DE60220266T2

DE60220266T2 - Elektrischer Federkontakt

Info

Publication number: DE60220266T2
Application number: DE60220266T
Authority: DE
Inventors: Ken Aldershot Taylor
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: EP1381116A1; EP1381116B1; ATE363136T1; GB2390755A; GB0216110D0; DE60220266D1

Description

Diese Erfindung betrifft elektrische Kontakte und insbesondere elektrische Federkontakte zur Montage auf Leiterplatten.
Elektronische Geräte haben im allgemeinen Kontakte zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Wegen zwischen zwei Bauelementen. Oftmals ist eines der beiden Bauelemente eine Leiterplatte, auf die der Kontakt aufgelötet ist, und das andere Bauelement hat Kontaktflächen, die gegen den Kontakt gedrückt werden.
Beispielsweise kann das Gehäuse einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel eines Gegensprech-Funkgeräts oder eines Mobiltelefons, eine erste und eine zweite seitliche Hälfte aufweisen, wobei eine Leiterplatte in die erste Hälfte eingebaut ist und Bauelemente, wozu ein Mikrophon, Antennen oder eine Batterie zählen, in die zweite Hälfte eingebaut sind. Wenn die Hälften miteinander verbunden werden, werden Kontaktflächen auf den Bauelementen in der zweiten Hälfte gegen Kontakte auf der Leiterplatte in der ersten Hälfte gedrückt, um elektrisch leitfähige Wege herzustellen. Kontakte werden auch auf den Leiterplatten von Mobiltelefonen verwendet, um elektrischen Kontakt mit herausnehmbaren SIM-Karten (Teilnehmer-Identifizierungsmodul) herzustellen.
Eine bekannte Form eines Kontakts ist ein Federkontakt. Herkömmliche Federkontakte können aus einem Streifen aus elastischem Metallmaterial hergestellt sein, der zu einer allgemein C-förmigen Konfiguration geformt ist, um zwei von einem Biegungsbereich ausgehende Streifen zu schaffen. Der erste Streifen des Federkontakts ist ein Basisstreifen, der mit einer Leiterplatte verlötet wird. Der zweite Streifen des Federkontakts ist ein Kontaktstreifen, gegen den die Kontaktflächen von zugehörigen Bauelementen gedrückt werden. Aufgrund der Elastizität des Materials wirkt der Kontaktstreifen als eine Feder, wenn er in einer zu der Ebene der Leiterplatte senkrechten Richtung beaufschlagt wird.
Ein Federkontakt kann eine robuste und zuverlässige elektrische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer dazugehörigen Kontaktfläche herstellen, da der Kontaktstreifen des Kontakts dann, wenn er verschoben wird, auf die zugehörige Kontaktfläche mit einer entsprechenden Normalkraft reagiert. Ein Federkontakt kann auch die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und der zugehörigen Kontaktfläche von Anordnungen aufrechterhalten, die Dimensionstoleranzen haben oder beweglich sind. Der Grund dafür liegt darin, dass dann, wenn der Kontaktstreifen verschoben wird, die Toleranzen oder die Bewegung die Verschiebung des Kontaktstreifens entweder vergrößern oder vermindern können, ohne dass der elektrische Kontakt mit der Kontaktfläche unterbrochen wird.
Eine besondere Schwierigkeit bei Federkontakten liegt dann vor, wenn es erforderlich ist, derartige Federkontakte enthaltenden Bauelemente unter Verwendung von automatischen Fertigungseinrichtungen herzustellen.
Ein weiteres bei Federkontakten auftretendes Problem ist, dass sie die Neigung zeigen, sich ineinander zu verhaken, wenn sie lose zusammen verpackt sind. Das manuelle Entwirren von lose gepackten Federkontakten ist eine zeitaufwändige Aufgabe und ihre Neigung zum Verhaken verhindert effektiv die Verwendung in einer automatischen Teilebeschickung an Montagebändern für Vorrichtungen, in denen sie verwendet werden. Ein zweites bei Federkontakten auftretendes Problem ist, dass die Wechselwirkung zwischen lose verpackten Kontakten während des Transports die Beschädigung ihrer empfindlichen Kontaktstreifen verursachen kann, insbesondere solcher, die in der vorstehend beschriebenen Weise vorgespannt sind. Somit besteht Bedarf für einen verbesserten Federkontakt, der für Verhaken und Beschädigung weniger empfindlich ist.
