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Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Verbinder zur elektrischen
Zwischenverbindung elektronischer Vorrichtungen, die
Stiftbereiche aufweisen, mit den elektrischen Leiterbahnen auf
einer gedruckten Schaltungsplatte sowie auf einen
elektrischen Kontakt, der für einen solchen
elektrischen Verbinder geeignet ist, gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche 1 bzw. 8.
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Ein elektrischer Verbinder mit elektrischen Kontakten,
die mit nachgiebigen Zwischenverbindungsbereichen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 versehen sind,
ist in der EP-A-0 271 357 offenbart. Die nachgiebigen
Zwischenverbindungsbereiche dieses bekannten
elektrischen Verbinders sind O-förmig, und die Vorsprünge der
Federelemente derselben sind durch bogenförmige
Bereiche des O gebildet. Die nachgiebigen
Zwischenverbindungsbereiche dienen zum Anbringen des elektrischen
Verbinders im Preßsitz in Durchgangslöchern gedruckter
Schaltungsplatten, die einen passenden Querschnitt
besitzen.
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Die US-A-4 129 351 offenbart einen elektrischen
Verbinder für eine gedruckte Schaltungsplatte, der
elektrische Kontakte aufweist, die einen gegabelten
Festlegebereich aufweisen, der die elektrischen
Kontakte in Durchgangslöchern einer gedruckten
Schaltungsplatte verankert. Jedes der beiden Glieder des
gegabelten Festlegebereichs des elektrischen Kontakts
ist mit ersten seitlich nach außen abgestuften Rändern
und zweiten seitlich nach außen abgestuften Rändern
ausgebildet. Nach der Anbringung des elektrischen
Verbinders auf einer gedruckten Schaltungsplatte greifen
Schultern der ersten oder unteren seitlich nach außen
abgestuften Ränder an der Unterseite der gedruckten
Schaltungsplatte an, während Schultern der zweiten
oder höheren seitlich nach außen abgestuften Ränder an
einer Unterseite des Verbindergehäuses angreifen.
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Die BE-A-894 258 offenbart einen elektrischen
Verbinder mit elektrischen Kontakten, die nachgiebige
Zwischenverbindungsbereiche aufweisen, die an Innenwänden
durchplattierter Durchgangslöcher gedruckter
Schaltungsplatten angreifen, wenn der elektrische Verbinder
auf einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht ist.
Die nachgiebigen Zwischenverbindungsbereiche sind mit
einer welligen Außenfläche ausgebildet, wobei sich die
Wellungen parallel zu der Längsachse des nachgiebigen
Zwischenverbindungsbereichs erstrecken. Beim
Eintreiben der nachgiebigen Zwischenverbindungsbereiche in
die Durchgangslöcher der gedruckten Schaltungsplatte
drücken die Scheitel des welligen Bereichs
Metallmaterial der durchplattierten Wände der Durchgangslöcher
in die Täler zwischen benachbarten Scheiteln hinein,
wodurch sich eine positive Verriegelung zwischen den
durchplattierten Löchern der gedruckten
Schaltungsplatte und den nachgiebigen
Zwischenverbindungsbereiche der elektrischen Kontakte ergibt. Auch in diesem
Fall besitzen die Durchgangslöcher der gedruckten
Schaltungsplatte einen gleichmäßigen Querschnitt.
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In der Elektronikindustrie ist ein Bedarf für ein
elektrisches Zwischenverbindungssystem mit einer durch
Stanzen gebildeten gedruckten Schaltungsplatte
entstanden, wobei die gestanzten Durchgangslöcher der
gedruckten Schaltungsplatte eine unregelmäßige
Formgebung aufweisen. Insbesondere ist die
Unregelmäßigkeit der gestanzten Anschlüsse der gedruckten
Schaltungsplatte durch sich von der gedruckten
Schaltungsplatte nach oben öffnende kegelstumpfförmige
Bereiche und sich von der gedruckten Schaltungsplatte
nach unten öffnende kegelstumpfförmige Bereich
gebildet. Diese unregelmäßige Formgebung entsteht aufgrund
der Stanzwerkzeuge, durch die die Löcher gebildet
werden. Frühere Versuche haben sich als recht nützlich
für die elektrische Zwischenverbindung dieser
allgemeinen Art erwiesen, jedoch hat inan festgestellt, daß
sie bei Verwendung mit der speziellen Konfiguration
der gestanzten Durchgangslöcher der gedruckten
Schaltungsplatte unzulänglich sind.
