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Title:
ASSEMBLY FOR ESTABLISHING A PLUG-IN CONNECTION BETWEEN AT LEAST ONE ELECTRICAL COMPONENT AND A PRINTED CIRCUIT BOARD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/214141
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an assembly for establishing a plug-in connection between at least one electrical component (2) and a printed circuit board (1), wherein the electrical component (2) has at least two terminal contacts (3) and is connected to a support body (4) and wherein the support body (4) has electrical contact elements for establishing an electrical connection between the terminal contacts (3) and the printed circuit board (1). According to the invention, the printed circuit board (1) is equipped with electrical contact pins (5) for establishing an electrical connection with the terminal contacts (3) and the electrical contact elements are designed as contact plates (6) integrated into the support body (4), wherein each contact plate (6) has at least one spring-loaded contact opening (8) for inserting and electrically contacting a contact pin (5) of the printed circuit board (1) and at least one contact point (7, 7', 7'') for connection to a terminal contact (3) of the component (2).

Inventors:
GEUKING CHRISTIAN (DE)
ROPINSKI PETRA (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/060400
Publication Date:
October 28, 2021
Filing Date:
April 21, 2021
Export Citation:
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Assignee:
PTR HARTMANN GMBH (DE)
International Classes:
H01R12/51; H01F27/26; H01F27/29; H01R4/48; H01R12/52; H01R12/70; H05K3/30; H01R12/71; H01R12/73
Domestic Patent References:
WO2019139343A12019-07-18
Foreign References:
DE202014011393U12020-01-16
DE202004016463U12005-02-10
US20170271795A12017-09-21
DE102014224933A12016-06-09
Attorney, Agent or Firm:
MEINKE, Jochen (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauele mentes (2) mit einer Leiterplatte (1), wobei das elektrische Bauelement (2) we nigstens zwei Anschlusskontakte (3) aufweist und mit einem Tragkörper (4) ver bunden ist, wobei der Tragkörper (4) elektrische Kontaktelemente zur elektri schen Verbindung der Anschlusskontakte (3) mit der Leiterplatte (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) mit elektrischen Kontaktstiften (5) zur elektrischen Ver bindung mit den Anschlusskontakten (3) ausgerüstet ist und dass die elektri schen Kontaktelemente als Kontaktbleche (6) ausgebildet sind, die in den Trag körper (4) integriert sind, wobei jedes Kontaktblech (6) wenigstens eine federbe aufschlagte Kontaktöffnung (8) zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktie rung eines Kontaktstiftes (5) der Leiterplatte (1) und wenigstens eine Kontakt stelle (7, 7', 7") zur Verbindung mit einem Anschlusskontakt (3) des Bauelemen tes (2) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kontaktstelle als federbeaufschlagte Kontaktöffnung (7) zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Anschlusskontaktes (3) des Bauelementes ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federbeaufschlagten Kontaktöffnungen (7,8) jeweils von zwei bereichs weise aus dem Kontaktblech (6) ausgestanzten, stirnseitig im Abstand voneinan der angeordneten Federlaschen (9,10) begrenzt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlaschen (9,10) wenigstens im stirnseitigen freien Endbereich (9a, 10a) in Einsteckrichtung geneigt ausgebildet sind.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (4) Aufnahmeöffnungen (15) zum form- und/oder kraft schlüssigen Einsetzen der Kontaktbleche (6) aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kontaktblech (6) einen ersten rechteckigen Abschnitt (6a) mit zwei an eine Kontaktöffnung (7) angrenzenden ersten Längsstegen (11) und ei nen an den ersten Abschnitt (6a) angrenzenden zweiten rechteckigen Abschnitt (6b) mit zwei an eine Kontaktöffnung (8) angrenzenden zweiten Längsstegen (12) aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des ersten Abschnittes (6a) sich von der Breite des zweiten Ab schnittes (6b) unterscheidet.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kontaktblech (6) an den Rändern jeweils Raststege (13,14) aufweist.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Aufnahmeöffnung (15) in einer mittleren Ebene des plattenför migen Tragkörpers (4) einen an die Kontur des Kontaktbleches (6) angepassten Freiraum (16) zur Aufnahme des zugeordneten Kontaktbleches (6) aufweist, wo bei der Freiraum (16) oberhalb der mittleren Ebene durch zwei an den ersten Längsstegen (11) anliegenden oberen Tragstegen (17) des Tragkörpers (4) und unterhalb der mittleren Ebene durch zwei an den zweiten Längsstegen (12) anlie genden unteren Tragstegen (18) des Tragkörpers (4) begrenzt ist, wobei die freien Enden der oberen und unteren Tragstege (17,18) unter Ausbildung eines Einführschlitzes (19) für das Kontaktblech (6) voneinander beabstandet sind.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (4) unterseitig mechanische Verbindungsmittel (20) zur Ver bindung mit der Leiterplatte (1) aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (20) Rastelemente oder Befestigungsschrauben sind.