Federkontakte können einen vorgespannten Kontaktstreifen haben. Der Basisstreifen der Kontakte mit vorgespannten Kontaktstreifen kann an seinem Ende verlängert sein, so dass er einen allgemein senkrechten Ring bildet, der eine Erweiterung an dem Kontaktstreifen umgibt und mit dieser in Eingriff steht, wobei er auf diesen in der Weise einwirkt, dass er seinen Federungsweg in eine Richtung begrenzt. In dem in Eingriff stehenden Zustand ist der Kontaktstreifen vorgespannt, das heißt der Kontaktstreifen ist federnd gegen den Ring vorgespannt. Der Hauptvorteil eines vorgespannten Kontaktstreifens liegt darin, dass seine Verschiebung über relativ kleine Verschiebungen große Reaktionskräfte entstehen lassen kann.
Die Erweiterung des Kontaktstreifens ist jedoch dem Verhaken mit anderen Bauelementen bei der Lagerung besonders ausgesetzt, was zum Verbiegen oder zur Beschädigung der Erweiterung führen kann.
Ein weiteres Problem bei Federkontakten nach dem Stand der Technik ist die Lot-Dochtwirkung. Wenn der Federkontakt mit einer Leiterplatte verlötet wird, kann sich Lot unter der Dochtwirkung entlang der Länge des Kontakts ausbreiten. Dies kann Lot von dem Lötbereich entfernen und die Festigkeit der Lötverbindung schwächen. Wenn ferner Lot an dem Biegungsbereich abgelagert wird, kann dies die Federeigenschaften des Federkontakts beeinträchtigen, die im Allgemeinen exakt definiert sind, was die Leistungsfähigkeit des Federkontakts bei der Verwendung beeinträchtigen kann.
Somit besteht Bedarf für eine verbesserte Federklammer, die sich eines oder mehrerer dieser Punkte annimmt.
Die US 5,660,599 offenbart einen Federkontakt zur Montage in einem Gehäuse, das mit einem Draht und mit einer Leiterplatte verbunden wird. Ein Kontakt wird durch ein Loch in einer Bodenplatte durch einen Teil des Gehäuses vorgeschoben und diese Kontaktplatte kommt mit einer Leiterplatte in Eigriff.
Gemäß der Erfindung wird ein aus einem einzelnen Blech aus elastischem Material gebildeter Federkontakt gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Der Federkontakt gemäß der Erfindung ist insbesondere für die automatische Fertigung unter Verwendung eines automatischen Beschickungsroboters geeignet. Automatische Beschickungsroboter können den Federkontakt unter Verwendung des zum Basisstreifen parallelen Kontaktstreifens ergreifen.
Das Vorspannelement erlaubt es, den Kontaktstreifen vorzuspannen, das heißt in seiner Ausgangsposition elastisch unter Vorspannung zu setzen. Dies vermindert die erforderliche Verformung des Kontaktstreifens bei der Verwendung und ergibt eine spezielle Kraft an dem Kontaktstreifen, was wiederum einen besseren Kontakt bei geringer Verformung ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Lasche als ein Paar von seitlich einander gegenüberliegenden Seitenlaschen ausgeführt, die an seitlich einander gegenüberliegenden Seiten des Basisstreifens quer über den Spalt angehängt sind, um den Zugang zu dem Spalt zu erschweren; und das mindestens eine Vorspannelement umfasst ein Paar Vorspannelemente, die von den jeweiligen Seitenlaschen seitlich nach innen verlaufen.
Durch das Vorsehen von Laschen, die den Zugang zu den zwischen dem Basisstreifen und dem Kontaktstreifen gebildeten Spalt hemmen, sind die Federkontakte wesentlich weniger dafür anfällig, dass sie sich miteinander verbinden und ineinander verhaken, wenn sie lose verpackt sind.
Durch das Vorspannen des Kontaktstreifens an seinen beiden Seiten ist die Gefahr geringer, dass er beschädigt oder verdreht wird.
Die Seitenlaschen können den empfindlichen Kontaktstreifen des Federkontakts vor Beschädigung schützen und auch die Bewegung des Kontaktstreifens führen.
Die plane Kontaktfläche zum Verlöten des Basisstreifens kann von dem Biegungsbereich durch eine Lotbarriere getrennt sein. Die Lotbarriere kann eine zwischen entgegengesetzten Seiten des Basisstreifens verlaufenden Nut umfassen; oder einen Oberflächenbereich des Kontaktstreifens, der mit einem Material beschichtet ist, das gegen das Verlöten einen höheren Widerstand hat als das Material des Kontaktstreifens; und/oder einen Krümmungsbereich zwischen der Kontaktfläche und dem Biegungsbereich, welcher Krümmungsbereich in Bezug auf die Ebene der Kontaktfläche in Querrichtung nach innen verläuft.
