DE10229007A1

DE10229007A1 - Fügehilfe

Info

Publication number: DE10229007A1
Application number: DE2002129007
Authority: DE
Inventors: Stephan Brueckner; Dietmar Grenda
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fügehilfe zum Einführen und Fixieren von mindestens einem Kontaktstift in einer entsprechenden Kontaktöffnung einer Leiterplatte (Printed Circuit Board PCB). Die Fügehilfe hat eine Grundplatte, die eine Montagefläche aufweist, von welcher der Kontaktstift und mindestens ein Führungsbolzen, der in eine entsprechende Führungsöffnung der Leiterplatte einführbar ist, hervorstehen. Die Länge des Führungsbolzens ist so gewählt, dass dessen freie Stirnfläche im vormontierten Zustand einen größeren Abstand zu der Montagefläche aufweist als die freie Stirnfläche des Kontaktstiftes. Um eine Fügehilfe anzugeben, die Kontaktstifte in einer Leiterplatte sicher führt, ohne während der folgenden Prozessschritte Ausfälle zu verursachen, und darüber hinaus größtmögliche Raumersparnis bietet, ist der Führungsbolzen längsverschieblich in der Fügehilfe gelagert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fügehilfe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Fügehilfen sind dazu vorgesehen, beim Montieren elektronischer und elektrischer Komponenten auf einer Leiterplatte (printed circuit board, PCB) das Einführen von Kontaktstiften der Komponenten in entsprechende Kontaktöffnungen der Leiterplatte zu erleichtern und die Kontaktstifte während eines anschließenden Kontaktierungsschrittes, wie beispielsweise dem Schwalllöten, zu fixieren. Damit die Kontaktstifte beim Einführen in die Kontaktöffnungen durch eine anfängliche leichte Fehlpositionierung nicht beschädigt werden, können solche Fügehilfen Führungsbolzen aufweisen, die in entsprechende Führungsöffnungen der Leiterplatte einführbar sind und so lang sind, dass sie beim Montieren der Fügehilfe auf der Leiterplatte in die Führungsöffnungen eintauchen, bevor die Kontaktstifte in die Kontaktöffnungen eintauchen. Dadurch erfolgt eine Vorjustierung der Fügehilfe bei der Montage und eine Beschädigung der Kontaktstifte kann vermieden werden.

Bei diesen Fügehilfen nach dem Stand der Technik ragen jedoch konstruktionsbedingt die Führungsbolzen an der Unterseite der Leiterplatte um einen gewissen Abstand weiter heraus als die Kontaktstifte selbst. Dadurch ergeben sich zwei Probleme: zum einen können die hervorstehenden Stirnflächen der Führungsbolzen während des Lötprozesses von Lot benetzt werden und dadurch Kurzschlüsse verursachen. Zum anderen beschränken die herausstehenden Führungsbolzen den frei verfügbaren Platz auf der Leiterplatte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Fügehilfe anzugeben, welche die Kontaktstifte in einer Leiterplatte sicher führt und darüber hinaus größtmögliche Raumersparnis bietet. Diese Aufgabe wird durch eine Fügehilfe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Fügehilfe gemäß Patentanspruch 1 besteht darin, dass der Führungsbolzen nur während der Justierung der Fügehilfe mittels der Führungsöffnungen der Leiterplatte in voller Länge aus der Fügehilfe herausragt. Wenn die Fügehilfe auf der Leiterplatte montiert ist, ist der verschiebliche Führungsbolzen in Richtung der Fügehilfe zurückgedrängt und ragt daher an der Rückseite der Leiterplatte nicht mehr hervor. Während eines anschließenden Schwalllötvorganges kann der Führungsbolzen nicht mehr vom Lot benetzt werden und das Risiko eines Kurzschlusses wird vermindert. Zudem wird der frei verfügbare Platz auf der Leiterplatte nicht durch vorstehende Führungsbolzen unnötig erniedrigt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.

Weist die freie Stirnfläche des Führungsbolzens im montierten Zustand einen geringeren Abstand zu der Montagefläche auf als die freie Stirnfläche des Kontaktstiftes, so kann sichergestellt werden, dass der Führungsbolzen nicht an der Unterseite der Leiterplatte nach außen tritt, und es kann zuverlässig eine Benetzung mit dem Lot ausgeschlossen werden.

Indem an der Fügehilfe ein Hohlraum zur Aufnahme des Führungsbolzens im montierten Zustand vorgesehen wird, kann ausgeschlossen werden, dass der Führungsbolzen nach Erfüllung seiner Aufgabe störend in Erscheinung tritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Führungsbolzen einen Führungsbereich, der in die Führungsöffnung einführbar ist, und einen abgestuften Bereich, dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Führungsöffnung, auf. Dadurch wird gewährleistet, dass der Führungsbolzen, wenn die Kontaktstifte in die Kontaktöffnungen eintauchen, mit der Stirnseite des abgestuften Bereiches auf der Oberfläche der Leiterplatte aufstößt und in den Hohlraum dei Fügehilfe eingedrückt wird.

