DE10129482A1 - Steckverbinder - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Steckverbinder in Durchstecktechnik, der für das Oberflächenlötverfahren geeignet ist. Der Steckverbinder hat ein isolierendes Trägerteil, in das eine Vielzahl von Scheibchen mit Löt- und Kontaktanschlüssen eingesetzt ist. Die Scheibchen stehen erfindungsgemäß im Abstand zueinander, so daß Strömungskanäle zur Zuführung des Wärmetransportmediums, bspw. Luft, geschaffen sind. Bei einer vorteilhaften alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich der Durchkontaktierung ein Strömungsraum ausgebildet, der eine Strömung des Wärmetransportmediums senkrecht zur Ebene der Blättchen ermöglicht. Dieser Kanal kann durch eine Freischneidung des Isolationsmantels oder durch geeignete Abstandselemente ausgebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbin­ der gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Steckverbinder dienen im allgemeinen der elektrischen Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen oder elektri­ schen Schaltungen. In der Elektronik haben Leiterplatten als Schaltungsträger eine herausragende Bedeutung erlangt. Durch elektrische Steckverbinder kann eine, in der Regel lösbare, zuverlässige elektrische Verbindung zwischen Schaltungsträgern, meist sind das flache Leiterplatten, hergestellt werden. Die leiterplattenseitigen Anschlüsse von Steckverbindern sind dabei so ausgeführt, daß durch geeignete Verarbeitungsverfahren eine sichere elektrische und mechanische Verbindung zwischen diesen Steckverbinder­ anschlüssen und der Leiterplatte hergestellt werden kann. Als Verfahren sind hier die klassische Wellenlöttechnik, die Oberflächenlöttechnik (englischsprachig SMT = Surface Mount Technology) und die Einpresstechnik zu nennen. Bei Wellenlötverfahren und Einpresstechnik wird der Steckver­ binderanschluß in eine Durchkontaktierung eingebracht. Dies wird als Durchstecktechnik bezeichnet. Eine Durchkontaktie­ rung ist Bestandteil der auf der Leiterplatte befindlichen Schaltung und besteht aus einer mit leitendem Material überzogenen Bohrung im Leiterplattenmaterial, welche übli­ cherweise senkrecht zur Leiterplattenoberfläche angebracht ist.

Das Wellenlötverfahren führt die Leiterplatte, auf wel­ cher, neben anderen elektronischen Bauelementen, meist auch einer oder mehrere Steckverbinder vormontiert sind, über eine stehende Welle aus fließendem, flüssigem Lot. Das Lot besteht aus einer über den Schmelzpunkt erhitzten Zinn- Legierung. Durch Kontakt der Unterseite der Leiterplatte, aus deren Durchkontaktierungen die Lötanschlüsse der Steck­ verbinder leicht herausragen, mit dem flüssigen Lot wird durch Kapilarkräfte das Lot in die Durchkontaktierung gezogen und anschließend durch Abkühlung zu einer mecha­ nisch festen und elektrisch gut leitenden Verbindung.

Die Oberflächenlöttechnik ist ein artverwandtes Verfah­ ren, welches jedoch üblicherweise keine Durchkontaktierun­ gen benutzt. Leiterplatten in Oberflächentechnik besitzen aus Kupfer bestehende leitende Bahnen, welche Bestandteil der Leiterplattenschaltung sind. Die Enden solcher Bahnen sind für die Oberflächenlöttechnik geometrisch so ausge­ führt, daß ein entsprechendes elektronisches oder elektro­ mechanisches Bauteil, welches für die Oberflächenlöttechnik ausgelegt ist, sich mit seinen Anschlußflächen mit diesen Enden der Bahnen decken kann. Die Enden der Leiterbahnen werden vor der Montage der Oberflächenbauteile mittels eines Siebdruckverfahrens mit einer zähen, klebrigen Lotpa­ ste beschichtet, welche in der Lage ist, das anschließend aufgebrachte Bauteil bis zum Oberflächenlötprozess mecha­ nisch ausreichend zu fixieren. Die Lötpaste ist zusammenge­ setzt aus sehr kleinen Lotkugeln, die aus einer Zinnlegie­ rung, einem klebrigen Zusatz, der bis zum Lötprozess für Haftung des Oberflächenbauelementes auf der Leiterplatte sorgt und weiteren Additiven bestehen, welche die Lötbar­ keit verbessern sollen. Durch die beim Oberflächenlötpro­ zess den Lötstellen zugeführte Wärme schmilzt die Lotpaste und bildet durch den folgenden Abkühlprozess zwischen Bauteilanschluß und Leiterbahn eine mechanisch stabile und elektrisch gut leitende Lötverbindung. Der Kleber und die Additive, welche der Lotpaste zugesetzt sind, verdampfen dabei. Der Wärmetransport zur Lötstelle erfolgt beim Ober­ flächenlötprozess alternativ durch verschiedene Verfahren, wie etwa durch Infrarotstrahlung oder durch Konvektion. Das Konvektionslötverfahren hat in diesem Bereich die größte Bedeutung erlangt.

