DE102009049642A1

DE102009049642A1 - Connecting element for simultaneous mechanical and electrical connection of printed circuit boards, has lower and upper pins arranged at definable point of boards, where distance between pins is determined according to measurement standard

Info

Publication number: DE102009049642A1
Application number: DE200910049642
Authority: DE
Inventors: Franz Streibl
Original assignee: Streibl Franz Dipl-Ing
Current assignee: Streibl Franz Dipl-Ing
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-21

Abstract

The element (1) has lower and upper pins (3, 4) running into an opening and arranged at a definable point of two printed circuit boards, where the element is made of platinum materials or other fire-resistant materials. Electrical connections between the printed circuit boards without mechanical compressive strength are produced with soldering of metal surfaces (5) to the lower and upper pins by line guides (6). Distance between the lower and upper pins is determined according to a measurement standard.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für eine gleichzeitige mechanische und elektrische Verbindung von mindestens zwei übereinander stabil zu stapelnden Leiterplatten.The invention relates to a connecting element for a simultaneous mechanical and electrical connection of at least two superposed stably stacked printed circuit boards.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatten übereinander stabil stapelbar sind und bei denen Verbindungselemente eingesetzt werden, mit deren Hilfe gleichzeitig eine mechanische und eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterplatten herstellbar ist. So sieht die WO 2005/020377 A1 eine Verbindungsanordnung mit mindestens zwei Schaltungsträgern vor, bei der jeder Schaltungsträger jeweils eine Seite mit elektrischen Kontaktflächen aufweist, mindestens eine Kontaktfläche des einen Schaltungsträgers mit mindestens einer Kontaktfläche des anderen Schaltungsträgers über ein Verbindungselement elektrisch leitend verbunden ist, das Verbindungselement die beiden Schaltungsträger zugleich miteinander mechanisch fest verbindet und die verbundenen Kontaktflächen der beiden Schaltungsträger so positioniert sind, daß die Schaltungsträger in einer vorgegebenen Relativlage zueinander fixiert sind. Diese grundsätzlich bekannte Verbindungsform wird durch verschiedene Verbindungselemente realisiert. Zum einen ein Verbindungselement als Hohlkörper, der zwischen zwei Kontaktflächen von zwei übereinander angeordneten Schaltungsträgern angelötet, verschweißt oder verklebt ist. Eine zweite Variante der Verbindungselemente sieht ein rohr- oder nietförmiges Verbindungselement vor bei dem zusätzlich ein Kontaktstift eingebracht ist, der mindestens einen Schaltungsträger nach außen durchdringt, um eine externe Verbindung nach außen z. B. mit Kontaktsteckern herzustellen. Eine dritte Variante wird durch eine Durchkontaktierung der Verbindungselemente durch die Schaltungsträger und die Kontaktflächen hergestellt. Bei dieser Variante müssen außerdem die Durchgangsöffnungen in den Schaltungsträgern leitfähig gestaltet werden. Der Kontaktstift kann nicht nur mechanisch sondern auch elektrisch durch Press- oder Quetschverbindung mit dem Verbindungselement verbunden werden. Weitere Ausführungsvarianten der Verbindungselemente in quadratischer oder rechteckiger Hohlprofilform oder in Form gebogener Flachbandelemente werden vorgeschlagen. Alle Verbindungselemente haben zwei gemeinsame Nachteile, zum einen ist für jede elektrische Verbindungsstelle von zwei Kontaktflächen auf zwei gegenüberliegenden Schaltungsträgern die Anordnung eines einzelnen Verbindungselements erforderlich und zum anderen unterliegen alle elektrischen Verbindungen bei Druck auf den Leiterplattenverbund einer Druckbelastung, die auch die Lötverbindungen belasten und zu deren Lösung führen kann. Außerdem erscheint die mechanische und elektrische Montage durch die Vielzahl der erforderlichen Einzelverbindungen sehr zeit- und materialaufwendig.Arrangements are known in which printed circuit boards populated with electronic components can be stably stacked on one another and in which connection elements are used, with the aid of which a mechanical and an electrical connection between the circuit boards can be produced at the same time. That's how it looks WO 2005/020377 A1 a connection arrangement with at least two circuit carriers in front, in which each circuit substrate each having a side with electrical contact surfaces, at least one contact surface of a circuit carrier with at least one contact surface of the other circuit carrier is electrically connected via a connecting element, the connecting element, the two circuit carriers at the same time mechanically fixed together connects and the connected contact surfaces of the two circuit carriers are positioned so that the circuit carriers are fixed to each other in a predetermined relative position. This basically known connection form is realized by various connecting elements. On the one hand a connecting element as a hollow body, which is soldered, welded or glued between two contact surfaces of two superimposed circuit carriers. A second variant of the connecting elements provides a tubular or rivet-shaped connecting element in which in addition a contact pin is inserted, which penetrates at least one circuit carrier to the outside to an external connection to the outside z. B. produce with contact plugs. A third variant is produced by a through-contacting of the connecting elements by the circuit carriers and the contact surfaces. In this variant, moreover, the passage openings in the circuit carriers must be made conductive. The contact pin can be connected not only mechanically but also electrically by pressing or crimping with the connecting element. Further variants of the connecting elements in square or rectangular hollow profile shape or in the form of curved ribbon elements are proposed. All fasteners have two common disadvantages, on the one hand, the arrangement of a single connector is required for each electrical connection point of two contact surfaces on two opposing circuit boards and on the other subject to all electrical connections under pressure on the printed circuit board assembly a compressive load, which also load the solder joints and their Solution can lead. In addition, the mechanical and electrical assembly by the large number of individual connections required very time and material consuming.