Der Federkontakt kann als Lotbarriere einen Krümmungsbereich des Basisstreifens umfassen, wobei der Krümmungsbereich des Basisstreifens so ge formt ist, dass dann, wenn die plane Kontaktfläche auf einem planen Substrat montiert wird, der Krümmungsbereich von dem Substrat beabstandet ist.
Die Lotvertiefung zwischen der Kontaktfläche und dem Biegungsbereich wirkt als Barriere gegen Lot-Dochtwirkung von der Kontaktfläche zu dem Biegungsbereich. Die Lotvertiefung hat auch eine Sperrfunktion.
Der Federkontakt kann aus einem einzigen Zuschnitt aus Blechmaterial gebildet werden, um die Herstellungskosten zu minimieren.
Der Kontaktstreifen kann einen flachen Griffbereich zwischen dem Kontaktvorsprung und dem Biegungsbereich aufweisen. Der Federkontakt kann während des Herstellungsprozesses an dem Griffbereich erfasst werden, um einen automatischen Bestückungsvorgang zu erlauben.
Der Biegungsbereich kann in Querrichtung nach außen über die Lotvertiefung hinaus verlaufen, jedoch nicht bis zu der Ebene der planen Kontaktfläche. Das bedeutet, dass dann, wenn die plane Kontaktfläche auf einem planen Substrat montiert wird, der Biegungsbereich von dem Substrat beabstandet ist. Dies verhindert, dass der Biegungsbereich durch das Substrat beeinträchtigt wird, und reduziert auch das Risiko, dass unerwünschter Kontakt zwischen dem Biegungsbereich und elektrischen Leiterbahnen auf dem Substrat hergestellt wird.
Somit werden an den Seitenlaschen angehängte Finger an Stelle eines geformten Endelements verwendet, um den Kontaktstreifen vorzuspannen. Dies vermeidet die Möglichkeit, dass der durch das geformte Endelement vorspringende Teil des Kontaktstreifens sich mit anderen Bauelementen verhakt.
Die Vorspannelemente können als Finger ausgebildet sein. Alternativ können die Vorspannelemente gebildet werden, indem ein Teil der Oberseite jeder Seitenlasche nach innen gebogen wird, um den Eingriff mit dem Kontaktstreifen herzustellen.
Der Kontaktstreifen kann gegen die Federvorspannung zwischen einer vorgeschobenen Position, in der er an den Vorspannelementen anliegt und der Kontaktvorsprung im maximalen Ausmaß vorragt, und einer zurückgezogenen Position, in der der Kontaktvorsprung zwischen die Seitenlaschen zurückgezogen ist, bewegt werden. Auf diese Weise ist der Kontaktvorsprung geschützt und eine Beschädigung wird vermieden.
Ein Paar Endlaschen können vorgesehen sein, um den Spalt am entgegengesetzten Ende des Biegungsbereichs des Federkontakts zu schließen. Die Endlaschen tragen auch dazu bei zu verhindern, dass andere Bauelemente sich mit dem Kontaktstreifen verhaken und den Streifen anheben und so beschädigen.
In Ausführungsformen kann der Federkontakt aus einer mit Nickel plattierten Beryllium-Kupfer-Legierung hergestellt sein.
Der Kontaktstreifen kann einen Kontaktvorsprung enthalten, um den Kontakt mit zugehörigen elektrischen Bauelementen herzustellen, wobei der Vorsprung von dem Basisstreifen weg vorragt. Der Kontaktvorsprung optimiert den elektrisch leitfähigen Weg zu zugehörigen Kontaktflächen und erlaubt es, dass der Kontaktstreifen über die Seitenelemente und Endelemente vorsteht. Die äußere Oberfläche des Kontaktvorsprungs kann mit Gold plattiert sein.
