DE3241061C2

DE3241061C2 - Elastischer Einpreßstift für die lötfreie Verbindung der Wickelpfosten elektrischer Steckverbinder o.dgl. mit durchkontaktierten Leiterplatten sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3241061C2
Application number: DE3241061A
Authority: DE
Inventors: Franz 7324 Rechberghausen Czeschka; Egon 7321 Adelberg Reichenecker; Reinhard Dipl.-Ing. 7324 Rechberghausen Zorn
Original assignee: ERNI Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: ERNI Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 1982-11-06
Filing date: 1982-11-06
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3241061A1; JPS5998482A; ATE20289T1; EP0110187B1; US4585293A; DE3363958D1; EP0110187A1

Abstract

Zur Schaffung einer elastischen Einpreßzone für die Verbindung von Kontaktstiften mit Leiterplatten ist ein etwa U-förmiger Querschnittsbereich (3, 4) an solchen Stiften vorgesehen, der aus einer beispielsweise rechteckigen Grundform (b, b) durch nachträgliches Verformen in einem Ober- sowie Untergesenk (1, 2) hergestellt wird. Mit seinen vier äußeren Eckpunkten (R1, R2) pressen oder quetschen sich die freien Profilschenkel (4) des U-förmigen Querschnittsbereichs (3, 4) später in die Wandungen der durchkontaktierten Leiterplattenöffnungen ein, wobei Durchmesserunterschiede derselben durch die Elastizität der in ihrer Wandstärke (E) gegenüber den Schenkeln (4) verjüngten bzw. zum Profilfuß (3) hin abgesetzten Eckbereiche (E) des Grundprofils ausgeglichen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elastische Einpreßstifte nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie auf

ein Verfahren zu deren Herstellung.

Elastische Einpreßstifte der eingangs erwähnten Art haben im wesentlichen die Aufgabe, Fertigungstoleranzen im Durchmesser der durchmetallisierten Leiterplattenlochungen auszugleichen und sind bereits seit längerem beispielsweise aus der DE-OS 26 56 736 in der Form bekannt, daß sie über einen gewissen Teilbereich der jeweiligen Pfostenlänge einen etwa C-förmigen Querschnittsverlauf aufweisen, der einerseits eine Durchmesserveränderung bzw. Durchmesseranpassung an unterschiedliche Lochdurchmesser in den Leiterplatten erlaubt und zum anderen durch satte Anlage in der jeweiligen Lochung auch den erforderlichen Anpreßaruck erzeugen sollen. Während nun die Teilaufgabe der Durchmesseranpassung bei dieser bekannten Ausführung als mehr oder weniger gut gelöst betrachtet werden kann, ist die Kontakthaftigkeit selbst nur sehr ungenügend; zurückzuführen ist dies darauf, daß der spezifische Anpreßdruck des C-förmigen Pfostenteils an der Lochwandung aufgrund der relativ großen Anlagefläche nur sehr gering ist, so daß niemals eine sogenannte gasdichte Verbindung entstehen kann, sondern statt dessen eher mit Korrosionserscheinungen an den Kontaktstellen gerechnet werden muß. Auch liegt es auf der Hand, daß die Herstellung solcher C-förmiger Abschnitte an den relativ dünnen und meistens rechteckigen Pfosten fertigungstechnisch sehr aufwendig ist und niemals an bereits vorhandenen oder handelsüblichen Steckverbindern anderer Fabrikate nachvollzogen werden kann.

