DE102011110441A1

DE102011110441A1 - Verbinder zur Konnektierung zweier Leiterplatten

Info

Publication number: DE102011110441A1
Application number: DE201110110441
Authority: DE
Inventors: Joris Siliakus; Stefan Jörgens
Original assignee: Lumberg Connect GmbH
Current assignee: Lumberg Connect GmbH
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: DE102011110441B4

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Verbinder zur Konnektierung zweier Leiterplatten, deren jeweils eine Oberseite mit Leiterbahnen versehen ist, wobei jede Leiterplatte an der Oberseite zumindest ein Kontaktfeld aufweist und der Verbinder einen Kontaktträger umfasst, der einen die Kontaktfelder beider Leiterplatten miteinander elektrisch verbindenden Kontakt hält, wobei zwei jeweils den Leiterplatten zugeordnete, vertikal zur Oberseite ausgerichtete Zapfen des Kontaktträgers in Leiterplattenöffnungen eingreifen, wobei die Zapfen hohlzylindrisch ausgebildet sind und der Kontaktträger auf der Längsmittelachse eines jeden Zapfens eine in den Innenraum der Zapfen übergehende Bohrung aufweist, dass ein Stift vorgesehen ist, der durch die Bohrungen in den Innenraum der Zapfen eingeführt, diese umfangserweiternd aufdehnt und in den Leiterplattenöffnungen klemmend hält.

