DE102021120385A1

DE102021120385A1 - Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header und Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE102021120385A1
Application number: DE102021120385.6A
Authority: DE
Inventors: Jordi Claramunt Blanco; Xavier Blas Morales; Joan Ignasi Ferran Palau; Adil Khan
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2022-02-10
Also published as: US11646514B2; CN114079169A; US20220045444A1

Abstract

Ein Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header (SMT-Anschluss-Header) wird beschrieben, um eine elektrische Verbindung zu einer ersten Leiterplatte (PCB) zur Verfügung zu stellen. Der SMT-Anschluss-Header umfasst mehrere erste elektrisch leitende Verbinderelemente, die jeweils eine Basis aufweisen, die für die Oberflächenmontage an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist, und ein isolierendes Gehäuse mit mehreren Zellen und einem Befestigungselement, das so konfiguriert ist, dass es das Gehäuse an der ersten Leiterplatte befestigt. Jede der mehreren Zellen ist so konfiguriert, dass sie wenigstens teilweise eines der mehreren ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente aufnimmt. Jedes der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente umfasst ein Positionssicherungselement, das so konfiguriert ist, dass es das erste elektrisch leitende Verbinderelement an wenigstens einer der mehreren Zellen des isolierenden Gehäuses befestigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Folgende betrifft einen Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header und ein Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte („printed circuit board“).
HINTERGRUND
Anschluss-Header können verwendet werden, um elektrische Verbindungen zwischen mehreren Leiterplatten (PCBs) zur Verfügung zu stellen. Solche Inter-PCB-Verbindungen können beispielsweise in einem Onboard-Ladegerät (OBC) für ein Elektrofahrzeug (EV) oder ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) verwendet werden, das Hochspannungssysteme (HV) aufweist, wie beispielsweise 60 Volt oder mehr, umfassend beispielsweise 300 oder 400 Volt. Inter-PCB-Verbindungen können auch in allen anderen Anwendungen oder Produkten verwendet werden, die mehrere Leiterplatten aufweisen, umfassend solche mit HV-Leistungsanschlüssen.
In diesem Zusammenhang können Oberflächenmontagetechnik- (SMT-) Anschluss-Header für solche Inter-PCB-Verbindungen mit einer oder mehreren IMS-Leiterplatten (Insulated Metal Substrate) verwendet werden. Bei einer IMS-Leiterplatte kann eine Seite aus einer elektrisch leitenden Aluminiumplatte oder einem Substrat und die andere Seite aus einer elektrisch nicht leitenden Isolatorschicht bestehen, und es sind keine THT-Komponenten (Through Hole Technology) möglich. Verfügbare Anschluss-Header in SMT-Technik weisen jedoch nur Signalanschlüsse auf. Dies hat zur Folge, dass für jeden Leistungsanschluss, bei dem ein hoher Stromfluss zwischen den Leiterplatten auftritt, zwei oder mehr Klemmen verwendet werden müssen. Dabei können einige Klemmen nicht verwendet werden, weil sichere Abstände dazwischen in HV-Anwendungen nicht gewährleistet werden können. Darüber hinaus führt die Standardhöhe der vorhandenen Klemmen zu großen Abständen zwischen den Leiterplatten, wodurch die Möglichkeit zur Reduzierung des Produktvolumens eingeschränkt wird. Des Weiteren ist die Anordnung oder Verbindung von Leiterplatten durch blindes Einstecken von Klemmen auf einer Leiterplatte in zusammenwirkende Klemmen oder Verbinder auf einer anderen Leiterplatte angesichts der großen Anzahl von Klemmen, die in solchen Anwendungen verwendet werden, komplex.
Infolgedessen besteht ein Bedarf an einem verbesserten SMT-Anschluss-Header und einem Verfahren, um eine elektrische Verbindung zu einer Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, wie beispielsweise Inter-PCB-Verbindungen in Hochspannungsprodukten, - Anwendungen oder -Systemen. Ein solcher verbesserter SMT-Anschluss-Header und ein Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte würde die oben beschriebenen Probleme, die mit den verfügbaren SMT-Anschluss-Headem verbunden sind, lösen, beseitigen, angehen, reduzieren oder abmildern.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer hierin beschriebenen, nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform ist ein Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header (SMT) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ersten Leiterplatte (PCB) vorgesehen. Der SMT-Anschluss-Header umfasst eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen, die jeweils eine Basis aufweisen, die für eine oberflächenmontierte Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist, und ein isolierendes Gehäuse, das eine Vielzahl von Zellen und ein Befestigungselement umfasst, das konfiguriert ist, um das Gehäuse an der ersten Leiterplatte zu befestigen. Jede der Vielzahl von Zellen ist so konfiguriert, dass sie wenigstens teilweise eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen aufnimmt. Jedes der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente umfasst ein Positionssicherungselement, das so konfiguriert ist, dass es das erste elektrisch leitende Verbinderelement an wenigstens einer der Vielzahl von Zellen des isolierenden Gehäuses befestigt.
