DE102014118655A1 - Contact element for a printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Ein oberflächenmontierbares Kontaktelement (1) für eine Leiterplatte (L, P) weist eine unterseitige Kontaktfläche (U) zur Auflage auf der Leiterplatte auf, und die Kontaktfläche (U) weist außenseitig mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge (4) auf. Eine Leiterplatte weist mindestens ein Kontaktelement (1) auf, wobei die Leiterplatte (L, P) mindestens eine Leitungsstruktur (M) aufweist, an welcher das mindestens eine Kontaktelement (1) angebracht ist. Bei einem System (1, L, P) mit mindestens einer Leiterplatte (L, P) ist an mindestens einem Kontaktelement (1) der Leiterplatte (L, P) ein Stromleiter angeschlossen. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf elektrische Systeme von Fahrzeugen, z.B. zur Verwendung in Bordnetzen, insbesondere zur Verbindung mit mindestens einer Stromschiene.A surface-mountable contact element (1) for a printed circuit board (L, P) has a lower-side contact surface (U) for resting on the printed circuit board, and the contact surface (U) has on the outside at least two adjacently arranged recesses (4). A printed circuit board has at least one contact element (1), wherein the printed circuit board (L, P) has at least one line structure (M) to which the at least one contact element (1) is attached. In a system (1, L, P) having at least one printed circuit board (L, P), a current conductor is connected to at least one contact element (1) of the printed circuit board (L, P). For example, the invention is applicable to electrical systems of vehicles, e.g. for use in on-board networks, in particular for connection to at least one busbar.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement für eine Leiterplatte, wobei das Kontaktelement eine unterseitige Kontaktfläche zur Auflage auf der Leiterplatte aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Leiterplatte, die mindestens ein solches Kontaktelement aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein System mit mindestens einer solchen Leiterplatte und mit mindestens einem an ein solches Kontaktelement angeschlossenen Stromleiter. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf elektrische Systeme von Fahrzeugen, z.B. zur Verwendung in Bordnetzen, insbesondere zur Verbindung mit mindestens einer Stromschiene. The invention relates to a contact element for a printed circuit board, wherein the contact element has a lower-side contact surface for resting on the printed circuit board. The invention further relates to a printed circuit board which has at least one such contact element. The invention also relates to a system having at least one such printed circuit board and at least one current conductor connected to such a contact element. For example, the invention is applicable to electrical systems of vehicles, e.g. for use in on-board networks, in particular for connection to at least one busbar.
Kontaktsysteme für gesteckte oder geschraubte Hochstromverbinder in Form von Stromschienen zur Leiterplattenmontage sind oft teuer und weisen meist eine schlechte Entwärmung sowie hohe Anforderungen an die Montagegenauigkeit auf. Contact systems for plugged or screwed high-current connectors in the form of PCB mounting circuit boards are often expensive and usually have poor heat dissipation and high mounting accuracy requirements.
Eine reine Verlötung von Stromschienen mit einer Leiterplatte z.B. mittels einer Oberflächenmontage-Technik ("Surface Mounted Technology"; SMT) ist aufgrund der mechanischen Belastung der Lötstelle(n) und/oder der Leiterplatte häufig nicht zulässig, so dass die Stromschiene entweder in ein Durchgangsloch eingelötet wird oder eine dedizierte Kraftableitung vorgesehen ist. Aktuelle Durchgangsloch-Verlötungen weisen eine schlechte Wärmeableitung auf und/oder sind aufwändig zu löten. Eine reine SMD-Verlötung (SMD = Surface Mounted Device) der Stromschienen erfordert neben der Kraftableitung aufgrund der als notwendig angenommenen großflächigen Planarität des Kontakts zu der Leiterplatte zudem eine hohe technische Genauigkeit, um die Stromtragfähigkeit zu ermöglichen. Um ein oberflächenmontierbares Element (im Folgenden auch als "SMD-Element" bezeichnet) mittels eines SMT-Verfahrens auf eine Leiterplatte aufzubringen, wird bisher gefordert, dass eine zugehörige Kontaktfläche zur Verlötung großflächig plan auf der Leiterplatte aufliegen muss. Denn ist die Kontaktfläche nicht ausreichend plan, mag die Verlötung keine ausreichende Verbindung zu der Leiterplatte mehr herstellen können, wodurch auch keine ausreichende Stromtragfähigkeit mehr gegeben ist. A pure soldering of busbars with a printed circuit board, e.g. By means of a Surface Mounted Technology (SMT), the soldering point (s) and / or the circuit board is often not allowed due to the mechanical stress, so that the busbar is either soldered into a through hole or a dedicated power dissipation is provided. Current through-hole solder joints have poor heat dissipation and / or are expensive to solder. A pure SMD soldering (SMD = Surface Mounted Device) of the busbars requires in addition to the power dissipation due to the assumed necessary large-scale planarity of the contact to the circuit board also high technical accuracy to allow the current carrying capacity. In order to apply a surface-mountable element (hereinafter also referred to as "SMD element") by means of an SMT method on a printed circuit board, it has hitherto been required that an associated contact surface for soldering must lie flat over a large area on the printed circuit board. Because the contact surface is not sufficiently plan, the soldering may not be able to produce sufficient connection to the circuit board more, which also no sufficient current carrying capacity is given.
