EP2696439B1 - Kontaktsystem mit Einpressstift und Leiterplatte - Google Patents

Kontaktsystem mit Einpressstift und Leiterplatte Download PDF

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EP2696439B1
EP2696439B1 EP13177745.0A EP13177745A EP2696439B1 EP 2696439 B1 EP2696439 B1 EP 2696439B1 EP 13177745 A EP13177745 A EP 13177745A EP 2696439 B1 EP2696439 B1 EP 2696439B1
Authority
EP
European Patent Office
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contact
press
pin
circuit board
printed circuit
Prior art date
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Active
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EP13177745.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2696439A3 (de
EP2696439A2 (de
Inventor
Richard Gueckel
Markus Kroeckel
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2696439A2 publication Critical patent/EP2696439A2/de
Publication of EP2696439A3 publication Critical patent/EP2696439A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2696439B1 publication Critical patent/EP2696439B1/de
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    • 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

Definitions

  • DE 197 37 627 A1 refers to a connector for electrical and / or mechanical connection in an electrical assembly.
  • a circuit board is provided with a plastic film that serves as an organic passivation or as an organ resist.
  • the connector further comprises a contact element which is produced by a punching process.
  • the contact element has a burr and a region with a micro-toothing.
  • a penetrating portion thereof cuts a coating to make electrical contact.
  • located on the contact element is a conical elevation, which serves as a cutting edge.
  • DE 10 2004 031 949 B4 refers to an electrical connector. This is used for mounting on a printed circuit board, which includes a mating contact element.
  • the mating contact element may be formed as a flat contact blade, wherein in each case a chamfer angle is formed on the end faces of the mating contact element.
  • lateral end faces of the mating contact element have projections.
  • the chamfer angles on the end faces facilitate a horizontal insertion of the mating contact elements between contact springs when connecting to a printed circuit board.
  • an opening is provided, which serves for vertical insertion of one or more juxtaposed counter-contact elements.
  • In one end face of the housing is an opening for the horizontal insertion of one or more juxtaposed counter-contact elements.
  • Contact areas are each outwardly, ie curved toward each other, wherein the contact areas are designed in the form of a four-sided pyramid with flattened tips.
  • DE 101 57 113 A1 refers to an electronic assembly. It is a simple and inexpensive arrangement of an electrical assembly disclosed that a reliable
  • a contact element designed as a press-in contact which has at least one press-in pin inserted into the printed circuit board for forming a contact point on the printed conductor structure of the printed circuit board and at least one contact zone for forming a contact point on the printed circuit foil arranged between a first insulating film and a second insulating film.
  • the electronic module is preferably designed as a control unit for automotive applications.
  • a contact system with a press-fit pin which is also referred to as a press-in pin, and a printed circuit board
  • the press-fit pin having on its outside at least one, preferably a plurality of cutting edges.
  • the cutting edges protrude beyond the outside of elastic spring legs by a few hundredths to tenths of a millimeter and, upon insertion of the press-fit pin into a circular ring-shaped opening of the printed circuit board, allows penetration of an OSP impurity layer, or lacquer, or varnish-like coatings. except for the copper of a printed circuit board via.
  • the at least one cutting edge or the plurality of cutting edges which take over the function of safe electrical contact, are designed so that, for example, an OSP foreign layer, with which the Cu ring of a circular opening is provided for making electrical contact with the printed circuit board, is severed, However, the Cu sleeve or the Cu ring of the circular openings of the circuit board is not completely severed.
  • the proposed press-in pin is further distinguished by the fact that the outer side, in particular the corner points of the elastic spring leg having, for example, a rectangular or a square cross-section, is rounded, i. are provided with contact radii.
  • Such a press-in pin which has such a geometry on its outer side, conforms in particular to the circular opening of a printed circuit board or the copper ring accommodated therein or the copper sleeve accommodated therein, so that multiple contacting takes place, in particular a four-point - or four-line contact between the press-in pin and the opening in the circuit board.
  • the cutting edges may be provided centrally on the outer sides of the spring legs and be formed over this only a few tenths of a millimeter protruding. The cutting edges are knife-shaped, so that a secure penetration of a foreign layer, such as an OSP layer, is ensured on the inside of the circular openings formed in the circuit board.
  • the cutting edges which can also be referred to as a chamfer, to be arranged in a central position on the outer sides of the spring leg, but it is also possible, for example, in a rectangular cross-section having spring legs form the vertices on the outside as cutting edges.
  • the possibility diagonal opposite corners form as cutting edges, so that even with such a geometry Mehrfachrome mich be made at least two locations between the press-fit pin and the circular openings of the circuit board.
  • a trapezoidal training a Mehrfachrome mich by extending the cutting edges in the vertices on the outside of the spring legs is possible.
  • the inventively proposed contact system with a press-in pin and a circuit board advantageously offers the possibility to allow a Mehrfachrome ist between the press-fit pin and a circular opening of the circuit board due to its contact radii.
