WO2020228974A1 - Drahtverbindungselement - Google Patents

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    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board

Definitions

  • the invention relates to a wire connecting element according to claim 1.
  • the invention particularly relates to a wire connecting element for connecting a
  • the wire connection element is designed to be plugged directly into a bore or essentially round contact zone in a printed circuit board for producing a printed circuit board connector.
  • press-fit contacts require expensive, dimensionally precisely defined tools.
  • Press-fit contacts are through several publications such. B. EP 0 451 674 or DE 36 23 453 known.
  • One of the main disadvantages of such solutions is that, as explained above, the tools for production are very expensive and at the same time are dimensionally inflexible, which in turn requires a complex development to achieve the optimal final dimensions of the press-fit contact.
  • a press-in contact and a method for producing a press-in contact are known from WO 2005 122 337 A1.
  • the known press-fit contact comprises a contact body and two legs formed in one piece with this, which are formed by means of non-cutting machining, whereby no direct connection can be made to a metallic wire by means of such a contact without the aid of known joining methods such as soldering, welding or the like.
  • DE 202 18 295 U1 and DE 102013103818 A1 disclose further press-fit contact elements in which, however, no wire can be permanently and securely connected without resorting to conventional material-locking joining methods with an additional filler material.
  • Press-fit connections for example, can be used to at least partially substitute material-locking processes, such as soldered connections. Usually you can
  • Press-fit connections are generated with the formation of both a force-locking component and a form-locking component. It can be at
  • Press-fit contact and / or the associated contact recording result in at least minimal deformations that lead to an increase in the holding force and a
  • connection side of the contact material-locking processes, such as soldered connections, can be substituted.
  • connection element in particular direct connection element for connecting a metallic wire to a printed circuit board or an electrically conductive substrate
  • the connection element is also designed to be plugged directly into a bore or contact zone in a printed circuit board or with a contact zone for connecting to a substrate.
  • a further object of the present invention is to propose a method for producing such connections with a wire connection element.
  • a core of the invention relates to the zone of such a wire connection element, which is used for contacting and permanent electrical connection with a (Electrically conductive) wire is formed.
  • the basic concept of the present invention consists in the specific geometric configuration of such a wire connection zone.
  • a wire connection element for connecting a metallic wire to a printed circuit board or an electrically conductive substrate via a connection section of the wire connection element
  • the wire connection element being a two-zone section consisting of a pre-assembly section (B) and an adjoining section
  • the wire connection element has an essentially cylindrical and elongated shape in the area of the two-zone section. In the simplest case, this can be an elongated contact pin.
  • the wire connection element in the area of the final assembly zone has a preferably square cross-section having multiple edges and with an outer circumference A c in
  • the wire connection element in the area of the pre-assembly zone has a preferably square cross-section with rounded edges or a round cross-section and with an in
  • the outer circumference AB of the pre-assembly zone is smaller than the outer circumference A c of the Final assembly zone and at the transition to the final assembly zone continuously,
  • Final assembly zone has a wire winding, which after the production of r (side by side) windings around the pre-assembly zone on the
  • the connecting section of the wire connecting element forms a circuit board connection, preferably from two legs, which are further preferably connected at the plug-side leg end or at least touch each other there when in contact with the circuit board.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing a wire connection between a wire and a wire connection element according to one of the preceding claims with the following steps: a. Make a wire wrap of r wraps around the
  • Pre-assembly zone around with a wire in such a way that the wire of the wire coil after winding on the outer surface of the pre-assembly zone rests preferably over the entire winding section and
  • r is any real or natural number greater than 2, but is selected at most so that the wire coil in
  • the direction of longitudinal extension of the wire connection element is at most as long as the final assembly zone is viewed in this direction.
  • FIG. 2 shows a wire connection element according to the invention in a view in which the wire coil has been formed around the pre-assembly zone
  • FIG. 3 shows the wire connection element according to FIG. 2 in a view in which the wire coil is actuated into the contacting final assembly zone. H. was moved
  • FIGS. In the figure 4 is an alternative
  • This wire connection element 1 when viewed from the bottom upwards, has a fold area A for folding the wire connection element 1 during winding. This is followed by the two-zone section Z consisting of the
  • Pre-assembly section B and the subsequent final assembly section C are identical to Pre-assembly section B and the subsequent final assembly section C.
  • the function of the two-zone section Z results from the representations in FIGS. 2 and 3.
  • the preassembly section B is designed for attaching the wire coil 10, which here is made up of four whole windings (W1, W2, W3 and W4) merely as an example.
  • the final assembly section C is designed with a larger outer circumference compared to the pre-assembly section B and forms the contact area for the
  • FIG. 1 also shows the cross-sectional areas of the wire connection element 1, whereby it can be seen that this has a rectangular (here four) edges K having a cross section in the area of the final assembly zone C and with a substantially constant outer circumference A c in the circumferential direction around it in the longitudinal direction L central axis viewed, is formed.
  • Wire connection element 1 has a rectangular cross-section with clearly rounded edges in the area of the pre-assembly zone B.
  • section A as a holding area is omitted and this section is replaced by an insertion area, in particular with an insertion tip ES, e.g. B. for inserting and pressing into a wire coil.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drahtverbindungselement (1) zur Verbindung eines metallischen Drahtes (2) mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat über einen Verbindungsabschnitt (V) des Drahtverbindungselements (1), wobei das Drahtverbindungselement (1) ein Zweizonenabschnitt (Z) bestehend aus einem Vormontageabschnitt (B) und einem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt (C) aufweist, wobei der Vormontageabschnitt (B) zur Anbringung eines Drahtwickels (10) ausgebildet ist und wobei der Endmontageabschnitt (C) einen Kontaktbereich für den Drahtwickel (10) ausbildet, welcher nach Anbringung des Drahtwickels (10) um den Vormontageabschnitt (B) bestimmungsgemäß auf den Endmontageabschnitt (C) bewegt, vorzugsweise gepresst wird.

