WO2018091367A1 - Rangierverbinder und verfahren zum herstellen eines rangierverbinders - Google Patents

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WO2018091367A1
WO2018091367A1 PCT/EP2017/078882 EP2017078882W WO2018091367A1 WO 2018091367 A1 WO2018091367 A1 WO 2018091367A1 EP 2017078882 W EP2017078882 W EP 2017078882W WO 2018091367 A1 WO2018091367 A1 WO 2018091367A1
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connector
circuit board
printed circuit
metal pins
rangierverbinder
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PCT/EP2017/078882
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Utermöhle
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks
    • H01R9/2458—Electrical interconnections between terminal blocks
    • H01R9/2466—Electrical interconnections between terminal blocks using a planar conductive structure, e.g. printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks
    • H01R9/2491—Terminal blocks structurally associated with plugs or sockets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks
    • H01R9/26—Clip-on terminal blocks for side-by-side rail- or strip-mounting

Definitions

  • the present invention relates to a jumper for Signalrangierung and a method for producing a jumper.
  • a plurality of conductors are used to signal-link control devices or systems such as a programmable logic controller (PLC) to corresponding field devices, which may include sensors or actuators, to deliver signals to the desired position for driving the corresponding ones Devices and to transport for evaluation.
  • PLC programmable logic controller
  • Routing of signals by means of a wiring of conductors is of great importance. From the prior art is for a signal connection between
  • Control devices and field devices for example, the use of so-called series or terminals common where the signal connection via a
  • Embodiments of series or terminal terminals, in particular an arrangement of combined terminals is also the name Rangierverbinder or Rangierverteiler common.
  • a further possibility known from the prior art for the connection of signals between a control system and a field device consists, for example, of connecting a signal of a control system via a prefabricated system cable to a so-called transfer module.
  • a transfer module On a contact connection of a transfer or interface module is usually a standardized
  • Connector for example of the type FLK or D-SUB, which is connected on the output side via a printed circuit board with a spring connection such as a screw-type tension spring or a so-called push-in terminal.
  • the corresponding field signal is connected to this terminal.
  • An example of a terminal is in 1 and an example of a transition module is described in the document EP 2 1 15 539 B1.
  • a corresponding number of individual wire connections for signaling connection of the relevant systems and devices is a clear signal assignment of the plurality of single-core wires or conductors used and the respective terminals of great importance.
  • the signal assignment of the terminals is usually done by a specific printing of these terminals.
  • efforts are being made, especially in automation technology, to realize a large number of single-wire wirings on as small a space as possible
  • the invention relates to a jumper connector for connecting a number of spring terminals of a connector with the number of
  • Contact terminals of an interface module comprising a printed circuit board with a bottom side and a top side and the number of interconnects, each interconnect being electrically connectable to a contact terminal of the interface module; the number of
  • each metal pin is electrically conductively and materially connected to a conductor track of the printed circuit board, the metal pins extending from the bottom of the
  • a further advantage is that a clear and simple signal separation and signal assignment is made possible by the jumper according to the invention, since a large part of an otherwise common single core wiring for signal routing is unnecessary.
  • Another advantage is also that the shunt according to the invention due to the circuit board and the electrically conductive and cohesive connection of the metal pins to the circuit board is robust and thus highly resistant to external undesirable effects such as shocks or climatic influences.
  • the jumper connector comprises an interface contact, which is arranged on the upper side of the printed circuit board, wherein the printed circuit traces of the printed circuit board with the contact terminals of the interface module electrically, in particular electrically and cohesively, are connected.
  • the conductor tracks run on the upper side of the printed circuit board or on the upper side and in at least one
  • the interface module is an FLK connector or an IDC connector or a D-SUB connector or an ELCO connector.
  • Rangierverbinder and the appropriate interface module for a variety of technical applications can be used.
  • a hole formed in the underside is provided in the circuit board for each metal pin, which extends at least to a conductor track and / or breaks through a conductor track, and wherein each
  • Metal pin is inserted into the corresponding hole. Through the hole of the metal pin also contains a guide, which gives this an additional grip. In addition, the metal pin is easier to insert through the respective hole. In addition, an automated connection of the metal pins to the printed circuit board, for example by a corresponding machine, particularly efficient to carry out.
  • each metal pin has a base portion, which is insertable into a spring terminal, and a
  • the metal pin can be easily inserted into the spring connection.
  • the metal pin undergoes a particularly firm hold and not easy in his Position is displaced.
  • the hole diameter of the individual drill holes on the circuit board can be minimized.
  • the conductor track portion is angled relative to the base portion within an angular range of 10 ° to 20 °, in particular by 15 °.
  • the base portion of a metal pin has a larger diameter than the conductor track portion.
  • the base portions are arranged angled relative to the underside.
  • the metal pins have a round or square cross-section.
  • a quadrangular cross section of the metal pins a larger contact surface is provided for the respective metal pins.
  • the top of the circuit board is covered with a contact protection plate.
  • a contact protection plate is spaced from the top of the circuit board by spacers disposed laterally on top of the circuit board.
  • the connector is a terminal connector. This will be the advantage of a simple and flexible
  • the spring terminals of the connector and the metal pins on the same geometric arrangement, so that the metal pins are inserted simultaneously into the spring terminals.
