Titel

ELEKTRISCHE VERBINDUNGSVORRICHTUNG

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur Verbindung eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelements mit einem Leitersubstrat, und eine Baugruppe umfassend eine derartige Verbindungsvorrichtung.

Elektrische und/oder elektronische Bauteile umfassen oft Leiter, die als Hochfrequenzlitzen ausgebildet sind. Diese als Litzen ausgebildeten Leiter umfassen eine Mehrzahl an isolierten Einzelleitern, die zu einem Bündel zusammengefasst sind. Durch die Hochfrequenzlitzen werden in den Bauteilen Verluste aufgrund von Erhitzung durch Skin- und Proximity-Effekte reduziert. Üblicherweise werden die als Litze ausgebildeten Leiter mit einem THT- oder SMD- Pins elektrisch kontaktiert um das elektrische und/oder elektronische Bauteil an ein Leitersubstrat, beispielsweise eine Leiterplatte, anbinden zu können. Das Anbinden der Litze an den THT- oder SMD- Pin wird schwierig, wenn die Anzahl an Einzelleiter, aus denen sich die Litze zusammensetzt, sehr hoch wird und diese einen geringen Durchmesser aufweisen. Eine hohe Anzahl an Einzelleitern macht die Handhabung und das Aufbringen von Lot auf die Verbindungsstelle bzw. das Durchdringen und Kontaktieren des Litzenbündels mit Lot schwierig. Weiterhin können sich beispielsweise aus Kupfer ausgebildeten Einzelleiter geringen Durchmessers in dem Lot oder im Lot von Lötbädern auflösen, wenn zur gewünschten Kontaktierung lange Lötzeiten erforderlich werden bzw. angestrebt werden müssen.

Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird eine Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur Verbindung eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelements mit einem Leitersubstrat vorgeschlagen. Die Verbindungsvorrichtung umfasst ein elektrisch leitendes Kontaktierungselement und einen elektrischen Leiter, wobei ein Ende des elektrischen Leiters mit dem Kontaktierungselement elektrisch leitend verbunden ist. Erfindungsgemäß ist das Kontaktierungselement gabelförmig mit wenigstens einer ersten Zinke und wenigstens einer zweiten Zinke ausgebildet, wobei die erste Zinke von der zweiten Zinke durch einen Zwischenraum beabstandet ist, wobei das Ende des elektrischen Leiters in dem Zwischenraum zwischen der ersten Zinke und der zweiten Zinke angeordnet ist und mit der ersten Zinke und/oder der zweiten Zinke elektrisch leitend verbunden ist.

