Titel

EMV-Kontaktfeder

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine EMV-Kontaktfeder mit einer signifikant reduzierten Induktivität sowie eine Leiterplatte oder ein Bauteil mit einer derartigen EMV-Kontaktfeder.

EMV-Kontaktfedern werden im Stand der Technik beispielsweise aus einem Federstahl oder Kupferlegierungen oder ummantelten Kunststoff hergestellt. Um eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu verbessern, sollten die EMV- Kontaktfedern möglichst eine geringe Induktivität aufweisen. EMV-Kontaktfedern stellen dabei insbesondere einen elektrischen Kontakt zwischen einer Leiterplatte oder einem anderen Schaltungsträger und einem Gehäuse oder dergleichen zur Ableitung von ungewünschten elektrischen Spannungen bereit. Hierbei stellen die EMV-Kontaktfedern einen erheblichen Kostenfaktor dar. EMV-Kontaktfedern sind üblicherweise C-Federn mit C-förmigem Querschnitt als Formfedern mit relativ breiten Kontaktflächen. Diese haben jedoch eine relativ schlechte Induktivität im Bereich von wenigen nH.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäß EMV-Kontaktfeder für eine elektrische Kontaktierung mit einer verbessernten elektromagnetischen Verträglichkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine signifikant reduzierte Induktivität erreicht werden kann. Insbesondere weist die erfindungsgemäße EMV-Kontaktfeder eine Induktivität von vorzugsweise kleiner als 1,8 nH und insbesondere kleiner als 0,9 nH auf. Weiterhin kann die erfindungsgemäße EMV-Kontaktfeder sehr einfach und sicher an einer Leiterplatte oder dergleichen, beispielsweise mittels einer Lötverbindung, verbunden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die EMV- Kontaktfeder einen Fußbereich mit einer ersten Anzahl W1 von Windungen und einem Kopfbereich mit einer zweiten Anzahl W2 von Windungen aufweist. Ferner umfasst die EMV-Kontaktfeder einen federnden Bereich, der zwischen dem Fußbereich und dem Kontaktbereich angeordnet ist und den Fußbereich mit dem Kontaktbereich verbindet. Der Fußbereich, der Kopfbereich und der federnde Bereich sind aus einem einstückigen Federdraht hergestellt. Die erfindungsgemäße EMV-Kontaktfeder ist somit eine Art Spiralfeder. Weiterhin ist ein maximaler erster Durchmesser D1 des Fußbereichs größer ein maximaler zweiter Durchmesser D2 des Kopfbereichs. Der federnde Bereich weist eine dritte Anzahl W3 von Windungen auf, wobei gilt: 1 < W3 < 2. Weiterhin gilt für ein Aspektverhältnis A einer Gesamtlänge L der EMV-Kontaktfeder zu einem maximalen Durchmesser der EMV-Kontaktfeder: 1 < A < 2. Durch diese Maßnahmen hat eine signifikant reduzierte Induktivität der EMV-Kontaktfeder erreicht werden, was zudem mit einer deutlichen Verbilligung der Herstellkosten der EMV-Kontaktfeder einhergeht.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise ist der maximale Durchmesser der EMV-Kontaktfeder am Fußbereich vorhanden. Somit ist der maximale Durchmesser der EMV- Kontaktfeder der erste Durchmesser D1. Hierdurch kann insbesondere eine sehr gute Fixierung der EMV-Kontaktfeder an einer Leiterplatte oder dergleichen ermöglicht werden.

Weiter bevorzugt ist die Anzahl W1 der Windungen des Fußbereichs größer als die Anzahl W2 der Windungen des Kopfbereichs.

Vorzugsweise ist die Anzahl W3 der Windungen des federnden Bereichs kleiner als die Anzahl W1 der Windungen des Fußbereichs und/oder kleiner als die Anzahl W2 der Windungen des Kopfbereichs.

