HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat für
eine elektrische Schaltung bzw. einen elektrischen
Schaltkreis, wobei das Substrat einen an ihm angebrachten
metallischen Anschluss aufweist.
Beschreibung der verwandten Technik
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In dem US-Patent Nr. 4.017.143 ist ein metallischer Anschluss
gezeigt, der in ein kreisförmiges Einbau- bzw. Einsetzloch
bzw. -öffnung eines Schaltungs- bzw. Schaltkreissubstrats
eingeführt bzw. eingesetzt ist, um den metallischen Anschluss
in Kontakt mit einer Kontaktregion einer gedruckten Schaltung
zu bringen, wobei diese Kontaktregion an der Innenfläche des
Einbaulochs gebildet ist. Der metallische Anschluss hat im
Querschnitt eine C-Form, wobei sich ein Schlitz in eine
Richtung erstreckt, in welche der Anschluss in das Einbauloch
eingesetzt wird, um es dem metallischen Anschluss zu
erlauben, sich in seiner radialen (quer verlaufenden)
Richtung elastisch zu verformen, so dass der metallische
Anschluss elastischen Kontakt mit der Kontaktregion ergibt
bzw. bildet. Der Außendurchmesser des zylindrischen,
metallischen Anschlusses ist axial (d. h. in der
Einsetzrichtung des metallischen Anschlusses) einheitlich
bzw. gleichmäßig, wo er die Innenfläche des Einbaulochs
berührt. Daher ergibt bzw. bildet in dem normal eingebauten
Zustand der metallische Anschluss einen Fläche-zu-Fläche-
Kontakt mit der Kontaktregion. Wenn jedoch der metallische
Anschluss in Bezug auf die Achse des Einbaulochs geneigt bzw.
schräggestellt ist, trennt sich die Außenfläche des
metallischen Anschlusses von der Innenfläche des Einbaulochs
und ergibt bzw. bildet einen Punkt- bzw. punktförmigen
Kontakt mit den Rändern des Substrats an den Öffnungen des
Einbaulochs. Daher kann es zwischen dem metallischen
Anschluss und der Kontaktregion an der Innenfläche des
Einbauloches zu einem fehlerhaften Kontakt kommen.
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Die EP-A-0 528 108 offenbart ein für eine gedruckte Schaltung
vorgesehenes Kontaktsystem, welches einen im wesentlichen
konischen bzw. sich verjüngenden, geschlitzten Ansatz bzw.
Hülse bzw. Buchse ("socket") aufweist, die aus einem
leitfähigen Federmaterial hergestellt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein für eine
elektrische Schaltung bzw. einen elektrischen Schaltkreis
vorgesehenes Substrat mit einem metallischen Anschluss zu
schaffen, der dazu befähigt ist, die beabsichtigte bzw.
vorgesehene elektrische Verbindung aufrechtzuerhalten, selbst
wenn der metallische Anschluss in Bezug auf die Achse eines
Einbaulochs geneigt bzw. schräggestellt ist.
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Entsprechend der Erfindung ist ein Substrat für eine
elektrische Schaltung bzw. einen elektrischen Schaltkreis
vorgesehen, wobei das Substrat ein Kontaktfenster bzw.
Kontaktloch aufweist, in das ein metallischer Anschluss
eingesetzt ist, der einen elektrischen Kontakt mit einer
Innenfläche des Kontaktlochs ergibt bzw. bildet, wobei der
metallische Anschluss einen Einsetzbereich mit einer
elastisch verformbaren, äußeren Wand aufweist, die einen
mittleren Hohlraum mit einem Schlitz definiert, der sich
entlang der äußeren Wand in der Einsetzrichtung des
Anschlusses erstreckt und es dem Anschluss erlaubt, sich in
der Querrichtung einzuengen bzw. einzuschnüren, und wobei der
Einsetzbereich einen verjüngten bzw. sich verjüngenden bzw.
konischen Teil aufweist, der einen weitesten Bereich des
metallischen Anschlusses innerhalb des Kontaktloches ergibt
und der in der Einsetzrichtung gleichmäßig enger wird. Die
Außenumfangsfläche des verjüngten Teils stützt sich an bzw.
bei dem weitesten Bereich nachgiebig federnd bzw.
rückstellfähig an der Innenfläche des Kontaktlochs entlang
einer linearen Kontaktregion ab, so dass der metallische
Anschluss in Bezug auf die Achse des Kontaktlochs
schrägstellbar bzw. neigbar ist, während eine lineare
Kontaktregion aufrechterhalten wird.
