DE102004049575A1

DE102004049575A1 - Elektrisches Anschlusselement und Verfahren zum Anschließen eines Leiterkabels

Info

Publication number: DE102004049575A1
Application number: DE102004049575A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dreher; Torsten Neuhäuser
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-13
Also published as: DE102004049575B4

Abstract

Elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines Leiterkabels an eine Leiterplatte, mit einer für Oberflächen-Lötmontage ausgebildeten Unterseite und mit einer für Oberflächenmontage ausgebildeten Montageseite, wobei an dem elektrischen Anschlusselement für das Leiterkabel, unmittelbar auf das Leiterkabel wirkend, mindestens ein Klemmelement zum Einpressen in das Leiterkabel zur leitenden Verbindung des Leiterkabels vorhanden ist und ein Verfahren zum Anschließen eines Leiterkabels an eine Leiterplatte, bei dem ein elektrisches Anschlusselement mittels Oberflächen-Lötmontage auf die Leiterplatte gelötet wird, dann das Leiterkabel in eine Öffnung des hülsenförmigen Anschlusselements eingeführt wird und das Leiterkabel mit dem elektrischen Anschlusselement durch Umbiegen und Einpressen mindestens eines Klemmelements des Anschlusselements leitend verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines Leiterkabels an eine Leiterplatte, mit einer für Oberflächen-Lötmontage ausgebildeten Unterseite und mit einer für Oberflächenmontage ausgebildeten Montageseite, wobei an dem elektrischen Anschlusselement für das Leiterkabel mindestens ein Klemmelement zum leitenden Verbinden des Leiterkabels vorhanden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Anschließen eines Leiterkabels an eine Leiterplatte.

Es sind viele Designs für elektrische Kontakte oder Verbinder zur Anbringung auf gedruckten Leiterplatten bekannt. Die DE 196 08 032 A1 zeigt eine große Auswahl dieser Kontakte und verweist auf weitere Druckschriften zu verschiedenen Ausführungsformen. Die genannte Druckschrift beschäftigt sich im Allgemeinen mit elektrischen Kontakten und genauer mit an der Oberfläche zu befestigenden elektrischen Kontakten, die auf Oberflächen von gedruckten Leiterplatten befestigt werden können durch eine automatisch arbeitende Einrichtung zum Anbringen von Komponenten, die fähig ist, die elektrischen Kontakte nacheinander einzeln aufzunehmen und sie von einer Aufnahmestation zu einer Anbringstation zur genauen Befestigung auf einer gedruckten Leiterplatte zu transportieren.

In der eingangs genannten Schrift wird ein an der Oberfläche zu befestigendes Kontaktelement beschrieben für das Befestigen auf einer Oberfläche einer im wesentlichen flachen, leitenden Oberseite einer gedruckten Leiterplatte. Das Kontaktelement umfasst eine Basis, die die im Wesentlichen flache Oberfläche aufweist und geeignet ist zur Befestigung mit der leitenden Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte. Ein solches elektrisches Kontaktelement, das die Form eines Pins, Vorsprungs, einer Teststelle, Aufnahme oder eines Jumpers haben kann, hat wenigstens einen Abschnitt, der von der Basis in einer Richtung senkrecht zur Basis vorsteht. Es verbindet wenigstens ein gebogener dazwischenliegender Verbindungsabschnitt den Kontakt integral mit der Basis. Der Kontakt, die Basis und der gebogene dazwischenliegende Verbindungsabschnitt sind alle aus einem flachen, leitenden Material geformt. Es wird auch ein Rohling für den an der Oberfläche zu befestigenden Verbinder sowie ein aufgerollter Streifen von Verbindern offenbart. Die offenbarten Verbinder sind nicht zur direkten Aufnahme von Leitern vorgesehen.

