EP3255735A1 - Federkontaktstift - Google Patents

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EP3255735A1
EP3255735A1 EP17181924.6A EP17181924A EP3255735A1 EP 3255735 A1 EP3255735 A1 EP 3255735A1 EP 17181924 A EP17181924 A EP 17181924A EP 3255735 A1 EP3255735 A1 EP 3255735A1
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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 EP 2 180 326 A1 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 adapted to contact the sleeve and / or the piston.
  • the US 7008270 B1 shows a spring contact pin.
  • 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 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 6.
  • 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 contact element is designed as a contact ring with resilient contact elements.
  • a circumferential, homogeneous contact between the sleeve and the piston is also lateral Force effects ensured.
  • 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.
  • the contact element is designed as a circular ring with angled contact tongues.
  • the spring and the piston are arranged within the annulus or the angled contact tongues.
  • the contact tongues are at least partially encased by the sleeve. In this way, a signal or current substantially passes over the contact element. Accordingly, the area within the contact tongues is substantially field-free. Consequently, an insulating member for carrying out the invention is not mandatory.
  • the piston has a step which is arranged to cooperate with a corresponding inner stop element of the sleeve in order to hold the piston in the sleeve. More preferably, the sleeve on an inner surface to the piston corresponding guide surfaces. In this way, a guide for the piston is provided which prevents tilting of the piston in the spring contact pin.
  • the contact element on latching elements which are adapted to lock with the sleeve.
  • the locking elements may be formed as claws.
  • the sleeve is made of plastic.
  • the spring contact pin 300 has a plastic sleeve 301, a fastening element 303, which is designed as a mandrel, a spring 305, a piston 307 and a contact element 311.
  • the piston 307 is pressed in a hidden state by the spring 305 against the stop element 319 of the plastic sleeve.
  • the properties of the spring 305 in particular spring travel and spring hardness, are decisive for the insertion force of the spring contact 300 to be applied.
  • the spring travel of the spring contact pin 300 is approximately 1 mm.
  • the spring 305 is formed as a spiral spring, which is wound around the mandrel.
  • the piston 307 has a recess 328 corresponding to the spring 305. The piston 307 is placed on the recess 328 on the spring 305.
  • the contact element 311 comprises a bottom region, which is designed as a circular ring, and contact tongues 313 integrally formed on the circular ring 315.
  • the circular ring 315 comprises the bore 325, which is dimensioned correspondingly to the mandrel.
  • the diameter of the circular ring is dimensioned such that the piston 307, the mandrel and the spring 305 are arranged radially inside the contact element 311.
  • the contact tongues 313 are bent radially inwardly at an upper portion to contact the piston 307. In this way, at the same time a tolerance compensation is provided by the contact tongues 313 will adapt to the contours of the piston 307 and to the inner contours of the sleeve 301.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Federkontaktstift (100; 300) mit einer Hülse(101; 301); mit einer in der Hülse (101) angeordneten Feder (105; 305); mit einem Kolben (107; 307), welcher zumindest teilweise in der Hülse (101; 301) angeordnet ist; und mit einem Kontaktelement (111; 311), welches zumindest teilweise in der Hülse (101; 301) angeordnet ist und welches eingerichtet ist, die Hülse (101; 301) und/oder den Kolben (107; 307) zu kontaktieren, wobei das Kontaktelement (311) als Kreisring (315) mit abgewinkelten Kontaktzungen (313) ausgebildet ist, wobei das Kontaktelement den Kolben (307) kontaktiert, wobei der Kolben eine Stufe (317) aufweist, welche eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden inneren Anschlagelement (319) der Hülse zusammenzuwirken, um den Kolben in der Hülse zu halten, wobei die Hülse insbesondere an einer inneren Oberfläche zu dem Kolben korrespondierende Führungsflächen (321) aufweist.

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 EP 2 180 326 A1 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/oder den Kolben zu kontaktieren.
  • Die US 7008270 B1 zeigt einen Federkontaktstift.
