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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kontaktstift für eine
elektronische Schaltung, die mindestens einen keramischen Schaltungsträger
aufweist, wobei der Schaltungsträger mindestens eine Durchführung
zur Aufnahme des Kontaktstifts aufweist und der Schaltungsträger
im Bereich der Durchführung zur Aufnahme des Kontaktstifts
elektrische Kontaktflächen aufweist, und wobei der Kontaktstift
beim Einstecken in die Durchführung lediglich elastisch
verformt wird. Gemäß Weiterbildungen der Erfindung kann
der Kontaktstift zusätzlich oder anstelle zu einer der
radialen Verdickungen einsteckseitig als Einsteckanschlag eine elektrische
Kontaktfeder aufweisen, die im Wesentlichen kreisausschnitt-förmig
ausgeführt ist und die mit der Außenfläche
des Kreisausschnitts als Anschlagsfläche auf den Schaltungsträger
drückt bzw. an dem Ende, das durch die Durchführung
im Schaltungsträger hindurchgesteckt wird, einen Widerhaken
aufweist, der nach dem Durchstecken des Kontaktstifts durch die
Durchführung ein Zurückrutschen des Kontaktstifts
verhindert.
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Stand der Technik
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In
elektrischen Steuergeräten ist es häufig notwendig,
sogenannte Kontaktstifte in der Leiterplatte oder dem Schaltungssubstrat
zu befestigen, um elektrische Leitungen auf der Leiterplatte oder
auf dem Substrat mit davon abstehenden Kontaktstiften zu verbinden,
beispielsweise um Steckvorrichtungen oder andere elektrische Kontaktierungen
vornehmen zu können. Hierzu werden meist Press-Fit-Pins
oder Einpressstifte verwendet, die unter einem relativ großen
Druck in den Schaltungsträger eingepresst werden, wobei
der Durchmesser des Stifts etwas größer ist als
der Durchmesser der Durchführung im Schaltungsträger
oder im Schaltungssubstrat, so dass der Kontaktstift nach erfolgtem
Einpressen fest im Schaltungsträger oder der Leiterplatte
verstemmt ist.
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Aus
der
DE 103 03 009
A1 ist ein dementsprechendes elektronisches Bauelement
mit mindestens einem Anschlussdraht bekannt, wobei der Anschlussdraht
an einem Ende als Einpresskontakt zum Einpressen in eine Kontaktöffnung
ausgebildet ist.
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Nachteilig
bei der Verwendung derartiger Einpresskontakte ist, dass die mechanische
Belastung, die auf das Schaltungssubstrat oder die Leiterplatte
einwirkt, sehr groß ist, so dass derartige Verfahren für
keramische Schaltungsträger nicht geeignet sind, da keramische
Schaltungsträger sehr spröde sind, wenig Verformbarkeit
aufweisen und bei einer entsprechend großen, mechanischen
Belastung leicht brechen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Kern der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kontaktstift anzugeben,
der geeignet ist, in einem keramischen Schaltungsträger
kontaktsicher und dauerhaft befestigt zu werden, ohne dass hierbei mechanische
Belastungen auf das keramische Schaltungsträgermaterial
ausgeübt werden, die eine Beschädigung bewirken
könnten. Erfindungsgemäß wird dieses
durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen, dass beim Einstecken
des Kontaktstifts in eine Durchführung des keramischen
Schaltungsträgers, das Material des Kontaktstifts lediglich
elastisch verformt wird, jedoch eine plastische Verformung des Kontaktstiftmaterials
vermieden wird. Dies kann erreicht werden, indem die Abmessungen
und/oder die Formgebung der Kontaktzone erfindungsgemäß gestaltet
werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist der Kontaktstift hierbei derart
ausgestaltet, dass dieser zwei radiale Verdickungen aufweist. Unter
radialen Verdickungen wird hierbei verstanden, dass der Kontaktstift
an der Verdickungsstelle mindestens eine kreisförmige Verdickung
aufweist, die so gestaltet ist, dass einer der Kreisdurchmesser
der Verdickung mit der Längsachse des Kontaktstifts zusammenfällt
und der zu diesem Kreisdurchmesser senkrecht stehende Kreisdurchmesser
der Verdickung in radialer Richtung zur Längsachse des
Kontaktstifts ausgerichtet ist und den größten
Durchmesser D aufweist. Weiterhin ist unter radialen Verdickungen
