DE10249575B3

DE10249575B3 - Elektrische Einrichtung

Info

Publication number: DE10249575B3
Application number: DE2002149575
Authority: DE
Inventors: Holger Lettmann; René Reißmann
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-10-25

Abstract

Es wird eine sich im wesentlichen aus einer einseitig mit SMD-Bauteilen bestückten Leiterplatte und einerseits mit an den SMD-Bauteilen angeschlossenen Leiterbahnen derselben verbundenen sowie andererseits an einer elektrischen Leitung anschließbaren, vorzugsweise in einem Sockelteil gehaltenen Kontaktelementen bestehende elektrische Einrichtung vorgeschlagen, bei der ein flächig ausgebildeter Kontaktbereich eines jeden Kontaktelementes auf der einen Haupt-Oberfläche der Leiterplatte mit einer zugehörigen Leiterbahn stoffschlüssig verbunden ist und bei der ein anderer Kontaktbereich eines jeden Kontaktelementes durch einen in der Leiterplatte vorgesehenen Durchbruch hindurchgeführt ist und bei der die Kontaktelemente an der Leiterplatte fixiert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, die auf einem plattenförmigen Substrat SMD-Bauteile und elektrische Kontaktelemente aufweist.

Eine derartige Einrichtung, wie sie beispielsweise in der DE 198 36 548 A1 beschrieben wird, ist insbesondere dafür vorgesehen, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen z. B. einer auf einem vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildeten Substrat vorhandenen Leiterbahn bzw. einer zugehörigen Schaltungsanordnung und einem daran angeschlossenen bzw. anschließbaren elektrischen Bauteil – wie z. B. einer elektrischen Leitung bzw. einem derselben zugehörigen, zwischengeschalteten Steckverbindungsteil oder einem direkt zugeordneten elektrischen Gerät / Aggregat – zu realisieren.

