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Die Erfindung betrifft einen oberflächenmontierbaren Leiterplattenverbinder zum elektrisch leitfähigen Verbinden benachbarter Leiterplatten mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplattenanordnung gemäß Anspruch 5.
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In Elektronik- und Elektrotechnik werden häufig elektrische Bauelemente auf Leiterplatten angeordnet, die üblicherweise elektrisch leitende, festhaftende Verbindungen als Leiter aufweisen. Die Leiter sind in oder auf einem Isolierstoff ein- oder mehrschichtig auf- beziehungsweise eingebracht. Dabei dienen die Leiterplatten zusätzlich auch als Träger für Anzeige-, Bedien- oder Stellglieder einer elektronischen Schaltung, die für einen Benutzer zugänglich angeordnet sein müssen. Oberflächenmontierbare Bauelemente (SMD) ermöglichen dabei eine sehr dichte Bestückung. Sie werden mittels einer speziellen Oberflächenmontagetechnik (SMT) in Bestückungslinien auf den Oberflächen der Leiterplatten aufgebracht. Dabei besitzen oberflächenmontierbare Bauelemente üblicherweise keine Drahtanschlüsse, wie sie bei der Durchsteckmontage (Through Hole Technology = THT) benötigt werden, sondern sind mit Lötflächen versehen, mit denen sie auf entsprechende Anschlussflächen der Leiterplatten verlötet werden. Dafür werden die Anschlussflächen der Leiterplatten beispielsweise mit Lötpaste versehen und die oberflächenmontierbaren Bauelemente darauf angeordnet. Anschließend erfolgt eine Erwärmung der Lötpaste durch das sogenannte „Reflow“-Lötverfahren, das auch Schmelzlöten genannt wird.
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Die räumlichen Verhältnisse, beispielsweise innerhalb eines Gehäuses, sind für die Unterbringung einer Leiterplatte häufig sehr beengt. Ferner ist es oft schwierig, Anzeige- und/oder Bedienelemente derart unterzubringen, dass sie für einen Benutzer leicht zugänglich sind. Häufig werden diese Bauelemente dann auf einer zusätzlichen Leiterplatte angeordnet, die in einer unterschiedlichen Raumrichtung gegenüber der übrigen Schaltung angeordnet wird. Dies kann dazu führen, dass die einzelnen Bauelemente der elektronischen Schaltung auf mehrere Leiterplatten verteilt sind. Diese werden dann über Leiterplattenverbinder, die üblicherweise als flexible Verbindungselemente, wie Flachkabel beziehungsweise Jumper ausgebildet sind, miteinander verbunden.
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Bei der SMD-Bestückung, also der Oberflächenmontage, werden oft doppelseitige Bestückungstechniken eingesetzt, um eine beidseitige Funktionalität zu erhalten. Dabei werden beispielsweise auf einer Seite der Leiterplatte die eigentlichen Schaltungselemente angeordnet, während auf der zweiten Seite der Leiterplatte Funktionsbauteile, wie zum Beispiel Taster, Anzeigen, Sensoren und Ähnliches untergebracht werden. Doppelseitige Bestückungen sind allerdings sehr kostenaufwendig und umständlich, da zunächst die Leiterplatte von einer ersten Seite bestückt, anschließend gedreht und dann neu positioniert werden muss, bevor die Bestückung auf der zweiten Seite fortgesetzt werden kann. Dementsprechend sind relativ viele Arbeitsschritte erforderlich.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, elektrische Bauelemente auf gegenüberliegenden Seiten anzuordnen, wobei der Herstellungsaufwand minimiert ist. Insbesondere soll damit eine kostengünstige und einfache Herstellung doppelseitig bestückter Leiterplattenanordnungen ermöglicht werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen oberflächenmontierbaren Leiterplattenverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Bei einem oberflächenmontierbaren Leiterplattenverbinder zum elektrisch leitfähigen Verbinden benachbarter Leiterplatten, der mindestens eine elektrische Leiterbahn mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich aufweist, der jeweils eine Lötfläche umfasst, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leiterbahn zwischen den Endbereichen in einem Kurvenabschnitt in einem Bogen verläuft, wobei die Endbereiche um 90° versetzt zueinander sind.
