DE3603250A1 - Steckverbinder, isolierkoerper dafuer und verfahren zur befestigung des steckverbinders an einer leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steckverbinder, der in einfacher Weise an einer Leiterplatte befestigt werden kann. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Isolier­ körper, der derart ausgebildet ist, daß mehrere Isolier­ körper zur Bildung eines wieder trennbaren Stapels zusammen­ gesteckt werden können. Schließlich sieht die Erfindung ein Verfahren vor, gemäß welchem in einem einzigen Arbeits­ gang zu einem Stapel zusammengefaßte Steckverbinder ge­ trennt und einzeln in zugehörige Leiterplatten eingepreßt werden.

Der erfindungsgemäße Steckverbinder ist insbesondere ein sol­ cher der Leistenbauart. Solche Steckverbinder werden häufig auch für die Oberflächenmontage eingesetzt, bei der nur eine Leiterplattenseite kontaktiert wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Anbringung des Steck­ verbinders insbesondere an einer Leiterplatte, allgemein an irgendeinem Bauteil, zu vereinfachen. Nichtsdestoweniger soll die Befestigung des Steckverbinders in sicherer Weise an der Leiterplatte möglich sein.

Insbesondere für einen Steckverbinder für die Oberflächen­ montage sieht die Erfindung zunächst eine Magazinierung mehrerer Steckverbinder vor und sodann eine außerordentlich einfache Montage der Steckverbinder auf nacheinander zuge­ führten Leiterplatten. Durch diesen erfindungsgemäßen Steckverbinder wird die automatische Leiterplattenbestückung außerordentlich vereinfacht.

Gemäß einem ersten Aspekt weist der Steckverbinder bzw. der Isolierkörper des Steckverbinders an seinen beiden Enden Befestigungsmittel auf, die in entsprechend geformte Öffnun­ gen der Leiterplatte derart einpreßbar sind, daß der Steck­ verbinder sicher auf der Leiterplatte gehalten ist. Die An­ schlußbeine der im Steckverbinder enthaltenen Kontaktelemente werden bei diesem Vorgang auf die Kontaktpunkte auf der Lei­ terplatte gedrückt und anschließend zusammen mit den anderen auf der Oberfläche der Leiterplatte montierten Bauelementen verlötet.

Gemäß der Erfindung werden die am Steckverbinder vorgesehenen Befestigungsmittel auch dazu verwendet, mit Öffnungen an einem benachbarten Steckverbinder in lösbaren Eingriff zu kommen. Diese Öffnungen liegen entgegengesetzt zu den Befestigungs­ mitteln und erlauben Stapel oder Magazine, bestehend aus einer Vielzahl von Steckverbindern vorzusehen.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren können aus einem Stapel von Steckverbindern durch zahnstangenartige Gestaltung der Seitenteile der Steckverbinder diese einzeln aus dem Stapel entfernt werden, um einer Leiterplatte zugeführt zu werden. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist diese Abtrennung der einzelnen Steckverbinder aus dem Stapel mit dem gleichzeitigen Einpressen der Steckverbinder nacheinander in zugeführte Leiterplatten verbunden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung erge­ ben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemä­ ßen Steckverbinders oberhalb einer gemäß der Erfin­ dung ausgebildeten Leiterplatte;

Fig. 2 eine etwas vergrößerte Einzelheit des Steckverbin­ ders der Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit X der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Steckverbinder gemäß Fig. 1 in etwa längs Linie 4-4;

Fig. 5 mehrere erfindungsgemäße Steckverbinder, die erfin­ dungsgemäß ineinander gesteckt sind, in perspekti­ vischer Darstellung von der Anschlußseite her;

Fig. 6 den Steckverbinderstapel in schematischer Darstel­ lung zusammen mit Zahnradmitteln und angeordnet oberhalb einer Leiterplatte;

Fig. 7 bis 11 schematisch zwei ineinander gesteckte Steckverbin­ der, wobei im einzelnen dargestellt ist, wie der ei­ ne Steckverbinder in die Leiterplatte eingepreßt wird und dabei eine Trennung der beiden ineinander­ gesteckten Steckverbinder vollzogen wird.