  • at least two cutting edges ensure that, for example, the OSP coating of the Cu ring, or a Cu sleeve in a circular opening of a printed circuit board is cut through securely, so that it does not become a whisker, unlike solutions from the state of the art Growth is coming.
  • a Mehrfachrome ist preferably four points or lines can be ensured by the inventively proposed solution.
  • the solution proposed according to the invention it is possible to set one to four contact blades or contact bevels depending on the particular application. For example, if a four-line or four-point contact is shown, high current carrying capabilities are possible. It is possible to use the proposed press-fit pins on the top with a Sn or Ni surface or a metallic surface in combination with OSP circuit boards.
  • the proposed solution according to the invention provides the security that the OSP foreign layer is severed down to the copper and a reliable permanent electrical contacting of OSP PCBs can be ensured.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a press-fit pin to remove.
  • a press-fit pin 10 which is often also referred to as a press-in pin, is constructed essentially symmetrically with respect to an axis of symmetry 12.
  • FIG. 1 shows that the press-fit pin 10 has a first spring leg 14 and a second spring leg 16. Between the two spring legs 14, 16 of the press-fit pin 10 there is a free space formed here as a needle eye 18.
  • Reference numeral 19 denotes a contacting region.
  • the contacting region 19 substantially coincides with the axial length of the first and second spring legs 14 and 16, respectively. Due to the needle eye 18 between the two spring legs 14, 16, the spring legs inherent elasticity in the pressing of the press-fit pin 10 in a corresponding opening of a printed circuit board (see FIG. 4 ) is exploited. Below the contacting region 19, the press-fit pin 10 has a neck 20, to which a widened press-fit shoulder 22 adjoins.
  • the spring legs 14, 16 of the press-fit pin 10 have contact radii 24 in the region of their corners on the outside. These contact radii are when inserting the Einpressites 10, ie when clamping in an example circular procured opening of a printed circuit board contact points. Lying the contact radii of the spring legs 14, 16 at the border of an example circular circular opening of a circuit board, resulting in four linear contacts, so that a Mehrfachrome ist is possible. A Mehrfachrome réelle, for example, a four-point contact, allows very high current carrying capabilities, which may be required for individual applications.
  • the contact blades 26 extend substantially over the entire axial length of the contacting region 19 on the outer sides of the spring legs 14, 16. Die in FIG. 1 illustrated contact blades 26 allow safe penetration of the OSP foreign layer down to the copper material of a printed circuit board, so that the formation of a reliable electrical connection is reliably ensured by a knife-like geometry of the cutting edges 26. Furthermore, the secure contact is maintained by the contact pressure, which is generated and maintained by the expanded through the needle eye 18 spring legs 14 and 16 during insertion of the press-fit pin 10 in a corresponding opening.
  • FIG. 2 is a section through the elastic spring legs according to the sectional course II - II in FIG. 1 refer to.
  • FIG. 2 From the sectional view according to FIG. 2 shows that the two spring legs 14 and 16 of the press-fit pin 10 have a substantially rectangular cross-sectional area.
  • An inside of the spring legs 14, 16 is designated by reference numeral 30, while an outer side of the spring legs 14, 16 identified by reference numeral 32.
  • On the outer side 32 is located at each of the two spring legs 14 and 16, the contact blade 26.
  • With respect to the outer side 32 of the spring legs 14, 16 is the Contact blade 26 each oriented in the central position 36.
  • the contact radii 24 extend between the outer sides 32 and the two plane-parallel end faces of the spring legs 14 and 16, cf. also representation according to FIG. 1 ,
  • FIG. 3 shows a slightly enlarged section of the contact blade.
  • the contact blade 26 protrudes by a projection 34 of a few tenths of a millimeter above the outer side 32 of the spring leg 16.
  • the thickness of the contact blade 26 is only a fraction of the projection 34.
  • Representation according to FIG. 4 is the knife-like geometry of the contact blade 26. The sharper this is, the safer penetration of the OSP foreign layer down to the copper of a printed circuit board via can be achieved by the proposed solution according to the invention.
  • FIG. 4 shows that the press-in pin 10, which relates to its spring legs 14 and 16, has a rectangular cross-section 44.
  • the two spring legs 14 and 16 are analogous to the representation according to FIG. 1 separated from each other by the needle eye 18. Due to the resilient property of the spring legs 14 and 16 are its outer sides 32 on the inner edge of a Cu ring 42 and a printed circuit board sleeve, which is inserted into the opening 40 of the circuit board 38 at.
  • FIG. 4 shows that in this embodiment variant of the press-fit pin 10, the outer corners of the outer sides 32 can be designed as cutting edges or cutting chamfers 26. With these, the press-in pin 10 as shown in FIG FIG.
  • the corners of the outer sides 32 of the spring legs 14 and 16 with the in FIG. 1 and 2 shown Provide contact radii 24, or perform in these contact radii 24, so that the spring legs 14 and 16, respectively, conform to the inside of the Cu ring 42 and a printed circuit board sleeve. Separation of the OSP impurity layer in this case could be accomplished by being in the central position 36 as shown in FIG FIG. 2 on the outer sides 32 positioned contact cutting 26 can be achieved.
