DE102006039415A1

DE102006039415A1 - Kontaktleiste, Kontaktvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Flachbaugruppe

Info

Publication number: DE102006039415A1
Application number: DE200610039415
Authority: DE
Inventors: Natascha Beaudet; Wolfgang Holmer; Wolfgang Schatz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2026-08-24
Also published as: DE102006039415B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktleiste (10, 20) zum Aufnehmen mindestens eines Kontaktes (12) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit mindestens einer Leiterbahn einer Leiterplatte (40), wobei die Kontaktleiste (10, 20) mindestens eine Aufnahmestelle (14, 24) für einen Kontakt (12) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass der Kontakt (12) nach Anbringen zu der Aufnahmestelle beweglich ist, insbesondere in seiner Längs- und/oder Drehrichtung (L, D). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Flachbaugruppe und einer Kontaktvorrichtung.

Description

Flachbaugruppen werden bevorzugt automatisiert in Fertigungsanlagen bestückt. Um eine möglichst kostengünstige Fertigung von Flachbaugruppen zu erzielen und damit den Automatisierungsgrad der Fertigungsanlagen zu erhöhen, sind Bauteile und Fertigungsprozesse weitgehend standardisiert worden.
Schnittstellen, die sich außerhalb der Leiterplatte befinden, können mit gelöteten Kontakten realisiert werden. Der Kontakt stellt dann eine elektrisch leitende Verbindung her mit mindestens einer Leiterbahn der Leiterplatte. Um die Bestückung einfacher zu gestalten, werden mehrere Kontakte auf eine Kontaktleiste gebracht und erst dann gelötet.
Wegen der Miniaturisierung der Geräte, in denen Flachbaugruppen eingesetzt werden, wird eine höhere Genauigkeit der Bestückung der einzelnen Bauteile der Flachbaugruppen verlangt. Hier ist die Maßhaltigkeit der Lötungen der Kontakte in der Leiterplatte für die genaue Zuordnung der Kontakte zu einer Geräte-Schnittstelle von erheblicher Bedeutung.
Die Maßhaltigkeit der Lötungen hat auch einen großen Einfluss auf die Kontaktsicherheit insbesondere dort, wo Krafteinwirkungen an die Kontaktstellen vorkommen. Die Lage und mechanische Festigkeit und die somit erzielbare Stabilität der Kontakte beim Stecken zu den Gegenkontakten der Schnittstelle wird hauptsächlich durch den eingelöteten Kontakt bestimmt.
Eine Kontaktvorrichtung für die SMT-Fertigungstechnik wird in der DE 20 2005 008 923 U1 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine auf eine einfachere Weise automatisierbare Herstellungsmöglichkeit für Flachbaugruppen hervorzubringen.
Diese Aufgabe kann sowohl mit einer Kontaktleiste nach Anspruch 1 als auch mit einem Verfahren zur Herstellung einer Flachbaugruppe nach Anspruch 11 gelöst werden.
Wenn eine Kontaktleiste zum Aufnehmen mindestens eines Kontaktes zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit mindestens einer Leiterbahn einer Leiterplatte mindestens eine Aufnahmestelle für einen Kontakt aufweist, die derart ausgebildet sind, dass der Kontakt nach Anbringen zu der Aufnahmestelle noch beweglich ist, ist es möglich, die Lagetoleranz besser auszugleichen, wodurch sich nach einem anschließend durchgeführten Löten eine verbesserte Kontaktfestigkeit ergeben kann. Eine besonders vorteilhafte Lösung ist, wenn der Kontakt in seiner Längs- und/oder Drehrichtung beweglich ist, weil solche Bewegungen auf eine einfache Weise am Bestückungsautomat programmiert werden können.
Die Aufnahmestelle kann mit führungsartigen Rippen realisiert werden, die ausgebildet sind, einen Kontakt zu halten. Dann kann der Kontakt von zwei Richtungen, sowohl von oben als auch von der Seite, zu der Aufnahmestelle angebracht werden. Außerdem ist es einfacher, den Kontakt auch während des Lötens festzuhalten.
Alternativ kann die Aufnahmestelle mit einer röhrenartigen Wand implementiert werden, wobei die Wand dann ausgebildet ist, den Kontakt zu halten. Auf diese Weise kann der Kontakt von einer Richtung, etwa von der Seite, zu der Aufnahmestelle angebracht werden. Der Kontakt kann auch während des Lötens gehalten werden.