Weiterhin sind Klemmelemente bekannt für den abisolierfreien Anschluss verschiedener Kabel. Das isolierte Kabel wird dazu in eine Kabelaufnahme der Klemme eingeführt und anschließend in ein Schneidelement gedrückt, wodurch die Isolierung des Kabels durchtrennt und der Leiter von den Schneidelementen kontaktiert wird. Dabei gibt es eine große Anzahl von Ausführungsmöglichkeiten solcher Klemmelemente zum Anschluss von nichtisolierten Kabeln. Diese unterscheiden sich zum einen dadurch, wie das in die Klemmaufnahme eingeführte Kabel in das Schneidelement eingedrückt wird, zum anderen wie das Klemmelement auf der Leiterplatte befestigt wird. Aus der Druckschrift DE 201 12 045 U1 ist ein hülsenförmiges Klemmelement bekannt mit einem dem abisolierfreien Anschluss eines elektrischen Leiters dienenden in Längsrichtung verlaufenden Klemmschlitz, mit zwei zum Klemmschlitz hin konvergierenden gegenüberliegenden ausgeformten Schneiden, mit mindestens einem aus dem bogenförmigen Bodenbereich ausgeformten Befestigungszapfen. Diese Art von Klemmelementen wird verwendet zur herkömmlichen Verlötung auf Leiterplatten mit dafür vorgesehenen Bohrungen.

Der hauptsächliche Nachteil bestehender Kontaktelemente ist, dass die Leiter für die Kontaktelemente entsprechend vorbereitet werden müssen oder es für sehr kleine Leiterquerschnitte gar keine geeigneten Kontaktelemente gibt, die eine einfache Schneid-Klemm-Montage zulassen. Bei der Herstellung von Kleinsensoren müssen die Kabel durch fehlende Kleinstverbinder aufwändig einzeln angeschlossen werden. Entweder müssen die Leiter mit Hülsen zum Aufstecken auf die Kontaktelemente vorbereitet werden oder der Leiter wird an den zur Verfügung gestellten Kontaktstift angelötet.

Eine derartige Lötmontage muss vielfach in Handarbeit durchgeführt werden, da die Leiter nicht maschinell zu bestücken sind. Dies ist zeit- und kostenaufwändig. Auch das Aufbringen von zusätzlichen Hülsen auf den Leiter ist kosten- und zeitaufwändig. Eine derartige Vorbereitung der Leiter oder die Lötmontage von Hand kann fehlerbehaftet sein, und es kann zu einem hohen Nacharbeitsaufwand kommen.

Oft wird das Kabel auch mangels geeigneter Verbinder oder Kontakte direkt auf der Leiterplatte angelötet. Auch hier muss das Kabel abisoliert und durch einen zusätzlichen Arbeitsgang aufgelötet werden.

Weiterhin wird der Leiter bei den bekannten Verbindern nur durch den Verbinder gehalten. Dies führt dazu, dass bei erhöhter mechanischer Belastung das Kabel aus dem Verbinder gezogen wird.

Die bisherigen Klemmvorrichtungen sind auch nicht für sehr kleine Abstände, kleiner 2,5 mm Rastermaß geeignet. Bei kleineren Abständen als 2,5 mm Rastermaß müssen die Leitungen direkt an die Leiterplatte angelötet werden.

