EP3235063B1 - Federkontaktstift - Google Patents

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EP3235063B1
EP3235063B1 EP16708674.3A EP16708674A EP3235063B1 EP 3235063 B1 EP3235063 B1 EP 3235063B1 EP 16708674 A EP16708674 A EP 16708674A EP 3235063 B1 EP3235063 B1 EP 3235063B1
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contact pin
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/20—Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes

Definitions

  • the present invention relates to a spring contact pin and a method of manufacturing a spring contact pin.
  • Spring contact pins, spring contacts or spring pins are contacting elements used for testing electronic components. Spring contact pins are also used in detachable electrical connectors.
  • the contact is generated by probing by means of a spring-assisted pin.
  • Other designations in the jargon include test pin, probe, spring-loaded contact, test pin or Pogo® pin.
  • the US 2013/0330983 A1 shows a spring contact pin with a sleeve, a spring, an insulating ball and a piston.
  • the US 7008270 B1 shows a spring contact pin with a sleeve, with a spring arranged in the sleeve, with a piston which is at least partially disposed in the sleeve, and with a contact element which is at least partially disposed in the sleeve and which is arranged, the sleeve and the Contact piston, wherein the contact element is designed as a contact ring.
  • the JP 2004129658 A shows a spring contact pin.
  • the EP 1 251 374 A2 shows a receptacle for a spring contact pin.
  • the JP 2000208344 A shows a spring contact pin.
  • the JP 2004252477 A shows a spring contact pin.
  • the EP 2 180 326 A1 shows a spring contact pin.
  • the US 2006/0051997 A1 shows a spring contact pin.
  • the US 5,151,040 shows a spring contact pin.
  • the JP 2008149624 shows a spring contact pin.
  • the WO 2006/025510 A1 shows a spring contact pin.
  • the WO 2013/055630 A1 shows a spring contact pin
  • the present invention seeks to provide a spring contact pin with reduced passive intermodulation.
  • this object is achieved by a spring contact pin having the features of patent claim 1 and / or by a manufacturing method having the features of patent claim 5.
  • the idea underlying the present invention is to ensure a homogeneous contact between the piston and the sleeve in a spring contact pin.
  • the homogeneous contact is ensured by the piston on the sleeve by the contact element by the contact element contacted the piston and the sleeve circumferentially.
  • the resilient contact tongues ensure a circumferential, homogeneous contact between the sleeve and the piston even with lateral forces. As a result, the homogeneous contact is further improved.
  • the resilient contact tongues create a certain tolerance compensation by the contact tongues hold the piston centered in the contact ring.
  • an insulating part is arranged in the sleeve, between the piston and the spring. As a result, a lower contact of the piston is prevented on the spring or on the sleeve.
  • the insulating part of plastic, glass or ceramic is formed.
  • the materials mentioned have particularly advantageous sliding properties as well as manufacturing properties.
  • Advantageous sliding properties of the insulating part reduce the required spring force when contacting and have a positive effect on the life of the spring contact pin.
  • the piston is arranged in a bore of the insulating part.
  • the piston is further secured against possible tilting.
  • the piston is made of wire and has a thread on a spring-side end. This can save manufacturing steps. Wire is available inexpensively in various material compositions and diameters. Further is Wire in standardized manufacturing processes particularly easy to edit.
  • the thread on the spring-side end of the piston secures the piston in the insulating part.
  • the insulating part has a thread corresponding to the piston thread.
  • a thread cuts are made, e.g. helical or circular cuts, understood. Multiple helical and / or circular cuts in different directions may overlap.
  • a length of the spring contact pin between 8 mm and 15 mm, in particular between 10 mm and 12 mm and / or a diameter of the spring contact pin between 0.5mm and 3mm, in particular between 1.3 mm and 2 mm.
  • a spring contact pin with particularly favorable properties can be provided.
  • the sleeve is made of plastic.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a spring contact pin 100 according to the invention.
  • the spring contact pin 100 has a sleeve 101, a fastening element 103 for fastening the spring contact pin, which in FIG. 1 is formed as a mandrel, a spring 105, an insulating part 117, a piston 107 and a contact element 111, which in FIG 1 is formed as a contact ring 105 with resilient contact tongues 113, on.
  • the mandrel 103 serves to anchor spring contact pin 100, for example, on a printed circuit board or in a housing.
  • the mandrel 103 is inserted into the sleeve 101 and secured thereto.
  • the mandrel 103 and the sleeve 101 are made of one part.
