DE3438967C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Federkontaktstift für eine Kontaktiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Den Schaft des Federkontaktstiftes bezeichnet man auch als Kontaktende oder Anschlußende.

Kontaktiervorrichtungen dieser Art sind bekannt (z. B. KRÜGER "Prüfmittel zur elektrischen Prüfung von Leiterplatten für Uhren", Jahrbuch der Deutschen Gesellschaft für Chronometrie, Band 30, 1979, S. 269- 276). Solche Kontaktiervorrichtungen dienen der elektrischen Prüfung von Leiterplatten oder sonstigen elektronischen Bauteilen der Elektronikindustrie, um die neu herge­ stellten, betreffenden Leiterplatten oder dergl. vor oder nach ihrer Bestückung auf ihre Fehlerfreiheit rasch und einfach überprüfen bzw. durchmessen zu können, indem der Prüfling an mehreren oder im all­ gemeinen meist sehr vielen Stellen gleichzeitig durch die Kontaktnadeln der Federkontaktstifte der Kontak­ tiervorrichtung elektrisch abgetastet wird. Die Prüf­ stellen sind dabei oft sehr nahe beieinander, und zwar um so näher, je schmaler die Leiter und je kleiner die Leiterabstände des Prüflings sind. Und zwar dienen derartige Kontaktiervorrichtungen überwiegend dazu, die Leiterbahnen noch unbestückter Leiterplatten auf Kurzschluß zwischen benachbarten Leiterbahnen oder andere Fehler der Leiterbahnen, bspw. Unterbrechungen oder dergl., zu prüfen, bevor sie mit weiteren elektronischen Komponenten bestückt werden. Man kann in vielen Fällen auch solche Kontaktiervorrichtungen nicht nur für die vorbeschriebenen Prüfzwecke einsetzen, sondern auch für Meßzwecke, ggf. für Meßzwecke bereits bestückter Leiterplatten oder sonstiger elektronischer Bauteile, bspw. für Widerstandsmessungen und dergl.

Der Schaft des Federkontaktstiftes dient dessen elektrischem Anschluß. Beispielsweise kann er als ein Steckerstift dienen, auf den eine Steckerbuchse aufgesteckt wird. Oder man kann an ihn einen Leitungsdraht anlöten, anklemmen oder dergl.

Bisher wurde der Schaft mit der Mantelhülse wie folgt form- oder kraftschlüssig verbunden:

Die formschlüssige Verbindung wurde so ausgeführt, daß in den in das Mantelrohr einzusetzenden Bereich des einen zylindrischen Stab bildenden Schaftes eine Ringnut eingedreht wurde, in welche das Mantelrohr mittels einer Sicke eingebördelt wurde. Infolge der elastischen Nachfederung unmittelbar nach dem Bördelvorgang kommt es jedoch oft vor, daß der Schaft im Mantelrohr nicht festsitzt, sondern lose ist, so daß ein gleichbleibender Übergangswiderstand zwischen Mantelrohr und Schaft nicht gewährleistet ist, insbesondere auch, wenn in dem ent­ standenen Spalt die Bildung von Korrosionsprodukten möglich ist. Ferner ist der Schaft gegenüber dem Mantelrohr im Falle einer nur lockeren formschlüssigen Verbindung drehbar, was ebenfalls unerwünscht ist. Die kraftschlüssige Verbindung des Mantelrohres mit dem Schaft hat man bevorzugt dann vorgesehen, wenn die Ausführung einer Ringnut im Schaft technisch schwierig oder nicht durchführbar war. In diesem Fall wurde der Schaft mittels Preßsitz im Mantelrohr befestigt. Nach­ teilig bei dieser Verbindung ist, daß die zulässigen axialen Kräfte zwischen Schaft und Mantelrohr kleiner sind als im Falle der formschlüssigen Verbindung. Infolge der notwendigen Dimensionstoleranzen von Mantelrohr und Schaft ist ein gleichmäßig fester Sitz des Schaftes im Mantelrohr nicht gewährleistet. Dies hat ebenfalls Einfluß auf den elektrischen Durchgangswiderstand, der hier ebenfalls nicht gleichmäßig erreichbar ist, sondern bei der Serienherstellung solcher Federkontaktstifte stark streut und die Streuung kann sich im Betrieb noch erheblich vergrößern.