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Durch eine derartige Ausgestaltung des Leiterplattenverbinders ist eine gegenseitige Rotation nebeneinander angeordneter Leiterplatten, die mit dem Leiterplattenverbinder verbunden sind, möglich. Dabei wird die Flexibilität des Leiterplattenverbinders ausgenutzt. Durch die Ausrichtung der Endbereiche um 90° zueinander, also die Ausbildung der Leiterbahn mit einer 90°-Biegung, ist es möglich, nebeneinander angeordnete Leiterplatten um 180° gegeneinander zu verschwenken, nachdem die Leiterplatten von einer einzigen Seite aus bestückt worden sind. Damit gelangen die Bauelemente einer Leiterplatte auf die Unterseite, auch wenn vorher beide Leiterplatten von der gleichen Oberseite aus bestückt worden sind. Die Leiterplatten können dabei beispielsweise durch eine vorher eingefräste Trennstelle aus einer großen Leiterplatte erzeugt worden sein. Durch den erfindungsgemäßen Leiterplattenverbinder wird es also möglich, die eine Leiterplatte gegenüber der anderen Leiterplatte derart zu verdrehen, dass Bauteile teilweise auf der Oberseite und teilweise auf der Unterseite angeordnet sind, obwohl die Leiterplatten einseitig bestückt wurden. Man erreicht also eine doppelseitige Funktionalität, ohne die Nachteile einer doppelseitigen Bestückungstechnik in Kauf nehmen zu müssen.
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Vorzugsweise weist die Leiterbahn zwischen dem ersten Endbereich und dem Kurvenabschnitt einen Biegeabschnitt auf, der insbesondere eine Biegung derart ermöglicht, dass die Leiterbahn über den ersten Endbereich zurückgeführt ist. Der Biegeabschnitt ermöglicht eine definierte, reproduzierbare Verformung des Leiterplattenverbinders. Er kann beispielsweise durch einen Bereich höherer Elastizität des Leiterplattenverbinders gebildet werden. Durch die Biegung derart, dass die Leiterbahn über den ersten Endbereich zurückgeführt wird, ergibt sich also quasi ein Zusammenfalten des Leiterplattenverbinders. Damit wird die erforderliche Bauhöhe der gegeneinander verdrehten und mit dem Leiterplattenverbinder verbundenen Leiterplatten gering gehalten.
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Um insbesondere bei mehreren Leiterbahnen einen gegenseitigen Kontakt zu verhindern und deren gegenseitige Relativlage zu sichern, ist bevorzugterweise die Leiterbahn zwischen dem Biegeabschnitt und den Endbereichen insbesondere beidseitig abgedeckt. Diese Abdeckung kann dabei in Form einer Folie erfolgen. Die Folie schützt darüber hinaus den Leiterplattenverbinder vor mechanischen Belastungen und ermöglicht eine leichtere Handhabung, beispielsweise während der Bestückung. Durch Aussparen der Abdeckung bzw. der Folien im Bereich des Biegeabschnitts erhält dieser eine größere Elastizität, so dass eine Verformung gezielt in diesem Bereich erfolgen wird.
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Dabei ist besonders bevorzugt, dass der Leiterplattenverbinder eine Vielzahl parallel verlaufender Leiterbahnen aufweist, deren Biegeabschnitte nebeneinander angeordnet sind. Die nebeneinander angeordneten Biegeabschnitte liegen dabei in einer Reihe, die eine Biegelinie definiert, um die der Leiterplattenverbinder gefaltet werden kann. Damit ist eine definierte, reproduzierbare Verformung möglich.
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Bei einer Leiterplattenanordnung mit einem erfindungsgemäßen oberflächenmontierbaren, flexiblen Leiterplattenverbinder ist vorgesehen, dass eine erste Leiterplatte mit einer daneben angeordneten zweiten Leiterplatte durch diesen Leiterplattenverbinder elektrisch verbunden ist, wobei der erste Endbereich mit einer Kontaktfläche der ersten Leiterplatte verlötet ist und der zweite Endbereich mit einer Kontaktfläche der zweiten Leiterplatte verlötet ist, wobei der erste Endbereich parallel zu einem Spalt zwischen den Leiterplatten und der zweite Endbereich senkrecht zum Spalt ausgerichtet ist.
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Für eine derartige Ausgestaltung können die Leiterplatten um eine Drehachse zueinander verschwenkt werden, die senkrecht zum Spalt verläuft. Der Spalt kann beispielsweise durch ein Fräsen einer Trennstelle in eine große Leiterplatte hergestellt werden, wodurch die zwei einzelnen Leiterplatten gebildet werden. Das Einbringen der Trennstelle kann dabei insbesondere vor Bestückung der Leiterplatten erfolgen, sodass alle einzelnen Bauelemente und auch der oberflächenmontierbare Leiterplattenverbinder in einem einzigen Arbeitsgang von einer Seite aufgebracht werden können. Dabei ist es durch die entsprechende Anordnung der im Bereich des Leiterplattenverbinders und damit der Ausrichtung der Kontaktflächen möglich, die Leiterplatten derartig, beispielsweise um 180°, gegeneinander zu verdrehen, dass die Bauelemente teilweise auf gegenüberliegenden Seiten liegen.
