabschnitts von diesem weg und weisen Sperrelemente 84- auf, welche dem Kabelsteckverbinder 22 in der durch die Einzelstreben gebildeten Ausnehmung halten, wobei von Hand erfassbare Abschnitte 85 an der Ausnehmung vorstehen, welche eine Auswärtsbewegung der Verriegelungsarme 82 ermöglichen, so dass der Kabelsteckverbinder aus der Ausnehmung entfernt werden kann.

Der Halterahmen 20 ist gemäss Fig. 3 auf den Anschlusselementenden 16,16' befestigt, wobei sich die Anschlusselementenden mit ihren Endbereichen durch die Öffnungen 74- erstrecken und die Schenkel 78 in Anlage mit der benachbarten Fläche der Haupttafel 14 liegen. Die abgerundeten Enden der Schenkel 78 drücken die Drähte 70 aus der Bewegungsbahn, wenn der Halterahmen über den Anschlußselementenden angeordnet wird, wodurch ein Einklemmen und eine mögliche Beschädigung der Drähte oder der Verbindungen zwischen den Drähten oder den Anschlusselementenden und den plattierten Öffnungen ausgeschlossen wird. Darüberhinaus stellen die abgerundeten Enden der Schenkel 78 sicher, dass während des Einschiebevorgangs ein Draht nicht zwischen dem Ende eines Schenkels und der Haupttafel eingeschlossen wird, womit die richtige Lage aller Schenkel an der Haupttafel ohne Belastung der freiliegenden Anschlusselementenden gewährleistet wird. Befindet sich der Halterahmen in dieser Stellung, so werden Verriegelungsscheiben 86 auf die Enden ausgewählter Anschlusselementenden aufgebracht, die sich vom Bodenabschnitt 72 weg erstrecken, wobei die Verriegelungsscheiben am Bodenabschnitt anliegen. Die Verriegelungsscheiben stellen mit den

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Anschlusselementenden eine Verriegelung her, uia eine Bewegung des Bodenabschnitts 72 von der Schalttafel 14 weg zu verhindern. Gemäss Fig. 3 können an jedem Ende des Halterahmens zwei Verriegelungsscheiben 86 verwendet werden, jedoch ist es auch möglich, den Halterahmeh mittels einer einzigen Verriegelungsscheibe an jedem Ende des Halterahmens festzulegen.

Nach der Befestigung des Halterahmens an der Haupttafel wird der Kabelsteckverbinder 22 in die durch die Einzelstreben 80 gebildete Ausnehmung bewegt und in dieser durch die Sperrelemente 84 an den biegsamen Verriegelungsarmen 82 verriegelt. Während des Einschiebens des Kabelsteckverbinders werden die Verriegelungsarnie 82 von der Ausnehmung weggedrückt und schnappen zurück, wenn der Kabelsteckverbinder im Halterahmen sitzt. Der Kabelsteckverbinder 22 ist in üblicher Weise aufgebaut und enthält eine Anzahl von Kontakten 88, die innerhalb eines Isolierblocks liegen und wovon jeder einen Verbindungsabschnitt 90 aufweist, welcher in Anlage mit dem Endbereich eines Anschlusselementendes kommt, wobei ein Kabelsteckkontakt 92 mit einem Leiter im Verteilerkabel 26 verbunden wird. Die Verbindungsabschnitte 90 sind in öffnungen im Kabelsteckverbinder angeordnet, welche dem Bodenabschnitt des Halterahmens zugewandt sind und die im gleichen Muster vorliegen, wie die sich durch den Bodenabschnitt erstreckenden Anschlusselementenden. Beim Befestigen des KabelSteckverbinders im Halterahmen bringen die Einzelstreben 80 die Verbindungsabschnitte 90 mit den AnSchlusselementenden 16, 16' in Flüchtling, so dass, wenn der Kabelsteckverbinder in seiner Endlage liegt, sich die AnSchlusselementenden in die Öffnungen erstrecken und eine elektrische Verbindung mit den Kontakten 88 herstellen. Das Signalleitungen-Verteilerkabel 26 erstreckt sich durch eineü Zugentlastungsschlitz 94 im Kabelsteckverbinder 22 und in den Kontaktschlitz 96. Während des Zusammenbaus des Kabelsteckverbinders bilden die Steckkontakte 92 elektrische Verbindungen mit den Einzelleitern des Kabels.

Mit Hilfe der vorausgehend beschriebenen zweiarmigen Kontakte

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ist wegen der kleinen Ablenkwinkel der Federarme nur eine geringe Kraft zum Einsetzen einer Schaltkreisplatine erforderlich. Obgleich ein kleiner Ablenkwinkel des Federarms zu einer geringeren normalerweise durch den ersten Federarm an der Schaltkreisplatine ausgeübten Kraft führt, wird diese Verringerung durch den zweiten Federarm mehr als ausgeglichen. Reibungswirkungen axa zweiten Federarm führen wegen der komplementären bogenförmigen Ausbildung des Enden der Federarme nicht zu einer merklichen Erhöhung der erforderlichen Einschiebkraft. Mit Hilfe der zwischen den Federarm liegenden Kontakte und der Leiterstreifen der Schaltkreisplatine, die alle an den Enden der Federarme liegen, werden beide Federn voll ausgenützt und es wird eine hohe normale Anlagekraft durch die Anordnung erhalten.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Anschlusselemenfc, welches an seinem einen Ende mit einem Kontakt und an seines, anderen Ende mit einem Anschlussende ausgestattet ist, wobei der Kontakt einen Basisabschnitt und einen ersten und zweiten freitragenden Federarm aufweist, die gegenüber dem Basisabschnitt umgebogen sind und zu diesem jeweils in einem spitzen Winkel verlaufen, und ferner das freie Ende des ersten Federarms über dem freien Ende des zweiten Federarms zur Anlage mit demselben angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (38, 46) an ihren freien Enden eine komplementäre, bogenförmige Gestalt aufweisen.

2- An schlüssel einen t nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federarm (46) zur Erhöhung seiner Federkonstante durch mechanische Bearbeitung gehärtet ist.

3· Anschlussblock zur Aufnahme eines RandabSchnitts einer Schaltungsplatine, gekennzeichnet durch einen dielektrischen Blockkörper (28), welcher einen Aufnahmeschlitz (30) für die Schaltungsplatine aufweist, welcher sich längs einer ersten Seite des Blockkörpers erstreckt, wobei an den beiden Seiten des AufnahmeSchlitzes (30) Ausnehmungen (32) angeordnet sind und mit einer zweiten Seite des Blockkörpers (28) in Verbindung stehen, die der ersten Seite des Blockkörpers gegenüberliegt und in jeder Ausnehmung (32) ein Anschlusselement gemäss Anspruch 1 angeordnet ist.

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