Auch ist es neben der bereits erwähnten DE-OS 26 56 736 aus dem ebenfalls älteren DE-GM 81 05 896 bzw. der teilidentischen EP-OS 00 59 462 noch bekannt, den Einpreßstiften einen etwa M-, N- oder X-förmigen Querschnittsabschnitt als Einpreßzone anzuformen, d. h. den Grunuquerschniü an den niii den Lochungen der Leiterplatten in Kontakt kommenden Seitenteilen also kantig zu halten, um gute Kontaktstellen zu bekommen. Nachteilig bei diesen Ausführunger, ist es zum einen jedoch, daß diese Querschnittsformen nur eine ganz geringe Elastizität und somit Anpaßbarkeit an unterschiedliche Lochdurchmesser haben, weil in den eigentlichen Biegebereichen noch relativ starke und die Grundform des Profilquerschnitts aussteifende Materialzonen vorhanden sind, und zum anderen ist auch die Fertigung derartiger Querschnittszonen an sich nicht nur sehr aufwendig, sondern auch schwer durchführbar bei den gegebenen, kleinen Abmessungen der Wickelpfosten. Als weiterer Nachteil kommt bei dieser bekannten Ausführung noch die Scharfkantigkeit der Einpreßkanten hinzu, die in Verbindung mit der bereits erwähnten, geringeren Elastizität der Einpreßquerschnitte bei entsprechenden engen Bohrungen leicht zu Deformation und Beschädigung an den metallisierten Bohrungswandiingen führen kann.

Man hat deshalb in der DE-PS 32 10 348 auch bereits in etwa querschnittssymmetrische Einpreßstifte vorgeschlagen, mit einem Befestigungsabschnitt, der zwei gegeneinander bewegliche, parallele Seitenteile aufweist, die durch einen federelastischen, wellenförmigen Verbindungssteg miteinander verbunden sind, und bei denen zudem der Verbindungssteg jeweils etwa auf der Mitte der inneren Fläche der Seitenteile angesetzt ist sowie die mit den Bohrungswandungen der Leiterplatte in Kontakt tretenden Kanten der Seitenteile mit Rundungen versehen sind.

Ein solcher Einpreßstift ist zwar hinsichtlich Elastizität des Einpreßabschnitts und somit Anpaßbarkeit an,

sowie Schonung der Bohrungswandungen bereits erheblich besser als die Ausführungsformen gemäß dem DE-GM 81 05 896 bzw. der EP-OS 00 59 462, jedoch ist funktionsmäßig vor allem zu bezweifeln, ob bei diesen kleinen Bauteilabmessungen, der mit nur einem Drittel 5 der Materialstärke der Seitenteile angegebene, verbindende Mittelsteg zwischen letzteren nach erfolgter Einpressung auch einen genügend hohen Anpreßdruck der Seitenteile auf die jeweilige Bohrungswandung ausüben kann, oder sich lediglich plastisch anstatt elastisch verformt. Zweifelsfrei jedoch ist die Herstellung solcher Querschnittsprofile nach der DE-PS 32 10 348 nicht nur äußerst schwierig und kostenaufwendig, sondern unter keinen Umständen mehr nachträglich an entsprechende Wickelpfosten anbringbar.

Sämtliche der zuvor bereits aufgeführten Nachteile bekannter Einpreßstifte treffen in gleichem Maße auch auf die U-förmige Querschnittsausbildung gemäß der DE-OS 32 20 781 zu, bei der zwei aufeinanderzu bewegliche Seitenteile, die in ihrer Grundstellung bereits in einem von der Basis her divergierenden Winke! zueinander angeordnet und daselbst durch einen, im Vergleich zu den Schenkeln extrem dünnen, angeblich federelastischen Steg miteinander verbunden sind. Daß ein solcher Steg aus ganz dünnem Material aber nur ungenügende, seitliche Anpreßkräfte ausüben kann, liegt ebenso auf der Hand, wie die Tatsache, daß die Siegherstellung durch sog. Prägen bei derart kleinen Abmessungen extrem schwierig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorstehend aufgeführten Nachteile der bekannten Einpreßstifte zu beseitigen und eine vom Querschnitt her neue Stiftform zu schaffen, die neben hoher Elastizität, auch eine gute und kontaktsichere Kantenpressung in den Leiterplattenlochungen ergibt, ohne diese zu defor-■nieren oder anders zu beschädigen und die zudem sowohl einfach als auch sicher aus einer vorzugsweise rechteckigen oder quadratischen Pfostengrundform herzustellen und sogar nachträglich an fast allen handelsüblichen Ptostensystemen noch anformbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebenen baulichen Mittel und fertigungstechnischen Maßnahmen, deren spezielle Einzelheiten und Vorteile in der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zudem näher erläutert sind. Das in den Zeichnurigen dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt in

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Querschnitt der Einpreßzone eines Wickelpfosiens mit dem zugehöriger. Fertigungsgesenk,

F i g. 2 die Teilansicht eines Steckverbinders mit erfindungsgemäßen Einpreßstiften,

F i g. 3 den Pfostenquerschnitt in einem Leiterplattenloch und

F i g. 4 denselben Stiftquerschnitt in einer engeren Lochung.

