WO2021254771A1

WO2021254771A1 - Einpresskontakt und kontaktanordnung

Info

Publication number: WO2021254771A1
Application number: PCT/EP2021/064571
Authority: WO
Inventors: Richard Gueckel; Markus Kroeckel
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2021-12-23
Also published as: EP4165732A1; DE102020207432A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einpresskontakt. Der Einpresskontakt weist einen Kontaktabschnitt und einen an den Kontaktabschnitt angeformten Einpressstift auf. Der Einpressstift weist einen rinnenförmigen Längsabschnitt auf, wobei der rinnenförmige Längsabschnitt ausgebildet ist, eine Innenwand eines zylinderförmigen Durchbruchs elektrisch zu kontaktieren und in dem Durchbruch insbeson- dere kraftschlüssig festzuhalten. Erfindungsgemäß weist der Längsabschnitt, insbesondere eine Einpresszone des Einpresskontakts, zwei jeweils federnd ausgebildete Federschenkel auf, welche jeweils eine Rundung aufweisen. Die Federschenkel sind jeweils ausgebildet, beim Eingepresstwerden in den Durchbruch einen Krümmungsradius der Rundung zu verkleinern. Bevorzugt sind die Federschenkel jeweils ausgebildet, den Krümmungsradius der Rundung einem Krümmungsradius des zylinderförmigen Durchbruchs anzupassen.

Description

Titel

Einpresskontakt und Kontaktanordnung

Die Erfindung betrifft einen Einpresskontakt, eine den Einpresskontakt umfas sende Kontaktanordnung sowie eine die Kontaktanordnung aufweisende Elekt ronikvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Die Einpresstechnik kommt für viele elektrische und/oder elektronische Vorrich tung als eine zuverlässige, insbesondere elektrische Verbindungstechnik zum Tragen.

Aus der Offenlegungsschrift DE102015200491 A1 ist ein Einpresskontakt be kannt, bei welchem zum Ende eines Einpressvorgangs innerhalb eines Durch bruches einer Leiterplatte ein bestimmter Kraftverlauf einer werkzeugseitig einge leiteten Einpresskraft festgelegt werden kann. Indem beim Einpresskontakt ein ausgebildeter Rinnenboden definiert ausgeformt wird, kann für eine optimale Verbindungsausbildung noch eine hohe und/oder ansteigende Einpresskraft ge rade am Ende des Einpressvorganges erwirkt werden. Zusätzlich kann mittels einer Messvorrichtung dann das Erreichen einer erwünschten Einpresstiefe auf Grundlage des Kraftverlaufes detektiert werden.

Beim Einpressvorgang kommt es während und nach der Ausbildung der Ein pressverbindung, beispielsweise mit einer Leiterplatte, zu Druckspannungen in nerhalb der Leiterplatte. Ein dabei von einem Einpresskontakt kontaktierter Durchbruch der Leiterplatte weist oft eine aufgebrachte Metallisierung auf, bei spielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Zusätzlich kann ein solcher Durchbruch noch in eine Kontaktierungsfläche (Pad) der Leiterplatte münden o- der ist von dieser unmittelbar umgeben. Besonders große Druckspannungen las sen sich dabei in der Berandung derartiger Durchbrüche feststellen. Diese kön nen in nachteiliger Weise Spannungswerte aufweisen, die dann in diesem Be reich zu einer Delamination der Leiterplatte führen. Ferner können weitere nach teilige Effekte an der Metallisierung auftreten in Form eines sogenannten Padlif- ting, bei welchem sich die Metallisierung vom Grundmaterial der Leiterplatte ab hebt. Weiterhin kommt es in der Regel auch zu starken Spannungen zwischen Leiterbahnen, die auf den Oberseiten der Leiterplatte angeordnet sind. Dadurch besteht ein erhöhtes Risiko für eine nachteilige Kupfermigration, welche über Le bensdauer der Leiterplatte durch Delamination und Feuchte vermehrt auftreten kann. Insgesamt führen diese druckspannungsbehafteten Problemstellungen zu Schadensfällen oder Ausschuss der Leiterplatte. Da die Schäden sich aber auch erst über einen zeitlichen Lebenszyklus zeigen, wird dadurch die Lebensdauer einer beispielsweise mit Einpresstechnik realisierten Elektronikvorrichtung unter derartigen Problemumständen deutlich beschränkt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Risiko druckspannungsbehafte ter Schadensfälle bei der Einpresstechnik zu reduzieren oder gar auszuschlie ßen.

Diese Aufgabe wird durch einen Einpresskontakt, eine den Einpresskontakt um fassende Kontaktanordnung sowie eine die Kontaktanordnung aufweisende Elektronikvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Ausgegangen wird von einem Einpresskontakt mit einem Kontaktabschnitt und einem an den Kontaktabschnitt angeformten Einpressstift, wobei der Einpressstift einen rinnenförmigen Längsabschnitt aufweist, welcher ausgebildet ist, eine In nenwand eines zylinderförmigen Durchbruchs elektrisch zu kontaktieren und in dem Durchbruch festzuhalten, wobei der rinnenförmige Längsabschnitt entlang einer Längsachse des Einpressstifts einen Einlaufbereich, einen Kontaktbereich und einen Auslaufbereich aufweist. Dabei schließen der Einlaufbereich und der Auslaufbereich den Kontaktbereich zwischeneinander ein. Ferner weist dann ei ne radial um die Längsachse umlaufende Wandung des rinnenförmigen Längs- abschnittes im Einlaufbereich und/oder im Auslaufbereich überwiegend eine ge ringere Wandstärke auf als eine maximale Wandstärke im Kontaktbereich.