Description:
Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte, wobei das elektrische Bauele ment wenigstens zwei Anschlusskontakte aufweist und mit einem Tragkörper ver bunden ist, wobei der Tragkörper elektrische Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung der Anschlusskontakte mit der Leiterplatte aufweist. Das elektrische Bauelement ist z. B. eine Induktivität.

Eine solche Anordnung ist aus DE 10 2014 224 933 Al bekannt. Diese Bauele ment-Steckverbindungsanordnung zum steckbaren Verbinden eines Bauelements mit einer Leiterplatte umfasst ein elektrisches Bauelement, das mindestens zwei Anschlusskontakte aufweist, und einen das Bauelement tragenden Tragkörper, der zum steckbaren Verbinden mit einer Leiterplatte mehrere Steckverbindungs elemente aufweist. Dabei sind mindestens zwei elektrisch leitfähige Steckkontak telemente zum steckbaren Kontaktieren des Bauelements mit der Leiterplatte an dem Tragkörper angeordnet und die mindestens zwei Anschlusskontakte sind elektrisch leitfähig mit den mindestens zwei Steckkontaktelementen vorzugs weise über eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung und/oder eine Klebverbindung verbunden. Eine solche Anordnung soll im Aufbau einfach und zuverlässig und von einer Leiterplatte wieder lösbar sein.

Das Verfahren zur Herstellung und Montage einer solchen Anordnung ist jedoch noch relativ aufwendig. Am meisten verbreitet ist es bisher, nach dem automatisierten Fertigungsprozess der Leiterplatte, elektrische Bauteile, wie Induktivitäten, manuell auf der Leiter platte anzuordnen und anzulöten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Montage von elektrischen Bauteilen auf einer Leiterplatte wesentlich zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs bezeichneten Art erfin dungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leiterplatte mit elektrischen Kontaktstiften zur elektrischen Verbindung mit den Anschlusskontakten ausgerüstet ist und dass die elektrischen Kontaktelemente als Kontaktbleche ausgebildet sind, die in den Tragkörper integriert sind, wobei jedes Kontaktblech wenigstens eine federbeauf schlagte Kontaktöffnung zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung ei nes Kontaktstiftes der Leiterplatte und wenigstens eine Kontaktstelle zur Verbin dung mit einem Anschlusskontakt des Bauelementes aufweist.

Die jeweilige Leiterplatte kann somit mit elektrischen Kontaktstiften im automati sierten Fertigungsprozess der Leiterplatte bestückt werden. Im Tragkörper wer den Kontaktbleche montiert. Das jeweilige Kontaktblech verfügt über wenigstens eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung zur Kontaktierung eines angelöteten Kon taktstiftes auf der Leiterplatte und wenigstens eine Kontaktstelle zur Verbindung mit einem Anschlusskontakt des elektrischen Bauelementes. Bei der Montage des elektrischen Bauelements auf den Tragkörper wird jeweils ein Anschlusskontakt (z.B. abisolierter Draht) des Bauelements mit der Kontaktstelle des Kontaktble ches elektrisch und ggf. mechanisch verbunden. Das Bauelement selbst wird me chanisch an dem Tragkörper befestigt (Kleben, Rasten o.ä.). Zur Montage dieser Baugruppe mit dem Tragkörper an bzw. auf die Leiterplatte wird diese nach allen sonstigen Lötprozessen an der Leiterplatte einfach auf die Kontaktstifte der Lei terplatte (ggf. reversibel) aufgesteckt. Die Herstellung und Montage der Anord nung ist somit sehr einfach. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Kontakt stelle als federbeaufschlagte Kontaktöffnung zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Anschlusskontaktes des Bauelementes ausgebildet ist. Alter nativ ist aber auch ein Anlöten, Ancrimpen, Anquetschen oder dgl. möglich.

