WO2015007545A1 - Kontakteinrichtung zum herstellen einer elektrischen verbindung mit einer kontaktstelle einer leiterplatte - Google Patents

Kontakteinrichtung zum herstellen einer elektrischen verbindung mit einer kontaktstelle einer leiterplatte Download PDF

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contact
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section
contact device
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Jürgen Feye-Hohmann
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a contact device for establishing an electrical connection to a contact point of a printed circuit board according to the preamble of claim 1, a printed circuit board assembly and a method for establishing an electrical connection to a printed circuit board.
  • Such a contact device for producing an electrical connection with a contact point of a printed circuit board can be inserted into a contact hole of the printed circuit board arranged at the contact point for establishing an electrical connection with the contact point of the printed circuit board.
  • an electrical conductor can be connected to the contact point of the circuit board.
  • the contact device passes through the contact bore of the contact point and provides an electrical contact, so that by means of the contact device, an electrical conductor connected to the contact device is contacted with the contact point of the printed circuit board.
  • electrical connection element contact means has an electrical contact and a clamping pin and is designed for releasably securing an electrical conductor to an opening of a printed circuit board.
  • the electrical contact can be plugged into the opening of the circuit board, wherein by inserting the clamping piece in a sleeve-like contact region of the electrical contact, the contact area is radially expanded and thereby jammed with an inner wall of the opening. In this way, a contacting of the electrical contact with the inner wall of the opening occurs.
  • a plug part with an inner body can be plugged into an assigned socket part.
  • the plug part and the socket part in this case each have a sleeve which are divided into ring segments.
  • the ring segments can be deflected radially at their free ends to to allow this way a simple mating of the male part and the female part.
  • the object of the present invention is to provide a contact device, a printed circuit board arrangement and a method for producing an electrical connection to a printed circuit board, which enable a simple connection of a contact device with a fixed contact connection in an assembled state in a cost-effective manner. This object is achieved by an article having the features of claim 1.
  • the contact device has a contact element with a deformation section and a screw element to be screwed into the contact element, wherein the deformation section is in a pre-assembled state in a longitudinal extension state and deformed in an assembled state by the at least partially screwed screw element from the longitudinal extension state out is.
  • the present invention is based on the idea to provide a contact device in the manner of an expansion anchor.
  • the contact device has for this purpose a deformation portion which is deformable, in order to provide in this way in a mounting state, a preferably positive connection of the contact element with the circuit board.
  • the deformation section In an initial state, corresponding to the longitudinal extension state, the deformation section is at least largely undeformed and, for example, extends substantially cylindrically so that the contact element with its deformation section can be inserted into the contact bore of the printed circuit board.
  • the deformation section By screwing the screw into the contact element of the deformation section is then deformed in the manner of a spreader, so that the contact element is clamped in the contact hole, thereby electrically contacting system at the contact point of the circuit board an electrical connection for connecting an electrical conductor to the contact point of the circuit board manufactures.
  • the deformation section preferably holds the contact element in the assembled state in a form-fitting manner at the contact point.
  • the deformation section may in this case come to lie at least partially on a rear side of the printed circuit board and out there protrude the contact hole of the circuit boards, while the screw comes to rest with a head on a side remote from the deformation section top of the circuit board.
  • the head of the screw and the deformation portion of the contact element are thus in the assembled state on different sides of the circuit board, so that in that the deformation section engages behind the circuit board in the form of a contact hole in the contact hole, the contact element is clamped to the circuit board in the assembled state.
  • the screw advantageously comprises a threaded shaft which passes through the deformation section.
  • the screw thus extends with its threaded shaft through the deformation portion, wherein the screw is preferably already held in the pre-assembled state of the contact element and thus can be inserted together with the deformation portion for mounting the contact element on the circuit board in the contact hole.
  • the deformation section can then be deformed to produce a clamping, positive connection of the contact element with the contact point of the circuit board in the assembled state by deformation of the deformation section.
  • the contact element has a shaft section which adjoins the deformation section axially along the insertion direction and which engages through the contact bore in the assembled state.
  • the shank portion is arranged at a first end of the deformation section, while at an end remote from the shank portion, the second end of the deformation section is adjoined axially by an annular threaded section, which is in threaded engagement with the screw element.
  • the screw is in this case with an arranged on its threaded shaft external thread preferably already in the preassembly state with an internal thread of the annular threaded portion into engagement, so that the screw is already held in the pre-assembly of the contact element, while the deformation portion is not yet deformed from its extended longitudinal initial state is and thus can be easily inserted into the contact hole of the circuit board.
  • the screw can then be screwed into a pointing in the insertion direction screwing into the threaded portion, whereby the Threaded portion of the shaft portion of the contact element is approximated and thus compressed in the axial direction between the threaded portion and the shaft portion arranged deformation portion and is thereby expanded radially to the insertion direction.
  • the contact element Due to the radial expansion of the deformation section, the contact element is jammed in the contact bore of the printed circuit board and comes into contact with the contact point, in particular with an inner wall of the contact hole, so that an electrical connection of the contact element with the contact point of the printed circuit board is made.
  • the deformation portion is adapted to be deformed by screwing the screw into the contact element in the manner of an expansion anchor to produce in this way an electrical connection of the contact element with the circuit board.
  • the deformation section can be reduced, for example, in its wall thickness compared to other sections, in particular the shank section and threaded section adjoining the deformation section, so that the deformation section is deliberately weakened relative to the adjoining sections.
  • a reduced wall thickness that is to say a reduced strength
  • the deformation portion may be formed of a material of reduced strength, wherein the deformation portion is preferably electrically conductive as the entire contact element.
  • the deformation section may also have a number of recesses which are distributed circumferentially about the insertion direction and thus weaken the deformation section in sections.