Vorteile der Erfindung

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Verbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs den Vorteil auf, dass eine fertigunstechnisch einfach herzustellende und gleichzeitig stabile und gute elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kontaktierungselement realisiert werden kann. So kann ein Leiter eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelements vorteilhaft gut und einfach mit dem Kontaktierungselement kontaktiert werden. Das Kontaktierungselement kann dann, beispielsweise mittels eines an dem Kontaktierungselement ausgebildeten Fußes, an einem Leitersubstrat, beispielsweise an einer Leiterplatte, aufgelötet werden. Der Zwischenraum zwischen den Zinken des gabelförmigen Kontaktierungselements stellt eine vorteilhaft gute Aufnahme für das Ende des Leiters dar, in dem das Ende des Leiters gehalten wird und dann vorteilhaft gut und einfach mit dem Kontaktierungselement verlötet oder verschweißt werden kann. Statt das Ende des Leiters zur Kontaktierung mit dem Kontaktierungselement beispielsweise um das Kontaktierungselement zu wickeln, kann dieser auf einfache Weise in den Zwischenraum zwischen den Zinken des Kontaktierungselements aufgenommen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der elektrische Leiter als Litze ausgebildet ist, die eine Mehrzahl von Einzelleitern, insbesondere Einzeldrähten, umfasst. Ein derart ausgebildeter Leiter ist vorteilhaft flexibel und kann vorteilhaft gut in dem Zwischenraum zwischen den Zinken des gabelförmigen Kontaktierungselements eingepasst werden. Das Ende eines als Litze ausgebildeten Leiters kann vorteilhaft gut verformt, insbesondere flachgedrückt, werden. Es kann vorteilhaft einfach in den beispielsweise länglich ausgebildeten Zwischenraum zwischen den Zinken eingefügt und darin mit dem Kontaktierungselement beispielsweise durch Löten oder Schweißen verbunden werden. Dabei kann das Ende des Leiters zwischen den Zinken des Kontaktierungselements während des Löt- oder Schweißprozesses vorteilhaft gut gehalten werden.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der als Litze ausgebildete elektrische Leiter an dem Ende aufgefächert ist, so dass die Einzelleiter in dem Zwischenraum zwischen den Zinken zumindest teilweise übereinander angeordnet sind. Der elektrische Leiter ist somit an dem Ende flach. Die Einzelleiter sind am Ende des Leiters nicht wie beispielsweise in anderen Bereichen des Leiters als Bündel mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt angeordnet, sondern aufgefächert. Somit sind die Einzelleiter in dem Zwischenraum zumindest teilweise übereinander angeordnet. Der Leiter weist am Ende einen im Vergleich zu dem sonst kreisförmigen Querschnitt einen flachgedrückten Querschnitt auf. Somit können an dem Ende des Leiters eine vorteilhaft große Zahl an Einzelleitern an den Zinken des Kontaktierungselements anliegen und mit diesen elektrisch leitend verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt sein. Die Kontaktfläche zwischen dem Ende des Leiters und dem Kontaktierungselement wird auf diese Weise vorteilhaft vergrößert und somit ein vorteilhaft guter elektrischer Kontakt zwischen dem Leiter und dem Kontaktierungselement hergestellt. Durch das aufgefächerte Ende und den unmittelbar am zu verbindenden Kontaktierungselement gelegenen, offen penetrierbaren Litzenquerschnitt sind die Einzelleiter dem Lot zur Verbindung des Leiters mit dem Kontaktierungselement besser zugänglich und es kann somit eine bessere Anbindung des Leiters an das Kontaktierungselement erreicht werden.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an einer der zweiten Zinke zugewandten Seite der ersten Zinke und/oder an einer der ersten Zinke zugewandten Seite der zweiten Zinke eine Struktur ausgebildet ist. Die Struktur steht mit dem Ende des elektrischen Leiters in elektrischem Kontakt. Durch die Struktur wird der Kontakt zwischen dem Leiter und dem Kontaktierungselement vorteilhaft verbessert. Die Struktur kann das Ende des Leiters vorteilhaft in dem Zwischenraum zwischen den Zinken halten und die Kontaktflächen zwischen dem Ende des Leiters, dem Kontaktierungselement und beispielsweise auch eimem Lot vorteilhaft vergrößern, so dass eine besonders gute und stabile elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kontaktierungselement hergestellt ist.