DE4007018C2 - Elektrische Verbindungsfeder für gedruckte Schaltungen, Verbindungsanordnung mit solchen Verbindungsfedern sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsfeder für gedruckte Schaltungen, die die elektrische Verbindung von Punkten der gedruckten Schaltung mit äußeren Leiterelementen, z. B. Kontakten von Schaltern, und gleichzeitig die Halterung der gedruckten Schaltung ermöglicht.

Es sind bereits als Federn ausgebildete Verbindungselemente für gedruckte Schaltungen bekannt, die zur Herstellung einer Ver­ bindungsanordnung in mehr oder weniger großer Anzahl auf einem gemeinsamen Isolierstoffträger, z. B. in Form eines Gitters, montierbar sind, wie dies beispielsweise in FR-PS 2 525 065 beschrieben ist. Eine solche Verbindungsanordnung eignet sich insbesondere zur Herstellung von elektrischen Mehrfachverbin­ dungen in einer Programmiereinrichtung für die Steuerung eines Haushaltsgeräts, z. B. einer Waschmaschine oder eines Geschirr­ spülers.

Die herkömmlichen Verbindungsfedern haben einen im wesentli­ chen rechteckig ausgebildeten Teil, der mit einem leitenden Abschnitt auf der gedruckten Schaltung verlötet werden kann.

Bei einer bekannten Verbindungsanordnung der oben beschriebenen Art, bei der Verbindungsfedern in einem Gitter angeordnet sind, braucht man die nicht verwendeten Federn nicht zu montieren. Die tatsächlich benutzten Verbindungsfedern benötigen wegen ihrer Rechteckform große Abschnitte auf der gedruckten Schal­ tung. Daraus ergeben sich für die gedruckte Schaltung selbst Probleme bezüglich des Verlaufs der Leiterbahnen und bezüglich der elektrischen Isolation.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und eine verbesserte elektrische Verbindungsfeder für gedruckte Schaltungen zur Verfügung zu stellen, deren spezielle Formge­ bung es ermöglicht,

• - die elektrisch nicht angeschlossenen Federn an ihrem Platz zu belassen und ihnen dabei eine mechanische und/oder elektri­ sche Funktion zuzuordnen,
• - eine Höhenpositionierung der gedruckten Schaltung vorzuneh­ men,
• - die Verbindungsabschnitte auf der gedruckten Schaltung zu verkleinern und in einem solchen Abstand anzuordnen, daß für den Durchtritt der Leiterbahnen mehr Platz zur Verfügung steht und/oder ohne Vergrößerung der Abmessungen der Schal­ tung die Isolationsabstände zu vergrößern,
• - die Federn einfach und in standardisierter Weise industriell herzustellen und solche Federn enthaltende Verbindungsanord­ nungen zu montieren mit der Möglichkeit, die einzelnen Federn und die Verbindungsanordnungen in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall in einfacher Weise individuell zu gestalten.

Zu diesem Zweck ist die elektrische Verbindungsfeder für ge­ druckte Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem der gedruckten Schaltung zugekehrten Teil zwei zueinander par­ allele und in derselben Ebene liegende, abtrennbare seitliche Spitzen aufweist, die mit einem leitenden Abschnitt der ge­ druckten Schaltung verlötet werden können, falls sie nicht ab­ getrennt werden, und daß zwischen den beiden seitlichen Spitzen ein ebenfalls abtrennbarer zentraler Stützlappen vorgesehen ist, der in derselben Ebene liegt wie die beiden seitlichen Spitzen und dessen Höhe kleiner ist als die Höhe der seitlichen Spitzen, wobei der zentrale Stützlappen zur Anlage gegen eine Seite der gedruckten Schaltung bestimmt ist, falls er nicht abgetrennt wird.

Die beiden seitlichen Spitzen und der zentrale Lappen liegen vorteilhafterweise innerhalb einer rechtwinkligen Begrenzungs­ linie mit abgeschrägten Ecken, die der Kontur einer herkömmli­ chen Verbindungsfeder entspricht.

