WO2002047208A9

WO2002047208A9 - Steckverbinder

Info

Publication number: WO2002047208A9
Application number: PCT/DE2001/004572
Authority: WO
Inventors: Thomas Guglhoer
Original assignee: Ept Gmbh & Co Kg; Thomas Guglhoer
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-01-30
Also published as: US7018243B2; GB2385722B; WO2002047208A1; GB2385722A; GB2385722A9; US20040077192A1; GB0313635D0; AU2002229469A1

Abstract

Offenbart ist ein Steckverbinder in Durchstecktechnik, der für das Oberflächenlötverfahren geeignet ist. Der Steckverbinder hat ein isolierendes Trägerteil, in das eine Vielzahl von Scheibchen mit Löt- und Kontaktanschlüssen eingesetzt ist. Die Scheibchen stehen erfindungsgemäss im Abstand zueinander, so dass Strömungskanäle zur Zuführung des Wärmetransportmediums, bspw. Luft, geschaffen sind. Bei einer vorteilhaften alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich der Durch kontaktierung ein Strömungsraum ausgebildet, der eine Strömung des Wärmetransportmediums senkrecht zur Ebene der Blättchen ermöglicht. Dieser Kanal kann durch eine Freischneidung des Isolationsmantels oder durch geeignete Abstandselemente ausgebildet werden.

Description

Beschreibung

Steckverbinder

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder gemäß dem

Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Steckverbinder dienen im allgemeinen der elektrischen Verbindung zwischen elektrischen Bauelementen oder elektrischen Schaltungen. In der Elektronik haben Leiterplatten als Schaltungsträger eine herausragende Bedeutung erlangt. Durch elektrische Steckverbinder kann eine, in der Regel lösbare, zuverlässige elektrische Verbindung zwischen Schaltungsträgern, meist sind das flache Leiterplatten, hergestellt werden. Die leiterplattenseiti- gen Anschlüsse von Steckverbindern sind dabei so ausgeführt, daß durch geeignete Verarbeitungsverfahren eine sichere elektrische und mechanische Verbindung zwischen diesen Steckverbinderanschlüssen und der Leiterplatte hergestellt werden kann. Als Verfahren sind hier die klassische Wellenlöt- technik, die Oberflächenlöttechnik (englischsprachig SMT = Surface Mount Technology) und die Einpresstechnik zu nennen. Bei Wellenlötverfahren und Einpresstechnik wird der Steckverbinderanschluß in eine Durchkontaktierung eingebracht. Dies wird als Durchstecktechnik bezeichnet. Eine Durchkontaktierung ist Bestandteil der auf der Leiterplatte befindlichen Schaltung und besteht aus einer mit leitendem Material überzogenen Bohrung im Leiterplattenmaterial, welche üblicherweise senkrecht zur Leiterplattenoberfläche an- gebracht ist.

Das Wellenlötverfahren führt die Leiterplatte, auf welcher, neben anderen elektronischen Bauelementen, meist auch einer oder mehrere Steckverbinder vormontiert sind, über eine stehende Welle aus fließendem, flüssigem Lot. Das Lot besteht aus einer über den Schmelzpunkt erhitzten Zinn-Legierung. Durch Kontakt der Unterseite der Leiterplatte, aus deren Durchkontak- tierungen die Lötanschlüsse der Steckverbinder leicht herausragen, mit dem flüssigen Lot wird durch Kapilarkräfte das Lot in die Durchkontaktierung gezogen und anschließend durch Abkühlung zu einer mechanisch festen und elektrisch gut leitenden Verbindung. Die Oberflächenlöttechnik ist ein artverwandtes Verfahren, welches jedoch üblicherweise keine Durchkontaktierungen benutzt. Leiterplatten in Oberflächentechnik besitzen aus Kupfer bestehende leitende Bahnen, welche Bestandteil der Leiterplattenschaltung sind. Die Enden solcher Bahnen sind für die Oberflächenlöttechnik geometrisch so ausgeführt, daß ein entsprechendes elektronisches oder elektromechanisches Bauteil, welches für die Oberflächenlöttechnik ausgelegt ist, sich mit seinen Anschlußflächen mit diesen Enden der Bahnen decken kann. Die Enden der Leiterbahnen werden vor der Montage der Oberflächenbauteile mittels eines Siebdruckverfah- rens mit einer zähen, klebrigen Lotpaste beschichtet, welche in der Lage ist, das anschließend aufgebrachte Bauteil bis zum Oberflächenlötprozess mechanisch ausreichend zu fixieren. Die Lötpaste ist zusammengesetzt aus sehr kleinen Lotkugeln, die aus einer Zinnlegierung, einem klebrigen Zusatz, der bis zum Lötprozess für Haftung des Oberflächenbauelementes auf der Leiterplatte sorgt und weiteren Additiven bestehen, welche die Lötbarkeit verbessern sollen. Durch die beim Oberflächenlötprozess den Lötstellen zugeführte Wärme schmilzt die Lotpaste und bildet durch den folgenden Ab- kühlprozess zwischen Bauteilanschluß und Leiterbahn eine mechanisch stabile und elektrisch gut leitende Lötverbindung. Der Kleber und die Additi- ve, welche der Lotpaste zugesetzt sind, verdampfen dabei. Der Wärmetransport zur Lötstelle erfolgt beim Oberflächenlötprozess alternativ durch verschiedene Verfahren, wie etwa durch Infrarotstrahlung oder durch Kon- vektion. Das Konvektionslötverfahren hat in diesem Bereich die größte Bedeutung erlangt.

