EP0110187B1 - Elastischer Einpressstift für die lötfreie Verbindung der Wickelpfosten elektrischer Steckverbinder o. dgl. mit durchkontaktierten Leiterplatten sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Elastischer Einpressstift für die lötfreie Verbindung der Wickelpfosten elektrischer Steckverbinder o. dgl. mit durchkontaktierten Leiterplatten sowie Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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EP0110187B1 EP83111005A EP83111005A EP0110187B1 EP 0110187 B1 EP0110187 B1 EP 0110187B1 EP 83111005 A EP83111005 A EP 83111005A EP 83111005 A EP83111005 A EP 83111005A EP 0110187 B1 EP0110187 B1 EP 0110187B1
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Egon Reichenecker
Reinhard Zorn
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ERNI Electronics GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/40—Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending

Definitions

  • the invention relates to elastic press-in pins according to the preamble of the main claim and to a method for their production.
  • Elastic press-in pins of the type mentioned at the outset essentially have the task of compensating for manufacturing tolerances in the diameter of the through-metallized printed circuit board perforations and have long been known, for example from DE-A-26 26 736, in the form that they have an approximately over a certain portion of the respective post length
  • the press-in pins have an approximately M, N or X. -shaped cross-sectional section as a press-fit zone, ie to keep the basic cross-section on the side parts coming into contact with the perforations of the printed circuit boards so that they have good contact points.
  • a disadvantage of these designs is, on the one hand, that these cross-sectional shapes have only a very low elasticity and thus adaptability to different hole diameters, because in the actual bending areas there are still relatively strong material zones that stiffen the basic shape of the profile cross-section, and on the other hand there is also Manufacture of such cross-sectional zones is not only very complex per se, but also difficult to carry out given the small dimensions of the winding posts.
  • Another disadvantage of this known design is the sharp edges of the press-in edges, which, in conjunction with the lower elasticity of the press-in cross-sections mentioned above, can easily lead to deformation and damage to the metallized bore walls in the case of corresponding narrow bores.
  • EP-A-089 491 which according to Art 54 (3) EPC belongs to the prior art, has therefore already proposed approximately cross-sectionally symmetrical press-in pins with a fastening section which has two mutually movable, parallel side parts which are resilient due to a resilient , wavy connecting web are connected to each other, and in which the connecting web is in each case placed approximately on the center of the inner surface of the side parts and the edges of the side parts coming into contact with the bore walls of the printed circuit board are provided with curves.
  • Such a press-in pin is already considerably better than the embodiments according to DE-U-81 05 896 or EP-A-0 059 462 with regard to the elasticity of the press-in section and thus adaptability to, and protection of the bore walls, but is above all functional in terms of function doubt with these small component dimensions that the connecting center bar between the latter, which is only one third of the material thickness of the side parts, can also exert a sufficiently high contact pressure of the side parts on the respective borehole wall after pressing in, or only deform plastically instead of elastically. Without a doubt, however, the production of such cross-sectional profiles according to DE-C-32 10 348 is not only extremely difficult and costly, but under no circumstances can it subsequently be attached to corresponding winding posts.
  • the object of the present invention is therefore to eliminate the disadvantages of the known press-in pins listed above and to create a pin shape which is new in cross-section and which, in addition to high elasticity, also gives good and constant edge pressure in the printed circuit board perforations without deforming them or otherwise damage and which is also easy and safe to manufacture from a preferably rectangular or square post base shape and can even be subsequently formed on almost all commercially available post systems.
  • the elastic deformation area B of a winding post 5 of connectors 6, for example in FIG. 2, schematically illustrated type, is characterized in particular in that the press-in section B of each post 5 has a U-shaped cross-sectional basic shape with respect to the width a and the lower limit 3b of the profile back 3, to the outside c and offset in height h, the side parts 4 forming free legs.
  • this U-shape with the side parts 4 offset to the width “a” and thickness “s” of the profile back 3 laterally c and at the height h, means that only the latter, with their respective outer press-in edges R rounded in a known manner , and R 2 come into contact with the metallized bore walls 7a and 7a ', as a result of which the contact forces resulting from the elasticity of deformation due to the deflection x and x, respectively, of the profile back 3, ensure reliable contact between the approximately linear press-in edges R 1 and R 2 ensure the side parts 4 and the respective hole walls 7a and 7a '.
