DE10021635A1 - Connection arrangement and method for the production thereof - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung mit einer über eine Sickenverbindung innenseitig mit einem Anschlußdraht eines Bauelements verbundenen und an ei ner Lötstelle mantelseitig mit einer Leiterfläche einer Leiterplatte verlöteten Endhülse. Die Erfindung be trifft weiter ein Verfahren zur Herstellung einer elek trischen Verbindung zwischen einem Anschlußdraht eines Bauelements und einer an einem Gehäuseteil gelagerten Leiterplatte, bei welchem eine Endhülse durch eine Sic kenverbindung mit dem Anschlußdraht verbunden und an einer Lötstelle mit einer Leiterfläche der Leiterplatte verlötet wird.The invention relates to a connection arrangement with one with a bead connection on the inside Connection wire of a component connected and to egg ner solder joint on the jacket side with a conductor surface PCB soldered end sleeve. The invention be further meets a process for producing an elec trical connection between a lead wire Component and one mounted on a housing part Printed circuit board, in which an end sleeve by a Sic kenverbindung connected to the connecting wire and on a solder joint with a printed circuit board surface is soldered.
Bei elektrischen Baueinheiten für Automobile sind An ordnungen dieser Art beispielsweise zur Verbindung ei ner Drosselspule als Bauelement eines Bürstensystems mit einer Motoransteuerung bekannt. Dabei wird die End hülse in einem Krimpwerkzeug mit U-förmiger Prägekontur mit dem Anschlußdraht verbunden, wobei durch die Ver formung zugleich eine formschlüssige Abstützung der Endhülse auf einem die Leiterplatte tragenden und mit einem Durchbruch für den Anschlußdraht versehenen Ge häuseteil erreicht werden soll. Neben dem nicht prozeß sicher herstellbaren Rückhaltewiderstand dieser mecha nischen Verbindung treten beim Herstellen der Lötver bindung mit der Leiterfläche Probleme aufgrund der re lativ großen Freiflächen bzw. Lötfugen gegenüber der Prägekontur auf, was eine aufwendige Sichtkontrolle und gegebenenfalls ein manuelles Nachlöten erforderlich macht.For electrical components for automobiles are on orders of this type, for example, for connecting egg ner choke coil as a component of a brush system known with a motor control. The end sleeve in a crimping tool with a U-shaped embossed contour connected to the connecting wire, the Ver Forming also a positive support of the End sleeve on a with and carrying the circuit board a breakthrough for the connecting wire provided Ge part of the house should be reached. Besides the not process retention resistance of this mecha that can be safely manufactured African connection occur when making the solder joints bond with the conductor surface problems due to re relatively large open areas or solder joints compared to the Embossing contour on what an elaborate visual inspection and manual re-soldering may be required makes.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Verbindungsanordnung der eingangs angege benen Art sowie ein Verfahren zu deren Herstellung an zugeben, womit die zuvor erwähnten Probleme vermieden werden und auch bei automatisiertem Verfahrensablauf eine prozeßsichere Fertigung gewährleistet ist.Based on this, the object of the invention reasons, a connection arrangement of the beginning type and a process for their production admit, avoiding the aforementioned problems and even with an automated process reliable production is guaranteed.
Zur Lösung dieser. Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 bzw. 12 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this. The task is that in claim 1 or 12 specified combination of features proposed. Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird vorgeschlagen, daß die Lötstelle in einem Hülsenabschnitt außerhalb des Bereichs der Sickenverbindung angeordnet ist. Damit kann eine sichere Verbindung des Anschlußdrahts und zu gleich ein gleichmäßiger Lötspalt sichergestellt wer den. Zur Halterung eines Bauteils ist es weiter von Vorteil, wenn die Endhülse eine Bohrung einer Leiter platte durchgreift, und wenn die Lötstelle in einem über den Rand der Bohrung überstehenden, im wesentli chen unverformten freien Endabschnitt der Endhülse an geordnet ist. Dabei ist es günstig, wenn die Sickenver bindung im Bereich der Bohrung der Leiterplatte im Ab stand von der Leiterfläche, vorteilhafterweise im Be reich eines Mittelabschnitts der Endhülse angeordnet ist.In the arrangement according to the invention, it is proposed that that the solder joint in a sleeve section outside the area of the bead connection is arranged. In order to can secure connection of the lead wire and to an even soldering gap is ensured immediately the. To hold a component, it is further from Advantage if the end sleeve is a hole in a ladder reaches through, and if the solder joint in one protruding beyond the edge of the bore, essentially Chen deformed free end portion of the ferrule is ordered. It is beneficial if the beading ver binding in the area of the hole in the PCB in the Ab stood from the conductor surface, advantageously in the loading richly arranged a central portion of the end sleeve is.