  • the advantage is achieved that only relatively little effort is required to introduce the metal pins in the spring terminals.
  • the metal pins can be inserted into the spring terminals efficiently and quickly.
  • the invention relates to a plug connector assembly having a connector, in particular a series connector, with a number of
  • the invention relates to a method for producing a jumper connector for connecting a number of spring terminals of a
  • Connector with the number of contact terminals of an interface module with Providing a printed circuit board having a bottom side and an upper side and the number of printed conductors, each printed circuit board being electrically assigned to a contact connection of the interface module; and materially connecting the number of metal pins to the number of conductor tracks in order to connect each metal pin to a conductor track, in particular to exactly one conductor track, the printed circuit board in an electrically conductive and cohesive manner, wherein the metal pins extend from the underside of the circuit board and into the
  • Areas of application of flexibly adaptable patching connectors can be produced in a simple manner.
  • a patching connector with a high packing density can be produced in a particularly efficient and cost-saving manner, in particular in an automated production process.
  • a clear and simple signal assignment or signal routing can be implemented in a particularly efficient manner.
  • the method according to the invention comprises the further steps of forming holes in the printed circuit board, wherein a hole is provided for a metal pin; inserting the metal pins into the holes; and a material connection of the metal pins after the insertion of the metal pins in the holes.
  • Rangierverbinder is connected and is particularly resistant to external shock, for example.
  • Fig. 1 is a schematic illustration of a cut Rangierverbinders in
  • Fig. 2 is a schematic illustration of a metal pin according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 diagram of a method for producing a jumper.
  • Fig. 1 shows a schematic illustration of a cutaway Rangierverbinders 100 in side view and with attached printed circuit board 1 10 and a connector 102 according to an embodiment of the present invention.
  • the jumpering connector 100 comprises a printed circuit board 110 having a
  • each conductor 1 14 is electrically connected to a contact terminal 108 of the interface module 106.
  • the metal pins 1 16 shown in FIG. 1 are each electrically conductively and materially connected to a conductor track 1 14 of the printed circuit board 1 10.
  • the Metal pins 1 16 extend from the bottom 1 1 1 of the circuit board 1 10 and are inserted into the spring terminals 104 of the connector 102.
  • the interface contact 108 is preferably arranged on the upper side 12 of the printed circuit board 110.
  • the printed conductors 1 14 of the printed circuit board 1 10 are connected to the contact terminals 108 of the interface module 106 electrically, in particular electrically and materially connected.
  • the interface module 106 can be designed as an FLK connector or an IDC connector or a D-SU B connector or an ELCO connector.
  • the printed conductors 1 14 extend on the upper side 12 of the printed circuit board 110 or on the upper side and in at least one intermediate layer 120 of the printed circuit board 110.
  • a hole 122 formed in the bottom 1 1 1 is provided in the circuit board 1 10 for the metal pin 1 16, which extends at least to a conductor track 1 14 and breaks through a conductor track 1 14, and wherein the Metal pin 1 16 is inserted into the bore 122.
  • Printed circuit board 1 10 covered with a contact protection plate 128.
  • This is preferably used to protect the circuit board from contamination or damage from external influences such as high or low temperatures, liquids, which could damage a respective cohesive contact connection between the circuit board 1 10 and a metal pin 1 16.
  • the contact protection plate 128 is spaced from the top 1 12 of the circuit board 1 10 by spacers 130. These spacers 130 are preferably arranged laterally on the upper side 12 of the printed circuit board 110. Other positions are possible.
  • the connector 102 according to FIG. 1 may preferably be a terminal connector.
  • the spring terminals 104 of the connector 102 and the metal pins 1 16 may preferably have the same geometric arrangement, so that the metal pins 1 16 at the same time in the spring terminals 104 are inserted.
  • the jumper connector 100 and the connector 102 may be part of a connector assembly not shown in FIGS. 1 to 3.
  • the plug connector 102 can be used, in particular, as a row connector, with a number of numbers of
  • Spring terminals 104 may be formed and the jumper 100 may include metal pins 1 16, wherein the metal pins 1 16 of the jumper 100 are inserted into the spring terminals 104 and held in the spring terminals 104 frictionally.
  • Fig. 2 shows a schematic illustration of a metal pin 1 16 according to a
  • the metal pin 1 16 according to FIG. 2 has a base section 124, which can be inserted into a spring connection 104 indicated in FIG. 1, and a conductor track section 126, which contacts a conductor track 14, the track section 126 facing the base section 124 is angled.
  • the track portion 126 is preferably opposite to
  • Base portion 124 angled within an angular range of 10 ° to 20 °, in particular by 15 °, which is advantageous in order to make smaller and thus space-saving holes can.
  • the base portion 124 of a metal pin 1 16 preferably has a larger diameter than the conductor track portion 126.
  • the base portions 124 may be angled relative to the bottom 1 1 1.
  • the metal pins 1 16 may preferably have a round or a square cross-section. A quadrangular cross-section is advantageous because it provides a larger size
  • Support surface for the respective metal pins 1 16 can be provided. As a result, slipping or shifting of the metal pins 1 16 can be prevented or minimized.
  • FIG. 3 shows a diagram of a method 200 for producing a jumper connector 100 for connecting a number of spring terminals 104 of a connector 102 to the number of contact terminals 108 of an interface module 106.