Für Bauelemente größerer Abmessung oder größeren Gewichtes, wie zum Beispiel Steckverbinder, findet die Kombination aus Obrerflächenlöt- technik und Wellenlötverfahren Anwendung. Dazu werden für diese Bauteile in die Leiterplatte, neben den Oberflächenlötanschlüssen, auch die vom Wellenlötverfahren her bekannten Durchkontaktierungen eingebracht. Durch den, für die Oberflächenlöttechnik üblichen, Druckprozess werden diese Durchkontaktierungen beschichtet. Bei geeignetem Verfahren wird dabei die Lötpaste nicht nur auf die Durchkontaktierung aufgebracht, sondern auch in diese hineingedrückt. Nach der Vormontage des Bauteiles befindet sich nun sowohl der Bauteillötanschluß, als auch Lötpaste in der Durchkontaktierung. Die Patentschrift EP 0 422 785 B1 zeigt einen Steckverbinder, der aus mehreren Scheibchen, welche reihenweise die elektrischen Kontakte tragen, und einem Trägerisolierkörper aufgebaut ist. Die Anschlüsse sind in Einpresstechnik ausgeführt. Die Schrift EP 0 638 967 A2 zeigt eine ähnliche Ausführung, bei der die Leiterplattenanschlüsse in Einpresstechnik ausgeführt sind. Das Patent US 3,539,974 zeigt eine Steckverbinderanordnung, welche aus isolierendem Material gefertigten Scheibchen und in diese Scheibchen integrierte leitende Elemente aufgebaut ist. Die Anschlüsse dieser Steckverbindung eignen sich für das Wellenlötverfahren.

Der Vorteil der Bauweise der vorgenannten Steckverbinderausführungen ist die hohe mechanische Stabilität des Steckverbinders und die Positionsgenauigkeit der Lötanschlüsse, die durch die Führung des Lötanschlusses durch die Ummantelung desselben durch isolierendes Material bis an die Lötstelle hin gewährleistet ist.

Die eben benannten Steckverbinder weisen jedoch wesentliche Nachteile für das Oberflächenlötverfahren auf. Die genannten Lösungen ermöglichen es nicht, oder nur in unzureichender Weise, in der für den Oberflächen- lötprozess zur Verfügung stehenden kurzen Zeit eine genügende Menge an Wärme an die Lötstelle heran zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder nach eingangs beschriebener Bauart in Scheibchenbauweise und Durchsteck- technik mit der Eigenschaft zu entwickeln, daß er für den Oberflächenlötpro- zeß geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß hat der Steckverbinder ein isolierendes Trägerteil, in das eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Scheibchen eingesetzt sind, in deren Isolationsmantel Kontaktelemente eingebettet sind. Zwischen den in das Trägerteil eingesetzten Scheibchen verbleibt erfindungsgemäß ein Spalt, der derart ausgebildet ist, daß während des Oberflächen lötprozes- ses ein hinreichender Wärmetransport - sei es durch Konvektion oder durch Strahlung zum Lötpunkt ausgebildet werden kann. Bei den herkömmlichen Lösungen liegen die Isolationsscheiben bündig aneinander, so daß die Ausbildung eines derartigen Wärmestroms von der Umgebung zur Lötstelle hin praktisch verhindert wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es möglich, die Lötstelle, d.h. die Durchkontaktierung, den Lötanschluß und die Lötpaste während des Oberflächenlötprozesses so weit aufzuheizen, daß die Lötpaste aufschmilzt und ein Eintreten in den Ringspalt zwischen Lötanschluß und Durchkontaktierung auch bei der beim Oberflächenlötprozeß zur Verfügung stehenden kurzen Zeit ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung haben die Scheibchen im Bereich der Durchkontaktierung Abstandshalter, so daß sich die Kontaktelemente - oder genauer gesagt deren Lötanschlüsse - im Bereich zwischen dem Isolationsmantel und der elektrischen Schaltung frei erstrek- ken. D.h., erfindungsgemäß ist der Isolationsmantel der Scheibchen im Bereich der Durchkontaktierung so freigesetzt, daß sich ein offener Bereich zwischen dem Isolationskörper des Steckverbinders und Leiterplatte ergibt, der eine Wärmeströmung des zum Aufheizen benutzten Mediums normal zur Orientierung der Scheibchen zuläßt. Dabei ist die Relativposition des Scheibchens mit Bezug zum Steckverbinder gesichert, da die Lötanschlüsse in den Durchkontaktierungen aufgenommen sind. Die Abstandshalter wirken dabei als Auflagepunkte für das jeweilige Scheibchen und sind so gewählt, daß die Lage des Steckverbinders mit Bezug zur elektrischen Schaltung (Leiterplatte) reproduzierbar ist.

