Kontaktstift für elektronische Bauteile, insbesondere Leiterplatten

Abstract

 Bei einem Kontaktstift für elektronische Bauteile, insbesondere Leiterplatten, der mit einer zentralen stegartigen Stauchungszone versehen ist, sind zur Stabilisierung des Verformungsvorgangs beim Einpressen des Kontaktstifts beidseitig des Sitzabschnitts ballig geformte Verdickungen vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktstift für elektronische Bauteile, insbesondere Leiterplatten gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Kontaktstifte werden in erheblichen Mengen für die Herstellung elektronischer Bauteile verwendet, insbesondere für Leiterplatten, in deren öffnungen die Kontaktstifte eingesteckt werden.

[0003] Um einen festen Sitz der Kontaktstifte in den entsprechenden öffnungen der Leiterplatte zu gewährleisten, ist es bekannt, die Kontaktstifte mittels Schwallöten zu befestigen. Jedoch ist der Lötvorgang vergleichsweise aufwendig und erschwert die Lötverbindung ein Herausnehmen der Steckerstifte, falls dies aus Reparaturgründen erforderlich ist. Der wesentliche Nachteil einer Schwallötebefestigung besteht allerdings in der damit einhergehenden Erwärmung der Leiterplatte, was zu Schädigungen, insbesondere Verwerfungen, der Leiterplatte führen kann.

[0004] Um diese Nachteile zu beheben, ist man auf den Einsatz von Kontaktstiften übergegangen, die einen durch einen Prägevorgang hergestellten Sitzabschnitt aufweisen, über welchen sie in der entsprechenden öffnung in der Leiterplatte verankert sind. Bei einem bekannten Kontaktstift dieser Bauart (US-PS 3 824 554) sind durch zwei in den Drahtquerschnitt eingebrachte Längsnuten zwei Außenabschnitte begrenzt, die spitze Außenkanten aufweisen, mit denen sich der Kontaktstift in den Rand der öffnungen festkrallt. Die Verankerung wird im wesentlichen durch die beim Einpressen infolge elastischer Verformung der Außenabschnitte aufgebauten Rückstellkräfte bewirkt, die zur Folge haben, daß sich der Kontaktstift im Sitzabschnitt mit den Außenkanten der beiden Außenabschnitte in die öffnungswand der Leiterplatte einkrallt. Infolge der elastischen Verformung der Außenabschnitte nach hinten ist ein Ausgleich von Toleranzabweichungen möglich. Derartige Kontaktstifte mit flexiblem Sitzabschnitt besitzen gegenüber den starr durch Schwalllöten befestigten Kontaktstiften Vorteile, so daß sie sehr weite Anwendung gefunden haben. Allerdings ergeben sich aufgrund der innewohnenden Flexibilität Schwierigkeiten für die Berechnung der Stärke des Preßsitzes, welche sich nicht zuverlässig vorausbestimmen läßt.

[0005] Schließlich ist ein Kontaktstift bekannt (US-PS 4 274 699), bei dem eine zentrale stegartige Stauchungszone zwei Außenabschnitte miteinander verbindet, welche zur Anlage an den Rand der Leiterplattenöffnung dienen. Beim Einpressen des Kontaktstifts soll im wesentlichen eine plastische Verformung im Bereich der Stauchungszone bewirkt werden.

[0006] Hierzu ist der zentrale Steg vergleichweise schmal ausgebildet. Bei der Verformung infolge des Einpressens des Stifts in die entsprechende Leiterplattenöffnung kommt es zu einem seitlichen Falten bzw. Ausknicken des Stegs, wodurch es jedoch nicht zu einer überwiegend plastischen Verformung, vielmehr zu einer Verformung mit einem wesentlichen elastischen Anteil und damit zum Aufbau entsprechend großer elastischer Rückstellkräfte kommt. Durch dieses seitliche Falten bzw. Ausbiegen des Stegs kann der Stift zumindest in gewissem Umfang wieder in seine Ausgangsstellung federn, falls er wieder aus der Leiterplattenöffnung entnommen wird. Im Extremfall kann der Kontaktstift bei entsprechender Belastung über die Schergrenze hinaus im Stegbereich scheren, so daß sich im Sitzabschnitt zwei voneinander getrennte Schenkel bilden, die wiederum einen Halt des Kontaktstifts innerhalb der Leiterplattenöffnung durch elastische Rückstellkräfte bewirken. Der Nachteil des bekannten Kontaktstifts ist somit darin zu sehen, daß eine definierte plastische Verformung nicht stattfinden kann, vielmehr ein wesentlicher Anteil an elastischen Rückstellkräften nach dem Einpressen vorhanden ist und sich infolge des seitlichen Ausbiegens bzw. Ausknickens des Stegs beim Einpressen zuverlässige Aussagen über die Stärke des Preßsitzes nicht machen lassen.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kontaktstift zu schaffen, der eine kontrollierte Stauchung ohne seitliches Ausknicken beim Einpreßvorgang und damit eine stabilisierte Stauchung ermöglicht.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

