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Elektrische Verbindereinheit und damit verwendbarer
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Kontaktgliedaufbau Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Verbindereinheit und einen damit verwendbaren Kontaktgliedaufbau, insbesondere zum
Verbinden von leiterbahnen auf zwei voneinander beabstandeten, im wesentlichen ebenen
und parallelen Substraten.
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Solche Verbindereinheiten werden für die Befestigung von elektronische
Bauteile und zugehörige Schaltkreise z, B, auf gedruckten Leiterplatten tragenden
Substraten sowie zum Herstellen von Anschlüssen zwischen zwei gedruckten Leiterplatten
verwendet.
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Häufig müssen diese Verbindereinheiten sehr klein sein; um z. B, Anschlüsse
zwischen Leiterbahnen auf einer Platte
herzustellen, müssen sie
einen Mittenlinienabstand von 1,15 mm haben; es besteht daher ein Bedarf für eine
Verbindereinheit mit einfachem Aufbau, die leicht herstellbar ist und trotzdem eine
ausreichend hohe Kontaktkraft zwischen den Gliedern des Verbinders und den kontaktierten
Leiterbahnen auf den Substraten ausübt.
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Die elektrische Verbindereinheit nach der Erfindung zum Verbinden
von Leiterbahnen auf zwei voneinander beabstandeten, im wesentlichen ebenen und
parallelen Substraten, mit einem isolierenden Grundkörper, der eine Vielzahl Kontaktglieder
trägt, deren jedes zwei Kontaktpunkte zum jeweiligen Kontaktieren der Leiterbahnen
auf den beiden Substraten bildet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktglieder
Teil eines Kontaktaufbaus sind, der aus einer Vielzahl einzelner metallischer Kontaktfedern
besteht, die mit Abstand voneinander auf einer gemeinsamen Folie aus Isolierstoff
angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel Xber diese erstrecken, wobei Randabschnitte
der Folie an den Enden der Kontaktglieder am GrundkHrper so gesichert sind, daß
die Folie sich im wesentlichen um 1800 wulst und die Kontaktglieder auf.ihrer Außenfläche
liegen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht der elektrischen
Verbindereinheit nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch
den Verbinder nach Fig. 1 in zusammengebautem Zustand; Fig. 3 einen Querschnitt
durch einen Teil einer anderen Ausbildung des Verbinders nach Fig. 1; Fig. 4 eine
Perspektivansicht eines Teils eines Kontaktgliedaufbaus, der im Verbinder nach den
Fig. 1 und 3 verwendet wird; Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht einer
anderen Ausführungsform des Verbinders, wobei Teile weggebrochen sind; Fig. 6 einen
Querschnitt durch den Verbinder nach Fig. 5 in zusammengebautem Zustand; Fig. 7
eine Draufsicht-auf einen Teil des Kontaktgliedaufbaus, der in dem Verbinder nach
Fig. 5 verwendet wird, bevor er in seine Arbeitslage gebogen wird; Fig. 8 eine Perspektivansicht
einer dritten Ausführungsform des Verbinders nach der Erfindung; Fig. 9 einen Querschnitt
durch den Verbinder nach Fig. 8;
Fig. 10 eine der Fig. 9 ähnliche
Ansicht, wobei jedoch der Verbinder in der Arbeitsstellung gezeigt ist; und Fig.
11 eine Draufsicht auf einen Teil des Kontaktgliedaufbaus des Verbinders nach den
Fig.
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8-10 vor dem Biegen in die Arbeitsstellung.
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Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt die Verbindereinheit ein erstes viereckiges
Rahmenglied 1 aus Isolierstoff, das so geformt ist, daß es in einem zweiten Rahmenglied
2 aus Isolierstoff aufnehmbar ist, das seinerseits an den Ecken mit Löchern 3 ausgebildet
ist, so daß es an einem Substrat 4, z. 13. einer gedruckten Leiterplatte, durch
Bolzen 5 im Substrat und damit zusammenwirkende Muttern 6 sicherbar ist. Ferner
weist das erste Rahmenlied 1 Löcher 7 auf, die auf dem Substrat 4 angeordnete Stifte
8 aufnehmen, so daß das erste Rahmenglied 1 genau auf dem Substrat 4 positionierbar
ist.
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Auf jeder Seite des ersten Rahmenglieds 1 ist eine Kontaktleiste bzw.
ein Kontaktaufbau 9 befestigt, die noch erläutert wird (in Fig. 1 ist nur eine davon
gezeigt).
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Das erste Rahmenglied 1 ist ferner zur Aufnahme eines zweiten Substrats
10 ausgebildet, das z. B. eine Isolierplatte mit integrierten elektronischen Schaltungen
und Bauteilen ist, wobei ein Randabschnitt 11 des Substrats 10 sich über die Kontaktleisten
9 erstreckt.