Gemäß einer anderen hierin beschriebenen, nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform ist ein Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header (SMT) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ersten Leiterplatte (PCB) vorgesehen. Der SMT-Anschluss-Header umfasst eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Anschlusselementen, die jeweils für eine oberflächenmontierte Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert sind, und ein isolierendes Gehäuse, das eine Vielzahl von Zellen umfasst und für eine Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist. Jede der Vielzahl von Zellen ist so konfiguriert, dass sie wenigstens teilweise ein einzelnes aus der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen aufnimmt. Jedes der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente umfasst ein Positionssicherungselement, das so konfiguriert ist, dass es das erste elektrisch leitende Verbinderelement an wenigstens einer der Vielzahl von Zellen des isolierenden Gehäuses befestigt.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform wird ein Oberflächenmontagetechnik (SMT)-Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ersten Leiterplatte (PCB) über einen Anschluss-Header bereitgestellt, wobei der Anschluss-Header (i) eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen umfasst, wobei jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen ein Positionssicherungselement und eine Basis umfasst, und (ii) ein isolierendes Gehäuse, das eine Vielzahl von Zellen und ein Befestigungselement umfasst. Das Verfahren umfasst das Befestigen des Positionssicherungselements jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Anbringen des Befestigungselements des Isolatorgehäuses an der ersten Leiterplatte nach dem Anbringen des Positionssicherungselements jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses. Das Verfahren umfasst weiterhin das Befestigen der Basis jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an der ersten Leiterplatte durch SMT, nachdem das Befestigungselement des Isolatorgehäuses an der ersten Leiterplatte befestigt wurde.
Eine ausführliche Beschreibung dieser und anderer nicht einschränkender exemplarischer Ausführungsformen eines SMT-Anschluss-Headers und eines Verfahrens zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung für eine gedruckte Leiterplatte wird unten zusammen mit den begleitenden Zeichnungen dargelegt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiterplatte (PCB), die zur Verbindung mit einer anderen PCB konfiguriert ist;
2 ist eine teilweise explodierte perspektivische Ansicht eines SMT-Anschluss-Headers (Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer gedruckten Leiterplatte (PCB) gemäß einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften, nicht einschränkenden, elektrisch leitenden Verbinderelements zur Verwendung in einem Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header (SMT-Anschluss-Header) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte (PCB) gemäß einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
4 ist eine Querschnittsansicht eines Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Headers (SMT-Anschluss-Header) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte (PCB) gemäß einer nicht-begrenzenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier ausführliche, nicht einschränkende Ausführungsformen offenbart. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbaren Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, und Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten, Elemente, Merkmale, Gegenstände, Elemente, Teile, Abschnitte oder ähnliches zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hier offenbart werden, in keiner Weise als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Fachmanns in der Technik.
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird eine ausführlichere Beschreibung von nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsformen eines Oberflächenmontagetechnik-(„surface mount technology“; SMT-) Anschluss-Headers und eines SMT-Verfahrens zur Verfügung gestellt, um eine elektrische Verbindung zu einer Leiterplatte (PCB) herzustellen. Zur einfacheren Veranschaulichung und zur Erleichterung des Verständnisses können in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten und Merkmale verwendet werden, die Bezugszeichen sind jedoch in keiner Weise als einschränkend zu verstehen.
