DE69833298T2

DE69833298T2 - Elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE69833298T2
Application number: DE69833298T
Authority: DE
Inventors: Peng-Seng Tor; Nai Hock Lwee; Joey Kiat-Hup Ng
Original assignee: Thomas and Betts Corp
Current assignee: ABB Installation Products Inc
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH1167386A; DE69833298D1; EP0886349A2; CA2228235A1; MY124932A; EP0886349B1; JP3151185B2; EP0886349A3

Description

1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder und insbesondere auf einen elektrischen Verbinder zum Anschließen an eine Kante einer einseitig bedruckten Leiterplatte.
2.Beschreibung des Standes der Technik
Es gibt eine große Vielfalt von an eine Kante einer Leiterplatte anschließbaren elektrischen Verbinderanordnungen. Viele dieser Kantenverbinder weisen einen passend ausgebildeten Schlitz auf, der einen von einer Kante einer Leiterplatte vorstehenden Zungenabschnitt aufnimmt. Viele dieser Verbinder weisen auch Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schrauben oder Bolzen, zum Befestigen des Verbindergehäuses an einer Leiterplatte auf.
Bei den meisten dieser elektrischen Kantenverbinder, die zum Aufnehmen eines Kantenabschnittes oder eines Endes einer Platte längliche Schlitze aufweisen, sind im Gehäuse entlang des Schlitzes mehrere Anschlüsse befestigt, und Federkontaktabschnitte der Anschlüsse liegen unter Spannung an Kontaktinseln auf entweder einer Seite oder beiden Seiten der Leiterplatte an. Diese Verbinderbauarten leiden im allgemeinen an dem Nachteil eines Kippens des Verbinders. Dies kann die elektrische Verbindung unterbrechen oder die Kontakte verbiegen. Zum Überwinden dieser Schwierigkeit verklemmen viele Verbinder die Platte fest im Verbinderschlitz gegen eine Bewegung unter 90° zu der Ebene der Platte. Dieses Verklemmen schließt oft die Verwendung von Schrauben ein, die durch die in der Leiterplatte gefundenen Löcher durchtreten. Dieses Durchgangsloch-Klemmittel ist nicht für bestimmte Herstellungs- und Montageverfahren geeignet, wie zum Beispiel ein Ofen-/IR-Aufschmelzlöten.
Das feste Anklemmen des Verbinders an die Leiterplatte löst eine Myriade von anderen Schwierigkeiten aus. Zu diesen Schwierigkeiten gehört, daß die Federkontaktabschnitte der Anschlüsse ihre Elastizität verlieren und damit die wirkungsvolle federnde Anlage an den Inseln auf der Leiterplatte. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus den in der Umgebung der den Verbinder an der Platte haltenden Befestigungsmittel bewirkten Spannungsrissen. Diese Spannungsrisse können, falls ein Riß durch eine Leiterplatte durchtritt, den Stromfluß unterbrechen.
Die britische Patentanmeldung Nr. 91 03 039.5 (GB-A-2 242 579) beschreibt einen elektrischen Verbinder mit einem isolierenden Gehäuse mit mindestens einer Reihe von Anschlußstiften, die im Gehäuse befestigt sind und von einer Seite des Gehäuses nach außen verlaufen. Der Verbinder weist weiter an den Enden des Gehäuses unter gegenseitigem Abstand liegende Rastnasen auf, die in der gleichen Richtung wie die Anschlußstifte verlaufen und an ihren Außenenden Höcker aufweisen. Bei vollständigem Einschieben einer flachen isolierten Platte in den Verbinder passen diese Höcker in die Öffnungen in der Platte.
Zum Vermeiden der mit den Kantenverbindern verbundenen Schwierigkeiten sind die herkömmlichen Kopfstückkonstruktionen im typischen Fall oberflächenmontierte Verbinder oder „90°"-Verbinder. Oberflächenmontierte Verbinder verwenden zu ihrer Befestigung an der Leiterplatte im allgemeinen „Haken". Diese Konstruktion leidet in starkem Maße unter Verbinderkippschwierigkeiten, ähnlich denen der eben beschriebenen Kantenverbinder, wie auch unter den mit der Lötleitungs-Koplanaritätkontrolle verbundenen Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten führen zu Verbinderherstellungsschwierigkeiten wie auch zu schlechten Lötverbindungen während der automatisierten Lötvorgänge zum Anschließen der Lötleitungen an die Lötinseln der Leiterplatte.
90°-Verbinder leiden auch unter den Nachteilen eines Kippens wie auch eines Knickens der Lötleitungen, die zum Unterstützen des Haltens der Verbinder in aufrechter Lage verwendet werden. Zum Vermeiden der Schwierigkeiten beim Kippen und Knicken verwenden diese Verbinder im allgemeinen Schrauben und auf der Leiterplatte mit diesen zusammenpassende Durchgangslöcher zum starren Anschließen des Verbinders an der Plat te. Die 90°-Verbinder leiden damit unter den vorstehend genannten Schwierigkeiten in bezug auf Spannungsrisse wie auch in bezug auf die oben beschriebenen Herstellungs- und Zusammenbauschwierigkeiten.