auch das Vorsehen eines Widerhakens und/oder eines Kontaktelements
vorgesehen, das im Kontaktbereich mit dem Kontaktstift nahezu parallel
abzweigt und durch eine Kreisbiegung im Bereich der Kontaktfläche
für den Schaltungsträger im Wesentlichen senkrecht
zur Kontaktstiftachse ausgebogen ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass die radialen Verdickungen an ihrer dicksten
Stelle einen Durchmesser aufweisen, der größer
als der Durchmesser der Durchführung ist und zusätzlich
so bemessen ist, dass die Verdickung des Kontaktstifts durch die Durchführung
mit einer vorbestimmten Kraft hindurchgedrückt werden kann,
ohne dass sich das Material der Verdickung plastisch verformt. Der
Durchmesser der radialen Verdickung an der dicksten Stelle ist hierbei
größer als der Durchmesser der Durchführung,
so dass beim Einpressen dieses Kontaktstifts in die Durchführung
des Schaltungsträgers der Kontaktstift fest im Schaltungsträger
sitzt und nicht ohne Weiteres herausfallen kann. Der Unterschied zwischen
dem Durchmesser der radialen Verdickung und dem Durchmesser der
Durchführung darf hierbei nicht zu groß sein,
da sich ansonsten beim Einpressen des Kontaktstifts in die Durchführung
des Schaltungsträgers das Material des Kontaktstifts plastisch verformen
würde und somit eine mechanische Belastung des Schaltungsträgermaterials
entstände, wodurch der keramische Schaltungsträger
aufgrund seiner porösen Materialeigenschaften brechen oder springen
könnte. Demnach darf der Unterschied der Durchmesser der
radialen Verdickung und der Durchführung nur so groß sein,
dass sich das Material beim Einpressen in die Durchführung
elastisch verformt und damit die mechanische Kraft, die die radiale
Verdickung auf den keramischen Schaltungsträger einwirkt,
nicht zu groß wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass die radialen Verdickungen in einem axialen
Abstand voneinander angeordnet sind, der im Wesentlichen der Dicke
des zu kontaktierenden Schaltungsträgers entspricht oder
nur wenig größer ist. Hierdurch wird erreicht, dass
die radialen Verdickungen nach dem Einpressen des Kontaktstifts
in den Schaltungsträger sowohl am oberen Ende der Durchführung
als auch am unteren Ende der Durchführung angeordnet sind,
wodurch ein Zurückrutschen oder ein Weiterrutschen des
Kontaktstifts in der Durchführung vermieden wird, da die
radialen Verdickungen an den beiden Endseiten der Durchführung
eine derartige Bewegung verhindern.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass die radialen Verdickungen im Wesentlichen
eine kreisförmige Form aufweisen und hierdurch ein satter
Sitz des Kontaktstifts in der Durchführung des Schaltungsträgers
gewährleistet wird.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die beiden radialen Verdickungen als zwei
gegenläufige, S-förmige Kontaktabschnitte ausgebildet
sind. Durch die Ausführung der beiden radialen Verdickungen
als S-förmige Kontaktabschnitte werden von jeder Halbwelle
des S-förmigen Kontaktabschnitts jeweils ein Halbkreis
gebildet, der zusammen mit dem halbkreisförmigen Abschnitt
des zweiten, S-förmigen Kontaktabschnitts einen Kreis bildet,
wobei beide Halbkreise zusammendrückbar sind und ein besonders
flexibler Kontaktstift entsteht, der in der Durchführung
des Schaltungsträgers aufgrund seiner größeren
elastischen Verformbarkeit einen festen und dauerhaften Sitz in
der Durchführung ermöglicht.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass der Kontaktstift auf der Seite, von der
aus der Kontaktstift in die Durchführung eingesteckt wird,
als Einsteckanschlag eine elektrische Kontaktfeder aufweist. Diese
elektrische Kontaktfeder kann im Wesentlichen kreisausschnittförmig
ausgeführt sein und drückt mit der Außenfläche
des Kreisausschnitts als Anschlagsfläche auf den Schaltungsträger.
Ein derartiger Einsteckanschlag kann beispielsweise viertelkreisförmig
gestaltet sein, wobei das eine Ende des Viertelkreisausschnitts
parallel von der Kontaktstiftachse abzweigt und das andere Ende
der Kontaktfeder zur Kontaktstiftachse im Wesentlichen senkrecht
steht und damit eine relativ große Auflagefläche
der Kontaktfeder auf dem Schaltungsträger erreicht wird.
