EP2250706A2 - Leiterplattenanordnung und elektrisches anschlussmodul - Google Patents

Leiterplattenanordnung und elektrisches anschlussmodul

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EP2250706A2
EP2250706A2 EP09712417A EP09712417A EP2250706A2 EP 2250706 A2 EP2250706 A2 EP 2250706A2 EP 09712417 A EP09712417 A EP 09712417A EP 09712417 A EP09712417 A EP 09712417A EP 2250706 A2 EP2250706 A2 EP 2250706A2
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EP
European Patent Office
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module
circuit board
printed circuit
electrical
soldering process
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09712417A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Begemann
Ansgar Kathmann
Markus Kettern
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2250706A2 publication Critical patent/EP2250706A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T29/49147—Assembling terminal to base
    • Y10T29/49149—Assembling terminal to base by metal fusion bonding

Definitions

  • a low-voltage device which has an existing of an impact-resistant plastic material, electrically well insulating housing.
  • printed circuit boards are used to which) screw terminals are soldered.
  • the housing provides mechanical protection.
  • DE 10 2006 026 753 B3 discloses a battery contact module designed as an SMD component for a hearing aid, on which a plastic frame is provided, which consists of a liquid crystal polymer (LCP). This allows the plastic frame with the circuit board 11 for two to three seconds, a reflow oven temperature of 260 0 C can be suspended. Special mechanical and electrically insulating Requirements for the plastic do not exist due to the purpose.
  • LCP liquid crystal polymer
  • thermo-stable plastics can only correspond to a limited extent to the physical requirements with respect to the yield and yield strength or with respect to the elasticity of a mechanically latching connection.
  • connection modules are used, but they are not so thermally stable, so it is therefore often not possible to solder the connection modules together with the other electrical and electronic components in a 5 common reflow soldering with a circuit board.
  • soldering or additional soldering processes of the connection modules are required, which cause a considerable overhead and thus higher costs.
  • a further aspect of the object of preferred developments of the invention is to provide an electrical connection module and a printed circuit board arrangement, with which a common soldering process can be carried out together with the other components to be arranged on a printed circuit board.
  • This object is achieved by an electrical connection module having the features of claim 1 and by a printed circuit board assembly having the features of claim 7.
  • the electrical connection module has at least one carrier module, at least one electrical contact and at least one attachment module. It is provided that the carrier module serves to receive the at least one electrical contact and consists of an elastic plastic. Furthermore, the attachment module is provided for contact protection of the electrical contact.
  • the carrier module is made of a different, temperature-resistant plastic to be suitable for a soldering process with high temperatures. In the soldering process, at least one or the electrical contact with the or a circuit board is soldered.
  • the invention has many advantages.
  • a considerable advantage is the division of the electrical connection module into a carrier module and a top module.
  • the carrier module can be made of a temperature-resistant plastic in order to carry out a common soldering process together with the other electrical and electronic components on a printed circuit board.
  • a considerable amount of work can be saved, since no second separate manual or automatic soldering process is required.
  • the electrical contacts it is possible in the production to introduce the electrical contacts to be contacted by machine or by hand or in any other way into the carrier module, where they are kept separate from each other and pre-positioned relative to each other.
  • the carrier module can then in particular be mechanically brought to a printed circuit board and positioned there.
  • This is just a conventional gripper arm required, which in this way one, two or eg ten or twenty or more contacts simultaneously positioned on the circuit board defined to each other. The labor required to position the contacts drops significantly.
  • the support module made of a temperature-resistant plastic is also suitable for soldering processes at high temperatures, such as. the reflow process. A separate soldering of the connection module is no longer necessary.
  • the combination of a high temperature resistant plastic for the carrier module and a resilient plastic for the attachment module allows for easier and less expensive production, while at the same time maintaining or improving the mechanical properties such as the mechanical strength of the electrical connection module.
  • the attachment module can be fastened to the carrier module, so that after the soldering process has taken place, the attachment module is attached to the carrier module and, in particular, engages there. It is also possible to prefabricate an electrical connection module by the electrical contacts are introduced into the carrier module and the carrier module is closed by the attachment module to allow a captive even in the unsoldered state of the recorded electrical contacts.
  • the attachment module Before the soldering process, for example, the attachment module can then be removed, for example, to carry out the soldering process, since the attachment module generally does not consist of such a high-temperature-resistant plastic and could be damaged during the soldering process on the one hand and would also lead to an extension of the soldering process, on the other hand. since in modern soldering processes often the entire circuit board is heated to perform the soldering process.
  • An attached during soldering essay module would increase the heat capacity due to its mass and thus lead to an extension of the soldering process.
  • the attachment module could cause a heat-insulating effect and shield the applied heat, which would also require an extension of the soldering process.
  • the attachment module serves for the mechanical connection and for the mechanical protection of the contacts contained.
