DE102004020325B4 - Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders (3) mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses (4) angeordneten Leiterplatte (6), wobei der Steckverbinder (3) aus einem Gehäuse (13) aus einem Isoliermaterial besteht, welches mehrere Kontakte (14, 15) beinhaltet, über die die Verbindung zu Kontaktflächen (16) der Leiterplatte (6) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (14, 15) des Steckverbinders (3) auf ihrer dem Innenraum des Gerätegehäuses (4) zugewandten Seite mit jeweils einer Kontaktbrücke (17) ausgestattet sind, wobei eine in einem gemeinsamen Gehäuse (13) oder in einem separaten Gehäuse (21) vorgesehene Druckkontaktfeder (18) einerseits mit der Kontaktbrücke (17) und anderseits mit der auf der Unterseite (10) der Leiterplatte (6) vorgesehenen Kontaktfläche (16) kontaktiert und durch einen gegen das Gerätegehäuse (4) wirkenden, die Leiterplatte (6) einbeziehenden und von einer Verschraubung (19) beaufschlagten Druckkörper (20) in vorgespanntem Zustand gehalten ist.

Description

  • Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte, wobei der Steckverbinder aus einem Gehäuse aus einem Isoliermaterial besteht, welches mehrere Kontakte beinhaltet, über die die Verbindung zu den Kontaktflächen der Leiterplatte erfolgt.
  • Beim Aufbau leistungselektronischer Geräte (z.B. Umrichter, Sanftstarter), insbesondere in Gerätegehäusen höheren Schutzgrades, müssen mehrere Kontaktierungsaufgaben gelöst werden. Dabei sind sowohl die Halbleiterbauelemente mit den weiteren Schaltungselementen zu verbinden als auch ein thermischer Kontakt der Halbleiterbauelemente zum Gerätegehäuse herzustellen, welches zusätzlich als Kühlkörper fungiert. Außerdem sind die externen Leitungsanschlüsse für die Energieeinspeisung und zu den Verbrauchern herzustellen, wobei die nach außen führenden (externen) Leitungsanschlüsse so auszuführen sind, dass der gegebenenfalls erforderliche Schutzgrad abgesichert wird.
  • Bei der in diesem Zusammenhang realisierten und allgemein bekannten Aufbautechnik wird eine Leiterplatte mit den elektronischen Steuerbauteilen bestückt, wobei die voluminösen Bauteile (Kondensatoren, Filter usw.) auf der Bestückseite der Leiterplatte angeordnet werden und die Leiterplatte nachfolgend schwallgelötet wird. Die erforderlichen Halbleiter für die leistungselektronischen Bauteile sind in einem Modul zu sammengefasst, welches mit dem Gerätegehäuse mechanisch und thermisch verbunden wird und dabei auch die sichere Isolation der spannungsführenden Stromkreise zum Gerätegehäuse realisiert. Dieses Modul ist außerdem mit der der Bestückseite abgewandten Unterseite der Leiterplatte elektrisch verbunden.
  • Weiterhin werden die externen Leitungsanschlüsse über die im Gerätegehäuse montierten Steckverbinder nach außen geführt, wobei deren auf der dem Innenraum des Gerätegehäuses zugewandten Seite liegenden Kontakte mit flexiblen, die Verbindung zu den Kontaktflächen der Leiterplatte herstellenden Drahtverbindungen ausgestattet sind. Diese Kontaktflächen sind auf der Bestückseite der Leiterplatte angeordnet.
  • Nachteilig wirkt sich dabei aus, dass zur Befestigung der flexiblen Drähte an den Kontaktflächen der Leiterplatte Handlötungen unvermeidlich sind. Dadurch beinhaltet die Herstellung, die Demontage und Reparatur eines solchen Gerätes einen hohen manuellen Arbeitsaufwand und ist damit teuer.
  • Aus WO 84/02632 A1 sind auf einer Leiterplatte montierte, verschiebbare Verbindungsstücke bekannt, mittels derer die Leiterplatte zwischen den Seitenpaneelen eines Platinengehäuses befestigt werden kann. Die Verbindung zwischen Leiterplatte und an den Verbindungsstücken angebrachten Steckverbindern erfolgt über flexible Verbindungskabel, wodurch eine Entkopplung der Steckkräfte von der Leiterplatte realisiert wird.