Von weiterem Nachteil bei bisherigen Klemmvorrichtungen ist auch der Umstand, dass der Leiter bei der Montage gegebenenfalls beliebig weit in die Klemmvorrichtung eingeführt werden kann und unter Umständen in die nachfolgend untergebrachten Baugruppen ragt. Bei einem teilweise abisolierten Leiter kann dies zu Kurzschlüssen auf den nachfolgenden Baugruppen führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes, platzsparendes, elektrisches Anschlusselement für eine einfache, bedrahtungsfreie Montage oder Bestückung bereitzustellen, das insbesondere in besonders kleinen Sensoren eingesetzt werden kann und eine einfache Kontaktierung ermöglicht, die insbesondere auch eine maschinelle Fertigung erlaubt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das neue elektrische Anschlusselement zum Anschluss eines Leiterkabels an eine Leiterplatte eine für Oberflächen-Lötmontage ausgebildeten Unterseite und eine für Oberflächenmontage ausgebildeten Montageseite aufweist, wobei an dem elektrischen Anschlusselement für das Leiterkabel, unmittelbar auf das Leiterkabel wirkend, mindestens ein Klemmelement zum Einpressen in das Leiterkabel zur leitenden Verbindung des Leiterkabels vorhanden ist. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Anschließen eines Leiterkabels an eine Leiterplatte, bei dem ein elektrisches Anschlusselement mittels Oberflächen-Lötmontage auf die Leiterplatte gelötet wird, dann das Leiterkabel in eine Öffnung des hülsenförmigen Anschlusselements eingeführt wird und danach das Leiterkabel durch Umbiegen und Einpressen mindestens eines Klemmelements des Anschlusselements mit dem elektrischen Anschlusselement und damit mit der Leiterplatte leitend verbunden wird.

Durch die für Oberflächen-Lötmontage ausgebildete Oberfläche lässt sich die Kontakthülse auf sehr einfache Weise mit anderen Bauteilen, welche für Oberflächen-Lötmontage ausgebildete Oberflächen haben, in einem Arbeitsgang bestücken. Die Oberflächen-Lötmontage ist unter dem Begriff "Surface mounted device" (SMD) bekannt. Diese SMD-Bauteile finden heute in der Elektronikfertigung fast ausschließlich Anwendung. Sind alle Bauteile auf einer Leiterplatte als SMD-Bauteile verfügbar, so kann die Leiterplatte in einem Arbeitsgang vollautomatisch bestückt und gelötet werden. Die Bauteile werden von Bestückungsautomaten auf die Leiterplatte gesetzt. Die Kontaktstellen für die SMD-Bauteile wurden in einem Arbeitsgang davor mit Lötpaste vorbereitet. Danach wird die gesamte Leiterplatte erhitzt und die Bauteile an den dafür vorgesehenen Stellen angelötet. In der Leiterplatte sind dadurch keine Löcher vorzusehen für herkömmlich bedrahtete Bauteile. Durch die Ausbildung des Anschlusselements als SMD-Bauteil kann dieses zusammen mit den anderen Bauteilen bestückt werden.

Gleichzeitig ist wenigstens ein Klemmelement vorgesehen, mit dem das Leiterkabel leitend mit dem Anschlusselement veränderbar ist. Durch die mechanische Kontaktierung kann auf einen weiteren Lötvorgang verzichtet werden. Durch das Einpressen des Klemmelements in das Leiterkabel bis zur leitenden Verbindung kann auf ein Abisolieren verzichtet werden. Da auch das Einpressen maschinell erfolgen kann, fallen insgesamt reduzierte Kosten bei der Bestückung von Leiterkarten an. Die so hergestellten bestückten Leiterkarten weisen auch eine sehr hohe Qualität auf. Für die elektrischen Anschlusselemente müssen keine Bohrungen in der Leiterplatte vorgesehen werden. Dadurch wird auch die Herstellung der Leiterkarte und damit des gesamten elektronischen Bauteils, insbesondere eines magentischen Sensors, der nur aus der bestückten Leiterkarte mit einem Gehäuse und dem Leiterkabel besteht, kostengünstiger.

Insbesondere wenn das Klemmelement als Dorn und das elektrische Anschlusselement hülsenförmig ausgebildet ist, können Leiterkabel mit sehr kleinen Querschnitten verwendet werden. Diese werden in der Hülse gehalten, während der Dorn von außen in das Kabel eingedrückt wird. Damit kann das Anschlusselement für sehr kleine Leiterquerschnitte zum Beispiel kleiner 0,2mm², typischerweise 0,14mm² verwendet werden. Das Anschlusselement wird dafür in den notwendigen kleinen Abmessungen hergestellt. Die Fläche für die Oberflächenbestückung weist dabei nur eine Fläche von wenigen Quadratmillimetern auf. Das elektrische Anschlusselement ist auch für Rastermaße kleiner 2,5mm, typischerweise 2,5mm – 1,5mm geeignet.