  • the temperature-resistant plastic of the carrier module is suitable for soldering processes at high temperatures.
  • temperatures of about 240 to 260 0 C are common in certain soldering processes.
  • the carrier module consists at least partially of a liquid Christal polymer.
  • the electrical connection module according to the invention and its developments is an advantageous further development, in which the requirements of the soldering process and the mechanical requirements of the components are separated. While the carrier module is made of a temperature-stable plastic and pre-positioned the electrical contacts for the soldering process, the attachment module ensures the necessary mechanical properties and guarantees the required electrical properties in terms of insulation and protection against contact.
  • the printed circuit board arrangement comprises at least one printed circuit board and at least one electrical connection module provided thereon, wherein the electrical connection module comprises at least one support module for receiving at least one electrical contact which can be soldered to the circuit board in a soldering process and at least one attachment module.
  • the attachment module is provided for Bermmêt the at least one electrical contact and consists of an elastic plastic.
  • the carrier module is made of another, temperature-resistant plastic to be suitable for soldering processes at high temperatures.
  • the printed circuit board assembly according to the invention also has considerable advantages.
  • the carrier module and the circuit board can be subjected to a common soldering process, so that a separate Retention of the electrical connection module is no longer necessary.
  • the assembly can be done simultaneously with the rest of the circuit board, so that a considerable effort is saved.
  • the circuit board of the printed circuit board assembly according to the invention comprises at least one electrical or electronic verl ⁇ tbares component which is soldered simultaneously with the common soldering process of at least one electrical contact.
  • connection module Significant differences in size of the connection module and to be soldered electronic or electrical components lead to no fundamental difficulties in the common soldering process. Since the cover module of the connection module is preferably placed only after the soldering, the heat capacity of the individual components differ only relatively small and a common soldering is possible.
  • the support module of the electrical connection module is preferably made lightweight and may, for example, consist only of a skeleton or openings and bores to keep the weight low, while at the same time guaranteeing the pre-positioning of the electrical contacts on the support module.
  • Such measures guarantee a reliable soldering process even with larger sized contacts.
  • the attachment module consists of an elastic plastic, which may not be as thermally stable as the plastic of the carrier module.
  • a high-temperature-stable plastic is also usually not required for the attachment module, since the attachment module is typically placed only after the soldering process.
  • the attachment module is attached to the carrier module and locked, for example, to prevent an independent release.
  • attachment module directly to the printed circuit board in order to mechanically protect the contacts and to ensure contact protection.
  • the attachment module is attached to a receiving module, which preferably also at least partially accommodates the printed circuit board.
  • the printed circuit board is in particular at least partially enclosed by the attachment module and the receiving module.
  • the printed circuit board can be arranged via the receiving module on a further component or a fastening device.
  • Figure 1 is an overall perspective view of a printed circuit board assembly according to the invention
  • Figure 2 shows the circuit board and the carrier module in a perspective view
  • FIG. 3 shows an exploded view of the printed circuit board arrangement according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an overall perspective view of a printed circuit board assembly 10 according to the invention, which here comprises a printed circuit board 5 and an electrical connection module 1. It may also be provided on the printed circuit board assembly 10 further electrical components. About the electrical connection modules 1, the circuit board 5 is contacted. For this purpose, 4 connection openings 14 are provided in the attachment modules, in which the conductors 15 can be inserted in order to connect them via the contacts 3 with the circuit board 5.
  • the attachment modules 4 of the two electrical connection modules 1 are latched to a common receiving module 6, which receives and fixes the circuit board 5.
  • further other electrical or electronic components are arranged on the printed circuit board 5.
  • FIG. 2 shows the printed circuit board 5 and the carrier module 2 of the electrical connection module 1 in a slightly perspective view. For clarity, the circuit board and the carrier module are shown spaced from each other to represent both components in relation to each other.
  • the carrier module 2 has dividing walls 13, which separate the individual compartments of the carrier module from each other and which ensure that the contacts 3 received in the individual departments are positioned exactly to each other. As a result, as shown in FIG. 2, an automated assembly of the printed circuit board 5 with the carrier module 2 becomes possible.
  • a carrier module 2 may have one, two or more contacts 3, io
  • the individual contacts 3 are not fixed in the departments of the carrier module 2 but secured only by the partitions 13 from falling over or falling out.
  • the solder legs 9 of the contacts 3 project through openings (not recognizable) down through the carrier module.
  • the soldering legs 9 are guided in the assembly of the circuit board 5 through corresponding openings 8 of the circuit board and there soldered to the circuit board to ensure electrical contact.
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of the printed circuit board arrangement 10 according to FIG. 1, the receiving module 6 being shown in the lower part of FIG. 3, which accommodates the printed circuit board 5.
  • the carrier module 2 is equipped with contacts 3, which can be done both manually and by machine.
  • the carrier module 2 is preferably brought to the printed circuit board 5 by machine, where it is positioned in relation to the printed circuit board 5 in a defined manner.
