DE102020111032A1 - Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte - Google Patents

Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes (2) mit einer Leiterplatte (1), wobei das elektrische Bauelement (2) wenigstens zwei Anschlusskontakte (3) aufweist und mit einem Tragkörper (4) verbunden ist, wobei der Tragkörper (4) elektrische Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung der Anschlusskontakte (3) mit der Leiterplatte (1) aufweistDabei ist vorgesehen, dass die Leiterplatte (1) mit elektrischen Kontaktstiften (5) zur elektrischen Verbindung mit den Anschlusskontakten (3) ausgerüstet ist und dass die elektrischen Kontaktelemente als Kontaktbleche (6) ausgebildet sind, die in den Tragkörper (4) integriert sind, wobei jedes Kontaktblech (6) wenigstens eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung (8) zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktstiftes (5) der Leiterplatte (1) und wenigstens eine Kontaktstelle (7,7',7") zur Verbindung mit einem Anschlusskontakt (3) des Bauelementes (2) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte, wobei das elektrische Bauelement wenigstens zwei Anschlusskontakte aufweist und mit einem Tragkörper verbunden ist, wobei der Tragkörper elektrische Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung der Anschlusskontakte mit der Leiterplatte aufweist. Das elektrische Bauelement ist z. B. eine Induktivität.
  • Eine solche Anordnung ist aus DE 10 2014 224 933 A1 bekannt. Diese Bauelement-Steckverbindungsanordnung zum steckbaren Verbinden eines Bauelements mit einer Leiterplatte umfasst ein elektrisches Bauelement, das mindestens zwei Anschlusskontakte aufweist, und einen das Bauelement tragenden Tragkörper, der zum steckbaren Verbinden mit einer Leiterplatte mehrere Steckverbindungselemente aufweist. Dabei sind mindestens zwei elektrisch leitfähige Steckkontaktelemente zum steckbaren Kontaktieren des Bauelements mit der Leiterplatte an dem Tragkörper angeordnet und die mindestens zwei Anschlusskontakte sind elektrisch leitfähig mit den mindestens zwei Steckkontaktelementen vorzugsweise über eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Klebverbindung verbunden. Eine solche Anordnung soll im Aufbau einfach und zuverlässig und von einer Leiterplatte wieder lösbar sein.
  • Das Verfahren zur Herstellung und Montage einer solchen Anordnung ist jedoch noch relativ aufwendig.
  • Am meisten verbreitet ist es bisher, nach dem automatisierten Fertigungsprozess der Leiterplatte, elektrische Bauteile, wie Induktivitäten, manuell auf der Leiterplatte anzuordnen und anzulöten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Montage von elektrischen Bauteilen auf einer Leiterplatte wesentlich zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leiterplatte mit elektrischen Kontaktstiften zur elektrischen Verbindung mit den Anschlusskontakten ausgerüstet ist und dass die elektrischen Kontaktelemente als Kontaktbleche ausgebildet sind, die in den Tragkörper integriert sind, wobei jedes Kontaktblech wenigstens eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktstiftes der Leiterplatte und wenigstens eine Kontaktstelle zur Verbindung mit einem Anschlusskontakt des Bauelementes aufweist.
  • Die jeweilige Leiterplatte kann somit mit elektrischen Kontaktstiften im automatisierten Fertigungsprozess der Leiterplatte bestückt werden. Im Tragkörper werden Kontaktbleche montiert. Das jeweilige Kontaktblech verfügt über wenigstens eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung zur Kontaktierung eines angelöteten Kontaktstiftes auf der Leiterplatte und wenigstens eine Kontaktstelle zur Verbindung mit einem Anschlusskontakt des elektrischen Bauelementes. Bei der Montage des elektrischen Bauelements auf den Tragkörper wird jeweils ein Anschlusskontakt (z.B. abisolierter Draht) des Bauelements mit der Kontaktstelle des Kontaktbleches elektrisch und ggf. mechanisch verbunden. Das Bauelement selbst wird mechanisch an dem Tragkörper befestigt (Kleben, Rasten o.ä.). Zur Montage dieser Baugruppe mit dem Tragkörper an bzw. auf die Leiterplatte wird diese nach allen sonstigen Lötprozessen an der Leiterplatte einfach auf die Kontaktstifte der Leiterplatte (ggf. reversibel) aufgesteckt. Die Herstellung und Montage der Anordnung ist somit sehr einfach.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Kontaktstelle als federbeaufschlagte Kontaktöffnung zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Anschlusskontaktes des Bauelementes ausgebildet ist. Alternativ ist aber auch ein Anlöten, Ancrimpen, Anquetschen oder dgl. möglich.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, dass die federbeaufschlagten Kontaktöffnungen jeweils von zwei bereichsweise aus dem Kontaktblech ausgestanzten, stirnseitig im Abstand voneinander angeordneten Federlaschen begrenzt sind. Das jeweilige Kontaktblech kann dann als Blechstanzteil hergestellt werden.
