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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Bauteilanordnung mit einer derartigen Vorrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Schaltung mit einer derartigen elektrischen Bauteilanordnung.
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Eine elektrische Schaltung weist elektrische Bauteile auf, die untereinander verbunden sind. Die elektrischen Bauteile sind üblicherweise auf einer Platine angeordnet. Die Verdrahtung der Bauteile untereinander erfolgt über Leiterbahnen auf der Oberfläche der Platine oder innerhalb der Platine. Ein elektrisches Bauteil ist über seine Kontaktanschlüsse, beispielsweise über Kontaktierungspins, mit den Leiterbahnen der Platine verbunden. Die Platine weist üblicherweise Kontaktierungslöcher auf, in die die Kontaktanschlüsse, beispielsweise die Kontaktpins, des elektrischen Bauteils eingesetzt werden. Die Kontaktanschlüsse werden anschließend in den dafür vorgesehenen Kontaktierungslöchern verlötet, so dass das elektrische Bauteil mit den Leiterbahnen der Platine verbunden und an der Platine fixiert ist.
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Das Bestücken einer Platine mit elektrischen Bauteilen erfolgt im Allgemeinen automatisiert, beispielsweise durch ein Pick-and-Place-Verfahren. Dazu werden die elektrischen Bauteile von einem Greifer erfasst und automatisch mit ihren Kontaktanschlüssen beziehungsweise Kontaktpins in die Kontaktierungslöcher der Platine eingesetzt. Um ein Bauteil mit der Pick-and-Place-Maschine leichter greifen zu können und um die Kontaktanschlüsse des Bauteils auszurichten, so dass sie in die dafür vorgesehen Kontaktierungslöcher der Platine eingesetzt werden können, kann das Bauteil auf einer Vorrichtung zur Ausrichtung seiner Kontaktanschlüsse für die Montage auf der Platine vormontiert sein. Eine solche Vorrichtung wird üblicherweise auch als Rasterplatte bezeichnet. Die Rasterplatte weist in einem vorgegebenen Rastermaß Löcher auf. Zur Fixierung des elektrischen Bauteils an der Rasterplatte werden die Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils in die Löcher der Rasterplatte eingeschoben und sind somit entsprechend ausgerichtet, um in die Kontaktierungslöcher der Platine eingesetzt zu werden, ohne dass dafür ein Verbiegen der Kontaktanschlüsse notwendig ist.
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Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung anzugeben, wobei sich die Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils auf einfache Weise in jeweils einem Loch der Vorrichtung fixieren lassen und ein Herausgleiten aus dem jeweiligen Loch verhindert ist. Ein weiteres Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Bauteilanordnung mit einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung anzugeben, wobei sich die Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils auf einfache Weise in jeweils einem der dafür vorgesehenen Löcher der Vorrichtung einsetzen lassen und darin sicher fixiert sind, so dass ein Herausrutschen des jeweiligen Kontaktanschlusses aus dem jeweiligen Loch verhindert ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung mit einer derartigen elektrischen Bauteilanordnung anzugeben, durch die es ermöglicht wird, die Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils auszurichten und das elektrische Bauteil in dafür vorgesehenen Löchern der Vorrichtung zum Ausrichten der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils sicher zu fixieren.
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Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Vorrichtung umfasst ein Trägerelement, an dem das elektrische Bauteil fixierbar ist, und mehrere Biegeelemente. Das Trägerelement weist mehrere Löcher, die das Trägerelement jeweils von einer Oberseite bis zu einer Unterseite des Trägerelements durchdringen, auf. Ein jeweiliger Abschnitt der Biegeelemente ist an dem Trägerelement befestigt. Ein jeweiliges Ende der Biegeelemente ragt in ein jeweiliges der Löcher des Trägerelements hinein. Die Biegeelemente sind derart ausgebildet, dass das jeweilige Ende der Biegeelemente beim Einschieben eines jeweiligen der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils von der Oberseite des Trägerelements her in das jeweilige Loch innerhalb des Lochs in Richtung der Unterseite des Trägerelements verbogen wird und den jeweiligen Kontaktanschluss des elektrischen Bauteils klemmt, so dass das elektrische Bauteil an dem Trägerelement fixiert ist.
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Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Eine elektrische Bauteilanordnung mit einem elektrischen Bauteil, dessen Kontaktanschlüsse ausgerichtet sind, um auf einer Platine einer elektrischen Schaltung montiert zu werden, ist im Patentanspruch 11 angegeben. Die elektrische Bauteilanordnung umfasst neben dem elektrischen Bauteil mit den Kontaktanschlüssen die Vorrichtung zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils für die Montage auf der Platine der elektrischen Schaltung. Ein jeweiliger der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils ist in das jeweilige Loch des Trägerelements eingeschoben und wird von dem verbogenen jeweiligen Ende der Biegeelemente der Vorrichtung an das Trägerelement geklemmt.