Die Erfindung sieht gemäß einem ersten Aspekt eine einfache kostengünstige Befestigung eines Steckverbinders 1 an einer Leiterplatte 3 mittels am Steckverbinder ausgebildeten Füh­ rungspfosten 8 vor, die in zugehörige Bohrungen 14 der Leiter­ platte einpreßbar sind, so daß dadurch die Halterung des Steck­ verbinders 1 an der Leiterplatte (allg. einem Bauteil) 3 gewährleistet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die gleichen Führungspfosten 8 (allgemein Befestigungsmittel in der Form von Einpreßmitteln) in entsprechende Vertiefungen oder Bohrungen 2 weiterer Steckverbinder eingesetzt werden, so daß mehrere Steck­ verbinder 1 stapelartig übereinander angeordnet werden können, was eine sogenannte Selbstmagazinierung der Steckverbinder er­ möglicht. Vgl. dazu die Fig. 5 und 6. Gemäß einem weiteren As­ pekt ist insbesondere anhand der Fig. 6 bis 11 dargestellt, wie aus einem durch mehrere Steckverbinder gebildeten Magazin (Stapel) 32 jeweils der unterste Steckverbinder entfernt und in eine Leiter­ platte 3 eingepreßt wird, wobei gleichzeitig der nächstfolgende Steckverbinder für den gleichen Arbeitsvorgang herangeführt wird.

Zunächst sei insbesondere anhand der Fig. 1 bis 4 die erfindungs­ gemäße Ausbildung des Steckverbinders 1 erläutert. Der Steck­ verbinder 1 ist vorzugsweise wie dargestellt eine Steckleiste, die auch als Baugruppenrechtecksteckverbinder bezeichnet wer­ den kann. Der Steckverbinder 1 weist einen langgestreckten Iso­ lierkörper 10 auf, in dessen Mittelteil mehrere Kontaktelemente 11 untergebracht sind. Das Mittelteil endet beidseitig in Seiten­ teilen 17 und 18. Die beiden Seitenteile 17 und 18 sind identisch, aber spiegelbildlich ausgebildet, so daß im folgenden, wenn nicht anders bemerkt, nur das in Fig. 1 rechte Seitenteil 18 im ein­ zelnen beschrieben wird. Das Seitenteil 18 weist - vgl. dazu insbesondere Fig. 2 - eine Steckseite 19, eine Anschlußseite 20, eine in Richtung der Steckverbinderlängsachse weisende Stirn­ seite 21 und eine Unterseite 22 sowie eine Oberseite 23 auf. In der Oberseite 23 ist die bereits erwähnte Bohrung oder Öffnung 2 ausgebildet. Von der Unterseite 22 ragt der bereits erwähnte Führungspfosten 8 nach unten. Der Führungspfosten 8 (vgl. Fig. 3) weist einen Rechteckabschnitt 26 auf und endet in einem sich verjüngenden Rechteckabschnitt 27. Der Führungspfosten 8 kann in eine entsprechende Öffnung 2 eines darunterliegenden Steck­ verbinders eingesetzt werden, so daß ein Stapel der in Fig. 5 gezeigten Art gebildet werden kann. Der Durchmesser der Öffnung 2 ist derart gewählt, daß die bereits erwähnte Selbstmagazi­ nierung der Steckverbinder erreicht wird, ohne daß aber eine Trennung der einzelnen Steckverbinder zu schwierig wird.

Andererseits dient der Führungspfosten 8 zur Befestigung des Steckverbinders 1 an einer Leiterplatte 3. Zu diesem Zweck wird der Führungspfosten 8 beim Aufsetzen der Unterseite des Steckverbinders 1 auf die Oberseite 31 der Schaltungsplatte 3 in die Bohrung 14 eingepreßt. Wie bereits erwähnt, sei der Einfachheit halber immer nur das eine Seitenteil 18 des Steck­ verbinders 1 erläutert, obwohl natürlich auch der entsprechende Pfosten 8 am anderen Seitenteil 17 in eine entsprechende Bohrung der Leiterplatte 3 eingepreßt wird. Der Durchmesser der Bohrung 14 ist derart gewählt, daß eine sichere Halterung des Steckver­ binders 1 an der Schaltungsplatte der Leiterplatte 3 gewährleis­ tet ist. Der Halterungszustand ist in Fig. 4 im einzelnen dar­ gestellt. In Fig. 4 sieht man auch, daß die Kontaktelemente 11 jeweils ein Anschlußbein 12 und ein Kontaktmesser 13 aufweisen. Der Abstand 47 in Fig. 4 deutet an, daß das Anschlußbein 12 federnd an der Oberseite 31 anliegt, d. h. um den Abstand 47 durch die Leiterplatte 3 nach oben gedrückt ist, wenn der Führungs­ pfosten 8 voll eingepreßt ist, wobei die auf der Leiterplatte vorhandenen Kontaktpunkte 25 kontaktiert werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem er­ findungsgemäßen Steckverbinder 1 also um einen solchen für Oberflächenmontage, d. h. die sogenannte SMD-Technik.

