DE69400655T2

DE69400655T2 - Haltesystem für leiterplattemontierte elektrische Verbinder

Info

Publication number: DE69400655T2
Application number: DE69400655T
Authority: DE
Inventors: Arvind Patel; Jack J Schafer
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1994-02-12
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2014-02-13
Also published as: US5259789A; EP0613217A1; EP0613217B1; KR0138833B1; DE69400655D1; KR940020621A; JP2704490B2; TW236041B; JPH06260229A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder und insbesondere ein Haltesystem für einen auf der Oberfläche einer Leiterplatte montierbaren elektrischen Steckverbinder gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.
Elektrische Steckverbinder zur Montage auf Leiterplatten umfassen typischerweise mehrere Klemmen, die mit entsprechenden Leiterbahnen auf der Oberfläche einer Leiterplatte elektrisch verbunden werden. Der elektrische Kontakt wird hierbei üblicherweise mittels eines von zwei bekannten Verfahren hergestellt. Beim ersten Verfahren umfassen die Klemmen Kontaktstifte, die von dem Steckverbinder aus so vorstehen, daß sie in durchplattierte Löcher in der Leiterplatte einführbar sind, wobei durch das leitende Plattierungsmaterial auf der Innenseite der Löcher der elektrische Kontakt mit den Leiterbahnen auf der Leiterplattenoberfläche hergestellt wird. Bei dem zweiten Verfahren umfassen die Klemmen Schenkelabschnitte, die sich im wesentlichen parallel zu der Leiterplattenoberfläche erstrecken und in Eingriff mit den Leiterbahnen auf der Leiterplatte stehen. Bei beiden Verfahren wird der elektrische Kontakt im allgemeinen durch Verlöten der Kontaktstifte mit den Leiterbahnen oder mir dem Plattierungsmaterial in den Löchern der Leiterplatte bzw. durch Verlöten der Schenkelteile mit den Leiterbahnen auf der Leiterplattenoberfläche hergestellt.
Bei heutigen Oberflächenmontageverfahren werden die einzelnen Klemmen des auf der Oberfläche zu montierenden Steckverbinders mit Aufschmelzlötkontaktpunkten der sich auf der Oberfläche einer Leiterbahn befindenden Leiterbahnen verbunden. Die zunehmende Miniaturisierung und Komplexität von integrierten Schaltungsbausteinen oder Mikroschaltungsbausteinen macht es erforderlich, daß die Klemmen sowohl relativ dünn als auch relativ dicht zueinander beabstandet sind. Da diese Klemmen relativ zerbrechlich sind, muß das Steckverbindergehäuse selbst an der Leiterplatte befestigt werden, um eine Zugentlastung für die in elektrischem Kontakt stehenden Klemmen zu schaffen. Über viele Jahre hinweg versuchte man, eine Zugentlastung durch Befestigungsstifte oder "Leiterplattenverriegelungen" zu erreichen, die von dem Steckverbindergehäuse aus in Befestigungs- oder Verriegelungslöcher in der Leiterplatte vorstehen. Bei zunehmender Miniaturisierung und Komplexität der Mikroschaltungsbausteine verbrauchen diese "Leitplattenverriegelungen" jedoch wertvollen Platz auf der Leiterplatte. Wenn auf den gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte Bauteile montiert werden, können die Befestigungsstifte oder Leiterplattenverriegelungen zudem auch nicht durch die Leiterplatte hindurch auf die gegenüberliegende Seite der Leiterplatte vorstehen, da sie dort andere elektronische Bauteile behindern. Es ist daher üblich, solche Steckverbinder durch Verwendung einer Haltevorrichtung aus Metall auf der Oberfläche einer Leiterplatte zu befestigen, wobei die Haltevorrichtung ein an dem Steckverbindergehäuse befestigtes erstes Teil und ein zu verlötendes zweites Teil umfaßt, das durch Aufschmelzlöten mit einer funktionlosen Leiterbahn auf der Leiterplatte verlötet wird. Ein Beispiel für solch ein Haltesystem ist aus der US-A-5,186,654 bekannt. Die technischen Merkmale dieses Haltesystems bilden die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6. Das Halteelement ist U- förmig ausgebildet. Sein unterer Schenkel ist an der Oberfläche einer Leiterplatte montiert. Das Gehäuse umfaßt eine Aussparung zur Aufnahme und zur Befestigung des Halteelementes. Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen dieser Haltevorrichtung, die selbst wiederum auf der Oberfläche einer Leiterplatte montiert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines neuen und verbesserten Haltesystems für einen auf der Oberfläche einer Leiterplatte zu montierenden elektrischen Steckverbinder.
Die Erfindung ist durch die Ansprüche 1 und 6 festgelegt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der Steckverbinder ein Gehäuse mit einer Leiterplattenmontageseite. Es ist zumindest ein Halteelement vorgesehen, um den Steckverbinder an einer Leiterplatte zu befestigen. Das Halteelement ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet. Es umfaßt zwei Schenkelabschnitte, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatte erstrecken, und einen die Schenkelabschnitte verbindenden Überbrückungsoder Verbindungsabschnitt, der sich im wesentlichen parallel zu der Leiterplatte erstreckt. Der Verbindungsabschnitt bildet einen Lötkontaktpunkt, der mit einem Lötkontaktpunkt auf der Leiterplatte verlötbar ist. Der Verbindungsabschnitt weist in Querrichtung zu dem U-förmigen Profil des Halteelementes eine vorgegebene Breite auf. Die Leiterplattenmontageseite des Steckverbindergehäuses umfaßt Aussparungen, die komplementär ausgebildet sind, um zumindest einen der Schenkelabschnitte des Halteelementes in Preßpassung aufzunehmen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der eine Schenkelabschnitt schmäler ausgebildet als die vorgegebene Breite des Verbindungsabschnittes und es steht zumindest ein Stabilisierungsflansch von dem Verbindungsabschnitt aus in eine komplementär ausgebildete Aussparung in der Leiterplattenmontageseite vor. Der Stabilisierungsflansch liegt mit dem einen Schenkelabschnitt in einer Ebene. Zudem ist er schmäler und kürzer als der eine Schenkelabschnitt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Stabilisierungsflansche auf gegenüberliegenden Seiten des einen Schenkelabschnittes angeordnet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der andere Schenkelabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite oder an der gegenüberliegenden Schmalseite des Verbindungsabschnittes kürzer und schmäler als der eine Schenkelabschnitt. In der Leiterplattenmontageseite ist eine Aussparung angebracht, in die sich der andere Schenkelabschnitt erstreckt.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die als neu angesehenen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in den zugehörigen Ansprüchen ausgeführt. Die Erfindung, die ihr zugrundeliegenden Aufgaben und ihre Vorteile werden am besten anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen verständlich. In den Zeichnungen, in denen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Leiterplattenmontageseite eines mit einem erfindungsgemäßen versehenen elektrischen Steckverbinders Haltesystem;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Halteelementes;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Halteelementes gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Halteelement gemäß den Fig. 2 und 3; und