Ferner existieren Press-Fit-Verbindungen für Hochstromkontakte, die jedoch teuer in der Beschaffung sind. Furthermore, there are press-fit connections for high current contacts, which are however expensive to procure.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur Kontaktierung von Leiterplatten durch Hochstromverbinder, insbesondere Stromschienen, bereitzustellen, die besonders kostengünstig, einfach zu produzieren und zu verarbeiten ist. It is the object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art at least partially and in particular to provide a way of contacting printed circuit boards by high-current connectors, in particular busbars, which is particularly inexpensive, easy to produce and process.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein insbesondere oberflächenmontierbares Element (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Kontaktelement" bezeichnet) für eine Leiterplatte, wobei das Kontaktelement eine unterseitige Kontaktfläche zur Auflage auf der Leiterplatte aufweist und die Kontaktfläche außenseitig bzw. an einem äußeren Seitenrand mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge aufweist. The object is achieved by a particular surface-mountable element (hereinafter referred to as "contact element" without restriction of generality) for a printed circuit board, wherein the contact element has a lower-side contact surface for resting on the printed circuit board and the contact surface on the outside or on an outer Side edge has at least two adjacent recesses arranged.
Das Kontaktelement besteht insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material oder Materialverbund, insbesondere aus Metall. The contact element consists in particular of an electrically conductive material or composite material, in particular of metal.
Durch die mehreren Rücksprünge wird erreicht, dass ein äußerer Rand oder eine Außenkontur der Kontaktfläche verlängert wird und so eine erhöhte Stromtragfähigkeit erreicht wird. Due to the plurality of recesses is achieved that an outer edge or an outer contour of the contact surface is extended and so increased current carrying capacity is achieved.
Dabei wird die durch Versuche aufgefundene Erkenntnis ausgenutzt, dass es zum Herstellen einer ausreichenden Stromtragfähigkeit vor allem auf ein sicheres Verlöten an den Randbereichen der Kontaktfläche ankommt, da dort die höchsten Stromdichten auftreten. Durch die Verlängerung des äußeren Rands lässt sich der Anteil des in einem Randbereich der Kontaktfläche übertragenen Stromflusses im Vergleich einem Anteil des Stromflusses durch einen (typischerweise weit größeren) nicht-randseitigen oder inneren Bereich der Kontaktfläche stark erhöhen. Durch die Vergrößerung der Länge des äußeren Rands der Kontaktfläche wird also auch der für eine Stromführung maßgebliche Randbereich der Kontaktfläche vergrößert. Dadurch wiederum ist die Planarität der Kontaktfläche nicht mehr so kritisch für die Stromtragfähigkeit. Teile des inneren Bereichs der Kontaktfläche unterhalb des Kontaktelements, welche nicht durch Lötzinn benetzt sind (sog. "Voids" oder Lunker) stellen somit praktisch keine Einschränkung der Stromtragfähigkeit mehr dar. Es lässt sich, falls gewünscht, unterhalb des inneren Bereichs der Kontaktfläche sogar Lötzinn zumindest teilweise einsparen, indem dort eine nur unvollständige Lotbedeckung vorgesehen wird oder eine nur unvollständige Verlötung durchgeführt wird. Dies hat auf die Stromtragfähigkeit aufgrund des dort nur geringen Stromflusses einen nur geringen Einfluss. In this case, the knowledge found by experiments is exploited that it depends on a reliable soldering at the edge regions of the contact surface for producing a sufficient current carrying capacity, since there the highest current densities occur. By extending the outer edge, the proportion of the current flow transmitted in an edge region of the contact surface can be greatly increased in comparison to a portion of the current flow through a (typically much larger) non-peripheral or inner region of the contact surface. As a result of the enlargement of the length of