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Diese Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder zum Anbau an einer
Oberfläche einer Schaltplatte mit an dieser vorgesehenen Leitern. Der Verbinder ist ein
solcher der Art, bei der die Anschlüsse Lötfahnen zum Anlöten an Verbindungsflä.
chen der Leiterplatte besitzen. Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen
Anschluß für einen solchen Verbinder.
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In der US-A-4 693 528 ist ein elektrischer Verbinder zum Anbau an einer
Oberfläche einer Leiterplatte mit an dieser vorgesehenen Verbindungsflächen
beschrieben. Dieser Verbinder besitzt ein lsoliergehäuse mit
Anschlußaufnahmedurchlässen, die sich durch es hindurch erstrecken und mit Anschlußrückhaltemitteln
ausgestattet sind. Ein elektrischer Anschluß in jedem Durchlaß verfügt an einem Ende
des Anschlusses über einen Fügebereich in der Form einer Aufnahme für ein
Einsteckfügekontaktteil und über eine Lötfahne am anderen Ende des Anschlusses
zum Anlöten an einer Verbindungsfläche der Leiterplatte. Jeder Anschluß ist in
Hinblick auf ein Schweben in seinem Durchlaß angeordnet, d.h. er kann sich in
dem Durchlaß axial bewegen und ist federbelastet um sicherzustellen, daß die
Löffahne in elektrisch leitfähiger Berührung mit der Verbindungsfläche verbleibt, an
der sie im Wege einer Dampfphasen- oder ähnlichen Lötarbeit anzulöten ist, die
jede Löffahne an einer jeweiligen Verbindungsfläche der Leiterplatte befestigt. Da
jedoch jede Lötfahne zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte liegt, können die
Lötverbindungen zwischen den Lötfahnen und den Verbindungsflächen nicht
optisch inspiziert werden. Des weiteren sind die Anschlüsse mit separaten
Rast- und Rückstellfedermitteln ausgestattet. Ein zusätzlicher Vorteil der Federbelastung
der Anschlüsse besteht darin, daß eine Verwerfen und/oder eine fehlerhafte
Ausbildung der Leiterplatte kompensiert wird.
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Die Erfindung schafft einen elektrischen Verbinder zum Anbau an einer Oberfläche
einer Leiterplatte mit an dieser vorgesehenen Verbindungsflächen, bei welchem
Verbinder eine hohe Anschlußdichte erreichbar ist, die Toleranz zwischen der
Lötfahne und der Verbindungsfläche verbessert ist, die Lötverbindungen optisch
inspizierbar sind und jeder Anschlußrast- und Rückstellfedermittel in der Form
eines einzigen Teils aufweist.
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Die Erfindung geht von Erkenntnissen aus, daß für eine maximale Anschlußdichte
und größere Toleranz zwischen der Lötfahne und der Verbindungsfläche die
Verbindungsflächen durch abgescherte Ränder der Anschlüsse berührt werden sollten
und daß, damit das Anordnen der Lötfahnen außerhalb des Verbindergehäuses
gestattet ist, so daß die Lötverbindungen optisch inspiziert werden können, ohne
die Lötfahnen leicht zu beschädigen, wenn der Verbinder gehandhabt wird, zum
Versand oder in Abnehmeranlagen, die Lötfahnen nachgiebig an den die
Verbindungsfläche berührenden Füßen an den Anschlüssen nachgiebig angeschlossen
sein sollten.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung besitzt jeder Anschluß in einem Verbinder
eine Lötfahne, die sich von einem unteren Bereich des Anschlusses aus erstreckt.
