DE2348482C3 - AnschluBelement für plattenförmige Schaltungsträger - Google Patents

Description

Ausführung. . ,

Für Hybridschaltungsbausteine werden als Schaltungsträger Substratplatten verwendet, die beispielsweise aus entsprechend beschichteten Cilas- oder Keramikkörpern bestehen. Ihre Leitungszüge münden in

Kontaktierungsflächen, die an den Plattenkanten angeordnet sind. Da die Substratplatten häufig eine nur geringe Flächenausdehnung aufweisen, werden mehrere solcher Substrate auf einer Montageplatte angeordnet.

Als bekannte Verbindungselemente dienen aus Blech gestanzte Anschlüsse, die drei gabelförmige Zinken aufweisen. Die zwei äußeren Zinken sind mit Abstand parallel nebeneinander angeordnet. Der mittlere Zinken ist so abgebogen, daß er bei auf die

Plattenkante des Schaltungsträgers gestecktem Anschluß die Kante umgreift und seine Anlage auf der Kontaktierungsfläche erhält, während die anderen beiden Zinken auf der entgegengesetzten Plattenseite anliegen. Der mittlere Zinken ist S-förmig gebogen,

wodurch eine Klemmwirkung erzielt wird, die den Anschluß mechanisch an der Schaltungsplatte hält. Die Basis der Zinken verjüngt sich zu einer schmalen Anschlußfahne, die in gerader Verlängerung angeordnet sein kann, aber vorzugsweise rechtwinklig abi Di itlih Befestigung des An

ahmen (4) hin geneigt anged

7. Anschlußelement nach einem der Ansprüche 1 bis (S, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (14) der S-förmig gebogenen Federzungenteile zum freien Ende hin jeweils schräg nach innen gerichtet verlaufen.

8. Anschlußelement nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (11) an der Biegekante (6) ansetzend, i ii Vlä d Rhens (4) ange

schlußelementes an dem Schgg g durch Verlöten des gebogenen Zinkens mit der Kontaktierungsfläche, wodurch die mechanische und elektrische Verbindung beider Teile hergestellt wird. Es sind ferner bereits Anschlußelemente für plattenförmige Schaltungsträger vorgeschlagen worden, die aus kurzen geraden, über den Plattenrand hinausragenden Stiften bestehen und auf die aufgedruckten Kontaktierungsfiächen des Schaltungsträgers aufgelö id U di hnische Festigkeit der Befesti

in mittiger Verlängerung des Rahmens (4) ange- 55 lötet sind. Um die mechanische Festigkeit der Befestiordnet ist. gungsstellen der Anschlußleiter an den Kontaktie-

9. Anschlußelement nach einem der Ansprü- rungsflächen zu erhöhen, sind die Befestigungsstellen ehe 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der An- mit einer im wesentlichen diese bedeckenden, über schlußstift (11) von der Biegekante (6) ausgehend, die dem Anschlußleiter zugekehrten Kante des Schal-

" " " '" ' " ■'' "¹^ 60 tungsträgers vorgreifenden und der Kante unmittelbar

benachbarte Bereiche der Anschlußleiter vollständig umschließenden Schicht aus aushärtbarem Material Gießharz - überzogen (deutsche Offenlegungsschrift 2 316058).

Aus der französischen Patentschrift 1 467 190 sind weitere Formen von Anschlußelementen für plattenförmige Schaltungsträger bekannt. Ein Ausführungsbeispiel besteht aus einem U-förmigen Stanzbiegeteil

auf der federzungenfreien Seite des Rahmens (4) im rechten Winkel wegsteht.

K). Anschlußelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (11) zwischen den S-förmig gebogenen Teilen der Federzungen (8) in zu den 2'ungenenden entgegengesetzter Richtung angeordnet ist.