Für Bauelemente größerer Abmessung oder größeren Ge­ wichtes, wie zum Beispiel Steckverbinder, findet die Kombi­ nation aus Obrerflächenlöttechnik und Wellenlötverfahren Anwendung. Dazu werden für diese Bauteile in die Leiter­ platte, neben den Oberflächenlötanschlüssen, auch die vom Wellenlötverfahren her bekannten Durchkontaktierungen eingebracht. Durch den, für die Oberflächenlöttechnik üblichen, Druckprozess werden diese Durchkontaktierungen beschichtet. Bei geeignetem Verfahren wird dabei die Lötpa­ ste nicht nur auf die Durchkontaktierung aufgebracht, sondern auch in diese hineingedrückt. Nach der Vormontage des Bauteiles befindet sich nun sowohl der Bauteillötan­ schluß, als auch Lötpaste in der Durchkontaktierung.

Die Patentschrift EP 0 422 785 B1 zeigt einen Steckver­ binder, der aus mehreren Scheibchen, welche reihenweise die elektrischen Kontakte tragen, und einem Trägerisolierkörper aufgebaut ist. Die Anschlüsse sind in Einpresstechnik ausgeführt. Die Schrift EP 0 638 967 A2 zeigt eine ähnliche Ausführung, bei der die Leiterplattenanschlüsse in Ein­ presstechnik ausgeführt sind. Das Patent US 3,539,974 zeigt eine Steckverbinderanordnung, welche aus isolierendem Material gefertigten Scheibchen und in diese Scheibchen integrierte leitende Elemente aufgebaut ist. Die Anschlüsse dieser Steckverbindung eignen sich für das Wellenlötverfah­ ren.

Der Vorteil der Bauweise der vorgenannten Steckverbin­ derausführungen ist die hohe mechanische Stabilität des Steckverbinders und die Positionsgenauigkeit der Lötan­ schlüsse, die durch die Führung des Lötanschlusses durch die Ummantelung desselben durch isolierendes Material bis an die Lötstelle hin gewährleistet ist.

Die eben benannten Steckverbinder weisen jedoch wesent­ liche Nachteile für das Oberflächenlötverfahren auf. Die genannten Lösungen ermöglichen es nicht, oder nur in unzu­ reichender Weise, in der für den Oberflächenlötprozess zur Verfügung stehenden kurzen Zeit eine genügende Menge an Wärme an die Lötstelle heran zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steck­ verbinder nach eingangs beschriebener Bauart in Scheibchen­ bauweise und Durchstecktechnik mit der Eigenschaft zu entwickeln, daß er für den Oberflächenlötprozeß geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß hat der Steckverbinder ein isolierendes Trägerteil, in das eine Vielzahl von nebeneinander angeord­ neten Scheibchen eingesetzt sind, in deren Isolationsmantel Kontaktelemente eingebettet sind. Zwischen den in das Trägerteil eingesetzten Scheibchen verbleibt erfindungsge­ mäß ein Spalt, der derart ausgebildet ist, daß während des Oberflächenlötprozesses ein hinreichender Wärmetransport - sei es durch Konvektion oder durch Strahlung zum Lötpunkt ausgebildet werden kann. Bei den herkömmlichen Lösungen liegen die Isolationsscheiben bündig aneinander, so daß die Ausbildung eines derartigen Wärmestroms von der Umgebung zur Lötstelle hin praktisch verhindert wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es möglich, die Lötstelle, d. h. die Durchkontaktierung, den Lötanschluß und die Lötpa­ ste während des Oberflächenlötprozesses so weit aufzuhei­ zen, daß die Lötpaste aufschmilzt und ein Eintreten in den Ringspalt zwischen Lötanschluß und Durchkontaktierung auch bei der beim Oberflächenlötprozeß zur Verfügung stehenden kurzen Zeit ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ha­ ben die Scheibchen im Bereich der Durchkontaktierung Ab­ standshalter, so daß sich die Kontaktelemente - oder genau­ er gesagt deren Lötanschlüsse - im Bereich zwischen dem Isolationsmantel und der elektrischen Schaltung frei er­ strecken. D. h., erfindungsgemäß ist der Isolationsmantel der Scheibchen im Bereich der Durchkontaktierung so freige­ setzt, daß sich ein offener Bereich zwischen dem Isolati­ onskörper des Steckverbinders und Leiterplatte ergibt, der eine Wärmeströmung des zum Aufheizen benutzten Mediums normal zur Orientierung der Scheibchen zuläßt. Dabei ist die Relativposition des Scheibchens mit Bezug zum Steckver­ binder gesichert, da die Lötanschlüsse in den Durchkontak­ tierungen aufgenommen sind. Die Abstandshalter wirken dabei als Auflagepunkte für das jeweilige Scheibchen und sind so gewählt, daß die Lage des Steckverbinders mit Bezug zur elektrischen Schaltung (Leiterplatte) reproduzierbar ist.

