DE102020104100B3

DE102020104100B3 - Leiterkarten-Eckverbinder sowie Kartenverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102020104100B3
Application number: DE102020104100.4A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg Hahn
Original assignee: Interplex NAS Electronics GmbH
Current assignee: Ennovi Advanced Engineering Solutions Germany GmbH
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2040-02-18
Also published as: EP4059095A1; WO2021164898A1; US20230061365A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leiterkarten-Eckverbinder (1) ausgebildet zur Verbindung einer ersten Leiterplatte (LP1) mit einer zweiten Leiterplatte (LP2) umfassend einen im wesentlichen flachen Kontaktkörper (10) von dem sich ein erstes Verbindungsende (20) zum Verbinden mit der ersten Leiterplatte (LP1) weg erstreckt und wobei aus einer Seitenfläche (11) des Kontaktkörpers (10) zwei Lötpins (30) zur Herstellung einer Lötverbindung mit der zweiten Leiterplatte (LP2) hervorstehen, wobei an der der Seitenfläche (11) gegenüber liegenden Seitenfläche (12) Vertiefungen (31) in korrespondierenden Positionen zu den Lötpins (30) vorhanden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterkarten-Eckverbindung mit einem Einpresskontakt sowie eine Anordnung von einem oder mehreren an bzw. entlang einer Kante einer Leiterplatte montierter Leiterkarten-Eckverbindungen bzw. Kartenrand-Einpresskontakten .
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl sogenannter Kartenrandkontakte bekannt. So z.B. aus den Druckschriften US 5 924 899 A , US 2005 /0 070 139 A1 und der DE 92 03 996 U1 . Kartenrand- oder andere Arten von Verbindungsaufnahmen umfassen Kontakte mit einem oder mehreren gebogenen freitragenden Hauptkontaktarmen und einem oder mehreren freitragenden parallelen Armen zur Montage an einer Karte am Kartenrand, wobei sich beide Sätze von Armen in einer gemeinsamen oder unterschiedlichen Richtung von einem gemeinsamen Körper weg erstrecken. Aus der US 4 275 944 A A ist zum Beispiel ein sogenannter „Card-Edge-Connector“ bekannt.
Ähnliche Kontakte sind unter der Bezeichnung Einbaubuchse bekannt, insbesondere für gedruckte Schaltungen mit in Aufnahmeöffnungen des Buchsenkörpers untergebrachten Gabelfedern, deren Enden rückseitig aus dem Buchsenkörper als Lötansätze herausgeführt sind. Bei diesen Einbaubuchsen ist es bereits bekannt, die Gabelfedern von der Vorderseite des Buchsenkörpers her in durchgehende Aufnahmeöffnungen einzustecken und die rückseitig aus dem Buchsenkörper herausragenden Enden derselben mittels geeigneter Werkzeuge zu Lötansätzen umständlich abzubiegen. Weiterhin ist es bekannt, im Bereich der Rückseite des Buchsenkörpers rillenförmige Ausnehmungen od. dgl. vorzusehen, in die die abgebogenen Enden der Gabelfedern eingreifen. Abgesehen davon, dass die Biege-und Quetscharbeiten bei den bekannten Einbaubuchsen zu einem großen fertigungstechnischen Aufwand führen, wird bei den bekannten Einbaubuchsen zusätzlich eine Durchsteckhülse in der Leiterplatte erforderlich, die eine Lötöse für die Lötung trägt. So beschäftigt sich auch die DE 22 03 513 A mit solchen Kontaktsystemen.
Ganz grundsätzlich steigen die Probleme der Herstellung solcher Kontaktsysteme, sobald die Biegungen und die Abmessungen, sowie die verwendeten Materialen herstellungstechnische Limits setzen, so dass das Ergebnis unbefriedigend ist oder Störungen aufweist, die es zu vermeiden gilt. Ferner lassen sich High Performance Kupfer-Legierungen nicht in engen Radien biegen. Diese können reißen bzw. sind die Biegewinkel nicht so eng toleriert, so dass sich für die Leiterplattenmontage in nachteiliger Weise vergleichsweise große Toleranzen ergeben.
Speziell bei hochtemperaturbeständigen unter einem Winkel zueinander montierten Verbindungen, wie 90° Verbindungen einer Tochterplatine zu einer Mutterplatine bedarf es einer verbesserten Lösung.
