WO2016050538A1 - Kontaktierungsvorrichtung - Google Patents

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WO2016050538A1
WO2016050538A1 PCT/EP2015/071523 EP2015071523W WO2016050538A1 WO 2016050538 A1 WO2016050538 A1 WO 2016050538A1 EP 2015071523 W EP2015071523 W EP 2015071523W WO 2016050538 A1 WO2016050538 A1 WO 2016050538A1
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electrical
shape memory
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Carsten Belz
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Eugen Forschner Gmbh
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    • H01R4/184—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion
    • H01R4/185—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion combined with a U-shaped insulation-receiving portion

Definitions

  • the invention relates to a contacting device for producing an electrical contact between at least one electrical conductor and an electrical component according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a method for producing an electrical contact according to claim 12.
  • a generic contacting device is known from EP 2 246 939 B1. There, a contact element, which has a sleeve-like contact region, is clamped radially in a receiving bore of a printed circuit board by means of a clamping pin inserted into it.
  • the Internet publication with the link http://www.elektroniknet.de/e- mechanik-passive / emblstechnik / article / 108551 / is a so-called
  • a contacting device in which a slotted cylindrical or spiral contact element is made of a memory metal alloy.
  • the preparation of this contacting device is very complex and the material of the memory metal alloy is not optimal for an electrical connector in terms of its conductivity.
  • the object of the invention is to provide a contacting device which is easy to manufacture and assemble and ensures a permanent contact with a high current carrying capacity and a low contact resistance tet.
  • the contact element has at least one cavity with at least one shape memory element received therein, which under defined thermal and / or magnetic influences by means of an enlarged outer contour exerts a contact pressure on a deformable wall of the contact element lying against the receiving bore.
  • the shape memory element thus exerts in a defined operating temperature range by means of its then larger outer contour a constant high contact pressure on a voltage applied to the receiving bore of an electrical component wall of the contact element.
  • This contact pressure is largely independent of different thermal expansions of the components involved in the production of the electrical contact.
  • the contact element is due to the then smaller outer contour of the shape memory element with a very small force in the receiving bore insertable or removable from this.
  • the shape memory element exerts a high contact pressure force on the contact element due to its increased expansion.
  • shape memory elements made of certain shape memory alloys can also be subjected to a magnetic treatment to produce an austenitic-martensitic phase transformation. This will on the one hand a simple installation with a achieved very low joining force and on the other hand, a very high contact force with an associated extremely low electrical contact resistance between the contact surfaces of the contact element and the receiving bore.
  • the contact element according to the invention in contrast to the SKEDD compound described above, the duration-load capacity is currently guaranteed only for about 50 plug-in operations, also be mounted and dismantled as often as desired.
  • An electrical connection produced by means of a contacting device according to the invention also has a very high mechanical stability of the contacting animal elements due to the high contact pressure of the shape memory elements. As a result, can be completely dispensed with the usual housing or additional mechanical detents.
  • the contacting devices according to the invention thus lead to a significant cost reduction, since they simultaneously ensure a permanently high-quality, as often as possible detachable electrical contacting and a high mechanical connection force.
  • the contact element according to the invention has at least one cavity in which the at least one shape memory element is mounted.
  • the cavity is preferably adapted to the outer contour of the shape memory element.
  • the shape memory element lies on the inside of the wall regions of the Contact element, whose outer wall portions form the Anpress Schemee to at least one mating contact surface of the electrical component.
  • the cavity is shaped such that the shape memory element is mounted captive therein.
  • This is particularly preferably achieved by a sleeve-shaped form with a front in the mounting direction of taper, which also facilitates insertion of the contact element into the receiving bore.
  • the at least one wall of the contact element is divided by at least one slot into a plurality of segments. By dividing into a plurality of segments-these are advantageously between two and four segments-the sleeve-shaped contact element is easier and more uniformly deformable as it expands by means of the shape memory element.
  • the contact element is formed from a resilient material. This facilitates the return of the contact element to a smaller outer diameter during assembly or disassembly.
  • the electrical component is formed by at least one circuit board and the adjacent wall of the contact element establishes an electrical contact directly with a conductor track of the circuit board.
  • this particularly simple contacting can be completely dispensed with additional fasteners, as described for example in the aforementioned EP 2 246 939 B1.
  • the contact element preferably has a connecting region to an electrical conductor at its end remote from the receiving bore.
  • a connection cable can be connected directly to a contact of a circuit board by means of the contact element according to the invention in a simple manner.
  • the connection region to a cable designed as an electrical conductor is particularly preferably formed for a crimp connection.
  • the electrical component is formed by at least one socket of at least one plug.
  • a further advantageous application provides for an embodiment of the contact element as a double contact element, in which two contact elements are combined to form one component and, for example, allow an immediate through-connection of two adjacent circuit boards.
  • step b) producing a contact pressure (F) on a wall of the contact element by increasing the outer contour of the shape memory element by means of generating a temperature within the operating temperature range of the contact element or by means of a change in the force acting on the shape memory element magnetic force .
  • step b) takes place at least temporary mechanical locking of the contact element in the receiving bore. This mechanical locking ensures that the contact element is held in the receiving bore until the shape memory element has increased its outer contour under the influence of the ambient temperature or a renewed action of the magnet and thus generates the required holding force and contact force.
  • the mechanical latching therefore has to apply only a small amount of holding force for a short time and does not impose any significant resistance to subsequent disassembly.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a contacting device with a printed circuit board and a contact element received in a receiving bore thereof;
  • FIG. 2 shows a variant of FIG. 1, in which the receiving bore is provided with an additional press-fit sleeve;
  • Fig. 3 shows a cross section through the lower part of the contact element with two
  • FIG. 4 shows a cross section through the lower part of the contact element with four segments according to the section line III-III in Fig. 2.
  • 5 shows a schematic section through a Kunststofftechniksvornchtung, wherein the electrical component is formed by a socket of a connector.
  • 6 shows a schematic section through a contacting device, in which a plurality of sockets are combined on a plug, with contact elements brought into contact with them;
  • Fig. 7 is a schematic section through a Mixticiansvornchtung with a double contact element that connects two adjacent boards by means of through-contacting.