Durch die so vorgesehene jeweils verringerte Wandstärke wird eine Druckspan nungseinleitung des Einpresskontaktes beispielsweise auf eine Leiterplatte mi nimiert. Insbesondere werden die ansonsten kritischen Berandungen eines Durchbruches beim Einleiten eines Einpressvorganges durch eine dann deutlich weichere Nachgiebigkeit des Einlaufbereiches im direkten Anlagenkontakt vor teilhaft weniger stark mechanisch beansprucht. Gerade im Zustand eines ersten Aneinandergleitens der Außenwandung des Einpresskontaktes im Einlaufbereich erfolgt dies mit weniger Krafteinwirkung. Die beim Einfädeln des Einpresskontak tes zu Beginn eines Einpressvorganges auftretenden Kantenpressungen können deutlich vermindert werden. Ein Kraftanstieg erfolgt erst zu einem Zeitpunkt, bei welchem mit fortschreitendem Einpressen bereits der Kontaktbereich des Ein presskontaktes flächig innerhalb des Durchbruches anliegt und dadurch bessere Bedingungen für eine größere Kraftbeanspruchung fürs Einpressen vorliegen. In ähnlicher Weise können sich zusätzlich oder alternativ Vorteile durch eine verrin gerte Wandstärke im Auslaufbereich des Einpresskontaktes ergeben. Insbeson dere wird in einer vorgesehenen Endstellung des Einpresskontaktes innerhalb eines Durchbruches eine Krafteinwirkung und damit auch eine Kantenpressung auf die dem Auslaufbereich zugewandten Berandung des Durchbruches durch eine dann vorliegende erhöhte Nachgiebigkeit klein gehalten. Auf beiden Beran dungsseiten eines Durchbruchs ergeben sich insgesamt während und nach Aus bildung einer insbesondere elektrischen Einpressverbindung geringere Druckspannungen. Damit kann auch über Lebensdauer die Gefahr einer Delami- nation, beispielsweise einer Metallisierung auf den Oberseiten einer Leiterplatte oder deren Grundmaterials, minimiert oder gar ausgeschlossen werden. Ebenso sind aufgrund des reduzierten Spannungszustandes allgemein bekannte unter Spannungen auftretende Kupfermigrationen deutlich weniger ermöglicht. Vorteil haft erhöht sich damit die Zuverlässigkeit und Einsetzbarkeit der auf diese Weise verbesserten Einpresstechnik.

Bevorzugt sind die unterschiedlichen Wandstärken zwischen dem Kontaktbereich und dem Einlaufbereich bzw. dem Auslaufbereich kontinuierlich ineinander über laufend ausgebildet, beispielsweise durch eine Abrundung oder Anfasung. Damit können auf der einen Seite Kerbwirkungen an diesen Stellen des Einpresskon taktes günstiger ausfallen. Auf der anderen Seite kann ein Kraftanstieg - resultie rend aus einem mit fortlaufenden Einpressvorgang zunehmenden mechanischen Eingreifens einer größeren Wandstärke im Kontaktbereich - geschmeidiger aus geführt werden.

Bevorzugt ist der Kontaktbereich mit einer im wesentlich teilzylindrischen Mantel fläche ausgebildet, an welche weiter bevorzugt sich der Einlaufbereich und/oder der Auslaufbereich mit zur Längsachse hin zulaufender konischer Teilmantelflä che anschließen, insbesondere über eine Abrundung oder Anfasung. Im Längs schnitt durch die Längsachse zeigt sich dabei ein durch die Mantelfläche und die Teilmantelflächen gebildeter bevorzugt wannenförmige Formverlauf. Die teilzy lindrische Mantelfläche des Kontaktbereiches ergibt sich dann dadurch, dass der Formverlauf nur in einer Teilrotation um die Längsachse die Außenwandung des Einpresskontaktes ausprägt. Der Formverlauf kann sich dabei in bestimmten Ausführungen des Einpresskontaktes über einen Rotationswinkel hinweg lokal verändern, bevorzugt unter Beibehaltung einer jeweiligen Wannenform. Der Formverlauf erstreckt sich radial um die Längsachse insbesondere über einen Rotationswinkel von 180° bis 270°, bevorzugt von >180° bis < 240°. Eine der Längsachse zugewandte Innenwandung des Einpresskontaktes ergibt sich über einen zur Außenwandung entsprechend abgesetzten Innenformverlauf. Das Be- abstandungsmaß orientiert sich dabei nach den bereichsweise festgelegten Wandstärken, insbesondere unter Ausbildung einer geringeren Wandstärke im Einlaufbereich und/oder dem Auslaufbereich. Die geringere Wandstärke soll hierbei überwiegen, d.h. auch bei Ausführungsformen, bei welchen diese Aus prägung aufgrund von lokal sehr beschränkten Ausnehmungen oder Aufsätze im Kontaktbereich, im Einlaufbereich und im Auslaufbereich lokal begrenzt ab weicht. Die Innenwandung zeigt sich damit als eine Formausnehmung innerhalb eines rinnenförmigen Längsabschnitts, welcher zu den dem Kontaktbereich je weils abgewandten Enden des Einlaufbereichs bzw. des Auslaufbereichs hin zu laufend geschlossen ausgebildet ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch an gegebenen Einpresskontaktes möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Einpresskontaktes weist der rinnen förmige Längsabschnitt in jeweils senkrechen Schnitten zur Längsachse einen Rinnenboden und an diesen angeformte beidseitig abstehende Federschenkel auf. Die jeweiligen Querschnittsflächen sind hierbei insbesondere U- oder C- förmig ausgebildet, so dass Federschenkel jeweils einen U-Schenkel der U-Form bzw. einen C-Schenkel der C-Form bilden. Die Federschenkel erzeugen dabei entlang des durch sie gebildeten Umfangsabschnitts eine Federspannung, wel che ausgebildet ist, die Federschenkel an die Innenwand eines Durchbruches, beispielsweise eines Schaltungsträgers, anzuschmiegen unter Ausbildung einer Einpressverbindung. Beim Anschmiegen sind die Rundungen der Federschenkel dann vorteilhaft an die Rundung der Innenwand des Durchbruchs angepasst. Zu sätzlich ist durch die dann wirksame Federspannung ein Halten des Einpress kontaktes innerhalb des Durchbruches unter Beibehaltung der Einpressverbin dung ermöglicht.