  • Dabei sind die Federlaschen wenigstens im stirnseitigen freien Endbereich in Einsteckrichtung bevorzugt geneigt ausgebildet. Die Federlaschen der einen Kontaktöffnung sind dann dementsprechend entgegengesetzt zur anderen Kontaktöffnung ausgerichtet.
  • Zur Montage und Befestigung der Kontaktbleche ist bevorzugt vorgesehen, dass der Tragkörper Aufnahmeöffnungen zum form- und/oder kraftschlüssigen Einsetzen der Kontaktbleche aufweist.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass das jeweilige Kontaktblech einen ersten rechteckigen Abschnitt mit zwei an eine Kontaktöffnung angrenzenden ersten Längsstegen und einen an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten rechteckigen Abschnitt mit zwei an eine Kontaktöffnung angrenzenden zweiten Längsstegen aufweist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Breite des ersten Abschnittes sich von der Breite des zweiten Abschnittes unterscheidet.
  • Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass das jeweilige Kontaktblech an den Rändern jeweils Raststege aufweist.
  • In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die jeweilige Aufnahmeöffnung in einer mittleren Ebene des plattenförmigen Tragkörpers einen an die Kontur des Kontaktbleches angepassten Freiraum zur Aufnahme des zugeordneten Kontaktbleches aufweist, wobei der Freiraum oberhalb der mittleren Ebene durch zwei an den ersten Längsstegen anliegenden oberen Tragstegen des Tragkörpers und unterhalb der mittleren Ebene durch zwei an den zweiten Längsstegen anliegenden unteren Tragstegen des Tragkörpers begrenzt ist, wobei die freien Enden der oberen und unteren Tragstege unter Ausbildung eines Einführschlitzes für das Kontaktblech voneinander beabstandet sind. Das Kontaktblech wird dann bei der Montage senkrecht zur Oberfläche des plattenförmigen Tragkörpers in den Einführschlitz eingeschoben und anschließend um 90° verschwenkt, so dass es form- und/oder kraftschlüssig im Freiraum des Tragkörpers gehalten ist, da es mit seinen Längsstegen an den zugeordneten Tragstegen des Tragkörpers anliegt.
  • Zur Befestigung an der Leiterplatte ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Tragkörper unterseitig mechanische Verbindungsmittel zur Verbindung mit der Leiterplatte aufweist.
  • Die Verbindungsmittel können bevorzugt Rastelemente oder Befestigungsschrauben sein, so dass das Bauelement mit dem Tragkörper von der Leiterplatte beschädigungsfrei entfernt werden kann.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt jeweils in vergrößertem Maßstab in
    • 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Anordnung mit einer Leiterplatte und einem elektrischen Bauelement,
    • 2 die Anordnung nach 1 fertig montiert,
    • 3 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Kontaktbleches,
    • 4 eine Seitenansicht des Kontaktbleches,
    • 5a bis 5d jeweils in Draufsicht einen Tragkörper während der Montage des Kontaktbleches,
    • 6a bis 6d Schnittdarstellungen durch die 5a bis 5d entsprechend der in den 5a bis 5d eingezeichneten Schnittlinien,
    • 7a bis 7f eine perspektivische Darstellung der Montageabfolge von oben einschließlich des elektrischen Kontaktierens eines Anschlusskontaktes des elektrischen Bauelementes,
    • 8a bis 8f dieselbe Montageabfolge wie in den 7a bis 7f in perspektivischer Ansicht von unten,
    • 9 ein vergrößertes Detail aus 7c und
    • 10 bis 13 Varianten des Kontaktbleches in perspektivischer Darstellung.