Ferner besteht ein Bedürfnis danach solche Verbindungslösungen später abzudichten, so dass die konzeptionelle Lösung entsprechend ausgelegt sein muss.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine elektrische Leiterkarten-Eckverbindung zu schaffen, die günstig und materialoptimiert herzustellen ist und eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung ermöglicht. Es sollen geringe Positionstoleranzen realisierbar sein und demnach eine verbesserte Montage im Pick & Place Verfahren mit Montagerobotern im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen.
Insgesamt soll die Montagefreundlichkeit und Verarbeitbarkeit vebessert werden, was insbesondere im Hinblick auf bekannte CuNiSi Materialen erfolgen soll. So ist auch eine höhere Temperaturbelastbarkeit eines neuen Verbindungssystems gewünscht, bis zu Temperaturen deutlich über 125 °C hinweg.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Leiterkarten-Eckverbinder vorgesehen, ausgebildet zur Verbindung einer ersten Leiterplatte mit einer zweiten Leiterplatte umfassend einen im wesentlichen flachen Kontaktkörper von dem sich ein erstes Verbindungsende zum Verbinden mit der ersten Leiterplatte weg erstreckt und wobei aus einer Seitenfläche des Kontaktkörpers zwei Lötpins zur Herstellung einer Lötverbindung mit der zweiten Leiterplatte hervorstehen, wobei an der der Seitenfläche gegenüber liegenden Seitenfläche Vertiefungen in korrespondierenden Positionen zu den Lötpins vorhanden sind.
Die Art der Positionierung des Lötteils auf der Leiterkarte mittels zweier ausgestellten Pins ist dabei eine besonders günstige Lösung gegenüber den bekannten Lösung, die gebogene Arme erfordern und es hierzu zu den besagten Fertigungsproblemen kommt, die mit dem Konzept der Erfindung zuverlässig vermieden werden. Die Form und Größe der Pins bzw. Lötpins kann dabei gezielt auf die Anwendung abgestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Lösung, bei der die Lötpins materialschlüssig aus einem zentralen Bereich des flachen Kontaktkörpers hervorstehen. Dies kann in besonders günstiger Weise dadurch bewerkstelligt werden, dass der flache Kontaktkörper eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweist und die Pins aus dem Kontaktkörper durch einen Umformprozess herausgedrückt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der flache Kontaktkörper eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweist, wobei im Bereich der Lötpins jeweils seitliche Auskragungen oder Verbreiterungen vorgesehen sind, vorzugsweise mit einer teilzylinderförmigen Seitenwandung. Dies stellt eine besonders materialgünstige Form dar.
Besonders vorteilhaft ist eine Lösung, bei der die Lötpins kraterartig aus einem zentralen Bereich des flachen Kontaktkörpers hervorstehen und eine im Wesentlichen zylinderförmige oder kegelförmige Mantelfläche ausbilden.
Dies kann in besonders günstiger Weise durch ein Pressverfahren, Stanzverfahren oder Tiefziehverfahren erfolgen, bei dem aber kein Durchstanzen erfolgt, sondern die Materialverformung gezielt so vorgenommen wird, dass aus dem Vollmaterial im Bereich des Kontaktkörpers das Material gezielt so verformt wird, dass dabei die gewünschte Pin-Form erhalten wird.
In besonders geeigneter Weise kann dies auch durch einen Prägevorgang bzw. terminologisch durch ein Prägeverfahren mit einem Prägewerkzeug erfolgen.
Allgemeiner ausgedrückt, kann ein Ausdrücken zweier Pins ähnlich einem nicht komplett durchgestanzten Loch erfolgen, wobei der Stempel hierbei etwas größer ist als das entsprechende Schnittloch in der Platine und dabei nur zu ca. 65% - 75% in das Material eingedrückt wird.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Stirnseite der Lötpins flach oder im Wesentlichen flach ist und die beiden Stirnseitenflächen in einer gemeinsamen Parallelebene zur Seitenfläche des Kontaktkörpers liegen, wodurch eine gute Montage in eine Lötposition erfolgen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das erste Verbindungsende als Einpressverbinder bestehend aus zwei nebeneinander verlaufender Schenkel gebildet ist, welche an ihren stirnseitigen Enden aufeinander zu laufen oder dort miteinander materialschlüssig verbunden sind. Diese Einpressverbindung kann z. B. in eine Einpressbuchse einer Mutterplatine eingeführt werden.
