DE10225240A1

DE10225240A1 - Steckverbinder

Info

Publication number: DE10225240A1
Application number: DE10225240A
Authority: DE
Inventors: Andreas Walter
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Ein elektrischer Steckverbinder, insbesondere in Form eines SMD-Steckverbinders, der zum Anbringen an eine Leiterplatte, Platine oder dergleichen vorgesehen ist, umfasst ein Gehäuse mit Anschlusselementen und diesen zugeordneten Kontaktelementen, wobei die Anschlusselemente an einem anschlusseitigen Ende des Gehäuses angeordnet und zum elektrischen Verbinden mit Anschlussflächen der Leiterplatte vorgesehen und die Kontaktelemente an einem steckverbindungsseitigen Ende des Gehäuses angeordnet und zum Verbinden mit komplementären Kontaktelementen eines komplementären Steckverbinders vorgesehen sind. Der Steckverbinder weist weiterhin Befestigungsmittel auf, die derart ausgestaltet sind, dass der Steckverbinder an einer Vorrichtung, die nicht Bestandteil der Leiterplatte ist, befestigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Steckverbinder werden grundsätzlich nach Art ihrer am Steckverbinder ausgebildeten Verbindungselemente in Stecker und Kupplungen bzw. Steckerbuchsen unterteilt. Die Stecker weisen Verbindungselemente auf, beispielsweise Kontaktstifte, die mit komplementär ausgebildeten Verbindungselementen der Kupplungen, beispielsweise Kontaktbuchsen oder -hülsen, zusammenwirken, wobei Stecker und Kupplung ein Paar zueinander komplementärer Steckverbinder darstellen.
Zum Anschließen von z. B. Leitungen an Leiterplatten dienen Steckverbinder in Form von Stecker oder Steckerbuchsen, die an der Leiterplatte angebracht sind. Beim Verbinden und Lösen der jeweiligen komplementären Steckverbinder treten Kräfte auf, die eine hinreichende mechanische Befestigung des an der Leiterplatte angebrachten Steckverbinders erfordern. Weiterhin können über die Leitungen Zugkräfte auf die Steckverbindung übertragen werden. Stecker und Kupplungen weisen deswegen oft mechanische Sicherungselemente wie Schraubverbindungsmittel, Sicherungsbügel oder Rasteinrichtungen auf, die die Verbindung von Stecker und Kupplung auch bei Zugbelastung gewährleisten. Auftretende Zugkräfte werden folglich über die Stecker-Kupplung-Verbindung auf die Leiterplatte, und zwar die Verbindung von Leiterplatte und an der Leiterplatte angebrachten Steckverbinder übertragen.
Eine herkömmliche Maßnahme zum Anbringen des Steckverbinders an der Leiterplatte sieht vor, Steckverbinder mittel Schraubverbindungen an Leiterplatten zu befestigen. Weiterhin ist es bekannt, die Steckverbinder mit Befestigungsstiften zu versehen, die durch entsprechende Löcher der Leiterplatte hindurchgeführt und mit dieser vernietet oder verlötet werden. Aus der CH 689 413 A5 ist bekannt, einen Stecker- und/oder eine Steckerbuchse mit einem flanschartigem Rand mit mindestens zwei Befestigungszapfen zu versehen, die zum Befestigen des Steckers/der Steckerbuchse jeweils in ein Loch der Leiterplatte eingepresst werden.
Die Befestigung der Baugruppe selbst, d. h. der Leiterplatte mit dem angebrachten Steckverbinder, erfolgt üblicherweise mittels an der Leiterplatte vorgesehener Befestigungsmittel an tragenden Elementen des Gerätes, das die jeweilige Baugruppe umfasst. Tragende Elemente des Gerätes sind beispielsweise Träger, Rahmen, Gehäuse oder dergleichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder zu schaffen, der eine einfache und kostengünstige Befestigung der Baugruppe ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruches 1 und des Anspruches 10 vor.
Erfindungsgemäß sind am Steckverbinder Befestigungsmittel zum Befestigen des Steckverbinders an einer Vorrichtung vorgesehen, die nicht Bestandteil der Leiterplatte ist, also beispielsweise Gehäuse, Rahmen oder Träger eines Gerätes bzw. einer Einrichtung, die die Leiterplatte mit dem Steckverbinder umfasst. In vorteilhafter Art und Weise wird die Zugentlastung des Steckverbinders unmittelbar auf tragende Elemente/Bauteile des jeweiligen Gerätes zurückgeführt, d. h. mögliche Zugkräfte in diese eingeleitet. Spezielle Befestigungen des Steckverbinders an der Leiterplatte, wie die Schraub- oder die Nietbefestigung des Standes der Technik, durch die Zugkräfte vom