Um den Verformungsbereich axial zu begrenzen, ist es vorteilhaft, wenn die Sickenverbindung symmetrisch durch mehrere, vorzugsweise vier sternförmig über den Umfang der Endhülse verteilte Sicken gebildet ist.To axially limit the range of deformation, it is advantageous if the bead connection is symmetrical by several, preferably four in a star shape over the Circumference of the end sleeve distributed beads is formed.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Bauelement und gegebenenfalls die Leiterplatte über die Endhülse als mechanisches Verbin dungsmittel an einem Gehäuseteil verankert sind.Another advantageous embodiment of the invention provides that the component and possibly the PCB over the end sleeve as a mechanical connector are anchored to a housing part.
In besonders bevorzugter Ausführung ist es vorgesehen, daß die Endhülse an ihrem auf den Anschlußdraht aufge steckten Anschlußende über eine Schnappverbindung in einem Wanddurchbruch eines die Leiterplatte tragenden Gehäuseteils axial verschiebefest gelagert ist. Damit kann unabhängig von der Sickenverbindung eine Vormonta ge der Endhülse erfolgen, bei der ein definierter Rück haltewiderstand gegen rückseitiges Ausdrücken sicherge stellt ist.In a particularly preferred embodiment, it is provided that that the end sleeve on her up on the connecting wire plugged the connector end into a snap connection a wall breakthrough of one carrying the circuit board Housing part is axially fixed. In order to can be a pre-month regardless of the bead connection ge of the end sleeve at which a defined back holding resistance against rear expressions represents is.
Vorteilhafterweise weist der Wanddurchbruch eine Hin terschneidung auf, in welche die Endhülse mit einem als Stirnbund konisch aufgeweiteten Anschlußende auch bei Durchmessertoleranzen definiert einrastbar ist.The wall opening advantageously has a hint cut into which the end sleeve with an as Forehead collar flared connection end also at Diameter tolerances can be locked into place.
Um ein klemmfreies Einsetzen mittels eines Hilfswerk zeugs zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn der an die Hinterschneidung in Einsteckrichtung der Endhülse anschließende Bereich des Wanddurchbruchs durch eine Stufenbohrung gebildet ist, wobei der kleine Bohrungs durchmesser gegebenenfalls mit Toleranzspiel an den Durchmesser der Endhülse angepaßt ist.A jam-free insertion by an aid agency To lighten things, it is advantageous if the the undercut in the direction of insertion of the end sleeve subsequent area of the wall opening through a Step hole is formed, the small hole diameter with tolerance clearance to the Diameter of the end sleeve is adjusted.
Eine prozeßsichere Lötverbindung wird vorteilhafterwei se dadurch gewährleistet, daß die Endhülse gegenüber der Bohrung der Leiterplatte unter Begrenzung eines en gen ringförmigen Lötspalts ein Untermaß aufweist.A reliable solder joint is advantageously se ensures that the end sleeve opposite the hole in the circuit board under the limitation of an en has an undersize in relation to the annular solder gap.
Zur weiteren Verbesserung auch der unter plastischer Verformung hergestellten Verbindung wird vorgeschlagen, daß der Anschlußdraht aus Kupfer und die Endhülse aus verzinntem Messing besteht.To further improve the under plastic Deformation produced connection is proposed that the copper lead wire and the ferrule tinned brass.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die eingangs angege bene Aufgabe dadurch gelöst, daß die Endhülse über eine Schnappverbindung in einem Durchbruch des Gehäuseteils verankert wird, und daß der über das Gehäuseteil über stehende freie Endabschnitt der Endhülse durch eine Bohrung der Leiterplatte hindurchgeführt und die Löt verbindung an der außerhalb des Bereichs der Sickenver bindung liegenden Lötstelle hergestellt wird. Eine wei tere Verbesserung des Fertigungsablaufs ergibt sich da durch, daß die Sickenverbindung nach dem Verankern der Endhülse im Bereich eines über den Durchbruch des Ge häuseteils überstehenden Mittelabschnitts der Endhülse hergestellt wird.From a procedural point of view, this is stated at the beginning bene task solved in that the end sleeve over a Snap connection in an opening in the housing part is anchored, and that over the housing part over standing free end section of the end sleeve by a Drilled hole in the circuit board and the solder connection to the outside of the area of Sickenver bonded solder joint is produced. A white There is a further improvement in the production process through that the bead connection after anchoring the End sleeve in the area of a breakthrough of the Ge projecting part of the middle section of the end sleeve will be produced.