[0009] Nach Maßgabe der Erfindung ist der Steg mit seitlichen Verdickungen versehen, wodurch beim Einpressen des Kontaktstifts und der dabei erfolgenden plastischen Verformung ein seitliches Ausweichen des Materials innerhalb der Stauchungszone ausgeschlossen ist. Vielmehr wird die Deformation in die Mittelzone des Kontaktstifts, also in die Stauchungszone, stabilisiert, indem das Material radial in die Mitte des Kontaktstifts, also in die Stauchungszone, verdrängt wird. Die Außenabschnitte werden hierbei nicht verformt, sie werden vielmehr in Richtung einer gleichbleibenden Achse radial zur Achse des Kontaktstiftes zusammengedrückt und damit keiner Deformation bzw. Biegung unterworfen. Es erfolgt somit im wesentlichen eine Reduzierung der radialen Länge des Kontaktstifts im Sitzabschnitt quer zur eigentlichen Längsachse des Kontaktstiftes. Das Material sammelt sich hierbei im wesentlichen innerhalb des Stegbereiches, der zu einer balligen Kugel zusammengedrückt wird.

[0010] In vorteilhafter Weise ist die Verdickung ballig geformt, insbesondere kreissegmentförmig.

[0011] In vorteilhafter Weise sind die Verdickungen nur abschnittsweise über die Länge des Sitzabschnitts vorgesehen und durch verdickungsfreie Abschnitte unterbrochen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die für die Stauchung beim Einpressen erforderliche Kraft reguliert werden.

[0012] Nach Maßgabe der Erfindung kommt es also zu einer kontrollierten und stabilisierten plastischen Verformung des Steges, wobei der Kontaktstift nach dem Einpreßvorgang infolge dieser Verformung fest und starr innerhalb der entsprechenden Leiterplattenöffnung sitzt. Durch die plastische Materialumformung in der Stauchungszone können Toleranzunterschiede ohne weiteres kompensiert werden. Die Stauchungszone schließt ein weitergehendes Zurückweichen der Anlageabschnitte des Sitzabschnittes aus, wie es bei Kontaktstiften mit einem größeren Anteil an elastischer Verformung der Fall ist.

[0013] Aufgrund der abgerundeten Außenkanten der Außenabschnitte wird eine Verformung im Kontaktbereich zwischen dem Kontaktstift und der Leiterplattenöffnung vermieden, die vielmehr nur im Bereich des Steges stattfindet. Das heißt, die abgerundeten Außenkanten, die überdies auch eine schonende Behandlung der öffnungswand der Leiterplattenöffnung mit sich bringen, bedingen eine Verlagerung des Materialflusses beim Pressen des Kontaktstifts in den zentralen Bereich, in welchem sich die Stauchungszone befindet.

[0014] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Einpreßzone eines Kontaktstifts vor dem Einpreßvorgang,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einpreßzone des in Fig. 1 dargestellten Kontaktstifts nach dem Einpreßvorgang, sowie

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Einpreßzone eines Kontaktstifts mit zwei Schnittdarstellungen.

[0015] Die Fig. 1 und 2 zeigen den Querschnitt eines Sitzabschnitts eines Kontaktstifts für Leiterplatten, mit welchem der Kontaktstift mit Preßsitz in einer in Fig. 2 punktiert angedeuteten öffnung mit kreisrundem Querschnitt in einer nicht dargestellten Leiterplatte aufgenommen ist. Wie die Schnittdarstellung zeigt, besitzt der allgemein mit 1 bezeichnete Sitzabschnitt einen eine vorbestimmte Stauchungszone S darstellenden Steg 2, der zentral angeordnet ist und sich längs der Achse des Kontaktstifts im wesentlichen über die axiale Länge des Sitzabschnittes 1 bzw. der Einpreßzone erstreckt. Die durch den zentralen Steg 2 gebildete Stauchungszone S geht über im Grundriß trompetenförmige Aufweitungen 3 in bezüglich der Stiftachse radial einander gegenüberliegend angeordnete Außenabschnitte 4 über, die zur Anlage am Rand der öffnung der Leiterplatte nach dem Einpressen dienen. Zur schonenden Behandlung der öffnungswand der Leiterplatten sind die Außenkanten 5 der Außenabschnitte 4 abgerundet. Über die abgerundeten Außenkanten 5 gelangen die Außenabschnitte beim Einpressen des Kontaktstifts in die Leiterplatte mit dem Rand der Leiterplattenöffnung in Preßkontakt, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Die Außenabschnitte 4 sind aus einem im wesentlichen rechteckigen Grundriß gebildet, was darauf beruht, daß der Sitzabschnitt bzw. die Einpreßzone des Kontaktstifts aus einem Kontaktstift mit rechteckförmigem, insbesondere quadratischen Querschnitt durch Prägen mittels zweier gegenüberliegender Stempel geformt ist. Die Breite der Stempel entspricht hierbei im wesentlichen der radialen Abmessung des Stegs der Stauchungszone.