  • a Mix istsvornchtung shown in Fig. 1 is formed by a sleeve senförmigen contact element 10, which is bounded by a relatively thin wall 12.
  • the wall 12 defines a cavity 15 in the interior of the contact element 10.
  • the wall 12 is spherically expanded in the central region, so that the cavity 10 has a spherical extension in this area.
  • a globular Extension is only an example of a preferred form of the contact element 10.
  • the contact element 10 may also have other geometric shapes.
  • At least the lower part of the wall 12 of the contact element 10 preferably has at least one slot 13 through which the wall 12 is divided into a plurality of segments 14.
  • slots 13 subdivide the wall 12 into four segments 14. Uneven numbers of slots 13 and segments 14 are also possible.
  • the slots 13 extend up to the region of the spherical extension of the cavity 15th
  • the contact element 10 is preferably made of a highly electrically conductive material which has at least in the region of the spherical extension of the cavity 15 preferably resilient properties, wherein the suspension a restoring force inward, i. to a smaller diameter of the contact element 10 exerts.
  • the spherically enlarged region of the cavity 15 simultaneously forms a receiving region 16 for receiving a shape memory element 40, which also forms a part of the contacting device.
  • the shape-memory element 40 consists of a shape-memory alloy which, at a certain temperature and / or under the action of magnetic forces, alters its crystalline structure by an austenitic-martensitic phase transformation, at the same time changing its outer contour.
  • shape memory alloys are nickel-titanium alloys or nickel-titanium-copper alloys.
  • Known and suitable shape memory alloys are furthermore copper-zinc alloys, copper-zinc-aluminum alloys, copper-aluminum-nickel alloys, iron-nickel-aluminum alloys. Alloys, iron-manganese-silicon alloys or zinc-gold-copper alloys.
  • the switching temperature at which the austenitic-martensitic change of the crystalline structure takes place is outside the operating temperature range in which the contacting device is used.
  • contacting devices in the automotive sector must ensure secure contact in a temperature range of -40 ° C to +150 ° C.
  • a shape memory element 40 which is suitable for this purpose only changes its crystalline structure at a switching temperature of approximately -50 ° C., which is significantly below the lower limit of the operating temperature.
  • the shape memory element 40 is briefly cooled before insertion of the contact element 10 into a receiving bore 24 of an electrical component 20 to a joining temperature of below -50 ° C and introduced in this state together with the contact element 10 in the receiving bore 24. Under these temperature conditions of the joining temperature, the crystalline structure of the shape memory element 40 has a smaller outer diameter thereof. This state is designated in FIGS. 1 and 2 with the smaller outer contour 42.
  • the cooling of the shape memory element 40 to the joining temperature can be done for example by spraying with a cold spray. Another possibility is a brief immersion of the shape memory element 40 prior to insertion into the receiving bore 24 in a liquefied gas container.
  • the temperature of the shape memory element 40 increases under ambient influence over the switching threshold of minus 50 ° C further up, which increases the shape memory element 40 in its outer contour by a change in the crystalline structure.
  • This state is indicated in FIGS. 1 and 2 with the enlarged outer contour 44.
  • the change in the outer contour can be achieved instead of a thermal action on suitable shape memory elements 40 by a magnetic action.
  • the magnetic force acting on the shape memory element preferably takes place for the preparation of the joining conditions, ie for producing a smaller outer contour 42 of the shape memory element.
  • the magnetic force is reduced or removed and the shape memory element 40, 41 then assumes its enlarged outer contour 44, in which it presses the sleeve-shaped contact element 10 until a renewed temperature or magnetic force action against the wall of the receiving bore 24 ,
  • the electronic component 20 is formed in the embodiment shown by a circuit board 20 which is provided in the region of the receiving bore 24 with at least one conductor track 22.
  • a circuit board 20 which is provided in the region of the receiving bore 24 with at least one conductor track 22.
  • This generates an outwardly directed contact force F, by means of which the wall 12 of the contact element 10 is pressed in the region of the spherical extension of the cavity 15 to the outside.
  • the outer side of the wall 12 forms at least one pressing region 18, with which it rests against the at least one conductor track 22 in an electrically conductive manner.
  • the board 20 requires no additional holes, as they are otherwise often additionally provided on a board for a mechanical attachment of a plug.
  • the contact element 10 also requires no housing and no plastic sheath.
  • connection region 17 which serves for connection to an electrical conductor 30.
  • the connection region 17 may be particularly preferably designed for a crimp connection when the electrical conductor is the strands of a cable.
  • the connection region 17 can also be designed for any other known type of contacting with an adjacent electrical conductor.
  • a press-fit sleeve 28 is inserted into a receiving bore 26 of a board 20, which in turn has an electrically conductive sleeve. making contact with at least one printed circuit 22 of the board 20.
  • the contact element 10 is inserted in this example in the through hole of the press-in sleeve 28.
  • the contact force F is exerted in this case by the wall 12 of the contact element 10 on the inner wall of the press-in sleeve 28.
  • Such an embodiment may be advantageous in a very thin board 20, which could otherwise deform too much at a high contact pressure F.
  • the embodiment according to FIG. 1 with a direct contacting of the contact element 10 with the conductor track 22 is particularly preferred.
  • the press-in sleeve 28 can preferably also be configured in a simple cylindrical shape without the collar indicated on the upper side ,
  • the contact element 10 and / or the receiving bore 24 is preferably provided with a mechanical latching device 241, 242 indicated in FIG. 7, which mechanically briefly actuates the contact element 10 after insertion into the receiving bore 24 or into the press-fit sleeve 28 locked until the switching temperature of the shape memory element 40 is exceeded or until an enlargement of the shape memory element 40 has taken place on the enlarged outer contour 44 by a magnetic action.
  • the locking devices 241, 242 are formed in FIG. 7 as grooves in the middle of the wall of the receiving bore 24, in which the largest diameter of the contact pressure region 18 is temporarily latched when inserting the contact element 10.