Da die aus Mantelrohr und Schaft bestehende Komponente des Federkontaktstiftes den beim elektrischen Prüfen oder Messen einer Stelle des jeweiligen Prüflings auftretenden Prüf- oder Meßstrom mit leitet, ist es erwünscht, daß der elek­ trische Widerstand dieser Komponente in der Serienher­ stellung erheblich weniger streut.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, das Mantelrohr mit dem Schaft so zu verbinden, daß der elektrische Übergangswiderstand zwischen Mantelrohr und Schaft in der Serienherstellung erheblich weniger als bisher streut.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kontakt­ bolzen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Indem erfindungsgemäß der Schaft mit dem Mantelrohr durch mindestens einen Schweißpunkt verbunden ist, ergibt sich durch den beim Verschweißen stattfindenden Schmelzvorgang bessere elektrische Verbindung zwischen Mantelrohr und Schaft, die auch besser reproduzierbar ist, so daß der elektrische Übergangswiderstand zwischen Mantelrohr und Schaft in der Serienherstellung eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes erheblich weniger als bisher streut.

Die geschweißte Verbindung Mantelrohr/Schaft kann ent­ weder allein oder zusätzlich zu einer kraft- oder form­ schlüssigen Verbindung vorgesehen werden.

Der Schaft hat, bezogen auf seinen Zustand vor dem Schweißen, an seinem Schweißpunkt einen Durchmesser von maximal 3 mm, vorzugsweise von ungefähr 0,6 bis 1,6 mm. Bevorzugt kann der Durchmesser des Schaftes maximal 3 mm, vorzugsweise ungefähr 0,6 bis 1,6 mm betragen.

Mantelrohr und Schaft können durch einen oder mehrere solche Schweißpunkte verbunden sein. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß die Eindringtiefe des Schweiß­ punktes in den Schaft maximal bis zur Längsachse des Schaftes reicht. Hierdurch ist im Querschnitt des Schaftes an der Schweißstelle noch genügend unverändertes Material des Schaftes mit den ursprünglichen Eigen­ schaften vorhanden, das gute mechanische Festigkeit des Schaftes bei niedrigem elektrischen Widerstand ergibt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Eindringtiefe des Schweißpunktes in den Schaft maximal D _c /3, jedoch nicht mehr als 0,35 mm, besonders vorteilhaft nur etwa 0,1 bis 0,2 mm, beträgt, wo D _c der vor dem Schweißen vorliegende Durchmesser des Schaftes an dem betreffenden Querschnitt des Schaftes ist. Hierdurch bleibt im Schaft in Höhe des Schweißpunktes noch mehr Material unverändert, was sich in noch höherer mechanischer Belastbarkeit auswirken kann, desgleichen auch in noch weiterer Verringerung der Streuung des elektrischen Widerstandes des Mantelrohres mit Schaft, wobei eine Eindringtiefe des Schweißpunktes von nur ca. 0,1 bis 0,2 mm in den Schaft besonders ge­ ringe Streuung des elektrischen Widerstandes erreichen läßt. Dabei ist es für geringe Streuung des elektrischen Widerstandes besonders günstig, wenn der maximale Durch­ messer des Schweißpunktes mindestens 1,5fach, vorzugs­ weise 2- bis 4fach größer als seine Tiefe in der aus dem Mantelrohr und Schaft bestehenden Komponente ist.

Damit in Anbetracht des kleinen Schaftdurchmessers am Schweißpunkt dieser nur wenig in den Schaft eindringt, muß die Energiedichte des die Schweißung bewirkenden Schweißstrahles ausreichend niedrig vorgesehen sein.

Bei dem die Schweißung durchführenden Schweißstrahl kann es sich vorzugsweise um einen Laserstrahl han­ deln, doch kommt auch ein Elektronenstrahl oder ggf. auch ein Mikroplasmastrahl in Frage. Es kann also bevorzugt Laserschweißen vorgesehen sein. Ebenfalls anwendbar ist Elektronenstrahlschweißen. Auch Mikro­ plasmaschweißen kommt in Frage. Letzteres ist aller­ dings schwieriger durchzuführen, da hier die Einhal­ tung enger Toleranzen im Gegensatz zum Laserstrahl­ schweißen und Elektronenstrahlschweißen schwierig ist.

Bevorzugt kann beim Schweißen wie folgt vorgegangen werden:

Man nimmt einen Schweißstrahl, der, falls er auf die Schweißstelle fokussiert würde, einen Schweiß­ punkt ergäbe, der in den Schaft tief eindringen würde, und man verringert die Eindringtiefe durch entsprechende Defokussierung des Schweißstrahles, d. h. durch Verringerung seiner Energiedichte unter Aufweitung des Strahldurchmessers an der Auftreff­ stelle auf das Mantelrohr und/oder den Schaft. Infolge dieser Defokussierung des Schweißstrahles läßt sich der Durchmesser des Schweißpunktes gegenüber einem mit demselben, jedoch fokussierten Schweißstrahl er­ zeugten Schweißpunkt vergrößern und hierdurch die Ein­ dringtiefe des Schweißstrahles in den Schaft problemlos auf gewünschte Werte verringern, selbst bei sehr dünnen Mantelrohren und Schäften. Dies führt auch zu besserer Beherrschung des elektrischen Widerstandes des Mantelrohres mit Schaft in der Serienherstellung, d. h. geringerer Streuung und niedrigen Absolutwerten des elektrischen Widerstandes.