[0016] Wie Fig. 1 zeigt, ist der Steg 2 der Stauchungszone S beidseitig mit ballig geformten Verdickungen 6 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa kreissegmentförmig sind. Die Verdickungen 6 sind zu der durch die Stiftachse laufenden radialen Achse R symmetrisch. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 erstrecken sich die Verdickungen im wesentlichen über die gesamte Breite des Steges 2 und gehen unmittelbar über eine Rundung 7 in die trompetenförmigen Aufweitungen 3 des Kontaktstifts über.

[0017] Die Darstellung nach Fig. 2 zeigt, daß nach dem erfolgten Einpressen die plastische Materialverformung ausschließlich im Bereich der Stauchungszone S stattgefunden hat, die entsprechend verdickt worden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stauchungszone S in etwa kugelförmig deformiert worden. Hierbei haben sich die beiden Außenabschnitte 4, die im wesentlichen keiner Verformung unterworfen worden sind, in Richtung der Radialachse R aufeinander zu bewegt, was durch entsprechende Reduzierung der Breite und entsprechende Verdickung der Stauchungszone S bewirkt worden ist. Die radiale Länge, also die Länge senkrecht zur Achse des Kontaktstifts hat sich von der Länge 1₁ der Fig. 1 auf die Länge 1₂ gemäß Fig. 2 verringert.

[0018] Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erstrecken sich die beiden Verdickungen 6 nicht über die gesamte Länge des Sitzabschnitts 1, sondern sind bereichsweise bzw. abschnittsweise über die Länge des Sitzabschnitts vorgesehen. Zwischen den einzelnen Verdickungen 6, die jedoch wiederum symmetrisch zur Radialachse R ausgebildet sind, erstrecken sich verdickungsfreie Abschnitte, wie aus dem Schnitt II-II in Fig. 3 hervorgeht. Diese Abschnitte besitzen eine gleichmäßige Stegdicke. Der Steg ist hierbei geradlinig geformt, wie sich gleichfalls aus dem Schnitt II-II der Fig. 3 ergibt. Die Stegdicke entspricht hierbei in etwa der geringsten Dicke der Verdickungen 6. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 geht die Stauchungszone S nicht über Rundungen, vielmehr spitzwinklig in kegelförmige Aufweitungen 3 zu den Außenabschnitten 4 über. Entsprechend der dargestellten Ausführungsform sind vier Verdickungen 6 auf jeder Seite des Kontaktstifts vorgesehen, wobei die beiden äußeren Verdickungen sich zum Ende des Sitzabschnitts hin verjüngen und im übrigen länger ausgebildet sind als die beiden innenliegenden Verdickungen.

Ansprüche

1. Kontaktstift für elektronische Bauteile, insbesondere Leiterplatten, der mit Preßsitz in einer Öffnung der Leiterplatte einsteckbar ist, wobei der Sitzabschnitt (1) des Stifts in der Leiterplatte mit mindestens zwei Außenabschnitten (4) am Rand der Leiterplattenöffnung anliegt, und der Kontaktstift im Sitzabschnitt mit einer zentralen, stegartigen Stauchungszone (S) versehen ist, welche die beiden einander gegenüberliegenden Außenabschnitte miteinander verbindet und in welcher eine plastische Verformung beim Einpreßvorgang stattfindet,
dadurch gekennzeichnet , daß der Steg (2) der Stauchungszone (S) mindestens bereichsweise über die Länge des Sitzabschnitts (1) beidseitig Verdickungen (6) aufweist, die zueinander symmetrisch (Achse R) ausgebildet sind.

2. Kontaktstift nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Verdickungen (6) sich jeweils über die gesamte Stegbreite erstrecken.

3. Kontaktstift nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß die Verdickungen ballig geformt sind.

4. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet , daß die Verdickungen (6) je kreissegmentförmig ausgebildet sind.

5. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Verdickungen (6) sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Sitzabschnitts (1) erstrecken.

6. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stauchungszone (S) in Längsrichtung des Sitzabschnitts (1) zwischen den Verdickungen (6) verdickungsfreie Abschnitte aufweist, in denen der Steg (2) über die Stegbreite im wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.

7. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Stauchungszone (S) mit einer trompetenförmigen oder kegelförmigen Aufweitung (3) in die Außenabschnitte (4) übergeht, die im wesentlichen rechteckförmigen Grundriß mit zwei abgerundeten Außenkanten (5) aufweist.

8. Kontaktstift nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet , daß die Verdickungen (6) über eine Rundung (7) oder eine spitze Kante in die trompetenförmigen oder kegelförmigen Aufweitungen (3) übergehen.

9. Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß der Kontaktstift in der Einpreßzone aus einem Körper mit quadratischem Querschnitt geprägt ist.

Zeichnung