DE3637190A1

DE3637190A1 - Vorrichtung und verfahren zur befestigung von bauteilen auf elektronischen schaltungsplatten

Info

Publication number: DE3637190A1
Application number: DE19863637190
Authority: DE
Inventors: Oliver Riccardi
Original assignee: Karl Lumberg GmbH and Co; Lumberg Automation Components GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Lumberg GmbH and Co; Lumberg Automation Components GmbH and Co KG
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-11
Also published as: DE3637190C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich zunächst auf eine Vorrichtung zur Befestigung von Bauteilen auf elektronischen Schaltungsplatten, wobei das betreffende Bauteil mit wenig stens einem Verankerungsfuß versehen ist, dessen Schaft eine Bohrung der Leiterplatte durchgreift und dessen Kopf die Bohrung auf der Rückseite der Schaltungsplatte hintergreift.

Es ist bekannt, Bauteile auf elektronischen Schaltungs platten dergestalt zu verankern. Dabei besitzen die Bauteile - z.B. Halterahmen für zusätzliche Steckkarten oder Relais fassungen - an ihren Kunststoffgehäusekörpern einstückig angeformte stiftförmige Verankerungsfüße mit federverrastbaren Köpfen. Die Bauteile werden einfach auf die Schaltungsplatte aufgesteckt, so daß die Verankerungsfüße die entsprechenden Bohrungen der Schaltungsplatte durchgreifen und ihre Köpfe auf der Rückseite der Schaltungsplatte durch federelastisches Aufspreizen verrasten.

Derartige Halterungen sind nur bedingt stabil und eignen sich vor allem nur für Schaltungsanordnungen mit großen Rastern, weil die Bauteile dabei selbst sehr groß und die Verankerungsfüße entsprechend stabil ausgebildet werden kön nen. Die Miniaturisierung von Schaltungsanordnungen und Bau elementen schreitet rasch fort. Dies trifft in hohem Maße auf die sogenannte SMD-Technik (SMD = "surface mounted devises") zu. Hierbei werden die elektronischen Bauelemente mit ihren umgebogenen Füßchen auf der Lötseite der Schaltungs platte aufliegend mit dieser verbunden. Will man nun etwa hoch gradig miniaturisierte Anschlußleisten, die aus einem Isolier stoffgehäuse und darin eingebetteten Kontakten bestehen, in SMD-Technik auf einer Schaltungsplatte aufbringen, wozu die Enden der aus dem Gehäuse austretenden Kontaktelemente die Lötfüßchen aufweisen, können Halterungsprobleme auftreten. Wenn nämlich an solche Anschlußleisten, die sehr viele Pole aufweisen können, an Flachbandkabel angeschlossene Stecker teile angesteckt sind, können auf diese Verbindungen relativ hohe Kräfte einwirken, die zu einem Abreißen der Anschluß leiste führen können. Insbesondere wegen der geringen Ab messungen solcher Anschlußleisten und im übrigen auch anderer Bauteile ist die vorbeschriebene, bekannte Befestigungsvor richtung nicht mehr realisierbar. Die angespritzten Kunststoff füßchen wären so klein und instabil, daß sie nicht zu einer wirksamen Halterung des Bauteils auf der Schaltungsplatte befähigt wären.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung folglich die Auf gabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Befestigung von Bauteilen auf elektronischen Schaltungsplatten anzugeben, die eine sichere Halterung des betreffenden Bauteils auch bei stark miniaturisierter Ausführung gewährleistet. Außerdem ist es ein Anliegen der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein insbesondere sehr kleines Bauteil rasch und sicher auf einer Schaltungsplatte befestigt werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe zunächst und im wesent lichen dadurch, daß der Schaft des Verankerungsfußes den Querschnitt der Bohrung nur teilweise ausfüllt und daß der Kopf von einem zusätzlich zum Schaft die Bohrung durchgrei fenden stiftartigen Werkzeug über den Bohrungsquerschnitt hinaus plastisch deformierbar ausgebildet ist.