  • the spring 105 is arranged within the sleeve 101. In the relaxed state, the spring 105 displaces the insulating part 117, the piston 107 and the contact element 111 in the direction of the head part end of the sleeve 101. When hiding the spring contact pin 100, the spring 105 is compressed, so that the said components to the rear, in the direction of the mandrel 103 relocate.
  • the piston 107 is disposed in a foot region in the insulating member 117.
  • the contour of the insulating part 117 is formed corresponding to the inner contour of the sleeve 101, so that a tilting of the insulating part 117 relative to the sleeve 101 is prevented as possible.
  • the piston 107 has a thread 119 in the foot region.
  • the foot region of the piston 107 may in particular have a plurality of thread contours, for example opposing thread contours. Under several thread contours the skilled person understands several helices with different parameters such as height, radius, angle, etc.
  • the piston 107 is disposed in a bore of the insulating member 117. It is conceivable that the insulating part has a thread in the bore, which is in operative connection with the thread of the piston.
  • FIG. 1 contacted the contact ring 115, the piston 107 and the sleeve 101. Further, the resilient contact tongues 113 are angled so that they contact both the piston 107 and the sleeve 101. Depending on the contact pressure of the contact tongues 113 on the sleeve 101 and on the piston 107, contacting of the contact ring 115 in the sleeve 101 or on the piston 107 is not absolutely necessary.
  • the head part 109 of the piston 107 has a polygonal geometry. It is known to the person skilled in the art that the headboard geometry can be adapted to any specific application.
  • the piston 107 is made of several individual parts. Alternatively, however, it is also possible to use a one-piece piston.

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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federkontaktstift sowie ein Herstellungsverfahren für einen Federkontaktstift.
    • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Federkontaktstifte, Federkontakte oder Federstifte sind Kontaktierungselemente, die für die Prüfung von elektronischen Komponenten verwendet werden. Federkontaktstifte werden zudem in lösbaren elektrischen Steckverbindungen eingesetzt.
  • Dabei wird die Kontaktierung durch Antastung mittels eines federunterstützten Stiftes erzeugt. Andere Bezeichnungen aus dem Fachjargon sind Testpin, Prüfspitze, gefederter Kontakt, Prüfpin oder auch Pogo®-Pin.
  • Die US 2013/0330983 A1 zeigt einen Federkontaktstift mit einer Hülse, einer Feder, einer Isolierkugel und einem Kolben.
  • Die US 7008270 B1 zeigt einen Federkontaktstift mit einer Hülse, mit einer in der Hülse angeordneten Feder, mit einem Kolben, welcher zumindest teilweise in der Hülse angeordnet ist, und mit einem Kontaktelement, welches zumindest teilweise in der Hülse angeordnet ist und welches eingerichtet ist, die Hülse und den Kolben zu kontaktieren, wobei das Kontaktelement als Kontaktring ausgebildet ist.
  • Die JP 2004129658 A zeigt einen Federkontaktstift.
  • Die EP 1 251 374 A2 zeigt eine Aufnahme für einen Federkontaktstift.
    Die JP 2000208344 A zeigt einen Federkontaktstift.
    Die JP 2004252477 A zeigt einen Federkontaktstift.
    Die EP 2 180 326 A1 zeigt einen Federkontaktstift.
    Die US 2006/0051997 A1 zeigt einen Federkontaktstift.
    Die US 5,151,040 zeigt einen Federkontaktstift.
    Die JP 2008149624 zeigt einen Federkontaktstift.
    Die WO 2006/025510 A1 zeigt einen Federkontaktstift.
    Die WO 2013/055630 A1 zeigt einen Federkontaktstift
  • Bei bekannten Federkontaktstiften kommt es gelegentlich zu einer Verkantung des Kolbens in der Hülse. Dies ist eine Ursache für passive Intermodulation.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Federkontaktstift mit reduzierter passiver Intermodulation anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Federkontaktstift mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, in einem Federkontaktstift einen homogenen Kontakt zwischen dem Kolben und der Hülse sicherzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird der homogene Kontakt von dem Kolben auf die Hülse durch das Kontaktelement sichergestellt, indem das Kontaktelement den Kolben sowie die Hülse umfänglich kontaktiert.