  • the contact element is advantageously made of metal and is further advantageously made in one piece. Due to the formation of the metal contact element, different sections of the contact element, for example the deformation section, the shaft section and the collar, electrically contact the inner wall of the contact bore and / or other metallized sections of the contact point around the contact hole, so that a low-resistance connection of the contact element the contact point can be produced.
  • the contact device with its contact element is used for establishing an electrical connection with the printed circuit board.
  • an electrical conductor can preferably be connected to the contact point of the printed circuit board, wherein the contact element can have, for example, a plug contact for connecting an electrical plug.
  • the plug contact and an electrical plug to be connected to the plug contact can thus be electrically connected to the contact element, so that by releasing the plug connection, another electrical conductor connected to the contact element or the circuit board can be exchanged with contact element arranged thereon.
  • a printed circuit board assembly comprises a printed circuit board which has at least one contact point and a contact bore arranged at the contact point.
  • a contact device to be inserted into the contact hole is provided according to the previously described manner for establishing an electrical connection to the contact point of the printed circuit board, wherein the deformation portion of the contact device is inserted in a pre-assembled in a plug-in direction in the contact hole and in an assembled state by the in the contact element at least partially screwed screw is deformed such that the contact element is held at the contact point.
  • the deformation section preferably holds the contact element in the assembled state in a form-fitting manner at the contact point.
  • the screw can be a Have head that comes to rest in the mounted state on a side facing away from the deformation portion of the circuit board, so that the head and the deformation portion in the assembled state, the circuit board between them.
  • the contact element may further comprise a collar which is in the assembled state with the circuit board in abutment, wherein the collar and the deformation section come to lie in the mounting state on different sides of the circuit board.
  • the collar which preferably connects axially to the shank portion of the contact element is in the mounting state in planar contact with the contact point, for example, at the top of the circuit board to which also traces of the circuit board extend, while the deformation section at an opposite back of the circuit board from the Contact hole protrudes and produces in its radially expanded, deformed state a clamping, positive fit of the contact element on the circuit board.
  • the collar and the deforming portion sandwich the printed circuit board therebetween, so that the printed circuit board is held between the collar and the deforming portion.
  • a through-connection is preferably arranged at the contact bore of the circuit board.
  • the (cylindrical) inner wall of the contact bore is metallized and thus electrically conductive, so that the contact element can electrically contact the inner wall of the contact bore.
  • the object is also achieved by a method for producing an electrical connection to a circuit board.
  • the printed circuit board has at least one contact point and a contact bore arranged at the contact point.
  • a contact device is inserted for making the electrical connection in the contact hole. It is provided that the contact device has a contact element with a deformation portion and a screwed into the contact element screw.
  • the deformation section is inserted into a plug-in direction into the contact bore, and the screw element is at least partially screwed into the contact element, so that the deformation section for holding the contact element is deformed at the contact point.
  • FIG. 1 shows a printed circuit board assembly prior to attaching a contact device to a contact point of a printed circuit board.
  • FIG. 2A is a perspective view of a contact device in a
  • 2B is a perspective view of the contact device in a
  • Fig. 3A is another perspective view of the contact device in the
  • Fig. 3B is another perspective view of the contact device in the
  • Fig. 5 is a schematic sectional view of a printed circuit board in the region of a
  • FIG. 1 shows a schematic view of a printed circuit board assembly 1 which has a printed circuit board 10 with a contact point 1 1 arranged thereon and a printed conductor 12 adjoining the contact point 1 1.
  • a contact hole 1 10 is arranged, which provides an opening through the printed circuit board 10 and in the region of its inner wall, as exemplified in Fig. 5, for example by means of a plated through hole 1 1 1 can be metallized.
  • a contact device 2 is to be connected to a contact element 20 to produce in this way an electrical connection with the contact point 1 1 of the circuit board 10.
  • the contact device 2 has a plug contact 21 for connecting an electrical conductor, so that over the Contact device 2, an electrical conductor connected to the contact point 1 1 and thereby electrically contacting the printed circuit board 10 can be attached.
  • FIGS. 2A, 2B and 3A, 3B An exemplary embodiment of such a contact device 2 is shown in different views and states in FIGS. 2A, 2B and 3A, 3B.
  • 2A and 3A here show the contact device 2 in a pre-assembly state, in which the contact device 2 with its contact element 20 in the contact hole 1 10 of the pad 1 1 can be inserted.
  • FIGS. 2B and 3B show the contact device 2 in a mounting state that the contact device 2 occupies when the contact device 2 is held with its contact element 20 on the printed circuit board 10.
  • the contact device 2 consists of the contact element 20 produced in one piece from a metallic material, the plug-in contact 21 integrally formed with the contact element 20 and a screw element 22 to be screwed into the contact element 20, which is used to transfer the contact element 20 from the preassembled state (FIGS. 2A, 3A). in the assembled state (FIGS. 2B, 3B).
  • the contact element 20 has a deformation portion 201 to which a threaded portion 200 at one end of the deformation portion 201 and a shaft portion 202 at another end of the deformation portion 201 connect axially.
  • the shaft portion 202 merges into a collar 203 which projects radially beyond the shaft portion 202 and to which the plug contact 21 is integrally connected.
  • the deformation section 201 has recesses 204, which are distributed circumferentially at the substantially cylindrical deformation section 201 in a longitudinal extension state corresponding to the pre-assembly state and form webs 205 between them.
  • the deformation section 201 is partially weakened, in particular with respect to the annular threaded section 200 and the annular shaft section 202, so that the deformation section 201 can be deformed by screwing the screw element 22 into the contact element 20 in a targeted, defined manner.