Sieht man vor, dass der Führungsbolzen über eine lösbare Verbindung, beispielsweise einen dünnen Kunststoffsteg, an der Fügehilfe befestigt ist, wenn die Fügehilfe noch nicht auf der Leiterplatte montiert ist, kann für die Vorjustierung der Fügehilfe über der Leiterplatte eine ausreichende mechanische Steifigkeit des Führungsbolzens gewährleistet werden.

Um sicherzustellen, dass der Führungsbolzen im eingeschobenen Zustand nicht verloren gehen kann, ist er gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durch eine Klemmung in dem Hohlraum gehalten. Allerdings kann der Hohlraum auch einen ausreichend großen Innendurchmesser und eine entsprechende Öffnung nach außen aufweisen, dass der bewegliche Bolzen entfernt werden kann, wenn er seine Aufgabe bei der Montage erfüllt hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Führungsbereich des Führungsbolzens mindestens eine in axialer Richtung verlaufende erste Ausbuchtung auf, die mit der inneren Oberfläche der im wesentlichen rohrförmigen Führungsöffnung in Anlage kommt. Dadurch können die zur Justierung benötigten Kräfte möglichst gering gehalten werden. Besonders effektiv ist hier die spezielle Ausgestaltung, bei der drei solche Ausbuchtungen um jeweils 120° versetzt entlang dem Umfang des Führungsbereichs angeordnet sind.

In analoger Weise kann der abgestufte Bereich mit ähnlichen zweiten Ausbuchtungen versehen werden, um die zum Verschieben des Führungsbolzens aufzuwendenden Kräfte zu reduzieren.

Eine besonders wirtschaftliche Herstellungsmethode für die Fügehilfe stellt die Fertigung als Kunststoff-Spritzgussteil dar.

Um auf einfache Weise eine Verbindung zwischen zwei verschiedenen Leiterplatten zu realisieren, weist die Fügehilfe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zwei Grundplatten auf, von denen jede auf einer der Leiterplatten montierbar ist.

Die elektrische Verbindung zwischen den beiden Leiterplatten wird dabei über je eins Reihe von Kontaktstiften auf jeder Grundplatte hergestellt, indem die Kontaktstifte einer Grundplatte mit den Kontaktstiften der anderen Grundplatte vorzugsweise über einen flexiblen Leiterplattenverbinder verbunden sind.

Um eine ausreichende mechanische Stabilität der Verbindung zwischen den beiden Leiterplatten zu gewährleisten, weist die Fügehilfe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mindestens einen Steg auf.

Damit die Fügehilfe sowohl während des Lötvorganges wie auch im späteren Betrieb eine ausreichende mechanische Fixierung auf der Leiterplatte hat, weist sie mindestens eine Befestigungsvorrichtung auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Befestigungsvorrichtung am effektivsten in Form eines zylindrischen Bolzens realisiert, der in eine entsprechende Befestigungsöffnung in der Leiterplatte einführbar und durch Klemmung fixierbar ist.

In analoger Weise wie der abgestufte Bereich und der Führungsbereich des Führungsbolzens kann auch die Befestigungsvorrichtung mit dritten Ausbuchtungen versehen werden, um die zum Einschieben der Befestigungsvorrichtung aufzuwendenden Kräfte zu reduzieren.