11. Verfahren zur Befestigung des Anschlußelementes am Schaltungsträger nach einem der

mit zwei unterschiedlich langen Schenkeln. In rückwärtmer Verlängerung des Stanzbiegeteils ist ferner •■in Anschlußstift angeordnet, der entweder aus einem nachtraglich befestigten runden Drahtabschnitt oder einem aus dem kürzeren und ebenen Schenkel freigeschnittenen und herausgebogenen Blcehlappen besteht· Der längere Schenkel ist etwa S-förmig gebogen, weicher bei auf einen Kantenabschnitt des Schaltungsträgers gestecktem Anschlußelement dessen Klemrnsitz bewirkt und so lange als vorläufige Befestigunti dient, bis der andere Schenkel durch Löten das Anschlußelement elektrisch und mechanisch fest mit der Kontaktierungsfläche des Schaltungsträgers verbindet.

Ein Verfahren zur Befestigung des runden Anschlußstiftes derartiger Anschlußelemf:nte ist aus der britischen Patentschrift 1 177517 bekannt. Die mechanische Verbindung zwischen Anschlußstift und dem beide Schenkel verbindenden Steg des U-förmigen Stanzbiegeteiles geschieht durch stumpfes Anschweißen. Der britischen Patentschrift 1 177 517 ist ferner entnehmbar, daß die während der Montage bestehende mechanische Verbindung jeweils eines Schenkels mehrerer Anschlußelemente mit einem Metallstreifen mittels Stromimpuls durch Wegschmelzen entfernbar ist.

Gemäß französischer Patentschrift 1589013 wird zur Halterung plattenförmiger Schaltungsträger ein Anschlußelement vorgeschlagen, welches aus Blech gestanzt zu einem Pfosten gefaltet oder gerollt ist. An der Unterseite ansetzende Biegelappen werden durch Schlitze einer Montageplatte gesteckt und durch Umlegen daran befestigt. Außerdem sind bei diesen Pfosten entweder an einer oder zwei sich gegenüberstehenden Seiten in parallelem Abstand zum Pfosten aufragende Haltelappen angeordnet. Die Halterung separater Schaltungsträger geschieht durch Einschieben zwischen jeweils einem nach außen umgebogenen und einwärts gerichteten Ende des Haltelappens sowie dem Ende einer Federzunge, welche aus dem Haltelappen nach außen durchgedrückt ist. Die federnd gegen die Leiterbahn des Schaltungsträgers drückende Zunge stellt auf diese Weise die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußelement und dem Schaltungsträger her.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2205 342 ist ein weiteres Anschlußelement für plattenförmige Schaltungsträger bekannt. Es besteht aus zwei etwa S-förmig gebogenen Schenkeln, die eine Plattenkante von außen so umgreifen, daß auf beiden flachen Seiten jeweils ein Schenkel federnd aufliegt. Einer dieser Schenkel wird durch Löten elektrisch mit der Kontaktierungsfläche des Schaltungsträgers verbunden und somit gleichzeitig auch mechanisch fixiert. Bei dieser Ausführungsform des Anschlußelements ist der die Schenkel verbindende Steg verbreitert. Es weist außer einer neben den Schenkeln versetzt angeordneten Anschlußfahne einen gegen die Außenseite des Schaltungsträgers gerichteten Biegelappen auf, welcher als Abstandhalter wirkt.

Ein weiteres, als Lötstützpunkt ausgebildetes Anschlußelement, welches zur Befestigung an plattenförmigen Schaltungsträgern dient, ist durch das deutsche Gebrauchsmuster I 776 443 bekannt. Es besteht aus einem plattenförmigen Stanzteil, das hochkant stehend auf dem Schaltungsträger befestigbar ist. Zu diesem Zweck sind an einer Schmalseite zwei jeweils eine Bohrung in der Schaltungsplatte durchsetzende Ansätze vorgesehen, von denen einer zur mechanischen Halterung des Anschlußelements verstemmt ist. Das Ende des anderen, langer und schmaler ausgeführten Ansatzes ist so umgebogen,

daß es auf der Leiterbahn zur Anlage kommt. Zur elektrischen Verbindung sind Ansatzende und Leiterbahn miteinander gelötet.

