EP1997187A1 - Kontaktstift und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Kontaktstift und verfahren zu dessen herstellung

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EP1997187A1
EP1997187A1 EP07723163A EP07723163A EP1997187A1 EP 1997187 A1 EP1997187 A1 EP 1997187A1 EP 07723163 A EP07723163 A EP 07723163A EP 07723163 A EP07723163 A EP 07723163A EP 1997187 A1 EP1997187 A1 EP 1997187A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact pin
hole
contact
sections
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07723163A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wiestaw Kramski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kramski GmbH
Original Assignee
Kramski GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kramski GmbH filed Critical Kramski GmbH
Publication of EP1997187A1 publication Critical patent/EP1997187A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • 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 a contact pin with a contact and a connection area for pressing into a plated-through hole of a printed circuit board according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim 13.
  • Such contact pins are particularly intended to produce by soldering in metallized holes of electrical circuit boards a solderless, electrically conductive connection to at least one conductor of the circuit board.
  • a solderless, electrically conductive connection to at least one conductor of the circuit board.
  • the press-in sections of such contact pins are plastically deformable against corresponding force on the one hand, and on the other hand corresponding demands are made with respect to the pull-out forces on the elastic properties after insertion.
  • This property profile is achieved by means of contact pins or press-in pins which have an elastic-plastic area in order to bridge the hole tolerances of the boards on the one side and to ensure the desired insertion and removal forces and the contacting on the other side.
  • a press-in contact is known, which is made of a material to form two spaced-apart, initially as required open sections without cutting, later forming the Ein 1500pin each other in Appendix.
  • the cross-sectional shape of the sections is selected so that they clamp selectively with the walls in the hole of a circuit board, which can lead to tin abrasion and stress on the hole edge.
  • sheet thickness smaller than, for example, 0.8 mm
  • smaller hole diameter lower clamping forces are always generated, so that a permanently secure electrical connection is at risk.
  • US Pat. No. 6,135,813 A shows an insertion pin which has at its front end two nearly opposite projections which come to lie outside the hole in the state introduced into the printed circuit board. From the pin diameter to the outside projecting projections anchor the pin after passing the pin through the hole of the circuit board, while the inwardly projecting projections do not distort each other and in no way change, but if necessary, soldered together in position and secured with it. So they do not affect the behavior in the hole of the circuit board.
  • a contact pin which is punched out of a material, and before formation of the contact element has two spaced-apart portions, which later form the Ein 1500pin.
  • a needle-tube-shaped opening is provided in each of the sections. By bending over, the two sections are placed against each other, wherein by corresponding pre-deformation, the two ends of these sections are placed against each other, so that the Ein 1500pin results, which can then be inserted into a plated-through hole of a printed circuit board. However, the free ends are not interconnected.
  • the production of such contact pins is usually carried out by punching the contact pins with the introduction of central longitudinal slots, which allow the elastic behavior, as is known for example from DE 195 08 133 C2 or DE 198 31 672 B4.
  • the central slot is optimized based on the requirements of the insertion and removal forces, whereby the production technology comes to its limits when punching, for example as a result of stamp stability.
  • the inner shape of the slot is limited by punching and cutting forces to a certain size, since they can not be produced otherwise.
  • Contact pins with embossed zones are also e.g. from JP 03 017971 A or US 4,923,414 A known, in which case usually the press-in portion is formed so that it can deform plastically during pressing. These pins usually do not cover the range of the standard accordingly. In addition, the manufacturing is very sensitive to tolerances and the risk of shaving is relatively high.
  • the present invention seeks to provide a contact pin and a method for its production, which is produced by stamping standard with optimal extraction forces.
  • the contact pin has an open shape in which after the punching operation, the later slot forming icardiiche opening is open to the outside and lies between the sections that later form the insertion of the contact pin.
  • the limitations of punching technology can be circumvented.
  • any basic shape of a contact pin can be easily made larger or smaller, ie the press-in and Auspress material can be better defined and are eg softer and harder in the transitions, which is not possible in today's punching technology with a closed Needle-Eye.
  • any geometric formations are formed, thereby forming, for example, support areas.
  • These support areas can control the elastic-plastic behavior over the different hole diameters.
  • the projections can preferably come to rest in the hole itself. But they can also lead to a kind of tilting movement, which makes the area pushed through the hole wider than the pressing area, which leads to increased extrusion forces. As a result, even with decreasing sheet thickness and smaller hole diameter still good clamping forces can be generated. Tests have shown that even with small hole diameters of 1.0 mm and sheet thicknesses of 0.6 mm, a secure connection can still be achieved.
  • the moldings or support areas produced by preferably chip-producing production or forming are no longer made contiguous with increasing miniaturization of the contact pins. Instead, an open opening is first punched out in order to release the moldings there.
  • the press-in area of the contact pin is analogously produced as an open fork, which eliminates the manufacturing restrictions.