  • the screw 22 has a head 220 and a shaft portion 221.
  • the shank portion 221 carries an external thread, which is in threaded engagement with an internal thread of the threaded portion 200.
  • the head 220 is located on a Threaded portion 200 facing away from the collar 203 and has a tool engagement 222, via which the screw 22 can be rotated relative to the contact element 20.
  • the contact element 20 is inserted with its deformation portion 201 and held on the contact element 20 screw 22 in a plug-in direction E in the contact hole 1 10.
  • the contact element 20 can be used with the deformation portion 201 readily in the contact hole 1 10, wherein the collar 203 and the head 220 of the screw 22 at an upper side 100 of the circuit board 10 come to lie, at which also the conductor 12 extends.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the contact device 2 arranged on the printed circuit board 10 in its installed state.
  • the shaft portion 202 of the contact element 20 passes through the contact bore 110 of the printed circuit board 10, the collar 203 and the deformation portion 201 coming to rest on different sides 100, 101 of the printed circuit board 10 and thus receiving the printed circuit board 10 between them.
  • the deformation portion 201 is radially expanded, the contact element 20 is clamped at the contact point 1 1 of the circuit board 10, wherein an electrical contact both by flat contact of the collar 203 on the upper side of the contact point 1 1 and by conditioning the shaft portion 202 and the deformation portion 201 on the inner wall of the contact hole 1 10 is produced.
  • the deformation of the deformation portion 201 is preferably plastic.
  • the deformation is thus irreversible and also does not return when the screw 22 is unscrewed from the contact element 20 after installation.
  • the connection of the contact element 20 with the printed circuit board 10 is thus not destructively releasable, wherein for securing the connection, the screw 22 preferably remains in the contact element 20 even after production of the mounting state.
  • an electrical connection with the contact point 1 1 of the circuit board 10 is produced.
  • the electrical line 3 can be detachably connected to the contact device 2, wherein for connecting another electrical line 3 or for exchanging the printed circuit board assembly 1 arranged thereon contact device 2, the connection between the plug contact 21 and electrical connector 30 can be solved.
  • Fig. 5 shows schematically a arranged on the contact hole 1 10 through hole 1 1 1, which passes through the contact hole 1 10 and thus provides a metal inner wall of the contact hole 1 10.
  • any desired number of contact devices of the described type can be attached to a printed circuit board, wherein it is also conceivable to combine a plurality of contact devices, such that a contact element has, for example, two or more deformation sections into which two or more screw elements are to be screwed.
  • a contact device of the type described can be used to connect very different electrical conductors or electrical equipment to a circuit board.
  • a printed circuit board is to be understood as any carrier element which has a contact point for making electrical contact with a contact device.
  • the printed circuit board is not necessarily extended in one plane. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Eine Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte ist in eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung der Leiterplatte einsteckbar. Dabei ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung (2) ein Kontaktelement (20) mit einem Verformungsabschnitt (201) und ein in das Kontaktelement (20) einzuschraubendes Schraubelement (22) aufweist, wobei der Verformungsabschnitt (201) in einem Vormontagezustand sich in einem Längserstreckungszustand befindet und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement (22) aus dem Längserstreckungszustand heraus verformt ist. Auf diese Weise wird eine Leiterplattenanordnung mit einer Kontakteinrichtung zur Verfügung gestellt, die ein einfaches Anschließen der Kontakteinrichtung bei fester, kontaktierender Verbindung in einem Montagzustand ermöglicht.

Description

Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer
Kontaktstelle einer Leiterplatte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Leiterplattenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte.
Eine derartige Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte ist in eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung der Leiterplatte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle der Leiterplatte einsteckbar.
Mittels einer Kontakteinrichtung dieser Art kann beispielsweise ein elektrischer Leiter an die Kontaktstelle der Leiterplatte angeschlossen werden. Die Kontakteinrichtung durchgreift hierzu die Kontaktbohrung der Kontaktstelle und stellt darüber einen elektrischen Kontakt her, so dass mittels der Kontakteinrichtung ein mit der Kontakteinrichtung verbundener elektrischer Leiter mit der Kontaktstelle der Leiterplatte kontaktiert ist.
Eine aus der EP 2 246 939 B1 bekannte, dort als elektrisches Verbindungselement bezeichnete Kontakteinrichtung weist einen elektrischen Kontakt und einen Klemmstift auf und ist zur lösbaren Befestigung eines elektrischen Leiters an einem Durchbruch einer Leiterplatte ausgestaltet. Der elektrische Kontakt kann in den Durchbruch der Leiterplatte eingesteckt werden, wobei durch Einsetzen des Klemmstücks in einen hülsenartigen Kontaktbereich des elektrischen Kontakts der Kontaktbereich radial aufgeweitet und dadurch mit einer Innenwandung des Durchbruchs verklemmt wird. Auf diese Weise erfolgt eine Kontaktierung des elektrischen Kontakts mit der Innenwandung des Durchbruchs.
