DE19907427B4 - Kontaktfuß für eine flächige Lötverbindung - Google Patents

Abstract

Kontaktfuß für eine flächige Lötverbindung zweier Bauteile, welcher in seinem Zentrum eine durchgehende Ausnehmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur vollständigen Benetzung des Kontaktfußes (9, 18) das flüssige Lot entweder durch die Ausnehmung (10, 19) oder von den Rändern des Kontaktfußes (9, 18) zuführbar ist, wodurch eine zuverlässige Verbindung bei der Übertragung von Wärme oder elektrische Energie gewährleistet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Kontaktfuß für eine flächige Lötverbindung zweier Bauteile.
• Solche Kontaktfüße sind für elektrisch leitende Verbindungen zur Oberflächenmontage auf einer Leiterbahnen aufweisenden Platine aus der Praxis bekannt. Zum Verlöten wird zunächst Lötpaste auf die Leiterbahn gedruckt, der Kontaktfuß auf die Leiterbahn aufgelegt und die beiden Bauteile in ihren aneinander liegenden Bereichen erhitzt oder das Lot wird an dieser Stelle zugeführt und dabei verflüssigt. Durch Kapillarkräfte gelangt das flüssige Lot zwischen den Kontaktfuß und die Leiterbahn und verfestigt sich nach dem Abkühlen. Weiterhin werden hierbei die Ränder des Kontaktfußes mit Lot benetzt und mit der meist größer als der Kontaktfuß gestalteten Leiterbahn verbunden.
• Nachteilig bei dem bekannten Kontaktfuß ist, daß nach der Verlötung nicht gesehen werden kann, ob der Kontaktfuß und die Leiterbahn ausreichend mit Lot benetzt sind. Weiterhin können unter dem Kontaktfuß Gasblasen eingeschlossen werden. Diese Gasblasen führen wie eine unzureichende Benetzung des Kontaktfußes oder der Leiterbahn zu einer Steigerung der Stromdichte in den Stellen, die mit Lot benetzt sind. Hierdurch gestaltet sich die Lötverbindung sehr unzuverlässig, da sich die Stellen, bei denen ausreichend Lot vorhanden ist, durch die hohen Stromdichten sehr stark erwärmen und zu einem Schmelzen des Lotes führen können. Im ungünstigsten Fall löst sich dabei der Kontaktfuß von der Leiterbahn.
• Man könnte daran denken, Entgasungskanäle in die Platine einzuarbeiten oder die Leiterbahnen zu unterbrechen. Dies erfordert jedoch für eine vorgesehene Stromdichte einen entsprechend großen Kontaktfuß, so daß die Befestigung einen hohen Platzbedarf benötigt, der auf heutigen Platinen nicht zur Verfügung steht. Weiterhin führen großflächige Verlötungen zu einem hohen Verbrauch an Energie und Lotmaterial.
• Das Dokument DE-GM 74 14 912 offenbart eine Lötfahne oder einen Lötstift für elektrische oder elektronische Bauelemente, wobei die mit dem elektrischen oder elektronischen Bauelement unmittelbar verbundene Fläche der Lötfahne oder des Lötstiftes eine Riffelung, Rauhplanierung oder dergleichen aufweist.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Kontaktfuß der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß er möglichst kleine Abmessungen aufweist und eine besonders zuverlässige Verbindung mit der Leiterbahn gewährleistet.
• Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Gewährleistung einer zuverlässigen Verbindung bei der Übertragung von Wärme oder elektrischer Energie der Kontaktfuß in seinem Zentrum eine durchgehende Ausnehmung aufweist.
• Durch diese Gestaltung kann man nach dem Zusammenfügen der Platine mit dem Kontaktfuß und deren Erwärmung das Lot durch die Ausnehmung des Kontaktfußes zuführen. Das Lot gelangt anschließend durch die Kapillarkräfte zu den Rändern des Kontaktfußes und füllt die Ausnehmung zumindest teilweise aus. Hierdurch kann beim Löten beobachtet werden, ob die Kapillarkräfte ausreichen, um eine zuverlässige Verlötung zu gewährleisten. Wenn man das Lot von den Rändern des Kontaktfußes her zuführt, dient die Ausnehmung zur Ableitung von Gasblasen aus der Lötverbindung. Bei besonders großflächigen Verlötungen können mehrere Ausnehmungen in den Kontaktfuß eingearbeitet sein. Weiterhin muß das flüssige Lot durch den erfindungsgemäßen Kontaktfuß im Vergleich zu dem bekannten Kontaktfuß nur den halben Weg zurücklegen. Deshalb wird eine vollständige Benetzung des Kontaktfußes und der Leiterbahn dank der Erfindung zuverlässig gewährleistet. Da die Platine zum Abführen von Gasblasen keine Entgasungskanäle benötigt, erfordert die Lötverbindung mit dem erfindungsgemäßen Kontaktfuß einen besonders geringen Platzbedarf. Die Ausnehmung kann beispielsweise als Bohrung gestaltet sein.
• Bei einem rechteckigen oder ovalen Kontaktfuß wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders zuverlässige Benetzung des Kontaktfußes und der Leiterbahn gewährleistet, wenn die Ausnehmung schlitzartig gestaltet und in Richtung der längsten Erstreckung des Kontaktfußes angeordnet ist.
• Der erfindungsgemäße Kontaktfuß ist besonders kostengünstig herstellbar, wenn die Ausnehmung bis zu einem Rand des Kontaktfußes geführt ist. Eine solche Ausnehmung läßt sich ohne Stanz- oder Bohrwerkzeug einfach mit einem Schneidwerkzeug in den Kontaktfuß einarbeiten. Anschließend kann man die Ausnehmung bis zu einer vorgesehenen Breite spreizen.