Description

Die vorliegende Zusatzanmeldung bezieht sich auf die Hauptanmeldung DE 10 2011 103 854.3 .
Gegenstand der Zusatzanmeldung ist ein Verbinder zur Konnektierung zweier Leiterplatten, deren jeweils eine Oberseite mit Leiterbahnen versehen ist, wobei jede Leiterplatte an der Oberseite zumindest ein Kontaktfeld aufweist und der Verbinder einen Kontaktträger umfasst, der einen die Kontaktfelder beider Leiterplatten miteinander elektrisch verbindenden Kontakt hält, wobei zwei jeweils den Leiterplatten zugeordnete, vertikal zur Oberseite ausgerichtete Zapfen des Kontaktträgers in Leiterplattenöffnungen eingreifen.
Wie einleitend in DE 10 2011 103 854.3 beschrieben, sind bereits Verbinder für mit LEDs bestückte Platinen bekannt. Hierzu seien beispielhaft DE 20 2010 008 114 U1 und EP 2 182 587 A1 genannt. Außerdem sind aus DE 10 2008 034 956 A1 , DE 10 2009 047 556 A1 oder DE 10 2009 047 558 A1 verschiedene Steckverbinder bekannt, wobei die Steckverbindung in allen vorgenannten Veröffentlichungen horizontal erfolgt.
Aus US 6,882,111 B2 ist ein entsprechender Verbinder bekannt, der aus zwei horizontal aneinander anzusetzenden Teilen besteht. Jedes einzelne Teil verfügt über jeweils zwei vertikal zur mit Leiterbahnen versehenen Seite der Leiterplatte ausgerichteten Zapfen, wobei ein erster in einer ersten Ausnehmung der Leiterplatte einsitzt und ein zweiter die Leiterplatte durchgreift. Der zweite Zapfen ist jeweils endseitig mit Rastmitteln versehen, die die Leiterplatte hintergreifen und so den Verbinder an der Leiterplatte festlegen.
Dieser Verbinder ist jedoch speziell für die Verwendung bei starken Temperaturschwankungen gebaut und daher aufwendig aus zwei einzelnen, beweglich zueinander zusammensetzbaren Bauteilen, nebst separaten, federnd ausgestalteten Kontakten gefertigt. Zudem wird jede Leiterplatte über jeweils zwei zapfenartige Elemente angebunden, so dass hier insgesamt neben einem hohen Produktionsaufwand mit entsprechenden Kosten auch ein hoher Aufwand beim Ein- und Ausbau derartiger Verbinder zu erwarten ist.
Weiterhin ist es aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik bekannt, zwei auf einem Widerlager aufliegende Platinen mit einer Kontaktbrücke zu verbinden, die mittels zumindest einer Schraube am Widerlager befestigt ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verbinder für Einzelplatinen haben jedoch allesamt den Nachteil, dass die Verbindung der Platinen untereinander bei Erstmontage aber auch der Austausch einer defekten Platine mit erheblichem Aufwand verbunden ist.
Bei horizontalen Stecksystemen müssen alle Platinen zunächst vom Widerlager, zumeist ein Kühlkörper, abmontiert werden, um die Steckverbindung zwischen intakten und defekten Platinen zu lösen.
Die vorgenannte vertikale Kontaktierung gemäß US 6,882,111 B2 erfordert ein aufwändiges Lösen der Rastmittel.
Die aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik bekannte und mit dem Widerlager verschraubte Kontaktbrücke erfordert entsprechenden Aufwand beim Lösen der Verschraubung.
Aufgabe der der Hauptanmeldung zu Grunde liegenden Erfindung ist es deshalb, einen verbesserten Verbinder für Leiterplatten zu schaffen, dessen Montage und Demontage Vorteile bringt.
Diese Aufgabe wird auch durch einen Verbinder gemäß der vorliegenden Zusatzanmeldung gelöst und zwar durch einen Verbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Zapfen hohlzylindrisch ausgebildet sind und der Kontaktträger auf der Längsmittelachse eines jeden Zapfens eine in den Innenraum der Zapfen übergehende Bohrung aufweist, dass ein Stift vorgesehen ist, der durch die Bohrungen in den Innenraum der Zapfen eingeführt, diese umfangserweiternd aufdehnt und in den Leiterplattenöffnungen klemmend hält.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verbinders liegt in seiner einfachen und schnellen Montage. Die Stifte können schnell und ohne weitere Hilfsmittel durch die Bohrungen in den Innenraum der Zapfen eingeführt werden. Durch die reibschlüssige Verbindung zwischen den durch die Stifte aufgedehnten Zapfenaußenwand und der Innenwand der Leiterplattenöffnung entsteht eine sichere Verbindung.
Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist ein Verbinder, bei welchem die Zapfen hohlzylindrisch ausgebildet sind, mit wenigstens einem parallel zur Längsachse der Zapfen verlaufenden Einschnitt versehen sind und der Kontaktträger auf der Längsmittelachse eines jeden Zapfens eine in den Innenraum der Zapfen übergehende Bohrung aufweist, dass ein Stift vorgesehen ist, der durch die Bohrungen in den Innenraum der Zapfen eingeführt, diese in ihrem eingeschnittenen Bereich spreizt und in den Leiterplattenöffnungen klemmend hält.
Bei dieser Ausführungsform werden die einzelnen durch den oder die Einschnitte definierten Segmente der Zapfen bei Einführung der Stifte in den Innenraum der Zapfen gespreizt und die Zapfen insgesamt aufgeweitet, so dass auch hier eine sichere, reibschlüssige Verbindung zwischen der Außenwand der Zapfen und der Innenwand der Leiterplattenöffnungen entsteht.
Bevorzugt sind die Stifte jeweils an der den Leiterplatten abgewandten Oberseite des Kontaktträgers im Bereich der Bohrungen einführbereit lösbar angeordnet. Ein derartig ausgestalteter Verbinder liegt einsatzbereit vor und kann für die Montage ohne weitere zusätzliche Bauteile bereitgestellt werden, was die Montage weiter vereinfacht und insbesondere auch beschleunigt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst einen Verbinder, bei dem die Stifte mittels mindestens einer Materialbrücke lösbar am Kontaktträger festgelegt sind.
Insbesondere ist erfindungsgemäß daran gedacht, dass die Stifte mittels mindestens einer Materialbrücke an den Kontaktträger angespritzt sind.