Wie zuvor beschrieben, können Anschluss-Header verwendet werden, um elektrische Verbindungen zwischen Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, wie beispielsweise in einem OBC für ein EV oder HEV mit Hochspannungsversorgungssystemen. SMT-Anschluss-Header können für Inter-PCB-Verbindungen mit einer oder mehreren IMS-Leiterplatten verwendet werden, bei denen keine THT-Komponenten möglich sind. Die verfügbaren SMT-Anschluss-Header weisen jedoch nur Signalanschlüsse auf. Daher werden für jede Leistungsverbindung, bei der ein hoher Stromfluss zwischen den Leiterplatten auftritt, zwei oder mehr Anschlüsse verwendet, und einige Anschlüsse können nicht verwendet werden, da sichere Abstände zwischen ihnen in HV-Anwendungen nicht gewährleistet werden können. Die Standardhöhe der vorhandenen Anschlüsse führt außerdem zu großen Abständen zwischen den Leiterplatten und schränkt damit die Möglichkeit ein, das Produktvolumen zu reduzieren. Die Anordnung bzw. Verbindung von Leiterplatten durch blindes Einstecken von Klemmen auf einer Leiterplatte in kooperierende Klemmen oder Verbinder auf einer anderen Leiterplatte ist aufgrund der großen Anzahl von Klemmen in solchen Anwendungen ebenfalls komplex. Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten SMT-Anschluss-Header und einem Verfahren, um einen elektrischen Anschluss an eine Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, wie beispielsweise bei Inter-PCB-Verbindungen in HV-Produkten, -Anwendungen oder -Systemen.
Bezugnehmend auf 1 wird eine perspektivische Ansicht einer Anordnung 10 gezeigt, die eine Leiterplatte 12 umfasst, die für die Verbindung mit einer anderen Leiterplatte (nicht gezeigt) konfiguriert ist. Dabei kann die Leiterplatte 12 eine isolierte Metallsubstrat-Leiterplatte (IMS-Leiterplatte) umfassen und eine beliebige Anzahl oder Art von elektrischen oder elektronischen Komponenten 14 aufweisen, die an einer Oberfläche davon angebracht oder darin integriert sind, umfassend elektrisch leitende Leitungen, Durchkontaktierungen, Leiterbahnen, Pads, Inseln oder Ähnliches (nicht gezeigt). Bei diesen Komponenten 14 kann es sich um SMT-Komponenten (Surface Mount Technology) oder oberflächenmontierte oder oberflächenmontierte Bauteile handeln, die durch Löten an einer Oberfläche der Leiterplatte 12 angebracht oder montiert werden können.
Die Leiterplatte 12 kann auch eine beliebige Anzahl von Anschlüssen 16 aufweisen, die an einer ihrer Oberflächen angebracht oder montiert sind. Solche Anschlüsse 16, die die Form von Pins annehmen können, wie in 1 dargestellt, können so konfiguriert sein, dass sie mit elektrisch leitenden Anschlusselementen zusammenwirken, wie beispielsweise Buchsen (nicht dargestellt), die an einer Oberfläche einer anderen Leiterplatte (nicht dargestellt) angebracht sind. In dieser Hinsicht wird durch das Einsetzen der Pins 16 in solche zusammenwirkenden weiblichen Verbinder (nicht dargestellt), die an einer solchen anderen Leiterplatte (nicht dargestellt) angebracht sind, eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 12 und einer solchen anderen Leiterplatte (nicht dargestellt) geschaffen, hergestellt oder zur Verfügung gestellt. Wie leicht ersichtlich ist, leidet eine solche Anordnung 10, die die Leiterplatte 12 und die Anschlüsse 16 umfasst, unter den Problemen, die mit den verfügbaren Anschluss-Headern verbunden sind, die zuvor hier beschrieben wurden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nun eine teilweise explodierte perspektivische Ansicht eines SMT-Anschluss-Headers 18 zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte 12 gemäß einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser Hinsicht kann die Leiterplatte 12 wiederum eine IMS-Leiterplatte umfassen und eine beliebige Anzahl oder Art von elektrischen oder elektronischen Komponenten (nicht gezeigt) aufweisen, die an einer Oberfläche davon angebracht oder montiert oder darin integriert sind, umfassend elektrisch leitende Leitungen, Durchkontaktierungen, Leiterbahnen, Pads, Inseln oder dergleichen (nicht gezeigt).
Wie in 2 zu sehen, kann der Anschluss-Header 18 ein isolierendes Gehäuse 20 umfassen, das beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen kann. Das Gehäuse 20 kann eine Vielzahl von Zellen 22 sowie ein oder mehrere Befestigungselemente 24 umfassen. Jedes der Befestigungselemente 24 kann zur Befestigung des Gehäuses 20 an der Leiterplatte 12 oder zur Befestigung des Gehäuses 20 an der Leiterplatte 12 konfiguriert sein. Der Anschluss-Header 18 kann des Weiteren eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen, wie beispielsweise Anschlüsse 26, umfassen.