So läßt sich die erfindungsgemäße Verbindungsfeder durch einen einfachen Trennschnitt aus einer Feder herkömmlicher Form her­ stellen, wobei außer einer Abwinklung kein weiterer Arbeitsvor­ gang erforderlich ist. Sie läßt sich mit Hilfe aller bekannten Automaten montieren, wie sie zur Montage herkömmlicher Verbin­ dungsfedern eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Verbindungsfeder besitzt zwei seitliche Spitzen und einen zentralen Lappen, die beliebig abgetrennt werden können, wodurch sich verschiedene Konfigurationen erge­ ben, wie beispielsweise:

• - Falls keines der Elemente abgetrennt ist, können die beiden seitlichen Spitzen mit der gedruckten Schaltung verlötet werden, während der Spitzen Lappen die gedruckte Schaltung abstützen kann.
• - Durch Abtrennen einer der Spitzen läßt sich mit der nicht abgetrennten Spitze eine elektrische Verbindung mit der gedruckten Schaltung herstellen, wobei auf sowie unter der gedruckten Schaltung zusätzlicher Platz gewonnen wird.
• - Durch Abtrennen beider seitlicher Spitzen und des zentralen Lappens einer Feder, die für die gedruckte Schaltung nicht verwendet wird, kann man die Feder an ihrer Position belassen und sie gegebenenfalls für eine andere Funktion benutzen.

Die Erfindung hat ferner eine Verbindungsanordnung für gedruck­ te Schaltungen mit Verbindungsfedern der oben beschriebenen Art zum Gegenstand, bei der die Verbindungsfedern in Reihen ange­ ordnet und auf einem gitterförmigen Isolierstoffträger derart montiert sind, daß ihre seitlichen Spitzen und ihre zentralen Stützlappen alle auf einer Seite des Isolierstoffträgers lie­ gen, wobei daß jede Verbindungsfeder der Verbindungsanordnung dadurch individualisiert ist, daß wenigstens eine seitliche Spitze oder ihr zentraler Stützlappen oder keines dieser Elemente abgetrennt ist.

Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung der vorangehend beschriebenen Art. Dieses Verfahren besteht darin, daß auf dem gitterförmigen Isolierstoffträger Verbindungsfedern montiert werden, die noch ihre beiden seitlichen Spitzen und ihre zentralen Stützlappen besitzen, daß dann entsprechend der gewünschten Konfiguration seitliche Spitzen und zentrale Stütz­ lappen abgetrennt werden, wobei dieser Trennvorgang für mehrere Verbindungsfedern oder aber alle Verbindungsfedern gleichzeitig durchgeführt wird.

Eine solche Verbindungsanordnung läßt sich somit in einfacher Weise rasch und automatisch herstellen, vorzugsweise mit einem Schneidwerkzeug, das den mit den nicht abgetrennten Federn ausgestatteten Träger aufnimmt und wenigstens einen individuel­ len Scherschieber aufweist, der in Richtung wenigstens einer Reihe von Verbindungsfedern derart bewegbar ist, daß er bei seiner Translationsbewegung die zu entfernenden seitlichen Spitzen und/oder die zentralen Lappen dieser Reihe von Federn gleichzeitig abtrennt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Verdeutlichung ihrer Merkmale und Vorteile seien im folgenden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Verbindungsfeder und der Verbindungsanordnung beschrieben und das Verfahren zu ihrer Herstellung erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht einer Verbindungsfeder für gedruckte Schaltungen gemäß der Erfindung mit ver­ gleichender Darstellung der Form einer herkömmli­ chen Feder,

Fig. 2 bis 7 zeigen Ansichten verschiedener möglicher Formen der Verbindungsfeder, die sich durch Abtrennen wenigstens einer der seitlichen Spitzen und/oder des zentralen Lappens herstellen lassen,

Fig. 8 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Verbindungsanordnung gemäß der Erfindung zusammen mit der Darstellung eines Beispiels eines Schiebers für das Abtrennen einer Reihe von Verbindungsfedern,