Der Basisstreifen kann mindestens einen äußeren Kontaktbereich bilden und die äußere Oberfläche des Kontaktvorsprungs und des mindestens einen äußeren Kontaktbereichs können mit Gold plattiert sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mindestens einen vorstehend dargelegten Federkontakt aufweist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bilden eines Federkontakts, umfassend: Bilden eines flachen Zuschnitts aus einem Blech aus elastischem Material, um einen in Längsrichtung durch einen Biegungsbereich getrennten Basisstreifen und einen Kontaktstreifen, an dem Basisstreifen anhängende Seitenlaschen und an den Seitenlaschen anhängende Finger zu erhalten; Plattieren eines Teils des Basisstreifens und eines Teils des Kontaktstreifens, um plattierte Kontaktbereiche zu bilden; Falten der Seitenlaschen, so dass sie senkrecht zum Basisstreifen sind; Falten der Finger von den Seitenlaschen nach innen; und Rückfalten des Kontaktbereichs, so dass er gegen die Finger elastisch vorgespannt ist, so dass die plattierten Kontaktbereiche auf der Außenfläche des Basisstreifens und des Kontaktstreifens liegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein aus einem einzelnen Blech aus elastischem Material gebildeter Federkontakt geschaffen, enthaltend: einen Basisstreifen, der eine plane Kontaktfläche zum Verlöten mit einem Substrat hat; einen in Querrichtung unter Bildung eines dazwischenliegenden Spalts vom Basisstreifen beabstandeten Kontaktstreifen, welcher Kontaktstreifen einen Kontaktvorsprung zum Herstellen des Kontakts mit zugehörigen elektrischen Bauelementen hat; einen elastischen Biegungsbereich, der ein Ende des Basisstreifens mit einem Ende des Kontaktstreifens verbindet, um die Bewegung des Kontaktvorsprungs zu dem Basisstreifen hin zu erlauben und um eine elastische Vorspannung gegen diese Bewegung zu bilden, wobei der Basisstreifen und der Kontaktstreifen in Längsrichtung von dem Biegungsbereich ausgehen; ein Paar seitliche einander gegenüberliegenden Seitenlaschen, die an seitlich entgegengesetzten Seiten des Basisstreifens über den Spalt hinweg angehängt sind, um den Zugang zu dem Spalt zu hemmen; wobei der Basisstreifen einen nach innen gebogenen Bereich zwischen dem Kontaktbereich und dem Biegungsbereich bildet, der in Bezug auf die plane Kontaktfläche nach innen verläuft.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt perspektivische und seitliche Ansichten einer ersten Ausführungsform eines Federkontakts gemäß der Erfindung;
2 zeigt perspektivische und seitliche Ansichten einer zweiten Ausführungsform eines Federkontakts gemäß der Erfindung;
3 zeigt seitliche und perspektivische Ansichten und eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Federkontakts gemäß der Erfindung;
4 zeigt eine Ansicht des Federkontakts aus 3 mit niedergedrücktem Kontakt;
5 zeigt die Form eines einzelnen Zuschnitts, aus dem die Ausführungsform aus 3 gebildet werden kann;
6 zeigt ein Band mit mehreren auf dem Band angebrachten Federkontakten;
7 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung eines Mobiltelefons gemäß der Erfindung; und
8 zeigt eine Teilseitenansicht eines Teils des Mobiltelefons aus 7.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Federkontakts. Der Federkontakt 1 enthält einen Basisstreifen 3 zum Verlöten mit einer Leiterplatte und einen elastisch vorgespannten Kontaktstreifen 5, gegen den eine zugehörige Kontaktfläche eines anderen Bauelements gedrückt wird. Der Basisstreifen 3 und der Kontaktstreifen 5 sind aus einem elastischen Streifen aus einem mit Nickel plattierten Blech aus Beryllium-Kupfer-Legierung gebildet und gehen in Längsrichtung von einem Biegungsbereich 9 aus.
Der Basisstreifen 3 umfasst einen im wesentlichen flachen, planen Kontaktbereich 53, der verwendet werden kann, um den Federkontakt an einer flachen Oberfläche zu verlöten. Eine Vertiefung 6 wirkt so, dass sie verhindert, dass Lot von dem planen Kontaktbereich 53 durch Dochtwirkung zu dem Biegungsbereich 9 verläuft und die Federeigenschaften des Biegungsbereichs beeinträchtigt.
Der Kontaktstreifen 5 bildet einen vorragenden Kontaktvorsprung 11. Der Kontaktstreifen ist im wesentlichen parallel zu der Ebene des flachen, planen Kontaktbereichs 53 und bildet entsprechend einen im wesentlichen flachen Griffbereich 71 zwischen dem Kontaktvorsprung 11 und dem Biegungsbereich 9 parallel zu dem planen Kontaktbereich 53. Der im Wesentlichen flache Griffbereich 71 wird bei dem Bestückungsvorgang zum Ergreifen des Federkontakts zum Bestücken des Federkontakts verwendet.
Eine Seitenlasche 13 trägt einen Finger 23, der den Kontaktstreifen 5 in der Weise vorspannt, dass der Kontaktstreifen elastisch gegen den Finger 23 vorgespannt ist. Diese Vorspannung erhöht die Kraft, die der Kontakt bei kleinen Auslenkungen des Kontaktstreifens 5 ausüben kann.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform, die sich von der in 1 gezeigten nur dadurch unterscheidet, dass eine Endlasche 17 an Stelle der Seitenlasche 13 verwendet wird, um den Finger 23 zu tragen, der den Kontaktstreifen vorspannt.
3a bis 3c zeigen eine dritte Ausführungsform des Federkontakts 1. Auch hier ist der Federkontakt aus einem einzigen elastischen Metallblech gebildet, das einen Basisstreifen 3 und einen durch einen Biegungsbereich 9 getrennten Kontaktstreifen 5 bildet.