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben genannten Schwierigkeiten unter Ausbildung eines überlegenen Konstruktionssubstituts für oberflächenmontierte und 90°-Leiterplattenverbinder.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines verbesserten gabelmontierten Verbinders zur Befestigen auf einer Leiterplatte.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders mit einer verbesserten positiven Klemmung an einer Leiterplatte.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders mit einer verbesserten Z-Höhensteuerung ohne Verlust an Festigkeit des Verbinders.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders mit verbesserter Lötverbindungsausbildung durch positives Vorbelasten der Leitungen an der Leiterplatte zum Sicherstellen eines guten Gegenkontakts.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders, der sich zum Aufnehmen und Korregieren eines Verziehens dünner Leiterplatten eignet, was während des Lötvorgangs häufig erfolgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung eines einseitigen spreizbefestigten Leiterplatten-Kantenverbinders mit einer Vielzahl von Greif- oder Armanordnungen auf dem Verbinder als wirksames Mittel zum Korrigieren eines Verwerfens der Leiterplatte.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders mit Greifarmanordnungen mit positivem Griff auf dem Verbinder zum Unterbinden seines Kippens gegenüber der Leiterplatte.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders mit einer verbesserten Koplanaritätssteuerung der Lötleiter zum Erreichen eines einfacheren und müheloseren Herstellungsvorgangs infolge der erhöhten Toleranzen.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders mit einer erhöhten Kunststoffsteifigkeit mit Verwendung von I-Balken und C-Kanalkonstruktionen für die Greifarmanordnungen.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines einseitigen gabelmontierten Leiterplatten-Kantenverbinders aus Kunststoff, der dessen Fluß zu dünnen Abschnitten des Verbinders während des Spritzgießens verbessert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbinder zum Befestigen an der Kante einer Leiterplatte mit Lötinseln auf deren einer Seite vorgesehen, wobei der Verbinder ein langgestrecktes isolierendes Gehäuse mit einer oberen Wand, einer gegenüberliegenden Bodenwand und auseinanderliegenden Stirnwänden aufweist, eine Vielzahl von vom Gehäuse entlang seiner Länge in mindestens einer Reihe getragenen elektrischen Kontakten mit vom Gehäuse ausgehenden federnden Lötfahnen zur federnden elektrischen Anlage an den Lötinseln auf der einen Seite der Leiterplatte, mit zwei mit dem Gehäuse ausgebildeten und von diesem an jedem Ende der Kontaktreihe in Gegenüberlage zu den Lötfah nen ausgehenden Greifarmen zwecks Ausbildung eines die Platte federnd aufnehmenden Plattenaufnahmeraums mit den federnden Kontaktlötfahnen und mit einer mit dem Gehäuse an einer Stelle zwischen den beiden Greifarmen ausgebildeten dazwischenliegenden Vorwölbung und ausgehend vom Gehäuse in Gegenüberlage zu den federnden Lötfahnen, wobei die dazwischenliegende Vorwölbung zum Halten nur einer zweiten Seite der Leiterplatte dient und die dazwischenliegende Vorwölbung und die federnden Lötfahnen weiter den die Platte aufnehmenden Raum umschließen.
In einer besonderen Ausführungsform bilden die Wände des Gehäuses eine Kopfstückanordnung, und jeder der elektrischen Kontakte ist in mindestens einer Öffnung, die durch die Rückwand des Gehäuses durchtritt, angeordnet. Der elektrische Kontakt weist einen Kontaktstiftabschnitt auf, der in der Kopfstückanordnung angeordnet ist, und die Lötfahnen gehen von der Rückwand des Gehäuses in einer Richtung entgegengesetzt zu der Kopfstückanordnung aus. Die Greifarme liegen entlang des isolierenden Gehäuses in einem Abstand voneinander und gehen unter 90° von der Rückwand des Kopfstückabschnitts des Verbinders in Richtung der Lötfahnen aus. Sämtliche Greifarmanordnungen weisen einen oberen und einen unteren Greifarm auf, die zwischen sich den die Platte aufnehmenden Raum umschließen. Die Greifarmanordnungen führen zu einem positiven mechanischen Verklemmen der Leiterplatte am Verbinder, so daß sich die Lötleitung in passender elektrischer Verbindung mit der Lötinsel der Leiterplatte bei Einschieben in diese befindet.
Die Greifarmanordnungen können sich ergeben durch einfaches Ausbilden eines oberen und eines unteren Greifarmes oder können in der Alternative als entweder ein I-Balken oder als eine C-Kanalform ausgestaltet werden. Bei der in der Gestalt eines I-Balkens ausgebildeten Greifarmanordnung enthält diese obere und untere Greifarme und ein zwischen diesen angeordnetes und an den oberen und den unteren Greifarm zum Ausbilden eines im wesentlichen I-förmigen Querschnittes angeschlossenes vertikal verlaufendes Glied. Zum Einschieben der Leiterplatte in die die I-Balkenform aufweisende Greifarmanordnung weist die Leiterplatte in sich einen Schlitz zur passenden Anlage an dem vertikal verlaufenden Glied des I-Balkens auf.
Die in der Form eines C-Kanales ausgebildete Greifarmanordnung enthält ein sich an die Außenseite des oberen und des unteren Greifarms anschließendes vertikal verlaufendes Glied zum Ausbilden der Greifarmanordnung mit einem C-förmigen Querschnitt. Abhängig von der Lage der die C-Kanalform aufweisenden Greifarmanordnung entlang der Kante der Leiterplatte kann diese in sich einen Schlitz zur passenden Anlage an dem vertikal verlaufenden Glied des C-Kanals aufweisen.
Der Verbinder ist vorzugsweise integral geformt zum Einschließen des Kopfstückes und der Greifarmanordnungen als ein unitärer Körper. Die Kontakte können im Preßsitz in Öffnungen in der Rückseite der Kopfstückanordnung liegen zum Ausbilden des erfindungsgemäßen Verbinders. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Greifarmanordnungen führen zu einem überlegenen mechanischen Anschluß an die Leiterplatte und unterbinden ohne die Verwendung jeglicher Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Durchgangslöcher und Schrauben, sämtliche Verbinderkippprobleme. Der erfindungsgemäße Verbinder bildet eine mühelos herstellbare Struktur, die sich an einer Kante einer auf einer einzigen Seite bedruckten Leiterplatte mühelos zusammensetzen läßt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des gabelmontierten Verbinders für die einseitig bedruckte Leiterplatte wie auch weitere Ausführungsformen, Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer erläuternden Ausführungsformen, wobei die Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf einen einseitigen gabelmontierten Verbinder nach dem Anschließen an eine Kante einer Leiterplatte.
