Einpressstift und Bauelement mit einem Einpressstift Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einpressstift zur

Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem mit dem Einpressstift verbindbaren Bauelement und einer Leiterplatte sowie ein Bauelement mit einem solchen Einpressstift. Einpressstifte werden im Bereich der Leiterplatten verwendet, um lötfrei elektrische Verbindungen herzustellen. Einpressstifte weisen hierfür mindestens eine Einpresszone auf, die in ein metallisiertes Loch einer Leiterplatte gepresst wird. Dabei ist das Ausmaß des Querschnitts der Einpresszone größer als der Durchmesser des Lochs der Leiterplatte. Die beim Einpressen entstehende Überpressung kann entweder durch die Verformung des Lochs oder die Verformung der Einpresszone aufgenommen werden. Somit gibt es zwei verschiedene Arten von Einpresszonen, nämlich Einpresszonen in massiver Ausführung und flexible Einpress zonen, die auch als elastische Einpresszonen bezeichnet werden. Bei Einpresszonen in massiver Ausführung wird die Leiterplatte im Bereich des Lochs deformiert, wenn die Einpresszone in das Loch gepresst wird. Bei einer flexiblen Einpresszone wird die Einpresszone im Loch zusammen gedrückt. Dabei kommt es zu einem Kraftschluss , der gegebenenfalls durch einen Stoffschluss ergänzt ist, da je nach den entstehenden Anpresskräften möglicherweise eine Kaltpressschweißverbindung entsteht.

Gerade wenn große Ströme vom Einpressstift in die Leiterplatte fließen sollen, können am Einpressstift mehrere Einpresszonen vorgesehen sein, damit sich der Stromfluss auf die mehreren Einpresszonen verteilt. Ein Grundproblem der Einpresszonen ist, dass durch eine Biegemomentbelastung die Einpressverbindung zwischen Einpresszone und Leiterplatte unter Umständen die Haltekraft in der Leiterplatte verlieren kann. Eine Biegemo ^¬ mentbelastung kann beispielsweise dadurch entstehen, dass eine seitliche Kraft, also eine Kraft in einer horizontalen Richtung der Leiterplatte, auf den Einpressstift wirkt. Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vor ^¬ liegenden Erfindung, einen Einpressstift bereitzustellen, der im Vergleich zum Stand der Technik eine höhere Biegemomentbelastung verträgt, ohne dass dadurch die Einpressverbindungen ihre Haltekraft gänzlich verlieren. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Bauelement mit einem solchen Einpressstift anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben Ausführungsformen der Erfindung an.

Dementsprechend umfasst die Erfindung einen Einpressstift zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem mit dem Einpressstift verbindbaren Bauelement und einer Leiterplatte. Der Einpressstift weist dabei eine erste Einpresszone zum

Einpressen in ein erstes Loch der Leiterplatte auf, wobei die erste Einpresszone derartig ausgestaltet ist, dass sie innerhalb des ersten Loches mindestens eine erste Kontaktfläche zum ersten Loch besitzt, wenn die Einpresszone in dem Loch eingeführt ist. Darüber hinaus umfasst der Einpressstift eine zweite Ein ^¬ presszone zum Einpressen in ein zweites Loch der Leiterplatte, wobei die zweite Einpresszone derartig ausgestaltet ist, dass sie innerhalb des zweiten Loches mindestens eine zweite Kontakt ^¬ fläche zum zweiten Loch aufweist, wenn die Einpresszone in dem Loch eingeführt ist. Das erste und zweite Loch können insbe ^¬ sondere metallisiert sein, um die Herstellung einer elektrischen Verbindung zu vereinfachen. Die erste Einpresszone und die zweite Einpresszone verlaufen zueinander im Wesentlichen parallel entlang einer Erstreckungsrichtung . Ein Mittelpunkt der ersten Kontaktfläche ist dabei zu einem Mittelpunkt der zweiten