Vorteilhaft ist die Erfindung in Miniatursensoren, insbesondere in magnetischen Sensoren, einsetzbar. Durch die Oberflächenbestückungseigenschaften und die geringe Bauform ist es möglich, das elektrische Anschlusselement auf Leiterkarten für kleinste Sensoren unterzubringen. Dadurch können auch sehr kleine Anschlussleitungen ohne Lötvorgang oder Schraubklemme angeschlossen werden. Für den Anschluss der Leitung ist vorteilhaft auch nur ein Arbeitsgang notwendig.

Die Klemmelemente sind bevorzugt als laschenförmiger, spitz zulaufender Abschnitt der Bauteilwand des elektrischen Anschlusselementes ausgeführt. Der Leiter kann vorteilhaft ohne Abisolierung angeschlossen werden. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Anschlusselements.

Es können auch mehrere Klemmelemente an dem elektrischen Anschlusselement untergebracht werden. Die Klemmelemente können auf der ganzen Oberfläche des elektrischen Anschlusselementes angeordnet werden. Dadurch wird vorteilhaft die Kontaktsicherheit zwischen elektrischem Anschlusselement und dem Leiter erhöht.

Bevorzugt werden die Klemmelemente des elektrischen Anschlusselementes hintereinander in Richtung des Leiters an dem elektrischen Anschlusselement angeordnet. Durch die Anordnung der Klemmelemente hintereinander kann das elektrische Anschlusselement vorteilhaft besonders schmal ausgeprägt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn an das elektrische Anschlusselement besonders schmale Platzanforderungen gestellt sind. Dies ist besonders bei Miniatursensoren der Fall.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die als Dorn ausgebildeten Klemmelemente mit ihrem laschenförmigen spitz zulaufenden Abschnitt zueinander entgegengesetzt an dem elektrischen Anschlusselement angeordnet sind. Das erste Klemmelement zeigt in Richtung der Leitereinführungsrichtung, das zweite zeigt entgegengesetzt zur Leitereinführungsrichtung. Dadurch verschiebt sich der Leiter beim Umbiegen und Einpressen der Klemmelemente nicht. Der Leiter kann sich dadurch auch nicht aus der Befestigung lösen.

Zusätzlich ist das elektrische Anschlusselement hülsenförmig ausgebildet. Die Hülsenform bildet dabei die optimale Form, um an der Montageseite eine Ansaugfläche für einen SMD Bestückungsautomaten bereitzustellen und an der Unterseite die Fläche für die Oberflächen-Lötmontage bereitzustellen. Die in dem hülsenförmigen Anschlusselement angebrachten Klemmelemente sind durch die Hülsenform in gleichem Abstand zu dem Leiter angebracht.

Durch die hülsenförmige Ausbildung ist vorteilhaft besonders wenig Material für die Herstellung des elektrischen Anschlusselements notwendig. Das elektrische Anschlusselement ist durch die Hülsenform auch in besonders kleinen Abmessungen herstellbar. Die Hülsenform gewährleistet auch bei kleinsten Abmessungen optimale Stabilität des elektrischen Anschlusselementes, insbesondere während des Einpressens des Klemmelements.

Zum Anschluss von mehreren Leitern kann es vorgesehen sein, die elektrischen Anschlusselemente nebeneinander zu montieren. Auf diese Art kann vorteilhaft ein vieladriges Kabel kompakt angeschlossen werden.