Die Lötfahne besitzt einen abgescherten Rand, der eine Verbindungsfläche an
einer gedruckten Leiterplatte beim dortigen Anbau des Verbinders berührt. Die
Lötfahne erstreckt sich seitlich der Längsachse des Anschlusses und des
Durchlasses, in dem der Verbinder aufgenommen ist. Die Löftfahne erstreckt sich über
das Verbindergehäuse zum Anlöten an einer Verbindungsfläche hinaus. Jeder
Anschluß kann einen Fuß in Ausbildung gegen eine Überlastung aufweisen, der
sich ebenfalls von dem unteren Bericht des Anschlusses aus erstreckt. Jeder
Anschluß besitzt ein Rastteil, das mit dem Gehäuse zusammenarbeitet, um eine
eingeschränkte Bewegung des Anschlusses entlang des Durchlassen zu
gestatten, in dem dieser aufgenommen ist. Das Rastteil wirkt als ein Rückstellfedermittel,
um die Lötfahne des Anschlusses gegen eine Verbindungsfläche der Leiterplatte
beim Anbau des Verbinders an der Platte und während der Lötarbeiten zu
drükken.
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In bevorzugter Weise sind jeder Fuß und die Lötfahne coplanar wie die
abgescherten Ränder, die die distalen Enden bilden. Der Fuß hindert die
Drehbewegung des Anschlusses in seinem Durchlaß, wenn der Anschluß einer Fügekraft
ausgesetzt ist. Bei einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich der
abgescherte Rand der Lötfahne bezüglich der Längsachse des Anschlusses über das
freie Ende des Fußes hinaus.
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Die Anschlüsse können, bevor sie an dem Gehäuse angebaut werden, in
Streifenform angeliefert werden, wobei der Fuß und die Lötfahne jedes Anschlusses
mittels eines Metallsteckers mit einem Trägerstreifen in Verbindung stehen, der
sich rechtwinklig zur Länge der Anschlüsse erstreckt. Zweckmäßigerweise kann
eine Heftmaschine für das Abtrennen der Anschlüsse von dem Streifen vor ihrem
Einsetzen in die Durchlässe in dem Gehäuse mit einem Werkzeug zum Ausprägen
ausgestattet sein, das zum Scheren einer V-förmigen Kerbe in dem Fuß und der
Fahne jedes Anschlusses angeordnet ist, um einen Hals zu begrenzen, der die
Lötfahne mit dem Fuß nachgiebig verbindet.
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Das Rastteil kann durch eine nachgiebige Lanze gebildet sein, die von einem
mittleren Bereich des Anschlusses aus vorsteht, der den Lötfuß mit einem
Fügebereich des Anschlusses verbindet, wobei sich die Lanze quer zu dem Durchlaß
erstreckt, in dem der Anschluß aufgenommen ist, und ein freies Ende aufweist,
das in einer Ausnehmung in einer Seitenwand des Durchlasses schwenkbeweglich
eingreift.
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Der mittlere Bereich jedes Anschlusses ist vorzugsweise mit einem Anschlagmittel
zur Berührung einer Wand des Gehäuses ausgestattet, um den Anschluß an einer
Bewegung in seinen Durchlaß in einem unerwünschten Ausmaß positiv zu
hindern, wenn der Verbinder vor den Lötarbeiten gehandhabt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung verfügt ein gestanzter und einstückig
ausgebildeter elektrischer Anschluß zur Berührung einer Verbindungsfläche an
einer Leiterplatte über einen Bereich zum Zusammenfügen mit einem elektrischen
Fügekontaktteil, über einen länglichen Mittelbereich, der an einem Ende mit dem
Fügebereich in Verbindung steht und eine nachgiebige Lanze aufweist, die schräg
hierzu vorsteht, wobei die Lanze ein freies Ende aufweist, das über eine Seite des
Mittelbereichs vorsteht, über einen Fuß, der mit dem anderen Ende des
Mittelbereichs in Verbindung steht und einen abgescherten Rand aufweist, der von dem
Mittelbereich weg ausgerichtet ist, und über eine nachgiebige Lötfahne, die quer
von dem Mittel bereich zu einer Stellung jenseits des freien Endes des
Lanzenendem vorsteht, das jenseits des freien Endes einen Lötbereich mit einem
abgescherten Bereich zum Anlöten an der Verbindungsfläche aufweist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird jetzt beispielhaft unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
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Fig. 1 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines elektrischen
Anschlusses für einen elektrischen Verbinder zum Anbau an einer Oberfläche
einer Leiterplatte mit an dieser vorgesehenen Verbindungsflächen.
