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Anordnung von elektrischen Bauelementen auf Leiter
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platten.
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Die Erfindung betrifft die Anordnung von diskreten, mit Anschlußdrähten
versehenen elektrischen Bauelementen auf Leiterplatten mit einer Lötseite und einer
Bauelementeseite.
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Es ist bekannt, Bauelemente so auf Leiterplatten anzuordnen, daß ihre
Funktionskörper, oder ggf. ein den Abstand des betreffenden Körpers von der Platte
vergrößerndesffl das Bauelement umfassendes Halteteil, alle von der gleichen Seite,
nämlich der Bauelementeseite, an der Leiterplatte anliegen, und daß die Anschlußdrähte
der Bauelemente die Leiterplatte in Rasterlochungen durchsetzen, die in entsprechende
Lötaugen dieser Leiterbahnen auf der anderen, der Lötseite der Leiterplatte münden,
wo die Enden der Anschlußdrähte mit den Leiterb#henan verlötet sind. Die Lötverbindung
dient dabei sowohl dem galvanischen Anschluß als auch der mechanischen Befestigung
del- Bauelemente auf der Leiterplatte.
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ES ist auch bekannt, zusätzliche, die galvanische Verbindung mechanisch
entlastende Halteelemente vorzusehen, die jeweils wenigstens ein Bauelement auf
der Leiterplatte übergreifen und mit Vorsprüngen kraft-oder Fornschlüssig in entsprechende
Durchbrüche der Leiterplatte eingreifen.
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Bei diesen bekannten Anordnungen von Bauelementen auf Leiterplatten
wird grundsätzlich davon ausgegangen, daß die Zuführung der Bauelemente bei der
Montage von der Bauelementeseite der Leiterplatte erfolgt. Auch ein ggf.
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erforderliches Ausbauen eines Bauelements aus einer Leiterplatte ist
nach dem Lösen der Lötverbindung nur von der Bauelementeseite aus möglich.
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Bei notwendigen Reparaturen an derartig beschaffenen Leiterplatten
in komplexen Geräten steht nun der benötigte Aufwand zum Freilegen der Leiterplatte
mitunter in krassem ItiBverhältnis zur eigentlichen Reparaturarbeit. Es genügt nicht,
Zugang zur Lötseite der Leiterplatte zu schaffen. Die Bauelementeseite der Leiterplatte
muß zum Auswechseln eines defekten Bauelements ebenfalls zugänglich gemacht werden.
Dazu sind häufig umfangreiche Demontagearbeiten am Gerät erforderlich.
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Insbesondere ist die Bauelementeseite der Leiterplatte häufig zum
mechanischen Schutz der Bauelementekörper im Gerät weitgehend überbaut, während
die Lötseite der Leiterplatte vielfach ohne besondere Schwierigkeit zugänglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Bauelementen
auf Leiterplatten anzugeben, bei der das Auswechseln einzelner Bauelemente, ohne
unmittelbaren Zugang zur Bauelementeseite der Leiterplatte, allein von der Lötseite
aus möglich ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist dadurch gelöst, daß
die Leiterplatte mit einem auf die Kontur des betreffenden Bauelements abgestimmten
Durchbruch versehen ist, über dem das Bauelement auf der Bauelementeseite der Leiterplatte
angeordnet ist und durch den die Anschlußdrähte des Bauelements auf die Lötseite
geführt und mit ihren Enden von der Lötseite aus mit den Leiterbahnen in Verbindung
gebracht sind. Die Enden der Anschlußdrähte können z.B. von der Lötseite aus in
vorgesehene Rasterlochungen der Leiterplatte eingeführt sein.
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Um sicherzustellen, daß das Bauelement nicht durch den auf seine Kontur
abgestimmten Durchbruch in der Leiterplatte z.B. beim Schwallöten unmittelbar mit
dem flüssigen Lötzinn in Berührung kommt oder durch Strahlungswärme Schaden nimmt,
kann der Durchbruch der Leiterplatte mit einem Paßkörper verschloßen sein, der seinerseits
mit Lochungen versehen ist,in denen die Anschlußdrähte des Bauelements einzeln geführt
sind.
