DE3210348C1 - Stiftfoermiges Kontaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen - Google Patents

Stiftfoermiges Kontaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen

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Description

Die Erfindung betrifft ein stiftförmiges Kontaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen, vorzugsweise in metallisierten Bohrungen, mit einem Befestigungsabschnitt, der zwei gegeneinander bewegliche, parallele Seitenteile aufweist und wobei die Seitenteile durch einen federelastischen, wellenförmigen Verbindungssteg miteinander verbunden sind.
Ganz allgemein ist es für Kontaktelemente, die in metallisierte Leiterplatten-Bohrungen eingedrückt werden und dabei mit der Bohrungswandung in elektrischen Kontakt gelangen erforderlich, daß diese Kontaktelemente zum einen in Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden können, wobei die elektrische Kontaktgabe mit der Bohrungswandung in jedem Falle ausreichend sein muß, und zum anderen ist ein Auswechseln von gegebenenfalls defekten Kontaktelementen zu Reparaturzwecken erforderlich. Dabei muß sichergestellt sein, daß die Metallisierung der Leiterplatten-Bohrung beim Einpressen von Kontaktelementen nicht in unzulässiger Weise deformiert und beschädigt wird.
Bei einem bekannten stiftförmigen Kontaktelement der eingangs angegebenen Art (DE-Gm 81 05 896) ist der die beiden Seitenteile des Befestigungsabschnittes miteinander verbindende, verformbare Verbindungssteg teils plastisch, teils elastisch verformbar. Bei diesem bekannten Einpreßstift ist der Querschnitt des Befestigungsabschnittes M-, IU- oder X-förmig ausgebildet.
Bei der M-förmigen Ausbildung sollen vorzugsweise die Schenkel des Steges einen Winkel von etwa 45° zu den Seitenteilen aufweisen und zueinander einen Winkel von etwa 90° einschließen. Weiterhin kann der Verbindungssteg zwischen den beiden Seitenteilen auch W-förmig ausgebildet sein. Bei dem bekannten Einpreßstift ist vorgesehen, daß die Anbindung (Einleitung) des Verbindungssteges an die Seitenteile (im Querschnitt gesehen) endseitig auf der Innenfläche der Seitenteile erfolgt.
Der bekannte Einpreßstift ist zum einmaligen Einpressen in eine metallisierte Leiterplatten-Bohrung im großen und ganzen zufriedenstellend geeignet Jedoch treten aufgrund der scharfkantigen Ausbildung der Berührungskanten der Seitenteile zur Bohrungsmetallisierung oftmals starke Beschädigungen der Metallisierung durch Einschneiden der Kanten in diese auf, wenn nicht äußerst eng tolerierte und aufeinander abgestimmte Bohrungs- und Stiftabmessungen vorgesehen werden, die außerhalb von wirtschaftlich zu fertigenden und allgemein für derartige Kontaktstifte und Leiterplatten-Bohrungen üblichen Toleranzen liegen.
Daneben treten bei der bekannten Einpreßstift-Ausbildung ungleichmäßige Kantenbelastungen der Kontaktierungs-Kanten in der Bohrung durch die endseitige Befestigung des Verbindungssteges an den Seitenteilen auf, was wiederum zu Verdreh- und Knippneigungen des einzupressenden Stiftes führt. Durch die insgesamt gesehen hervorgerufenen irreversiblen Beschädigungen und Deformierungen der Bohrungs-Metallisierung ist ein Auswechseln, d. h. Entfernen eines Stiftes aus einer Bohrung und Einfügen eines neuen Stiftes in die gleiche Bohrung, oftmals nicht zufriedenstellend möglich. Hier treten häufig Kontaktierungsprobleme, gerade im Hinblick auf die erforderliche gasdichte, rüttelsichere Langzeitkontaktierung auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stiftförmiges Kontaktelement zum Einpressen in metallisierte Leiterplatten-Bohrungen zu schaffen, dessen Toleranzgrenzen hinsichtlich der Bohrungs- und Einpreßbereichs-Abmessungen wesentlich vergrößert sind, das einen gleichmäßigen Kontaktdruck aller Kontaktierungskanten in der Bohrung aufweist und bei dem die Möglichkeit gegeben ist, Kontaktelemente ohne Beschädigung und wesentliche irreversible Deformation der Bohrungswandung in die Bohrung einzupressen und auch wieder aus der Bohrung entfernen zu können, um z. B. zu Reparaturzwecken den problemlosen Austausch von Kontaktelementen zu ermöglichen. Dabei soll auch ein in die gleiche Bohrung eingesetztes Kontaktelement unter Ausnutzung der fertigungstechnisch heute üblichen Toleranzen eine rüttelsichere, gasdichte Langzeitkontaktgabe aufweisen.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise dadurch lösen läßt, daß der Verbindungssteg jeweils etwa auf der Mitte der inneren Fläche der Seitenteile angesetzt ist, daß die Übergänge vom Verbindungssteg zum jeweiligen
Seitenteil mit Verrundungen versehen sind und daß die mit den Bohrungswandungen der Leiterplatte in Kontakt tretenden Kanten der Seitenteile mit Rundungen versehen sind.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemä-Ben Kontaktelementes sind in den Ansprüchen 2—5 angegeben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein stiftförmiges Kontaktelement mit einem hochelastischen Einpreßbereich geschaffen wurde, das in Leiterplatten-Bohrungen mit stark unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden kann, wobei darüber hinaus sichergestellt ist, daß die Bohrungs-Metallisierung nicht in unzulässiger Weise beschädigt bzw. deformiert wird, so daß ein Auswechsein eventuell defekter Kontaktelemente ohne weiteres möglich ist. Es wird in jedem Falle eine vibrationssichere, gasdichte Kontaktierung zwischen Kontaktelement und Metallisierung über vier Kontaktzonen erzielt.