In einer besonders günstigen Ausführungsform des Einpresskontaktes umfasst die Wandung mit geringerer Wandstärke auch einen zum Einlaufbereich zuge wandten Endabschnitt des Kontaktbereiches und/oder einen zum Auslaufbereich zugewandten Endabschnitt des Kontaktbereiches. In vorteilhafter weise nimmt dabei eine bestehende Druckspannung bei einer ausgebildeten Einpressverbin dung in Richtung der dem Einlaufbereich des Einpresskontaktes zugewandten und/oder der dem Auslaufbereich des Einpresskontaktes zugewandten Beran dung des Durchbruches kontinuierlich ab. Damit ist gerade für die kritischen Stel len im Bereich der Berandung des Durchbruches eine nur geringe, unschädliche insbesondere laterale Ausdehnung sichergestellt. Zusätzlich ergibt sich dabei der Vorteil, dass der Einpresskontakt über einen Wegbereich entlang der Längsach se innerhalb des Durchbruches für eine Endstellung positionierbar ist, ohne dass es zu einer erhöhten Beanspruchung im Bereich der Berandung des Durchbru ches kommt. Damit können Montage- und/oder Fertigungstoleranzen bei der Ausbildung der Einpressverbindung vorteilhaft kompensiert werden. Gute Ergeb nisse zeigen sich bei Ausführungen des Einpresskontaktes, bei welchen zumin dest einer der Endabschnitte oder beide Endabschnitt sich in Längsrichtung je weils über 10 - 30 % des Kontaktbereiches erstrecken.

In Weiterbildung des Einpresskontaktes ist es vorteilhaft, dass der Kontaktbe reich auf seiner der Längsachse zugewandten Innenwandungsseite, insbesonde re ein zu den Endabschnitten angrenzender Mittenbereich des Kontaktbereiches, eine radial um die Längsachse umlaufende Wulst aufweist, welche vom Einlauf bereich und/oder vom Auslaufbereich innenseitig absteht. Damit kann der Kon taktbereich in einer Art Spannring eine Haltefunktion erfüllen und durch eine ent- sprechend hohe Einpresskraft im Zustand einer ausgebildeten Einpressverbin dung eine sicherere, insbesondere elektrische Kontaktierung ermöglichen.

In einer besonders günstigen Ausführungsform des Einpresskontaktes weist die Wulst entlang der Längsachse eine gleichbleibende Wandstärke auf. Damit kann über einen großen Längsabschnitt des Kontaktbereiches, insbesondere über den genannten Mittenbereich hinweg, eine maximale Einpresskraft erzeugt werden. Dies bietet sich insbesondere bei solchen Ausführungen an, bei welchen ein er neutes Lösen der Einpressverbindung nur bei sehr hohen Ausziehkräften ermög licht sein soll.