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Dabei ist besonders bevorzugt, dass der Biegeabschnitt eine Biegelinie definiert, die senkrecht zum Spalt und zum ersten Endbereich verläuft. Diese Biegelinie ergibt sich insbesondere bei der Anordnung mehrerer Leiterbahnen im Leiterplattenverbinder parallel zueinander durch deren Anordnung der einzelnen Biegeabschnitte, die dafür in einer Reihe liegen sollten. Diese Reihe entspricht dann der Biegelinie.
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Dabei ist der Biegeabschnitt vorzugsweise deckend mit einer Mittellinie einer der Leiterplatten, insbesondere beider Leiterplatten angeordnet. Die Drehachse, um die die Leiterplatten gegeneinander verschwenkt werden können, liegt dann auf der Mittellinie einer oder beider Leiterplatten. Durch das Verdrehen ergibt sich also kein Versatz der Leiterplatten zueinander, sodass deren Außenkanten auch nach Abschluss der Schwenkbewegung um 180° fluchtend miteinander verlaufen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Leiterplattenverbinder eine Vielzahl von Leiterbahnen auf, wobei die ersten Endbereiche mit Kontaktflächen auf der ersten Leiterplatte verlötet sind, die in einer Reihe senkrecht zum Spalt angeordnet sind, wobei die zweiten Endbereiche mit Kontaktflächen auf der zweiten Leiterplatte verlötet sind, die in einer Reihe parallel zum Spalt angeordnet sind.
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Der Leiterplattenverbinder kann so eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten herstellen. Durch die entsprechende Anordnung der Vielzahl von Leiterbahnen im Leiterplattenverbinder ist es dennoch möglich, die Leiterplatten gegeneinander zu verdrehen. Die Leiterplatten können so von der gleichen Seite bestückt werden und anschließend gegeneinander verschwenkt werden, um so eine doppelseitige Funktionalität zu erhalten. Der Herstellungs- und Kostenaufwand wird damit gering gehalten.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine räumliche Darstellung einer bestückten Leiterplattenanordnung,
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2 einen Ausschnitt aus 1 mit einem Leiterplattenverbinder,
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3 eine Ansicht der Leiterplattenanordnung nach 90°-Drehung der Leiterplatten und
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4 eine Ansicht der Leiterplattenanordnung nach 180°-Drehung der Leiterplatten.
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In 1 ist eine Leiterplattenanordnung 1 mit einer ersten Leiterplatte 2 und einer zweiten Leiterplatte 3 in räumlicher Darstellung gezeigt. Die Leiterplatten 2, 3 sind dabei auf einer in dieser Darstellung oberen Seite mit Bauelementen versehen. Zwischen den Leiterplatten 2, 3 ist ein Spalt 4 ausgebildet, der beispielsweise in eine große Leiterplatte eingefräst worden ist, um die erste und zweite Leiterplatte 2, 3 aus der großen Leiterplatte herzustellen. Die Leiterplatten 2, 3 sind über einen flexiblen Leiterplattenverbinder 5 miteinander verbunden, der wie die übrigen Bauelemente als oberflächenmontierbares Bauteil (SMD-Bauweise) ausgebildet ist.
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Der Leiterplattenverbinder 5, der auch als Jumper bezeichnet werden kann, weist eine Vielzahl parallel zueinander angeordnete Leiterbahnen 6 auf (2). Die Leiterbahnen 6 umfassen jeweils einen ersten Endbereich 7 und einen zweiten Endbereich 8, wobei sie zwischen den Endbereichen 7, 8 in einen Bogen verlaufen, sodass die Endbereiche 7, 8 um 90° versetzt zueinander sind. Der Bogen ist dabei in einem Kurvenabschnitt 9 der Leiterbahnen 6 ausgebildet.
