-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft elektrische Verbinder und insbesondere eine oberflächenmontierte
modulare telefonbuchsenähnliche
Buchse mit geschützten,
automatisch ausgerichteten Lötfahnen.
-
Beschreibung
des Standes der Technik
-
Telefonbuchsenähnliche
modulare Buchsen sind in der Computernetzwerk- und Kommunikationsindustrie
zur Verbindung von Computern, Modems, Druckern und ähnlichen
elektronischen Geräten stark
verbreitet.
-
Die
Nachfrage nach kleinerer Packung und stärker automatisierter Herstellung
hat bewirkt, dass die Industrie vermehrt oberflächenmontierte Bauelemente und
die damit verbundenen bei höherer
Temperatur ablaufenden Leiterplattenlötverfahren einsetzt, um die
Kosten der fertigen Leiterplatten zu senken und die Ausbeute an
elektrisch hochwertigen Leiterplatten zu steigern.
-
Zwei
vermehrt eingesetzte Herstellungsverfahren sind das IR-Löten und
das Dampfphasenlöten.
Bei beiden Verfahren wird eine metallische Maske beziehungsweise
Schablone mit Ausschneidungen verschiedener Formen und Größen verwendet, mittels
derer eine Lötpaste
durch Siebdruck auf die Oberfläche
einer Leiterplatte aufgebracht wird. Die Ausschneidungen entsprechen
den Verbindungsstellen entweder mit Lötfahnen oberflächenmontierter Bauelemente
oder Verbinder oder mit metallischen Leiterbahnen, die die elektrischen
Leitungen in einer Mehrschichtenleiterplatte bilden. Während des
Lötvorganges
ist die Temperatur in der Kammer, durch die die Leiterplatten laufen,
ausreichend hoch, damit sich die Lötpaste auf der Leiterplatte
zu Lot verflüssigt.
Dies ermöglicht,
dass das Lot auf jede in Kontakt mit der Lötpaste befindliche metallische
Oberfläche läuft und
hierdurch eine elektrische Verbindung ausbildet, die (im Englischen) üblicherweise „solder
filet" (Lötverbindung)
genannt wird.
-
Beim
IR-Lötverfahren
wird Strahlungswärme eingesetzt,
um sowohl die oberflächenmontierten Bauelemente
wie auch die Lötpaste
derart zu erwärmen,
dass die Lötfahnen
auf eine bestimmte hohe Temperatur erwärmt werden, damit das verflüssigte Lot
zu den Lötfahnen
hingezogen wird – ein
Vorgang, der (im Englischen) „Wicking" („Zerlaufen") genannt wird. Beim
Dampfphasenlötverfahren
wird ein gasförmiges
Material, das Wärme
auf die Bauelemente wie auch auf die Lötpaste überträgt, derart erwärmt, dass sich
die Lötpaste
auf ähnliche
Weise wie beim IR-Löten
verflüssigt.
Gelangt die Leiterplatte in der Reflow-Kammer von der höchsten Temperatur
in einen Bereich niedrigerer Temperatur, so erfolgt die Verfestigung
des Lotes. Dies erzeugt die Lötverbindungen („solder
filets").
-
Die
Lötfahnen
oberflächenmontierter
Verbinder weisen üblicherweise
eine von mehreren Ausgestaltungen auf, durch die ein Mittel zur
Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte
und den Verbinderkontakten gegeben ist. Eine dieser Ausgestaltungen
ist die sogenannte „J"-Fahne, bei der das
lötbare
Ende des Kontaktes die Form des Buchstaben „J" aufweist. Das gekrümmte Untere des Buchstaben „J" ist derart angeordnet,
dass der tiefste Punkt des gekrümmten
Unteren unterhalb der Oberfläche
der Leiterplatte befindlich ist, wenn der Verbinder vollständig auf
der Leiterplatte aufsitzt. Dies würde eigentlich bedeuten, dass
der Verbinder nicht an der Leiterplatte montiert ist und mit dieser
in Eingriff treten kann, da der tiefste Lötfahnenpunkt die Oberfläche der
Leiterplatte berührt
und mit dieser in Eingriff tritt, wodurch verhindert wird, dass
der Verbinder auf der Leiterplatte aufsitzt. Das freie Ende der
Krümmung
wird jedoch nicht gehalten, wodurch möglich wird, dass sich die gekrümmte Fläche bei
Eingriff mit einer starren Oberfläche verbiegt. Aufgrund dieses Biegevermögens übt die Krümmung des „J", sobald der Verbinder
auf der Leiterplatte aufsitzt, eine Kraft auf die an der Oberfläche der
Leiterplatte befindliche Lötpaste
aus. Diese Kraft bewirkt, dass die Krümmung des „J" nach unten gegen die Leiterplatte drückt und
hierdurch vollständig
innerhalb der Lötpaste
verbleibt, sodass beim Verflüssigen
und Zerlaufen („Wicking") der Lötpaste auf
die Lötfahne
der untere Teil der Krümmung
von Lot umgeben ist, um eine gasdichte Lötverbindung auszubilden. Dies
ist notwendig, um eine verlässliche
elektrische Verbindung zwischen der Kontaktlötfahne und der metallischen
Schaltung der Leiterplatte herzustellen.