In diesem Zusammenhang ist es allgemein bekannt, auf einer der beiden Haupt-Oberflächen des Substrates eine Anschlußmöglichkeit zu realisieren, die im wesentlichen aus in einem vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Sockelteil angeordneten Kontaktelementen besteht, wobei die Anzahl der Kontaktelemente von der Anzahl der zu realisierenden elektrischen Verbindungen abhängig ist. Die Anschlußmöglichkeit dient also dabei dazu, elektrische Verbindungen zwischen der anzuschließenden elektrischen Leitung und den auf dem Substrat befindlichen Leiterbahnen zu realisieren. Hierfür sind die Kontaktelemente einerseits mit jeweils einem sich parallel zu den Anschlußstellen (Anschlußpads) der auf der einen der beiden Haupt-Oberflächen des Substrates befindlichen Leiterbahnen erstreckenden Kontaktbereich versehen, wobei die Kontaktbereiche mit den Anschlußpads vorzugsweise durch Lötung stoffschlüssig verbunden werden. Andererseits sind die Kontaktelemente jeweils noch mit einem anderen für eine Steckverbindung zu der anzuschließenden elektrischen Leitung vorgesehenen Kontaktbereich versehen, wobei diese Kontaktbereiche sich vorzugsweise unter einem rechten Winkel zu den Haupt-Oberflächen des Substrates erstrecken. Bei einer solchen Ausführung besteht das Problem, daß die Kontaktelemente so ausgebildet und derart angeordnet sind, daß für die Realisierung der elektrischen Einrichtung ein sogenannter SMD-Prozeß – wenn überhaupt, dann – nur mit einem praktisch nicht zu vertretenden Aufwand zu realisieren ist. Weiterhin ist dabei nachteilig, daß bei dem Steckverbindungsvorgang und zwar beim Stecken und/oder Ziehen der miteinander kooperierenden Steckverbindungs-Bauteile Kräfte über die Kontaktelemente auf die jeweils zwischen dem einen Kontaktbereich und der zugehörigen Anschlußstelle vorhandene stoffschlüssige Verbindung ausgeübt werden, durch die diese Verbindung beeinträchtigt bzw. sogar ganz zerstört werden kann. In diesem Zusammenhang ist es dann üblich, das Sockelteil mit Hilfe von dem Sockelteil zugeordneten Befestigungsmitteln (Schrauben und dgl.) am Substrat zu befestigen. Solche Befestigungsmittel bedingen aber zumindest einen recht beachtlichen, sich auf die Montage der Anschlußvorrichtung beziehenden Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Einrichtung mit auf einem Substrat befindlichen, an Leiterbahnen desselben angeschlossenen SMD-Bauteilen zu schaffen, durch das eine einfache, auch über einen längeren Zeitraum einwandfreie elektrische Verbindung zwischen den auf der einen Seite des Substrates angeordneten Leiterbahnen und zumindest einer auf der anderen Seite desselben vorhandenen elektrischen Leitung ohne einen sich auf die Montage beziehenden Mehraufwand gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhaft bei einem derartigen Aufbau einer elektrischen Einrichtung ist, daß die Festlegung der Kontaktelemente auf dem Substrat gleichzeitig mit der elektrischen Verbindung der übrigen SMD-Bauteile mit den zugehörigen Anschlußstellen der Leiterbahnen ohne Zusatzaufwand erfolgt.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung
2: einen Schnitt durch die Einrichtung gemäß Linie A-A der 1
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die erfindungsgemäße elektrische Einrichtung einerseits aus einem vorzugsweise als einseitig metallkaschierte (kupferkaschierte), d.h. als gedruckte Schaltung ausgeführte Leiterplatte ausgebildeten Substrat 1 und einer darauf angeordneten Anschluß-Baueinheit 3, 4. Dabei sind die auf zumindest einer der beiden Haupt-Oberflächen 1a,1b der nur ausschnittsweise gezeigten Leiterplatte befindlichen Leiterbahnen 2 mit der Einfachheit halber nicht dargestellten, durch einen Bestückungsautomaten der Leiterplatte zuführbaren elektrischen/elektronischen SMD-Bauteilen einer elektrischen Schaltungsanordnung verbunden.