  • the circuit board 5 can be soldered to the contacts 3, which is preferably done in a reflow process.
  • the circuit board 5 is brought to the support module 2 and the contacts arranged thereon at a high temperature at which the solder contained in the openings 8 melts and soldered the circuit board 8 with the contacts 3.
  • the circuit board 8 was soldered with solder.
  • a precisely defined and sufficient amount of solder is available at the openings 8. It is also possible to perform a soldering process with a 5 solder wave.
  • the carrier modules 2 are formed of a temperature-resistant plastic.
  • the lightweight and essentially consisting of a) support frame support module 2 has a relatively low heat capacity and allows a quick soldering.
  • the attachment module 4 After completion of the soldering process, the main task of the carrier module 2 is met, since, following the soldering process, the attachment module 4 is inserted over the carrier module 2. The attachment module 4 subsequently ensures touch-proofing of the individual contacts 3 and has sufficient electrical insulating properties to comply with the required conditions, safety requirements and legal provisions.
  • the attachment module 4 is made of a different, elastic) plastic, which withstands the loads occurring on the printed circuit board assembly 10.
  • the carrier module has the necessary thermal properties in order to have sufficient stability even in high-temperature processes, while the e.g. not such temperature-stable attachment module 4 has the necessary mechanical and electrical properties for touch safety.
  • the attachment module 4 is received on the receiving module 6, wherein detent openings 11 on the i side walls of the attachment module 4 with locking lugs 12 of the
  • Lock recording module 6 and provide a reliable but detachable connection. It is also achieved by the invention that the electrical connection modules 1 according to the invention can be soldered to the printed circuit board together with other components during a common soldering process, since only the carrier modules 2 are fitted with contacts 3 of the soldering process and then together with other components in a common soldering process with the circuit board 5 are soldered.
  • the invention thus enables a simpler and less expensive manufacturing process, since separate manual or automated soldering processes are no longer required. Furthermore, material costs for the actual housing of the electrical connection modules 1 can be saved, since the attachment modules 4 must be made of not so high temperature resistant material, as the support modules 2. For this purpose, a much cheaper plastic, which also often has much better electrical and mechanical properties ,

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  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)
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Abstract

Leiterplattenanordnung und elektrisches Anschlussmodul mit einem Trägermodul und wenigstens einem elektrischen Kontakt, sowie einem Aufsatzmodul, wobei vorgesehen ist, dass das Aufsatzmodul zur Berührsicherung des wenigstens einen elektrischen Kontaktes dient und aus einem elastischen Kunststoff besteht und wobei ferner das Trägermodul zur Aufnahme des wenigstens einen elektrischen Kontaktes vorgesehen ist. Dabei besteht das Trägermodul aus einem anderen, temperaturfesten Kunststoff, um für einen Lötprozess mit hohen Temperaturen geeignet zu sein. Bei dem Lötprozess ist wenigstens ein elektrischer Kontakt mit einer Leiterplatte verlötbar.

Description

Leiterplattenanordnung und elektrisches Anschlussmodul
Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung mit einer Leiterplatte und einem daran vorgesehenen elektrischen 5 Anschlussmodul, sowie ein elektrisches Anschlussmodul.
Aus der DE 44 00 484 C3 ist ein Niederspannungsgerät bekannt geworden, das ein aus einem schlagzähem Plastikwerkstoff bestehendes, elektrisch gut isolierendes Gehäuse aufweist. In dem Inneren des Gehäuses sind Leiterplatten eingesetzt, an die ) Schraubklemmen angelötet sind. Durch das Gehäuse wird ein mechanischer Schutz gewährt .
Oftmals wird zur Herstellung einer elektrischen Schaltung eine Leiterplatte automatisch mit kleinen elektronischen Bauteilen bestückt und in einem Lötprozess verlötet. Zur elektrischen
» Kontaktierung werden elektrische Anschlusselemente, wie z.B. Steckverbinder oder Federkraftanschlüsse oder auch Schraubanschlussklemmen verwendet, deren Leiter von der Leiterplatte wegführen. Diese Anschlussmodule sind in der Regel relativ große Bauteile. Solche großen Bauteile lassen sich nur bedingt i gleichzeitig mit sehr kleinen Bauteilen verlöten, sodass deshalb oftmals ein gemeinsamer Lötprozess ausscheidet.
Ein weiteres Problem beim bekannten Stand der Technik besteht in der Schwierigkeit, dass in modernen Reflow-Lötverfahren nur hochtemperaturstabile Kunststoffmaterialien eingesetzt werden können .
