DE202022002456U1 - Solder connection - Google Patents

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Abstract

SMD-Bauteil (100) zur Anbringung an eine Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lötverbindungsstelle (16) zur Leiterplatte durch die Ausbildung einer abgeflachten Pin-Fläche ausgebildet ist.

Figure DE202022002456U1_0000
SMD component (100) for attachment to a circuit board, characterized in that a solder connection point (16) to the circuit board is formed by forming a flattened pin surface.
Figure DE202022002456U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Lötverbindung bei der Leiterplattenbestückung.The invention relates to a solder connection in circuit board assembly.

Stand der TechnikState of the art

Üblicherweise können Bauelemente mit einer Durchsteckmontage in THT-Technik (through hole technology) mit Drahtanschlüssen mit der Leiterplatte verbunden werden. Sie werden durch Bestückungslöcher geführt und auf der Rückseite der Leiterplatte verlötet, es erfolgt eine sogenannte Durchkontaktierung.Typically, components can be connected to the circuit board using a through-hole assembly using THT technology (through hole technology) with wire connections. They are guided through assembly holes and soldered to the back of the circuit board, a so-called through-plating occurs.

Bekannt sind auch Lötverbindungen von SMD-Bauelementen (Surface-mounted device oder oberflächenmontiertes Bauelement). SMD-Bauelemente weisen lötfähige Anschlussflächen oder -beinchen auf, mit denen sie auf eine Leiterplatte gelötet werden. Die SMD-Bauelemente werden durch die Oberflächenmontage SMT (surface mounting technology) mit der Leiterplatte verbunden.Soldered connections of SMD components (surface-mounted device) are also known. SMD components have solderable connection surfaces or legs with which they are soldered to a circuit board. The SMD components are connected to the circuit board using surface mounting technology (SMT).

SMD-Bauteile werden nach der Herstellung in Gurten, Stangenmagazinen oder auf Blister-Trays transportiert und mit Automaten auf Leiterplatten bestückt. Die Anschlussflächen für die SMD-Bauteile auf den Platinen werden vor dem Bestücken mittels Schablonendruck, also einer lasergeschnittenen Lötpastenmaske oder mittels einem maschinellen Auftragen mit Lötpaste bedeckt. Anschließend werden die Bauteile aufgesetzt. Die Bauteile werden von Hand oder maschinell bestückt. Nach dem Bestücken werden die SMD-Bauteile mit Wärme gelötet. Das Löten kann in einer Dampfphase oder auch in einem Reflowofen erfolgen. Für die Oberseite einer Platine hat sich dafür das Reflow-Verfahren durchgesetzt. Anschließend erfolgt eine Nutzentrennung und bei Bedarf eine Schutzlackierung. Für das Lötprofil sind hohe Temperaturen von ca. 244°C und mehr notwendig.After production, SMD components are transported in belts, bar magazines or on blister trays and assembled on circuit boards using machines. Before assembly, the connection surfaces for the SMD components on the boards are covered with solder paste using stencil printing, i.e. a laser-cut solder paste mask, or by machine application. The components are then put on. The components are assembled by hand or by machine. After assembly, the SMD components are soldered with heat. Soldering can be done in a vapor phase or in a reflow oven. The reflow process has become established for the top side of a circuit board. This is followed by separation of the panels and, if necessary, a protective coating. High temperatures of approx. 244°C and more are necessary for the soldering profile.

Die DE 10 2017 119 061 A1 offenbart ein „Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit einem daran angeordneten SMD-Bauteil sowie ein elektrisches Anschlussorgan“. Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte offenbart, bei dem im ersten Schritt ein Leiterplattennutzen mit einer Leiterplatte bereitgestellt wird, wobei die Leiterplatte durch wenigstens einen in einer sie abgrenzenden Trennfuge gebildeten Steg an dem Leiterplattennutzen gehalten ist. Dabei wird in einem zweiten Schritt ein SMD-Bauteil, insbesondere ein elektrischer Steckverbinder, an der Leiterplatte angeordnet, das sich an einem benachbarten Bereich am Leiterplattennutzens abstützt, um in einem dritten Schritt das SMD-Bauteil stoffschlüssig mit der Leiterplatte verbinden zu können. Dabei ist vor dem dritten Schritt ein Zwischenschritt vorgesehen, bei dem ein Stützkörper an den SMD-Bauteil angeordnet wird, über den sich der Steckverbinder an dem zur Leiterplatte benachbarten Bereich am Leiterplattennutzen abstützt.The DE 10 2017 119 061 A1 discloses a “method for producing a circuit board with an SMD component arranged thereon and an electrical connection element”. A method for producing a circuit board is disclosed, in which, in the first step, a circuit board panel is provided with a circuit board, the circuit board being held on the circuit board panel by at least one web formed in a separating joint that delimits it. In a second step, an SMD component, in particular an electrical connector, is arranged on the circuit board, which is supported on an adjacent area on the circuit board panel, in order to be able to connect the SMD component to the circuit board in a materially bonded manner in a third step. Before the third step, an intermediate step is provided in which a support body is arranged on the SMD component, via which the connector is supported on the printed circuit board panel in the area adjacent to the printed circuit board.