Fig. 5 einen Schnitt durch einen elektrischen Steckverbinder in dem Bereich, in dem eines der Halteelemente montiert ist, wobei das Halteelement mit einer Leiterplatte verlötet ist.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Wie in den Zeichnungen und hierbei insbesondere Fig. 1 zu entnehmen ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein Haltesystem für einen mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenen elektrischen Steckverbinder, der auf der Oberfläche einer Leiterplatte 12 (Fig. 5) anbringbar ist. Der Steckverbinder umfaßt ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 versehenes dielektrisches Gehäuse, das eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 14 versehene Leiterplattenmontageseite besitzt. Von der Montageseite 14 aus stehen zwei Montagestifte 16 vor, die in zwei komplementär ausgebildete Montageöffnungen in der Leiterplatte einführbar sind. Das Gehäuse 11 wird durch mehrere Abstandshalter 18 und durch erhaben ausgebildete Oberflächenbereiche 20 beabstandet zu der Montagefläche 22 (Fig. 5) der Leiterplatte 12 gehalten. Das erfindungsgemäße Haltesystem umfaßt zwei mit dem allgemeinen Bezugszeichen 24 versehene speziell gestaltete Halteelemente zur Befestigung des Steckverbinders 10 an der Leiterplatte 12.
Wie in den Fig. 2 bis 4 in Verbindung mit Fig. 1 und hierbei insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Halteelemente 24 im allgemeinen jeweils U-förmig ausgebildet, so daß sie zwei Schenkelabschnitte 26 und 28 bilden, die sich bei einem montierten Halteelement im wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatte erstrecken, wobei sie durch einen sich im wesentlichen parallel zu der Leiterplatte erstreckenden Überbrückungs- oder Verbindungsabschnitt 30 miteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt legt einen Lötkontaktpunkt fest, der mit einem entsprechenden funktionslosen Lötkontaktpunkt auf der Leiterplatte verlötbar ist. Der Verbindungsabschnitt weist in Querrichtung zu dem U-förmigen Profil des Halteelementes eine vorgegebene Breite auf, d.h., daß die Breite in den Fig. 2 und 4 durch den Abstand zwischen dem linken und dem rechtem Ende gegeben ist.
Wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Schenkelabschnitt 26 wesentlich schmäler ausgebildet als der Verbindungsabschnitt 30, während der Schenkelabschnitt 28 wiederum beträchtlich schmäler ausgebildet ist als der Schenkelabschnitt 26. Zudem stehen zwei Stabilisierungsflansche 32 an der gleichen Seite oder der gleichen Schmalseite des Verbindungsabschnittes 30 vor, so wie dies auch der Schenkelabschnitt 26 tut. Die Stabilisierungsflansche 32 sind benachbart zu den gegenüberliegenden Seiten des Schenkelabschnittes 26 so angeordnet, daß sie im wesentlichen in einer Ebene mit diesem liegen.
Der Schenkelabschnitt 26 umfaßt schließlich Widerhaken 34, die von den Seitenkanten des Schenkelabschnittes 26 vorstehen. Er umfaßt zudem eine Delle oder Vertiefung 36, die in der Ebene des Schenkelabschnittes ausgebildet ist. Die Widerhaken bohren sich in das Gehäuse 11, das aus einer Preßmasse oder Formmasse bestehen kann, während die Delle oder Vertiefung 36 fest an dem Gehäuse anliegt, um, wie aus den folgenden Ausführungen noch deutlicher wird, die Halteelemente an dem Steckverbinder zu befestigen.
Nach der ausführlichen Beschreibung des Halteelementes 24 wird noch einmal Bezug genommen auf Fig. 1. Die Halteelemente werden in Richtung des Pfeils "A" an dem Gehäuse 11 befestigt, wobei die Schenkelabschnitt 26 in mit dem allgemeinen Bezugszeichen 38 versehene Aussparungen an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses eingeführt werden, während der Schenkelabschnitt 28 in einen Aussparungsbereich 40 eingeführt wird. Die Aussparungen 38 umfassen einen ausgesparten zentralen Kanal 42 zur Aufnahme des Schenkels 26 des entsprechenden Halteelementes. Sie umfassen zudem zwei Nutabschnitte 44 zur Aufnahme der Stabilisierungsflansche 32. Die ausgesparten Kanäle 42 sind jeweils so breit ausgebildet, daß sich die Widerhaken 34 des Schenkels 26 des entsprechenden Halteelementes in die Ränder 42a des ausgesparten Kanals bohren.