Wenn sich die Aufnahmestellen mindestens teilweise auf der Oberseite der Kontaktleiste befinden, und wenn zusätzlich die Kontaktleiste auf ihrer Unterseite mindestens eine Auflagefläche und/oder einen Führungsstift aufweist, kann eine verbesserte Lagesicherung der Kontaktleiste und des mindestens einen Kontakt sichergestellt werden.
Wenn die Kontaktleiste mehrere Aufnahmestellen aufweist, zwischen denen es mindestens eine Bruchnaht gibt, ist es möglich, die benötigte Länge von der Kontaktleiste auf eine einfache Weise auszuwählen, und es müssen nicht Kontaktleisten mit vielen verschiedenen Längen vorhanden sein.
Wenn die Kontaktleiste zusätzlich zu der Bruchnaht auch auf der Unterseite von mindestens einem durch die Bruchnaht definierten Teil mindestens zwei Auflageflächen und/oder Führungsstiften aufweist, kann eine verbesserte Lagesicherung von mindestens einem Teil der Kontaktleiste sichergestellt werden.
Die in der jetzigen Patentanmeldung vorgeschlagenen Lösungen sind unter Anderem neben allen in der Beschreibungseinleitung der DE 20 2005 008 923 U1 aufgelisteten Fertigungstechniken realisierbar, insbesondere mit THT, THR, SMT oder Einpresstechnik als Bestückungstechnik.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Kontaktleiste von oben;
2 eine zweite Kontaktleiste von oben;
3 die Kontaktleiste der 1 von unten;
4 die Kontaktleiste der 2 auf einer Leiterplatte montiert;
5 die Leiterplatte der 4 von ihrer Unterseite; und
6 eine eingebaute Kontaktvorrichtung in einem Gerät.
Dieselben Bezugszeichen weisen auf dieselben strukturellen Merkmale hin.
1 zeigt eine Kontaktleiste 10 zum Aufnehmen mindestens eines Kontaktes 12, der zur Herstellung einer elektrisch lei tenden Verbindung mit mindestens einer Leiterbahn einer Leiterplatte benutzt werden kann. Die Kontaktleiste 10 weist mindestens eine aber vorzugsweise mehrere Aufnahmestellen 14 für einen Kontakt 12 auf, die derart ausgebildet sind, dass ein Kontakt 12 nach Anbringen zu der jeweiligen Aufnahmestelle noch beweglich ist.
Eine Aufnahmestelle 14 weist vorzugsweise führungsartige Rippen auf, die ausgebildet sind, einen Kontakt 12 beweglich zu halten. Beispielsweise durch solche Rippen sind die Aufnahmestellen 14 derart gestaltet, dass der Kontakt 12 insbesondere in seiner Längsrichtung L und/oder Drehrichtung D beweglich bleibt.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform zu einer Kontaktleiste, wobei die Kontaktleiste 20 statt mindestens einer als führungsartige Rippen ausgebildeten Aufnahmestelle 14 mindestens eine aber bevorzugt mehrere Aufnahmestellen 24 aufweist. Die Aufnahmestellen 24 sind als röhrenartige Wand vorgesehen, die ausgebildet sind, je einen Kontakt 12 zu halten, so dass er nach Anbringen zu der jeweiligen Aufnahmestelle 24 noch beweglich ist, vorzugsweise in seiner Längsrichtung L und/oder Drehrichtung D.
Vorzugsweise befinden sich mindestens einige der Aufnahmestellen 14, 24 mindestens teilweise auf der Oberseite O der Kontaktleiste 10, 20. Insbesondere in diesem Fall kann die Kontaktleiste 10, 20 dann auf ihrer Unterseite U mindestens eine Auflagefläche 32 oder mindestens einen Führungsstift 31 aufweisen, wie in der 3 dargestellt. Der mindestens eine Führungsstift 31 kann von einer jeweiligen Auflagefläche 32 herausragen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann erzielt werden, wenn die Kontaktleiste 10, 20 mehrere Aufnahmestellen 14, 24 aufweist, zwischen denen es mindestens eine Bruchnaht 18 gibt. Die Kontaktleiste 10, 20 kann dann auf der Unterseite von mindestens einem durch die Bruchnaht 18 definierten Teil mindestens zwei Auflageflächen 32 und/oder Führungsstiften 31 aufweisen.
4 zeigt eine Kontaktvorrichtung, die eine Kontaktleiste 20 und mehrere Kontakte 12 aufweist. Die einzelnen Kontakte 12 werden zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen mit je mindestens einer Leiterbahn 41 einer Leiterplatte 40 benutzt, wobei die Kontakte 12 bevorzugt als Gegenkontakt ausgebildet sind. Selbstverständlich kann statt einer Kontaktleiste 20 auch eine Kontaktleiste 10 benutzt werden.