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Bin solcher Paßkörper kann vor dem Einbau des Bauelements auf dessen
Anschlußdrähte aufgesteckt und am Bauelement zur Anlage gebracht werden. Das Einsetzen
von Bauelement und Paßkörper in die Leiterplatte kann nun gemeinsam sowohl von der
Bauelementeseite als auch von der Lötseite aus erfolgen.
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Als Paßkörper kann z.B. unmittelbar die beim Stanzen der Lochung aus
der Leiterplatte herausgetrennte Platte dienen. GGf. ist zur besseren Einsetzbarkeit
eine leichte Nachbearbeitung der Kontur des Paßkörpers erforderlich.
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Der Paßkörper kann auch mit wenigstens einem Bund versehen sein, der
z.B. an der Lötseite der Leiterplatte
angelegt ist. Die Möglichkeit
des Einbaus eines Bauelements mit einem solchen Paßkörper und sein Auswechseln ist
in diesem Fall auf die Seite der Leiterplatte beschränkt, von der der Bund des Paßkörpers
an der Leiterplatte anliegt. Durch den Bund ist die Lage des Paßkörpers im Durchbruch
genauer definierbar.
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3s ist auch möglich, den Paßkörper nach beiden Seiten der Leiterplatte
in seiner Lage im Durchbruch zu definieren, indem zwei Bünde vorgesehen sind, von
denen jeder an einer Seite der Leiterplatte angelegt ist. Wenigstenseiner der Bünde
kann z.B. elastisch sein und sich beim Einsetzen in die Leiterplatte vorübergehend
verformen lassen. Derartige Paßkörper können unabhängig von der Leiterplatte auch
aus anderem geeigneten Werkstoff hergestellt sein. Dabei kommt es im Hinblick auf
die Löttemperatur darauf an, daß ein ausreichend warmfester mJerkstoff gewählt wird.
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Besonders vorteilhaft für das Erstbestücken einer Leiterplatte von
ihrer Bauelementeseite aus ist eine Ausbildung, bei der für die Anschlußdrähte des
betreffenden Bauelements strahlenförmig vom auf die Kontur des Bauelements abgestimmten
Durchbruch ausgehende Schlitze vorgesehen sind, deren Enden in den Anschlußpunkten
der Leiterzüge bzw. in den entsprechenden Rasterlochungen münden. Das Bauelement
ist in diesem Fall, ohne die Anschlußdrähte erst nach dem Einsetzen in ihrer Anschlu3-lage
biegen zu müssen, z.B. in Verbindung mit einem Paßkörper mit zwei verformbaren Bünden
von beliebiger SeIte lötgerecht in die Leiterplatte einsetzbar und jederzeit auch
von der Lötseite aus demontierbar.
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Der Körper des betreffenden Bauelements kann auf der Bauelementeseite
der Leiterplatte bei der Erstmontage von einem Halteelement übergriffen sein, das
mit der
Leiterplatte lösbar vert#nden ist und das Bauelement beim
Löten in korrekter Einbaulage festhält. Nach dem Löten kann dieses Halteelement
entfernt werden.
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Bin auf die Kontur eines Bauelements abgestimmter Durchbruch in der
Leiterplatte kann auch größer ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Halteelement
als ein das Bauelement kraftschlüssig umfassender,von der Bauelementeseite der Leiterplatte
aus aufgesetzter, elastischer Hohlkörper ausgebildet sein, der zu seiner eigenen
Halterung mit einem sich an dem Bauelement vorbei gegen die Leiterplatte erstreckenden
Vorsprung selbst in den vergrößerten Durchbruch für das Bauelement eingreifen.
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Ein in den Durchbruch eingesetzter Paßkörper wie er weiter oben beschrieben
ist, schließt selbstverständlich eine Befestigung eines derartigen Halteelements
durch Eingriff in den Durchbruch aus.
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Auf diese Weise ist es möglich, für ein eInzelnes wie auch für mehrere
oder sämtliche Bauelemente auf einer Leiterplatte die Auswechselbarkeit von der
Lötseite aus vorzusehen. Im folgenden sei die Erfindung anhand von in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 Anordnung eines BauelomenLs über einem angepaßten
Leiterpl'attendurcworuch, in geschnittener Seiten ansicht, Fig. 2 Anordnung ähnlich
Fig. 1, jedoch mit einem mittels Paßkörpers verschlossenen Durchbruch, Fig. 3 Anordnung
ähnlich Fig. 2, mit besonderer Gestaltung des Paßkörpers, in teilweise geschnittener
SeItenansicht, Fig. 4 Anordnung nach Fig. 3 In einer Ansicht von unten,
Fig.