Die Schweißung ist sowohl in der Art einer Überlapp­ schweißung wie auch in der Art einer Eck- oder Kehl­ schweißung möglich. Der durch eine Überlappschweißung hergestellte Schweißpunkt sei als Überlapp-Schweißpunkt und der durch eine Eck- oder Kehlschweißung hergestellte Schweißpunkt sei als Eck- oder Kehl-Schweißung be­ zeichnet. Ein Kehl-Schweißpunkt wird an einer Hohlkehle gebildet.

Bevorzugt kann der Schweißpunkt so hergestellt werden, daß sein maximaler Durchmesser, gemessen in Richtung der Längsachse des Mantelrohres, größer ist als der halbe Außendurchmesser des Mantelrohres am Schweißpunkt. Hierdurch erhält der Schweißpunkt so großen Durchmesser, wie es für wenig streuenden niedrigen elektrischen Widerstand des Mantelrohres mit Schaft und hohe mechanische Festigkeit der Ver­ bindung zwischen Mantelrohr und Schaft besonders günstig ist.

Man kann vorsehen, daß das Mantelrohr im einfachsten Fall mittels eines einzigen Schweißpunktes mit dem Schaft verbunden ist. Es ist jedoch auch möglich und in vielen Fällen zweckmäßig, eine Mehrzahl von Schweißpunkten vorzusehen. In letzterem Fall können die Schweißpunkte in vielen Fällen zweckmäßig zu einer sogenannten Punktnaht angeordnet sein. Unter einer Punktnaht ist eine Anordnung von mindestens drei Schweißpunkten in einer Reihe nebeneinander verstanden. Die Schweißpunkte einer Punktnaht können bspw. auch um den Schaft herum verteilt sein, also bspw. um seinen Umfang herum drei Schweißpunkte in vorzugsweise gleich großen Zentriwinkelmittenab­ ständen voneinander angeordnet sein.

Die Werkstoffe, aus denen das Mantelrohr und der Schaft bestehen, können gleich oder ungleich sein. Es kommen vorzugsweise Stahl, besonders zweckmäßig C-Stahl (Kohlenstoffstahl) oder CrNi-Stahl (Chrom­ nickelstahl), CuBe (Kupfer-Beryllium, auch Beryllium­ bronze genannt, vorzugsweise mit 1,7% oder 2% Beryllium), Bronze oder Messing infrage. Wenn Mantel­ rohr und Schaft aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, kommen insbesondere für das Mantelrohr Bronze, Messing, Chromnickelstahl oder Kupfer-Beryllium und für den Schaft Stahl oder Kupfer-Beryllium infrage oder für das Mantelrohr C-Stahl oder CrNi-Stahl und den Schaft CuBe infrage. Wenn für das Mantelrohr und den Schaft gleiche Werkstoffe vorgesehen sind, kann er vorzugsweise C-Stahl oder CrNi-Stahl oder CuBe sein.

Da die Schweißpunkte durch Schmelzen der entsprechen­ den Bereiche von Mantelrohr und Schaft entstehen, die sich wegen der Kleinheit der Schweißpunkte und der Kälte des Mantelrohres und des Schaftes mit Ab­ schalten des Schweißstrahles sehr rasch abkühlen, kön­ nen in dem Gefüge der den Schweißpunkt bildenden Schwei­ ße Vorgänge beim Abkühlen eintreten, die sie spröde machen, insbesondere Härten. Letzteres ist der Fall, wenn die Schweiße aus härtbarem Stahl besteht oder härtbaren Stahl in für das Härten beim Abkühlen aus­ reichendem Maße enthält. Die Schweiße kann dann härten und spröde werden. Diese Sprödigkeit der Schweiße verringert die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Mantelrohr und Schaft und kann auch den elektrischen Widerstand des Kontaktbolzens im Betrieb durch Rißbildung in nicht vorhersehbarer Weise erheblich vergrö­ ßern, was unerwünscht ist.