So ist aus der DE 10 2006 026 753 B3 ein als SMD-Bauteil ausgeführtes Batteriekontaktmodul für ein Hörgerät bekannt geworden, an welchem ein Kunststoffrahmen vorgesehen ist, der aus einem Flüssigkristallpoymer (LCP) besteht. Dadurch kann der Kunststoffrahmen mit der Leiterplatte 11 für zwei bis drei Sekunden einer Reflowofentemperatur von 2600C ausgesetzt werden kann. Besondere mechanische und elektrisch isolierende Anforderungen an den Kunststoff bestehen aufgrund des Einsatzzweckes nicht.
Nacheilig an solchen temperaturstabilen Kunststoffen ist aber, dass sie nur begrenzt den physikalischen Anforderungen bezüglich 5 der Streck- und Dehngrenze bzw. bezüglich der Elastizität einer mechanisch rastenden Verbindung entsprechen können.
Ein weiterer Nachteil vieler hochtemperaturstabiler Kunststoff - materialien ist, dass diese Materialien oftmals nicht alle elektrischen Eigenschaften hinsichtlich der erforderlichen 3 Isolierung ausreichend sicherstellen.
Deshalb werden mechanisch elastische Kunststoffe eingesetzt, die aber nicht derart temperaturstabil sind, sodass es deshalb oftmals nicht möglich ist, die Anschlussmodule gemeinsam mit den weiteren elektrischen und elektronischen Bausteinen in einem 5 gemeinsamen Reflow-Lötprozess mit einer Leiterplatte zu verlöten. Es wird eine zusätzliche Handlötung oder es werden zusätzliche Lötprozesse der Anschlussmodule erforderlich, die einen erheblichen Mehraufwand und somit höhere Kosten verursachen.
) Vor dem Hintergrund dieses angeführten Standes der Technik ist es deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand bei der Herstellung von mit elektronischen Bauteilen und einem Anschlussmodul versehenen Leiterplatten zu verringern, um die Kosten zu senken.
i Ein weiterer Aspekt der Aufgabe bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung ist es, ein elektrisches Anschlussmodul und eine Leiterplattenanordnung zur Verfügung zu stellen, womit ein gemeinsamer Lötprozess zusammen mit den anderen auf einer Leiterplatte anzuordnen Bauteilen durchführbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Anschlussmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung werden in dem Ausführungsbeispiel angegeben.
Das erfindungsgemäße elektrische Anschlussmodul weist wenigstens ein Trägermodul, wenigstens einen elektrischen Kontakt und wenigstens ein Aufsatzmodul auf. Dabei ist vorgesehen, dass das Trägermodul zur Aufnahme des wenigstens einen elektrischen Kontaktes dient und aus einem elastischen Kunststoff besteht. Ferner ist das Aufsatzmodul zur Berührsicherung des elektrischen Kontaktes vorgesehen. Das Trägermodul besteht aus einem anderen, temperaturfesten Kunststoff, um für einen Lötprozess mit hohen Temperaturen geeignet zu sein. Bei dem Lötprozess ist wenigstens ein bzw. der elektrische Kontakt mit der bzw. einer Leiterplatte verlötbar.
Die Erfindung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist die Zweiteilung des elektrischen Anschlussmoduls in ein Trägermodul und ein Aufsatzmodul . Dabei kann erfindungsgemäß das Trägermodul aus einem temperaturfesten Kunststoff vorgesehen sein, um das Durchführen eines gemeinsamen Lötprozesses zusammen mit den weiteren elektrischen und elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte durchzuführen. Dadurch kann ein erheblicher Arbeitsaufwand eingespart werden, da kein zweiter separater manueller oder automatischer Lötprozess erforderlich ist.
Erfindungsgemäß ist es bei der Herstellung möglich, die zu kontaktierenden elektrischen Kontakte maschinell oder per Hand oder auf eine sonstige Art in das Trägermodul einzuführen, wo sie getrennt voneinander gehalten und relativ zueinander vorpositioniert werden. Das Trägermodul kann dann insbesondere maschinell zu einer Leiterplatte verbracht und dort positioniert werden. Dazu ist nur ein konventioneller Greiferarm erforderlich, der auf diese Art und Weise einen, zwei oder z.B. zehn oder zwanzig oder mehr Kontakte gleichzeitig auf der Leiterplatte definiert zueinander positioniert. Der Arbeitsaufwand zur Positionierung der Kontakte sinkt erheblich.
5 Das aus einem temperaturfesten Kunststoff bestehende Trägermodul eignet sich auch für Lötprozesse bei hohen Temperaturen, wie z.B. dem Reflow-Prozess . Eine separate Verlötung des Anschlussmoduls ist nicht mehr erforderlich.
Das Aufsatzmodul besteht aus einem elastischen Kunststoff. Ein o Aufsatzmodul aus einem elastischen Kunststoff bietet große Vorteile, da die mechanischen Eigenschaften elastischer Kunststoffe erheblich besser sind als die der üblichen hochtemperaturfesten Kunststoffe, aus denen das Trägermodul besteht. Hochtemperaturfeste Kunststoffe sind in der Regel 5 spröder und weisen geringere Bruchdehnungen auf. Ein Aufsatzmodul aus einem elastischen Kunststoff zur Berührsicherung und zum mechanischen Schutz der Kontakte bietet deshalb erhebliche Vorteile.