Description

Drahtverbindungselement
Die Erfindung betrifft ein Drahtverbindungselement gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Drahtverbindungselement zur Verbindung eines
metallischen Drahtes mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat, wobei hierzu das Drahtverbindungselement zum direkten Stecken in eine Bohrung oder im Wesentlichen runde Kontaktzone in einer Leiterplatte zum Herstellen einer Leiterplattensteckverbindung ausgebildet ist.
Bei bekannten Kontakten zur Verbindung mit Leiterplatten, wie Einpresskontakten sind teure, maßlich genau festgelegte Werkzeuge erforderlich. Einpresskontakte sind durch mehrere Veröffentlichungen z. B. EP 0 451 674 oder DE 36 23 453 bekannt. Einer der wesentlichen Nachteile solcher Lösungen besteht darin, dass, wie zuvor erläutert die Werkzeuge zur Herstellung sehr teuer sind und ferner gleichzeitig maßlich unflexibel sind, was wiederum eine aufwendige Entwicklung zur Erzielung des optimalen Endmaßes des Einpresskontaktes bedingt. Ein Einpresskontakt sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Einpresskontaktes sind aus der WO 2005 122 337 A1 bekannt. Der bekannte Einpresskontakt umfasst einen Kontaktkörper und zwei einstückig mit diesem ausgebildete Schenkel, die mittels spanloser Bearbeitung gebildet sind, wobei mittels eines solchen Kontaktes keine direkte Verbindung ohne Zuhilfenahme bekannter Fügeverfahren, wie Löten, Schweißen oder dergleichen zu einem metallischen Draht hergestellt werden kann.
Die DE 202 18 295 U1 und die DE 102013103818 A1 offenbaren weitere Einpresskontaktelemente, bei denen aber ebenfalls kein Draht dauerhaft und sicher angeschlossen werden kann, ohne dass auf herkömmliche materialschlüssige Fügeverfahren mit einem zusätzlichen Zusatzwerkstoff zurückgegriffen wird.
Durch Einpressverbindungen lassen sich bspw. stoffschlüssige Verfahren, etwa Lötverbindungen, zumindest teilweise substituieren. Üblicherweise können
Einpressverbindungen unter Ausbildung sowohl einer Kraftschlusskomponente als auch einer Formschlusskomponente erzeugt werden. Es können sich beim
Einpresskontakt und/oder der zugehörigen Kontaktaufnahme zumindest minimale Verformungen ergeben, die zu einer Erhöhung der Haltekraft und einer
Vergrößerung der Kontaktfläche beitragen können. Bedauerlicherweise findet sich im Stand der Technik aber keine zufriedenstellende Lösung, um auch an der
Anschlussseite des Kontaktes stoffschlüssige Verfahren, etwa Lötverbindungen, zu substituieren.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein
Drahtverbindungselement, insbesondere Direktverbindungselement zur Verbindung eines metallischen Drahtes mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat bereit zu stellen, wobei hierzu das Verbindungselement ferner zum direkten Stecken in eine Bohrung oder Kontaktzone in einer Leiterplatte oder mit einer Kontaktzone zum Verbinden mit einem Substrat ausgebildet ist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, um solche Verbindungen mit einem Drahtverbindungselement herzustellen.
Ein Kern der Erfindung betrifft allerdings die Zone eines solchen Drahtverbindungselements, die zur Kontaktierung und dauerhaften elektrischen Verbindung mit einem (elektrisch leitfähigen) Draht ausgebildet ist. Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in der spezifischen geometrischen Ausgestaltung einer solchen Drahtverbindungszone.
Erfindungsgemäß wird hierzu ein Drahtverbindungselement zur Verbindung eines metallischen Drahtes mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat über einen Verbindungsabschnitt des Drahtverbindungselements vorgeschlagen, wobei das Drahtverbindungselement einen Zweizonenabschnitt, bestehend aus einem Vormontageabschnitt (B) und einem sich daran anschließenden
Endmontageabschnitt (C) aufweist, wobei der Vormontageabschnitt zur Anbringung eines Drahtwickels ausgebildet ist und wobei der Endmontageabschnitt einen Kontaktbereich für den Drahtwickel ausbildet, indem nach Anbringung des
Drahtwickels um den Vormontageabschnitt bestimmungsgemäß dieser auf den Endmontageabschnitt bewegt, vorzugsweise gepresst wird, um dort eine
Kontaktverbindung zu bilden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Drahtverbindungselement im Bereich des Zweizonenabschnittes eine im Wesentlichen zylindrische und längliche Form aufweist. Dies kann im einfachsten Fall ein länglicher Kontaktstift sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Drahtverbindungselement im Bereich der Endmontagezone einen vorzugsweise quadratischen mehrere Kanten aufweisenden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen konstanten Außenumfang Ac in
Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