  • the method 200 comprises a first step of providing 202 a printed circuit board 110 having a bottom side 1 1 1 and a top 1 12 and the number of interconnects 1 14, wherein each conductor 1 14 is associated with a contact terminal 108 of the interface module 106 electrically.
  • the method 200 includes a second step 204 of integrally joining the number of metal pins 1 16 to the number of tracks 1 14 around each metal pin 16 with a conductor track 1 14, in particular with exactly one conductor track 1 14, the circuit board 1 10 to connect electrically conductive and cohesive, wherein the metal pins 16 extend from the bottom 1 1 1 of the circuit board 1 10 and into the spring terminals 104 of
  • the method 200 may include a third step 206 of forming bores 122 in the circuit board 110, wherein a
  • Bore 122 is provided for a metal pin 1 16.
  • the method 200 may include a fourth step 208 of inserting the metal pins into the bores 122.
  • the method 200 may include a fifth step 210 of the material-locking connection of the metal pins 1 16 after the insertion of the metal pins 16 into the bores 122.
  • the jumper connector 100 is configured to be manufactured by the above-mentioned method 200.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein einen Rangierverbinder (100) zum Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen (104) eines Steckverbinders (102) mit der Anzahl von Kontaktanschlüssen (108) eines Schnittstellenmoduls (106), mit einer Leiterplatte (110) mit einer Unterseite (111) und einer Oberseite (112) sowie der Anzahl von Leiterbahnen (114), wobei jede Leiterbahn (114) mit einem Kontaktanschluss (108) des Schnittstellenmoduls (106) elektrisch verbindbar ist; einer Anzahl von Metallstiften (116), wobei jeder Metallstift (116) mit einer Leiterbahn (114) der Leiterplatte (110) elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Metallstifte (116) sich von der Unterseite (111) der Leiterplatte (110) erstrecken und in die Federanschlüsse (104) des Steckverbinders (102) einführbar sind.

Description

TITEL
Rangierverbinder und Verfahren zum Herstellen eines Rangierverbinders
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rangierverbinder zur Signalrangierung und ein Verfahren zur Herstellung eines Rangierverbinders.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In technischen Bereichen wie der Automatisierungstechnik werden zur signaltechnischen Anbindung von Steuerungsgeräten oder -Systemen wie etwa eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) an entsprechende Feldgeräte, die Sensoren oder Aktuatoren umfassen können, eine Vielzahl von Leitern verwendet, um Signale an die gewünschte Position zur Ansteuerung der entsprechenden Geräte und zur Auswertung zu transportieren. Der
Rangierung von Signalen mittels einer Verdrahtung von Leitern kommt dabei eine große Bedeutung zu. Aus dem Stand der Technik ist für eine Signalanbindung zwischen
Steuerungsgeräten und Feldgeräten zum Beispiel die Verwendung von sogenannten Reihen- oder Anschlussklemmen üblich, bei denen die Signalanbindung über eine
Einzeladerrangierung, also einer Verdrahtung von Einzeladern, erfolgt. Für besondere
Ausführungsformen von Reihen- oder Anschlussklemmen, insbesondere einer Anordnung von zusammengefassten Anschlussklemmen ist auch die Bezeichnung Rangierverbinder oder Rangierverteiler üblich.
Eine weitere und aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit zur Anbindung von Signalen zwischen einem Steuerungssystem und einem Feldgerät besteht zum Beispiel darin, ein Signal eines Steuerungssystems über ein vorkonfektioniertes Systemkabel mit einem sogenannten Übergabemodul zu verbinden. Auf einem Kontaktanschluss eines Übergabe- oder Schnittstellenmoduls befindet sich in der Regel ein genormter
Steckverbinder, zum Beispiel vom Typ FLK oder D-SUB, welcher abgangsseitig über eine Leiterplatte mit einem Federanschluss wie zum Beispiel einer Schraub-Zugfeder oder einer sogenannten Push-In-Anschlussklemme verbunden ist. Das entsprechende Feldsignal wird dabei an diese Anschlussklemme angebunden. Ein Beispiel für eine Anschlussklemme ist in der Fig. 1 und ein Beispiel für ein Übergangsmodul ist in der Druckschrift EP 2 1 15 539 B1 beschrieben.
Insbesondere bei einer Vielzahl von Signalen und der Verwendung von einer
entsprechenden Anzahl von Einzeladerverdrahtungen zur signaltechnischen Verbindung der betreffenden Systeme und Geräte ist eine eindeutige Signalzuordnung der Vielzahl der verwendeten Einzeladerverdrahtungen oder Leitern und der jeweiligen Anschlussklemmen von großer Bedeutung. In der Praxis erfolgt die Signalzuordnung der Anschlussklemmen in der Regel durch eine spezifische Bedruckung dieser Anschlussklemmen. Gleichzeitig ist man jedoch insbesondere in der Automatisierungstechnik bestrebt, auf möglichst geringem Bauraum eine große Anzahl von Einzeladerverdrahtungen zu realisieren, die
Packungsdichte bei der Verdrahtung von Einzeladern und Leitern nimmt also stetig zu.