  • FIGS. 5 to 7 further advantageous applications for the contact element 10 according to the invention are shown in FIGS. 5 to 7, although these examples are not exhaustive of the manifold possible applications of a contacting device according to the invention.
  • the contact element 10 is in engagement with a socket 25 of a connector 27, which forms the electrical component 20 in this case as a counter-plug.
  • the plug 27 is connected in the example shown with a cable formed as an electrical conductor 32, for example by a crimp connection.
  • FIG. 5 thus shows a simple electrical connection of two electrical conductors 30, 32 that can be contacted as often as desired without any wear.
  • FIG. 6 a plurality of the sockets 25 shown in FIG. 5 are combined in a housing of a multi-pole plug 34.
  • multipole contacts with contact elements designed according to the invention also have a much greater tolerance to dimensional deviations. This applies due to the high contact pressure of the shape memory elements both for the individual contact and for a grid of multiple contacts.
  • the contact element is designed as a double contact element 11. It has at its first end a first contact element 1 10 and at its second end a second contact element 1 1 1, which are connected to a first board layer 20 and a second board layer 21.
  • the double contact element 1 1 is a simple connection of two adjacent boards 20 and 21 or two adjacent layers 20 and 21 of a board by means of contact possible.
  • VIA vertical interconnect access
  • shape-memory elements 40 and 41 also provide for a permanent connection which can be subjected to high electrical and mechanical loads Contacting device are connected, can be arranged both parallel to each other and at a 90 ° angle.
  • the boards 20 and 21 need not be provided with through-holes for receiving the contact elements 10, 11, 11. It is also an attachment of the contact elements 10, 1 10, 1 1 1 in a blind hole possible.
  • the contacting device according to the invention has a high current-carrying capacity of more than 100 A for each contact element.
  • the contact resistance of the wall 12 of the contact element 10 to be contacted on the component is due to the high contact pressure F less than 200 ⁇ (milliohms).
  • the outer shape of the shape memory element 40 is shown in the exemplary embodiments shown as an example only as a sphere, which changes by the austenitic-martensitic phase transition into an oval shape.
  • Other forms are also possible, according to which the shape memory element 40, 41 is designed, for example, in the form of a two-legged fork or a spiral spring.
  • a modified outer shape of the shape memory elements 40, 41 and the shape of a receiving cavity 15 is adapted to the contact elements 10, 1 10, 1 1 1 to this.
  • the shape memory element 40 or 41 can also consist of a shape memory polymer, if the temperatures of the application range of the contacting device allow this.
  • Wall (from 10) 28 press-fit sleeve (in 26)
  • Connection area 41 shape memory element

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen wenigstens einem elektrischen Leiter (30) und wenigstens einem elektrischen Bauteil (20), wobei der elektrische Leiter (30) mit wenigsten einem Kontaktelement (10) verbunden oder von diesem gebildet ist, das in wenigstens eine Aufnahmebohrung (24) des elektrischen Bauteils (20) eingreift. Zur Erzeugung einer einfach herstellbarbaren und montierbaren Kontaktierungsvorrichtung, die einen dauerhaften Kontakt mit einer hohen Strombelastbarkeit und einem geringen Übergangswiderstand gewährleistet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kontaktelement (10) wenigstens einen Hohlraum (15) mit einem darin aufgenommenen Formgedächtniselement (40; 41) aufweist, das unter definierten thermischen und/oder unter magnetischen Einflüssen mittels einer verkleinerten Außenkontur (42) das leichte Einfügen oder Entfernen des Kontaktelements (10) in die bzw. aus der Aufnahmebohrung (24) ermöglicht und mit einer, bei geändertem thermischen und/oder magnetischen Einfluss vergrößerten Außenkontur (44) eine Anpresskraft (F) auf eine an der Aufnahmebohrung (24; 26) anliegende, verformbare Wand (12) des Kontaktelements (10; 11, 110, 111) ausübt.

Description

KONTAKTIERUNGSVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen wenigstens einem elektrischen Leiter und einem elektrischen Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontakts gemäß Patentanspruch 12. Eine gattungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung ist aus der EP 2 246 939 B1 bekannt. Dort wird ein Kontaktelement, das einen hülsenartigen Kontaktbereich aufweist, mittels eines in diesen eingeführten Klemmstifts in einer Aufnahmebohrung einer Leiterplatte radial verklemmt. Aus der Internet-Veröffentlichung mit dem Link http://www.elektroniknet.de/e- mechanik-passive/verbindungstechnik/artikel/108551/ ist eine sogenannte
SKEDD-Verbindung der Firma Würth Elektronik ICS bekannt, die eine reversible Steckverbindung zeigt, bei der ein federndes Gabel-Element für eine direkte Verbindung eines benachbarten Crimp-Bereichs mit einer Platine sorgt. Derartige Steckverbindungen sind für nur etwa 50 Steckzyklen geeignet und benötigen relativ hohe Steckkräfte, wenn eine hohe Normalkraft zur benachbarten Wandung einer Kontaktöffnung oder Kontaktbuchse erzeugt werden soll.