Erfindungsgemäß ist es daher von Vorteil, wenn das Drahtverbindungselement im Bereich der Vormontagezone einen vorzugsweise quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Kanten oder runden Querschnitt besitzt und mit einem in
Längserstreckungsrichtung L im Wesentlichen konstanten Außenumfang AB in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Außenumfang AB der Vormontagezone geringer ist als der Außenumfang Ac der Endmontagezone und am Übergang zur Endmontagezone kontinuierlich,
vorzugsweise über eine umlaufende Rampe zunimmt.
Es ist weiter von Vorteil, wenn das Drahtverbindungselement um die
Endmontagezone einen Drahtwickel aufweist, welcher nach dem Herstellen von r (nebeneinander angeordnete) Wicklungen um die Vormontagezone auf die
Endmontagezone geschoben wurde, wobei vorzugsweise die Kanten zumindest teilweise in den Draht des Drahtwickel eingedrungen sind.
Es ist weiter von Vorteil, wenn der Verbindungsabschnitt des Drahtverbindungselements eine Leiterplattenverbindung ausbildet, vorzugsweise aus zwei Schenkeln, die weiter vorzugsweise am steckseitigen Schenkelende verbunden sind oder sich zumindest im an der Leiterplatte kontaktierenden Zustand dort berühren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Drahtverbindung eines Drahtes mit einem Drahtverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten: a. Herstellen eines Drahtwickels von r Wicklungen um die
Vormontagezone herum mit einem Draht, derart, dass der Draht des Drahtwickels nach dem Wickeln an der Außenfläche der Vormontagezone vorzugsweise über den gesamten Wickelabschnitt anliegt und
b. Verschieben des so hergestellten Drahtwickels von der
Vormontagezone auf die Endmontagezone und
c. wobei r eine beliebige reelle oder natürliche Zahl größer 2 ist, jedoch maximal so gewählt wird, dass der Drahtwickel in
Längserstreckungsrichtung des Drahtverbindungselements betrachtet maximal so lang ist, wie die Endmontagezone in dieser Richtung betrachtet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Drahtverbindungselement in einer ersten
Ansicht;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Drahtverbindungselement in einer Ansicht bei der der Drahtwickel um die Vormontagezone gebildet wurde und Fig. 3 das Drahtverbindungselement gemäß Figur 2 in einer Ansicht bei der der Drahtwickel in die kontaktierende Endmontagezone betätigt d. h. verschoben wurde
Fig. 4 eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßes
Drahtverbindungselements.
Im Folgenden wir die Erfindung mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.
In den Figuren 1 bis 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drahtverbindungselements 1 gezeigt. In der Figur 4 wird eine alternative
Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Drahtverbindungselements 1 gezeigt.
Dieses Drahtverbindungselement 1 besitzt in der Ansicht von unten nach oben betrachtet einen Flaltebereich A zum Flalten des Drahtverbindungselements 1 beim Wickeln. Daran schließt sich der Zweizonenabschnitt Z bestehend aus dem
Vormontageabschnitt B und dem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt C an. Die Funktion des Zweizonenabschnitts Z ergibt sich aus den Darstellungen der Figuren 2 und 3.
Der Vormontageabschnitt B ist ausgebildet zur Anbringung des Drahtwickels 10, der hier lediglich beispielhaft aus vier ganzen Wicklungen (W1 , W2, W3 und W4) gebildet ist.
Der Endmontageabschnitt C ist mit einem größeren Außenumfang ausgebildet im Vergleich zum Vormontageabschnitt B und bildet den Kontaktbereich für den
Drahtwickel 10 nachdem er vom Vormontageabschnitt B bestimmungsgemäß auf den Endmontageabschnitt C geschoben oder gepresst wurde. Die Figur 1 zeigt ferner die Querschnittsbereiche des Drahtverbindungselements 1 , wobei erkennbar ist, dass dieses im Bereich der Endmontagezone C einen rechteckigen (hier vier) Kanten K aufweisenden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L, im Wesentlichen konstanten Außenumfang Ac in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet, ausgebildet ist. Das
Drahtverbindungselement 1 besitz im Bereich der Vormontagezone B einen rechteckigen Querschnitt mit deutlich abgerundeten Kanten. An die
Endmontagezone C schließt sich der Verbindungsabschnitt V mit den beiden
Schenkel L1 , L2 an.
In der Figur 4 entfällt der Abschnitt A als Halteberich und wird dieser Abschnitt ersetzt durch einen Einführbereich insbesondere mit einer Einführspitze ES ausgebildet z. B. zum Einführen und Einpressen in einen Drahtwickel.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung allerdings nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr sind eine Anzahl von
Varianten und Ausführungsarten denkbar, welche von der dargestellten Lösung und dem dargestellten Verfahren auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch macht.