2 ist eine vergrößerte Detailansicht des in 1 gezeigten Verbinders und der dort gezeigten Leiterplatte.
3 ist eine Rückansicht der Verbinder-Kopfstückanordnung,
4 ist eine Aufsicht auf den Verbinder.
5 ist ein Schnitt durch den Verbinder mit Darstellung der Verbindereinschieberichtung auf eine Kante einer Leiterplatte.
6A ist eine Vorderansicht des Verbinders mit Darstellung der Leiterplatten-Sitzebene und der Koplanaritäts-Toleranz der Verbinderlötleitungen.
6B ist in der Vergrößerung eine perspektivische Detailansicht der Verbinderlötfahne in passender elektrischer Verbindung mit einer Lötinsel einer Leiterplatte.
7 ist eine Vorderansicht des Verbinders und der durch die Verbindergreifarmanordnungen bewirkten Korrektur des Verziehens der Leiterplatte.
8 ist eine Stirnansicht des Verbinders und der Greifarmanordnung mit einer angeschlossenen gedruckten Schaltung.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbindergreifarmanordnung in einer Ausgestaltung in der Form eines I-Balkens und eines zugehörigen Abschnitts einer Leiterplatte.
10 ist eine vertikale Schnittansicht der Greifarmanordnung in der Ausgestaltung in der Form eines in 9 gezeigten I-Balkens.
11 ist eine horizontale Schnittansicht der Greifarmanordnung in einer Ausgestaltung in der Form eines I-Balkens und eines zugehörigen Abschnitts der in 9 gezeigten Leiterplatte.
12 ist eine vertikale Schnittansicht einer Verbindergreifarmanordnung in der Ausgestaltung in der Form eines C-Kanals.
13 ist eine perspektivische Ansicht einer vereinfachten Selbsteinführungsmaschine zum Anschließen des Verbinders an eine Kante einer einseitig bedruckten Leiterplatte.
14 ist eine perspektivische teilweise Vorderansicht der Ausführungsform der Verbinderanordnung nach der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Rückansicht des in 14 gezeigten Verbinders.
16 ist eine perspektivische Unteransicht des eine Leiterplatte haltenden Verbinders nach 14.
17 ist eine perspektivische Unteransicht des Verbinders nach 14.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf einen an eine Kante der Leiterplatte 20 angeschlossenen einseitigen gabelmontierten Verbinder 10. Der Verbinder 10 enthält eine Vielzahl von Kontakten oder Lötleitungen 12, die sich mit den auf der Oberseite der Leiterplatte 20 angeordneten Lötinseln 14 in elektrischer Verbindung befinden. In 1 wird ebenso noch eine Vielzahl von Verbindergreifarmanordnungen 16 gezeigt, die zum Anschließen des Verbinders 10 an eine Kante der Leiterplatte ein positives Anklemmmittel bilden.
Der Verbinder 10 ist einseitg, da die Lötleitungen 12 nur auf einer Seite der Leiterplatte vorgesehen sind. Viele nach dem Stand der Technik ausgebildete Vorrichtungen wiesen Lötkinseln auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte und einen Verbinder mit ober- und unterseitigen Kontakten zum elektrischen Kontaktieren jeder Lötinsel auf. Diese Bauarten von doppelseitig bedruckten Leiterplatten haben viele Nachteile, einschließlich Schwierigkeiten bei der Herstellung, die mit dem doppelten Rückfluß und der doppelseitigen Lotpastierung verbunden sind. Da die vorliegende Erfindung zum Einschließen der Lötinseln nur eine einzige Seite der Leiterplatte erfordert, wird die Herstellungsgeschwindigkeit erhöht und die oben erwähnten Schwierigkeiten werden vermieden. Zum Ausbilden einer Leiterplatte läßt sich eine gedruckte Schaltung herstellen und leicht auf einer Oberseite eines Substrats ausbilden.
2 ist ein vergrößertes Detail von 1. Gemäß der genauen Darstellung in 2 sind die Verbinderkontakte oder Lötleitungen 12 Kontakte in federartiger Haltebauart, die bei Einschieben der Leiterplatte in den durch die Greifarmanordnungen des Verbinders gebildeten Aufnahmeraum unter Reibungsschluß elektrisch mit den Lötinseln 14 der Leiterplatte 20 verbunden werden. Die Lötleitungen 12 sind so ausgebildet, daß sie unter Spannung an einer eingeschobenen Leiterplatte anliegen, so daß eine Lötfahne 18 der Lötleitung elektrisch an eine Lötinsel der Leiterplatte angeschlossen ist. Entlang ihrer Erstrekkung weisen die Lötleitungen 12 mindestens eine Biegung auf, und die Lötfahne 18 ist zum Aufnehmen einer Kante einer Leiterplatte 20 ohne Verkratzen der Leiterplattenoberfläche nach oben gekrümmt.