Bei einem aus der EP 2 043 202 A1 bekannten Steckverbinder kann ein Steckerteil mit einem Innenkörper in ein zugeordnetes Buchsenteil eingesteckt werden. Das Steckerteil und das Buchsenteil weisen hierbei jeweils eine Hülse auf, die in Ringsegmente unterteilt sind. Die Ringsegmente können an ihren freien Enden radial ausgelenkt werden, um auf diese Weise ein einfaches Zusammenstecken des Steckerteils und des Buchsenteils zu ermöglichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontakteinrichtung, eine Leiterplattenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, die auf kostengünstige Weise ein einfaches Anschließen einer Kontakteinrichtung bei fester kontaktierender Verbindung in einem Montagezustand ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung ein Kontaktelement mit einem Verformungsabschnitt und ein in das Kontaktelement einzuschraubendes Schraubelement aufweist, wobei der Verformungsabschnitt in einem Vormontagezustand sich in einem Längserstreckungszustand befindet und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement aus dem Längserstreckungszustand heraus verformt ist. Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Kontakteinrichtung nach Art eines Spreizdübels bereitzustellen. Die Kontakteinrichtung weist dazu einen Verformungsabschnitt auf, der verformbar ist, um auf diese Weise in einem Montagezustand eine vorzugsweise formschlüssige Verbindung des Kontaktelements mit der Leiterplatte bereitzustellen. In einem Ausgangszustand, entsprechend dem Längserstreckungszustand, liegt der Verformungsabschnitt zumindest weitestgehend unverformt vor und erstreckt sich beispielweise im Wesentlichen zylindrisch, so dass das Kontaktelement mit seinem Verformungsabschnitt in die Kontaktbohrung der Leiterplatte eingesteckt werden kann. Durch Einschrauben des Schraubelements in das Kontaktelement wird der Verformungsabschnitt dann nach Art eines Spreizbügels verformt, so dass das Kontaktelement in der Kontaktbohrung verklemmt wird und dabei durch elektrisch kontaktierende Anlage an der Kontaktstelle der Leiterplatte eine elektrische Verbindung zum Anschließen eines elektrischen Leiters an die Kontaktstelle der Leiterplatte herstellt. Der Verformungsabschnitt hält das Kontaktelement in dem Montagezustand vorzugsweise formschlüssig an der Kontaktstelle. Der Verformungsabschnitt kann hierbei zumindest teilweise an einer Rückseite der Leiterplatte zu liegen kommen und dort aus der Kontaktbohrung der Leiterplatten herausragen, während das Schraubelement mit einem Kopf an einer von dem Verformungsabschnitt abgewandten Oberseite der Leiterplatte zu liegen kommt. Der Kopf des Schraubelements und der Verformungsabschnitt des Kontaktelements befinden sich somit im Montagezustand an unterschiedlichen Seiten der Leiterplatte, so dass dadurch, dass der Verformungsabschnitt die Leiterplatte im Bereich der Kontaktbohrung formschlüssig hintergreift, das Kontaktelement im Montagezustand klemmend an der Leiterplatte gehalten ist.
Das Schraubelement umfasst vorteilhafterweise einen Gewindeschaft, der den Verformungsabschnitt durchgreift. Das Schraubelement erstreckt sich somit mit seinem Gewindeschaft durch den Verformungsabschnitt hindurch, wobei das Schraubelement vorzugsweise bereits im Vormontagezustand an dem Kontaktelement gehalten ist und somit zusammen mit dem Verformungsabschnitt zum Montieren des Kontaktelements an der Leiterplatte in die Kontaktbohrung eingesteckt werden kann. Durch Einschrauben des Schraubelements in das Kontaktelement kann dann der Verformungsabschnitt verformt werden, um im Montagezustand durch Verformung des Verformungsabschnittes eine klemmende, formschlüssige Verbindung des Kontaktelements mit der Kontaktstelle der Leiterplatte herzustellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kontaktelement einen axial entlang der Einsteckrichtung an den Verformungsabschnitt anschließenden Schaftabschnitt auf, der in dem Montagezustand die Kontaktbohrung durchgreift. Der Schaftabschnitt ist hierbei an einem ersten Ende des Verformungsabschnitts angeordnet, während an ein vom Schaftabschnitt abgewandtes, zweites Ende des Verformungsabschnitts axial ein ringförmiger Gewindeabschnitt anschließt, der mit dem Schraubelement in Gewindeeingriff steht.
Das Schraubelement steht hierbei mit einem an seinem Gewindeschaft angeordneten Außengewinde vorzugsweise bereits in dem Vormontagezustand mit einem Innengewinde des ringförmigen Gewindeabschnitts in Eingriff, so dass das Schraubelement bereits in dem Vormontagezustand an dem Kontaktelement gehalten ist, dabei der Verformungsabschnitt jedoch noch nicht aus seinem längserstreckten Ausgangszustand verformt ist und somit ohne weiteres in die Kontaktbohrung der Leiterplatte eingesteckt werden kann. Zum Überführen des Kontaktelements in den Montagezustand kann das Schraubelement dann in eine um die Einsteckrichtung weisende Schraubrichtung in den Gewindeabschnitt eingeschraubt werden, wodurch der Gewindeabschnitt dem Schaftabschnitt des Kontaktelements angenähert wird und somit der in axialer Richtung zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Schaftabschnitt angeordnete Verformungsabschnitt gestaucht und dadurch radial zur Einsteckrichtung aufgeweitet wird. Durch das radiale Aufweiten des Verformungsabschnitts wird das Kontaktelement in der Kontaktbohrung der Leiterplatte verklemmt und kommt dabei in kontaktierende Anlage mit der Kontaktstelle, insbesondere mit einer Innenwandung der Kontaktbohrung, so dass eine elektrische Verbindung des Kontaktelements mit der Kontaktstelle der Leiterplatte hergestellt ist. Der Verformungsabschnitt ist dazu ausgestaltet, durch Einschrauben des Schraubelements