DE102004044354A1

DE102004044354A1 - Anschlusselement

Info

Publication number: DE102004044354A1
Application number: DE102004044354A
Authority: DE
Inventors: Marcel Strobel; Werner Kallee; Mario Tolj
Original assignee: Wuerth Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-16
Also published as: EP1635424A3; EP1635424A2

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Anschlusselement für Leiterplatten vor. Das Anschlusselement ist zweiteilig aufgebaut. Es enthält einen aus Profilmaterial hergestellten mit einem Befestigungsmittel versehenen Anschlussblock, der mit einem aus Blech ausgestanzten Kontaktelement durch Löten verbunden wird. Der Anschlussblock kann aus bleifreiem Material hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement für Leiterplatten sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Anschlusselements.

Leiterplatten dienen zum Haltern und Verbinden von elektronischen Bauelementen. Es ist aber erforderlich, die Leiterplatten mit Strom zu versorgen. Zum Einspeisen dienen Anschlusselemente, an denen eine Zuleitung angebracht werden kann. Die Anschlusselemente müssen eine doppelte Aufgabe erfüllen. Zum einen müssen sie einen ausreichend großen Querschnitt für die Stromzuleitung aufweisen, und zum anderen müssen sie eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen.

Bislang gibt es zu diesem Zweck Anschlusselemente, die aus einem Stück Metall hergestellt sind und die eine Vielzahl von Kontaktelementen aufweisen, mit denen sie in durchkontaktierte Bohrungen eingepresst werden können. Die Kontaktstifte werden dadurch hergestellt, dass eine zunächst ebene Endfläche des Anschlusselements mehrfach in zwei verschiedenen Richtungen gefräst wird. Damit die Endflächen so gefräst werden können, dass an den dadurch gebildeten Kontaktstiften keine Grate entstehen, muss das Material des Anschlusselements Blei enthalten. Durch das Fräsen entstehen hohe Produktionskosten. Auch ist das Fräsen kaum in den nötigen Toleranzen möglich.

Weiterhin bekannt sind aus Blech hergestellte Kontaktelemente mit eingelassenen oder aufgeschweißten Muttern. Solche Anschlusselemente bieten nur wenige Anschlussmöglichkeiten.

Bei einem bekannten Stromversorgungselement für Leiterplatten ( DE 42 26 172 ) wird ein mit Kontaktelementen versehener Block in die Leiterplatte eingepresst und dann mit einem zweiten auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatten angeordneten Element verpresst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, Anschlusselemente mit niedrigeren Herstellungskosten und größerer Vielfalt von Anschlussmöglichkeiten bei gleichzeitiger Vermeidung des Bleianteils und unter Einhaltung technologisch notwendiger Toleranzen herzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Anschlusselement mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und/oder ein Verfahren zu seiner Herstellung mit den im Anspruch 18 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.

Das Anschlusselement nach der Erfindung besteht also aus zwei Teilen, einem Anschlussblock und einem Kontaktelement. Der Anschlussblock sieht ähnlich aus wie ein Anschlusselement im Stand der Technik, mit dem Unterschied, dass die Endfläche dieses Anschlussblocks nicht gefräst zu werden braucht, da hier keine Kontaktstifte entstehen sollen. Da der Anschlussblock nicht gefräst zu werden braucht, ist es nicht erforderlich, ihn aus bleihaltigem Material herzustellen. Das Kontaktelement ist als getrenntes Bauteil hergestellt und anschließend mit dem Anschlussblock verbunden. Es können also Kontaktelemente mit den unterschiedlichsten Anschlussblöcken verbunden werden, so dass mit nur wenigen Elementen eine große Zahl von Anschlussmöglichkeiten verwirklicht werden kann.

Die Verbindung zwischen dem Anschlussblock und dem Kontaktelement geschieht in Weiterbildung vorzugsweise längs einer Trenn- bzw. Verbindungsfläche, die vorzugsweise eben ausgebildet ist. Aber auch eine zylindrische Oberfläche ist möglich.

Der Anschlussblock kann in Weiterbildung der Erfindung als massives Teil ausgebildet sein, insbesondere als Teil eines längeren Profils. Dadurch verringern sich zusätzlich die Herstellungskosten.

Das Kontaktelement kann in Weiterbildung der Erfindung aus einem Stück Blech gestanzt werden, wobei beim Stanzen die Kontaktstifte ohne zusätzlichen Arbeitsgang mit hergestellt werden. Anschließend kann das Kontaktelement gebogen werden, beispielsweise in Form eines U mit zwei parallelen Schenkeln, an deren Enden dann die Kontaktstifte ausgebildet sind. Das Kontaktelement kann in Weiterbildung zwei Reihen von Kontaktstiften aufweisen, die beispielsweise parallel zueinander verlaufen.