Die Kombination aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff für o das Trägermodul und aus einem elastischen Kunststoff für das Aufsatzmodul ermöglicht eine einfachere und kostengünstigere Produktion, während gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften wie die mechanische Festigkeit des elektrischen Anschlussmoduls hoch bleiben oder verbessert werden können.
5 Vorzugsweise kann ein elektrischer Kontakt, der mit der
Leiterplatte verlötbar ist, auch derjenige eines elektrischen/ elektronischen Bauteils sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Aufsatzmodul an dem Trägermodul befestigbar, sodass nach erfolgtem Lötprozess das 3 Aufsatzmodul auf das Trägermodul aufgesteckt wird und insbesondere dort einrastet . Möglich ist es auch, ein elektrisches Anschlussmodul vorzukon- fektionieren, indem in das Trägermodul die elektrischen Kontakte eingeführt werden und das Trägermodul durch das Aufsatzmodul verschlossen wird, um auch im unverlöteten Zustand eine Verliersicherung der aufgenommenen elektrischen Kontakte zu ermöglichen.
Vor dem Lötvorgang kann dann beispielsweise das Aufsatzmodul abgenommen werden, um den Lötprozess durchzuführen, da das Aufsatzmodul in der Regel nicht aus einem derart hochtemperatur- festen Kunststoff besteht und bei dem Lötprozess einerseits Schaden nehmen könnte und andererseits auch zu einer Verlängerung des Lötprozesses führen würde, da bei modernen Lötprozessen oftmals die gesamte Leiterplatte aufgeheizt wird, um den Lötprozess durchzuführen.
Ein beim Lötprozess aufgesetztes Aufsatzmodul würde schon durch seine Masse bedingt die Wärmekapazität erhöhen und somit zu einer Verlängerung des Lötprozesses führen. Außerdem könnte das Aufsatzmodul eine wärmeisolierende Wirkung hervorrufen und die einwirkende Wärme abschirmen, was ebenfalls eine Verlängerung des Lötprozesses bedingen würde.
In bevorzugten Weiterbildungen dient das Aufsatzmodul zum mechanischen Anschluss und zum mechanischen Schutz der enthaltenen Kontakte .
Vorteilhafterweise ist der temperaturfeste Kunststoff des Trägermoduls für Lötprozesse bei hohen Temperaturen geeignet. Beispielsweise sind bei bestimmten Lötprozessen Temperaturen von etwa 240 bis 2600C üblich.
Vorzugsweise ist der temperaturfeste Kunststoff auch für Temperaturen von etwa 2800C geeignet. Unter "etwa 2800C" ist hier keine scharfe Grenze zu verstehen, sondern der temperaturfeste Kunststoff kann auch für Lδtprozesse bei 2900C oder 3000C oder bei noch größeren Temperaturen geeignet sein. Je nach verwendetem Lötprozess kann auch ein temperaturfester Kunststoff eingesetzt werden, der beispielsweise nur Temperaturen von 2500C oder 2600C insbesondere kurzfristig oder auch länger verkraftet, um einen einwandfreien Lötprozess bei solchen Temperaturen zu gewährleisten. Die genaue Temperatur hängt vom Lötprozess und dessen Bedingungen (Temperaturen und Einwirkzeiten) ab.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht das Trägermodul wenigstens teilweise aus einem Liquid Christal Polymer.
Insgesamt stellt das erfindungsgemäße elektrische Anschlussmodul und dessen Weiterbildungen eine vorteilhafte Weiterentwicklung dar, bei der die Anforderungen des Lötprozesses und die mechanischen Anforderungen an die Komponenten getrennt werden. Während das Trägermodul aus einem temperaturstabilem Kunststoff besteht und die elektrischen Kontakte für den Lötprozess vorpositioniert, gewährleistet das Aufsatzmodul die nötigen mechanischen Eigenschaften und garantiert die benötigten elektrischen Eigenschaften hinsichtlich der Isolierwirkung und des Berührungsschutzes.
Die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung umfasst wenigstens eine Leiterplatte und wenigstens ein daran vorgesehenes elektrisches Anschlussmodul, wobei das elektrische Anschlussmodul wenigstens ein Trägermodul zur Aufnahme wenigstens eines verlδtbaren elektrischen Kontaktes, der bei einem Lötprozess mit der Leiterplatte verlötbar ist, und wenigstens ein Aufsatzmodul umfasst. Das Aufsatzmodul ist zur BerührSicherung des wenigstens einen elektrischen Kontaktes vorgesehen und besteht aus einem elastischen Kunststoff. Weiterhin besteht das Trägermodul aus einem anderen, temperaturfesten Kunststoff, um für Lötprozesse bei hohen Temperaturen geeignet zu sein.