in das Kontaktelement nach Art eines Spreizdübels verformt zu werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung des Kontaktelements mit der Leiterplatte herzustellen. Um hierbei eine gezielte Verformung des Verformungsabschnitts in einer vorbestimmten Weise zu erreichen, kann der Verformungsabschnitt beispielsweise in seiner Wandungsstärke gegenüber anderen Abschnitten, insbesondere dem an dem Verformungsabschnitt anschließenden Schaftabschnitt und Gewindeabschnitt, reduziert sein, so dass der Verformungsabschnitt gegenüber den anschließenden Abschnitten gezielt geschwächt ist. Eine reduzierte Wandungsstärke, also eine reduzierte Festigkeit, kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wandungsdicke des Verformungsabschnitts gegenüber den anschließenden Abschnitten reduziert ist. Oder der Verformungsabschnitt kann aus einem Material reduzierter Festigkeit ausgebildet sein, wobei der Verformungsabschnitt vorzugsweise wie das gesamte Kontaktelement elektrisch leitfähig ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Verformungsabschnitt auch eine Anzahl von Aussparungen aufweisen, die umfänglich um die Einsteckrichtung verteilt sind und den Verformungsabschnitt somit abschnittsweise schwächen. Durch das Vorsehen solcher Aussparungen kann insbesondere erreicht werden, dass bei einem axialen Stauchen des Verformungsabschnitts durch Einschrauben des Schraubelements zur Überführung in den Montagezustand sich einzelne Abschnitte des Verformungsabschnitts gegeneinander zur radialen Aufweitung des Verformungsabschnitts verformen können, so dass sich eine definierte, vorbestimmte Verformung des Verformungsabschnitts ergibt. Die Verformung des Verformungsabschnitts beim Überführen vom Vormontagezustand in den Montagezustand erfolgt vorzugsweise plastisch. Die Verformung des Verformungsabschnitts ist somit irreversibel insofern, als dass auch nach einem Herausdrehen des Schraubelements der Verformungsabschnitt seine Form im Wesentlichen beibehält. Insbesondere kehrt der Verformungsabschnitt nicht in seine Ausgangsform zurück, auch wenn das Schraubelement aus dem Kontaktelement nach erfolgtem Herstellen des Montagezustands herausgedreht werden sollte. Das Kontaktelement ist somit nicht zerstörungsfrei von der Leiterplatte lösbar, so dass eine grundsätzlich unlösbare elektrische Verbindung mit der Leiterplatte bereitgestellt wird.
Das Kontaktelement besteht vorteilhafterweise aus Metall und ist weiter vorteilhafterweise einstückig hergestellt. Durch die Ausbildung des Kontaktelements aus Metall können unterschiedliche Abschnitte des Kontaktelements, beispielsweise der Verformungsabschnitt, der Schaftabschnitt und der Bund, die Innenwandung der Kontaktbohrung und/oder andere metallisierte Abschnitte der Kontaktstelle um die Kontaktbohrung herum elektrisch kontaktieren, so dass eine niederohmige Verbindung des Kontaktelements mit der Kontaktstelle hergestellt werden kann.
Die Kontakteinrichtung mit ihrem Kontaktelement dient zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte. Über die Kontakteinrichtung kann vorzugsweise ein elektrischer Leiter mit der Kontaktstelle der Leiterplatte verbunden werden, wobei das Kontaktelement beispielsweise einen Steckkontakt zum Anschließen eines elektrischen Steckers aufweisen kann. Mittels des Steckkontakts und eines an den Steckkontakt anzuschließenden elektrischen Steckers kann somit eine elektrische Leitung lösbar mit dem Kontaktelement verbunden werden, so dass durch Lösen der Steckverbindung ein anderer elektrischer Leiter an das Kontaktelement angeschlossen oder die Leiterplatte mit daran angeordnetem Kontaktelement ausgetauscht werden kann.
Eine Leiterplattenanordnung umfasst eine Leiterplatte, die mindestens eine Kontaktstelle und eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung aufweist. Dabei ist eine in die Kontaktbohrung einzusteckende Kontakteinrichtung nach der vorangehenden beschriebenen Art zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle der Leiterplatte vorgesehen, wobei der Verformungsabschnitt der Kontakteinrichtung in einem Vormontagezustand in eine Einsteckrichtung in die Kontaktbohrung einzustecken ist und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement derart verformt ist, dass das Kontaktelement an der Kontaktstelle gehalten ist.
Der Verformungsabschnitt hält das Kontaktelement in dem Montagezustand vorzugsweise formschlüssig an der Kontaktstelle. Das Schraubelement kann dabei einen Kopf aufweisen, der in dem Montagezustand an einer von dem Verformungsabschnitt abgewandten Seite der Leiterplatte zu liegen kommt, so dass der Kopf und der Verformungsabschnitt in dem Montagezustand die Leiterplatte zwischen sich aufnehmen. Das Kontaktelement kann weiter einen Bund aufweisen, der in dem Montagezustand mit der Leiterplatte in Anlage ist, wobei der Bund und der Verformungsabschnitt in dem Montagezustand an unterschiedlichen Seiten der Leiterplatte zu liegen kommen. Der Bund, der vorzugsweise axial an den Schaftabschnitt des Kontaktelements anschließt, ist in dem Montagezustand in flächiger Anlage mit der Kontaktstelle beispielsweise an der Oberseite der Leiterplatte, an der sich auch Leiterbahnen der Leiterplatte erstrecken, während der Verformungsabschnitt an einer gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte aus der Kontaktbohrung herausragt und in seinem radial aufgeweiteten, verformten Zustand einen klemmenden, formschlüssigen Halt des Kontaktelements an der Leiterplatte herstellt. Der Bund und der Verformungsabschnitt fassen somit in dem Montagezustand die Leiterplatte zwischen sich ein, so dass die Leiterplatte zwischen dem Bund und dem Verformungsabschnitt gehalten ist.