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Eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung, bei der die Kontaktanschlüsse eines elektrischen Bauteils für die Montage auf der Platine ausgerichtet sind, ist im Patentanspruch 12 angegeben. Die elektrische Schaltung umfasst die oben angegebene elektrische Bauteilanordnung und eine Platine. Die elektrische Bauteilanordnung ist derart auf der Platine angeordnet, dass die Vorrichtung zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils für die Montage auf der Platine der elektrischen Schaltung zwischen der Platine und dem elektrischen Bauteil angeordnet ist.
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Das Trägerelement der Vorrichtung kann aus jedem Material hergestellt sein, welches sich spritzen, vergießen, ausfräsen, drucken oder verformen lässt. Die Biegeelemente können in das Trägerelement eingespritzt, eingesetzt oder angespritzt sein. Die Biegeelemente können beispielsweise jeweils in Form einer biegsamen Platte ausgebildet sein. Die Biegeelemente können aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
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Die Biegeelemente sind zunächst im unmontierten Zustand gerade. Die Biegeelemente sind derart an dem Trägerelement montiert, dass sie zu einem Teil, beispielsweise mit ihrem Ende, in das jeweilige Loch, durch das ein Pindraht des elektrischen Bauteils bei der Montage gesteckt wird, hineinragen. Die Anzahl der Löcher des Trägerelements entspricht dem auf dem Trägerelement anzuordnenden elektrischen Bauteil. Für Bauteile von beispielsweise 2 bis 64 Pins kann eine entsprechende Anzahl von Löchern in dem Trägerelement vorgesehen werden.
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Wenn nun bei der Montage des elektrischen Bauteils auf der Vorrichtung beziehungsweise Rasterplatte die Kontaktanschlüsse, beispielsweise die Drähte oder Kontaktpins, durch die Löcher des Trägerelements gesteckt werden, werden die mit ihren Enden in die Löcher hineinragenden Biegeelemente nach unten gebogen. Dadurch werden die jeweiligen Löcher für die Kontaktanschlüsse beziehungsweise Kontaktpins der Bauteile komplett freigegeben, so dass die Kontaktanschlüsse vollständig in die Löcher eingeschoben und an der Unterseite des Trägerelements aus den Löchern herausragen.
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Nach erfolgter Montage eines elektrischen Bauteils auf dem Trägerelement der Vorrichtung ist ein Zurückschieben der Kontaktanschlüsse beziehungsweise Kontaktierungspins des elektrischen Bauteils nicht mehr möglich, da die Kontaktanschlüsse von dem jeweilig gebogenen Biegeelement, beispielsweise einer gebogenen Platte, daran gehindert werden. Die jeweiligen Enden der Biegeelemente können nicht mehr zurückgebogen werden, sodass die Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils somit an dem Trägerelement fest fixiert sind.
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Die Vorrichtung zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung lässt sich für Kontaktanschlüsse beziehungsweise Kontaktpins von 0,01 mm bis 10 mm Drahtstärke einsetzen. Die Vorrichtung kann sowohl zur Fixierung von elektrischen Bauteilen, deren Kontaktanschlüsse als Runddraht oder auch als Flachdraht ausgeführt sind, verwendet werden. Die Kontaktanschlüsse eines elektrischen Bauteils, die in den Löchern des Trägerelements durch die Biegeelemente fixiert werden können, können als ein SMD(Surface Mounted Device)- oder ein PTH(Pin Through Hole)-Pin ausgebildet sein.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform können statt eines Biegeelements auch mehrere Biegeelemente innerhalb eines der Löcher verwendet werden. Die Position der Biegeelemente innerhalb des jeweiligen Lochs des Trägerelements kann von einseitig bis beidseitig variieren.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Oberseite einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung,
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2 eine Unterseite einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung,
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3 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung,
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4 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung mit mehreren Biegeelementen innerhalb eines der Löcher des Trägerelements,
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5A eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Bauteilanordnung mit einem elektrischen Bauteil vor der Montage auf einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen des elektrischen Bauteils,
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5B eine elektrische Bauteilanordnung mit einem elektrischen Bauteil vor der Montage auf einer Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen des elektrischen Bauteils in einer Schnittansicht,
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5C eine elektrische Bauteilanordnung mit einem elektrischen Bauteil montiert auf einer Vorrichtung zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils in einer Schnittansicht,
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6 eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung mit einer elektrischen Bauteilanordnung montiert auf einer Platine der elektrischen Schaltung.