Der F i g. 1 im Fertigungsgesenk 1,2 sowie in den Fig. 3 und 4 im Querschnitt, und zudem eingepreßt in Lochungen 7 bzw. T dargestellte, erfindungsgemäß elastische Verformungsbereich B eines Wickelpfostens 5 von Steckverbindern 6 der beispielsweise in F i g, 2 schematisch dargestellten Art, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß der Einpreßabschnitt B jedes Pfostens 5 eine U-förmige Querschnitisgrundlorm mit gegenüber der Breite a sowie der unteren Begrenzung Zb des Profiirückens 3. nach außen c und in der Höhe h versetzten, bt, die Seitenteile 4 bildenden, freien Schenkeln, aufweist.

Diese U-Form, mit den /.ur Breite »3« sowie Stärke »5« des Profilrückens 3 seitlich c und in der Höhe /; versetzten Seitenteilen 4, bewirkt zum einen, daß lediglich letztere, mit ihren jeweils äußeren, in bekanntei Weise abgerundeten Einpreßkanter. /?, und R₂ zur Anlage an den metallisierten Bohrungswandungen Ta bzw. 7a' gelangen, wodurch die aus der Verformungselastizität infolge der Durchbiegung χ bzw. χι des Profilrückens 3 resultierenden Anpreßkräfte, den sicheren Kontakt zwischen den in etwa linienförmigen Einpreßkanten /?, und R.2 der Seitenteile 4 und den jeweiligen Lochwandungen 7a bzw. 7a' gewährleisten. Bedingt dadurch, rieh die Seitenteile 4 bei ihrem elastischen Verformungsweg ν bzw. vj um Profürücken 3 herum in etwa kreisbogenförmig aufeinanderzu bewegen, ist bei jeder Durchmessertoleranz der Lochungen 7 bzw. T gewährleistet, daß die vier Einpreßkanten R und Λ 2 voll zur Anlage an den metallisierten Wandungen Ta bzw. 7a' gelangen.

In spezieller funktions- wie auch fertigungstechnischer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin noch vorgesehen, daß die Wandstärke 5 des Profilrückens 3 gleich oder kleiner als diej·. -.ige der halsförmigen Übergangsbereiche E zwischen dem Rücken 3 und den Seitenteilen 4 ist und der Querschnittsübergang im Profilinneren 2a vom Rückenteil 3a aus einen schräglinear ansteigenden sowie von der Rückenaußenseite Zb her, einer kreisbogenförmig Ri auf die Profilinnenwandung 4b hin gerichteten Verlauf hat, wobei zudem die Dicke c/der Seitenteile 4 größer als diejenige der Übergangsbereiche E zum Profilrücken 3 hin ausgebildet ist und letzterer außerhalb des Profilschwerpunktes S liegt.

Durch diese baulichen Maßnahmen wird noch eine zusätzliche Elastizität in den Übergangsbereichen £gewährleistet, so daß die Seitenteile 4 im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik eingangs bereits abgehandelten bekannten Ausführungen, keine Durchbiegung mehr erfahren und den vollen Anpreßdruck somit über die Kanten R₁ und R₁ auf die jeweiligen Wandungen 7a bzw. Ta' übertragen können, wobei insbesondere der außerhalb des Profilschwerpunktes 5 liegende nükken 3 die für die jeweilige Anpassung erforderliche hohe Querelastizität gewährleistet.