Fig. 9 zeigt in einem Schnitt längs der Linie IX-IX von Fig. 10 ein Werkzeug zum Beschneiden der Federn einer Verbindungsanordnung,

Fig. 10 zeigt in einem Schnitt längs der Linie X-X von Fig. 9 eine andere Ansicht des Werkzeugs,

Fig. 11 zeigt eine geschnittene Teilansicht einer Verbin­ dungsanordnung und einer mit dieser verbundenen gedruckten Schaltung mit einer speziellen Konfigu­ ration der Verbindungsfedern,

Fig. 12, 13 und 14 zeigen weitere mögliche Konfigurationen der Verbindungsfedern und der entsprechenden Teile der gedruckten Schaltung in Schnittansichten, die Fig. 11 entsprechen,

Fig. 15 zeigt in einer den vorangehenden Figuren ähnlichen geschnittenen Darstellung die Verwendung einer Feder, bei der die beiden Spitzen und der zentrale Lappen abgetrennt sind.

Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich die erfindungsgemäße Verbin­ dungsfeder, die insgesamt mit 1 bezeichnet ist, im wesentlichen in einer Ebene. Sie besteht aus einem relativ breiten vollen Sockel 2, unter dem ein abgewinkelter Teil 3 ausgebildet sein kann, der einen Kontakt 4 für einen Schalter trägt, der bei­ spielsweise zu einer Programmiereinrichtung für ein Haushalts­ gerät gehört. Auf der dem abgewinkelten Teil 3 entgegengesetz­ ten verlängert sich der Sockel 2 der Feder 1 zumindest anfäng­ lich in zwei seitlichen Spitzen 5 und 6 und einem zentralen Lappen 7.

Die beiden seitlichen Spitzen 5 und 6, die in Verlängerung der beiden Seiten des Sockels 2 liegen, haben eine Höhe H und laufen in ihren freien Endbereichen in geneigten Rändern 8 aus. Diese beiden seitlichen Spitzen 5 und 6 sind für die elektri­ sche Verbindung mit einer gedruckten Schaltung vorgesehen, die weiter unten näher erläutert wird.

Der zwischen den beiden seitlichen Spitzen 5 und 6 liegende zentrale Lappen 7 hat eine Höhe h, die kleiner ist als die Höhe H der beiden seitlichen Spitzen 5 und 6. Der zentrale Lappen 7 dient zur Abstützung der Unterseite der gedruckten Schaltung.

Der in Fig. 1 eingezeichnete Linienzug 10 entspricht der Kontur einer herkömmlichen Verbindungsfeder und läßt erkennen, daß diese Kontur die Einhüllende darstellt, in die sich die erfin­ dungsgemäße Verbindungsfeder 1 einschreiben läßt.

Die Verbindungsfeder 1 besteht aus elektrisch leitenden Metallen oder Legierungen, die sich durch Abscheren schneiden lassen. Es ist vorgesehen, daß wenigstens eine der seitlichen Spitzen 5 und 6 und/oder der zentrale Lappen 7 abgeschnitten oder belassen werden können, so daß man die in Fig. 2 bis 7 gezeigten unterschiedlichen Konfigurationen erhält.

• - Fig. 2: Die Verbindungsfeder 1 bleibt vollständig, die beiden seitlichen Spitzen 5 und 6 und der zentrale Lappen 7 werden belassen.
• - Fig. 3: Die beiden seitlichen Spitzen 5 und 6 und der zentra­ le Lappen 7 sind abgetrennt.
• - Fig. 4: Nur die rechte Spitze ist abgetrennt, während die linke Spitze 5 und der zentrale Lappen 7 noch vorhan­ den sind.
• - Fig. 5: Nur die linke Spitze ist abgetrennt, während die rechte Spitze 6 und der zentrale Lappen 7 noch vor­ handen sind.
• - Fig. 6: Die linke Spitze und der zentrale Lappen sind abge­ trennt, so daß nur noch die rechte Spitze 6 vorhanden ist.
• - Fig. 7: Hier sind umgekehrt die rechte Spitze und der zentra­ le Lappen abgetrennt, während die linke Spitze 5 noch vorhanden ist.

