WO2021105090A1 - Baugruppe mit einem träger, einem smd-bauteil und einem kontaktelement, sowie entsprechendes kontaktelement - Google Patents

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WO2021105090A1
WO2021105090A1 PCT/EP2020/083143 EP2020083143W WO2021105090A1 WO 2021105090 A1 WO2021105090 A1 WO 2021105090A1 EP 2020083143 W EP2020083143 W EP 2020083143W WO 2021105090 A1 WO2021105090 A1 WO 2021105090A1
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smd component
spring
assembly according
contact
cylindrical spring
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PCT/EP2020/083143
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Inventor
Elmar Schaper
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to an assembly, in particular a relay socket or a socket for another electrical / electronic component, with a carrier made of an electrically insulating material, an SMD component that has a lateral contact surface, and a contact element made of a conductive material , which is attached to the carrier for contacting the SMD component.
  • SMD components SMD: Surface Mounted Device
  • circuit boards or other carriers SMD components
  • solderable contact surfaces via which the SMD components are soldered directly to the circuit boards with conductor tracks.
  • an assembly which has a carrier made of an electrically insulating material, an SMD component with lateral contact surfaces and a stamped grid part made of metal.
  • the lead frame part is attached to the carrier and is used to establish an electrical connection between the SMD component and other functional elements of the assembly.
  • the lead frame part here has contact tongues that rest resiliently against the lateral contact surfaces of the SMD component and are connected to the lateral contact surfaces in a materially bonded manner.
  • the carrier contains a recess formed in a top side of the carrier, in which the SMD component is arranged and into which the contact tongues protrude from the top into the recess.
  • a contact element of this type for establishing an electrical connection with an SMD component has the disadvantage that it has to be relatively long and requires a relatively large amount of space. It is an object of the invention to improve an assembly with an SMD component which has a contact element for establishing an electrical connection with the SMD component.
  • the assembly contains a carrier made of an electrically insulating material, an SMD component that has a contact surface, and a contact element made of a conductive material that is attached to the carrier.
  • the contact element has the shape of a cylindrical spring at one end for establishing an electrical connection with the contact surface of the SMD component.
  • the contact element has a spring element with a spring section which has at least one twisted area or partially twisted area. This results in a radial spring effect. The spring effect results from the spiral turn or partial turn and not from the suspension of this spring element.
  • the cylindrical spring is a cylindrical spring, designed as an elastic spring, for producing elastic contact with the SMD component.
  • the spring element is designed as a radially elastic spring element, in particular in the form of a cylindrical or spiral spring.
  • the elasticity of the cylindrical or spiral spring is predetermined, for example, by a defined number of turns.
  • the SMD component is flexibly mounted and clamped between the contact elements.
  • the spring force of the spring is decisive for the clamping effect.
  • the cylindrical spring is formed from a flat, conductive material, the cylindrical spring being wound in such a way that the flat side of the conductive material creates an electrical connection with a lateral contact surface of the SMD component. At its other end, the contact element is electrically connected to the carrier.
  • a section of a lateral surface of the cylindrical spring presses against a lateral contact surface of the SMD component.
  • the SMD component is fed radially to the winding axis of the cylindrical spring.
  • the winding end section can be designed in such a way that it acts like an insertion aid.
  • the contact element is advantageously formed from a stamped grid part.
  • the lead frame part is in particular punched out of a strip material and shaped at one end by bends to form the cylindrical spring.
  • the bends can be made by winding it around a round object, which is then removed.
  • Air-core coils are typically also made in this way.
  • the cylindrical spring is materially connected to the contact surface of the SMD component by a soldering or welding process.
  • the SMD component has two lateral contact surfaces and both contact surfaces are each contacted by a cylindrical spring.
  • the SMD component and the two cylindrical springs are each arranged next to one another in a respective chamber.
  • the chambers for the cylindrical springs are structurally separated from the chamber for the SMD component by protruding shoulders.
  • the chamber for the SMD component is designed in such a way that the SMD component fits positively into the chamber for the SMD component.
  • the shoulders can have a wedge shape on the side facing the chamber of the cylindrical spring. On the side facing the chamber of the SMD component, they are designed at right angles. This makes the chamber for the SMD component flow in a simple manner form-fitting with respect to the SMD component for easy assembly.
  • the cylindrical springs described here can also have a different shape, for example a triangular or polygonal shape.