In bevorzugter Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, dass die federbeauf schlagten Kontaktöffnungen jeweils von zwei bereichsweise aus dem Kontakt blech ausgestanzten, stirnseitig im Abstand voneinander angeordneten Federla schen begrenzt sind. Das jeweilige Kontaktblech kann dann als Blechstanzteil hergestellt werden.

Dabei sind die Federlaschen wenigstens im stirnseitigen freien Endbereich in Ein steckrichtung bevorzugt geneigt ausgebildet. Die Federlaschen der einen Kon taktöffnung sind dann dementsprechend entgegengesetzt zur anderen Kontakt öffnung ausgerichtet.

Zur Montage und Befestigung der Kontaktbleche ist bevorzugt vorgesehen, dass der Tragkörper Aufnahmeöffnungen zum form- und/oder kraftschlüssigen Einset zen der Kontaktbleche aufweist.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das jeweilige Kontaktblech einen ersten rechtecki gen Abschnitt mit zwei an eine Kontaktöffnung angrenzenden ersten Längsstegen und einen an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten rechteckigen Abschnitt mit zwei an eine Kontaktöffnung angrenzenden zweiten Längsstegen aufweist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Breite des ersten Abschnittes sich von der Breite des zweiten Abschnittes unterscheidet.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass das jeweilige Kontaktblech an den Rän dern jeweils Raststege aufweist.

In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die jeweilige Aufnahmeöffnung in einer mittleren Ebene des plattenförmigen Tragkörpers ei nen an die Kontur des Kontaktbleches angepassten Freiraum zur Aufnahme des zugeordneten Kontaktbleches aufweist, wobei der Freiraum oberhalb der mittle ren Ebene durch zwei an den ersten Längsstegen anliegenden oberen Tragstegen des Tragkörpers und unterhalb der mittleren Ebene durch zwei an den zweiten Längsstegen anliegenden unteren Tragstegen des Tragkörpers begrenzt ist, wo bei die freien Enden der oberen und unteren Tragstege unter Ausbildung eines Einführschlitzes für das Kontaktblech voneinander beabstandet sind. Das Kon taktblech wird dann bei der Montage senkrecht zur Oberfläche des plattenförmi gen Tragkörpers in den Einführschlitz eingeschoben und anschließend um 90° verschwenkt, so dass es form- und/oder kraftschlüssig im Freiraum des Tragkör pers gehalten ist, da es mit seinen Längsstegen an den zugeordneten Tragstegen des Tragkörpers anliegt.

Zur Befestigung an der Leiterplatte ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Tragkör per unterseitig mechanische Verbindungsmittel zur Verbindung mit der Leiter platte aufweist.

Die Verbindungsmittel können bevorzugt Rastelemente oder Befestigungsschrau ben sein, so dass das Bauelement mit dem Tragkörper von der Leiterplatte be schädigungsfrei entfernt werden kann.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt jeweils in vergrößertem Maßstab in

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Anordnung mit einer Leiterplatte und einem elektrischen Bauelement,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 fertig montiert,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Kontaktbleches, Fig. 4 eine Seitenansicht des Kontaktbleches,

Fig. 5a bis 5d jeweils in Draufsicht einen Tragkörper während der Montage des Kontaktbleches,

Fig. 6a bis 6d Schnittdarstellungen durch die Fig. 5a bis 5d entsprechend der in den Fig. 5a bis 5d eingezeichneten Schnittlinien,

Fig. 7a bis 7f eine perspektivische Darstellung der Montageabfolge von oben einschließlich des elektrischen Kontaktierens eines Anschlusskon taktes des elektrischen Bauelementes,

Fig. 8a bis 8f dieselbe Montageabfolge wie in den Fig. 7a bis 7f in perspektivi scher Ansicht von unten,

Fig. 9 ein vergrößertes Detail aus Fig. 7c und

Fig. 10 bis 13 Varianten des Kontaktbleches in perspektivischer Darstellung.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zum steckbaren Verbinden wenigstens eines elektrischen Bauelementes mit einer Leiterplatte ist in den Fig. 1 und 2 nur ver einfacht dargestellt, nämlich mit einer ausschnittweise dargestellten Leiterplatte 1 und einem als Induktivität ausgebildeten elektrischen Bauelement 2. Tatsäch lich ist die Leiterplatte 1 natürlich wesentlich größer und an dieser können eine Mehrzahl solcher Bauelemente 2 oder andere elektrische oder elektronische Ele mente angeordnet werden.