  • Aus EP 0 789 427 B1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei Leiterplatten lötfrei und lösbar miteinander verbunden sind. Die elektrische Verbindung erfolgt durch ein Kontaktelement, das an der Unterseite der einen Leiterplatte und an der Oberseite der anderen Leiterplatte jeweils in Kontakt mit einem Kontaktstreifen steht. Die Leiterplatten und das Kontaktelement werden mittels Schrauben in ihrer Position gehalten.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung vorzuschlagen, bei der eine wieder lösbare Verbindung den Kontakt zwischen den Kontaktflächen der Leiterplatte und dem Steckverbinder herstellt und auf die Verwendung von flexiblen Drähten verzichtet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass durch die Verwendung von Druckkontaktfedern auf den Einsatz flexibler Drähte mit den dazu erforderlichen Handlötungen verzichtet und durch die einfache Herstell- und Lösbarkeit der Verbindung der Aufwand zur Montage, Demontage oder Reparatur der Geräte erheblich reduziert werden kann. Gleichzeitig eröffnet sich die Möglichkeit, Steckkräfte von der Leiterplatte fernzuhalten und somit deren Beanspruchung entscheidend zu reduzieren. Weiterhin wird eine Kontaktierung der externen Leitungsanschlüsse an der Leiterplatte in der gleichen Ebene wie das Modul mit den leistungselektronischen Bauteilen ermöglicht, woraus sich wiederum ein verringerter Montage-, Demontage- und Reparaturaufwand ergibt. Letztlich gleichen die Druckkontaktfedern Montagetoleranzen gut aus und sind unempfindlich gegen Schwingungsbelastung und thermische Wechselbeanspruchung als herkömmliche Draht- und Lötverbindungen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 dargelegt.
  • Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehöriger Zeichnung näher erläutert werden.
    •
  • In der Fig. ist eine Schnittdarstellung eines leistungselektronischer Gerätes 1 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines externe Leitungsanschlüsse aufnehmenden Steckverbinders 3 mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses 4 mit Gehäusedeckel 5 angeordneten Leiterplatte 6 wiedergegeben, wobei das untere Teil des Gerätegehäuses 4 als Kühlkörper 7 ausgestaltet ist. Die Halbleiter für die leistungselektronischen Bauteile sind in einem Modul 8 zusammengefasst, welches mit dem Gerätegehäuse 4 mechanisch und thermisch verbunden wird und dabei auch die sichere Isolation der spannungsführenden Stromkreise zum Gerätegehäuse 4 realisiert.
  • Dieses Modul 8 ist außerdem elektrisch über Kontakte mit den an der der Bestückseite 9 abgewandten Unterseite 10 der Leiterplatte 6 befindlichen Kontaktflächen 16 verbunden, wobei eine derartige Verbindung mittels eines Druckstücks 11 und einer Verschraubung 12 erfolgt.
  • Die externen Leitungsanschlüsse sind vorliegend über beiderseits im Gerätegehäuse 4 dicht montierte Steckverbinder 3, die aus einem Gehäuse 13 aus einem Isoliermaterial bestehen, welches mehrere äußere Kontakte 14 (siehe linke Seite der Fig.) bzw. äußere Kontakte 14 und innere Kontakte 15 (siehe rechte Seite der Fig.) beinhaltet, verbunden, über die letztlich die Verbindung zu den Kontaktflächen 16 an der Unterseite 10 der Leiterplatte 6 erfolgt.