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Das erste und das zweite Rahmenglied 1 und 2 und die Substrate 4 und
1 werden in ihrem zusammengebauten Zustand durch einen Spannrahmen 12 gehalten,
der an seinen Ecken mit Löchern 13 zur Aufnahme der Bolzen 5 und mit nach unten
ragenden Randabschnitten 14, die in Nuten 15 im zweiten Rahmenglied 2. aufnehmbar
sind, ausgebildet ist.
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Wenn also die Bolzen 5 auf dem Substrat 4 die Löcher 3 im zweiten
Rahmenglied sowie die Löcher 13 im Spannrahmen 12 durchsetzen, wobei das erste Rahmenglied
1 die Kontaktleisten 9 trägt und das Substrat 10 im zweiten Rahmenglied 2 angeordnet
ist, sind die Verbindereinheit und die Substrate mittels der Muttern 6 auf den Bolzen
5 sicher zusammenbaubar (vgl. Fig. 2).
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Nach Fig. 2 kontaktieren nach dem Zusammenbau der Teile der Verbindereinheit
die Kontaktleisten 9 das Substrat 4 und die Randabschnitte 11 des Substrats 10 und
stellen somit elektrische Anschlüsse zwischen Kontaktflächen (nicht gezeigt) auf
den Substraten 4 und 10 her, so daß erwünschte Anschlüsse zwischen Bauteilen auf
den Snbstraten 4 nd 10 gebildet werden.
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Bei der -weiten Allsführungsform des Verbinders nach Fir. 3 sind die
Kontaktleisten 9 an den nach innen gewandten Flächen des ersten Rahmenglieds 1 angeordnet,
und das erste Rahmenglied 1 sitzt satt anliegend im zweiten Rahmenglied 2 und hat
einen Umfangsflansch 16, der in einer Nut 17 einer nach unten (zum Substrat 4) gewandten
Fläche des zweiten Rahmenglieds 2 aufgenommen ist, so daß das erste flahmenglied
und damit die Kontaktleisten 9 in
der erwünschten Weise auf dem
Substrat 4 positioniert sind. J3ei dieser Ausführungsform entfallen somit die Stifte
8 und Löcher 7 der Ausführungsform nach den Fig.
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1 und 2.
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Aufgrund der relativen Stellungen des ersten Rahmenglieds 1 und der
Kontaktleisten 9 kontaktieren bei dem Verbinder nach Fig. 3 vom ersten Rahmenglied
1 fernliegende punkte der Nontaktleisten 9 das Substrat 10, während nahe dem ersten
Ra11menglied 1 liegende Punkte das Substrat 4 kontaktieren; diese Anordnung ist
derjenigen nach den FFP. 1 sind 2 entgegengesetzt. Wie jedoch aus der %eichmeng
ersichtlich ist, sind die Kontaktleisten a in beiden Ver-Mindern Gleich ausFebildet,
Eine Kontaktleiste 9, wie sie in dem Verbinder nach den Fig. 1 und 2 verwendet wird,
9011 jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert werden, die eine Perspektivansicht
eines Teils der leiste ist.
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Die Kontaktleiste bzw. der Kontaktgliedaufbau 9 umfaßt mehrere einzelne
metal.lische Federkontakte 18, die mit Abstand voneinander auf einer gemeinsamen
Folie 19 aus Isolierstoff, z. n. einem polymeren Werkstoff, angeordnet sind und
sich im wesentlichen parallel über diese erstrecken. Jede Kontaktfeder 18 ist vierfach
abgeben, so daß der Aufbau 9 einen Parallelogrammquerschnitt mit drei vollen Seiten
und einer durch zwei nach innen gerichtete Randabschnitte 20 definierten vierten
Seite hat.
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Jede Kontaktfeder 18 ist an einer von der offenen Seite des Aufbaus
9 fernliegenden Ecke mit einer Kontaktwarze 21 ausgebildet.
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Jede Kontaktleiste 9 ist am ersten E.ahmenglied 1 durch ICinrriff
der Randabschnitte 20 in Nuten 22 im Rabmenglied 1(vgl. Fig. 2 und 3) gesichert,
und die Federeirenschaft der Federkontakte 18 dient um Tialtern der Randabsehnitte
20 in den Nuten. Die beiden Kontaktpunkte an jeder Kontaktfeder 18 sind dann die
Warze 21 und die gegenüberliegende Ecke nahe der offenen Seite des Aufbaus 9.