Diese Abstandshalter können durch Vorsprünge des Isola­ tionsmantels oder durch entsprechende Ausgestaltung der Kontaktelemente gebildet werden. Durch die Ausbildung dieser Abstandshalter und dem Spalt zwischen zwei benach­ barten Scheibchen sind die Lötanschlüsse, die Durchkontak­ tierung und die darin aufgenommene Lötpaste so gut für einen Wärmetransport während des Oberflächenlötprozesses zugänglich, daß sich eine zuverlässige Lötverbindung aus­ bilden kann, ohne daß auf eine reproduzierbare Positionie­ rung des Steckverbinders relativ zur Leiterplatte verzich­ tet werden muss.

Die Wärmeleitung im Bereich der Lötanschlüsse läßt sich weiter verbessern, wenn der Isolationsmantel mit Ausnehmun­ gen versehen ist, die sich abschnittsweise entlang der Kontaktelemente erstrecken und diese teilweise freilegen, so daß auch die zur Lötstelle benachbarten Abschnitte der Kontaktelemente durch Konvektion oder Strahlung direkt erwärmbar sind. Auf diese Weise wird eine maximale Wärme­ austauschfläche zur Übertragung der von außen eingebrachten wärme an die Lötstelle geschaffen. Die Ausnehmungen sind jedoch so gewählt, daß die mechanische Fixierung der Kon­ taktelemente im Isolationsmantel jederzeit gewährleistet ist. D. h., bei dieser Ausführungsform wird durch die grö­ ßere Wärmeaustauschfläche der Lötanschlüsse deren Lötbar­ keit gesteigert, während die mechanische Stabilität des Steckverbinders nur unwesentlich herabgesetzt ist.

Die Relativpositionierung der Steckverbindung mit Bezug zur elektrischen Schaltung läßt sich weiter verbessern, wenn das Scheibchen mit einem Halteelement ausgeführt ist, das in Eingriff mit einem entsprechend ausgebildeten Gegen­ stück an der Leiterplatte bringbar ist. Dieses Halteelement kann bspw. ein Schnapp- oder Rastvorsprung am Isolations­ teil sein, der kraft- oder formschlüssig, bspw. mit einer Presspassung in eine Ausnehmung der Schaltung einrastet. Alternativ oder zusätzlich kann das Halteelement auch durch eine geeignete Ausgestaltung der Lötanschlüsse, bspw. durch eine Kinkung zumindest eines Lötanschlusses erfolgen.

Durch das Halteelement wird die Lage des Steckverbin­ ders relativ zur Leiterplatte während des Lötprozesses zusätzlich stabilisiert und eine Fehlstellung vermieden, die zu einer späteren Unbrauchbarkeit der fertiggestellten Leiterplatte führen kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da oberflächenmontierte Bauteile in der Regel durch Automa­ ten auf der Leiterplatte vormontiert werden und erst dann dem Lötprozeß zugeführt werden. In diesem Fall ist die maximale Setzkraft, mit der ein derartiger Automat ein Bauelement auf die Leiterplatte oder in die Durchkontaktie­ rung setzen kann, verhältnismäßig niedrig. Die Halteele­ mente sind dann so auszuführen, daß die Setzkraft, welche diese zwangsläufig bedingen, nicht höher ist, als die Maximalkraft, welche die Bestückungsautomaten üblicherweise aufbringen können.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an der Seitenwandung der Scheibchen zumindest eine Stützfläche ausgebildet, die als Anlagefläche für das benachbarte Scheibchen wirkt. Auf diese Weise ist die Relativposition der Scheibchen zueinander und die Beibehal­ tung des Spaltmaßes gemäß Anspruch 1 gewährleistet.

Eine zusätzliche oder alternative Fixierung der Scheib­ chen im Trägerteil ist dadurch möglich, daß die Scheibchen in Höhenrichtung mit Preßpassung in das Trägerteil einge­ setzt werden.

Die erfindungsgemäßen Scheibchen werden vorzugsweise durch Umspritzen der Kontaktelemente im Spritzgießverfahren hergestellt.