Diesbezüglich zeigt 3 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften, nicht einschränkenden, elektrisch leitenden Anschlusselements 26 zur Verwendung in einem SMT-Anschluss-Header 18, um eine elektrische Verbindung zu einer Leiterplatte 12 gemäß einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zur Verfügung zu stellen. Wie darin und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, kann jeder Anschluss 26 eine Basis 28 umfassen, die zur Befestigung an einer Oberfläche oder zur oberflächenmontierten Befestigung des Anschlusses 26 an der Leiterplatte 12, beispielsweise durch Löten, konfiguriert sein kann. In dieser Hinsicht stellen die Befestigungselemente 24 eine anfängliche Fixierung der Anschluss-Header Anordnung 18 auf der Leiterplatte 12 zur Verfügung, erlauben oder ermöglichen diese, bevor die Anschlüsse 26 an die Leiterplatte 12 gelötet werden.
Noch immer Bezug nehmend auf die 2 und 3 kann jede der Vielzahl von Zellen 22 so konfiguriert sein, dass sie wenigstens teilweise eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen, wie beispielsweise Anschlüsse 26, aufnimmt. Jedes der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente 26 kann ein oder mehrere Positionssicherungselemente, wie beispielsweise Nägel 30, umfassen, die zur Befestigung oder zur Anbringung des ersten elektrisch leitenden Verbinderelements 26 an wenigstens einer der Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses 20 konfiguriert sein können. Wie bereits erwähnt, kann die Leiterplatte 12 ein IMS umfassen, und in dieser Hinsicht kann die Basis 28 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 für eine Befestigung oder Montage in Oberflächenmontagetechnik (SMT) an der Leiterplatte 12 konfiguriert sein, beispielsweise durch Löten, da nur SMT-Komponenten mit einer IMS-Leiterplatte 12 verwendet werden können.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Anschluss-Headers 18 umfassend ein Isolator-Gehäuse 20 zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte 12 gemäß einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie darin und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 2 und 3 zu sehen ist, kann jede der Vielzahl von Zellen 22 des Isoliergehäuses 20 einen Rahmen 23 umfassen, der so konfiguriert sein kann, dass er wenigstens teilweise ein einzelnes aus der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 umgibt.
Darüber hinaus kann das Positionssicherungselement 30 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 einen oder mehrere Nägel umfassen, die in den Rahmen 23 einer der Vielzahl von Zellen 22 des Isoliergehäuses 20 getrieben oder genagelt werden. In dieser Hinsicht sichern die Nägel 30 der Anschlüsse 26, wenn sie in den Rahmen der Vielzahl von Zellen 22 getrieben oder genagelt werden, die richtige Position der Anschlüsse 26.
Des Weiteren können die Laschen oder Lamellen 31 der Anschlüsse 26 mit einer geringeren Höhe zur Verfügung gestellt werden als die in 1 gezeigten Anschlusspins 16. Genauer gesagt können die Pins der Anschlüsse 16 eine Höhe von 12,5 Millimetern aufweisen, während die Laschen oder Flügel 31 der Anschlüsse 26 eine Höhe von 11 Millimetern aufweisen können, was eine Höhenreduzierung von 1,5 Millimetern oder 12 % zur Verfügung stellt. Eine solche Höhenreduzierung verringert die Abstände zwischen den Leiterplatten und erleichtert die Volumenreduzierung für jedes Produkt, in dem der Anschluss-Header 18 eingesetzt oder verwendet werden kann. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Anschlüsse 26 mit jeder geeigneten Höhe zur Verfügung gestellt werden können, beispielsweise zwischen 11 und 13 Millimetern, oder mit jeder anderen geeigneten Höhe außerhalb dieses Bereichs.
Wie zuvor im Zusammenhang mit 2 beschrieben und auch in 4 zu sehen, kann jeder Anschluss 26 einen Sockel 28 umfassen, der zur Befestigung des Anschlusses 26 an der Leiterplatte 12 oder zur Befestigung des Anschlusses 26 an der Leiterplatte 12 konfiguriert sein kann. Wiederum kann die Leiterplatte 12 ein IMS umfassen, das eine elektrisch leitende Metallschicht 27, wie beispielsweise Aluminium, und eine elektrisch nicht leitende Isolatorschicht 29 umfassen kann.
Wie in den 2 und 4 zu sehen ist, kann jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 so konfiguriert sein, dass es mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement 32 zusammenarbeitet. Jedes zweite elektrisch leitende Verbinderelement 32 kann an einer anderen Leiterplatte 34 befestigt oder zur Befestigung an dieser konfiguriert sein. Folglich kann eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 12 und der Leiterplatte 34 zur Verfügung gestellt, erzeugt oder hergestellt werden, indem die ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente 26 mit den zweiten elektrisch leitenden Verbinderelementen 32 verbunden werden.