Steckverbinder auf die Leiterplatte und über die Leiterplattenbefestigung z. B. an ein Gehäuse übertragen werden, sind nicht notwendig. Die Befestigung des Steckverbinders kann im wesentlichen auf Anschlusselemente des Steckverbinders zurückgeführt werden, die üblicherweise mit entsprechenden Kontaktflächen der Leiterplatte verlötet werden. Die Befestigung der Leiterplatte kann entsprechend der ursprünglichen Funktion, nämlich dem Halten der Leiterplatte an sich im Gerät, dimensioniert bzw. gewählt werden. Außerdem werden Krafteinwirkungen, die vom Steckverbinder auf die Leiterplatte übertragen werden und die ein Verbiegen der Leiterplatte und die Ausbildung von Haarrissen bewirken können, vermieden. Über die erfindungsgemäßen Befestigungsmittel des Steckverbinders erfolgt eine (zusätzliche) mittelbare Befestigung der Leiterplatte an tragenden Elementen der jeweiligen Einrichtung. Erfindungsgemäß wird eine schnellere, einfachere und kostengünstigere Befestigungsmöglichkeit einer Baugruppe, die Leiterplatte und Steckerverbinder umfasst, geschaffen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere bei baumäßig kleinen Leiterplatten, d. h. Leiterplatten mit einer kleinen Masse bezüglich der mechanischen Verbindungseigenschaften der Lötverbindung von Steckverbinder und Leiterplatte, ist die Befestigung der Leiterplatte im Gerät ausschließlich über die Befestigungsmittel des Steckverbinders vorgesehen. Ausschließlich für die Leiterplatte vorgesehene Befestigungen entfallen. Die Montage der Leiterplatte wird vereinfacht.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind die Anschlusselemente des Steckverbinders derart ausgestaltet, dass der Steckverbinder an der Leiterplatte federnd befestigt ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann vorteilhaft die Übertragung von Schwingungen oder Vibrationen vom Steckverbinder auf die Leiterplatte und umgekehrt vermindert werden. Ein Anschlusselement mit treppenförmiger Gestalt ist eine einfache und wirkungsvolle Realisierung der federnden Befestigung des Steckverbinders. Die Federeigenschaften dieser Befestigung von Steckverbinder und Leiterplatte werden neben der Materialwahl durch die Höhe und Tiefe der Treppenform des Anschlusselementes bestimmt.
Grundsätzlich kann eine federnde Befestigung von Steckverbinder und Leiterplatte durch eine Ausgestaltung des Anschlusselementes erzielt werden, bei der der Aufpunkt der gedachten Verlängerung der Verbindungslinie eines Kontaktelementes mit einem komplementären Kontaktelement eines komplementären Steckverbinders auf der Leiterplatte und der Befestigungspunkt des dem Kontaktelement zugeordneten Anschlusselementes auf der Leiterplatte zueinander seitlich versetzt bzw. der Aufpunkt der Verbindungslinie des Befestigungsmittels auf der Leiterplatte und der Befestigungspunkt der Anschlusselemente auf der Leiterplatte zueinander seitlich versetzt sind. Andere mögliche Ausgestaltungen der Kontaktelemente sind beispielsweise eine v-förmige oder u-förmig Gestalt der Kontaktelemente, wobei der Aufpunkt der Verbindungslinie und der Befestigungspunkt auch miteinander fluchten können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind am Steckverbinder Anschlusselemente vorgesehen, die keinem Kontaktelement zugeordnet sind. Solche zusätzlichen Anschlusselemente dienen nicht dem elektrischen Anschluss des Steckverbinders sondern der mechanischen Befestigung des Steckverbinders mit der Leiterplatte. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn einerseits eine hohe Belastbarkeit der Befestigung des Steckverbinders an der Leiterplatte gewünscht ist und andererseits nur eine geringe Anzahl von Leitungen über den Steckverbinder angeschlossen werden soll.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in Vorderansicht,
Fig. 2 zeigt den Steckverbinder der Fig. 1 in Seitenansicht und
Fig. 3 zeigt den Steckverbinder der Fig. 1 in Draufsicht.
