DE102013006923B4

DE102013006923B4 - Platinenverbinder

Info

Publication number: DE102013006923B4
Application number: DE102013006923.8A
Authority: DE
Inventors: Josef Feigl
Original assignee: Knuerr GmbH
Current assignee: Vertiv Integrated Systems GmbH
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2033-04-23
Also published as: TWI552445B; CN104124545A; TW201507285A; US9124040B2; US20140315398A1; DE102013006923B8; DE102013006923A1; CN104124545B

Abstract

Platinenverbinder (1, 2, 3) zum Befestigen einer ersten Platine (21) an einer zweiten Platine (22) und zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Platinen (21, 22), wobei ein länglicher stromleitender Basiskörper (10) vorgesehen ist, welcher zumindest an einem ersten Ende eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung (11) zum werkzeuglosen Befestigen des Platinenverbinders (1, 2, 3) an einer der Platinen (21, 22) in einem Lötauge (23) aufweist und, wobei ein Federkörper (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende des Basiskörpers (10) ein Durchführkörper (12) zum Durchstecken durch das Lötauge (23) der Platine (21, 22) ausgebildet ist, dass der Basiskörper (10) und der Durchführkörper (12) einen Anschlag (14) zum Definieren der Durchstecktiefe des Durchführkörpers (12) durch das Lötauge (23) ausbilden, dass der Federkörper (13) beim und/oder nach dem Durchführen des Durchführkörpers (12) durch das Lötauge (23) aufspreizbar ausgebildet ist, wobei der Basiskörper (10) mittels des Federkörpers (13) an die Platine gepresst wird, dass der Durchführkörper (12) und der Federkörper (13) die Verklemm- und Befestigungseinrichtung (11) zumindest teilweise ausbilden und dass am Federkörper (13) an einem ersten Endbereich (31) eine Schulter (33) ausgebildet ist, um die Eindringtiefe des Federkörpers (13) in das Lötauge (23) zu definieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Platinenverbinder zum Befestigen einer ersten Platine an einer zweiten Platine und zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Platinen.
Es sind verschiedene Methoden bekannt, um elektrisch leitende Verbindungen zwischen zwei Platinen herzustellen. Die gängigste Art und Weise ist, die beiden Platinen mittels einer Kabelverbindung stromtechnisch und/oder signaltechnisch zu verbinden. Hierfür sind am Kabel oder an der entsprechenden Platine entsprechende Stecker beziehungsweise Buchsen vorgesehen, in die dann das Gegenstück am Kabel jeweils eingesteckt wird.
Um zusätzlich noch eine physikalisch belastbare Verbindung herzustellen, ist es bekannt, Abstandsbolzen zwischen den beiden Platinen zu montieren. Diese können auch elektrisch leitend ausgeführt sein. Eine Montage der Abstandsbolzen erfolgt meist, indem diese an die Platinen angelötet werden. Eine andere Möglichkeit ist, die Abstandsbolzen an die Platinen anzuschrauben. Hierfür kann beispielsweise in der Platine ein entsprechendes Gewinde vorgesehen beziehungsweise eingeschnitten werden.
Nachteilig an all diesen Verbindungsmethoden ist jedoch, dass meist Löt- und/oder Schraubarbeiten durchgeführt werden müssen. Oft kann die Lötverbindung nur mittels einer Handlötung durchgeführt werden. Dies verringert den Automatisierungsgrad und schränkt auch die Prozesssicherheit ein.
Aus der DE 203 12 802 U1 und der DE 10 2009 021 730 A1 sind jeweils Platinenverbinder bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Platinenverbinder zu schaffen, welcher einfach und effizient, insbesondere werkzeuglos, das Verbinden von zwei Platinen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Platinenverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren und deren Beschreibung angegeben.
