DE4231434A1 - Screw washer for PCB - provides sheet metal base having three integral fixing lugs for mechanical fixing and electrical contact - Google Patents

Screw washer for PCB - provides sheet metal base having three integral fixing lugs for mechanical fixing and electrical contact

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Abstract

The screw washer is used to provide a mechanical and electrical contact between a rigid circuit board (14) and a fixing screw. It comprises a sheet metal element with a base (11) having a threaded bore (17), with two integral fixing lugs (12,13) which are bent through 90 degrees to fit through respective circuit board bores (18,19). The base has a third fixing lug (21) bent through 90 degrees in the same direction as the previous fixing lugs to fit through a further circuit board bore (22). The third fixing lug pref. has a greater length than the first two lugs. ADVANTAGE - Secure mechanical fixing of screw and permanent electrical contact between screw and circuit bore.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schrauböse zur Herstel­ lung einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwi­ schen einer starren Leiterplatte und einer Befestigungs­ schraube, bestehend aus einem ausgestanzten Blechabschnitt mit einem Basisteil mit Gewindebohrung und zwei einstückig angeformten und zur gleichen Seite etwa rechtwinklig abge­ bogenen Befestigungslaschen, die durch Bohrungen der Lei­ terplatte durchsteckbar sind.The invention relates to a screw eyelet for manufacture development of a mechanical and electrical connection between a rigid circuit board and a mounting screw, consisting of a stamped sheet metal section with a base part with a threaded hole and two in one piece molded and approximately perpendicular to the same side curved mounting tabs through holes in the lei are insertable.

Für den genannten Anwendungszweck sind Schraubösen bekannt, bei denen wenigstens eine Befestigungslasche gleichzeitig zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Lei­ terplatte dient, wozu das durchgesteckte Ende der Befesti­ gungslasche mit einer Leiterbahn durch Löten verbunden ist. Dabei hat sich herausgestellt, daß vertikal zur Leiter­ platte auf die Schrauböse einwirkende Kräfte zu Rissen in der Lötverbindung führen können, die zwar in der Regel die mechanische Verbindung kaum beeinträchtigen, die häufig aber zu elektrischen Wackelkontakten oder sogar zu Kontakt­ unterbrechungen führen können. Derartige Fehler wurden sowohl bei lediglich durchgesteckten und verlöteten Laschenenden beobachtet, wie auch bei Laschenenden, die vor dem Verlöten noch um etwa 90 Grad rechtwinklig abgebogen wurden. Screw eyelets are known for the stated purpose, where at least one mounting bracket at the same time to establish an electrical connection with the Lei terplatte serves what the inserted end of the fastening is connected to a conductor track by soldering. It has been found that vertical to the ladder plate forces acting on the screw eye to crack of the solder joint, which is usually the mechanical connection hardly affect that often but to electrical loose contacts or even to contact can cause interruptions. Such mistakes were made both with just inserted and soldered Tab ends observed, as with tab ends, before bent at a right angle by about 90 degrees were.  

Die Gründe für eine Kontaktunterbrechung (bzw. -schwächung) liegen nicht nur in der rein mechanischen Beanspruchung, die von Lötverbindungen grundsätzlich ferngehalten werden sollte, sondern auch in den Fertigungstoleranzen, in Schrumpfungsvorgängen und in thermischen Einflüssen. Bei nicht abgewinkelten Laschenenden werden senkrecht zur Lei­ terplatte von der Lötseite her auf die Schrauböse wirkende Kräfte im wesentlichen über die Lötverbindung auf die Lei­ terplatte abgetragen, wobei elektrische Kontaktstörungen praktisch solange nicht auftreten, wie das Lötmaterial am Laschenende haftet. Wirkt die Kraft in entgegengesetzter Richtung, so bleibt die Lötverbindung zur Leiterbahn nur solange unbelastet, wie die Schrauböse ohne Zwischenraum direkt auf der Leiterplatte aufliegt. Diese Bedingung läßt sich wegen unterschiedlicher Wärmedehnung zwischen der Lei­ terplatte und der Schrauböse im Anwendungsbereich zwischen -40 und +85 Grad C und wegen unvermeidlicher Material­ schrumpfung der Leiterplatte praktisch nicht erfüllen. Starke Temperaturwechselbeanspruchung führt über kurz oder lang zu einer nennenswerten Zahl von Kontaktunterbrechun­ gen, die im Rahmen einer auf höchste Qualität und kleinste Ausschuß- bzw. Ausfallraten ausgerichteten Produktion nicht toleriert werden können. Man hat daher auch schon beide Befestigungslaschen einer Schrauböse zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit der Leiterbahn verlötet. Damit kann man zwar die Ausschuß- bzw. Ausfallrate senken, nicht aber die eigentliche Störungsursache beseitigen.The reasons for a break in contact (or weakening) lie not only in the purely mechanical stress, which are generally kept away from soldered connections should, but also in manufacturing tolerances, in Shrinkage processes and in thermal influences. At Non-angled tab ends are perpendicular to the lei from the soldering side acting on the screw eyelet Forces essentially via the solder connection on the Lei terplatte removed, with electrical contact disorders practically not occur as long as the solder material on Tab end sticks. The force works in opposite Direction, the solder connection to the conductor track only remains as long as unloaded, like the screw eye without space rests directly on the circuit board. This condition leaves due to different thermal expansion between the lei terplatte and the screw eye in the area of application between -40 and +85 degrees C and because of inevitable material practically does not meet shrinkage of the circuit board. Strong changes in temperature result in short or long to a significant number of contact breaks conditions within the framework of the highest quality and smallest Reject or failure-oriented production is not can be tolerated. So you already have both Fixing tabs of a screw eyelet for the production of the electrical connection soldered to the conductor track. In order to you can lower the reject or failure rate, not but eliminate the actual cause of the fault.