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Wenn der verjüngte bzw. sich verjüngende bzw. konische Teil
des metallischen Anschlusses in das Kontaktloch eingesetzt
wird, engt bzw. schnürt sich der verjüngte Teil graduell bzw.
allmählich elastisch ein. D. h., der Durchmesser des
verjüngten Teils nimmt graduell bzw. allmählich ab. Daher
weist der metallische Anschluss einen geringen
Einsetzwiderstand auf und ist somit leicht zu verwenden.
Darüber hinaus kann, wenn der metallische Anschluss in Bezug
auf die Achse des Kontaktlochs geneigt bzw. schräggestellt
wird, die Außenumfangsfläche des verjüngten Teils einen
umfangsmäßigen bzw. über den Umfang verlaufenden, linearen
Kontakt mit der Innenfläche des Kontaktlochs erhalten bzw.
aufrechterhalten.
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Es ist vorzuziehen, dass die Außenumfangsfläche des
verjüngten an seinem weitesten Bereich nach außen konvex ist.
Daher gibt es, wenn der metallische Anschluss in Bezug auf
die Achse des Kontaktlochs schräggestellt bzw. geneigt ist,
ein verringertes Risiko, dass die Außenumfangsfläche des
verjüngten Teils die an der Innenfläche des Kontaktlochs
gebildete Kontaktregion beschädigt.
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In typischer Weise weist das Substrat elektrische Schaltungs-
bzw. Schaltkreiselemente an wenigstens einer seiner Flächen
auf und der Anschluss ergibt bzw. bildet elektrischen Kontakt
mit einem derartigen Schaltkreiselement mittels einer
leitfähigen Schicht in dem Kontaktloch.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nunmehr Ausführungsformen der Erfindung anhand
eines nichtbeschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung
metallischer Anschlüsse, die in ein Schaltungs-
bzw. Schaltkreissubstrat eingesetzt sind, bei
einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der
Fig. 1 zur Veranschaulichung eines Teils eines
metallischen Anschlusselements, das in ein
Kontaktfenster bzw. Kontaktloch des Substrats
eingesetzt ist.
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Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende, vergrößerte
Schnittansicht, in der der metallische Anschluss
in dem Kontaktloch schräggestellt bzw. geneigt
wird.
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines in
Fig. 1 gezeigten, metallischen Anschlusses.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
unten unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.
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Zwei metallische Anschlüsse 10 der ersten Ausführungsform
sind an einem Substrat P für eine elektrische Schaltung bzw.
Schaltkreis angebracht bzw. installiert gezeigt, wobei jeder
metallische Anschluss 10 ferner an einem Verbindergehäuse 20
angebracht ist. Das Verbindergehäuse 20 ist aus einem
synthetischen Harzmaterial hergestellt und weist einen
rechteckförmigen Hauben- bzw. Kappenteil 21, der an einem
vorderen Teil (linke Seite in Fig. 1) offen ist, und einen
tragenden bzw. abstützenden Wandteil 22 auf, der das hintere
Ende des Haubenteils 21 schließt bzw. abschließt. Die
metallischen Anschlüsse 10 sind an dem Verbindergehäuse 20
mittels Hindurchdringen durch den abstützenden Wandteil 22
angebracht.
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Das Schaltungssubstrat P ist gewöhnlich aus einem elektrisch
isolierenden Material und weist eine (nicht gezeigte)
gedruckte Schaltung auf, die an einer oberen Fläche des
Substrats gebildet ist. Das Schaltungssubstrat P weist
kreisförmige Kontaktfenster bzw. Kontaktlöcher H (im
nachfolgenden als Einbaulöcher bezeichnet) auf, welche das
Substrat rechtwinklig durchdringen. Jeder metallische
Anschluss 10 ist in das entsprechende Einbauloch H von oben
eingesetzt. Eine mit der gedruckten Schaltung kontinuierliche
Kontaktregion C ist durch Auskleiden bzw. Plattieren der
inneren Umfangsfläche des Einbauloches H mit einem Metall
gebildet. Der metallische Anschluss 10 ist in Kontakt mit
der Kontaktregion C gebracht.