Insbesondere bei der Verwendung von einer großen Anzahl von Einzeladerverdrahtungen ist es bislang eine technische Herausforderung und auch nur mit großem Aufwand möglich, bei einem Wunsch nach einer erhöhten Packungsdichte zugleich eine eindeutige und einfache Signalanbindung bzw. Signalrangierung zwischen einem Steuerungssystem und einem oder einer Vielzahl von Feldgeräten zu realisieren.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Rangierverbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines Rangierverbinders bereitzustellen, um eine einfache, flexible und kostengünstige Möglichkeit einer Signalanbindung bzw. einer Signalrangierung zwischen signaltechnisch miteinander zu verbindenden Geräten zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe besteht außerdem darin, eine hohe Packungsdichte bei der
Signalrangierung bzw. der Verdrahtung von Einzeladern zu erreichen und zugleich eine eindeutige Signaltrennung und Signalzuordnung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Rangierverbinder zum Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen eines Steckverbinders mit der Anzahl von
Kontaktanschlüssen eines Schnittstellenmoduls, mit einer Leiterplatte mit einer Unterseite und einer Oberseite sowie der Anzahl von Leiterbahnen, wobei jede Leiterbahn mit einem Kontaktanschluss des Schnittstellenmoduls elektrisch verbindbar ist; der Anzahl von
Metallstiften, wobei jeder Metallstift mit einer Leiterbahn der Leiterplatte elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Metallstifte sich von der Unterseite der
Leiterplatte erstrecken und in die Federanschlüsse des Steckverbinders einführbar sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Rangierverbinder wird der Vorteil erreicht, dass in Bezug der Signalrangierung eine höhere Flexibilität erzielt wird, da die Anzahl der zusammengefassten Anschluss- oder Reihenklemmen beliebig wähl- oder erweiterbar ist. Es muss dazu nur die Dimension der Leiterplatte für die gewünschte Signalrangierung entsprechend angepasst werden.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Kostenersparnis, da auf eine aufwändige
Einzeladerverdrahtung durch Verwendung der Leiterplatte verzichtet werden kann und der Herstellungsprozess des Rangierverbinders mit der entsprechenden Signalrangierung deutlich vereinfacht und verkürzt wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den erfindungsgemäßen Rangierverbinder eine eindeutige und einfache Signaltrennung und Signalzuordnung ermöglicht wird, da ein großer Teil einer sonst üblichen Einzeladerverdrahtung zur Signalrangierung überflüssig wird.
Ein weiterer Vorteil besteht außerdem darin, dass der erfindungsgemäße Rangierverbinder aufgrund der Leiterplatte und der elektrischen leitfähigen und zugleich stoffschlüssigen Verbindung der Metallstifte mit der Leiterplatte robust und damit sehr widerstandsfähig gegenüber äußeren unerwünschten Einwirkungen wie zum Beispiel bei Stößen oder bei klimatischen Einflüssen ausgebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Rangierverbinder einen Schnittstellenkontakt, welcher auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Leiterbahnen der Leiterplatte mit den Kontaktanschlüssen des Schnittstellenmoduls elektrisch, insbesondere elektrisch und stoffschlüssig, verbunden sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Rangierverbinder robust und widerstandsfähig gegenüber von außen auf den Rangierverbinder einwirkenden Einflüsse wie Stöße oder klimatischen Einflüsse wie Hitze oder Feuchtigkeit ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verlaufen die Leiterbahnen auf der Oberseite der Leiterplatte oder auf der Oberseite und in zumindest einer
Zwischenschicht der Leiterplatte. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Leiterbahnbzw. Signalkreuzung aufgrund einer sogenannten Multilayer-Anordnung möglich ist, ohne dies ein Auftreten von elektrischen Kurzschlüssen verursacht.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Schnittstellenmodul ein FLK-Verbinder oder ein IDC-Verbinder oder ein D-SUB-Verbinder oder ein ELCO-Verbinder. Dadurch wird der Vorteil einer größeren Flexibilität bei der Auswahl und dem Einsatz von verschiedenen Typen von Verbindern möglich, um den erfindungsgemäßen
Rangierverbinder und das passende Schnittstellenmodul für unterschiedlichste technische Anwendungsgebiete einsetzen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Leiterplatte für jeden Metallstift eine in der Unterseite gebildete Bohrung vorgesehen, welche sich zumindest bis zu einer Leiterbahn erstreckt und/oder eine Leiterbahn durchbricht, und wobei jeder
Metallstift in die entsprechende Bohrung eingeführt ist. Durch die Bohrung enthält der Metallstift zugleich eine Führung, was diesem einen zusätzlichen Halt verleiht. Außerdem lässt sich durch die jeweilige Bohrung der Metallstift leichter einführen. Zudem ist ein automatisiertes Verbinden der Metallstifte mit der Leiterplatte, zum Beispiel durch eine entsprechende Maschine, besonders effizient durchführbar.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist jeder Metallstift einen Sockelabschnitt, welcher in einen Federanschluss einführbar ist, sowie einen
Leiterbahnabschnitt, welcher eine Leiterbahn kontaktiert, auf, wobei der Leiterbahnabschnitt gegenüber dem Sockelabschnitt abgewinkelt ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Metallstift leichter in den Federanschluss eingeführt werden kann. Außerdem wird dadurch erreicht, dass der Metallstift einen besonders festen Halt erfährt und nicht einfach in seiner Position verschiebbar ist. Außerdem lässt sich der Bohrlochdurchmesser der einzelnen Bohrlöcher auf der Leiterplatte minimieren.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Leiterbahnabschnitt gegenüber dem Sockelabschnitt um innerhalb eines Winkelbereichs von 10° bis 20°, insbesondere um 15°, abgewinkelt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Durchmesser für die jeweiligen Bohrlöcher auf der Leiterplatte minimiert werden können, was zu einer besonders effizienten Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Leiterplattenfläche führt. Außerdem ermöglicht eine große Anzahl von Bohrlöchern das effiziente Herstellen einer besonders hohen Robustheit und Kompaktheit des Rangierverbinders.