In seinem Verlauf von seinem Ende zu dem Biegungsbereich 9 ist der Basisstreifen 3 nach innen gebogen und bildet einen Krümmungsbereich 7 und dann wieder nach außen in den Biegungsbereich 9, jedoch nicht bis zu der Ebene des planen Kontaktbereichs. Das bedeutet, dass dann, wenn der Federkontakt auf einem Substrat montiert wird, der Biegungsbereich 9 nicht mit dem Substrat in Berührung kommt. Dies reduziert das Risiko, dass zwischen dem Federkontakt und jedweden Leiterbahnen, die gegebenenfalls auf der Substratoberfläche vorhanden sind, auf der der Federkontakt montiert wird, ein Kontakt hergestellt wird. Der Kontaktbereich 53 ist mit Gold plattiert.
Der Basisstreifen 3 und der Kontaktstreifen 5 bilden zwischen sich einen Querspalt 41. Die zwischen den seitlichen Rändern der Streifen 3, 5 an den Seiten des Spalts in Querrichtung über den Spalt 41 verlaufenden fiktiven Ebenen 43, 45 werden in dieser Beschreibung als Seitenflächen 43, 45 bezeichnet.
Der Krümmungsbereich 7 springt in Querrichtung nach innen zu dem Kontaktstreifen 5 vor und ist nahe dem Biegungsbereich 9 angeordnet. Der Krümmungsbereich 7 verhindert das Verlaufen von Lot durch Dochtwirkung – wenn der Kontaktbereich 43 auf einem Substrat aufgelötet wird, wirkt der Krümmungsbereich 7 ebenfalls so, dass er die Dochtwirkung von Lot zu dem Biegungsbereich 9 hin verhindert. Der Krümmungsbereich 7 wird somit auch als eine Lotvertiefung bezeichnet. Der Krümmungsbereich 7 wirkt auch als ein Sperrbereich, um zu verhindern, dass Gegenstände, wie etwa andere Federkontakte, in den Spalt 41 durch die Seitenflächen 43, 45 nahe an dem Biegungsbereich 9 eindringen und sich verhaken.
Der Federkontakt kann an dem Bereich 71 aufgenommen werden, der parallel zu der Ebene des Kontaktbereichs 53 am Basisstreifen ist. Das Bestückungswerkzeug 73 ist in 3a durch Schraffurlinien schematisch dargestellt.
Der Kontaktstreifen 5 hat einen goldplattierten Kontaktvorsprung 11 an seinem distalen Ende, der von dem Basisstreifen 3 weg vorspringt. Die Goldplattierung bildet eine Kontaktfläche 55 auf dem Kontaktstreifen. Der Kontaktvorsprung 11 bildet einen Punktkontakt, gegen den eine zugehörige Kontaktfläche gedrückt wird, und stellt sicher, dass der Punktkontakt über den Rest des Federkontakts 1 vorsteht.
Zwei seitlich entgegengesetzte Seitenlaschen 13, 15 hängen an den seitlich entgegengesetzten Seiten des Basisstreifens 3 und verlaufen quer über den Spalt 41 entlang einem Teil der Seitenflächen 43, 45, um andere, durch die Seitenflächen 43, 45 in den Spalt 41 eindringende Bauelemente zu blockieren. Die Seitenlaschen 13, 15 sind aus dem gleichen Materialstück gebildet, das den Basisstreifen 3 und den Kontaktstreifen 5 bildet. Zwei in Längsrichtung beabstandete Füße 75 tragen jede Seitenlasche auf dem Basisstreifen 3 – ein seitlicher Spalt 77 ist zwischen den Füßen 75 auf jeder Seite gebildet, der vom Basisstreifen 3, den Füßen 75 und der jeweiligen Seitenlasche 13, 15 begrenzt ist. Der Seitenspalt dient dazu, Lot-Dochtwirkung von dem Lötkontakt 53 auf die Seitenlaschen 13, 15 zu verhindern.
Ein Endelement 17 ist aus Endlaschen in Form von flügelartigen Erweiterungen 19, 21 der Seitenlaschen 13, 15 gebildet, die an den distalen Enden der Seitenlaschen angehängt sind. Die Flügel 19, 21 überspannen seitlich den Spalt 41 am distalen Ende des Spalts. Die Seitenlaschen 13, 15 und das Endelement 17 behindern das Eindringen von Gegenständen in den Spalt 41 zwischen dem Basisstreifen 3 und dem Kontaktstreifen 5 und vermindern somit das Verhaken zwischen einer Vielzahl von Federkontakten 1, während sie lose gepackt sind. Ferner bieten die Seitenlaschen 13, 15 und das Endelement 17 einen gewissen Schutz für den Kontaktstreifen 5 und tragen dazu bei, seine Beschädigung zu verhindern, insbesondere eine durch andere Bauelemente verursachte Beschädigung, die sich unter den Kontaktstreifen einhaken und diesen verbiegen oder verdrehen.