the outer edge of the contact surface, the edge region of the contact surface which is decisive for a current flow is also increased. In turn, the planarity of the contact surface is no longer so critical to the current carrying capacity. Parts of the inner region of the contact surface below the contact element, which are not wetted by solder (so-called "voids" or blowholes) thus represent virtually no restriction on the current carrying capacity. It can be, if desired, below the inner region of the contact surface even solder at least partially save by providing there only incomplete soldering or incomplete soldering is performed. This has only a small influence on the current carrying capacity due to the low current flow there.
Die unterseitige Kontaktfläche mag also eine ebene Fläche sein, wobei jedoch eine Genauigkeit der Planarität nicht mehr kritisch ist. Die unterseitige Kontaktfläche mag auch gezielt in einem inneren Bereich leicht domartig geformt oder bombiert sein. The underside contact surface may thus be a flat surface, but accuracy of planarity is no longer critical. The underside contact surface may also be deliberately shaped or domed in an inner region in a dome-like manner.
Das Kontaktelement kann insbesondere zur mechanisch sicheren Befestigung eines Hochstromverbinders, insbesondere einer Stromschiene, an der Leiterplatte verwendet werden. The contact element can be used in particular for the mechanically secure attachment of a high-current connector, in particular a busbar, to the printed circuit board.
Falls das Kontaktelement mindestens einen inneren (d.h., einen von Material des Kontaktelements seitlich oder lateral vollständig umgebenen) Rand aufweist, mag dieser glatt sein oder mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge aufweisen. If the contact element has at least one inner (i.e., laterally or laterally completely surrounded by material of the contact element) edge, it may be smooth or have at least two adjacently arranged recesses.
Das Kontaktelement weist zur Vermeidung von Stromverlusten einen insbesondere in Haupterstreckungs- oder Ebenenrichtung des Kontaktelements geringeren elektrischen Widerstand auf als eine Leitungsstruktur der Leiterplatte einer Leiterbahn, auf welcher das Kontaktelement angebracht ist, und/oder einer dazwischen angeordneten Verlötung. Beispielsweise lässt sich der Widerstand über eine Wahl der Dicke des Kontaktelements präzise und einfach einstellen. Ferner weist das Kontaktelement zur Erreichung besonders hoher Stromdichten im Bereich des äußeren Rands vorteilhafterweise das gleiche Material auf wie die Leiterbahn (beispielsweise Kupfer) oder sogar ein Material mit einem geringeren spezifischen elektrischen Widerstand. In order to avoid current losses, the contact element has a lower electrical resistance, in particular in the main extension or plane direction of the contact element, than a line structure of the printed circuit board of a conductor track on which the contact element is mounted, and / or a soldering arranged therebetween. For example, the resistance can be set precisely and easily by selecting the thickness of the contact element. Furthermore, in order to achieve particularly high current densities in the region of the outer edge, the contact element advantageously has the same material as the conductor track (for example copper) or even a material with a lower electrical resistivity.
Das Kontaktelement mag oberflächenbehandelt sein, beispielsweise durch eine Einstellung einer Oberflächenstruktur (z.B. einer Rauhigkeit) und/oder durch eine Oberflächenbeschichtung. Die Oberflächenbeschichtung mag beispielsweise eine Oberflächenbehandlung (z.B. eine Nitrierung) des Grundmaterials und/oder eine Auftragung mindestens einer Schicht (z.B. aus Silber, Zinn oder Zink) umfassen. The contact element may be surface treated, for example, by adjustment of a surface structure (e.g., roughness) and / or by a surface coating. The surface coating may comprise, for example, a surface treatment (e.g., nitration) of the base material and / or a coating of at least one layer (e.g., silver, tin, or zinc).