Insbesondere in den Fig. 1 bis 3 erkennt man, daß vorzugswei­ se in der Stirnseite 21 ein auch als (Ver-)zahnungsmittel bezeich­ netes Zahnprofil 4 ausgebildet ist. Im einzelnen sind die Ver­ zahnungsmittel 4 in Fig. 7 schematisch dargestellt. Man erkennt, daß sich die Verzahnungsmittel in etwa über die Hälfte der Höhe 33 des Steckverbinders 1 erstrecken. Im einzelnen weisen die Ver­ zahnungsmittel 4 benachbart zur Oberseite 23 einen halben Zahn 41 und nach unten daran anschließend einen ganzen Zahn 42 auf. Daran anschließend wird praktisch eine zahnfreie Ausnehmung 34 gebildet. Nach innen gegenüber der Ausnehmung 34 versetzt ragt der Führungsposten 8 nach unten über die Unterseite 22 hinaus. Der halbe Zahn 41 weist nur eine untere Flanke 43 auf. Der Zahn 42 weist eine obere Flanke 44 und eine untere Flanke 45 auf.

Die Fig. 5 zeigt die Selbstmagazinierung mehrerer Steckverbin­ der 1. Das Magazin (Stapel, Paket) insgesamt ist mit 32 bezeichnet Der un­ terste Steckverbinder sei mit 16 und der darüberliegende Steck­ verbinder mit 15 bezeichnet.

In Fig. 6 ist der Stapel 32 mit einem Abstand A über einer Lei­ terplatte 3 angeordnet dargestellt. Man sieht, daß auch die bei­ den Seiten des Steckverbinders benachbart zu dessen Seitenteilen Antriebsmittel in der Form von Zahnrädern 7 angeordnet sind. Die Zahnräder 7 sind mit einem bestimmten (ggf. einstellbaren) Abstand über der Leiterplatte 3 angeordnet und dienen dazu, den in irgendeinem Behälter gehaltenen Stapel 32 weiterzuverarbei­ ten. Im einzelnen wird durch die Zahnräder 7 der jeweils unters­ te Steckverbinder 16 vom nachfolgenden Steckverbinder 15 getrennt und in eine Leiterplatte 3 mit den Befestigungspfosten 8 einge­ preßt. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß nach dem Bestücken einer Leiterplatte 3 mit einem Steckverbinder, bei­ spielsweise Steckverbinder 16, der nachfolgende Steckverbinder 15 zunächst durch die Zahnräder 7 zurückgehalten wird, so daß die eben bestückte Leiterplatte 3 weitertransportiert wird und die noch zu bestückende Leiterplatte in den Bereich des Stapels transportiert wird. Man erkennt, daß die Zahnprofile 4 der Steckverbinder insgesamt praktisch eine Zahnstange bilden.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbei­ tung des Stapels 32 insbesondere anhand der Fig. 7 bis 11 er­ läutert. Vorausgeschickt sei, daß in Fig. 7 bis 11 die beiden Steckverbinder 15 und 16 eigentlich mit ihrer Unterseite 22 mit ihrer Oberseite 23 in direktem Kontakt sein sollten.

Das Zahnrad 7 weist neun Zähne auf, von denen Zähne 71 bis 75 bezeichnet sind. Die Drehrichtung des Zahnrads 7 in Fig. 7 ist mit 35 bezeichnet. Natürlich dreht sich das andere Zahnrad 7, das nur in Fig. 6 gezeigt ist, gegensinnig. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung ist in den Fig. 7 bis 11 die Leiter­ platte nicht dargestellt, und die Führungspfosten 8 sind nur in den Fig. 7 und 8 gezeigt. In der Stellung des Zahnrads 7 gemäß Fig. 7 kann der Stapel 32 in das Antriebsmittel 7 einge­ setzt werden. Der unterste Steckverbinder 15 liegt dann auf der oberen Flanke des Zahnrads 71, und zwar mit der unteren Flanke 45 des vollen Zahns 42.

Gemäß Fig. 8 hat sich der ganze Stapel 32 etwas nach unten be­ wegt und der Zahn 72 fängt an, den unteren Steckverbinder 16 durch Druck auf die Flanke 44 in die nicht gezeigte Leiterplat­ te mit den Pfosten 8 einzupressen.

Gemäß Fig. 9 hat sich wiederum der Stapel 32 nach unten bewegt und der Zahn 72 setzt das Einpressen des unteren Steckverbin­ ders 16 fort. Der Zahn 73 liegt mit seiner unteren Flanke nun­ mehr nahe an der Oberseite 23 des Steckverbinders 16.