  • Figure 5.1 shows a cross section through a press-in pin 10 in the region of the spring legs 14, 16 similar to FIG. 2 .
  • Figure 5.1 It can be seen that here on the left side, ie on the outer side 32 of the first spring leg 14 in the central position, the cutting edge or cutting chamfer 26 is located. With this, a EinlinienAuthtechnik 48 between the Cu ring 42 and a printed circuit board sleeve in the opening 40 of the circuit board 38 can be achieved.
  • the outer corners of the spring legs 14 and 16 are each formed in the contact radius 24.
  • Figure 5.2 shows the positioning of the cutting edge 26 on the compared to Figure 5.1 opposite side, ie lying on the outside of the second spring leg 16.
  • Figure 5.2 of the inventively proposed press-fit pin 10 a second line contact 50 is shown lying on the right side with respect to the press-fit pin 10.
  • Figure 5.3 shows a similar design, as the sectional view according to FIG. 2 is removable.
  • the two cutting edges or cutting chamfers 26 are each on the outer sides 32 of the spring legs 14 and 16. Their corners are in Contact radii 24 rounded.
  • the contact radii 24 on the inside of the Cu ring 42 and the printed circuit board sleeve in the printed circuit board contacting the circuit board 38 is ensures a secure separation of the OSP foreign layer down to the copper, ie the Cu ring of the printed circuit board via.
  • FIG sequence of Figures 6.1 to 6.3 shows further embodiments with respect to the positioning of the cutting edge or the cutting bevel on the proposed press-in pin.
  • Figure 6.1 shows, for example, that three of the outer edges of the spring legs 14 and 16 is provided with Kasticiansradien 24, while the upper edge of the first spring leg 14 is not rounded, but has a protruding cutting edge or cutting chamfer 26.
  • the proposed press-fit pin 10 is a EckWallet réelle 54 produced.
  • FIG Figure 6.2 in that a diagonal contact 56 is possible in this embodiment, since diagonally opposite edges of the spring legs 14 and 16 are each provided with a contact edge or contact bevel 26. The remaining corners are formed in the contact radii 24 already mentioned.
  • Figure 6.3 shows a variant of the proposed Einpressites 10 with the four-point contacting 46 similar to the embodiment according to FIG. 4 can be reached.
  • it lacks contact radii 24 on the outer sides of the two separated by the needle eye 18 spring legs 14 and 16. Rather, all the corners on the outer sides of the spring legs 14 and 16 are formed as contact cutting 26, so that with the in Figure 6.3 illustrated embodiment of the proposed press-fit pin 10 a four-point contact 46 similar to in FIG. 4 can be achieved, whereby a very high current carrying capacity is ensured.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • DE 197 37 627 A1 bezieht sich auf einen Steckverbinder zur elektrischen und/oder mechanischen Verbindung in einer elektrischen Baugruppe. Eine Leiterplatte ist mit einem Kunststofffilm versehen, der als organische Passivierung oder als Organresist dient. Der Steckverbinder umfasst ferner ein Kontaktelement, welches durch einen Stanzvorgang hergestellt wird. Dabei weist das Kontaktelement einen Stanzgrat und einen Bereich mit einer Mikroverzahnung auf. Wird der Steckverbinder eingesteckt, durchschneidet ein Durchdringungsabschnitt desselben einen Überzug, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. In einer Ausführungsvariante befindet sich auf dem Kontaktelement eine kegelförmige Erhebung, die als Schneidkante dient.
  • DE 10 2004 031 949 B4 bezieht sich auf einen elektrischen Steckverbinder. Dieser dient zur Montage auf einer Leiterplatte, die ein Gegenkontaktelement umfasst. Das Gegenkontaktelement kann als flaches Kontaktmesser ausgebildet sein, wobei an den Stirnseiten des Gegenkontaktelementes jeweils ein Fasenwinkel ausgebildet ist. Hierdurch weisen seitliche Stirnseiten des Gegenkontaktelementes Vorsprünge auf. Die Fasenwinkel an den Stirnseiten erleichtern beim Verbinden mit einer Leiterplatte ein horizontales Einschieben der Gegenkontaktelemente zwischen Kontaktfedern. In einer Oberseite eines Gehäuses ist eine Öffnung vorgesehen, die zum vertikalen Einstecken eines oder mehrerer nebeneinander angeordneter Gegenkontaktelemente dient. In einer Stirnseite des Gehäuses befindet sich eine Öffnung zum horizontalen Einstecken eines oder mehrerer nebeneinander angeordneter Gegenkontaktelemente. Kontaktbereiche sind jeweils nach außen hin, d.h. zueinander hin gewölbt ausgeführt, wobei die Kontaktbereiche in Form einer vierseitigen Pyramide mit abgeflachten Spitzen ausgeführt sind.