In der DE 1 059 988 wird eine elektrische Baugruppe aus in einem Abstand voneinander geschichteten, mit elektrischen Bauelementen und der zugehörigen Verdrahtung ausgestatteten Leiterplatten offenbart, wobei Abstandstücke gleichzeitig zur Verbindung von leitenden Flächen auf benachbarten Leiterplatten dienen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abstandstück mit einer Anzahl voneinander isolierter leitender Flächen versehen ist, die derart auf den angrenzenden Leiterplatten zugekehrten Seiten jedes Abstandstückes angebracht sind, daß sie ähnlich angeordnete leitende Flächen auf den Leiterplatten kontaktgebend berühren und daß je zwei Flächen auf verschiedenen Seiten des Abstandstückes durch einen über den Rand oder durch eine Öffnung des Abstandstückes verlaufenden Leiter verbunden sind. Schließlich müssen die Abstandstücke an zwei oder mehreren Rändern der Leiterplatten angeordnet sein. Die Abstandstücke und die Leiterplatten weisen in ihren Eck- und Mittelbereichen Durchgangslöcher auf. Die Abstandstücke zwischen jeweils zwei Leiterplatten werden übereinander gestapelt und mit Hilfe von durch die Durchgangslöcher aller Teile hindurch geführten Gewindebolzen und Mutter zu einem Modul mechanisch verschraubt, bevor die elektrischen Verbindungen herstellbar sind. Bei der Montage müssen die leitenden Flächen an den Rändern der Leiterplatten mit denen auf den Abstandstücken genau korrespondieren, damit sie später als Gesamtverbund mittels Tauchlötverfahren elektrisch zu verbinden sind.In the DE 1 059 988 discloses an electrical assembly of spaced-apart printed circuit boards equipped with electrical components and associated wiring, wherein spacers simultaneously serve to connect conductive surfaces on adjacent printed circuit boards, characterized in that each spacer is provided with a number of mutually insulated conductive surfaces mounted on sides of each spacer facing the adjacent circuit boards so as to contactably contact similarly disposed conductive surfaces on the circuit boards, and each two surfaces on different sides of the spacer are connected by a conductor extending over the edge or opening of the spacer , Finally, the spacers must be located at two or more edges of the circuit boards. The spacers and the printed circuit boards have through holes in their corner and central areas. The spacers between each two printed circuit boards are stacked on top of each other and mechanically screwed by means of threaded through the through holes of all parts threaded bolt and nut to form a module before the electrical connections can be made. During assembly, the conductive surfaces at the edges of the printed circuit boards must correspond exactly to those on the spacers so that they can later be electrically connected as an overall composite by means of dip soldering.

Die offenbarte Anordnung ist aufgrund der Vielzahl von erforderlichen Verbindungsteilen kompliziert und aufwendig, insbesondere bei der Montage. Da die elektrischen Leitungsführungen auf den Abstandstücken an den Außenflächen des Verbundes zwischen den Leiterplatten verlaufen, kann der elektrische Verbund nicht in jeder Ebene einzeln erfolgen. Wenn bei der Montage elektrische Verbindungsflächen der Abstandstücke und der Leiterplatten nicht genau aufeinander zu liegen kommen, und der Verbund tauchgelötet wird, kann die elektrische Verbindung gestört und der Fehler schwer gefunden oder gar beseitigt werden. Da die Leiterzüge auf den Außenflächen der Abstandstücke angeordnet sind, ist außerdem ein zusätzlicher Störfaktor von außen vorprogrammiert. Eine elektrische Abschirmung durch ein zusätzliches Gehäuse ist von Nöten, um elektromagnetische Störfaktoren von außen zu unterbinden.The disclosed arrangement is complicated and expensive due to the large number of connecting parts required, especially during assembly. Since the electrical wiring runs on the spacers on the outer surfaces of the composite between the circuit boards, the electrical connection can not be made individually in each level. If, during assembly, electrical connection surfaces of the spacers and the printed circuit boards do not come to lie exactly on one another, and the composite is dip-soldered, the electrical connection can be disturbed and the fault found difficult or even eliminated. Since the conductor tracks are arranged on the outer surfaces of the spacers, also an additional disturbance factor is preprogrammed from the outside. An electrical shielding by an additional housing is needed to prevent electromagnetic interference from the outside.