  • Die federnden Kontaktzungen stellen einen umfänglichen, homogenen Kontakt zwischen der Hülse und dem Kolben auch bei seitlichen Krafteinwirkungen sicher. Hierdurch wird der homogene Kontakt weiter verbessert. Zudem schaffen die federnden Kontaktzungen einen gewissen Toleranzausgleich, indem die Kontaktzungen den Kolben mittig in dem Kontaktring halten.
    Erfindungsgemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist in der Hülse, zwischen dem Kolben und der Feder, ein Isolierteil angeordnet. Hierdurch wird ein unterer Kontakt von dem Kolben auf die Feder bzw. auf die Hülse verhindert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Isolierteil aus Kunststoff, Glas oder Keramik ausgebildet. Die genannten Materialien weisen besonders vorteilhafte Gleiteigenschaften sowie Fertigungseigenschaften auf. Vorteilhafte Gleiteigenschaften des Isolierteils reduzieren die erforderliche Federkraft beim Kontaktieren und wirken sich positiv auf die Lebensdauer des Federkontaktstiftes aus.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben in einer Bohrung des Isolierteils angeordnet. Somit ist der Kolben weiter gegen ein mögliches Verkanten gesichert.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben aus Draht gefertigt und weist an einem federseitigen Ende ein Gewinde auf. Hierdurch lassen sich Fertigungsschritte einsparen. Draht ist in verschiedenen Materialzusammensetzungen und Durchmessern kostengünstig erhältlich. Ferner ist Draht in standardisierten Fertigungsprozessen besonders einfach zu bearbeiten.
  • Das Gewinde an dem federseitigen Ende des Kolbens sichert den Kolben in dem Isolierteil. Vorzugsweise weist das Isolierteil ein zu dem Kolbengewinde korrespondierendes Gewinde auf. Unter einem Gewinde werden Einschnitte, z.B. helixförmige oder kreisrunde Einschnitte, verstanden. Mehrere helixförmige und/oder kreisrunde Einschnitte in verschiedenen Richtungen können sich überlagern.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform betragen eine Länge des Federkontaktstifts zwischen 8 mm und 15 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 12 mm und/oder ein Durchmesser des Federkontaktstifts zwischen 0,5mm und 3mm, insbesondere zwischen 1,3 mm und 2 mm. In den genannten Dimensionen kann ein Federkontaktstift mit besonders günstigen Eigenschaften, bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse aus Kunststoff gefertigt.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
    • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • Fig. 1
    zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes;
  • Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
    • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf den Gegenstand der vorliegenden Ansprüche. Figur 1 zeigt eine schematische Schnittsicht eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes 100. Der Federkontaktstift 100 weist eine Hülse 101, ein Befestigungselement 103 zur Befestigung des Federkontaktstiftes, welches in Figur 1 als Dorn ausgebildet ist, eine Feder 105, ein Isolierteil 117, einen Kolben 107 und ein Kontaktelement 111, welches in Figur 1 als Kontaktring 105 mit federnden Kontaktzungen 113 ausgebildet ist, auf.
  • Der Dorn 103 dient der Verankerung Federkontaktstiftes 100 beispielsweise auf einer Leiterplatte oder in einem Gehäuse. In Figur 1 ist der Dorn 103 in die Hülse 101 eingeführt und an dieser befestigt. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Dorn 103 und die Hülse 101 aus einem Teil gefertigt sind.
  • Innerhalb der Hülse 101 ist die Feder 105 angeordnet. In entspannten Zustand verlagert die Feder 105 das Isolierteil 117, den Kolben 107 und das Kontaktelement 111 in Richtung des kopfteilseitigen Endes der Hülse 101. Beim Verstecken des Federkontaktstiftes 100 wird die Feder 105 komprimiert, sodass sich die genannten Bauelemente nach hinten, in Richtung des Dorns 103 verlagern.
  • In Figur 1 ist der Kolben 107 in einem Fußbereich in dem Isolierteil 117 angeordnet. Die Kontur des Isolierteils 117 ist korrespondierend zu der Innenkontur der Hülse 101 ausgebildet, so dass eine Verkantung des Isolierteils 117 gegenüber der Hülse 101 möglichst verhindert wird. Der Kolben 107 weist in dem Fußbereich ein Gewinde 119 auf. Der Fußbereich des Kolbens 107 kann insbesondere mehrere Gewindekonturen, beispielsweise gegenläufige Gewindekonturen, aufweisen. Unter mehreren Gewindekonturen versteht der Fachmann mehrere Schraubenlinien mit verschiedenen Parametern wie Höhe, Radius, Winkel etc.