  • the wall thickness s of the profile back 3 is equal to or less than that of the neck-shaped transition regions E between the back 3 and the side parts 4 and the cross-sectional transition in the profile interior 2a from the back part 3a from an obliquely linear slope and from the back outside 3b, a circular arc R 3 directed towards the profile inner wall 4b, the thickness d of the side parts 4 also being greater than that of the transition areas E towards the profile back 3 and the latter outside the profile center of gravity S. lies.
  • the press-in areas according to the invention can be produced in a simple, exact and therefore safe from rejects according to the schematic illustration in FIG. 1 by a lower die part 1 fixing the post width b in a recess of the same opening width a with molded-in, the outer contour of the later elastic cross-sectional transitions E between the back 3 and the bulges 1a forming the side parts 4 with the radii R 3 , and an associated die upper part 2, the stamp profile 2a of which essentially corresponds to the shape of the inner profile profile 3a, 4a, 4b of the finished cross-section of the pin and the lateral regions 2b of which form the free contact legs or side parts 4 serve with their outer press-in edges R, and R 2 .

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf elastische Einpressstifte nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Elastische Einpressstifte der eingangs erwähnten Art haben im wesentlichen die Aufgabe, Fertigungstoleranzen im Durchmesser der durchmetallisierten Leiterplattenlochungen auszugleichen und sind bereits seit längerem beispielsweise aus der DE-A-26 26 736 in der Form bekannt, dass sie über einen gewissen Teilbereich der jeweiligen Pfostenlänge einen etwa C-förmigen Querschnittsverlauf aufweisen, der einerseits eine Durchmesserveränderung bzw. Durchmesseranpassung an unterschiedliche Lochdurchmesser in den Leiterplatten erlaubt und zum anderen durch satte Anlage in der jeweiligen Lochung auch den erforderlichen Anpressdruck erzeugen sollen. Während nun die Teilaufgabe der Durchmesseranpassung bei dieser bekannten Ausführung als mehr oder weniger gut gelöst betrachtet werden kann, ist die Kontakthaftigkeit selbst nur sehr ungenügend; zurückzuführen ist dies darauf, dass der spezifische Anpressdruck des C-förmigen Pfostenteils an der Lochwandung aufgrund der relativ grossen Anlagefläche nursehrgering ist, so dass niemals eine sogenannte gasdichte Verbindung entstehen kann, sondern stattdessen eher mit Korrosionserscheinungen an den Kontaktstellen gerechnet werden muss. Auch liegt es auf der Hand, dass die Herstellung solcher C-förmigen Abschnitte an den relativ dünnen und meistens rechteckigen Pfosten fertigungstechnisch sehr aufwendig ist und niemals an bereits vorhandenen oder handelsüblichen Steckverbindern anderer Fabrikate nachvollzogen werden kann.
  • Auch ist es neben der bereits erwähnten DE-A-26 56 736 aus dem ebenfalls älteren DE-U-81 05 896 bzw. der teilidentischen EP-A-0 059 462 noch bekannt, den Einpressstiften einen etwa M-, N-oder X-förmigen Querschnittsabschnitt als Einpresszone anzuformen, d.h. den Grundquerschnitt an den mit den Lochungen der Leiterplatten in Kontakt kommenden Seitenteilen also kantig zu halten, um gute Kontaktstellen zu bekommen. Nachteilig bei diesen Ausführungen ist es zum einen jedoch, dass diese Querschnittsformen nur eine ganz geringe Elastizität und somit Anpassbarkeit an unterschiedliche Lochdurchmesser haben, weil in den eigentlichen Biegebereichen noch relativ starke und die Grundform des Profilquerschnitts aussteifende Materialzonen vorhanden sind, und zum anderen ist auch die Fertigung derartiger Querschnittszonen an sich nicht nur sehr aufwendig, sondern auch schwer durchführbar bei den gegebenen, kleinen Abmessungen der Wickelpfosten. Als weiterer Nachteil kommt bei dieser bekannten Ausführung noch die Scharfkantigkeit der Einpresskanten hinzu, die in Verbindung mit der bereits erwähnten, geringeren Elastizität der Einpressquerschnitte bei entsprechenden engen Bohrungen leicht zu Deformation und Beschädigung an den metallisierten Bohrungswandungen führen kann.