  • DE 101 57 113 A1 bezieht sich auf eine elektronische Baugruppe. Es wird eine einfache und kostengünstige Anordnung einer elektrischen Baugruppe offenbart, die einen zuverlässigen
  • Betrieb gewährleisten soll. Hierzu ist ein als Einpresskontakt ausgebildetes Kontaktelement vorgesehen, welches mindestens einen in die Leiterplatte eingesetzten Einpresspin zur Ausbildung einer Kontaktstelle auf der Leiterbahnstruktur der Leiterplatte und mindestens eine Kontaktzone zur Ausbildung einer Kontaktstelle auf der zwischen einer ersten Isolationsfolie und einer zweiten Isolationsfolie angeordneten Schaltfolie einer Leiterfolie aufweist. Die elektronische Baugruppe ist bevorzugt als Steuergerät für Automobilanwendungen ausgelegt.
  • Aus der Offenlegungsschrift US2005/0090155 A1 ist die elektrische Kontaktierung eines Einpresspins innerhalb einer mit einer elektrisch leitfähigen Plattierung versehenen Innenöffnung eines Schaltungsträgers bekannt.
  • Der derzeitige Entwicklungsstand im Rahmen der flexiblen Einpresstechnik ist dadurch charakterisiert, dass bei einer Beschichtung einer Leiterplatte mit OSP (Organische Schutz Passivierung) über die Lebensdauer der Steuergeräte gesehen, keine zuverlässige Kontaktierung mittels ebenfalls einer OSP-Beschichtung aufweisenden Einpresspin hergestellt werden kann. Bei Verwendung von Einpresspins mit einer Sn- oder Ni-Oberfläche in Kombination mit Leiterplatten, die eine OSP-Beschichtung aufweisen, tritt ein ähnlich gelagertes Problem auf. Bei pinseitig vorgesehenen rein Sn-Beschichtungen und bei OSP-Leiterplatten tritt darüber hinaus das zusätzliche Problem eines verstärkten Whisker-Wachstums innerhalb der elektrischen Kontaktierung auf. Diesem unbefriedigenden Zustand ist abzuhelfen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Kontaktsystem mit einem Einpressstift, der auch als Einpresspin bezeichnet wird, und einer Leiterplatte vorgeschlagen, wobei der Einpressstift an seiner Außenseite mindestens eine, bevorzugt mehrere Schneidkanten aufweist. Die Schneidkanten stehen über die Außenseite von elastischen Federschenkeln um wenige Hundertstel- bis Zehntel-Millimeter hervor und ermöglichen beim Einführen des Einpressstiftes in eine mit einem Cu-Ring versehene kreisförmige Öffnung der Leiterplatte ein Durchdringen einer OSP-Fremdschicht, oder eines Lackes oder lackähnlicher Überzüge, bis auf das Kupfer einer Leiterplattendurchkontaktierung. Dies ist durch die dünne, messerartig ausgeprägte Geometrie der mindestens einen, bzw. bevorzugt mehreren Schneidkanten und dem Anpressdruck, der durch die Federschenkel ausgeübt wird, dauerhaft gewährleistet. Die mindestens eine Schneidkante bzw. die mehreren Schneidkanten, die die Funktion der sicheren elektrischen Kontaktierung übernehmen, sind so ausgelegt, dass beispielsweise eine OSP-Fremdschicht, mit der der Cu-Ring einer kreisrunden Öffnung zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte versehen ist, sicher durchtrennt wird, jedoch die Cu-Hülse bzw. der Cu-Ring der kreisrunden Öffnungen der Leiterplatte nicht komplett durchtrennt wird.
  • Sollte es jedoch trotzdem zu einem Durchtrennen der aus Kupfer gefertigten Leiterplattenhülse kommen, führt dies nicht zu einem elektrischen Ausfall, so dass es durchaus möglich ist, die mindestens eine Schneidkante bzw. die bevorzugt mehreren Schneidkanten auch hinsichtlich ihrer Toleranzen gröber auszulegen, was die Herstellerkosten des vorgeschlagenen in Großserie produzierten Einpressstiftes günstig beeinflusst.
  • Der vorgeschlagene Einpressstift zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Außenseite, insbesondere die Eckpunkte der beispielsweise einen rechteckigen oder einen quadratischen Querschnitt aufweisenden elastischen Federschenkel gerundet, d.h. mit Kontaktradien versehen sind. Ein solcher Einpressstift, der eine derartige Geometrie an seiner Außenseite aufweist, schmiegt sich insbesondere an die kreisrunde Öffnung einer Leiterplatte bzw. den darin aufgenommenen Cu-Ring oder die darin aufgenommene Cu-Hülse an, so dass es zu einer Mehrfachkontaktierung kommt, insbesondere eine Vierpunkt- bzw. Vierlinien-Kontaktierung zwischen dem Einpressstift und der Öffnung in der Leiterplatte. Die Schneidkanten können mittig an den Außenseiten der Federschenkel vorgesehen sein und über diese nur wenige zehntel Millimeter hervorstehend ausgebildet sein. Die Schneidkanten sind messerartig ausgebildet, so dass ein sicheres Durchdringen einer Fremdschicht, beispielsweise einer OSP-Schicht, an der Innenseite der kreisrund ausgebildeten Öffnungen in der Leiterplatte gewährleistet ist.