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Ein solcher früherer Versuch ist in dem Europäischen
Patent Nr. 0 135 988 gezeigt, bei dem der elektrische
Verbinder einen nachgiebigen Bereich zeigt, der
besonders nützlich für die Zwischenverbindung und das
Festhalten des elektrischen Verbinders mit bzw. in
gebohrten Durchgangslöchern einer gedruckten
Schaltungsplatte mit gleichmäßigem Querschnitt ist. Wenn dieser Typ
von elektrischem Verbinder jedoch mit dem gestanzten
Durchgangsloch mit den sich nach oben öffnenden oberen
kegelstumpfförmigen Bereichen verwendet wird, kann der
nachgiebige Bereich innerhalb der oberen
kegelstumpfförmigen Bereiche verbleiben, und die
Nachgiebigkeit des Anschlusses kann tatsächlich als
Steuerflächenkraft wirken und den Verbinder von der oberen
Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatte wegdrücken.
Außerdem besitzt der vorstehend beschriebene
elektrische Verbinder keine Einrichtung zum Hindurchschneiden
durch die Seitenwände der Durchgangslöcher der durch
Stanzen gebildeten gedruckten Schaltungsplatte zur
Erzielung eines gleichförmigen Durchgangslochs.
Außerdem
sind jegliche Versuche zur Verwendung der vorderen
Kante des Anschlusses als Schneidfläche nutzlos, da
die nachgiebigen Bereiche der vorderen Kante dieser
Anschlüsse nicht direkt nachfolgen.
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Ein Ziel der Erfindung besteht somit in der Schaffung
einer elektrischen Verbindung, die sich bei einer
gedruckten Schaltungsplatte verwenden läßt, die
gestanzte Durchgangslöcher aufweist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der
Ausbildung eines elektrischen Verbinders, der ein
verbessertes Festhaltesystem für gedruckte Schaltungsplatten
aufweist.
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Die Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht
durch einen elektrischen Verbinder und einen
elektrischen Kontakt, wie sie in Anspruch 1 bzw. in Anspruch
8 angegeben sind.
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Im Großen und Ganzen wurden die Ziele der Erfindung
erreicht durch Verwendung eines elektrischen
Anschlusses, bei dem ein Nachgiebigkeitsbereich gebildet ist
durch Erzeugen eines ausgestanzten Bereichs zwischen
den Seitenkanten des Anschlußschenkels unter Erzeugung
von zwei Federarmen auf gegenüberliegenden Seiten des
ausgestanzten Bereichs.
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Dieser allgemeine Typ von elektrischem Anschluß, der
manchmal als "Nadelöhr" bezeichnet wird, ist in der
US-A-4 206 964 von Olssen gezeigt und als elektrischer
Verbinder charakterisiert, der ein isolierendes
Gehäuse besitzt, das eine Verbindungsseite zur
Zwischenverbindung mit komplementären Leitern und eine
Montageseite zur Positionierung angrenzend an eine
gedruckte Schaltungsplatte aufweist. Dieser Verbinder besitzt
eine Anzahl elektrischer Kontakte, die in dem Gehäuse
positioniert sind, und erste Leiterkontaktbereiche
nahe der Verbindungsseite sowie sich von der
Unterseite wegerstreckende nachgiebige
Zwischenverbindungsbereiche aufweist. Die nachgiebigen
Zwischenverbindungsbereiche beinhalten einen gestanzte Ränder
aufweisenden Schenkel, in dem sich ein ausgestanzter Bereich
befindet, der zwei Federelemente auf
gegenüberliegenden Seiten des ausgestanzten Bereichs zur federnd
nachgiebigen Zwischenverbindung mit einem
Durchgangsloch der gedruckten Schaltungsplatte aufweist.