Obwohl die vorliegende Erfindung nur im Zusammenhang mit einer Lötverbindung zwischen dem Kontaktstift und der Leiterplatte beschrieben wird, da dies eine weit verbreitete und wirtschaftliche Realisierungsmöglichkeit der elektrischen Kontaktierung darstellt, kann die vorliegende Erfindung auch im Zusammenhang mit einer Einpressverbindung zwischen Kontaktstift und Leiterplatte eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um eine lötfreie elektrische Verbindung, die durch Einpressen eines elastisch verformbaren oder starren Einpressstiftes in das metallisierte Loch der Leiterplatte hergestellt wird.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausgestaltungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Fügehilfe;
Fig. 2 verschiedene Ansichten der erfindungsgemäßen Fügehilfe;
Fig. 3 eine weitere Ansicht der erfindungsgemäßen Fügehilfe sowie ein Schnittbild des erfindungsgemäßen Führungsbolzens;
Fig. 4 weitere Ansichten der erfindungsgemäßen Fügehilfe.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fügehilfe 100. In der vorliegenden Ausführungsform dient die Fügehilfe zum Einführen und Befestigen eines flexiblen Leiterplattenverbinders, dem sogenannten Jumper 102, an zwei Leiterplatten. Der Jumper 102 weist jeweils sechs Kontaktstifte 104 für jede Leiterplatte auf. Über Befestigungsvorrichtungen 106 wird die Fügehilfe an den jeweiligen Leiterplatten fixiert. Damit die Kontaktstifte 104 beim Montieren der Fügehilfe 100 auf den Leiterplatten nicht beschädigt werden, wenn sie in die an den Leiterplatten vorgesehenen Einführöffnungen (in der Zeichnung sind die Leiterplatten nicht dargestellt) eingeführt werden, sind vier Führungsbolzen 108 vorgesehen, die bei der Montage eine Vorjustierung der Fügehilfe übernehmen. Wie noch aus den folgenden Zeichnungen deutlicher wird, sind die Führungsbolzen 108 länger als die Kontaktstifte 104 und tauchen so während der Montage in dafür vorgesehene Führungsöffnungen an den Leiterplatten, bevor die Kontaktstifte 104 die zugehörigen Kontaktöffnungen erreichen.
Fig. 2 zeigt zwei Ansichten und ein Schnittbild der erfindungsgemäßen Fügehilfe 100. Wie insbesondere aus dem Schnittbild A-A ersichtlich, weist die Fügehilfe 100 einen Hohlraum 114 auf, in den der Führungsbolzen 108 einschiebbar ist, wenn die Fügehilfe auf der Leiterplatte montiert ist. Im vormontierten Zustand, der im Schnittbild A-A dargestellt ist, ragen die Führungsbolzen 108 weiter nach unten als die Kontaktstifte 104. Dadurch wird gewährleistet, dass die Führungsbolzen 108 beim Montieren der Fügehilfe 100 die Leiterplatte vor den Kontaktstiften 104 erreichen und so eine Vorjustierung durchführen. Die Führungsbolzen 108 sind an der Fügehilfe 100 lediglich über dünne Stege (Anspritzpunkte 115) mit der Fügehilfe 100 verbunden. Bei der Montage tauchen die Führungsbolzen 108 zunächst mit ihrem Führungsbereich 110 in entsprechende hier nicht dargestellte Führungsöffnungen an der Leiterplatte. Dann erreicht der abgestufte Bereich 112 mit seiner Stirnseite die Leiterplatte. Da der abgestufte Bereich einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Führungsöffnung an der Leiterplatte, wird beim Absenken der Fügehilfe auf die Leiterplatte axialer Druck auf den Führungsbolzen ausgeübt, die dünnen Befestigungsstege 115 reißen ab und der Führungsbolzen 108 wird in den Hohlraum 114 geschoben.
Die Fügehilfe ist über Befestigungsvorrichtungen 106, die mit zugehörigen Befestigungsöffnungen an den Leiterplatten zusammenwirken, auf den Leiterplatten mechanisch fixiert, wenn die Montage abgeschlossen ist. Stege 116 bewirken die nötige mechanische Stabilität beim Aneinanderfügen zweier Leiterplatten.
Eine perspektivische Darstellung der Fügehilfe 100 mit Blick auf die Montagefläche 103 sowie die beiden Details X und Y aus der Fig. 2 sind in Fig. 3 dargestellt. Die Detailansicht Y zeigt den vormontierten Zustand, bei dem der Führungsbolzen 108 mit seiner Stirnfläche um den Abstand d weiter aus der Montagefläche 103 herausragt als der Kontaktstift 104. Wie aus der Detailansicht X ersichtlich, kommt, um die Kräfte zu reduzieren, die beim Einführen des Führungsbereiches 110 in die entsprechenden Führungsöffnungen auftreten, der Führungsbolzen 108 in seinem Führungsbereich 110 nur über drei um 120° versetzt entlang seines Umfanges angeordnete Ausbuchtungen 118 mit der Führungsöffnung in Anlage. Ebensolche Ausbuchtungen 119 sind am abgestuften Bereich 112 vorgesehen, um die für das Einschieben des Führungsbolzens 108 in den Hohlraum 114 benötigten Kräfte möglichst gering zu halten. Die Befestigungsvorrichtungen 106 weisen ähnliche Ausbuchtungen 120 auf.
Fig. 4 zeigt nochmals verschiedene Ansichten und Details der erfindungsgemäßen Fügehilfe 100 im Überblick. Schnitt B-B stellt einen Schnitt durch die Führungsbolzen 108A der Grundplatte 101A im vormontierten Zustand dar. In dieser Position ragen die Stirnflächen der Führungsbolzen 108 um den Abstand d weiter aus der Montageebene 103 als die Kontaktstifte 104. Bei der Montage werden die Führungsbolzen 108 in die Hohlräume 114 gedrängt. Wie außerdem aus der Detailansicht Y ersichtlich, müssen die Führungsbolzen 108A und 108B nicht in demselben Rastermaß angeordnet sein.
Obwohl im Vorangegangenen als bevorzugte Ausführungsform eine Fügehilfe für die Verbindung zweier Leiterplatten gezeigt wurde, kann die vorliegende Erfindung für jede Art von Fügehilfe mit Kontaktstiften verwendet werden, die geführt in eine Leiterplatte eingepasst werden sollen, wie Stiftleisten ("Header") oder dergleichen.