Fig. 5 zeigt ein Halteelement 24, das in dem Gehäuse 11 eines Steckverbinders 10 gehalten wird, um den Steckverbinder an einer Leiterplatte 12 zu befestigen. Wie zu erkennen ist, sitzt der Schenkelabschnitt 26 in Preßpassung in dem ausgesparten Kanal 42 der Aussparung 38, während die Stabilisierungsflansche 32 in Preßpassung in den Nutenabschnitten 44 sitzen. Andererseits erstreckt sich der Schenkel 28 einfach in den Aussparungsbereich 40, wobei der Aussparungsbereich den Schenkel 28 so aufnimmt, daß das ganze Halteelement unterhalb des Steckverbindergehäuses angeordnet ist und nicht nach außen vorsteht.
Der Zweck dieser besonderen Gestaltung der Halteelemente 24 wird am besten anhand der in Fig. 5 dargestellten Löteinrichtung verständlich. Das Halteelement wird insbesondere mittels einer Lötmittelschicht 50 zwischen dem Verbindungsabschnitt 30 des Halteelmentes und dem funktionslosen Lötkontaktpunkt auf der Leiterplatte mit einem geeigneten Lötkontaktpunkt auf der Oberfläche 22 der Leiterplatte 12 verlötet. Zusätzlich hierzu werden während des Verlötens am Rande des Verbindungsabschnittes insbesondere im Bereich der Schenkelabschnitte 26 und 28 und im Bereich der Stabilisierungsflansche 32 größere Lötfüllungen 52 gebildet. Wie durch einen Blick auf das Halteelement 24 in Fig. 2 zu erkennen ist, sind entweder die Schenkelabschnitte oder die Stabilisierungsflansche so angeordnet, daß sie im wesentlichen die gesamte Länge des Verbindungsabschnittes 30 abdecken, wobei zwischen dem Schenkelabschnitt 26 und den Stabilisierungsflanschen nur minimale Abstände vorhanden sind. Hierdurch werden wichtige Bereiche für die größeren Lötfüllungen geschaffen. Zudem verleiht diese Gestaltung den eben ausgebildeten Verbindungsabschnitten im wesentlichen entlang der gesamten Breite Festigkeit. Es sei bemerkt, daß der Verbindungsabschnitt 30 durch den sich über seine gesamte Breite erstreckenden Schenkelabschnitt 26 selbstverständlich merklich verstärkt wird. Dies wäre jedoch bei den meisten Steckverbindern unerwünscht, da das Gehäuse des Steckverbinders durch die Schaffung einer Aussparungseinrichtung zur Aufnahme solch eines großen Sicherungsschenkelabschnittes beträchtlich geschwächt werden würde. Es sei bemerkt, daß diese Steckverbinder außerordentlich klein oder miniaturisiert sein können.
Zusätzlich hierzu sind die Halteelemente 24 jeweils so gestaltet, daß der Verbindungsabschnitt 30 so flach wie möglich ausgebildet ist oder so weit wie möglich in einer Ebene liegt. Da es sich bei dem Steckverbinder 10 um ein außerordentlich miniaturisiertes Bauteil handelt, kann es erforderlich sein, daß der Verbindungsabschnitt 30 bis auf eine Anreicherung von 0,1 bis 0,15 mm (0,004 bis 0,006 Zoll), d.h. der Dicke der Lötbereiche 50 in Fig. 5, in einer Ebene liegt. Obgleich der Schenkel 28 und die Stabilisierungsflansche 32 nicht so breit oder so lang sind wie der Sicherungsschenkel 26, verleihen diese Schenkel oder Flansche, wie wiederum anhand von Fig. 2 zu erkennen ist, dem Verbindungsabschnitt 30 Stabilität und Festigkeit, so daß die Koplanarität des Verbindungsabschnittes innerhalb enger Toleranzen beibehalten und eine gute Lötverbindung mit der Oberfläche 22 der Leiterplatte 12 gebildet wird.