  • Es besteht die Möglichkeit, die Schneidkanten, die auch als Schneidfasen bezeichnet werden können, in mittiger Lage an den Außenseiten der Federschenkel anzuordnen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, beispielsweise bei einem Rechteckquerschnitt aufweisenden Federschenkeln die Eckpunkte an der Außenseite als Schneidkanten auszubilden. Darüber hinaus besteht in einer Abwandlung des vorgeschlagenen Einpressstiftes auch die Möglichkeit, diagonal einander gegenüberliegende Ecken als Schneidkanten auszubilden, so dass auch mit einer derartigen Geometrie eine Mehrfachkontaktierung an zumindest zwei Stellen zwischen dem Einpressstift und der kreisrunden Öffnungen der Leiterplatte hergestellt werden kann. Auch eine trapezartige Ausbildung einer Mehrfachkontaktierung durch Verlängerung der Schneidkanten in den Eckpunkten auf der Außenseite der Federschenkel ist möglich.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kontaktsystem mit einem Einpressstift und einer Leiterplatte bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, aufgrund seiner Kontaktradien eine Mehrfachkontaktierung zwischen dem Einpressstift und einer kreisrund ausgebildeten Öffnung der Leiterplatte zu ermöglichen. Durch beispielsweise mindestens zwei Schneidkanten ist sichergestellt, dass beispielsweise die OSP-Beschichtung des Cu-Ringes, oder einer Cu-Hülse in einer kreisrunden Öffnung einer Leiterplatte sicher durchtrennt wird, so dass es im Gegensatz zu Lösungen aus dem Stande der Technik nicht zu einem Whisker-Wachstum kommt. Auch über die Lebensdauer der elektrischen Kaltkontaktierung zwischen der kreisrunden Öffnung der Leiterplatte und dem vorgeschlagenen Einpressstift ist deren Dauerhaltbarkeit gewährleistet, und zwar eine Mehrfachkontaktierung an bevorzugt vier Punkten bzw. Linien durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung sichergestellt werden kann.
  • Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung besteht die Möglichkeit, eins bis vier Kontaktschneiden bzw. Kontaktfasen abhängig von der jeweiligen Applikation einzustellen. Wird beispielsweise eine Vierlinien bzw. Vier-Punkt-Kontaktierung dargestellt, sind hohe Stromtragfähigkeiten möglich. Es besteht die Möglichkeit, die vorgeschlagenen Einpressstifte an der Oberseite mit einer Sn- oder Ni-Oberfläche oder einer metallischen Oberfläche in Kombination mit OSP-Leiterplatten einzusetzen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bietet die Sicherheit, dass die OSP-Fremdschicht bis auf das Kupfer durchtrennt wird und eine zuverlässige dauerhafte elektrische Kontaktierung von OSP-Leiterplatten gewährleistet werden kann.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    eine Darstellung eines Einpressstiftes,
    Figur 2
    einen Schnitt durch die elastischen Federschenkel gemäß des Schnittverlaufes II - II in Figur 1,
    Figur 3
    eine im vergrößerten Maßstab dargestellte Schneidkante,
    Figur 4
    einen Einpressstift mit Rechteckquerschnitt aufweisenden Federschenkeln, eingesteckt in eine kreisrunde Öffnung einer Leiterplatte,
    Figur 5.1 bis 5.3
    verschiedene Ausführungsmöglichkeiten von Schneidkanten bzw. Schneidfasen,
    Figur 6.1 bis 6.3
    verschiedene Ausführungsmöglichkeiten hinsichtlich der Anordnung der Schneidkanten an den Außenseiten der Federschenkel.
    Ausführungsvarianten
  • Der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsmöglichkeit eines Einpressstiftes zu entnehmen.
  • Ein Einpressstift 10, der oftmals auch als Einpresspin bezeichnet wird, ist im Wesentlichen symmetrisch zu einer Symmetrieachse 12 aufgebaut. Bei dem in Figur 1 in perspektivischer Ansicht dargestellten Einpressstift handelt es sich beispielsweise um ein Stanzteil, welches nach dem Ausstanzen mit einer Ni- oder Sn-Beschichtung versehen ist; ferner werden Einpressstifte 10 mit einer OSP-Beschichtung versehen (OSP = Organische Schutz Passivierung). Figur 1 zeigt, dass der Einpressstift 10 einen ersten Federschenkel 14 sowie einen zweiten Federschenkel 16 aufweist. Zwischen den beiden Federschenkeln 14, 16 des Einpressstiftes 10 befindet sich ein Freiraum hier ausgebildet als ein Nadelöhr 18. Mit Bezugszeichen 19 ist ein Kontaktierungsbereich bezeichnet. Der Kontaktierungsbereich 19 fällt im Wesentlichen mit der axialen Länge des ersten und des zweiten Federschenkels 14 bzw. 16 zusammen. Aufgrund des Nadelöhrs 18 zwischen den beiden Federschenkeln 14, 16, wohnt den Federschenkeln eine Elastizität inne, die beim Einpressen des Einpressstiftes 10 in eine korrespondierende Öffnung einer Leiterplatte (vgl. Darstellung gemäß Figur 4) ausgenutzt wird. Unterhalb des Kontaktierungsbereiches 19 weist der Einpressstift 10 einen Hals 20 auf, an den sich eine verbreitert ausgebildete Einpressschulter 22 anschließt.