Die Kontaktvorrichtung kann bevorzugt in einem Niederspannungsschaltgerät oder in einem Motorsteuergerät eingesetzt werden.
Beim Herstellen einer Flachbaugruppe wird eine Kontaktvorrichtung der oben genannten Art benutzt. Mindestens ein Kontakt 12 wird zu einer jeweiligen Aufnahmestelle 24 der Kontaktleiste 10 oder 20 angebracht, vorzugsweise von der Ober- oder Vorderseite O, V der Kontaktleiste 10 oder 20.
Dann wird die Kontaktleiste 10 oder 20 und der mindestens eine Kontakt 12 auf die Oberseite 40A einer Leiterplatte 40 positioniert, wie in der 4 dargestellt. Die Unterseite U der Kontaktleiste 10, 20 kommt dabei in Berührung mit der Oberseite 40A der Leiterplatte 40.
Durch Bewegen der mindestens einen Aufnahmestelle 14, 24 kann die Lagetoleranz des jeweiligen Kontaktes 12 ausgeglichen werden. Die Lagetoleranz wird bevorzugt durch Bewegen des mindestens einen Kontaktes 12 in seine Längsrichtung L und/oder in seine Drehrichtung D ausgeglichen. Nachdem die Lagetoleranz ausgeglichen wurde, wird der Kontakt 12 zu mindestens einer Leiterbahn 41 der Leiterplatte 40 zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung befestigt, vorzugsweise durch Löten von der Unterseite 40B der Leiterplatte 40. Für diesen Zweck hat die Leiterplatte 40 passende Öffnungen für die Lötzonen 12A der Kontakte 12, so dass ein unterseitiges Löten ermöglicht wird.
Die Kontakte 12 können auch durch Biegen umgelenkt werden. Durch gebogene Kontakte wird ein Platz sparender Einbau möglich, insbesondere wenn die einzelnen Kontakte 12 eine derart angemessene und gebotene Elastizität aufweisen, das der Kontaktierung zum Gegenkontakt zuträglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft für schmale Baubreiten.
Wie in 6 dargestellt, kann dazu eine Ausrichtung der Kontaktzungen 12B zum Gegenkontakt am elektrischen Gerät 60 in der Aufnahmestelle 14, 24 der Kontaktleiste 10, 20 vorgenommen werden. Dies kann durch geeignete Maßnahmen, vor oder auch noch während der Bestückung erfolgen, sodass eine möglichst präzise Ausrichtung der Kontaktzungen 12B zu den Messerkontakten 61 der Geräteschnittstelle möglich wird. Eine mechanische, bleibende und plastische Deformierung beim Stecken oder Ziehen des Kontaktes 12 wird durch die an der Kontaktleiste 10, 20 angebrachten Aufnahmestelle 14, 24 unterdrückt.
Auch automatische Bestückung ist möglich. Hierfür sind auf der Oberseite O der Kontaktleiste 10, 20 Freiflächen vorgehalten, die ein Ansaugen mittels Saugpipetten und damit automatisches Entnehmen aus Blisterpackung zulassen.
Die Kontaktierung zur Leiterplatte 40 kann mit verschiedenen Fertigungstechniken erfolgen. Insbesondere ist es möglich, THT, THR, SMT oder Einpresstechnik zu benutzen. Dabei sind nur die Lötzonen 12A am Kontakt 12 entsprechend der jeweiligen Löttechnik anzupassen. Zusätzlich muss bei THR und SMT die Kontaktleiste 10, 20 aus einem, dem Löttemperaturen entsprechenden temperaturfesten Formstoff gespritzt sein, um im Lötofen keinen Schaden davon zu tragen.
Die Kontaktleiste 10, 20 ist vorzugsweise teilbar. Die in den 1 bis 3 gezeigten Kontaktleisten sind nachträglich wahlweise in 2er, 3er und 4er Segmente teilbar, wodurch die Kontaktleiste 10, 20 universell einsetzbar ist. Die Teilung kann am einfachsten mittels der Bruchnaht 18 an den entsprechenden Stellen erfolgen. Dabei sind zusätzliche Führungsstifte 31 angebracht, die mit deren Ende 31A jeweils paarweise in Bohrungen 51 in der Leiterplatte 40 eingreifen können, um den Kontakthalter auf der Leiterplatte 40 auszurichten. Die überzähligen Führungsstifte können in Leerbohrungen tauchen und so immer eine genaue Ausrichtung auf der Leiterplatte 40 gewährleisten, sogar unabhängig von der Polzahl der Kontaktleiste (2er, 3er, 4er, 6er). Auf diese Weise wird fallweise auch der Einsatz in schmalen Gehäusen ermöglicht.
Die 2er Kontaktleisten können für 17,5 mm Baubreite, die 3er für 22,5 mm Baubreite, die 4er und 6er Kontaktleisten für die 45 mm Baubreite eingesetzt werden.