Kontaktfläche entlang der Erstreckungsrichtung versetzt angeordnet. Die erste und zweite Einpresszone können insbesondere eine längliche Form aufweisen. Die längliche Form weist eine Längserstreckungsrichtung auf, die der genannten Erstre- ckungsrichtung entspricht. Entlang einer Längsrichtung, die vorzugsweise der Längserstreckungsrichtung entspricht, und die der ersten und zweiten Einpresszone angehört, kann sich eine Rotationsachse erstrecken, zu der die erste und zweite Ein- presszone symmetrisch sind. Diese Rotationsachse kann dann ebenfalls parallel zur Erstreckungsrichtung verlaufen bzw. dieser entsprechen. Die Mittelpunkte der ersten Kontaktfläche und der zweiten

Kontaktfläche können also zu einem Hauptkörper des Einpress ^¬ stiftes unterschiedliche Abstände aufweisen. Dadurch erhöht sich das polare Trägheitsmoment beziehungsweise das polare Wider ^¬ standsmoment. Anders ausgedrückt wird es schwieriger, den Einpressstift um den Mittelpunkt der ersten Kontaktfläche beziehungsweise den Mittelpunkt der zweiten Kontaktfläche zu rotieren, da sich diese Mittelpunkte nicht auf derselben Höhe befinden. Dadurch wird der Einpressstift robuster gegen Bie- gemomentbelastungen, so dass einer Reduzierung der Haltekraft der Einpressverbindung durch Biegemomentbelastungen entgegen gewirkt werden kann. Die Mittelpunkte der Kontaktflächen sind in der Mitte der Kontaktflächen in der Längsrichtung, in welcher sich die Einpresszonen erstrecken. Bei der ersten und/oder zweiten Einpresszone kann es sich insbesondere um flexible Einpresszonen handeln.

Die erste und zweite Einpresszone können dieselbe Länge auf ^¬ weisen. Zwischen den Einpresszonen und dem Hauptkörper des Einpressstiftes können zusätzliche Stäbe oder andere Zwi ^¬ schenabschnitte des Einpressstifts angeordnet sein. Insbe ^¬ sondere ist es dabei möglich, dass der Stab zwischen der ersten Einpresszone und dem Hauptkörper des Einpressstiftes länger ist als der Stab zwischen der zweiten Einpresszone und dem

Hauptkörper des Einpressstiftes. Alternativ kann ein Stab auch nur zwischen der ersten Einpresszone und dem Hauptkörper des Einpressstiftes vorgesehen sein, um so zu erreichen, dass der Mittelpunkt der ersten Kontaktfläche zu dem Mittelpunkt der zweiten Kontaktfläche entlang der Erstreckungsrichtung versetzt angeordnet ist.

In einer Ausführungsform weisen die erste Einpresszone und die zweite Einpresszone unterschiedliche Längen auf. Beispielsweise kann die erste Einpresszone länger als die zweite Einpresszone sein oder die zweite Einpresszone kann länger als die erste Einpresszone sein. In Kombination mit entsprechenden Stäben zwischen den Einpresszonen und dem Hauptkörper des Einpress- Stiftes kann wiederum erreicht werden, dass der Mittelpunkt der ersten Kontaktfläche zu dem Mittelpunkt der zweiten Kontakt ^¬ fläche entlang der Erstreckungsrichtung versetzt angeordnet ist.

In einer Ausführungsform ist die erste Einpresszone länger als die zweite Einpresszone, wobei zwischen den Einpresszonen und dem Hauptkörper des Einpressstiftes entweder keine Stäbe vorgesehen sind oder die Stäbe alle dieselbe Länge aufweisen. Da bei einer solchen Ausführungsform die erste Kontaktfläche länger als die zweite Kontaktfläche ist, kann der Mittelpunkt der ersten Kontaktfläche zum Hauptkörper des Einpressstifts einen größeren Abstand aufweisen als ein Mittelpunkt der zweiten Kontaktfläche zum Hauptkörper des Einpressstifts.

In einer Ausführungsform weist der Einpressstift zwei zweite Einpresszonen auf. Dabei kann die erste Einpresszone zwischen den zwei zweiten Einpresszonen angeordnet sein. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erste Einpresszone auf einer Symmet ^¬ rieachse des Einpressstiftes angeordnet ist. Vorzugsweise weisen dann die beiden zweiten Einpresszonen jeweils einen identischen Abstand zur Symmetrieachse auf.