    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 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 6 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • ein 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 Kreisring mit abgewinkelten Kontaktzungen ausgebildet ist, wobei das Kontaktelement den Kolben kontaktiert, wobei der Kolben eine Stufe aufweist, welche eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden inneren Anschlagelement der Hülse zusammenzuwirken, um den Kolben in der Hülse zu halten, wobei die Hülse insbesondere an einer inneren Oberfläche zu dem Kolben korrespondierende Führungsflächen aufweist;
    • ein Herstellungsverfahren für einen Federkontaktstift 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; Einsetzen einer Feder in die Hülse; Montieren eines Kontaktelements, insbesondere eines Kontaktringes mit Kontaktzungen in der Hülse; und Einsetzen eines Kolbens in die Hülse.
  • 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.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktelement als Kontaktring mit federnden Kontaktelementen, ausgebildet. Somit ist ein umfänglicher, homogener Kontakt zwischen der Hülse und dem Kolben auch bei seitlichen Krafteinwirkungen sichergestellt. 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 ist das Kontaktelement als Kreisring mit abgewinkelten Kontaktzungen ausgebildet. Innerhalb des Kreisringes bzw. der abgewinkelten Kontaktzungen sind die Feder sowie der Kolben angeordnet. Die Kontaktzungen sind wenigstens teilweise von der Hülse ummantelt. Auf diese Weise verläuft ein Signal bzw. Strom im Wesentlichen über das Kontaktelement. Dementsprechend ist der Bereich innerhalb der Kontaktzungen im Wesentlichen feldfrei. Folglich ist ein Isolierteil zur Ausführung der Erfindung nicht zwingend erforderlich.
  • Erfindungsgemäß weist der Kolben eine Stufe auf, welche eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden inneren Anschlagelement der Hülse zusammenzuwirken, um den Kolben in der Hülse zu halten. Weiter bevorzugt weist die Hülse an einer inneren Oberfläche zu dem Kolben korrespondierende Führungsflächen auf. Auf diese Weise wird eine Führung für den Kolben bereitgestellt, die ein Verkanten des Kolbens in dem Federkontaktstift verhindert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kontaktelement Rastelemente auf, welche eingerichtet sind, mit der Hülse zu verrasten. Beispielsweise können die Rastelemente als Krallen ausgebildet sein.
  • 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 weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes;
    Fig. 2
    zeigt ein Kontaktelement eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    zeigt eine Hülse eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes gemäß Fig. 1;
  • 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 vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • Im Folgenden werden die Figuren 1, 2 und 3 übergreifend beschrieben.
    • Figur 1 zeigt eine schematische Schnittsicht eines erfindungsgemäßen Federkontaktstiftes 300 gemäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform.
    • Figur 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Kontaktelements 311 gemäß Figur 1.
    • Figur 3 zeigt eine schematische Schnittsicht einer erfindungsgemäßen Kunststoffhülse 301 gemäß Figur 1.
  • Der Federkontaktstift 300 weist eine Kunststoffhülse 301, ein Befestigungselement 303, welches als Dorn ausgebildet ist, eine Feder 305, einen Kolben 307 und ein Kontaktelement 311 auf.
  • Die Kunststoffhülse 301 weist ein Anschlagelement 319 auf. Das Anschlagelement 319 wirkt mit einer Stufe 317 des Kolbens 307 zusammen. Das Anschlagelement 319 verhindert, dass der Kolben 307 von der Feder 305 zu weit nach oben gedrückt wird. Die Kunststoffhülse 301 weist zur Führung des Kolbens 307 drei Führungsflächen 321 auf. Die Führungsflächen 321 dienen der Führung des Kolbens 307 bei einer axialen Bewegung.