  • the contact pin can be closed, for example mechanically, by welding, riveting, laser welding or the like, whereby the elongate opening or the slot then preferably forms in the middle.
  • the slot can be made tapering in the front region in the insertion direction, so that there is less material there is that during insertion of the press-in portion of an elastic deformation in the way.
  • Fig. 1 is a view of a contact pin in the punched, open state and in a state in which the ends of the contact pin are connected to each other
  • Fig. 3 is an enlarged view of the front portion of the contact pin of FIG. 2,
  • FIG. 5 is a section along line 5-5 of Fig. 3,
  • FIG. 7 shows the contact pin according to FIGS. 1 to 5 in a state introduced in the hole of a printed circuit board
  • FIG. 9 shows a view analogous to FIG. 8 with a variant of the product contour
  • FIG. 10 shows a view of a contact pin in a further embodiment in which the projections come to lie in the hole of a printed circuit board
  • Fig. 11, 12 views of the contact pin when mounted in printed circuit board holes of different diameters.
  • the figures show a contact pin 10 of a formed material for pressing into a plated-through hole 11 on a printed circuit board 12, which is shown in FIG. If in the following a forming or forming process is mentioned, it inter alia a punching, cold extrusion, cold working or the like understood, but in principle also other deformation possibilities are given, provided that a transformation is made possible, the production of at least initially open, allowed by sections of the contact pin edged opening.
  • the contact pin has a press-fit section 13 which has at least two contact legs 15, which are spaced apart from one another by at least one elongated opening 14 and curved outward in their central region.
  • This press-fit reaches the hole 11 of a printed circuit board 12 during insertion as shown in FIG. 7, where it plastically deformed and thus ensures the desired contact with the circuit board.
  • This contacting is to meet several requirements, which are essentially to be seen in the fact that a low Cl-resistance is guaranteed, no contact corrosion occurs, minimal press forces and maximum pull-out forces are present, a temperature resistance is ensured and preferably no chip formation during assembly established.
  • the requirements for temperature resistance rise more and more and the compounds thus created should be durable, especially in the automotive sector even with larger vibrations.
  • the diameter of the holes of the circuit boards has a relatively large tolerance
  • the contact pins and the contacting a small tolerance is required, it becomes clear which dimensioning limits arise in the production of such contact pins, especially if they produced by molding processes such as a punching process and this with increasingly smaller dimensions.
  • the contact pin 10 also has an insertion section 16 for insertion into the hole 11, which is formed according to FIGS. 2 and 3 by at least two elongate sections 17 of the contact pin, which abut one another during the insertion.
  • This open design thus creates a new scope for the design of the elongated opening. In this respect, only a few examples of the design of this opening are given below, which do not limit the invention further.
  • the portions 17 are arranged substantially approximately parallel to each other, but only the formation of the outwardly open elongated opening 14 between them is essential. They may, if necessary, be connected together at their ends 17a to form a pin while enclosing the elongated opening 14.
  • the connection does not actually have to take place at the last point of the end 17a, the person skilled in the art will rather choose this connection point in such a way that both a suitable insertion and correspondingly high pull-out forces are ensured.
  • the compound can e.g. a mechanical connection, conceivable would be a common molding under positive locking, or a welded joint such. be a laser welding, but other connection possibilities, such as a riveting process also conceivable.
  • projections 18 are provided in the opening, which come into operative connection with one another during the plastic deformation of the contact pin 10.
  • these projections can be arbitrarily shaped, in an embodiment according to Figures 3, 4 and 7, these projections are formed approximately opposite and come in the plastic deformation with each other, which can also be spoken of a positive engagement.
  • These projections 18 on the one hand have the function of controlling the elastic-plastic behavior in the hole 11 via different hole diameters.
  • the formations which may also be referred to as a support element or pin, are provided to allow a better insertion of the contact and thus preferably to lie in a region which lies after insertion of the contact pin within the hole 11 of the circuit board.
  • the projections 18 are in closed longitudinal opening 14 in the insertion direction in the opening 14 that they come to rest in the inserted state in the hole 11 and there increase the pull forces without contributing to increased chip formation during insertion.
  • other arrangements and configurations of the projections 18 are possible, for example in the front third of the opening 14 so that they through the hole 11 during insertion be pushed over.
  • the projections are effective even with different hole diameters of the circuit board.
  • Fig. 11 shows the contact pin in a hole with a diameter of eg 1, 09 mm
  • Fig. 12 shows the same contact pin in a hole with a diameter of 0.94 mm. In both cases, the projections build up sufficient holding forces.
  • the portions 17 may have an edge or bead embossing.
  • This embossing can be a variable embossing 19, so that the embossing can also influence the press-in forces and extrusion forces.
  • the cross section of the sections 17 increases from the insertion section 16 to the press-in section 13.
  • the contour of the embossing can be influenced in order to obtain a better osculation or contact surface.
  • the ends 17a of the sections 17 are tapered and rounded at their outer edges 20, which are usually pointing away from each other, to form an insertion pin.