In einer alternativen Ausführungsform des Einpresskontaktes weist die Wulst ent lang der Längsachse eine zunehmende und dann eine abfallende Wandstärke auf, wobei bevorzugt eine maximale Wandstärke in einem Mittenlängsabschnitt des Kontaktbereiches ausgebildet ist. Damit ergeben sich maximale Einpress kräfte und damit wirksame Druckspannungen lediglich in einem Mittenbereich des kontaktierten Durchbruches, beispielsweise eines Schaltungsträgers. Vor teilhaft können damit die Berandungen des Durchbruches noch weiter von derar tigen Druckbeanspruchungen entlastet werden, wobei aber weiterhin hohe Ein press- und Kontaktierungskräfte erzeugt werden können. Die Wandstärke ändert sich hierbei bevorzugt über einen konvexen Formverlauf entlang der Längsach se, wodurch ein Anstieg auf eine wirksame Maximalkraft deutlich ausgeprägt werden kann. Etwas weniger ausgeprägt fällt der Kraftanstieg bei einer Ausfüh rungsvariante, bei welcher die Wulst entlang der Längsachse von zwei Seiten aus rampenförmig zur Mitte hin maximal zuläuft.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen des Einpresskontaktes beträgt die Wandstärke im Einlaufbereich und/oder im Auslaufbereich und/oder in einem oder in beiden Endabschnitten des Kontaktbereiches 50 - 90 %, insbesondere 50 - 75 % einer maximalen Wandstärke im Kontaktbereich. Hierbei zeigt sich ei ne deutlich erreichbare Reduktion von druckspannungsbehafteten Schadensfäl len beim Einsatz dieser verbesserten Einpresstechnik ohne dabei qualitative Ein bußen in der auszubildenden Einpressverbindung fürchten zu müssen. Große Vorteile ergeben sich bei einer Ausführungsform des Einpresskontaktes, bei welcher der Einpresskontakt als ein Blechprägeteil ausgebildet ist mit in zu mindest einem Teilbereich verbliebenen Blechgrundseiten, die innerhalb von zwei parallel zur Längsachse angeordneten Ebenen liegen. Dabei erstrecken sich radial um die Längsachse umlaufende Wandungsabschnitte des Einlaufbe reiches, des Auslaufbereiches und des Kontaktbereiches nur maximal bis zu den Ebenen. Damit können sehr kompakte Einpresskontakte vorgesehen werden, welche bei einer zunehmenden Miniaturisierung in der Elektronik sehr gefragt sind. Ferner können derartige Einpresskontakte mit Formmassen umhüllt wer den, beispielsweise mittels eines werkzeuggebundenen Kunststoffspritzgussver fahrens. Einer oder mehrere Einpresskontakte sind dabei beispielsweise Teil ei nes Steckerelementes, einer insbesondere mehrpoligen Messerleiste, eines Adapterelementes für ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement oder Teil eines anderen Einpresskontaktelementes. Bei werkzeuggebundenen Umhül lungsverfahren kann bei dieser Ausführungsform selbst bei sehr kompakter Aus führung eine hinterschnittfreie Entformung aus dem Formwerkzeug ermöglicht werden, weil keine Bereiche des Einpresskontaktes besonders abstehen. Um hierbei auch von Fertigungstoleranzen und möglichen Verformungen des Ein presskontaktes während der Ausführung des Umhüllungsverfahrens unabhängi ger zu werden, ist eine weitergebildete Ausführungsform denkbar. Bei dieser ist dann in einem senkrechten Schnitt zu den Ebenen und durch die Längsachse hindurch ein Rinnenboden des Einpresskontaktes einer der Ebenen gegenüber liegend zugewandt, wobei ein der Ebene nächstkommender Außenwandungsab schnitt insbesondere im Kontaktbereich dann eine kalottenartige Verformung aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einpresskontakt einstückig ausge bildet. Der Einpresskontakt kann beispielsweise vorteilhaft mittels Stanzen und/oder Kaltumformen erzeugt sein. Der Einpresskontakt kann so beispielswei se durch Abschneiden eines Endabschnitts eines Drahtes, insbesondere eines Drahtes mit einem runden Querschnitt oder mit einem rechteckigen Querschnitt, erzeugt sein, wobei der Abschnitt des Drahtes beim oder nach dem Abschneiden formgestanzt und zusätzlich kaltumgeformt werden kann, sodass mittels des Um formprozesses der Einpresskontakt mit dem Kontaktabschnitt und dem rinnen förmigen Längsabschnitt ausgebildet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einpressstift durch eine Kupferle gierung, beispielsweise CuSn6, umfassend Kupfer als Hauptbestandteil und sechs Gewichts- Prozent Zinn, gebildet. Die Kupferlegierung ist beispielsweise eine Legierung gemäß der Norm UNS 18080. Die Kupferlegierung weist vorteil haft eine gute elektrische Leitfähigkeit und ein großes Elastizitätsmodul auf, so dass die Federschenkel einen großen Anpressdruck erzeugen können.

Die Erfindung führt auch zu einer Kontaktanordnung umfassend einen Einpress kontakt nach zumindest einer der genannten Ausführungsformen und einen Kon taktpartner, wobei der Kontaktpartner zumindest einen zylinderförmigen Durch bruch aufweist und der Kontaktbereich des Einpresskontaktes mit einer Innen wand des zylinderförmigen Durchbruchs unter Ausbildung einer Einpressverbin dung anliegend, insbesondere elektrisch kontaktiert ist. Bei der Kontaktanord nung ist die Gefahr von druckspannungsbedingten Schäden deutlich reduziert oder gänzlich auszuschließen.

Die Erfindung führt auch abschließend zu einer Elektronikvorrichtung umfassend eine Kontaktanordnung nach zumindest der zuvor beschriebenen Ausführung, wobei die Kontaktanordnung eine Messerleiste und/oder ein Steckerelement mit zumindest einem oder mehreren Einpresskontakten aufweist, mittels wel chem/welchen die Einpressverbindung mit einem Schaltungsträger ausgebildet ist. Der Durchbruch ist hierbei insbesondere als eine Bohrung innerhalb des Schaltungsträgers ausgebildet. Der Durchbruch weist eine zylinderförmige In nenwand auf, wobei der Durchmesser des Durchbruchs kleiner ausgebildet ist als ein Durchmesser, insbesondere Querdurchmesser, des Einpressstifts.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 : einen Teilausschnitt eines beispielhaft ausgeführten Einpresskontaktes in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 2: den Einpresskontakt aus Fig. 1 zur Ausbildung einer Kontaktanordnung, beispielsweise als Teil einer Elektronikvorrichtung, in einer teilperspektivischen Draufsicht,

Fig. 3: den in Figur 1 und 2 dargestellten Einpresskontakt in einem Querschnitt im Bereich eines rinnenförmigen Längsabschnitts des Einpresskontaktes,

Fig. 4: den rinnenförmigen Längsabschnitt des Einpresskontaktes in einem Durchbruch, wobei die durch den Längsabschnitt gebildete Rinne sich radial nach innen federnd eingerollt hat,

Fig. 5: den Einpresskontakt aus Figur 1 und 2 in einem Längsschnitt entlang einer Längsachse des Einpresskontaktes,

Fig. 6 zeigt in einem Diagramm den Dehnungszustand eines Schaltungsträ gers im Bereich eines Durchbruches über einen Einpressweg des Einpresskon taktes.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind funktional gleiche Bauelemente jeweils mit gleichen Bezugs zeichen gekennzeichnet.