Diese Abstandshalter können durch Vorsprünge des Isolationsmantels oder durch entsprechende Ausgestaltung der Kontaktelemente gebildet werden. Durch die Ausbildung dieser Abstandshalter und dem Spalt zwischen zwei benachbarten Scheibchen sind die Lötanschlüsse, die Durchkontaktie- rung und die darin aufgenommene Lötpaste so gut für einen Wärmetransport während des Oberflächenlötprozesses zugänglich, daß sich eine zuverlässige Lötverbindung ausbilden kann, ohne daß auf eine reproduzierbare Positionierung des Steckverbinders relativ zur Leiterplatte verzichtet werden muss. Die Wärmeleitung im Bereich der Lötanschlüsse läßt sich weiter verbessern, wenn der Isolationsmantel mit Ausnehmungen versehen ist, die sich abschnittsweise entlang der Kontaktelemente erstrecken und diese teilweise freilegen, so daß auch die zur Lötstelle benachbarten Abschnitte der Kontaktelemente durch Konvektion oder Strahlung direkt erwärmbar sind. Auf diese Weise wird eine maximale Wärmeaustauschfläche zur Übertragung der von außen eingebrachten Wärme an die Lötstelle geschaffen. Die Ausnehmungen sind jedoch so gewählt, daß die mechanische Fixierung der Kontaktelemente im Isolationsmantel jederzeit gewährleistet ist. D.h., bei dieser Ausführungsform wird durch die größere Wärmeaustauschfläche der Lötanschlüsse deren Lötbarkeit gesteigert, während die mechanische Stabilität des Steckverbinders nur unwesentlich herabgesetzt ist.

Die Relativpositionierung der Steckverbindung mit Bezug zur elektri- sehen Schaltung läßt sich weiter verbessern, wenn das Scheibchen mit einem Halteelement ausgeführt ist, das in Eingriff mit einem entsprechend ausgebildeten Gegenstück an der Leiterplatte bringbar ist. Dieses Halteelement kann bspw. ein Schnapp- oder Rastvorsprung am Isolationsteil sein, der kraft- oder formschlüssig, bspw. mit einer Presspassung in eine Ausneh- mung der Schaltung einrastet. Alternativ oder zusätzlich kann das Halteelement auch durch eine geeignete Ausgestaltung der Lötanschlüsse, bspw. durch eine Kinkung zumindest eines Lötanschlusses erfolgen.

Durch das Halteelement wird die Lage des Steckverbinders relativ zur Leiterplatte während des Lötprozesses zusätzlich stabilisiert und eine Fehlstellung vermieden, die zu einer späteren Unbrauchbarkeit der fertiggestellten Leiterplatte führen kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da oberflächenmontierte Bauteile in der Regel durch Automaten auf der Leiterplatte vormontiert werden und erst dann dem Lötprozeß zugeführt werden. In diesem Fall ist die maximale Setzkraft, mit der ein derartiger Automat ein Bauelement auf die Leiterplatte oder in die Durchkontaktierung setzen kann, verhältnismäßig niedrig. Die Halteelemente sind dann so auszuführen, daß die Setzkraft, welche diese zwangsläufig bedingen, nicht höher ist, als die Ma- ximalkraft, welche die Bestückungsautomaten üblicherweise aufbringen kön- nen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an der

Seitenwandung der Scheibchen zumindest eine Stützfläche ausgebildet, die als Anlagefläche für das benachbarte Scheibchen wirkt. Auf diese Weise ist die Relativposition der Scheibchen zueinander und die Beibehaltung des Spaltmaßes gemäß Anspruch 1 gewährleistet.

Eine zusätzliche oder alternative Fixierung der Scheibchen im Trägerteil ist dadurch möglich, daß die Scheibchen in Höhenrichtung mit Preßpassung in das Trägerteil eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Scheibchen werden vorzugsweise durch Um- spritzen der Kontaktelemente im Spritzgießverfahren hergestellt.