Verbindungsfedern 1 mit den vorangehend beschriebenen Konfigu­ rationen sowie gegebenenfalls herkömliche Verbindungsfedern 10 werden zu Verbindungsanordnungen zusammengefaßt, wie sie in Fig. 8 und den folgenden Figuren dargestellt sind. In einer solchen Verbindungsanordnung sind die Federn 1 oder 10 in longitudinalen und transversalen Reihen angeordnet. Sie dringen durch Schlitze, die in einem gitterförmigen Isolierstoffträger 11 ausgebildet sind, in dem in geeigneter Weise geschnittene Metallteile 12 eingebettet sein können, die eine elektrische Verbindung zwischen bestimmten Federn 1 und 10 herstellen. Die unteren abgewinkelten Teile 3 der Federn 1 oder 10 sind alle zu derselben Seite des Isolierstoffträgers 11 gerichtet. Die Sockel 2 der Federn 1 oder 10 können an dem Gehäuse 13 der Programmiereinrichtung vernietet sein, für die das betreffende Verbindungsanordnung bestimmt ist. Bei den erfindungsgemäßen Verbindungsfedern 1 sind die seitlichen Spitzen 5 und 6 und die zentralen Stützlappen 7 zu der dem Gehäuse 13 entgegenge­ setzten Seite des Isolierstoffträgers 11 gerichtet.

Zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung montiert man zunächst an dem Isolierstoffträger 11 Verbindungsfedern 1, die noch ihre vollständige Ausgangsform, d. h. noch alle seitlichen Spitzen 5 und 6 und zentral Stützlappen 7 haben. Erst danach trennt man diejenigen seitlichen Spitzen und zentralen Lappen ab, die entfernt werden müssen, um die für die Federn gewünsch­ te Gesamtkonfiguration zu erhalten, wie sie beispielsweise in Fig. 8 dargestellt ist.

Zu diesem Zweck bedient man sich eines in Fig. 8 teilweise und in Fig. 9 und 10 vollständiger dargestellten Spezialwerkzeugs. Dieses Werkzeug besitzt eine obere feste Platte 14 mit Öffnun­ gen 15, deren Anordnung derjenigen der abzutrennenden Feder 1 entspricht, ferner eine untere Fußplatte 16 und wenigstens einen Schieber 17, der in Richtung des Pfeiles F verschiebbar ist und auf der Fußplatte 16 geführt wird.

Der Schieber 17 ermöglicht das individuelle Beschneiden zumin­ dest der zu einer Reihe gehörenden Verbindungsfedern 1. Er ist zu diesem Zweck in Richtung dieser Reihe von Federn 1 bewegbar. Geeignet geformte Öffnungen 18 in dem Schieber 17 bestimmen die Schneidkanten, die bei der Bewegung des Schiebers 17 in Rich­ tung des Pfeiles F ein Abtrennen wenigstens einer der seitli­ chen Spitzen 5 und 6 und/oder des zentralen Lappens 7 oder keines dieser Elemente an den Federn 1 der betreffenden Reihe ermöglichen. Man erkennt, daß ein ähnlicher, jedoch breiterer Schieber das gleichzeitige Beschneiden der Verbindungsfedern 1 von mehreren benachbarten Reihen, oder sogar in einem einzigen Arbeitsgang aller Federn der herzustellenden Verbindungsfeder ermöglichen würde.

Fig. 11 bis 15 zeigen verschiedene Anwendungsmöglichkeiten der vorangehend beschriebenen Verbindungsfedern 1 und der Verbin­ dungsanordnung, wobei die mit den Federn verbundene gedruckte Schaltung 19 teilweise dargestellt ist.

