DE3710394C3 - Elektrische Anschlußklemme für Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlußklemme für Leiterplatten, mit einem aus Isolierstoff bestehenden Klemmengehäuse, mit zur Befestigung des Klemmenge­ häuses auf der Leiterplatte dienenden separaten Befestigungselementen, mit einem in dem Klemmengehäuse angeordneten metallischen Leiteranschlußkörper und mit mindestens einem mit dem Leiteranschlußkörper elektrisch verbundenen, aus dem Klemmengehäuse herausragenden dünnen, federelastischen SMD-Anschlußstreifen, wobei die SMD-Anschlußstreifen eine mit einer SMD-Lötanschlußfläche auf der Leiterplatte in Kontakt kommende Anschlußfläche aufweisen und bis in den Leiteranschlußkörper hineingezogen sind.

Elektrische Anschlußklemmen für Leiterplatten sind seit langem in verschiedenen Ausführungsformen bekannt (vgl. den Gesamtkatalog "Phoenix-Klemmen" 1980, ins­ besondere Seiten 186 bis 195, herausgegeben von der Patentinhaberin). Leiterplat­ ten-Anschlußklemmen werden zumeist randseitig auf eine entsprechende Leiterplatte aufgesetzt, und zwar so, daß extern herangeführte Leiter leicht an die Leiteran­ schlußkörper der Anschlußklemmen angeschlossen werden können. Sie sind häufig zu mehreren als Klemmenblock zusammengefaßt. Die Leiterplatte selbst weist zumeist auf ihrer Unterseite zu dem entsprechenden Rand im wesentlichen senkrecht ausge­ richtete Leiterbahnen auf. Die Leiterbahnen sind durch Öffnungen in der Leiterplatte von oben her zugänglich. Diese Öffnungen in der Leiterplatte sind rasterartig über die Leiterplatte verteilt, so daß elektrische oder elektronische Bauelemente in den un­ terschiedlichsten Anordnungen auf der Leiterplatte verschaltet werden können.

Mit zunehmender Miniaturisierung und höherer Packungsdichte hat sich die Auf­ bringungstechnik für Bauelemente und Baueinheiten auf Leiterplatten geändert. Das betrifft auch die Verbindung der Anschlußbeinchen der Bauelemente mit den Leiter­ bahnen bzw. Lötanschlußflächen auf der Leiterplatte. Verbreitet werden dabei, insbe­ sondere in der automatisierten Produktion, sogenannte SM-Lötverfahren (Surface-Mount-Verfahren) eingesetzt. Die elektronischen Bauelemente werden dabei auf der Leiterplatte zunächst provisorisch befestigt und dann vollautomatisch in einem spe­ ziellen Lötverfahren verlötet. SM-Lötverfahren sind Kondensationslöten, Infrarotlö­ ten, Doppelwellenlöten usw. Die SMD-Technik (Surface Mounted Device) hat für die vollautomatische Herstellung erhebliche Vorteile, da eine vollautomatische Bestückung der Leiterplatte sowohl einseitig als auch beidseitig möglich ist und die Leiter­ platte keine durchgehenden Öffnungen mehr aufweist, in denen Leiterplattenan­ schlußstifte verlötet werden, sondern nur noch Lötanschlußflächen, auf denen schmale Anschlußstreifen verlötet werden.

Während die üblicherweise sehr kleinen elektronischen Bauelemente beim Aufbrin­ gen in SMD-Technik keine mechanischen Probleme aufwerfen, gibt es bei größeren Bauteilen mitunter mechanische Probleme. Diese werden bei der bekannten elektri­ schen Anschlußklemme, von der die Lehre der vorliegenden Erfindung ausgeht (US-PS 4,645,287), durch die endseitigen, von den SMD-Anschlußstreifen unabhängigen, also separaten Befestigungselemente gelöst, die die erforderliche Vorjustierung des Klemmengehäuses auf der Leiterplatte ermöglichen.