Insbesondere im Fall, dass neben dem Schaltungsträger eine
Kontaktfläche für elektrische Kontaktierungen
vorgesehen ist, wird es mit dieser Ausgestaltung möglich,
dass auch größere Ströme vom Kontaktstift
auf den Schaltungsträger oder in umgekehrter Richtung übertragen
werden können. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die elektrische
Kontaktfeder im eingerasteten Zustand des Kontaktstifts die Kontaktfläche
des Schaltungsträgers im Bereich der Durchführung
elastisch kontaktiert und selbst bei einem nicht exakten Sitz der
radialen Verdickungen in der Durchführung ein weiteres
Hindurchrutschen des Kontaktstifts durch die Durchführung
verhindert wird.
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Vorteilhafter
Weise ist die Kontaktfeder zusätzlich zu den zwei radialen
Verdickungen vorgesehen, so dass durch die elektrische Kontaktfeder
ein zusätzlicher, großflächiger elektrischer
Kontakt hergestellt wird, um größere Ströme
zu tragen oder die Kontaktfeder kann auch alternativ zu einer der
beiden radialen Verdickungen ausgeführt sein, so dass lediglich
die radiale Verdickung durch die Durchführung des Schaltungsträgers
durchgepresst wird und im oberen Bereich des Schaltungsträgers
der Kontaktstift von der Kontaktfeder fixiert wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass der Kontaktstift am Ende, das durch die
Durchführung im Schaltungsträger hindurchgesteckt
wird, einen Widerhaken aufweist, der nach dem Durchstecken des Kontaktstifts
durch die Durchführung ein Zurückrutschen des
Kontaktstifts verhindert. Dieser Widerhaken kann beispielsweise
in einem spitzen Winkel zur Kontaktstiftachse angebracht sein, so
dass der Widerhaken beim Hindurchstecken des Kontaktstifts durch
die Durchführung an den Kontaktstift angedrückt
wird und beim vollständigen Hindurchragen durch die Durchführung
sich vom Kontaktstift abspreizt, so dass das freie Ende des Widerhakens
ein Zurückrutschen des Kontaktstifts durch die Durchführung
verhindert wird, da das freie Ende des Widerhakens sich an der unteren
Seite des Schaltungsträgers abstützt. Vorteilhafter
Weise kann auch auf der Unterseite des Schaltungsträgers
eine Kontaktfläche zur Herstellung eines elektrischen Kontakts
zum Kontaktstift vorgesehen sein, so dass der Widerhaken auch auf der
Unterseite einen elektrischen Kontakt herstellen kann, was die Stromtragfähigkeit
dieser Kontaktanordnung noch weiter verbessert.
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Dieser
Widerhaken kann hierbei zusätzlich zu den beiden radialen
Verdickungen des Kontaktstifts vorgesehen sein, so dass die mechanische
Fixierung des Kontaktstifts im Schaltungsträger weiter verbessert
wird. Weiterhin ist es alternativ auch möglich, dass der
Widerhaken als eine der beiden radialen Verdickungen ausgeführt
ist, so dass die radiale Verdickung, die komplett durch die Durchführung
des Schaltungsträgers hindurchgepresst wird, entfallen kann
und diese radiale Verdickung durch den Widerhaken gebildet wird.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung kann der Kontaktstift
zusätzlich zu den beiden radialen Verdickungen, die beispielsweise
kreisscheibenförmig ausgeführt sind, zusätzlich
eine Kontaktfeder auf der Oberseite des Schaltungsträgers und
einen Widerhaken auf der Unterseite des Schaltungsträger
aufweisen, wodurch eine besonders gute radiale Fixierung des Kontaktstifts
im Schaltungsträger erreicht wird, indem die radialen Verdickungen ein
radiales Spiel des Kontaktstifts verhindern und ein axiales Spiel
des Kontaktstifts in der Durchführung durch die Kontaktfeder,
die als Endanschlag dient und durch den Widerhaken, der zum Verhindern eines
Zurückrutschens des Kontaktstifts dient, vermieden wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es ebenfalls vorgesehen,
dass der Kontaktstift die Kontaktfeder, die als Einsteckanschlag und
elektrischer Kontakt dient und der Widerhaken, der zum Schutz gegen
ein Zurückrutschen des Kontaktstifts aus der Durchführung
dient, als die beiden radialen Verdickungen ausgeführt
sind, so dass diese Ausführungsform ein gewisses radiales
Spiel des Kontaktstifts in der Durchführung aufweisen kann,
jedoch ein axiales Spiel aufgrund der Kontaktfeder und des Widerhakens
in engen Grenzen gehalten wird und somit eine elastische Kontaktierung
des Kontaktstifts mit dem Schaltungsträger dauerhaft gewährleistet
werden kann.