  • Eine erfindungsgemäße Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte ist in den 1 und 2 nur vereinfacht dargestellt, nämlich mit einer ausschnittweise dargestellten Leiterplatte 1 und einem als Induktivität ausgebildeten elektrischen Bauelement 2. Tatsächlich ist die Leiterplatte 1 natürlich wesentlich größer und an dieser können eine Mehrzahl solcher Bauelemente 2 oder andere elektrische oder elektronische Elemente angeordnet werden.
  • Das elektrische Bauelement 2 weist beim Ausführungsbeispiel vier elektrische Anschlusskontakte 3 auf, von denen in den 1 und 2 nur drei erkennbar sind.
  • Das elektrische Bauelement 2 ist in an sich bekannter Weise mit einem plattenförmigen Tragkörper 4 verbunden, z.B. durch Kleben, Rasten o.a.
  • Zur elektrischen Verbindung der Anschlusskontakte 3 mit der Leiterplatte 1 weist die Leiterplatte 1 elektrische Kontaktstifte 5 auf, die vorzugsweise automatisiert an die Leiterplatte 1 angelötet sind. Zur elektrischen Kontaktierung dieser elektrischen Kontaktstifte 5 mit den Anschlusskontakten 3 weist der Tragkörper 4 elektrische Kontaktelemente auf, die als Kontaktbleche 6 ausgebildet sind. Diese Kontaktbleche 6 sind in nachfolgend näher beschriebener Weise in den Tragkörper 4 integriert. Dabei weist jedes Kontaktblech 6 wenigstens eine Kontaktstelle 7 und eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung 8 auf, wobei bevorzugt auch die Kontaktstelle als federbelastete Kontaktöffnung 7 ausgebildet is und zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines Anschlusskontaktes 3 des Bauelementes 2 dient. Die Kontaktöffnung 8 dient zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktstiftes 5 der Leiterplatte 1.
  • Die federbeaufschlagten Kontaktöffnungen 7, 8 sind jeweils von zwei bereichsweise aus den Kontaktblech 6 ausgestanzten, stirnseitig im Abstand voneinander angeordneten Federlaschen 9, 10 begrenzt, wobei die Federlaschen 9, 10 wenigstens im stirnseitigen freien Endbereich 9a, 10a in Einsteckrichtung E geneigt ausgebildet sind. Beim Einstecken eines Anschlusskontaktes 3 oder eines Kontaktstiftes 5 spreizen sich dementsprechend die Federlaschen 9, 10 und wirken aufgrund ihrer Ausrichtung einem ungewollten Herausziehen entgegen.
  • Das jeweilige Kontaktblech 6 weist einen ersten rechteckigen Abschnitt 6a mit zwei an die Kontaktöffnung 7 angrenzenden ersten Längsstegen 11 und einen an den ersten Abschnitt 6a angrenzenden zweiten rechteckigen Abschnitt 6b mit zwei an die Kontaktöffnungen 8 angrenzenden zweiten Längsstegen 12 auf. Wie am besten aus 3 hervorgeht, ist beim Ausführungsbeispiel die Breite des ersten Abschnittes 6a größer als die Breite des zweiten Abschnittes 6b. Zur form- und/oder kraftschlüssigen Festlegung des jeweiligen Kontaktbleches 6 im Tragkörper 4 weist das jeweilige Kontaktblech 6 an den Rändern jeweils Raststege 13, 14 auf. Der Tragkörper 4 ist mit der Anzahl der aufzunehmenden Kontaktbleche 6 entsprechenden Anzahl von Aufnahmeöffnungen 15 zum form- und/oder kraftschlüssigen Einsetzen jeweils eines Kontaktbleches 6 ausgebildet.