  • the chamber for the respective cylindrical spring is designed in such a way that the respective spring is supported on a wall of its chamber in an installed state when the SMD component presses against the respective cylindrical spring.
  • a general method for positioning a contact element according to the invention has the following steps:
  • the method has the following steps:
  • the invention further relates to a contact element for use in the assembly according to the invention described above.
  • the contact element consists of a flat conductive material and has the shape of a cylindrical spring at one end. The elasticity can be adjusted by the number of turns of the cylindrical spring. This can also be a partially wound or partially wound spring.
  • the flat side of the conductive material of the cylindrical spring is used to make the electrical connection with a contact surface of the SMD component.
  • a cylindrical spring for establishing an electrical connection with a contact surface of an SMD component has the advantage that a spring action takes place both in the horizontal and in the vertical direction.
  • extreme loads for example due to bends and twists in the lowering position and during operation of the assembly, can be compensated for.
  • the cylindrical spring also compensates for changes in length caused by changes in temperature and loads caused by vibration, shock or impact during operation of the assembly.
  • FIG. 1 shows an SMD component connected to two contact elements which have the shape of a cylindrical spring at one end;
  • FIG. 2 shows an assembly with a carrier and the components of FIG. 1 in a cross section
  • FIG. 3 shows a second assembly with a carrier and components from FIG. 1 in a side view
  • FIG. 4 shows a first method for producing the contact elements described with reference to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 5 shows a second method for producing the contact elements described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 schematically shows an SMD component 30, a first contact element 20, which has the shape of a first cylindrical spring 22 at one end, and a second contact element 24 which also has the shape of a second cylindrical spring 26 at one end.
  • the two cylindrical springs 22, 26 each have a length L1. Both contact elements 20, 24 are made of metal and the cylindrical springs 22, 26 each form an electrical contact with contact surfaces 32, 34 of the SMD component 30.
  • the SMD component 30 has in particular two lateral contact surfaces 32, 34.
  • SMD components are available for various passive and active electrical components. Examples are capacitors, resistors, coils, diodes, transistors. An SMD component can also have an electrical composite of such components.
  • the two contact elements 20, 24 are made from lead frame parts, for example.
  • a leadframe is punched out of a strip-shaped, electrically conductive base material and shaped into the cylindrical spring 22 or 26 at one end by one or more bending processes.
  • the stamped grid part is typically made of metal, since metal is particularly suitable for the stampings, bends and bends and, depending on the alloy, can also be designed to be very electrically conductive.
  • FIG. 2 shows schematically in a cross section an assembly which has a carrier 10 made of an electrically insulating material, as well as the SMD component 30 and the two contact elements 20, 24 with the cylindrical springs 22, 26 of FIG. 1.
  • the SMD component 30 is arranged between the cylindrical springs 22, 26.
  • the carrier 10 is typically a housing, a housing shell or a housing carrier which can contain a printed circuit board with conductor tracks to which the SMD component 30 is connected via the contact elements 20, 24.
  • the housing can be designed in an open form or a closed form.
  • the two cylindrical springs 22, 26 and the SMD component 30 are each arranged in a chamber 12, 14 or 16, with the chamber 6 for the SMD component 30 between the two chambers 12, 14 for the two cylindrical springs 22 , 26 and in particular has a form-fitting size, for a precisely fitting positioning of the SMD component 30.
  • paragraphs 13 and 15 are, for example, triangular, in particular wedge-shaped paragraphs.
  • the two chambers 12 and 14 advantageously have a size such that when the two cylindrical springs 22, 26 and the SMD component 30 are inserted, the cylindrical springs 22, 26 are tensioned and an elastic contact with the SMD component 30 is established as a result. If the SMD component 30 is inserted into the carrier 10 after the two cylindrical springs 22, 26, a certain force must be exerted in order to equip the SMD component 30 against the spring tension of the two cylindrical springs 22, 26.
  • the spring tension can be predetermined, for example, by a defined number of turns of the cylindrical springs 22, 26 or by the material thickness and / or width of the lead frame part. These are different approaches to adjust the spring stiffness of the spring.
  • springs 22, 26 can also be dimensioned such that the springs 22, 26 do not exert any force on the lateral contact surfaces 32, 34 of the SMD component 30, for example by creating a gap between the cylindrical springs 22, 26 and the contact surfaces 32 , 34 of the SMD component 30 consists. In both cases, however, the cylindrical springs 22, 26 are materially connected to the contact surfaces 32, 34 of the SMD component 30, for example by a soldering or welding process.