Der Fußbereich der EMV-Kontaktfeder weist vorzugsweise eine Basiswindung zur Fixierung auf, welche in einer Fußebene E1 liegt. Die Basiswindung ist spiralförmig in der Fußebene E1 angeordnet und umfasst mindestens eine vollständige Windung. Vorzugsweise umfasst der Fußbereich wenigstens zwei vollständige Windungen. Im Bereich der Fußebene weist der Fußbereich auch bevorzugt den maximalen ersten Durchmesser D1 der EMV-Kontaktfeder auf.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der federnde Bereich genau 1,3 Windungen auf. Vorzugsweise ist dabei eine axiale Erstreckung (Länge) einer Windung des federnden Bereichs in einem Bereich von 2 mm bis 2,5 mm und beträgt insbesondere 2,15 mm.

Vorzugsweise ist die axiale Erstreckung des federnden Bereichs größer als eine axiale Erstreckung des Fußbereichs und größer als eine axiale Erstreckung des Kopfbereichs.

Um eine sichere elektrische Kontaktierung am Kopfbereich zu ermöglichen, weist der Kopfbereich mindestens eine vollständige Windung in einer Kopfebene E2 auf.

Der Federdraht der EMV-Kontaktfeder weist vorzugsweise einen konstanten Durchmesser auf. Der Federdraht kann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder einem Federstahl oder einem ummantelten Kunststoff.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zur Reduzierung der Induktivität ist ein Verhältnis des maximalen ersten Durchmessers D1 des Fußbereichs zu einem maximalen zweiten Durchmesser D2 des Kopfbereichs in einem Bereich von 1 < D1/D2 < 1 ,5. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis D1/D2 dabei in einem Bereich von 1 ,1 < D1/D2 < 1,2.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Leiterplatte oder ein elektrisches oder elektronisches Bauteil umfassend eine erfindungsgemäße EMV- Kontaktfeder, wobei die EMV-Kontaktfeder mit dem Fußbereich an der Leiterplatte fixiert ist. Die Fixierung an der Leiterplatte kann hierbei beispielsweise mittels eines Lötvorgangs oder kraft- und/oder formschlüssig erfolgen.

Die EMV-Kontaktfeder stellt dabei vorzugsweise eine elektrische Kontaktierung der Leiterplatte mit einem Gehäuse oder einer Abschirmung oder dergleichen bereit. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer EMV-Kontaktfeder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine Ansicht von oben der EMV-Kontaktfeder von Figur 1 ,

Figur 3 eine Ansicht von unten der EMV-Kontaktfeder von Figur 1 und

Figur 4 eine perspektivische Ansicht der EMV-Kontaktfeder von Figur

1.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine EMV- Kontaktfeder 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Die EMV-Kontaktfeder 1 ist aus einem einstückigen Federdraht 10 hergestellt und weist im Wesentlichen die Form einer speziell geformten Spiralfeder auf.

Die EMV-Kontaktfeder 1 umfasst einen Fußbereich 2, einen Kopfbereich 3 und einen zwischen dem Fußbereich 2 und dem Kopfbereich 3 angeordneten federnden Bereich 4.

In den Figuren 2, 3 und 4 ist ein Ende 5 des Federdrahts 10 am Kopfbereich 3 und ein Ende 6 des Federdrahts 10 am Fußbereich 2 dargestellt. X-X bezeichnet eine Mittelachse der EMV-Kontaktfeder 1 und definiert die Richtung der axialen Erstreckung.

In Richtung der Mittelachse X-X weist die EMV-Kontaktfeder 1 eine maximale Gesamtlänge L auf. Wie in Figur 1 dargestellt, weist der federnde Bereich 4 dabei eine axiale erste Länge L1 auf, der Fußbereich 2 eine zweite axiale Länge L2 auf und der Kopfbereich 3 eine dritte axiale Länge L3 auf.

Die erste Länge L1 des federnden Bereichs 4 ist dabei größer als die zweite Länge L2 des Fußbereichs und auch größer als die dritte Länge L3 des Kopfbereichs 3.

Ferner ist auch die zweite Länge L2 des Fußbereichs 2 größer als die dritte Länge L3 des Kopfbereichs 3.

Der Fußbereich 2 umfasst vorzugsweise doppelt so viele Windungen wie der Kopfbereich 3.

Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 4 ersichtlich ist, weist der Fußbereich 2 eine Basiswindung 20 zur Fixierung der EMV-Kontaktfeder auf einer Leiterplatte oder dergleichen auf. Die Basiswindung 20 liegt dabei in einer Fußebene E1, wobei die Basiswindung 20 spiralförmig in der Fußebene E1 liegt. Die Basiswindung 20 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel genau zwei vollständige Windungen, welche innerhalb der Fußebene E1 liegen. Ein Ende 6 des Federdrahts 10 liegt dabei innerhalb des maximalen Durchmessers D1 des Fußbereichs 2.

Das Ende 5 des Federdrahts 10 am Kopfbereich 3 liegt ebenfalls innerhalb des Durchmessers D2 des Kopfbereichs 3.

Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, weist der federnde Bereich 4 insgesamt 1 ,3 Windungen auf. Dabei beträgt eine axiale Länge L0 einer kompletten Windung des federnden Bereichs 4 ca. 2,15 mm. Die Länge L0 entspricht dabei vorzugsweise ungefähr der Hälfte der Gesamtlänge L der EMV-Kontaktfeder in axialer Richtung.

Der Kopfbereich 3 weist ähnlich wie der Fußbereich 2 mindestens eine vollständige Windung auf, die in einer Kopfebene E2 liegt. Dies ist am besten aus Figur 2 ersichtlich. In der Kopfebene E2 liegt die Windung wieder innerhalb des zweiten Durchmessers D2 des Kopfbereichs 3 und ist spiralförmig in der Kopfebene E2 angeordnet. Ein Aspektverhältnis A der Gesamtlänge L zu einem maximalen Durchmesser der EMV-Kontaktfeder 1, welcher der erste Durchmesser D1 ist, liegt dabei in einem Bereich von 1 < A < 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Aspektverhältnis A ungefähr 1 ,5. Mit anderen Worten ist die Gesamtlänge L der EMV-Kontaktfeder 1 ungefähr 1,5-mal so groß wie der maximale erste Durchmesser D1 am Fußbereich 2.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte EMV-Kontaktfeder 1 hat bei 1,3 freien Windungen eine Induktivität von kleiner als1 , 8 nH. Dabei kann die EMV- Kontaktfeder 1 sehr kostengünstig hergestellt werden. Durch die im Inneren des maximalen ersten Durchmessers D1 des Fußbereichs 2 und im Inneren des maximalen zweiten Durchmessers D2 des Kopfbereichs 3 angeordneten Enden 5, 6 des Federdrahts 10 kann auch ein sehr kompakter Aufbau realisiert werden, was in einem reduzierten Platzbedarf für die EMV-Kontaktfeder 1 bei der Anwendung führt.

Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße EMV-Kontaktfeder 1 einen großen Toleranzausgleich in Richtung der Mittelachse X-X. Durch das Vorsehen der Basiswindungen 20 im Fußbereich 2 ergibt sich eine Art Lötfuß, mit welchem die EMV-Kontaktfeder 1 sehr gut an eine Leiterplatte oder dergleichen angelötet werden kann. Hierbei kann eine maximale Festigkeit der Lötverbindung an der Leiterplatte erreicht werden. Weiterhin kann durch die Basiswindungen 20 des Fußbereichs 2 ein Verkippen bei der Platzierung der EMV-Kontaktfeder 1 vor dem Lötvorgang auf der Leiterplatte verhindert werden. Dadurch kann ein sehr genauer Lötvorgang realisiert werden. Insbesondere ergibt sich dadurch auch eine einfache und schnelle maschinelle Fixierung der EMV-Kontaktfeder 1 auf der Leiterplatte.

Eine Federkraft des federnden Bereichs 4 wird vorzugsweise durch Wahl des Materials und des Durchmessers des Federdrahts 10 bestimmt.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der EMV-Kontaktfeder 1 ist es möglich, dass nach Fixierung der EMV-Kontaktfeder 1 auf der Leiterplatte auch ein großer Toleranzausgleich zu einem weiteren Bauteil, beispielsweise einer Abschirmung oder einem Gehäuse oder dergleichen, ermöglicht werden kann. Insbesondere wird die elektrische Kontaktierung mit der Abschirmung und dem Gehäuse einfach durch eine Montage automatisch hergestellt. Da der federnde Bereich 4 eine relativ große axiale Länge L1 aufweist, kann ein großer Toleranzausgleich ermöglicht werden.