Die Relativposition der Scheibchen zueinander läßt sich durch Ausbilden eines Deckels verbessern.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in drei­ dimensionaler Darstellung;

Fig. 2 den auf einer Leiterplatte befestigten Steck­ verbinder gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung eines Scheib­ chens des Steckverbinders aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Scheibchens aus Fig. 3 und eine Schnitt durch eine Leiterplatte gemäß Fig. 2;

Fig. 5 das Scheibchen aus Fig. 4 in dem mit der Lei­ terplatte verlöteten Zustand;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Scheib­ chens im verlöteten Zustand;

Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Scheib­ chens im verlöteten Zustand;

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Steckverbinders;

Fig. 9 ein Scheibchen des Steckverbinders aus Fig. 8 im verlöteten Zustand;

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 9;

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel eines Scheibchens mit Halteelement;

Fig. 12 dreidimensionale Darstellungen des Steckver­ binders gemäß Fig. 8, des Scheibchens gemäß Fig. 11 und einer dafür vorgesehenen Leiterplatte;

Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Scheib­ chens für einen erfindungsgemäßen Steckverbinder und die Fig. 14 bis 16 Varianten des anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte dreidimensionale Dar­ stellung eines Steckverbinders 1 in Durchstecktechnik. Dieser Steckverbinder 1 hat ein Trägerteil 2, in dem neben­ einander liegende Scheibchen 4 angeordnet sind. Das Träger­ teil 2 hat Ausnehmungen 6, in die die Scheibchen 4 mit einem Endabschnitt eingesetzt sind. Gemäß Fig. 3 hat jedes Scheibchen 4 einen Isolationsmantel 8, in dem Kontaktele­ mente 10 eingebettet sind. Diese durchsetzen den Isolati­ onsmantel 8 entlang der von diesem aufgespannten Ebene, wobei in der Darstellung gemäß Fig. 3 in Horizontalrich­ tung federzungenartig ausgebildete Kontaktanschlüsse 12 und in Vertikalrichtung nach unten Lötanschlüsse 14 rechtwink­ lig versetzt zueinander aus dem Isolationsmantel 8 vorste­ hen. Die Kontaktanschlüsse 12 mit dem benachbarten Endab­ schnitt des Isolationsmantels 8 sind in die Ausnehmungen 6 des Trägerteils 2 eingesetzt.

Gemäß Fig. 2 wird der mit einer Vielzahl von Scheib­ chen 4 ausgebildete Steckverbinder 1 mit einer Leiterplatte 16 verlötet, die eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 18 aufweist, in die im aufgesetzten Zustand die Lötanschlüsse 14 eintauchen (dies wird im folgenden noch deutlicher anhand der Fig. 4 und 5 erläutert). Der Steckverbinder 1 und die Leiterplatte 16 sind derart ausgebildet, daß im zusammengesetzten Zustand die Scheibchen 4 eine vorbe­ stimmte Relativposition mit Bezug zur Leiterplattenoberflä­ che 20 haben. In dieser Relativposition verbleibt zwischen den Leiterplatten ein Spalt 22 mit der Spaltweite b (Fig. 1). Die Beabstandung der Scheibchen 4 zueinander ist bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel zum einen durch den Abstand der Ausnehmungen 6 im Trägerteil 2 und zum anderen durch seitliche Stützflächen 24 definiert. Diese Stützflächen 24 sind bspw. jeweils an der in Fig. 3 sichtbaren Seitenwandung des Isolationsman­ tels 8 ausgebildet, so daß die benachbarte - in Fig. 3 nicht sichtbare - Seitenwandung des benachbarten Scheib­ chens 4 an dieser Stützfläche 24 anliegt. Prinzipiell können die Stützflächen 24 auch beidseitig am Isolations­ mantel 8 ausgebildet sein, so daß im Einbauzustand Stütz­ fläche an Stützfläche anliegt. Die Stützflächen 24 wirken desweiteren noch gemäß Fig. 1 als Einschiebanschlag, der die Einsetztiefe der Scheibchen 4 in die Ausnehmungen 6 des Trägerteils 2 begrenzt.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Schei­ bchens aus Fig. 3 und eine Schnittdarstellung des Bereichs der Leiterplatte 16, mit dem das dargestellte Scheibchen zu verlöten ist. Demgemäß sind die Kontaktanschlüsse 12 und die Lötanschlüsse 14 durch Kontaktbahnen 26 verbunden, die im wesentlichen vom Isolationsmantel 8 umgeben sind. Diese Kontaktbahnen 26 haben keinen Kontakt untereinander.

In der Leiterplatte 16 sind die mit Lotpaste 28 verse­ henen Durchkontaktierungen 18 ausgebildet. Diese Durchkon­ taktierung ist eine mit leitendem Material 30 dünn be­ schichtete Bohrung der Leiterplatte 16. Die Lötpaste 28 besteht aus sehr kleinen Lötkugeln, welche mit einem bei Hitze verdampfenden klebrigen Material gemischt sind.

