DE19706153A1

DE19706153A1 - Federkontakt

Info

Publication number: DE19706153A1
Application number: DE19706153A
Authority: DE
Inventors: Juergen Sczesny; Olaf Pentzek; Norbert Doerhoff
Original assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 1998-08-20

Description

Die Erfindung betrifft ein periphäres Kontaktelement für den elektrischen Anschluß insbesondere von gedruckten Schaltungen an weiterführende Netzwerke und an Leitungen, durch das Löt- und Steckverbindungen ersetzt bzw. vereinfacht werden sollen.

Die Schnittstellen einer elektronischen Schaltung zu externen Komponenten werden in aller Regel dadurch gebildet, daß Leiter bahnen oder leitende Flächen auf der Platine in Teilen von Steck verbindungen enden oder mit Leiterdrähten verlötet sind oder mit Kontaktfedern gepaart werden.

Die Verwendung von federnden Kontakten ist ein für viele Anwendungsfälle günstiges Prinzip, da es z. B. den Zusammenbau mit anderen elektrischen oder mit mechanischen Komponenten vereinfachen kann und oft kostengünstiger als Steck- oder Lötverbindungen ist. Als Material für die federnde Kontaktierung sind Metalle und auch elektrisch leitfähige Kunststoffe bekannt. Dabei ist festzustellen, daß bei Ausbildung von federnden Kontaktelementen aus Kunststoff vielfach versucht wird, die bei metallischen Federelementen üblichen Konstruktionsprinzipe anzuwenden. Der Übertragung dieser Prinzipe sind jedoch technologische Grenzen gesetzt, und sei es nur das Problem der notwendigen andersartigen Verbindungstechniken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein universelles Verbindungsteil aus einem elektrisch leitenden, elastischen Kunststoff vorzugsweise unlösbar auf einem mit Leiterbahnen versehenen Trägermaterial zu Positionieren, so daß das Verbindungsteil als Schnittstelle zur leitenden Anbindung von externen Bauelementen und Netzwerken geeignet ist, mit deren Leiterbahnen oder Anschlüssen eine Verbindung vorzugsweise durch flächiges Anpressen hergestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsvarianten und -details.

Der erfindungsgemäße Federkontakt wird praktisch wie ein Schaltungs-Bauelement gehandhabt, unabhängig davon,

- ob er nur aus einem elastischen Formteil besteht, das in eine durchmetallisierte Bohrung eines Leiterbahnträgers, z. B. einer Leiterplatte, gedrückt wird, oder
- ob eine aufzulötende oder auf zucrimpende Hülse aus Metall ein elastisches Formteil umschließt oder
- ob ein Draht- oder dünnes Bandmaterial ein elastisches Formteil umschließt oder durchdringt und die Endabschnitte des Draht- oder Bandmaterials z. B. durch Löten mit Leiterbahnen auf dem Träger material verbunden werden.

Dieser Baustein kann gleichermaßen als SMD-Teil (für Oberflächen bestückung und Reflow-Lötung) wie auch für herkömmliche bedrahtete Technik ausgebildet werden.

Das Charakteristikum der Erfindung besteht darin, daß ein einfaches, in beliebiger Form kostengünstig herzustellendes federndes Teil aus einem elektrisch leitenden Kunststoff auf einer leitenden Fläche oder Leiterbahn positioniert und gehalten, d. h. einseitig befestigt wird und daß durch Andrücken eines Gegen kontakts beliebiger Form bzw. Fläche eine leitende Verbindung mit externen Komponenten herstellbar ist.

Das Prinzip bietet die Möglichkeit, einzelne separate und auch Reihenanordnungen von lösbaren, aber dauerbeständigen, nicht durch Korrosion oder nachlassende Federkräfte gefährdeten Verbindungen mit vergleichsweise geringem Aufwand herzustellen.

Das Kunststoff-Teil ist auswechselbar. Man kann also nachträglich geänderte Kontaktierungsbedingungen berücksichtigen, Maßtoleranzen ausgleichen sowie beschädigte oder Formteile aus gealtertem Material durch neue ersetzen.

Der erfindungsgemäße Federkontakt ist für alle bekannten planen Leiterplatten-Ausführungen, für Schaltungsträger in 3D-Technik (MID, moulded interconnected device) und darüber hinaus für elektrische Kontakte bei beliebigen Konstruktions- und Verbindungs- und Bauelementen unterschiedlichster Gestaltung anwendbar.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 Metallhülse mit elastischem Formteil

Fig. 2 Leiterbahnträger mit Bohrung oder Sackloch und elastischem Formteil

Fig. 3 Federkontakt mit Draht oder Band als metallische Halterung

Fig. 4 Maßnahmen zur Erhöhung der mechanischen Elastizität des Formteils im Kontaktierungsbereich.