Um eine durchgängige galvanische Lötverbindung zwischen der Leiterfläche und dem Anschlußdraht zu schaffen, ist es vorteilhaft, wenn die Endhülse über eine Stirnöff nung ihres freien Endabschnitts innenseitig mit dem An schlußdraht verlötet wird. Hierbei ist es günstig, wenn die Lötstelle durch Tauchlöten oder Löten mittels Löt welle unter Kapillarwirkung eines engen ringförmigen Lötspalts zwischen der Endhülse und der Leiterfläche hergestellt wird. To ensure a continuous galvanic solder connection between to create the conductor surface and the connecting wire it is advantageous if the end sleeve has a front opening of their free end section on the inside with the An end wire is soldered. Here it is favorable if the solder joint by dip soldering or soldering using solder wave under capillary action of a narrow annular Soldering gap between the end sleeve and the conductor surface will be produced.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is based on one in the Drawing shown in a schematic manner example explained in more detail. Show it
Fig. 1 eine elektrische Verbindungsanordnung mit einer Endhülse zur Verbindung eines Anschlußdrahts ei nes Bauelements mit einer an einem Gehäuseteil gelagerten Leiterplatte in geschnittener Dar stellung; Figure 1 shows an electrical connection arrangement with an end sleeve for connecting a connecting wire egg NES component with a mounted on a housing part circuit board in a cut Dar position.
Fig. 2 den Verbindungsbereich nach Fig. 1 ausschnitts weise vergrößert; FIG. 2 shows an enlarged detail of the connection area according to FIG. 1;
Fig. 3 und 4 die mit Sicken bzw. Einprägungen verse hene Endhülse im Axialschnitt und in einer ent sprechenden Seitenansicht; und Figures 3 and 4, the verse with beads or impressions hene end sleeve in axial section and in a corresponding side view. and
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 2. Fig. 5 is a section along the line 5-5 of FIG. 2.
Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung dient zur mechanischen und elektrischen Verbindung eines nicht gezeigten elektronischen Bauelements mit einem Gehäuse teil 10 und einer breitseitig daran gelagerten Leiter platte 12. Der bevorzugte Einsatzbereich liegt im Be reich der Automobiltechnik, insbesondere zur Verbindung der Entstördrosseln von Bürstenmotoren mit einer An steuerelektronik.The arrangement shown in the drawing serves for the mechanical and electrical connection of an electronic component, not shown, with a housing part 10 and a broadly mounted circuit board 12th The preferred area of application is in the field of automotive engineering, in particular for connecting the suppressor chokes of brush motors to an electronic control system.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist ein Anschlußdraht 14 des Bauelements in eine hohlzylindrische Endhülse 16 eingeführt und darin über eine Krimp- bzw. Sickenver bindung 18 in elektrisch leitender Verbindung festge legt. Die Endhülse 16 durchgreift einen Wanddurchbruch 20 des Gehäuseteils 10 und eine damit fluchtende Boh rung 22 der Leiterplatte 12 und ist mit ihrem über den Rand der Bohrung 22 überstehenden freien Ende 24 auf der Lötseite 26 der Leiterplatte 10 an einer Lötstelle 28 mit einer Leiterfläche 30 verbunden.As shown in FIGS. 1 and 2, a connecting wire 14 of the component is inserted into a hollow cylindrical end sleeve 16 and is fixed in it via a crimp or beading connection 18 in an electrically conductive connection. The end sleeve 16 passes through a wall opening 20 of the housing part 10 and a flush alignment 22 tion of the circuit board 12 and is connected with its over the edge of the bore 22 projecting free end 24 on the solder side 26 of the circuit board 10 at a solder joint 28 with a conductor surface 30 .