So zeigt Fig. 11 zwei einander benachbarte Verbindungsfedern 1, die in ihrer vollständigen Form verwendet werden. Die beiden seitlichen Spitzen 5 und 6 der Federn 1 sind auf leitende Ab­ schnitte 20 der Oberseite der gedruckten Schaltung 19 gelötet, während die zentralen Lappen 7 der Feder 1 an der Unterseite der gedruckten Schaltung 19 anliegen und diese abstützen. Der freie Raum zwischen den beiden Verbindungsfedern 1 ist hier relativ klein. Er ermöglicht z. B. den Durchtritt einer Leiter­ bahn 21 zwischen den leitenden Verbindungsabschnitten 20 und die Unterbringung eines elektrischen Bauteils 22 unter der gedruckten Schaltung 19.

Bei dem Beispiel von Fig. 12 sind die rechten Spitzen und die zentralen Lappen der beiden Federn 1, abgetrennt. Die Federn sind nur durch die linken Spitzen 5 mit der gedruckten Schal­ tung 19 verbunden. Diese Konfiguration erlaubt den Durchtritt einer zusätzlichen Leiterbahn 23 zwischen den leitenden Verbin­ dungsabschnitten 20 der gedruckten Schaltung 19. Sie erlaubt außerdem die Unterbringung eines zusätzlichen elektrischen Bauteils unter der gedruckten Schaltung 19. Wenn diese Konfi­ guration am Rand der gedruckten Schaltung 19 eingesetzt wird, erlaubt sie außerdem, wie in Fig. 12 ebenfalls gezeigt, das platzsparende Anbringen von zangenartigen Kantenverbindern 25.

Im Beispiel von Fig. 13 sind die rechte Spitze der linken Feder 1 und die linke Spitze der rechten Feder 1 sowie die zentralen Lappen beider Federn abgetrennt. Die beiden Federn 1 sind mit­ hin nur durch die linke Spitze 5 der rechten Feder und die rechte Spitze 6 der linken Feder mit der gedruckten Schaltung 19 verbunden. Somit ergibt sich zwischen den beiden Verbin­ dungsfedern 1 ein großer freier Raum, der beispielsweise den Durchtritt von vier Leiterbahnen 26 zwischen den leitenden Verbindungsabschnitten 20 auf der Oberseite der gedruckten Schaltung 19 und die Unterbringung von vier Bauteilen 27 unter der gedruckten Schaltung 19 erlaubt.

Fig. 14, die mit Fig. 12 eng verwandt ist, zeigt die Kombina­ tion einer unverändert gelassenen Verbindungsfeder 1 und einer benachbarten Feder 1, bei der die rechte Spitze und der zentra­ le Lappen abgetrennt sind. Die gedruckte Schaltung 19 kann sich hier also auf dem zentralen Lappen 7 einer der beiden Federn 1 abstützen.

Fig. 15 schließlich zeigt drei benachbarte Verbindungsfedern 1, von denen die außen liegenden mit der gedruckten Schaltung 19 durch eine seitliche Spitze 5 oder 6 verbunden sind, während bei der mittleren Feder 1 sowohl die beiden seitlichen Spitzen als auch der zentrale Lappen abgetrennt sind. Diese Figur ver­ anschaulicht eine Einsatzmöglichkeit einer in dieser Weise be­ schnittenen Feder 1: Diese Feder 1 ist über ein in dem Isolier­ stoffträger 1 eingebettetes Metallteil 12 mit wenigstens einer anderen Feder elektrisch verbunden und wirkt als elektrischer Kontakt für einen Schalter 28, der in dem Gehäuse 13 der Pro­ grammiereinrichtung angeordnet ist, wobei dieser Schalter 18 über eine (nicht dargestellte) Nocke betätigbar ist.

Die vorangehend beschriebenen Konfigurationen stellen lediglich Beispiele für die vielfältigen und unterschiedlichen Einsatz­ möglichkeiten dar. Unter diesen Möglichkeiten seien insbesonde­ re erwähnt:

• - Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsfedern 1 bei einer doppelseitigen gedruckten Schaltung,
• - Anpassung der Feder an zwei übereinander angeordnete gedruck­ te Schaltungen, indem seitliche Spitzen unterschiedlicher Höhe vorgesehen werden,
• - Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsfedern 1 in Kom­ bination mit herkömmlichen Federn, wobei letztere sich wegen ihres größeren Querschnitt für stärkere Ströme eignen.