Bei dem Umbiegen in U- Form mit zwei etwa parallelen Schenkeln kann der die beiden Schenkeln verbindende Steg zur Verbindung mit dem Anschlussblock dienen.

Insbesondere kann die Verbindung zwischen den beiden Teilen, nämlich dem Kontaktelement und dem Anschlussblock, durch eine Lötung geschehen.

Eine weitere Möglichkeit der Verbindung besteht darin, dass ein durch eine Öffnung des Stegs hindurch gesteckter Stift in einem Sackloch oder einem durchgehenden Loch des Anschlussblocks verpresst wird.

Das Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements, wie es von der Erfindung vorgeschlagen wird, sieht vor, zunächst durch Ablängen aus einem Metallprofil den Anschlussblock herzustellen, der dann eine ebene Trennfläche aufweist und ein Befestigungsmittel für eine Zuleitung. Das Befestigungsmittel für die Zuleitung kann beispielsweise an einer der Trennfläche abgewandten Endfläche des Anschlussblocks ausgebildet sein, es kann sich aber auch um jede andere Fläche handeln.

Aus einem Blech wird ein Zuschnitt für das Kontaktelement ausgestanzt, der beim Stanzen gleichzeitig eine Vielzahl von Kontaktstiften erhält. Dieser Zuschnitt wird beispielsweise U-förmig umgebogen. Die Trennfläche des Anschlussblocks und der Steg des Zuschnitts werden dann miteinander verbunden, wobei die Verbindung beispielsweise eine Lötung ist. Es ist aber auch eine Verbindung mit Hilfe eines durch das Kontaktelement hindurch gesteckten Stifts möglich, der in eine Bohrung des Anschlussblocks eingepresst ist. Auch eine andere Art der Verpressung ist möglich.