Bei der bekannten elektrischen Anschlußklemme, von der die Erfindung ausgeht, ist der Leiteranschlußkörper als Federkraftanschlußkörper ausgeführt. Der SMD-An­ schlußstreifen ist dadurch bis in den Federkraftanschlußkörper hineingezogen, daß er als Verlängerungsstreifen einer Seite des Federkraftanschlußkörpers ausgeführt ist. Das ist einerseits fertigungstechnisch zweckmäßig, nämlich wenig kostenaufwendig, andererseits hinsichtlich des Übergangswiderstandes zu einem angeschlossenen elek­ trischen Leiter vorteilhaft, da der Kontakt unmittelbar zwischen SMD-Anschlußstrei­ fen und Leiter besteht.

Die zuvor behandelte Konstruktion ist auf Federkraftanschlußkörper beschränkt, da das Material der Federkraftanschlußkörper selbst dünn und federelastisch ist, so daß keine widersprüchlichen Anforderungen an die Materialien von Federkraftanschluß­ körper und SMD-Anschlußkörper gestellt werden.

Im übrigen sind aber bei Anschlußklemmen Schraubanschlußkörper sehr verbreitet. Diese weisen üblicherweise einen relativ massiven Leiteraufnahmerahmen, eine in den Leiteraufnahmerahmen eingeschraubte Klemmschraube und ein mit der Klemm­ schraube zusammenwirkendes, ebenfalls relativ massives Druck- und Leiterschutz­ element auf.

Insbesondere ist eine Anschlußklemme mit einem Schraubanschlußkörper bekannt (Durchführungsklemme ADK 1 im WEIDMÜLLER-Prospekt "Klemmen für die Elek­ trotechnik", 1973), die einen Anschlußstreifen aufweist, der im Leiteranschlußkörper als Druck- und Leiterschutzelement dient und innerhalb des Leiteranschlußkörpers eine größere Dicke als außerhalb aufweist, und zwar dadurch, daß er als Druck- und Leiterschutzelement doppellagig ausgeführt ist. Hier handelt es sich jedoch nicht um eine Anschlußklemme für Leiterplatten, und diese bekannte Anschlußklemme weist keine aus dem Klemmengehäuse herausragende SMD-Anschlußstreifen auf.

Schließlich ist für sich eine Klemmleiste für gedruckte Schaltungen bekannt (DE-GM 19 44 859), die mit feststehenden Muttern und beweglichen Schrauben arbeitende Schraubanschlußkörper aufweist sowie mit normalen Leiterplattenanschlußstiften versehen ist. Irgendwelche Überlegungen zu SMD-Anschlußstreifen finden sich hier nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Anschlußklemme, von der die Erfindung ausgeht, so auszugestalten und weiterzubilden, daß die extern anzu­ schließenden elektrischen Leiter mit Hilfe eines Schraubanschlußkörpers angeschlos­ sen werden können und daß das dabei übliche Druck- und Leiterschutzelement und die SMD-Anschlußstreifen besonders einfach hergestellt werden können.

Die erfindungsgemäße elektrische Anschlußklemme, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Leiteranschlußkörper als Schraubanschlußkörper ausgeführt ist, daß zwei SMD-Anschlußstreifen vorgesehen sind, daß die SMD-Anschlußstreifen im Leiteranschlußkörper als Druck- und Leiterschutzelement des Schraubanschlußkörpers aus­ gebildet sind, im Leiteranschlußkörper eine größere Dicke als außerhalb des Lei­ teranschlußkörpers aufweisen und voneinander wegweisend an der Vorderseite und der Rückseite aus dem Klemmengehäuse herausragen und daß die SMD-Anschlußstreifen bezüglich der Längsebene des Klemmengehäuses versetzt zueinander angeordnet und aus einem Leiterplattenanschlußstreifen von doppelter Breite eines SMD-Anschlußstreifens durch Längsteilung und Auseinanderbiegen gebildet sind.