-
Die
Druckschrift EP-A-0 337 632, die als nächstkommender Stand der Technik
betrachtet wird, offenbart eine Buchse, die Kontakte mit einer lötbaren J-Fahne
aufweist. Ein Teil jedes Kontaktes ist in einem Kanal angeordnet,
der in der unteren Wand des Gehäuses der
Buchse vorgesehen ist. Der Lötfahnenfuß jedes
Kontaktes erstreckt sich von einer Seitenwand des Gehäuses weg.
-
Eine
weitere häufig
eingesetzte Ausgestaltung der Lötfahne
eines elektrischen Kontaktes in einem Bauelement ist der Möwenflügel („gull wing"). Der Möwenflügel weist
in etwa die Form des Buchstaben "L" auf, wobei sich
der Fuß des „L" vom Körper des
Bauelementes wegerstreckt. Der Fuß kann gegebenenfalls leicht
nach unten gewinkelt sein, damit ein Kontakt mit der an der Oberfläche der
Leiterplatte befindlichen Lötpaste
hergestellt wird. Die Möwenflügelausgestaltung
einer Lötfahne
ist stabil und nicht biegbar, wodurch der Fuß aufgrund des Effektes der
Oberflächenspannung,
der den Fuß hinsichtlich
der Paste vergleichsweise konstant in seiner Position hält, in der
Lötpaste
verbleibt. Diese Ausgestaltung der Lötfahnen wird aufgrund des geringen
Gewichtes hauptsächlich
bei integrierten Schaltungen (ICs) eingesetzt. Das geringe Gewicht
eines ICs ermöglicht,
dass die Lötpaste
dem Bauelement einen nennenswerten Halt verleiht, um die Ausrichtung
des Fußes
des Möwenflügels mit
der Ausrichtung der entsprechenden Lötpastenleiterbahn auf der Leiterplatte zu
erhalten, was wiederum dazu führt,
dass das Lot um den Fuß des
Möwenflügels herum
verläuft
(„wicking"), wodurch eine gasdichte
Verbindung mit jeder Lötfahne
hergestellt ist.
-
Eine
aktuelle Ausgestaltung der Lötfahne stellt
eine Abwandlung des Möwenflügels dar,
die bei dem Versuch entwickelt wurde, die Schwierigkeiten im Umgang
mit Lötfahnen
aus dem Stand der Technik bei Verwendung mit Steckern zu überwinden.
Diese aktuelle Ausgestaltung der Lötfahne kann als aufgebogenes „L" (sweeping „L") beschrieben werden, was
durch die Form und das Profil bedingt ist, die einem aufgebogenen
Ellenbogen ähneln.
Der vertikale Abschnitt des L weist eine geringere Länge auf,
weshalb dieser Abschnitt kürzer
als das Ensemble aus Aufbiegung und Fuß ist. Die Aufbiegung weist üblicherweise
einen Winkel auf, der größer als
90° ist, sodass
der Fuß der
Lötfahne
nach unten auf die Leiterplatte zu gewinkelt ist. Da die Aufbiegung
eine gekrümmte
Form aufweist, ist ihr eine inhärente
elastische Eigenschaft zweigen, durch die sie den Fuß in dauerhaftem
Eingriff mit der auf der Leiterplatte befindlichen Lötpaste halten
kann. Aufgrund der elastischen Eigenschaft wird der Fuß in der
Lötpaste
gehalten, sodass während
des Löt-Reflows
das Lot um die Spitze des Fußes
herum fließt
und eine gasdichte Verbindung mit dem Lötfahnenfuß ausbildet.
-
Diese
Ausgestaltung weist, obwohl sie im Vergleich zum Stand der Technik
eine Verbesserung darstellt, immer noch zwei Hauptmängel der
Ausgestaltungen von Lötfahnen aus
dem Stand der Technik auf. Bei sämtlichen
Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik erstreckt sich ein Abschnitt
der Lötfahne über die
hintere Wand des Verbinders hinaus. Dieser Abschnitt liegt jenseits
der schützenden
Begrenzung des Verbindergehäuses
frei, weshalb er mechanisch beschädigt oder mit Blick auf seine
Ausrichtung aus der ursprünglichen
Ausrichtung herausgebracht werden kann. Beschädigungen oder Fehlausrichtungen können während der
Packung der Verbinder oder während
des Stapelns oder Handhabens bei Versand oder Lagerung, während des
Entfernens der Verbinder aus den Packungsbehältern oder während der
Bestückung
und Verwendung in einem Bestückungsautomaten
auftreten.