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Struktur widerhakenartig mit Zähnen ausgebildet ist, wobei die Zähne zum Zwischenraum zwischen den Zinken hin von der jeweiligen Zinke abragen und mit dem in dem Zwischenraum angeordneten Ende des Leiters in elektrischem Kontakt stehen. Das Ende des Leiters wird somit von den Zähnen an der ersten Zinke und/oder an der zweiten Zinke des Kontaktierungselements in dem Zwischenraum gehalten. Insbesondere können auch Einzelleiter oder Bündel aus Einzelleitern an dem Ende des Leiters zwischen den Zähnen, insbesondere auch zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen an einer Zinke gehalten werden.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Zinken durch einen Abstand voneinander beabstandet sind, wobei der Abstand geringer ist als ein Durchmesser des elektrischen Leiters in dem Bereich vor dem Ende des elektrischen Leiters. So ist auch das Ende des Leiters flachgedrückt und der Leiter weist am Ende keinen kreisförmigen Querschnitt mehr auf. Das Ende des Leiters ist komplett in dem Zwischenraum zwischen den Zinken des gabelförmigen Kontaktierungselements angeordnet. Beim Einbringen des Leiters in den im Vergleich zum sonst kreisförmigen Querschnitt des Leiters schmalen Zwischenraum zwischen den Zinken kann das Ende des Leiters flachgedrückt werden, so dass sich die Einzelleiter in dem Zwischenraum übereinander anordnen und das Ende des Leiters einen im Vergleich zum übrigen Leiter flachgedrückten Querschnitt annimmt. Somit werden die Einzelleiter über eine größere Fläche beispielsweise dem Lötprozess oder dem Schweißprozess zugänglich gemacht und es kann eine vorteilhaft gute Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und dem Leiter hergestellt werden. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem elektrisch leitenden Kontaktierungselement ein Fuß zur Befestigung des elektrisch leitenden Kontaktierungselements auf dem Leitersubstrat ausgebildet ist. Der Fuß kann beispielsweise auf dem Leitersubstrat aufgelötet werden, beispielsweise in einem SMD-Prozess. Somit kann die Verbindungsvorrichtung genutzt werden um ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil mit einem Leiter, der mit dem Kontaktierungselement verbunden ist, mittels SMD-Prozess mit dem Leitersubstrat zu verbinden. So ist das Kontaktierungselement beispielsweise als SMD-Pin ausgebildet, der an einem Ende des Pins gabelförmig mit den zwei Zinken und an dem anderen Ende den Fuß aufweist.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Ende des elektrischen Leiters mit dem elektrisch leitenden Kontaktierungselement verlötet oder verschweißt ist, insbesondere mit wenigstens einer der Zinken des elektrisch leitenden Verbindungselements verlötet oder verschweißt ist. So wird eine besonders gute und stabile Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kontaktierungselement hergestellt. Zur Verbindung kann beispielsweise Laserschweißen oder Laserlöten verwendet werden. Beim Verlöten oder Verschweißen können druch die Auffächerung der Litze vorteilhaft untertützt auch Isolierungsschichten, beispielsweise aus Lack, um die Einzelleiter herum entfernt werden.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Zinken des elektrisch leitenden Verbindungselements aneinandergedrückt sind, so dass das Ende des elektrischen Leiters zwischen den Zinken eingeklemmt ist. Die Zinken des elektrisch leitenden Verbindungselements werden somit bei der Fertigung der Verbindungsvorrichtug gegeneinander gedrückt, wobei das Ende des Leiters zusätzlich befestigt. Weiterhin kann das Ende des Leiters beim Aneinanderdrücken der Zinken vorteilhaft zusammengedrückt werden, so dass sich die Einzelleiter des Leiters in dem Zwischenraum entlang der Längserstreckung der Zinken weiter auffächern und somit eine vorteilhaft große Kontaktfläche zwischen den Zinken und dem Leiter entsteht und die Lotdurchdringung unterstützt wird.

Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Baugruppe umfassend eine elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Baugruppe weiterhin wenigstens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement und wenigstens ein Leitersubstrat umfasst, wobei der Leiter zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen und/oder elektronischen Bauelements ausgebildet ist und das Kontaktierungselement mit dem Leitersubstrat elektrisch leitend verbunden, insbesondere verlötet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Baugruppe mit einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und einem Leitersubstrat, die mittels einer elektrischen Verbindungsvorrichtung verbunden sind.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist eine Baugruppe 100 dargestellt, die ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement 2 und ein Leitersubstrat 3 umfasst. Das elektrische und/oder elektronische Bauelement 2 ist mittels einer Verbindungsvorrichtung 1 mit dem Leitersubstrat 3 elektrisch leitend verbunden. Das Leitersubstrat 3 kann beispielsweise eine Leiterplatte oder ein Leistungssubstrat, beispielsweise ein DBC- Substrat sein. Das elektrische und/oder elektronische Bauelement 2 kann beispielsweise ein induktives Bauelement beispielsweise eine Drossel oder ein Transformator sein. Das elektrische und/oder elektronische Bauelement 2 kann beispielsweise in einem Gehäuse 30, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet sein.

Zum Anschluss des elektrischen und/oder elektronischen Bauelements 2 ist ein elektrischer Leiter 20 vorgesehen. Über den elektrischen Leiter 20 kann das elektrische und/oder elektronische Bauelement 2 elektrisch kontaktiert werden. So kann das elektrische und/oder elektronische Bauelement 2 mit weiteren Leitern, beispielsweise Leiterbahnen eines Leitersubstrats 3 oder weiteren elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden werden. Ist das elektrische und/oder elektronische Bauelement 2 beispielsweise als induktives Bauelement ausgebildet, so kann der Leiter 20 beispielsweise um einen nicht dargestellten magnetisch wirksamen Kern gewickelt sein und dergestalt beispielsweise eine Drossel oder einen Transformator bilden. Neben dem dargestellten Leiter 20 können auch noch weitere Leiter vorgesehen sein, an denen das elektrische und/oder elektronische Bauteil 2 elektrisch kontaktiert werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Leiter 20 als Litze 22, insbesondere als Hochfrequenzlitze, ausgebildet. Die Litze 22 umfasst eine Mehrzahl von Einzelleitern 23. Die Einzelleiter 23 sind in der Litze 22 als Bündel zusammengefasst. Eine Litze 22 kann beispielsweise mehr als 100 Einzelleiter 23 umfassen. Dabei ist jeder Einzelleiter 23 durch eine Isolationsschicht von den anderen Einzeleitern 23 elektrisch isoliert. Die Einzelleiter 23 können beispielsweise als einzelne Drähte ausgebildet sein. Die Einzelleiter 23 können beispielsweise jeweils einen Durchmesser von weniger als 500 Mikrometer, insbesondere von weniger als 200 Mikrometer, bevorzugt insbesondere von 50 Mikrometer aufweisen. Die Einzelleiter 23 einer Litze 22 sind beispielsweise alle gleich ausgebildet. Die Einzelleiter 23 können jeweils eine Isolierung, beispielsweise aus Lack, aufweisen, die sie elektrisch von den anderen Einzelleitern 23 trennt. Weiterhin kann die Litze

22 einen oder mehrere Außenmäntel umfassen, die das Bündel an Einzelleitern 23 umgibt und zusammenfasst. In dem Bündel an Einzelleitern 23 können die Einzelleiter 23 miteinander verflochten sein.

Wie in der Figur dargestellt besteht der Leiter 20 hautpsächlich aus einem Bereich 24, in dem die Einzelleiter 23 des Leiters 20 gebündelt sind. In diesem Bereich 24 weist der Leiter 20 beispielsweise eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche auf. An den Bereich 24 schließt ein Ende 21 des elektrischen Leiters 20 an. Am Ende 21 des Leiters 20 weist der Leiter 20 keinen kreisförmigen Querschnitt auf, sondern einen im Vergleich zum Bereich 24 mit dem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt einen flachgedrückten Querschnitt. Am Ende 21 des als Litze 22 ausgebildeten Leiters 20 ist das Bündel von Einzelleitern

23 flachgedrückt. Die Einzelleiter 23 sind am Ende 21 des Leiters 20 aufgefächert. Dazu ist am Ende 21 des Leiters 20 der Außenmantel der Litze 22, der einen gemeinsamen Mantel um alle Einzelleiter 23 bildet, entfernt.

Wie in den Figuren dargestellt, umfasst die Verbindungsvorrichtung 1 weiterhin ein Kontaktierungselement 10. Das Kontaktierungselement 10 kann beispielsweise als Pin, beispielsweise als SMD-Pin oder THT-Pin ausgebildet sein und zur Anbindung an einem Leitersubstrat 3, insbesondere einer Leiterplatte, vorgesehen sein. In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktierungselement 10 als SMD-Pin ausgebildet. An dem Kontaktierungselement 10 ist ein Fuß 16 ausgebildet, mit dem das Kontaktierungselement 10 an dem Leitersubstrat 3 angebunden ist.

