-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bauliche Anordnung,
mit der eine neue elektrische Verbindung zwischen den auf einer
Leiterplatte ausgebildeten elektronischen Vorrichtungen und einem
externen System, das zum Betrieb an die elektronische Vorrichtung
angeschlossen werden soll, bereitgestellt wird.
-
Stand der
Technik
-
Aus
dem Stand der Technik sind die elektronischen Vorrichtungen wohl
bekannt, die auf einer Basis ausgebildet werden, die durch eine
Leiterplatte festgelegt ist, welche üblicherweise aus einem Trägersubstrat
besteht, das aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet
ist und auf das eine dünne, leitfähige Schicht
aus Kupfer aufgebracht ist. Diese Leiterplatten können eine
oder mehrere leitfähige Schichten
aufweisen, wobei im Falle von mehreren leitfähigen Schichten diese letzteren
mittels metallisierter Bohrungen, die in dem Trägersubstrat vorgesehen sind,
miteinander verbunden sind.
-
Bekannte
Industrieverfahren erzeugen durch Entfernen bestimmter Bereiche
aus der leitfähigen Schicht
Verbindungsbedingungen zwischen den elektronischen Bauteilen, die
später
auf die Leiterplatte aufgeschweißt werden, mit dem Ziel, die
Schaltung der elektronischen Vorrichtung, die im Zusammenhang mit
dieser Platte gebildet wurde, zu vervollständigen. Die elektronischen
Bauteile können
auf einer oder auf beiden Seiten der Platte angeschweißt werden.
Die elektronischen Vorrichtungen, die so gebildet wurden, indem
eine Leiterplatte mit mindestens einem elektronischen Bauteil verbunden
wurde, müssen
dennoch elektronisch mit einem externen System verbunden oder gekoppelt
werden, mit dem sie zum Betrieb verbunden sind, wobei das System
in unterschiedlichen Formen vorliegen kann, wie z. B. als Elektromotoren,
Magnetventile, Transformatoren usw.
-
Diese
elektronischen Vorrichtungen können ferner
ein elektronisches Netzteil enthalten, das Wärme erzeugt, die nach außen verteilt
oder abgeleitet werden muß.
-
Im
allgemeinen sind diese Bauteile auf Metallbasen gebaut, deren Funktion
darin besteht, das Bauteil mit wärmeabstrahlenden
Flächen
thermisch zu koppeln. In den meisten Fällen sind diese Metallbasen
jedoch elektrisch mit einem der Anschlüsse des Bauteils verbunden,
wodurch sie die doppelte Funktion haben, sowohl als thermisches
als auch als leitfähiges
Mittel zu arbeiten.
-
Die
bekannten Lösungen,
die üblicherweise zur
Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den elektronischen
Vorrichtungen der hier in Betracht gezogenen Art und den externen
Elementen Anwendung finden, weisen jedoch eine Herstellung und Montage
auf, die sehr komplex, teuer und fehleranfällig sind, und erfordern eine
große
Anzahl von Bauteilen und entsprechend vergrößerte Abmessungen der Leiterplatte
sowie zahlreiche und präzise Vorgänge zum
Herstellen der gewünschten
elektrischen Verbindungen. Eine der bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik
arbeitet mit Anschlüssen, die
auf der Leiterplatte dadurch montiert werden müssen, daß sie direkt auf die letztere
aufgeschweißt,
auf diese aufgeschraubt oder in metallisierte Bohrungen der Leiterpate
eingepreßt
werden. Die ersten beiden Montagemöglichkeiten erfordern mühsame Vorgänge, die
es schwierig machen, eine ausreichend zuverlässige Produktion zu erreichen,
während
die dritte Lösung
die Bereitstellung metallischer Bohrungen in der Leiterplatte erfordert,
was die Kosten der Herstellung der letzteren erhöht und eine geringe mechanische
Stabilität
der Verbindung ergibt. Neben den obigen Nachteilen ist bei diesen
Anschlüssen
nach dem Stand der Technik oft deren Anschluß an Leiter erforderlich, die
mit irgendeinem externen System gekoppelt sind, was einen zusätzlichen
Schritt bei den Produktions- oder Montagevorgängen erforderlich macht.