-
Aufgrund
des engen Abstandes der Bauelemente und der Dichte der Verbindungen
auf oberflächenmontierten
Leiterplatten ist die Ausrichtung der Lötfahnen gegenüber der
Lötpaste
kritisch und lässt nur
eine sehr geringe Fehlertoleranz zu. Sogar bei einer geringen Fehlausrichtung
der Lötfahnen
können ohne
Weiteres ein hoher Widerstand, eine unvollständige Verbindung, eine überhaupt
nicht vorhandene elektrische Verbindung oder sogar eine überbrückte Verbindung
zwischen zwei aneinander angrenzenden Lötfahnen durch zwischen den
zwei Fahnen befindliches Lot auftreten. Die fertig zusammengebaute
Leiterplatte ist daher nur wegen des Verbinders schadhaft und muss
ausgemustert werden.
-
Eine
weitere Unzulänglichkeit
ist das Nichtvorhandensein eines Mittels zur Einflussnahme auf die
Ausrichtung der Lötfahnen,
um die hochgradige Genauigkeit der Ausrichtung aufrechtzuerhalten.
Die Ausbeute an mängelfreien
Leiterplatten steht in direktem Verhältnis zur relativen Ausrichtung
einer Lötfahne
gegenüber
einem entsprechenden Lötpastenmuster
auf der Leiterplatte. Wie vorstehend beschrieben, wird die Dichte
der Leiterbahnen auf der Leiterplatte zunehmend größer, weshalb
weniger Freiraum zwischen den einzelnen Leiterbahnen verbleibt,
sodass wiederum eine geringere Toleranz beim Ausrichten einer Lötfahne gegeben
ist.
-
Verschiedene
Lösungsansätze wurden
bei dem Versuch entwickelt, die aufgeführten Unzulänglichkeiten bei der Ausgestaltung
oberflächenmontierter
Verbinder zu beseitigen. Diese Lösungsansätze sind
beispielsweise in den US-Patenten 4,992,052 und 5,413,491 beschrieben.
Das US-Patent 5,413,491 beschreibt zwei Reihen von Kontakten, wobei
jeder Kontakt einen Passabschnitt umfasst, der dafür vorgesehen
ist, mit einem quadratischen Ansatz sowie mit einem Lötfahnenabschnitt
in Form eines Möwenflügels in
Eingriff zu treten. Der Fuß jedes
Möwenflügelabschnittes
ist leicht nach unten gewinkelt, um gegen die Oberfläche der
Leiterplatte mit der Lötpaste
in Eingriff zu treten, wenn der Stecker vollständig auf der Leiterplatte aufsitzt.
Der Fuß jedes Möwenflügels erstreckt
sich über
die Seitenwand des Verbinderkörpers
hinaus, der den Kontakt aufrechterhält, weshalb das freie Ende
des Fußes
von außen beschädigt werden
kann.
-
Ein
primäres
Ziel des US-Patentes 4,992,052 besteht darin, einen verbesserten
Kontakt vom Möwenflügeltyp herzustellen,
bei dem ein gewinkelter Übergangsabschnitt
vom Anfang des Fußes
des „L" zu einem mehr als
der Hälfte
der Länge des
Fußes
entsprechenden Punkt Verwendung findet. Der Lötabschnitt des Fußes ist
kleiner als der gewinkelte Abschnitt und derart unter einem Winkel
gegenüber
dem gewinkelten Abschnitt ausgerichtet, dass der Lötabschnitt
im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Leiterplatte ist. Der
gewinkelte Übergangsabschnitt
macht einen elastischen Druckeingriff durch den Lötabschnitt
dadurch möglich,
dass er den Lötabschnitt
an der Oberfläche
der Leiterplatte und in der Lötpaste
hält.
-
Der
aufgeführte
Stand der Technik zeigt zwar Verbesserungen hinsichtlich des Problems
der genauen Ausrichtung jeder Lötfahne
gegenüber
dem jeder Lötfahne
entsprechenden Lötpastenmuster
und vergrößert den
elastischen Eingriff jeder Lötfahne
mit der entsprechenden Lötpastenfläche, weist
jedoch weiterhin Mängel
bei der Verwirklichung einer hohen Genauigkeit der Ausrichtung der
Lötfahne
gegenüber der
entsprechenden Lötpaste
wie auch beim Schutz der Lötfahnen
vor möglicher
Fehlausrichtung oder mechanischer Beschädigung auf.