Darüber hinaus ist es durch den hochelastischen 2ü Einpreßbereich nicht nur möglich, Kontaktelemente aus einer Bohrung zu entfernen und ein neues Kontaktelement in die gleiche Bohrung einzupressen, sondern es kann ggf. auch ein bereits vorher benutztes Kontaktelement erneut in eine Bohrung eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die zum Einpressen eines derartigen Kontaktelementes erforderlichen Einpreßkräfte äußerst gering sind, wodurch wiederum die Möglichkeit gegeben ist, eine Vielzahl von Kontaktelementen gemeinsam mit einem entsprechenden zugehörigen Isolierkörper in eine Leiterplatte einzupressen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Ansicht des Befestigungsabschnittes eines Kontaktelementes,
Fig.2 die Ansicht des Befestigungsabschnittes des Kontaktelementes gem. F i g. 1 im Schnitt entlang der Linie 2-2 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 3 die Ansicht des Querschnittes eines abgewandelten Befestigungsabschnittes in vergrößerter Darstellung,
Fig.4 den Querschnitt eines in eine Leiterplattenbohrung maximalen Durchmessers eingesetzten Kontaktelementes gem. Fig. 1, 2 in vergrößerter Darstellung, und
Fig.5 den Querschnitt eines in eine Leiterplattenbohrung minimalen Durchmessers eingesetzten Kontaktelementes gem. Fig. 1, 2 in vergrößerter Darstellung.
In der F i g. 1 ist der Befestigungsabschnitt 1 eines stiftförmigen Kontaktelementes 2 dargestellt. An den Befestigungsabschnitt schließt sich nach oben hin im allgemeinen ein hier nicht näher dargestellter Stift-, Buchsen- oder Gabelkontakt, sowie Halterungs- und Befestigungs-Einrichtungen für einen Isolierkörper an. Nach unten hin endet das Kontaktelement in einer angeschrägten Einführungsspitze oder setzt sich in Form eines rechteckigen Anschlußpfostens für Drahtwickel-Technik fort. Auch dieser Bereich ist hier nicht näher dargestellt, um die Zeichnungen auf das wesentliche der Erfindung, nämlich den Befestigungsabschnitt 1 zu beschränken.
Der Befestigungsabschnitt kann auf besonders vorteilhafte Weise aus rundem wie auch rechteckigem Ausgangsmaterial hergestellt werden. Die Formung der Seitenteile erfolgt dabei in einem Prägevorgang. Zur Erleichterung des Einfahrens des Befestigungsabschnittes in eine Leiterplatten-Bohrung geht der Befestigungsabschnitt mit der Einführschräge 4 in den unteren Kontaktelementbereich 5 über. Beim Einsetzen (Einpressen) des Befestigungsabschnittes in eine Leiterplatten-Bohrung mit geringerem Durchmesser als dem Durchmesser des Umkreises 7 des Befestigungsabschnittes treten die äußeren Kanten 8 der Seitenteile 3 in innigen Kontakt mit der Bohrungswandung und die elastische Federung des Verbindungssteges 9 in Verbindung mit einer gewissen Elastizität der Übergänge der Seitenteile in den oberen bzw. unteren Kontaktelementbereich bewirkt eine konstante Andruck-Kraft der Kanten an die Bohrungswandung. Derartige Kontaktelemente können in Bohrungen mit stark unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden, wobei in jedem Falle eine sichere Halterung und Kontaktgabe zu den metallisierten Bohrungswandungen erzielt wird.