  • a relay socket 40 is shown schematically in a side view, which corresponds to an assembly with a carrier 10, as described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a plurality of SMD components 30 are fastened in the relay socket 40 and contacted in each case by means of two contact elements 20, 24, as described above. Since the SMD components 30 and the contact elements 20, 24 are arranged in depressions, the relay socket 40 can be manufactured in an extremely narrow design, a few millimeters deep.
  • a network relay 50 is used, which is also only a few millimeters in depth.
  • a method for positioning the contact elements 20, 24 is shown in FIG. 4 and has the following steps: In a first step 110, a blank is punched out of an electrically conductive base material with a defined blank length for a contact element. In a further step 120, one end of the stamped-out blank is brought into the shape of a cylindrical spring using a bending process. The end of the stamped blank can also be formed into the shape of a cylindrical spring using multiple bending operations in succession.
  • the method has the following steps: In a first step 130, a blank is punched out of an electrically conductive base material with a defined blank length for a contact element. In another In step 140, a punched-out end of the blank is pivoted from a first plane into a second plane, the bending process having an angle of 45 °, for example. The punched-out end is then bent into the shape of the cylindrical spring by a turning process, step 150. This step can correspond to a winding process in which the punched-out end is wound around a round body with the desired diameter, which is then removed. In a final step 160, the rolled-up spring is then pivoted back into the first plane.
  • a flat, conductive material is advantageously used for the free position of the contact elements 20, 24.
  • the cylindrical springs 22, 26 thereby have flat electrical contact surfaces and thereby also enable a higher current flow with the contact surfaces 32, 34 of the SMD component 30.
  • the contact elements 20, 24 can in a first step in particular in a simple manner from a stamped grid part with a defined blank length are punched out.
  • Carrier 10 first chamber 12 first shoulder 13 second chamber 14 second shoulder 15 third chamber 16 first contact element 20 first spring 22 second contact element 24 second spring 26

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Baugruppe mit einem Träger (10) aus einem elektrisch isolierenden Material, einem SMD-Bauteil (30), das eine Kontaktfläche (32, 34) aufweist, und ein Kontaktelement (20, 24) aus einem leitfähigen Material, das an dem Träger (10) befestigt ist. Erfindungsgemäß weist das Kontaktelement (20, 24) an einem Ende ein Federelement (22, 26) mit einem Federabschnitt auf, der wenigstens einen gewundenen oder teilgewundenen Federbereich aufweist zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der wenigstens einen Kontaktfläche (32, 34) des SMD-Bauteils (30). Gemäß einer bevorzugten Variante hat das Federelement die Form einer zylindrischen Feder und ist so als elastische Feder ausgebildet zur Herstellung eines elastischen Kontakts mit dem SMD-Bauteil (30). Die Elastizität der zylindrischen Feder (22, 26) ist hierbei beispielsweise durch eine definierte Anzahl an Windungen oder Teilwindungen vorgegeben.

Description

Baugruppe mit einem Träger, einem SMD-Bauteil und einem Kontaktelement, sowie entsprechendes Kontaktelement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe, insbesondere ein Relais- Stecksockel oder ein Sockel für ein anderes elektrisches/elektronisches Bauteil, mit einem Träger aus einem elektrisch isolierenden Material, einem SMD-Bauteil, das eine seitliche Kontaktfläche aufweist, und einem Kontaktelement aus einem leitfähigen Material, das an dem Träger befestigt ist zur Kontaktierung des SMD- Bauteils.
SMD-Bauteile (SMD: Surface Mounted Device) werden üblicherweise auf Leiterplatten oder anderen Trägern angeordnet und weisen lötfähige Kontaktflächen auf, über die die SMD-Bauteile direkt auf den Leiterplatten mit Leiterbahnen verlötet werden. Hierdurch werden sehr dichte Bestückungen möglich und der Platzbedarf für die Bauelemente verringert sich.
Aus der WO 2012/120032 A2 ist eine Baugruppe bekannt, die einen Träger aus einem elektrisch isolierenden Material, ein SMD-Bauteil mit seitlichen Kontaktflächen und ein Stanzgitterteil aus Metall aufweist. Das Stanzgitterteil ist an dem Träger befestigt und dient zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem SMD-Bauteil und weiteren Funktionselementen der Baugruppe. Das Stanzgitterteil weist hierbei Kontaktzungen auf, die federnd an den seitlichen Kontaktflächen des SMD-Bauteils anliegen und stoffschlüssig mit den seitlichen Kontaktflächen verbunden sind. Der Träger enthält eine in einer Oberseite des Trägers ausgebildete Vertiefung, in der das SMD-Bauteil angeordnet ist und in die die Kontaktzungen von der Oberseite aus in die Vertiefung hineinragen.