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Sockelabschnitt eines Metallstiftes einen größeren Durchmesser als der Leiterbahnabschnitt auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass gleichmäßige Abstände zu dem Rangierverbinder erreicht werden. Außerdem wird dadurch ein effizienter Verbindungsprozess ermöglicht, um die Metallstifte mit der Leiterplatte zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sockelabschnitte gegenüber der Unterseite abgewinkelt angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Sockelabschnitte besonders effizient ausgebildet werden können, um zum Beispiel die entsprechenden Bohrlöcher auf der Leiterplatte minimieren zu können.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Metallstifte einen runden oder einen viereckigen Querschnitt auf. Insbesondere durch einen viereckigen Querschnitt der Metallstifte wird eine größere Auflagefläche für die jeweiligen Metallstifte bereitgestellt. Dadurch kann ein Verrutschen oder Verschieben der Metallstifte verhindert oder zumindest minimiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Oberseite der Leiterplatte mit einer Berührschutzplatte abgedeckt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Verschmutzung oder eine Schädigung der Leiterplatte und Teile der Metallstifte bzw. von Kontaktverbindungen zwischen Leiterplatte und den Metallstiften durch äußere klimatische Einflüsse oder andere einwirkende Stoffe verhindert oder zumindest minimiert wird. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Berührschutzplatte von der Oberseite der Leiterplatte durch Abstandshalter, welche seitlich auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet sind, beabstandet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass mögliche Unregelmäßigkeiten an den Kontaktverbindungen zwischen Leiterplatte und Metallstift, wie sie zum Beispiel durch lokale Erhebungen aufgrund von angehäuftem Lotmaterial auftreten können, bei der Anordnung der Berührschutzplatte keinen Einfluss auf die Anordnung und damit auf den sicheren Halt und die Stoßfestigkeit der Berührschutzplatte haben.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Steckverbinder ein Reihenklemmenverbinder. Dadurch wird der Vorteil einer einfachen und flexiblen
Erweiterung in Bezug auf Leitungs- und Signalverbindungen erreicht, so dass eine flexible Anpassung des Steckverbinders je nach Anwendungsbedarf und Einsatzgebiet ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Federanschlüsse des Steckverbinders sowie die Metallstifte dieselbe geometrische Anordnung auf, sodass die Metallstifte gleichzeitig in die Federanschlüsse einführbar sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein nur verhältnismäßig geringer Kraftaufwand erforderlich ist, die Metallstifte in die Federanschlüsse einzuführen. Dadurch können die Metallstifte in die Federanschlüsse effizient und zeitsparend eingeführt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Steckerverbinderanordnung, mit einem Steckverbinder, insbesondere einem Reihenverbinder, mit einer Anzahl von
Federanschlüssen; und einem Rangierverbinder nach dem ersten Aspekt, wobei die
Metallstifte des Rangierverbinders in die Federanschlüsse eingeführt sind und in den
Federanschlüssen kraftschlüssig gehalten sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine haltbare Verbindung der Metallstifte mit dem Rangierverbinder auf besonders einfache und auch kostengünstige Weise realisiert werden kann, ohne dass zusätzliche Klemmmittel zur Herstellung dieser Verbindung erforderlich sind.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Rangierverbinders zum Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen eines
Steckverbinders mit der Anzahl von Kontaktanschlüssen eines Schnittstellenmoduls, mit Bereitstellen einer Leiterplatte mit einer Unterseite und einer Oberseite sowie der Anzahl von Leiterbahnen, wobei jede Leiterbahn einem Kontaktanschluss des Schnittstellenmoduls elektrisch zugeordnet ist; und stoffschlüssigem Verbinden der Anzahl von Metallstiften mit der Anzahl von Leiterbahnen, um jeden Metallstift mit einer Leiterbahn, insbesondere mit genau einer Leiterbahn, der Leiterplatte elektrisch leitfähig und stoffschlüssig zu verbinden, wobei die Metallstifte sich von der Unterseite der Leiterplatte erstrecken und in die
Federanschlüsse des Steckverbinders einführbar sind. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren wird der Vorteil erreicht, dass ein robuster und auf unterschiedliche
Anwendungsbereiche flexibel anpassbarer Rangierverbinder auf einfache Weise herstellbar ist. Zudem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Rangierverbinder mit einer hohen Packungsdichte auf besonders effiziente und kostensparende Weise, insbesondere bei einem automatisierten Herstellungsprozess, hergestellt werden. Außerdem ist eine eindeutige und einfache Signalzuordnung bzw. Signalrangierung auf besonders effiziente Weise umsetzbar.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die weiteren Schritte des Ausbildens von Bohrungen in der Leiterplatte, wobei eine Bohrung für einen Metallstift vorgesehen ist; dem Einführen der Metallstifte in die Bohrungen; und einem stoffschlüssigen Verbinden der Metallstifte nach dem Einführen der Metallstifte in die Bohrungen. Diese Verfahrensschritte sind insbesondere bei der Verwendung von entsprechenden Automatisierungsmittel effizient durchführbar. Durch das stoffschlüssige Verbinden wird der Vorteil erreicht, dass die Leiterplatte robust und fest mit dem
Rangierverbinder verbunden ist und zum Beispiel gegenüber Stößen von außen besonders widerstandsfähig ist.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Abbildung eines aufgeschnittenen Rangierverbinders in
Seitenansicht mit einer Leiterplatte und einem mit der Leiterplatte verbundenen Metallstift gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Abbildung eines Metallstifts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Rangierverbinders.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Abbildung eines aufgeschnittenen Rangierverbinders 100 in Seitenansicht und mit angebrachter Leiterplatte 1 10 und einem Steckverbinder 102 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Rangierverbinder 100 zum
Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen 104 des Steckverbinders 102 mit der Anzahl von Kontaktanschlüssen 108 eines Schnittstellenmoduls 106. Nachfolgend wird auf den in den Fig. 1 dargestellten Rangierverbinder 100 Bezug genommen.