Die Seitenlaschen 13, 15 des Federkontakts 1 haben Finger 23, 25, die seitlich aufeinander zu vorragen. Die Finger 23, 25 sind mit dem Kontaktstreifen 5 in Eingriff, um seine Bewegung zu begrenzen und ihn vorzuspannen. Die Verwendung von zwei Fingern 23, 25, jeweils einer an einer Seitenlasche 13, 15, verbessert die Balance des vorgespannten Kontaktstreifens 5 und verringert die Gefahr der Verdrehung.
Die Form des Federkontakts 1 soll eine durch übermäßige Kompression des Federkontakts verursachte Beschädigung vermeiden. Wie 4 zeigt, kann der Kontaktstreifen 5 somit gegen die natürliche Federkraft des Biegungsbereichs 9 ausreichend weit zum Basisstreifen hin gebogen werden, dass der Kontaktvorsprung 11 zwischen den Seitenwänden und von diesen geschützt liegt. In dieser Position wirkt das Endelement 17 als ein Anschlag, um eine weitere Bewegung des Kontaktstreifens 5 zu begrenzen und somit eine weitere Beschädigung zu verhindern. Auch wenn eine gewisse Biegung auftritt und eine weitere Bewegung möglich werden sollte, kommt der Kontaktstreifen 5 mit dem Basisstreifen 3 in Berührung, was wiederum eine weitere Bewegung verhindert. All dies verbessert die Zuverlässigkeit.
5 zeigt schematisch die Form eines einzelnen Zuschnitts 39, aus dem die dritte Ausführungsform des Federkontakts 1 geformt werden kann. Der von Schraffurlinien umschlossene Bereich bildet den Basisstreifen des Federkontakts 1. Ein Bereich 33 verläuft in Längsrichtung von dem Bereich 27 zur Bildung des Kontaktstreifens 5. Die Seitenlasche 13 und die Seitenlasche 15 werden aus den Bereichen 29 und 31 gebildet, die auf jeweils einer Seite des Bereichs 27 angeordnet und mit diesem verbunden sind. Endbereiche 49, 51 und Fingerbereiche 35, 37 sind an die Bereichen 29, 31 angehängt.
Der gesamte Streifen wird mit einer Dicke von 1 bis 2 μm mit Nickel plattiert. Um den Federkontakt zu bilden, wird über dem Nickel auf den Kontaktbereichen 53, 55 Gold plattiert. Zur Vereinfachung der Herstellung wird Gold in einem einzelnen Streifen 81 mit der Dicke von 0,05 bis 0,1 μm über die gesamte Länge des Zuschnitts 39 plattiert. Es sei angemerkt, dass das Plattieren nur einer Seite des Zuschnitts 39 erforderlich ist. Eine weitere dickere Goldplattierung 83 wird auf der Kontaktfläche 45 durchgeführt, die den Kontaktvorsprung 9 bildet. Die dickere Goldplattierung wird mit einer Dicke von 0,2 bis 1 μm, vorzugsweise 0,5 bis 0,6 μm ausgeführt. Dies steigert die Zuverlässigkeit des Kontakts.
Der Zuschnitt 39 wird gefaltet, um den Kontaktstreifen zu bilden, wobei die beiden Kontaktbereiche 53, 55 nach außen weisen, und in einem vorgespannten Zustand gehalten. Die Bereiche 35, 37 werden gefaltet, um Finger 23, 25 zu bilden, Endbereiche 49, 51 werden gefaltet, um Endlaschen 19, 21 zu bilden, und die Bereiche 29 werden nach unten gefaltet, um die Seitenlaschen 13, 15 zu bilden. Die Finger 23, 25, Endlaschen 19, 21 und Seitenlaschen 13, 15 können in einem einzigen Vorgang oder in jeder beliebigen Reihenfolge gefaltet werden.
In dem gleichen Vorgang, in dem der Zuschnitt 39 gefaltet wird, wird der Kontaktbereich 55 geprägt, um den Kontaktvorsprung 11 mit einem Kuppelprofil zu bilden, das heißt einem sowohl in seitlicher Richtung als auch in Längsrichtung gerundeten Profil.
Eine Vielzahl der geformten Federkontakte wird dann in Vertiefungen 87 auf einem Band 83 für den automatischen Bestückungsvorgang montiert, wie 6 zeigt. Die Federkontakte können von dem Band entfernt werden, indem der Griffbereich 71 in einem Bestückungsautomaten ergriffen wird. Alternativ können die Federkontakte lose, nicht auf einem Band zugeführt werden.