An der Kontaktbohrung der Leiterplatte ist vorzugsweise eine Durchkontaktierung angeordnet. Mittels der Durchkontaktierung wird die (zylindrische) Innenwandung der Kontaktbohrung metallisiert und somit elektrisch leitfähig, so dass das Kontaktelement die Innenwandung der Kontaktbohrung elektrisch kontaktieren kann.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte gelöst. Die Leiterplatte weist dabei mindestens eine Kontaktstelle und eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung auf. Eine Kontakteinrichtung wird zum Herstellen der elektrischen Verbindung in die Kontaktbohrung eingesteckt. Dabei ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung ein Kontaktelement mit einem Verformungsabschnitt und ein in das Kontaktelement einzuschraubendes Schraubelement aufweist. Zum Herstellen der elektrischen Verbindung wird der Verformungsabschnitt in eine Einsteckrichtung in die Kontaktbohrung eingesteckt, und das Schraubelement wird in das Kontaktelement zumindest teilweise eingeschraubt, so dass der Verformungsabschnitt zum Halten des Kontaktelements an der Kontaktstelle verformt wird. Die vorangehend für die Leiterplattenanordnung beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf das Verfahren Anwendung, so dass auf das oben Ausgeführte verwiesen werden soll. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig.1 eine Leiterplattenanordnung vor Anbringen einer Kontakteinrichtung an einer Kontaktstelle einer Leiterplatte;
Fig. 2A eine perspektivische Ansicht einer Kontakteinrichtung in einem
Vormontagezustand;
Fig. 2B eine perspektivische Ansicht der Kontakteinrichtung in einem
Montagezustand bei verformtem Verformungsabschnitt;
Fig. 3A eine andere perspektivische Ansicht der Kontakteinrichtung in dem
Vormontagezustand;
Fig. 3B eine andere perspektivische Ansicht der Kontakteinrichtung in dem
Montagezustand;
Fig. 4 eine schematische Ansicht der Kontakteinrichtung im Montagezustand an einer Leiterplatte; und
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer Leiterplatte im Bereich einer
Kontaktstelle mit an einer Kontaktbohrung angeordneter Durchkontaktierung.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Leiterplattenanordnung 1 , die eine Leiterplatte 10 mit einer daran angeordneten Kontaktstelle 1 1 und einer an die Kontaktstelle 1 1 anschließenden Leiterbahn 12 aufweist. An der Kontaktstelle 1 1 ist eine Kontaktbohrung 1 10 angeordnet, die einen Durchbruch durch die Leiterplatte 10 bereitstellt und im Bereich ihrer Innenwandung, wie beispielhaft in Fig. 5 dargestellt, zum Beispiel mittels einer Durchkontaktierung 1 1 1 metallisiert sein kann.
An die Kontaktstelle 1 1 soll eine Kontakteinrichtung 2 mit einem Kontaktelement 20 angeschlossen werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung mit der Kontaktstelle 1 1 der Leiterplatte 10 herzustellen. Die Kontakteinrichtung 2 weist einen Steckkontakt 21 zum Anschließen eines elektrischen Leiters auf, so dass über die Kontakteinrichtung 2 ein elektrischer Leiter mit der Kontaktstelle 1 1 verbunden und dadurch elektrisch kontaktierend an der Leiterplatte 10 angebracht werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Kontakteinrichtung 2 ist in unterschiedlichen Ansichten und Zuständen in Fig. 2A, 2B und 3A, 3B dargestellt. Fig. 2A und 3A zeigen hierbei die Kontakteinrichtung 2 in einem Vormontagezustand, in dem die Kontakteinrichtung 2 mit ihrem Kontaktelement 20 in die Kontaktbohrung 1 10 der Kontaktstelle 1 1 eingesteckt werden kann. Fig. 2B und 3B hingegen zeigen die Kontakteinrichtung 2 in einem Montagezustand, den die Kontakteinrichtung 2 einnimmt, wenn die Kontakteinrichtung 2 mit ihrem Kontaktelement 20 an der Leiterplatte 10 gehalten ist.
Die Kontakteinrichtung 2 besteht aus dem aus einem metallischen Material einstückig hergestellten Kontaktelement 20, dem einstückig mit dem Kontaktelement 20 ausgebildeten Steckkontakt 21 und einem in das Kontaktelement 20 einzuschraubenden Schraubelement 22, das zur Überführung des Kontaktelements 20 aus dem Vormontagezustand (Fig. 2A, 3A) in den Montagezustand (Fig. 2B, 3B) dient.
Das Kontaktelement 20 weist einen Verformungsabschnitt 201 auf, an den axial ein Gewindeabschnitt 200 an einem Ende des Verformungsabschnitts 201 und ein Schaftabschnitt 202 an einem anderen Ende des Verformungsabschnitts 201 anschließen. Der Schaftabschnitt 202 geht in einen Bund 203 über, der radial über den Schaftabschnitt 202 hinaus vorsteht und mit dem der Steckkontakt 21 einstückig verbunden ist.