Aus der DE 103 36 069 B3 ist eine Kontaktierungsvorrichtung bekannt, bei der ein geschlitztes zylindrisches oder spiralförmiges Kontaktelement aus einer Memory-Metalllegierung hergestellt ist. Die Herstellung dieser Kontaktierungsvorrichtung ist sehr aufwändig und das Material der Memory-Metalllegierung ist für eine elektrische Steckverbindung hinsichtlich seiner Leitfähigkeit nicht optimal. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktierungsvorrichtung zu schaffen, die einfach herstellbar und montierbar ist und einen dauerhaften Kontakt mit einer hohen Strombelastbarkeit und einem geringen Übergangswiderstand gewährleis- tet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 hinsichtlich der Kontaktierungsvorrichtung und durch die Merkmale des Anspruchs 12 hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes gelöst. Vorteilhafte Aus- gestaltungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß weist das Kontaktelement wenigstens einen Hohlraum mit wenigstens einem darin aufgenommenen Formgedächtniselement auf, das unter definierten thermischen und/oder unter magnetischen Einflüssen mittels einer vergrößerten Außenkontur eine Anpresskraft auf eine an der Aufnahmebohrung anliegende, verformbare Wand des Kontaktelements ausübt. Das Formgedächtniselement übt somit in einem definierten Betriebstemperaturbereich mittels seiner dann größeren Außenkontur eine konstant hohe Anpresskraft auf eine an der Aufnahmebohrung eines elektrischen Bauteils anliegende Wand des Kontaktelements aus. Diese Anpresskraft ist weitestgehend unabhängig von unterschiedlichen Temperaturdehnungen der an der Herstellung des elektrischen Kontakts beteiligten Bauteile. Bei einer definierten Fügetemperatur, die außerhalb des definierten Betriebstemperaturbereichs liegt, ist das Kontaktelement aufgrund der dann kleineren Außenkontur des Formgedächtniselements mit einer sehr geringen Kraft in die Aufnahmebohrung einführbar oder aus dieser entfernbar. Oberhalb einer Schalttemperatur, die den Füge-Temperaturbereich vom Betriebstemperaturbereich abgrenzt, übt das Formgedächtniselement dagegen aufgrund seiner vergrößerten Ausdehnung eine hohe Anpresskraft auf das Kontaktelement aus. Alternativ oder begleitend zur thermischen Beeinflussung ist für Formgedächtniselemente aus bestimmten Formgedächtnis-Legierungen auch eine magnetische Behandlung zur Erzeugung einer austenitisch-martensitischen Phasen- Umwandlung möglich. Dadurch wird einerseits eine einfache Montage mit einer sehr geringen erforderlichen Fügekraft und andererseits eine sehr hohe Kontaktkraft mit einem damit verbundenen äußerst geringen elektrischen Übergangswiderstand zwischen den Kontaktflächen des Kontaktelements und der Aufnahmebohrung erreicht. Das erfindungsgemäße Kontaktelement kann im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen SKEDD-Verbindung, deren Dauer-Belastbarkeit derzeit nur für etwa 50 Steckvorgänge gewährleistet ist, auch beliebig oft montiert und demontiert werden.
Eine mittels einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung hergestellte elektrische Verbindung weist aufgrund der hohen Anpresskraft der Formgedächtniselemente gleichzeitig auch eine sehr hohe mechanische Stabilität der Kontak- tiererungselemente auf. Hierdurch kann auf die sonst üblichen Gehäuse oder auf zusätzliche mechanische Arretierungen völlig verzichtet werden. Die erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtungen führen somit zu einer bedeutenden Kos- tensenkung, da sie gleichzeitig für eine dauerhaft hochwertige, beliebig oft lösbare elektrische Kontaktierung und eine hohe mechanische Verbindungskraft sorgen.
Gegenüber bekannten Einpress-Verbindungen weisen mehrpolige Kontakte mit erfindungsgemäß ausgebildeten Kontaktelementen auch eine wesentlich größere Toleranz gegenüber Maßabweichungen auf. Dies gilt aufgrund der hohen Anpresskraft der Formgedächtniselemente sowohl für den einzelnen Kontakt als auch für ein Raster von mehreren Kontakten. Da das Formgedächtniselement unabhängig vom Kontaktelement hergestellt ist, beansprucht dieses weniger für einen reversiblen Formgedächtnis-Effekt geeignetes Material als bei der eingangs erwähnten DE 103 36 069 B3. Und das für die Leitung des elektrischen Stroms zuständige Kontaktelement kann aus einem für diese Zwecke optimalen Material mit einer hohen Leitfähigkeit, wie Kupfer oder Silber, bestehen. Das erfindungsgemäße Kontaktelement weist wenigstens einen Hohlraum auf, in dem das wenigstens eine Formgedächtniselement gelagert ist. Der Hohlraum ist dabei bevorzugt an die äußere Kontur des Formgedächtniselements angepasst. Das Formgedächtniselement liegt dabei von innen an den Wandbereichen des Kontaktelements an, deren äußere Wandbereiche die Anpressbereiche zu wenigstens einer Gegenkontaktfläche des elektrischen Bauteils bilden.
Besonders bevorzugt ist der Hohlraum derart geformt, dass das Formgedächtni- selement unverlierbar darin gelagert ist. Dies wird besonders bevorzugt durch eine hülsenförmige Form mit einer in Montagerichtung vorne liegenden Verjüngung erreicht, durch die zugleich ein Einführen des Kontaktelements in die Aufnahmebohrung erleichtert wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Wand des Kontaktelements durch wenigstens einen Schlitz in mehrere Segmente unterteilt ist. Durch die Unterteilung in mehrere Segmente - dies sind vorteilhaft zwischen zwei und vier Segmente - ist das hülsenförmige Kontaktelement mittels des Formgedächtniselements bei dessen Ausdehnung leichter und gleichmäßiger verformbar.
Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement aus einem federnd nachgiebigen Material gebildet. Dies erleichtert die Rückstellung des Kontaktelements auf einen kleineren Außendurchmesser während der Montage oder Demontage.
In einer vorteilhaften Anwendung wird das elektrische Bauteil von wenigstens einer Platine gebildet und die anliegende Wand des Kontaktelements stellt einen elektrischen Kontakt unmittelbar mit einer Leiterbahn der Platine her. Bei dieser besonders einfachen Kontaktierung kann auf zusätzliche Befestigungselemente, wie sie beispielsweise in der eingangs genannten EP 2 246 939 B1 beschrieben sind, vollständig verzichtet werden.