Wie am besten aus Fig. 3 bis 5 ersichtlich, ist die Sickenverbindung 18 durch vier sternförmig über den Um fang eines Mittelabschnitts 32 der Endhülse 16 verteil te länglich-muldenförmige Einprägungen bzw. Sicken 34 gebildet, die in Umfangsrichtung durch verbleibende Stegbereiche 36 voneinander getrennt sind. Unter pla stischer Verformung auch des Anschlußdrahts im Bereich des Sickengrunds (der Einfachkeit halber nicht gezeigt) ergibt sich somit eine unlösbare, starre Verbindung der Verbindungspartner 14, 16. Im Montagezustand liegt der verformte Verbindungsbereich innerhalb der Bohrung 22 der Leiterplatte 12, während die Lötstelle 28 außerhalb davon in dem im wesentlichen unverformten Endabschnitt 24 der Endhülse 16 angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, zwischen der Endhülse 16 und der Lei terfläche 30 einen definierten engen Lötspalt 38 frei zuhalten, in welchen das Lot aufgrund der kapillaren Fülldrucks als ringförmige Löttraube hineingezogen wird.As best seen in FIGS . 3 to 5, the bead connection 18 is formed by four star-shaped recesses or beads 34 distributed over the circumference of a central portion 32 of the end sleeve 16 , which are separated from one another in the circumferential direction by remaining web areas 36 . With plastic deformation of the connecting wire in the area of the base of the beads (not shown for the sake of simplicity), this results in an inseparable, rigid connection of the connection partners 14 , 16 . In the assembled state, the deformed connection area lies within the bore 22 of the printed circuit board 12 , while the soldered joint 28 is arranged outside of it in the essentially undeformed end section 24 of the end sleeve 16 . This measure makes it possible to keep a defined narrow soldering gap 38 free between the end sleeve 16 and the surface 30 in which the solder is drawn as an annular soldering grape due to the capillary filling pressure.
Zur Lagesicherung ist die Endhülse 16 an ihrem dem An schlußdraht 14 zugewandten Anschlußende 40 über eine Rast- bzw. Schnappverbindung 42 in dem Wanddurchbruch 20 verschiebefest verankert. Zu diesem Zweck ist der Wanddurchbruch 20 mit einer trichterförmig nach innen sich verjüngenden Hinterschneidung 44 versehen, mit welcher ein konisch aufgeweiteter Stirnbund 46 der End hülse 16 in Eingriff bringbar ist. Um ein lagerichtiges Einsetzen der Endhülse 16 zu erleichtern, ist der an die Hinterschneidung 44 anschließende Bereich des Wand durchbruchs 20 durch eine abgeschrägte Stufenbohrung 48 gebildet, deren kleiner Durchmesser an die Endhülse 16 gegebenenfalls unter Freihaltung eines Toleranzspalts angepaßt ist.For securing the ferrule 16 at its the on-circuiting wire 14 facing the terminal end 40 by a locking or snap connection 42 in the wall opening 20 anchored immovable. For this purpose, the wall opening 20 is provided with a funnel-shaped inward tapering undercut 44 with which a flared forehead collar 46 of the end sleeve 16 can be brought into engagement. In order to facilitate the correct insertion of the end sleeve 16 , the area of the wall opening 20 adjoining the undercut 44 is formed by a chamfered stepped bore 48 , the small diameter of which is adapted to the end sleeve 16, if necessary, while keeping a tolerance gap.
Bei der Herstellung der Verbindungsanordnung wird in einer Vormontagestufe die Endhülse 16 mittels eines Dorns als Hilfswerkzeug in den Durchbruch 20 des als Spritzgußteil ausgebildeten Gehäuseteils 10 eingesetzt und über die Schnappverbindung 42 verankert. Sodann wird der Anschlußdraht 14 in die Endhülse 16 eingeführt und die Sickenverbindung 18 mittels eines geeigneten Krimpwerkzeugs hergestellt. Damit wird zugleich eine lagerichtige Fixierung des Bauteils sichergestellt.In the production of the connection arrangement, the end sleeve 16 is inserted in a pre-assembly stage by means of a mandrel as an auxiliary tool into the opening 20 of the housing part 10 , which is designed as an injection molded part, and anchored via the snap connection 42 . The connecting wire 14 is then inserted into the end sleeve 16 and the bead connection 18 is produced by means of a suitable crimping tool. This also ensures that the component is fixed in the correct position.
Bei der Endmontage wird die Leiterplatte 12 auf den überstehenden Mittelabschnitt 32 der Endhülse 16 aufge setzt und die Lötverbindung an der im wesentlichen un verformten Lötstelle 28 im Bereich des freien Endab schnitts 24 vorzugsweise mittels Lötwelle in einem Schwallbad hergestellt. Dabei wird über die Stirnöff nung des freien 'Endabschnitts 24 auch eine innenseitige Lötverbindung zwischen der Endhülse 16 und dem An schlußdraht 14 erreicht. Die Endhülse stellt zugleich eine mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuseteil 10 und der Leiterplatte 12 sicher.In the final assembly, the circuit board 12 is placed on the protruding central portion 32 of the end sleeve 16 and the soldered connection at the essentially undeformed solder joint 28 in the region of the free Endab section 24 is preferably made by means of a soldering wave in a wave bath. In this case, an inside solder connection between the end sleeve 16 and the connecting wire 14 is achieved via the opening of the free end portion 24 . The end sleeve also ensures a mechanical connection between the housing part 10 and the printed circuit board 12 .
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