• Vorteilhafterweise ist der Kontaktfuß mit einer Platine einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges verbunden.
• Solche Hochstromkontakte dienen zur Übertragung von bis zu 75 Ampere über eine Fläche von 10 mm² und werden mit 10 bis 40 Newton auf Zug belastet, so daß sie eine besonders zuverlässige Befestigung des Kontaktfußes an der Leiterbahn benötigen. Weiterhin werden solche Hochstromkontakte in der Großserienfertigung von Kraftfahrzeugen eingesetzt, so daß weitere Überprüfungen der Lötverbindung nicht erforderlich sind. Dies führt zu einer besonders kostengünstigen Gestaltung der Verlötung des Hochstromkontaktes an der Leiterbahn.
• Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Kontaktfußes ergibt sich für ein Kühlblech auf einem wärmeabgebenden Bauteil. Dabei ist der Kontaktfuß mit einem wärmeabgebenden Bauteil verbunden, wobei der Kontaktfuß und ein Kühlblech einteilig ausgebildet sind.
• Hierdurch wird die Wärme von dem Bauteil besonders zuverlässig abgeführt, ohne daß der Kontaktfuß besonders große Abmessungen benötigt. Daher kann das Lot auch durch eine sehr große Wärmeabgabe des Bauteils nicht aufgeschmolzen werden. Weiterhin wird die Wärmebelastung des Bauteils durch die kleinen Abmessungen des Kontaktfußes beim Verlöten besonders gering gehalten. Das Kühlblech ist dank der Erfindung zudem zuverlässig auf dem Bauteil befestigt.
• Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
• 1 einen mit dem erfindungsgemäßen Kontaktfuß mit einer Leiterbahn verlöteten Hochstromkontakt,
• 2 eine Schnittdarstellung durch den Kontaktfuß und eine Platine aus 1 entlang der Linie II-II,
• 3 ein mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktfußes auf einem wärmeabgebenden Bauteil montiertes Kühlblech.
• Die 1 zeigt eine in einem Gehäuse 1 angeordnete Lötverbindung 2 einer Hochstromleitung 3 einer Servolenkung für ein Kraftfahrzeug an einer auf einer Platine 4 angeordneten Leiterbahn 5. Die Hochstromleitung 3 hat einen bis zu einem Bügel 6 des Gehäuses 1 geführten Blechstreifen 7 und ein von dem Gehäuse 1 wegführendes Kabel 8. Der Bügel 6 dient hierbei zur Halterung einer Verschraubung des Kabels 8 mit dem Blechstreifen 7. Der Blechstreifen 7 hat einen erfindungsgemäßen, mit der Leiterbahn 5 der Platine 4 verlöteten Kontaktfuß 9. Der Kontaktfuß 9 ist rechteckig gestaltet und hat in seinem Zentrum eine schlitzartige Ausnehmung 10, die in Richtung der längsten Erstreckung des Kontaktfußes 9 angeordnet ist. Weiterhin zeigt 1, daß auf der Platine 4 weitere Leiterbahnen 11 zum Anschluß elektronischer Bauteile 12 angeordnet sind.
• Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Lötverbindung 2 aus 1 entlang der Linie II-II. Die Leiterbahn 5 der Platine 4 und der Kontaktfuß 9 sind an ihren einander gegenüberstehenden Bereichen vollständig mit Lot 13 benetzt und untereinander verbunden. Weiterhin befindet sich im unteren Bereich der Ausnehmung 10 ebenfalls Lot 13. Das Lot 13 wurde im flüssigen Zustand in die Ausnehmung 10 eingegeben und von Kapillarkräften zu den Rändern des Kontaktfußes 9 geleitet. Deshalb sind keine Gasblasen im Lot 13 vorhanden.
• Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Lötverbindung 14 eines Kühlbleches 15 auf einem wärmeabgebenden Bauteil 16. Das Bauteil 16 hat an seinem dem Kühlblech 15 abgewandten Bereich mehrere Kontaktfahnen 17 zur Leitung von Wärme oder elektrischer Energie. Das Kühlblech 15 ist einteilig mit einem erfindungsgemäßen, an dem Bauteil 16 anliegenden Kontaktfuß 18 gefertigt. Der Kontaktfuß 18 weist eine Ausnehmung 19 auf, die als sich von dem Zentrum bis zu einem der Ränder des Kontaktfußes 18 erstreckenden Schlitz gestaltet ist. Der Kontaktfuß 18 ist analog der in 2 dargestellten Ausführungsform mit dem Bauteil 16 verlötet.

Claims (5)

1. Kontaktfuß für eine flächige Lötverbindung zweier Bauteile, welcher in seinem Zentrum eine durchgehende Ausnehmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur vollständigen Benetzung des Kontaktfußes (9, 18) das flüssige Lot entweder durch die Ausnehmung (10, 19) oder von den Rändern des Kontaktfußes (9, 18) zuführbar ist, wodurch eine zuverlässige Verbindung bei der Übertragung von Wärme oder elektrische Energie gewährleistet ist.
2. Kontaktfuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10, 19) schlitzartig gestaltet und in Richtung der längsten Erstreckung des Kontaktfußes (9, 18) angeordnet ist.
3. Kontaktfuß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (19) bis zu einem Rand des Kontaktfußes (18) geführt ist.
4. Kontaktfuß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktfuß (9) mit der Platine (4) einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges kontaktiert ist.
5. Kontaktfuß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktfuß (18) mit einem wärmeabgebenden Bauteil (16) verbunden ist, wobei der Kontaktfuß (18) einteilig mit dem Kühlblech (15) gefertigt ist.