Claims

1. Fügehilfe zum Einführen und Fixieren von mindestens einem Kontaktstift (104) in einer entsprechenden Kontaktöffnung einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) mit einer Grundplatte (101), die eine Montagefläche (103) aufweist, von welcher der Kontaktstift (104) und mindestens ein Führungsbolzen (108), der in eine entsprechende Führungsöffnung der Leiterplatte einführbar ist, hervorstehen, und wobei die Länge des Führungsbolzens (108) so gewählt ist, dass dessen freie Stirnfläche (109) im vormontierten Zustand einen größeren Abstand zu der Montagefläche (103) aufweist als die freie Stirnfläche (105) des Kontaktstiftes (104), dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (108) längsverschieblich in der Fügehilfe (100) gelagert ist.

2. Fügehilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand die freie Stirnfläche (109) des Führungsbolzens (108) einen geringeren Abstand zu der Montagefläche (103) aufweist als die freie Stirnfläche (105) des Kontaktstiftes (104).

3. Fügehilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügehilfe (100) einen Hohlraum (114) aufweist, in den der Führungsbolzen (108) im montierten Zustand einschiebbar ist.

4. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (108) einen Führungsbereich (110), der in die Führungsöffnung einführbar ist, und einen abgestuften Bereich (112), dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Führungsöffnung, aufweist.

5. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (108) im vormontierten Zustand über eine lösbare Verbindung (115) an der Fügehilfe (100) befestigt ist.

6. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (108) im montierten Zustand in dem Hohlraum (114) gehalten ist.

7. Fügehilfe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (108) im montierten Zustand durch Klemmung in dem Hohlraum (114) gehalten ist.

8. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (108) im montierten Zustand aus dem Hohlraum (114) entfernbar ist.

9. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, der Führungsbereich (110) des Führungsbolzens (108) mindestens eine in axialer Richtung verlaufende erste Ausbuchtung (118) aufweist, die mit der inneren Oberfläche der im wesentlichen rohrförmigen Führungsöffnung in Anlage kommt.

10. Fügehilfe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (110) des Führungsbolzens (108) drei erste Ausbuchtungen (118) aufweist, die um jeweils 120° versetzt entlang des Umfangs des Führungsbereichs (110) angeordnet sind.

11. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, der abgestufte Bereich (112) des Führungsbolzens (108) mindestens eine in axialer Richtung verlaufende zweite Ausbuchtung (119) aufweist, die mit der inneren Oberfläche des im wesentlichen rohrförmigen Hohlraums (114) in Anlage kommt.

12. Fügehilfe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der abgestufte Bereich (112) des Führungsbolzens (108) drei zweite Ausbuchtungen (119) aufweist, die um jeweils 120° versetzt entlang des Umfangs des abgestuften Bereichs (112) angeordnet sind.

13. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügehilfe (100) als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt ist.

14. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügehilfe (100) zwei Grundplatten (101A, 101B) umfasst, die jeweils auf einer von zwei unterschiedlichen Leiterplatten montierbar sind.

15. Fügehilfe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Grundplatten (101A, 101B) mehrere in einer Reihe angeordnete Kontaktstifte (104A, 104B) aufweist und die Kontaktstifte (104A) einer Grundplatte (101A) mit den Kontaktstiften (104B) der anderen Grundplatte (101B) elektrisch verbunden sind.

16. Fügehilfe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Grundplatten (101A, 101B) mechanisch über mindestens einen Steg (116) verbunden sind.

17. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügehilfe (100) weiterhin mindestens eine Befestigungsvorrichtung (106) aufweist, welche die Fügehilfe (100) im montierten Zustand auf der Leiterplatte fixiert.

18. Fügehilfe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (106) ein im wesentlichen zylindrischer Bolzen ist, der in eine entsprechende Befestigungsöffnung in der Leiterplatte einführbar und durch Klemmung fixierbar ist.

19. Fügehilfe nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (106) mindestens eine in axialer Richtung verlaufende dritte Ausbuchtung (120) aufweist, die mit der inneren Oberfläche der Befestigungsöffnung in Anlage kommt.

20. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (106) drei dritte Ausbuchtungen (120) aufweist, die um jeweils 120° versetzt entlang des Umfangs der Befestigungsvorrichtung (106) angeordnet sind.

21. Fügehilfe nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (106) vier dritte Ausbuchtungen (120) aufweist, die um jeweils 90° versetzt entlang des Umfangs der Befestigungsvorrichtung (106) angeordnet sind.