Das Kontaktelement weist bevorzugt an seinem von der Aufnahmebohrung abgewandten Ende einen Verbindungsbereich zu einem elektrischen Leiter auf. Dadurch kann mittels des erfindungsgemäßen Kontaktelements auf einfache Weise ein Anschlusskabel direkt mit einem Kontakt einer Platine verbunden werden. Der Verbindungsbereich zu einem als Kabel ausgebildeten elektrischen Leiter ist dabei besonders bevorzugt für eine Crimp-Verbindung ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Anwendung wird das elektrische Bauteil von wenigstens einer Buchse wenigstens eines Steckers gebildet. Dadurch können auch dauerhaft fest kontaktierende, abnützungsfreie Steckverbindungen mit einer hohen Strombelastbarkeit und einem geringen Übergangswiderstand zwischen wenigstens zwei elektrischen Leitern geschaffen werden. Dabei können auch mehrere Buchsen an einem Gehäuse eines mehrpoligen Steckers angeordnet sein.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung sieht eine Ausführung des Kontaktelements als Doppel-Kontaktelement vor, bei dem zwei Kontaktelemente zu einem Bauteil zusammengefasst sind und beispielsweise eine unmittelbare Durchkontaktierung zweier benachbarter Platinen ermöglichen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen einem vorstehend beschriebenen Kontaktelement mit wenigstens einer Aufnahmebohrung eines elektrischen Bauteils zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus
a) thermische Behandlung des Kontaktelements mit dem darin eingebetteten Formgedächtniselement zur Erzeugung einer Temperatur außerhalb des Be- triebstemperaturbereichs oder magnetische Behandlung des Formgedächtniselements zur Veränderung von dessen Kristallstruktur,
b) Einführen des Kontaktelements mit dem Formgedächtniselement in die Aufnahmebohrung des elektrischen Bauteils,
c) Herstellung einer Anpresskraft (F) auf eine Wand des Kontaktelements durch eine Vergrößerung der Außenkontur des Formgedächtniselements mittels einer Erzeugung einer Temperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Kontaktelements oder mittels einer Veränderung der auf das Formgedächtniselement einwirkenden Magnetkraft.. Besonders bevorzugt ist dabei zusätzlich vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt b) eine zumindest vorübergehende mechanische Verrastung des Kontaktelements in der Aufnahmebohrung erfolgt. Diese mechanische Verrastung sorgt dafür, dass das Kontaktelement in der Aufnahmebohrung gehalten wird, bis das Formgedächtniselement unter Einfluss der Umgebungstemperatur oder einer erneuten Magneteinwirkung seine Außenkontur vergrößert hat und damit die erforderliche Haltekraft und Kontaktkraft erzeugt. Die mechanische Verrastung muss daher nur kurzzeitig geringe Haltekräfte aufbringen und setzt auch einer späteren Demontage keinen wesentlichen Widerstand entgegen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvornchtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Kontaktierungsvornchtung mit einer Platine und einem in einer Aufnahmebohrung derselben aufgenommen Kontaktelement;
Fig. 2 eine Variante zur Figur 1 , bei der die Aufnahmebohrung mit einer zusätzli- chen Einpresshülse versehen ist;
Fig. 3 einen Querschnitt durch den unteren Teil des Kontaktelements mit zwei
Segmenten gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Querschnitt durch den unteren Teil des Kontaktelements mit vier Segmenten gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2;
Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Kontaktierungsvornchtung, bei der das elektrische Bauteil von einer Buchse eines Steckers gebildet wird; Fig. 6 einen schematischen Schnitt durch eine Kontaktierungsvornchtung, bei der mehrere Buchsen an einem Stecker zusammengefasst sind, mit in diese in Kontakt gebrachten Kontaktelementen; und
Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch eine Kontaktierungsvornchtung mit einem Doppel-Kontaktelement, das zwei benachbarte Platinen mittels Durchkontaktieren verbindet.
Eine in Fig. 1 dargestellte Kontaktierungsvornchtung wird gebildet von einem hül- senförmigen Kontaktelement 10, das von einer relativ dünnen Wand 12 begrenzt wird. Die Wand 12 begrenzt einen Hohlraum 15 im Inneren des Kontaktelements 10. Die Wand 12 ist im mittleren Bereich kugelig erweitert, so dass auch der Hohlraum 10 in diesem Bereich eine kugelige Erweiterung aufweist. Eine kugelige Erweiterung ist nur beispielhaft für eine bevorzugte Form des Kontaktelements 10. Das Kontaktelement 10 kann auch andere geometrische Formen aufweisen.
Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, weist zumindest der untere Teil der Wand 12 des Kontaktelements 10 bevorzugt zumindest einen Schlitz 13 auf, durch den die Wand 12 in mehrere Segmente 14 aufgeteilt wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind zwei Schlitze 13 dargestellt, die die Wand 12 in zwei Segmente 14 unterteilen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 unterteilen vier Schlitze 13 die Wand 12 in vier Segmente 14. Es sind auch ungeradzahlige Anzahlen von Schlitzen 13 und Segmenten 14 möglich. Die Schlitze 13 erstrecken sich nach oben bis in den Bereich der kugeligen Erweiterung des Hohlraums 15.
Das Kontaktelement 10 besteht bevorzugt aus einem elektrisch gut leitenden Material, das zumindest im Bereich der kugeligen Erweiterung des Hohlraums 15 bevorzugt federnde Eigenschaften aufweist, wobei die Federung eine Rückstellkraft nach innen, d.h. zu einem kleineren Durchmesser des Kontaktelements 10 ausübt.
Der kugelig erweiterte Bereich des Hohlraums 15 bildet gleichzeitig einen Aufnahmebereich 16 für die Aufnahme eines Formgedächtniselements 40, das ebenfalls einen Bestandteil der Kontaktierungsvorrichtung bildet. Das Formge- dächtniselement 40 besteht aus einer Formgedächtnis-Legierung, die bei einer bestimmten Temperatur und/oder unter der Einwirkung von Magnetkräften ihre kristalline Struktur durch eine austenitisch-martensitische Phasenumwandlung verändert, wobei sich gleichzeitig ihre Außenkontur verändert. Verbreitet als Formgedächtnis-Legierungen sind besonders Nickel-Titan-Legierungen oder Ni- ckel-Titan-Kupfer-Legierungen. Bekannte und geeignete Formgedächtnis- Legierungen sind weiterhin Kupfer-Zink-Legierungen, Kupfer-Zink-Aluminium- Legierungen, Kupfer-Aluminium-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel-Aluminium- Legierungen, Eisen-Mangan-Silizium-Legierungen oder Zink-Gold-Kupfer- Legierungen.