Gemäß Fig. 4 sind am Isolationsmantel 8 zwei Abstands­ halter 32, 34 ausgebildet, zwischen denen sich die Lötan­ schlüsse 14 erstrecken. Durch diese beiden Abstandshalter 32, 34 wird eine Freischneidung 36 im Isolationmantel 8 gebildet, über die Bereiche der Lötanschlüsse 14 freigelegt sind. Fig. 5 zeigt das Plättchen 4 in dem mit der Leiter­ platte 16 verlöteten Zustand. Die Lötpaste 28 wird über die durch Konvektion und Strahlung zugeführte Wärme aufge­ schmolzen und das flüssige Lot durch Kapillarkräfte in die Durchkontaktierung 18 eingezogen. Durch Abkühlung entsteht die Lotstelle 38, über die jeweils ein Lötanschluß 14 zuverlässig mechanisch und elektrisch mit der Durchkon­ taktierung 18 verbunden ist.

Gemäß Fig. 5 sitzen die beiden Abstandshalter 32, 34 auf der Leitenplattenoberfläche 20 auf, so daß durch die Freischneidung 36 ein Raum gebildet wird, durch den sich Abschnitte der Lötanschlüsse 14 frei erstrecken. D. h., durch diese Freischneidung 36 wird ein zusätzlicher Raum gebildet, welcher im Zusammenwirken mit den Spalten 22 zum Wärmetransport genutzt werden kann. Der Wärmetransport entlang den Freischneidungen 36 erfolgt senkrecht zur Orientierung der Scheibchen 4. Durch die Spalte 22 und die Freischneidungen 36 ist somit ein optimaler Wärmetransport zur und von der Durchkontaktierung 18 gewährleistet, so daß ein äußerst schnelles Erwärmen der Lötstelle (Durchkontaktierung 18, Lötanschluß 14, Lotpaste 28) auf Löttemperatur und auch nach dem Löten ein schnelles Aushär­ ten der Lötstelle gewährleistet ist.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Strömungsraum für das Wärmetransportmedium (bspw. Luft) nicht durch zwei einstückig mit dem Isolationsmantel 8 ausgebildete Abstandshalter 36, 34 sondern durch Verbreite­ rungen 40, 42 der Lötanschlüsse 14 gebildet ist. Diese Verbreiterungen 40, 42 sind derart ausgebildet, daß die Unterkante des Isolationsmantels 8 wieder im Abstand zur Leiterplattenoberfläche 20 ausgebildet ist, wobei diese Verbreiterungen 40, 42 über Auflagepunkte 44 auf der Lei­ terplattenoberfläche 20 aufliegen. Diese Verbreiterungen 40, 42 und die Auflageflächen sind so gestaltet, daß das Wärmetransportmedium ungehindert zur Lötstelle vordringen kann. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wurden zwei der Lötanschlüsse 14 mit Verbreiterungen 40 bzw. 42 ausgeführt. Prinzipiell kann es auch ausreichend sein, wenn lediglich eine Verbreiterung 42 bzw. ein An­ schlag 32 am auskragenden Teil des Scheibchens 4 ausgebil­ det ist.

Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Lösungen kombi­ niert sind. D. h., der den Wärmetransport entlang der Lei­ terplattenoberfläche 20 ermöglichende Raum wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Abstandshalter 34 und eine Verbreiterung 42 gebildet, die gemeinsam dafür sorgen, daß die Lötstellen für das Wärmetransportmedium zugänglich ist. Im übrigen entspricht das in Fig. 7 dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel denjenigen aus Fig. 5 bzw. 6, so daß weitere Erläuterungen entbehrlich sind.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders 1 dargestellt. Dieser hat - wie die vorbe­ schriebenen Ausführungsbeispiele - ein Trägerteil 2, in das eine Vielzahl von Scheibchen 4 eingesetzt sind. Die Lötan­ schlüsse 14 des Steckverbinders 1 werden in die Durchkon­ taktierungen 18 der Leiterplatte 16 (siehe Fig. 9) einge­ setzt. Genau wie bei vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeweils zwischen zwei benachbarten Scheibchen 4 ein Spalt 22 mit einer Spaltbreite b ausgebildet, der eine ungestörte Strömung des Wärmetransportmediums hin zur Lötstelle ermöglicht.

Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines Scheibchens 4 des Steckverbinders 1 aus Fig. 8, das mit der Leiterplatte 16 verlötet ist. Demgemäß hat das Scheibchen 4 - ähnlich wie das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel - zwei Abstandshalter 32, 34, mit denen das Scheibchen 4 im verlö­ teten Zustand auf der Leiterplattenoberfläche 20 aufsitzt. Zwischen den beiden Abstandshaltern 32, 34 ist somit eine Freischneidung 36 ausgebildet, die den Wärmetransport entlang der Leiterplattenoberfläche 20 ermöglicht. Der Wärmeaustausch wird bei dem in Fig. 9 dargestellten Aus­ führungsbeispiel zusätzlich dadurch verbessert, indem der Isolationsmantel 8 mit Ausnehmungen 44 versehen ist, die sich entlang den strichpunktiert angedeuteten Kontaktbahnen 26 erstrecken. Wie in Fig. 9 angedeutet, sind die Ausneh­ mungen 44 etwas schmaler als die Kontaktbahnen ausgeführt, so daß nur ein Teilbereich freigelegt ist. Durch diese Maßnahme wird der sich an die Lötanschlüsse 14 anschlie­ ßende Bereich der Kontaktbahnen 26 teilweise freigelegt, so daß diese für das entlang dem Spalt 22 und der Freischnei­ dung 36 entlang strömende Wärmetransportmedium zugänglich sind. D. h., durch die teilweise freigeschnittenen Kontakt­ bahnen 26 wird die Wärmeaustauschfläche vergrößert und somit der Wärmetransport zur Lötstelle verbessert. Das Material des Isolationsmantels 8 befindet sich zwischen den Leiterbahnen 26 und überdeckt auf einer Breite k (Pfeil in Fig. 9) den Randbereich der Kontaktelemente 10, so daß diese zuverlässig in Position gehalten werden.

Durch diese Festlegung der Kontaktelemente 10 tritt praktisch keine Ungenauigkeit bei der Positionierung der Lötanschlüsse 14 mit Bezug zur Leiterplatte 16 auf, so daß die Vormontage des Steckverbinders auf der Leiterplatte 16 vereinfacht ist. In Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A dargestellt, aus dem sich das Umgreifen der Umfangskanten 46 mit dem Maß k durch den Isolationsmantel 8 zur Lagefixierung ergibt.

Fig. 11 zeigt eine Variante des in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiels. Demgemäß ist an dem Abstandshalter 32 des Scheibchens 4 ein Halteelement 48 ausgebildet, das zur zusätzlichen Lagefixierung bei der Vormontage und während des Lötprozesses beiträgt. Gemäß der vergrößerten Darstellung in Fig. 11 ist das Halteelement 48 durch zwei jeweils etwa v-förmig gekrümmte Gabelab­ schnitte 50 gebildet, wobei die beiden Scheitel der Gabel­ abschnitte 50 um das Maß Dh beabstandet sind. Diese Gabel­ abschnitte 50 sind federnd ausgebildet, so daß sie ela­ stisch aufeinander zu bewegbar sind.

Gemäß Fig. 12 sind in der Leiterplatte 16 zwei Halte­ bohrungen 52 ausgebildet, deren Durchmesser Db kleiner als das Maß Dh gewählt ist. Bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel sind lediglich die beiden außenliegenden Scheib­ chen 4 mit Halteelementen 48 ausgebildet, so daß entspre­ chend auch nur zwei Haltebohrungen 52 in der Leiterplatte 16 vorgesehen sind. Beim Setzen des Steckverbinders 1 tauchen die beiden Gabelabschnitte 50 jedes Halteabschnit­ tes 48 in die Haltebohrungen 52 ein. Die Gabelabschnitte 50 werden elastisch aufeinander zu bewegt, bis der Außenab­ stand der Gabelabschnitte 50 dem Maß Db entspricht. Beim weiteren Einsetzen hinterschnappen die Gabelabschnitte 50 die unteren Umfangskanten der Haltebohrung 52, so daß der Steckverbinder 1 festgelegt ist. Die federnden Gabelab­ schnitte 50 lassen sich aufeinander zu bewegen, bis sie mit ihren Enden 54 kontaktieren. in dieser Anlageposition entsteht eine, gegenüber der Federkraft der einzelnen Federelemente, wesentlich höher werdende Verformungskraft. Desweiteren wirkt die vorbeschriebene Ausführungsform der federnden Gabelabschnitte 50 wie eine Sicherung gegen einen Bruch der Federelemente, da sich an der Stelle der größten mechanischen Spannung (im Verbindungsbereich der Gabelab­ schnitte 50) ab dem Punkt, an dem sich die Enden 54 kontak­ tieren, keine weitere elastische Verformung mehr ergibt, da sich in der Folge die bogenförmigen federnden Elemente in die Länge strecken.

Durch die elastische Verformung der Gabelabschnitte 50 besteht eine Kontaktkraft zwischen der Haltebohrung 52 und dem Halteelement 48 senkrecht zur Axialrichtung der Bohrung und resultiert somit in einer in axialer Richtung wirkenden Haltekraft, welche groß genug ist, den Steckverbinder für die Zeit zwischen Vormontage und dem Aushärten der Lötver­ bindung ausreichend auf der Leiterplatte zu fixieren und die Ausrichtung des Steckverbinders 1 relativ zur Leiter­ platte 16 zu bewahren. Diese exakte Ausrichtung ist für die spätere Funktionsfähigkeit einer Baugruppe Voraussetzung.