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Weitere
Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen
erläutert. Es zeigen
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1a eine
dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform des Kontaktstifts
und der Durchführung des Schaltungsträgers,
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1b eine
Schnittdarstellung des Kontaktstifts gemäß 1a im
eingepressten Zustand,
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2a eine
Seitenansicht einer Ausführungsform, bei der die radialen
Verdickungen als zwei gegenläufige, S-förmige
Kontaktabschnitte ausgebildet sind,
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2b eine
dreidimensionale Darstellung der Ausführungsform gemäß 2a,
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2c eine
Schnittdarstellung des Kontaktstifts gemäß 2a und 2b im
eingepressten Zustand,
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3a eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kontaktstifts,
der zusätzlich eine Kontaktfeder aufweist,
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3b eine
dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen
Kontaktstifts mit Kontaktfeder,
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3c eine
Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts
mit Kontaktfeder im eingepressten Zustand,
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4a eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kontaktstifts, bei dem die beiden radialen Verdickungen als elektrische
Kontaktfeder und als Widerhaken ausgeführt sind,
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4b eine
dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäßen
Kontaktstifts gemäß 4a und
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4c eine
Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts
gemäß 4a und 4b im
eingepressten Zustand.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1a ist
ein Schaltungsträger 1 dargestellt, der insbesondere
aus einem porösen Werkstoff hergestellt wurde, beispielsweise
aus einem keramischen Material. Zur Herstellung von elektrischen
Verbindungen zwischen dem Schaltungsträger 1 und weiteren
Komponenten werden üblicherweise Kontaktstifte in den Schaltungsträger 1 eingepresst.
Ein derartiger Kontaktstift 4 ist ebenfalls in 1a dargestellt,
der über zwei radiale Verdickungen 5, 6 verfügt, wobei
der Kontaktstift 4 in eine Durchführung 2 des elektrischen
Schaltungsträgers 1 eingesteckt wird. Die Durchführung 2 auf
dem elektrischen Schaltungsträger 1 weist hierbei
einen Durchmesser l auf, sowie eine elektrische Kontaktfläche 3,
die mit dem Rand der Durchführung 2 begrenzt ist.
Der Kontaktstift 4, der in die Durchführung 2 eingepresst
wird, weist zwei radiale Verdickungen 5, 6 auf,
wobei jede dieser Verdickungen 5, 6 einen maximalen
Durchmesser D hat. Die radialen Verdickungen 5, 6 können hierbei,
wie dargestellt, kreisscheibenförmig ausgeführt
sein, wobei die Kreisscheibe so orientiert ist, dass ein Durchmesser
des Kreisscheibe mit der Längsachse des Kontaktstifts 4 zusammenfällt
und der zu diesem Durchmesser senkrecht stehende Durchmesser der
Kreisscheibe radial zur Längsachse des Kontaktstifts 4 ausgerichtet
ist und den maximalen Durchmesser D der radialen Verdickung bildet.
Der maximale Durchmesser D der radialen Verdickungen 5, 6 ist
hierbei so dimensioniert, dass dieser geringfügig größer
als der Durchmesser l der Durchführung 2 ist,
so dass beim Einpressen des Kontaktstifts 4 in den keramischen
Schaltungsträger 1 das Material der radialen Verdickungen 5, 6 elastisch
verformt wird und sich der Kontaktstift 4 dauerhaft in
der Durchführung 2 verankert. Der Abstand h der
beiden radialen Verdickungen 5, 6 ist hierbei
so bemessen, dass dieser in etwa der Dicke d des Schaltungsträgers 1 entspricht,
wobei der axiale Abstand h geringfügig größer
sein kann als die Dicke d des Schaltungsträgers 1,
so dass im eingepressten Zustand die beiden dicksten Stellen der
radialen Verdickungen 5, 6 geringfügig
außerhalb der Flächen des Schaltungsträgers 1 liegen.