Genauer gesagt, wie in 4 am besten zu sehen, können die zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 Presssitz-Funktionalitäten 36 umfassen oder zur Verfügung stellen, die so konfiguriert sein können, dass sie die zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 an der Leiterplatte 34 durch Einsetzen in elektrisch leitende Durchgänge (nicht gezeigt), die in der Leiterplatte 34 ausgebildet sind, befestigen. Alternativ können die zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 auf jede andere bekannte Weise an der Leiterplatte 34 befestigt werden, wie beispielsweise durch Oberflächenmontage mit Lot.
Noch immer Bezug nehmend auf die 2-4, wie zuvor beschrieben, kann jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 ein Blatt oder eine Zunge 31 umfassen. Jedes der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 kann so konfiguriert sein, dass es die Lasche oder das Blatt 31 von einem der Vielzahl der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente 26 aufnimmt. Wie in 4 am besten zu sehen ist, kann die Zunge oder das Blatt 31 eines ersten elektrisch leitfähigen Verbinderelements 26 in ein zweites elektrisch leitfähiges Verbinderelement 32 eingeführt oder von diesem aufgenommen werden. In dieser Hinsicht kann das zweite elektrisch leitende Verbinderelement 32 mit elastischen oder flexiblen Merkmalen 38 versehen sein, die so konfiguriert sein können, dass sie einen physischen Kontakt mit der Zunge oder dem Blatt 31 aufrechterhalten, um dadurch eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrisch leitenden Verbinderelement 26 und dem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement 32 zur Verfügung zu stellen.
Darüber hinaus kann jede der Vielzahl von Zellen 24 des Isolatorgehäuses 20, umfassend die Rahmen 23, so konfiguriert sein, dass sie eines der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 aufnimmt und mit einem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 ausrichtet. Dabei kann der Rahmen 23 des Gehäuses 20 so geformt sein, dass die Öffnungen der Zellen 24, die den zweiten elektrisch leitenden Verbinderelementen 32 zugewandt sind, an der Oberseite oder dem Ende, das die elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 aufnimmt, breiter sind. Beispielsweise können die Rahmen 23 an den Öffnungen der Zellen 24, die den zweiten elektrisch leitenden Verbinderelementen 32 zugewandt sind, mit einer oder mehreren abgeschrägten inneren Enden, Kanten oder Flächen 33 zur Verfügung gestellt werden, um die anfängliche (blinde) Ausrichtung der elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 mit der Zunge oder dem Blatt 31 der elektrisch leitenden Verbinderelemente 26 zu unterstützen.
Jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitfähigen Verbinderelementen 26 kann für die Operation in einer HV-Anwendung, einem HV-Produkt oder -System konfiguriert sein, wie beispielsweise eines, das eine Betriebsspannung von 60 Volt oder mehr aufweist, umfassend beispielsweise 300 oder 400 Volt. In dieser Hinsicht ermöglichen oder erlauben die Zungen oder Leistungsblätter 31 der elektrisch leitenden Verbinderelemente 26 hohe Ströme. Darüber hinaus erleichtert das isolierende Gehäuse 20, umfassend Zellen 22 und Rahmen 23, die Blindverbindung der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 mit den ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26.
Das Isolatorgehäuse 20, umfassend die Zellen 22 und die Rahmen 23, gewährleistet außerdem sichere Abstände (Luft- und Kriechstrecken) zwischen den Verbindungen bei Hochspannungssignalen. Diesbezüglich können, wie in 2 zu sehen, eine oder mehrere der Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses 20 mit Abstandshaltern 40 versehen sein, um ausreichende Verbindungsabstände zwischen den Anschlüssen 26 zu steuern oder zur Verfügung zu stellen.