Nachteilig an den bekannten Lötverbindungen ist, dass bei dem genannten SMT-Verfahren in der Regel keine mechanischen zusätzlichen Sicherungsmöglichkeiten vorgesehen sind und durch die bekannten Methoden keine höchste Festigkeit der Verbindung von SMD-Bauteil zur Leiterplatte vorhanden ist. Für unterschiedliche Bauteile sind unterschiedliche Befestigungsverfahren, also beispielsweise Reflow-Weichlotverfahren oder Lötverfahren der Dampfphase notwendig.The disadvantage of the known solder connections is that in the SMT method mentioned, no additional mechanical securing options are generally provided and the known methods do not provide the highest strength of the connection between the SMD component and the circuit board. Different fastening processes are necessary for different components, for example reflow soft soldering processes or vapor phase soldering processes.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lötverbindung zur Verfügung zu stellen, die auf einfache Weise die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und eine Sicherungsmöglichkeit zur Verfügung stellt.The object of the invention is therefore to provide a soldered connection that easily avoids the disadvantages of the prior art and provides a security option.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs offenbart. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschließenden weiteren Ansprüche.The invention is disclosed by the features of the main claim. Embodiments and further developments are the subject of the further claims following the main claim.

Es wird ein nicht SMD-fähiges TMT-Bauteil mit einer Lötverbindungsstelle offenbart, so dass das Bauteil als SMD-Bauteil, insbesondere als SMD-Sicherungshalter ausgebildet ist. Dies kann insbesondere auch ein SMD-Relais-Halter sein.A non-SMD-capable TMT component with a solder connection point is disclosed, so that the component is designed as an SMD component, in particular as an SMD fuse holder. This can in particular also be an SMD relay holder.

Zu diesem Zweck wird ein nicht SMD-fähiges Bauteil modifiziert, dessen Form verändert und abweichend vom Stand der Technik (ausgebildet als THT-Lötteil oder Einpressteil) umkonstruiert. Dies erfolgt durch ein Abschneiden der „Beinchen“ bzw. Pins der bekannten TMT-Bauteile zu einer Lötverbindungsstelle. Dadurch wird eine größere Auflagefläche zum Aufsetzen auf die Leiterplatte, mit der das SMD-Bauteil verbunden werden soll, erzeugt. Auf eine Fläche der Leiterplatte wird eine Lötpaste aufgetragen. Das SMD-Bauteil mit den abgeschnittenen Beinchen als Lötverbindungsstelle wird insbesondere maschinell aufgesetzt. Das SMD-Bauteil kann z.B. als Steckverbinder ausgebildet sein. Der Sockel dieses Steckverbinders erzeugt durch die besser kontaktierende vergrößerte Auflagefläche zur Leiterplatten-Oberfläche eine deutlich bessere Haftung aneinander und bildet damit beispielsweise einen Sicherungshalter.For this purpose, a non-SMD-capable component is modified, its shape is changed and redesigned in a way that deviates from the state of the art (designed as a THT soldered part or press-fit part). This is done by cutting off the “legs” or pins of the known TMT components to form a solder connection point. This creates a larger contact surface for placing on the circuit board to which the SMD component is to be connected. A soldering paste is applied to one surface of the circuit board. The SMD component with the cut-off legs as a solder connection point is placed in particular by machine. The SMD component can be designed, for example, as a plug connector. The base of this connector creates significantly better adhesion to one another due to the enlarged contact surface that makes better contact with the PCB surface and thus forms a fuse holder, for example.

Die Pins bekannter Kontakte werden bislang in üblichen Verfahren nach dem Stand der Technik in ein Loch in der Leiterplatte mit Lötzinn durch TMT-Löten verlötet oder eingepresst. Dies erfolgt entweder mit einem Pin, der kleiner ist als das Loch beim TMT-Lötverfahren oder einem Pin, der größer ist als das Loch, in das er eingepresst wird. Dadurch entsteht eine Spannung.The pins of known contacts have so far been soldered or pressed into a hole in the circuit board with solder by TMT soldering in conventional methods according to the state of the art. This is done either the one with a pin smaller than the hole in TMT soldering process or a pin larger than the hole it is pressed into. This creates tension.