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Kontaktelement plattenartig geformt ist und an seinem äußeren Rand mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge aufweist. Ein solches Kontaktelement lässt sich besonders einfach herstellen. Zudem ermöglicht die plattenartige Grundform eine gute thermische Entwärmung. Auch wird so eine große Kontaktfläche gegenüber der Leiterbahn und dem externen Stromleiter, insbesondere Hochstromverbinder, bereitgestellt. It is an embodiment that the contact element is plate-shaped and has at its two outer edge at least two adjacent recesses. Such a contact element can be produced particularly easily. In addition, the plate-like basic shape allows a good thermal heat dissipation. Also, such a large contact surface with respect to the conductor track and the external conductor, in particular high current connector, provided.
Unter einem plattenartig geformten Kontaktelement mag insbesondere ein Element verstanden werden, welches entlang seiner lateralen Erstreckung zumindest ungefähr die gleiche Dicke oder Stärke aufweist. Das plattenartige Kontaktelement braucht nicht vollständig plan sein, sondern mag auch zumindest lokal gekrümmt sein. A plate-like shaped contact element may, in particular, be understood as meaning an element which has at least approximately the same thickness or thickness along its lateral extent. The plate-like contact element need not be completely flat, but may also be at least locally curved.
Ein solches Kontaktelement lässt sich insbesondere einfach aus einem Metallblech wie einem Kupferblech usw. herstellen, beispielsweise durch Vereinzeln und ggf. Umformen. Das Vereinzeln mag beispielsweise durch Ausschneiden, z.B. Laserschneiden, erreicht werden. Besonders einfach und massentauglich lässt sich das Vereinzeln durch Ausstanzen erreichen. Das Umformen mag beispielsweise ein Biegen umfassen. Eine Blechdicke mag z.B. zwischen 0,5 mm und 3 mm betragen, insbesondere ca. 1 mm betragen. In diesem Fall mag das Ausgangsblech ein Feinblech sein, ist aber nicht darauf beschränkt. In particular, such a contact element can be produced simply from a metal sheet such as a copper sheet, etc., for example by singulating and, if necessary, reshaping. The singulation may be done, for example, by cutting, e.g. Laser cutting, can be achieved. Particularly easy and suitable for mass singling can be achieved by punching. The reshaping may include bending, for example. A sheet thickness may be e.g. be between 0.5 mm and 3 mm, in particular about 1 mm. In this case, the starting sheet may be a sheet but is not limited thereto.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Kontaktfläche zumindest an einer Seite mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge aufweist. Dadurch kann im Bereich dieser mindestens einen Seite eine bereits deutlich erhöhte Stromdichte erzeugt werden. Insbesondere kann so im Bereich dieser Rücksprünge eine so hohe Stromdichte erreicht werden, dass ggf. auf einen Stromfluss durch andere Randbereiche verzichtet werden kann. Dies vereinfacht eine Positionierung des Kontaktelements insbesondere für den Fall, dass nicht alle Randbereiche elektrisch kontaktiert werden. It is a development that the contact surface at least on one side at least two having adjacently arranged recesses. As a result, an already significantly increased current density can be generated in the region of this at least one side. In particular, such a high current density can be achieved in the region of these recesses that, if necessary, a flow of current through other edge regions can be dispensed with. This simplifies positioning of the contact element, in particular in the event that not all the edge regions are electrically contacted.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Kontaktfläche eine rechteckige Grundform aufweist. Dadurch lassen sich mehrere Kontaktelemente mit einem nur geringen Verschnitt oder sogar ohne Verschnitt aus einem Blech vereinzeln. It is still an embodiment that the contact surface has a rectangular basic shape. As a result, several contact elements can be singulated with only a small amount of waste or even no waste from a metal sheet.