Die 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Kopfstückanordnung des einseitigen gabelmontierten Verbinders. Insbesondere ist 3 eine Rückansicht des Verbinders mit Darstellung der Anordnung der Einsteckleistungsstifte 22 und der Signalstifte 24. Das Verbindergehäuse 26 besteht aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, wie zum Beispiel glasgefülltem PPS oder PPA. Der Verbinder weist eine Vielzahl von Einsteckleistungsstiften 22 zum Anschließen an einen zugehörigen Leistungsaufnahmestecker auf. Der Verbinder weist weiter irgendeine von der Anwendung abhängige Anzahl von Signalstiften 24 auf. 4 ist eine Aufsicht auf das Verbindergehäuse mit Darstellung der Greifarmanordnungen und der an die Leistungsstifte angeschlossenen Federhaltekontakte 28 und der an die Signalstifte des Verbinders angeschlossenen Kontakte 12. Bei dieser besonderen dargestellten Ausführungsform weist der Verbinder drei Greifarmanordnungen auf, eine Greifarmanordnung an jedem Ende des Verbinders 16a, 16c und eine in der Nähe eines zentralen Abschnitts des Verbinders angeordnete dritte Greifarmanordnung 16b. Zur Anzeige der Lage des im Verbinder angeordneten ersten Signalstifts weist das Verbindergehäuse noch einen Anzeiger 30 auf, der in das Gehäuse eingeformt sein kann.
5 zeigt einen Querschnitt des Verbinders 10 vor dessen Anschließen an eine Kante einer Leiterplatte 32. In der Praxis wird der Verbinder entlang einer Ebene in der Richtung einer Kante der Leiterplatte bewegt zum Erzielen des mechanischen und elektrischen Anschlusses an diese. Der Verbinder wird zwecks Aufnahme jeder besonderen Leiterplattenstärke, zum Beispiel 1,45 mm, hergestellt. Folglich wird die Leiterplatte unter Reibungsschluß zwischen einem oberen und einem unteren Greifarm 34 bzw. 36 eingepaßt zum positiven mechanischen Halten des Verbinders an einer Kante der Leiterplatte. Der untere Greifarm 36 erstreckt sich über eine ausreichende Länge senkrecht zu einer Kante der Leiterplatte zum wirksamen Halten des Verbinders an dieser Kante. Zum Beispiel ist die untere Greifarmanordnung vorzugsweise mindestens 4 mm lang und geht von einer Rückwand 38 des Verbinders aus. Die Greifarmanordnungen können jede zweckmäßige Breite aufweisen und sind im typischen Fall 2 bis 5 mm breit. Durch Abstützen des Verbinders entlang seiner Länge mit mehreren Greifarmanordnungen werden die mit dem Kippen des Verbinders verbundenen Probleme vermieden.
Diese Anordnung mit mehreren Greifarmanordnungen zum positiven Verklemmen des Verbinders an der Leiterplatte weist zahlreiche Vorteile der früheren Konstruktionen auf. Zum Beispiel vermeidet die neuartige Ausbildung der Greifarmanordnungen das ernsthafte Problem eines Kippens des Verbinders gegenüber der Leiterplatte. Zusätzlich können die Kontakte oder Lötleitungen des Verbinders mit einer positiven Vorbelastungs-Interferenz ausgestattet werden zwecks Verbesserung des elektrischen Kontaktes mit den Lötinseln der Leiterplatte ohne eine Gefahr eines Kippens des Verbinders. Die Ausbildung der Greifanordnungen dient weiter als ein wirksames Mittel zum Ausgleichen eines Verziehens der Leiterplatte. Dieses Merkmal wird im folgenden in größerer Ausführlichkeit erläutert werden.
6A zeigt die positiv vorbelasteten Lötleitungen. Insbesondere gilt, daß die Lötleitungen 12 Lötfahnen 18 mit einer abgerundeten Kontaktoberfläche aufweisen, die unter eine Sitzebene 40 einer Leiterplatte gelegt werden, wobei die Sitzebene ihrerseits durch einen die Greifarmanordnung aufnehmenden Raum 42 gebildet wird. Der Aufnahmeraum 13 wird durch eine Oberseite 44 eines unteren Greifarms und eine Unterseite 46 eines obe ren Greifarms (5) gebildet. Die Lötleitungen 12 werden damit in Richtung auf die Lötinseln der Leiterplatte positiv vorbelastet, und dies führt zu einem guten elektrischen Kontakt mit diesen. Zusätzlich, gemäß der Darstellung in 6A kann die Steuerung der Koplanarität der Lötfahnen ohne Aufgabe der Fähigkeit eines guten elektrischen Kontakts mit der Leiterplatte entspannt werden. Gemäß der Darstellung in 6A wird eine Sitzebene der Leiterplatte durch die gestrichelte Linie 40 dargestellt. Die Kontaktfahnen führen zu einem guten elektrischen Kontakt mit der Leiterplatte, solange die Kontaktfahnen in ihrer entspannten Stellung unterhalb der Sitzebene der Leiterplatte ausgerichtet sind. Für den Fall jedoch, daß die Lötfahnen 18 über der Sitzebene der Leiterplatte ausgebildet sein sollten, das heißt, daß ein Fehlen der Vorbelastung der Lötleiter 12 auf die Lötinseln der Leiterplatte fehlt, können gute Lötverbindungen trotzdem erzielt werden, solange sich die Lötfahnen 18 um eine Entfernung von nicht mehr als die Stärke einer Lötinsel ( 6B) von der Sitzebene der Leiterplatte abheben. Im typischen Fall weisen die Lötinseln eine Stärke von 0,15 mm auf. Dies wird durch die Pfeile A-A in 6B angezeigt. Falls damit die Lötfahne in einem Abstand von weniger als die Stärke einer Lötinsel (wie es durch die Pfeile B-B in 6B gezeigt wird) über der Sitzebebene der Leiterplatte ausgebildet ist, lassen sich gute Lötverbindungen ausbilden. Die Toleranz der Koplanarität wird durch die Sitzebene 40 und eine untere Grenze mit der gestrichelten Linie 42 angezeigt. Die Verfahren und Vorgänge zum Herstellen des Verbinders werden damit infolge der in Bezug auf die Kontaktfahnen-Koplanarität zugelassene erhöhte Toleranz vereinfacht. In 6A werden auch die Verbinderöffnungen 43 gezeigt, durch die hindurch die Einsteckkontaktstifte und die Lötleitungen am Verbinder befestigt werden.