Der Anschluss-Header 18 der vorliegenden Offenbarung kann auch modular aufgebaut sein, um unterschiedliche Anzahlen und/oder Konfigurationen von Anschlüssen 26 zu ermöglichen. In dieser Hinsicht kann jede der Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses 20 ein separates Modul sein und an eine andere der Vielzahl von Zellen 22 angeschlossen werden, um das Isolatorgehäuse 20 mit einer beliebigen Anzahl von Zellen 22 und einer beliebigen ausgewählten Konfiguration aus einer Vielzahl von Konfigurationen zur Verfügung zu stellen, wie es für ein bestimmtes Produkt, eine bestimmte Anwendung oder ein bestimmtes Systemdesign oder eine bestimmte Herstellung gewünscht oder benötigt wird.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf die 2-4 wird auch ein Verfahren der Oberflächenmontagetechnik (SMT) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte 12 über einen Anschluss-Header 18 beschrieben. Wie bereits erwähnt, kann der Anschluss-Header 18 eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 umfassen, von denen jedes ein Positionssicherungselement 30 und eine Basis 28 umfassen kann. Der Anschluss-Header 18 kann auch ein isolierendes Gehäuse 20 umfassen, das eine Vielzahl von Zellen 22 und ein Befestigungselement 24 umfasst.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann das Befestigen des Positionssicherungselements 30 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen 22 des Isoliergehäuses 20 umfassen. Das Verfahren kann des Weiteren das Anbringen des Befestigungselements 24 des Isolatorgehäuses 20 an der Leiterplatte 12 nach dem Anbringen des Positionssicherungselements 30 jedes der Vielzahl erster elektrisch leitender Verbinderelemente 26 an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses 20 umfassen. Das Verfahren kann des Weiteren das Anbringen der Basis 28 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 an der Leiterplatte 12 durch SMT nach dem Anbringen des Befestigungselements 24 des Isolatorgehäuses 20 an der ersten Leiterplatte 12 umfassen.
Wie zuvor beschrieben, kann jede der Vielzahl von Zellen 22 einen Rahmen 23 umfassen, der so konfiguriert sein kann, dass er wenigstens teilweise eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 umgibt, und das Positionssicherungselement 30 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 kann einen Nagel umfassen. Das Anbringen des Positionssicherungselements 30 von jedem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 kann das Eintreiben des Nagels 30 von jedem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 in den Rahmen 23 von einer der Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses 20 umfassen. Die Leiterplatte 12 kann ein IMS umfassen, und das Befestigen der Basis 28 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitfähigen Verbinderelementen 26 an der Leiterplatte 12 kann das Löten der Basis 28 jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitfähigen Verbinderelementen 26 an eine Oberfläche der Leiterplatte 12 umfassen, um jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitfähigen Verbinderelementen 26 an der Leiterplatte 12 zu befestigen.
Wie ebenfalls zuvor beschrieben, kann jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 so konfiguriert sein, dass es mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement 32 zusammenarbeitet, das an einer anderen Leiterplatte 34 befestigt ist. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann des Weiteren das Verbinden jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement 32 umfassen, um eine elektrische Verbindung zwischen der PCB 12 und der PCB 34 herzustellen. In dieser Hinsicht kann das Verbinden jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement 32 das Einsetzen jedes der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 in eine der Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses umfassen, wobei die Vielzahl von Zellen 22 des Isolatorgehäuses 20, umfassend die Rahmen 23 davon, die zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente 32 mit der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen 26 ausrichten.
Darüber hinaus kann jede der Vielzahl von Zellen 22 des isolierenden Gehäuses 20 ein unabhängiges Modul sein. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann des Weiteren vor dem Anbringen des Positionssicherungselements 30 jedes der Vielzahl erster elektrisch leitender Verbinderelemente 26 an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen 22 des Isoliergehäuses 20 das Anbringen jeder der Vielzahl von Zellen 22 an einer anderen der Vielzahl von Zellen 22 umfassen, um das Isoliergehäuse 20 mit einer ausgewählten Konfiguration aus einer Vielzahl von Konfigurationen zur Verfügung zu stellen.