Zur Verwendung werden die Federkontakte von dem Band abgenommen und auf eine Leiterplatte aufgelötet. Das Fehlen von Gold an den Füßen 75, der Spalt 77 zwischen den Füßen, die Form des Krümmungsbereichs 7 und der Abstand des Biegungsbereichs 9 von der Leiterplatte tragen jeweils dazu bei, die Lot-Dochtwirkung an den Seiten des Federkontakts nach oben zu verhindern.
7 zeigt ein Mobiltelefon 47 in einer auseinandergezogenen Ansicht und 8 zeigt einen Teil des Mobiltelefons in einer Seitenansicht.
Eine Leiterplatte 63 hat eine Anzahl von darauf montierten Federkontakten 1, um Verbindungen zu einer Vielzahl von Bauelementen 61 herzustellen. Dazu zählen eine Batterie 90, ein Eingangs-/Ausgangsstecker 91, ein Tastenfeld 92, ein LCD 93, ein Lautsprecher/Mikrophon 94, ein Vibrator 95, eine Antenne 96 und seitliche Schalter 97. Neben diesen permanenten Teilen des Mobiltelefons 47 zeigt 7 ferner eine SIM-Karte 98, die bekanntlich dafür vorgesehen ist, vom Benutzer eingesetzt und entfernt zu werden.
Wie 8 zeigt, sind die Bauelemente mit der Leiterplatte dadurch elektrisch verbunden, dass sie in einem passenden Gehäuse, in vielen Fällen dem Außengehäuse des Mobiltelefons ausgerichtet werden, welches sie gegen die Federkontakte der Leiterplatte ausrichtet, um Bauelemente an die Leiterplatte anzuschließen. Dies erlaubt es, die Bauelemente 61 an die Leiterplatte anzuschließen, ohne dass es erforderlich ist, die Bauelemente 61 oder das Gehäuse mit eigenen eingebauten Federkontakten zu versehen.
Diese Vorgehensweise bei der Fertigung ist effizient. Die Leiterplatte 63 muss in jedem Fall mit Bauelementen ausgerüstet werden, so dass das Hinzufügen von einem oder mehreren Federkontakten 1 zu der Leiterplatte nur eine geringe Steigerung des Fertigungsaufwands bedeutet.
Die Erfindung ist nicht auf Anwendungen bei Mobiltelefonen beschränkt. Tatsächlich kann ein Federkontakt angewandt werden, um eine Vielzahl von Einrichtungen miteinander zu verbinden. Federkontakte gemäß der Erfindung bieten einen flexiblen modularen Ansatz für das Leiterplattenlayout und die Infrastruktur von Bauelementen.
Die unter Verwendung der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind ausschließlich bevorzugt und werden nur als Beispiel beschrieben. Es ist für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass es viele andere nicht beschriebene Ausführungsformen der Erfindung gibt.
Beispielsweise können die von den Seitenlaschen des Federkontakts vorspringenden Finger die Form einer beliebigen Art von Vorsprung annehmen, der in der Lage ist, auf den Kontaktstreifen zu wirken und diesen vorzuspannen. Ferner kann die Form der Finger 23, 25 beträchtlich variiert werden.
In den beschriebenen Ausführungsformen wird die Lotbarriere durch eine Nut 6 oder einen Krümmungsbereich 7 gebildet. Alternativ kann die Lotbarriere dadurch gebildet werden, dass ein Bereich des Basisstreifens mit einem Material plattiert oder anderweitig bedeckt wird, das als eine Barriere für Lot wirkt, beispielsweise dadurch, dass es der Benetzung durch Lot widersteht.
Der Federkontakt kann aus jedem elastischen leitfähigen Material hergestellt werden, einschließlich Ersatzmaterialien für Kupfer-Beryllium-Legierungen.

