Die Erfindung betrifft einen Kontaktstift zum kontakt­gebenden Einschieben in metallisierte Bohrungen von Leiterplatten, der längs eingeteilt ist in einen Ein­führbereich, einen anschließenden Kontaktbereich und einen weiteren Verbindungsbereich.

Zu- beziehungsweise Ableitungen von Leiterplatten werden auf wirtschaftliche Weise dadurch hergestellt, daß Kontaktstifte direkt in durchmetallisierte Bohrun­gen der Leiterplatten eingeschoben werden. Aus ver­schiedenen Gründen, insbesondere aber weil das Be­stücken derartiger Leiterplatten im allgemeinen auto­matisch erfolgt, sollen hierbei die Kontaktstifte einen Einführbereich aufweisen, also einen Bereich, der geringfügig kleiner als die metallisierte Bohrung der Leiterplatte ist und damit das Einführen erleich­tert und beim Einführen den Kontaktstift zentriert. Auf diesen Einführbereich folgt dann der eigentliche Kontaktbereich, also der Bereich des Kontaktstiftes, der den elektrischen Kontakt zu dem Metallbelag der Bohrungs-Innenwandung herstellen soll. Dieser Metall­belag ist verhältnismäßig dünn und liegt in der Größenordnung von einigen my bis, in Ausnahmefällen, einigen 1/100 mm. Fertigungsbedingt weist der Boh­rungsmesser eine verhältnismäßig große Toleranz auf, die in der Größenordnung von etwa 2/10 mm liegt. Trotz dieser Durchmessertoleranz sollen die Kontakt­flächen der Kontaktstifte stets mit einem Mindest­druck an der metallischen Innenwandung dieser Bohrun­gen anliegen und sollen diesen Mindestdruck auch über die gesamte Standzeit beibehalten. Weiter wird auch gefordert, daß beim Einschieben des Kontaktstiftes die Kontaktflächen dieses Kontaktstiftes sowohl ober­flächige Oxidationsschichten und sonstige Verunreini­ gungen, wie auch Gasmoleküle beseitigen sollen, so daß nach dem Einschieben ein durchweg metallischer Kontakt zwischen den Kontaktflächen des Kontaktstif­tes und der metallischen Innenwandung dieser Bohrun­gen besteht. Trotz dieser Forderungen darf jedoch auf gar keinen Fall die, wenn auch dünne Kontaktschicht an der Innenwandung dieser Bohrungen, verletzt werden. Eine derartige Verletzung würde nicht nur den Zutritt von Gasen und damit die allmähliche Oxidation der Verbindungsstellen zulassen, sondern auch eine einwandfreie Kontaktgabe beim Herausziehen des Kon­taktstiftes und Einschieben eines neuen Kontakt­stiftes beeinträchtigen.

Die bekannten Konstruktionen derartiger Kontaktstifte sind durchweg so aufgebaut, daß in den Kontaktstift ein Längsschlitz eingebracht wird, so daß die verblei­benden, nach außen aufgebauchten Stege federnd zusam­mengedrückt werden können. Dadurch wird die federnde Anlage der Außenflächen dieses Bereiches, also der Kontaktflächen, an die metallisierte Bohrungswandung erreicht. Tatsächlich liegen derart ausgebildete Kontaktflächen bei eingeschobenem Kontaktstift in der geforderten Weise an dem Metallbelag der Bohrungen an, vorausgesetzt der Metallbelag ist beim Einschie­ben des Kontaktstiftes nicht zerstört oder zumindest verletzt worden. Dies ist jedoch bei derart ausgebil­deten Kontaktstiften nahezu die Regel, da zwar die Fe­derungseigenschaften der Kontaktflächen in der Mitte des Kontaktbereiches durchaus allen Anforderungen ge­nügen, zu Beginn dieses Kontaktbereiches jedoch ein zwischen dem Einführungsbereich und dem Kontaktbe­reich liegender Übergangsbereich mit nur äußerst unge­nügenden federnden Eigenschaften entsteht, ein Be­reich also, der beim Einführen des Kontaktstiftes in die metallisierten Bohrungen nicht nachgeben kann, be­reits also schon bei einem geringen Kontaktstift-Über­maß oder Bohrungs-Durchmesser-Untermaß die geringe Metallauflage in der Innenwandung der Bohrung zer­stört.

Gleiches ist auch von weiter noch bekannten Kontakt­stift-Ausführungen zu berichten, die etwa V-förmig oder auch W-förmig ausgebildet sind.

Allen diesen Kontaktstift-Ausführungen hängt damit der Nachteil an, daß der Übergangsbereich zwischen dem Einführbereich und dem Kontaktbereich zu unnach­giebig ist, daß dieser Bereich also bereits beim ge­ringsten Untermaß der Bohrungen den Metallbelag zer­stört. Hinzu kommt noch, daß auch dieser Übergangsbe­reich Durchmessertoleranzen aufweisen kann. Weist dieser Bereich Übermaß auf, wird der Metallbelag in der Innenwandung der Bohrung immer verletzt werden. Weist er jedoch Untermaß auf, wird die Kontaktgabe schon bei Nennmaß der Bohrung kritisch, bei Übermaß der Bohrung unzuverlässig.

