DE102008002558A1

DE102008002558A1 - Kontaktstift für eine elektronische Schaltung

Info

Publication number: DE102008002558A1
Application number: DE102008002558A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gradtke; Walter Roethlingshoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-12-24
Also published as: JP5175392B2; EP2291887A1; WO2009153083A1; US20110203841A1; JP2011524619A

Abstract

Die 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.

Description

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.
Stand der Technik
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.
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.
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.
Offenbarung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
1a eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform des Kontaktstifts und der Durchführung des Schaltungsträgers,
1b eine Schnittdarstellung des Kontaktstifts gemäß 1a im eingepressten Zustand,
2a eine Seitenansicht einer Ausführungsform, bei der die radialen Verdickungen als zwei gegenläufige, S-förmige Kontaktabschnitte ausgebildet sind,
2b eine dreidimensionale Darstellung der Ausführungsform gemäß 2a,
2c eine Schnittdarstellung des Kontaktstifts gemäß 2a und 2b im eingepressten Zustand,
3a eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kontaktstifts, der zusätzlich eine Kontaktfeder aufweist,
3b eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Kontaktstifts mit Kontaktfeder,
3c eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts mit Kontaktfeder im eingepressten Zustand,
4a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktstifts, bei dem die beiden radialen Verdickungen als elektrische Kontaktfeder und als Widerhaken ausgeführt sind,
4b eine dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts gemäß 4a und
4c eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts gemäß 4a und 4b im eingepressten Zustand.
Ausführungsformen der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10303009 A1 [0003]

Claims

Kontaktstift (4) für eine elektronische Schaltung, die mindestens einen keramischen Schaltungsträger (1) aufweist, wobei der Schaltungsträger (1) mindestens eine Durchführung (2) zur Aufnahme des Kontaktstifts (4) aufweist und der Schaltungsträger (1) im Bereich der Durchführung (2) zur Aufnahme des Kontaktstifts (4) mindestens eine elektrische Kontaktfläche (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (4) beim Einstecken in die Durchführung (2) lediglich elastisch verformt wird.
Kontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (4) zwei radiale Verdickungen (5, 6, 7, 8) aufweist.
Kontaktstift nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) an ihrer dicksten Stelle einen Durchmesser (D) aufweisen, der größer als der Durchmesser (l) der Durchführung (2) ist und zusätzlich so bemessen ist, dass die Verdickung (5, 6, 7, 8) des Kontaktstifts (4) durch die Durchführung (2) mit einer vorbestimmten Kraft hindurchgedrückt werden kann, ohne dass sich das Material der Verdickung (5, 6, 7, 8) plastisch verformt.
Kontaktstift nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) in einem axialem Abstand (h) voneinander angeordnet sind, der im Wesentlichen der Dicke (d) des zu kontaktierenden Schaltungsträgers (1) entspricht.
Kontaktstift nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) im Wesentlich eine kreisscheibenförmige Form aufweisen.
Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) als zwei gegenläufige, S-förmige Kontaktabschnitte ausgebildet sind.
Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (4) auf der Seite, von der aus der Kontaktstift (4) in die Durchführung (2) eingesteckt wird, als Einsteckanschlag eine elektrische Kontaktfeder (4) aufweist die im Wesentlichen Kreisausschnitt-förmig ausgeführt ist und die mit der Außenfläche des Kreisausschnitts als Anschlagsfläche auf den Schaltungsträger (1) drückt.
Kontaktstift nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktfeder (9) im eingerasteten Zustand des Kontaktstifts (4) die Kontaktfläche (3) des Schaltungsträgers (1) im Bereich der Durchführung (2) elastisch kontaktiert.
Kontaktstift nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (9) zusätzlich zu den zwei radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) vorgesehen ist.
Kontaktstift nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (9) als eine der beiden radialen Verdickungen (5, 7) ausgeführt ist.
Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (4) an dem Ende, das durch die Durchführung (2) im Schaltungsträger (1) hindurchgesteckt wird, einen Widerhaken (10) aufweist, der nach dem Durchstecken des Kontaktstifts (4) durch die Durchführung (2) ein Zurückrutschen des Kontaktstifts (4) verhindert.
Kontaktstift nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerhaken (10) zusätzlich zu den zwei radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) vorgesehen ist.
Kontaktstift nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerhaken (10) als eine der beiden radialen Verdickungen (5, 7) ausgeführt ist.
Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (4) die Kontaktfeder (9) und den Widerhaken (10) zusätzlich zu den beiden radialen Verdickungen (5, 6, 7, 8) aufweist.
Kontaktstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste der radialen Verdickungen (5, 7) als Kontaktfeder (9) ausgeführt ist und die zweite der radialen Verdickungen (6, 8) als Widerhaken (10) ausgeführt ist.