  • the sections are at least in the region of the insertion section
  • the production of the contact pin 10 is initially carried out by forming the sections 17, so that they adjoin the elongated opening 14 which is open towards the outside in a fork-tooth manner. Following the sections 17 are bent together. They can then be connected to one another at the ends of the elongated opening 14, preferably at their ends 17a, or they can lie loosely together. This connection can be made mechanically or by welding.
  • the deformation of the sections can be done in any way, preferably by punching, cold extrusion or cold forming.
  • the connection of the sections 17 takes place immediately after the forming, ie, for example, during the punching process by welding or laser welding, ie essentially in one operation or production step.
  • the sections 17 can be provided with an embossment 19 or notches 21.

Abstract

Ein Kontaktstift (10) zum Einpressen in ein durchkontaktiertes Loch einer Leiterplatte wird durch Umformung hergestellt. Sein Einpressabschnitt (13) weist zwei durch eine längliche Öffnung (14) voneinander beabstandete, in ihrem mittleren Bereich nach außen gewölbte Kontaktschenkel (15) auf, die beim Einpressen in das Loch der Leiterplatte unter plastischer Verformung an der Wandung des Lochs zur Anlage kommen. Ein Einführabschnitt (16) ist zum Einführen in das Loch (11) durch wenigstens zwei längliche, beim Einführen aneinanderliegende Abschnitte (17) des Kontaktsstifts (10) ausgebildet. Die Abschnitte (17) grenzen nach dem Umformungsprozess und vor dem Einführen in das Loch (11) gabelzinkenartig an die nach außen offene längliche Öffnung (14). Dadurch, dass am Rande der länglichen Öffnung (14) wenigstens eine in die Öffnung ragende Anformung (18) zur Bildung von Abstützbereichen zur Steuerung des elastisch-plastischen Verhaltens im Lochdurchmesser vorgesehen ist, wird ein Kontaktstift und ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen, der durch Stanzen normgerecht mit optimalen Auszugskräften herstellbar ist.

Description

Kontaktstift und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Bezug zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2006 011 657.7, hinterlegt am 12. März 2006, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kontaktstift mit einem Kontakt- und einem Anschlussbe- reich zum Einpressen in ein durchkontaktiertes Loch einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruches 13.
Stand der Technik
Derartige Kontaktstifte sind insbesondere dafür vorgesehen, durch Einpressen in metallisierte Lochungen von elektrischen Leiterplatten eine lötfreie, elektrisch leitende Verbindung zu zumindest einer Leiterbahn der Leiterplatte herzustellen. Zur einwandfreien Kontaktierung der Lochung müssen deren Fertigungstoleranzen durch entsprechende Ausbildungen des Einpressabschnitts des Kontaktsstifts ausgeglichen werden, damit eine vorzugsweise gasdichte Verbindung zwischen Lochung und Einpressabschnitt gewährleistet ist. Dazu sind die Einpressabschnitte solcher Kontaktstifte gegen entsprechende Kraft einerseits plastisch verformbar, andererseits werden an die elastischen Eigenschaften nach dem Einbringen entsprechende An- forderungen bezüglich der Auszugskräfte gestellt. Diese Eigenschaften werden z.B. dadurch verwirklicht, dass in den Kontaktstift im Einpressabschnitt ein nadelöhrartig ausgebildetes Langloch eingestanzt wird, sodass sich zwei federelastisch aufeinander zu bewegbare Kontaktschenkel bilden. Die durch den Kontaktstift oder Einpresspin erzeugte Verbindung muss verschiedenen elektrischen und mechanischen Anforderungen genügen und hat auch umfangreiche Tests zu bestehen. Die wichtigsten Eigenschaften dieser Verbindung sind: - geringer Übergangswiderstand
- keine Kontaktkorrosion,
- optimale Einpresskräfte,
- optimale Auszugskräfte,
- Temperaturbeständigkeit, - Vibrationsbeständigkeit,
- möglichst keine Spanbildung beim Einpressen
Erreicht wird dieses Eigenschaftsprofil über Kontaktstifte oder Einpresspins, die über einen elastisch-plastischen Bereich verfügen, um auf der einen Seite die Lochtole- ranzen der Platinen zu überbrücken und auf der anderen Seite die gewünschten Ein- und Auspresskräfte und die Kontaktierung sicher zu stellen.
Aus der dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu Grunde liegenden DE 10 2004 028 202 A1 ist ein Einpresskontakt bekannt, der aus einem Material unter Bildung von zwei voneinander beabstandeten, zunächst bedarfsweise offenen Abschnitten spanlos hergestellt ist, die später miteinander in Anlage stehend den Einführpin bilden. Die Querschnittsform der Abschnitte ist so gewählt, dass sie sich punktuell mit den Wandungen im Loch einer Leiterplatte verspannen, was zu Zinnabrieb und Beanspruchung der Lochkante führen kann. Ziel ist dort eine spanlos erzeugte Einpress- kontaktierung, wobei der Lochquerschnitt durch eine dem Quadrat angenäherte Querschnittsform nahezu vollständig ausgefüllt wird. Vor allem bei abnehmender Blechdicke (kleiner als z.B. 0,8mm) und kleinerem Lochdurchmesser werden immer niedrigere Klemmkräfte erzeugt, so dass eine dauerhaft sichere elektrische Verbindung gefährdet ist.