Es besteht somit die Aufgabe, eine Schrauböse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß einerseits eine allen Anforderungen genügende mechanische Verbindung mit der Leiterplatte erreicht wird und daß andererseits eine sichere und dauerhafte elektrische Verbindung zwischen Schrauböse und Leiterplatte gewährleistet werden kann.There is therefore the task of a screw eye of the beginning mentioned type so that on the one hand all Mechanical connection with the PCB is reached and that on the other hand a  safe and permanent electrical connection between Screw eye and circuit board can be guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, zur Herstel­ lung der elektrischen Verbindung am Basisteil eine dritte Lasche anzuformen, die nach der gleichen Seite etwa recht­ winklig abgebogen und durch eine weitere Bohrung der Leiterplatte durchsteckbar ist und die im Vergleich zu den Befestigungslaschen sehr viel biegeweicher mit dem Basis­ teil verbunden ist.To solve this problem it is proposed to manufacture development of the electrical connection on the base part a third To form a flap that is about right on the same side bent at an angle and through another hole in the PCB is pluggable and compared to the Fastening tabs much more flexible with the base part is connected.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.Advantageous refinements of the inventive concept are described in subclaims 2 to 7.

Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Schraubösen näher erläutert.Further details are explained in more detail with reference to the screw eyes shown in FIGS . 1 to 6.

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel für eine bekannte Schrauböse. Fig. 1 shows a first example of a known screw eyelet.

Fig. 2 zeigt eine Schrauböse gemäß Fig. 1 vor dem Abbiegen der Befestigungslaschen. FIG. 2 shows a screw eye according to FIG. 1 before the fastening tabs are bent.

Fig. 3 zeigt ein zweites Beispiel für eine bekannte Schrauböse. Fig. 3 shows a second example of a known screw eyelet.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schrauböse gemäß der Erfindung. Fig. 4 shows an embodiment of a screw eye according to the invention.

Fig. 5 zeigt eine Schrauböse gemäß Fig. 4 vor dem Abbiegen der Lasche. FIG. 5 shows a screw eye according to FIG. 4 before the tab is bent.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schrauböse gemäß der Erfindung. Fig. 6 shows a second embodiment of a screw eye according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine bekannte Schrauböse, bestehend aus einem ausgestanzten Blechabschnitt mit einem Basisteil 1 mit Gewindebohrung 7 und zwei Befestigungslaschen 2, 3, die nach der gleichen Seite etwa rechtwinklig abgebogen werden. Fig. 2 shows a known screw eyelet, consisting of a stamped sheet metal section with a base part 1 with a threaded bore 7 and two mounting tabs 2 , 3 , which are bent approximately at right angles on the same side.