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Die 1 und 2 zeigen in der angegebenen Reihenfolge eine Ansicht auf eine Vorrichtung 100 zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung von einer Oberseite und einer Unterseite. 3 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung 100 zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung. Die Ausgestaltung der Vorrichtung 100, die auch als Rasterplatte bezeichnet wird, wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 erläutert.
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Die Vorrichtung 100 zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung umfasst ein Trägerelement 110, an dem das elektrische Bauteil fixierbar ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 100 mehrere Biegeelemente 120. Das Trägerelement 110 weist darüber hinaus mehrere Löcher 111, die das Trägerelement 110 jeweils von einer Oberseite O110 bis zu einer Unterseite U110 des Trägerelements durchdringen, auf. Ein jeweiliger Abschnitt 121 der Biegeelemente 120 ist an dem Trägerelement 110 befestigt. Ein jeweiliges Ende 122 der Biegeelemente 120 ragt in ein jeweiliges der Löcher 111 des Trägerelements 110 hinein.
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Die Biegeelemente 120 sind derart ausgebildet, dass das jeweilige Ende 122 der Biegeelemente beim Einschieben eines jeweiligen der Kontaktanschlüsse des elektrischen Bauteils von der Oberseite O110 des Trägerelements her in das jeweilige Loch 111 innerhalb des Lochs 111 in Richtung der Unterseite U110 des Trägerelements 110 verbogen wird und den jeweiligen Kontaktanschluss des elektrischen Bauteils klemmt, sodass das elektrische Bauteil an dem Trägerelement 110 fixiert ist.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann das Trägerelement 110 aus einem Material aus Kunststoff ausgebildet sein. Der jeweilige Abschnitt 121 der Biegeelemente 120 kann in das Material des Trägerelements 110 eingebettet sein. Insbesondere kann der jeweilige Abschnitt 121 der Biegeelemente 120 in das Material des Trägerelements 110 eingegossen oder eingespritzt sein. Der jeweilige Abschnitt 121 der Biegeelemente 120 kann gemäß einer alternativen Ausführungsform auch an das Trägerelement 110 angespritzt sein.
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Das Trägerelement 110 weist gemäß einer möglichen Ausführungsform mehrere Spalte 112 auf. Der jeweilige Abschnitt 121 der Biegeelemente 120 kann in einen jeweiligen Spalt 112 eingesetzt sein. Der jeweilige Spalt 112 mündet in ein jeweiliges Loch 111 des Trägerelements 110. Die Biegeelemente 120 können beispielsweise in den jeweiligen Spalt 112 des Trägerelements 110 soweit eingeschoben sein, dass ihr jeweiliges Ende 122 in ein jeweiliges der Löcher 111 des Trägerelements hineinragt.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform können die Biegeelemente 120 aus einem Material aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Die Biegeelemente 120 können insbesondere jeweils als eine biegsame Platte ausgebildet sein, die in das Trägerelement aus dem Material aus Kunststoff eingespritzt, eingesetzt oder angespritzt sind.
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Die Biegeelemente sind vor der Fixierung an dem Trägerelement 110 gerade ausgebildet. Nach der Fixierung an dem Trägerelement ragt das jeweilige Ende 122 der Biegeelemente 120 im unverbogenen Zustand senkrecht zur Längsrichtung des jeweiligen Lochs 111 des Trägerelements 110 in das Loch 111 hinein. Die Biegeelemente 120 können insbesondere jeweils derart ausgebildet sein, dass das jeweilige Ende 122 der Biegeelemente beim Einschieben des jeweiligen Kontaktanschlusses des elektrischen Bauteils von der Oberseite des Trägerelements in das jeweilige dafür vorgesehene Loch 111 des Trägerelements innerhalb des Lochs 111 von dem Kontaktanschluss des elektrischen Bauteils in Richtung der Unterseite U110 des Trägerelements 110 verbogen wird.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform ragt das jeweilige Ende 122 der Biegeelemente 120 derart in das jeweilige Loch 111 des Trägerelements 110 hinein, dass eine Fläche des Durchmessers des Lochs 111 um 0,1 % bis 50 % verkleinert wird.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 100 zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils für die Montage auf einer Platine einer elektrischen Schaltung. Anstatt in den Löchern 111 des Trägerelements jeweils nur ein einziges Biegeelement anzuordnen, können auch mehrere Biegeelemente vorgesehen sein, die mit ihren jeweiligen Enden in das jeweilige Loch hineinragen.