Die vorliegende Offenbarung stellt somit einen verbesserten SMT-Anschluss-Header 18 und ein Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte zur Verfügung, wie sie in einem OBC für ein HV-Batteriesystem in einem EV oder HEV umfassend sein kann. In dieser Hinsicht stellen die SMT-befestigten Stromzungen oder Blätter 26 des SMT-Anschluss-Headers 18 der vorliegenden Offenbarung präzise HV-Stromverbindungen zwischen Leiterplatten zur Verfügung. Die vorliegende Offenbarung stellt somit einen optimierten SMT-Anschluss-Header 18 zwischen den Leiterplatten zur Verfügung. Genauer gesagt können der SMT-Anschluss-Header 18 und das SMT-Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung Anschlussfahnen 26 umfassen, die an einen Kunststoffrahmen 23 genagelt sind, um eine Positionssicherung der Zunge oder des Blattes 26 zur Verfügung zu stellen. Der SMT-Anschluss-Header 18 und das SMT-Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch Anschlüsse 26 mit einer kürzeren Höhe aufweisen, wodurch eine Einsparung oder Verringerung des Abstands zwischen den Leiterplatten zur Verfügung gestellt wird. Der SMT-Anschluss-Header 18 und das SMT-Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung können des Weiteren einen Kunststoffrahmen 23 umfassen, der die Schnittstelle zwischen den Verbinderelementen 26, 32 wenigstens teilweise umgibt, wodurch eine Verbindungsunterstützung und die Gewährleistung sicherer Hochspannungsabstände gewährleistet wird. Der SMT-Anschluss-Header 18 und das SMT-Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch ein isolierendes Gehäuse 20 für Anschlüsse 26 umfassen, wobei das Gehäuse 20 Befestigungselemente 24 zur anfänglichen Befestigung des Gehäuses 20 an der Leiterplatte 12 aufweist, bevor die Anschlüsse 26 an die Leiterplatte 12 gelötet werden. Der SMT-Anschluss-Header 18 und das SMT-Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch für einen modularen Aufbau angepasst werden, um eine unterschiedliche Anzahl und Konfiguration von Anschlüssen 26 und daraus resultierende Inter-PCB-Verbindungen zu ermöglichen.
Wie aus dem Vorangegangenen leicht ersichtlich ist, wurden verschiedene nicht einschränkende Ausführungsformen eines SMT-Anschluss-Headers und eines Verfahrens zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Leiterplatte beschrieben. Obwohl verschiedene Ausführungsformen hierin abgebildet und beschrieben wurden, sind sie nur beispielhaft, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Ausführungsformen illustrieren und beschreiben. Stattdessen sind die hier verwendeten Wörter eher beschreibend als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header (SMT) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zu einer ersten Leiterplatte (PCB), wobei der SMT-Anschluss-Header umfasst: eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen, die jeweils eine Basis aufweisen, die für eine oberflächenmontierte Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist; und ein isolierendes Gehäuse, das eine Vielzahl von Zellen und ein Befestigungselement umfasst, das konfiguriert ist, um das Gehäuse an der ersten Leiterplatte zu befestigen, wobei jede der Vielzahl von Zellen konfiguriert ist, um wenigstens teilweise eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen aufzunehmen; wobei jedes der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente ein Positionssicherungselement umfasst, das so konfiguriert ist, dass es das erste elektrisch leitende Verbinderelement an wenigstens einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses befestigt.
Anschluss-Header nach Anspruch 1, wobei die erste Leiterplatte ein isoliertes Metallsubstrat umfasst und die Basis jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen für eine oberflächenmontierte Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist.
Anschluss-Header nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses einen Rahmen umfasst, der so konfiguriert ist, dass er ein einzelnes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen wenigstens teilweise umgibt, und wobei das Positionssicherungselement jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen einen Nagel umfasst, der in den Rahmen einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses einzutreiben ist.
Anschluss-Header nach Anspruch 1, wobei jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitfähigen Verbinderelementen so konfiguriert ist, dass es mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Verbinderelement zusammenwirkt, das an einer zweiten Leiterplatte (PCB) angebracht ist, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten PCB und der zweiten PCB herzustellen.
Anschluss-Header nach Anspruch 4, wobei jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen eine Zunge umfasst und jedes der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente so konfiguriert ist, dass es die Zunge eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen aufnimmt, und wobei jede der Vielzahl von Zellen des isolierenden Gehäuses so konfiguriert ist, dass sie eines der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente aufnimmt und mit einem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen ausrichtet.
Anschluss-Header nach Anspruch 1, wobei jedes der Vielzahl der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente für den Betrieb in einem Hochspannungssystem mit einer Betriebsspannung von wenigstens 60 Volt konfiguriert ist.
Anschluss-Header nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses ein separates Modul ist und mit einer anderen der Vielzahl von Zellen verbunden ist, um das Isolatorgehäuse mit einer ausgewählten aus einer Vielzahl von Konfigurationen zur Verfügung zu stellen.
On-Board-Ladegerät (OBC) für ein Fahrzeug, wobei das OBC den Anschluss-Header nach Anspruch 1 umfasst.
Oberflächenmontagetechnik-Anschluss-Header (SMT-Anschluss-Header) zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ersten Leiterplatte (PCB), wobei der SMT-Anschluss-Header Folgendes umfasst eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen, die jeweils für eine oberflächenmontierte Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert sind; und ein isolierendes Gehäuse, das eine Vielzahl von Zellen umfasst und zur Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist, wobei jede der Vielzahl von Zellen konfiguriert ist, um wenigstens teilweise ein einzelnes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen aufzunehmen; wobei jedes der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente ein Positionssicherungselement umfasst, das so konfiguriert ist, dass es das erste elektrisch leitende Verbinderelement an wenigstens einer der Vielzahl von Zellen des isolierenden Gehäuses befestigt.