Es war daher Aufgabe der Erfindung ein Verbindungselement zu finden, daß einen wiederholt stapelbaren Verbund von Leiterplatten mit hoher mechanischer Stabilität, mit hoher Sicherheit gegen elektromagnetische Einflüsse aus der Umgebung und zwischen einzelnen Baugruppen einer Leiterplatte und einen Schutz gegen Verschmutzung zur Vermeidung von elektrischer Störanfälligkeit gewährleistet. Das Verbindungselement soll eine leicht herstellbare mechanische und elektrische Verbindung zwischen Leiterplatten ermöglichen, um eine kostengünstige Herstellung auch kleiner Serien mit gängigen Produktionsverfahren der Platinenfertigung zu ermöglichen.It was therefore an object of the invention to find a connecting element that a repeatedly stackable composite circuit boards with high mechanical stability, with high security against electromagnetic influences from the environment and between individual assemblies of a circuit board and protection against pollution to avoid ensured by electrical interference. The connecting element should allow an easy to manufacture mechanical and electrical connection between printed circuit boards to allow a cost-effective production of small series with common production methods of board production.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders hervorzuheben ist dabei, daß das plane Verbindungselement an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen einstückig angeformten unteren Zapfen und oberen Zapfen, eine untere und obere mechanische Auflagefläche, eine Innenfläche mit mehreren gegenseitig isolierten Leitungsführungen und jeweils mehreren verlötbaren Metallflächen an dem unteren und oberen Zapfen, eine komplett metallbeschichtete Außenfläche mit nach allen Seiten verlötbaren Metallflächen an den Rändern der Außenfläche aufweist. Darüber hinaus ist die Außenfläche zur Darstellung exakter Lötkanten im übrigen Bereich farbbeschichtet. Das Verbindungselement weist danach alle erforderlichen Teile und Formen auf, die für eine stabile mechanische und gleichzeitig elektrische Verbindung von zu stapelnden Leiterplatten notwendig sind. Es werden weder zur Montage noch zur elektrischen Verbindung zwischen den Leiterplatten und den Verbindungselementen zusätzliche Bauteile benötigt. Da das Verbindungselement mit einer metallbeschichteten Außenfläche versehen ist, übernimmt es außerdem die elektromagnetische Abschirmung nach außen.The object is achieved with the features of claim 1. Particularly noteworthy is that the planar connecting element on two opposite sides in each case an integrally formed lower pin and upper pin, a lower and upper mechanical bearing surface, an inner surface with a plurality of mutually insulated cable guides and a plurality of solderable metal surfaces on the lower and upper pin, a has completely metal-coated outer surface with soldered to all sides metal surfaces at the edges of the outer surface. In addition, the outer surface is color coated in the remaining area to depict exact soldering edges. The connecting element then has all the necessary parts and shapes, which are necessary for a stable mechanical and at the same time electrical connection of printed circuit boards to be stacked. There are no additional components required for mounting or for the electrical connection between the circuit boards and the connecting elements. In addition, since the connector is provided with a metal-coated outer surface, it takes the electromagnetic shield to the outside.

Vorteilhaft ist des weiteren, daß die Zapfen der Verbindungselemente jeweils in eine Öffnung einmünden, die an beliebig definierbarer Stelle von mindestens zwei übereinander gestapelten Leiterplatten fluchtend angeordnet sind, wobei über die Verzapfung der Verbindungselemente mit den Leiterplatten sowie deren Verlötung über die nach allen Seiten verlötbaren Metallflächen und die unteren und oberen mechanischen Auflageflächen der Verbund in jeder Ebene mechanisch fixierbar und stabil fest zu verbinden ist. Die Gestaltung der Innenfläche des Verbindungselements mit Metallflächen an den Zapfen und aufgebrachten Leitungsführungen, die mit den Metallflächen der Zapfen verbunden sind, können durch deren Verlötung die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten hergestellt werden, die durch die unteren und oberen mechanischen Auflageflächen keinem mechanischen Druck ausgesetzt werden können. Darüber hinaus, sind die Breite des Verbindungselements, die Breite der Zapfen und sowie deren Abstand zueinander nach einem Maßstandard bestimmbar, um eine standardisierte mechanische Verbindung zwischen den Zapfen der Verbindungselemente und den Leiterplatten zu gewährleisten.It is also advantageous that the pins of the connecting elements each open into an opening which are arranged in any definable position of at least two stacked printed circuit boards in alignment, wherein the tapping of the connecting elements with the circuit boards and their soldering on the solderable to all sides metal surfaces and the lower and upper mechanical bearing surfaces of the composite in each plane mechanically fixed and stable to connect. The design of the inner surface of the connecting element with metal surfaces on the pins and applied cable guides, which are connected to the metal surfaces of the pins, by soldering the necessary electrical connections between the circuit boards can be made, which are not exposed to mechanical pressure by the lower and upper mechanical bearing surfaces can be. In addition, the width of the connecting element, the width of the pins and their distance from one another to a Maßstandard be determined to ensure a standardized mechanical connection between the pins of the connecting elements and the circuit boards.

Hervorzuheben ist auch, daß die Materialstärke des Verbindungselements einem Zehntel bis zum 10-fachen der Materialstärke der jeweiligen Leiterplatten entsprechen kann, die unteren und oberen mechanischen Auflageflächen jeweils in ihrer Summe eine Länge aufweisen, die mindestens 50% der Breite eines der Zapfens entspricht, die lichte Höhe des Verbindungselements beliebig wählbar und innerhalb einer Modulebene zwischen jeweils zwei Leiterplatten immer gleich ist. Damit wird der Abstand zwischen den Leiterplatten definiert, der mechanischen Verbindung wird ein erheblicher Versteifungsgrad und hohe Stabilität verliehen und die elektrischen Verbindungen werden keiner mechanischen Druckbelastung ausgesetzt.It should also be emphasized that the material thickness of the connecting element can correspond to one-tenth to 10 times the material thickness of the respective printed circuit boards, the lower and upper mechanical bearing surfaces each have in their sum a length which corresponds to at least 50% of the width of the pin, the clear height of the connecting element arbitrarily selectable and within a module level between two circuit boards is always the same. Thus, the distance between the printed circuit boards is defined, the mechanical connection is given a significant degree of stiffening and high stability and the electrical connections are not subjected to any mechanical pressure load.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß bei der Verzapfung der Verbindungselemente der untere Zapfen bündig mit der Unterkante der unteren Leiterplatte eines Verbundes abschließt und der obere Zapfen über die Oberfläche der jeweils darüberliegenden Leiterplatte hinausragt, wodurch die elektrische und mechanische Verlötung der Verbindungselemente mit den Leiterplatten immer von einer Seite durchführbar ist. Der Arbeitszeitaufwand wird so reduziert, der Montageablauf vereinfacht und der Kostenaufwand erheblich reduziert.A particular advantage is that when tapping the connecting elements of the lower pin flush with the lower edge of the lower circuit board of a composite and the upper pin protrudes beyond the surface of the respective overlying circuit board, whereby the electrical and mechanical soldering of the connecting elements with the circuit boards always from one side is feasible. The workload is reduced, the assembly process simplified and the cost significantly reduced.