Entsprechend Anspruch 1 weist der erfindungsgemäße Platinenverbinder einen länglichen stromleitenden Basiskörper auf, welcher zumindest an einem ersten Ende eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung zum werkzeuglosen Befestigen des Platinenverbinders an einer Platine in einem Lötauge aufweist. An dem ersten Ende des Basiskörpers ist ein Durchführkörper zum Durchstecken durch das Lötauge der Platine vorgesehen. Der Basiskörper und der Durchführkörper definieren einen Anschlag, welcher die Durchstecktiefe des Durchführkörpers durch das Lötauge festlegt. Ferner ist ein Federkörper vorgesehen, welcher bei dem und/oder nach dem Durchführen des Durchführkörpers durch das Lötauge aufspreizbar ausgebildet ist, wodurch der Basiskörper mittels des Federkörpers an die Platine gepresst wird. Hierbei bilden der Durchführkörper und der Federkörper zumindest teilweise die Verklemm- und Befestigungseinrichtung aus.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine werkzeuglose Montage eines Platinenverbinders an zumindest einer Platine zu ermöglichen. Hierfür ist an einem Ende des Platinenverbinders eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung ausgebildet. Diese ist derart konstruiert, dass durch ein einfaches Einstecken des Platinenverbinders die Verklemm- und Befestigungseinrichtung diesen an der Platine fixiert. Hierdurch wird zum einen eine ausreichend stabile physikalische Verbindung zwischen der Platine und dem Basiskörper des Platinenverbinders hergestellt. Zum anderen wird auch eine stromleitende Verbindung zwischen der Platine und dem Basiskörper eingerichtet.
Erfindungsgemäß wird die Verklemm- und Befestigungseinrichtung zumindest teilweise mittels des Durchführkörpers und des Federkörpers ausgebildet. Hierbei ist die Formgebung des Federkörpers und des Durchführkörpers derart, dass beim Durchführen oder nach dem Durchführen des Durchführkörpers durch das Lötauge der Platine der Federkörper aufgespreizt wird. Durch dieses Aufspreizen wird ein Verklemmen des Durchführkörpers und damit des Basiskörpers am Lötauge erreicht. Detaillierter wird der Durchführkörper von einer Oberseite der Platine durch die Platine Richtung Unterseite durchgeführt. Der Federkörper ist so ausgebildet, dass er beim Austritt oder beim Durchführen des Durchführkörpers an der Unterseite der Platine gespreizt wird, wodurch ein Zurückziehen des Durchführkörpers und damit auch des Basiskörpers verhindert, zumindest aber erschwert wird.
Durch den Anschlag, welcher durch den Basiskörper und den Durchführkörper ausgebildet wird, wird erreicht, dass der Durchführkörper vor einem weiteren Einsetzen und Durchführen durch das Lötauge gesichert ist.
Mittels dieser Konstruktion kann der Platinenverbinder sowohl in Durchführrichtung als auch gegen Durchführrichtung in dem Lötauge fixiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Federkörper hülsenartig ausgebildet. Ferner kann der Federkörper einen Außendurchmesser aufweisen, welcher im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Lötauges entspricht. Bei dieser Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Federkörper zuerst in das Lötauge eingesetzt wird. Anschließend wird der Durchführkörper durch das Lötauge geführt, wobei er, wie zuvor beschrieben, beim Austritt an der Unterseite der Platine die Federeinrichtung spreizt und so sich selbst an der Unterseite der Platine verklemmt. Der Federkörper kann aber auch gleichzeitig mit dem Durchführkörper in das Lötauge eingeführt werden.
Erfindungsgemäß ist, wenn an einem ersten Endbereich des Federkörpers eine Schulter ausgebildet ist. Mit dieser kann die eindringende Tiefe des Federkörpers in das Lötauge definiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass hierdurch definiert werden kann, wo der untere Endbereich des Federkörpers in Bezug auf das Lötauge und dessen Ende am unteren Bereich der Platine endet beziehungsweise wieweit der Federkörper über das Lötauge, welches auch als Lötloch bezeichnet werden kann, im unteren Bereich der Platine hinaussteht.
Der Federkörper kann an seinem zweiten Endbereich zur Mittelachse des Federkörpers hin gebogen ausgebildet sein. Mittels dieser Konstruktion wird erreicht, dass ein entsprechend definierter Durchführkörper, den Federkörper beim Einführen des Basiskörpers in den Federkörper beziehungsweise beim Erreichen des zweiten Endbereiches aufspreizt und somit den Federkörper und den Durchführkörper im Lötauge verklemmt.
Des Weiteren ist es möglich, dass der Durchführkörper an seinem dem Basiskörper abgewandten Endbereich eine Einrasteinrichtung für den zweiten Endbereich des Federkörpers aufweist. Diese Einrastvorrichtung kann beispielsweise in Art einer zulaufenden Nut vorgesehen sein. Diese kann entlang des Umfangs des Durchführkörpers verlaufen. Durch ein Einrasten des zweiten Endbereichs des Federkörpers in die Einrasteinrichtung wird der Durchführkörper und damit der Basiskörper zusätzlich gegen ein Zurückziehen in Richtung der Oberseite der Platine gesichert.