Ein Kontaktelement dieser Art zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem SMD-Bauteil hat den Nachteil, dass es relativ lang sein muss und relativ viel Platz benötigt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Baugruppe mit einem SMD-Bauteil, die ein Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem SMD- Bauteil aufweist, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe gemäß Anspruch 1 , und ein Kontaktelement zur Verwendung in der Baugruppe gemäß Anspruch 13 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung dieser Maßnahmen.
Die Baugruppe enthält einen Träger aus einem elektrisch isolierenden Material, ein SMD-Bauteil, das eine Kontaktfläche aufweist, und ein Kontaktelement aus einem leitfähigen Material, das an dem Träger befestigt ist. Erfindungsgemäß weist das Kontaktelement an einem Ende die Form einer zylindrischen Feder auf zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Kontaktfläche des SMD- Bauteils. Mit anderen Worten weist das Kontaktelement ein Federelement mit einem Federabschnitt auf, der wenigstens einen gewundenen Bereich oder teilgewundenen Bereich aufweist. Dadurch ergibt sich eine radiale Federwirkung. Die Federwirkung ergibt sich dabei durch die spiralförmige Windung oder Teilwindung und nicht durch die Aufhängung dieses Federelementes.
Gemäß einer bevorzugten Variante handelt es sich um eine zylindrische Feder, als elastische Feder ausgebildet, zur Herstellung eines elastischen Kontakts mit dem SMD-Bauteil. Das Federelement ist als radial elastisches Federelement ausgebildet, insbesondere in Form einer zylindrischen oder spiralförmigen Feder. Die Elastizität der zylindrischen oder spiralförmigen Feder ist hierbei beispielsweise durch eine definierte Anzahl an Windungen vorgegeben. Das SMD-Bauteil ist dabei flexibel gelagert zwischen den Kontaktelementen eingeklemmt. Die Federkraft der Feder ist dabei für die Klemmwirkung entscheidend. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die zylindrische Feder aus einem flächigen, leitfähigen Material ausgebildet, wobei die zylindrische Feder so gewickelt ist, dass die flächige Seite des leitfähigen Materials eine elektrische Verbindung mit einer seitlichen Kontaktfläche des SMD-Bauteils bewirkt. Mit seinem anderen Ende ist das Kontaktelement elektrisch mit dem Träger verbunden. Ein Abschnitt einer Mantelfläche der zylindrischen Feder drückt gegen eine seitliche Kontaktfläche des SMD-Bauteils. Zur Kontaktierung wird das SMD-Bauteil radial zur Wickelachse der zylindrischen Feder zugeführt. Dabei kann der Windungsendabschnitt so gestaltet sein, dass er wie eine Einführhilfe wirkt.
Das Kontaktelement ist vorteilhafterweise aus einem Stanzgitterteil ausgebildet. Das Stanzgitterteil ist insbesondere aus einem Bandmaterial ausgestanzt und an einem Ende durch Biegungen zu der zylindrischen Feder geformt. Die Biegungen können in einer Variante durch Aufwicklung um einen runden Gegenstand erfolgen, der danach entfernt wird. So werden typischerweise auch Luftspulen angefertigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante ist die zylindrische Feder durch ein Löt- oder Schweißverfahren stoffschlüssig mit der Kontaktfläche des SMD- Bauteils verbunden.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das SMD-Bauteil zwei seitliche Kontaktflächen auf und beide Kontaktflächen sind mit jeweils einer zylindrischen Feder kontaktiert. Das SMD-Bauteil und die zwei zylindrischen Federn sind hierbei jeweils nebeneinander in einer jeweiligen Kammer angeordnet. Die Kammern für die zylindrische Federn sind von der Kammer für das SMD-Bauteil durch vorspringende Absätze baulich getrennt. Dabei ist die Kammer für das SMD-Bauteil derart gestaltet ist, dass das SMD-Bauteil formschlüssig in die Kammer für das SMD-Bauteil passt. Die Absätze können eine Keilform an der zur Kammer der zylindrischen Feder liegenden Seite aufweisen. Auf der zur Kammer des SMD-Bauteils liegenden Seite sind sie rechtwinkelig gestaltet. Flierdurch wird die Kammer für das SMD-Bauteil auf einfache Weise formschlüssig in Bezug auf das SMD-Bauteil ausgebildet für eine einfache Montage.