Es ist deshalb gemäß einer Weiterbildung der Erfin­ dung vorgesehen, die Sprödigkeit und Härte des Schweiß­ punktes zu verringern. Zu diesem Zweck ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Schaft und/oder das Mantelrohr, wenn er bzw. es zumindest im wesentlichen aus härtbarem Stahl be­ steht, vernickelt ist, und zwar mit Nickel in einer Schichtdicke, daß hierdurch die Sprödigkeit und Härte der Schweiße erheblich verringert wird. Wenn sowohl das Man­ telrohr als auch der Schaft vernickelt sind, ist es zweckmäßig, daß die Gesamtsumme dieser Nickelschicht mindestens 5 µm beträgt, also die Dicke der Nickel­ schicht auf jedem der beiden Teile z. B. mindestens je 2,5 µm beträgt. Wenn nur eines der beiden Teile vernickelt ist, beträgt die Schichtdicke dieser Ver­ nickelung zweckmäßig mindestens 5 µm. Eine solche Vernickelung ist auch zweckmäßig, wenn das Mantel­ rohr bzw. der Schaft aus Kupfer-Beryllium besteht, da hierdurch beim Laserschweißen die Absorption des Laserstrahles erhöht und die Streuung der Festigkeit der Schweißverbindung und des elektrischen Wider­ standes des Mantelrohres mit dem Schaft in der Se­ rienherstellung noch weiter verringert wird.

Besonders günstig für gute mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Mantelrohr und Schaft, ins­ besondere auch im Falle von Biegebeanspruchungen des Mantelrohres und Schaftes, ist es, wenn die Härte der Schweiße des Schweißpunktes maximal 700 HV (Vickers­ härte) beträgt. Dies kann durch die erwähnte Ver­ nickelung von Schaft und/oder Mantelrohr er­ reicht werden.

Für den Fall, daß die beim Verschweißen des Mantel­ rohres mit dem Schaft entstandene Schweiße aus härt­ barem Stahl besteht oder in solchem Ausmaße härtba­ ren Stahl enthält, daß sie bei dem nach Abschalten des Schweißstrahles erfolgenden raschen Abkühlen här­ tet und hierdurch spröde wird, kann mit besonderem Vorteil auch vorgesehen sein, daß das Mantelrohr mit Schaft nach dem Schweißen einer Anlassen der Schweiße bewirkenden thermischen Nachbehandlung zur Verringe­ rung der Härte und Sprödigkeit der Schweiße unterzogen wird. Insbesondere kann diese thermische Nachbe­ handlung so durchgeführt werden, daß die Härte der Schweiße nach dem Anlassen max. 700 HV beträgt. Die thermische Nachbehandlung kann, um Oberflächen­ veränderungen des Mantelrohres mit Schaft zu verhin­ dern, vorzugsweise im Vakuum oder unter Schutzgas er­ folgen. Die Anlaßtemperaturen und die Zeitdauer des Anlassens haben sich nach der Schweiße und der ge­ wünschten Abnahme ihrer Härte und Sprödigkeit zu rich­ ten und können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden. Im allgemeinen kann die Anlaßtemperatur meh­ rere 100°C, bspw. 250-650°C, betragen, jedoch auch höher oder niedriger liegen. Die Anlaßtemperatur kann bspw. ¹/₂ bis 2 Stunden auf das Mantelrohr mit Schaft einwirken und das anschließende Abkühlen hat langsam zu erfolgen. Durch das Anlassen verliert die Schweiße nicht nur an Härte, sondern auch an Sprödigkeit, so daß sie duktiler wird und nicht mehr zu nachteiliger Rißbildung neigt und so der elektrische Widerstand des Mantelrohres mit Schaft sich im Betrieb nicht nachträglich störend erhöhen kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schweißpunkt in einer Senke der Umfangsfläche des Mantelrohres beginnt. Hierdurch wird erreicht, daß er nicht über das Mantelrohr außerhalb der Senke nach außen übersteht oder weniger weit übersteht, was engere Anordnung der Federkontaktstifte der Kontaktier­ vorrichtung erlaubt, da sich benachbarte Federkontakt­ stifte nicht berühren dürfen, sondern voneinander elek­ trisch isoliert sein müssen. Die Senke kann auch dazu dienen, die Wandstärke des Mantelrohres am Schweiß­ punkt auf für ihn günstigere Werte zu verringern. Die Senke kann durch eine einen Innenwulst des Mantelrohres schaffende Einsen­ kung gebildet sein. Dieser Innenwulst kann dabei vorzugsweise in eine Vertiefung des Schaftes form­ schlüssig hineinragen und so zusätzlich zu der Schweißverbindung noch eine formschlüssige Verbin­ dung zwischen Mantelrohr und Schaft bilden. Dieser Innenwulst kann besonders zweckmäßig ein Ringwulst sein. Die Senke kann jedoch oft auch zweckmäßig ein im Durchmesser verringerter Endabschnitt des Mantel­ rohres sein.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß der Schaft in das Mantelrohr hineinragt, da hierdurch die Schweißver­ bindung besonders einfach und gut vorgenommen wer­ den kann und der Schaft überdies noch zusätzlichen Halt im Mantelrohr erhält. Es ist jedoch ggf. auch möglich, den Schaft an das Mantelrohr stumpf anzu­ setzen und mit dem Mantelrohr an der Stoßstelle mit­ tels mindestens einem Schweißpunkt zu verbinden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenan­ sicht eines Federkontaktstiftes einer nicht dargestellten Kontaktiervor­ richtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3-5 je einen teilweise geschnittenen Aus­ schnitt aus einem Mantelrohr mit Schaft eines nicht in weiteren Einzelheiten dargestellten Federkontaktstiftes.