  • Der perspektivischen Ansicht gemäß Figur 1 ist zu entnehmen, dass die Federschenkel 14, 16 des Einpressstiftes 10 im Bereich ihrer Ecken an der Außenseite Kontaktradien 24 aufweisen. Diese Kontaktradien stellen beim Einschieben des Einpressstiftes 10, d.h. beim Einklemmen in einer beispielsweise kreisrund beschaffene Öffnung einer Leiterplatte Kontaktpunkte dar. Liegen die Kontaktradien der Federschenkel 14, 16 an der Umrandung einer beispielsweise kreisrund beschaffenen Öffnung einer Leiterplatte an, ergeben sich vier linienförmige Kontakte, so dass eine Mehrfachkontaktierung möglich ist. Eine Mehrfachkontaktierung, beispielsweise eine Vier-Punkt-Kontaktierung, erlaubt sehr hohe Stromtragfähigkeiten, was bei einzelnen Applikationen gefordert sein kann.
  • Aus der perspektivischen Wiedergabe gemäß Figur 1 geht des Weiteren hervor, dass an den Außenseiten der Federschenkel 14 bzw. 16 Kontaktschneiden 26 verlaufen. Die Kontaktschneiden 26 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Kontaktierungsbereiches 19 an den Außenseiten der Federschenkel 14, 16. Die in Figur 1 dargestellten Kontaktschneiden 26 ermöglichen das sichere Durchdringen der OSP-Fremdschicht bis auf das Kupfermaterial einer Leiterplattendurchkontaktierung, so dass die Ausbildung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung durch eine messerartige Geometrie der Schneidkanten 26 zuverlässig gewährleistet ist. Des Weiteren wird die sichere Kontaktierung durch den Anpressdruck aufrechterhalten, welcher durch die durch das Nadelöhr 18 aufgeweiteten Federschenkel 14 und 16 beim Einführen des Einpressstiftes 10 in einer korrespondierende Öffnung erzeugt und aufrechterhalten wird.
  • Der Darstellung gemäß Figur 2 ist ein Schnittverlauf durch die elastischen Federschenkel gemäß des Schnittverlaufes II - II in Figur 1 zu entnehmen.
  • Aus der Schnittdarstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass die beiden Federschenkel 14 bzw. 16 des Einpressstiftes 10 eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche aufweisen. Eine Innenseite der Federschenkel 14, 16 ist mit Bezugszeichen 30 bezeichnet, während eine Außenseite der Federschenkel 14, 16 mit Bezugszeichen 32 identifiziert ist. An der Außenseite 32 befindet sich an jedem der beiden Federschenkel 14 bzw. 16 die Kontaktschneide 26. In Bezug auf die Außenseite 32 der Federschenkel 14, 16 ist die Kontaktschneide 26 jeweils in mittiger Position 36 orientiert. Die Kontaktradien 24 verlaufen zwischen den Außenseiten 32 und den beiden plan parallel ausgebildeten Stirnseiten der Federschenkel 14 bzw. 16, vgl. auch Darstellung gemäß Figur 1.
  • Mit den Kontaktradien 24 bilden die Federschenkel 14 bzw. 16 bei Einführen in eine kreisrunde Öffnung 40 einer Leiterplatte 38 (vgl. Darstellung gemäß Figur 4) eine Vier-Punkt-Kontaktierung (vgl. Position 46 in Figur 4). Liegen die Kontaktradien 24 am Material der Öffnung an, ergibt sich eine hohe Stromtragfähigkeit einer derart beschaffenen Kaltkontaktierung zwischen einer Leiterplatte 38 und dem vorgeschlagenen Einpressstift 10, vgl. Darstellung gemäß Figur 1.
  • Figur 3 zeigt einen etwas vergrößerten Ausschnitt der Kontaktschneide. Die Kontaktschneide 26 steht um einen Überstand 34 von wenigen zehntel Millimeter über die Außenseite 32 des Federschenkels 16 erhaben hervor. Die Dicke der Kontaktschneide 26 beträgt nur ein Bruchteil des Überstands 34. Ausschlaggebend für das Durchdringen der Fremdschicht OSP am Innenrand der Öffnung 40, vgl. Darstellung gemäß Figur 4, ist die messerartig ausgeprägte Geometrie der Kontaktschneide 26. Je schärfer diese beschaffen ist, ein desto sicheres Durchdringen der OSP-Fremdschicht bis auf das Kupfer einer Leiterplattendurchkontaktierung kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung erreicht werden.