Der Verformungsabschnitt 201 weist Aussparungen 204 auf, die umfänglich verteilt an dem in einem dem Vormontagezustand entsprechenden Längserstreckungszustand im Wesentlichen zylindrischen Verformungsabschnitt 201 angeordnet sind und zwischen sich Stege 205 bilden. Durch die Aussparungen 204 wird der Verformungsabschnitt 201 insbesondere gegenüber dem ringförmigen Gewindeabschnitt 200 und dem ringförmigen Schaftabschnitt 202 abschnittsweise geschwächt, so dass der Verformungsabschnitt 201 durch Einschrauben des Schraubelements 22 in das Kontaktelement 20 in gezielter, definierter Weise verformt werden kann. Das Schraubelement 22 weist einen Kopf 220 und einen Schaftabschnitt 221 auf. Der Schaftabschnitt 221 trägt ein Außengewinde, das mit einem Innengewinde des Gewindeabschnitts 200 in Gewindeeingriff steht. Der Kopf 220 liegt an einer dem Gewindeabschnitt 200 abgewandten Seite des Bunds 203 an und weist einen Werkzeugeingriff 222 auf, über den das Schraubelement 22 relativ zum Kontaktelement 20 verdreht werden kann. Zum Anbringen der Kontakteinrichtung 2 an der Leiterplatte 10 wird das Kontaktelement 20 mit seinem Verformungsabschnitt 201 und dem am Kontaktelement 20 gehaltenen Schraubelement 22 in eine Einsteckrichtung E in die Kontaktbohrung 1 10 eingesteckt. Dadurch, dass sich der Verformungsabschnitt 201 in dem Vormontagezustand im Wesentlichen zylindrisch erstreckt, kann das Kontaktelement 20 mit dem Verformungsabschnitt 201 ohne weiteres in die Kontaktbohrung 1 10 eingesetzt werden, wobei der Bund 203 und der Kopf 220 des Schraubelements 22 an einer Oberseite 100 der Leiterplatte 10 zu liegen kommen, an der sich auch die Leiterbahn 12 erstreckt.
Nach dem Einsetzen des Kontaktelements 20 in die Kontaktbohrung 1 10 wird das Schraubelement 22 zum Befestigen des Kontaktelements 20 an der Leiterplatte 10 in eine Schraubrichtung V in das Kontaktelement 20 eingeschraubt. Dadurch wird der mit dem Gewinde 222 des Gewindeschafts 221 in Gewindeeingriff stehende Gewindeabschnitt 200 dem Schaftabschnitt 202 und dem Bund 203 angenähert, so dass der zwischen dem Gewindeabschnitt 200 und dem Schaftabschnitt 201 gelegene Verformungsabschnitt 201 axial entlang der Einsteckrichtung E gestaucht wird und sich dadurch die zwischen den Aussparungen 204 gebildeten Stege 205 nach außen wölben. Der Verformungsabschnitt 201 wird auf diese Weise radial aufgeweitet, wie dies in Fig. 2B und 3B dargestellt ist. Fig. 4 zeigt in einer schematischen Ansicht die an der Leiterplatte 10 angeordnete Kontakteinrichtung 2 in ihrem Montagezustand. In dem Montagezustand durchgreift der Schaftabschnitt 202 des Kontaktelements 20 die Kontaktbohrung 1 10 der Leiterplatte 10, wobei der Bund 203 und der Verformungsabschnitt 201 an unterschiedlichen Seiten 100, 101 der Leiterplatte 10 zu liegen kommen und somit die Leiterplatte 10 zwischen sich aufnehmen. Dadurch, dass der Verformungsabschnitt 201 radial aufgeweitet ist, ist das Kontaktelement 20 klemmend an der Kontaktstelle 1 1 der Leiterplatte 10 gehalten, wobei ein elektrischer Kontakt sowohl durch flächige Anlage des Bunds 203 oberseitig an der Kontaktstelle 1 1 als auch durch Anlage des Schaftabschnitts 202 und des Verformungsabschnittes 201 an der Innenwandung der Kontaktbohrung 1 10 hergestellt wird. Es ergibt sich eine feste, niederohmige Verbindung des Kontaktelements 20 mit der Kontaktstelle 1 1 der Leiterplatte 10. Die Verformung des Verformungsabschnitts 201 ist vorzugsweise plastisch. Die Verformung ist somit irreversibel und stellt sich auch nicht zurück, wenn das Schraubelement 22 nach erfolgter Montage aus dem Kontaktelement 20 herausgeschraubt wird. Die Verbindung des Kontaktelements 20 mit der Leiterplatte 10 ist somit nicht zerstörungsfrei lösbar, wobei zur Sicherung der Verbindung das Schraubelement 22 vorzugsweise auch nach Herstellung des Montagezustands in dem Kontaktelement 20 verbleibt.
Über die Kontakteinrichtung 2 wird eine elektrische Verbindung mit der Kontaktstelle 1 1 der Leiterplatte 10 hergestellt. Durch Aufstecken eines elektrischen Steckers 30 einer elektrischen Leitung 3 kann die elektrische Leitung 3 lösbar mit der Kontakteinrichtung 2 verbunden werden, wobei zum Anschließen einer anderen elektrischen Leitung 3 oder zum Austauschen der Leiterplattenanordnung 1 mit daran angeordneter Kontakteinrichtung 2 die Verbindung zwischen dem Steckkontakt 21 und dem elektrischen Stecker 30 gelöst werden kann.
Fig. 5 zeigt schematisch eine an der Kontaktbohrung 1 10 angeordnete Durchkontaktierung 1 1 1 , die die Kontaktbohrung 1 10 durchgreift und somit eine metallene Innenwandung der Kontaktbohrung 1 10 bereitstellt. Mittels einer solchen Durchkontaktierung 1 1 1 kann eine zuverlässige, niederohmige elektrische Verbindung der Kontakteinrichtung 2 mit der Kontaktstelle 1 1 hergestellt werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen.
An einer Leiterplatte können grundsätzlich beliebig viele Kontakteinrichtungen der geschilderten Art angebracht werden, wobei auch denkbar ist, mehrere Kontakteinrichtungen miteinander zu kombinieren, so dass ein Kontaktelement beispielsweise zwei oder mehr Verformungsabschnitte aufweist, in die zwei oder mehr Schraubelemente einzuschrauben sind.