  • Der Kolben 107 ist in einer Bohrung des Isolierteils 117 angeordnet. Es ist denkbar, dass das Isolierteil in der Bohrung ein Gewinde aufweist, welches mit dem Gewinde des Kolbens in einer Wirkverbindung steht.
  • In Figur 1 kontaktiert der Kontaktring 115 den Kolben 107 sowie die Hülse 101. Ferner sind die federnden Kontaktzungen 113 derart abgewinkelt, dass diese sowohl den Kolben 107 als auch die Hülse 101 kontaktieren. Abhängig von der Anpresskraft der Kontaktzungen 113 an Hülse 101 sowie an den Kolben 107 ist eine Kontaktierung des Kontaktring 115 in auf die Hülse 101 bzw. auf den Kolben 107 nicht zwingend erforderlich.
  • In Figur 1 weist das Kopfteil 109 des Kolbens 107 eine Mehrkantgeometrie auf. Dem Fachmann ist bekannt, dass sich die Kopfteilgeometrie anwendungsspezifisch beliebig anpassen lässt. Insbesondere ist der Kolben 107 aus mehreren Einzelteilen gefertigt. Alternativ lässt sich jedoch auch ein einteiliger Kolben verwenden.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Federkontaktstift
    101
    Hülse
    103
    Befestigungselement
    105
    Feder
    107
    Kolben
    109
    Kopfteil
    111
    Kontaktelement
    113
    Kontaktzungen
    115
    Kontaktring
    117
    Isolierteil
    119
    Gewinde

Claims (6)

  1. Federkontaktstift (100) mit einer Hülse (101); mit einer in der Hülse (101) angeordneten Feder (105); mit einem Kolben (107), welcher ein Kopfteil (109) aufweist und zumindest teilweise in der Hülse (101) angeordnet ist; und
    mit einem Kontaktelement (111), welches zumindest teilweise in der Hülse (101) angeordnet ist und welches eingerichtet ist, die Hülse (101) und den Kolben (107) zu kontaktieren,
    wobei in der Hülse (101), zwischen dem Kolben (107) und der Feder, ein Isolierteil (117) angeordnet ist, und
    wobei die Feder (105) in entspannten Zustand in Richtung des kopfteilseitigen Endes der Hülse (101) das Isolierteil (117), den Kolben (107) und das Kontaktelement (111) verlagert
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kontaktelement (111) als Kontaktring (115) ausgebildet ist, welcher federnde Kontaktzungen (113) aufweist.
  2. Federkontaktstift nach Anspruch 1, wobei das Isolierteil (117) aus Kunststoff, Glas oder Keramik ausgebildet ist.
  3. Federkontaktstift nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kolben (107) in einer Bohrung des Isolierteils (117) angeordnet ist.
  4. Federkontaktstift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kolben (107) aus Draht gefertigt ist und an einem federseitigen Ende ein Gewinde (119) aufweist.
  5. Herstellungsverfahren für den Federkontaktstift nach einem der vorstehenden Ansprüche und mit einer Länge von 8 mm bis 15 mm und/oder mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 3 mm mit den Schritten:
    - Bereitstellen einer Hülse (101);
    - Einsetzen einer Feder (105) in die Hülse (101);
    - Montieren eines Kontaktelements (111), welches als ein Kontaktring (115) mit Kontaktzungen (113) ausgebildet ist, in der Hülse (101);
    - Einsetzen eines Kolbens (107) in die Hülse (101).
  6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei das Herstellungsverfahren zumindest einen der folgenden weiteren Schritte umfasst:
    - Fixieren des Kolbens in einer Aufnahme und Bearbeiten des Kolbens mittels eines Schneidwerkzeugs in einer ersten Richtung, derart dass in den Kolben (107) ein erstes Gewinde eingeschnitten wird;
    - Bearbeiten des Kolbens mit dem Schneidwerkzeug in einer zweiten, zu der ersten entgegengesetzten Richtung, um ein zu dem ersten Gewinde gegenläufiges Gewinde einzuschneiden;
    - Fixieren der Hülse (101) in einer Hilfsvorrichtung mit einer Führung;
    - Einführen des Kontaktelements in die Führung;
    - Einpressen des Kontaktelements in die Hülse (101) über die Führung mittels eines Stempels;
    - Bohren eines Isolierteils (117) oder Umspritzen des Kolbens mit isolierendem Kunststoff, derart dass ein Isolierteil (117) am Kolben (107) gebildet wird.
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