Dadurch kann erreicht werden, dass das Verhalten des Einpressstiftes beim Bestücken der Leiterplatte, also beim Ein ^¬ pressen des Einpressstiftes in die Leiterplatte, kontrol- lierbarer ist. Insbesondere ist die Gefahr einer unsymmetrischen Kraftverteilung geringer, die dazu führen kann, dass der Einpressstift möglicherweise nach dem Einpressen schief in der Leiterplatte steht. Durch einen symmetrischen Einpressstift wird also eine gerade Bestückung der Leiterplatte vereinfacht.

Der Einpressstift kann auch zwei erste Einpresszonen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind zwei erste Einpresszonen zwischen zwei zweiten Einpresszonen angeordnet. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die zwei ersten Einpresszonen jeweils eine erste Entfernung zu einer Symmetrieachse des Einpressstiftes und die zwei zweiten Einpresszonen jeweils eine zweite Entfernung zu der Symmetrieachse des Einpressstiftes aufweisen. Durch die Symmetrie des Einpressstiftes wird wiederum die Gefahr einer unsymmetrischen Kraftverteilung reduziert, durch die eine schiefe Lage des Einpressstiftes hervorgerufen werden kann.

Wenn die zweite Entfernung größer als die erste Entfernung ist, kann sich der Vorteil einer höheren Stabilität gegen Biege- momentbelastungen ergeben, als wenn die erste Entfernung größer als die zweite Entfernung ist.

Darüber hinaus umfasst die Erfindung Einpressstifte mit einer beliebigen Anzahl von ersten und zweiten Einpresszonen. Die

Anzahl der Einpresszonen kann insbesondere an die Größe des zu übertragenden Stroms sowie die zu erwartenden Biegemomentbe- lastungen angepasst werden, um so für den Anwendungsfall op ^¬ timierte Einpressstifte bereitzustellen.

Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Bauelement mit einem erfindungsgemäßen Einpressstift. Ferner kann eine wie hier beschriebene Leiterplatte vorgesehen sein, auf der mindestens ein Einpressstift wie hier beschrieben befestigt ist.

Weitere denkbare Details und mögliche Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 einen Einpressstift mit mehreren Einpresszonen nach dem Stand der Technik;

Figur 2a eine Einpresszone in einem Loch einer Leiterplatte in einer seitlichen Schnittdarstellung;

Figur 2b eine Kontaktfläche zwischen der in Figur 2a gezeigten

Einpresszone und dem Loch; Figur 2c eine Schnittdarstellung des in Figur 2a gezeigten

Loches und der Einpresszone in einer Ansicht von oben; Figur 3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Einpressstiftes mit drei Einpresszonen;

Figur 4a ein Beispiel einer ersten zweiten Kontaktfläche; Figur 4b ein Beispiel einer ersten Kontaktfläche;

Figur 4c ein Beispiel einer zweiten zweiten Kontaktfläche;

Figur 5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Einpressstiftes;

Figur 6 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Einpressstiftes und Figur 7 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Einpressstiftes.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche und gleichwirkende Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit den gleichen Bezugszeichen benannt.

Figur 1 zeigt einen Einpressstift 1 nach dem Stand der Technik. Der Einpressstift 1 weist drei Einpresszonen 2, 3, 4 auf. Diese besitzen zu einer Fläche 5 des Einpressstiftes 1 alle denselben Abstand. Dadurch besitzen die Kontaktflächen der Einpress zonen 2, 3, 4 zur Leiterplatte 6 ebenfalls alle denselben Abstand zur Fläche 5. Wenn jetzt an einem oberen Ende des Einpressstiftes 1 eine Kraft in die Zeichnungsebene hinein wirken würde, so würde sich der Einpressstift drehen. Dadurch würden auch die drei Einpresszonen 2, 3, 4 jeweils um den Mittelpunkt ihrer Kontaktflächen zur Leiterplatte rotieren. Auf diese Weise kann die Haltekraft der Einpresszonen in der Leiterplatte 6 reduziert werden. Die Rotation kann bereits durch relativ geringe Bie- gemomentbelastungen hervor gerufen werden, da die Mittelpunkte der Kontaktflächen alle auf derselben Rotationsachse bzw. auf zueinander parallelen Rotationsachsen angeordnet sind. Die Figuren 2a bis 2c illustrieren die Lage einer Einpresszone 7 in einem Loch 8 einer Leiterplatte 9. Die Figur 2a zeigt eine seitliche Schnittdarstellung durch die Einpresszone 7 und die Leiterplatte 9. In dieser Schnittdarstellung sind zwei weitere Schnitte durch gestrichelte Linien dargestellt. Pfeile auf den gestrichelten Linien verdeutlichen die Blickrichtung für die Figuren 2b und 2c. Dementsprechend zeigt Figur 2b eine vertikale Schnittdarstellung, die einen Blick auf die Lochwand erlaubt . Die Figur 2c zeigt eine Schnittdarstellung durch das Loch 8 von oben. In der Figur 2c sind durch gestrichelte Linien wieder Schnitte sowie die in den Figuren 2a und 2b verwendeten Blickrichtungen verdeutlicht .