Gemäß Fig. 10 verhindert nun der Zahn 74 durch seinen Kontakt mit der Flanke 45, daß der obere Steckverbinder 15 dem unteren Steckverbinder 16 folgt, d. h. in ihm steckenbleibt. Es erfolgt also eine Trennung des unteren Steckverbinders 16 vom oberen Steckverbinder 15. Gleichzeitig drückt der Zahn 73 auf die Ober­ seite 23 des unteren Steckverbinders 16 und vollendet den Ein­ preßvorgang des unteren Steckverbinders 16 in die Leiterplatte.

In Fig. 11 erkennt man, daß der Zahn 72 nunmehr den Bereich der Zähne des unteren Steckverbinders 16 verlassen hat und rechts von einer Zahnendenverbindungslinie 36 liegt. Dadurch ist es möglich, den unteren Steckverbinder 16, der nunmehr in die Leiterplatte eingepreßt ist und dadurch dort befestigt ist, nach unten wegzubewegen. Der Zahn 74 hält den oberen Steckverbinder 15 in seiner Position, so daß nunmehr die nächste Leiterplatte in den Bereich des als nächstes zu befestigenden Steckverbinders 15 gebracht werden kann. Dieser Vorgang spielt sich dann wieder in der gleichen Weise ab, wie dies anhand der vorausgegangenen Figuren erläutert wurde.

Erfindungsgemäß wird somit der Steckverbinder nicht wie üblich durch Verschraubung oder Vernietung an der Oberfläche einer Lei­ terplatte befestigt, sondern durch Einpressen der in den Iso­ lierkörper 10 integrierten Führungspfosten 8 in die Leiterplat­ te 3. Die Führungspfosten 8 dienen aber nicht nur zur Befestigung des Steckverbinders an der Leiterplatte, sie bewirken ferner zusammen mit den entsprechend ausgerichteten Öffnungen 2 in den Steckverbindern eine Selbstmagazinierung der Steckverbinder. Zu diesem Zweck sind sowohl die Spitzen der Führungspfosten 8 wie auch die Öffnungen 2 konisch ausgebildet.

Darüber hinaus werden noch ganz allgemein im Bereich der Füh­ rungspfosten 8 Zahnstangenmittel gebildet, welche mit den seit­ lich angebrachten Zahnrädern 7 zusammenwirken und den jeweils zuunterst befindlichen Steckverbinder in Richtung auf die Lei­ terplatte bewegen. Wenn die Zahnprofile des untersten Steck­ verbinders 16 nicht mehr mit den Zahnrädern 7 in Eingriff ste­ hen, so sind bereits die Zahnprofile des darüberliegenden Steck­ verbinders 15 mit denselben Zahnrädern in Eingriff, wodurch ein kontinuierliches Arbeiten der auf diese Weise gebildeten Mon­ tagevorrichtung gewährleistet ist. Das Zahnprofil ist vorzugs­ weise ein Bezugsprofil nach DIN 867. Wie bereits erwähnt, be­ sitzt das Zahnrad 7 neun Zähne und der Modul ist 1 mm. Für jeden Bestückungsvorgang drehen sich die Zahnräder um 120° (drei Zäh­ ne) gegensinnig weiter. Hierbei wird der Steckverbinder um ca. 6 mm in Richtung Leiterplatte montiert. Vgl. dazu das Maß A in Fig. 6. D. h. also, daß die erfindungsgemäße Montagevorrichtung eine Bestückung der Leiterplatte im Montagebereich mit Bautei­ len in der Standardhöhe von 5 mm gestattet und eine Bestückung von Leiterplatten im doppelten Format der Europakarte mit zwei nebeneinanderliegenden Steckverbindern der beschriebenen Bauart.

Erfindungsgemäß ist das Maß T (vgl. Fig. 6) kleiner als die normale Teilung. Ferner fehlen ein Zahn und eine Zahnflanke (Halbzahn). Dieser fehlende Zahn und Halbzahn sind in Fig. 6 mit 50 bzw. 60 bezeichnet. Dadurch wird auch erreicht, daß die Ineinandersteckung der benachbar­ ten Steckverbinder durch die Montagezahnräder 7 gelöst wird und der jeweils unterste Steckverbinder 16 vom Stapel oder Paket 32 frei wird.