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In 1b ist
eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, wobei wiederum der Schaltungsträger 1 mit
der Durchführung 2 dargestellt ist. Auf der Oberseite
des elektrischen Schaltungsträgers 1 ist eine
elektrische Kontaktfläche 3 vorgesehen, mittels
der der Kontaktstift 4 eine elektrische Verbindung bildet.
Der Kontaktstift 4 wurde hierbei durch die Durchführung 2 hindurchgepresst,
so dass die untere radiale Verdickung 6 mit ihrer breitesten
Stelle an der unteren Austrittsöffnung der Durchführung 2 halb
herausragt, jedoch die obere radiale Verdickung 5 auf der
Oberseite des Schaltungsträgers ebenfalls noch halb herausragt.
Durch die Dimensionierung des maximalen Durchmessers D der radialen
Verdickungen 5, 6, die nur leicht größer
sind als der Durchmesser l der Durchführung 2, verformt
sich das Material der radialen Verdickung 6 lediglich elastisch,
so dass der Kontaktstift 4 sich in der Durchführung 2 verstemmt
und hierbei lediglich eine geringe mechanische Belastung auf das
poröse und zerbrechliche Material des Schaltungsträgers 1 einwirkt.
Durch das Verstemmen der radialen Verdickungen 5, 6 in
den Randbereichen der Durchführung 2 wird weiterhin
eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der Kontaktfläche 3 gewährleistet,
die gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung auch
in die Durchführung 2 hineinragen kann.
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In 2a ist
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, wobei der Kontaktstift 4 in diesem
Fall zwei radiale Verdickungen 5, 6 aufweist,
die aus zwei gegenläufigen, S-förmigen Wellen 7, 8 bestehen.
Hierbei wird der Kontaktstift 4 entlang seiner Längsachse
geteilt und wellenförmig ausgeformt, so dass die erste
radiale Verdickung 5 durch die ersten beiden Halbwellen
der Teile 7 und 8 gebildet wird und die zweite
radiale Verdickung 6 durch die beiden zweiten Halbwellen
der S-förmigen Wellen 7, 8 gebildet wird.
Hierdurch entstehen zwei radiale Verdickungen 5, 6,
die gegeneinander federnd ausgeführt sind und somit einen
besonders großen elastischen Verformungsbereich aufweisen,
um in die Durchführung 2 eines Schaltungsträgers 1 eingepresst
zu werden. Hierbei sind die beiden S-förmigen, gegenläufigen
Wellenabschnitte 7 und 8 so geformt, dass diese
an den beiden dicksten Stellen wiederum den Durchmesser D aufweisen,
der auf den Durchmesser l der Durchführung 2 angepasst
ist. Weiterhin sind die beiden wellenförmigen Abschnitte 7, 8 des
Kontaktstifts 4 so gebogen, dass die beiden dicksten Stellen
der radialen Verdickungen 5, 6 einen Abstand h
aufweisen, der ebenfalls auf die Dicke d des Schaltungsträgers 1 angepasst
wurde.
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In 2b ist
eine dreidimensionale Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß 2a dargestellt,
wobei wiederum die beiden gegenläufigen, S-förmigen
Wellenabschnitte 7 und 8 dargestellt sind, die
oberhalb der beiden radialen Verdickungen 5, 6,
sowie unterhalb der beiden radialen Verdickungen 5, 6 einstückig
als Kontaktstift 4 weitergeführt werden. Im Kreuzungsbereich
der beiden wellenförmigen Abschnitte 7, 8 sind
die beiden Teile nicht miteinander verbunden, so dass beide radialen Verdickungen
in radialer Richtung elastisch zusammenfedern und der Kontaktstift 4 in
eine Durchführung 2 einer elektrischen Schaltung 1 eingedrückt werden
kann.
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Alternativ
zur Ausführung mit gegenläufigen, S-förmigen
Wellenabschnitten 7, 8 die oberhalb der beiden
radialen Verdickungen 5, 6, sowie unterhalb der
beiden radialen Verdickungen 5, 6 einstückig
als Kontaktstift 4 weitergeführt werden ist es
möglich, den Kontaktstift 4 so auszuführen,
dass unterhalb der beiden radialen Verdickungen 5, 6 die
gegenläufigen, S-förmigen Wellenabschnitten 7, 8 des
Kontaktstifts 4 zweistückig weitergeführt
werden, wodurch beim und nach dem Einpressen des Kontaktstifts 4 in
die Durchführung 2 die beiden unteren Enden des
Kontaktstifts 4 transversal ausgelenkt werden und somit besonders
geringe Federkräfte erzielt werden können, die
auf den Schaltungsträger 7,8 einwirken.