In der Figur 1 ist ein Teilausschnitt eines beispielhaft ausgeführten Einpresskon taktes 1 in einer perspektivischen Darstellung dargestellt. Der Einpresskontakt 1 ist ferner - schematisch - auch in der Figur 2 in einer Draufsicht dargestellt zu sammen mit einem teilperspektivisch gezeigten Durchbruch in einem Schaltungs träger 30. Der Einpresskontakt 1 weist einen rinnenförmigen Längsabschnitt 2 auf, auf dem zwei voneinander beabstandete Federschenkel 3 und 4 als Be standteil einer Rinne 5 ausgebildet sind.

Der Längsabschnitt 2 bildet eine Einpresszone des Einpresskontakts 1.

Der Einpresskontakt 1 weist auch eine Einpressschulter 10 und eine Einpress schulter 11 auf, welche sich jeweils quer zur Längsachse 32 erstrecken. Die Ein pressschultern 10 und 11 sind jeweils auf einem Längsabschnitt 9 entlang der Längsachse 32 ausgebildet. Der Einpresskontakt 1 weist auch einen Kontaktab schnitt 12 auf, welcher entlang eines Längsabschnitts 13 entlang der Längsachse 32 ausgebildet ist und einen Endabschnitt des Kontaktelements 1 bildet. Der Kontaktabschnitt 12 ist bevorzugt ausgebildet, mit einem elektrischen Leiter ver bunden zu werden. Der elektrische Leiter kann mit dem Kontaktabschnitt, bei spielsweise mittels Widerstandsschweißen oder mittels Löten, verbunden wer den. Der Kontaktabschnitt kann auch als Pinkontakt zum Steckverbinden mit ei nem Stecker ausgebildet sein.

Der Einpresskontakt 1 weist auch einen an den Längsabschnitt 9 anschließen den Längsabschnitt 8 auf, an dem ein insbesondere rund geprägter Hals 33 des Einpresskontakts 1 anschließt. Der Einpresskontakt 1 weist auf dem Längsab schnitt 2 im Bereich der Rinne 5 einen an den Längsabschnitt 2 anschließenden, sich zu dem Hals 33 hin verjüngenden Längsabschnitt 7 auf, wobei ein Durch messer 34 des Einpresskontakts 1 im Bereich der Rinne 5, insbesondere auf dem Längsabschnitt 2, größer ausgebildet ist als ein Querdurchmesser quer zur Längsachse 32 des Halses 33.

Der Einpresskontakt 1 ist entlang der Längsachse 32 zu einem von dem Kon taktabschnitt 12 abweisenden Ende 36 hin verjüngt ausgebildet, sodass der Ein presskontakt 1 leicht in einen Durchbruch 28 eines Schaltungsträgers 30 einge führt werden kann.

Der Schaltungsträger 30 ist beispielsweise durch eine Leiterplatte, insbesondere eine faserverstärkte Epoxidharzleiterplatte, oder ein formgeschnittenes Blech, auch Lead-Frame genannt, gebildet. Der Durchbruch 28 ist in diesem Ausfüh rungsbeispiel durch eine zylindrische Bohrung gebildet. Der Durchbruch 28 weist eine zylinderförmige Innenwand 29 auf, wobei ein Durchmesser 35 des Durch bruchs 28 kleiner ausgebildet ist als der Durchmesser 34 des Einpresskontakts im Bereich der Rinne 5 auf dem Längsabschnitt 2. Die Innenwand 29 kann im Falle der Leiterplatte durch eine Metallschicht, insbesondere galvanisch erzeugte Schicht oder eine Metallhülse gebildet sein. Die Rinne 5 ist auf einem Längsabschnitt 6 zu dem Ende 36 hin verjüngt ausge bildet, wobei an den sich verjüngenden Längsabschnitt 6 der Rinne 5 ein Endab schnitt 15 anschließt, an dem der Einpresskontakt 1 eine Spitze 14 aufweist. Der Einpresskontakt 1 kann mit der Spitze 14 in den Durchbruch 28 eingeführt wer den. Der Einpresskontakt 1 ist ausgebildet, mit der Rinne 5, umfassend die Fe derschenkel 3 und 4, die Innenwand 29 des Durchbruchs 28 elektrisch zu kon taktieren. Dabei werden beim Einpressen des Einpresskontakts 1 die Feder schenkel 3 und 4 aufeinander zubewegt, insoweit der Durchmesser 34 des Ein presskontakts im Bereich der Rinne 5 größer ausgebildet ist, als der Durchmes ser 35 des Durchbruchs 28. Die Rinne 5 erstreckt sich in diesem Ausführungs beispiel entlang des Längsabschnitts 2, entlang des Längsabschnitts 6 und ent lang des Längsabschnitts 7 entlang der Längsachse 32 des Einpresskontaktes 1.

Die Längsabschnitte 8, 7, 2, 6 und 15 bilden in diesem Ausführungsbeispiel ei nen Einpressstift 43.

Der Längsabschnitt 2 bildet den zuvor erwähnten Kontaktbereich, der Längsan schnitt 6 bildet den zuvor erwähnten Einlaufbereich und der Längsabschnitt 7 bil det den zuvor erwähnten Auslaufbereich.

Figur 2 zeigt auch eine Kontaktanordnung 44, insbesondere als Teil einer Elekt ronikvorrichtung 50. Zur Ausbildung einer elektronischen Schaltung sind auf dem Schaltungsträger elektrische und/oder elektronische Bauelemente miteinander verschaltet (nicht dargestellt). Die Kontaktanordnung 44 umfasst den Schaltungs träger 30 und den Einpresskontakt 1. Der Einpresskontakt 1 ist ausgebildet, in den Durchbruch 28 des Schaltungsträgers 30 eingepresst zu werden und dabei - insbesondere durch Abwinkelung der Federschenkel 3 und 4 radial nach innen und durch Einrollen federnd gegen die Innenwand 29 zu pressen. Der Einpress kontakt 1 kann dabei beispielsweise Bestandteil einer Messerleiste und/oder ei nes Steckerelements sein, welche/welches mit dem Schaltungsträger 30 über ei nen oder mehrere Einpresskontakte 1 verbunden ist.