Die Relativposition der Scheibchen zueinander läßt sich durch Ausbil- den eines Deckels verbessern.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in dreidimensionaler Darstellung;

Figur 2 den auf einer Leiterplatte befestigten Steckverbinder gemäß Figur 1 ;

Figur 3 eine dreidimensionale Darstellung eines Scheibchens des Steckverbinders aus Figur 1 ;

Figur 4 eine Seitenansicht des Scheibchens aus Figur 3 und eine Schnitt durch eine Leiterplatte gemäß Figur 2;

Figur 5 das Scheibchen aus Figur 4 in dem mit der Leiterplatte verlöteten Zustand; Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Scheibchens im verlöteten Zustand;

Figur 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Scheibchens im verlöteten

Zustand;

Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders;

Figur 9 ein Scheibchen des Steckverbinders aus Figur 8 im verlöteten Zustand;

Figur 10 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 9;

Figur 11 ein Ausführungsbeispiel eines Scheibchens mit Halteelement;

Figur 12 dreidimensionale Darstellungen des Steckverbinders gemäß Figur 8, des Scheibchens gemäß Figur 11 und einer dafür vorgesehenen Leiterplatte;

Figur 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Scheibchens für einen erfindungsgemäßen Steckverbinder und

die Figuren 14 bis 16 Varianten des anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung eines Steckverbinders 1 in Durchstecktechnik. Dieser Steckverbinder 1 hat ein Trägerteil 2, in dem nebeneinander liegende Scheibchen 4 angeordnet sind. Das Trägerteil 2 hat Ausnehmungen 6, in die die Scheibchen 4 mit einem Endabschnitt eingesetzt sind. Gemäß Figur 3 hat jedes Scheibchen 4 einen Isolationsmantel 8, in dem Kontaktelemente 10 eingebettet sind. Diese durchsetzen den Isolationsmantel 8 entlang der von diesem aufgespannten Ebene, wobei in der Darstellung gemäß Figur 3 in Horizontalrichtung feder- zungenartig ausgebildete Kontaktanschlüsse 12 und in Vertikalrichtung nach unten Lötanschlüsse 14 rechtwinklig versetzt zueinander aus dem Isolationsmantel 8 vorstehen. Die Kontaktanschlüsse 12 mit dem benachbarten Endabschnitt des Isolationsmantels 8 sind in die Ausnehmungen 6 des Trägerteils 2 eingesetzt.

Gemäß Figur 2 wird der mit einer Vielzahl von Scheibchen 4 ausgebildete Steckverbinder 1 mit einer Leiterplatte 16 verlötet, die eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 18 aufweist, in die im aufgesetzten Zustand die Lötanschlüsse 14 eintauchen (dies wird im folgenden noch deutlicher anhand der Figuren 4 und 5 erläutert). Der Steckverbinder 1 und die Leiterplatte 16 sind derart ausgebildet, daß im zusammengesetzten Zustand die Scheibchen 4 eine vorbestimmte Relativposition mit Bezug zur Leiterplattenoberfläche 20 haben. In dieser Relativposition verbleibt zwischen den Leiterplatten ein Spalt 22 mit der Spaltweite b (Figur 1). Die Beabstandung der Scheib- chen 4 zueinander ist bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zum einen durch den Abstand der Ausnehmungen 6 im Trägerteil 2 und zum anderen durch seitliche Stützflächen 24 definiert. Diese Stützflächen 24 sind bspw. jeweils an der in Figur 3 sichtbaren Seitenwandung des Isolationsmantels 8 ausgebildet, so daß die benachbarte - in Figur 3 nicht sichtbare - Seitenwandung des benachbarten Scheibchens 4 an dieser Stützfläche 24 anliegt. Prinzipiell können die Stützflächen 24 auch beid- seitig am Isolationsmantel 8 ausgebildet sein, so daß im Einbauzustand Stützfläche an Stützfläche anliegt. Die Stützflächen 24 wirken desweiteren noch gemäß Figur 1 als Einschiebanschlag, der die Einsetztiefe der Scheib- chen 4 in die Ausnehmungen 6 des Trägerteils 2 begrenzt.

Figur 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Scheibchens aus Figur 3 und eine Schnittdarstellung des Bereichs der Leiterplatte 16, mit dem das dargestellte Scheibchen zu verlöten ist. Demgemäß sind die Kontaktan- Schlüsse 12 und die Lötanschlüsse 14 durch Kontaktbahnen 26 verbunden, die im wesentlichen vom Isolationsmantel 8 umgeben sind. Diese Kontaktbahnen 26 haben keinen Kontakt untereinander.