  • Der Darstellung gemäß Figur 4 ist der Schnitt durch einen Einpressstift zu entnehmen, der in eine kreisrund beschaffene Öffnung einer Leiterplatte eingesteckt ist.
  • Figur 4 zeigt, dass der Einpressstift 10, was seine Federschenkel 14 bzw. 16 betrifft, einen rechteckigen Querschnitt 44 aufweist. Die beiden Federschenkel 14 bzw. 16 sind analog zur Darstellung gemäß Figur 1 durch das Nadelöhr 18 voneinander getrennt. Aufgrund der federnden Eigenschaft der Federschenkel 14 bzw. 16 liegen dessen Außenseiten 32 am Innenrand eines Cu-Ringes 42 bzw. einer Leiterplattenhülse, die in die Öffnung 40 der Leiterplatte 38 eingesteckt ist, an. Figur 4 zeigt, dass bei dieser Ausgestaltungsvariante des Einpressstiftes 10 die Außenecken der Außenseiten 32 als Schneidkanten bzw. Schneidfasen 26 gestaltet werden können. Mit diesen liegt der Einpressstift 10 gemäß der Darstellung in Figur 4, eine OSP-Fremdschicht sicher durchdringend, am Innenrand des Cu-Ringes 42 bzw. einer Leiterplattenhülse an. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Ecken der Außenseiten 32 der Federschenkel 14 bzw. 16 mit den in Figur 1 und 2 dargestellten Kontaktradien 24 zu versehen, bzw. in diesen Kontaktradien 24 auszuführen, so dass die Federschenkel 14 bzw. 16 sich an die Innenseite des Cu-Ringes 42 bzw. einer Leiterplattenhülse anschmiegen. Eine Durchtrennung der OSP-Fremdschicht könnte in diesem Falle durch die in mittiger Position 36 gemäß der Darstellung in Figur 2 auf den Außenseiten 32 positionierten Kontaktschneiden 26 erreicht werden.
  • Durch die Geometrie des Einpressstiftes 10 gemäß der Darstellung in Figur 4, d.h. durch die Ausbildung der Ecken der Außenseite 32 als Schneidkanten 26, wird eine Vier-Punkt-Kontaktierung 46 in der Öffnung 40 der Leiterplatte 38 erreicht, so dass eine hohe Stromtragfähigkeit erreicht werden kann.
  • In Abwandlung zur Schnittdarstellung gemäß Figur 2 sind bei dem Einpressstift 10 mit Federschenkeln 14, 16 in Rechteckquerschnitt 44 die Ecken nicht als Kontaktradien 24 ausgebildet, sondern als Schneidkanten bzw. Schneidfasen 26.
  • Den Darstellungen der Figuren 5.1 bis 5.3 sind unterschiedliche Positionen der Schneidkanten an den Außenseiten des Einpressstiftes zu entnehmen. Figur 5.1 zeigt einen Querschnitt durch einen Einpressstift 10 im Bereich der Federschenkel 14, 16 ähnlich wie Figur 2. Der Darstellung gemäß Figur 5.1 ist zu entnehmen, dass sich hier auf der linken Seite, d.h. auf der Außenseite 32 des ersten Federschenkels 14 in mittiger Position die Schneidkante bzw. Schneidfase 26 befindet. Mit dieser kann eine Einlinienkontaktierung 48 zwischen dem Cu-Ring 42 bzw. einer Leiterplattenhülse in der Öffnung 40 der Leiterplatte 38 erreicht werden. Im Gegensatz zur Schnittdarstellung gemäß Figur 4 sind bei der Schnittdarstellung gemäß Figur 5.1 die außenliegenden Ecken der Federschenkel 14 bzw. 16 jeweils im Kontaktradius 24 ausgebildet.
  • Figur 5.2 zeigt die Positionierung der Schneidkante 26 auf der im Vergleich zu Figur 5.1 gegenüberliegenden Seite, d.h. auf der Außenseite des zweiten Federschenkels 16 liegend. Durch die Ausführungsvariante gemäß Figur 5.2 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einpressstiftes 10 wird eine zweite Linienkontaktierung 50 auf der rechten Seite in Bezug auf den Einpressstift 10 liegend, dargestellt.