Hervorzuheben ist auch, daß mehrere Verbindungselemente an beliebig definierbaren Stellen zwischen mindestens zwei übereinander zu stapelnden Leiterplatten unmittelbar nebeneinander oder in einem erforderlichen Abstand zueinander über fluchtende Öffnungen in den Leiterplatten wiederholbar miteinander mechanisch fixierbar und stabil zu verbinden sind. Auf diese Weise können mehrere nebeneinander angeordnete und miteinander verlötete Verbindungselemente mit Hilfe ihrer einseitig angeordneten durchgehende Metallbeschichtung auf der Außenfläche als abschirmende Gehäusewand und als abschirmende Trennwand zwischen einem oder mehreren Sektoren untereinander auf einer Leiterplatte innerhalb eines Moduls eingesetzt werden.It should also be emphasized that a plurality of connecting elements at any definable points between at least two printed circuit boards to be stacked immediately adjacent to each other or at a required distance from each other via aligned openings in the circuit boards are repeatable mechanically fixed and stable to connect. In this way, a plurality of juxtaposed and soldered together fasteners using their one-sided arranged continuous metal coating on the outer surface as a shielding housing wall and as a shielding partition between one or more sectors with each other on a circuit board within a module can be used.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß die Verbindungselemente in ihren Abmessungen an die Größe, Form und Anzahl der zu einem Modul zu stapelnden Leiterplatten anpaßbar sind. So ist es möglich, daß in einer Ebene zwischen zwei Leiterplatten einheitlich Verbindungselemente einheitlicher Höhe und gleichzeitig in einer weiteren Ebene Verbindungselemente einer anderen, frei wählbaren einheitlichen Höhe einsetzbar sind, je nachdem welchen Platz die Höhe der Bauelemente auf der jeweiligen Ebene benötigen.It proves to be particularly advantageous that the connecting elements can be adapted in their dimensions to the size, shape and number of printed circuit boards to be stacked to form a module. Thus, it is possible that in a plane between two printed circuit boards uniform fasteners uniform height and at the same time in a further level connecting elements of another, freely selectable uniform height can be used, depending on what space the height of the components on the respective level need.

Von Vorteil ist auch, daß die Anzahl der angeordneten Metallflächen an dem unteren und oberen Zapfen sowie die Anzahl der, diese verbindenden, Leitungsführungen auf der Innenfläche des Verbindungselements variabel ist.It is also advantageous that the number of arranged metal surfaces on the lower and upper pin and the number of connecting them, line guides on the inner surface of the connecting element is variable.

Es kann nach Bedarf eine, der zur Verfügung stehenden Fläche, angepaßte Anzahl von Leitungsverbindungen, von eins aufwärts, aufgebracht werden. It may be applied, as needed, an adapted number of line connections, from one upwards, to the available area.

Außerdem ist es für die Herstellung der Verbindungselemente und der Leiterplatten dienlich, daß die Öffnungen nach Zahl und Lage beliebig bestimmbar sind und die Breite und Länge der Öffnungen in den Leiterplatten, jeweils der Anzahl, Dicke und Breite der Zapfen am Verbindungselement entsprechen, wodurch die Variabilität der Anordnung von Bauelementen auf den Leiterplatten vergrößert und deren unmittelbare elektrische Verbindung erheblich vereinfacht wird.In addition, it is useful for the production of the connecting elements and the circuit boards that the openings are arbitrarily determined by number and position and the width and length of the openings in the circuit boards, respectively, the number, thickness and width of the pins on the connecting element, whereby the variability the arrangement of components on the circuit boards increases and their direct electrical connection is greatly simplified.