Der Verankerung dienen hier nicht eigenfedernde, am Kopf des Verankerungsfußes angeordnete Rastelemente, sondern plastisch zu deformierende Kopfpartien. Hierdurch wird die Ver ankerung gegen Auszugskräfte resistent und dauerhafter. Die Herstellung dieser Befestigung geschieht mit Hilfe eines einfachen, stiftartigen Werkzeugs, das die zunächst noch im Querschnitt der Bohrung befindlichen Fußteile unter der Schal tungsplatte über die Bohrungsränder seitwärts drückt.

Insbesondere ist es denkbar, daß - und dadurch ist das neue Verfahren gekennzeichnet - bei der oder im Anschluß an die Bestückung der Schaltungsplatte mit dem betreffenden Bauteil ein stiftförmiges Werkzeug von der Bestückungsseite her durch die vom Verankerungsfuß kleinquerschnittig durch griffene Bohrung in der Schaltungsplatte gesteckt wird, hier durch den plastisch verformbaren Kopf des Verankerungsfußes aus dem Querschnitt der Bohrung hinter diese nach außen drängt und anschließend wieder zurückgezogen wird. Hierbei ist daran gedacht, das stiftartige Werkzeug bezüglich der Bestückungs bewegung gleichzeitig oder mit geringem Zeitversatz nacheilend zu bewegen. Dies schließt aber nicht aus, daß das stiftartige Werkzeug bewegungseinheitlich mit dem Bestückungswerkzeug, ggf. diesem gegenüber abgefedert, verbunden sein kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der noch unverformte Kopf des Verankerungsfußes im Querschnitt etwa die Gestalt eines geschlitzten Ringes aufweist, der einseitig - insbesondere mittig - an den Schaft angebunden ist und so mindestens einen deformierbaren Lappen ausbildet, der von dem Werkzeug aus dem Bohrungsquerschnitt nach auswärts biegbar ist. Diese Formgestaltung ist in zweierlei Hinsicht besonders günstig: zum einen führt die Ringform zu einer automatischen Zentrierung des ggf. leicht angespitzten stift förmigen Werkzeugs; zum anderen stellt die Ringform wenigstens einen - bei mittiger Anbindung an den Schaft - zwei Lappen zur Verfügung, die sich auf einfache Weise auf der Rückseite der Schaltungsplatte über den Querschnitt der in ihr befind lichen Bohrung herausdrücken lassen.

Der Verankerungsfuß besteht vorzugsweise aus Metall. Er kann einstückiger Bestandteil des zu befestigenden Bauteils selbst sein, insbesondere dann, wenn das Bauteil ein z.B. bügelförmiger Halter oder aber auch ein Fortsatz eines metalli schen Gehäuses eines elektronischen Bauelements ist.

Wenn die Befestigungsvorrichtung zur Verankerung von Kunststoffgehäuse aufweisenden Bauteilen, also etwa zur Ver ankerung von Anschlußleisten od.dgl. dienen soll, ist es vorteilhaft, wenn der Verankerungsfuß auf der dem Kopf abge wandten Seite des Schaftes einen Zusatzabschnitt aufweist, mit dem er an dem zu befestigenden Bauteil gehalten ist. Dieser Zusatzabschnitt kann in den Werkstoff des Bauteils eingebettet, etwa eingegossen sein.

Die Erfindung versteht sich im übrigen am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dar gestellten Ausführungsbeispiels. Die Zeichnungen zeigen die Befestigungsvorrichtung am Beispiel einer Anschlußleiste, die in SMD-Technik auf einer Schaltungsplatte angeordnet ist. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Aufsicht auf Schaltungsplatte und Bauteil,

Fig. 2 das Bauteil in Ansicht mit im Bereich der Befesti gungsanordnung geschnittener Schaltungsplatte,

Fig. 3 einen Querschnitt im Bereich eines Befestigungs fußes,

Fig. 4 einen Detailschnitt in einer um 90° versetzten Lage, - diese Darstellungen bei noch nicht verankerter Be festigungsvorrichtung -

Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung der verankerten Befestigungsvorrichtung und

Fig. 6 eine Unteransicht auf die Anordnung nach Fig. 5 in Richtung des Ansichtspfeiles VI.