  • Dazu ist in einer auf der linken Seite der Figur dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung ein Steckverbinder 3 ersichtlich, dessen äußere Kontakte 14 jeweils über eine Kontaktbrücke 17 mit einer klammerartig ausgestalteten Druckkontaktfeder 18 verbunden sind, deren anderes Ende mit der Kontaktfläche 16 auf der der Bestückseite 9 abgewandten Unterseite 10 der Leiterplatte 6 durch einen gegen das Gerätegehäuse 4 wirkenden, die Leiterplatte 6 einbeziehenden und von einer Verschraubung 19 beaufschlagten Druckkörper 20 in vorgespanntem Zustand gehalten wird. Dabei sind die äußeren Kontakte 14, die Kontaktbrücken 17 und die Druckkontaktfedern 18 vom Gehäuse 13 des Steckverbinders 3 umfasst und bilden mit diesem eine bauliche Einheit. Somit entsteht ein für die vorliegenden Anwendungsfall als geschlossene Baugruppe nutzbarer Steckverbinder 3 für eine Druckkontaktverbindung mit der Leiterplatte 6 innerhalb von leistungselektronischen Geräten 1.
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist auf der rechten Seite der Figur dargestellt. Dabei wird ein handelsüblicher Steckverbinder 3 verwendet, dessen Gehäuse 13 die äußeren Kontakte 14 und die inneren Kontakte 15 einschließt, wobei letztere z.B. als Federzugklemmen oder Steckkontakte ausgebildet sein können. Im Bereich der Leiterplatte 6 ist separat vom Gehäuse 13 des Steckverbinders 3 ein weiteres, aus einem Isoliermaterial bestehendes Gehäuse 21 angeordnet, das die Kontaktbrücken 17 und die nachgiebigen, aber lagegesicherten und klammerartig ausgestalteten Druckkontaktfedern 18 aufnimmt. Dabei steht das eine Ende der jeweiligen Druckkontaktfeder 18 mit der Kontaktbrücke 17 und das andere Ende mit der Kontaktfläche 16 an der Unterseite 10 der Leiterplatte 6 in leitender Verbindung, die dadurch hergestellt wird, dass ein gegen das Gerätegehäuse 4 wirkender, die Leiterplatte 6 einschließender und von der Verschraubung 19 beaufschlagter Druckkörper 20 in vorgespanntem Zustand gehalten wird. Die elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Kontakt 14 des Steckverbinders 3 und der Druckkontaktfeder 18 ist gewährleistbar, weil die Kontaktbrücke 17 mit dem inneren Kontakt 15 des Steckverbinders 3 verbunden wird. Dadurch kann die Verwendung von handelsüblichen Steckverbindern 3 abgesichert werden, da eine Druckkontaktierung durch das als Adapter wirkende und mit den Druckkontaktfedern 18 und den Kontaktbrücken 17 versehene Gehäuse 21 ermöglicht wird.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders (3) mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses (4) angeordneten Leiterplatte (6), wobei der Steckverbinder (3) aus einem Gehäuse (13) aus einem Isoliermaterial besteht, welches mehrere Kontakte (14, 15) beinhaltet, über die die Verbindung zu Kontaktflächen (16) der Leiterplatte (6) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (14, 15) des Steckverbinders (3) auf ihrer dem Innenraum des Gerätegehäuses (4) zugewandten Seite mit jeweils einer Kontaktbrücke (17) ausgestattet sind, wobei eine in einem gemeinsamen Gehäuse (13) oder in einem separaten Gehäuse (21) vorgesehene Druckkontaktfeder (18) einerseits mit der Kontaktbrücke (17) und anderseits mit der auf der Unterseite (10) der Leiterplatte (6) vorgesehenen Kontaktfläche (16) kontaktiert und durch einen gegen das Gerätegehäuse (4) wirkenden, die Leiterplatte (6) einbeziehenden und von einer Verschraubung (19) beaufschlagten Druckkörper (20) in vorgespanntem Zustand gehalten ist.
  2. Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkontaktfeder (18) klammerartig ausgestaltet ist.
  3. Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkontaktfeder (18) nachgiebig, aber lagegesicherte im Gehäuse (13, 21) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse (13, 21) eine bauliche Einheit bilden.
  5. Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eines Steckverbinders mit einer innerhalb eines Gerätegehäuses angeordneten Leiterplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei separaten Gehäusen (13, 21) der innere Kontakt (15) des Gehäuses (13) durch die Kontaktbrücke (17) mit der Druckkontaktfeder (18) des Gehäuses (21) verbunden ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0789427B1 (de) * 1996-02-12 2003-10-22 Tyco Electronics Logistics AG Leiterplattenverbinder

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