Schließlich ist es für die Herstellung und Fertigung von besonderem Vorteil, daß alle mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Verbindungselemente und der Leiterplatten mit bekannten Verfahren der Platinenfertigung durchführbar sind. Das unterstützt eine einfache und kostengünstige Herstellung.Finally, it is of particular advantage for the production and manufacture that all mechanical and electrical properties of the connecting elements and the printed circuit boards can be carried out using known methods of board production. This supports a simple and inexpensive production.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden, das in den Zeichnungen näher dargestellt ist. Dabei zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment which is shown in more detail in the drawings. Showing:

1 Vorderansicht eines Verbindungselements mit kleiner Höhe, 1 Front view of a connector with a small height,

2 Vorderansicht eines Verbindungselements mit gleichem Breitenraster wie 1 und größerer Höhe, 2 Front view of a fastener with the same width grid as 1 and higher altitude,

3 vergrößerte Außenfläche eines Verbindungselements, 3 enlarged outer surface of a connecting element,

4 vergrößerte Innenfläche eines Verbindungselements, 4 enlarged inner surface of a connecting element,

5 Seitenansicht eines Leiterplattenverbundes, 5 Side view of a PCB composite,

6 Draufsicht auf 5 mit angedeuteten Leitungsverbindungen und beliebig angeordneten Öffnungen, 6 Top view 5 with indicated line connections and arbitrarily arranged openings,

7 Schnittdarstellung A-A durch einen Leiterplattenverbund, 7 Sectional view AA through a printed circuit board composite,

8 Seitenansicht eines Leiterplattenverbundes mit hohen Verbindungselementen in einer Ebene und niedrigen Verbindungselementen in einer darunterliegenden Ebene eines Verbundes, 8th Side view of a printed circuit board assembly with high connecting elements in one plane and low connecting elements in an underlying plane of a composite,