  • Man hat deshalb in der EP-A-089 491, die gemäss Art 54(3) EPÜ zum Stand der Technik gehört auch bereits in etwa querschnittssymmetrische Einpressstifte vorgeschlagen, mit einem Befestigungsabschnitt, der zwei gegeneinander bewegliche, parallele Seitenteile aufweist, die durch einen federelastischen, wellenförmigen Verbindungssteg miteinander verbunden sind, und bei denen zudem der Verbindungssteg jeweils etwa auf der Mitte der inneren Fläche der Seitenteile angesetzt ist sowie die mit den Bohrungswandungen der Leiterplatte in Kontakt tretenden Kanten der Seitenteile mit Rundungen versehen sind.
  • Ein solcher Einpressstift ist zwar hinsichtlich Elastizität des Einpressabschnitts und somit Anpassbarkeit an, sowie Schonung der Bohrungswandungen bereits erheblich besser als die Ausführungsformen gemäss dem DE-U-81 05 896 bzw. der EP-A-0 059 462, jedoch ist funktionsmässig vor allem zu bezweifeln, ob bei diesen kleinen Bauteilabmessungen, der mit nur einem Drittel der Materialstärke der Seitenteile angegebene, verbindende Mittelsteg zwischen letzteren nach erfolgter Einpressung auch einen genügend hohen Anpressdruck der Seitenteile auf die jeweilige Bohrungswandung ausüben kann, oder sich lediglich plastisch anstatt elastisch verformt. Zweifelsfrei jedoch ist die Herstellung solcher Querschnittsprofile nach der DE-C-32 10 348 nicht nur äusserst schwierig und kostenaufwendig, sondern unter keinen Umständen mehr nachträglich an entsprechende Wickelpfosten anbringbar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorstehend aufgeführten Nachteile der bekannten Einpressstifte zu beseitigen und eine vom Querschnitt her neue Stiftform zu schaffen, die neben hoher Elastizität, auch eine gute und konstantsichere Kantenpressung in den Leiterplattenlochungen ergibt, ohne diese zu deformieren oder anders zu beschädigen und die zudem sowohl einfach als auch sicher aus einer vorzugsweise rechteckigen oder quadratischen Pfostengrundform herzustellen und sogar nachträglich an fast allen handelsüblichen Pfostensystemen noch anformbar ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebenen baulichen Mittel und fertigungstechnischen Massnahmen, deren spezielle Einzelheiten und Vorteile in der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zudem näher erläutert sind. Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt in
    • Figur 1 den erfindungagemässen Querschnitt der Einpresszone eines Wickelpfostens mit dem zugehörigen Fertigungsgesenk,
    • Figur 2 die Teilansicht eines Steckverbinders mit erfindungsgemässen Einpressstiften,
    • Figur 3 den Pfostenquerschnitt in einem Leiterplattenloch und
    • Figur 4 denselben Stiftquerschnitt in einer engeren Lochung.
  • Der in Fig. 1 im Fertigungsgesenk 1, 2 sowie in den Fig. 3 und 4 im Querschnitt, und zudem eingepresst in Lochungen 7 bzw. 7' dargestellte, erfindungsgemäss elastische Verformungsbereich B eines Wickelpfosten 5 von Steckverbindern 6 der beispielsweise in Fig. 2 schematisch dargestellten Art, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Einpressabschnitt B jedes Pfostens 5 eine U-förmige Querschnittsgrundform mit gegenüber der Breite a sowie der unteren Begrenzung 3b des Profilrückens 3, nach aussen c und in der Höhe h versetzten, die Seitenteile 4 bildenden, freien Schenkeln, aufweist.