Wie der Figur 2a zu entnehmen ist, besitzt die Einpresszone 7 zwei Kontaktflächen 10a und 10b zur Leiterplatte. Die Kontaktfläche 10b ist in Figur 2b noch einmal genauer dargestellt, wobei das Kreuz 11 den Mittelpunkt der Kontaktfläche 10b verdeutlicht. In Figur 2c ist die Einpresszone 7 in dem Loch 8 der Leiterplatte 9 von oben dargestellt. Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einpressstiftes. Der Einpressstift 12 weist eine erste Ein ^¬ presszone 13, eine erste zweite Einpresszone 14 und eine zweite zweite Einpresszone 15 auf. Die erste Einpresszone 13 befindet sich innerhalb eines ersten Loches 16 der Leiterplatte 6, so dass die Einpresszone 13 zwei erste Kontaktflächen zu einer Wand des ersten Loches 16 besitzt. Die erste zweite Einpresszone 14 steckt in einem ersten zweiten Loch 17 und weist dabei zwei zweite Kontaktflächen zu einer Wand des ersten zweiten Lochs 17 auf. Genauso befindet sich die zweite zweite Einpresszone 15 in einem zweiten zweiten Loch 18 der Leiterplatte 6, so dass die zweite zweite Einpresszone 15 zwei zweite Kontaktflächen zu einer Wand des zweiten zweiten Loches 18 umfasst. Während die beiden zweiten Einpresszonen 14, 15 direkt mit einer Fläche 19 des Einpressstiftes 12 verbunden sind, befindet sich zwischen der ersten Einpresszone 13 und der Fläche 19 ein Stab 20. Die drei Einpresszonen 13 bis 15 stehen jeweils im We- sentlichen lotrecht auf dieser Fläche 19. Die Mittelpunkte der beiden ersten Kontaktflächen weisen zur Fläche 19 einen ersten Abstand auf. Die Mittelpunkte der insgesamt vier zweiten Kontaktflächen besitzen zur Fläche 19 einen zweiten Abstand. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, ist der erste Abstand dabei größer als der zweite Abstand. Anders ausgedrückt verlaufen die erste Einpresszone 13 und die zwei zweiten Einpresszonen 14, 15 zueinander parallel entlang einer Erstreckungsrichtung . Zwischen der ersten Einpresszone 13 und dem Hauptkörper B des Einpressstifts ist ein Stab 20 angeordnet, so dass die Mit- telpunkte der ersten Kontaktflächen zu den Mittelpunkten der zweiten Kontaktflächen entlang der Erstreckungsrichtung versetzt angeordnet sind.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel haben alle Einpresszonen 13 bis 15 dieselbe Länge. Die erste Einpresszone 13 ist zwischen den zwei zweiten Einpresszonen 14, 15 auf einer Symmetrieachse 21 des Einpressstiftes 12 angeordnet. Die beiden zweiten Einpress zonen 14, 15 besitzen zu dieser Symmetrieachse 21 jeweils denselben Abstand, so dass der Einpressstift 12 insgesamt zu der Sym- metrieachse 21 symmetrisch ist.