Anschluss-Header nach Anspruch 9, wobei die erste Leiterplatte ein isoliertes Metallsubstrat umfasst und jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen eine Basis umfasst, die für eine oberflächenmontierte Befestigung an der ersten Leiterplatte konfiguriert ist.
Anschluss-Header nach Anspruch 9, wobei jede der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses einen Rahmen umfasst, der so konfiguriert ist, dass er wenigstens teilweise eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen umgibt, und wobei jedes Positionssicherungselement der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen einen Nagel umfasst, der so konfiguriert ist, dass er in den Rahmen einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses getrieben wird.
Anschluss-Header nach Anspruch 9, wobei jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen so konfiguriert ist, dass es mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement zusammenwirkt, das an einer zweiten Leiterplatte (PCB) angebracht ist, und wobei jede der Vielzahl von Zellen des isolierenden Gehäuses so konfiguriert ist, dass sie eines der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente aufnimmt und mit einem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen ausrichtet, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten PCB und der zweiten PCB herzustellen.
Anschluss-Header nach Anspruch 9, wobei jede der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses ein separates Modul ist und mit einer anderen der Vielzahl von Zellen verbunden ist, um das Isolatorgehäuse mit einer ausgewählten Konfiguration aus einer Vielzahl von Konfigurationen zur Verfügung zu stellen.
On-Board-Ladegerät (OBC) für ein Fahrzeug, wobei das OBC den Anschluss-Header nach Anspruch 9 umfasst.
Oberflächenmontagetechnik- (SMT-) Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ersten gedruckten Leiterplatte (PCB) über einen Anschluss-Header, der (i) eine Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen umfasst, wobei jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen ein Positionssicherungselement und eine Basis umfasst, und (ii) ein isolierendes Gehäuse, das eine Vielzahl von Zellen und ein Befestigungselement umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Anbringen des Positionssicherungselements jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses; Anbringen des Befestigungselements des Isolatorgehäuses an der ersten Leiterplatte nach dem Anbringen des Positionssicherungselements von jedem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses; und Befestigen der Basis von jedem der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an der ersten Leiterplatte durch SMT, nachdem das Befestigungselement des Isolatorgehäuses an der ersten Leiterplatte befestigt wurde.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede der Vielzahl von Zellen einen Rahmen umfasst, der so konfiguriert ist, dass er wenigstens teilweise eines der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen umgibt, das Positionssicherungselement jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen einen Nagel umfasst, und das Anbringen des Positionssicherungselements jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen das Eintreiben des Nagels jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen in den Rahmen einer der Vielzahl von Zellen des Isolatorgehäuses umfasst
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Leiterplatte ein isoliertes Metallsubstrat umfasst und das Anbringen der Basis jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an der ersten Leiterplatte das Löten der Basis jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an eine Oberfläche der ersten Leiterplatte umfasst, um jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an der Leiterplatte anzubringen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei jedes der Vielzahl der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente so konfiguriert ist, dass es mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement zusammenwirkt, das an einer zweiten Leiterplatte (PCB) angebracht ist, und das Verfahren des Weiteren das Verbinden jedes der Vielzahl der ersten elektrisch leitenden Verbinderelemente mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement umfasst, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten PCB und der zweiten PCB herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verbinden jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen mit einem zweiten elektrisch leitenden Verbinderelement das Einsetzen jedes der zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente in eine der Vielzahl von Zellen des Isoliergehäuses umfasst, wobei die Vielzahl von Zellen des Isoliergehäuses die zweiten elektrisch leitenden Verbinderelemente mit der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen ausrichtet.
Verfahren nach 15, wobei jede der Vielzahl von Zellen des Isoliergehäuses ein unabhängiges Modul ist und das Verfahren des Weiteren umfasst, dass vor dem Anbringen des Positionssicherungselements jedes der Vielzahl von ersten elektrisch leitenden Verbinderelementen an einem Abschnitt einer der Vielzahl von Zellen des Isoliergehäuses jede der Vielzahl von Zellen an einer anderen der Vielzahl von Zellen angebracht wird, um das Isoliergehäuse mit einer ausgewählten Konfiguration aus einer Vielzahl von Konfigurationen zur Verfügung zu stellen.