Diese Unnachgiebigkeit in dem angeführten Übergangs­bereich rührt daher, daß die federnden Stege gerade in diesem Übergangsbereich beginnen, der Hebelarm der federnden Stege dort also null und damit auch die Federung gleich null ist. Selbstverständlich könnte der Innenschlitz weitergeführt werden, jedoch kann dessen Länge konstruktionsbedingt nicht unzulässig weit getrieben werden. Auf jeden Fall ist es stets zutreffend, daß, wenn die Federung im Kontaktbereich in den zulässigen Grenzen liegt, diese Federung in dem angegebenen Übergangsbereich zu gering, der Über­gangsbereich also zu unnachgiebig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kontakt­stift der benannten Art anzugeben, der nicht nur im Kontaktbereich alle oben angeführten Forderungen er­füllt, sondern der auch beim Einschieben des Kontakt­stiftes in metallisierte Bohrungen von Leiterplatten auf keinen Fall, ob nun diese Bohrungen in der zuläs­sigen Toleranz Über- oder Untermaß aufweisen und ob der Kontaktstift selbst, wiederum in der zulässigen Toleranz, Über- oder Untermaß aufweist, zu einer Be­schädigung des Metallbelages führt.

Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß der Kontaktbereich im Querschnitt S-förmig ist.

Durch diese einfache Maßnahme wird bereits schon er­reicht, daß auch der Übergangsbereich, also der Be­reich des Kontaktstiftes zwischen dem Einführbereich und dem Kontaktbereich, nachgiebig federnd ist, da stets ein über den gesamten Durchmesser der Bohrung reichender Hebelarm für den Angriff der S-förmig ge­schwungenen Feder zur Verfügung steht. Diese Ausfede­rung betrifft also nicht nur den Kontaktbereich, bei dem sie selbstverständlich dafür sorgt, daß der ge­wünschte Lochleibungsdruck zur Verfügung steht, son­dern auch den kritischen Übergangsbereich, da auch dort die gleichen Ausfederungsverhältnisse herrschen. Dieses weiche nachgiebige Einführen kann nach der Erfindung noch dadurch unterstützt werden, daß die jeweiligen Scheitelpunkte der Innendurchmesser der S-Bögen des S-förmigen Querschnitts im Übergang vom Einführbereich zum Kontaktbereich allmählich von innen nach außen verlaufen und/oder daß sich die je­weilige Krümmung dieser S-Bögen in diesem Übergangsbe­reich zur Krümmung im Kontaktbereich hin vergrößert. Dadurch findet ein allmählicher Übergang vom Einführ­bereich in den Kontaktbereich statt, wobei jedoch, dies sei nochmals betont, auch bereits in diesem Über­gangsbereich die gleichen federnden Eigenschaften festzustellen sind, wie im Kontaktbereich.

Zur Ausführung des S-förmigen Querschnittes wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß dieser Querschnitt jeweils zu den Scheitelpunkten der S-Bögen hin zweck­mäßigerweise parabolisch zunimmt. Diese parabolische Querschnittszunahme ergibt sich aus der Anwendung der Berechnungen für "Träger gleicher Biegebeanspruchung" beziehungsweise gibt einen Querschnitt an, der über den gesamten Bereich gleichmäßig auf Biegung bean­sprucht wird. Durch diese Gestaltung beziehungsweise durch diese gleichmäßige Belastung wird das Material zur Herstellung des Kontaktstiftes optimal ausge­nutzt. Selbstverständlich kann jedoch aus wirtschaft­lichen Gründen auch der S-förmige Querschnitt im gesamten Bereich etwa die gleiche Dicke aufweisen.

Zur Bemessung dieses S-förmigen Querschnittes wird nach der Erfindung darauf hingewiesen, daß zwischen den Außenflächen der S-Bögen nahe deren Scheitelpunk­ten und der Bohrungs-Innenwandung beim kleinstzulässi­gen Durchmesser stets ein geringer Abstand verbleiben soll. Dadurch bleiben nicht nur die gewünschten Fede­rungseigenschaften auch beim kleinsten Bohrungsdurch­messer erhalten, sondern es ergeben sich maximale Federungswege beziehungsweise das gewünschte "weiche Durchfedern" im Kontaktbereich dieses Kontaktstiftes.