An den Anschlußstellen (Anschlußpads) 2a der Leiterbahnen 2 ist nunmehr zwecks Verbindung derselben mit an ebenfalls der Einfachheit halber nicht gezeigten elektrischen Geräten/Aggregaten vorhandenen elektrischen Leitungen 5 die Anschluß-Baueinheit 3,4 mit jeweils einem ihrer an einem Ende von Kontaktelementen 3 vorhandenen, sich parallel zu den Anschlußstellen 2a erstreckenden Kontaktbereiche 3b stoffschlüssig befestigt. Die Kontaktelemente 3 sind dabei aus Flachleitern durch mehrfache Abwinklung derselben gebildet und weisen an Ihren anderen Enden jeweils noch einen anderen Kontaktbereich 3a auf. Diese sich unter einem Winkel von etwa 90° zu den Haupt-Oberflächen der Leiterplatte erstreckenden Kontaktbereiche 3a sind jeweils für eine Steckverbindung vorgesehen und kooperieren dabei mit an der auf dieser Seite der Leiterplatte 1 befindlichen elektrischen Leitung 5 vorhandenen Gegen-Steckverbindungsteilen 5a.
Natürlich können die Kontaktbereiche 3a sich auch unter einem anderen und zwar vorzugsweise zwischen 45° und 135° liegenden Winkel sich erstrecken.
Um die beim Verbinden bzw. Trennen der Steckverbindung zwangsläufig auftretenden Kräfte beherrschbar zu machen, können die Kontaktelemente 3 jeweils mit einer sogenannten Einpreßzone 3c versehen sein, über die das Kontaktelement 3 in dem in der Leiterplatte 1 vorgesehen Durchbruch 1c kraftschlüssig gehalten wird und zwar dann, wenn der Durchbruch 1c gegenüber der maximalen Ausdehnung des Kontaktelementes 3 in der Einpreßzone 3c untermaßig ausgeführt wird.
Um die der Anschluß-Baueinheit 3,4 zugehörigen Kontaktelemente 3 in definierter Form gemeinsam der elektrischen Einrichtung zuzuführen, sind dieselben in ein als rechtkantiger Block ausgeführtes, insbesondere aus Kunststoff bestehendes Sockelteil 4 eingesetzt. Vorzugsweise umgibt das Sockelteil 4 die Kontaktelemente 3 als spritzgegossenes Bauteil. Dabei ist jedes Kontaktelement 3 so ausgeführt, daß in dem Kunststoff-Block zwei parallel verlaufende Fixierabschnitte 3e,3f vorhanden sind, die durch einen außerhalb des Sockelteiles 4 und zwar oberhalb der Kopfseite desselben sich erstreckenden Verbindungsabschnitt 3d miteinander einstückig verbunden sind. Der eine den Lei terbahnen 2 zugeordnete Kontaktbereich 3b eines jeden Kontaktelementes 3 erstreckt sich wiederum etwa senkrecht zu den Fixierabschnitten 3e,3f.
Zwecks Variation bzw. Vervielfältigung der Anschlußmöglichkeiten kann das eine den einen Kontaktbereich 3b aufweisende Anschlußende eines Kontaktelementes 3 – wie (nur) in 2 der Möglichkeit nach durch gestrichelte Darstellung angedeutet – in zwei Anschlußbereichszweige 3b,3b' aufgeteilt werden, die dann zumindest einer Leiterbahn zugeordnet werden.
Damit läßt sich zugleich auch bessere Kraftübertragung hinsichtlich der auf das Kontaktelement 3 ausgeübten Steckkräfte realisieren.
Um das mit seiner Unterseite 4a auf der Leiterplatte 1 aufstehende Sockelteil 4 und damit die Kontaktelemente 3 sicher mit der Leiterplatte 1 zu verbinden, ist an zwei sich gegenüberliegenden Seitenwänden 4c,4d des Sockelteiles 4 jeweils ein Vorbau 4* einstückig angeformt. An der Unterseite dieser Vorbauten ist dann jeweils eine metallische Schicht 4a* vorhanden, die mit an der Leiterplatte vorgesehenen metallisierten Schichten 2b stoffschlüssig verbindbar sind. Aufgrund dessen werden beim Stecken und/oder Ziehen der an der Leitung 5 befindlichen Gegen-Steckverbindungteile 5a keine Kräfte auf die von der Anschlußstelle 2a und dem Kontaktbereich 3b gebildete Verbindungsstelle übertragen. Die Anzahl dieser die Kräfte auffangenden stoffschlüssigen Verbindungen kann in Abhängigkeit der zur gleichen Zeit zu realisierenden Verbindungen variiert werden.
Weiterhin kann der in der Zeichnung einstückig dargestellte Verbindungsabschnitt 3d bzw. 3d' bei Bedarf unterbrochen und durch ein die beiden Fixierabschnitte 3e,3f bzw. 3e', 3f' verbindendes Sicherungselement ersetzt sein.