Claims (7)

1. Elektrische Verbindungsfeder für gedruckte Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem der gedruckten Schal­ tung (19) zugekehrten Teil zwei zueinander paralelle und in derselben Ebene liegende, abtrennbare seitliche Spitzen (5, 6) aufweist, die mit einem leitenden Abschnitt (20) der gedruckten Schaltung (19) verlötet werden können, falls sie nicht abge­ trennt werden, und daß zwischen den beiden seitlichen Spitzen (5, 6) ein ebenfalls abtrennbarer zentraler Stützlappen (7) vorgesehen ist, der in derselben Ebene liegt wie die beiden seitlichen Spitzen (5, 6) und dessen Höhe (h) kleiner ist als die Höhe (H) der seitlichen Spitzen (5, 6), wobei der zentrale Stützlappen (7) zur Anlage gegen eine Seite der gedruckten Schaltung (19) bestimmt ist, falls er nicht abgetrennt wird.

2. Elektrische Verbindungsfeder für gedruckte Schaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre beiden seitlichen Spitzen (5, 6) und ihr zentraler Lappen (7) innerhalb einer rechtwinkligen Begrenzungslinie (10) mit abgeschrägten Ecken (8) liegen, die der Kontur einer herkömmlichen Verbindungsfeder entspricht.

3. Verbindungsanordnung für gedruckte Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verbindungsfedern (1) nach Anspruch 1 oder 2 aufweist, die in Reihen angeordnet und auf einem gitter­ förmigen Isolierstoffträger (11) derart montiert sind, daß ihre seitlichen Spitzen (5, 6) und ihre zentralen Stützlappen (7) alle auf einer Seite des Isolierstoffträgers (11) liegen und daß jede Verbindungsfeder (1) dieser Verbindungsanordnung dadurch individualisiert ist, daß wenigstens eine seitliche Spitze (5, 6) oder ihr zentraler Stützlappen (7) oder keines dieser Elemente abgetrennt ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung für gedruckte Schaltungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem gitterförmigen Isolierstoffträger (11) Verbin­ dungsfedern (1) montiert werden, die noch ihre beiden seitli­ chen Spitzen (5, 6) und ihre zentralen Stützlappen (7) besitzen, daß dann entsprechend der gewünschten Konfiguration seitliche Spitzen (5, 6) und zentrale Stützlappen (7) abgetrennt werden, wobei dieser Trennvorgang für mehrere Verbindungsfedern (1) oder aber alle Verbindungsfedern gleichzeitig durchgeführt wird.

5. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es wenigstens einen individuellen Scherschieber (17) aufweist, der in Richtung (Pfeil F) wenigstens einer Reihe von Verbindungsfedern (1) derart bewegbar ist, daß er bei sei­ ner Translationsbewegung die zu entfernenden seitlichen Spitzen (5, 6) und/oder die zentralen Lappen (7) dieser Reihe von Federn (1) gleichzeitig abtrennt.

6. Anwendung der Verbindungsanordnung für gedruckte Schaltun­ gen nach Anspruch 3 bei einer Programmiereinrichtung für ein Haushaltsgerät, wobei die Sockel (2) der Verbindungsfedern (1) dieser Verbindungsanordnung an dem Gehäuse (13) der Verbin­ dungsanordnung vernietet sind, während die seitlichen Spitzen (5, 6) und die zentralen Stützlappen (7) der Federn (1) auf der dem Gehäuse (13) entgegengesetzten Seite des Isolierstoffträ­ gers (11) liegen.

7. Anwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung wenigstens eine Verbindungsfeder (1) aufweist, bei der die beiden seitlichen Spitzen (5, 6) und der zentrale Lappen (7) abgetrennt sind, und daß diese Feder (1) als elektrischer Gegenkontakt eines in dem Gehäuse (13) der Programmiereinrichtung angeordneten Schalters (28) dient.