Fig. 1 zeigt in Vorderansicht einen erfindungsgemäßen Steckverbinder 1. Der Steckverbinder 1 umfasst eine Gehäuse 2, das Kontaktelemente 5 und Anschlusselemente 4 aufweist. Die Anschlusselemente 4 sind an einem anschlussseitigen Ende 21 des Gehäuses 2 und die Kontaktelemente 5 an einem verbindungsseitigen Ende 22, das einer (nicht dargestellten) Leiterplatte zugewandt ist, angeordnet. Der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 ist in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft in Form eines Steckers dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Steckverbinder in Form eines Stecker begrenzt sondern umfasst auch Steckerbuchsen bzw. Kupplungen.
Die Anschlusselemente 4 dienen üblicherweise zum elektrischen Anschluss des Steckverbinders 1 an die Leiterplatte. Mittels der Kontaktelemente 5 wird der Steckverbinder 1 mit einem komplementären (nicht dargestellten) Steckverbinder bzw. dessen komplementären Kontaktelementen verbunden. In den Fig. 1 bis 3 ist der Steckverbinder 1 in Form eines Steckers dargestellt, wobei die Kontaktelemente 5 als Kontaktstiften oder -zungen ausgeführt sind, die sich aus dem verbindungsseitigen Ende 22 erstrecken. Am verbindungsseitigen Ende 22 ist weiterhin eine Führung 23 ausgebildet.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass eine (nicht dargestellte) erfindungsgemäße Kupplung Kontaktelemente in Form von Kontaktbuchsen bzw. -hülsen aufweist, die in einer komplementär gestalteten Führung angeordnet sind. Die Art, Anzahl und Anordnung der Kontaktelemente 5richtet sich nach dem jeweiligen Einsatzzweck des Steckverbinders, wobei unterschiedlichste Arten und Anordnungen von Kontaktelementen verwendet werden können, die von Steckern und Kupplungen des Standes der Technik her bekannt sind.
Die Führung 23 dient der mechanischen Verbindung mit einem (nicht dargestellten) komplementären Steckverbinder, also einer Steckerbuchse oder Klupplung mit entsprechend ausgebildeter Führung. Die Führung 23 und/oder das Gehäuse 2 können außerdem (nicht dargestellte) Sicherungsmittel, wie Schraubverbindungsmittel, Sicherungsbügel oder Rastelemente aufweisen, über die eine Sicherung bzw. Verriegelung der Steckverbindung von Stecker und Steckerbuchse gewährleistet wird.
In Fig. 2 ist der Steckverbinder der Fig. 1 in Seitenansicht dargestellt. Der Steckverbinder 1 umfasst Befestigungsmittel 6 zum Befestigen des Steckverbinders 1 an einer (nicht dargestellten) Vorrichtung, die nicht Bestandteil der Leiterplatte ist. Der Steckerverbinder 1 wird mit den Befestigungsmitteln 6 vorzugsweise an tragenden Elementen, beispielsweise einen Rahmen, einen Träger oder ein Gehäuse einer Einrichtung oder eine Gerätes, welche den Steckverbinder 1 und die Leiterplatte umfasst, angebracht. Der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 ist insbesondere zur Verwendung mit einer Leiterplatte einer Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen.
Das Befestigungsmittel 6 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine Befestigung mit dem tragenden Element über eine Oberfläche des Befestigungsmittels erfolgt, welche nicht die der Leiterplatte zugewandte Oberfläche ist. Je nach Anordnung und Ausrichtung der Leiterplatte bzw. des Steckverbinders 1 im jeweiligen Gerät erfolgt die Befestigung über eine der Leiterplatte abgewandten Oberfläche bzw. Seitenfläche des Befestigungsmittels 6. Das Befestigungsmittel 6 ist im Ausführungsbeispiel ein Flansch 7, der sich quer zur Längsrichtung des Steckverbinders 1 erstreckt und einstückig mit dem Steckergehäuse 2 ausgebildet ist. Der Flansch 7 weist eine Befestigungsöffnung 8 auf, die beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Einrastzapfen eines Gerätegehäuses oder -rahmens zusammenwirkt.
An der Befestigungsöffnung 8 kann aber auch ein Innengewinde zum Schraubverbinden ausgebildet sein.
Das Befestigungsmittel 6 ist im Ausführungsbeispiel am anschlussseitigen Ende 22 des Gehäuses 2 ausgebildet, kann im Rahmen dieser Erfindung aber auch am verbindungsseitigen Ende 21 oder übrigen Bereichen des Gehäuses 2 vorgesehen sein. Im befestigten Zustand des Steckverbinders 1 an der Leiterplatte sind dann die Befestigungsmittel 6 und die Leiterplatte voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstand von Befestigungsmittel 6 und Leiterplatte richtet sich nach dem jeweiligen Zweck. Zum einen kann vorgesehen sein, dass der Raum zwischen Befestigungsmittel 6 und Leiterplatte als Zugangsbereich zum Ausführen der Montage, d. h. dem Befestigen des Steckverbinders 1 an tragenden Elementen des Gerätes dient. Andererseits kann auf diese Art und Weise eine Befestigung mit dem tragenden Element eines Gerätes über die der Leiterplatte zugewandten Oberfläche des Befestigungsmittels 6 ermöglicht werden, beispielsweise in Zusammenwirkung mit einer Nase eines Gerätegehäuses/-rahmens, welche in den Raum zwischen Leiterplatte und Befestigungsmittel 6 hineinragt.