Der Vollständigkeit halber sei hier noch erwähnt, daß es sich bei den Bohrungen um solche handelt, deren unterschiedliche Durchmesser zum einen durch Herstellungstoleranzen und zum anderen durch unterschiedlichen Aufbau der Bohrungsmetallisierung begründet sind. Dabei liegen diese Durchmessertoleranzen, ohne besonders aufwendige und kostspielige Herstellungsverfahren anwenden zu müssen, üblicherweise im Bereich von ± 5%... ± 8%.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Befestigungsabschnitt 1 eines Kontaktelementes dargestellt, der auf besonders vorteilhafte Weise aus rundem wie auch rechteckigem Ausgangsmaterial hergestellt werden kann. Zur Verdeutlichung der Einzelheiten wurde bei den F i g. 2 und 3 ein vergrößerter Abbildungsmaßstab gewählt.
Im folgenden wird zunächst die Ausbildung des Befestigungsabschnittes gemäß F i g. 2 näher erläutert. Das Material des Kontaktstiftes dieser Ausführungsform ist im Befestigungsabschnitt 1 mit gegenüberliegenden Einprägungen versehen, so daß zum einen die parallelen Seitenteile 3 geformt werden und zum anderen ist hier ein wellenförmiger Verbindungssteg 9 zwischen den beiden Seitenteilen ausgebildet. Der Verbindungssteg weist dabei drei Umbiegungen (Umlenkungen) 10 auf, wobei die »neutrale Faser« 11 unter einem Winkel oc von 45° in das jeweilige Seitenteil 3 übergeht. Die Umbiegungen sind derart gestaltet, daß hierbei an die neutrale Faser angelegte Tangenten einen Winkel β von 90° einschließen.
Weiterhin ist der Verbindungssteg mittig auf der Seitenfläche des jeweiligen Seitenteiles angeformt, wodurch die Parallelität der Seitenteile zueinander beim Eindrücken des Kontaktstiftes in eine Bohrung günstig beeinflußt wird und ein weitgehend gleichmäßiger Kantendruck aller Berührungskanten 8 in der Bohrung erzielt wird. Die Übergänge vom Material des Verbindungssteges zum jeweiligen Seitenteil sind mit Rundungen 12, 12' versehen, da sich ein derartiger Übergang zum einen fertigungstechnisch günstiger herstellen läßt als ein scharfkantiger Übergang und zum anderen wirkt sich ein derartiger gleitender Übergang günstig für die Winkel-Stabilität beim Einpressen aus. Durch geeignete Wahl des Stiftmaterials und entsprechend dünne Ausbildung des Verbindungssteges, vorzugsweise entspricht die Stärke b des Verbindungssteges etwa V3 der Dicke a der Seitenteile, weist dieser beim seitlichen Zusammendrücken selbst federelastische Eigenschaften auf. Weiterhin sind die äußeren Kanten 8 der Seitenstege 3, die beim Einsetzen mit der
Bohrungswandung in Berührung gelangen, abgerundet, um eine Beschädigung der Bohrungswandung weitgehend zu vermeiden.
In der Fig.3 ist ein abgewandelter Befestigungsabschnitt eines Kontaktelementes im Querschnitt darge- -, stellt Die wesentlichen Abmessungen und Dimensionierungen entsprechen dem in der F i g. 2 dargestellten und vorstehend näher erläuterten Befestigungsabschnitt. Jedoch ist hier vorgesehen, daß die »neutrale Faser« 11 des Verbindungssteges 9 beim Eintritt in das jeweilige |() Seitenteil 3 rechtwinklig zu diesem verläuft. Weiterhin ist hierbei vorgesehen, daß die Tangenten der Umbiegungen 10 einen Winkel γ von jeweils 45° einschließen. Um ein gleichmäßiges Einpressen des Befestigungsabschnittes in eine Bohrung zu gewährlei- !5 sten und ein Verkanten des Befestigungsabschnittes durch ungleichmäßiges aufeinanderzu bewegen der Enden der Seitenteile (Kippneigung aufeinanderzu) zu verhindern und um somit einen gleichmäßigen Kantendruck aller vier Berührungskanten 8 an die Bohrungswandung zu erzielen, ist bei dieser Ausführung, abweichend von der Einleitung des Verbindungssteges in das jeweilige Seitenteil gem. F i g. 2, vorgesehen, daß die Einleitung des Verbindungssteges in das Seitenteil 3 versetzt zur Mitte des jeweiligen Seitenteiles erfolgt und zwar soweit, daß der innere Umkehrpunkt 18 der mittleren Umbiegung in etwa die querverlaufende Mittellinie 19 tangiert.