Der Lehre der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem Schraubanschlußkörper eine einstückige Ausführung der SMD-Anschlußstreifen mit dem Schraubanschlußkörper nicht in Frage kommt. Die Anforderungen an die Mate­ rialien sind nämlich einfach zu unterschiedlich. Gleichwohl ist aber eine fertigungs­ technisch zweckmäßige und elektrisch vorteilhafte Lösung möglich, wenn man die SMD-Anschlußstreifen im Schraubanschlußkörper als Druck- und Leiterschutzele­ ment nutzt. Dieses Element im Schraubanschlußkörper bietet nämlich die Möglichkeit der einstückigen Ausführung mit den SMD-Anschlußstreifen und damit der direkten Kontaktierung des angeschlossenen Leiters, wenn man die Dicke der SMD-An­ schlußstreifen im Schraubanschlußkörper entsprechend bemißt. Das Ergebnis ist eine einfache, für die SMD-Technik perfekt geeignete Anschlußklemme mit Schrauban­ schlußkörper.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße elektrische An­ schlußklemme auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen. Im übrigen werden diese Möglichkeiten nachfolgend in Verbindung mit der Erläuterung eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Leiterplatte für SMD-Technik mit einer Mehrzahl von als Klemmenblock ausgeführten elektrischen Anschluß­ klemmen und

Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 in einer Seitenansicht mit geöffnetem Klem­ mengehäuse.

Die Figuren zeigen zunächst im Zusammenhang eine elektrische Anschlußklemme 1, die für eine Leiterplatte 2 bestimmt und geeignet ist. Fig. 1 zeigt dabei, daß hier meh­ rere derartige elektrische Anschlußklemmen 1 in einer durchaus üblichen Weise zu ei­ nem einzigen Klemmenblock 3 zusammengefaßt sind. Fig. 2 zeigt den Aufbau einer solchen elektrischen Anschlußklemme 1 genauer, und zwar zunächst ein aus Isolier­ stoff bestehendes, eine ebene Unterseite 4 zur Anlage an der Leiterplatte 2 aufwei­ sendes Klemmengehäuse 5, einen in dem Klemmengehäuse 5 angeordneten metalli­ schen Leiteranschlußkörper 6, nämlich einen Schraubanschlußkörper, und zwei mit dem Leiteranschlußkörper 6 elektrisch verbundene, aus dem Klemmengehäuse 5 her­ ausragende dünne, federelastische SMD-Anschlußstreifen 8. Die SMD-Anschlußstrei­ fen 8 weisen eine mit einer SMD-Lötanschlußfläche 9 auf der Leiterplatte 2 in Kontakt kommende Anschlußfläche 10 auf und sind in den Leiteranschlußkörper 6 hineingezogen.

Wie die Fig. 2 zeigt, sind die SMD-Anschlußstreifen 8 als Druck- und Leiterschutz­ element des Schraubanschlußkörpers ausgebildet; sie weisen im Leiteranschlußkörper 6 eine größere Dicke als außerhalb des Leiteranschlußkörpers 6 auf. Im übrigen sind die SMD-Anschlußstreifen 8 bezüglich der Längsebene des Klemmengehäuses 5, be­ zogen auf eine einzelne Anschlußklemme 1, versetzt zueinander angeordnet und aus einem Leiterplattenanschlußstreifen 12 von doppelter Breite eines SMD-Anschluß­ streifens 8 durch Längsteilung und Auseinanderbiegen gebildet.

Die Anschlußflächen 10 der SMD-Anschlußstreifen 8 liegen bei noch nicht auf der Leiterplatte 2 befestigtem Klemmengehäuse 5 etwas unterhalb der Unterseite 4 des Klemmengehäuses 5 und Kontaktieren bei auf der Leiterplatte 2 befestigtem Klem­ mengehäuse 5 federelastisch vorgespannt die SMD-Lötanschlußflächen 9 der Lei­ terplatte 2. Die federelastische Vorspannung der SMD-Anschlußstreifen 8 dient einer­ seits dazu, eine sichere Kontaktierung der SMD-Lötanschlußflächen, z. B. Zinn­ schichten, zu gewährleisten, andererseits dazu, eine mechanische Entkopplung zum Klemmengehäuse 5 in begrenztem Maße sicherzustellen. Wie bereits dargelegt, sind die SMD-Anschlußstreifen 8 so angeordnet, daß sie aus dem Klemmengehäuse 5 seit­ lich, d. h. zur Vorderseite (Leiteranschlußseite) und zur Rückseite (Leiterplattenseite) herausragen. An der Unterseite 4 des Klemmengehäuses 5 sind dazu entsprechend zugeordnete Streifendurchtritte 11 vorgesehen. Das Herausragen der SMD-An­ schlußstreifen 8 aus dem Klemmengehäuse 5 führt dazu, daß die Wärme im SM-Löt­ verfahren unmittelbar auf die Lötbereiche wirkt. Das ist insbesondere bei dem SM-In­ frarotlöten von besonderer Bedeutung.