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass drei Seiten der Kontaktfläche jeweils mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge aufweisen und die vierte Seite keine Rücksprünge aufweist (also insbesondere glatt oder gerade ist). Dies ergibt den Vorteil, dass bei hoher Stromdichte an den drei mit Rücksprüngen versehenen Seiten die vierte, glatte Seite zur Positionierung und Ausrichtung des Kontaktelements an der Leiterplatte verwendet werden kann, beispielsweise indem sie fluchtend mit einem Seitenrand der Leiterplatte in Übereinstimmung gebracht wird. It is an embodiment of this that three sides of the contact surface each have at least two adjacently arranged recesses and the fourth side has no recesses (ie in particular is smooth or straight). This provides the advantage that at high current density at the three recessed sides, the fourth, smooth side can be used to position and align the contact element on the circuit board, for example by being aligned with a side edge of the circuit board.
Die Rücksprünge mögen alle die gleiche Form aufweisen. Alternativ mögen mindestens zwei Rücksprünge eine zueinander unterschiedliche Form aufweisen. Rücksprünge gleicher Form mögen die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen. The recesses may all have the same shape. Alternatively, at least two recesses may have a mutually different shape. Recesses of the same shape may have the same size or different sizes.
Es ist eine besonders einfach umsetzbare Ausgestaltung, dass mindestens ein Rücksprung, insbesondere alle Rücksprünge, kreissegmentförmig sind. So können sie durch Einbringen mehrerer Lochreihen in ein Blech und Vereinzeln der Kontaktelemente durch Trennen des Blechs durch die Lochreihen hindurch erzeugt werden. Zumindest eine Seite des äußeren Kontakts der Kontaktfläche mag dann einer Zähnung einer Briefmarke ähnlich sein. It is a particularly simple embodiment that at least one recess, in particular all recesses, are circular segment-shaped. So they can be generated by introducing a plurality of rows of holes in a sheet and separating the contact elements by separating the sheet through the rows of holes therethrough. At least one side of the outer contact of the contact surface may then be similar to a perforation of a stamp.
Jedoch mögen die Rücksprünge grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, z.B. als Rechteck, Dreieck, Oval oder Freiform vorliegen. Es mögen auch zwei oder mehr Grundformen kombiniert sein. However, the recesses may basically have any shape, e.g. as a rectangle, triangle, oval or freeform. It may also be combined two or more basic forms.
Auch mag die Ausgestaltung, dass außenseitig mindestens zwei benachbart angeordnete Rücksprünge vorhanden sind, dadurch erfüllt sein, dass der äußere Rand zumindest abschnittsweise wellenförmig ausgebildet ist. Die Wellenform mag beispielsweise sinusförmig, rechteckförmig, dreieckförmig, sägezahnförmig oder eine Kombination daraus sein. Ein Rücksprung mag dabei z.B. einem Abschnitt zwischen zwei lokal maximal außenliegenden Punkten oder lokalen Maxima entsprechen. Eine Periodendauer des wellenförmigen Rands oder Randabschnitts mag konstant sein oder sich ändern. Insbesondere mag eine Periodendauer an einer Seite des äußeren Rands gleich sein. Also, the configuration that on the outside at least two adjacently arranged recesses are present, be satisfied by the fact that the outer edge is formed at least partially undulating. The waveform may be, for example, sinusoidal, rectangular, triangular, sawtooth, or a combination thereof. A return may be e.g. correspond to a section between two locally maximum external points or local maxima. A period of the wavy edge or edge portion may be constant or change. In particular, a period on one side of the outer edge may be the same.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens zwei Rücksprünge direkt ineinander übergehen. So lässt sich eine Länge des äußeren Rands besonders effektiv verlängern. It is a further embodiment that at least two returns directly into each other. Thus, a length of the outer edge can be extended particularly effective.