Bei dem beispielhaft dargestellten Bauteil 10 handelt es sich um eine stark miniaturisierte Anschlußleiste mit einem Isolierstoffgehäuse 11 und einer Mehrzahl von darin eingebetteten Kontaktstiften 12 zum Anschluß an Steckkontakte eines Verbindungssteckers. Die den Anschlußstiften 12 gegen überliegenden Enden der jeweiligen Kontaktteile weisen Löt füßchen 13 zum Auflöten auf Leiterbahnen 14 einer Schaltungs platte 15 in SMD-Technik auf.

Das Bauteil 10 soll, da es ansonsten nur durch die Löt verbindung der Lötfüßchen 13 mit den Leiterbahnen 14 an der Leiterplatte 15 gehalten wäre, zusätzlich an der Leiterplatte 15 gesichert werden. Hierzu dient die erfindungsgemäße, im nachfolgenden beschriebene Befestigungsvorrichtung.

Das Bauteil 10 weist zwei Verankerungsfüße 16 auf, von denen jedes mit einem Abschnitt 17 am oder im Isolierkörper 11 des Bauteils 10 verankert ist (siehe insbes. Fig. 3 und 5) und gegenüberliegend einen Schaft 18 mit endseits daran angeord netem Kopf 19 aufweist.

Der Schaft 18 dient zum Hindurchstecken durch eine Boh rung 20 in der Leiterplatte 15. Er füllt den Bohrungsquer schnitt nur zu einem geringen Teil aus, so daß bei auf die Schaltungsplatte 15 aufgesetztem Bauteil 10 und durch die Bohrung 20 hindurchgestecktem Schaft 18 noch ein relativ großer Querschnitts-Freiraum 21 verbleibt.

Am kopfseitigen Ende des kleinquerschnittigen Schaftes 18 ist der Kopf 19 angebunden. Er besteht beim Ausführungs beispiel im nur vorgeformten Zustand aus einem im Querschnitt geschlitzten Ring 22. Dieser ist etwa mittig an den Schaft 18 angebunden, so daß zwei Lappen 23 ausgebildet sind. Der Außen umfang dieser zunächst "eingerollten" Lappen ist geringfügig kleiner als der lichte Innendurchmesser der Bohrung 20. Dies ist insofern vorteilhaft, als dadurch ein kraftfreies Ein stecken des Verankerungsfußes 16 in und durch die Bohrung 20 hindurch gewährleistet ist. Man könnte auch daran denken, den Außenumfang des eingerollten Kopfes 19 geringfügig größer auszuführen als es der lichten Innenseite der Bohrung 20 entspricht, so daß bereits nach dem Hindurchstecken des Kopfes 19 eine gewisse Vorverankerung stattfinden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind beim Ausführungsbeispiel die Verankerungsfüße 16 außerhalb des eigentlichen Bauteils 10 angeordnet. Sie können auch in den Umriß des Bauteils integriert sein; wichtig ist jedoch, daß sie quer zur Ebene der Schaltungsplatte 15 für ein stift artiges Befestigungswerkzeug 24 zugänglich sind. Sobald das Bauteil 10 auf die Schaltungsplatte 15 aufgesetzt ist und die Verankerungsfüße 16 die entsprechenden Bohrungen 20 der Schaltungsplatte 20 durchgriffen haben, kann das Werkzeug 24 in den belassenen Bohrungsfreiraum 21 hinein und durch die Bohrung 20 hindurchgesteckt werden. Das Werkzeug 24, welches am freien Ende vorzugsweise eine kegelige oder ko nische Spitze 25 aufweist und den Bohrungsfreiraum 21 weitest gehend ausfüllt, "fädelt" sich in den geschlitzten Ring 22 des Kopfes 19 des Verankerungsfußes 16 ein und zwängt die Lappen 23 auseinander, die sich folglich auf der Rückseite der Schaltungsplatte 15 über den Umfang der Bohrung 20 durch Aufspreizen plastisch deformieren und so den Verankerungsfuß 16 und damit das Bauteil 10 sicher gegen Abzug von der Schal tungsplatte 15 an dieser arretieren.