  • Figur 5.3 zeigt ein ähnliches Design, wie der Schnittdarstellung gemäß Figur 2 entnehmbar ist. Bei der Darstellung gemäß Figur 5.3 liegen die beiden Schneidkanten bzw. Schneidfasen 26 jeweils auf den Außenseiten 32 der Federschenkel 14 und 16. Deren Ecken sind in Kontaktradien 24 gerundet. Bei einer Montage des Einpressstiftes 10 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 5.3 käme es zur Anlage der Kontaktradien 24 an der Innenseite des Cu-Rings 42 bzw. der Leiterplattenhülse in der Leiterplattenkontaktierung der Leiterplatte 38. Durch die beiden Schneidkanten 26, die in mittiger Position 36 an den Außenseiten 32 der Federschenkel 14 und 16 vorgesehen sind, ist eine sichere Durchtrennung der OSP-Fremdschicht bis auf das Kupfer, d.h. den Cu-Ring der Leiterplattendurchkontaktierung gewährleistet.
  • Die Figurensequenz der Figuren 6.1 bis 6.3 zeigt weitere Ausführungsmöglichkeiten hinsichtlich der Positionierung der Schneidkante bzw. der Schneidfase am vorgeschlagenen Einpressstift.
  • Figur 6.1 zeigt beispielsweise, dass drei der Außenkanten der Federschenkel 14 bzw. 16 mit Kontaktierungsradien 24 versehen ist, während die obere Kante des ersten Federschenkels 14 nicht gerundet ausgebildet ist, sondern eine hervorstehende Schneidkante bzw. Schneidfase 26 aufweist. Mittels der Ausführungsvariante gemäß Figur 6.1 des vorgeschlagenen Einpressstiftes 10 ist eine Eckkontaktierung 54 herstellbar. Demgegenüber zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6.2, dass in diese Ausführungsvariante eine Diagonalkontaktierung 56 möglich ist, da diagonal gegenüberliegende Kanten der Federschenkel 14 bzw. 16 jeweils mit einer Kontaktschneide bzw. Kontaktfase 26 versehen sind. Die verbliebenen Ecken sind in den bereits erwähnten Kontaktradien 24 ausgebildet.
  • Figur 6.3 zeigt eine Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Einpressstiftes 10 mit dem eine Vier-Punkt-Kontaktierung 46 ähnlich des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 4 erreicht werden kann. In dieser Ausführungsvariante fehlt es an Kontaktradien 24 an den Außenseiten der beiden durch das Nadelöhr 18 getrennten Federschenkel 14 bzw. 16. Vielmehr sind sämtliche Ecken an den Außenseiten der Federschenkel 14 bzw. 16 als Kontaktschneiden 26 ausgebildet, so dass mit der in Figur 6.3 dargestellten Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Einpressstiftes 10 eine Vier-Punkt-Kontaktierung 46 ähnlich wie in Figur 4 erreicht werden kann, wodurch eine sehr hohe Stromtragfähigkeit gewährleistet ist.

Claims (10)

  1. Kontaktsystem mit einem Einpressstift (10) und einer Leiterplatte (38), wobei der Einpressstift (10) zur Kontaktierung einer kreisförmigen Öffnung (40) der Leiterplatte (38) ausgebildet ist, wobei der Einpressstift (10) Federschenkel (14, 16) umfasst, zwischen denen ein Freiraum (18) liegt, und wobei der Einpressstift (10) innerhalb eines Kontaktierungsbereiches (19) wenigstens eine Kontaktschneide (26) oder mehrere Kontaktschneiden (26) zur Darstellung einer Mehrfachkontaktierung (46, 52, 56) mit der Öffnung (40) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leiterplatte einen Lack oder eine Organische-Schutz-Passivierungs-Beschichtung aufweist, und die wenigstens eine Kontaktschneide (26) ausgelegt ist, die Organische-Schutz-Passivierungs-Beschichtung beziehungsweise den Lack an einer Innenseite der Öffnung (40) zu durchdringen.
  2. Kontaktsystem gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einpresskontakt zwischen einer und vier Kontaktschneiden (26) aufweist.
  3. Kontaktsystem gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einpressstift (10) an seiner Außenseite (32) Kontaktschneiden (26) aufweist, die über die Außenseite (32) wenige Hundertstel bis wenige zehntel Millimeter hervorstehen.
  4. Kontaktsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressstift (10) an seiner Außenseite (32) Kontaktradien (24) aufweist.
  5. Kontaktsystem gemäß dem vorhergehenden Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kanten der Federschenkel (14, 16) des Einpressstiftes (10) als Kontaktradien (24) ausgebildet sind.
  6. Kontaktsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kanten der Federschenkel (14, 16) des Einpressstiftes (10) als Kontaktschneiden (26) ausgeführt sind.
  7. Kontaktsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an den Außenseiten (32) der Federschenkel (14, 16) diagonal einander gegenüberliegende Kanten als Kontaktschneiden (26) ausgeführt sind.
  8. Kontaktsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ecken auf der Außenseite (32) von Rechteckquerschnitten (44) der Federschenkel (14, 16) als Kontaktschneiden (26) ausgeführt sind.
  9. Kontaktsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum zwischen den Federschenkeln (14, 16) als Nadelöhr (18) gestaltet ist.
  10. Kontaktsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (40) einen Cu-Ring oder eine Cu-Hülse aufweist.
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