Schließlich ist auch bereits schon ein aus einem mehradrigen Bandkabelende bestehender Anschluß für plattenförmige Schaltungsträger vorgeschlagen worden. Bei diesem in der deutschen Offenlegungsschrifi 2025 112 beschriebenen Anschluß wird das Bandkabelende über seine gesamte Breite einseitig von der Isolation befreit und so umgefaltet, daß die noch mit der Isolation versehenen Seiten des von dem Schaltungsträger wegführenden Bandkabels sowie des umgefalteten Endes aufeinanderliegen.

Anschließend wird die Isolation des BandkabeK beispielsweise mittels Epoxidharz auf dem Schal-

tungsträger festgeklebt. Die von der Isolation befreiten Leiter nehmen danach eine mit Abstand parallele Lage zu den Leitern des Schaltungsträgers ein. Die elektrische Verbindung der Leiter des Bandkabels mit denen der Schaltungsplatte geschieht nun mittels Wellenlötung, wobei die zurückgefaltete, abisolierte Seite der Leiier des Bandkabels benetzt wird und sich auch die durch die Abstandslage der Bandkabelleiter gebildeten Hohlräume mit Lot füllen.

In manchen Anwendungsfällen dient der Schal-

tungsträger als Steckbauelement. Die Fahnen der Anschlüsse bilden dann Steckerstifte, welche in geeignete, auf der Montageplatte angeordnete Kontaktbuchsen einsetzbar sind. Da die Verwendung spezieller Kontaktbuchsen einerseits teuer ist, andererseits die Lötverbindung des Schaltungsträgers keine ausreichende Festigkeit der beim Stecken und Ziehen des Schaltungsträgers auftretenden mechanischen Beanspruchungen aufweist, werden häufiger die abgebogenen Anschlußfahnen in entsprechende Bohrungen der aus Hartpapier oder anderem Werkstoff bestehenden Montageplatte eingesetzt, welche selbst als gedruckte Leiterplatte ausgebildet ist. Die zuvor oder nachträglich auf eine passende Länge gekürzten Anschlüsse werden anschließend mittels geeigneter Verfahren, wie beispielsweise einer stehenden Zinnwelle, gelötet.

Hierbei ergeben sich aber Schwierigkeiten. Einerseits ist zur Herstellung einer guten Lötverbindung eine gewisse Lötzeit erforderlich, während derer das Lot die zu verbindenden Teile sauber umfließen kann, andererseits bewirkt der dabei auftretende Wärmestau in dem Anschlußelement, daß die Lötverbindung zwischen Anschlußelement und Schalungsträger wieder erweicht. Weil beim Aus- oder Einlötvorgang (bei

z. B. erforderlich werdendem Austausch), auch Zug- und Biegebeanspruchungen auf die wieder erweichende Lötstelle einwirken, ist häufig entweder ein Ablöten die Folge oder aber das Anschlußelement nimmt nach dem Erkalten beider Lötstellen eine ander-j als die zuvor bestimmte Lage ein, woraus sich die Gefahr der Bildung funktionsunsicherer kalter Lötstellen ergibt. Dicht nebeneinander angeordnete Anschlußelemente können sich dabei außerdem so gegeneinander verschieben, daß sie Kurzschlüsse verursachende Verbindungen aufweisen. Um die Schwierigkeiten zu beheben, ist bereits versucht worden, die Verbindung zwischen Schaltungsträger und Anschlußelement mit einem höhere Schmelztempe-

raturcn aufweisenden Lot herzustellen und tür die Verbindung zwischen Anschlußelcment und Montageplatte ein hei niederer Temperatur fließendes Lot zu verwenden, jedoeh lassen sich auch damit, insbesondere wenn der Schaltungsträger aus einem Glassubstrat besteht, noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielen.