Die hier beschriebenen zylindrischen Federn können auch eine andere Form haben, beispielsweise eine Dreiecks- oder Vielecks-Form.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Kammer für die jeweilige zylindrische Feder so gestaltet ist, dass sich die jeweilige Feder in einem Einbauzustand an einer Wandung seiner Kammer abstützt, wenn das SMD-Bauteil gegen die jeweilige zylindrische Feder drückt.
Ein allgemeines Verfahren zur Fierstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktelements weist folgende Schritte auf:
- Ausstanzen eines Rohlings aus einem elektrisch leitfähigen Basismaterial mit einer definierten Rohlänge für das Kontaktelement, und
- Formen eines Endes des ausgestanzten Rohlings unter Verwendung von einem oder mehreren Biegevorgängen nacheinander in die Form einer zylindrische Feder.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren folgende Schritte auf:
- Ausstanzen eines Rohlings aus einem elektrisch leitfähigen Basismaterial mit einer definierten Rohlänge für das Kontaktelement,
- Biegen eines ausgestanzten Endes des Rohlings aus einer ersten Ebene in eine zweite Ebene, wobei der Biegevorgang beispielsweise einen Winkel von 45° aufweist, und
- Biegen des ausgestanzten Endes durch einen Drehvorgang in die Form der zylindrischen Feder. Dies entspricht dem bereits erwähnten Aufwickelvorgang um einen runden Gegenstand, der anschließend entfernt wird.
In einem letzten Schritt wird die aufgerollte Feder wieder zurück in die erste Ebene geschwenkt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kontaktelement zur Verwendung in der vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Baugruppe. Das Kontaktelement besteht hierbei aus einem flächigen leitfähigen Material und weist an einem Ende die Form einer zylindrischen Feder auf. Durch die Anzahl der Windungen der zylindrischen Feder kann die Elastizität eingestellt werden. Dabei kann es sich auch um eine abschnittsweise gewundene oder teilgewundene Feder handeln. Die flächige Seite des leitfähigen Materials der zylindrischen Feder dient der Fierstellung der elektrischen Verbindung mit einer Kontaktfläche des SMD-Bauteils.
Die Verwendung einer zylindrischen Feder zur Fierstellung einer elektrischen Verbindung mit einer Kontaktfläche eines SMD-Bauteils hat den Vorteil, dass eine Federwirkung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung stattfindet. Flierdurch können auch extreme Belastungen, beispielsweise durch Biegungen und Verwindungen bei der Fierstellung und im Betrieb der Baugruppe, ausgeglichen werden. Insbesondere werden durch die zylindrische Feder auch durch Temperaturänderungen verursachte Längenänderungen sowie Belastungen durch Vibration, Schock oder Stoß im Betrieb der Baugruppe ausgeglichen.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein SMD-Bauteil verbunden mit zwei Kontaktelementen, die an einem Ende die Form einer zylindrischen Feder aufweisen;
Fig. 2 eine Baugruppe mit einem Träger und den Bauelementen der Fig. 1 in einem Querschnitt;
Fig. 3 eine zweite Baugruppe mit einem Träger und Bauelementen der Fig. 1 in einer Seitenansicht; Fig. 4 ein erstes Verfahren zur Herstellung der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Kontaktelemente; und
Fig. 5 ein zweites Verfahren zur Herstellung der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Kontaktelemente.
Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung. Es versteht sich somit, dass Fachleute in der Lage sein werden, verschiedene Ausführungen zu konzipieren, die zwar hier nicht explizit beschrieben werden, die aber Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung verkörpern und in ihrem Umfang ebenfalls geschützt sein sollen.