7 ist eine Vorderansicht eines einseitigen gabelmontierten erfindungsgemäßen Verbinders, dargestellt mit einer verzogenen Leiterplatte 44. Im allgemeinen neigen Leiterplatten infolge eines Schrumpfens oder anderer sich nach der Herstellung ergebenden Umstände zu einem Verziehen. Aufgrund dieses Verziehens wird es sehr schwierig, falls nicht unmöglich, irgendeine Art eines Kantenverbinders zu verwenden und trotzdem noch entlang der gesamten Verbinderlänge eine gute elektrische Verbindung zu erzielen. Die vorliegende Ausführungsform, die mehrere Greifarmanordnungen aufweist, kann ein Verziehen einer Leiterplatte effektiv korrigieren und einen guten elektrischen Kontakt sicherstellen. Gemäß der Darstellung in 7 weist der einseitige gabelmontierte Verbinder drei Greifarmanordnungen 16a, 16b, 16c auf, dargestellt in einer später in größerem Detail zu erläuternden I-Balkenausbildung, die nach Anschließen an eine Kante einer verzogenen Leiterplaffe 44 zu einem Begradigen und positiven Erfassen der Leiterplatte neigt. Bei dünnen Leiterplatten wird das Verziehen zu einem bedeutenden Problem, und dieses Problem läßt sich durch die Anordnung der Greifarmanordnungen auf einem erfindungsgemäßen einseitigen Verbinder berichtigen. Sobald sich die verzogene Leiterplatte im Verbinder an ihrer Stelle befindet, wird das Verziehen der Leiterplatte unter Ausbildung einer im wesentlichen planaren Verbindungsoberfläche 46 korrigiert.
8 ist eine Stirnansicht des einseitigen gabelmontierten Verbinders mit Darstellung einer Greifarmanordnung mit einer einseitigen Paste auf der Leiterplatte in ihrer Lage in dem durch die Greifarmanordnung gebildeten Aufnahmeraum. Die Greifarmanordnung weist einen unteren Arm 36 mit einer Oberseite auf, die die Z-Höhe (Mittellinienversetzung) der Leiterplatte bestimmt. Insbesondere wird die Z-Höhe der Leiterplatte nach Maßgabe der Lage und/oder Stärke der unteren Greifarmanordnung 36 festgelegt. Die besondere Ausgestaltung des oberen Greifarms 34 und des unteren Greifarms 36 führt zu einer überlegenen Steuerung der Z-Höhe.
Das Verbindergehäuse 26 ist vorzugsweise eine integral geformte Einheit mit dem Verbinderkopfstück 27 (3 und 4) und den integral ausgebildeten Greifarmanordnungen 16a, 16b, 16c. Das Verbinderkopfstück enthält obere und untere Wände, einander gegenüberliegende Seitenwände und eine Rückwand 38. Die Verbinderkontakte mit einem Einsteckverbinderstift an einem Ende und einer Lötleitung am entgegengesetzten Ende können einen rechteckigen Übergangsabschnitt 49 (6) aufweisen, der in die in das Gehäuse eingeformten Kontaktaufnahmeräume 43 unter Druck eingepaßt werden kann. Die Kontakte weisen auf der Leiterplatten-Aufnahmeseite eine einseitige Lötleitung und Einsteckverbinderstifte zum Anschließen an zugehörige Aufnahmeverbinder in der Kopfstückanordnung des Verbinders auf. Die Greifarmanordnungen 16a, 16b, 16c weisen zwischen dem oberen Greifarm 34 und dem unteren Greifarm 36 einen Aufnahmeraum 42 auf. Dieser ist insbesondere so bemessen, daß er eine Leiterplatte mit einer vorgegebenen Stärke aufnimmt.
Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist die Greifarmanordnung 36 in ihrer Form im wesentlichen rechteckig und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Der obere Greifarm 38 ist in seiner Gestalt im wesentlichen rechteckig, aber ausgehend vom Kopfstück 27 in Richtung auf die Öffnung des Aufnahmeraums der Leiterplatte abgeschrägt und weist über seiner Länge einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Der untere Greifarm 36 kann auf seiner Oberseite mindestens einen Vorsprung oder eine von der Oberseite nach aufwärts verlaufende Quetschrippe 48 aufweisen zur Anlage an der Unterseite der Leiterplatte. Der mindestens eine Vorsprung oder die Quetschrippe 48 unterstützen das Ausbilden eines mechanischen Verklemmens des Verbinders an der Kante der Leiterplatte. Bei einer Ausführungsform kann eine einzige Quetschrippe zentral auf einer Oberseite des unteren Greifarms angeordnet sein. Gemäß der Darstellung in den 7 und 9 bis 11 können alternativ zwei Quetschrippen 48 auf einander gegenüberliegenden Seiten des unteren Greifarms vorgesehen werden zwecks Wegbiegens bei Anlage an der Unterseite einer Leiterplatte.
Nach Ausbildung guter mechanischer und elektrischer Verbindungen durch die Geifarmanordnungen können die Lötfahnen an die Lötinseln der Leiterplatte angeschmolzen werden. Ein solches Schmelzen läßt sich mit Ofen- /IR-Aufschmelzlöten unter Ausbildung einer schnellen, zuverlässigen Verbindung zwischen diesen Teilen erreichen.