  • Die jeweilige Aufnahmeöffnung 15 weist dabei besonders bevorzugt in einer mittleren Ebene M (6d, 9) einen an die Kontur des Kontaktbleches 6 angepassten Freiraum 16 zur Aufnahme des zugeordneten Kontaktbleches 6 auf. Dieser Freiraum 16 ist oberhalb der mittleren Ebene M durch zwei in Montagelage an den ersten Längsstegen 11 anliegenden oberen Tragstegen 17 des Tragkörpers 4 und unterhalb der mittleren Ebene M durch zwei an den zweiten Längsstegen 12 anliegenden unteren Tragstegen 18 des Tragkörpers 4 begrenzt. Dabei sind die freien Enden der oberen und unteren Tragstege 17, 18 unter Ausbildung eines vertikalen Einführschlitzes 19 für das Kontaktblech 6 voneinander beabstandet.
  • Die Abfolge der Montage eines Kontaktbleches 6 im Tragkörper 4 ist in den 5a bis 5d, 6a bis 6d, 7a bis 7d und 8a bis 8d dargestellt. Das Kontaktblech 6 wird zunächst vertikal in den Einführschlitz 19 von unten eingesteckt (5a, 6a, 7a, 8a). Die eingesteckte Lage ist in den 5b, 6b, 7b, 8b) dargestellt. Anschließend wird gemäß 5c, 6c, 7c, 8c das Kontaktblech 6 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, bis es gemäß 5d, 6d, 7d, 8d) horizontal im Freiraum 16 angeordnet ist und form- und/oder kraftschlüssig in diesem anliegt, wobei die ersten Längsstege 11 an den oberen Tragstegen 17 und die zweiten Längsstege 12 an den unteren Tragstegen 18 anliegen.
  • Dadurch ist das jeweilige Kontaktblech 6 form- und/oder kraftschlüssig in den Tragkörper 4 integriert. Der jeweilige Anschlusskontakt 3 des elektrischen Bauelementes 2 wird einfach von oben in die Kontaktöffnung 7 des Kontaktbleches 6 eingesteckt und dadurch mit dem Kontaktblech 6 mechanisch und elektrisch verbunden.
  • Die so gebildete Baugruppe aus elektrischem Bauelement 2 und Tragkörper 4 mit Kontaktblechen 6 wird nachfolgend gemäß 1 an der entsprechenden Stelle oberhalb der elektrischen Kontaktstifte 5 an der Leiterplatte 1 positioniert und auf die Leiterplatte 1 aufgesteckt, wodurch die Kontaktstifte 5 in entsprechender Weise in die Kontaktöffnungen 8 elektrisch und mechanisch kontaktierend eingreifen.
  • Auf umgekehrte Weise kann das elektrische Bauelement 2 mit seinem Tragkörper 4 auch wieder von der Leiterplatte 1 entfernt werden.
  • Der Tragkörper 4 kann zusätzlich unterseitig mechanische Verbindungsmittel zur Verbindung mit der Leiterplatte 1 aufweisen, die beim Ausführungsbeispiel als Rastelemente 20 ausgebildet sind, welche in Öffnungen 21 in der Leiterplatte 1 rastend eingreifen.
  • Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann das jeweilige Kontaktblech 6 anstelle der Kontaktöffnung 7 auch eine anders gestaltete Kontaktstelle zum Anlöten, Ancrimpen, Anquetschen oder dgl. des jeweiligen Anschlusskontaktes 3 aufweisen.
  • In den 10 bis 13 sind entsprechende Varianten des Kontaktbleches 6 dargestellt. Dabei ist bei der Variante nach 10 die Kontaktstelle als einzelne kelchartige Öffnung (Durchzug) 7' zum Anlöten eines Anschlusskontaktes 3 ausgebildet, bei der Variante nach 11 sind nebeneinander mehrere kelchartige Öffnungen 7' als Kontaktstellen zum Anlöten mehrerer Anschlusskontakte 3 vorgesehen.