-
Eine
andere bekannte Lösung
arbeitet mit den sogenannten Kantensteckern, wobei in diesem Fall
ein Abschnitt der Randfläche
der Leiterplatte als Anschlußelement
für einen
elektrischen Anschluß in einem
Schlitz eines Aufnahmemittels verwendet wird. In diesem Fall muß die Leiterplatte
notwendigerweise so gebaut sein, daß ihre Kante das Element zum
elektrischen Anschluß an
ein anderes Aufnahmemittel definiert.
-
Wenn
die elektronische Vorrichtung ein elektronisches Netzteil aufweist,
wird die Wärmeableitung
von letzterem im allgemeinen durch eine der drei nachfolgend beschriebenen
Formen erreicht. Bei der ersten Form ist das elektronische Bauteil
mit der wärmeabstrahlenden
Fläche
verschraubt, die normalerweise ein aus Aluminium oder Kupfer gefertigtes Teil
ist. Bei einer zweiten Ausführungsart
ist das elektronische Bauteil mittels Klemmen oder Federn an der
wärmeabstrahlenden
Fläche
befestigt. Bei einer dritten bekannten Form wird die Befestigung
des elektronischen Netzteils mittels Nieten erreicht, die an der
wärmeabstrahlenden
Fläche
angebracht sind. Bei all diesen Bauweisen ist die Bereitstellung
zusätzlicher
Befestigungsmittel erforderlich, die nicht nur die Anzahl an Bauteilen
der Vorrichtung erhöhen, sondern
auch Produktions- und Montagevorgänge erfordern, die relativ
komplex und anfällig
für Abweichungen
von den angemessenen Zuverlässigkeitsmustern
sind.
-
Ziele der
Erfindung
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Verbindungsanordnung
zwischen einer elektronischen Vorrichtung der hier betrachteten Art
und einem externen System bereitzustellen, die eine verringerte
Anzahl von Bauteilen mit einer daraus folgenden Verringerung der
Abmessungen der Leiterplatte, der Fertigungs- und Montagevorgänge der
entsprechenden Elemente und der Endkosten nicht nur für die Leiterplatte,
sondern auch für
die Endmontage, nachdem die elektrische Verbindung ausgeführt wurde,
aufweist.
-
Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische
Verbindungsanordnung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen,
die den Kopplungsvorgang der elektronischen Vorrichtung mit einem
Anschlußaufnahmemittel
erleichtert, was eine schnelle und automatisierte Montage ermöglicht.
-
Noch
ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine elektrische
Verbindungsanordnung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen,
welche die Verwendung wärmeabstrahlender
Flächen
und der elektronischen Netzteile, falls vorhanden, als Verbindungsklemmen
gestattet, die elektrisch mit dem externen System zu verbinden sind,
daß zum
Betrieb mit der elektronischen Vorrichtung verbunden werden wird.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
elektrische Verbindungsanordnung der vorliegenden Erfindung ist
für elektronische
Vorrichtungen bestimmt, die durch eine Leiterplatte gebildet sind,
die ein- oder zweiseitig ist und mindestens ein elektronisches Bauteil
und mindestens zwei Verbindungsklemmen trägt, die elektrisch mit einem
externen System zu verbinden sind, das zum Betrieb mit der elektronischen
Vorrichtung verbunden werden wird und verschiedene Formen annehmen
kann. Die vorliegende Anordnung umfaßt ein Gehäuse aus einem nicht leitfähigen Material,
das innen mit Kontaktelementen versehen ist, die elektrisch mit
dem externen System verbunden sind und jeweils an einer entsprechenden
Verbindungsklemme der elektronischen Vorrichtung sitzen sollen,
wenn letztere in das Gehäuse
eingesetzt ist, wobei mindestens eines der Kontaktelemente durch
elastische Verformung an der entsprechenden Verbindungsklemme der
elektronischen Vorrichtung sitzt.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Weitere
Ziele und Voreile der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Längsschnittdarstellung
der elektronischen Verbindungsanordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
1a eine
vollständige
Perspektivdarstellung der in 1 gezeigten
elektronischen Vorrichtung und eine perspektivische Teilansicht
des Paares von Kontaktelementen des Gehäuses;
-
2 eine
schematische Seitenansicht der elektrischen Verbindungsanordnung
zwischen einer elektronischen Vorrichtung und einem Paar von teilweise
dargestellten entsprechenden Kontaktelementen gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, und
-
3, 4 und 5 ähnliche
Ansichten wie die von 2, die jedoch teilweise die
elektrische Verbindungsanordnung gemäß einer dritten, einer vierten
und einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung darstellen.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
Wie
in den Figuren der Zeichnung dargestellt, ist die in Rede stehende
elektrische Verbindungsanordnung für eine elektronische Vorrichtung 10 der
Art bestimmt, die eine Leiterplatte 11 mit einer oder zwei
Seiten umfaßt,
auf der durch ein geeignetes Verfahren elektronische Bauteile 12, 13, 14, 15 befestigt
werden, die gemäß der Bauweise
der auszubildenden elektronischen Schaltung festgelegt sind.