Mit dieser Ausbildung des Befestigungsabschnittes wird ein noch weicheres Federungsverhalten des Verbindungssteges erzielt und auch die Kippneigung der Enden der Seitenteile aufeinanderzu beim Einpressen in eine Bohrung ist vollständig eliminiert.
In den Fig.4 und 5 ist der Einsatz eines Kontaktelementes mit einem Befestigungsabschnitt gem. Fig.2 in einer Leiterplatten-Bohrung 13 dargestellt Dabei zeigt die F i g. 4 den Einsatz in eine Bohrung mit maximalem Durchmesser, während die Fig.5 den Einsatz in eine Bohrung minimalen Durchmessers zeigt Zur besseren Verdeutlichung wurde auch bei diesen Abbildungen ein vergrößerter Maßstab gewählt. Die Wandung der Bohrung 13 der Leiterplatte 14 ist mit einer Kupfer-Metallisierung 15 und einer Zinnauflage 16 versehen.
Wie in Fig.4 gezeigt, gelangen die Kanten 8 der Seitenteile 3 beim Einpressen des Befestigungsabschnittes in innigen Kontakt mit der Metallisierung der Bohrungswandung, wobei die Kanten 8 in die relativ weiche Zinnschicht 16 eindringen. Das weggedrückte Zinnmaterial 17 lagert sich dabei eng an die Kontaktbereiche der Seitenteile an und gewährleistet hier einen gasdichten Abschluß der Kontaktstelle zur umgebenden Atmosphäre.
Der wellenförmige, federnde Verbindungssteg 9 ist in diesem Falle (größter Bohrungsdurchmesser) nur geringfügig zusammengedrückt worden, jedoch ist durch entsprechende Ausbildung der Ausgangsabmessungen gemäß Fig.2 dafür Sorge getragen, daß die Federkraft des Verbindungssteges ausreichend ist, um einen einwandfreien Langzeit-Kontakt der Seitenteile mit der Bohrungswandung zu erzielen.
In der Fig.5 ist beispielsweise dargestellt, wie sich der federelastische Verbindungssteg 9 beim Einpressen de% Befestigungsabschnittes in eine Leiterplatten-Bohrung 13 mit minimalem Durchmesser verformt. Man erkennt, daß hier der wellenförmige Verbindungssteg weitgehend zusammengedrückt ist, wobei die Seitenteile 3 hierbei mit größerer Kraft gegen die Bohrungswandung gepreßt werden.
Obgleich bei der weitgehenden Verformung des Verbindungssteges ein gewisser geringer Anteil irreversibler, plastischer Verformung auftreten kann, bleibt noch ein großer Anteil federelastischer Verformung bestehen, der das federnde Anpressen der Kanten der Seitenteile an die Bohrungswandung gewährleistet. Aufgrund der Abrundungen der Kanten 8 der Seitenteile ist auch hierbei sichergestellt, daß die Kanten die Metallisierung nicht beschädigen und nur in geringem Maße verformen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:
1. Stiftförmiges Kontaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen, vorzugsweise in metallisierten Bohrungen, mit einem Befestigungsabschnitt, der zwei gegeneinander bewegliche, parallele Seitenteile aufweist und wobei die Seitenteile durch einen federelastischen, wellenförmigen Verbindungssteg miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungssteg (9) jeweils etwa auf der Mitte der inneren Fläche der Seitenteile (3) angesetzt ist,
daß die Übergänge vom Verbindungssteg zum jeweiligen Seitenteil mit Verrundungen (12, 12') |5 versehen sind, und
daß die mit den Bohrungswandungen (15, 16) der Leiterplatte (14) in Kontakt tretenden Kanten (8) der Seitenteile (3) mit Rundungen versehen sind.
2. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstärke (b) des Verbindungssteges (9) in etwa V3 der Materialstärke (a) der Seitenteile (3) entspricht.
3. Stiftförmiges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Faser (11) des Verbindungssteges (9) bei der Einleitungsstelle in das jeweilige Seitenteil (3) unter einem Winkel (α) von etwa 45° verläuft, und daß die an die Umbiegungen (10) angelegten Tangenten jeweils einen Winkel (ß) von etwa 90° einschließen.
4. Stiftförmiges Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Faser (11) des Verbindungssteges (9) bei der Einleitungsstelle in das jeweilige Seitenteil in etwa rechtwinklig zu diesem verläuft, und daß die an die Umbiegungen angelegten Tangenten jeweils einen Winkel (γ) von etwa 45° einschließen.
5. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Umkehrpunkt (18) der mittleren Umbiegung die querverlaufende Mittellinie (19) tangiert und die Einleitung der neutralen Faser (11) des Verbindungssteges (9) in das Seitenteil (3) dabei außermittig in bezug auf die innere Fläche des jeweiligen Seitenteiles erfolgt.
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