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Die EP-A-0 271 357 zeigt diesen Typ von elektrischem
Anschluß, der außerdem gekennzeichnet ist durch
nachgiebige Zwischenverbindungsbereiche, die an wenigstens
einem Rand der jeweiligen Federn einen Vorsprung
aufweisen, der sich über die durch die Ränder der
Schenkel gebildeten vertikalen Achsen hinauserstreckt.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorsprung durch einen Rampenbereich gebildet
ist, der sich von dem freien Ende des nachgiebigen
Zwischenverbindungsbereichs schräg wegerstreckt, daß
eine Schulter an dem Ende des Rampenbereichs
ausgebildet ist, und daß das Ende des gestanzte Ränder
aufweisenden Schenkels breiter ist als das Durchgangsloch in
der gedruckten Schaltungsplatte und einen
Schneidbereich an seinem Ende aufweist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung besitzt jede Seitenkante des gestanzte Ränder
aufweisenden Schenkels einen Vorsprung.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist eine Schulter an dem Rand des Rampenbereichs
ausgebildet, die durch einen sich oberhalb des
Rampenbereichs
befindlichen becherartigen Bereich gebildet
ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist der ausgestanzte Bereich als längliches
Durchgangsloch ausgebildet.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung besitzt der gestanzte Ränder aufweisende Schenkel
zwei sich von jeder Seitenkante wegerstreckende
Vorsprünge.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind die Vorsprünge relativ zu dem ausgestanzten
Bereich im wesentlichen vertikal zentriert.
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Die Erfindung ist anwendbar bei einem elektrischen
Verbinder, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegeben ist, sowie bei einem elektrischen Kontakt, wie
er im Oberbegriff des Anspruchs 8 angegeben ist, wobei
es sich bei dem Kontakt um eine Komponente eines
beliebigen elektrischen Verbinders oder nur um einen
Anschlußstift zum Einführen in ein Loch einer
gedruckten Schaltungsplatte handeln kann.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dient zwar zur Festhaltung des elektrischen Verbinders
an gedruckten Schaltungsplatten, jedoch ist auch
vorstellbar, daß der nachgiebige
Zwischenverbindungsbereich als elektrische Zwischenverbindung des
Anschlusses mit plattierten Durchgangslöchern der
gedruckten Schaltungsplatte verwendet werden kann.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
nun anhand der Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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Figur 1 eine von der Seite gesehene
Querschnittsansicht des elektrischen Verbinders vor dem
Einsetzen des elektrischen Verbinders in die
gedruckte Schaltungsplatte;
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Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht unter
Darstellung des elektrischen Verbinders im
vollständig in die gedruckte Schaltungsplatte
eingesetzten Zustand; und
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Figur 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel des
elektrischen Verbinders der Figuren 1 und 2, der
mit einer gedruckten Schaltungsplatte
verbunden werden kann.
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In Figur 1 ist ein elektrischer Verbinder gezeigt, der
hinsichtlich einer Oberflächenmontage kompatibel mit
einer gedruckten Schaltungsplatte ausgebildet ist und
eine Anzahl von Stiftbereichen von einer
komplementären Komponente aufnehmen kann. Der elekrische
Verbinder 2 besitzt im großen und ganzen ein
Isoliergehäuse 4 mit einer Anzahl von in dem Gehäuse
aufgenommenen elektrischen Anschlüssen 50. Die elektrischen
Anschlüsse weisen auf einer Oberfläche anbringbare
Kontakte 56 zur elektrischen Verbindung der Anschlüsse
mit Leiterbahnen auf einer gedruckten Schaltungsplatte
sowie außerdem nachgiebige Kontaktarme 62 zur Aufnahme
der Stiftbereiche auf.
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Das elektrische Gehäuse 4 besitzt im großen und ganzen
eine obere Verbindungsseite 6, eine Unterseite 8 sowie
eine Anzahl von Anschlußaufnahmekanälen 10, die sich
zwischen der oberen Verbindungsseite 6 und der
Unterseite 8 erstrecken. Das elektrische Gehäuse 4 weist
außerdem eine Anzahl von Öffnungen 12 zum Festhalten
der Anschlüsse in dem Gehäuse auf.
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Die elektrischen Anschlüsse 50 besitzen im großen und
ganzen Basisbereiche 52 mit einem sich von diesen
wegerstreckenden, auf einer Oberfläche anbringbaren
Schenkel 54, wobei sich ein auf einer Oberfläche
anbringbarer Kontakt 56 nach unten in Richtung auf eine
Leiterbahn der gedruckten Schaltungsplatte erstreckt.