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Ein
derartiger eingebauter Zustand ist in 2c dargestellt,
wobei auch hier wiederum der Schaltungsträger 1 mit
der Durchführung 2 dargestellt ist, wobei auf
der Oberseite des Schaltungsträgers 2 eine elektrische
Kontaktfläche 3 dargestellt ist, die in die Durchführung 2 fortgesetzt
ist. Der Schaltungsträger 1 weist hierbei eine
Dicke d auf, sowie eine Durchführung 2 mit dem
Durchmesser l, in die die Kontaktfeder 4 eingedrückt
wurde. Hierbei federn die beiden radialen Verdickungen 5, 6 beim
Einpressen zusammen, indem sich die beiden wellenförmigen
Abschnitte 7, 8 in ihrer Länge ausdehnen
und im eingepressten Zustand in radialer Richtung in der Durchführung 2 verstemmen.
Hierbei ist die Kraft, die von den beiden S-förmigen Wellenabschnitten
auf den Rand der Durchführung 2 des Schaltungsträgers 1 aufgebracht
wird, so bemessen, dass eine mechanische Schädigung des
porösen Schaltungsträgermaterials 1 vermieden
wird, jedoch ein Herausrutschen des Kontaktstifts 4 aus
der Durchführung 2 vermieden wird. Dieses wird
erreicht, indem der Kontaktstift 4 mittels seiner Verdickungsbereiche 5, 6 lediglich
eine elastische Verformung erfährt, jedoch eine plastische
Verformung des Materials unterbleibt.
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In 3a ist
eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Ausführungsform gemäß der 2a bis 2c dargestellt.
Zu erkennen ist der Kontaktstift 4, der im Bereich seiner
Einpresszone wiederum zwei gegenläufige, S-förmige
Wellen 7, 8 aufweist, die in ihrem Durchmesser
D elastisch federnd sind. Zusätzlich ist in 3a eine
Kontaktfeder 9 angebracht, die gleichzeitig als Einsteckanschlag für
den Kontaktstift 4 wirkt. Dieses Kontaktelement 9 ist
hierbei im Wesentlichen viertelkreisförmig ausgeführt,
so dass beim Einpressen des Kontaktstifts 4 in die Durchführung 2 des
Schaltungsträgers 1 die Außenfläche
der Kontaktfeder 9 mit dem Bereich, der zur Kontaktstiftachse
in etwa senkrecht steht, auf der Oberseite des Schaltungsträgers 1 aufliegt
und die Kontaktfläche 3 berührt, so dass
zum einen ein zu tiefes Einpressen des Kontaktstifts 4 in
die Durchführung 2 vermieden wird und zum anderen
ein großer Kontaktbereich der Kontaktfeder 9 auf
der Kontaktfläche 3 hergestellt wird, was die
Stromtragfähigkeit dieses Kontaktstifts 4 bedeutend
erhöht.
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In 3b ist
die Ausführungsform gemäß 3a als
dreidimensionale Ansicht dargestellt, wobei diese im Wesentlichen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 2b entspricht,
und um den Einsteckanschlag 9, der als elektrische Kontaktfeder
wirken kann, erweitert wurde.
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In 3c ist
ein Schnittmodell des eingepressten Kontaktstifts 4 gemäß 3a dargestellt, wobei
wiederum die Leiterplatte 1 mit der Durchführung 2 dargestellt
ist, die eine Leiterplattendicke d aufweist. Auf der Oberseite der
Leiterplatte 1 ist wiederum die Kontaktfläche 3,
die beispielsweise als Metallisierungsschicht ausgeführt
sein kann, gezeigt, auf der im eingepressten Zustand des Kontaktstifts 4 der
Einsteckanschlag 9 anliegt und mit einer gewissen Federkraft
auf die Kontaktfläche 3 aufdrückt und somit
eine sichere elektrische Kontaktierung herstellt. Die Verstemmung
der beiden gegenläufigen, S-förmigen Kontaktzonen 7, 8 in
der Durchführung 2 entspricht im Wesentlichen
der Darstellung in 2c.