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Der langgestreckte bzw. längliche, metallische Anschluss 10
ist aus einem nachgiebig federnd bzw. rückstellfähig
verformbaren, elektrisch leitfähigen Metall hergestellt, das
zu einer L-Form gebogen ist. Ein Zungen- bzw. Laschen- bzw.
Flachsteckerteil 11 des metallischen Anschlusses 10 dringt
horizontal durch den abstützenden Wandteil 22 hindurch. Ein
Substratverbindungsabschnitt 12 des metallischen Anschlusses
10, wobei dieser Abschnitt 12 von dem hinteren Ende des
Zungenabschnitts 11 vertikal abwärts gebogen ist, ist durch
das Einbauloch H des Schaltungssubstrats P eingesetzt. Der
Substratverbindungsabschnitt 12 weist eine Außenwand auf,
welche einen mittleren Hohlraum definiert. Um seine radiale
(quergerichtete) elastische Verformung zu erlauben, weist der
Substratverbindungsabschnitt 12 einen Schlitz 15 auf, der
sich entlang der Richtung erstreckt, in welche der Abschnitt
12 in das Einbauloch H eingesetzt wird. Der Abschnitt 12 ist,
abgesehen von dem Schlitz 15, um eine Achse symmetrisch, die
zu der Einsetzrichtung parallel ist. Der obere Teil des
Abschnitts 12 weist einen verjüngten bzw. sich verjüngenden
bzw. konischen Verbindungsteil 13 auf, dessen Durchmesser in
der Vorwärts-(Einsetz-)Richtung des Abschnitts 12, d. h.,
abwärts gemäß Fig. 1 und 2, graduell bzw. allmählich abnimmt.
Der maximale Außendurchmesserbereich 13L des sich
verjüngenden Verbindungsteils 13 ergibt einen elastischen,
umfangsmäßigen bzw. über den Umfang verlaufenden, linearen
Kontakt mit der Kontaktregion C des Einbauloches H.
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Die Außenumfangsfläche des sich verjüngenden Verbindungsteils
an der weitesten Position von diesem (hier als der Bereich
13L mit dem maximalen Außendurchmesser bezeichnet) weist eine
nach außen konvexe Fläche auf, wenn im Axialschnitt
betrachtet. In dem nichteingebauten Zustand ist der
Außendurchmesser des Bereichs 13L mit dem maximalen
Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des
Einbauloches H. Der minimale Durchmesser des sich
verjüngenden Verbindungsteils 13 an seinem unteren Ende ist
kleiner als der Innendurchmesser des Einbaulochs H. Der
Substratverbindungsabschnitt 12 weist einen zylindrischen,
vorderen Teil 14 auf, der sich von dem unteren Ende des
konischen bzw. sich verjüngenden Verbindungsteils 13 zu einem
konischen bzw. sich verjüngenden unteren Ende erstreckt. Der
Außendurchmesser des vorderen Teils 14 ist kleiner als der
Innendurchmesser des Einbaulochs H.
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Der Anschluss 10 wird durch Stanzen und Biegen von
Metallblech mit einer geeigneten Elastizität in dem geformten
Zustand hergestellt.
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Im nachfolgenden wird der Betrieb bzw. die Operation der
ersten Ausführungsform beschrieben.
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Beim Befestigen des Verbindergehäuses 20, an dem die
metallischen Anschlüsse 10 angebracht bzw. eingebaut worden
sind, an der oberen Fläche des Schaltungssubstrats P an bzw.
in einer vorbestimmten Position von diesem wird der
Substratverbindungsabschnitt 12 eines jeden metallischen
Anschlusses 10 in das Einbauloch H abwärts eingeführt bzw.