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens zwei Rücksprünge nahe zueinander beabstandet sind. Die Beabstandung mag durch einen glatten (z.B. geradlinigen) Zwischenabschnitt erreicht werden. Unter einer Beabstandung "nahe zueinander" mag insbesondere verstanden werden, dass zwei entlang des äußeren Rands benachbarte Rücksprünge einen Abstand zueinander aufweisen, der nicht mehr als das Zweifache einer Breite des breitesten der beiden Rücksprünge beträgt, insbesondere nicht mehr als die einfache Breite des breitesten der beiden Rücksprünge, insbesondere nicht mehr als die halbe Breite des breitesten der beiden Rücksprünge, insbesondere nicht mehr als ein Viertel der Breite des breitesten der beiden Rücksprünge. Die Beabstandung kann eine präzise Einbringung der Rücksprünge erleichtern. It is yet another embodiment that at least two recesses are spaced close to each other. The spacing may be achieved by a smooth (e.g., rectilinear) intermediate section. By "near-to-each other" spacing, it may be understood, in particular, that two recesses adjacent the outer edge are spaced apart by no more than two times the width of the widest of the two recesses, in particular not more than the single width of the widest two recesses, in particular not more than half the width of the widest of the two recesses, in particular not more than a quarter of the width of the widest of the two recesses. The spacing can facilitate a precise introduction of the recesses.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Kontaktelement mindestens einen unter die unterseitige Kontaktfläche vorstehenden Vorsprung aufweist. Dieser kann in die Leiterplatte eingesteckt werden und bewirkt dadurch eine mechanische Entlastung der Verlötung an der Kontaktfläche bzw. eine Kraftableitung von der Verlötung. Der mindestens eine Vorsprung mag auch als ein "Kraftkontakt" bezeichnet werden. It is also an embodiment that the contact element has at least one projection projecting below the underside contact surface. This can be plugged into the circuit board and thereby causes a mechanical relief of the soldering at the contact surface and a power dissipation from the soldering. The at least one projection may also be referred to as a "force contact".
Die mechanische Entlastung kann noch weiter verbessert werden, wenn der mindestens eine Vorsprung in einem Durchgangsloch der Leiterplatte fixiert oder fixierbar ist, z.B. kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Beispielsweise kann der Vorsprung in dem Durchgangsloch der Leiterplatte pressend eingepasst sein (z.B. mittels einer sog. "Pressfit"-Technologie) und/oder darin verlötet sein usw. Das Verlöten des mindestens einen Vorsprungs mag beispielsweise in dem Prozessschritt zum Verlöten der Kontaktfläche (z.B. mittels der Oberflächenmontage oder SMT) durchgeführt werden, insbesondere mittels einer sog. "Paste-in-Via"-Technologie, "Through-hole-Reflow"-Technologie (THR), "Pin in Paste"-Technologie (PiP) oder "Pin in Hole Intrusive Reflow"-Technologie (PIHIR). Das Verlöten des mindestens einen Vorsprungs mag alternativ in einem zusätzlichen Lötprozess verlötet werden, z.B. gemäß einer Durchsteckmontage (englisch "Through-hole Technology", THT, oder "Pin-in-Hole Technology", PIH, genannt). Ein Verlöten nach der Durchsteckmontage mag insbesondere getrennt von einer SMT-Kontaktierung der Kontaktfläche des (SMD-)Kontaktelements auf der Leiterplatte durchgeführt werden. The mechanical relief can be further improved if the at least one projection is fixed or fixable in a through hole of the printed circuit board, eg non-positively, positively and / or cohesively. For example, the projection in the through hole of the printed circuit board may be press-fitted (eg by means of a so-called "press fit" technology) and / or soldered therein, etc. The soldering of the at least one projection may, for example, in the process step for soldering the contact surface (eg surface mount or SMT), in particular by means of a so-called "paste-in-via" technology, "through hole reflow" technology (THR), "pin in paste" technology (PiP) or "pin in Hole Intrusive Reflow Technology (PIHIR). The soldering of the at least one protrusion may alternatively be soldered in an additional soldering process, eg according to a through-hole technology (THT, or "pin-in"). Hole Technology ", PIH.) Soldering after through-hole mounting may, in particular, be carried out separately from an SMT contacting of the contact surface of the (SMD) contact element on the printed circuit board.
Der mindestens eine Vorsprung oder Kraftkontakt mag beispielsweise ein insbesondere senkrecht nach unten umgeformter Teilbereich des Kontaktelements sein. Der umgeformte Teilbereich ist insbesondere rechteckförmig oder laschenförmig. Das Umformen mag z.B. ein Biegeumformen sein, beispielsweise durch Abkanten. The at least one projection or force contact may, for example, be a partial region of the contact element which is in particular vertically downwardly deformed. The reshaped portion is in particular rectangular or tab-shaped. The forming may be e.g. be a bending forming, for example by folding.