In der Leiterplatte 16 sind die mit Lotpaste 28 versehenen Durchkon- taktierungen 18 ausgebildet. Diese Durchkontaktierung ist eine mit leitendem

Material 30 dünn beschichtete Bohrung der Leiterplatte 16. Die Lötpaste 28 besteht aus sehr kleinen Lötkugeln, welche mit einem bei Hitze verdampfenden klebrigen Material gemischt sind.

Gemäß Figur 4 sind am Isolationsmantel 8 zwei Abstandshalter 32, 34 ausgebildet, zwischen denen sich die Lötanschlüsse 14 erstrecken. Durch diese beiden Abstandshalter 32, 34 wird eine Freischneidung 36 im Isolationsmantel 8 gebildet, über die Bereiche der Lötanschlüsse 14 freigelegt sind. Figur 5 zeigt das Plättchen 4 in dem mit der Leiterplatte 16 verlöteten Zustand. Die Lötpaste 28 wird über die durch Konvektion und Strahlung zu- geführte Wärme aufgeschmolzen und das flüssige Lot durch Kapillarkräfte in die Durchkontaktierung 18 eingezogen. Durch Abkühlung entsteht die Lotstelle 38, über die jeweils ein Lötanschluß 14 zuverlässig mechanisch und elektrisch mit der Durchkontaktierung 18 verbunden ist.

Gemäß Figur 5 sitzen die beiden Abstandshalter 32, 34 auf der Leiten- plattenoberfläche 20 auf, so daß durch die Freischneidung 36 ein Raum gebildet wird, durch den sich Abschnitte der Lötanschlüsse 14 frei erstrek- ken. D.h., durch diese Freischneidung 36 wird ein zusätzlicher Raum gebildet, welcher im Zusammenwirken mit den Spalten 22 zum Wärmetransport genutzt werden kann. Der Wärmetransport entlang den Freischneidungen 36 erfolgt senkrecht zur Orientierung der Scheibchen 4. Durch die Spalte 22 und die Freischneidungen 36 ist somit ein optimaler Wärmetransport zur und von der Durchkontaktierung 18 gewährleistet, so daß ein äußerst schnelles Erwärmen der Lötstelle (Durchkontaktierung 18, Lötanschluß 14, Lotpaste 28) auf Löttemperatur und auch nach dem Löten ein schnelles Aushärten der Lötstelle gewährleistet ist.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Strömungsraum für das Wärmetransportmedium (bspw. Luft) nicht durch zwei einstückig mit dem Isolationsmantel 8 ausgebildete Abstandshalter 36, 34 sondern durch Verbreiterungen 40, 42 der Lötanschlüsse 14 gebildet ist. Diese Verbreiterungen 40, 42 sind derart ausgebildet, daß die Unterkante des Isolationsmantels 8 wieder im Abstand zur Leiterplattenoberfläche 20 ausgebildet ist, wobei diese Verbreiterungen 40, 42 über Auflagepunkte 44 auf der Leiter- plattenoberfläche 20 aufliegen. Diese Verbreiterungen 40, 42 und die Auflageflächen sind so gestaltet, daß das Wärmetransportmedium ungehindert zur Lötstelle vordringen kann. Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wurden zwei der Lötanschlüsse 14 mit Verbreiterungen 40 bzw. 42 ausgeführt. Prinzipiell kann es auch ausreichend sein, wenn lediglich eine Verbreiterung 42 bzw. ein Anschlag 32 am auskragenden Teil des Scheib- chens 4 ausgebildet ist.

Figur 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Lösungen kombiniert sind. D.h., der den Wärmetransport entlang der Leiterplattenoberfläche 20 ermöglichende Raum wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Abstandshalter 34 und eine Verbreiterung 42 gebildet, die gemeinsam dafür sorgen, daß die Lötstellen für das Wärmetransportmedium zugänglich ist. Im übrigen entspricht das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel denjenigen aus Figur 5 bzw. 6, so daß weitere Erläuterungen entbehrlich sind.

In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders 1 dargestellt. Dieser hat - wie die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele - ein Trägerteil 2, in das eine Vielzahl von Scheibchen 4 eingesetzt sind. Die Lötanschlüsse 14 des Steckverbinders 1 werden in die Durchkontaktierungen 18 der Leiterplatte 16 (siehe Figur 9) eingesetzt. Genau wie bei vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeweils zwischen zwei benachbarten Scheibchen 4 ein Spalt 22 mit einer Spaltbreite b ausgebildet, der eine ungestörte Strömung des Warmetransportmediums hin zur Lötstelle ermöglicht.