-
Bei
den gezeigten Ausführungsformen
hat eines der elektronischen Bauteile die Form eines elektronischen
Netzteils 12, das eine Außenfläche 12a zur Wärmeableitung
aufweist, die mit einem der Anschlüsse des elektronischen Netzteils 12 elektronisch
gekoppelt ist und in einer Ebene liegt, die üblicherweise parallel zur Leiterplatte 11 verläuft. Es
versteht sich jedoch, daß die
elektronischen Bauteile unterschiedliche Formen annehmen können, die
gegebenenfalls eine Fläche
aufweisen, die eine entsprechende Verbindungsklemme für die elektronische Vorrichtung
festlegt.
-
Bei
der in den 1 und 1a dargestellten
Ausführungsform
weist die elektronische Vorrichtung 10 eine durch die Außenfläche 12a selbst
festgelegte Verbindungsklemme, die Wärme vom elektronischen Netzteil 12 an
einer der Seiten der Leiterpatte 11 ableitet, und eine
andere Verbindungsklemme 16 auf, die in einer Leitungsinsel
ausgebildet ist, die unmittelbar in die andere Seite der Leiterplatte 11 integriert
ist. Bei allen dargestellten Ausführungsformen weist die elektronische
Vorrichtung 10 nur zwei Verbindungsklemmen auf, die mit
dem externen System (nicht dargestellt) verbunden werden sollen,
wobei sich jedoch versteht, daß die
elektronische Vorrichtung 10 mehr als zwei Verbindungsklemmen
zur Verwendung bei der vorliegenden elektrischen Verbindungsanordnung
aufweisen kann.
-
Wie
in 1 gezeigt, umfaßt die vorliegende elektrische
Verbindungsanordnung ein Gehäuse 20 in
Form eines Kastens, der aus nicht leitfähigem Material, wie z. B. Bakelit,
Kunststoff, Keramik, usw., gebildet und so bemessen ist, daß er in
seinem Inneren die elektronische Vorrichtung 10 aufnimmt.
Im Gehäuse 20 sind
innen mindestens zwei Kontaktelemente 21 befestigt, die üblicherweise
durch ein am Gehäuse 10 angebrachtes
Ende elektrisch mit dem externen System (nicht gezeigt) verbunden
sind und jeweils in einer entsprechenden Verbindungsklemme 12a, 16 der
elektronischen Vorrichtung 10 sitzen, wenn letztere in
das Gehäuse 20 eingesetzt
ist.
-
Bei
der Ausführungsform
nach den 1 und 1a liegen die Kontaktelemente 21 jeweils
in Form einer Blattfeder vor, wobei ein erster Abschnitt 21a am
Gehäuse 20 befestigt
und mittels geeigneter (nicht gezeigter) Leiter elektrisch mit dem
externen System gekoppelt ist und ein zweiter Abschnitt 21b, üblicherweise
in Form eines konvexen Bogens, gegen eine entsprechende Verbindungsklemme 12a, 16 der
elektronischen Vorrichtung 10 angelegt ist.
-
Wenn
bei der obigen Bauweise die elektronische Vorrichtung 10 in
das Gehäuse 20 eingesetzt wird,
werden die Kontaktelemente 21 von einer unwirksamen Ruhestellung
in eine wirksame Stellung, in der sie gegen die entsprechende Verbindungsklemme 12a, 16 der
elektronischen Vorrichtung 10 drücken, elastisch verformt.
-
Bei
den Ausführungsformen,
bei denen die Verbindungsklemmen in gegenüberliegenden Flächen der
Leiterplatte 11 liegen, unterstützt das Drücken eines Kontaktelementes 21 gegen
die entsprechende Verbindungsklemme 12a, 16 das
Drücken der
anderen Verbindungsklemme gegen das entsprechende Kontaktelement 21,
wie dies in den 1, 1a, 4 und 5 dargestellt
ist.