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4 zeigt beispielhaft die Biegeelemente 120a, 120b, die mit ihren jeweiligen Abschnitten 121a und 121b an dem Trägerelement 110 befestigt sind. Die jeweiligen Enden 122a beziehungsweise 122b der Biegeelemente 120a und 120b ragen von unterschiedlichen Seiten in das jeweilige Loch 111 des Trägerelements 110 hinein. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ragen die jeweiligen Enden 122a und 122b der Biegeelemente 120a und 120b von gegenüberliegenden Seiten in das jeweilige Loch 111 des Trägerelements 110 hinein. Anstelle der zwei Biegeelemente 120a und 120b können weitere Biegeelemente vorgesehen sein, die aus verschiedenen Richtung mit ihren jeweiligen Enden in ein jeweiliges der Löcher 111 des Trägerelements 110 einmünden.
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5A zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Bauteilanordnung 10 vor der Montage eines elektrischen Bauteils 200 mit Kontaktanschlüssen 210 auf dem Trägerelement 110 der Vorrichtung 100 zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200. Das elektrische Bauteil 200 ist in dem dargestellten Beispiel als eine Drossel ausgeführt. Die Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 sind als Enden von elektrischen Leitern 220 ausgebildet. Die elektrischen Leiter 220 sind um einen Kern 230 des elektrischen Bauteils gewickelt.
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5B zeigt eine Ansicht einer elektrischen Bauteilanordnung 10 vor der Montage des elektrischen Bauteils 200 auf der geschnittenen Vorrichtung 100 zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200. Die Pfeile geben die Einschubrichtung der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils in die Löcher 111 des Trägerelements 110 der Vorrichtung 100 an.
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5C zeigt eine fertig montierte elektrische Bauteilanordnung 10 mit dem elektrischen Bauteil 200, das auf die Vorrichtung 100 zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 montiert ist. Die Kontaktanschlüsse 210 dringen dabei von der Oberseite O110 des Trägerelements 110 in die jeweilig dafür vorgesehenen Löcher 111 des Trägerelements ein. Dabei werden die Enden 122 der Biegeelemente 120 nach unten in Richtung der Unterseite U110 des Trägerelements 110 verbogen. Dadurch werden die Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 an das Trägerelement 110 geklemmt. Aufgrund der Verbiegung der Enden 122 der Biegeelemente 120 können die Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 nicht mehr zurückgeschoben werden und sind somit innerhalb der Löcher 111 des Trägerelements 110 fest fixiert.
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Das Trägerelement 110 kann Halteelemente 130 zur Halterung des Kerns 230 des elektrischen Bauteils 200 aufweisen. Die Halteelemente 130 können als Rasthaken, in die der Kern 230 des elektrischen Bauteils beim Einschieben der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils in die Löcher 111 des Trägerelements 110 einrastet, ausgebildet sein.
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6 zeigt eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung 1 mit der elektrischen Bauteilanordnung 10, die auf einer Platine 20 der elektrischen Schaltung montiert ist. Die Platine 20 weist Kontaktierungslöcher 21 zum Kontaktieren von der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 mit den Leiterbahnen der Platine auf. Die jeweiligen Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils, die an der Unterseite U110 des Trägerelements 110 aus den jeweiligen Löchern 111 des Trägerelements 110 herausragen, sind in jeweilige der Kontaktierungslöcher (21) der Platine 20 eingesetzt. Die elektrische Bauteilanordnung 10 ist somit derart auf der Platine 20 angeordnet, dass die Vorrichtung 100 zur Ausrichtung der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 zwischen der Platine 20 und dem elektrischen Bauteil 200 angeordnet ist.
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Die Vorrichtung 100 ermöglicht die Ausrichtung der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils, sodass das elektrische Bauteil 200 beziehungsweise die elektrische Bauteilanordnung 10 von einem Greifer einer Pick-and-Place-Maschine auf einfache Weise in dafür vorgesehene Kontaktierungslöcher 21 der Platine 20 eingesetzt werden kann. Die Biegeelemente 120 fixieren das elektrische Bauteil 200 an dem Trägerelement 110 der Vorrichtung 100 und verhindern ein Herausrutschen der Kontaktanschlüsse 210 des elektrischen Bauteils 200 beim Platzieren des elektrischen Bauteils 200 auf der Platine 20.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Schaltung
- 10
- elektrische Bauteilanordnung
- 20
- Platine
- 100
- Vorrichtung zur Ausrichtung von Kontaktanschlüssen eines elektrischen Bauteils
- 110
- Trägerelement
- 120
- Biegeelement
- 130
- Halteelement
- 200
- elektrisches Bauteil
- 210
- Kontaktanschluss
- 220
- elektrischer Leiter
- 230
- Kern