Auch die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung hat erhebliche Vorteile. Das Trägermodul und die Leiterplatte können einem gemeinsamen Lötprozess unterzogen werden, sodass eine separate Nachlδtung des elektrischen Anschlussmoduls nicht mehr erforderlich ist. Außerdem kann die Bestückung gleichzeitig mit der restlichen Bestückung der Leiterplatte erfolgen, sodass ein erheblicher Aufwand eingespart wird.
In bevorzugten Weiterbildungen umfasst die Leiterplatte der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung wenigstens ein elektrisches oder elektronisches verlδtbares Bauteil, welches gleichzeitig mit dem gemeinsamen Lötprozess des mindestens einen elektrischen Kontaktes verlötet wird.
Erhebliche Größenunterschiede des Anschlussmoduls und der zu verlötenden elektronischen oder elektrischen Bauteile führen hier zu keinen grundsätzlichen Schwierigkeiten bei dem gemeinsamen Lötprozess. Da das Abdeckmodul des Anschlussmoduls vorzugsweise erst nach erfolgter Verlötung aufgesetzt wird, unterscheiden sich die Wärmekapazitäten der einzelnen Bauteile nur relativ gering und eine gemeinsame Verlötung ist möglich.
Um relativ ähnliche Wärmekapazitäten zu erhalten, ist das Trägermodul des elektrischen Anschlussmoduls vorzugsweise leichtbauend gefertigt und kann beispielsweise nur aus einem Gerippe bestehen oder Öffnungen und Bohrungen aufweisen, um das Gewicht gering zu halten, während gleichzeitig die Vorpositionierung der elektrischen Kontakte an dem Trägermodul garantiert wird. Durch solche Maßnahmen wird auch bei größer dimensionierten Kontakten ein zuverlässiger Lötprozess garantiert .
Das Aufsatzmodul besteht aus einem elastischen Kunststoff, der gegebenenfalls nicht derart temperaturstabil ist wie der Kunststoff des Trägermoduls. Ein hochtemperaturstabiler Kunststoff ist für das Aufsatzmodul regelmäßig auch nicht erforderlich, da das Aufsatzmodul typischerweise erst nach dem Lötprozess aufgesetzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung ist es möglich und bevorzugt, dass das Aufsatzmodul an dem Trägermodul befestigt wird und beispielsweise verrastet, um ein selbstständiges Lösen zu verhindern.
5 Möglich und bevorzugt ist es aber auch, das Aufsatzmodul direkt an der Leiterplatte zu befestigen, um die Kontakte mechanisch zu schützen und um eine Berührsicherung zu gewährleisten.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist das Aufsatzmodul an einem Aufnahmemodul befestigt, welches vorzugsweise auch die o Leiterplatte wenigstens teilweise aufnimmt. Dann ist die Leiterplatte insbesondere wenigstens teilweise von dem Aufsatzmodul und dem Aufnahmemodul umschlossen. Beispielsweise kann die Leiterplatte über das Aufnahmemodul an einem weiteren Bauteil oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sein.
5 Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung werden in dem Ausführungsbeispiel angegeben.
Neben den vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung in den D abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
In den Figuren zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung Figur 2 die Leiterplatte und das Trägermodul in einer perspektivischen Darstellung; und
Figur 3 eine Explosionsdarstellung der Leiterplattenanordnung nach Fig. 1.
In Figur 1 ist eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 10 dargestellt, die hier eine Leiterplatte 5 und ein elektrisches Anschlussmodul 1 umfasst. Es können auch noch weitere elektrische Bauteile an der Leiterplattenanordnung 10 vorgesehen sein. Über die elektrischen Anschlussmodule 1 wird die Leiterplatte 5 kontaktiert. Dazu sind in den Aufsatzmodulen 4 Anschlussöffnungen 14 vorgesehen, in welche die Leiter 15 eingeführt werden können, um diese über die Kontakte 3 mit der Leiterplatte 5 zu verbinden. Hier im Ausführungsbeispiel sind die Aufsatzmodule 4 der beiden elektrischen Anschlussmodule 1 an einem gemeinsamen Aufnahmemodul 6 eingerastet, welches die Leiterplatte 5 aufnimmt und fixiert. Grundsätzlich ist es möglich, dass an der Leiterplatte 5 noch weitere andere elektrische oder elektronische Bauteile angeordnet sind.
In Figur 2 ist die Leiterplatte 5 und das Trägermodul 2 des elektrischen Anschlussmoduls 1 in einer leicht perspektivischen Darstellung abgebildet. Zur Verdeutlichung sind die Leiterplatte und das Trägermodul beabstandet voneinander dargestellt, um beide Bauteile in Relation zueinander darzustellen.