Fig. 1 zeigt die fertig geformte Schrauböse gemäß Fig. 2, eingesetzt in eine Leiterplatte 4 mit Leiterbahn 5. Die Leiterplatte 4 hat eine Durchgangsbohrung 6, die mit der Gewindebohrung 7 der Schrauböse fluchtet. Außerdem besitzt die Leiterplatte 4 zwei weitere Bohrungen 8, 9, durch die die gegenüber dem Basisteil 1 abgewinkelten Befestigungs­ laschen 2, 3 hindurchgesteckt sind. Die Enden der Befesti­ gungslaschen 2, 3 sind mittels Lötstellen 10 mit der Leiterplatte 4, genauer mit der Leiterbahn 5 der Leiter­ platte 4 verbunden. FIG. 1 shows the finished screw eyelet according to FIG. 2, inserted in a printed circuit board 4 with a conductor track 5 . The circuit board 4 has a through hole 6 which is aligned with the threaded hole 7 of the screw eyelet. In addition, the circuit board 4 has two further holes 8 , 9 through which the angled relative to the base part 1 fastening tabs 2 , 3 are inserted. The ends of its mountings supply plates 2, 3 are connected by solder 10 to the circuit board 4, more precisely with the conductor track 5 of the circuit board 4 is connected.

Diese Lötverbindung dient sowohl zur mechanischen, wie auch zur elektrischen Verbindung zwischen Schrauböse und Leiter­ platte 4. Eine derartige Doppelfunktion muß realisiert wer­ den, wenn durch eine in die Schrauböse eingeführte Schraube nicht nur eine mechanische Befestigung der Leiterplatte 4 an einem Gehäuse oder dergleichen, sondern auch eine elek­ trische Verbindung mit einer zweiten Leiterplatte oder anderen elektrischen Bauteilen hergestellt werden soll.This soldered connection serves both for the mechanical and for the electrical connection between the screw eyelet and the circuit board 4 Such a double function must be realized who, if not only a mechanical fastening of the printed circuit board 4 to a housing or the like, but also an electrical connection to a second printed circuit board or other electrical components is to be produced by a screw inserted into the screw eyelet.

Wird diese Verbindung im Sinne eines Abhebens der Schrauböse von der Leiterplatte beansprucht, so ergeben sich im allgemeinen keine Störungen, weil das Lötmaterial hinreichend fest an den Enden der Befestigungslaschen haftet. Eine Beanspruchung in entgegengesetzter Richtung kann jedoch dazu führen, daß in der Leiterbahn oder im Löt­ material Risse entstehen, wenn die Schrauböse nicht absolut spielfrei auf der Oberfläche der Leiterplatte aufliegt. Diese Bedingung läßt sich in der Praxis trotz enger Ferti­ gungstoleranzen und präziser Montagetechnik nicht immer einhalten. Insbesondere wenn derartige Verbindungen für Betriebstemperaturen zwischen -40 und +85 Grad C vorgese­ hen sind, wie sie beispielsweise für Armaturenbretter von Kraftfahrzeugen vorgegeben werden. Unterschiedliche Wärme­ dehnungszahlen zwischen Schrauböse und Leiterplatte sowie alterungsbedingte Schrumpfungsvorgänge der Leiterplatte führen zwangsläufig dazu, daß die Leiterplatte zwischen dem Basisteil und den mit Lötmaterial verbundenen Enden der Befestigungslaschen auf Dauer nicht fest eingespannt ist, so daß die Lötverbindung zur Leiterbahn mechanisch auf Zug beansprucht wird. Für derartige Beanspruchungen sind Löt­ verbindungen grundsätzlich nicht geeignet. Sie führen zu Rissen, die für den mechanischen Verbund nicht weiter stö­ rend sind, die aber die elektrische Verbindung beeinträch­ tigen und sogar zerstören können. Derartige Fehler können nicht in Kauf genommen werden.Is this connection in the sense of a lift off Screw eyelet claimed by the circuit board, so result generally no interference because of the soldering material sufficiently firm at the ends of the fastening tabs is liable. A strain in the opposite direction can, however, lead to the fact that in the conductor track or in the solder Material cracks occur when the screw eye is not absolute rests without play on the surface of the circuit board. This condition can be met in practice despite narrow ferti tolerances and precise assembly technology not always adhere. Especially when such connections for Operating temperatures between -40 and +85 degrees C.  hen, such as for dashboards from Motor vehicles are specified. Different warmth expansion numbers between screw eye and circuit board as well aging-related shrinkage processes of the circuit board inevitably lead to the circuit board between the Base part and the ends connected with solder material Fastening tabs are not permanently clamped, so that the solder connection to the conductor track mechanically on train is claimed. For such stresses are solder connections are generally not suitable. They lead to Cracks that do not interfere with the mechanical bond are rend, but which affect the electrical connection can destroy and even destroy. Such mistakes can cannot be accepted.