9 Schnittdarstellung B-B durch die Verbindungselemente einer Ebene mit Verbindungselementen als abgeschirmte Gehäusewand an den Außenseiten und zwischen Sektoren einer Leiterplatte innerhalb eines Verbundes. 9 Sectional view BB through the connecting elements of a plane with connecting elements as a shielded housing wall on the outer sides and between sectors of a printed circuit board within a composite.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement 1, gemäß 1, besteht in einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus einem herkömmlichen Platinenmaterial der Qualität FR4 mit einer beispielsweisen Materialstärke von 1,6 mm. Die Breite des Verbindungselements 1, gemäß 3 und 4 wurde beispielsweise nach dem Maßstandard Rack Unit festgelegt, wobei 1 RU = 1,75 Zoll entspricht. Die Breite des Verbindungselements 1 im Ausführungsbeispiel wurde danach vorzugsweise auf 1/2 RU und die lichte Höhe zwischen zwei Leiterplatten 2 beispielsweise auf 5 mm festgelegt. Die Höhe des in einer Ebene angeformten unteren Zapfens 3 entspricht vorzugsweise der Dicke der gewählten Materialstärke von 1,6 mm und die des in der gleichen Ebene angeformten oberen Zapfens 4 beträgt beispielsweise 3 mm. Der untere Zapfen 3 und der obere Zapfen 4 wurden auf der Innenfläche 1.1 des Verbindungselements 1 beispielsweise mit jeweils 4 verlötbaren Metallflächen 5 ausgestattet, wobei die parallelen Metallflächen 5 durch eine jeweils zugeordnete, ebenfalls auf der Innenfläche 1.1 angeordnete, Leitungsführung 6 miteinander verbunden sind. Dabei enden die verlötbaren Metallflächen 5 an der Unterkante des Zapfens 3 und die Metallflächen 5 auf dem oberen Zapfen 4 verlaufen bis zur Stirnkante des Zapfens 4. Die Außenfläche 1.2 des Verbindungselements 1 ist mit einer geschlossenen Metallbeschichtung versehen. Um exakte Lötkanten zur Stabilisierung der mechanischen Verbindung des Verbindungselements 1 mit den Leiterplatten 2 zu gewährleisten, sind die Ränder der Außenfläche 1.2 mit nach allen Seiten verlötbaren Metallflächen 7 ausgestattet und der übrige Bereich der Außenfläche 1.2 farbbeschichtet. Die jeweils beidseitig neben den Zapfen 3 und 4 des Verbindungselements 1 entstehenden oberen und unteren Stirnseiten dienen als obere mechanische Auflageflächen 1.3 und untere mechanische Auflageflächen 1.4 für jeweils zwei übereinander angeordnete Leiterplatten 2. Dabei verfügen die beiden äußeren oberen und unteren Auflageflächen 1.3 und 1.4 jeweils über eine Länge von beispielsweise 1,5 mm und die mittlere untere und obere Auflagefläche 1.3 und 1.4 weist jeweils eine Länge von 3 mm auf, weshalb die jeweils drei unteren und oberen Auflageflächen 1.3 und 1.4 vorzugsweise eine Gesamtlänge von 6 mm für die Auflage der Leiterplatten 2 zur Verfügung stellen. 5 zeigt einen beispielhaft gewählten Stapel von vier Leiterplatten 2, die zwischen den Ebenen jeweils mit einer Anzahl des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbindungselements 1 mechanisch und elektrisch verbunden sind. Gemäß 6 wurden auf allen vier übereinander gestapelten Leiterplatten 2 beispielsweise auf jeder der vier Plattenseiten je zwei Öffnungen 2.1 in die Leiterplatte 2 angeordnet. Dabei entspricht die Breite und Dicke der Öffnungen 2.1 der Breite und Dicke der Zapfen 3 und 4 am Verbindungselement 1 und der Abstand zwischen den jeweils zwei Öffnungen 2.1 entspricht beispielsweise dem Abstand der Zapfen 3 und 4 an dem gewählten Verbindungselement 1. Die Öffnungen 2.1 in einer Leiterplatte 2 fluchten zu den Öffnungen 2.1 in den übrigen Leiterplatten 2 und weisen an ihren gegenüberliegenden Längskanten verlötbare Metallflächen auf. Das trifft auch für die nicht mit Verbindungselementen 1 bestückten Öffnungen 2.1 zu. Vor der Montage werden zunächst die Leiterplatten 2 mit den, in den Zeichnungen nicht näher dargestellten, für den Anwendungsfall erforderlichen Bauelementen bestückt. Eine der bestückten Leiterplatten 2 dient als Grundplatte. Auf die Grundplatte wird beispielsweise an jeder Seite ein Verbindungselement 1 mit seinem unteren Zapfen 3 in die linke der beiden Öffnungen 2.1 der Grundplatte gesteckt. Dabei schließt der Zapfen 3 bündig mit der Unterkante der unteren Leiterplatte ab. Nun werden zunächst die verlötbaren Metallflächen 7 an der Außenfläche 1.2 der Verbindungselemente 1 mit den, an den Öffnungen 2.1 der Leiterplatte 2 angeordneten Metallflächen und die Metallflächen 5 am Zapfen 3 der Innenfläche 1.1 verlötet. Durch die Lötverbindungen werden die mechanischen Verbindungen zwischen der Grundleiterplatte 2 und den unteren Zapfen 3 mechanisch stabilisiert. Jetzt wird die zweite Leiterplatte 2 auf die oberen Zapfen 4 der Verbindungselemente 1 gesetzt, wobei die oberen Zapfen 4 in die rechten der beiden Öffnungen 2.1 der zweiten Leiterplatte 2 einrasten und über deren Oberfläche hinausragen. Danach werden die Metallflächen 5 und 7 der Verbindungselemente 1 mit den Metallflächen auf der zweiten Leiterplatte 2 an der Innenseite verlötet und so die elektrischen Verbindungen zwischen der ersten und zweiten Leiterplattenebene hergestellt. Nun wiederholt sich der Vorgang wie bei der Grundplatte. Die Verbindungselemente 1 werden mit ihren unteren Zapfen 3 in die linke der beiden Öffnungen 2.1 auf der zweiten Leiterplatte 2 gesteckt und die Metallflächen 7 und 5 der Verbindungselemente 1 mit denen auf der zweiten Leiterplatte 2 verlötet. Danach wird die dritte Leiterplatte 2 jeweils mit ihrer rechten der beiden Öffnungen 2.1 auf die oberen Zapfen 4 der Verbindungselemente 1 gesteckt und die Metallflächen 5 an der Innenfläche 1.1 und die Metallflächen 7 der Verbindungselemente 1 mit denen auf der dritten Leiterplatte 3 verlötet und somit die elektrische Verbindung hergestellt usw. In 6 ist zu erkennen, daß je nach Anwendungsfall und Bestückung der Leiterplatten 2 auch in der Flächenmitte der Leiterplatten 2 Öffnungen 2.1 zur Aufnahme von Verbindungselementen 1 anordenbar sind.The connecting element according to the invention 1 , according to 1 , In one embodiment, preferably consists of a conventional board material of quality FR4 with an exemplary material thickness of 1.6 mm. The width of the connecting element 1 , according to 3 and 4 For example, it has been set to the Rack Standard standard, where 1 RU = 1.75 inches. The width of the connecting element 1 in the embodiment, it was then preferably 1/2 RU and the clear height between two circuit boards 2 For example, set to 5 mm. The height of the lower pin formed in one plane 3 preferably corresponds to the thickness of the selected material thickness of 1.6 mm and that of the integrally formed in the same plane upper pin 4 is for example 3 mm. The lower pin 3 and the upper pin 4 were on the inner surface 1.1 of the connecting element 1 For example, each with 4 solderable metal surfaces 5 equipped, with the parallel metal surfaces 5 by a respectively assigned, also on the inner surface 1.1 arranged, wiring 6 connected to each other. The solderable metal surfaces end here 5 at the lower edge of the pin 3 and the metal surfaces 5 on the upper pin 4 extend to the front edge of the pin 4 , The outer surface 1.2 of the connecting element 1 is provided with a closed metal coating. To exact Lötkanten to stabilize the mechanical connection of the connecting element 1 with the circuit boards 2 To ensure are the edges of the outer surface 1.2 with metal surfaces solderable to all sides 7 equipped and the remaining area of the outer surface 1.2 painted. The two sides next to the pins 3 and 4 of the connecting element 1 The resulting upper and lower end faces serve as upper mechanical bearing surfaces 1.3 and lower mechanical bearing surfaces 1.4 for each two printed circuit boards arranged one above the other 2 , The two outer upper and lower bearing surfaces have 1.3 and 1.4 each over a length of for example 1.5 mm and the middle lower and upper bearing surface 1.3 and 1.4 Each has a length of 3 mm, which is why the three lower and upper bearing surfaces 1.3 and 1.4 preferably a total length of 6 mm for the circulation of printed circuit boards 2 provide. 5 shows an exemplary selected stack of four circuit boards 2 , between the planes each with a number of the above-described connecting element according to the invention 1 mechanically and electrically connected. According to 6 were on all four stacked circuit boards 2 for example, on each of the four sides of the plate two openings 2.1 in the circuit board 2 arranged. The width and thickness of the openings corresponds 2.1 the width and thickness of the spigot 3 and 4 on the connecting element 1 and the distance between the two openings 2.1 For example, corresponds to the distance between the pins 3 and 4 on the selected connection element 1 , The openings 2.1 in a circuit board 2 align with the openings 2.1 in the other circuit boards 2 and have at their opposite longitudinal edges solderable metal surfaces. This is also true for those not with fasteners 1 equipped openings 2.1 to. Before mounting, first the circuit boards 2 equipped with, not shown in the drawings, required for the application components. One of the printed circuit boards 2 serves as a base plate. On the base plate, for example, on each side a connecting element 1 with its lower spigot 3 in the left of the two openings 2.1 the base plate plugged. The pin closes 3 flush with the lower edge of the lower PCB. Now, first the solderable metal surfaces 7 on the outside surface 1.2 the connecting elements 1 with the, at the openings 2.1 the circuit board 2 arranged metal surfaces and the metal surfaces 5 on the cone 3 the inner surface 1.1 soldered. The solder joints make the mechanical connections between the base board 2 and the lower pin 3 mechanically stabilized. Now the second circuit board 2 on the upper pins 4 the connecting elements 1 set, with the upper pin 4 in the right of the two openings 2.1 the second circuit board 2 engage and protrude beyond their surface. After that, the metal surfaces 5 and 7 the connecting elements 1 with the metal surfaces on the second circuit board 2 soldered to the inside and so made the electrical connections between the first and second circuit board level. Now the process is repeated as in the base plate. The connecting elements 1 be with their lower spigots 3 in the left of the two openings 2.1 on the second circuit board 2 stuck and the metal surfaces 7 and 5 the connecting elements 1 with those on the second circuit board 2 soldered. After that, the third circuit board 2 each with its right of the two openings 2.1 on the upper pins 4 the connecting elements 1 stuck and the metal surfaces 5 on the inner surface 1.1 and the metal surfaces 7 the connecting elements 1 with those on the third circuit board 3 soldered and thus made the electrical connection, etc. In 6 It can be seen that, depending on the application and assembly of printed circuit boards 2 also in the center of the printed circuit boards 2 openings 2.1 for receiving fasteners 1 can be arranged.