Die 9 bis 11 zeigen alternative Ausführungsformen des Ausbildens der Greifarmanordnungen. Insbesondere zeigt 9 eine Greifarmanordnung 16 und ein Verbindergehäusekopfstück, bei dem die Greifarmanordnung eine I-Balkenkonstruktion aufweist. Insbesondere gilt, daß die Greifarmanordnung 16 einen unteren Greifarm 36 und einen oberen Greifarm 34 aufweist, die zwischen sich einen Raum 42 zum Aufnahmen einer Leiterplatte ausbilden, und eine Verstärkungsrippenanordnung 50 ist zentrisch in dem Aufnahmeraum für die Leiterplatte ausgebildet. Die Verstärkungsrippe 50 ist integral in die Unterseite des oberen Greifarms und die Oberseite des unteren Greifarms eingeformt. Die I-Balkenkonstruktion verleiht der Greifarmanordnung eine erhöhte Stärke.
Die I-Balkenkonstruktion ermöglicht den dünnen Kunststoffabschnitten der Greifarmanordnungen das Aushalten schwerer Lasten ohne das Risiko eines Bruchs. Da die I-Balkenkonstruktion der Greifarmanordnung eine erhöhte Stärke verleiht, ist ein weiterer Bereich von Z-Höhen verfügbar, da der untere Greifarm ohne die Aufgabe von Verbinderlastfähigkeiten dünner ausgebildet werden kann. Bei Verwendung der I-Balkenkonstruktion muß jedoch zum Aufnehmen der Verstärkungsrippe der Greifarmanordnung, wie es in 9 gezeigt wird, in der Leiterplatte ein Schlitz 52 vorgesehen werden. Der Schlitz 52 in der Leiterplatte und die I-Balkenkonstruktion der Greifarmanordnung wirken als ein Mittel zum Ausrichten der Leiterplatte gegenüber dem Verbinder. Folglich werden die Leiterplattenlötinseln mit den Lötleitungen des Verbinders zum Sicherstellen eines guten elektrischen Anschlusses an sämtliche Lötinseln auf der Leiterplatte eng ausgerichtet sein.
Ein noch anderer Vorteil der I-Balkenkonstruktion liegt in einer verbesserten Herstellbarkeit des Verbinders. Im einzelnen gilt, daß der Verbinder vorzugsweise in einer integral ausgebildeten Vorrichtung im Spritzguß hergestellt wird. Schwierigkeiten können jedoch beim Spritzgußvorgang aufgrund des schwachen Kunststoffflusses in die dünnen Abschnitte des Verbinders, zum Beispiel in die Greifarmanordnungen, entstehen. Die I-Balkenkonstruktion führt zu einem verbesserten Kunststofffluß in die dünnen Abschnitte der Greifarmanordnungen zum Verbessern des Kunststoffspritzvorgangs insgesamt.
In 9 werden auch die auf der Oberseite des unteren Greifarms 36 vorgesehenen Quetschrippen 48 gezeigt. Die Quetschrippen 48 sind im wesentlichen dreieckig ausgebildete Vorsprünge mit einer Spitze, die über der Oberseite des unteren Greifarms auf dessen entgegengesetzten Seitenkanten verläuft. Wie vorstehend erläutert wurde, lassen sich die Quetschrippen 48 zum Sicherstellen eines positiven mechanischen Verklemmens des Verbinders an der Kante der Leiterplatte etwas wegbiegen. Die Quetschrippen 48 werden in den 10 und 11, die Teilschnitte der in 9 gezeigten Verbinder- und Greifarmanordnungen zeigen, deutlich dargestellt.
10 ist ein vertikaler Teilschnitt der in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen I-Balkenkonstruktion ausgebildeten Verbindergehäuse- und Greifarmanordnung. Ebenso dargestellt in 10 sind in das Gehäuse eingeformte Öffnungen 43, die die Verbinder kontakte aufnehmen. Gemäß der vorstehenden Erläuterung können die Verbinderkontakte im Preßsitz in die Gehäuseöffnungen 43 eingebracht werden, so daß ein Einsteckverbinderstiftende im Kopfstückabschnitt des Verbinders zum Anschließen verfügbar ist, und die Lötleitungen 12 verlaufen in einer entgegengesetzten Richtung zur Anlage an den Lötinseln auf einer Oberseite einer Leiterplatte im Reibungsschluß.
11 ist ein horizontaler Teilquerschnitt des Verbindergehäuses 27, der Verstärkungsrippe 50 und des unteren Greifarms 36. Die Verstärkungsrippe 50 ist an das Verbindergehäuse und den unteren Greifarm integral angeformt. Die Verstärkungsrippe 50 ist so bemessen, daß sie in den in der Leiterplatte ausgebildeten Schlitz 52 zwecks Ausrichtung des Verbinders mit der Leiterplatte hineinpaßt.
12 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform in perspektivischer Ansicht für die Greifarmanordnung. 12 zeigt einen vertikalen Teilquerschnitt einer C-Kanalgreifarmanordnungskonstruktion, die zwischen einem oberen Armabschnitt 34 und einem unteren Armabschnitt 36 und einem hinteren Abschnitt 54, der die oberen und unteren Armabschnitte verbindet, ausgebildet ist. Wieder einmal trägt die C-Kanalkonstruktion zu Festigkeitsvorteilen in den dünnen Kunststoffabschnitten der Greifarmanordnung bei. Die C-Kanalkonstruktion ermöglicht auch breitere Konstruktionsoptionen in bezug auf die Z-Höhe des Verbinders.
Fachleute sollten auch verstehen, daß die verschiedenen Greifarmanordnungskonstruktionen in jeder Kombination bei der Verbinderkonstruktion eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann der Verbinder C-Kanalkonstruktions-Greifarmanordnungen auf den Endabschnitten des Verbinders und mindestens eine I-Balkengreifarmanordnung entlang der Länge des Verbinders aufweisen. Alternativ kann der Verbinder sämtliche I-Balkenkonstruktions-Greifarmanordnungen oder Standard-Greifarmanordnungen (5) aufweisen, die nur einen oberen und einen unteren, vom Verbindergehäuse ausgehenden Greifarm aufweisen.