Fig. 1 zeigt schematisch ein SMD-Bauteil 30, ein erstes Kontaktelement 20, das an einem Ende die Form einer ersten zylindrischen Feder 22 aufweist, sowie ein zweites Kontaktelement 24, das ebenfalls an einem Ende die Form einer zweiten zylindrischen Feder 26 aufweist. Die beiden zylindrischen Federn 22, 26 besitzen jeweils eine Länge L1. Beide Kontaktelemente 20, 24 sind aus Metall und die zylindrischen Federn 22, 26 bilden hierbei jeweils einen elektrischen Kontakt mit Kontaktflächen 32, 34 des SMD-Bauteils 30. Das SMD-Bauteil 30 besitzt insbesondere zwei seitliche Kontaktflächen 32, 34. SMD-Bauteile sind für verschiedene passive und aktive elektrische Bauelemente erhältlich. Beispiele sind Kondensatoren, Widerstände, Spulen, Dioden, Transistoren. Ein SMD- Bauteil kann auch einen elektrischen Verbund solcher Bauelemente aufweisen.
Die zwei Kontaktelemente 20, 24 sind beispielsweise aus Stanzgitterteilen hergestellt. Hierbei wird in einem Verfahren aus einem bandförmigen, elektrisch leitfähigen Basismaterial ein Stanzgitterteil (Leadframe) ausgestanzt und an einem Ende durch einen oder mehrere Biegevorgänge zu der zylindrischen Feder 22 bzw. 26 geformt. Typischerweise besteht das Stanzgitterteil aus Metall da Metall für die Stanzungen, Biegungen und Abwinkelungen besonders geeignet ist und je nach Legierung auch sehr gut elektrisch leitfähig gestaltet werden kann. Fig. 2 zeigt schematisch in einem Querschnitt eine Baugruppe, die einen Träger 10 aus einem elektrisch isolierenden Material, sowie das SMD-Bauteil 30 und die beiden Kontaktelemente 20, 24 mit den zylindrischen Federn 22, 26 der Fig. 1 aufweist. Das SMD-Bauteil 30 ist hierbei zwischen den zylindrischen Federn 22, 26 angeordnet. Der Träger 10 ist typischerweise ein Gehäuse, eine Gehäuseschale oder ein Gehäuseträger, der eine Leiterplatte mit Leiterbahnen enthalten kann, mit denen das SMD-Bauteil 30 über die Kontaktelemente 20, 24 verbunden ist. Das Gehäuse kann dabei in offener Form oder geschlossener Form gestaltet sein.
Die zwei zylindrischen Federn 22, 26 sowie das SMD-Bauteil 30 sind jeweils in einer Kammer 12, 14, bzw. 16 angeordnet, wobei die Kammerl 6 für das SMD- Bauteil 30 zwischen den beiden Kammern 12, 14 für die zwei zylindrischen Federn 22, 26 liegt und insbesondere eine formschlüssige Größe aufweist, für eine passgenaue Positionierung des SMD-Bauteils 30. Die beiden Kammern 12,
14 weisen hierfür jeweils einen Absatz 13 bzw.15 an der zur Kammer 16 des SMD-Bauteils liegenden Seite auf. Die Absätze 13 und 15 sind beispielsweise dreieckförmige, insbesondere keilförmige Absätze.
Die beiden Kammern 12 und 14 besitzen vorteilhafterweise eine Größe derart, dass beim Einsetzen der beiden zylindrischen Federn 22, 26 und des SMD- Bauteils 30 die zylindrischen Federn 22, 26 verspannt werden und hierdurch ein elastischer Kontakt mit dem SMD-Bauteil 30 hergestellt wird. Wird das SMD- Bauteil 30 nach den beiden zylindrischen Federn 22, 26 in den Träger 10 eingesetzt, so muss eine gewisse Kraft ausgeübt werden, um das SMD-Bauteil 30 gegen die Federspannung der zwei zylindrischen Federn 22, 26 zu bestücken.
Die Federspannung kann beispielsweise durch eine definierte Anzahl der Windungen der zylindrischen Federn 22, 26 oder durch die Materialdicke und oder Breite des Stanzgitterteils vorgegeben werden. Dies sind verschiedene Ansätze um die Federsteifigkeit der Feder einzustellen. Die beiden zylindrischen Federn 22, 26 können jedoch auch derart dimensioniert sein, dass die Federn 22, 26 keine Kraft auf die seitlichen Kontaktflächen 32, 34 des SMD-Bauteils 30 ausüben, beispielsweise, indem jeweils ein Spalt zwischen den zylindrischen Federn 22, 26 und den Kontaktflächen 32, 34 des SMD-Bauteils 30 besteht. In beiden Fällen sind jedoch die zylindrischen Federn 22, 26 stoffschlüssig, beispielsweise durch ein Löt- oder Schweißverfahren, mit den Kontaktflächen 32, 34 des SMD-Bauteils 30 verbunden.