wobei der Anschluß vor dem Abscheren von einer
Trägerstreifenausprägung dargestellt ist, die hiermit einstückig ausgebildet ist;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Verbinders, wenn dieser an der
Leiterplatte angebaut ist;
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Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch den Verbinder vor seinem Anbau
an der Leiterplatte; und
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Fig. 4 eine Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 3, jedoch unter Darstellung des
Verbinders, nachdem dieser an der Leiterplatte angebaut worden ist.
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Ein elektrischer Verbinder 2 zum Anbau an einer Oberfläche einer Leiterplatte 4
mit Verbindungsflächen 6, die an dort vorgesehenen Spuren 7 direkt angrenzen,
verfügt über ein Isoliergehäuse 8, das zwei Reihen von parallelen,
Anschlußaufnahmedurchgangsdurchlässen 10 begrenzt, die sich von einer oberen Fügefläche
12 des Gehäuses 8 aus zu einer unteren Fläche 14 desselben erstrecken. Das
Gehäuse 8 besitzt gegenüberliegende Seitenwände 16 und gegenüberliegende
Stirnwände 18, wobei die Durchlässe 10 jeder Reihe durch querverlaufende
Trennwände 20 voneinander getrennt sind und die Durchlässe der beiden Reihen
durch eine Sperrwand 22 voneinander getrennt sind. Jeder Durchlaß 10 mündet in
die Fügefläche 12 über eine Einmündung 24 zur Führung eines elektrischen
Einsteckkontaktelements 26, von denen eines in Fig. 4 dargestellt ist, in den Durchlaß
10 hinein. Jeder Durchlaß 10 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und ist
rechtwinklig zu den Flächen 12 und 14 länglich gestaltet. In jeder Seitenwand 16 in der
Nähe der unteren Fläche 14 ist eine Durchgangsaussparung 28 ausgebildet, und
von der Fläche 14 aus stehen abstehende Rippen 30 vor, die sich quer zur Länge
des Gehäuses 8 erstrecken, wobei eine Rippe 30 an jeder Seite jedes
Durchlasses vorgesehen ist. Die Rippen 30 erstrecken sich unter der Fläche 14 und
besitzen einen unteren Rand 32, der die Leiterplatte berührt. In jeder Seitenwand 16 ist
eine Längsnut 34 zum Eingriff eines Werkzeugs ausgebildet, um Betätigungskräfte
eines Niederhalters aufzunehmen. Von jeder Stirnwand 18 aus in der Nähe der
Fläche 14 steht ein Gestellelement 36 (Fig. 2) zur Aufnahme eines Niederhalters
oder Clips (nicht dargestellt) zur Befestigung des Verbinders an der Leiterplatte 4
vor, beispielsweise gemäß der Lehre der US-A-4 693 528, die hier durch
Bezugnahme aufgenommen wird.