-
Aufgaben der
Erfindung und Zusammenfassung der Erfindung
-
Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine oberflächenmontierte
modulare Buchse mit einer Ausrichtungsstruktur bereitzustellen,
die eine Einflussnahme auf die Lötfahnen
der in der Buchse vorhandenen Kontakte ermöglicht, um die im Stand der
Technik auftretenden Unzulänglichkeiten
bei der Ausrichtung zu beseitigen.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel
zur genauen Positionierung der Lötfahnen
der Kontakte der modularen Buchse bereitzustellen, damit die Lötfahnenfüße genau
in Ausrichtung mit den Lötpastenmustern
angeordnet werden können.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine modulare
Buchse bereitzustellen, die ermöglicht,
dass die Lötfahnen
in elastischem Eingriff an der Oberfläche der Leiterplatte und in
dem Lötpastenmuster
an der Oberfläche
der Leiterplatte gehalten werden.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel
zum Schutz der Lötfahnen
der Kontakte in der Buchse vor einer versehentlichen Beschädigung oder
Fehlausrichtung als Ergebnis umgangs- oder versandbedingter Umstände bereitzustellen.
-
Den
aufgeführten
Aufgaben und Merkmalen sowie weiteren Aufgaben und Merkmalen wird
durch die Merkmale des Anspruches 1 entsprochen.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Rippen einen V-förmigen Querschnitt
auf. Ein vertiefter Kanal ist zwischen jedem Satz aneinander angrenzender
V-Rippen derart ausgebildet, dass jede Lötfahne in genau einem Kanal zwischen
jedem Satz aneinander angrenzender Rippen angeordnet werden kann.
Die Lötfahne
weist die Form eines umgekehrten Möwenflügels auf, weshalb der Lötfahnenfuß in jedem
Kanal sowie zwischen und unterhalb der unteren Außenwand
der Buchse angeordnet ist.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Lötfahnenfuß leicht
nach unten gewinkelt, sodass beim Aufbringen der Buchse auf die
Leiterplatte und beim vollständigen
Aufsitzen auf der Oberfläche
der Leiterplatte der Lötfahnenfuß aus seiner
dem freien Zustand entsprechenden Stellung heraus ausgelenkt wird.
In der ausgelenkten Position übt
der Lötfahnenfuß eine Kraft
auf die Oberfläche
der Leiterplatte aus und verbleibt gegenüber dem an der Oberfläche der
Leiterplatte befindlichen Lötpastenmuster
in einer vergleichsweise festen Position. Dies führt dazu, dass die Lötpaste den
Lötfahnenfuß teilweise
einhüllt
und während
des Reflowlötens umfließt, wodurch
eine qualitativ hochwertige gasdichte Lötverbindung hergestellt wird.
-
Entsprechend
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die V-Rippen
derart voneinander beabstandet, dass die Breite des zwischen den
Rippen ausgebildeten Kanals ähnlich
der Breite der Lötfahne
ist. Der enge Sitz des Fußes
der Lötfahne
an dem Kanal zwischen den Rippen ermöglicht eine weitgehende winkelmäßige Einflussnahme
jedes Kontaktes mit Blick auf die jeweils bevorzugte parallele Position,
was zu einer wesentlich stärkeren Ausrichtung
des Lötfahnenfußes gegenüber dem
jeweiligen Lötpa stenmuster
führt.
Hierdurch wird eine Lötverbindung
erzeugt, bei der die von der Lötverbindung
umschlossene Fläche
des Fußes
größer ist, wodurch
eine größere und
stärkere
gasdichte Lötverbindung
hergestellt ist.
-
Entsprechend
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erstrecken sich
die V-Rippen um
einem Abstand derart nach unten, dass die Spitze jeder V-Rippe im
Wesentlichen koplanar mit der äußeren Oberfläche der
Unterwand der Buchse ist. Dies führt
dazu, dass die Spitze jeder V-Rippe direkt mit der Oberfläche der
Leiterplatte in Kontakt ist, wenn die Buchse vollständig auf
der Leiterplatte aufsitzt und mit dieser in Eingriff ist. Der Kontakt
der Spitze jeder V-Rippe mit der Oberfläche der Leiterplatte stellt
eine physikalische Barriere für
die verflüssigte Lötpaste dar,
die aus dem Musterbereich in einen angrenzenden Musterbereich fließt, wodurch
ein elektrischer Kurzschluss und die damit verbundene Fehlerhaftigkeit
der Leiterplatte verhindert werden.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnung
-
1 ist
eine Seitenschnittansicht einer modularen weiblichen Buchse mit
einer bestimmten Art von Kontaktpassform.