Eine Kontakteinrichtung der geschilderten Art kann zur Anbindung ganz unterschiedlicher elektrischer Leiter oder elektrischer Einrichtungen an eine Leiterplatte dienen. Unter einer Leiterplatte ist in diesem Zusammenhang ein jegliches Trägerelement zu verstehen, das eine Kontaktstelle zur elektrischen Kontaktierung mit einer Kontakteinrichtung aufweist. Die Leiterplatte ist insbesondere nicht notwendigerweise in einer Ebene erstreckt. Bezugszeichenliste
1 Leiterplattenanordnung
10 Leiterplatte
100, 101 Seite
1 1 Kontaktstelle
1 10 Kontaktbohrung
12 Leiterbahn
2 Kontakteinrichtung
20 Kontaktelement
200 Gewindeabschnitt
201 Verformungsabschnitt
202 Schaftabschnitt
203 Bund
204 Aussparungen
205 Stege
21 Steckkontakt
22 Schraubelement
220 Kopf
221 Gewindeschaft
222 Gewinde
223 Werkzeugeingriff
3 Elektrische Leitung
30 Stecker
E Einsteckrichtung
V Schraubrichtung

Claims

Patentansprüche
Kontakteinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktstelle einer Leiterplatte, wobei die Kontakteinrichtung in eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung der Leiterplatte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle der Leiterplatte einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinrichtung (2) ein Kontaktelement (20) mit einem Verformungsabschnitt (201 ) und ein in das Kontaktelement (20) einzuschraubendes Schraubelement (22) aufweist, wobei der Verformungsabschnitt (201 ) in einem Vormontagezustand sich in einem Langserstreckungszustand befindet und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement (22) aus dem Langserstreckungszustand heraus verformt ist.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) einen Gewindeschaft (221 ) aufweist, der den Verformungsabschnitt(201 ) durchgreift.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) sich in dem Vormontagezustand mit seinem im Langserstreckungszustand befindlichen Verformungsabschnitt (201 ) entlang einer Einsteckrichtung (E) erstreckt.
Kontakteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen axial entlang der Einsteckrichtung (E) an den Verformungsabschnitt (201 ) anschließenden Schaftabschnitt (202) aufweist, der in dem Montagezustand die Kontaktbohrung (1 10) durchgreift.
5. Kontakteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen Gewindeabschnitt (200) aufweist, der axial entlang der Einsteckrichtung (E) an ein vom Schaftabschnitt (202) abgewandtes Ende des Verformungsabschnitts (201 ) anschließt und der mit dem Schraubelement (22) in Gewindeeingriff steht.
6. Kontakteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) bereits in dem Vormontagezustand mit dem Gewindeabschnitt (200) in Gewindeeingriff steht und zum Überführen des Kontaktelements (20) in den
Montagezustand in eine um die Einsteckrichtung (E) weisende Schraubrichtung (V) in den Gewindeabschnitt (200) einzuschrauben ist.
7. Kontakteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (200) in dem Montagezustand dem Schaftabschnitt (202) gegenüber dem Vormontagezustand angenähert ist.
8. Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (201 ) eine gegenüber zumindest einem axial anschließenden Abschnitt (200, 202) des Kontaktelements (20) reduzierte Wandungsstärke und/oder umfänglich um die Einsteckrichtung verteilte Aussparungen (204) aufweist.
9. Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Verformungsabschnitts (201 ) in dem Montagezustand gegenüber dem Vormontagezustand plastisch ist.
10. Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) aus Metall besteht.
1 1. Kontakteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen Steckkontakt (21 ) zum Anschließen eines elektrischen Steckers (30) aufweist.
12. Leiterplattenanordnung, mit einer Leiterplatte, die mindestens eine Kontaktstelle und eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung aufweist, gekennzeichnet durch eine in die Kontaktbohrung (1 10) einzusteckende Kontakteinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktstelle (1 1 ) der Leiterplatte (10), wobei der Verformungsabschnitt (201 ) der Kontakteinrichtung (2) in einem Vormontagezustand in eine Einsteckrichtung (E) in die Kontaktbohrung (1 10) einzustecken ist und in einem Montagezustand durch das in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubte Schraubelement (22) derart verformt ist, dass das Kontaktelement (20) an der Kontaktstelle (1 1 ) gehalten ist.
13. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (201 ) das Kontaktelement (20) in dem Montagezustand formschlüssig an der Kontaktstelle (1 1 ) hält.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (22) einen Kopf (220) aufweist, der in dem Montagezustand an einer von dem Verformungsabschnitt (201 ) abgewandten Seite (100) der Leiterplatte (10) zu liegen kommt.
15. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) einen Bund (203) aufweist, der in dem Montagezustand mit der Leiterplatte (10) in Anlage ist, wobei der Bund (203) und der Verformungsabschnitt (201 ) in dem Montagezustand an unterschiedlichen Seiten (100, 101 ) der Leiterplatte (10) zu liegen kommen.
16. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktbohrung (1 10) eine Durchkontaktierung (1 1 1 ) angeordnet ist.
17. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte mindestens eine Kontaktstelle und eine an der Kontaktstelle angeordnete Kontaktbohrung aufweist und eine Kontakteinrichtung zum Herstellen der elektrischen Verbindung in die Kontaktbohrung eingesteckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinrichtung (2) ein Kontaktelement (20) mit einem Verformungsabschnitt (201 ) und ein in das Kontaktelement (20) einzuschraubendes
Schraubelement (22) aufweist, wobei der Verformungsabschnitt (201 ) zum Herstellen der elektrischen Verbindung in eine Einsteckrichtung (E) in die Kontaktbohrung (1 10) eingesteckt wird und das Schraubelement (22) in das Kontaktelement (20) zumindest teilweise eingeschraubt wird, so dass der Verformungsabschnitt (201 ) zum Halten des Kontaktelements (20) an der Kontaktstelle (1 1 ) verformt wird.
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