Gemäß der Fig. 1 umfasst der Rangierverbinder 100 eine Leiterplatte 1 10 mit einer
Unterseite 1 1 1 und einer Oberseite 1 12 sowie einer Anzahl von Leiterbahnen 1 14, wobei jede Leiterbahn 1 14 mit einem Kontaktanschluss 108 des Schnittstellenmoduls 106 elektrisch verbunden ist. Die in der Fig. 1 dargestellten Metallstifte 1 16 sind jeweils mit einer Leiterbahn 1 14 der Leiterplatte 1 10 elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden. Die Metallstifte 1 16 erstrecken sich dabei von der Unterseite 1 1 1 der Leiterplatte 1 10 und sind in die Federanschlüsse 104 des Steckverbinders 102 eingeführt.
Gemäß der Fig. 1 ist der Schnittstellenkontakt 108 vorzugsweise auf der Oberseite 1 12 der Leiterplatte 1 10 angeordnet. Die Leiterbahnen 1 14 der Leiterplatte 1 10 sind dabei mit den Kontaktanschlüssen 108 des Schnittstellenmoduls 106 elektrisch, insbesondere elektrisch und stoffschlüssig, verbunden. Das Schnittstellenmodul 106 kann dabei als ein FLK- Verbinder oder ein IDC-Verbinder oder ein D-SU B-Verbinder oder ein ELCO-Verbinder ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform verlaufen die Leiterbahnen 1 14 auf der Oberseite 1 12 der Leiterplatte 1 10 oder auf der Oberseite und in zumindest einer Zwischenschicht 120 der Leiterplatte 1 10.
Wie gemäß Fig. 1 gezeigt, ist in der Leiterplatte 1 10 für den Metallstift 1 16 eine in der Unterseite 1 1 1 gebildete Bohrung 122 vorgesehen, welche sich zumindest bis zu einer Leiterbahn 1 14 erstreckt und eine Leiterbahn 1 14 durchbricht, und wobei der Metallstift 1 16 in die Bohrung 122 eingeführt ist.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Rangierverbinder 100 ist die Oberseite 1 12 der
Leiterplatte 1 10 mit einer Berührschutzplatte 128 abgedeckt. Diese dient vorzugsweise dem Schutz der Leiterplatte vor Verunreinigungen oder Beschädigungen durch äußere Einflüsse wie hohe oder niedrige Temperaturen, Flüssigkeiten, welche eine jeweilige stoffschlüssige Kontaktverbindung zwischen der Leiterplatte 1 10 und einem Metallstift 1 16 schädigen könnte. Die Berührschutzplatte 128 ist von der Oberseite 1 12 der Leiterplatte 1 10 durch Abstandshalter 130 beabstandet. Diese Abstandshalter 130 sind vorzugsweise seitlich auf der Oberseite 1 12 der Leiterplatte 1 10 angeordnet. Andere Positionen sind jedoch möglich.
Der Steckverbinder 102 gemäß der Fig. 1 kann vorzugsweise ein Reihenklemmenverbinder sein. Die Federanschlüsse 104 des Steckverbinders 102 sowie die Metall stifte 1 16 können vorzugsweise dieselbe geometrische Anordnung aufweisen, sodass die Metallstifte 1 16 gleichzeitig in die Federanschlüsse 104 einführbar sind.