-
2 ist
eine Seitenschnittansicht einer modularen weiblichen Buchse mit
einer alternativen Art von Kontaktpassform.
-
3 ist
eine perspektivische Ansicht einer modularen weiblichen Buchse von
unterhalb und hinterhalb der Buchse vor dem Einbau der Kontakte
in die Buchse.
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht einer modularen weiblichen Buchse von
unterhalb und hinterhalb der Buchse nach dem Einbau der Kontakte
in die Buchse.
-
5 ist
eine weitere perspektivische Ansicht einer modularen weiblichen
Buchse von unterhalb und hinterhalb der Buchse nach dem Einbau der Kontakte
in die Buchse.
-
Detailbeschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
In
den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische
oder einander entsprechende Teile.
-
In 1 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Buchse
allgemein mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet. Ein Kontakt 18 weist
einen Passabschnitt 25 auf, der in einem Passzustand als
Feder wirkt und eine Kraft ausübt,
die ihn in seinen ursprünglichen
freien Zustand rückversetzen
will. Die Passabschnitte 25 der weiblichen Kontakte sind
parallel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet, um eine
Passung zu dem entsprechenden Abstand zwischen den Kontaktschneiden
eines modularen Steckers zu ermöglichen,
wodurch eine Ausrichtung der entsprechenden weiblichen und männlichen
Kontakte ermöglicht
wird. Der Kontakt besteht aus einem Material, das eine inhärente elastische
Eigenschaft aufweist, wenn es aus einer Ruheposition heraus ausgelenkt
wird. Das freie Ende des Passabschnittes 25 ist derart
ausgestaltet, dass es an der „U"-Verbindung zwischen
dem Passabschnitt 25 und einem Kontaktzwischenabschnitt 26 gebogen
wird. Das freie Ende des Passabschnittes 25 wird während des
Eingriffes mit der entsprechenden Kontaktschneide auf den Zwischenabschnitt 26 zu
abgehoben. Diese Eigenschaft in Kombination mit bestimmten Ausgestaltungen
führt zu
ausreichend hohen Kräften,
damit das Passpaar aus einem weiblichen und einem männlichen
Kontakt eine gasdichte Verbindung bilden kann. Jeder Kontakt 18 weist
einen Lötfahnenabschnitt 30 auf,
der an dem gegenüberliegenden
Ende des Kontaktes 18 von dem Passabschnitt 25 gelegen
ist. Der Lötfahnenabschnitt 30 umfasst
ein Bein 32, 34 und einen Fuß 36, 38 dergestalt,
dass das Bein 32, 34 und der Fuß 36, 38 zusammen
die Form des Buchstaben „L" bilden, wobei der
Fuß 36, 38 dem
Fuß des „L" und das Bein 32, 34 dem
vertikalen Teil des „L" entsprechen. Der
Fuß 36, 38 ist
von dem Bein 32, 34 derart nach unten gewinkelt,
dass das freie Ende des Fußes 36, 38 tiefer
als die Verbindung des Fußes
mit dem Bein des „L" gelegen ist. Der
Fuß 36, 38 des
Lötfahnenabschnittes 30 wird
beim Aufsitzen der Buchse 80 auf einer Leiterplatte bei
Ineingriffnahme der Oberfläche 11 der Leiterplatte 10 ausgelenkt,
was dazu führt,
dass der Fuß 36, 38 im
Wesentlichen senkrecht zu dem Bein 32, 34 angeordnet
ist. Die elastischen Eigenschaften des Kontaktmaterials ermöglichen,
dass der Fuß 36, 38 dauerhaft
eine Kraft auf die Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 ausübt,
sodass der Fuß 36, 38 seine
Stellung relativ zum Ort der Leiterplatte 10 beibehält. Der Eingriff
des Fußes 36, 38 hält den Fuß in der
richtigen Stellung in der Lötpaste,
weshalb die entsprechende Lötverbindung
gasdicht ausgebildet ist und eine verlässliche Verbindung darstellt.
-
Die
Buchse 80 weist zwei Montagemittel 15 auf, die
an der unteren Wand des Verbinders angebracht sind. Jedes Montagemittel 15 umfasst
zwei einander gegenüberliegende
Hälften,
die derart ausgestaltet sind, dass sie aufeinander zu gebogen werden,
wodurch die beiden Hälften
während
des Aufbringens der Montagemittel auf die Leiterplatte zusammengedrückt werden,
um durch eine Öffnung
zu passen, die kleiner als der Abstand über die beiden Fußhälften ist.