13 zeigt eine vereinfachte Selbsteinführungsmaschine zum Anschließen des einseitigen gabelmontierten Verbinders an einer Kante einer Leiterplatte. Die Selbsteinführungs maschine enthält einen Magazinhalter zum Stapeln von mehreren Verbindern 10 und eine Einführungsvorrichtung 62 zum Aufdrücken des Verbinders 10 auf die Kante der Leiterplatte 20. Die Einführungsmaschine weist einen pneumatischen Zylinder 64 mit einem an die hin- und hergehende Stange 68 des Zylinders angeschlossenen Einführungsblock 66 auf. Bei Aktivieren des Zylinders kontaktiert der Einführungsblock 68 den Kopfstückabschnitt des Verbinders, der in der Richtung des Pfeils A zum Kontaktieren einer Kante der Leiterplatte 20 gedrückt wird. Die Federrückhalte-Lötleitungen des Verbinders werden bei vollständigem Einschieben des Verbinders auf die Kante der Leiterplatte unter Reibungsschluß elektrisch an die Lötinseln der Leiterplatte angeschlossen. Dann kann ein Lötvorgang die Lötleitungen mit den Lötinseln dauerhaft verschmelzen. Die vorliegende Erfindung bietet damit ein positives mechanisches Verklemmen und eine zuverlässige elektrische Verbindung mit einer einseitigen Leiterplatte unter Verwendung eines einfachen Zusammenbauvorgangs. Zum Sicherstellen eines guten mechanischen und elektrischen Kontaktes benötigt der Zusammenbauvorgang damit keine weiteren zusätzlichen Verbindungvorrichtungen, wie zum Beispiel Schrauben. Die Greifarmanordnungen erfassen die Kante der Leiterplatte positiv unter Sicherstellung eines guten mechanischen Anschlusses.
Der einseitige gabelmontierte Leiterplattenverbinder überwindet die Nachteile der oberflächenmontierten und 90°-Verbinder, einschließlich des Verbinderkippens, und führt zu einem positiven mechanischen und elektrischen Anschluß an die Leiterplatte. Der Zusammenbauvorgang des Verbinders an die Kante der Leiterplatte wird damit weiter vereinfacht. Das Herstellen des Verbinders wird auch in Anbetracht der für die Koplanarität der Kontaktlötfahnen zugelassenen höheren Toleranzen vereinfacht ohne Aufgabe des guten elektrischen Anschlusses an die Lötinseln der Leiterplatte. Unter Verwendung der hier beschriebenen Greifarmanordnungen ist der Verbinder auch bei der Korrektur des Verziehens der Leiterplatte wirksam.
Wie in den 4, 6 und 7 insbesondere gezeigt wird, sorgt die vorliegende Ausführungsform auch für das Sichern der Leiterplatte 40 am Verbinder 10 in einer Art und Weise, die Schwankungen in der Koplanarität der vom Gehäuse 26 ausgehenden Lötfahnen 18 aufnimmt. Die vorliegende Ausführungsform gleicht auch ein gewisses Ausmaß eines Verziehens der Leiterplatte aus und stellt sicher, daß dieses Verziehen der Leiterplatte da durch berichtigt wird und eine gute elektrische Anlage zwischen den Lötfahnen 18 und den Inseln auf einer Seite der Leiterplatte über der gesamten Länge des Verbinders gewährleistet wird. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird dies durch die Verwendung der vom Gehäuse 26 ausgehenden Greifarme 16 erreicht. Insbesondere mit Bezug auf die Signalstifte 24 ergibt sich, daß sowohl die Koplanarität der Lötfahnen 18 als auch das Verziehen der Leiterplatte durch den Greifarm 16c an einem Ende des Gehäuses 26 und den dritten Greifarm 16b, der entlang eines Mittelabschnitts des Gehäuses 26 angeordnet ist, aufgefangen wird. Während diese Anordnung und Positionierung der Greifarme für die beabsichtigten Zwecke ausreicht, wird weiter daran gedacht, daß ein zusätzlicher Ausgleich für ein Verziehen der Leiterplatte und einen Mangel an Koplanarität der Lötfahnen erreicht werden kann durch den Zusatz eines dazwischenliegenden Greifarms im besonderen Zusammenwirken mit den Kontakten 12 der Signalstifte 24.
Gemäß der Darstellung in den der vorliegende Erfindung entsprechenden 14 bis 17 weist ein einseitiger gabelmontierter Verbinder 10 zusätzlich eine dazwischenliegende Vorwölbung 17 auf, die, wie insbesondere in den 16 und 17 gezeigt wird, entlang einer Bodenseite 26a des Gehäuses 26 abgestützt wird und vor einer Vorderkante 26b des Gehäuses verläuft. Die Vorwölbung 17, die als zusätzlicher Greifarm dient, ist in etwa gleich weit zwischen dem Greifarm 16c und dem Greifarm 16b angeordnet. Zwischen dieser Erstreckung stützt der Verbinder 26 mindestens eine Reihe von dicht angeordneten Signalkontakten ab mit den von diesen ausgehenden Lötfahnen 18. Während die oben beschriebene Anordnung der Greifarme 16a, 16b und 16c für ein gewisses Maß an Nichtkoplanarität der Lötfahnen 18 und ein gewisses Maß eines Verziehens der Leiterplatte sorgt, gleicht die Positionierung und Anordnung der dazwischenliegenden Vorwölbung 17 eine zusätzliche Nichtkoplanarität der Lötfahnen und ein höheres Ausmaß eines Verziehens der Leiterplatte aus.