Das gilt auch für die Ausführungsform gemäß Fig. 3, bei der die mechanische Verbindung durch Abwinkeln der Befesti­ gungslaschen 2a und 3a nach deren Durchstecken durch die Leiterplatte 4 hergestellt wird. Anschließend wird die elektrische Verbindung zwischen den Befestigungslaschen 2a, 3a und der Leiterbahn 5 mittels Lötstellen 10 erreicht. Es dürfte ohne weiteres klar sein, daß diese Art der Verbin­ dung nicht besser sein kann als die in Fig. 1 dargestellte, weil auch hier ein spielfreies Aufliegen des Basisteils 1 auf der Leiterplatte 4 nicht gewährleistet ist.This also applies to the embodiment according to FIG. 3, in which the mechanical connection by angling the fastening supply lugs 2 a and 3 a is made after their insertion through the circuit board 4 . The electrical connection between the fastening tabs 2 a, 3 a and the conductor track 5 is then achieved by means of solder joints 10 . It should be readily apparent that this type of connec tion can not be better than that shown in Fig. 1, because here a play-free resting of the base part 1 on the circuit board 4 is not guaranteed.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schrauböse nach dem Ausstanzen dargestellt. Am Basisteil 11 mit der Gewindebohrung 17 ist außer den Befestigungslaschen 12, 13 noch eine dritte Lasche 21 angeformt, die länger und im Querschnitt dünner ausgeführt ist als die Befestigungs­ laschen 12, 13.In Fig. 5 shows an embodiment of eyelet bolt according to the invention after punching. On the base part 11 with the threaded bore 17 , in addition to the fastening tabs 12 , 13 , a third tab 21 is formed, which is longer and thinner in cross section than the fastening tabs 12 , 13th

Fig. 4 zeigt, wie die Schrauböse nach dem Abwinkeln der Laschen 12, 13, 21 mit der Leiterplatte 14 verbunden ist. Fig. 4 shows how the screw eye is connected to the circuit board 14 after bending the tabs 12 , 13 , 21 .

Die Leiterplatte 14 hat eine Bohrung 16, die mit der Gewin­ debohrung 17 im Basisteil 11 der Schrauböse fluchtet. Außerdem besitzt die Leiterplatte 14 Bohrungen 18, 19 für die Befestigungslaschen 12, 13, sowie eine Bohrung 22 für die dritte Lasche 21. Alle Laschen 12, 13, 21 sind mittels Lötstellen 20, 23 mit der Leiterbahn 15 verbunden. Dadurch, daß die dritte Lasche 21 wesentlich biegeweicher mit dem Basisteil 11 der Schrauböse verbunden ist, kann die mecha­ nische Belastung auf die Lötstelle 23 ganz erheblich gerin­ ger gehalten werden als bei den bekannten Schraubösen. Die Verbindungsfunktionen zwischen Schrauböse und Leiterplatte sind damit praktisch aufgeteilt, so daß eine zuverlässige mechanische Befestigung erreicht werden kann, ohne daß die davon abgetrennte elektrische Verbindung den zuvor beschriebenen Belastungen unterworfen wird.The circuit board 14 has a bore 16 which is aligned with the threaded bore 17 in the base part 11 of the screw eyelet. In addition, the printed circuit board 14 has holes 18 , 19 for the fastening tabs 12 , 13 and a hole 22 for the third tab 21 . All tabs 12 , 13 , 21 are connected to the conductor track 15 by means of solder joints 20 , 23 . Characterized in that the third tab 21 is connected to the base part 11 of the screw eyelet in a considerably more flexible manner, the mechanical stress on the solder joint 23 can be kept considerably lower than in the known screw eyelets. The connection functions between the screw eyelet and the printed circuit board are thus practically divided, so that a reliable mechanical fastening can be achieved without the electrical connection separated therefrom being subjected to the loads described above.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 nur dadurch, daß auf der Unterseite der Leiterplatte 14 ein größerer Bereich an Leiterbahn 15 ausgespart ist und daß die Enden der Befestigungslaschen 12, 13 nach dem Durchstecken etwa rechtwinklig abgebogen sind. In diesem Fall ist nur noch für die dritte Lasche 21 eine Lötstelle 23 zur Herstellung der elektrischen Verbin­ dung mit der Leiterbahn 15 vorgesehen. Die übrigen Bezeich­ nungen entsprechen denen in Fig. 4.The embodiment according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 4 only in that on the underside of the printed circuit board 14 there is a larger area on the conductor track 15 and in that the ends of the fastening tabs 12 , 13 are bent approximately at right angles after insertion. In this case, a solder joint 23 for producing the electrical connection with the conductor track 15 is only provided for the third tab 21 . The other designations correspond to those in Fig. 4th