Die Befestigungsmittel 6 können verschiedenste dem Fachmann bekannte kraft- und/oder formschlüssige Befestigungsarten umfassen. Das gewählte Befestigungsmittel 6 bzw. die gewählte Befestigungsart kann sowohl lösbarer als auch nicht-lösbarer Natur sein. Bei Baugruppen, d. h. einer Leiterplatte mit Elektronikkomponenten und dem Steckverbinder 1, deren Lebensdauer höher als die des Gerätes ist, welches die Baugruppe umfasst, ist eine nicht-lösbare Befestigungsart wie verkleben, vernieten oder einpressen zweckmäßig, da diese im allgemeinen kostengünstiger ist, insbesondere bei Berücksichtigung des Montageaufwandes, als die Verwendung lösbare Befestigungsmittel. Die Befestigungsmittel 6 können beispielsweise aber auch als Schraub-, Klemm- oder Rastmittel vorgesehen sein, die z. B. mit entsprechenden Befestigungselementen eines Gerätesgehäuses, zusammenwirken.
Vom anschlussseitigem Ende 21 des Gehäuses 2 erstrecken sich Anschlusselemente 4, die den Kontaktelementen 5 zugeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Kontaktelemente 5 zusammen mit dem zugeordneten Anschlusselement 4 jeweils einstückig als entsprechend gebogene Metallstifte ausgebildet. Das Material kann je nach Anwendung variieren. Vorzugsweise ist das verwendete Material über einen Reflow-Lötprozess lötbar. Die Anschlusselemente 4 sind Lötfahnen, die mit entsprechenden Anschlussflächen auf der Leiterplatte verlötet werden. Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Anschlusselemente 4 zeigen Lötfahnen, die zur Oberflächenkontaktierung geeignet sind. Solche Lötfahnen werden auch als SMD-(Surface Mount Device)Kontakte bezeichnen. Es können aber auch herkömmliche Lötfahnen verwendet werden, die an der Leiterplatte durchkontaktiert werden. Die Anschlusselemente 4 dienen vorzugsweise nicht nur dem elektrischen Verbinden von Leiterplatte und Steckverbinder 1, sondern auch der mechanischen Befestigung. Außerdem können zusätzlich (nicht dargestellt) Anschlusselemente vorgesehen sein, die keinem Kontaktelement zugeordnet sind und ausschließlich für die mechanische Befestigung mittels Verlöten vorgesehen sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 ist die Verbindung von Steckverbinder 1 und Leiterplatte als federnde Verbindung ausgestaltet. Zu diesem Zweck ist das Anschlusselement 4 oder ein Abschnitt 9 des Anschlusselementes 4 federartig ausgebildet. Eine federnde Befestigung von Steckverbinder 1 und Leiterplatte kann beispielsweise durch eine treppenförmige Gestalt des Anschlusselementes 4 oder des Abschnittes 9 auf einfache und effektive Art und Weise erzielt werden. Der gedachte Aufpunkt 10 der Verbindungslinie des Steckerverbinders 1 mit einem komplementären Steckverbinder auf der Leiterplatte und der Befestigungspunkt 11, d. h. der Lötpunkt des Anschlusselementes 4 auf der Leiterplatte sind zu einander seitlich versetzt, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Leiterplatte und Gehäuse 2 bzw. Befestigungsmittel 6 sind beim an der Leiterplatte befestigten Steckverbinder 1 von einander etwas beabstandet angeordnet, so dass der Steckverbinder 1 gegenüber der Leiterplatte in gewissem Maße elastisch bewegbar ist. Die Reichweite der Bewegung wird durch ein Anstoßen des Gehäuses 2 bzw. des Befestigungsmittels 6 an der Leiterplatte begrenzt. Durch die federnde Befestigung des Steckverbinders 1 an der Leiterplatte wird die Übertragung von Vibrationen vermindert. Die Federwirkung des treppenförmigen Anschlusselementes 4 wird unter anderem dadurch gestimmt, wie weit die Bezugspunkte der Bewegung, d. h. der Befestigungspunkt 11 des Anschlusselementes 4 an der Leiterplatte und der Austrittspunkt 12 des Anschlusselementes 4 aus dem Gehäuse 2 zu einander versetzt angeordnet sind. Bei einer U-förmigen oder V-förmigen Ausgestaltung der Anschlusselemente 4 kann auch eine federnde Befestigung mit fluchtenden Bezugspunkten gebildet werden.