Nachdem die untere Wand 28 der Buchse 80 auf der
Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 aufsitzt, werden die beiden Hälften zurück in ihre
Ruhestellung gebogen und arretieren die Buchse 80 an der
Leiterplatte 10. Der Lötfahnenfuß 36 und
der Fuß 38 werden
ausgelenkt, sobald die Buchse 80 an der Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 aufsitzt. Sobald die Buchse 80 vollständig aufsitzt,
werden die beiden Füße 36 und 38 in
eine lotrechte Ausrichtung bezüglich
der jeweiligen Beine 32 und 34 ausgelenkt. Die Füße 36, 38 üben eine
Kraft auf die Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 aus, die von einer elastischen Spannung
von den aus ihrem Ruhezustand ausgelenkten Füßen 36 und 38 herrührt. Das
freie Ende 37, 39 des Fußes 36, 38 ist
in seinem ausgelenkten Zustand zwischen einem Paar von V-Rippen 47 und 49 (3)
gehalten. Die elastische Spannung jedes Fußes 36 und 38 hält jeden
Fuß in
einer festen Position an der Oberfläche 11 der Leiterplatte 10.
Die Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 ist mit einem Lötpastenmuster bedeckt, das
für Reflowvorgänge beim
IR- oder Dampfphasenlöten
ausgelegt ist. Das Lötpastenmuster
an der Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 wird durch Bedeckung der Oberfläche 11 mit
einer metallischen Maske beziehungsweise Schablone hergestellt,
die Ausschneidungen aufweist, die dem Lötpastenmuster entsprechen,
das für
die Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 gewünscht
wird. Unter Verwendung eines Verfahrens, das dem Siebdruck ähnlich ist,
wird eine Schicht aus Lötpaste
mittels einer flexiblen Rakel auf die metallische Maske aufgestrichen,
wodurch jede Ausschneidung mit Lötpaste
gefüllt
wird. Nach dem die Lötpaste über die
Metallmaske gestrichen worden ist, wird die Leiterplatte 10 von der
metallischen Maske weg abgesenkt, wodurch das Lötpastenmuster auf der Leiterplatte 10 zurückbleibt.
Das Lötpastenmuster
führt dazu,
dass die Lötpaste
auf der Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 derart angeordnet ist, dass die Lötpaste verflüssigt werden kann,
während
der physikalische Kontakt mit den Kontaktlötfahnen sowie der physikalische
Kontakt mit den freiliegenden metallischen Leiterbahnen erhalten bleibt,
die integral mit der Leiterplatte 10 ausgebildet sind.
Die Aufrechthaltung des physikalischen Kontaktes sowohl mit den
Lötfahnen
wie auch mit der entsprechenden Leiterplatte ist kritisch dahingehend,
ob das Lot durch Umhüllung
während
der Verflüssigung und
nachfolgenden Verfestigung eine gasdichte Lötverbindung zwischen einer
metallischen Leiterbahn und der zugehörigen Lötfahne ausbildet. Dies erfordert
eine hochgradig genaue Ausrichtung zwischen der Leiterbahn der Leiterplatte 10,
dem Lötpastenmuster
und den Lötfahnen
der Kontakte. Eine Fehlausrichtung der Lötfahne gegenüber dem
Lötpastenmuster
kann eine über
die Lötverbindung
gegebene schlechte elektrische Verbindung zwischen der Lötfahne und
der metallischen Leiterbahn bedingen.
-
Ein
alternatives Ausführungsbeispiel
der modularen Buchse 80 ist in 2 gezeigt.
Dargestellt ist ein Kontaktpassabschnitt 20 des Kontaktes 18 in
seinem Ruhezustand vor dem Passen mit einer Kontaktschneide eines
modularen männlichen
Steckers. Der Kontakt 18 weist eine Ausgestaltung auf,
die in dem US-Patent 5,478,261 beschrieben ist, wobei der Kontaktabschnitt 20 einen
unteren linearen Träger
aufweist, sodass die untere Fläche
des unteren linearen Trägers
während
der Kopplung mit einem männlichen
Stecker aus ihrem Ruhezustand abgehoben wird. Der Kontaktpassabschnitt 20 wird
zu der oberen Wand des Verbinders 80 hin nach oben ausgelenkt, wobei
die untere Fläche
des unteren linearen Trägers eine
Kraft auf die Oberfläche
der entsprechenden Kontaktschneide eines männlichen Steckers ausübt. Der
Kontakt 18 umfasst darüber
hinaus einen Lötfahnenabschnitt 30,
in dem aneinander angrenzende und nebeneinander befindliche Kontakte
derart angeordnet sind, dass sie eine abwechselnde zickzackförmige Anordnung
von Lötfahnenabschnitten 30 bilden.
Diese abwechselnde zickzackförmige
Anordnung ist mit angrenzenden Lötfahnenabschnitten 36 und 38 gezeigt.