Die Stifte sind wie der Verbinder aus Kunststoff gefertigt und können durch ein einfaches und kostengünstiges Verfahren lösbar miteinander verbunden werden. Sie müssen vom Verwender somit nur noch durch leichten Druck gelöst werden und lassen sich sogleich einfach und schnell durch die Bohrungen in den Innenraum der Zapfen einführen. Eine kurze Montagezeit ist damit gewährleistet.
Nachfolgend werden weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verbinders an einer konkreten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Explosionsdarstellung eines Verbinders gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2: den Verbinder gemäß 1 in perspektivischer Ansicht in Vormontagestellung;
3: den Verbinder gemäß 1 montiert in perspektivischer Ansicht von schräg unten;
4: einen Vertikalschnitt durch den Verbinder gemäß 1 in Vormontagestellung; und
5: einen Vertikalschnitt durch den Verbinder gemäß 1, montiert.
In den Darstellungen ist ein Verbinder zur Konnektierung zweier Leiterplatten insgesamt mit der Bezugsziffer 210 versehen.
In 1 ist der Verbinder 210 in Explosionsdarstellung gezeigt. Er umfasst einen Kontaktträger 211, der an seiner zu den Leiterplatten 212 hin weisenden Unterseite zwei Zapfen 213 aufweist.
Der Kontaktträger 211 hält zwei Kontakte 214, die der elektrischen Verbindung der Leiterplatten 212 dienen und als Brückenkontakte ausgebildet sind. Befestigungsschlitze 219 nehmen Haltefortsätze 220 der Kontakte 214 auf, so dass die Kontakte 214 ortsfest am Kontaktträger 211 angeordnet sind.
Des Weiteren verfügt der Kontaktträger 211 unterseitig über einen zu den Leiterplatten 212 gewandten Vorsprung 225, der als Distanzelement zur horizontalen Beabstandung der Leiterplatten 212 dient.
Die Leiterplatten 212 weisen zumindest auf ihrer dem Kontaktträger zugewandten Oberseite 221 nicht dargestellte Leiterbahnen auf, die mit Kontaktfeldern 222 in Verbindung stehen. Jede Leiterplatte 212 ist darüber hinaus mit einer jeweils einem hohlzylindrisch ausgebildeten Zapfen 213 des Kontaktträgers 211 zugeordneten Leiterplattenöffnung 223 versehen. Diese Leiterplattenöffnungen 223 bestehen aus Bohrungen durch die Leiterplatte 212, die an den Außenumfang der Zapfen 213 angepasst sind. Die Zapfen 213 tauchen bei der Montage in die Leiterplattenöffnungen 223 ein und werden in selbigen verankert.
Der Kontaktträger 211 weist an seiner den Leiterplatten 212 abgewandten Oberseite 235 im Bereich der Zapfen 213 jeweils eine Bohrung 232 auf, die unmittelbar in den Innenraum 1 der hohlzylindrischen Zapfen 213 übergeht.
Den Bohrungen 232 des Kontaktträgers 211 ist jeweils ein im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeter, länglicher Stift 233 zugeordnet, der sich in einem mittleren Teilbereich 234 in Einführungsrichtung E konisch verjüngt.
2 zeigt den Verbinder aus 1 in Vormontagestellung. Die Stifte 233 sind hier an der Oberseite 235 des Kontaktträgers 211 im Bereich der Bohrungen durch Anspritzung lösbar mit dem Kontaktträger 211 verbunden und damit gleichzeitig einführbereit vormontiert. Dieser Bereich ist in den 2 und 4 mit der Bezugszahl 236 bezeichnet. Die verbindende Anspritzung der Stifte 233 an den Kontaktträger kann durch einen umlaufenden angespritzten Kunststoffring erfolgen (wie in 2 dargestellt); erfindungsgemäß sind jedoch auch einzelne, beispielsweise stegartige Materialbrücken denkbar. Durch die direkte, lösbare Anbindung der Stifte 233 kann der Kontaktträger 211 fertig vormontiert und ohne separate Bauteile bereitgestellt werden, was die Montage deutlich erleichtert und beschleunigt.
3 zeigt den fertig montierten Verbinder 210 in perspektivischer Ansicht. Erkennbar ist vor allem unterseitig insbesondere der vorteilhafte bündige Abschluss des montierten Kontaktträgers 211 mit den Leiterplatten 212. Die in die Leiterplattenöffnungen 223 eingesetzten Zapfen 213 sowie die in den Innenraum I der Zapfen 213 eingeführten Stifte 233 schließen glatt an der Unterseite der Leiterplatten 212 ab. Ein zusätzlichen Befestigungselement, wie beispielsweise der aus der Hauptanmeldung bekannte Drehriegel ist somit nicht notwendig, um die Verbindung zwischen Kontaktträger 211 und Leiterplatten 212 zu sichern. Die Konstruktion ist somit besonders flach.
Insgesamt schließt der Kontaktträger 211 spaltfrei mit den Leiterplatten 212 ab. Die gegenüber der Unterseite des Kontaktträgers 211 ausgestellten Kontakte 214 werden durch das Festsetzen der in die Leiterplattenöffnungen 223 eingesetzten Zapfen 213 in die Aufnahmekammern des Kontaktträgers 211 bewegt, wodurch eine gegen die Kontaktfelder 222 der Leiterplatten 212 wirkende Rückstellkraft aufgebaut ist und definierte Kontaktkräfte für einen ausreichend guten elektrischen Übergang sichergestellt sind.
Die 4 und 5 zeigen den Verbinder 210 im Vertikalschnitt. In 4 ist die bereits zu 2 erläuterte, lösbare Anordnung der Stifte 233 im Bereich der Bohrungen 232 auf dem Kontaktträger 211 noch einmal verdeutlicht. Stifte 233 und Zapfen 213 bilden zusammen eine Längsmittelachse X aus, die die Einführungsrichtung E der Stifte 233 vorgibt.
5 zeigt den Verbinder 210 dann in montierter Stellung. Im Vertikalschnitt sind die in den Leiterplattenöffnungen 223 passgenau einsitzenden Zapfen 213 zu erkennen, die durch die eingeführten Stifte 233 in ihrem Außenumfang geringfügig aufgeweitet und damit reibschlüssig mit der Innenwand der Leiterplattenöffnungen 223 verbunden sind. Der in Einführungsrichtung konisch zulaufende Teilbereich 234 der Stifte 233 erleichtert das Einführen der Stifte 233, da sie zunächst mit einem geringerem Außenumfang in die Bohrungen 232 eingeführt werden. Der dann im weiteren Verlauf des Einführens in den Innenraum I der Zapfen 213 gelangende erweiterte Außenumfang der Stifte 233 hat eine Aufweitung des Außenwand der Zapfen 213 zur Folge, so dass sie letztendlich fest in der Leiterplattenöffnung 223 einsitzen.
Bezugszeichenliste