Die Figur 4a zeigt die erste zweite Kontaktfläche 22 der ersten zweiten Einpresszone 14 in einer Darstellungsform, die der der Figur 2b entspricht. Dementsprechend illustriert die Figur 4b die erste Kontaktfläche 23 der ersten Einpresszone 13. Die Figur 4c schließlich stellt die zweite zweite Kontaktfläche 24 der zweiten zweiten Einpresszone 15 dar. Wie den Figuren 4a bis 4c zu entnehmen ist, liegen die Mittelpunkte der beiden zweiten Kontaktflächen 22, 24 auf derselben Achse, während die erste Kontaktfläche 23 dazu exzentrisch angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein gewisser Hebelarm, der zu einer höheren Robustheit gegenüber Biegemomentbelastungen beziehungsweise Rotationskräften führt. Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungs ^¬ gemäßen Einpressstiftes 25. Der Einpressstift 25 weist zwei erste Einpresszonen 26, 27 und eine zweite Einpresszone 28 auf. Die zweite Einpresszone 28 ist auf der Symmetrieachse 29 des Einpressstiftes 25 angeordnet und die beiden ersten Ein ^¬ presszonen 26, 27 besitzen jeweils denselben Abstand zur Symmetrieachse 29. Die Figur 6 illustriert eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einpressstiftes 30. Der Einpressstift 30 besitzt zwei erste Einpresszonen 31, 32 sowie zwei zweite Einpresszonen 33, 34. Die beiden ersten Einpresszonen 31, 32 sind dabei zwischen den beiden zweiten Einpresszonen 33, 34 ange- ordnet. Die zwei ersten Einpresszonen 31, 32 weisen zu der Symmetrieachse 35 des Einpressstiftes 30 jeweils eine erste Entfernung auf, während die beiden zweiten Einpresszonen 33, 34 zu der Symmetrieachse 35 jeweils eine zweite Entfernung besitzen. Der Einpressstift 30 ist also wieder symmetrisch aufgebaut. Dadurch ergibt sich beim Einpressen des Einpressstiftes 30 eine symmetrische Druckverteilung, so dass die Gefahr verringert ist, dass der Einpressstift nachher schräg in der Leiterplatte steht.

Figur 7 stellt eine vierte Ausführungsform eines Einpressstiftes 36 dar. Dieser Einpressstift 36 besitzt eine erste Einpresszone 37, die eine größere Länge aufweist als die beiden zweiten Einpresszonen 38, 39. Durch ihre größere Länge besitzt die erste Einpresszone 37 einen Mittelpunkt der ersten Kontaktfläche, der zur Fläche 40 einen größeren Abstand aufweist als die Mit- telpunkte der zweiten Kontaktflächen der zwei zweiten Einpresszonen 38, 39 zur Fläche 40. Auch auf diese Weise kann eine Robustheitserhöhung gegen Biegemomentbelastungen beziehungsweise Rotationskräfte erreicht werden. Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An den gezeigten Ausführungsformen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich, wie er in den beigefügten Patentan- Sprüchen festgelegt ist, zu verlassen. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um so für den Einsatzzweck optimierte Einpressstifte bereitzustellen.

Bezugs zeichenliste

1 Einpressstift

2 Einpresszone

3 Einpresszone

4 Einpresszone

5 Fläche

6 Leiterplatte

7 Einpresszone

8 Loch

9 Leiterplatte

10a Kontaktfläche

10b Kontaktfläche

11 Mittelpunkt

12 erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einpressstiftes

13 erste Einpresszone

14 zweite Einpresszone

15 zweite Einpresszone

16 Loch

17 Loch

18 Loch

19 Fläche

20 Stab

21 Symmetrieachse

22 zweite Kontaktfläche

23 erste Kontaktfläche

24 zweite Kontaktfläche

25 zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ein- pressstiftes

26 erste Einpresszone

27 erste Einpresszone

28 zweite Einpresszone

29 Symmetrieachse

30 dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einpressstiftes

31 erste Einpresszone

32 erste Einpresszone zweite Einpresszone

zweite Einpresszone

Symmetrieachse

vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ein- pressstiftes

erste Einpresszone

zweite Einpresszone

zweite Einpresszone

Fläche

Hauptkörper des Einpressstifts