Die elektrischen Anschlüsse 50 weisen außerdem
Kontaktschenkel 58 auf, die sich von dem Basisbereich
wegerstrecken und nachgiebige Stiftkontaktarme 62
besitzen, die über einen Winkelbereich 60 mit dem
Kontaktschenkel 58 verbunden sind. Festhalteschenkel 64
erstrecken sich von dem Basisbereich 52 nach oben und
sind für einen Reibungssitz in einer Öffnung 12 des
Gehäuses ausgebildet.
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Weiterhin erstrecken sich Zwischenverbindungsbereiche
66 von dem Basisbereich 52 nach unten und beinhalten
einen ausgestanzten länglichen Bereich 80, der zwei
nachgiebige Federbereiche 72 auf gegenüberliegenden
Seiten des länglichen ausgestanzten Bereichs 80
definiert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Anschlüsse
50 gestanzte Ränder mit formgescherten Schneidkanten
68 und gescherten Seitenkanten 70 an dem
Zwischenverbindungsbereich 66 aufweisen. Weiterhin besitzen die
Anschlüsse 50 eine Anzahl von Vorsprüngen 82, die sich
von den Seitenkanten 70 der mit gestanzten Rändern
versehenen Kontakte 50 wegerstrecken. Die Vorsprünge
82 sind durch Rampenbereiche 74 gebildet, die sich in
einem schrägen Winkel von den Schneidbereichen 68 des
Anschlusses weg nach oben erstrecken. An den Enden der
Rampenbereiche sind Schultern 76 gebildet, die durch
becherartige Bereiche 78 oberhalb des Rampenbereichs
74 gebildet sind. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich ein zweiter Satz
von Vorsprüngen 84 oberhalb des ersten Satzes von
Vorsprüngen 82 und besitzt ebenfalls durch becherartige
Bereiche 88 definierte Schultern 86.
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Wie vorstehend erläutert wurde, dient der elektrische
Verbinder 2 gemäß der vorliegenden Erfindung zur
Verwendung bei gestanzten gedruckten Schaltungsplatten,
wobei die Zwischenverbindungsbereiche 66 den
elektrischen Verbinder über Durchgangslochbereiche 102 in der
gedruckten Schaltungsplatte festhalten können,
insbesondere wenn die gestanzten Durchgangslöcher 102 der
gedruckten Schaltungsplatte nach oben ausgeformte
Bereiche 104 sowie nach unten ausgeformte Bereiche 106
aufweisen, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Wie
vorstehend erläutert wurde, haben sich andere Formen
elektrischer Anschlüsse für ein mechanisches
Festhalten solcher elektrischen Verbinder in gedruckten
Schaltungsplatten mit den gestanzten Durchgangslöchern,
wie den Durchgangslöchern 102, als ungeeignet
erwiesen, wogegen sich die vorliegende Erfindung in solchen
Situationen als äußerst nützlich erwiesen hat.
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Wenn der elektrische Verbinder 2 zur Aufnahme in der
in Figur 1 gezeigten Weise gegenüber der gedruckten
Schaltungsplatte 100 positioniert ist, greifen die
Schneidbereiche 68 an der oberen Oberfläche der
gedruckten Schaltungsplatte an, und zwar angrenzend an
die obere Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatte,
und eine auf den Verbinder ausgeübte, nach unten
gerichtete Kraft veranlaßt die Schneidbereiche 68, sich
durch das Material der gedruckten Schaltungsplatte
hindurchzuschneiden. Außerdem schaffen die
verbesserten Federbereiche der Anschlüsse eine ausgezeichnete
mechanische Festhaltewirkung des Verbinders an der
gedruckten Schaltungsplatte, wodurch ein
unbeabsichtigtes Entfernen des Verbinders verhindert wird und
dadurch die elektrische Integrität der elektronischen
Vorrichtung als ganzes bewerkstelligt wird.