Claims

Elektrische Einrichtung mit einem plattenförmigen Substrat (1), das auf einer seiner beiden Haupt-Oberflächen (1a,1b) mit darauf befindlichen SMD-Bauteilen verbundenen elektrischen Leiterbahnen (2) versehen ist, wobei den Leiterbahnen (2) am Substrat (1) angeordnete, jeweils mehrere elektrische Kontaktbereiche (3a, 3b) aufweisende, aus Flachleitern gebildete Kontaktelemente (3) zugeordnet sind, wobei ein endseitiger Kontaktbereich (3b) eines jeden Kontaktelementes (3) sich parallel zu jeweils einer auf der einen der beiden Haupt-Oberflächen (1a,1b) angeordneten Leiterbahn (2) erstreckt und mit derselben stoffschlüssig verbunden ist, wobei ein anderer für eine Steckverbindung vorgesehener Kontaktbereich (3a) eines jeden Kontaktelementes (3) durch einen im Substrat (1) vorhandenen Durchbruch (1c) hindurchgeführt und einem einen komplementären Kontaktbereich (5a) aufweisenden elektrischen Leiter (5) zuordenbar ist, wobei die Kontaktelemente (3) am Substrat (1) fixiert sind und wobei jedes Kontaktelement (3) mit zwei im Sockelteil (4) befindlichen, parallel zueinander verlaufenden Fixierzonen (3e, 3f) versehen ist, die jeweils durch einen parallel zur Kopfseite (4b) des Sockelteiles (4) sich erstreckenden, außerhalb desselben befindlichen Verbindungsbereich (3d) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere für eine Steckverbindung vorgesehene endseitige Kontaktbereich (3a) eines jeden Kontaktelementes (3) sich zumindest annähernd senkrecht zu den Haupt-Oberflächen (1a,1b) des plattenförmigen Substrates (1) auf der Seite des Substrates (1) erstreckt, die von der Seite des Substrates (1) abgewandt ist, auf der die SMD-Bauteile angeordnet sind.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den SMD-Bauteilen und den Kontaktelementen (3) versehene plattenförmige Substrat (1) aus einer metallkaschierten Leiterplatte besteht.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (3) in einem auf der einen der beiden Hauptoberflächen (1a,1b) des plattenförmigen Substrates (1) befestigten Sockelteil (4) gehalten sind.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der einen der beiden Haupt-Oberflächen (1a,1b) des Substrates (1) angeordnete, mit den an den Leiterbahnen (2) angeschlossenen Kontaktelementen (3) versehene Sockelteil (4) aus Isolierstoff hergestellt ist.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der einen der beiden Haupt-Oberflächen (1a,1b) des Substrates (1) angeordnete, mit den an den Leiterbahnen (2) angeschlossenen Kontaktelementen (3) versehene Sockelteil (4) aus Kunststoff besteht.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelteil (4) als rechtkantiger, mit seiner Fußseite (4a) auf dem plattenförmigen Substrat (1) sich abstützender Block ausgebildet ist.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen der beiden Haupt-Oberflächen (1a,1b) des Substrates (1) zumindest ein Bereich der dort vorhandenen Metallkaschierung zur Festlegung des Sockelteiles (4) vorgesehen ist.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als Block ausgebildete Sockelteil (4) im Bereich von zwei voneinander abgewandten Seitenwänden (4c, 4d) mit jeweils einem Vorbau (4*) versehen ist, daß an jedem Vorbau (4*) im Bereich seiner dem plattenförmigen Substrat (1) zugewandten Fußseite (4a*) jeweils eine metallisierte Zone (4') vorhanden ist und daß jeweils eine Zone (4') mit einem der auf dem plattenförmigen Substrat (1) vorhandenen metallischen Bereiche (2b) stoffschlüssig verbunden ist.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kontaktelement (3) jeweils in dem zugehörigen Durchbruch (1c) des Substrates (1) mit jeweils einer sogenannten, am Kontaktelement (3) ausgebildeten Einpreßzone (3c) kraftschlüssig gehalten ist.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßzone (3c) eines jeden Kontaktelementes (3) an einem vor dem anderen für eine Steckverbindung vorgesehenen endseitigen Kontaktbereich (3a) befindlichen, mit dem Verlauf dieses Kontaktbereiches (3a) fluchtenden Abschnitt eines jeden Kontaktelementes (3) vorhanden ist.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fixierzonen (3e, 3f) eines jeden Kontaktelementes (3) über den zugehörigen Verbindungsbereich (3d) einstöckig miteinander gekoppelt sind.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fixierzonen (3e, 3f) von zumindest einem Kontaktelement (3) über den zugehörigen Verbindungsbereich (3d) lösbar miteinander gekoppelt sind.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Verbindungsbereich (3d) als ein auf unzulässig hohen Strom reagierendes Sicherungselement ausgeführt ist.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelteil (4) mit seiner/n) flächig ausgeführten metallisierten Zone(n) (4') zusammen mit den als sogenannte SMD-Bauteile ausgebildeten, ebenfalls jeweils einen flächigen Bereich (3b) aufweisenden Kontaktelementen (3) als kompakte SMD-Baueinheit ausgeführt ist.
Elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das eine den einen Kontaktbereich (3b) aufweisende Anschlußende eines Kontaktelementes (3) in zwei Anschlußbereichszweige (3b, 3b') aufgeteilt ist, die zumindest einer Leiterbahn (2) zugeordnet sind.
Elektrische Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußbereichszweige (3b, 3b') mit zwei Leiterbahnen (2) verbunden sind, die diametral zum Durchbruch auf dem Substrat (1) vorhanden sind.