  • Typischerweise wird der Kolben 307 in verstecktem Zustand von der Feder 305 gegen das Anschlagelement 319 der Kunststoffhülse gedrückt. Die Eigenschaften der Feder 305, insbesondere Federweg und Federhärte, sind maßgeblich für die aufzubringende Steckkraft des Federkontaktes 300. Der Federweg des Federkontaktstiftes 300 beträgt in etwa 1 mm. Die Feder 305 ist als Spiralfeder, welche um den Dorn gewickelt ist, ausgebildet. Der Kolben 307 weist eine zu der Feder 305 korrespondierende Vertiefung 328 auf. Der Kolben 307 ist an der Vertiefung 328 auf die Feder 305 aufgesetzt.
  • Das Befestigungselement 303 bzw. der Dorn ist durch eine Ausnehmung 325 des Kontaktelements 311 hindurchgeführt. Dabei bildet das Befestigungselement 303 einen Anschlag für das Kontaktelement 311.
  • Das Kontaktelement 311 umfasst einen Bodenbereich, welcher als Kreisring ausgebildet ist, und an den Kreisring 315 angeformte Kontaktzungen 313. Der Kreisring 315 umfasst die Bohrung 325, welche zudem Dorn korrespondierend dimensioniert ist. Der Durchmesser des Kreisringes ist derart dimensioniert, dass der Kolben 307, der Dorn und die Feder 305 radial innerhalb des Kontaktelements 311 angeordnet sind. Die Kontaktzungen 313 sind in einem oberen Bereich radial nach innen gebogen, um den Kolben 307 zu kontaktieren. Auf diese Weise wird zugleich ein Toleranzausgleich bereitgestellt, indem sich die Kontaktzungen 313 an die Konturen des Kolbens 307 bzw. an die inneren Konturen der Hülse 301 anpassen werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 300
    Federkontaktstift
    301
    Hülse
    303
    Befestigungselement
    305
    Feder
    307
    Kolben
    311
    Kontaktelement
    313
    Kontaktzungen
    315
    Kreisring
    317
    Stufe
    319
    Anschlag
    321
    Führungsflächen
    323
    Rastelement
    325
    Bohrung
    328
    Vertiefung

Claims (7)

  1. Federkontaktstift (100; 300)
    mit einer Hülse(101; 301);
    mit einer in der Hülse (101) angeordneten Feder (105; 305);
    mit einem Kolben (107; 307), welcher zumindest teilweise in der Hülse (101; 301) angeordnet ist; und
    mit einem Kontaktelement (111; 311), welches zumindest teilweise in der Hülse (101; 301) angeordnet ist und welches eingerichtet ist, die Hülse (101; 301) und/oder den Kolben (107; 307) zu kontaktieren,
    wobei das Kontaktelement (311) als Kreisring (315) mit abgewinkelten Kontaktzungen (313) ausgebildet ist, wobei das Kontaktelement den Kolben (307) kontaktiert, wobei der Kolben eine Stufe (317) aufweist, welche eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden inneren Anschlagelement (319) der Hülse zusammenzuwirken, um den Kolben in der Hülse zu halten.
  2. Federkontaktstift nach Anspruch 1 wobei die Hülse an einer inneren Oberfläche zu dem Kolben korrespondierende Führungsflächen (321) aufweist.
  3. Federkontaktstift Anspruch 1, wobei das Kontaktelement (111; 311) als Kontaktring (115; 315) ausgebildet ist, welcher federnde Kontaktzungen (113; 313) aufweist.
  4. Federkontaktstift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement Rastelemente (323) aufweist, welche eingerichtet sind, mit der Hülse zu verrasten.
  5. Federkontaktstift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hülse aus Kunststoff gefertigt ist und/oder wobei der Durchmesser der Hülse 2 mm - 5 mm, insbesondere 3 mm - 4 mm beträgt und/oder wobei die Kontaktkraft des Federkontaktstiftes wenigstens 0,3 N, insbesondere wenigstens 0,5 N beträgt.
  6. Herstellungsverfahren für einen Federkontaktstift 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 Kontaktring (115) mit Kontaktzungen (113) ausgebildet ist, in der Hülse (101);
    - Einsetzen eines Kolbens (107) in die Hülse (101).
  7. Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, 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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