US 6,135,813 A zeigt einen Einführpin, der an seinem vorderen Ende zwei nahezu gegengleiche Anformungen aufweist, die im in die Leiterplatte eingebrachten Zustand außerhalb des Lochs zu liegen kommen. Vom Pindurchmesser nach außen vorstehende Vorsprünge verankern den Pin nach Durchführen des Pins durch das Loch der Leiterplatte, während die nach innen vorstehenden Anformungen sich nicht miteinander verspannen und sich in keinster Weise verändern, jedoch bedarfsweise in ihrer Position miteinander verlötet und damit gesichert werden. Damit beeinflussen sie nicht das Verhalten im Loch der Leiterplatte.
Aus der EP 0 655 798 A2 ist ein Kontaktstift bekannt, der aus einem Material ausgestanzt ist, und vor Bildung des Kontaktelements zwei voneinander beabstandete Abschnitte aufweist, die später den Einführpin bilden. In jedem der Abschnitte ist eine nadelöhrförmige Öffnung vorgesehen. Durch ein Umkanten werden die beiden Abschnitte aneinander gelegt, wobei durch entsprechende Vorverformung die beiden Enden dieser Abschnitte aneinandergelegt werden, sodass sich der Einführpin ergibt, der dann in ein durchkontaktiertes Loch einer Leiterplatte eingeführt werden kann. Die freien Enden sind jedoch nicht miteinander verbunden.
Ein anderer Kontaktstift ist aus der US-A 3,400,358, bei der ein Paar nach außen gewölbter Kabel an ihren Enden zur Bildung des Einführpins zusammen gelötet werden. Die aufeinander zu zeigenden Oberflächen der Kabel können an ihren Enden zur Erleichterung der Lötverbindung abgeflacht werden. Dieser Herstellungsprozess ist aufwändig und nicht lotfrei.
Die Herstellung derartiger Kontaktstifte erfolgt meist durch Stanzen der Kontaktstifte unter Einbringung mittiger Längsschlitze, die das elastische Verhalten ermöglichen, wie dies z.B. aus DE 195 08 133 C2 oder DE 198 31 672 B4 bekannt ist. Dabei wird bei immer kleiner werdenden Maßen der Kontaktstifte und größer werdenden Toleranzen der Lochung der Leiterplatten eine immer geringere Toleranz der Verbindung gefordert. Der mittige Schlitz wird basierend auf den Anforderungen an die Steck- und Ziehkräfte optimiert, wobei die Fertigungstechnik beim Stanzen z.B. in Folge der Stempelstabilität an ihre Grenzen kommt. Bei der jetzigen Stanztechnologie ist die Innenform des Langlochs durch Stanz- und Schneidkräfte auf eine bestimmte Größe begrenzt, da sie ansonsten nicht mehr herstellbar ist. Als Ergebnis erhält man einen Kompromiss, der im Bereich des Pins oder Einführbereichs, der den ersten Kontakt mit der Leiterplatte bei der Montage hat, zu einer kaum oder nicht elastischen Zone führt, da z.B. durch Stanzen eine spitz zulaufende Kante der Öffnung in diesem Bereich kaum hergesteiit werden kann. Dies kann Abschabungen der Oberfläche auslösen, die als Späne Kurzschlüsse erzeugen können. Da die Durchmessertoleranz der Lochungen der Leiterplatten, der von einem Einpressabschnitt abgedeckt wird, selten der Norm entspricht, kommen entsprechende Kontaktstifte nur mit eingeengten Toleranzen der Platinenlochdurchmesser zum Einsatz.
Kontaktstifte mit geprägten Zonen sind ebenfalls z.B. aus der JP 03 017971 A oder der US 4,923,414 A bekannt, wobei in diesem Fall meist der Einpressabschnitt so ausgebildet ist, dass er sich beim Einpressen plastisch verformen kann. Diese Kontaktstifte decken in der Regel auch nicht den Bereich der Norm entsprechend ab. Zudem ist die Fertigung sehr toleranzempfindlich und das Risiko von Abschabungen ist relativ hoch.