Wie in der Figur dargestellt, ist das Kontaktierungselement 10 an der von dem Leitersubstrat 3 abgewandten Seite gabelförmig ausgebildet. An dem Kontaktierungselement 10 sind dazu zwei Zinken 11,12, eine erste Zinke 11 und eine zweite Zinke 12 ausgebildet. Die erste Zinke 11 und die zweite Zinke 12 sind parallel oder mit einem leichten Öffnungswinkel (Tichterwirkung beim Einschieben der Litze) zueinander angeordnet. Die erste Zinke 11 und die zweite Zinke 12 weisen die gleiche oder ähnliche Länge auf. Die erste Zinke 11 und die zweite Zinke 12 schließen sich an einen Basisbereich 17 des Kontaktierungselements 10 an. Der Basisbereich 17 des Kontaktierungselements 10 erstreckt sich länglich, beispielsweise in einer Richtung senkrecht zum Leitersubstrat 3 von dem Leitersubstrat 3 weg. An einem dem Leitersubstrat 3 zugewandten Ende des Basisbereichs 17 des Kontaktierungselements 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Fuß 16 des Kontaktierungselements 10 ausgebildet. An einem von dem Leitersubstrat 3 abgewandten Ende des Basisbereichs 17 des Kontaktierungselements 10 sind die Zinken 11,12 des Kontaktierungselements 10 ausgebildet. An den Zinken 11,12 ist jeweils eine Struktur in Form von Zähnen 15 ausgebildet. Dabei stehen die Zähne 15 von einander zugewandten Innenseiten der Zinken 11, 12 ab. Die Zähne 15 dienen der Fixierung des Bündels aus Einzelleitern 23 am Ende 21 des Leiters 20.

Das Kontaktierungselement 10 ist an dem elektrisch und/oder elektronischen Bauelement 2 fixiert. Dazu ist an dem Gehäuse 40 des elektrischen und/oder elektronischen Bauelements 2 ein Halteteil 31 ausgebildet. In dem Halteteil 31 für das Kontaktierungselement 10 kann beispielsweise eine Ausnehmung 32 ausgebildet sein, durch die das Kontaktierungselement 10 hindurchgeführt ist und durch die das Kontaktierungselement 10 an dem Halteteil 31 und somit an dem Gehäuse 30 des elektrischen und/oder elektronischen Bauteils 2 gehalten wird.

Das Ende 21 des Leiters 20 ist in dem Zwischenraum 13 zwischen der ersten Zinke 11 und der zweiten Zinke 12 angeordnet. Der Zwischenraum 13 ist schmal ausgebildet, so dass das Ende 21 des Leiters 20 zusammengedrückt und somit abgeflacht ist. Die erste Zinke 11 ist von der zweiten Zinke 12 durch einen Abstand a beabstandet. Der Abstand a wird senkrecht zu den Zinken 11,12 gemessen. Der Abstand a ist geringer als ein Druchmesser d des Leiters 20 im Bereich 24 des Leiters 20, in dem die Einzelleiter 23 des Leiters 20 ein Bündel mit im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt bilden. Das Ende 21 des Leiters 20 ist mit der ersten

Zinke 11 und oder der zweiten Zinke 12 des Kontaktierungselements 10 elektrisch leitend und mechanisch verbunden. Dazu sind in diesem Ausführungsbeispiel die Einzelleiter 23 mit der ersten Zinke 11 und/oder der zweiten Zinke 12, beispielsweise mittels eines Lasers, verlötet oder verschweißt. Wird das Ende 21 des Leiters 20 mit dem Kontaktierungselement 10 verschweißt, kann im Halteteil zusätzlich mindestens ein Element zum Festhalten des Endes 21 des Leiters 20 vorgesehen sein.

Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.