Wie vorstehend beschrieben, weist jeder Lötfahnenabschnitt im Wesentlichen
die Form eines umgedrehten „L" auf, wobei sich
die Beine 32 und 34 im Wesentlichen vertikal und
die Füße 36 und 38 auf
das Verbindergehäuse
zu sowie unter diesem erstrecken. Die freien Enden 37 und 39 der
jeweiligen Lötfüße 36 und 38 sind
in ihren vollständig
ausgelenkten Positionen gezeigt, die daher rühren, dass die Buchse 80 vollständig auf
der Leiterplatte 10 aufsitzt. Dies bewirkt denselben elastischen
Eingriff der Lötfahnenfüße 36 und 38 in
dem Lötpastenmuster wie
bei 1.
-
Gemäß 3 umfasst
eine untere Wand 28 der Buchse 80 eine Reihe von
Rippen 47, 49 in Form des Buchstaben „V" derart, dass jede
Rippe 47, 49 im Wesentlichen linear ausgebildet
ist. Die breite Oberseite des „V" ist mit der unteren
Wand 28 der Buchse 80 verbunden, um Festigkeit
zu verleihen und eine genaue Ausrichtung des „V" von der Aufsitzfläche 45 zu ermöglichen.
Die Spitze 58 der Rippe 47 weist eine derartige
Höhe auf,
dass die Spitze 58 koplanar mit der Aufsitzfläche 45 ist,
die diejenige Fläche
ist, die an der oberen Oberfläche 11 der
Leiterplatte 10 aufsitzt. Die Aufsitzfläche 45 umgibt jedes
der Montagemittel 15, um eine Aufsitzfläche für die Montagemittel 15 bereitzustellen,
wodurch die Leiterplatte 10 zwischen den Griffkanten der
Montagemittel 15 und der Aufsitzfläche 45 arretiert sind.
Sitzt die Buchse 80 vollständig auf der Leiterplatte 10 auf,
so ist die Oberfläche
der Leiterplatte 10 im Wesentlichen koplanar mit der Aufsitzfläche 45 der
Buchse 80. Um eine vollständige Trennung aneinander angrenzender
Lötfahnenfüße 36, 38 zu
ermöglichen,
müssen
die Spitzen 56 und 58 nahe an der Oberfläche der
Lei terplatte 11 befindlich sein, wobei die Spitzen 56, 58 optional
die Oberfläche
der Leiterplatte 11 berühren
können,
um einen vollständigen
Abschluss zwischen den aneinander angrenzenden Rippen 47 und 49 bereitzustellen.
Die Rippen 47 und 49 erstrecken sich von der Hinterwand 40 der
Buchse 80 weg nach vorne auf die vordere Fläche der
Buchse 80 zu und sind im Wesentlichen parallel zueinander
und in einer Seit-an-Seit-Anordnung
befindlich. Kanäle
sind zwischen jedem der aneinander angrenzenden Sätze von
Rippen in Entsprechung dazu ausgebildet, wie der Kanal 50 zwischen
den Rippen 47 und 49 ausgebildet ist. Die zwischen
den Rippen ausgebildeten Kanäle 50 sind
derart vertieft, dass die Tiefe der Vertiefung nicht kleiner als
die Dicke des Lötfahnenfußes 36 oder 38 ist.
Eine derartige Tiefe des Kanals macht möglich, dass die Lötfahnenfüße 36, 38 vollständig aufgenommen
werden, wobei die Lötfahnenfüße 36 und 38 in
eine neue Position, die an der Oberfläche der Leiterplatte 11 ruht,
vollständig
ausgelenkt werden können,
sobald die Buchse 80 vollständig auf der Leiterplatte 10 aufsitzt.
-
4 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei dem die Buchse 80 vollständig mit
den Kontakten 18 (1, 2) bestückt ist.
Wie vorstehend beschrieben, weist der Lötfahnenabschnitt 30 die
Form eines umgedrehten „L" auf, wobei sich
das vertikale Bein 32, 34 (1, 2)
des „L" an den Fuß 36, 38 anschließt. Es ist ersichtlich,
dass der Fuß 36, 38 in
seiner Ruheposition von seinem an das vertikale Bein 32, 36 anschließenden Ende
her nach unten gewinkelt ist, sodass das freie Ende 37, 39 einen
größeren Abstand zu
dem Kanal 50 aufweist, als dies bei dem Anschlussende des
Fußes 36, 38 der
Fall ist. Die gewinkelte Fläche 70 der
Rippe 47 stellt ein Mittel dar, um den Lötfahnenfuß 36, 38 in
den jeweiligen Kanal 50 zu bringen, der zwischen den Rippen 47 und 49 angeordnet
ist. Die gewinkelte Fläche 70 trägt aufgrund ihrer
abgeschrägten
Form zur Führung
des Lötfahnenfußes 38 in
die ausgelenkte Position bei und verringert weitgehend die Wahrscheinlichkeit,
dass das freie Ende 49 bei seiner Bewegung in die vollständig ausgelenkte
Position zwischen den aneinander angrenzenden Rippen 47 und 49 hängt. Zudem
existiert in Gegenüberlage
zu der gewinkelten Fläche 70 eine entsprechende
gewinkelte Fläche
in der Rippe 49, wobei beide gewinkelte Flächen in
gegenseitiger Abstimmung derart wirken, dass sie den Lötfahnenfuß 38 in
eine gewünschte
Ausrichtung zwischen den Rippen 47 und 49 führen.