Erfindungsgemäß wird hingegen ein aus dem Stand der Technik bekannter Einpressstecker oder ein THT-Lötteil verwendet, bei dem die genannten Beinchen bzw. Pins umkonstruiert bzw. so modifiziert, wobei dieser Kontakt zur Leiterplatte neu hergestellt wird, und dadurch das SMD-Bauteil, das als Relais-Sockel ausgebildet sein kann, direkt mit den Lötverbindungsstellen auf die Leiterplatte aufgesetzt werden. Anschließend wird gelötet. Dies kann vollautomatisch erfolgen und ist im Produktionsverfahren deutlich schneller als die bekannte Vorgehensweise mit der Einpresstechnik zur Kontaktierung.According to the invention, however, a press-fit connector known from the prior art or a THT soldered part is used, in which the legs or pins mentioned are redesigned or modified, this contact being re-established with the circuit board, and thereby the SMD component, which is used as Relay base can be designed, placed directly on the circuit board with the solder connection points. Then soldering takes place. This can be done fully automatically and is significantly faster in the production process than the known procedure using press-in technology for contacting.

Die erfindungsgemäße Lötverbindung über die Lötverbindungsstellen mit dem erfindungsgemäßen SMD-Bauteil hat dabei den Vorteil, dass die Landeflächen der gekürzten Beinchen bzw. Pins einen Sicherungssockel- bzw. -halter bilden. Als Beispiel bilden vier Kontakte vier Landeflächen, die auf die Lötpaste der Leiterplatte aufgebracht werden. Die Dicke kann unterschiedlich sein.The solder connection according to the invention via the solder connection points with the SMD component according to the invention has the advantage that the landing surfaces of the shortened legs or pins form a fuse base or holder. As an example, four contacts form four landing pads that are applied to the PCB solder paste. The thickness can be different.

Es können auch Mini, ATO oder Maxi-Sicherungshalter ausgebildet sein. Die SMD-Bauteile können unterschiedlich groß und hoch ausgebildet sein. Das Anbringungsverfahren wird dadurch erweitert, indem ein Relais-Halter bzw. Relais-Sockel ausgebildet wird. Zur Ausbildung der SMD-Bauteile kann ein Kunststoff, insbesondere Polyamid, zum Einsatz kommen.Mini, ATO or Maxi fuse holders can also be designed. The SMD components can be of different sizes and heights. The attachment method is expanded by forming a relay holder or relay socket. A plastic, in particular polyamide, can be used to form the SMD components.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous refinements of the invention can be found in the following description of the figures, the drawings and the claims.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 zeigt ein SMD-Bauteil in isometrischer Ansicht schräg von oben,
  • 2 stellt das SMD-Bauteil in isometrischer Ansicht dar, das um 180°gedreht dargestellt ist, so dass Verbindungsflächen in dieser Ansicht nach oben zeigen,
  • 3 stellt eine obere Lage einer Auflage dar,
  • 4 zeigt die entsprechende untere Lage einer Kupferfläche,
  • 5 stellt die obere Lage einer weiteren Auflage dar und
  • 6 zeigt die entsprechende untere Lage nach 5,
wobei die 3 und 5 in einer Draufsicht und die 4 und 6 in einer Untersicht dargestellt sind.An exemplary embodiment of the solution according to the invention is explained in more detail below using the attached schematic drawings. It shows:
  • 1 shows an SMD component in an isometric view diagonally from above,
  • 2 represents the SMD component in an isometric view, which is shown rotated by 180° so that connecting surfaces point upwards in this view,
  • 3 represents an upper layer of an edition,
  • 4 shows the corresponding lower layer of a copper surface,
  • 5 represents the top layer of another edition and
  • 6 shows the corresponding lower layer 5 ,
where the 3 and 5 in a top view and the 4 and 6 are shown in a bottom view.

1 stellt ein modifiziertes SMD-Bauteil 100 dar, dessen Form verändert und abweichend vom Stand der Technik umkonstruiert wird. Das SMD-Bauteil 100 weist eine Oberfläche 10 sowie Einstecköffnungen 12 für elektrische Anschlüsse sowie ein Gehäuse 14 auf. 1 represents a modified SMD component 100, the shape of which is changed and redesigned differently from the prior art. The SMD component 100 has a surface 10 as well as insertion openings 12 for electrical connections and a housing 14.