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Zwischen dem Kurvenabschnitt 9 und dem ersten Endbereich 7 befindet sich ein Biegeabschnitt 10, der eine gezielte, reproduzierte Verformung des Leiterplattenverbinders 5 ermöglicht. Dabei sind die Leiterbahnen 6 zwischen dem ersten Endbereich 7 und dem Biegeabschnitt 10 über eine erste Folie 11 überdeckt und miteinander verbunden. Eine zweite Folie überdeckt den Kurvenabschnitt 9 und damit den Bereich zwischen dem Biegeabschnitt 10 und dem zweiten Endbereich 8. Die Folien 11, 12 sichern die Relativlage der Leiterbahnen 6 zueinander, isolieren diese Leiterbahnen nach außen und schützen sie vor mechanischen Einflüssen. Darüber hinaus vereinfachen sie die Handhabung des Leiterplattenverbinders 5 vor und bei der Montage.
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Die ersten Endbereiche 7 sind mittels Reflow-Verfahren mit Kontaktflächen 13 der ersten Leiterplatte 2 verbunden, die in einer Reihe 14 nebeneinander angeordnet sind. Die Reihe 14 erstreckt sich dabei senkrecht zum Spalt 4.
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Die zweiten Endbereiche 8 sind mit Kontaktflächen 15 mittels Reflow-Lötverfahren an Kontaktflächen 15 der zweiten Leiterplatte 3 befestigt, die in einer Reihe 16 nebeneinander angeordnet sind, wobei die Reihe 16 parallel zum Spalt 4 verläuft. Die Reihen 14, 16 sind dementsprechend um 90° versetzt zueinander ausgerichtet.
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Dabei verläuft die Reihe 14 der Kontaktflächen 13 auf der ersten Leiterplatte 2 parallel zu den in einer Reihe nebeneinander angeordneten Biegeabschnitten 10, die eine Drehachse bzw. Biegelinie definieren.
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Die Kontaktflächen 13, 14 der Leiterplatten 2, 3 dienen zur Kontaktierung von entsprechenden Leitern 18, 19, die auf den Leiterplatten 2, 3 angeordnet sind. Je nach Anzahl der benötigten Verbindungen kann der Leiterplattenverbinder 5 dementsprechend mit mehr oder weniger Leiterbahnen 6 versehen sein.
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In 3 ist die Leiterplattenanordnung 1 bei teilweise erfolgter Verdrehung der Leiterplatten 2, 3 zueinander gezeigt. Die Drehachse, um die die Leiterplatten zueinander verdreht werden, wird dabei durch die Reihe 17 der nebeneinander angeordneten Biegeabschnitte 10 definiert. Dabei liegt diese Drehachse 17 auf einer Mittellinie beziehungsweise Symmetrielinie beider Leiterplatten 2, 3 und verläuft damit senkrecht zum Spalt 4.
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4 zeigt nun die vollständig verschwenkten Leiterplatten 2, 3. Die Oberseite der einen Leiterplatte ist nun der Rückseite der anderen Leiterplatte zugewandt. Dabei verlaufen Seitenkanten der Leiterplatten 2, 3 weiterhin fluchtend miteinander. Es ist zu erkennen, dass die auf der zweiten Leiterplatte 3 angeordneten Bauelemente auf einer anderen Seite der Leiterplattenanordnung 1 liegen, als die auf der ersten Leiterplatte 2 befindlichen Elemente.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Leiterplattenanordnung 1 also zunächst einseitig bestückt werden, wobei durch den erfindungsgemäßen Leiterplattenverbinder ein derartiges Verschwenken der beiden Leiterplatten um eine Drehachse ermöglicht wird, die senkrecht zum zwischen den Leiterplatten ausgebildeten Spalt verläuft, so dass eine doppelseitige Funktionalität der Leiterplattenanordnung 1 erhalten wird. Die Vorteile der einseitigen Bestückung hinsichtlich des geringeren Herstellungsaufwandes und damit der möglichen Kostenersparnis werden also beibehalten, obwohl eine doppelseitige Funktionalität erreicht wird. Dabei können alle verwendeten Bauelemente, wie auch der Leiterplattenverbinder, als SMD-Bauteil, also als oberflächenmontierbares Bauteil, ausgebildet sein und entsprechend automatisch in einer einzigen Bestückungslinie bestückt werden.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leiterplattenanordnung
- 2
- Erste Leiterplatte
- 3
- Zweite Leiterplatte
- 4
- Spalt
- 5
- Leiterplattenverbinder
- 6
- Leiterbahnen
- 7
- Erster Endbereich
- 8
- Zweiter Endbereich
- 9
- Kurvenabschnitt
- 10
- Biegeabschnitt
- 11
- Folie
- 12
- Folie
- 13
- Kontaktflächen
- 14
- Reihe
- 15
- Kontaktflächen
- 16
- Reihe
- 17
- Reihe
- 18
- Leiter
- 19
- Leiter
- 20
- Mittellinie