Zur Lehre der Erfindung gehört, daß die SMD-Anschlußstreifen 8 im Leiteranschluß­ körper 6 eine größere Dicke aufweisen als außerhalb des Leiteranschlußkörpers 6. Das ist im in Fig. 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel da­ durch realisiert, daß die SMD-Anschlußstreifen 8 im Leiteranschlußkörper 6 doppel­ lagig gefaltet sind. Das ist eine fertigungstechnisch einfache und sehr kostengünstige Maßnahme. Bei dem Wunsch, eine noch größere Dicke zu realisieren, könnte auch eine mehrlagige, beispielsweise eine dreilagige Ausführung gewählt werden. Natür­ lich wäre es auch möglich, auf andere Weise eine Querschnittsvergrößerung zu reali­ sieren.

Die SMD-Anschlußstreifen 8 müssen materialmäßig einigermaßen dünn sein, damit auch bei einer kurzen Lötphase eine einwandfreie Verlötung gewährleistet ist. Dicken zwischen 0,2 und 0,8 mm, insbesondere eine Dicke von etwa 0,4 mm, haben sich als besonders zweckmäßig erwiesen. Im Leiteranschlußkörper 6 weisen demge­ genüber die SMD-Anschlußstreifen 8 zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,4 mm bis 1,6 mm, vorzugsweise eine Dicke von ca. 0,8 mm, auf.

Fig. 2 zeigt im übrigen, daß, um einem Verkratzen der SMD-Lötanschlußfläche 9 vor­ zubeugen, die SMD-Anschlußstreifen 8 am freien Ende von der Anschlußfläche 10 weggerichtet abgewinkelt sind.

Nachdem zuvor die löttechnische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Anschlußklemme 1 im einzelnen erläutert worden ist, soll nun der Befestigungstech­ nik, also der Befestigung des Klemmengehäuses 5 auf der Leiterplatte 2 noch Beach­ tung geschenkt werden.

Wie die Figuren zeigen, sind in der Leiterplatte 2 Befestigungsöffnungen 13 für das Klemmengehäuse 5 vorgesehen und ist das Klemmengehäuse 5 mittels durch die Be­ festigungsöffnungen 13 gesteckter Befestigungsschrauben 14, -gewindebolzen, -niete, -spannhülsen, -einpreßstifte od. dgl. auf der Leiterplatte 2 befestigt. Die im hier dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Befestigungsschrauben 14 sind selbstschneidende Schrauben, die in einfache Sackbohrungen im Klemmengehäuse 5 der elektrischen Anschlußklemme 1 eingeschraubt werden. Dementsprechend handelt es sich bei den Befestigungsöffnungen 13 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel um einfache Durchstecköffnungen. Fig. 1 zeigt im übrigen nur eine Befestigungs­ schraube 14; für die Befestigung der hier dargestellten Anschlußklemmen 1 dienen aber insgesamt zwei Befestigungsschrauben 14, wie das nachher noch näher erläutert wird. Bei Verwendung von Befestigungsspannhülsen oder Befestigungseinpreßstif­ ten müssen die Befestigungsöffnungen in der Leiterplatte natürlich entsprechend in der Bemaßung angepaßt sein. Befestigungsnieten könnten durchaus auch als am Klemmengehäuse nach unten abragend angeformte Zapfen aus dem Isolierstoff des Klemmengehäuses ausgeführt sein, die nach Durchstecken durch die Befestigungs­ öffnungen von unten her, vorzugsweise unter Wärmeeinwirkung, breitgequetscht werden.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt insoweit noch eine beson­ dere Konstruktion, als, wie schon erläutert, mehrere Anschlußklemmen 1 zu einem Klemmenblock 3 zusammengefaßt sind. Es handelt sich um insgesamt acht An­ schlußklemmen 1; der Klemmenblock 3 stellt also die Zusammenfassung von acht An­ schlußklemmen 1 dar. Üblicherweise schwankt die Zahl zwischen drei und zehn An­ schlußklemmen 1. Dabei fällt auf, daß im Ausführungsbeispiel zur Befestigung des Klemmenblocks 3 lediglich zwei endseitig angeordnete Befestigungsschrauben 14 vorgesehen sind. Die Befestigungsschrauben 14 erstrecken sich hier anstatt der Lei­ teranschlußkörper in den die Enden des Klemmenblockes 3 bildenden Klemmenge­ häuse 5. Dadurch stehen für Anschlußfunktionen bei dieser Konstruktion tatsächlich nur sechs der acht Anschlußklemmen 1 zur Verfügung.