Das Trägermodul 2 weist Trennwände 13 auf, die die einzelnen Abteilungen des Trägermoduls voneinander trennen und welche dafür sorgen, dass die in den einzelnen Abteilungen aufgenommenen Kontakte 3 exakt zueinander positioniert werden. Dadurch wird, wie aus Fig. 2 erkenntlich, eine automatisierte Bestückung der Leiterplatte 5 mit dem Trägermodul 2 möglich. Ein Trägermodul 2 kann einen, zwei oder mehr Kontakte 3 aufweisen, io
die bei der Bestückung gleichzeitig mit der Leiterplatte 5 kontaktiert werden. Das erleichtert insbesondere ein automatisches Bestücken von Leiterplatten erheblich, da, wie hier dargestellt, acht Kontakte 3 gleichzeitig mit einem Trägermodul 2 auf der Leiterplatte angeordnet werden.
Dabei werden die einzelnen Kontakte 3 nicht in den Abteilungen des Trägermoduls 2 fixiert sondern nur durch die Trennwände 13 vor einem- Umfallen oder Herausfallen gesichert. Die Lötbeine 9 der Kontakte 3 ragen durch Öffnungen (nicht erkenntlich) nach unten durch das Trägermodul hindurch. Die Lötbeine 9 werden bei der Bestückung der Leiterplatte 5 durch korrespondierende Öffnungen 8 der Leiterplatte geführt und dort mit der Leiterplatte verlötet, um die elektrische Kontaktierung sicherzustellen.
In Figur 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Leiterplattenanordnung 10 nach Fig. 1 dargestellt, wobei im unteren Teil der Fig. 3 das Aufnahmemodul 6 dargestellt ist, welches die Leiterplatte 5 aufnimmt .
Die Leiterplatte 5 ist in der Darstellung gemäß Fig. 3 schon mit den elektrischen Anschlussmodulen 1 verlötet, wobei das hier bedeutet, dass die Kontakte 3 in den Trägermodulen 2 mit ihren Lötbeinen 9 in die entsprechenden Öffnungen 8 eingeführt und dort verlötet sind.
Zum Durchführen des Lötvorganges wird das Trägermodul 2 mit Kontakten 3 bestückt, was sowohl manuell als auch maschinell erfolgen kann. Das Trägermodul 2 wird vorzugsweise maschinell zu der Leiterplatte 5 verbracht, wo es definiert in Bezug zu der Leiterplatte 5 positioniert wird. Im Anschluss daran kann die Leiterplatte 5 mit den Kontakten 3 verlötet werden, was vorzugsweise in einem Reflow-Prozess erfolgt.
Dazu wird z.B. die Leiterplatte 5 mit dem Trägermodul 2 und den daran angeordneten Kontakten auf eine hohe Temperatur gebracht, bei der das in den Öffnungen 8 enthaltene Lötzinn aufschmilzt und die Leiterplatte 8 mit den Kontakten 3 verlötet . Um die Öffnungen 8 mit Lötzinn zu versorgen, wurde zuvor die Leiterplatte 8 mit Lötzinn berakelt. Dadurch steht an den Öffnungen 8 eine genau definierte und ausreichende Menge an Lötzinn zur Verfügung. Es ist auch möglich, einen Lötprozess mit einer 5 Lötwelle durchzuführen.
Um einen schnellen Lötvorgang zu gewährleisten und um den z.B. bei einem Reflow-Prozess auftretenden Temperaturen standhalten zu können, sind die Trägermodule 2 aus einem temperaturfesten Kunststoff gebildet. Das leichte und im Wesentlichen aus einem ) Haltegerippe bestehende Trägermodul 2 hat eine relativ geringe Wärmekapazität und ermöglicht einen schnellen Lötvorgang.
Nach beendetem Lötvorgang ist die hauptsächliche Aufgabe des Trägermoduls 2 erfüllt, da im Anschluss an den Lötvorgang das Aufsatzmodul 4 über das Trägermodul 2 gesteckt wird. Das i Aufsatzmodul 4 sorgt nachfolgend für eine Berühreicherung der einzelnen Kontakte 3 und verfügt über ausreichende elektrische Isoliereigenschaften, um die erforderlichen Bedingungen, Sicherheitsanforderungen und gesetzlichen Bestimmungen einzuhalten.
Das Aufsatzmodul 4 besteht aus einem anderen, elastischen ) Kunststoff, der den an der Leiterplattenanordnung 10 auftretenden Belastungen Stand hält .
Erfindungsgemäß wird so eine Trennung der Funktionen erreicht. Das Trägermodul weist die nötigen thermischen Eigenschaften auf, um auch bei Lδtprozessen mit hohen Temperaturen eine ausreichen- i de Stabilität aufzuweisen, während das z.B. nicht derart temperaturstabile Aufsatzmodul 4 die nötigen mechanischen und elektrischen Eigenschaften zur Berühreicherheit aufweist.