Beispielsweise ist es auch möglich, in dem mittleren Bereich des Kontaktelements ein Hülsenelement durch Tiefziehen oder Biegen herzustellen. Dieses Hülsenelement mit einem kreiszylindrischen Durchgang kann auch dazu verwendet werden, den Anschlussblock zu befestigen. Dies kann beispielsweise mit Vorteil dadurch geschehen, dass der Anschlussblock in dem Hülsenelement verpresst wird. Dies kann beispielsweise durch ein Reibschweißen erfolgen, oder auch auf sonstige Arten. Auch eine Verlötung ist möglich. Der Anschlussblock kann bei einem kreiszylindrischen Hülsenelement eine einfache Stange sein, die sich ebenfalls in Teile zerlegen lässt, so dass die Herstellung sich ebenfalls in Teile zerlegen lässt, so dass die Herstellung sehr einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Anschlusselements nach der Erfindung;
2 eine Seitenansicht eines Kontaktelements des Anschlusselements aus einer gegenüber 1 um 90 ° versetzten Richtung;
3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Anschlusselements bei einer zweiten Ausführungsform;
4 die Einzelteile des Anschlusselements der 3 vor ihrer Verbindung;
5 in perspektivischer Darstellung ein Kontaktelement bei einer weiteren Ausführungsform;
6 in einer Seitenansicht das Anschlusselement mit dem Kontaktelement der 5 nach Befestigung in einer Leiterplatte.
1 zeigt in einer Seitenansicht das aus zwei miteinander verbundenen Teilen aufgebaute Anschlusselement. Es enthält einen Anschlussblock 1, der aus einem im Querschnitt quadratischen Metallprofil herge stellt ist. Dieser Anschlussblock 1 enthält im Bereich seines einen Endes eine ebene Trennfläche 2, die man natürlich auch als Verbindungsfläche bezeichnen kann. Im Bereich seines der ebenen Trennfläche 2 gegenüberliegenden Endes ist der Anschlussblock 1 mit einem Befestigungsmittel 3 versehen, im dargestellten Beispiel einem Gewindezapfen 4. Dieser Gewindezapfen 4 ist einstückiger Teil des Anschlussblocks 1. Er kann durch Drehen hergestellt werden.
Das Anschlusselement enthält weiterhin ein Kontaktelement 5, das in der dargestellten Seitenansicht die Form eines U aufweist, mit zwei parallel zueinander verlaufenden Schenkeln 6 und einem diese verbindenden Steg 7. Die beiden Schenkel 6 sind nicht nur parallel zueinander, sondern auch gleich lang. Die den Schenkeln 6 abgewandte Fläche des Stegs 7 ist mit der Endfläche 2 des Anschlussblocks 1 verbunden. Die Verbindung geschieht längs einer ebenen Fläche. Die Verbindung kann beispielsweise eine Lötung sein. Durch die große Fläche können auch große mechanische Kräfte übertragen beziehungsweise aufgenommen werden.
Von der Seite her sieht das Kontaktelement 5 so aus, wie dies in 2 dargestellt ist. 2 zeigt eine Ansicht nur des Kontaktelement 5 aus einer gegenüber 1 um 90° versetzten Richtung. Man sieht also hier in Stirnansicht einen der beiden Schenkel 6 des Kontaktelements 5. Das dem Steg 7 abgewandte Ende der Schenkel 6 weist eine Vielzahl von Kontaktstiften 8 auf, die in entsprechende durchkontaktierte Bohrungen einer Leiterplatte eingepresst werden. Das Einpressen geschieht in 1 und 2 von oben nach unten, also in der Längsrichtung der Schenkel 6 des Kontaktelements 5. Die Kontaktstifte 8 sind durch Einschnitte 9 voneinander getrennt. Die Tiefe der Einschnitte 9 ist überall gleich lang, so dass auch die Kontaktstifte 8 überall gleich lang sind. Dies gilt für beide Schenkel 6.
Durch die Kombination von für eine bestimmte Einpress-Situation geeigneten Kontaktelementen 5 mit für eine bestimmte Zuleitungsart bestimmten Anschlussblöcken 1 lässt sich eine Vielzahl von Anschlussmöglichkeiten für jeden gewünschten Anwendungsfall bilden.
Während bei der Ausführungsform nach 1 die beiden das Anschlusselement bildenden Teile durch eine Lötung miteinander verbunden sind, zeigen die 3 und 4 eine Möglichkeit, wie die beiden Teile in einer anderen Weise miteinander verbunden werden können. Die Einzelteile sind in 4 dargestellt. Der Anschlussblock 1 enthält von seiner Trennfläche 2 ausgehend ein Sackloch 10. Im Übrigen ist er genau so ausgebildet wie der Anschlussblock 1 der 1.
Das Kontaktelement 5 enthält in seinem Steg 7 ein Loch, das in der Seitenansicht des Kontaktelement 5 natürlich nicht zu sehen ist. Zur Verbindung des Anschlussblocks 1 und des Kontaktelements 5 dient ein Zapfen 11, der einen Kopf 12 aufweist. Der Zapfen 11 wird durch das Loch im Steg 7 des Kontaktelements 5 hindurch gesteckt. Der Anschlussblock 1 wird erwärmt, so dass sich der Innendurchmesser des Sacklochs 10 etwas vergrößert. Dann wird der Zapfen 11 in das Loch 10 eingeführt, und anschließend erfolgt durch Abkühlen des Anschlussblocks 1 die Festlegung. Auch hier erfolgt eine Verbindung zwischen dem Anschlussblock 1 und dem Kontaktelement 5 längs einer Fläche, was für die Übertragung des Stroms von Wichtigkeit ist. Das Ergebnis dieses Vorgangs ist in 3 dargestellt.
Das von der Erfindung vorgeschlagene Anschlusselement bietet neben der bereits erwähnten größeren Variationsmöglichkeit mit wenigen Elementen den Vorteil, dass bleifreies Material verwendet werden kann, dass technologisch notwendige Toleranzen eingehalten werden können und dass die Herstellungskosten deutlich verringert werden können.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des von der Erfindung vorgeschlagenen Anschlusselementes, wobei in diesem Fall das Kontaktelement vor seiner Verbindung mit dem Anschlussblock dargestellt ist. Ausgangspunkt ist wieder ein ebener Blechzuschnitt, der jetzt aber im Unterschied zu der Ausführungsform nach den vorhergehenden Figuren an allen vier Außenkanten Kontaktstifte 8 aufweist. Dies bedeutet, dass nach dem Umbiegen in die dargestellte Form zwei Paare von untereinander parallelen Kontaktstiften 8 vorhanden sind.
In der Mitte des Blechzuschnitts, entsprechend dem Steg 7 bei den vorhergehenden Ausführungsformen, ist ein Hülsenelement 15 ausgebildet, das durch Tiefziehen hergestellt wurde. Das Hülsenelement 15 erstreckt sich auf der den Kontaktstiften 8 abgewandten Oberseite des Kontaktelements, wobei unter Oberseite diejenige Seite verstanden wird, die im Einbauzustand von der Leiterplatte weg zeigt. Der Übergang zwischen dem ebenen Mittelteil 16 des Blechzuschnitts für das Kontaktelement und dem durch Tiefziehen oder Biegen hergestellten Hülsenelement 15 verläuft abgerundet.
Die Innenwand 17 des Hülsenelements 15 kann alle beim Tiefziehen oder Biegen herstellbaren Ausbildungen aufweisen, beispielsweise eine Riffelung.
In das Hülsenelement 15 kann ein entsprechend geformtes Teil eines Anschlussblocks eingepresst werden. Dies ist in 6 dargestellt. Hier ist der Einfachheit halber ein Kreis zylindrisches Element als Anschlussblock 19 dargestellt. Auf Grund der kreiszylindrischen Form lässt es sich in das Hülsenelement 15 einpressen. Selbstverständlich wäre es auch hier möglich, an einem im Querschnitt quadratischen Profil ein Ende mit einem zylindrischen Ansatz zu versehen, der zum Einpressen dient. An dem Anschlussblock der 6 kann ein Gewinde ausgebildet werden, um dort eine Anbringungsmöglichkeit für eine Leitung zu schaffen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach 3 und 4, einen getrennten Bolzen zu verwenden, der durch das Hülsenelement 15 in einen getrennten Anschlussblock 1 eingepresst wird. Das direkte Einpressen eines Teils des Anschlussblocks in das Hülsenelement wird aber bevorzugt.