Der in Fig. 1 und 2 in teilweise längsgeschnittener Seitenansicht dargestellte Federkontaktstift 10 besteht aus einem metallischen, zylindrischen Mantel­ rohr 15, an dem ein metallischer, massiver Schaft 12 als Anschlußende (Kontaktende) fest angeordnet ist, einer metallischen Druckfeder 16 und einer aus dem Kolben 9, der einstückig mit dem Kolben 9 verbundenen Kolbenstange 9′ und einem Kontaktkopf 11 bestehenden Kontaktnadel 13. Die aus dem Mantelrohr 15 und dem Schaft 12 bestehende Komponente 17 ist rotations­ symmetrisch. Die verdickte Spitze 11′ der Kontakt­ nadel 13 kann in vielen Fällen auch zweckmäßig nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein, bspw. mit Einsenkungen versehen sein, die besonders guten Kon­ takt mit der durch sie jeweils zwecks elektrischer Prüfung oder Messung zu kontaktierenden Stelle eines elektronischen Prüflinges, wie einer Leiterplatte oder dergl., ermöglichen. Der Kontaktkopf 11 kann ein gesondertes, auf der Kolbenstange 9′ befestigtes Teil sein oder einstückig mit der Kolbenstange 9′ sein. Oder die Kontaktnadel 13 kann auch ein nicht verdicktes freies Ende haben. Diese Kontaktnadel 13 wird durch die vorgespannte Fe­ der 16 belastet und diese Feder 16 drückt die Kontakt­ nadel 13 an die von ihrer Kontaktspitze 11′ jeweils zu kontaktierende Stelle eines strichpunktiert ange­ deuteten Prüflings 77, bspw. einer Leiterplatte, an.

Der gerade, massive Schaft 12 ist in das Mantelrohr 15 ein Stück eingesteckt und mit ihm sowohl durch zwei Schweißpunkte 14, 14′ als auch zusätzlich zur noch bes­ seren mechanischen Verbindung formschlüssig verbunden. Diese formschlüssige Verbindung ist hier dadurch her­ gestellt, indem in den Schaft 12 eine im Querschnitt trapezförmige Ringnut 30 eingedreht und das Mantelrohr 15 in diese Ringnut 30 eingebördelt ist. Diese hier­ durch erzeugte außenseitige Ringnut 31 des Mantelroh­ res 15 wird noch dazu benutzt, daß sie eine Senke bil­ det, in der der eine Schweißpunkt 14 beginnt. Dies des­ halb, damit der näherungsweise kugelkalottenförmige Schweißpunkt 14 nicht über die zu beiden Seiten der Ringnut befindlichen kreiszylindrischen Außenumfangs­ bereiche 32 des Mantelrohres 15 nach außen übersteht, so daß das Mantelrohr keinen über es nach außen vor­ springenden Vorsprung hat, wodurch die Abstände zwi­ schen in der Kontaktiervorrichtung benachbarten Kon­ taktfederstiften 10 minimal vorgesehen werden können.

Der Schweißpunkt 14 ist ein Überlapp-Schweißpunkt; der andere Schweißpunkt 14′ ist dagegen ein Eck-Schweißpunkt am rückwärtigen Stirnende des Mantelrohres 15.

Die beiden Schweißpunkte 14, 14′ können vorzugsweise mittels defokussierten Laserstrahlen oder Elektronen­ strahlen so hergestellt worden sein, daß jeder Schweiß­ punkt 14, 14′ maximal nur bis zur Längsmittelachse 20 des massiven Schaftes 12 reicht.