5 Anordnung ähnlich Fig. 3, in teilweiser geschnittener Seitenansicht, Fig. 6 Anordnung
nach Fig. 5, in einer Ansicht von unten und Fig. 7 Anordnung ähnlich Fig. 1 mit
einem das Bauend ment übergreifenden Haltekörper.
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Den dargestellten Ausführungsbeispielen ist als Bauelement 1 eine
Diode (LED) zugrundegelegt, deren Fuxustionskörper einseitig von einer ebenen Fläche
2 begrenzt ist und benachbart zu dieser Fläche einen Bund 3 aufweist. Aus der ebenen
Begrenzungsfläche dieses Bauelements treten die Anschlußdrähte 4 aus. In den Ausführungsbeispielen
sind jeweils zwei Anschlußdrähte dargestellt.
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Es ist jedoch auch denkbar, daß drei oder mehr Anschlußdrähte an einem
Bauelement vorhanden sind. Sie brauchen auch grundsätzlich nicht aus einer ebenen
Fläche des Bauelementekörpers auszutreten.
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Der Körper des dargestellten Bauelements ist nach allen Figuren über
einem Durchbruch 5 der Leiterplatte angeordnet, der der Grundrißkontur des Baueienents
angepaßt ist. Dabei ist der Bauelementekörper einschließlich seiner ebenen Begrenzzlgsfläche
auf der der Lötseite 5 gegenüberliegenden Bauelementeseite 7 der Leiterplatte 8
angeordnet.
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Die Anschlußdrähte 4 sind durch den Durchbruch 5 der Leiterplatte
hidurc auf die Lötseite efiuhrt und dort mit den Leiterbahnen 9 in eJerblndung gebracht.
Illit ihren Endbereichen sind sie entweder (z.3. bei Fig. 2) flach auf die betreffenden
Leiterbahnen aufgelegt oder (z.B. bei Fig. 1) in Rasterlochungen 10 der Leiterplatte
eingefädelt, die von Lötaugen 11 der Leiterbahnen umgeben sind, und dort verlötet.
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Nach Fig. 1 ist der Körper des Bauelements 1 ausschließlich durch
seine Anschlußdrähte 4 auch mechanisch auf der Leiterplatte 8 gehalten. Der Bauelementekörper
schwebt an den Anschlußdrähten frei über den Leiterplattendurchbruch 5. Es ist leicht
einzusehen, daß ein so angeordnetes Bauelement auch nach der Lötseite demontiert
werden kann. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist damit zunächst als gelöst
zu betrachten.
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Bei mechanisiertem Lötvorgang kann bei dieser Lösung jedoch die Strahlungswärme
des Lötbades ungehindert auf das Bauelement einwirken und Funktionsschäden hervorrufen.
Außerdem besteht bei dieser Anordnung die Möglichkeit der unbeabsichtigten, relativen
Lageveränderung des Bauelements, z.B. durch mechanische Schockeinwirkung auf das
die Leiterplatte enthaltene Gerät, wodurch Betriebsstörungen verursacht werden können.
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Der Durchbruch der Leiterplatte ist deshalb nach Fig. 2 mit einem
Paßkörper 12 verschlossen. Der Paßkörper ist seinerseits mit Lochungen 13 für den
Durchtritt der Anschlußdrähte versehen. Das Bauelement kann an diesem Paßkörper
praktisch wie an der Fläche der Leiterplatte anliegen. Der Paßkörper kann reibschlüssig
oder auch mit Spiel im Durchbruch der Leiterplatte sitzen. Nach Fig. 2 soll es sich
um den beim Ausstanzen des Durchbruchs freigewordenen Schnittkörper handeln. Einem
solchen Paßkörper kommt kaum eine Haltefunktion zu,wohl ist er jedoch geeignet,
das Bauelement gegen die Strahlungswärme beim Löten abzuschirmen.
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Die Anschlußdrähte des Bauelements sind auf der Lötseite scharfkantig
abgewickelt und verlaufen parallel zur Leiterplatte und zur Fläche des Paßkörpers.
Dadurch ist ihre Haltewirkung für den Paßkörper und das
Bauelement
gegenüber den im Bogen geführten Anschlußdrähten nach Fig.1 verbessert.