Figur 9 zeigt eine Darstellung eines Scheibchens 4 des Steckverbinders 1 aus Figur 8, das mit der Leiterplatte 16 verlötet ist. Demgemäß hat das Scheibchen 4 - ähnlich wie das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel - zwei Abstandshalter 32, 34, mit denen das Scheibchen 4 im verlöteten Zustand auf der Leiterplattenoberfläche 20 aufsitzt. Zwischen den beiden Abstandshaltern 32, 34 ist somit eine Freischneidung 36 ausgebildet, die den Wärmetransport entlang der Leiterplattenoberfläche 20 ermöglicht. Der Wärmeaustausch wird bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich dadurch verbessert, indem der Isolationsmantel 8 mit Ausnehmungen 44 versehen ist, die sich entlang den strichpunktiert angedeuteten Kontaktbahnen 26 erstrecken. Wie in Figur 9 angedeutet, sind die Ausnehmungen 44 etwas schmaler als die Kontaktbahnen ausgeführt, so daß nur ein Teilbereich freigelegt ist. Durch diese Maßnahme wird der sich an die Lötanschlüsse 14 anschließende Bereich der Kontaktbahnen 26 teilweise freigelegt, so daß diese für das entlang dem Spalt 22 und der Freischneidung 36 entlang strömende Wärmetransportmedium zugänglich sind. D.h., durch die teilweise freigeschnittenen Kontaktbahnen 26 wird die Wärmeaustauschfläche vergrößert und somit der Wärmetransport zur Lötstelle verbessert. Das Material des Isolationsmantels 8 befindet sich zwischen den Leiterbahnen 26 und überdeckt auf einer Breite k (Pfeil in Figur 9) den Randbereich der Kontaktelemente 10, so daß diese zuverlässig in Position gehalten werden.

Durch diese Festlegung der Kontaktelemente 10 tritt praktisch keine Ungenauigkeit bei der Positionierung der Lötanschlüsse 14 mit Bezug zur Leiterplatte 16 auf, so daß die Vormontage des Steckverbinders auf der Leiterplatte 16 vereinfacht ist. In Figur 10 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A dargestellt, aus dem sich das Umgreifen der Umfangskanten 46 mit dem Maß k durch den Isolationsmantel 8 zur Lagefixierung ergibt.

Figur 11 zeigt eine Variante des in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiels. Demgemäß ist an dem Abstandshalter 32 des Scheibchens 4 ein Halteelement 48 ausgebildet, das zur zusätzlichen Lagefixierung bei der Vormontage und während des Lötprozesses beiträgt. Gemäß der vergrößerten Darstellung in Figur 11 ist das Halteelement 48 durch zwei jeweils etwa v-förmig gekrümmte Gabelabschnitte 50 gebildet, wobei die beiden Scheitel der Gabelabschnitte 50 um das Maß Dh beabstandet sind. Diese Gabelabschnitte 50 sind federnd ausgebildet, so daß sie elastisch aufeinander zu bewegbar sind.

Gemäß Figur 12 sind in der Leiterplatte 16 zwei Haltebohrungen 52 ausgebildet, deren Durchmesser Db kleiner als das Maß Dh gewählt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind lediglich die beiden außenliegenden Scheibchen 4 mit Halteelementen 48 ausgebildet, so daß entsprechend auch nur zwei Haltebohrungen 52 in der Leiterplatte 16 vorgesehen sind. Beim Setzen des Steckverbinders 1 tauchen die beiden Gabelabschnit- te 50 jedes Halteabschnittes 48 in die Haltebohrungen 52 ein. Die Gabelabschnitte 50 werden elastisch aufeinander zu bewegt, bis der Außenabstand der Gabelabschnitte 50 dem Maß Db entspricht. Beim weiteren Einsetzen hinterschnappen die Gabelabschnitte 50 die unteren Umfangskanten der Haltebohrung 52, so daß der Steckverbinder 1 festgelegt ist. Die federnden Gabelabschnitte 50 lassen sich aufeinander zu bewegen, bis sie mit ihren Enden 54 kontaktieren. In dieser Anlageposition entsteht eine, gegenüber der Federkraft der einzelnen Federelemente, wesentlich höher werdende Verformungskraft. Desweiteren wirkt die vorbeschriebene Ausführungsform der federnden Gabelabschnitte 50 wie eine Sicherung gegen einen Bruch der Federelemente, da sich an der Stelle der größten mechanischen Span- nung (im Verbindungsbereich der Gabelabschnitte 50) ab dem Punkt, an dem sich die Enden 54 kontaktieren, keine weitere elastische Verformung mehr ergibt, da sich in der Folge die bogenförmigen federnden Elemente in die Länge strecken.

Durch die elastische Verformung der Gabelabschnitte 50 besteht eine

Kontaktkraft zwischen der Haltebohrung 52 und dem Halteelement 48 senkrecht zur Axialrichtung der Bohrung und resultiert somit in einer in axialer Richtung wirkenden Haltekraft, welche groß genug ist, den Steckverbinder für die Zeit zwischen Vormontage und dem Aushärten der Lötverbindung ausreichend auf der Leiterplatte zu fixieren und die Ausrichtung des Steckverbinders 1 relativ zur Leiterplatte 16 zu bewahren. Diese exakte Ausrichtung ist für die spätere Funktionsfähigkeit einer Baugruppe Voraussetzung.