Figur 3 zeigt - schematisch - den in Figur 1 und 2 dargestellten Einpresskontakt 1 in einer Schnittdarstellung entlang einer in Figur 2 dargestellten Schnittlinie A - A in einem nicht eingepressten Zustand. Die Schnittlinie A - A verläuft quer zur Längsachse 32 innerhalb des Kontaktbereiches 2, beispielsweise in einem Mit tenbereich.

Im Querschnitt zeigt sich ein Rinnenboden 16, wobei der Rinnenboden 16 ent lang eines Umfangsabschnitts 17 ausgebildet ist. An den Rinnenboden 16 ist ein Federschenkel 4 angeformt, welcher sich entlang eines Umfangabschnitts 18 und eines Umfangabschnitts 19 erstreckt. Die Länge der Umfangsabschnitte 18 und 19 entspricht so der vorab beschriebenen Schenkellänge. An den Rinnenbo den 16 ist auch ein Federschenkel 3 angeformt, welcher sich entlang eines Um fangsabschnitts 20 und entlang eines Umfangsabschnitts 21 erstreckt. Die Fe derschenkel 3 und 4 erstrecken sich in zueinander entgegengesetzte Umfangs richtungen um die Längsachse 32 umlaufend. Bevorzugte Querschnittsflächen sind hierbei U- oder C-förmig.

Die Rinne 5 weist eine Außenwand 38 auf, welche durch die Umfangsabschnitte 21, 20, 17. 18, 19 gebildet ist. Die Außenwand 38 weist in diesem Ausführungs beispiel eine teilzylindrische Bogenform auf, wobei die Rinne 5 ausgebildet ist, beim Einfedern der Federschenkel 3 und 4 radial nach innen, die Bogenform der Außenwand 38, im Folgenden auch Mantelfläche genannt, beizubehalten. Die Mantelfläche 38 der Rinne 5 ist dabei ausgebildet, sich beim Einfedern der Fe derschenkel 3 und 4 radial nach innen an die Innenwand 29 des Durchbruchs 28 in Figur 2 anzuschmiegen.

Die Rinne 5 weist auch eine Innenwand 37 auf, welche zur Längsachse 32 hin beabstandet ist. In Abhängigkeit eines Beabstandungsmaßes ist hierbei eine Wandstärke d, da der Wandung festgelegt. Die Wandstärke d der Wandung ist jedoch entlang der Längsachse 32 unterschiedlich. So ist die Wandstärke d, db in einer senkrechten Schnittlinie B - B zur Längsachse 32 innerhalb des Einlauf bereichs 6 und/oder ist die Wandstärke d, de in einer senkrechten Schnittlinie C - C zur Längsachse 32 innerhalb des Auslaufbereichs 7 geringer ausgeführt als eine maximale Wandstärke d, da in der Schnittlinie A - A im Kontaktbereich 2.

Die geringeren Wandstärken db, de sind zur Veranschaulichung gestrichelt in nerhalb der in der Schnittlinie A - A erhaltenen Querschnittsfläche dargestellt. Bevorzugt sind die Wandstärken db, de im Einlaufbereich 6 bzw. Auslaufbereich 7 gleich ausgeführt, können sich aber auch unterscheiden. Die geringeren Wandstärken db, de können sich aber auch bis in einen dem Ein laufbereich 6 und/oder dem Auslaufbereich 7 zugewandten Endabschnitten 2.6, 2.7 des Kontaktbereiches 2 einlaufen und diese mit umfassen. Diese Endab schnitte 2.6, 2.7 können sich hierbei jeweils in Längsrichtung über 10 - 30 % des Kontaktbereiches 2 erstrecken

Somit weist der Kontaktbereich 2 auf Seiten der Innenwand 37 eine radial um die Längsachse 32 umlaufende Wulst 22 auf, welche von der Innenwand 37 im Ein laufbereich 6 bzw. im Auslaufbereich 7 innenseitig absteht. Die Wulst 22 be grenzt sich auch nur auf einen Mittenbereich des Kontaktbereiches 2, falls End abschnitte 2.6, 2.7 des Kontaktbereiches 2 - wie oben beschrieben - mit geringe rer Wandstärke d ausgeführt sind. Zur Bestimmung der Wandstärke d wird ein zur Außenwand 38 senkrecht gerichtetes Abstandsmaß bis zur Innenwand 37 vermessen. Die Wulst 22 kann hierbei entlang der Längsachse 32 eine gleich bleibende Wandstärke d, da aufweisen. Bei alternativen Ausführungen des Ein presskontaktes 1 weist die Wulst 22 dagegen entlang der Längsachse 32 eine zunehmende und dann eine abfallende Wandstärke d, da auf. Bevorzugt ist eine maximale Wandstärke d, da in einem Mittenlängsabschnitt des Kontaktbereiches 2 ausgebildet.