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In 4a ist
eine Seitenansicht einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt,
bei der wiederum der Kontaktstift 4 dargestellt ist, der
eine elektrische Kontaktfeder 9 aufweist, die den Ausführungen
in 3 entspricht. Abweichend von den
Ausführungen gemäß 3 ist
die obere radiale Verdickung 5 lediglich als Kontaktfeder 9 ausgestaltet
und die untere radiale Verdickung 6 ist als Widerhaken 10 ausgestaltet.
Der Widerhaken 10 ist hierbei so gestaltet, dass dieser
einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Kontaktstifts 4 bildet
und beim Eindrücken des Kontaktstifts 4 parallel
zur Kontaktstiftachse verformt wird und beim Hindurchragen durch
die Durchführung 2 des Schaltungsträgers 1 sich
in seine ursprüngliche Form aufspreizt, so dass ein Zurückziehen
des Kontaktstifts 4 durch die Durchführung 2 verhindert
wird. In den Ausführungsformen gemäß 1 bis 3 war
der Abstand h der beiden radialen Verdickungen 5, 6 so
dimensioniert, dass dieser etwas größer war als
die Dicke d der Leiterplatte 1, ist. Im Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist der
axiale Abstand k der beiden radialen Verdickungen 9, 10 abweichend
etwas kleiner dimensioniert, als die Dicke d der Leiterplatte 1,
um eine sichere und zuverlässige Kontaktierung gewährleisten
zu können. In 4b ist eine dreidimensionale
Darstellung des Kontaktstifts 4 gemäß 4a dargestellt,
wobei der Federkontakt 9 und der Widerhaken 10 als
Blechbiegeteil ausgeführt sein können. In 4c ist
der Kontaktstift 4 wiederum in der Durchführung 2 des
Schaltungsträgers 1, der insbesondere ein Keramikschaltungsträger
ist, befestigt, wobei zum Einpressen der Kontaktstift 4 gegen
den Federdruck der Kontaktfeder 9 durch die Durchführung 2 hindurchgedrückt wird,
bis der Widerhaken 10 vollständig durch die Durchführung
hindurchgetreten ist, so dass sich dieser aufspreizen kann. Wird
nach dem Aufspreizen des Widerhakens 10 der Kontaktstift 4 losgelassen, so
wird der Kontaktstift 4 durch die Federkraft der Kontaktfeder 9 zurückgezogen,
bis der Kontaktstift 4 in axialer Richtung fixiert ist,
indem sich ein Kräftegleichgewicht in axialer Richtung
des Kontaktstifts 4 einstellt, wobei einerseits die Federkraft
der Kontaktfeder 9 den Kontaktstift 4 nach oben
drückt und andererseits durch den Widerhaken 10,
der ebenfalls federelastische Eigenschaften aufweist, entlang seiner
axialen Richtung nach unten gezogen wird. Um dieses Kräftegleichgewicht
einzustellen ist es notwendig, den Abstand k zwischen der oberen
radialen Verdickung 5, die als Kontaktfeder 9 ausgeführt
ist und der unteren radialen Verdickung 6, die als Widerhaken 10 ausgeführt
ist, kleiner zu dimensionieren, als die Dicke d der Leiterplatte 1,
da ansonsten der Kontaktstift 4 ein zu großen
axiales Spiel hat und eine elektrische Kontaktierung der Kontaktfläche 3 bzw. der
Kontaktfläche 11 nicht gewährleistet
werden kann.
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Gemäß der
beschriebenen Ausführungsform nach 4 ergibt
sich als weiterer Vorteil, dass sowohl eine Kontaktfläche
auf der Oberseite, als auch eine Kontaktfläche auf der
Unterseite eine elektrische Verbindung mit dem Kontaktstift 4 hergestellt werden
kann, wodurch die Stromtragfähigkeit dieser Verbindungstechnik
weiter erhöht werden kann. Nachteilig beim Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist jedoch,
dass der Kontaktstift 4 in der Durchführung 2 ein
radiales Spiel aufweist, das gemäß der Ausführungsformen
nach 1 bis 3 nicht
möglich ist. Aus diesem Grund ist es ebenfalls im Rahmen
der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Ausführungsformen
mit kreisscheibenförmigen Verdickungen, wie in 1 dargestellt, oder mit gegenläufigen
S-förmigen Wellenabschnitten 7, 8 gemäß 2 und 3 mit
der Ausführungsform gemäß 4 zu kombinieren, wobei zusätzlich
zu den beiden radialen Verdickungen 5, 6 bzw. 7, 8 eine
Kontaktfeder 9 und ein Widerhaken 10 vorgesehen
sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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