In Figur 13 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Lagefi- xierung während der Vormontage und während des Aushärtens der Lötverbindung nicht durch zusätzliche Halteelemente 48 wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, sondern durch eine Auskinkung bspw. des äußersten (rechts in Figur 13) Lötanschlusses 14 gebildet ist. Bei einer derartigen Auskinkung 56 ist der Lötanschluß 14 zu einer Seite hin ausgewölbt. Beim Einsetzen des gekinkten Lötanschlusses 14 in eine Durchkontaktierung 18 berührt die erhabene Stelle des Lötanschlusses 14 die benachbarte Seite der Durchkontaktierung 18 - der Lötanschluß 14 wird mechanisch unter Spannung gesetzt, da er zur Seite ausgebogen wird. Die Kontaktkraft, die der gekinkte Lötanschluß 14 auf die Durchkontaktierung 18 in Radialrichtung aufbringt, ist groß genug, um eine in Axialrichtung wirkende Haltekraft zu er- zeugen, über die der Steckverbinder in der Zeit zwischen Vormontage und Aushärten der Lötverbindung ausreichend auf der Leiterplatte 16 fixiert ist.

In den Figuren 14 bis 16 sind weitere Varianten der vorbeschriebenen Steckverbinder 1 dargestellt, bei denen die Führung der Scheibchen 4 verbessert ist.

Figur 14 zeigt eine Variante, bei der an den Seitenflächen des Isolationsmantels 8 seitlich angeordnete Vorsprünge 58 ausgebildet sind, über die die Scheibchen in der Einbaulage zueinander beabstandet sind. Diese Vorsprünge 58 können am Isolationsmantel angespritzt sein. Die in Figur 14 dargestellten Scheibchen 4 haben desweiteren - ähnlich wie das in den Figuren 11 und 12 dargestellte Ausführungsbeispiel - Halteelemente 48, die allerdings nicht als Gabelabschnitt, sondern als geschlossener, etwa elipsen- förmiger Pressring 60 ausgebildet sind. Dieser Pressring 60 taucht beim Einsetzen der Scheibchen 4 in die Haltebohrung 52 ein, wobei die Seitenab- schnitte des Pressrings 60 radial nach innen verformt werden, so daß das Scheibchen 4 aufgrund einer Überpressung mit hoher Festigkeit in der Haltebohrung 52 festgelegt ist. In dieser Einpressposition sind die Scheibchen 4 durch die seitlichen Vorsprünge 58 und die Stützflächen 24 zueinander beabstandet, so daß eine äußerst präzise Parallelorientierung mit dem Spaltmaß b gewährleistet ist. Durch die geschlossene Form der Halteelemente lassen sich höhere Haltekräfte als mit der offenen Form gemäß Figur 11 erreichen, so daß die Klemmwirkung verbessert ist.

Bei dem in Figur 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist desweiteren an das Trägerteil 2 ein Deckel 62 angespritzt, der dachförmig vom Trägerteil 2 vorspringt und die Scheibchen 4 abschnittsweise überdeckt. In diesem Deckel 62 sind Führungsnuten 64 ausgebildet, die die benachbarten Um- fangskanten des Isolationsmantels 8 der Scheibchen umgreifen, so daß die Parallelführung weiter verbessert ist.

Figur 15 zeigt eine Variante, bei der der Deckel 62 gegenüber der in Figur 14 dargestellten Lösung bis zur vorderen Stirnkante der Scheibchen 4 verlängert ist und somit diese nahezu vollständig überdeckt. Zur besseren Kühlung sind in dem Deckel 62 Kühlschlitze 68 ausgebildet, die mit Bezug zu den Lücken zwischen zwei benachbarten Scheibchen 4 ausgerichtet sind. Auch dieser Deckel 62 hat Führungsnuten 64 für die Scheibchen 4.

Figur 16 zeigt schließlich eine vereinfachte Variante des in Figur 15 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei dem der Deckel 62 ohne Kühlschlitze 68 ausgeführt ist.

Prinzipiell können die in den Figuren 14, 15 und 16 dargestellten Deckelkonstruktionen bei sämtlichen vorbeschriebenen Ausführungsbeispie- len eingesetzt werden. Der Deckel kann einstückig mit dem Trägerteil 2 oder aber als zusätzliches Bauelement ausgeführt sein.