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Die erläuterte Kontaktleiste 9 ist in vielen Größen herstellbar; bei
einer gebauten Ausführungsform der Erfindung war die polymere Folie 19 0,025 mm
dick, die Kontaktfedern 18 bestanden aus I'hosphorbronse mit einer Dicke von 0,175
mm, und die Mittenlinien der Kontaktfedern 18 hatten einen Abstand von 1,15 mm voneinander,
Wie aus Fig. 4 deutlich ersichtlich ist, hat ein Mittenteil jeder Kontaktfeder 18
konstante Breite, während die übrigen Endteile sich auf ihre freien Enden zu verjüngen
und dadurch der Kontaktleiste 9 vorteilhafte Durchbiezungseigenschaften verleihen,
indem die während des Betriebs in den verjüngten Abschnitten auftretenden Belastungen
gleichmäßig über deren Länge verteilt werden, so daß sich eine gleichmäßige Durchbiegung
dieser Abschnitte ergibt.
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Wie die Zeichnung zeigt, erstreckt sich der Mittenabschnitt jeder
Kontaktfeder im wesentlichen senkrecht zu den Substraten 4 und 10, wie dies auch
die offene Seite der Kontaktleiste tut, und somit wirkt die Kontaktleiste als Farallelepiped,
dessen entgegengesetzt gerichtete Kräfte in den Ebenen der Mittenabschnitte der
Kontaktfedern 18 und den offenen Seiten des Aufbaus 9 wirksam sind. Somit
bleibt
der Mittenabschnitt jeder Kontaktfeder 18 im wesentlichen planar, während sich die
verjüngten Abschnitte gleichmäßig durchbiegen.
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Die Verbindereinheit nach den Fig. 5, 6 zmd 7 umfaßt ein einziges
viereckiges Rahmenglied 24 aus Isolierstoff mit einem in Längsrichtung verlaufenden
mittigen Block bzw. Stab 25, der mit zwei hochkantigen Vorsprüngen 26 ausrebildet
ist, Die Seitenteile 27 des Rahmenglieds 24 sind je mit einer hochkantigen Wand
28 und einer Reihe von Durchgangslöchern 29, durch die das Innere des Rahmenglieds
24 zugänglich ist, ausgebildet.
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Der mittige Block 25 des Rahmenglieds 24 trägt zwei Kontaktleisten
30, die je entsprechend der Kontaktleiste nach Fig. 4, jedoch mit sechsseitigem
Querschnitt (vgl.
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Fig. 6) ausgebildet sind. Randabschnitte 31 der Kontaktleisten 30
sind ebenfalls in Nuten 32 im mittigen Block 25 aufgenommen und sichern die Kontaktleisten
30 am Rahmenglied 24.
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Das die Kontaktleisten 30 tragende Rahmenglied 24 wird auf einem ersten
Substrat 33, z. B. einer gedruckten Leiterplatte, angeordnet, und dann wird auf
dem Rahmenglied 24 ein zweites Substrat 34 positioniert, durch die Wände 28, die
zu diesem Zweck entsprechend geneigte Flächen aufweisen, in seine Stellung geführt
und durch die Vorsprünge 26, die in in den Enden des Substrats 34 ausgebildete Ausschnitte
35 greifen, festgelegt.
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Dann wird ein Spannglied 36 über dem Substrat 34 angeordnet, und Bolzen
37 werden durch Löcher 38 im Spannglied
36 und damit fluchtende
Löcher 39 im Substrat 33 geführt und durch Muttern 40 gesichert.
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Auf diese Weise ist der Verbinder mit den beiden Substraten 33 und
34 zusammengebaut (vgl. Fig. 6), wobei die L'ontaktleisten 30 elastisch zusammengedrückt
werden und damit Anschlüsse zwischen den Leiterbahnen auf den beiden Substraten
33 und 34 herstellen, wie dies auch die Kontaktleisten der Verbinder nach Fig. 1
und 4 tun.
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Da das Spannglied 36 an der Oberfläche des Substrats 34 anliegt, kann
es aus Metall bestehen und damit iur Wärmeableitung von Schaltungen und Bauteilen
auf dem Substrat 34 dienen, Fig. 7 zeigt einen Teil einer Kontaktleiste 30 vor dem
Biegen in die erwünschte Form. Der Aufbau 30 umfaßt eine Folie 41 aus polymerem
Isolierstoff, die einzelne Kontaktglieder 42 trägt. Jedes Kontaktglied 42 ist mit
zwei Kontaktpunkten 43 ausgebildet, die Leiterbahnen auf den Substraten 33 und 34
kontaktieren. Ferner hat jedes Kontaktglied 42 einen Mittenabschnitt mit konstanter
Breite und sich verjüngende End- und Zwischenabschnitte, die eine gleichmäßige Belastungsverteilung
über das Kontaktglied 42 sowie eine Übertraguno der Belastungen auf den mittigen
Block 25 des Rahmenglieds 24 sicherstellen.