Es ist eine für eine besonders tragfähige Kraftableitung und einen Schutz vor einer Verdrehung des Kontaktelements vorteilhafte Weiterbildung, dass das Kontaktelement mindestens zwei Kraftkontakte aufweist. Die Kraftkontakte können zueinander an dem Kontaktelement symmetrisch zueinander angeordnet sein (beispielsweise spiegelsymmetrisch zu einer Körperachse des Kontaktelements). Zum Schutz gegen eine Verkantung des Kontaktelements mögen zumindest zwei Kraftkontakte unsymmetrisch an dem Kontaktelement angeordnet sein. It is an advantageous for a particularly viable power dissipation and protection against rotation of the contact element development that the contact element has at least two force contacts. The force contacts can be arranged symmetrically to each other on the contact element to each other (for example, mirror-symmetrical to a body axis of the contact element). To protect against tilting of the contact element, at least two force contacts may be arranged asymmetrically on the contact element.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Kontaktelement mindestens eine Durchgangsbohrung (auch als "Befestigungsbohrung" oder Durchgangsloch bezeichnet) aufweist. Die Befestigungsbohrung kann zum Befestigen eines (nicht der Leiterplatte zugehörigen) Stromleiters, insbesondere eines Hochstromverbinders wie einer Stromschiene usw., verwendet werden. It is also an embodiment that the contact element has at least one through hole (also referred to as a "mounting hole" or through hole). The mounting hole may be used to secure a conductor (not associated with the circuit board), particularly a high current connector such as a bus bar, etc.
Beispielsweise mag der Stromleiter durch die Bohrung gesteckt (und dann z.B. verlötet oder verschraubt) werden. For example, the conductor may be inserted through the bore (and then soldered or screwed, for example).
Das Kontaktelement mag aber auch ohne eine Bohrung zur Befestigung eines (nicht der Leiterplatte zugehörigen) Stromleiters aufkommen. So mag das Kontaktelement selbst als ein Steckteil ausgebildet sein. Dazu mag es einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen, die mit einem Steckgegenteil in Eingriff gebracht werden können. The contact element may also arise without a hole for attachment of a (not the circuit board associated) conductor. Thus, the contact element itself may be formed as a plug-in part. For this purpose, it may have one or more projections which can be brought into engagement with a plug-in part.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leiterplatte, welche mindestens ein Kontaktelement wie oben beschrieben aufweist. Eine solche Leiterplatte ergibt die gleichen Vorteile wie das Kontaktelement und mag analog ausgebildet sein. The object is also achieved by a printed circuit board which has at least one contact element as described above. Such a printed circuit board gives the same advantages as the contact element and may be designed analogously.
Die Leiterplatte weist insbesondere mindestens eine Leitungsstruktur auf, an welcher das mindestens eine Kontaktelement angebracht ist. Die mindestens eine Leitungsstruktur mag mindestens eine Leiterbahn und/oder mindestens ein Kontaktfeld oder "Kontaktpad" aufweisen. Das mindestens eine Kontaktelement ist an der mindestens einen Leitungsstruktur insbesondere mittels einer Oberflächenmontage oder SMT angebracht worden. In particular, the printed circuit board has at least one line structure to which the at least one contact element is attached. The at least one line structure may have at least one printed conductor and / or at least one contact field or "contact pad". The at least one contact element has been attached to the at least one line structure, in particular by means of surface mounting or SMT.
Falls beispielsweise das Kontaktelement eine Befestigungsbohrung aufweist, mag auch die Leiterplatte eine dazu deckungsgleiche Bohrung oder Durchgangsloch aufweisen. If, for example, the contact element has a fastening bore, the printed circuit board may also have a bore or through hole congruent thereto.