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Ein elektrischer Anschluß 38 wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Der Anschluß 38 besitzt einen Fügebereich in der Form einer Aufnahme 40, die
aus Federkragarmkontakten 42 besteht, die gegenüberliegende, gebogene
Kontaktflächen 44 zum Erfassen eines Einsteckkontaktelementes 26
zwischeneinander aufweisen. Die Arme 42 erstrecken sich von einem kanalförmig gestalteten
Trägerteil 46 eines Mittelbereichs 47 des Anschlusses 38 aus. Der Teil 46 verfügt
über ein Paar gegenüberliegende Seitenwände 48 und 49, die von
gegenüberliegenden Rändern eines Verbindungsstegs 50 normal hierzu vorstehen, wobei jeder
Arm 42 von einem oberen Rand 52 einer jeweiligen der Seitenwände 48 und 49
aus vorsteht. Der Rand 52 berührt eine Anschlagschulter 53 in dem Gehäuse, um
Anschlüsse 38 beim Einsetzen in den Durchlaß 10 in ihrer Lage anzuordnen. Der
Mittel bereich 47 verfügt weiter über einen länglichen, im Querschnitt rechteckigen
Schaft 53, der sich vom unteren Rand 54 des Stegs 50 aus erstreckt und ein
geradliniges Längenstück 56 aufweist, das mit dem Rand 54 verbunden und mit
den Stegen 50 coplanar ist und das mittels eines versetzten Absatzes 58, der in
der einwärts gerichteten Richtung des kanalförmig gestalteten Teils 56 gebogen
ist, mit einem weiteren geradlinigen Längenstück 60 verbunden ist, dessen von
dem versetzt gestalteten Absatz 58 abgelegenes Ende mit einer planaren
Löftfahne 66 verbunden ist. Der Fuß 62 erstreckt sich ebenfalls von dem Längenstück
60 aus und ist zu der Lötfahne 66 coplanar. Der Fuß 62 erstreckt sich nicht bis zur
Berührung der Verbindungsfläche 6, sondern endet in einem kurzen Abstand von
dieser. Während des Fügens oder bei einem Verwerfen der Platte kann sich die
Fahne 66 so drehen, daß der Fuß 62 die gedruckte Leiterplatte oder die
Verbindungsfläche 6 berührt, um eine Überlastung der Lötverbindung zu verhindern. So
ist eine eingeschränkte Drehung gestattet, wobei der Fuß 62 ein Mittel gegen eine
Überlastung bildet.
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Das Längenstück 60 besitzt ein Paar gegenüberliegende, ausgebogene Ansätze
64, die sich normal zur Ebene des Bereichs 60 in derselben Richtung erstrecken,
in der der versetzte Absatz 58 abgebogen ist. Von dem Längenstück 60 aus steht
eine planare Lötfahne 66 vor, die nit dem Bereich 60 und dem Fuß 62 coplanar ist
und die sich rechtwinklig zur Längsachse des Anschlusses 38 erstreckt. Die
Lötfahne 66 besitzt einen vergrößerten Lötbereich 68, der mit dem Längenstück 60
über einen geradlinigen Arm 70 der Fahne 66 in Verbindung steht. Der Fuß 62 und
die Fahne 66 sind einstückig mit einer Ausprägung 72 gemäß Darstellung in Fig. 1
ausgebildet, die ihrerseits einstückig mit einem Trägerstreifen (nicht dargestellt)
ausgebildet ist, der den Anschluß 38 mit einer Vielzahl identischer Anschlüsse 38
in nebeneinanderliegender, paralleler Beziehung verbindet, um einen Streifen von
Anschlüssen 38 zur Anbringung an dem Gehäuse 8 mittels einer automatischen
Heftmaschine (nicht dargestellt) zu schaffen.
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Von dem unteren Rand 74 der Seitenwand 48 steht eine nachgiebige Lanze 76
vor, die von dem kanalförmigen Teil 48 schräg weggekippt ist und ein freies Ende
78 aufweist, das jenseits der Seitenwand 49 liegt. Ein Längenstück 80 der Lanze
76, das sich von dem Rand 74 aus erstreckt, besitzt einen verkleinerten
Querschnitt und ist geprägt, um seine Dicke beispielsweise um ein Viertel zu
verkleinern zu dem Zweck der Verbesserung seiner Federeigenschaften und seiner
Nachgiebigkeit. Ein längliches Anschlagglied 82 für die Lanze 76 erstreckt sich von
dem unteren Rand 84 der Seitenwand 49 aus in Richtung auf die Lanze 76 und
endet in einer Anschlagfläche 86, die in Richtung auf die Lanze 76 ausgerichtet ist.