In diesem Ausführungsbeispiel ist bspw. die Eindringtiefe D _e des Schweißpunktes 14′ in den Schaft 12 kleiner D _c /3, wo D _c der Schaftdurchmesser am Schweißpunkt ist. Dabei kann vorzugs­ weise eine Begrenzung der Eindringtiefe D _e bei größeren Schaft­ durchmessern auf maximal 0,35 mm, vorzugsweise auf nur ca. 0,1 bis 0,2 mm vorgesehen sein. Hierdurch wird der elek­ trische Widerstand der Komponente 17 in der Serienher­ stellung besonders gut beherrschbar und kann auch be­ sonders klein gehalten werden, wobei bevorzugt die Ein­ dringtiefe D _e nur ca. 0,1 bis 0,2 mm betragen kann. Die breiten, flachen Schweißpunkte 14, 14′ lassen sich mittels eines defokussierten Schweißstrahles besonders günstig erzeu­ gen. Auch läßt sich die Streuung des elektrischen Wider­ standes der Komponente 17 bei ihrer Serienherstellung wesentlich niedriger halten, wenn die Schweißpunkte 14, 14′ nicht mittels fokussierten, sondern mittels defokus­ sierten Schweißstrahlen 21 erzeugt worden sind. Bei­ spiele defokussierter Schweißstrahlen 21 sind in Fig. 2 eingezeichnet. Der Schweißpunkt 14 ist mittels eines defokussierten, parallelen Schweißstrahles 21 erzeugt und der Schweißpunkt 14′ mittels eines von einem nicht zu sehenden Brennpunkt aus bis zur Auftreffstelle auf die Komponente 17 divergierenden Schweiß­ strahles 21. Der Brennpunkt eines fokussierten Schweißstrahles kann auch so gelegt werden, daß er im Abstand hinter der Komponente 17 beim Schweißen liegen würde, so daß die Schweißstelle im noch erheblich defokussierten Bereich des Schweiß­ strahles in Strahlrichtung stromaufwärts vor dessen Brennpunkt liegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Schaft 12 kreiszylindrisch und massiv. Er ist wieder in das Mantelrohr 15 ein Stück weit einge­ schoben, liegt jedoch an dessen Umfangswandung nur an zwei ringförmigen Bereichen an, die durch ring­ förmige konzentrische Sicken 31′ des Mantelrohres gebildet sind, indem hierdurch das Mantelrohr zwei Innenringwulste 34 aufweist, an denen der Schaft 12 anliegt. An einem dieser beiden Innenringwulste 34 ist der eine Schweißpunkt 14 als Überlapp-Schweiß­ punkt gebildet und der andere Schweißpunkt ist als Kehl-Schweißpunkt 14′ am rückwärtigen Stirnende des Mantelrohres 15 gebildet, wo dieser Schweiß­ punkt 14′ den Zwischenraum zwischen dem Mantelrohr 15 und dem Schaft 12 überbrückt. Indem der Über­ lapp-Schweißpunkt 14 am Boden der eine Außenringnut im Mantelrohr 15 bildenden Sicke 31′ beginnt, ragt er wieder nicht über die angrenzenden kreiszylindrischen Bereiche 32 maximalen Durchmessers des Mantelrohres 15 nach außen über. Der maximale Durchmesser D _a des Schweißpunktes 14 ist ferner größer als das 1,5fache seiner Tiefe D _t . Der hier­ durch erhaltene flache, breite Schweißpunkt 14 verringert die Streuung des elektrischen Widerstan­ des der Komponente 17 bei ihrer Serienherstellung weiter.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das rohr­ förmige Mantelrohr 15 an seinem den Schaft 12 auf­ nehmenden Endbereich 35 im Durchmesser verjüngt und bildet hier so eine Senke. Der Schaft 12 ist, wie dargestellt, in das Mantelrohr 15 eingesteckt und mit ihm mittels zwei Schweißpunkten 14, 14′ fest verbunden. Der eine Schweißpunkt 14 ist wiederum ein Überlapp-Schweißpunkt und der andere ein Eck- Schweißpunkt 14′. Diese Schweißpunkte 14, 14′ dringen nur etwa 0,1 bis 0,2 mm in den massiven Schaft 12 ein. Dieser im Durchmesser verringer­ te Abschnitt 35 des Mantelrohres 15 bildet wiederum eine Senke, die verhindert, daß der etwas über diesen Abschnitt 35 radial überstehende Schweiß­ punkt 14 über den angrenzenden größeren kreis­ zylindrischen Bereich 32 des Mantelrohres über­ stehen kann.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist wiederum das Mantelrohr 15 mit dem Schaft 12 durch einen Überlapp-Schweißpunkt 14 und einen Eck-Schweiß­ punkt 14′ verbunden, die in diesem Ausführungsbei­ spiel um 180° zueinander (bezogen auf die Schaftlängs­ mittelachse) winkelversetzt angeordnet sind. Zu­ sätzlich sind sie noch axial zueinander versetzt.