In der Fig. 3 ist schematisch ein Relaissockel 40 in einer Seitenansicht dargestellt, der einer Baugruppe mit einem Träger 10, wie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben, entspricht. In dem Relaissockel 40 sind mehrere SMD-Bauteile 30 befestigt und jeweils mittels zweier Kontaktelemente 20, 24, wie vorangehend beschrieben, kontaktiert. Da die SMD-Bauteile 30 und die Kontaktelemente 20, 24 in Vertiefungen angeordnet sind, kann der Relaissockel 40 in einer extrem schmalen Bauweise von wenigen Millimetern Tiefe hergestellt werden. In den Relaissockel 40 wird ein Netz-Relais 50 eingesetzt, das ebenfalls nur wenige Millimeter in der Bautiefe aufweist.
Ein Verfahren zur Fierstellung der Kontaktelemente 20, 24 ist in der Fig. 4 dargestellt und weist folgende Schritte auf: In einem ersten Schritt 110 wird ein Rohling aus einem elektrisch leitfähigen Basismaterial mit einer definierten Rohlänge für ein Kontaktelement ausgestanzt. In einem weiteren Schritt 120 wird ein Ende des ausgestanzten Rohlings unter Verwendung von einem Biegevorgang in die Form einer zylindrischen Feder gebracht. Das Ende des ausgestanzten Rohlings kann auch unter Verwendung von mehreren Biegevorgängen nacheinander in die Form einer zylindrische Feder gebracht werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der Fig. 5 dargestellt, weist das Verfahren folgende Schritte auf: In einem ersten Schritt 130 wird ein Rohling aus einem elektrisch leitfähigen Basismaterial mit einer definierten Rohlänge für ein Kontaktelement ausgestanzt. In einem weiteren Schritt 140 wird ein ausgestanztes Ende des Rohlings aus einer ersten Ebene in eine zweite Ebene geschwenkt, wobei der Biegevorgang beispielsweise einen Winkel von 45° aufweist. Anschließend wird das ausgestanzte Ende durch einen Drehvorgang in die Form der zylindrischen Feder gebogen, Schritt 150. Dieser Schritt kann einem Wickelvorgang entsprechen, bei dem das ausgestanzte Ende um einen runden Körper mit dem gewünschten Durchmesser gewickelt wird, der anschließend entfernt wird. In einem letzten Schritt 160 wird dann die aufgerollte Feder wieder zurück in die erste Ebene geschwenkt.
Für die Fierstellung der Kontaktelemente 20, 24 wird vorteilhafterweise ein flächiges leitfähiges Material verwendet. Die zylindrischen Federn 22, 26 weisen hierdurch flächige elektrische Kontaktflächen auf und ermöglichen hierdurch auch einen höheren Stromfluss mit den Kontaktflächen 32, 34 des SMD-Bauteils 30. Die Kontaktelemente 20, 24 können insbesondere in einem ersten Schritt auf einfache Weise aus einem Stanzgitterteil mit einer definierten Rohlänge ausgestanzt werden.
Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung zugehörend in Betracht ziehen würde.
Bezugszeichenliste
Träger 10 erste Kammer 12 erster Absatz 13 zweite Kammer 14 zweiter Absatz 15 dritte Kammer 16 erstes Kontaktelement 20 erste Feder 22 zweites Kontaktelement 24 zweite Feder 26
SMD-Bauteil 30 erste seitliche Kontaktfläche des SMD-Bauteils 32 zweite seitliche Kontaktfläche des SMD-Bauteils 34 Relaissockel 40
Relais 50 verschiedene Schritte eines ersten Fierstellungsverfahrens 110 - 120 verschiedene Schritte eines zweiten Fierstellungsverfahrens 130 - 160

Claims

(Patent-) Ansprüche
1. Baugruppe mit
• einem Träger (10) aus einem elektrisch isolierenden Material,
• einem SMD-Bauteil (30), das wenigstens eine Kontaktfläche (32, 34) aufweist, und
• einem Kontaktelement (20, 24) aus einem leitfähigen Material, das an dem Träger (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
• dass das Kontaktelement (20, 24) an einem Ende ein Federelement (22, 26) mit einem Federabschnitt aufweist, der wenigstens einen gewundenen oder teilgewundenen Federbereich aufweist zur Fierstellung einer elektrischen Verbindung mit der wenigstens einen Kontaktfläche (32, 34) des SMD-Bauteils (30).