  • Diese U-form, mit den zur Breite «a» sowie Stärke «s» des Profilrückens 3 seitlich c und in der Höhe h versetzten Seitenteilen 4, bewirkt zum einen, dass lediglich letztere, mit ihren jeweils äusseren, in bekannter Weise abgerundeten Einpresskanten R, und R2 zur Anlage an den metallisierten Bohrungswandungen 7a bzw. 7a' gelangen, wodurch die aus der Verformungselastizität infolge der Durchbiegung x bzw. x, des Profilrückens 3 resultierenden Anpresskräfte, den sicheren Kontakt zwischen den in etwa linienförmigen Einpresskanten R1 und R2 der Seitenteile 4 und den jeweiligen Lochwandungen 7a bzw. 7a' gewährleisten. Bedingt dadurch, sich die Seitenteile 4 bei ihrem elastischen Verformungsweg v bzw. v1 um Profilrücken 3 herum in etwa kreisbogenförmig aufeinanderzu bewegen, ist bei jeder Durchmessertoleranz der Lochungen 7 bzw. 7' gewährleistet, dass die vier Einpresskanten Ri und R2 voll zur Anlage an den metallisierten Wandungen 7a bzw. 7a' gelangen.
  • In spezieller funktions- wie auch fertigungstechnischer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin noch vorgesehen, dass die Wandstärke s des Profilrückens 3 gleich oder kleiner als diejenige der halsförmigen Übergangsbereiche E zwischen dem Rücken 3 und den Seitenteilen 4 ist und der Querschnittsübergang im Profilinneren 2a vom Rückenteil 3a aus einen schräglinear ansteigenden sowie von der Rückenaussenseite 3b her, einen kreisbogenförmig R3 auf die Profilinnenwandung 4b hin gerichteten Verlauf hat, wobei zudem die Dicke d der Seitenteile 4 grösser als diejenige der Übergangsbereiche E zum Profilrücken 3 hin ausgebildet ist und letzterer ausserhalb des Profilschwerpunktes S liegt.
  • Durch diese baulichen Massnahmen wird noch eine zusätzliche Elastizität in den Übergangsbereichen E gewährleistet, so dass die Seitenteile 4 im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik eingangs bereits abgehandelten bekannten Ausführungen, keine Durchbiegung mehr erfahren und den vollen Anpressdruck somit über die Kanten R, und R2 auf die jeweiligen Wandungen 7a bzw. 7a' übertragen können, wobei insbesondere der ausserhalb des Profilschwerpunktes S liegende Rücken 3 die für die jeweilige Anpassung erforderliche hohe Querelastizität gewährleistet.
  • In einfacher, exakter und damit ausschusssicherer Weise sind die erfindungsgemässen Einpressbereiche nach der schematischen Darstellung in Fig. 1 herzustellen durch ein die Pfostenbreite b in einer Ausnehmung gleicher Öffnungsweite a fixierendes Gesenkunterteil 1 mit eingeformten, die Aussenkontur der späteren, elastischen Querschnittsübergänge E zwischen dem Rücken 3 und den Seitenteilen 4 ausbildenden Wülsten 1a mit den Radien R3, sowie einem zugeordneten Gesenkoberteil 2, dessen Prägestempelprofil 2a im wesentlichen der Ausformung des inneren Profilverlaufs 3a, 4a, 4b des Stiftfertigquerschnitts und dessen seitliche Bereiche 2b der Ausbildung der freien Anlageschenkel bzw. Seitenteile 4 mit ihren äusseren Einpresskanten R, und R2, dienen. Auf diese Weise ist, was bei den bislang bekannten Einpressstiften insgesamt noch nicht der Fall war, ein jeweils einzelnes Einbringen der Profilprägungen des Einpressabschnitts B an den Wickelpfosten 5 bei deren Fertigung oder aber auch ein nachträgliches an bereits mit Pfosten 5 bestückten Steckverbinders 6 beliebiger Bauart vor deren Einpressen in die entsprechenden Leiterplatten 8, möglich; im letzteren Falle wäre dann ein spezielles Mehrfachgesenk zu verwenden.