Bevorzugt ist es, wenn der Durchführkörper an seinem dem Basiskörper abgewandten Endbereich eine Verbreiterung aufweist. Mittels dieser Verbreiterung kann ein Aufspreizen des Federkörpers erleichtert werden. Außerdem kann dann ein Teil des Durchführkörpers kleiner als der Durchmesser des Lötauges definiert werden, wodurch das Durchführen selbst erleichtert wird. Dies ist aber nicht zwingend notwendig.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Federkörper in den Durchführkörper integriert ausgebildet. Hierbei kann der Federkörper komprimierbar ausgestaltet sein. Bevorzugt ist in diesem Fall, dass der Federkörper im unbelasteten Zustand einen Durchmesser aufweist, welcher größer als der Durchmesser des Lötauges ist. Hierdurch wird erreicht, dass beim Durchführen des Durchführkörpers, der integral mit dem Federkörper ausgebildet sein kann, der Federkörper komprimiert wird. Sobald der Durchführkörper durch das Lötauge zumindest teilweise hindurchgesteckt ist, spreizt sich der Federkörper wieder auf. Durch dieses Aufspreizen wird der Durchführkörper und somit auch der Basiskörper wiederum gegen ein Zurückziehen des Basiskörpers in Richtung der Oberseite der Platine gesichert.
Grundsätzlich ist es möglich, am Basiskörper nur an einem Ende eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung auszubilden. Es ist jedoch auch möglich, an beiden Enden des Basiskörpers eine entsprechende Verklemm- und Befestigungseinrichtung vorzusehen. Hierdurch wird ermöglicht, dass der Platinenverbinder an beiden Platinen, die er verbinden kann, werkzeuglos befestigt werden kann. Es ist aber auch möglich, wenn es, beispielsweise aus produktionstechnischen Gründen, bevorzugt ist, nur eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung nur an einem Ende des Basiskörpers vorzusehen. Das andere Ende kann dann mit einer herkömmlichen Befestigungsmethode, beispielsweise Löten oder Schrauben, an der Platine fixiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:
1: zwei Platinen mit drei erfindungsgemäßen Platinenverbindern vor dem Zusammenstecken der beiden Platinen;
2: zwei Platinen mit drei erfindungsgemäßen Platinenverbindern nach dem Zusammenstecken der beiden Platinen;
3: eine vergrößerte Ansicht einer Verklemm- und Befestigungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Platinenverbinders vor dem Zusammenstecken;
4: eine vergrößerte Ansicht einer Verklemm- und Befestigungseirichtung eines erfindungsgemäßen Platinenverbinders nach dem Zusammenstecken; und
5: eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Platinenverbinders nach dem Zusammenstecken.
In 1 sind zwei Platinen 21, 22 gezeigt, welche mittels drei erfindungsgemäßen Platinenverbindern 1, 2, 3 miteinander verbunden werden. Die Platinen 21, 22 sind hierbei im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Durch die erfindungsgemäßen Platinenverbinder 1, 2, 3 wird sowohl eine physikalische wie auch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Platinen ermöglicht. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Platine 21 um eine Verbindungsplatine (connection board) und bei der zweiten Platine 22 um eine Prozessorplatine (processor board) handeln.
Wie im Folgenden beschrieben, werden diese beiden Platinen 21, 22 mittels dreier erfindungsgemäßer Platinenverbinder 1, 2, 3 miteinander verbunden. Hierbei stellen die drei dargestellten Platinenverbinder 1, 2, 3 jeweils unterschiedliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Platinenverbinders 1, 2, 3 dar. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf den Platinenverbinder 1 Bezug genommen und die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Platinenverbinders 1, 2, 3 beschrieben. Zu den weiteren Platinenverbindern 2, 3 wird nur auf die jeweiligen Unterschiede eingegangen.
Der erfindungsgemäße Platinenverbinder 1 weist einen Basiskörper 10 und an seinem an der Platine 22 vorgesehenen Ende eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung 11 auf. Diese ist im Wesentlichen durch einen Durchführkörper 12 und einen Federkörper 13 ausgebildet. Die genaue Konstruktion der Verklemm- und Befestigungseinrichtung 11 wird später in Bezug auf die 3 und 4 genauer erläutert.