In Fig. 13 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Lagefixierung während der Vormontage und wäh­ rend des Aushärtens der Lötverbindung nicht durch zusätzli­ che Halteelemente 48 wie beim vorbeschriebenen Ausführungs­ beispiel, sondern durch eine Auskinkung bspw. des äußersten (rechts in Fig. 13) Lötanschlusses 14 gebildet ist. Bei einer derartigen Auskinkung 56 ist der Lötanschluß 14 zu einer Seite hin ausgewölbt. Beim Einsetzen des gekinkten Lötanschlusses 14 in eine Durchkontaktierung 18 berührt die erhabene Stelle des Lötanschlusses 14 die benachbarte Seite der Durchkontaktierung 18 - der Lötanschluß 14 wird mecha­ nisch unter Spannung gesetzt, da er zur Seite ausgebogen wird. Die Kontaktkraft, die der gekinkte Lötanschluß 14 auf die Durchkontaktierung 18 in Radialrichtung aufbringt, ist groß genug, um eine in Axialrichtung wirkende Haltekraft zu erzeugen, über die der Steckverbinder in der Zeit zwischen Vormontage und Aushärten der Lötverbindung ausreichend auf der Leiterplatte 16 fixiert ist.

In den Fig. 14 bis 16 sind weitere Varianten der vorbeschriebenen Steckverbinder 1 dargestellt, bei denen die Führung der Scheibchen 4 verbessert ist.

Fig. 14 zeigt eine Variante, bei der an den Seitenflä­ chen des Isolationsmantels 8 seitlich angeordnete Vor­ sprünge 58 ausgebildet sind, über die die Scheibchen in der Einbaulage zueinander beabstandet sind. Diese Vorsprünge 58 können am Isolationsmantel angespritzt sein. Die in Fig. 14 dargestellten Scheibchen 4 haben desweiteren - ähnlich wie das in den Fig. 11 und 12 dargestellte Ausführungs­ beispiel - Halteelemente 48, die allerdings nicht als Gabelabschnitt, sondern als geschlossener, etwa elipsenför­ miger Pressring 60 ausgebildet sind. Dieser Pressring 60 taucht beim Einsetzen der Scheibchen 4 in die Haltebohrung 52 ein, wobei die Seitenabschnitte des Pressrings 60 radial nach innen verformt werden, so daß das Scheibchen 4 auf­ grund einer Überpressung mit hoher Festigkeit in der Halte­ bohrung 52 festgelegt ist. In dieser Einpressposition sind die Scheibchen 4 durch die seitlichen Vorsprünge 58 und die Stützflächen 24 zueinander beabstandet, so daß eine äußerst präzise Parallelorientierung mit dem Spaltmaß b gewährlei­ stet ist. Durch die geschlossene Form der Halteelemente lassen sich höhere Haltekräfte als mit der offenen Form gemäß Fig. 11 erreichen, so daß die Klemmwirkung verbes­ sert ist.

Bei dem in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist desweiteren an das Trägerteil 2 ein Deckel 62 ange­ spritzt, der dachförmig vom Trägerteil 2 vorspringt und die Scheibchen 4 abschnittsweise überdeckt. In diesem Deckel 62 sind Führungsnuten 64 ausgebildet, die die benachbarten Umfangskanten des Isolationsmantels 8 der Scheibchen um­ greifen, so daß die Parallelführung weiter verbessert ist.

Fig. 15 zeigt eine Variante, bei der der Deckel 62 ge­ genüber der in Fig. 14 dargestellten Lösung bis zur vorde­ ren Stirnkante der Scheibchen 4 verlängert ist und somit diese nahezu vollständig überdeckt. Zur besseren Kühlung sind in dem Deckel 62 Kühlschlitze 68 ausgebildet, die mit Bezug zu den Lücken zwischen zwei benachbarten Scheibchen 4 ausgerichtet sind. Auch dieser Deckel 62 hat Führungsnuten 64 für die Scheibchen 4.

Fig. 16 zeigt schließlich eine vereinfachte Variante des in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei dem der Deckel 62 ohne Kühlschlitze 68 ausgeführt ist.

Prinzipiell können die in den Fig. 14, 15 und 16 dargestellten Deckelkonstruktionen bei sämtlichen vorbe­ schriebenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Der Deckel kann einstückig mit dem Trägerteil 2 oder aber als zusätzliches Bauelement ausgeführt sein.