Um die Eigenschaften und insbesondere die Auszugskräfte zu verbessern, wurde auch bereits mehrfach versucht, im Bereich des Längsschlitzes zwischen den Kontaktschenkeln des Einpressabschnitts Anformungen vorzusehen, die sich beim Einpressen in die Lochung der Leiterplatte z.B. überlappen (vgl. DE 37 84 911 12) oder diesen Bereich mit Anformungen zu versehen, die bei der Verformung miteinander in Anlage kommen (vgl. EP 0 387 317 B1 ). Die Grenzen dieser Ausgestaltung sind wiederum die Grenzen der Stanztechnologie, da Kontaktstifte bei einer weiteren Miniaturisierung kaum noch durch Stanzen herstellbar sind.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kontaktstift und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, der durch Stanzen normgerecht mit optimalen Auszugskräften herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Kontaktstift mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. Der Kontaktstift weist eine offene Form auf, bei der nach dem Stanzvorgang die den späteren Schlitz bildende iängiiche Öffnung nach außen offen ist und zwischen den Abschnitten liegt, die später den Einführabschnitt des Kontaktstifts bilden. Mit der damit zunächst offenen, gabelzinkenartigen Form dieser Abschnitte, die beim Einfüh- ren in das Loch dann aneinander liegen, können die Begrenzungen der Stanztechnologie umgangen werden. Gleichzeitig kann jede grundsätzliche Form eines Kontaktstifts problemlos größer oder kleiner hergestellt werden, d.h. die Einpress- und Auspresskräfte lassen sich besser definieren und sind z.B. weicher und härter in den Übergängen, was bei der heutigen Stanztechnologie mit einem geschlossenen Needle-Eye nicht möglich ist. Innerhalb der länglichen Öffnung werden beliebige geometrische Anformungen ausgebildet, um dadurch z.B. Abstützbereiche zu bilden. Diese Abstützbereiche können das elastisch-plastische Verhalten über die unterschiedlichen Lochdurchmesser steuern. Hierzu können die Anformungen vorzugsweise im Loch selbst zu liegen kommen. Sie können aber auch zu einer Art Kippbe- wegung führen, die den durch das Loch überschobenen Bereich breiter werden lässt als den Pressbereich, was zu erhöhten Auspresskräften führt. Dadurch können auch bei abnehmender Blechdicke und kleinerem Lochdurchmesser immer noch gute Klemmkräfte erzeugt werden. Versuche haben gezeigt, dass selbst bei kleinen Bohrungsdurchmesser von 1 ,0mm und Blechdicken von 0,6mm noch eine sichere Ver- bindung erbracht werden kann.
Die durch vorzugsweise spanbearbeitende Herstellung bzw. Umformung erzeugten Anformungen oder Abstützbereiche werden bei zunehmender Miniaturisierung der Kontaktstifte nicht mehr aneinanderliegend hergestellt. Stattdessen wird zunächst eine offene Öffnung ausgestanzt, um dort die Anformungen freizusetzen. Der Einpressbereich des Kontaktstifts wird sinngemäß als offene Gabel hergestellt, wodurch die fertigungstechnischen Beschränkungen entfallen. Vorzugsweise kann am Ende des Stanzprozesses oder besser Umformprozesses der Kontaktstift z.B. mechanisch, durch Schweißen, Nieten, Laserschweißen oder dergleichen geschlossen werden, wodurch sich dann die längliche Öffnung oder der Schlitz vorzugsweise in der Mitte ausbildet. Dadurch kann z.B. der Schlitz in dem in Einführrichtung vorderen Bereich spitz zulaufend ausgebildet werden, sodass dort weniger Material vorhanden ist, das beim Einführen des Einpressabschnitts einer elastischen Verformung im Wege ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Be- Schreibung.
Kurzbeschreibung der Figuren
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu- tert. Es zeigen:
Fig. 1 , 2 eine Ansicht eine Kontaktstifts im gestanzten, offenen Zustand sowie in einem Zustand, in dem die Enden des Kontaktstifts miteinander verbunden sind, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des vorderen Bereichs des Kontaktstifts gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Kontaktstifts gemäß Fig. 1 ,
Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 von Fig. 3,
Fig. 6 einen Kontaktstift mit eingekerbten Außenkanten in einem weiteren Aus- führungsbeispiel,
Fig. 7 den Kontaktstift gemäß den Figuren 1 bis 5 in einer im Loch einer Leiterplatte eingebrachten Zustand,
Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 von Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht analog zu Fig. 8 mit einer Variante der Produktkontur, Fig. 10 eine Ansicht eines Kontaktstifts in einer weiteren Ausführungsform, in der die Anformungen im Loch einer Leiterplatte zu liegen kommen,
Fig. 11 ,12 Ansichten des Kontaktstiftes bei Anbringung in Leiterplattenlöchern unterschiedlichen Durchmessers.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen. Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung oder die erläuterte Vorgehensweise beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn in der Beschreibung und in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, beziehen sich diese auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas anderes deutlich macht. Dasselbe gilt in umgekehrter Richtung.
Die Figuren zeigen einen Kontaktstift 10 aus einem umgeformten Material zum Einpressen in ein durchkontaktiertes Loch 11 auf einer Leiterplatte 12, die in Figur 7 dargestellt ist. Wenn im Folgenden von einem Umformen oder Umformvorgang die Rede ist, wird darunter unter anderem ein Stanzen, Kaltfließpressen, eine Kaltverformung oder dergleichen verstanden, grundsätzlich sind jedoch auch andere Verformungsmöglichkeiten gegeben, sofern dadurch eine Umformung ermöglicht wird, die die Herstellung einer zumindest zunächst offenen, von Abschnitten des Kontaktstiftes umrandeten Öffnung erlaubt.