-
Um
die Positionierung der elektronischen Vorrichtung 10 innerhalb
des Gehäuses 20 zu
unterstützen,
kann das letztere in seinem Inneren eine Führungseinrichtung 23 in
Form einer Nut aufweisen, um eine entsprechende Ausdehnung einer
Seiten- oder Endkante der Leiterpate aufzunehmen.
-
Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform sind beide Verbindungsklemmen 12a, 16 auf derselben
Seite der Leiterplatte 11 angeordnet, wobei eine der Verbindungsklemmen
durch die Außenfläche 12a eines
elektronischen Netzteils 12 und die andere Verbindungsklemme
durch eine Leitungsinsel festgelegt ist, die in die benachbarte
Fläche
der Leiterplatte 11 integriert ist, die in diesem Fall
durch die gegenüberliegende
Seite oder an ihren Seitenkanten mittels Anschlagmitteln (nicht
gezeigt), die im Gehäuse 20 vorgesehen
sind, um das Auftreten einer elastischen Verformung der Kontaktelemente 21 zu
gestatten, wenn die elektronische Vorrichtung 10 in das Innere
des Gehäuses 20 eingesetzt
wird, gestützt wird.
Bei dieser Ausführungsform
sind beide Kontaktelemente 21 elastisch verformbar und
auf derselben Seite der Leiterplatte 11 angeordnet, wobei
sie die elektronische Vorrichtung 10 gegen die im Gehäuse 20 vorgesehenen
Anschlagmittel drücken.
-
Die
in 3 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der
aus 2, mit dem Unterschied, daß beide Verbindungsklemmen 16 durch
entsprechende Leitungsinseln festegelegt sind, die in dieselbe Fläche der
Leiterplatte 11 integriert sind.
-
Die
in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen
sind ähnlich
den in den 1 und 1a dargestellten,
mit dem Unterschied, daß eines
der Kontaktelemente die Form einer leitfähigen Stange 25 mit
geringer Biegsamkeit aufweist, von der ein erster Abschnitt 25a am
Gehäuse 20 angebracht ist
und von der ein zweiter Abschnitt 25b gegen eine entsprechende
Verbindungsklemme 12a, 16 der elektronischen Vorrichtung 10 angelegt
ist. Bei diesen letzteren beiden Ausführungsformen weist die elektronische
Vorrichtung 10 mindestens eine Verbindungsklemme auf jeder
Seite der Leiterplatte 11 auf.
-
Wie
festzustellen ist, kann die elektrische Verbindungsanordnung nach
der Erfindung bei einseitigen Leiterplatten zur Anwendung kommen,
was die Menge der Bauteile verringert, da damit auf die üblichen
Anschlüsse,
die an der Platte montiert sind, verzichtet werden kann. Da der
für die üblichen
Anschlüsse,
für die
Leiterbahnen mit großer
Abmessung und für
die Einrichtungen zwischen den Leiterbahnen und Leitungsinseln bestimmte
Platz verringert ist, kann die Größe der Leiterplatte ebenfalls deutlich
verringert werden.
-
Nachdem
das Kontaktelement an die wärmeabstrahlende
Außenfläche 12a des
elektronischen Netzteils 12 angelegt wurde, gestattet es
einen besseren Wärmeaustausch,
wobei das Kontaktelement 21 Wärme zur Außenseite der elektronischen Vorrichtung 10 hin
abstrahlt.
-
Da
die Anschlüsse
bei der Montage von Geräten
kritische Elemente sind, kann durch die verringerte Anzahl von Bauteilen
der hier vorgeschlagenen Anordnung ein sehr vereinfachtes Montageverfahren erhalten
werden, wodurch die Herstellungs- und Montagekosten verringert sind.
-
In
den Figuren der Zeichnungen sind besondere Merkmale der Erfindung
lediglich beispielhalber gezeigt, da jedes Merkmal mit anderen Merkmalen gemäß der vorliegenden
Erfindung kombiniert werden kann. Für den Fachmann ist ersichtlich,
daß auch
andere Ausführungsformen
möglich
sind, die ebenfalls unter den Umfang der Ansprüche fallen sollen. Daher ist
die vorstehende Beschreibung als rein veranschaulichend zu verstehen
und soll den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Alle
naheliegenden Änderungen
und Modifikationen fallen unter den Schutzbereich, der durch die
beigefügten Ansprüche festgelegt
ist.