Die Schalttemperatur, bei der die austenitisch-martensitische Veränderung der kristallinen Struktur stattfindet, liegt dabei außerhalb des Betriebstemperaturbereichs, in dem die Kontaktierungsvorrichtung ihre Verwendung findet. Beispielsweise müssen Kontaktierungsvorrichtungen im Automotive-Bereich eine sichere Kontaktierung in einem Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C gewährleisten. Ein für diese Zwecke geeignetes Formgedächtniselement 40 verändert beispiels- weise erst bei einer Schalttemperatur von etwa -50 °C, die deutlich unterhalb der unteren Grenze der Betriebstemperatur liegt, seine kristalline Struktur.
Zu diesem Zweck wird das Formgedächtniselement 40 vor dem Einführen des Kontaktelements 10 in eine Aufnahmebohrung 24 eines elektrischen Bauteils 20 kurzzeitig auf eine Füge-Temperatur von unter -50 °C abgekühlt und in diesem Zustand gemeinsam mit dem Kontaktelement 10 in die Aufnahmebohrung 24 eingeführt. Unter diesen Temperaturbedingungen der Fügetemperatur bedingt die kristalline Struktur des Formgedächtniselements 40 einen geringeren Außendurchmesser desselben. Dieser Zustand ist in den Figuren 1 und 2 mit der kleine- ren Außenkontur 42 bezeichnet. Das Abkühlen des Formgedächtniselements 40 auf die Füge-Temperatur kann beispielsweise durch Ansprühen mit einem Kältespray erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht in einem kurzzeitigen Eintauchen des Formgedächtniselements 40 vor dem Einführen in die Aufnahmebohrung 24 in einen Flüssiggas-Behälter.
Nach dem Einfügen in die Aufnahmebohrung 24 steigt die Temperatur des Formgedächtniselements 40 unter Umgebungseinfluss über die Schaltschwelle von minus 50 °C weiter nach oben an, wobei sich durch eine Veränderung der kristallinen Struktur das Formgedächtniselement 40 in seiner Außenkontur vergrößert. Dieser Zustand ist in den Figuren 1 und 2 mit der vergrößerten Außenkontur 44 bezeichnet. Die Veränderung der Außenkontur kann anstelle einer thermischen Einwirkung an dafür geeigneten Formgedächtniselementen 40 auch durch eine magnetische Einwirkung erreicht werden. Die magnetische Krafteinwirkung auf das Formgedächtniselement findet dabei bevorzugt zur Herstellung der Fügebedingungen statt, also zur Herstellung einer kleineren Außenkontur 42 des Formgedächtniselements. Im Betriebsbereich wird die Magnetkraft reduziert oder entfernt und das Formgedächtniselement 40, 41 nimmt dann wieder seine vergrößerte Außenkontur 44 an, in der es das hülsenförmige Kontaktelement 10 bis zu einer erneuten Temperatur- oder Magnetkraft-Einwirkung fest gegen die Wand der Aufnahme- bohrung 24 anpresst.
Das elektronische Bauteil 20 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Platine 20 gebildet, die im Bereich der Aufnahmebohrung 24 mit wenigstens einer Leiterbahn 22 versehen ist. Durch die Ausdehnung des Formgedächtniselements 40 auf die vergrößerte Außenkontur 44 erzeugt dieses eine nach außen gerichtete Anpresskraft F, mittels der die Wand 12 des Kontaktelements 10 im Bereich der kugeligen Erweiterung des Hohlraums 15 nach außen gedrückt wird. Die Außenseite der Wand 12 bildet dabei wenigstens einen Anpressbereich 18, mit dem sie an der wenigstens einen Leiterbahn 22 elektrisch leitend anliegt. Die Platine 20 benötigt keine Zusatzlöcher, wie sie sonst häufig zusätzlich auf einer Platine für eine mechanische Befestigung eines Steckers vorgesehen sind. Das Kontaktelement 10 benötigt auch kein Gehäuse und keine Kunststoff-Ummantelung.
Das Kontaktelement 10 ist in seinem oberen Bereich mit einem Verbindungsbe- reich 17 versehen, der zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter 30 dient. Der Verbindungsbereich 17 kann dabei insbesondere bevorzugt für eine Crimp- Verbindung ausgebildet sein, wenn es sich bei dem elektrischen Leiter um die Litzen eines Kabels handelt. Der Verbindungsbereich 17 kann aber auch für jede andere bekannte Art der Kontaktierung mit einem benachbarten elektrischen Lei- ter ausgebildet sein.
Bei der in Figur 2 dargestellten Variante ist in eine Aufnahmebohrung 26 einer Platine 20 eine Einpresshülse 28 eingebracht, die ihrerseits einen elektrisch lei- tenden Kontakt zu wenigstens einer Leiterbahn 22 der Platine 20 herstellt. Das Kontaktelement 10 ist in diesem Beispiel in die Durchgangsbohrung der Einpresshülse 28 eingesetzt. Die Anpresskraft F wird in diesem Falle von der Wand 12 des Kontaktelements 10 auf die innere Wand der Einpresshülse 28 ausgeübt. Eine derartige Ausführung kann bei einer sehr dünnen Platine 20 vorteilhaft sein, die sich bei einer hohen Anpresskraft F sonst zu stark verformen könnte. Besonders bevorzugt ist jedoch die Ausführungsform nach Figur 1 mit einer unmittelbaren Kontaktierung des Kontaktelements 10 mit der Leiterbahn 22. Im Unterschied zur Darstellung in Figur 2 kann die Einpresshülse 28 bevorzugt auch in einer ein- fachen zylindrischen Form ohne den an der Oberseite angedeuteten Bund ausgestaltet sein.