Claims (6)

1. Elektrische Anschlußklemme für Leiterplatten, mit einem aus Isolierstoff bestehen­ den Klemmengehäuse, mit zur Befestigung des Klemmengehäuses auf der Leiterplatte dienenden separaten Befestigungselementen, mit einem in dem Klemmengehäuse an­ geordneten metallischen Leiteranschlußkörper und mit mindestens einem mit dem Leiteranschluß­ körper elektrisch verbundenen, aus dem Klemmengehäuse herausragenden dünnen, federelastischen SMD-Anschlußstreifen, wobei die SMD-Anschlußstreifen eine mit einer SMD-Lötanschlußfläche auf der Leiterplatte in Kontakt kommende Anschlußfläche aufweisen und bis in den Leiteranschlußkörper hineingezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiteranschlußkörper (6) als Schraubanschlußkörper ausgeführt ist, daß zwei SMD-Anschlußstreifen (8) vorgesehen sind, daß die SMD-Anschlußstreifen (8) im Leiter­ anschlußkörper (6) als Druck- und Leiterschutzelement des Schraubanschlußkörpers ausgebildet sind, im Leiteranschlußkörper (6) eine größere Dicke als außerhalb des Leiteranschlußkörpers (6) aufweisen und voneinander wegweisend an der Vorderseite und der Rückseite aus dem Klemmengehäuse herausragen, und daß die SMD-Anschlußstreifen (8) bezüglich der Längsebene des Klemmengehäuses (5) versetzt zueinander angeordnet und aus einem Leiterplattenanschlußstreifen (12) von doppelter Breite eines SMD-Anschlußstreifens durch Längsteilung und Auseinanderbiegen gebildet sind.

2. Anschlußklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SMD-An­ schlußstreifen (8) im Leiteranschlußkörper (6) doppellagig gefaltet sind.

3. Anschlußklemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die SMD-Anschlußstreifen (8) im Leiteranschlußkörper (6) eine Dicke von 0,4 mm bis 1,6 mm, insbesondere eine Dicke von, ca. 0,8 mm, aufweisen.

4. Anschlußklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die SMD-Anschlußstreifen (8) am freien Ende von der Anschlußfläche (10) wegge­ richtet abgewinkelt sind.

5. Anschlußklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Mehrzahl von An­ schlußklemmen, vorzugsweise drei bis zehn Anschlußklemmen, insbesondere fünf bis acht Anschlußklemmen, zu einem Klemmenblock zusammengefaßt und zur Befesti­ gung des Klemmenblocks lediglich zwei endseitig angeordnete Befestigungsele­ mente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (7) als selbstschneidende Befestigungsschrauben (14) ausgeführt sind, daß als Bohrun­ gen zum Eindrehen der Befestigungsschrauben (14) die im Klemmengehäuse (5) vor­ handenen Aufnahmebohrungen für Klemmschrauben von Schraubanschlußkörpern dienen und daß vorzugsweise die als Bohrungen zum Eindrehen der Befestigungs­ schrauben dienenden Aufnahmebohrungen an der Oberseite des Klemmengehäuses (5) geschlossen sind.

6. Anschlußklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (7) als am Klemmengehäuse nach unten abragend ange­ formte Zapfen aus dem Isolierstoff des Klemmengehäuses ausgeführt und in den Be­ festigungsöffnungen in der Leiterplatte befestigbar, insbesondere nach Durchstecken durch die Befestigungsöffnungen von unten her, vorzugsweise unter Wärmeeinwir­ kung, breitquetschbar sind.