210: Verbinder
211: Kontaktträger
212: Leiterplatte
213: Zapfen
214: Kontakte
219: Befestigungsschlitze
220: Haltefortsätze
221: Oberseite von 212
222: Kontaktfeld
223: Leiterplattenöffnung
225: Vorsprung
232: Bohrungen
233: Stift
234: Teilbereich von 233
235: Oberseite von 211
236: Bereich der Anordnung von 233 an 211
E: Einführungsrichtung von 233
I: Innenraum von 213
X: Längsachse von 213

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

DE 102011103854 [0001, 0003]
DE 202010008114 U1 [0003]
EP 2182587 A1 [0003]
DE 102008034956 A1 [0003]
DE 102009047556 A1 [0003]
DE 102009047558 A1 [0003]
US 6882111 B2 [0004, 0009]

Claims

Verbinder (210) zur Konnektierung zweier Leiterplatten (212), deren jeweils eine Oberseite (221) mit Leiterbahnen versehen ist, wobei jede Leiterplatte (212) an der Oberseite (221) zumindest ein Kontaktfeld (222) aufweist und der Verbinder (210) einen Kontaktträger (211) umfasst, der einen die Kontaktfelder (222) beider Leiterplatten (212) miteinander elektrisch verbindenden Kontakt (214) hält, wobei zwei jeweils den Leiterplatten (212) zugeordnete, vertikal zur Oberseite (221) ausgerichtete Zapfen (213) des Kontaktträgers (211) in Leiterplattenöffnungen (223) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (213) hohlzylindrisch ausgebildet sind und der Kontaktträger (211) auf der Längsmittelachse (X) eines jeden Zapfens (213) eine in den Innenraum (I) der Zapfen (213) übergehende Bohrung (232) aufweist, dass ein Stift (233) vorgesehen ist, der durch die Bohrungen (232) in den Innenraum (I) der Zapfen (213) eingeführt, diese umfangserweiternd aufdehnt und in den Leiterplattenöffnungen (223) klemmend hält.
Verbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen hohlzylindrisch ausgebildet sind, mit wenigstens einem parallel zur Längsachse (X) der Zapfen (213) verlaufenden Einschnitt versehen sind und der Kontaktträger (211) auf der Längsmittelachse (X) eines jeden Zapfens (213) eine in den Innenraum (I) der Zapfen (213) übergehende Bohrung (232) aufweist, dass ein Stift (233) vorgesehen ist, der durch die Bohrungen (232) in den Innenraum (I) der Zapfen (213) eingeführt, diese in ihrem eingeschnittenen Bereich spreizt und in den Leiterplattenöffnungen (223) klemmend hält.
Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (233) jeweils an der den Leiterplatten (212) abgewandten Oberseite (235) des Kontaktträgers (211) im Bereich (236) der Bohrungen (232) einführbereit lösbar angeordnet sind.
Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (233) mittels mindestens einer Materialbrücke lösbar am Kontaktträger (211) festgelegt sind.
Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (233) mittels mindestens einer Materialbrücke an den Kontaktträger (211) angespritzt sind.