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2-4 sind dagegen die jeweils zwei Schweißpunkte 14, 14′ nur axial versetzt und nicht zueinander winkel­ versetzt angeordnet. Dies ist in der Herstellung einfacher. Die winkelversetzte Anordnung der bei­ den Schweißpunkte zueinander hat dagegen den Vor­ teil noch größerer mechanischer Festigkeit der Schweißverbindung bei Beanspruchung der Komponente 17 auf Biegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist das Mantelrohr 15 zur Bildung einer Senke endseitig verjüngt, was in diesem Ausführungsbeispiel durch Abdrehen des Mantelrohres 15 im Bereich 35′ be­ wirkt ist. Hierdurch stehen die Schweißpunkte 14, 14′ nicht über den angrenzenden Bereich 32 maximalen Durchmessers des Mantelrohres 15 nach außen über.

In allen Ausführungsbeispielen ist der Schaft 12 massiv. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Schaft nicht massiv ist, bspw. ein dünnes Rohr. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß der Schaft zumindest in dem den oder die Schweißpunkte auf­ weisenden Längsabschnitt massiv ist, da er hier­ durch im Bereich des oder der Schweißpunkte bei gegebenem Außendurchmesser in diesem Bereich opti­ mal viel beim Schweißen nicht aufgeschmolzenen Werkstoff enthält.

Der Schaft 12 bildet jeweils das sogenannte Anschluß- oder Kontaktende des betreffenden Federkontaktstiftes, welches also dem Anschluß eines zu einem Auswerfer oder dergl. weiterführenden elektrischen Leiters dient, der bspw. mittels einer Steckerbuchse auf das über das Mantelrohr überstehende zylindrische Ende des Schaftes aufgesteckt werden kann oder angelötet oder angeklemmt werden kann oder dergl. Oder der Schaft kann in eine fest an der Kontaktiervorrichtung angeordnete metallische Steckerbuchse eingesteckt werden oder dergl.

Die Wandstärke des Mantelrohres 15 kann am vorgesehenen Schweißpunkt, insbesondere an einem vorgesehenen Überlapp-Schweißpunkt, zweckmäßig sehr klein sein, vorzugsweise maximal 0,4 mm, besonders zweckmäßig ungefähr 0,1 bis 0,2 mm betragen. Hierdurch lassen sich beim Schweißen mit defokussierten Strahlen 21 besonders enge Toleranzen der Schweißpunkte einhalten, was sich auch auf noch geringere Streuung des elektrischen Widerstandes der Komponente 17 in der Serienherstellung günstig auswirkt.

Ferner ist es für geringe Streuung des elektrischen Widerstandes der Komponente 17 und hohe mechanische Festigkeit der Schweißverbindung besonders günstig, wenn der Schweißpunkt flach und breit ist. Wenn der Schweißpunkt ein Überlapp-Schweißpunkt ist, kann hierzu zweckmäßig sein größter Durchmesser D _a mindestens das 1,5fache, vorzugsweise das 2- bis 4fache, seiner Tiefe D _t im Bauelement betragen.

Claims (28)

1. Federkontaktstift für eine dem elektrischen Prüfen oder Messen von Leiterplatten oder dergl. dienende Kontaktiervorrichtung, welcher Federkontaktstift ein metallisches Mantelrohr auf­ weist, in welchem eine metallische, durch eine Druckfeder axial federbelastete Kontaktnadel axial geradegeführt ist, wobei am rückwärtigen Endbereich des Mantelrohres ein metallischer Schaft befestigt ist, der dem elektrischen An­ schluß des Federkontaktstiftes dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) mit dem Mantelrohr (15) durch mindestens einen Schweißpunkt (14) verbunden ist, der durch Schmelzen der betreffenden Bereiche des Schaftes und des Mantelrohres entstanden ist, wobei der Schaft, bezogen auf seinen Zustand vor dem Schweißen, am vorgesehenen Schweißpunkt einen Durchmesser von maximal 3 mm hat.

2. Federkontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (12) in das Mantelrohr (15) hineinragt und mindestens ein Schweißpunkt (14) ein Überlappschweißpunkt ist.

3. Federkontaktstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schweißpunkt (14) ein Kehl- oder Eck-Schweißpunkt ist.

4. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Schweißpunktes (14) im Schaft (12) maximal bis zur Längsmittelachse (20) des Schaftes reicht.