Claims

Anschlusselement für Leiterplatten, mit 1.1 einem Anschlussblock (1), der 1.1 ein Befestigungsmittel (3) für eine Zuleitung aufweist, sowie mit 2 einem Kontaktelement (5), das 2.1 eine Vielzahl von Kontaktstiften (8) zum Einpressen in Bohrungen der Leiterplatte aufweist, 2.2 als getrenntes Bauteil hergestellt und 1.2.3 mit dem Anschlussblock (1) verbunden ist.
Anschlusselement nach Anspruch 1, bei dem die Verbindung längs einer vorzugsweise ebenen Trenn- beziehungsweise Verbindungsfläche erfolgt.
Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Anschlussblock (1) als massives Teil ausgebildet ist, insbesondere aus einem Profil.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kontaktelement (5) aus einem Blech gestanzt und gebogen ist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kontaktelement (5) zwei insbesondere parallele Reihen von Kontaktstiften (8) aufweist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kontaktelement (16) vier paarweise parallele Reihen von Kontaktstiften (8) aufweist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kontaktelement (5) U-förmig gebogen ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 – 6, bei dem das Kontaktelement (16) kastenartig umgebogen ist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die beiden Teile des Anschlusselements durch Löten miteinander verbunden sind.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die beiden Teile des Anschlusselements durch Verpressen verbunden sind.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kontaktelement (16) eine durch Biegen und/oder Tiefziehen hergestelltes Hülsenelement (15) aufweist, das vorzugsweise als Hülsenansatz ausgebildet ist.
Anschlusselement nach Anspruch 11, bei dem das Hülsenelement (15) auf der den Kontaktstiften (8) abgewandten Seite des Kontaktelements (16) ausgebildet ist.
Anschlusselement nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Anschlussblock in dem Hülsenelement (15) verpresst ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Hülsenelement (15) leicht konisch ausgebildet ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Hülsenelement (15) an seiner Innenseite geriffelt ist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Querschnitt des Anschlussblocks (1) quadratisch ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem der Anschlussblock (19) mindestens teilweise kreisrund dem Querschnitt des Hülsenelements (15) angepasst ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Anschlusselements für Leiterplatten, mit folgenden Verfahrensschritten: 18.1 aus einem Profil wird durch Ablängen ein Anschlussblock (1) mit einer ebenen Endfläche (2) hergestellt, 18.2 an einer anderen Fläche des Anschlussblocks (1) wird ein Befestigungsmittel für eine Zuleitung ausgebildet, 18.3 aus einem Blech wird ein Zuschnitt für ein Kontaktelement (5) mit einer Vielzahl von Kontaktstiften (8) ausgestanzt, 18.4 der Zuschnitt wird insbesondere U-förmig umgebogen, 18.5 eine Trennfläche des Anschlussblocks (1) und der Steg (1) des Zuschnitts werden miteinander verbunden.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die beiden das Anschlusselement bildenden Teile miteinander verlötet werden.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die beiden das Anschlusselement bildenden Teile durch einen in eine Bohrung (10) des Anschlussblocks (1) eingreifenden Bolzen (11) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem die beiden das Anschlusselement bildenden Teile miteinander verpresst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem in dem Kontaktelement (16) ein Hülsenelement (15) tiefgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Anschlussblock (19) in dem Hülsenelement (15) verpresst wird.