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Der Anschluß 38 und die anderen Anschlüsse des Streifens können aus einem
einzigen Stück eines vorplattierten, gewalzten Blechrohmaterials, beispielsweise
Messingrohmaterials mit einer Dicke von 0,008 Zoll, im Wege eines progressiven
Gesenkformgebungsarbeitsgangs hergestellt werden, bei dem Rohlinge für die
einzelnen Anschlüsse, wobei die Rohlinge mit dem obengenannten Trägerstreifen
mittels der Ausprägungen 72 verbunden bleiben, aus dem Rohmaterial
ausgestanzt und zu der gerade beschriebenen Konfiguration geformt werden. Der
Anschluß 38 besitzt somit breite, gerollte Oberflächen und abgescherte Ränder.
Zur Bestückung des Gehäuses 8 mit Anschlüssen 38 wird eine Heftmaschine
(nicht dargestellt) verwendet, um die Ausprägung von jedem Anschluß 38 entlang
eines V-förmigen Scherrandes 38, der eine Kerbe 110 bildet, abzuscheren und
dann jeden Anschluß 38 in einen jeweiligen Durchlaß 10 des Gehäuses 8 mittels
der unteren Fläche 14 einzusetzen, wobei abgeschrägte, innere Flächen 90 dem
Seitenwände 16 dazu dienen, die nachgiebigen Lanzen 76 niederzudrücken, um
entlang benachbarter Flächen 92 der Seitenwände 16 zu gleiten, so daß beim
vollständigen Einsetzen eines Anschlusses 38 der freie Endbereich der Lanze 76
des Anschlusses in die jeweilige Aussparung 28 einschnappt. Die Aufnahme 40
des Anschlusses erstreckt sich in Richtung auf die Fügefläche 12 unter
Ausrichtung hinsichtlich der jeweiligen Mündung 24, wobei ihr Fuß 62 und die Lötfahne 66
jenseits der unteren Fläche 14 und der abstehenden Rippen 30 liegen, wie in Fig.
3 dargestellt ist, wobei der Lötbereich 68 der Fahne 66 jenseits der benachbarten
Seitenwand 16 und somit außerhalb des Gehäuses liegt. Die Ansätze 64 sind
innerhalb des Durchlasses 10, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, verschiebbar.
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Der Fuß 62 besitzt einen abgescherten Rand 94, wobei die Fahne 66 einen die
Verbindungsfläche berührenden abgescherten Rand 96 besitzt. Bei der
bevorzugten Ausführungsform verlaufen die abgescherten Ränder 94 und 96 coplanar.
Bei einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich der abgescherte Rand 96 im
wesentlichen normal zur Längsachse des Anschlusses in einer größeren
Entfernung von dem Längenstück 60 als der abgescherte Rand 94. Infolge des
Ausprägungsarbeitsgangs wird die Kerbe 110 gebildet, und wird der Arm 70 der Fahne 66
mit dem Fuß 62 mittels eines im Querschnitt verkleinerten Halses 98 verbunden,
wodurch die Fahne 66 in ihrer eigenen Ebene und quer hierzu bezüglich des
Fußes 62 und des abgescherten Randes 99 nachgiebig verbogen werden kann.
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Um den Verbinder 2 an der Leiterplatte 4 anzubauen, wird der Verbinder 2 an der
Platte 4 mit den Füßen 62 und den Fahnen 66 nach vorn angebracht, so daß der
Rand 96 der Fahne 66 jedes Anschlusses 38 gegen eine jeweilige
Verbindungsfläche 6 angeordnet wird. Obwohl die Verbindungsflächen 6 schmal sind, sorgen
sie für eine ausreichende Breite zum Anlöten an den Flächen der Fahnen. Da ein
abgescherter Rand des Anschlusses verwendet wird, um eine elektrische
Berührung mit den Verbindungsflächen 6 herzustellen, kann der Mittenabstand der
Anschlüsse 38 beispielsweise so klein wie 0,050 sein. Der Verbinder 2 wird auf die
Platte 4 nach unten gedrückt, bis die abstehende Rippen 30 ihre Oberfläche
berühren, so daß jeder Anschluß 38 gegen die Wirkung seiner nachgiebigen
Lanze 76 einwärts seines Durchlasses 10 gedrückt ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist,
wobei sich die Lanzen 76 um ihre freien Endbereiche in den Aussparungen 28
verschwenken, wodurch die abgescherten Ränder 96 nachgiebig gegen die
Verbindungsfläche 6 gedrückt werden und, wenn sich der Arm 70 abbiegt, die
abgescherten Ränder 94 die gedrückte Leiterplatte berühren können.