Der Rangierverbinder 100 und der Steckverbinder 102 können Bestandteil einer nicht in den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Steckerverbinderanordnung sein. Der Steckverbinder 102 kann dabei insbesondere als ein Reihenverbinder, mit einer Anzahl von Anzahl von
Federanschlüssen 104 ausgebildet sein und der Rangierverbinder 100 kann Metallstifte 1 16 aufweisen, wobei die Metallstifte 1 16 des Rangierverbinders 100 in die Federanschlüsse 104 eingeführt sind und in den Federanschlüssen 104 kraftschlüssig gehalten sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische Abbildung eines Metallstifts 1 16 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Metallstift 1 16 gemäß Fig. 2 weist einen Sockelabschnitt 124, welcher in einen in der Fig. 1 angedeuteten Federanschluss 104 einführbar ist, sowie einen Leiterbahnabschnitt 126 auf, welcher eine Leiterbahn 1 14 kontaktiert, aufweist, wobei der Leiterbahnabschnitt 126 gegenüber dem Sockelabschnitt 124 abgewinkelt ist. Der Leiterbahnabschnitt 126 ist vorzugsweise gegenüber dem
Sockelabschnitt 124 um innerhalb eines Winkelbereichs von 10° bis 20°, insbesondere um 15° abgewinkelt, was von Vorteil ist, um kleinere und damit platzsparende Bohrlöcher anfertigen zu können. Der Sockelabschnitt 124 eines Metallstiftes 1 16 weist vorzugsweise einen größeren Durchmesser als der Leiterbahnabschnitt 126 auf. Zudem können die Sockelabschnitte 124 gegenüber der Unterseite 1 1 1 abgewinkelt angeordnet sein. Die Metallstifte 1 16 können vorzugsweise einen runden oder einen viereckigen Querschnitt aufweisen. Ein viereckiger Querschnitt ist von Vorteil, weil dadurch eine größere
Auflagefläche für die jeweiligen Metallstifte 1 16 bereitgestellt werden kann. Dadurch kann ein Verrutschen oder ein Verschieben der Metallstifte 1 16 verhindert oder minimiert werden.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen eines Rangierverbinders 100 zum Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen 104 eines Steckverbinders 102 mit der Anzahl von Kontaktanschlüssen108 eines Schnittstellenmoduls 106. Das Verfahren 200 umfasst einen ersten Schritt des Bereitstellens 202 einer Leiterplatte 1 10 mit einer Unterseite 1 1 1 und einer Oberseite 1 12 sowie der Anzahl von Leiterbahnen 1 14, wobei jede Leiterbahn 1 14 einem Kontaktanschluss 108 des Schnittstellenmoduls 106 elektrisch zugeordnet ist. Das Verfahren 200 umfasst einen zweiten Schritt 204 des stoffschlüssigen Verbindens der Anzahl von Metallstiften 1 16 mit der Anzahl von Leiterbahnen 1 14, um jeden Metallstift 1 16 mit einer Leiterbahn 1 14, insbesondere mit genau einer Leiterbahn 1 14, der Leiterplatte 1 10 elektrisch leitfähig und stoffschlüssig zu verbinden, wobei die Metall stifte 1 16 sich von der Unterseite 1 1 1 der Leiterplatte 1 10 erstrecken und in die Federanschlüsse 104 des
Steckverbinders 102 einführbar sind. Zusätzlich kann das Verfahren 200 einen dritten Schritt 206 des Ausbildens von Bohrungen 122 in der Leiterplatte 1 10 umfassen, wobei eine
Bohrung 122 für einen Metallstift 1 16 vorgesehen ist. Das Verfahren 200 kann einen vierten Schritt 208 des Einführens der Metallstifte in die Bohrungen 122 umfassen. Das Verfahren 200 kann einen fünften Schritt 210 des stoffschlüssigen Verbindens der Metallstifte 1 16 nach dem Einführen der Metallstifte 1 16 in die Bohrungen 122 umfassen.
Der Rangierverbinder 100 ist ausgebildet, mit dem oben genannten Verfahren 200 herstellbar zu sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Rangierverbinder
102 Steckverbinder
104 Federanschluss
106 Schnittstellenmodul
108 Kontaktanschluss / Schnittstellenkontakt
1 10 Leiterplatte
1 1 1 Unterseite der Leiterplatte
1 12 Oberseite der Leiterplatte
1 14 Leiterbahn
116 Metallstift
120 Zwischenschicht
122 Bohrung
124 Sockelabschnitt
126 Leiterbahnabschnitt
128 Berührschutzplatte
130 Abstandshalter 200 Verfahren
202 Bereitstellen einer Leiterplatte
204 Stoffschlüssiges Verbinden der Anzahl von Metallstiften
206 Ausbilden von Bohrungen
208 Einführen der Metallstifte
210 Stoffschlüssiges Verbinden der Metallstifte

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Rangierverbinder (100) zum Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen (104) eines Steckverbinders (102) mit der Anzahl von Kontaktanschlüssen (108) eines Schnittstellenmoduls (106), mit: einer Leiterplatte (1 10) mit einer Unterseite (1 1 1 ) und einer Oberseite (1 12) sowie der Anzahl von Leiterbahnen (1 14), wobei jede Leiterbahn (1 14) mit einem
Kontaktanschluss (108) des Schnittstellenmoduls (106) elektrisch verbindbar ist; einer Anzahl von Metallstiften (1 16), wobei jeder Metallstift (1 16) mit einer Leiterbahn (1 14) der Leiterplatte (1 10) elektrisch leitfähig und stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Metallstifte (1 16) sich von der Unterseite (1 1 1 ) der Leiterplatte (1 10) erstrecken und in die Federanschlüsse (104) des Steckverbinders (102) einführbar sind.