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (22, 26) als radial elastisches Federelement (22, 26) ausgebildet ist, insbesondere in Form einer zylindrischen oder spiralförmigen Feder zur Fierstellung eines elastischen Kontakts mit dem SMD-Bauteil (30).
3. Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität der zylindrischen Feder (22, 26) durch eine definierte Anzahl an Windungen oder Teilwindungen vorgegeben ist.
4. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Feder (22, 26) aus einem flächigen leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die zylindrische Feder (22, 26) so gewickelt ist, dass die Mantelfläche der Feder (22, 26) zur Fierstellung der elektrischen Verbindung mit einer seitlichen Kontaktfläche (32, 34) des SMD- Bauteils (30) gegen die seitliche Kontaktfläche des SMD-Bauteils drückt.
5. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20, 24) mit einem anderen Ende mechanisch an dem Träger (10) fixiert ist.
6. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20, 24) aus einem Stanzgitterteil ausgebildet ist.
7. Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitterteil aus einem Bandmaterial ausgestanzt ist und an einem Ende unter Verwendung von einem oder mehreren Biegevorgängen zu der zylindrischen Feder (22, 26) geformt ist.
8. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Feder (22, 26) durch ein Löt- oder Schweißverfahren stoffschlüssig mit der Kontaktfläche (32, 34) des SMD- Bauteils (30) verbunden ist.
9. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das SMD-Bauteil (30) und die zylindrische Feder (22, 26) in einem Einbauzustand nebeneinander in einer jeweiligen Kammer (12, 14, 16) angeordnet sind.
10. Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (12, 14) für die zylindrische Feder (22, 26) von der Kammer (16) für das SMD-Bauteil (30) durch vorspringende Absätze (13, 15) baulich getrennt sind, und dass die Kammer (16) für das SMD-Bauteil (30) derart gestaltet ist, dass das SMD-Bauteil (30) formschlüssig in die Kammer (16) für das SMD- Bauteil passt.
11. Baugruppe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige zylindrische Feder (22, 26) sich in einem Einbauzustand an einer Wandung seiner Kammer (12, 14) abstützt, wenn das SMD-Bauteil (30) gegen die jeweilige zylindrische Feder (22, 26) drückt.
12. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das SMD-Bauteil (30) wenigstens zwei seitliche
Kontaktflächen (32, 34) aufweist und beide Kontaktflächen mit jeweils einer zylindrischen Feder (22, 26) kontaktiert sind.
13. Kontaktelement (20, 24) zur Verwendung in einer Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das Kontaktelement (20, 24) aus einem flächigen leitfähigen Material besteht und an einem Ende die Form einer zylindrischen Feder (22, 26) aufweist, und wobei die flächige Seite des leitfähigen Materials wenigstens einer Windung oder einer Teilwindung der zylindrischen Feder (22, 26) der Fierstellung der elektrischen Verbindung mit einer Kontaktfläche (32, 34) des SMD-Bauteils (30) dient.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080057600A1 (en) * 2006-09-04 2008-03-06 Alps Electric Co., Ltd. Mounting circuit and method for producing semiconductor-chip-mounting circuit
DE102011013449A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Baugruppe mit einem Träger, einem SMD-Bauteil und einem Stanzgitterteil
CN104577024A (zh) * 2015-01-22 2015-04-29 晏石英 一种在电路板上安装电池的结构
EP3562281A1 (de) * 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Backplane und verfahren zu deren herstellung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2778578B2 (ja) * 1996-04-24 1998-07-23 日本電気株式会社 容量素子取付構造及びそれを用いた電力増幅器のインピーダンス整合回路
DE10220761A1 (de) * 2001-05-23 2002-12-19 Continental Teves Ag & Co Ohg Elektronischer Sensor mit elektronischen Sensorbauelementen und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080057600A1 (en) * 2006-09-04 2008-03-06 Alps Electric Co., Ltd. Mounting circuit and method for producing semiconductor-chip-mounting circuit
DE102011013449A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Baugruppe mit einem Träger, einem SMD-Bauteil und einem Stanzgitterteil
WO2012120032A2 (de) 2011-03-09 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Baugruppe mit einem träger, einem smd-bauteil und einem stanzgitterteil
CN104577024A (zh) * 2015-01-22 2015-04-29 晏石英 一种在电路板上安装电池的结构
EP3562281A1 (de) * 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Backplane und verfahren zu deren herstellung

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