Offenbart ist ein Steckverbinder in Durchstecktechnik, der für das Oberflächenlötverfahren geeignet ist. Der Steckverbinder hat ein isolierendes Trägerteil, in das eine Vielzahl von Scheibchen mit Löt- und Kontaktanschlüssen eingesetzt ist. Die Scheibchen stehen erfindungsgemäß im Abstand zueinander, so daß Strömungskanäle zur Zuführung des Wärmetransportmediums, bspw. Luft, geschaffen sind. Bei einer vorteilhaften alternativen oder zusätzlichen Ausge­ staltung der Erfindung ist im Bereich der Durchkontaktie­ rung ein Strömungsraum ausgebildet, der eine Strömung des Wärmetransportmediums senkrecht zur Ebene der Blättchen ermöglicht. Dieser Kanal kann durch eine Freischneidung des Isolationsmantels oder durch geeignete Abstandselemente ausgebildet werden.

Bezugszeichenliste

1

Steckverbinder

2

Trägerteil

4

Scheibchen

6

Ausnehmung

8

Isolationsmantel

10

Kontaktelement

12

Kontaktanschluss

14

Lötanschluss

16

Leiterplatte

18

Durchkontaktierung

20

Leiterplattenoberfläche

22

Spalt

24

Stützfläche

26

Kontaktbahn

28

Lotpaste

30

Beschichtung

32

Abstandshalter

34

Abstandshalter

36

Freischneidung

38

Lötstelle

40

Verbreiterung

42

Verbreiterung

44

Ausnehmungen

46

Umfangskante

48

Halteelemente

50

Gabelabschnitt

52

Haltebohrungen

54

Ende des Gabelabschnitts

56

Kinkung

58

Vorsprung

60

Pressring

62

Deckel

64

Führungsnut

66

Stirnkante

68

Kühlschlitz

Claims (14)

1. Steckverbinder mit einem isolierenden Trägerteil (2), in das eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Scheibchen (4) eingesetzt sind, die jeweils abschnitts­ weise in einen Isolationsmantel (8) eingebettete Kon­ taktelemente (10) mit Kontaktanschlüssen (12) und Löt­ anschlüssen (14) haben, wobei letztere mit Durchkontak­ tierungen (18) oder Leiterbahnen einer elektrischen Schaltung, bspw. einer Leiterplatte (16) verlötbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Scheibchen (4) im Bereich der Lötan­ schlüsse (14) ein Spalt (22) ausgebildet ist.

2. Steckverbinder nach Patentanspruch 1, wobei die Scheib­ chen (4) im Bereich der Durchkontaktierung (18) Ab­ standshalter (32, 34; 40, 42) haben, so daß sich die Kontaktelemente (10) frei zwischen dem Isolationsmantel (8) und der elektrischen Schaltung erstrecken.

3. Steckverbinder nach Patentanspruch 2, wobei die Ab­ standshalter (32, 34; 40, 42) am Isolationsmantel (8) oder an den Kontaktelementen (10) ausgebildet sind.

4. Steckverbinder nach Patentanspruch 2, wobei der Isolati­ onsmantel (8) Ausnehmungen (44) hat, die sich entlang der Kontaktelemente (10) erstrecken und diese ab­ schnittsweise freilegen.

5. Steckverbinder nach Patentanspruch 4, wobei die Ausneh­ mungen (44) derart ausgebildet sind, daß die Umfangs­ kanten der Kontaktelemente (10) entlang eines Maßes (k) umgriffen sind.

6. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, wobei das Scheibchen (4) ein Halteelement (48, 56) hat, daß in Eingriff mit einem entsprechend ausge­ bildeten Gegenstück (52, 18) der elektrischen Schaltung bringbar ist.

7. Steckverbinder nach Patentanspruch 6, wobei das Halte­ element ein Federelement (50) ist, das in eine Halte­ bohrung (52) der elektrischen Schaltung einrastet.

8. Steckverbinder nach Patentanspruch 7, wobei das Feder­ element (50) einstückig mit dem Isolationsmantel (8) ausgebildet ist.

9. Steckverbinder nach Patentanspruch 6, wobei das Halte­ element eine Kinkung (56) eines Lötanschlusses (14) ist, die kraftschlüssig in die zugeordnete Durchkontak­ tierung (18) eingreift.

10. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, wobei an einer Seitenwandung des Scheibchens (4) vorstehende Stützflächen (24) ausgebildet sind, die als Anlagefläche für das benachbarte Scheibchen (4) wirken.

11. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, wobei der Isolationsmantel (8) der Scheibchen in Höhenrichtung mit Presspassung in das Trägerteil (2) eingesetzt ist.

12. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, wobei die Scheibchen (4) durch Umspritzen der Kontaktelemente (10) im Spritzgießverfahren hergestellt sind.

13. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, mit einem Deckel (62), der die Scheibchen (4) zumindest abschnittsweise überdeckt.

14. Steckverbinder nach Patentanspruch 13, wobei der Deckel (62) am Trägerteil (2) befestigt ist und die Scheibchen (4) entweder abschnittsweise überdeckt oder mit Schlit­ zen (68) ausgebildet ist, die zu den Spalten (22) zwi­ schen den Scheibchen (4) ausgerichtet sind.