Claims

Aus einem einzelnen Blech aus elastischem Material gebildeter Federkontakt, enthaltend: – einen Basisstreifen (3); – einen Kontaktstreifen (5) mit einem Kontaktvorsprung (11), um mit zugehörigen elektrischen Bauelementen Kontakt herzustellen; – einen elastischen Biegungsbereich (9), der ein Ende des Basisstreifens (3) mit einem Ende des Kontaktstreifens (5) verbindet, wobei der Basisstreifen und der Kontaktstreifen in Längsrichtung von dem Biegungsbereich verlaufen; – mindestens eine Lasche (12, 13, 17), die von einem Seitenrand des Basisstreifens ausgeht; und mindestens ein Vorspannelement (23, 25), das von der Lasche seitlich zum Kontaktstreifen hin verläuft, wobei der Kontaktstreifen (5) von dem Basisstreifen weg gegen das Vorspannelement (23, 25) elastisch vorgespannt ist und der Kontaktstreifen (5) im wesentlichen parallel zum Basisstreifen ist; wobei der Basisstreifen (3) eine plane Kontaktfläche (53) zum Verlöten mit einem Substrat hat; dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstreifen (5) in Querrichtung vom Basisstreifen beabstandet ist und ein Spalt dazwischen gebildet ist; der elastische Biegungsbereich (9) die Bewegung des Kontaktvorsprungs (11) zu dem Basisstreifen hin zulässt und eine elastische Vorspannung gegen diese Bewegung aufweist; und die Lasche quer über den Spalt (41) verläuft.
Federkontakt (1) nach Anspruch 1, bei welchem die mindestens eine Lasche ein Paar von seitlich einander gegenüberliegenden Seitenlaschen umfasst, die an seitlich einander gegenüberliegenden Seiten des Basisstreifens quer über den Spalt angehängt sind, um den Zugang zu dem Spalt zu erschweren; und das mindestens eine Vorspannelement ein Paar Vorspannelemente (23, 25) umfasst, die von den jeweiligen Seitenlaschen (13, 15) seitlich nach innen verlaufen.
Federkontakt nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die plane Kontaktfläche (53) zum Verlöten an dem Basisstreifen von dem Biegungsbereich (9) durch eine Lotbarriere (6, 7) getrennt ist.
Federkontakt nach Anspruch 3, bei welchem die Lotbarriere (6, 7) eine zwischen einander gegenüberliegenden Seiten des Basisstreifens verlaufende Nut (6) umfasst; und/oder einen Oberflächenbereich des Kontaktstreifens, der mit einem Material beschichtet ist, das einen höheren Widerstand gegen das Verlöten als das Material des Kontaktstreifens hat; und/oder einen Krümmungsbereich (7) zwischen dem Kontaktbereich (53) und dem Biegungsbereich (9), welcher Krümmungsbereich in Bezug auf die Ebene der Kontaktfläche in Querrichtung nach innen verläuft.
Federkontakt (1) nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die Barriere (6, 7) einen Krümmungsbereich des Basisstreifens umfasst, wobei der Krümmungsbereich des Basisstreifens so geformt ist, dass dann, wenn die plane Kontaktfläche (53) auf einem planen Substrat montiert wird, der Biegungsbereich (9) vom Substrat beabstandet ist.
Federkontakt nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Kontaktstreifen (5) zwischen einer vorgeschobenen Position, in welcher er an den Vorspannelementen anliegt, wobei der Kontaktvorsprung im maximalen Ausmaß ausgefahren ist, und einer zurückgezogenen Position, in welcher der Kontaktvorsprung zwischen die Seitenlaschen zurückgezogen ist, gegen die Federvorspannung bewegbar ist.
Federkontakt nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner enthaltend ein Paar Endlaschen (19, 21), die an den einander gegenüberliegenden Seitenlaschen (13, 15) angehängt sind und den Spalt an dem dem Biegungsbereich entgegengesetzten Ende des Basisstreifens und des Kontaktstreifens blockieren.
Federkontakt nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Federkontakt (1) aus einer mit Nickel plattierten Beryllium-Kupfer-Legierung ist.
Federkontakt nach Anspruch 6, bei welchem die äußere Oberfläche des Kontaktvorsprungs und der planen Kontaktfläche mit Gold plattiert ist.
Vorrichtung, enthaltend mindestens einen Federkontakt nach einem der vorstehenden Ansprüche, der ein Paar Bauelemente miteinander verbindet.
Verfahren zum Bilden eines Federkontakts nach Anspruch 1, enthaltend: Bilden eines flachen Zuschnitts aus einem Blech aus elastischem Material, um einen in Längsrichtung durch einen Biegungsbereich getrennten Basisstreifen und einen Kontaktstreifen, an dem Basisstreifen anhängende Seitenlaschen und an den Seitenlaschen anhängende Finger zu erhalten; Plattieren eines Teils des Basisstreifens und eines Teils des Kontaktstreifens, um plattierte Kontaktbereiche zu bilden; Falten der Seitenlaschen, so dass sie senkrecht zum Basisstreifen sind; Falten des Kontaktbereichs, so dass die plattierten Kontaktbereiche auf der Außenfläche des Basisstreifens und des Kontaktstreifens liegen; und Falten der Finger von den Seitenlaschen nach innen.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner enthaltend das Prägen des Kontaktstreifens, um einen gewölbten Kontaktvorsprung zu bilden.