In der Figur 5 ist eine besondere Ausführungsmöglichkeit der Wulst 22 in einem Längsschnitt des Einpresskontaktes 1 entlang der Längsachse 32 gezeigt. Die Wulst ist hierbei mit einem konvexen Formverlauf ausgeführt, wodurch die Wandstärke d, da zuerst zunimmt und dann wieder abfällt. Alternativ kann der Formverlauf beidseitig rampenförmig zulaufend ausgeführt sein (gestrichel dar gestellt). Die Längsabschnitte 2, 6 und 7 bilden zusammen die Rinne 5. Dabei weist die Mantelfläche 38 einen wannenförmigen Formverlauf auf. Zu ersehen ist eine zu beiden Seiten der Wulst 22 abgesetzte Innenwand 37 im Einlaufbereich 6 bzw. im Auslaufbereich 7. Diese ist entlang der Federschenkel 3 und 4 entspre chend radial fortgeführt. Bevorzugt ist der Einpresskontakt 1 als ein Blechpräge- teil ausgebildet, insbesondere hinterschneidungsfrei ausgebildet, so dass die Fe derschenkel 3 und 4 - insbesondere an der Innenwand 37 der Rinne 5 - im nicht eingepressten Zustand der Rinne 5 sich zueinander parallel, oder V-förmig er strecken. So kann der Einpresskontakt 1 vorteilhaft mittels nur eines Stanz- und/oder Prägevorganges aus einem Metallrohling erzeugt werden. Hierbei sind auch Ausführungen denkbar, bei welche in Teilbereichen des Einpresskontaktes 1, beispielsweis über die Längsabschnitte 8 und 9, Blechgrundseiten 25, 26 des Rohblechs verbleiben. Die Blechgrundseiten 25, 26 liegen dabei innerhalb von zwei parallel zur Längsachse 32 angeordneten Ebenen E1, E2. Dabei erstrecken sich radial um die Längsachse umlaufende Wandungsabschnitte 21, 20, 17, 18, 19 des Einlaufbereiches 6, des Auslaufbereiches 7 und des Kontaktbereiches 2 nur maximal bis zu diesen Ebenen 25, 26. Bevorzugt ist dabei der Rinnenboden 16 der einen Ebene 25, 26 gegenüberliegend zugewandt. Ein der Ebene 25, 26 dann nächstkommender Außenwandungsabschnitt 17, insbesondere im Kontakt bereich 2, weist dabei eine kalottenartige Verformung 27 auf.

Figur 4 zeigt den Einpresskontakt 1 in einem eingepressten Zustand, beispiels weise in einem Durchbruch 29 unter Ausbildung einer Kontaktanordnung 44 ge mäß der Figur 2. Der Durchbruch 28 weist eine Innenwand 29 auf, welche zum Kontaktiertwerden durch die Rinne 5 des Einpresskontakts 1 ausgebildet ist. Die Federschenkel 3 und 4 sind hierbei nach innen eingefedert. Dabei kann die Man telfläche 38 sich entlang des Umfangs 39 an die Innenwand 29 glatt anschmie gen.

Die Rinne 5 ist so ausgebildet, von der in Figur 3 dargestellten U-Form im ex pandierten, also nicht eingepressten Zustand beim Einpressen zu einer in der Fi guren 4 dargestellten C-Form radial nach innen einzurollen. Die Rinne 5 hat da bei ihren Durchmesser im expandierten Zustand auf den Durchmesser 35 im eingepressten Zustand verkleinert. Die Mantelfläche 38 ist ausgebildet, im einge federten Zustand der Federschenkel 3 und 4 einen kreisbogenförmigen Quer schnitt der Mantelfläche 38 beizubehalten.

Figur 6 zeigt ein Diagramm 51 mit einer Abszisse 52 und einer Ordinate 53. Die Abszisse 52 repräsentiert einen Einpressweg X des in den Figuren 2 und 3 dar gestellten Einpresskontaktes 2 entlang der Längsachse 32, insbesondere in line arer Darstellung. Der Kontaktbereich 2, gebildet durch den Längsabschnitt 2 ist nach dem Einpressen unter Ausbildung einer Einpressverbindung in dem Durch bruch 28 in Figur 2 in einer Endstellung angeordnet, wobei die Federschenkel 3 und 4 radial nach außen gegen die Innenwand 29 des Durchbruchs 28 in Figur 2 pressen. Die Ordinate 53 repräsentiert eine Dehnung Y, insbesondere eine Querdehnung des Schaltungsträgers 30 im Bereich des Durchbruchs 28 beim Einpressen des Einpresskontaktes in den Durchbruch 28 in Abhängigkeit des Einpressweges X, insbesondere in linearer Darstellung. Dargestellt ist auch eine Kurve 54, welche einen Dehnungsverlauf des Schaltungsträgers 30 beim Ein pressen eines Einpresskontaktes 1 nach bekannten Stand der Technik in den Durchbruch 28 in Abhängigkeit des Einpressweges entlang der Längsachse 32 repräsentiert. Die dargestellte Kurve 55 wiederrum zeigt einen Dehnungsverlauf des Schaltungsträgers 30 beim Einpressen eines Einpresskontaktes 1 gemäß den Figuren 1 - 5. Nach einem ersten Wegabschnitt 61, in welchem der Ein presskontakt in den Durchbruch 28 einfädelt, verläuft die Kurve 55 weitaus fla- eher als die ansonsten bekannte 55. Durch die größere Nachgiebigkeit des Ein presskontaktes 1 im Einlauf- und Kurve /oder Auslaufbereich 6, 7 infolge der ge ringeren Wandstärke db, de fallen die sich ergebenen Spannungsdehnungen Y im Schaltungsträger 30 über den Einpressweg X hinweg deutlich geringer aus. Eine anfängliche Dehnungskennlinie 55.1 als Näherung an die Kurve 55 zeigt demnach eine geringere Steigung auf als eine Dehnungskennlinie 54.1 als Nähe rung an die Kurve 54. In einer Endstellung 60 des Einpresskontaktes 1 über ei nen Wegabschnitt 62 zeigt sich ein reduzierter Dehnungsbetrag 60.1 im Bereich des Durchbruches 28 des Schaltungsträgers 30. Durch den nun erreichbaren re duzierten Dehnungsbetrag 60.1 können Spannungszustände im Schaltungsträ- ger 30 im einem Wertebereich gehalten werden, in welchem das Risiko von an sonsten spannungsbegründeten Delaminationen gesenkt werden kann.