Aus den geschilderten Gründen ist es Aulgabe der Erfindung, ein Ansehlußclcmcnt für plattenförmig Schalungsträger der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich auf einfache Weise so am Schaltungsträger befestigen laßt, daß mechanische Belastungen, wie Temperatur, Biegemomente und Zugkräfte bzw. deren Kombinationen von der Lötverbindung zwischen Anschlußelement und Schaltungsträgcr ferngehalten werden. Zur Aufgabe gehört weiterhin, ein Verfahren zur Befestigung des Anschlußelementes am Schaltungsträger anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der längere Schenkel des Stanzteiles aus einem mit Fensterausschnitten zur Aufnahme eines den Schenkel mit dem Schaltungsträger verbindenden Klebwerkstoffcs versehenen plattenförmigen Rahmen besteht und der kürzere Schenkel zwei durch einen Schlitz voneinander getrennte Federzungen zur elektrischen Verbindung mit dem Schaltungsträger aufweist. Mit diesem Anschlußelement sowie dessen durch die Unteransprüchc gekennzeichnete Weiterbildungen, einschließlich des angegebenen Verfahrens zum Befestigen am Schaltungsträgt::, werden verschiedene Vorteile erreicht.

Der mit dem Schaltungsträger verbindbare längere Schenkel des Stanzteiles nimmt alle auf das Anschlußelement einwirkenden mechanischen Beanspruchungen auf, so daß die Federzungen seines kürzeren Schenkels allein der elektrischen Verbindung zwischen Schaltungsträger und Anschlußclement vorbehalten bleiben. Außerdem wirkt der zur mechanischen Befestigung dienende lange Schenkel des Stanzteiles beim Löten sowohl der Federzungen als auch des Anschlußstiftes als Wärmeableiter, dessen Wärme ableitende Eigenschaft gegenüber einem massiven Schenkel zwar geringer ist, aber im Hinblick auf die bekannte gabelförmige Ausbildung des Anschlußclements durch die Querstege seiner in sich geschlossenen Rahmenstruktur einen vorteilhaften Kompromiß darstellt.

Die vor dem Löten durch Ausfüllen der Fensterausschnitte mit Klebwerkstoff erfolgende mechanische Verbindungsherstellung zwischen Anschlußelement und Schaltungsträger bewirkt nach dem Aushärten des Klebers, daß das Anschlußelement temperaturbeständig in unverrückbarer Lage fixiert ist. Diese Verbindung weist außerdem eine hohe Festigkeit gegenüber Zug- und Biegebeanspruchungen auf. Beim späteren Löten können außerdem keine Verschiebungen des Anschlußelementes mehr auftreten, wodurch die Bildung kalter Lötstellen vermieden wird und somit funktionssichere elektrische Verbindungen entstehen.

Dies wird ferner auch durch die Ausbildung des kurzen Schenkels begünstigt. Seine beiden mittels Schlitz voneinander getrennte Federzungen gleichen durch die S-förmige Biegung Dickentoleranzcn des Schaltungsträgers aus und bilden auf der Kontaktierungsfläche einen Doppelkontakt. Ihre schräg nach innen gerichteten Außenseiten bewirken schließlich, daß das Lot auf der Kontakticrunpsflächc die Fcderzungen auch von außen umfließt und sich an aller Kanten eine geschlossene Lotkehle ausbildet.

Ausführungsbeispiclc der Erfindung werden ar Hand der Zeichnung wie folgt näher beschrieben. Ir der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Anschlußelement mit in Verlängerung seines der mechanischen Befestigung dienender Schenkels angeordnetem Anschlußstift, in perspektivischer Ansicht,

ι» Fig. 2 ein Anschlußelement mit zwischen den der elektrischen Verbindung dienenden Federzungen ansetzendem Anschlußstift, in der Seitenansicht,

Fig. 3 das Anschlußelement gemäß Fig. 1 in der Draufsicht.

lig-4 das Anschlußelement der Fig. I an einem Schalungsträger befestigt, teilweise ausgeschnitten dargestellt, in perspektivischer Ansicht.

