DE102011103777A1

DE102011103777A1 - Verbindung zweier Leiterplatten

Info

Publication number: DE102011103777A1
Application number: DE102011103777A
Authority: DE
Inventors: Joris Siliakus; Ulrich Schmidt
Original assignee: Lumberg Connect GmbH
Current assignee: Lumberg Connect GmbH
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-06-02
Also published as: DE102011103777B4

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist eine Verbindung zweier Leiterplatten, mit einer ersten Leiterplatte, welche zumindest einseitig mit Leiterbahnen versehen ist und auf Ihrer Oberseite einen Kontakt trägt, welcher zwei zueinander weisende und einen Aufnahmespalt bildende Armte zur Aufnahme eines Kontaktabschnitts einer zweiten Leiterplatte aufweist und mit einer zweiten Leiterplatte, welche zumindest einseitig mit Leiterbahnen versehen ist und einen Kontaktabschnitt aufweist, welcher zumindest ein Kontaktfeld trägt, wobei der Kontaktabschnitt der zweiten Leiterplatte im Aufnahmespalt zwischen den Armen der ersten Leiterplatte angeordnet ist und wenigstens ein Arm als Kontaktarm an dem Kontaktfeld der zweiten Leiterplatte, eine elektrische Verbindung eingehend, anliegt, wonach die erste Leiterplatte eine Öffnung aufweist, wobei die Arme des Kontaktes den Öffnungsbereich zumindest teilweise übergreifen und dass der Kontaktabschnitt der zweiten Leiterplatte die Öffnung von der Unterseite der ersten Leiterplatte her durchtaucht und im Aufnahmespalt zwischen den Armen angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zweier Leiterplatten, mit einer ersten Leiterplatte, welche zumindest einseitig mit Leiterbahnen versehen ist und auf Ihrer Oberseite einen Kontakt trägt, welcher zwei zueinander weisende und einen Aufnahmespalt bildende Arme zur Aufnahme eines Kontaktabschnitts einer zweiten Leiterplatte aufweist und mit einer zweiten Leiterplatte, welche zumindest einseitig mit Leiterbahnen versehen ist und einen Kontaktabschnitt aufweist, welcher zumindest ein Kontaktfeld trägt, wobei der Kontaktabschnitt der zweiten Leiterplatte im Aufnahmespalt zwischen den Armen der ersten Leiterplatte angeordnet ist und wenigstens ein Arm als Kontaktarm an dem Kontaktfeld der zweiten Leiterplatte, eine elektrische Verbindung eingehend, anliegt.
Derartige Verbindungen sind aus dem heterogenen, druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik in vielfältiger Form bekannt. Beispielsweise existieren Verbindungen von der Art, bei welchen eine erste Leiterplatte sowie auch eine zweite Leiterplatte je einen zueinander komplementären Steckkontakt aufweisen und die Leiterplatten durch Kopplung der Steckkontakte miteinander verbunden werden.
Auch bekannt ist es, eine Leiterplatte mit einer Steckbuchse zu versehen, in welche der Kontaktabschnitt einer zweiten Leiterplatte eintaucht.
Aus FR 2 761 852 B1 ist die Verbindung zweier Leiterplatten ohne Zwischenschaltung von Steckverbindern bekannt. Die dortige Leiterplatte trägt unmittelbar Kontakte, welche zwei von der Leiterplattenoberfläche wegweisende Kontaktarme aufweisen. Diese Kontaktarme sind zueinander beabstandet angeordnet und bilden einen Aufnahmespalt für eine zwischen die Arme zu schiebende Leiterplatte aus.
Die aus FR 2 761 852 B1 bekannte Lösung hat gegenüber den eingangs zitierten, druckschriftlich nicht belegbaren Konzepten den unzweifelhaften Vorteil, besonders einfach und kostengünstig aufgebaut zu sein. Die Anzahl der auf der Leiterplatte zu montierenden Teile beschränkt sich auf die Kontakte selbst. Kontaktträger und ihre Gegenstücke brauchen nicht konfektioniert und montiert zu werden.
Die Lösung der FR 2 761 852 B1 ist jedoch auch mit Nachteilen behaftet. Die Kontaktzone der zweiten Leiterplatte wird senkrecht in Richtung der die Kontakte tragenden Oberseite der ersten Leiterplatte bewegt und zwischen die Kontaktarme eingeschoben die Bewegung der zweiten Leiterplatte ist gegen die Ausstellrichtung der Kontaktarme gerichtet. Dabei findet tendenziell eine die Kontaktarme in die Ebene des Kontaktes zurückverlagernde, stauchende Bewegung statt, die während des Einschubvorganges zu erheblich verstärkten Andruckkräften zwischen den Kontaktarmen der ersten Leiterplatte und Kontaktabschnitten der zweiten Leiterplatte führt. Dies kann zu Beschädigungen an Oberflächenvergütungen auf Seiten des Kontaktabschnittes sowie der Kontaktarme führen. Im Zweifelsfall sind auch plastische Verformungen und somit Beschädigungen der Kontakte zu erwarten.
Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine verbesserte, einfach aufgebaute Verbindung zwischen zwei Leiterplatten zu schaffen.
Gelöst wird de Aufgabe der Erfindung von der mit den Merkmalen des Anspruches 1 definierten Verbindung zweier Leiterplatten, insbesondere unter Nutzung der kennzeichnenden Merkmale, wonach die erste Leiterplatte eine Öffnung aufweist wobei die Kontaktarme des Kontaktes den Öffnungsbereich zumindest teilweise übergreifen im Aufnahmespalt und dass der Kontaktabschnitt der zweiten Leiterplatte die Öffnung von der Unterseite der ersten Leiterplatte her durchtaucht und zwischen den Kontaktarmen angeordnet ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Bewegungsrichtung des Kontaktabschnitts der zweiten Leiterplatte nicht gegen sondern in die Ausstellrichtung der Kontaktarme erfolgt. Aufgrund der in der ersten Leiterplatte vorhandenen Öffnung ist es folglich möglich, den Kontaktabschnitt der zweiten Leiterplatte zur wesentlichen Ausstellrichtung der Kontaktarme gleichzurichten.
In Folge dessen führt die Einschubbewegung des Kontaktabschnitts der zweiten Leiterplatte zwischen die Kontaktarme nicht zu einer tendenziellen Rückverlagerung der Kontaktarme in die Ebene des Kontaktes, sondern bewirkt tendenziell eine Öffnungsbewegung. In Folge dessen werden die Kontaktkräfte zwischen Kontaktfeld und Kontaktarm während der Einschubbewegung des Kontaktabschnittes zwischen die Kontaktarme nicht verstärkt sondern entsprechen im Wesentlichen denjenigen Kontaktkräften, die auch nach erfolgter Einschubbewegung zwischen Kontaktarm und Kontaktfeld herrschen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Arm als Stützarm ausgebildet ist, der den Kontaktabschnitt der zweiten Leiterplatte gegen den auf dem Kontaktfeld der zweiten Leiterplatte anliegenden Kontaktarm hält, insbesondere wenn der Stützarm im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite der ersten Leiterplatte ausgestellt und starr angeordnet ist, der Kontaktarm hingegen federrückstellelastisch auslenkbar ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung dient der starre Stützarm lediglich als Widerlager des Kontaktabschnittes der zweiten Leiterplatte, wohingegen der Kontaktarm federrückstellelastisch ausgebildet und auslenkbar ist und dieser allein die Kontaktkräfte zwischen Kontaktarm und Kontaktfeld hervorruft.
Es ist denkbar, dass insbesondere bei einem zweiseitig Kontaktfelder aufweisenden Kontaktabschnitt im Öffnungsbereich der ersten Leiterplatte zwei Kontakte mit gegensinnig zueinander ausgerichteten Kontakt- und Stützarmen angeordnet sind. Dieser Aufbau erlaubt unter Verwendung gleichartig aufgebauter Kontakte auf Seiten der ersten Leiterplatte die Kontaktierung einer zweiseitig mit Kontaktfeldern versehenen zweiten Leiterplatte.
Weitere Vorteile und ein besseres Verständnis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung. Es zeigen:
1 Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplattenverbindung in einer ersten Ansicht,
2 Darstellung der Verbindung gemäß 1,
3 Explosionsansicht der Verbindung zweier Leiterplatten gemäß 1 in alternativer Darstellung,
4 Verbindung zweier Leiterplatten gemäß 3,
5 Darstellung eines Kontaktes,
6 Darstellung eines alternative Kontaktes.
In den Figuren ist die Verbindung zweier Leiterplatten miteinander dargestellt.
Eine erste Leiterplatte 10 trägt auf ihrer Oberseite 11 zwei Kontakte 12 und ist mit einer Öffnung 13 versehen.
Eine zweite Leiterplatte 14 weist einen Kontaktabschnitt 15 auf, der Kontaktfelder 16 trägt.