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Die Verbindereinheit nach den Fig. 8-11 umfaßt ein Grundglied 44 aus
Isolierstoff und eine Kontaktleiste 45, wie sie bereits unter Bezugnahme auf die
Fig. 1-7
erläutert wl1rde, die an dem Grundglied 44 gesichert ist.
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Das rmlndFlied 44 ist mit zwei Löchern 46 ausgebildet, so daß die
Verbindereinheit zwischen zwei Substraten 47 und 48, . B. gedruckten Leiterplatten,
mittels Bolzen 49 und Muttern (nicht gezeigt) befestigbar ist, wobei die Bolzen
Durchgangslöcher 57 in den Substraten 47 und 48 und die Löcher 46 im Grundglied
44 durchsetzen.
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Nach Fig. 9 stehen Kontaktpunkte 50 der L'ontaktleiste 45 ursprünglich
über die Flächen 51 des Grundglieds 44 vor, wenn aber die Substrate 47 und 48 mit
dem Grundglied 44 an dessen Flächen 51 verspannt sind (vgl. Fig. 10), wird die Kontaktleiste
45 elastisch verformt und stellt daraufhin elektrische Anschlüsse zwischen Leiterbahnen
auf den beiden Substraten 47 und 48 her.
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Nach den Fig. 9 und 10 ist die Kontaktleiste 45 dadurch am Grundglied
44 gesichert, daß umgekehrt umgebogene Randabschnitte 52 in Aussparungen 53 des
Grundglieds 44 aufgenommen sind.
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Nach Fig. 11 besteht die Kontaktleiste 45 aus einer Folie 54, die
einzelne Kontaktglieder 55 trägt, die je einen Mittenabschnitt mit konstanter Breite
sowie sich verjüngende Fnd- und Zwischenabschnitte aufweisen, wie dies auch bei
den vorher erläuterten Kontaktgliedern der Fall ist. Es ist zu beachten, daß die
Kontaktpunkte 50 jedes Kontaktglieds 55 durch relativ schmale Abschnitte gebildet
sind, was eine hohe Kontaktkraft
durch Bildung eines kleinen Kontaktbereichs
gewährleistet. Im übrigen können auch Kontaktwarzen vorgesehen sein, wie sie bei
der Kontaktleiste nach Fig. 7 vorgesehen sind.
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Beim anfänglichen Zusammendrücken der Kontaktleiste liegt jede freie
Kante der Kontaktleiste an einem Rand der Aussparung, in dem sie angeordnet ist,
an, und damit ist die Kontaktleiste 45 in Kontakt mit den Ecken 56 des Grundglieds
44, um die die Kontaktleiste verläuft, gehalten, was zur Ausübung eines hohen ontaktdrucks
an den Kontaktpunkten 50 beiträgt.
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Wie bereits erläutert, dienen die sich verjüngenden Abschnitte jedes
Kontaktglieds dazu, eine gleichmäßige Belastungsverteilung entlang diesen Abschnitten
und damit eine vorteilhafte maximale Durchbiegung zu gewährleisten.
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Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, resultiert diese maximale Durchbiegung
zusammen mit dem Kontakt zwischen der Kontaktleiste 45 und dem Grundglied 44 an
den Ecken 56 in einem Durchbiegen des Mittenabschnitts jedes Kontaktglieds 55; diese
Durchbiegung erhöht die an jedem Kontaktpunkt 50 jedes Kontaktglieds 55 auftretende
Kontaktkraft.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 8-11 gewährleistet also hohe ontaktkräfte
zwischen den Kontaktgliedern 55 und den Substraten 47 und 48 sowie eine höchstmögliche
Durchbiegung der Kontaktglieder 55 unter Aufrechterhaltung einer hohen kontaktkraft;
dadurch werden selbst
dann zufriedenstellende Anschlüsse gebildet,
wenn die einander zugewandten Flächen der Substrate 47 und 48 nicht unbedingt parallel
sind.
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Xontaktleisten gemäß den vorstehend erläuterten zur Verwendung tn
Verbindereinheiten nach der Erfindung sind wie folgt herstellbar: Zuerst wird eine
geeignete polymere Folie mit einer Metallfolie beschichtet, worauf in bekannter
Weise Teile der Metallfolie durch Ätzen entfernt werden, so daß nur die gewünschten
Kontaktglieder auf der-Polymerfolie verbleiben, Fatentansprüche:
L
e e r s e i t e