10, 20: Kontaktleiste
12: Kontakt
12A: Lötzone
12B: Kontaktzunge
14, 24: Aufnahmestelle
18: Bruchnaht
31: Führungsstift
31A: Ende des Führungsstifts
32: Auflagefläche
40: Leiterplatte
40A: Oberseite der Leiterplatte
40B: Unterseite der Leiterplatte
41: Leiterbahn
51: Bohrungen
60: Gerät
61: Messerkontakten
D: Drehrichtung
L: Längsrichtung
O: Oberseite der Kontaktleiste
U: Unterseite der Kontaktleiste
V: Vorderseite der Kontaktleiste
H: Rückseite der Kontaktleiste

Claims

Kontaktleiste (10, 20) zum Aufnehmen mindestens eines Kontaktes (12) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit mindestens einer Leiterbahn einer Leiterplatte (40), gekennzeichnet dadurch, dass die Kontaktleiste (10) mindestens eine Aufnahmestelle (14, 24) für einen Kontakt (12) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass der Kontakt (12) nach Anbringen zu der Aufnahmestelle beweglich ist, insbesondere in seiner Längs- und/oder Drehrichtung (L, D).
Kontaktleiste (10) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Aufnahmestelle (14) führungsartige Rippen aufweist, die ausgebildet sind, einen Kontakt (12) zu halten.
Kontaktleiste (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Aufnahmestelle (24) eine röhrenartige Wand aufweist, die ausgebildet ist, einen Kontakt (12) zu halten.
Kontaktleiste (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Aufnahmestelle (14, 24) sich mindestens teilweise auf der Oberseite (O) der Kontaktleiste (10, 20) befindet.
Kontaktleiste (10, 20) nach Anspruch 4, wobei die Kontaktleiste (10, 20) auf ihrer Unterseite (U) mindestens eine Auflagefläche (32) aufweist.
Kontaktleiste (10, 20) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Kontaktleiste (10, 20) auf ihrer Unterseite (U) mindestens eine Führungsstift (31) aufweist.
Kontaktleiste (10, 20) nach Anspruch 6 wenn abhängig vom Anspruch 5, wobei mindestens eine Führungsstift (31) von einer jeweiligen Auflagefläche (32) herausragt.
Kontaktleiste (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktleiste (10, 20) mehrere Aufnahme stellen (14, 24) aufweist, zwischen denen es mindestens eine Bruchnaht (18) gibt.
Kontaktleiste (10, 20) nach Anspruch 8, wenn abhängig vom Anspruch 5, 6, oder 7, wobei die Kontaktleiste (10, 20) auf der Unterseite von mindestens einem durch die Bruchnaht (18) definierten Teil mindestens zwei Auflageflächen (32) und/oder Führungsstiften (31) aufweist.
Kontaktvorrichtung mit einer Kontaktleiste (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens einem Kontakt (12) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit mindestens einer Leiterbahn (41) einer Leiterplatte (40), wobei der Kontakt (12) als Gegenkontakt ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Flachbaugruppe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: i) Anbringen mindestens eines Kontaktes (12) zu einer jeweiligen Aufnahmestelle (14, 24) der Kontaktleiste (10, 20); ii) Positionieren der Kontaktleiste (10, 20) und des mindestens einen Kontaktes (12) auf eine Leiterplatte (40); iii) Ausgleichen der Lagetoleranz durch Bewegen des mindestens einen Kontaktes (12); und iv) Befestigen des Kontaktes (12), vorzugsweise durch Löten, zu mindestens einer Leiterbahn (41) der Leiterplatte (40) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Kontakt (12) als Gegenkontakt ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Anbringen von der Ober- oder Vorderseite (O, V) der Kontaktleiste (10, 20) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei das Bewegen des mindestens einen Kontaktes (12) in seine Längs- und/oder Drehrichtung (L, D) durchgeführt wird.