Claims (17)

1. Steckverbinder zur Befestigung an einer Leiterplatte unter Verwendung von einem Isolierkörper (10), Kontaktelementen (11) angeordnet im Isolierkörper (10), Befestigungsmittel ausgebildet am Isolierkörper (10) zur Befesti­ gung des Isolierkörpers an einer Leiterplatte, wobei die Befestigungsmittel als Einpreßmittel ausgebildet sind, die in entsprechende Öffnungen in der Leiterplatte fest einpreß­ bar sind.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßmittel Führungspfosten (8) sind.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungspfosten (8) an diametral entgegengesetzt liegenden Enden des Isolierkörpers (10) ausgebildet sind.

4. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper zwei diametral entgegengesetzt liegende Seitenteile (17, 18) auf­ weist, und daß in jedem Seitenteil (17, 18) ein Führungspfosten ausgebildet ist.

5. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Isolierkörper ausgebildeten Einpreßmittel geeignet sind, mit diametral dazu angeordneten Öffnungen (2) im Isolierkörper eines weiteren Steckverbinders in Eingriff zu kommen, um so eine Paket- oder Stapelbildung mehrerer Steckverbinder zu ermöglichen.

6. Steckverbinder, insbesondere zur Befestigung an einem Bau­ teil (Leiterplatte) und insbesondere nach einem der Ansprüche 1-5, wobei folgendes vorgesehen ist: ein Isolierkörper (10), Kontaktelemente (11) angeordnet in dem Isolierkörper, und Befestigungsmittel zur Befestigung des Steckverbinders an dem Bauteil, wobei Zahnmittel (4) am Isolierkörper ausgebildet sind, die mit Antriebsmitteln (7) zusammenarbeiten können, um den Steckver­ binder (1) zu dem erwähnten Bauteil hin zu transportieren.

7. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnmittel (4) an diametral entgegengesetzt liegenden Enden des Isolierkörpers (10) vorgesehen sind.

8. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnmittel (4) dazu geeignet sind, Steckverbinder einzeln aus einem Stapel von Steck­ verbindern zu entnehmen und diese dem Bauteil zur Befestigung daran zuzuführen.

9. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnmittel (4) die Be­ festigung des Isolierkörpers an dem Bauteil bewirken.

10. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung durch Einpressen von Einpreßmitteln (8) in Öffnungen (14) einer Lei­ terplatte erfolgt.

11. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnmittel (4) derart ausgebildet sind, daß die Wegführung einer Leiterplatte bestückt mit einem Steckverbinder nach unten möglich ist, wo­ bei der nächstfolgende Steckverbinder im Stapel durch die Zahnmittel zurückgehalten bleibt.

12. Isolierkörper, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Zahnmitteln (4) sowie Einpreßmitteln (8) und mit entgegengesetzt angeordneten Öffnungen (2) zur Aufnahme der Einpreßmittel eines benachbarten Isolierkörpers.

13. Isolierkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper leistenförmig ausgebildet ist und diametral entgegengesetzte Seitenteile (17, 18) aufweist, in denen je­ weils Zahnmittel (4), die Einpreßmittel (8) und die Öffnungen (2) ausgebildet sind.

14. Isolierkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (17, 18) jeweils eine Steckseite (19), eine An­ schlußseite (20), eine Stirnseite (21), eine Unterseite (22) und eine Oberseite (23) aufweisen, wobei die Einpreßmittel (8) von der Unterseite (22) wegragen, die Öffnungen (2) in der Oberseite (23) ausgebildet sind und die Zahnmittel (4) in der Stirnseite (21) vorgesehen sind.

15. Isolierkörper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel in der Form von Zahnrädern (7) vorgesehen sind, die benachbart zu den beiden Seitenteilen (17, 18) stationär angeordnet sind.

16. Verfahren zur Anbringung von Steckverbindern an einem Bau­ teil, insbesondere einer Leiterplatte, wobei folgendes vorgesehen ist: Anordnung einer Vielzahl von Steckverbindern in einem zusammen­ hängenden Stapel (32), Entfernung des jeweils untersten Steckverbinders (16) aus dem Stapel (32), wobei verhindert wird, daß der nächstfolgende Steck­ verbinder (15) nachrutscht, Einpressen des vom Stapel (32) sich trennenden Steckverbinders mit Befestigungsmitteln (8) in ein Bauteil, Wegbewegung des Bauteils mit daran befestigtem Steckverbinder nach unten in Richtung der Stapelbewegung, Nachführen des nächstfolgenden Steckverbinders (15), nachdem ein neues Bauteil in die Einpreßposition gebracht ist.

17. Steckverbinder nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steck­ verbinder leistenförmig ausgebildet und ein solcher für die Oberflächenmontage ist.