Offenbart ist ein Steckverbinder in Durchstecktechnik, der für das Oberflächenlötverfahren geeignet ist. Der Steckverbinder hat ein isolierendes Trägerteil, in das eine Vielzahl von Scheibchen mit Löt- und Kontaktanschlussen eingesetzt ist. Die Scheibchen stehen erfindungsgemäß im Abstand zueinander, so daß Strömungskanäle zur Zuführung des Warmetransportmediums, bspw. Luft, geschaffen sind. Bei einer vorteilhaften alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich der Durch- kontaktierung ein Strömungsraum ausgebildet, der eine Strömung des Warmetransportmediums senkrecht zur Ebene der Blättchen ermöglicht. Dieser Kanal kann durch eine Freischneidung des Isolationsmantels oder durch geeignete Abstandselemente ausgebildet werden.

Bezugszeichenliste:

Steckverbinder

Trägerteil

Scheibchen

Ausnehmung

Isolationsmantel

Kontaktelement

Kontaktanschluss

Lötanschluss

Leiterplatte

Durchkontaktierung

Leiterplattenoberfläche

Spalt

Stützfläche

Kontaktbahn

Lotpaste

Beschichtung

Abstandshalter

Freischneidung

Lötstelle

Verbreiterung

Ausnehmungen

Umfangskante

Halteelemente

Gabelabschnitt

Haltebohrungen

Ende des Gabelabschnitts

Kinkung

Vorsprung

Pressring

Deckel Führungsnut

Stirnkante

Kühlschlitz

Claims

Ansprüche

1. Steckverbinder mit einem isolierenden Trägerteil (2), in das eine Viel- zahl von nebeneinander angeordneten Scheibchen (4) eingesetzt sind, die jeweils abschnittsweise in einen Isolationsmantel (8) eingebettete Kontaktelemente (10) mit Kontaktanschlussen (12) und Lötanschlüssen (14) haben, wobei letztere mit Durchkontaktierungen (18) oder Leiterbahnen einer elektrischen Schaltung, bspw. einer Leiterplatte (16) ver- lötbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Scheibchen (4) im Bereich der Lötanschlüsse (14) ein Spalt (22) ausgebildet ist.

2. Steckverbinder nach Patentanspruch 1 , wobei die Scheibchen (4) im Bereich der Durchkontaktierung (18) Abstandshalter (32, 34; 40, 42) haben, so daß sich die Kontaktelemente (10) frei zwischen dem Isolationsmantel (8) und der elektrischen Schaltung erstrecken.

3. Steckverbinder nach Patentanspruch 2, wobei die Abstandshalter (32, 34; 40, 42) am Isolationsmantel (8) oder an den Kontaktelementen (10) ausgebildet sind.

4. Steckverbinder nach Patentanspruch 2, wobei der Isolationsmantel (8) Ausnehmungen (44) hat, die sich entlang der Kontaktelemente (10) er- strecken und diese abschnittsweise freilegen.

5. Steckverbinder nach Patentanspruch 4, wobei die Ausnehmungen (44) derart ausgebildet sind, daß die Umfangskanten der Kontaktelemente (10) entlang eines Maßes (k) umgriffen sind.

Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Scheibchen (4) ein Halteelement (48, 56) hat, daß in Eingriff mit einem entsprechend ausgebildeten Gegenstück (52, 18) der elektrischen Schaltung bringbar ist.

7. Steckverbinder nach Patentanspruch 6, wobei das Halteelement ein Federelement (50) ist, das in eine Haltebohrung (52) der elektrischen Schaltung einrastet.

5 8. Steckverbinder nach Patentanspruch 7, wobei das Federelement (50) einstückig mit dem Isolationsmantel (8) ausgebildet ist.

9. Steckverbinder nach Patentanspruch 6, wobei das Halteelement eine Kinkung (56) eines Lötanschlusses (14) ist, die kraftschlüssig in die zu- 0 geordnete Durchkontaktierung (18) eingreift.

10. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei an einer Seitenwandung des Scheibchens (4) vorstehende Stützflächen (24) ausgebildet sind, die als Anlagefläche für das benachbarte 5 Scheibchen (4) wirken.

11. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Isolationsmantel (8) der Scheibchen in Höhenrichtung mit Presspassung in das Trägerteil (2) eingesetzt ist. 0

12. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Scheibchen (4) durch Umspritzen der Kontaktelemente (10) im Spritzgießverfahren hergestellt sind.

5 13. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Deckel (62), der die Scheibchen (4) zumindest abschnittsweise überdeckt.

14. Steckverbinder nach Patentanspruch 13, wobei der Deckel (62) am o Trägerteil (2) befestigt ist und die Scheibchen (4) entweder abschnittsweise überdeckt oder mit Schlitzen (68) ausgebildet ist, die zu den Spalten (22) zwischen den Scheibchen (4) ausgerichtet sind.