Weiter Vorteilhaft ist es, wenn sich das erste Verbindungsende seitlich in einer Erstreckungsrichtung von dem Leiterkarten-Eckverbinder weg erstreckt, die in einem Winkel von 90° zur Erstreckungsrichtung oder der Achse durch die Pins orientiert ist, so dass eine 90° Verbindung zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte realisiert werden kann, wenn die jeweiligen Verbindungsende in bestimmungsgemäß dazu vorgesehene Verbindungsöffnungen auf der Leiterplattenfläche eingefügt sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kartenverbindungsanordnung mit einer Anzahl wie zuvor beschriebener Leiterkarten-Eckverbinder wobei die jeweiligen Leiterkarten-Eckverbinder zumindest mit einer Leiterplatte elektrisch über die jeweiligen Pins verbunden sind und um diese Verbindungen eine gemeinsame Umspritzung aus einem isolierenden Kunststoff angebracht ist.
Bevorzugt ist weiterhin eine Anordnung bei der die beiden Pins in einer Flucht mit der Erstreckungsrichtung des ersten Verbindungsendes befindet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kartenverbindungsanordnung zwischen einer ersten und zweiten Leiterplatte mit wenigstens einem Leiterkarten-Eckverbinder, wobei die Leiterplattenseitenflächen der Leiterplatten in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet oder orientiert sind. Dadurch lassen sich kompakte Lösungen von Mutterplatinen mit Tochterplatinen realisieren.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:

1 perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines Leiterkarten-Eckverbinders;
2 perspektivische Ansichten eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Leiterkarten-Eckverbinders;
3 eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel aus 1 mit einer Leiterplatte;
4 eine Seitenansicht auf das Ausführungsbeispiel aus 1 und
5 eine Kartenverbindungsanordnung mit 3 beispielhaften Leiterkarten-Eckverbinder.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 5 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinweisen.
In der 1 und 2 werden zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Leiterkarten-Eckverbinders 1 gezeigt.
Der jeweilige Leiterkarten-Eckverbinder 1 ist ausgebildet zur Verbindung einer ersten Leiterplatte LP1 mit einer zweiten Leiterplatte LP2 umfassend einen im wesentlichen flachen Kontaktkörper 10. An diesem Kontaktkörper 10 befindet sich jeweils ein erstes Verbindungsende 20 in Form eines Einpressverbinders zum Verbinden mit der Leiterplatte LP2. Aus der Seitenfläche 11 des jeweiligen Kontaktkörpers 10 stehen seitlich zwei Lötpins 30 hervor, die zur Herstellung einer Lötverbindung mit der anderen Leiterplatte ausgebildet sind. Die Lötpins 30 können im Querschnitt rund, oval, eckig, sternförmig oder mit Lötflankenstrukturen versehen sein, so z. B. mit außenliegenden Stegen.
Wie man gut in der 4 sieht, sind in der der Seitenfläche 11 gegenüber liegenden Seitenfläche 12 zwei Vertiefungen 31 angedeutet, die in korrespondierenden Positionen zu den Lötpins 30 auf der anderen Seite ausgebildet sind. Die Lötpins 30 stehen dabei materialschlüssig aus dem zentralen Bereich B des flachen Kontaktkörpers 10 hervor. Die Lötpins 30 ragen, wie in den 1 und 2 zu sehen, kraterartig aus einem zentralen Bereich des flachen Kontaktkörpers 10 hervor und besitzen eine im Wesentlichen zylinderförmige Mantelfläche.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 weist der flache Kontaktkörper 10 eine im Wesentlichen rechteckige Grundform mit abgerundeten Ecken 14 auf.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 weist der flache Kontaktkörper 10 eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf, wobei im Bereich der Lötpins 20 jeweils seitliche Auskragungen oder Verbreiterungen 22 vorgesehen sind und zwar mit einer teilzylinderförmigen Seitenwandung 23 ausgebildet.