  • Bei der Variante nach 12 ist die Kontaktstelle als einzelner geschlitzter Durchzug 7" ausgebildet, bei der Variante nach 13 sind nebeneinander mehrere geschlitzte Durchzüge 7" als Kontaktstellen vorgesehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leiterplatte
    2
    elektrisches Bauelement
    3
    Anschlusskontakt
    4
    Tragkörper
    5
    elektrischer Kontaktstift
    6
    Kontaktblech
    6a
    erster Abschnitt
    6b
    zweiter Abschnitt
    7
    Kontaktstelle
    7'
    Kontaktstelle
    7''
    Kontaktstelle
    8
    Kontaktöffnung
    9
    Federlasche
    9a
    Endbereich
    10
    Federlasche
    10a
    Endbereich
    11
    erste Längsstege
    12
    zweite Längsstege
    13
    Raststeg
    14
    Raststeg
    15
    Aufnahmeöffnung
    16
    Freiraum
    17
    obere Tragstege
    18
    untere Tragstege
    19
    Einführschlitz
    20
    Rastelemente
    21
    Öffnungen
    E
    Einsteckrichtung
    M
    mittlere Ebene
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014224933 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes (2) mit einer Leiterplatte (1), wobei das elektrische Bauelement (2) wenigstens zwei Anschlusskontakte (3) aufweist und mit einem Tragkörper (4) verbunden ist, wobei der Tragkörper (4) elektrische Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung der Anschlusskontakte (3) mit der Leiterplatte (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) mit elektrischen Kontaktstiften (5) zur elektrischen Verbindung mit den Anschlusskontakten (3) ausgerüstet ist und dass die elektrischen Kontaktelemente als Kontaktbleche (6) ausgebildet sind, die in den Tragkörper (4) integriert sind, wobei jedes Kontaktblech (6) wenigstens eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung (8) zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktstiftes (5) der Leiterplatte (1) und wenigstens eine Kontaktstelle (7,7',7") zur Verbindung mit einem Anschlusskontakt (3) des Bauelementes (2) aufweist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kontaktstelle als federbeaufschlagte Kontaktöffnung (7) zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Anschlusskontaktes (3) des Bauelementes ausgebildet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federbeaufschlagten Kontaktöffnungen (7,8) jeweils von zwei bereichsweise aus dem Kontaktblech (6) ausgestanzten, stirnseitig im Abstand voneinander angeordneten Federlaschen (9,10) begrenzt sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlaschen (9,10) wenigstens im stirnseitigen freien Endbereich (9a,10a) in Einsteckrichtung geneigt ausgebildet sind.
  5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (4) Aufnahmeöffnungen (15) zum form- und/oder kraftschlüssigen Einsetzen der Kontaktbleche (6) aufweist.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kontaktblech (6) einen ersten rechteckigen Abschnitt (6a) mit zwei an eine Kontaktöffnung (7) angrenzenden ersten Längsstegen (11) und einen an den ersten Abschnitt (6a) angrenzenden zweiten rechteckigen Abschnitt (6b) mit zwei an eine Kontaktöffnung (8) angrenzenden zweiten Längsstegen (12) aufweist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des ersten Abschnittes (6a) sich von der Breite des zweiten Abschnittes (6b) unterscheidet.
  8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kontaktblech (6) an den Rändern jeweils Raststege (13,14) aufweist.
  9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Aufnahmeöffnung (15) in einer mittleren Ebene des plattenförmigen Tragkörpers (4) einen an die Kontur des Kontaktbleches (6) angepassten Freiraum (16) zur Aufnahme des zugeordneten Kontaktbleches (6) aufweist, wobei der Freiraum (16) oberhalb der mittleren Ebene durch zwei an den ersten Längsstegen (11) anliegenden oberen Tragstegen (17) des Tragkörpers (4) und unterhalb der mittleren Ebene durch zwei an den zweiten Längsstegen (12) anliegenden unteren Tragstegen (18) des Tragkörpers (4) begrenzt ist, wobei die freien Enden der oberen und unteren Tragstege (17,18) unter Ausbildung eines Einführschlitzes (19) für das Kontaktblech (6) voneinander beabstandet sind.
  10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (4) unterseitig mechanische Verbindungsmittel (20) zur Verbindung mit der Leiterplatte (1) aufweist.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (20) Rastelemente oder Befestigungsschrauben sind.
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