Für das der Platine 21 zugewandte Ende des Platinenverbinders 1 ist eine herkömmliche Verbindung vorgesehen. Der Platinenverbinder 1 ist beispielsweise mit einer Branching-Nut, und der Platinenverbinder 2 mittels einer herkömmlichen Lötverbindung an der Platine 21 befestigt.
Der Durchführkörper 12 des Platinenverbinders 1 ist bereits teilweise in ein Lötauge 23 der Platine 22 eingeführt. Ebenso ist der Federkörper 13 bereits in dasselbe Lötauge 23 eingesetzt.
Dieselbe Ausbildung der Verklemm- und Befestigungseinrichtung 11 ist ebenfalls in Bezug auf die beiden Platinenverbinder 2 und 3 dargestellt. Hierbei ist der Platinenverbinder 3 umgedreht zur Version des Platinenverbinders 2 ausgeführt. Dies bedeutet, dass er mittels einer Lötverbindung an der Platine 22 befestigt ist und seine Verklemm- und Befestigungseinrichtung 11 am der Platine 21 zugewandten Ende aufweist. Mittels einer Krafteinwirkung in Richtung Platine 21 wird die Verbindung zwischen den beiden Platinen 21, 22 hergestellt. Die Richtung der Krafteinwirkung ist in 1 durch die beiden Pfeile 17 verdeutlicht.
In 2 sind die beiden Platinen 21, 22 mit den drei Platinenverbindern 1, 2, 3 aus 1 im verbundenen Zustand dargestellt. Hierbei sind durch den zuvor beschriebenen Druck die Durchführkörper 12 tiefer in die jeweiligen Lötaugen 23 der zweiten Platine 22 beziehungsweise der ersten Platine 21 eingedrungen. Durch ein Zusammenwirken mit den Federkörpern 13 wurden die Durchführkörper 12 derart im Lötauge 23 verklemmt, dass ein Zurückziehen entgegen der in 1 gezeigten Richtung der Pfeile 17 im Wesentlichen verhindert wird.
Die Eindringtiefe der Durchführkörper 12 wird durch einen Anschlag 14 definiert. Dieser Anschlag 14 wird durch die Formgebung des Durchführkörpers 12 und des Basiskörpers 10 erreicht. Hierbei weist der Durchführkörper 12 im Befestigungsbereich am Basisköper 10 einen geringeren Durchmesser als der Basisköper 10 auf. Somit wird der Anschlag 14 ausgebildet.
Im Folgenden wird in Bezug auf die 3 und 4 eine vergrößerte Ansicht der Verklemm- und Befestigungseinrichtung 11 erläutert. Hierbei ist in 3 der nicht zusammengesteckte Zustand und in 4 der zusammengesteckte Zustand dargestellt.
In den 3 und 4 ist jeweils ein Ausschnitt einer Platine 21, 22 mit einem Lötauge 23 gezeigt. In das Lötauge 23 ist der Federkörper 13 eingesetzt. In der hier dargestellten Ausführungsform weist das Lötauge 23 eine ballige Form auf. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Es kann auch als einfaches Loch mit konstantem Durchmesser ausgeführt sein.
In einem ersten Endbereich 31 des Federkörpers 13 ist eine Schulter 33 ausgebildet. Diese Schulter 33 dient als Anschlag an der Platine 21, 22 beim Einsetzen des Federkörpers 13 in das Lötauge 23. Mittels der Schulter 33 und der dem durch sie ausgebildeten Anschlag kann die Eindringtiefe des Federkörpers 13 in das Lötauge 23 definiert werden. In der hier dargestellten Ausführungsform verengt sich der Federkörper 13 zu seinem zweiten Endbereich 32 hin.
Wird, wie insbesondere in 4 gezeigt, der Durchführkörper 12 tiefer in das Lötauge 23 eingeführt, so berührt er den Federkörper 13 und spreizt diesen nach außen. Abhängig von der exakten Ausführung des Federkörpers 13 und des Lötauges 23 kann der Federkörper 13 weiter oder nur gering aufgespreizt werden. Durch dieses Aufspreizen des Federkörpers wird der Durchführkörper 12 in dem Lötauge 23 gehalten, da der Durchmesser des Federkörpers 13 und somit der Durchmesser der Verklemm- und Befestigungseinrichtung 10 außerhalb des Lötauges 23 unterhalb der Platinen 21, 22 vergrößert wird. Hierdurch wird ein Zurückziehen des Durchführkörpers 12 und des damit verbundenen Basiskörpers 10 erschwert.