Der Kontaktstift weist gemäß den Figuren 1 bis 4 einen Einpressabschnitt 13 auf, der wenigstens zwei durch wenigstens eine längliche Öffnung 14 voneinander beabstandete, in ihrem mittleren Bereich nach außen gewölbte Kontaktschenkel 15 hat. Dieser Einpressbereich gelangt beim Einpressen gemäß Fig. 7 in das Loch 11 einer Leiterplatte 12, wobei er sich dort plastisch verformt und damit die gewünschte Kontaktierung zur Leiterplatte sicher stellt. Diese Kontaktierung soll mehreren Anforderungen genügen, die im Wesentlichen darin zu sehen sind, dass ein geringer Cl- bergangswiderstand gewährleistet ist, keine Kontaktkorrosion eintritt, minimale Einpresskräfte und maximale Auszugskräfte vorhanden sind, eine Temperaturbestän- digkeit gewährleistet ist und sich vorzugsweise keine Spanbildung bei der Montage einstellt. Insbesondere die Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit steigen mehr und mehr und die so geschaffenen Verbindungen sollen insbesondere im Automobilbereich selbst bei größeren Vibrationen dauerhaft sein. Bedenkt man zudem, dass der Durchmesser der Löcher der Leiterplatten eine verhältnismäßig große Toleranz aufweist, während von den Kontaktstiften und der Kontaktierung eine geringe Toleranz gefordert wird, wird deutlich, welche Dimensionierungsgrenzen sich bei der Herstellung derartiger Kontaktstifte ergeben, insbesondere wenn sie durch Unform- prozesse wie einen Stanzvorgang hergestellt werden sollen und dies bei zunehmend kleineren Abmessungen.
Der Kontaktstift 10 weist ferner einen Einführabschnitt 16 zum Einführen in das Loch 11 auf, der gemäß Fig. 2 und 3 durch wenigstens zwei längliche, beim Einführen an- einanderliegende Abschnitte 17 des Kontaktstifts gebildet ist. Die wenigstens zwei Abschnitte 17, die ausgehend von einer in Einführrichtung am rückwärtigen Ende der länglichen Öffnung 14 liegenden Materialbrücke diese Öffnung umranden, grenzen gemäß Fig. 1 und 4 nach dem Umformprozess gabelzinkenartig an die nach außen offene, längliche Öffnung 14 an. Diese offene Formgebung schafft damit einen neu- en Spielraum für die Gestaltung der länglichen Öffnung. Insofern sind im Folgenden auch nur einige Beispiele für die Gestaltung dieser Öffnung angegeben, die die Erfindung nicht weiter beschränken.
Vorzugsweise sind die Abschnitte 17 im Wesentlichen ungefähr parallel zueinander angeordnet, wesentlich ist allerdings nur die Ausbildung der nach außen offenen länglichen Öffnung 14 zwischen ihnen. Sie können bedarfsweise an ihren Enden 17a zur Bildung eines Pins unter Einfassung der länglichen Öffnung 14 miteinander verbunden werden. Die Verbindung muss nicht tatsächlich am letzten Punkt des Endes 17a erfolgen, der Fachmann wird vielmehr diesen Verbindungspunkt so wählen, dass sowohl ein geeignetes Einführen als auch entsprechend hohe Auszugskräfte gewährleistet sind. Die Verbindung kann z.B. eine mechanische Verbindung, denkbar wäre ein gemeinsames Formen unter Formschluss, oder eine Schweißverbindung wie z.B. ein Laserschweißen sein, jedoch sind andere Verbindungsmöglichkeiten, wie z.B. ein Nietvorgang ebenfalls denkbar.
Aus den Figuren wird deutlich, dass die Abschnitte 17, die genau genommen die Zinken einer Gabel bilden, sowohl die Kontaktschenkel 15 des Einpressabschnitts 13 als auch den als Pin ausgebildeten Einführabschnitt 16 ausbilden. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Abschnitte 17 vorgesehen sein. Im geschlossenen Zustand wird es damit unter anderem möglich, die längliche Öffnung 14 in Einführrichtung spitz zulaufen zu lassen. Dadurch liegt in diesem für die Einführbewegung wichtigen und zunächst elastisch verformten Bereich die Voraussetzung vor, dass dort nicht unnötig Material vorhanden ist, das genau dieser Einführbewegung hinderlich ist, falls sich zu früh eine plastische Verformung einstellt.