Die Anlageflächen der Endteile dieses S-förmigen Quer­schnitts können verschieden gewählt werden, so, daß sich durch kleine Anlagenflächen ein hoher spezifi­ scher Druck oder durch größere Anlagenflächen ein ent­sprechend niedrigerer spezifischer Druck auf die Bohrungsinnenwandung beziehungsweise deren Belag er­gibt. Als äußerst zweckmäßig hat sich nach der Erfin­dung erwiesen, daß die Anlageflächen der Endteile des S-förmigen Querschnitts im Außen-Endbereich an die Bohrung etwa einer Spirale folgen, deren erzeugender Punkt zwischen dem minimalen und dem maximalen Durch­messer der Bohrung verläuft. Je nach dem gewünschten spezifischen Druck beziehungsweise nach dem verwen­deten Material kann diese Spirale eine archimedische oder eine logarithmische Spirale sein. Auf jeden Fall ist dadurch gesichert, daß eine so großflächige Anlage des Kontaktstiftes an den Belag der Bohrung erfolgt, daß dieser Belag nicht durchgedrückt wird, sich jedoch eine genügend große gasfrei gehaltene Kontaktfläche ergibt. Auf jeden Fall sollten die Anlageflächen abgerundet sein, was mit Sicherheit dadurch bewirkt werden kann, daß die Endteile des S-förmigen Querschnitts geringfügig nach innen, mög­licherweise unter der Berücksichtigung der oben ange­führten Spirale, eingerollt sind.

Um ein einwandfreies Zentrieren des Kontaktstiftes in der Bohrung zu erreichen, wird weiterhin vorgeschla­gen, daß der S-förmige Querschnitt symmetrisch ist.

Schließlich sei auch noch darauf hingewiesen, daß ein derartiger Kontaktstift ohne Schwierigkeiten herstell­bar ist, indem nach der Erfindung das im Querschnitt runde oder profilierte Stiftmaterial in der Länge des späteren Kontaktbereichs zu einem flachen Rechteckpro­fil, gegebenenfalls mit beidseitig entgegengesetzt eingerollten Kanten, umgeformt und sodann der ge­wünschte S-förmige Querschnitt in diesem Bereich ge­prägt wird. Selbstverständlich kann zwischen den ein­zelnen Bearbeitungsschritten jeweils ein Glühvorgang eingeschoben werden, um einen stets gleichen Bearbei­tungszsutand des Materials herbeizuführen. Hervorzu­heben ist schließlich noch, daß derartige Kontakt­stifte ohne weiteres vollautomatisch von rundem oder profiliertem Drahtmaterial hergestellt werden können.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Bei dem Kontaktstift (1) nach Fig. 1 können vier Bereiche unterschieden werden:

In Fig. 1 sind die Querschnitte der jeweiligen Be­reiche eingezeichnet, und zwar für den Einführbereich ein runder Querschnitt (7), im Kontaktbereich einen S-förmigen Querschnitt (8) und im Verbindungsbereich einen rechteckigen Querschnitt (9). Der S-förmige Querschnitt (8) ist in den Fig. 2 und 3 nochmals sepa­rat dargestellt, und zwar in Fig. 2 eingezeichnet in den größten maximalen Bohrungsdurchmesser (10) und in Fig. 3 eingezeichnet in den kleinsten zulässigen Boh­rungsmesser (11). Die beiden S-Bögen (12, 13) liegen symmetrisch in den Bohrungen (10, 11). Durch ihre be­sondere Gestaltung liegen sie auch stets sicher an der Innenwandung der Bohrungen (10, 11) mit einem vor­bestimmbaren spezifischen Druck an. Zur vollen Mate­rialausnutzung beziehungsweise zur Ausnutzung der vollen Federkraft nimmt der Querschnitt dieser S-Bögen (12, 13) jeweils zu den Scheitelpunkten (19, 20) parabolisch zu.

Die Fig. 2 und 3 zeigen anschaulich den weiten Fede­rungsbereich dieses Kontaktstiftes mit S-förmigem Querschnitt (12, 13). Dies ist dadurch möglich, weil der Hebelarm dieses S-förmigen Querschnitts (8) über den gesamten Durchmesser der Bohrung, also über die maximal mögliche Länge reicht. Dadurch ist auch bei Übermaß des Durchmessers dieser Bohrung (10) noch eine sichere Anlage der Kontaktflächen an der Metall­schicht der Innenwandung dieser Bohrung gegeben; gleichzeitig ergibt sich aber kein zu hoher Druckan­stieg beziehungsweise keine zu hohe Belastung der Me­tallschicht bei einem minimalen Durchmesser dieser Bohrung (11).

Zu beachten ist auch noch, da die beiden S-Bögen (12, 13) gleiche Federungseigenschaften aufweisen, daß sich der Kontaktstift (1) also stets in dem Bohrungs­loch zentrieren wird.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Ausführung des Über­gangsbereichs (3), bei dem sowohl die Scheitelpunkte (14, 15, 16) der Innendurchmesser der S-Bögen des S-förmigen Querschnitts (8) allmählich nach außen ver­laufen und sich gleichzeitig sich die Krümmung dieser S-Bögen (12, 13) vergrößert; hierbei nimmt selbstver­ständlich auch, wie aus der außen angelegten strich­punktierten Linie (17, 18) in Fig. 4 ersichtlich ist, der Außenabstand der Kontaktflächen dieses S-förmigen Querschnitts (8) zum Kontaktbereich (4) hin zu.