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Aus Figur 1 ist zu erkennen, daß sich die Vorsprünge
82 mit einer Distanz t über die gescherten
Seitenkanten 70 der Zwischenverbindungsschenkel
hinauserstrecken. Beim Einführen des Verbinders 2 in die
gedruckte Schaltungsplatte bilden die Schneidbereiche
einen Weg in das Durchgangsloch 102 hinein, wie dies
vorstehend beschrieben wurde, bis die elektrischen
Anschlüsse über eine derartige Distanz eingeführt
sind, daß die Ecke 71, die durch den Schnittpunkt der
Scherkante 70 mit dem Rampenbereich 74 definiert ist,
auf die obere Oberfläche der gedruckten
Schaltungsplatte trifft. Zu diesem Punkt schneiden sich die
Rampenkanten 74 nicht weiter in die gedruckte
Schaltungsplatte hinein, sondern stattdessen bewegen sie die
Federbereiche 72 steuerflächenartig nach innen, so daß
gekrümmte Federbereiche gebildet werden, wie dies in
Figur 2 gezeigt ist. Bei weitergehendem Einführen des
Verbinders in die gedruckte Schaltungsplatte setzt
sich die Schleif-oder Schneidwirkung der Anschlüsse in
die Durchgangslöcher hinein fort, jedoch an einer den
Rampenbereichen 74 in Bewegungsrichtung vorausgehenden
Position.
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Der vorstehend erläuterte Zwischenverbindungsbereich
hat sich als äußerst geeignet für Umgebungen erwiesen,
die Wärme ausgesetzt sein können, durch die sich das
Material dehnt, aus dem die gedruckte Schaltungsplatte
gebildet ist. Wenn sich die gedruckte Schaltungsplatte
zum Beispiel durch Erwärmung dehnt, sind die
Federbereiche 72 flexibel genug, um sich nach außen zu
biegen und der Ausdehnung des Lochs der gedruckten
Schaltungsplatte zu folgen. Dies basiert auf der Tatsache,
daß sich die Vorsprünge 82 über den vertikalen Zugang
hinauserstrecken, der durch die Scherkanten 70
gebildet wird. Dies gestattet jedem Federarm 72 eine
nachgiebige Bewegung entsprechend der Distanz t, wie dies
in Figur 1 gezeigt ist. Anders ausgedrückt heißt dies,
daß aufgrund der Tatsache, daß das durch die
Schneidfläche 68 des elektrischen Anschlusses geschnittene
Loch eine Gesamtbreite (w) entsprechend der Breite des
Anschlusses zwischen den Scherkanten 70 besitzt, die
Nachgiebigkeit des elektrischen Anschlusses einer
Expansion der gedruckten Schaltungsplatte über eine
Distanz Rechnung tragen kann, die gleich der Distanz
(d-w) ist, wie dies in Figur 2 gezeigt ist.
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Es wurde auch festgestellt, daß die
Festhaltefähigkeiten der elektrischen Anschlüsse durch die Existenz
der Schulter 76 verbessert worden sind, die an dem
Ende jedes Rampenbereichs 74 ausgebildet ist und die
Tendenz hat, in den seitlichen Rand des
Durchgangslochs einzugreifen, wenn ein Versuch unternommen wird,
den elektrischen Verbinder 2 von der gedruckten
Schaltungsplatte zu entfernen.
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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
dient der elekrische Verbinder zur Verwendung bei
gedruckten Schaltungsplatten mit einer Dicke, die 1,5 mm
entspricht. Für solche Anwendungen sind die
elektrischen Anschlüsse in der in Figur 1 und 2 gezeigten
Weise ausgebildet, wobei sich zwei Vorsprünge 82 und
84 von jeder Seitenkante 70 des
Zwischenverbindungsschenkels wegerstrecken und relativ zu dem länglichen
ausgestanzten Bereich 80 allgemein vertikal zentriert
sind, wodurch die maximale Nachgiebigkeit der
Federarme 72 geschaffen wird.
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Das elektrische Verbinderkonzept, wie es vorstehend
offenbart wurde, läßt sich jedoch auch dahingehend
modifizieren, daß dünnere gedruckte Schaltungsplatten
mit einer Dicke im allgemeinen im Bereich von 1 mm
verwendet werden können. In diesem Fall wird ein
elektrischer Anschluß verwendet, wie er in Figur 3 gezeigt
ist, der nur einen durch den Rampenbereich 174
definierten Vorsprung 182 besitzt, wobei in diesem Fall
der Vorsprung 182 relativ zu dem ausgestanzten Bereich
180 des Anschlusses vertikal zentriert ist, so daß bei
Einführen des Vorsprungs in die gedruckte
Schaltungsplatte der Vorsprung relativ zu der Dicke der
gedruckten Schaltungsplatte allgemein vertikal zentriert ist.