Eine Nichtkoplanarität der Lötfahnen wie auch ein Verziehen der Leiterplatte insbesondere entlang der Lötfahnen 18 der Signalkontakte kann zu zufälligen nichtgelöteten Verbindungen zwischen bestimmten der Lötfahnen 18 und den Leiterbahnen auf der Leiterplatte führen. Diese Schwierigkeiten werden insbesondere bei einer Implementierung des Verbinders durch den Endverbraucher angetroffen, wenn Schwankungen in den Stärken der Leiterplatte zur Verwendung einer verhältnismäßig dünnen Platte führen könnten. Eine solche dünne Platte würde die oben genannten Schwierigkeiten vergrößern. Auch die Lagerung dieser Platten an einer Stelle beim Anwender kann im Laufe der Zeit zu größeren Schwierigkeiten durch das Verziehen führen. Während des Lötvorganges neigen die Leiterplatten, wenn sie zum Erreichen einer guten Lötung den dazu notwendigen hohen Temperaturen ausgesetzt werden, zu einem Verziehen oder Verformen. Schwierigkeiten können auch im Verbinder selbst auftreten. In manchen Fällen verzieht oder verformt sich das Verbinder-Kunststoffgehäuse aufgrund von eingebauten Formungsbeanspruchungen, die während des Formens des Verbinders oder aufgrund der während des Lötvorganges auftretenden hohen Temperaturbeanspruchung auftreten können.
Der Zusatz der dazwischenliegenden Vorwölbung 17 spricht diese Schwierigkeiten zusätzlich an und führt zu genaueren und zuverlässigeren Lötverbindungen zwischen den Lötinseln 18 und den Leiterbahnen auf der Leiterplatte 20. Dies ist insbesondere entlang der Erstreckung zwischen dem Greifarm 16b und dem Greifarm 16c wichtig. Diese Erstrekkung wird bei der oben in den 4, 6 und 7 gezeigten Ausführungsform nicht abgestützt.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, kann die Vorwölbung 17 integral mit dem Verbindergehäuse 26 ausgebildet werden. Die Vorwölbung 17 bildet zusammen mit den Greifarmen 16b und 16c einen Aufnahmeraum für die Platte mit Lötfahnen 18 zur Aufnahme der Kante der Platte 40. Der die Platte aufnehmende Raum ist von der Art, daß die Lötfahnen gegen die Kante der Leiterplatte 40 gedrückt werden, unter Sicherstellung einer federnden Anlage zwischen diesen zum Ausgleichen der Koplanarität der Fahnen entlang der gesamten Kontaktreihe. Die Oberseite 17a der Vorwölbung 17 kann weiter eine von dieser ausgehende zentrale Quetschrippe 17b aufweisen zur Anlage an der Platte 40 zum Unterstützen des Haltes der Platte 40 an ihrer Stelle. Die Quetschrippe 17b kann auch zum Halten und Ausrichten der Platte in dem sie aufnehmenden Raum eingesetzt werden.

Claims

Ein Verbinder (10) zum Befestigen der Kante einer Leiterplatte (20) mit auf einer Seite angeordneten Lötinsel (14) mit einem langen isolierenden Gehäuse (26) mit einer oberen Wand, einer gegenüberliegenden Bodenwand und auseinanderliegenden Stirnwänden, einer Vielzahl von von dem Gehäuse (26) entlang seiner Länge in mindestens einer Reihe getragenen elektrischen Kontakten (12) mit zur federnden elektrischen Anlage an den Lötinseln (14) auf der einen Seite der Leiterplatte (20) vom Gehäuse (26) ausgehenden Kontakten mit federnden Lötfahnen (18), zwei mit dem Gehäuse (26) ausgebildeten und vom Gehäuse an jedem Ende der Reihe der Kontakte (12) ausgehenden Greifarmen (16a, 16c) in Gegenüberlage zu den Lötfahnen (18), wobei die Greifarme (16a, 16c) mit den federnden Kontaktlötfahnen (18) einen die Platte aufnehmenden Raum zur federnden Aufnahme der Platte (20) zwischen sich ausbilden, und einer mit dem Gehäuse an einer Stelle zwischen den beiden Greifarmen (16a, 16c) ausgebildeten und vom Gehäuse ausgehenden dazwischenliegenden Vorwölbung (17) in Gegenüberlage zu den federnden Lötfahnen (18), wobei die dazwischenliegende Vorwölbung zum Abstützen von nur einer zweiten Seite der Leiterplatte dient und die dazwischenliegende Vorwölbung (17) und die federnden Lötfahnen (18) weiter den die Platte aufnehmenden Raum bestimmen.
Ein Verbinder (10) nach Anspruch 1, wobei die dazwischenliegende Vorwölbung (17) in allgemein gleichen Abständen zwischen den beiden Greifarmen (16a, 16c) angeordnet ist.
Ein Verbinder (10) nach Anspruch 2, wobei die dazwischenliegende Vorwölbung (17) eine erste Oberfläche (17a) zur Anlage an der Leiterplatte (20) aufweist.
Ein Verbinder (10)nach Anspruch 3, wobei die erste Oberfläche (17a) der dazwischenliegenden Vorwölbung (17) eine nach oben vorstehende Brechrippe (17b) aufweist.
Ein Verbinder (10)nach Anspruch 2, wobei ein Greifarm (16a) des Paares an einer Stirnwand des Gehäuses (26) angeordnet ist.
Ein Verbinder (10) nach Anspruch 5, wobei der andere Greifarm (16c) des Paares einwärts von der anderen Stirnwand des Gehäuses (26) angeordnet ist.