eingesetzt. Beim Einsetzen des Abschnitts 12 des metallischen
Anschlusses 10 in das Einbauloch H durchdringt der vordere
Teil 14 das Einbauloch H und sodann dringt in dieses der sich
verjüngende. Verbindungsteil 13 hinein. Während des Einsetzens
des metallischen Anschlusses 10 in das Einbauloch H berührt
die Außenfläche des sich verjüngenden Verbindungsteils 13 die
obere Fläche des Substrats an dem Rand des oberen Endes des
Einbaulochs H. Infolgedessen wird der sich verjüngende
Verbindungsteil 13 elastisch eingeengt bzw. eingeschnürt und
sein Durchmesser nimmt ab. Die Schrägstellung bzw. Neigung
der Außenfläche des sich verjüngenden Verbindungsteils 13,
der den oberen Rand berührt, ist relativ zu der
Einsetzrichtung des metallischen Anschlusses 10 gering. Somit
engt bzw.. schnürt sich der sich verjüngende Verbindungsteil
13 gleichmäßig ein, ohne durch den oberen Rand gestört zu
werden. Somit weist der metallische Anschluss 10 einen
geringen Einsetzwiderstand auf.
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Wenn das Verbindergehäuse 20 an der oberen Fläche des
Schaltungssubstrats P befestigt worden ist, ist die Operation
bzw. der Vorgang des Einsetzens des metallischen Anschlusses
10 in das Einbauloch H beendet. Es wird darauf hingewiesen,
dass der metallische Anschluss 10 nicht an die Innenfläche
des Einbaulochs H gelötet wird. Wenn das Verbindergehäuse 20
an der oberen Fläche des Schaltungssubstrats P befestigt
worden ist, stützt sich der den maximalen Außendurchmesser
aufweisende Bereich 13L des sich verjüngenden
Verbindungsteils 13 elastisch an der Kontaktregion C der
Innenfläche des Einbaulochs H ab. Somit ergibt bzw. bildet
der metallische Anschluss 10 einen elektrischen Kontakt mit
der Kontaktregion C mit einem vorbestimmten Kontaktdruck. Wie
in Fig. 2 gezeigt, ergibt bzw. bildet der den maximalen
Außendurchmesser aufweisende Bereich 13L des sich
verjüngenden. Verbindungsteils 13 einen linearen Kontakt mit
der Kontaktregion C mit einem Kontaktdruck, der um den
gesamten Umfang des Bereichs 13L mit dem maximalen
Außendurchmesser annähernd gleichmäßig ist. Darüber hinaus
kann, weil der sich verjüngende Verbindungsteil 13 sich
elastisch an der Innenfläche des Einbaulochs H abstützt, der
metallische Anschluss 10 daran gehindert werden, sich radial
relativ zu der Achse des Einbaulochs H zu bewegen.
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Um den metallischen Anschluss 10 aus dem Einbauloch H zu
entfernen, wird der Substratverbindungsabschnitt 12 des
metallischen Anschlusses 10 aus dem Einbauloch H
herausgezogen, wobei das Verbindergehäuse 20 oberhalb des
Schaltungssubstrats P angehoben wird. Während des Entnahme-
bzw. Herausziehvorgangs ergibt bzw. bildet die Außenfläche
des sich verjüngenden Verbindungsteils 13 einen gleitenden
bzw. Gleitkontakt mit dem Rand des oberen Endes des Lochs H,
wobei der sich verjüngende Verbindungsteil 13 zu seinem
ursprünglichen Zustand zurückgestellt bzw. -gebracht wird,
wenn sein Durchmesser zunimmt. Die elastische Rückstellkraft
des sich verjüngenden Verbindungsteils 13 drängt den
metallischen Anschluss 10 in die Entnahme- bzw.
Herausziehrichtung, wodurch die Entnahme bzw. das
Herausziehen beschleunigt wird.
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Bei dem metallischen Anschluss nachdem Stand der Technik,
wobei dieser Anschluss einen zylindrischen Teil mit einem
gleichmäßigen Außendurchmesser, um elektrischen Kontakt zu
ergeben bzw. zu bilden, aufweist, trennt sich die Außenfläche
des zylindrischen Teils von der Innenfläche des Einbauloches,
wenn der metallische Anschluss in Bezug auf die Achse des
Einbauloches schräggestellt bzw. geneigt wird. In diesem
Falle kann die Außenfläche des zylindrischen Teils nur einen
Zwei-Punkt-Kontakt ergeben bzw. bilden, d. h., mit dem oberen
Rand und dem unteren Rand des Einbaulochs: Somit kann ein
fehlerhafter Kontakt zwischen dem metallischen Anschluss und
der Innenfläche des Einbaulochs auftreten. Auf der anderen
Seite weist der metallische Anschluss 10 der ersten
Ausführungsform diesen Nachteil nicht auf. Der metallische
Anschluss 10 berührt die Innenfläche des Einbaulochs H, wobei
der den maximalen Außendurchmesser aufweisende Bereich 13L
des sich verjüngenden Verbindungsteils 13 den umfangsmäßigen,
linearen Kontakt mit der Innenfläche des Einbaulochs H ergibt
bzw. bildet. Somit hält, wenn der metallische Anschluss 10 in
Bezug auf die Achse des Einbaulochs H schräggestellt bzw.