Die Leiterplatte mag zwei oder mehr Kontaktelemente aufweisen, zwischen denen mindestens ein Funktionselement elektrisch zwischengeschaltet ist, beispielsweise mindestens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement, mindestens eine Sicherung usw. The printed circuit board may have two or more contact elements, between which at least one functional element is electrically interposed, for example, at least one electrical or electronic component, at least one fuse, etc.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System mit mindestens einer Leiterplatte wie oben beschrieben und mit mindestens einem an ein Kontaktelement der Leiterplatte angeschlossenen Stromleiter, insbesondere Hochstromverbinder, insbesondere Stromschiene. Ein solches System ergibt die gleichen Vorteile wie die Leiterplatte und das Kontaktelement und mag analog ausgebildet sein. The object is further achieved by a system with at least one printed circuit board as described above and with at least one connected to a contact element of the printed circuit board conductor, in particular high-current connector, in particular busbar. Such a system gives the same advantages as the printed circuit board and the contact element and may be analogous.
Die obigen Vorrichtungen sind besonders vorteilhaft verwendbar in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, aber z.B. auch Flugzeugen. So mögen die Vorrichtungen einen Teil eines Bordnetzes eines Pkws, Lkws oder Motorrads darstellen. The above devices are particularly advantageous for use in vehicles, particularly motor vehicles, but e.g. also airplanes. Thus, the devices may be part of a vehicle electrical system of a car, truck or motorcycle.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of an embodiment which will be described in detail in conjunction with the drawings.
Das Kontaktelement
Die lateral nach innen gerichteten Rücksprünge
Zumindest ungefähr in der Mitte der beiden Seiten
Mittig in einem inneren Bereich
Die Platine P weist oberseitig mindestens eine Metallisierung oder metallische Leitungsstruktur M auf, mittels welcher das mindestens eine elektrische Funktionselement F elektrisch verbunden ist. Freiliegende Bereiche der Leitungsstruktur M sind zumindest teilweise mittels der beiden Kontaktelemente
Die Kontaktelemente
Die vierte, glatte Seite
Unterhalb der Durchgangsbohrungen
An die Kontaktelemente
Wird ein externer Stromleiter, z.B. eine Stromschiene, in die Durchgangsbohrung
In
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Of course, the present invention is not limited to the embodiment shown.
So mag auch auf nach unten gerichtete Vorsprünge verzichtet werden. Auch mag die Oberseite nicht eben sein, sondern mag beispielsweise mindestens einen Funktionsbereich aufweisen, beispielsweise einen Befestigungsbereich, der speziell zur Befestigung eines externen Stromleiters ausgebildet ist. So may be dispensed with downwardly directed projections. Also, the top may not be flat, but may, for example, have at least one functional area, for example, a mounting area, which is specially designed for attachment of an external conductor.
Auch braucht die Leiterplatte nicht bestückt zu sein. Also, the circuit board does not need to be populated.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw. Generally, "on", "an", etc. may be taken to mean a singular or a plurality, in particular in the sense of "at least one" or "one or more" etc., unless this is explicitly excluded, e.g. by the expression "exactly one", etc.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist. Also, a number may include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Kontaktelement contact element
- 2a–d2a-d
- Seite des äußeren Rands Side of the outer edge
- 3 3
- Äußerer Rand Outer edge
- 4 4
- Rücksprung return
- 5 5
- Zwischenabschnitt intermediate section
- 6 6
- Vorsprung head Start
- 7 7
- Innerer Bereich Inner area
- 8 8th
- Durchgangsbohrung Through Hole
- C C
- Bereich hoher Stromdichte High current density range
- D D
- Durchgangsloch Through Hole
- d d
- Blechdicke sheet thickness
- F F
- Funktionselement functional element
- L L
- Leiterplatte circuit board
- M M
- Leitungsstruktur management structure
- O O
- Oberseite top
- P P
- Platine circuit board
- U U
- Unterseitige Kontaktfläche Lower contact surface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009029476 A1 [0005] DE 102009029476 A1 [0005]
- DE 102010003515 A1 [0006] DE 102010003515 A1 [0006]
- DE 102012214366 A1 [0007] DE 102012214366 A1 [0007]
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-
2014
- 2014-12-15 DE DE102014118655.9A patent/DE102014118655A1/en not_active Withdrawn
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