Das Einführen des Werkzeugs 24 kann praktisch zeitgleich oder geringfügig nacheilend bezüglich des Bestückungswerk zeugs erfolgen, mit dem das Bauteil 10 auf die Schaltungs platte 15 aufgesetzt wird.

Wie aus den Figuren erkennbar, sind die vom Kopf 19 weg zum Bauteil 10 weisenden Flanken 26 geneigt angeordnet. Hierdurch wird zusätzlich zu einem Toleranzausgleich erreicht, daß durch die Verankerungsverformung beim Auseinanderspreizen der Lappen 23 eine Keilwirkung dergestalt erzeugt wird, daß der Kopf 19 bestrebt ist, sich von der Rückseite der Schal tungsplatte 15 noch fortzubewegen, so daß der Abschnitt 17 und damit das Bauteil 10 fester gegen die Bestückungsseite der Schaltungsplatte gezogen werden.

Zum erschöpfenden Verständnis der Erfindung mag noch der Hinweis wichtig sein, daß die Zeichnungen etwa im Maß stab von 10 : 1 bis 12,5 : 1 zur natürlichen Größe gehalten sind.

Claims

1. Vorrichtung zur Befestigung von Bauteilen auf elektro nischen Schaltungsplatten, wobei das betreffende Bauteil mit wenigstens einem Verankerungsfuß versehen ist, dessen Schaft eine Bohrung der Leiterplatte durchgreift und dessen Kopf die Bohrung auf der Rückseite der Schaltungsplatte hinter greift, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (18) des Ver ankerungsfußes (16) den Querschnitt der Bohrung (20) nur teilweise ausfüllt und daß der Kopf (19) von einem zusätzlich zum Schaft (18) die Bohrung (20) durchgreifenden stiftartigen Werkzeug (24) über den Bohrungsquerschnitt hinaus plastisch deformierbar ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der noch unverformte Kopf (19) im Querschnitt etwa die Gestalt eines geschlitzten Ringes (22) aufweist, der einseitig - insbesondere mittig - an den Schaft (18) angebunden ist und so mindestens einen deformierbaren Lappen (23) ausbildet, der von dem Werkzeug (24) aus dem Bohrungsquerschnitt nach aus wärts biegbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Verankerungsfuß (16) aus Metall besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Verankerungsfuß (16) einstückiger Bestand teil des zu befestigenden Bauteils selbst ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verankerungsfuß (16) auf der dem Kopf (19) abgewandten Seite des Schaftes (18) einen Zusatzabschnitt (17) aufweist, mit der er an dem zu befestigenden Bauteil (10) gehalten ist.

6. Verfahren zur Befestigung von Bauteilen auf elektro nischen Schaltungsplatten mittels mindestens eines an dem betreffenden Bauteil angebrachten, eine Bohrung in der Schal tungsplatte durchgreifenden Verankerungsfußes, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der oder im Anschluß an die Bestückung der Schaltungsplatte mit dem betreffenden Bauteil ein stift förmiges Werkzeug von der Bestückungsseite her durch die vom Verankerungsfuß kleinquerschnittig durchgriffene Bohrung in der Schaltungsplatte gesteckt wird, hierdurch einen plastisch verformbaren Kopf des Verankerungsfußes aus dem Querschnitt der Bohrung hinter diese nach außen drängt und anschließend wieder zurückgezogen wird.