Claims (7)

1. Schrauböse zur Herstellung einer mechanischen und elek­ trischen Verbindung zwischen einer starren Leiterplatte (14) und einer Befestigungsschraube, bestehend aus einem ausgestanzten Blechabschnitt mit einem Basisteil (11) mit Gewindebohrung (17) und zwei einstückig angeformten und zur gleichen Seite etwa rechtwinklig abgebogenen Befestigungs­ laschen (12, 13), die durch Bohrungen (18, 19) der Leiter­ platte (14) durchsteckbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der elektrischen Verbindung am Basisteil (11) eine dritte Lasche (21) angeformt ist, die nach der gleichen Seite etwa rechtwinklig abgebogen und durch eine weitere Bohrung (22) der Leiterplatte (14) durchsteckbar ist und die im Vergleich zu den Befestigungslaschen (12, 13) sehr viel biegeweicher mit dem Basisteil (11) verbunden ist.1. screw eyelet for producing a mechanical and elec trical connection between a rigid circuit board ( 14 ) and a fastening screw, consisting of a punched sheet metal section with a base part ( 11 ) with a threaded bore ( 17 ) and two integrally formed and at the same side approximately right-angled fastening tabs ( 12 , 13 ) which can be pushed through holes ( 18 , 19 ) in the printed circuit board ( 14 ), characterized in that a third tab ( 21 ) is formed on the base part ( 11 ) for making the electrical connection the same side is bent approximately at right angles and can be pushed through a further bore ( 22 ) in the printed circuit board ( 14 ) and which is connected to the base part ( 11 ) in a much more flexible manner in comparison with the fastening tabs ( 12 , 13 ). 2. Schrauböse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lasche (21) deutlich länger ist als die Befestigungslaschen (12, 13).2. Screw eye according to claim 1, characterized in that the third tab ( 21 ) is significantly longer than the fastening tabs ( 12 , 13 ). 3. Schrauböse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die dritte Lasche (21) einen deutlich geringeren Materialquerschnitt hat als die Befestigungslaschen (12, 13). 3. screw eyelet according to claim 1 or 2, characterized in that the third tab ( 21 ) has a significantly smaller material cross section than the fastening tabs ( 12 , 13 ). 4. Schrauböse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lasche (21) über einen Bereich geringerer Materialfestigkeit mit dem Basisteil (11) verbunden ist.4. Screw eye according to claim 1, characterized in that the third tab ( 21 ) is connected to the base part ( 11 ) over a region of lower material strength. 5. Schrauböse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lasche (21) über einen S- förmigen Biegebereich mit dem Basisteil (11) verbunden ist.5. Screw eye according to one of claims 1 to 4, characterized in that the third tab ( 21 ) is connected to the base part ( 11 ) via an S-shaped bending region. 6. Schrauböse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungslaschen (12, 13) zur Herstellung der mechanischen Verbindung mit einer Leiter­ platte (14) durch etwa rechtwinkliges Abbiegen ihrer Enden nach dem Durchstecken vorgesehen sind und daß das recht­ winklig abgebogene Ende der dritten Lasche (21) zur Her­ stellung einer Lötverbindung mit einer Leiterbahn der Lei­ terplatte (14) dient.6. Screw eyelet according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fastening tabs ( 12 , 13 ) for establishing the mechanical connection with a printed circuit board ( 14 ) are provided by approximately right-angled bending of their ends after insertion and that the right angle bent end of the third tab ( 21 ) for the manufacture of a solder connection with a conductor of the Lei terplatte ( 14 ) is used. 7. Schrauböse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungslaschen (12, 13) nach dem Durchstecken zur Herstellung einer mechanischen Verbin­ dung und daß die dritte Lasche (21) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte (14) durch Löten vorgesehen sind.7. Screw eyelet according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fastening tabs ( 12 , 13 ) after insertion for producing a mechanical connec tion and that the third tab ( 21 ) for establishing an electrical connection with the circuit board ( 14 ) are provided by soldering.
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US6810769B1 (en) * 1999-01-11 2004-11-02 Valeo Systemes D'essuyage Motor vehicle wiper gear motor with base and core
WO2010105940A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-23 Würth Elektronik Ics Gmbh & Co. Kg Assembly for connecting a motor vehicle battery

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