2. Rangierverbinder (100) nach Anspruch 1 , mit dem Schnittstellenkontakt (108),
welcher auf der Oberseite (1 12) der Leiterplatte (1 10) angeordnet ist, wobei die Leiterbahnen (1 14) der Leiterplatte (1 10) mit den Kontaktanschlüssen (108) des Schnittstellenmoduls (106) elektrisch, insbesondere elektrisch und stoffschlüssig, verbunden sind.
3. Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Leiterbahnen (1 14) auf der Oberseite (1 12) der Leiterplatte (1 10) oder auf der Oberseite und in zumindest einer Zwischenschicht (120) der Leiterplatte (1 10) verlaufen.
4. Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das
Schnittstellenmodul (106) ein FLK-Verbinder oder ein IDC-Verbinder oder ein D-SUB- Verbinder oder ein ELCO-Verbinder ist.
5. Rangierverbinder(100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in der
Leiterplatte (1 10) für jeden Metallstift (1 16) eine in der Unterseite (1 1 1 ) gebildete Bohrung (122) vorgesehen ist, welche sich zumindest bis zu einer Leiterbahn (1 14) erstreckt und/oder eine Leiterbahn (1 14) durchbricht, und wobei jeder Metallstift (1 16) in die entsprechende Bohrung (122) eingeführt ist.
6. Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Metallstift (1 16) einen Sockelabschnitt (124), welcher in einen Federanschluss (104) einführbar ist, sowie einen Leiterbahnabschnitt (126), welcher eine Leiterbahn (1 14) kontaktiert, aufweist, wobei der Leiterbahnabschnitt (126) gegenüber dem
Sockelabschnitt (124) abgewinkelt ist.
7. Rangierverbinder (100) nach Anspruch 6, wobei der Leiterbahnabschnitt (126)
gegenüber dem Sockelabschnitt (124) um innerhalb eines Winkelbereichs von 10° bis 20°, insbesondere um 15°, abgewinkelt ist.
8. Rangierverbinder (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Sockelabschnitt (124) eines Metallstiftes (1 16) einen größeren Durchmesser als der Leiterbahnabschnitt (126) aufweist.
9. Rangierverbinder (100) nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Sockelabschnitte (124) gegenüber der Unterseite (1 1 1 ) abgewinkelt angeordnet sind.
10. Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Metallstifte (1 16) einen runden oder einen viereckigen Querschnitt aufweisen.
1 1 . Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Oberseite (1 12) der Leiterplatte (1 10) mit einer Berührschutzplatte (128) abgedeckt ist.
12. Rangierverbinder (100) nach Anspruch 1 1 , wobei die Berührschutzplatte (128) von der Oberseite (1 12) der Leiterplatte (1 10) durch Abstandshalter (130), welche seitlich auf der Oberseite (1 12) der Leiterplatte (1 10) angeordnet sind, beabstandet ist.
13. Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der
Steckverbinder (102) ein Reihenklemmenverbinder ist.
14. Rangierverbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Federanschlüsse (104) des Steckverbinders (102) sowie die Metallstifte (1 16) dieselbe geometrische Anordnung aufweisen, sodass die Metallstifte (1 16) gleichzeitig in die Federanschlüsse (104) einführbar sind.
15. Steckerverbinderanordnung, mit: einem Steckverbinder (102), insbesondere einem Reihenverbinder, mit einer Anzahl von Anzahl von Federanschlüssen (104); und dem Rangierverbinder (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die
Metallstifte (1 16) des Rangierverbinders (100) in die Federanschlüsse (104) eingeführt sind und in den Federanschlüssen (104) kraftschlüssig gehalten sind.
16. Verfahren (200) zum Herstellen eines Rangierverbinders (100) zum Verbinden einer Anzahl von Federanschlüssen (104) eines Steckverbinders (102) mit der Anzahl von Kontaktanschlüssen (108) eines Schnittstellenmoduls (106), mit:
Bereitstellen (202) einer Leiterplatte (1 10) mit einer Unterseite (1 1 1 ) und einer Oberseite (1 12) sowie der Anzahl von Leiterbahnen (1 14), wobei jede Leiterbahn (1 14) einem Kontaktanschluss (108) des Schnittstellenmoduls (106) elektrisch zugeordnet ist; und stoffschlüssigem Verbinden (204) der Anzahl von Metallstiften (1 16) mit der Anzahl von Leiterbahnen (1 14), um jeden Metallstift (1 16) mit einer Leiterbahn (1 14), insbesondere mit genau einer Leiterbahn (1 14), der Leiterplatte (1 10) elektrisch leitfähig und stoffschlüssig zu verbinden, wobei die Metallstifte (1 16) sich von der Unterseite (1 1 1 ) der Leiterplatte (1 10) erstrecken und in die Federanschlüsse (104) des Steckverbinders (102) einführbar sind.
17. Verfahren (200) nach Anspruch 16, mit:
Ausbilden (206) von Bohrungen (122) in der Leiterplatte (1 10), wobei eine Bohrung (122) für einen Metallstift (1 16) vorgesehen ist;
Einführen (208) der Metallstifte (1 16) in die Bohrungen (122); und
Stoffschlüssigen Verbinden (210) der Metallstifte (1 16) nach dem Einführen der Metallstifte (1 16) in die Bohrungen (122).
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