In den Fig. 1 bis 4 ist das Anschlußelement mit I bezeichnet. Das Anschlußelement 1 besteht aus einem einstückig hergestellten Stanzteil von im wesentlichen rechteckiger Konfiguration, welches U-förmig abgebogen, einen längeren und einen kürzeren Schenkel 2, 3 auiweist. Der längere Schenkel 2 des Anschlußelements 1 bildet einen plattenförmigen Rahmen 4, in dem vorzugsweise zwei Fensterausschnitte 5 angeordnet sind. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Fensterausschnitte 5 rechteckig ausgebildet und mit ihren Längskanten in mit Abstand paralleler Lage zur Biegekante 6 des Stanzteiles angeordnet.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, ist der kurze Schenkel 3 des Anschlußelcments 1 durch einen bis zur Biegekante 6 des Rahmens 4 sich erstreckenden Schlitz 7 in zwei Federzungen 8 bildende Hälften unterteilt. Der die Basis der Federzungen 8 darstellende Steg 9 zwischen den beiden U-Schcnkeln 2, 3 ist im rechten Winkel zur Rahmenebene angeordnet, während der den kurzen Schenkel 3 darstellende Bereich der Federzungen 8 S-förmig gebogen zum Rahmen hin geneigt angeordnet ist. Rahmen 4, Steg 9 und Federzungen 8 bilden eine Aufnahme 10, welche unter anderem die Stecktiefe des Anschlußelements 1 begrenzt (Fig. 2).

Bei dem in den Fig. 1,2 und 4 dargestellten An-

Schlußelement 1 ist dessen Anschlußstift 11 mittig in gerader Verlängerung des Rahmens 4 angeordnet.

Der Anschlußstift 11 kann aber auch so abgebogen

sein, daß er in Verlängerung des Steges 9 auf der fe-

derzungenfreien Seite des Rahmens 4 im rechten

so Winkel zur Rahmenebene wegsteht.

Das in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Anschlußelements 1 weist einen ungeschlitzten Steg 9 auf. Der Schlitz 7 trennt nur die S-förmig gebogenen Teile der Federzungen 8 voneinander. Der Anschlußstift 11 ist hier derart zwischen den Federzungen 8 angeordnet, daß er eine von dem kurzen Schenkel 3 des Stanzteiles wegweisende Lage einnimmt. Eine im rechten Winkel zu den S-förmigen Biegungen der Federzungen 8 vornehmbare Lagean-Ordnung des Anschlußstiftes 11 ist jedoeh ebenfalls möglich.

In der Fig. 4 ist das gemäß Fig. 1 ausgeführte Anschlußelement 1 an einem Schaltungsträger 12 befestigt dargestellt. Der Schaltungsträger 12 kann entwe-6_S der aus einer Substratplatte bestehen, wie sie beispielsweise als Basiselement für den Aufbau von Hybridschalrungsbausteinen verwendet wird, oder aber eine kupferkaschierte Leiterplatte sein, die bei-

spielsweise mit eingelöteten konventionellen Bauelementen bestückt, als steckbarer Einschub dient.

Soll das Anschlußelement 1 an dem aus einer Substratplatte bestehenden Schaltungsträger 12 befestigt werden, so geschieht dies zunächst durch Aufstecken derart, daß die Federzungen X eine Lage auf der Kontaktierungsfläche des Sehaltunjzsträgers erhallen, wobei die l'lattenkante umgriffen wird und das Anschlußelement 1 sich im Randbereich klemmend festhält. Auf diese Weise ist die Lage des Anschlußelements 1 mechanisch fixiert. Nun werden die Fe 11-sterausschnitte 5 mit einem Klebwerkstoff 13 gefüllt, welcher eine innige Verbindung zwischen Rahmen 4 und Schaltungsträger 12 herstellt und der in ausgehärtetem Zustand eine hohe Festigkeit aufweist. An- i.s schließend erfolgt das Verlöten der Federzungenenden mit der Kontaktierungslläche, was beispielsweise durch eine Lötvorrichtung mit stehender Zinnwclle vornehmbar ist.