Claims

1. Elektrischer Steckverbinder, insbesondere SMD-Steckverbinder, zum Anbringen an einer Leiterplatte, Platine oder dergleichen, mit einem Gehäuse (2) mit Anschlusselementen (4) und diesen zugeordneten Kontaktelementen (5), wobei die Anschlusselemente (4) an einem anschlussseitigen Ende (21) des Gehäuses (2) angeordnet und zum elektrischen Verbinden mit Anschlussflächen der Leiterplatte vorgesehen und die Kontaktelemente (5) an einem steckverbindungsseitigen Ende (22) des Gehäuses (2) angeordnet und zum Verbinden mit komplementären Kontaktelementen eines komplementären Steckverbinders vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) Befestigungsmittel (6) umfasst, die derart ausgestaltet sind, dass der Steckverbinder (1) an einer Vorrichtung, die nicht Bestandteil der Leiterplatte ist, befestigbar ist.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Befestigungsmittel (6) des Steckverbinders (1) mittels der Anbringung des Steckverbinders (1) an der Leiterplatte eine zusätzliche Befestigung der Leiterplatte an der Vorrichtung erfolgt.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) an der Leiterplatte ausschließlich mittels der Anschlusselemente (4) befestigt ist.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (6) ein Flansch (7) mit einer Befestigungsöffnung (8) ist.

5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch derart ausgestalteter Anschlusselemente(4), dass der Steckverbinder (1) an der Leiterplatte federnd befestigbar ist.

6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (4) eine treppenförmige Gestalt aufweist.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlusselemente vorgesehen sind, die keinem Kontaktelement (5) zugeordnet sind.

8. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im befestigten Zustand des Steckverbinder (1) an der Leiterplatte die Befestigungsmittel (6) und die Leiterplatte von einander beabstandet sind.

9. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im befestigten Zustand des Steckverbinders (1) an der Leiterplatte das Gehäuse (2) des Steckverbinders (1) und die Leiterplatte voneinander beabstandet sind und eine Schwenkbewegung des Steckverbinders (1) um den Befestigungspunkt des Anschlusselementes (4) an der Leiterplatte durch das Gehäuse (2) und/oder das Befestigungsmittel (6) begrenzt ist.

10. Elektrischer Steckverbinder, insbesondere SMD-Steckverbinder, zum Anbringen an einer Leiterplatte, Platine oder dergleichen, mit einem Gehäuse (2) mit Anschlusselementen (4) und diesen zugeordneten Kontaktelementen (5), wobei die Anschlusselemente (4) an einem anschlussseitigen Ende (21) des Gehäuses (2) angeordnet und zum elektrischen Verbinden mit Anschlussflächen der Leiterplatte vorgesehen und die Kontaktelemente (5) an einem steckverbindungsseitigen Ende (22) des Gehäuses (2) angeordnet und zum Verbinden mit komplementären Kontaktelementen eines komplementären Steckverbinders vorgesehen sind und mit Befestigungsmitteln zum Anbringen des Steckverbinders an der Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel zum Befestigen des Steckverbinders an einer Vorrichtung, die nicht Bestandteil der Leiterplatte ist, verwendet werden.