In der 5 ist eine Kartenverbindungsanordnung mit einer Anzahl von 3 Leiterkarten-Eckverbinder 1 montiert an einer Leiterplatte LP2 gezeigt. Die Kartenverbindungsanordnung umfasst eine dichte Umspritzung U, die auf einem flachen Stegabschnitt SA des Leiterkarten Eckverbinders diesen abdichtet. In die Einpresszonen EZ in der Leiterplatte LP1 sind die Leiterkarten-Eckverbinder 1 mit ihrem Einpressabschnitt eingepresst. Daneben sind Montagehilfen M vorgesehen, mit der die Umspritzung U auf der Leiterplatte montiert ist, vorzugsweise mechanisch gestützt wird.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Leiterkarten-Eckverbinder (1) ausgebildet zur Verbindung einer ersten Leiterplatte (LP1) mit einer zweiten Leiterplatte (LP2) umfassend einen im wesentlichen flachen Kontaktkörper (10) von dem sich ein erstes Verbindungsende (20) zum Verbinden mit der ersten Leiterplatte (LP1) weg erstreckt und wobei aus einer Seitenfläche (11) des Kontaktkörpers (10) zwei Lötpins (30) zur Herstellung einer Lötverbindung mit der zweiten Leiterplatte (LP2) hervorstehen, wobei an der der Seitenfläche (11) gegenüber liegenden Seitenfläche (12) Vertiefungen (31) in korrespondierenden Positionen zu den Lötpins (30) vorhanden sind.
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötpins (30) materialschlüssig aus einem zentralen Bereich (B) des flachen Kontaktkörpers (10) hervorstehen.
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Kontaktkörper (10) eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweist, vorzugsweise mit abgerundeten Ecken (14).
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Kontaktkörper eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweist, wobei im Bereich der Lötpins (20) jeweils seitliche Auskragungen oder Verbreiterungen (22) vorgesehen sind, vorzugsweise mit einer teilzylinderförmigen Seitenwandung (23).
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötpins (30) kraterartig aus einem zentralen Bereich (B) des flachen Kontaktkörpers (10) hervorstehen und eine im Wesentlichen zylinderförmige oder kegelförmige Mantelfläche ausbilden.
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötpins (30) durch ein Pressverfahren, Stanzverfahren oder Tiefziehverfahren hergestellt sind.
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite der Lötpins (30) flach oder im Wesentlichen flach ist und die beiden Stirnseitenflächen in einer gemeinsamen Parallelebene zur Seitenfläche (11) des Kontaktkörpers (10) liegen.
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsende (20) als Einpressverbinder bestehend aus zwei nebeneinander verlaufender Schenkel (21) gebildet ist, welche an ihren stirnseitigen Enden aufeinander zu laufen oder dort miteinander materialschlüssig verbunden sind.
Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Verbindungsende (20) seitlich in einer Erstreckungsrichtung von dem Leiterkarten-Eckverbinder(1) weg erstreckt, die in einem Winkel von 90° zur Erstreckungsrichtung oder der Achse durch die Pins (30) orientiert ist, so dass eine 90° Verbindung zwischen der ersten Leiterplatte (LP1) und der zweiten Leiterplatte (LP2) realisiert werden kann, wenn die jeweiligen Verbindungsende in bestimmungsgemäß dazu vorgesehene Verbindungsöffnungen auf der Leiterplattenfläche eingefügt sind.
Kartenverbindungsanordnung mit einer Anzahl an Leiterkarten-Eckverbinder (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Leiterkarten-Eckverbinder (1) zumindest mit einer Leiterplatte (LP2) elektrisch über die Lötpins (30) verbunden sind und um diese Verbindungen eine gemeinsame Umspritzung aus einem isolierenden Kunststoff angebracht ist.
Kartenverbindungsanordnung nach Anspruch 10, wobei die Leiterkarten-Eckverbinder (1) mit ihren die Lötpins (30) aufweisenden Abschnitten zusammen mit der Leiterplatte (LP2) gemeinsam und insbesondere vollständig umspritzt sind.
Kartenverbindungsanordnung zwischen einer ersten Leiterplatte (LP1) und einer zweiten Leiterplatte (LP2) mit wenigstens einem Leiterkarten-Eckverbinder (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leiterplattenseitenflächen der ersten und zweiten Leiterplatte (LP1, LP2) in einem Winkel, insbesondere einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet oder orientiert sind.