Flächenmitte der Leiterplatten 2 Öffnungen 2.1 zur Aufnahme von Verbindungselementen 1 anordenbar sind.Center of the printed circuit boards 2 openings 2.1 for receiving fasteners 1 can be arranged.

8 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäßen Verbindungselemente 1 und deren vielfältige Einsatzmöglichkeiten. In diesem Beispiel wurden drei Leiterplatten 2 übereinander gestapelt. In einer Ebene wurde beispielsweise eine Vielzahl von Verbindungselementen 1 vorzugsweise in einer lichten Höhe von 5 mm am äußeren Rand einer Leiterplatte 2 nebeneinander angeordnet, jeweils mit ihrem unteren Zapfen 3 in die linke von zwei Öffnungen 2.1 der ersten Leiterplatte 2 gesteckt und über die verlötbaren Metallflächen 7 der Außenfläche 1.2 und die Metallflächen 5 an der Innenfläche 1.1 der Verbindungselemente verlötet. Außerdem wurden die aneinander liegenden Seitenkanten der Verbindungselemente 1 miteinander verlötet. Auf die oberen Zapfen 4 der Verbindungselemente 1 wurde die zweite Leiterplatte 2 aufgesteckt und die elektrischen Verbindungen auf der Innenfläche 1.1 und der Außenfläche 1.2 der Verbindungselemente 1 mit denen auf der zweiten Leiterplatte 2 hergestellt. Da auf der zweiten Leiterplatte 2, in den Zeichnungen nicht näher dargestellte, höhere Bauelemente und verschiedene Bauelementegruppen angeordnet sind, wurden auf der zweiten Leiterplatte 2 höhere Verbindungselemente 1, vorzugsweise mit einer lichten Höhe von 15 mm mit ihren unteren Zapfen 3 an den Rändern und in vorgegebenen Segmenten auf der Leiterplattenfläche in die linken Öffnungen 2.1 der zweiten Leiterplatte 2 gesteckt und mechanisch verlötet. 8th shows an example of the connecting elements according to the invention 1 and their multiple uses. In this example, three printed circuit boards 2 stacked. In one level, for example, a variety of fasteners 1 preferably in a clearance of 5 mm at the outer edge of a printed circuit board 2 arranged side by side, each with its lower pin 3 in the left of two openings 2.1 the first circuit board 2 stuck and over the solderable metal surfaces 7 the outer surface 1.2 and the metal surfaces 5 on the inner surface 1.1 soldered the fasteners. In addition, the adjacent side edges of the fasteners 1 soldered together. On the upper pins 4 the connecting elements 1 became the second circuit board 2 plugged and the electrical connections on the inner surface 1.1 and the outer surface 1.2 the connecting elements 1 with those on the second circuit board 2 produced. As on the second circuit board 2 , not shown in the drawings, higher components and different groups of components are arranged on the second circuit board 2 higher fasteners 1 , preferably with a clear height of 15 mm with its lower pins 3 at the edges and in predetermined segments on the circuit board surface in the left-hand openings 2.1 the second circuit board 2 inserted and mechanically soldered.