Zur Erleichterung des Fügevorgangs ist das Kontaktelement 10 und/oder die Aufnahmebohrung 24 bevorzugt mit einer in Fig. 7 angedeuteten mechanischen Ver- rastvorrichtung 241 , 242 versehen, die das Kontaktelement 10 nach dem Einführen in die Aufnahmebohrung 24 bzw. in die Einpresshülse 28 kurzzeitig mechanisch arretiert bis die Schalttemperatur des Formgedächtniselements 40 überschritten ist bzw. bis durch eine magnetische Einwirkung eine Vergrößerung des Formgedächtniselements 40 auf die vergrößerte Außenkontur 44 stattgefunden hat. Die Verrastvorrichtungen 241 , 242 sind in Fig. 7 als Nuten in der Mitte der Wandung der Aufnahmebohrung 24 ausgebildet, in denen der größte Durchmesser des Anpressbereichs 18 beim Einfügen des Kontaktelements 10 vorübergehend verrastet wird. Selbstverständlich können auch mehrere der vorstehend beschriebenen Kontak- tierungsvorrichtungen an einem Stecker oder an einem elektronischen Bauteil angeordnet sein, das zur Verbindung mit wenigstens einer Platine, einem Stecker, einem Gegen-Stecker, einem mehrpoligen Stecker oder anderen Bauteilen dient. In den Figuren 5 bis 7 sind exemplarisch weitere vorteilhafte Anwendungen für das erfindungsgemäße Kontaktelement 10 gezeigt, wobei auch diese Beispiele nicht erschöpfend für die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung sind. In Figur 5 steht das Kontaktelement 10 im Eingriff mit einer Buchse 25 eines Steckers 27, der in diesem Fall als Gegen-Stecker das elektrische Bauteil 20 bildet. Der Stecker 27 ist im gezeigten Beispiel mit einem als Kabel ausgebildeten elektrischen Leiter 32 beispielsweise durch eine Crimp-Verbindung verbunden. Figur 5 zeigt somit eine einfache, verschleißfrei beliebig oft kontaktierbare elektrische Verbindung zweier elektrischer Leiter 30, 32.
In Figur 6 sind mehrere der in Figur 5 gezeigten Buchsen 25 in einem Gehäuse eines mehrpoligen Steckers 34 zusammengefasst. Gegenüber bekannten Ein- press-Verbindungen weisen mehrpolige Kontakte mit erfindungsgemäß ausgebildeten Kontaktelementen auch eine wesentlich größere Toleranz gegenüber Maßabweichungen auf. Dies gilt aufgrund der hohen Anpresskraft der Formgedächtniselemente sowohl für den einzelnen Kontakt als auch für ein Raster von mehreren Kontakten.
In Figur 7 ist das Kontaktelement als Doppel-Kontaktelement 1 1 ausgebildet. Es weist an seinem ersten Ende ein erstes Kontaktelement 1 10 und an seinem zweiten Ende ein zweites Kontaktelement 1 1 1 auf, die mit einer ersten Platinenlage 20 und mit einer zweiten Platinenlage 21 verbunden sind. Mittels des Doppel- Kontaktelements 1 1 ist ein einfaches Verbinden zweier benachbarter Platinen 20 bzw. 21 bzw. zweier benachbarter Lagen 20 bzw. 21 einer Platine mittels Durch- kontaktieren möglich. Das Durchkontaktieren ist in der Fachwelt auch unter der Abkürzung VIA („vertical interconnect access") bekannt. Formgedächtniselemente 40 bzw. 41 sorgen auch hier für eine dauerhafte, elektrisch und mechanisch hoch belastbare Verbindung. Benachbarte Platinen 20, 21 , die durch wenigstens eine erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung verbunden sind, können dabei sowohl parallel als auch unter einem 90° Winkel zueinander angeordnet sein.
Die Platinen 20 bzw. 21 müssen dabei nicht mit Durchgangslöchern für eine Auf- nähme der Kontaktelemente 10, 1 10, 1 1 1 versehen sein. Es ist auch eine Befestigung der Kontaktelemente 10, 1 10, 1 1 1 in einem Sackloch möglich. Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung weist eine hohe Strombelast- barkeit von mehr als 100 A für jedes Kontaktelement auf. Der Übergangswiderstand von der Wand 12 des Kontaktelements 10 auf das zu kontaktieren Bauteil beträgt dabei aufgrund der hohen Anpresskraft F weniger als 200 μΩ (Milliohm).
Die äußere Form des Formgedächtniselements 40 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen nur beispielhaft als Kugel dargestellt, die sich durch den austeni- tisch-martensitischen Phasenübergang in eine ovale Form verändert. Es sind auch andere Formen möglich, gemäß denen das Formgedächtniselement 40, 41 beispielsweise in Form einer zweischenkligen Gabel oder einer Spiralfeder ausgebildet ist. Entsprechend einer geänderten äußeren Form der Formgedächtniselemente 40, 41 wird auch die Form eines dieses aufnehmenden Hohlraums 15 an den Kontaktelementen 10, 1 10, 1 1 1 an diese angepasst. Anstelle einer metallischen Formgedächtnis-Legierung kann das Formgedächtnis- Element 40 bzw. 41 auch aus einem Formgedächtnis-Polymer bestehen, wenn die Temperaturen des Anwendungsbereiches der Kontaktierungsvorrichtung dies erlauben.