Das elektrische Bauelement 2 weist beim Ausführungsbeispiel vier elektrische An schlusskontakte 3 auf, von denen in den Fig. 1 und 2 nur drei erkennbar sind. Das elektrische Bauelement 2 ist in an sich bekannter Weise mit einem platten förmigen Tragkörper 4 verbunden, z.B. durch Kleben, Rasten o.ä.

Zur elektrischen Verbindung der Anschlusskontakte 3 mit der Leiterplatte 1 weist die Leiterplatte 1 elektrische Kontaktstifte 5 auf, die vorzugsweise automatisiert an die Leiterplatte 1 angelötet sind. Zur elektrischen Kontaktierung dieser elektri schen Kontaktstifte 5 mit den Anschlusskontakten 3 weist der Tragkörper 4 elek trische Kontaktelemente auf, die als Kontaktbleche 6 ausgebildet sind. Diese Kontaktbleche 6 sind in nachfolgend näher beschriebener Weise in den Tragkör per 4 integriert. Dabei weist jedes Kontaktblech 6 wenigstens eine Kontaktstelle 7 und eine federbeaufschlagte Kontaktöffnung 8 auf, wobei bevorzugt auch die Kontaktstelle als federbelastete Kontaktöffnung 7 ausgebildet is und zum Einste cken und zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines Anschlusskontaktes 3 des Bauelementes 2 dient. Die Kontaktöffnung 8 dient zum Einstecken und zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktstiftes 5 der Leiterplatte 1.

Die federbeaufschlagten Kontaktöffnungen 7, 8 sind jeweils von zwei bereichs weise aus den Kontaktblech 6 ausgestanzten, stirnseitig im Abstand voneinander angeordneten Federlaschen 9, 10 begrenzt, wobei die Federlaschen 9, 10 wenigs tens im stirnseitigen freien Endbereich 9a, 10a in Einsteckrichtung E geneigt aus gebildet sind. Beim Einstecken eines Anschlusskontaktes 3 oder eines Kontakt stiftes 5 spreizen sich dementsprechend die Federlaschen 9, 10 und wirken auf grund ihrer Ausrichtung einem ungewollten Herausziehen entgegen.

Das jeweilige Kontaktblech 6 weist einen ersten rechteckigen Abschnitt 6a mit zwei an die Kontaktöffnung 7 angrenzenden ersten Längsstegen 11 und einen an den ersten Abschnitt 6a angrenzenden zweiten rechteckigen Abschnitt 6b mit zwei an die Kontaktöffnungen 8 angrenzenden zweiten Längsstegen 12 auf. Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, ist beim Ausführungsbeispiel die Breite des ers ten Abschnittes 6a größer als die Breite des zweiten Abschnittes 6b. Zur form- und/oder kraftschlüssigen Festlegung des jeweiligen Kontaktbleches 6 im Trag körper 4 weist das jeweilige Kontaktblech 6 an den Rändern jeweils Raststege 13, 14 auf. Der Tragkörper 4 ist mit der Anzahl der aufzunehmenden Kontaktble che 6 entsprechenden Anzahl von Aufnahmeöffnungen 15 zum form- und/oder kraftschlüssigen Einsetzen jeweils eines Kontaktbleches 6 ausgebildet.

Die jeweilige Aufnahmeöffnung 15 weist dabei besonders bevorzugt in einer mittleren Ebene M (Fig. 6d, Fig. 9) einen an die Kontur des Kontaktbleches 6 an gepassten Freiraum 16 zur Aufnahme des zugeordneten Kontaktbleches 6 auf. Dieser Freiraum 16 ist oberhalb der mittleren Ebene M durch zwei in Montage lage an den ersten Längsstegen 11 anliegenden oberen Tragstegen 17 des Trag körpers 4 und unterhalb der mittleren Ebene M durch zwei an den zweiten Längsstegen 12 anliegenden unteren Tragstegen 18 des Tragkörpers 4 begrenzt. Dabei sind die freien Enden der oberen und unteren Tragstege 17, 18 unter Aus bildung eines vertikalen Einführschlitzes 19 für das Kontaktblech 6 voneinander beabstandet.