In einfacher, exakter und damit ausschußsicherer Weise sind die erfindungsgemäßen Einpreßbereiche nach der schematischen Darstellung in Γ i g. 1 fterzustellen durch ein die Pfostenbreite b in einer Ausnehmung gleicher Öffnungsweite a fixierendes Gesenkunterteil 1 mit eingeformten. die Außenkontur der späteren, elasti sehen Querschnittsübergänge Ezwischen dem Rücken 3 und den Seitenteilen 4 ausbildenden Wülsten la mit den Radien R). sowie einem zugeordneten Gesenkoberteil 2. dessen Prägestempelprofil 2a im wesentlichen der Ausformung des inneren Profilverlaufs 3a, 4a, 46 des Stiftfertigquerschnitts und dessen seitliche Bereiche 26 der Aurbilc'.mg der freien Anlageschenkel bzw. Seitenteile 4 mit ihren äußeren Einpreßkanten Rt und R2. dienen. Auf diese Weise ist, was Lei den bislang bekannten Einpreßstiften insgesamt noch nicht der Fall war. ein jeweils einzelnes Einbringen der Prolilprägungen des Einpreßabschnitts B an den Wickelpfosten 5 bei deren Fertigung oder aber aucn ein nachträgliches an bereits mit Pfosten 5 bestückten Steckverbinders 6 beliebiger Bauart vor deren Einpressen in die entsprechenden Leiterplatten 8, möglich.

Hierzu "> Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elastischer Einpreßstift für die lötfreie Verbindung der Wickelpfoster, (5) elektrischer Steckverbinder (6) mit den durchkontaktierten Lochungen (7) von Leiterplatten (8), wobei aus dem Grundprofil (b, b) der freien Pfostenteile (5) Bereiche (B) querelastischer Querschnittsprofilierung in der Art herausgeformt sind, daß jeweils zwei, zumindest in ihrer Ausgangslage zueinander parallele und gegeneinander bewegbare Seitenteile (4), durch einen elastischen Steg (3) U-förmig miteinander verbunden und die Übergänge von letzterem (3) zu den Seitenteilen (4) sowie die mit den Bohrungswandungen (7a, Ta') der jeweiligen Leiterplatte (8) in Kontakt tretenden Einpreßkanten (Rt, R2) der Seitenteile (4) mit Abrundungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Einpreßabschnitt (B) jedes Röstens (5) eine Querschnittsgrundform mit gegenüber der Breite (a) sowie der unteren Begrenzung ßb) des Profilrückens (3), nach außen (c) und in der Höhe (h) vesetzten, die Seitenteile (4) bildenden, freien Schenkeln, aufweist.

2. Elastischer Einpreßstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (s) des Profilrückens (3) gleich oder kleiner als diejenige der halsförmigen Ubergangsbereiche (E) zwischen dem Rücken (3) und den Seitenteilen (4) ist und der Querschnittsübergang im Profilinneren (2a) vom Rückenteil {3a) aus einen schräglinear ansteigenden sowie von der Rückenaußensi.ite (3Z>_; ^: her, einen kreisbogenförmig (Ri) auf die Profilinnenwandung (4b) hin gerichteten Verlauf hat.

3. Elastischer Einpreßstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (α) der Seitenteile (4) größer als diejenige der Übergangsbereiche (E) zum Profilrücken (3) hin ausgebildet ist und letzterer außerhalb des Profilschwerpunktes (S) liegt.

4. Vorrichtung zum Herstellen elastischer Einpreßstifte mit Merkmalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die Pfostenbreite (b) in einer Ausnehmung gleicher Öffnungsweite (a) fixierendes Gesenkunterteil (1) mit eingeformten, die Außenkontur der späteren, elastischen Querschnittsübergänge (E) zwischen dem Rücken (3) und den Seitenteilen (4) ausbildenden Wülsten (la mit Ri) sowie einem zugeordneten Gesenkoberteil (2), dessen Prägestempelprofil (2a) im wesentlichen der Ausformung des inneren Profilverlaufs (3a, 4a, 4b) des Stiftendquerschnitts und dessen seitliche Bereiche (2b)der Ausbildung der Seitenteile (4) mit ihren äußeren Einpreßkanten (R\ und R2), dienen.

5. Verfahren zum Herstellen elastischer Einpreßstifte mit der Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch jeweils einzelnes Einbringen der Profilprägungen des Einpreßabschnitts (B) an den Wikkelpfosten (5) bei deren Fertigung oder nachträgliches an bereits mit Pfosten (5) bestückten Steckverbindern (6) beliebiger Bauart.