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Der Paßkörper 12 wird bei der Montage zuerst auf die Anschlußdrähte
4 des Bauelements aufgesteckt und an der ebenen Begrenzungsfläche des Bauelements
zur Anlage gebracht. Bauelement und Paßkörper können dann gemeinsam an der Leiterplatte
festgelegt werden. Dabei ist es möglich, diese Baueinheit sowohl von der Lötseite,
als auch von der Bauelementeseite aus in ihre Halteposition zu bringen. Auch die
Demontage der Baueinheit ist nach dem Lösen der Lötverbindung grundsätzlich von
beiden Seiten der Leiterplatte aus möglich.
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Der Paßkörper nach Fig. 3 und 4 ist als Kunststoffspritzteil gestaltet.
Er besitzt einen Bund 14, mit dem er von der Lötseite an die Leiterplatte angelegt
ist, und kann sich, wie auch der vorige, reibschlüssig im Durchbruch der Leiterplatte
halten. Der Bund des Paßkörpers ist für das Seitwärtsführen der Anschlußdrähte mit
Schlitzen 15 versehen. Die Anschlußdrähte sind im rechtwinkelig abgebogenen Zustand
durch diese Schlitze geführt und unmittelbar, flach an die Lötseite der Leiterplatte
angelegt oder auch im Bogen geführt und in Rasterlochungen 10 eingefädelt. Der Paßkörper
kann auch durch elastische,an seinem Umfang ausgebildete Halteelemente kraft-oder
formschlüssig im Durchbruch gehalten sein. Das zerstörungsfreie Ein- und Ausbauen
des Bauelements mit Paßkörper ist in diesem Fall ausschließlIch von der Lötseite
her möglich.
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Nach Fig. 5 und Fig. 6 ist der Paßkörper 12 mit zwei ver£ermbaren
Bünden 14 ausgestattet, von denen einer sich beim Einsetzen in die Leiterplatte
deformiert und anschließend wieder in seine Form gebracht wird oder selbsttätig
zurückkehrt. Ein solcher Paßkörper ist form-
schlüssig im Durchbruch
gehalten, aber bedarfsweise beliebig in der einen oder anderen Richtung, unter uberwindung
einer Deformierungskraft für einen der Bünde, demontierbar.
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Der Durchbruch der Leiterplatte ist in diesem Ausführungsbeispiel
um strahlenförmige angeordnete Schlitze 16 erweitert. Die Schlitze enden in Lötaugen
11 der Leiterbahnen, an denen das Bauelement angeschlossen ist. Eine solche Ausbildung
ermöglicht es, die Anschlußdrähte des Bauelements vor dem Einsetzen in die gewünschte
Anschlußform zu biegen, wonach das Bestücken der Leiterplatte ohne nachträgliches
Biegen oder Einfädeln der Drahtenden , unter Umständen sogar automatisch erfolgen
kann. Einsetzen und Demontieren kann nach Belieben ton der Bauelementeseite oder
der Lötseite aus erfolgen.
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Nach Fig. 7 ist ein Haltekörper 17 von der Bauelementeseite aus über
ein betreffendes Bauelement gesetzt. Der Haltekörper umgreift das Bauelement kraftschlüssig
und greift zur eigenen Halterung in die Leiterpiatte ein.
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Die Leiterplatte kann dazu mit wenigstens einem eigenen Durchbruch
versehen sein. Im Bild ist gezeigt, wie der dem Bauelement zugeordnete Durchbruch
5 der Leiterplatte etwas größer als die Kontur des Bauelements gestaltet ist und
wie der Haltekörper mit einem gegen die Leiterplatte vorspringenden Bereich am Bauelement
vorbei ebenfalls in diesen Durchbruch eingreift. Der Durchbruch für das Bauelement
braucht dazu nur um einen Bruchteil der Grundriß fläche des Bauelements größer zu
sein als diese. Eine solche Anordnung ist selbstverständlich nur dort möglich, wo
kein Paßkörper der vorstehend beschriebenen Art in den Durchbruch der Leiter-
platte
eingesetzt ist. Der Haltekörper kann unter Umständen nach dem Löten von der Leiterplatte
entfernt werden.
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7 Patentansprüche 7 Figuren
L e e r s e i t e