Die Abfolge der Montage eines Kontaktbleches 6 im Tragkörper 4 ist in den Fig.

5a bis 5d, 6a bis 6d, 7a bis 7d und 8a bis 8d dargestellt. Das Kontaktblech 6 wird zunächst vertikal in den Einführschlitz 19 von unten eingesteckt (Fig. 5a, Fig. 6a, Fig. 7a, Fig. 8a). Die eingesteckte Lage ist in den Fig. 5b, Fig. 6b, Fig. 7b, Fig. 8b) dargestellt. Anschließend wird gemäß Fig. 5c, Fig. 6c, Fig. 7c, Fig. 8c das Kon taktblech 6 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, bis es gemäß Fig. 5d, Fig.

6d, Fig. 7d, Fig. 8d) horizontal im Freiraum 16 angeordnet ist und form- und/oder kraftschlüssig in diesem anliegt, wobei die ersten Längsstege 11 an den oberen Tragstegen 17 und die zweiten Längsstege 12 an den unteren Tragstegen 18 an- liegen.

Dadurch ist das jeweilige Kontaktblech 6 form- und/oder kraftschlüssig in den Tragkörper 4 integriert. Der jeweilige Anschlusskontakt 3 des elektrischen Bau elementes 2 wird einfach von oben in die Kontaktöffnung 7 des Kontaktbleches 6 eingesteckt und dadurch mit dem Kontaktblech 6 mechanisch und elektrisch ver bunden. Die so gebildete Baugruppe aus elektrischem Bauelement 2 und Tragkörper 4 mit Kontaktblechen 6 wird nachfolgend gemäß Fig. 1 an der entsprechenden Stelle oberhalb der elektrischen Kontaktstifte 5 an der Leiterplatte 1 positioniert und auf die Leiterplatte 1 aufgesteckt, wodurch die Kontaktstifte 5 in entsprechender Weise in die Kontaktöffnungen 8 elektrisch und mechanisch kontaktierend ein- greifen.

Auf umgekehrte Weise kann das elektrische Bauelement 2 mit seinem Tragkörper 4 auch wieder von der Leiterplatte 1 entfernt werden.

Der Tragkörper 4 kann zusätzlich unterseitig mechanische Verbindungsmittel zur Verbindung mit der Leiterplatte 1 aufweisen, die beim Ausführungsbeispiel als Rastelemente 20 ausgebildet sind, welche in Öffnungen 21 in der Leiterplatte 1 rastend eingreifen.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele be schränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann das jeweilige Kontaktblech 6 anstelle der Kontaktöffnung 7 auch eine anders gestaltete Kontaktstelle zum Anlöten, Ancrimpen, Anquetschen oder dgl. des jeweiligen Anschlusskontaktes 3 aufweisen.

In den Fig. 10 bis 13 sind entsprechende Varianten des Kontaktbleches 6 darge stellt. Dabei ist bei der Variante nach Fig. 10 die Kontaktstelle als einzelne kelch artige Öffnung (Durchzug) 7' zum Anlöten eines Anschlusskontaktes 3 ausgebil det, bei der Variante nach Fig. 11 sind nebeneinander mehrere kelchartige Öff nungen 7' als Kontaktstellen zum Anlöten mehrerer Anschlusskontakte 3 vorge sehen.

Bei der Variante nach Fig. 12 ist die Kontaktstelle als einzelner geschlitzter Durchzug 7" ausgebildet, bei der Variante nach Fig. 13 sind nebeneinander meh rere geschlitzte Durchzüge 7" als Kontaktstellen vorgesehen. Bezuaszeichenliste:

1 Leiterplatte

2 elektrisches Bauelement

3 Anschlusskontakt

4 Tragkörper

5 elektrischer Kontaktstift

6 Kontaktblech

6a erster Abschnitt

6b zweiter Abschnitt

7 Kontaktstelle

7' Kontaktstelle

7" Kontaktstelle

8 Kontaktöffnung

9 Federlasche

9a Endbereich

10 Federlasche

10a Endbereich

11 erste Längsstege

12 zweite Längsstege

13 Raststeg

14 Raststeg

15 Aufnahmeöffnung

16 Frei raum

17 obere Tragstege

18 untere Tragstege

19 Einführschlitz

20 Rastelemente

21 Öffnungen

E Einsteckrichtung

M mittlere Ebene