Am Rande der länglichen Öffnung 14 sind in die Öffnung ragende Anformungen 18 vorgesehen sein, die bei der plastischen Verformung des Kontaktstifts 10 miteinan- der in Wirkverbindung kommen. Grundsätzlich können diese Anformungen beliebig geformt sein, bei einer Ausgestaltung nach den Figuren 3, 4 und 7 sind diese Anformungen etwa gegengleich ausgebildet und kommen bei der plastischen Verformung miteinander in Eingriff, wobei auch von einem formschlüssigen Eingriff gesprochen werden kann. Diese Anformungen 18 haben einerseits die Funktion haben, das elas- tisch-plastische Verhalten im Loch 11 über unterschiedliche Lochdurchmesser zu steuern. Die Anformungen, die auch als Abstützelement oder Zapfen bezeichnet werden können, sind vorgesehen, um eine bessere Einführung des Kontakts zu ermöglichen und damit vorzugsweise in einem Bereich zu liegen, der nach Einbringung des Kontaktstifts innerhalb des Lochs 11 der Leiterplatte liegt. Andererseits können sie auch, wie sich z.B. aus Fig. 7 ergibt im auf der anderen Seite des Loch liegenden, überschobenen Bereich zu einer Art Kippbewegung beitragen, die diesen Bereich breiter werden lässt als den im Loch 11 liegenden Pressbereich. Dies führt zu erhöhten Auspresskräften.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 11 und 12 liegen die Anformungen 18 bei geschlossener länglicher Öffnung 14 in Einführrichtung so in der Öffnung 14, dass sie im eingeschobenen Zustand im Loch 11 zu liegen kommen und dort die Auszugskräfte erhöhen, ohne zu erhöhter Spanbildung beim Einführen beizutragen. Dies führt zu der in Fig. 11 und 12 dargestellten Anordnung nach Einbringung des Kontaktstiftes 10 in das Loch 11. Andere Anordnungen und Ausgestaltungen der Anformungen 18 sind jedoch möglich, z.B. im vorderen Drittel der Öffnung 14, so dass sie über das Loch 11 beim Einbringen überschoben werden. Gemäß Fig. 11 und 12 sind die Anformungen auch bei unterschiedlichen Lochdurchmessern der Leiterplatte wirksam. Fig. 11 zeigt den Kontaktstift in einem Loch mit einem Durchmesser von z.B. 1 ,09 mm, während Fig. 12 denselben Kontaktstift in einem Loch mit einem Durchmesser von 0,94 mm zeigt. In beiden Fällen bauen die Anformungen ausreichende Haltekräfte auf.
Gemäß Fig. 5 in Verbindung mit Fig. 8 oder 9 können die Abschnitte 17 eine Kantenoder Wulstprägung aufweisen. Diese Prägung kann eine variabel verlaufende Prägung 19 sein, sodass durch die Prägung ebenfalls die Einpresskräfte und Auspresskräfte beeinflusst werden können. Vorzugsweise nimmt der Querschnitt der Ab- schnitte 17 vom Einführabschnitt 16 zum Einpressabschnitt 13 zu. Die Kontur der Prägung kann beeinflusst werden, um eine bessere Schmiegung bzw. Anlagefläche zu erhalten.
Die Enden 17a der Abschnitte 17 sind an ihren üblicherweise voneinander wegzei- genden Außenkanten 20 zur Ausbildung eines Einführpins zugespitzt und abgerundet. Vorzugsweise sind die Abschnitte zumindest im Bereich des Einführabschnitts
16 symmetrisch zu einer durch die längliche Öffnung 14 gelegten Mittellinie angeordnet. Auch hier sind andere, auch nicht symmetrische Ausgestaltungen möglich, da der Fachmann sowohl die längliche Öffnung 14 als auch die Abschnitte 17 so gestalten kann, wie es für den jeweiligen Einsatzzweck erforderlich ist, so lange eine offene Form dieser Öffnung gewählt wird.
Im Einpressabschnitt 13 können gemäß Fig. 6 die Außenkanten 20 der Abschnitte
17 Einkerbungen 21 aufweisen, um die Haltekräfte im Loch 11 weiter zu erhöhen.
Die Herstellung des Kontaktstifts 10 erfolgt zunächst durch ein Umformen der Abschnitte 17, sodass sie gabelzinkenartig an die nach außen offene längliche Öffnung 14 angrenzen. Im Anschluss werden die Abschnitte 17 zusammengebogen. Sie können dann unter Einfassung der länglichen Öffnung 14 vorzugsweise an ihren Enden 17a miteinander verbunden werden oder auch lose aneinander liegen. Diese Verbindung kann mechanisch oder durch Schweißen erfolgen. Die Umformung der Abschnitte kann auf beliebige Weise, vorzugsweise durch Stanzen, Kaltfließpressen oder Kaltverformen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung der Abschnitte 17 unmittelbar nach der Umformung, d.h. z.B. beim Stanzvorgang durch Schweißen oder Laserschweißen, also im Wesentlichen in einem Arbeitsgang oder Fertigungsschritt. Ergänzend können die Abschnitte 17 mit einer Prägung 19 oder mit Einkerbungen 21 versehen werden.