9 zeigt einen Schnitt durch die aufgesteckten Verbindungselemente 1 und läßt die entstandenen Wandflächen am Rande der zweiten Leiterplatte 2 und an den Segmenten erkennen. Hier ist dargestellt, daß die Verbindungselemente 1 nicht nur für elektrische und mechanische Verbindungen in gestapelten Leiterplattenverbunden geeignet sind, sondern durch ihre komplett metallisierte Außenfläche 1.2 als elektrisch abschirmende Gehäuseverkleidungen und Segmentverkleidungen nutzbar sind. 9 shows a section through the plugged fasteners 1 and leaves the resulting wall surfaces on the edge of the second circuit board 2 and recognize at the segments. Here it is shown that the connecting elements 1 not only for electrical and mechanical connections in stacked printed circuit board composites are suitable, but by their fully metallized outer surface 1.2 can be used as electrically shielding housing linings and segmental linings.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.: Verbindungselement,Connecting element,
1.11.1: Innenfläche,Inner surface,
1.21.2: Außenfläche,Outer surface,
1.31.3: obere Auflageflächen,upper bearing surfaces,
1.41.4: untere Auflageflächen,lower bearing surfaces,
2.Second: Leiterplatte,PCB,
2.12.1: Öffnungenopenings
33: unterer Zapfen,lower pin,
44: oberer Zapfen,upper pin,
55: Metallflächen zur elektrischen Verbindung,Metal surfaces for electrical connection,
66: Leitungsführungen,Wirings,
77: Metallflächen für mechanische VerbindungenMetal surfaces for mechanical connections

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/020377 A1 [0002]
DE 1059988 [0003]

Claims

Connecting element for a simultaneous mechanical and electrical connection of at least two printed circuit boards to be stably stacked one above the other, characterized in that a plane connecting element ( 1 ) on two opposite sides at least one integrally formed lower pin ( 3 ) and an upper pin ( 4 ), upper mechanical bearing surfaces ( 1.3 ) and lower mechanical bearing surfaces ( 1.4 ), an inner surface ( 1.1 ) with a plurality of mutually insulated cable guides ( 6 ), in each case a plurality of solderable metal surfaces ( 5 ) on the pin ( 3 ) and ( 4 ) and a completely metal-coated outer surface ( 1.2 ) with metal surfaces which can be soldered on all sides ( 7 ), that the pins ( 3 ) and ( 4 ) each in an opening ( 2.1 ) open at any definable point of at least two stacked circuit boards ( 2 ) are arranged in alignment and on the tapping of the connecting elements ( 1 ) with the printed circuit boards ( 2 ) and their soldering on the solderable to all sides metal surfaces ( 7 ) as well as the circulation of printed circuit boards ( 2 ) on the upper and lower bearing surfaces ( 1.3 ) and ( 1.4 ) the composite is mechanically fixable and stable to connect firmly and with the soldering of the metal surfaces ( 5 ) on the pin ( 3 ) and ( 4 ) via the cable guides ( 6 ) on the inner surface ( 1.1 ) the electrical connections between the printed circuit boards ( 2 ) can be produced without mechanical pressure resistance and that the width of the connecting element ( 1 ), the distance between the pins over this width and the width of the pins ( 3 ) and ( 4 ) are determinable to a standard of measurement.

Connecting element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the material thickness of the connecting element ( 1 ) one-tenth to 10 times the material thickness of the respective printed circuit boards ( 2 ), the lower and upper mechanical bearing surfaces ( 1.3 ) and ( 1.4 ) each have in their sum a length which is at least 50% of the width of a pin ( 3 ) or ( 4 ), the clear height of the connecting element ( 1 ) arbitrary and within a module level between two printed circuit boards ( 2 ) is always the same.

Connecting element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that during the tapping of the connecting elements ( 2 ) the lower pin ( 3 ) flush with the lower edge of the lower circuit board ( 2 ) completes a composite and the upper pin ( 4 ) over the surface of the respectively overlying printed circuit board ( 2 protrudes, whereby the electrical and mechanical soldering of the connecting elements ( 1 ) with the printed circuit boards ( 2 ) is always feasible from one side.

Connecting element ( 1 ) according to claim 3, characterized in that a plurality of connecting elements ( 1 ) at arbitrarily definable locations between at least two printed circuit boards ( 2 ) directly next to each other or at a required distance from each other via aligned openings ( 2.1 ) in the printed circuit boards ( 2 ) are repeatably mechanically fixable to each other and stably connected, and with their continuous metal coating on the outer surface ( 1.1 ) as a shielding housing wall and as a shielding partition between space sectors with each other on a printed circuit board ( 2 ) can be used in a module.

Connecting element ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the connecting elements ( 1 ) in their dimensions to the size, shape and number of to be stacked to a module circuit boards ( 2 ) are adaptable and within one level fasteners ( 1 ) uniform height and at the same time in a further level connecting elements ( 1 ) of another, freely selectable uniform height can be used.

Connecting element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the number of arranged metal surfaces ( 5 ) on the lower pin ( 3 ) and the upper pin ( 4 ) as well as the number of lines connecting them ( 6 ) on the inner surface ( 1.1 ) of the connecting element ( 1 ) is variable.

Connecting element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the openings ( 2.1 ) in the printed circuit boards ( 2 ) are arbitrarily determinable according to number and position and their width and length in each case the number, thickness and width of the pins ( 3 ) and ( 4 ) on the connecting element ( 1 ) correspond.

Connecting element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that all the mechanical and electrical properties of the connecting elements ( 1 ) and the printed circuit boards ( 2 ) can be produced with known methods of board production.

Connecting element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 1 ) made of printed circuit board material or other flame retardant materials.