Uni einerseits die Kur/.schlußgefahr bei dicht nc- 2η beneinander angeordneten Anschlußelementen 1 zu vermeiden, andererseits aber eine Möglichkeit zu schaffen, daß sich auch an den Außenseiten 14 der Federzungen 8 eine Lotkehle ausbilden kann, sind diese Außenseiten 14 im S-förmig gebogenen Teil zum Federzungenende hin schräg verlaufend augeordnet, wie dies insbesondere in der Fig. 3 dargestellt ist.

Besteht der Schalungsträger 12 aus einer gewöhnlichen Leiterplatte, so kann das bereits beschriebene Befestigungsverfahren ebenfalls angewendet werden Weist die Leiterplatte doppelseitig kaschierte Kontaktierungsf lachen auf, ist in Abhängigkeit von dei Anschlußstiftanordnung auch eine doppelseitige Lot befestigung des Anschlußelcmentes 1 an dem Schalungsträger 12 möglich.

Be/.ugszeichenliste

1 Anschlußelemcnt

2 Schenkel

3 Sehenkel

4 Rahmen

5 Fenstcrausschnitt

6 Biegekante

7 Schlitz

8 Federzunge

9 Steg

10 Aufnahme

11 Anschlußstift

12 Schalungsträger

13 Klebwerkstoff

14 Außenseite

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem auf den Schaltungsträger (12) gesteckten Stanzteil zuerst dessen als Rahmen (4) ausgebildeter Schenkel (2) durch einen in die Fensterausschnitte (5) eingegebenen, flüssigen und aushärtbaren Klebwerkstoff (13) mechanisch befestigt wird und danach die elektrische Verbindung zwischen den Enden der Federzungen (8) und der Kontaktierungsfläche des Schaltungsträgers (12) in an sich bekannter Weise mitteis Löten erfolgt. Patentansprüche:

1. Anschlußelement für plattenförmige Schaltungsträger, bestehend aus einem eine der Plattenkanten umgreifenden, im wesentlichen U-förmig gebogenen Stanzteil unterschiedlicher Schcnkellänge, von denen ein Schenkel durch Löten mit der Kontaktierungsfläche des Schaltungsträgers verbindbar ist, und einem in rückseitiger Verlängerung des Stanzteiles sich erstreckenden Anschlußstift, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Schenkel (2) des Sianzteiles au;, einem mit Fensterausschnitten (5) zur Aufnahme eines den Schenkel (2) mit dem Schaltungsträger (12) verbindenden Rieb werkstoff es (13) versehenen plattenförmigen Rahmen (4) besteht und der kürzere Schenkel (3) zwei durch einen Schlitz (7) voneinander getrennte Federzungen (8) zur elektrischen Verbindung mit dem Schaltungsträger (12) aufweist.

2. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Rahmen

(4) des Schenkels (2) mit zwei Fensterausschnitten

(5) versehen ist.

3. Anschlußelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensteraussch'nitte (5) eine rechteckige Form aufweisen und mit ihren Langskanten in mit Abstand paralleler Lage zur Biegekante (6) des Stanzteiles angeordnet sind.

4. Anschlußelement nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (7) sich in dem Stanzteil vom freien Ende des kurzen Schenkels (3) bis zum beide Schenkel (2, 3) verbindenden Steg (9) erstreckt.

5. Anschlußelement nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (7) sich vom freien Ende des kurzen Schenkels (3) bis zur den langen Schenkel (2) des Stanzteiles begrenzenden Biegekante (6) fortsetzt.

(S. Anschlußelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den

kurzen Schenkel (3) des Stanzteiles darstellende w. -_ , ... _w

Teil der Federzungen (8) S-förmig gebogen zum 45 gebogen ist. Die eigentliche Befestigung des AnRahmen (4) hin geneigt angeordnet ist. Schlußelementes an dem Schaltungsträger geschieht

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansehlußelement für plattenförmige Schaltungsträger der im Oberbegriff des Hauptanspruches näher bezeichneten