Hier im Ausführungsbeispiel wird das Aufsatzmodul 4 an dem Aufnahmemodul 6 aufgenommen, wobei Rastöffnungen 11 an den i Seitenwänden des Aufsatzmoduls 4 mit Rastnasen 12 des
Aufnahmemoduls 6 verrasten und eine zuverlässige, aber lösbare Verbindung zur Verfügung stellen. Durch die Erfindung wird auch erreicht, dass die erfindungs- gemäßen elektrischen Anschlussmodule 1 zusammen mit anderen Bauteilen während eines gemeinsamen Lötprozesses mit der Leiterplatte verlötet werden können, da von dem Lötprozess nur die Trägermodule 2 mit Kontakten 3 bestückt werden und anschließend gemeinsam mit weiteren Bauteilen in einem gemeinsamen Lötprozess mit der Leiterplatte 5 verlötet werden.
Die Erfindung ermöglicht folglich einen einfacheren und kostengünstigeren Herstellungsprozess, da separate manuelle oder automatisierte Lötprozesse nicht mehr erforderlich sind. Weiterhin können Materialkosten für die eigentlichen Gehäuse der elektrischen Anschlussmodule 1 eingespart werden, da die Aufsatzmodule 4 aus nicht so hochtemperaturfestem Material gefertigt werden müssen, wie die Trägermodule 2. Dazu reicht ein deutlich günstigerer Kunststoff aus, der außerdem oftmals erheblich bessere elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist.
Bezugszeichenliste
1 Elektrisches Anschlussmodul
2 Trägermodul
3 Kontakt
4 Aufsatzmodul
5 Leiterplatte
6 Aufnahmemodul
8 Öffnung
9 Lötbein
10 Leiterplattenanordnung
11 RastÖffnung
12 Rastnase
13 Trennwand
14 Anschlussöffnung
15 Leiter

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Anschlussmodul (1) mit einem Trägermodul (2), wenigstens einem elektrischen
Kontakt (3) und einem Aufsatzmodul (4) , wobei vorgesehen ist, dass das Aufsatzmodul (4) zur Berühreicherung des wenigstens einen elektrischen Kontaktes (3) dient und aus einem elastischen Kunststoff besteht, wobei ferner das Trägermodul
(2) zur Aufnahme des wenigstens einen elektrischen Kontaktes
(3) vorgesehen ist, wobei das Trägermodul (2) aus einem anderen, temperaturfesten Kunststoff besteht, um für einen Lötprozess mit hohen Temperaturen geeignet zu sein, wobei bei dem Lötprozess wenigstens ein elektrischer Kontakt (3) mit einer Leiterplatte (5) verlötbar ist.
2. Elektrisches Anschlussmodul (1) nach Anspruch 1, wobei ein elektrischer Kontakt, der mit der Leiterplatte (5) verlötbar ist, auch derjenige eines elektrischen/ elektronischen Bauteils sein kann.
3. Elektrisches Anschlussmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Aufsatzmodul (4) an dem Trägermodul (2) befestigbar ist.
4. Elektrisches Anschlussmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufsatzmodul (4) zum mechanischen Anschluss dient .
5. Elektrisches Anschlussmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der temperaturfeste Kunststoff des Trägermoduls (2) für Lötprozesse bei Temperaturen von etwa 2800C, vorzugsweise für Lötprozesse bei Temperaturen von etwa 2400C bis 26O0C geeignet ist.
6. Elektrisches Anschlussmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermodul (2) wenigstens teilweise aus einem Liquid Christal Polymer besteht.
7. Leiterplattenanordnung (10) mit einer Leiterplatte (5) und einem daran vorgesehenen elektrischen Anschlussmodul (1) , wobei das elektrische Anschlussmodul (1) wenigstens ein Trägermodul (2) zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Kontaktes (3) , der bei einem Lötprozess mit der Leiterplatte (5) verlötbar ist und wenigstens ein Aufsatzmodul (4) umfasst, wobei vorgesehen ist, dass das Trägermodul (2) aus einem temperaturfesten Kunststoff besteht, um für den Lötprozess bei hohen Temperaturen geeignet zu sein, und dass das Aufsatzmodul (4) zur Berührsicherung des wenigstens einen elektrischen Kontaktes (3) vorgesehen ist und aus einem elastischen Kunststoff besteht.
8. Leiterplattenanordnung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Aufsatzmodul (4) an dem Trägermodul (2) und/oder an der Leiterplatte (5) befestigt ist.
9. Leiterplattenanordnung (10) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufsatzmodul (4) an einem Aufnahmemodul (6) befestigt ist, welches auch die Leiterplatte (5) aufnimmt.
10. Leiterplattenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein weiteres verlötbares elektrisches/ elektronisches Bauteil auf der Leiterplatte (5) vorgesehen ist, das bei dem Lötprozess des mindestens einen elektrischen Kontaktes (3) mit verlötbar ist.
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