Bei den in den 1 bis 4 dargestellten Kontakten 12 handelt es sich um solche, die mittels der SMD Technik auf der Oberseite 11 der Leiterplatte 10 befestigt werden. Einer der Kontakte 12 ist in 5 für sich dargestellt und weist eine Kontaktebene E1 auf, aus welcher die freigestanzten Arme 17 ausgestellt sind. Zwei SMD Lötfüßchen 18 sind in entgegengesetzte Richtung aus der Kontaktebene E1 über eine Verkröpfung 19 ausgestellt.
Einer der Arme 17 ist als Stützarm 20 ausgebildet und hierzu um etwa 90 Grad aus der Kontaktebene E1, welche parallel zur Oberseite 11 der ersten Leiterplatte 10 angeordnet ist, ausgestellt. Seine Stützfläche 21, an welche die zweite Leiterplatte 14 anliegt, ist im Wesentlichen in einer zur Oberseite 11 der ersten Leiterplatte 10 vertikal ausgerichteten Ebene angeordnet. Der Stützarm 20 ist im Wesentlichen starr.
Der andere Arm 17 des Kontaktes 12 bildet den Kontaktarm 22. Seine Kontaktfläche 23 ist dem Stützarm 20 zugewandt. Der Kontaktarm 22 ist aus seiner Ruheposition federrückstellelastisch auslenkbar.
Die 1 ist die Explosionsdarstellung einer Verbindung zweier Leiterplatten in isometrischer Ansicht auf die Kontaktfelder 16 der zweiten Leiterplatte 14. In 2 ist eine der 1 entsprechende Anordnung zweier Leiterplatten unter Eingang einer elektrischen Verbindung gezeigt. Eine den 1 und 2 entsprechende, rückwärtige Ansicht ist in 3 und 4 gezeigt.
Wie den 1 bis 4 zu entnehmen ist, sind die Stütz- und Kontaktarme 20, 22 der Kontakte 12 von der Oberseite 11 der ersten Leiterplatte 10 wegweisend ausgelenkt. Die Kontakte 12 sind im Bereich der Öffnung 13 der ersten Leiterplatte 10 angeordnet, wobei zumindest die Kontaktarme 22 die Öffnung 13 überfangen. Zwischen den Stütz- und Kontaktarmen 20, 22 ist ein Aufnahmespalt für den Kontaktabschnitt 15 gebildet.
Die Öffnung 13 ist so bemessen, dass der Kontaktabschnitt 15 der zweiten Leiterplatte 14 hindurchtauchen kann. Um eine Verbindung zwischen den beiden Leiterplatten 10 und 14 herzustellen, wird die zweite Leiterplatte 14 mit ihrem Kontaktabschnitt 15 voran von der Unterseite 24 der ersten Leiterplatte 10 her herangeführt und durch die Öffnung 13 hindurch und in den Aufnahmespalt geschoben. Dabei gelangt der Kontaktabschnitt 15 mit seinen Kontaktfeldern 16 in den Bereich der Kontakte 12, wobei die den Kontaktflächen 16 abgewandte Rückseite 25 des Kontaktabschnittes 15 an den Stützflächen 21 der Stützarme 20 anliegt.
Die Kontaktarme 22 werden hingegen federrückstellelastisch ausgelenkt und kommen auf den Kontaktfeldern 16 zur Anlage. Auf diese Weise erfolgt eine elektrische Kontaktierung zwischen den Leiterplatten 10, 14 die im vorliegenden Beispiel rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.
Die Kontaktkräfte zwischen den Kontaktflächen 23 der Kontaktarme 22 und den Kontaktfeldern 16 werden ausschließlich von den federrückstellelastischen Kontaktarmen aufgebracht. Die Stützarme 20 dienen lediglich als Widerlager, um ein Verkippen der zweiten Leiterplatte 14 auszuschließen.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindung der Leiterplatten 10 und 14 liegt darin, dass die Einschubrichtung X der zweiten Leiterplatte 14 in den Bereich der Kontakte 12, insbesondere in den Bereich des Aufnahmespaltes der Arme 17, im Wesentlichen der Ausstellrichtung der Arme 17 und hier vor allen Dingen der Ausstellrichtung der Kontaktarme 22 entspricht. Hierdurch wird die aus dem Stand der Technik als problematisch erkannte tendenzielle Stauchung der Kontaktarme 22 durch eine Einschubbewegung entgegen der Ausstellrichtung vermieden. Die Kontaktarme 22 werden nicht übergebühr beansprucht, Oberflächenveredelungen bleiben unbeschädigt.
Nur der Vollständigkeit halber sei noch auf 6 verwiesen, welchen einen alternative Kontakt 12 zeigt. Anstelle von Lötfüßchen 18 weist der Kontakt 12 der 6 Beinchen 26 auf, deren verdickte Bereiche 27 durch Einpressen in entsprechende Leiterplattenöffnungen Leiterbahnen der Leiterplatte 10 kontaktieren. Somit kann der Kontakt 12 auch beispielsweise mittels Einpresstechnik auf der Leiterplatte 10 angeordnet sein. Andere Verbindungstechniken wie beispielsweise die Festlegung von Kontakten 12 mittels Wellenlöten, sind ebenfalls vorstellbar.
Bezugszeichenliste