  • Bezugsziffernverzeichnis
    • 1 Gesenkunterteil
    • 1a Wulst
    • 2 Gesenkoberteil
    • 2a Stempel, Innenprofil
    • 2b Gesenkseitenteil
    • 3 Profilrücken
    • 3a innerer Profilverlauf des Rückens
    • 3b untere Begrenzung des Rückens
    • 4 Seitenteil
    • 4a innerer Verlauf
    • 5 Wickelpfosten
    • 6 Steckverbinder
    • 7 Lochung
    • 7' kleinere Lochung
    • 7a metallisierte Wand bzw. Leiterplattenbohrung
    • 7a' metallisierter Rand bzw. Leiterplattenbohrung
    • 8 Leiterplatte
    • x Durchbiegung
    • x, Durchbiegung
    • b Wickelpfostengrundform, Pfostenbreite
    • a Öffnungsweite bzw. Rückenbreite von Pos. 3
    • c Aussenversatz der Seitenteile 4
    • d Dicke der Seitenteile 4
    • h Höhenversatz der Seitenteile 4
    • s Wandstärke des Rückens 3
    • v elastischer Verformungsweg
    • vi elastischer Verformungsweg
    • S Profilschwerpunkt
    • B Einpressabschnitt
    • E halsförmiger Übergangsbereich
    • R, Einpresskanten
    • R2 Einpresskanten
    • R3 Kreisbogenverlauf bei E bzw. 1a.

Claims (5)

1. Elastischer Einpressstift für die lötfreie Verbindung der Wickelpfosten (5) elektrischer Steckverbinder (6) mit den durchkontaktierten Lochungen (7) von Leiterplatten (8), wobei aus dem Grundprofil (b, b) der freien Pfostenteile (5) Bereiche (B) querelastischer Querschnittsprofilierung in der Art herausgeformt sind, dass jeweils zwei, zumindest in ihrer Ausgangslage zueinander parallele und gegeneinander bewegbare Seitenteile (4), durch einen elastischen Steg (3) miteinander verbunden und die Übergänge von letzterem (3) zu den Seitenteilen (4) sowie die mit den Bohrungswandungen (7a, 7a') der jeweiligen Leiterplatte (8) in Kontakt tretenden Einpresskanten (Ri, R2) der Seitenteile (4) mit Abrundungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressabschnitt (B) jedes Pfostens (5) eine U-förmige Querschnittsgrundform mit gegenüber der Breite (a) sowie der unteren Begrenzung (3b) des Profilrückens (3), nach aussen (c) und in der Höhe (h) versetzten, die Seitenteile (4) bildenden, freien Schenkeln, aufweist.
2. Elastischer Einpressstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (s) des Profilrückens (3) gleich oder kleiner als diejenige der halsförmigen Übergangsbereiche (E) zwischen dem Rücken (3) und den Seitenteilen (4) ist und der Querschnittsübergang im Profilinneren (2a) vom Rückenteil (3a) aus einem schräglinear ansteigenden sowie von der Rückenaussenseite (3b) her, einen kreisbogenförmig (R3) auf die Profilinnenwandung (4b) hin gerichteten Verlauf hat.
3. Elastischer Einpressstift nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Seitenteile (4) grösser als diejenige der Übergangsbereiche (E) zum Profilrücken (3) hin ausgebildet ist und letzterer ausserhalb des Profilschwerpunktes (5) liegt.
4. Verfahren zum Herstellen elastischer Einpressstifte mit Merkmalen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die Pfostenbreite (b) in einer Ausnehmung gleicher Öffnungsweite (a) fixierendes Gesenkunterteil (1) mit eingeformten, die Aussenkontur der späteren, elastischen Querschnittsübergänge (E) zwischen dem Rücken (3) und den Seitenteilen (4) ausbildenden Wülsten (1a mit R3) sowie einem zugeordneten Gesenkoberteil (2), dessen Prägestempelprofil (2a) im wesentlichen der Ausformung des inneren Profilverlaufs (3a, 4a, 4b) des Stiftendquerschnitts und dessen seitliche Bereiche (2b) der Ausbildung der Seitenteile (4) mit ihren äusseren Einpresskanten (R, und R2), dienen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch jeweils einzelnes Einbringen der Profilprägungen des Einpressabschnitts (B) an den Wickelpfosten (5) bei deren Fertigung oder nachträgliches an bereits mit Pfosten (5) bestückten Steckverbindern (6) beliebiger Bauart, vor deren Einpressen in entsprechende Leiterplatten (8).
EP83111005A 1982-11-06 1983-11-04 Elastischer Einpressstift für die lötfreie Verbindung der Wickelpfosten elektrischer Steckverbinder o. dgl. mit durchkontaktierten Leiterplatten sowie Verfahren zu seiner Herstellung Expired EP0110187B1 (de)

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