Claims

Schutzansprüche
1. Drahtverbindungselement (1) zur Verbindung eines metallischen Drahtes (2) mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat über einen Verbindungsabschnitt (V) des Drahtverbindungselements (1), wobei das Drahtverbindungselement (1) ein Zweizonenabschnitt (Z) bestehend aus einem Vormontageabschnitt (B) und einem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt (C) aufweist, wobei der Vormontageabschnitt (B) zur Anbringung eines Drahtwickels (10) ausgebildet ist und wobei der
Endmontageabschnitt (C) einen Kontaktbereich für den Drahtwickel (10) ausbildet, welcher nach Anbringung des Drahtwickels (10) um den
Vormontageabschnitt (B) bestimmungsgemäß auf den Endmontageabschnitt (C) bewegt, vorzugsweise gepresst wird.
2. Drahtverbindungselement (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) im Bereich des Zweizonenabschnittes (Z) eine im Wesentlichen zylindrische und längliche Form aufweist.
3. Drahtverbindungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) im Bereich der Endmontagezone (C) einen vorzugsweise quadratischen mehrere Kanten (K) aufweisenden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L im Wesentlichen konstanten Außenumfang Ac in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
4. Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) im Bereich der Vormontagezone (B) einen vorzugsweise quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Kanten oder runden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L im Wesentlichen konstanten Außenumfang AB in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
5. Drahtverbindungselement (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang AB der Vormontagezone (B) geringer ist als der Außenumfang Ac der Endmontagezone (C) und am Übergang zur
Endmontagezone (C) kontinuierlich, vorzugsweise über eine umlaufende Rampe (R) zunimmt.
6. Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) um die Endmontagezone (C) einen Drahtwickel (10) aufweist, welcher nach dem Herstellen von r Wicklungen (W1 , W2, ... , Wr) um die Vormontagezone (B) auf die Endmontagezone (C) geschoben wurde, wobei vorzugsweise die Kanten (K) zumindest teilweise in den Draht (2) des Drahtwickel (10) eingedrungen sind.
7. Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (V) des
Drahtverbindungselements (1 ) eine Leiterplattenverbindung ausbildet, vorzugsweise aus zwei Schenkel (L1 , L2), die weiter vorzugsweise am steckseitigen Schenkelende verbunden sind oder sich zumindest im an der Leiterplatte kontaktierenden Zustand dort berühren.
8. Verfahren zum Herstellen einer Drahtverbindung eines Drahtes mit einem
Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten: a. Herstellen eines Drahtwickels (10) von r Wicklungen (W1 , W2, ... , Wr) um die Vormontagezone (B) herum mit einem Draht (2), derart, dass der Draht (2) des Drahtwickels (10) nach dem Wickeln an der Außenfläche der Vormontagezone (B) vorzugsweise über den gesamten Wickelabschnitt anliegt und
b. Verschieben des so hergestellten Drahtwickels (10) von der
Vormontagezone (B) auf die Endmontagezone (C)
c. wobei r eine reelle oder natürliche Zahl größer 2 ist, jedoch maximal so gewählt wird, dass der Drahtwickel (10) in Längserstreckungsrichtung des Drahtverbindungselements (1) betrachtet maximal so lang ist, wie die Endmontagezone (C) in dieser Richtung betrachtet.
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