geneigt ist, wie in Fig. 3 gezeigt, der Bereich 13L mit dem
maximalen Außendurchmesser linearen Kontakt um den gesamten
Umfang der inneren Umfangsfläche des Einbaulochs H herum
aufrecht, wobei der sich verjüngende Verbindungsteil 13
leicht in einen elliptischen Querschnitt verformt wird.
Dementsprechend sind der metallische Anschluss 10 und die
Kontaktregion C zum Aufrechterhalten des beabsichtigten
Kontaktzustandes befähigt. Eine Verschiebung der Kontaktlinie
zwischen der Außenfläche des Bereichs 13L mit dem maximalen
Außendurchmesser und der Innenfläche des Einbaulochs H
erfolgt, wenn sich der metallische Anschluss 10 in Bezug auf
die Achse des Einbaulochs H neigt. Jedoch gibt es, weil der
den maximalen Außendurchmesser aufweisende Bereich 13L des
sich verjüngenden Verbindungsteils 13 nicht winklig ist,
sondern eine auswärts bzw. nach außen konvexe Fläche
aufweist, eine geringe Möglichkeit, dass der metallische
Anschluss 10 die Kontaktregion C an der Innenfläche des
Einbaulochs H beschädigt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene
Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise liegen die
folgenden Ausführungsformen innerhalb des technischen Umfangs
der vorliegenden Erfindung.
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(1) Bei der ersten Ausführungsform ist die Außenfläche des
einen maximalen Außendurchmesser aufweisenden Bereichs
des sich verjüngenden Verbindungsteils nach außen konvex,
wenn im Axialschnitt betrachtet. Jedoch kann entsprechend
der vorliegenden Erfindung der Bereich mit dem maximalen
Außendurchmesser winklig bzw. winkelförmig sein, d. h.,
einen Scheitel bzw. Gipfel bzw. Spitze aufweisen, wenn im
Axialschnitt betrachtet.
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(2) Bei der ersten Ausführungsform ist es möglich, ein Stopp-
bzw. Anschlagglied an dem metallischen Anschluss zu
bilden, um ein Einsetzen des metallischen Anschlusses bis
jenseits eines Punktes bzw. einer Stelle zu verhindern,
wo das Stoppelement die Substratfläche an dem Rand des
Endes des Einbaulochs erreicht.
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(3) Bei der ersten Ausführungsform ist das Verbindergehäuse,
an dem der metallische Anschluss installiert bzw.
eingebaut ist, so angeordnet bzw. ausgebildet, um einen
zusammenpassenden Verbinder aufzunehmen, um den
metallischen Anschluss und einen zusammenpassenden,
metallischen Anschluss zu verbinden. Jedoch kann,
anstelle dieser anderen elektrischen Komponente eine
solche Komponente, wie ein elektrischer Draht bzw. Kabel,
unmittelbar mit dem metallischen Anschluss verbunden
werden.
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(4) Bei der ersten Ausführungsform ist der Krümmungsradius
des einen maximalen Außendurchmesser aufweisenden
Bereichs des sich verjüngenden Verbindungsteils kleiner
als der Radius des Einbaulochs. Jedoch entsprechend der
vorliegenden Erfindung, kann der Krümmungsradius des
Bereichs mit dem maximalen Außendurchmesser gleich zu dem
Radius des Einbaulochs sein. In diesem Falle wird,
ungeachtet der Schrägstellung bzw. Neigung des
metallischen Anschlusses in Bezug auf die Achse des
Einbaulochs, die Kontaktlinie zwischen der Innenfläche
des Einbaulochs und der Außenfläche des metallischen
Anschlusses konstant aufrechterhalten und der sich
verjüngende Verbindungsteil erhält einen kreisförmigen
Querschnitt aufrecht.