Die in Fig. 1 bis 4 in schematischer Darstellung gezeigten Varianten sprechen für sich; es wird verdeutlicht, daß bei dem erfindungsgemäßen Federkontakt in jedem Fall eine metallische Komponente den mechanischen und elektrischen Mittler zwischen dem Leiterbahnträger und dem Formteil aus Kunststoff darstellt. Die metallische Komponente ist vorzugsweise unlösbar durch Stoff- oder Formschluß mit dem Leiterbahnträger verbunden, oder sie ist in den mechanischen und Leitungsaufbau des Trägermaterials integriert. Sie bildet die Aufnahme für das Kunststoff-Formteil, und die Arretierung des elastischen Formteils in dem Metallelement erfolgt vorzugsweise durch Formschluß.

Die metallische Komponente kann z. B. als Hülse 3, Bügel 4 oder als schellenartiges Teil 5 ausgebildet sein, oder man wählt eine durchmetallisierte Bohrung 6 in einer Leiterplatte 1 oder ein Sackloch 7 in einer in MID-Technik mit Leiterbahnen versehenen Innenwandung eines Schaltungsgehäuses 2, wobei auch hier eine Randmetallisierung die Verbindung zu einer Leiterbahn herstellt. Eine Alternative speziell zur Variante mit durchmetallisierter Bohrung stellt ein seitlicher Schlitz in Platinenrand dar; der Schlitz sollte sich - zur besseren Halterung eines vom Rand aus eingeschobenen Formteils - zum Rand hin in seiner Breite etwas verjüngen.

Das Formteil aus dem elastischen leitfähigen Kunststoff ist bei den hier gezeigten Bespielen u. a. als einfacher Zylinder-Ab schnitt 8, als zylindrisches Teil 9 mit einer Einschnürung 9.1, als tonnenartiger Körper 10 mit Flansch 10.1 und als Schlauchabschnitt 11 dargestellt.

Bei Anwendung der Tönnchenvariante sollte der Durchmesser des Formteils 10 in seinem bauchigen Bereich etwas größer als der Durchmesser des Sacklochs 7 sein.

Bei der Variante mit dem schlauchartigen Formteil kann man, wie aus Fig. 4a zu erkennen, durch geeignete Wahl der Schlauch durchmesser die Federungswirkung und den Federungsweg beeinflussen. Dem gleichen Zweck dient die Profilierung 12 der Oberfläche des Formteils in Fig. 4b.

Ein für die zuletzt als Aufnahme erwähnte Variante mit dem seitlichen Schlitz in der Platine geeignetes Formteil sollte mit einer Nut ähnlich der Einschnürung 9.1 im Zylinder 9 versehen sein.

Claims

1. Federkontakt für den elektrischen Anschluß gedruckter Schaltungen an Leitungen und weiterführende Netzwerke mit den folgenden Merkmalen:

- der Federkontakt besteht aus einer metallischen Komponente (3, 4, 5, 6.1, 7.1) und einem gummielastischen Formteil (8, 9, 10, 11) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff und stellt eine durchgängige leitende Verbindung mit vorbestimm barem elektrischem und HF-Widerstand dar,
- die metallische Komponente ist als Randmetallisierung (6.1, 7.1) eines Durchgangs (6, 7) im Leiterbahnträger (1, 2) in die Leiterstruktur der gedruckten Schaltung integriert oder wird aufgelötet (3, 4, 5) und bildet die Aufnahme und Halterung des elastischen Formteils (8, 9, 10, 11), vorzugsweise durch Formschluß,
- das elastische leitende Formteil erhält eine Federungs wirkung durch Wahl eines geeigneten Elastomers und durch konstruktive Maßnahmen, vorzugsweise eine geeignete Querschnittsausbildung (11.1, 12).

2. Federkontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung der metallischen Komponente in Gestalt einer Hülse (3) mit rundem, eckigem oder schlitzartigem Querschnitt, eines Bügels (4) oder einer Schelle (5).

3. Federkontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung der metallischen Komponente als durchmetallisierte Bohrung (6, 6.1) in der Leiterplatte (1) oder als Sackloch (7) mit Randmetallisierung (7.1) in einem Schaltungsgehäuse (2), dessen Innenfläche mit einer Leiterstruktur versehen ist.

4. Federkontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung der metallischen Komponente und des elastischen Formteils als ein Komplettteil, das vor dem Auflöten zusammen gefügt wird, wobei vorzugsweise eine unlösbare Verbindung zwischen der elastischen Komponente und dem Leiterbahnträger hergestellt wird.

5. Federkontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung des elastischen Formteils als nachträglich in die metallische Komponente, vorzugsweise lösbar, einzufügendes Teil.

6. Federkontakt nach Anspruch 1, 3 und 4, gekennzeichnet durch Ausführung des elastischen Formteils derart, daß die Mittel am Formteil zur Halterung in oder an der metallischen Komponente einheitlich ausgebildet sind, der Kontaktierungsbereich jedoch unterschiedlich ausgebildet werden kann und dementsprechend für die Paarung mit verschiedenartigen flächigen Ausbildungen und Gegenkontakten wählbar ist.