-
Wie 5 zeigt,
ist die Breite des Kanals 50 geringfügig größer als die Breite des Lötfahnenfußes 36,
um eine äußerst genaue
Ausrichtung des Fußes 36 auf
die Leiterplatte 10 zu ermöglichen. Aufgrund der inhärenten elastischen
Eigenschaften des zur Herstellung des Kontaktes verwendeten Materials übt der Lötfahnenfuß 36 eine
Kraft aus, die eine Rückführung in
seinen Ruhezustand bewirkt, und wirkt einer Auslenkung während des
Aufsitzens der Buchse 80 auf der Leiterplatte 10 entgegen.
Während
dieser Auslenkung kann sich der Lötfahnenfuß 36 sowohl vertikal
wie auch horizontal bewegen, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, dass
der Fuß 36 seine
relative Position als Ergebnis der Auslenkung ändert. Um den Abstand zu begrenzen,
um den sich der Fuß 36 relativ
zu den Montagemitteln 15 bewegen kann, zentriert die gewinkelte
Fläche 70 der V-Rippe 47 den
ausgelenkten Fuß 36 an
einer neuen Stelle, die mit der Ausgangsposition des Fußes vergleichbar
ist, und zwar an einer horizontalen Position relativ zu den Montagemitteln 15.
Diese Eigenschaft der Ausrichtung der V-Rippen stellt sicher, dass
der Fuß 36 sicher
gegenüber
dem Lötpastenmuster
gehalten wird, sodass eine qualitativ hochwertige Lötverbindung
entstehen kann. Die Anordnung des Fußes 36 derart, dass
dieser vollständig
unter der unteren Wand der Buchse 80 gelegen ist, stellt
einen mechanischen Schutz vor unbeabsichtigten Fehlausrichtungen
des Fußes 36 dar.
Da sich der Fuß 36 nicht über die
Hinterwand 40 der Buchse 80 hinauserstreckt und
darüber
hinaus aufgrund der Größe und des
Vorspringens der Montagemittel 15 geschützt ist, liegt keiner der Lötfahnenfüße 36, 38 über die
schützenden
Begrenzungen der Buchse 80 hinaus frei.
-
Verbinder
mit Buchsen sind üblicherweise
in Rohren oder geriffelten Papierbehältern verpackt, wobei zum Zwecke
einer automatischen Auswahl, Überführung und
Aufbringung auf die Leiterplatte robotische Mittel, so beispielsweise
Bestückungseinheiten,
eingesetzt werden, um die Verbinder zum Einbau in die Platte zu
verbringen. Während
der Entfernung der Buchse(n) 80 aus der Verpackung können freiliegende
Flächen
von den robotischen Mitteln berührt
werden, oder es kann bei der Verbringung eine andere Fläche berührt werden,
oder diese kann aufgrund eines fehlgeschlagenen Aufbringversuches auf
die Leiterplatte gebogen werden. Das Ergebnis einer derartigen versehentlichen
Ineingriffnahme kann darin bestehen, dass ein oder mehrere Kontakte
gegenüber
den anderen Kontakten falsch ausgerichtet sind, was zu einem Verbinder
führt,
bei dem nicht alle Lötfahnen
nach dem Reflowlöten
eine qualitativ hochwertige Lötverbindung
aufweisen. Der Schutz der Hinterwand 40 stellt in Verbindung
mit dem Montagemittel 15 und den V-Rippen 47 und 49 einen
größeren mechanischen
Schutz für
den Kontakt 18 dar, was zu einer größeren Ausbeute an qualitativ
hochwertigen Verbindungen führt.
-
Aus
der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass eine neue und
verbesserte modulare Buchse entwickelt wurde, die die Ausbeute an
oberflächenmontierten
Leiterplatten höherer
Dichte verbessert, indem die genaue Ausrichtung der Lötfahnen
der modula ren Buchse verbessert wird, und indem die Lötfahnenfüße vor einer
von außen
einwirkenden Änderung
der Ausrichtung geschützt
werden.