2 zeigt die Modifikation des SMD-Bauteils, die durch ein Umkonstruieren der „Beinchen“ bzw. Pins von für eine andere Technik bekannten SMD-Bauteilen (sonst in der Einpresstechnik verwendet), erzeugt wird. Dadurch wird eine größere Auflagefläche zum Aufsetzen auf die Leiterplatte, mit der das SMD-Bauteil verbunden werden soll, also die erfindungsgemäße Lötverbindungsstelle 16, erzeugt. Auf eine Fläche der Leiterplatte wird eine Lötpaste aufgetragen. Das SMD-Bauteil 100 mit den abgeschnittenen Beinchen als Lötverbindungsstellen 16 wird insbesondere maschinell aufgesetzt. Das SMD-Bauteil 100 kann z.B. als Steckverbinder ausgebildet sein. Der Sockel dieses Steckverbinders erzeugt durch die besser kontaktierende vergrößerte Auflagefläche zur Leiterplatten-Oberfläche eine deutlich bessere Haftung aneinander und bildet damit einen Sicherungshalter. 2 shows the modification of the SMD component, which is created by redesigning the “legs” or pins of SMD components known for a different technology (otherwise used in press-fit technology). This creates a larger contact surface for placing on the circuit board to which the SMD component is to be connected, i.e. the solder connection point 16 according to the invention. A soldering paste is applied to one surface of the circuit board. The SMD component 100 with the cut-off legs as solder connection points 16 is placed in particular by machine. The SMD component 100 can be designed, for example, as a plug connector. The base of this connector creates significantly better adhesion to one another due to the enlarged contact surface that makes better contact with the PCB surface and thus forms a fuse holder.

3 zeigt eine obere Lage 20 einer Auflage 22 des SMD-Bauteils 100. Die Bezeichnung „obere“ bezieht sich auf die Ausrichtung gegenüber der Leiterplatte, auf die das SMD-Bauteil 100 aufgelegt wird. Die Lötverbindungsstelle 16 ist dasjenige Bauteil, bei dem die Pins zur Verbindung mit der Leiterplatte abgeschnitten wurden oder bereits in der neuen Geometrie hergestellt wurden. Es ist eine Bauteilkontur 24 dargestellt. Des Weiteren ist eine Kupferfläche 26 unter einem Lötstopplack dargestellt. Es sind in diesem Ausführungsbeispiel vier Stabilisierungspads 28 angeordnet. 3 shows an upper layer 20 of a support 22 of the SMD component 100. The term “upper” refers to the orientation relative to the circuit board on which the SMD component 100 is placed. The solder connection point 16 is the component in which the pins have been cut off to connect to the circuit board or have already been manufactured in the new geometry. A component contour 24 is shown. Furthermore, a copper surface 26 is shown under a solder mask. In this exemplary embodiment, four stabilization pads 28 are arranged.

4 zeigt eine untere Lage 30 einer Kupferfläche 26' unter einem Lötstopplack. 4 shows a lower layer 30 of a copper surface 26 'under a solder mask.

5 stellt die Ausgestaltung einer weiteren Auflage 22' mit den Lötverbindungsstellen 16, der Bauteilkontur 24, und der Kupferfläche 26 unter dem Lötstopplack dar. 5 represents the design of a further support 22 'with the solder connection points 16, the component contour 24, and the copper surface 26 under the solder mask.

6 zeigt die korrespondierende untere Lage 30' zur Auflage 22' aus 5 mit der entsprechenden Kupferfläche 26' unter dem Lötstopplack. 6 shows the corresponding lower layer 30' to the support 22' 5 with the corresponding copper surface 26 'under the solder mask.

Erfindungsgemäß wird somit ein aus dem Stand der Technik bekannter Einpressstecker verwendet, bei dem die genannten Beinchen bzw. Pins abgeschnitten oder neu konfiguriert werden und das SMD-Bauteil 100, das als Relais-Sockel ausgebildet sein kann, direkt auf die Leiterplatte aufgesetzt wird. Anschließend wird gelötet. Dies kann vollautomatisch erfolgen und ist im Produktionsverfahren deutlich schneller als die bekannte Vorgehensweise mit der Einpresstechnik zur Kontaktierung. Eine Lötung kann insbesondere im Dampfphasen-Lötverfahren erfolgen. Dabei kann beispielsweise ein Pastenvolumen der Lötpaste von ca. 150% verwendet werden.According to the invention, a press-fit connector known from the prior art is used, in which the legs or pins mentioned be cut off or reconfigured and the SMD component 100, which can be designed as a relay base, is placed directly on the circuit board. Then soldering takes place. This can be done fully automatically and is significantly faster in the production process than the known procedure using press-in technology for contacting. Soldering can be carried out in particular using the vapor phase soldering process. For example, a paste volume of the soldering paste of approximately 150% can be used.