Um das Verklemmen im Lötauge 23 zu verbessern, weist der Durchführkörper 12 an seinem Endbereich 38 eine Verbreiterung auf. Je nach exakter Ausführung des Durchführkörpers 12 ist dieser jedoch nicht zwingend erforderlich.
Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde in den 3 und 4 der Basiskörper 10 nicht dargestellt.
In 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Verklemm- und Befestigungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Platinenverbinders dargestellt.
Hierbei sind der Durchführkörper 12 und der Federkörper 13 integriert ausgebildet. Dieser integriert ausgebildete Durchführ- und Federkörper 12, 13 weist einen regulären Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser des Lötauges 23 ist. Er ist allerdings derart ausgeführt, dass er bei äußerer Krafteinwirkung komprimierbar ist.
Hierdurch ist es möglich, den Durchführkörper 12 durch das Lötauge 23 hindurchzuführen. Mit anderen Worten wird er beim Durchführen durch das Lötauge 23 komprimiert. Sobald zumindest ein Teil des Durchführkörpers 12 auf der anderen Seite des Lötauges 23 angekommen ist, spreizt er sich wiederum auf.
Hierdurch wird die Verklemm- und Befestigungseinrichtung 11 ausgebildet und der Platinenverbinder 1 an die Platine 21, 22 gedrückt. Um dies zu unterstützen, kann der Durchführkörper 12 mit der im integrierten Federkörper 13 eine leicht angespitzte Endform aufweisen, wodurch ein Einführen in das Lötauge 23 erleichtert wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Platinenverbinder ist es demnach möglich, zwei Platinen einfach und effizient, insbesondere werkzeuglos, sowohl physikalisch wie auch elektrisch zu verbinden.

Claims

Platinenverbinder (1, 2, 3) zum Befestigen einer ersten Platine (21) an einer zweiten Platine (22) und zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Platinen (21, 22), wobei ein länglicher stromleitender Basiskörper (10) vorgesehen ist, welcher zumindest an einem ersten Ende eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung (11) zum werkzeuglosen Befestigen des Platinenverbinders (1, 2, 3) an einer der Platinen (21, 22) in einem Lötauge (23) aufweist und, wobei ein Federkörper (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende des Basiskörpers (10) ein Durchführkörper (12) zum Durchstecken durch das Lötauge (23) der Platine (21, 22) ausgebildet ist, dass der Basiskörper (10) und der Durchführkörper (12) einen Anschlag (14) zum Definieren der Durchstecktiefe des Durchführkörpers (12) durch das Lötauge (23) ausbilden, dass der Federkörper (13) beim und/oder nach dem Durchführen des Durchführkörpers (12) durch das Lötauge (23) aufspreizbar ausgebildet ist, wobei der Basiskörper (10) mittels des Federkörpers (13) an die Platine gepresst wird, dass der Durchführkörper (12) und der Federkörper (13) die Verklemm- und Befestigungseinrichtung (11) zumindest teilweise ausbilden und dass am Federkörper (13) an einem ersten Endbereich (31) eine Schulter (33) ausgebildet ist, um die Eindringtiefe des Federkörpers (13) in das Lötauge (23) zu definieren.
Platinenverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) hülsenartig ausgebildet ist.
Platinenverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) einen Außendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Lötauges (23) entspricht.
Platinenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Endbereich (32) des Federkörpers (13) zur Mittelachse des Federkörpers hingebogen ausgebildet ist.
Platinenverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchführkörper (12) an seinem dem Basiskörper (10) abgewandten Endbereich (38) eine Einrasteinrichtung für den zweiten Endbereich (32) des Federkörpers (13) aufweist.
Platinenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchführkörper (12) an seinem dem Basiskörper (10) abgewandten Endbereich (38) eine Verbreiterung aufweist.
Platinenverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) in den Durchführkörper (12) integriert ausgebildet ist.
Platinenverbinder nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) komprimierbar ausgebildet ist und dass der Federkörper (13) im unbelasteten Zustand einen Durchmesser aufweist, welcher größer als der Durchmesser des Lötauges (23) ist.
Platinenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten und einem zweiten Ende des Basiskörpers (10) jeweils eine Verklemm- und Befestigungseinrichtung (11) ausgebildet ist.