Bezugszeichenliste
10 Kontaktstift
11 Loch
12 Leiterplatte
13 Einpressabschnitt
14 längliche Öffnung
15 Kontaktschenkel
16 Einführabschnitt
17 Abschnitt
17a Ende
18 Anformung
19 Prägung
20 Außenkante von 17
21 Einkerbung

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktstift (10), mit einem Kontakt- und einem Anschlussbereich, wobei der Kontaktstift aus einem umgeformten Material zum Einpressen in ein durchkon- taktiertes Loch (11 ) einer Leiterplatte (12), dessen Einpressabschnitt (13) wenigstens zwei durch wenigstens eine längliche Öffnung (14) voneinander beabstandete, in ihrem mittleren Bereich nach außen gewölbte Kontaktschenkel (15) aufweist, die beim Einpressen in das Loch der Leiterplatte unter plastischer Verformung an der Wandung des Lochs (11 ) zur Anlage kommen, wobei zumindest ein Einführabschnitt (16) zum Einführen in das Loch (11 ) durch wenigstens zwei längliche, beim Einführen aneinanderliegende Abschnitte (17) des Kontaktsstifts (10) gebildet ist, wobei die Abschnitte (17) nach dem Umfor- mungsprozess und vor dem Einführen in das Loch (11 ) gabelzinkenartig an die nach außen offene längliche Öffnung (14) angrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass am Rande der länglichen Öffnung (14) wenigstens eine in die Öffnung ragende Anformung (18) zur Bildung von Abstützbereichen zur Steuerung des elastisch-plastischen Verhaltens im Lochdurchmesser vorgesehen ist.
2. Kontaktstift nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (18) zur Bildung von Abstützelementen in einem Bereich liegt, der nach Einbringung des Kontaktstifts innerhalb des Lochs (11 ) der Leiterplatte (12) liegt.
3. Kontaktstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) an ihren Enden (17a) zusammengebogen sind.
4. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) vorzugsweise an ihren Enden (17a) zur Bildung eines Pin und unter Einfassung der länglichen Öffnung (14) miteinander verbunden oder lose sind.
5. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformprozess ein Stanzvorgang, ein Kaltfließpressen und/oder eine Kaltverformung ist.
6. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) die Kontaktschenkel (15) des Einpressabschnitts (13) und den als Pin ausgebildeten Einführabschnitt (16) ausbilden.
7. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise etwa gegengleichen Anformungen (18) auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung angeordnet sind und bei der plastischen Verformung miteinander in Eingriff kommen.
8. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) eine Kanten- oder Wulstprägung aufweisen.
9. Kontaktstift nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (19) eine variabel verlaufende Prägung ist.
10. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Abschnitte (17) vom Einführabschnitt (16) zum Einpressabschnitt (13) zunimmt.
11. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander weg zeigenden Außenkanten (20) der vorzugsweise zumindest im Bereich der Einführabschnitte (16) symmetrisch zu einer durch die längliche Öffnung (14) laufenden Mittellinie geformten Abschnitte (17) zur Ausbildung einer Einführspitze abgerundet sind.
12. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkanten (20) der Abschnitte (17) im Einpressabschnitt (13) Einkerbungen (21 ) aufweisen.
13. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstifts (10) mit einem Anschluss- und einem Kontaktbereich durch Umformung, wobei der Kontaktstift zum Einpressen in ein durchkontaktiertes Loch (11 ) einer Leiterplatte (12) bestimmt ist und wobei der Kontaktstift einen Einpressabschnitt (13) mit wenigstens zwei durch eine längliche Öffnung (14) voneinander beabstandeten, in ihrem mittleren Bereich nach außen gewölbten Kontaktschenkeln (15) und einen Einführabschnitt (16) mit wenigstens zwei länglichen, beim Einführen aneinanderliegenden Abschnitten (17) aufweist, wobei die Abschnitte (17) beim Umformen und vor dem Einführen in das Loch (11 ) so geformt werden, dass sie gabelzinkenartig an die nach außen offene längliche Öffnung (14) angrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass am Rande der länglichen Öffnung (14) wenigstens eine in die Öffnung ragende Anformung (18) zur Bildung von Abstützbereichen geformt wird, die das elastisch-plastische Verhalten im Lochdurchmesser steuern.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (18) zur Bildung von Abstützelementen in einem Bereich platziert wird, der nach Einbringung des Kontaktstifts innerhalb des Lochs (11 ) der Leiterplatte (12) liegt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) an ihren Enden (17a) zusammengebogen werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (10) beim Umformen gestanzt, kaltfließgepresst und/oder kalt- verformt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzung der länglichen Öffnung (14) mit Anformung (18) und die Verbindung der Abschnitte (17) unmittelbar aufeinander folgend in einem Fertigungsschritt erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17) mit einer Prägung (19) versehen werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umformen an den Außenkanten (20) der Abschnitte (17) Einkerbungen (21 ) erzeugt werden.
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