Claims

1. Elektrischerr Steckkverbinder (10) zur Montage auf der Oberfläche (22) einer Leiterplatte (12), mit folgenden Bauteilen:

ein Steckverbindergehäuse (11), das eine Montageseite (14) zur Montage an der Leiterplatte (12) umfaßt, in der sich eine Aussparung (38) befindet, zumindest ein Halteelement (24) zum Sichern des Steckverbinders (10) an der Leiterplatte (12), das im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, zwei Schenkelabschnitte (26, 28) und einen die Schenkelabschnitte verbindenden Überbrückungs- oder Verbindungsabschnitt (30) umfaßt und einen Lötkontaktpunkt bildet, der mit einem Lötkontaktpunkt auf der Leiterplatte (12) verlötet wird (50, 52), wobei die Aussparung (38) komplementär geformt ist, um zumindest ein Teil (26) des Halteelements (24) in Preßpassung aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Aussparung (38) noch wenigstens eine Nut (44) umfaßt,

daß sich die Schenkelabschnitte (26, 28) im großen und ganzen senkrecht zu der Leiterplatte (12) erstrecken, und daß sich der Verbindungsabschnitt (30) im großen und ganzen parallel zu der Leiterplatte erstreckt,

daß zumindest ein Schenkelabschnitt (26) schmäler ausgebildet ist als die Breite des Verbindungsabschnittes (30) in Querrichtung zu dem U- förmigen Profil des Halteelements,

daß zumindest ein Stabilisierungsflansch (32) von dem Verbindungsabschnitt (30) aus in die Nut (44) vorsteht, die komplementär zu dem Flansch (32) ausgebildet ist, und

daß der Stabilisierungsflansch (32) mit dem zumindest einen Schenkelabschnitt (26) in einer Ebene liegt und schmäler und kürzer ist als dieser.

2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, der zwei Stabilisierungsflansche (32) umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten des zumindest einen Schenkelabschnittes (26) angeordnet sind.

3. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, der in der Leiterplattenmontagesseite (14) einen Aussparungsbereich (40) umfaßt, in den sich der untere Schenkelabschnitt erstreckt

4. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 3, bei dem der andere Schenkelabschnitt (28) schmäler und kürzer ausgebildet ist als der eine Schenkelabschnitt (26).

5. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der zumindest eine Schenkelabschnitt (26) Widerhaken (34) umfaßt, die in der Aussparung (38) so in das Steckverbindergehäuse (11) eindringen, daß eine Preßpassung entsteht.

6. Haltesystem für einen elektrischen Steckverbinder (10), der auf der Oberfläche (22) einer Leiterplatte (12) anbringbar ist, umfassend die folgenden Bauteile:

ein dielektrisches Steckverbindergehäuse (11) mit einer Leiterplattenmontageseite (14);

zumindest ein Halteelement (24) zum Sichern des Steckverbinders (10) an der Leiterplatte (12), das im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, und zwei Schenkelabschnitte (26, 28) und einen die Schenkelabschnitte verbindenden Verbindungsabschnitt (30) bildet,

wobei das Steckverbindergehäuse (11) in seiner Leiterplattenmontageseite (14) Aussparungsausbildung (38) zur Aufnahme des Halteelements (24) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Schenkelabschnitte (26, 28) im großen und ganzen senkrecht zu der Leiterplatte erstrecken,

daß sich der Verbindungsabschnitt (30) im großen und ganzen parallel zu der Leiterplatte (12) erstreckt;

daß der Verbindungsabschnitt (30) einen Lötkontaktpunkt bildet, der durch Lötverbindungen (50, 54) mit einem Lötkontaktpunkt auf der Leiterplatte (12) verbunden ist,

daß der Verbindungsabschnitt (30) in Querrichtung zu dem U-förmigen Profil des Halteelements eine vorgegebene Breite aufweist,

daß einer der Schenkelabschnitte (26) schmäler ausgebildet ist als die vorgegebene Breite des Verbindungsabschnittes (30),

daß der andere Schenkelabschnitt (28) schmäler und kürzer ausgebildet ist als der eine Schenkelabschnitt (26),

daß zwei Stabilisierungsflansche (32) auf gegenüberliegenden Seiten des einen Schenkelabschnittes (26) angeordnet sind, die mit dem einen Schenkelabschnitt (26) in einer Ebene liegen und jeweils schmäler und kürzer ausgebildet sind als der eine Schenkelabschnitt (26), und

daß die Aussparungsausbildung (38) einen ausgesparten Kanal (42), der komplementär zu dem einen Schenkelabschnitt (26) ausgebildet ist, um diesen in Preßpassung aufzunehmen, Nutabschnitte (44) zur Aufnahme der Stabilisierungsflansche (32) und einen Aussparungsbereich (40) zur Aufnahme des anderen Schenkelabschnittes umfaßt.