5. Federkontaktstift nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eindringtiefe (D _e ) des Schweiß­ punktes (14) in den Schaft (12) maximal D _c /3, wo D _c der vor dem Schweißen vorliegende Durchmesser des Schaftes an dem betreffenden Querschnitt des Schaftes ist, gemessen in Richtung der Tiefe des Schweißpunktes beträgt, jedoch höchstens 0,35 mm.

6. Federkontaktstift nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißpunkt (14) in einer Senke (31, 35) der Umfangsfläche des Mantelrohres (15) beginnt, wobei vorzugsweise die Senke (31, 31′) des Mantelrohres durch eine einen Innenwulst (71) des Mantelrohres (15) schaffende Einsenkung gebildet ist.

7. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft, bezogen auf seinen Zustand vor dem Schweißen, am vor­ gesehenen Schweißpunkt einen Durchmesser von 0,6 bis 1,6 mm hat.

8. Federkontaktstift nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenwulst des Mantelrohres (15) in eine Vertiefung des Schaftes (12) formschlüssig hinein­ ragt.

9. Federkontaktstift nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenwulst des Mantelrohres ein Ringwulst ist.

10. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser des Schweißpunktes (14), gemessen in Rich­ tung der Längsachse (20) des Schaftes (12), größer ist als der halbe Außendurchmesser des Mantelrohres (15) am Schweißpunkt.

11. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Schweißpunkt (14) vorgesehen ist.

12. Federkontaktstift nach einem der Ansprüche 1-10, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Schweiß­ punkten (14) vorgesehen sind.

13. Federkontaktstift nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Schweißpunkte (14) in Richtung der Längsachse des Schaftes (12) zueinander versetzt angeordnet sind, vorzugsweise um mind. 0,4 mm.

14. Federkontaktstift nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß insgesamt zwei Schweißpunkte (14) vor­ gesehen sind, deren Mitten, bezogen auf den Umfang des Mantelrohres, um ungefähr 180° zueinander winkelver­ setzt angeordnet sind.

15. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) und/oder das Mantelrohr (15) zumindest im wesentlichen aus härtbarem Stahl oder Kupfer-Beryllium besteht.

16. Federkontaktstift nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (12) und/oder das Mantelrohr (15) vernickelt sind, wobei vorzugsweise die Gesamt­ schichtdicke der Vernickelung bzw. Vernickelungen min­ destens 5 µm beträgt.

17. Federkontaktstift nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein C-Stahl oder Chrom­ nickelstahl ist.

18. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) oder das Mantelrohr (15) aus Bronze oder Messing be­ steht.

19. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der Schweiße des Schweißpunktes (14) maximal 700 HV be­ trägt.

20. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißpunkt ein Überlapp-Schweißpunkt ist und daß der größte Durch­ messer (D _a ) dieses Überlapp-Schweißpunktes (14) minde­ stens das 1,5fache, vorzugsweise das 2- bis 4fache seiner Tiefe (D _t ) in der aus Mantelrohr (15) und Schaft (12) bestehenden Komponente (17) beträgt.

21. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe (D _e ) des Schweißpunktes in den Schaft (12) ungefähr 0,1-0,2 mm beträgt.

22. Federkontaktstift nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine aus Mantel­ rohr und Schaft bestehende Komponente (17) mindestens zum Teil aus härtbarem Stahl besteht und daß die Schwei­ ße seines mindestens einen Schweißpunktes gehärtet und angelassen ist.

23. Verfahren zur Herstellung eines Federkontaktstiftes nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr und/oder der Schaft aus Stahl besteht oder in solchem Ausmaß Stahl enthält, daß die beim Schweißen entstehende Schweiße infolge ihrer ra­ schen Abkühlung härtet und daß das Mantelrohr mit Schaft einer Anlassen der Schweiße bewirkenden thermischen Nachbehandlung zur Verringerung der Härte und Sprödigkeit der Schweiße unterzogen wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen im Vakuum oder unter Schutzgas erfolgt.

25. Verfahren zur Herstellung eines Federkontaktstiftes nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Schweißpunkt seiner aus Man­ telrohr und Schaft bestehenden Komponente durch La­ serstrahlschweißen hergestellt wird.

26. Verfahren zur Herstellung eines Federkontaktstiftes nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Schweißpunkt seiner aus Man­ telrohr und Schaft bestehenden Komponente durch Elek­ tronenstrahlschweißen hergestellt wird.

27. Verfahren zur Herstellung eines Federkontaktstiftes nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Schweißpunkt seiner aus Man­ telrohr und Schaft bestehenden Komponente durch Mikroplasmaschweißen hergestellt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schweißen mittels eines de­ fokussierten Schweißstrahles erfolgt.