10: erste Leiterplatte
11: Oberseite von 10
12: Kontakt
13: Öffnung von 10
14: zweite Leiterplatte
15: Kontaktabschnitt
16: Kontaktfeld
17: Arm von 12
18: Lötfuß von 12
19: Verkröpfung
20: Stützarm
21: Stützfläche
22: Kontaktarm
23: Kontaktfläche
24: Unterseite von 10
25: Rückseite von 15
26: Bein von 12
27: verdickter Bereich
E1: Kontaktebene
X: Bewegungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

FR 2761852 B1 [0004, 0005, 0006]

Claims

Verbindung zweier Leiterplatten, mit einer ersten Leiterplatte (10), welche zumindest einseitig mit Leiterbahnen versehen ist und auf Ihrer Oberseite (11) einen Kontakt (12) trägt, welcher zwei zueinander weisende und einen Aufnahmespalt bildende Arme (17) zur Aufnahme eines Kontaktabschnitts (15) einer zweiten Leiterplatte (14) aufweist und mit einer zweiten Leiterplatte (14), welche zumindest einseitig mit Leiterbahnen versehen ist und einen Kontaktabschnitt (15) aufweist, welcher zumindest ein Kontaktfeld (16) trägt, wobei der Kontaktabschnitt (15) der zweiten Leiterplatte (14) im Aufnahmespalt zwischen den Armen (17) der ersten Leiterplatte (10) angeordnet ist und wenigstens ein Arm (17) als Kontaktarm (22) an dem Kontaktfeld (16) der zweiten Leiterplatte (14), eine elektrische Verbindung eingehend, anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (10) eine Öffnung (13) aufweist, wobei die Arme (17) des Kontaktes (12) den Öffnungsbereich zumindest teilweise übergreifen und dass der Kontaktabschnitt (15) der zweiten Leiterplatte (14) die Öffnung (13) von der Unterseite (24) der ersten Leiterplatte (10) her durchtaucht und im Aufnahmespalt zwischen den Armen (17) angeordnet ist.
Verbindung zweier Leiterplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arm (17) als Stützarm (20) ausgebildet ist, der den Kontaktabschnitt (15) der zweiten Leiterplatte (14) gegen den auf dem Kontaktfeld (16) der zweiten Leiterplatte (14) anliegenden Kontaktarm (22) hält.
Verbindung zweier Leiterplatten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützarm (20) im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite (11) der ersten Leiterplatte (10) ausgestellt und starr angeordnet ist, der Kontaktarm (22) hingegen federrückstellelastisch auslenkbar ausgebildet ist.
Verbindung zweier Leiterplatten nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Öffnungsbereich der ersten Leiterplatte (10) zwei Kontakte (12) mit gegensinnig zueinander ausgerichteten Kontakt- und Stützarmen (20, 22) angeordnet sind.