Bezugszeichenliste
Kontaktelement 242 Verrastvorrichtung (in 24)
Kontaktelement 25 Buchse
(erstes) Kontaktelement 26 Aufnahmebohrung (an 20)
(zweites) Kontaktelement 27 Stecker
Wand (von 10) 28 Einpresshülse (in 26)
Schlitz (in 12) 30 Leiter (Kabel)
Segment (von 12) 32 Leiter (Kabel)
Hohlraum (in 10) 34 Stecker
Aufnahmebereich (an 10) 40 Formgedächtnis-Element
Verbindungsbereich 41 Formgedächtnis-Element
Anpressbereich (an 10) 42 (kleinere) Außenkontur elektrisches Bauteil 44 (vergrößerte) Außenkontur elektrisches Bauteil F Anpresskraft
Leiterbahn
Aufnahmebohrung (an 20)
Verrastvorrichtung (in 24)

Claims

Patentansprüche
Kontaktierungsvorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen wenigstens einem elektrischen Leiter (30; 32) und wenigstens einem elektrischen Bauteil (20; 21 ), wobei der elektrische Leiter (30) mit wenigsten einem Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) verbunden oder von diesem gebildet ist, das in wenigstens eine Aufnahmebohrung (24; 26) des elektrischen Bauteils (20; 21 ) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) wenigstens einen Hohlraum (15) mit einem darin aufgenommenen Formgedächtniselement (40; 41 ) aufweist, das unter definierten thermischen und/oder unter magnetischen Einflüssen mittels einer vergrößerten Außenkontur (44) eine Anpresskraft (F) auf eine an der Aufnahmebohrung (24; 26) anliegende, verformbare Wand (12) des Kontaktelements (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) ausübt.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (15) derart geformt ist, dass das Formgedächtniselement (40; 41 ) unverlierbar darin gelagert ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wand (12) des Kontaktelements (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) durch wenigstens einen Schlitz (13) in mehrere Segmente (14) unterteilt ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) aus einem federnd nachgiebigen Material gebildet ist. 5. Kontaktierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil (20) von wenigstens einer Platine (20; 21 ) gebildet ist und die anliegende Wand (12) des Kontaktele- ments (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) in einem Betriebs-Zustand des Formgedächtniselements (40) mit einer vergrößerten Außenkontur (44) einen elektrischen Kontakt mit wenigstens einer Leiterbahn (22) der Platine (20; 21 ) herstellt.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) an seinem von der Aufnahmebohrung (24; 26) abgewandten Ende einen Verbindungsbereich (17) zu einem elektrischen Leiter (30; 32) aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der der Verbindungsbereich (17) für eine Crimp-Verbindung mit dem elektrischen Leiter (30; 32) ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrischen Bauteils (20) von wenigstens einer Buchse (25) wenigstens eines Steckers (27; 34) gebildet wird.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das der Stecker (34) mehrere Buchsen (25) zur Aufnahme mehrerer Kontaktelemente (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) und/oder die Aufnahmebohrung (24; 26) wenigstens eine zumindest kurzzeitig wirksame mechanische Verrastvorrichtung (241 , 242) aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) als Doppel-Kontaktelement (1 1 ) ausgebildet ist und wenigstens zwei Kontaktelemente (1 10; 1 1 1 ) zur Verbindung mit wenigstens zwei elektrischen Bauteilen (20; 21 ) aufweist. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen einem Kontaktelement (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einer Aufnahmebohrung (24; 26) wenigstens eines elektrischen Bauteils (20; 21 ), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte
thermische Behandlung und/oder magnetische Behandlung des Kontaktelements (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) mit dem darin eingebetteten Formgedächtniselement (40; 41 ) zur Erzeugung einer temporär veränderten Kristallstruktur des Formgedächtniselements (40; 41 ) durch Erzeugung einer Temperatur außerhalb des Betriebstemperaturbereichs und/oder durch die magnetische Behandlung,
Einführen des Kontaktelements (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) in die wenigstens eine Aufnahmebohrung (24; 26) des wenigstens einen elektrischen Bauteils (20; 21 ),
Herstellung einer Anpresskraft (F) auf eine Wand (12) des Kontaktelements (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) durch eine Vergrößerung der Außenkontur des Formgedächtniselements (40; 41 ) mittels einer Erzeugung einer Temperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Kontaktelements oder einer Veränderung der auf das Formgedächtniselement (40; 41 ) einwirkenden Magnetkraft.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt b) eine zumindest vorübergehende mechanische Verras- tung des Kontaktelements (10; 1 1 , 1 10, 1 1 1 ) in der Aufnahmebohrung (24 26) erfolgt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108306119A (zh) * 2017-12-22 2018-07-20 番禺得意精密电子工业有限公司 电连接器组合

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022001944A1 (de) 2022-06-03 2023-12-14 BEST!LE Technologies GmbH Vorrichtung zur Klemmung für Steckverbinder

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621882A (en) * 1984-05-14 1986-11-11 Beta Phase, Inc. Thermally responsive electrical connector
EP0647991A2 (de) * 1993-10-12 1995-04-12 Itt Industries, Inc. Leiterplattenbefestigung
DE10336069B3 (de) 2003-08-06 2005-04-28 Siemens Ag Bauteil der Elektrotechnik oder Elektronik aus einer Memory-Metalllegierung
EP2246939B1 (de) 2009-04-29 2011-08-31 Harting Electric GmbH & Co. KG Verbindungselement für elektrische Leiter mit einer Leiterplatte
WO2011155380A1 (ja) * 2010-06-09 2011-12-15 シャープ株式会社 コネクタ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29613231U1 (de) * 1996-07-31 1996-12-12 Beisner Martin Ausdehnungsstift aus Formgedächtnislegierung zum Herstellen lötfreier Verbindungen
DE10234249B3 (de) * 2002-07-27 2004-01-22 Daimlerchrysler Ag Bio-Mimetische selbstheilende Kabel, Schaltkreise und Stecker
DE102009026642A1 (de) * 2009-06-02 2010-12-09 Robert Bosch Gmbh Verbindungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung
DE202012011584U1 (de) * 2012-12-03 2013-01-21 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Kontaktlasche

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621882A (en) * 1984-05-14 1986-11-11 Beta Phase, Inc. Thermally responsive electrical connector
EP0647991A2 (de) * 1993-10-12 1995-04-12 Itt Industries, Inc. Leiterplattenbefestigung
DE10336069B3 (de) 2003-08-06 2005-04-28 Siemens Ag Bauteil der Elektrotechnik oder Elektronik aus einer Memory-Metalllegierung
EP2246939B1 (de) 2009-04-29 2011-08-31 Harting Electric GmbH & Co. KG Verbindungselement für elektrische Leiter mit einer Leiterplatte
WO2011155380A1 (ja) * 2010-06-09 2011-12-15 シャープ株式会社 コネクタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108306119A (zh) * 2017-12-22 2018-07-20 番禺得意精密电子工业有限公司 电连接器组合

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