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Wenn die Clips in die Gestellelemente 36 eingesetzt worden sind und der
Verbinder an der gedruckten Leiterplatte installiert worden ist, werden die abgescherten
Ränder 96 der Lötbereiche 68 der Fahnen 66 und die Flächen derselben an den
jeweiligen Verbindungsflächen angelötet, um Lötmassetröpfchen 100 zu bilden,
die die Bereiche 68 der Fahnen 66 mit den Verbindungsflächen 6 gemäß
Darstellung in Fig. 4 elektrisch verbinden. Damit die Lötarbeiten durchgeführt werden
können, wird Lötpaste nach Art eines Siebes auf der Platte 4 aufgebracht, um so
die Verbindungsflächen 6 vor dem Anbringen des Verbinders 2 an der Platte 4
abzudecken. Die Lötpaste wird aufgeschmolzen, um die Tröpfen 100 zu bilden,
nachdem der Verbinder 2 an der Platte 4 mit einem Clips befestigt worden ist.
Während der Lötarbeit werden die Lötfahnen 66 veranlaßt, mit den
Verbindungsflächen 6 infolge der nachgiebigen Wirkung der Lanzen 76 in Kombination mit den
Clips in fortdauernder Berührung zu bleiben, die nicht nur zu diesem Zweck
wirken, sondern auch zur Verrastung der Anschlüsse 38 in ihren Durchlässen 10. Die
nachgiebige Wirkung der Lanzen 76 und der Umstand, daß die Lötfahne 66
nachgiebig um ihre Hälse 98 gebogen werden können, dienen dazu, eine
Fehlausrichtung oder ein Verwerfen der Platte zu kompensieren. Die Flexibilität der Fahnen
66 um ihre Hälse 98 sorgt für einen nachgiebigen Anschluß und schützt die
Lötfahnen
vor einer Beschädigung, wenn die Lötverbindungen zwischen den Fahnen
66 und den Verbindungsflächen 6 beansprucht werden, beispielsweise als Folge
eines späteren Verwerfens der Platte 4. Der Umstand, daß die Ränder 96 keine
plattierten Flächen sind, ist für die Lötarbeiten nicht kritisch. Die Füße 62 dienen
dazu, eine wesentliche Drehbewegung der Anschlüsse 38 unter Fügekräften zu
verhindern.
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Vor dem Anbau an der Platte 4 kann der Verbinder 2 in einem Rohr, auf einem
Tablett oder einem Magazin zusammen mit anderen Verbindern 2 zur Belieferung
eines Abnehmers verpackt sein. Die Nuten 34 in den Seitenwänden 16 des
Gehäuses 8 können zum Schienenanbau der Verbinder 2 in solchen Behältern
oder für einen Robotergreifer verwendet werden, um die Kräfte eines
oberseitenbetätigten Niederhalters selbst auszunehmen. Die nachgiebige Flexibilität der
Fahnen 66 dient auch dazu, diese zu schützen, wenn der Verbinder vor seinem
Anbau an der Platte 4 gehandhabt wird. Die Ansätze 64 der Anschlüsse 38
verhindern eine übermäßige Drehung des Arms 70, wodurch eine maximale
Fluchtung an den Verbindungsflächen 6 geschaffen wird. Der vordere Anschlagrand 52,
der die Schulter 53 berührt, hindert die Anschlüsse an einem Hineindrücken in ihre
Durchlässe 10 während der Handhabung des Verbinders 2 in einem die Lanzen 76
beschädigenden Ausmaß. Die Anschlagflächen 86 sind mit den Lanzen 76 in
Berührung bringbar, um die Anschlüsse 38 an einem Herausziehen aus ihren
Durchlässen 10 während einer solchen Handhabung zu hindern.