Claims

Ansprüche

1. Einpresskontakt (1) mit einem Kontaktabschnitt (12) und einem an den Kon taktabschnitt (12) angeformten Einpressstift (43), wobei der Einpressstift (43) einen rinnenförmigen Längsabschnitt (2, 5) aufweist, welcher ausgebildet ist, eine Innenwand (29) eines zylinderförmigen Durchbruchs (28) elektrisch zu kontaktieren und in dem Durchbruch (28) festzuhalten, wobei der rinnenför mige Längsabschnitt (5) entlang einer Längsachse (32) des Einpressstifts (43) einen Einlaufbereich (6), einen Kontaktbereich (2) und einen Auslaufbe reich (7) aufweist, wobei der Einlaufbereich (6) und der Auslaufbereich (7) den Kontaktbereich (2) zwischeneinander einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial um die Längsachse (32) umlaufende Wandung (37, 38) des rin nenförmigen Längsabschnittes (2, 5) im Einlaufbereich (6) und/oder im Aus laufbereich (7) überwiegend eine geringere Wandstärke (db, de) aufweist als eine maximale Wandstärke (da) im Kontaktbereich (2).

2. Einpresskontakt (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der rinnenförmige Längsabschnitt (2, 5) in jeweils senkrechen Schnitten zur Längsachse (32) einen Rinnenboden (16) und an diesen angeformte beid seitig abstehende Federschenkel (3, 4) aufweist, insbesondere unter Ausbil dung einer U- oder C-förmigen Querschnittsfläche.

3. Einpresskontakt (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (37, 38) mit geringerer Wandstärke (db, de) einen zum Ein laufbereich (6) zugewandten Endabschnitt (2.6) des Kontaktbereiches (2) und/oder einen zum Auslaufbereich (7) zugewandten Endabschnitt (2.7) des Kontaktbereiches (2) mit umfasst.

4. Einpresskontakt (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Endabschnitte (2.6, 2.7) oder beide Endabschnitte (2.6, 2.7) sich in Längsrichtung jeweils über 10 - 30 % des Kontaktbereiches (2) erstrecken.

5. Einpresskontakt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (2) auf seiner der Längsachse (32) zugewandten Innen seite (37), insbesondere ein zu den Endabschnitten (2.6, 2.7) angrenzender Mittenbereich des Kontaktbereiches (2), eine radial um die Längsachse (32) umlaufende Wulst (22) aufweist, welche vom Einlaufbereich (6) und/oder vom Auslaufbereich (7) innenseitig absteht.

6. Einpresskontakt (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wulst (22) entlang der Längsachse (32) eine gleichbleibende Wandstär ke (d,da) aufweist.

7. Einpresskontakt (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wulst (22) entlang der Längsachse (32) eine zunehmende und dann eine abfallende Wandstärke (d, da) aufweist, wobei bevorzugt eine maximale Wandstärke (da) in einem Mittenlängsabschnitt des Kontaktbereiches (2) ausgebildet ist.

8. Einpresskontakt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (db, de) im Einlaufbereich (6) und/oder im Auslaufbereich (7) und/oder in einem oder in beiden Endabschnitten (2.6, 2.7) des Kontaktbe reiches (2) 50 - 90 %, insbesondere 50 - 75 % einer maximalen Wandstärke (da) im Kontaktbereich (2) beträgt.

9. Einpresskontakt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpresskontakt (1) als ein Blechprägeteil ausgebildet ist mit in zumin dest einem Teilbereich verbliebenen Blechgrundseiten (25, 26), die innerhalb von zwei parallel zur Längsachse angeordneten Ebenen (E1, E2) liegen, wobei radial um die Längsachse (32) umlaufende Wandungsabschnitte (21, 20, 17, 18, 19) des Einlaufbereiches (6), des Auslaufbereiches (7) und des Kontaktbereiches (2) sich maximal bis zu den Ebenen (E1, E2) erstrecken.

10. Einpresskontakt (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem senkrechten Schnitt zu den Ebenen (E1, E2) und durch die Längs achse (32) ein Rinnenboden (16) des Einpresskontaktes (1) gegenüber einer der Ebenen (E1, E2) zugewandt ist, wobei ein der Ebene (E1, E2) nächst kommender Außenwandungsabschnitt insbesondere im Kontaktbereich (2) eine kalottenartige Verformung (27) aufweist.

11. Kontaktanordnung (44) umfassend einen Einpresskontakt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Kontaktpartner (30), wobei der Kontaktpartner (30) zumindest einen zylinderförmigen Durchbruch (28) auf weist und der Kontaktbereich (2) des Einpresskontaktes (1) mit einer Innen wand (29) des zylinderförmigen Durchbruchs (28) unter Ausbildung einer Einpressverbindung anliegend, insbesondere elektrisch kontaktiert ist.

12. Elektronikvorrichtung (50) umfassend eine Kontaktanordnung (44) nach An spruch 11, wobei die Kontaktanordnung (44) eine Messerleiste und/oder ein Steckerelement mit zumindest einem oder mehreren Einpresskontakten (1) aufweist, mittels welchem/welchen die Einpressverbindung mit einem Schal tungsträger (30) ausgebildet ist.