Die erfindungsgemäße Lötverbindung mit dem erfindungsgemäßen SMD-Bauteil 100 hat dabei den Vorteil, dass die Landeflächen der gekürzten Beinchen bzw. Pins mit der Lötverbindungsstelle 16 einen Sicherungssockel- bzw. -halter bilden. Als Beispiel bilden vier Kontakte vier Lötverbindungsstellen 16, die auf die Lötpaste der Leiterplatte aufgebracht werden. Die Dicke kann unterschiedlich sein. Es ist eine Unterseite 18 in Richtung auf die Leiterplatte ausgebildet. Eine empfohlene Kupferdickenstärke liegt beispielsweise bei 35µ. Die Lötverbindungsstellen 16 sind optimiert auf einer obersten Lage sowie einer untersten Lage des SMD-Bauteils zur besseren Wärmeverteilung angeordnet. Eine Leiterplattendicke kann bei 1,6 mm liegen.The solder connection according to the invention with the SMD component 100 according to the invention has the advantage that the landing surfaces of the shortened legs or pins form a fuse base or holder with the solder connection point 16. As an example, four contacts form four solder connection points 16, which are applied to the solder paste of the circuit board. The thickness can be different. A bottom 18 is formed in the direction of the circuit board. For example, a recommended copper thickness is 35µ. The solder connection points 16 are arranged in an optimized manner on a top layer and a bottom layer of the SMD component for better heat distribution. A circuit board thickness can be 1.6 mm.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features presented in the description, the following claims and the drawings can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
Oberflächesurface
1212
EinstecköffnungInsert opening
1414
GehäuseHousing
1616
LötverbindungsstelleSolder joint
1818
Unterseitebottom
2020
obere Lageupper layer
2222
Auflageedition
22'22'
Auflageedition
2424
BauteilkonturComponent contour
2626
Kupferflächecopper surface
26'26'
Kupferflächecopper surface
2828
StabilisierungspadStabilization pad
3030
untere Lagelower layer
30'30'
untere Lage lower layer
100100
SMD-BauteilSMD component

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017119061 A1 [0005]DE 102017119061 A1 [0005]

Claims (7)

SMD-Bauteil (100) zur Anbringung an eine Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lötverbindungsstelle (16) zur Leiterplatte durch die Ausbildung einer abgeflachten Pin-Fläche ausgebildet ist.SMD component (100) for attachment to a circuit board, characterized in that a solder connection point (16) to the circuit board is formed by forming a flattened pin surface. SMD-Bauteil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindungsstellen (16) als Pin-Flächen durch Umkonstruieren von Pins einer Einpresstechnik hergestellt sind.SMD component (100). Claim 1 , characterized in that the solder connection points (16) are produced as pin surfaces by reconstructing pins using a press-in technique. SMD-Bauteil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindungsstellen (16) bei einem Stanzprozess eine abgeflachte Pin-Fläche aufweisen.SMD component (100). Claim 1 , characterized in that the solder connection points (16) have a flattened pin surface during a stamping process. SMD-Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindungstellen (16) auf die Leiterplatte, die mit einer Lötpaste versehen ist, maschinell aufsetzbar sind.SMD component (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the solder connection points (16) can be placed mechanically on the circuit board, which is provided with a solder paste. SMD-Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das SMD-Bauteil (100) als Sicherungssockel oder Relais-Sockel ausgebildet ist.SMD component (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the SMD component (100) is designed as a fuse base or relay base. SMD-Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das SMD-Bauteil (100) aus einem Kunststoff, der bei Hochtemperatur verarbeitbar ist, ausgebildet ist.SMD component (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the SMD component (100) is made of a plastic that can be processed at high temperatures. SMD-Bauteil (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das SMD-Bauteil (100) aus einem Polyamidkunststoff ausgebildet ist.SMD component (100). Claim 6 , characterized in that the SMD component (100) is made of a polyamide plastic.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017119061A1 (en) 2017-08-21 2019-02-21 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Method for producing a printed circuit board with an SMD component arranged thereon and an electrical connection element

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