Zum Anschluss von mehreren Leitern auf begrenztem Raum kann es vorteilhaft vorgesehen sein, auf beiden Seiten der Leiterplatte elektrische Anschlusselemente anzubringen. Gerade bei Kleinsensoren nimmt der Anschlussraum einen Großteil der gesamten Bauform des Sensors ein. Hier wirkt sich die besonders kompakte Anschlussmöglichkeit besonders vorteilhaft aus.

In Weiterbildung der Erfindung weist das elektrische Anschlusselement einen mechanischen Sicherungsmechanismus auf. Der Sicherungsverschluss ist in das elektrische Anschlusselement integriert. Nach dem Einlegen des Leiters in das elektrische Anschlusselement wird das Klemmelement des elektrischen Anschlusselements in den Leiter zur Kontaktierung gebogen. Dabei wird in dem gleichen Arbeitsgang ein überlappender Teil des Anschlusselementes, der den Sicherungsverschluss bildet, über das Klemmelement gebogen und dadurch das Klemmelement gegen ein Öffnen gesichert. Dadurch wird der Leiter zusätzlich vorteilhaft gegen Herausrutschen aus dem elektrischen Anschlusselement gesichert.

In Weiterbildung der Erfindung weist das elektrische Anschlusselement eine Zugentlastung auf. Die Zugentlastung ist vorteilhaft in das Anschlusselement integriert. Nach dem Einlegen des Leiters in das Anschlusselement wird die Zugentlastung des Anschlusselementes gleichzeitig mit dem Einpressen der Dorne um den Leiter gebogen und angedrückt. Dadurch erhält der Leiter eine zusätzliche mechanische Sicherung. Gerade wenn die Leiterplatte in einem anschließenden Arbeitsgang mit den eingepressten Leitern weiterverarbeitet wird, zum Beispiel in ein Gehäuse eingebaut oder vergossen wird, wird der Leiteranschluss gegen mechanische Belastungen geschützt.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße elektrische Anschlusselement einen Anschlag für den Leiter aufweisen. Der Leiter trifft beim Einführen in das Klemmelement auf den Anschlag. In dieser Position wird der Dorn dann in den Leiter eingepresst. Durch den Anschlag wird verhindert, dass der Leiter auf nachfolgende Baugruppen gelangen und dort unter Umständen eine Kurzschluss verursachen könnte. Dadurch wird auch die Montage erleichtert. Bei der Montage muss nicht auf eine bestimmte Einführungslänge geachtet werden. Gerade bei den sehr kleinen Bauformen stellt dies eine sehr gute Hilfe für die Montage dar.

Vorteilhafterweise sind das elektrische Anschlusselement und das Klemmelement sowie der Sicherungsverschluss, die Zugentlastung und der Anschlag aus einem Teil ausgeformt. Dies spart Kosten beim Herstellen des Anschlusselementes.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1; eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselementes;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform;
3 das Anschlusselement aus 1 mit eingepresstem Leiterkabel;
4 das Anschlusselement aus 2 mit eingepresstem Leiterkabel;
5 eine dritte Ausführungsform des elektrischen Anschlusselementes;
6 die Ausführungsform aus 5 mit eingepresstem Leiterkabel;
7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch den Kontaktbereich der Ausführung nach 6;
8 eine schematische Darstellung eines magnetischen Sensors ohne Gehäuse;
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselements 1. Das elektrische Anschlusselement 1 dient dazu, ein Leiterkabel 12 direkt an eine Leiterplatte 26 anschließen zu können. Dazu wird das elektrische Anschlusselement 1 direkt auf der Leiterplatte 26 bestückt und angelötet. Solche Leiterplatten 26 finden vorzugsweise bei Miniatursensoren, insbesondere magnetischen Sensoren, Einsatz.
An der Montageseite 10 des elektrischen Anschlusselements 1 sind zwei Klemmelemente 6 angebracht. Die Klemmelemente 6 sind dabei als laschenförmige, spitz zulaufende Abschnitte einer Bauteilwand des Anschlusselements 1 ausgebildet. Das elektrische Anschlusselement 1 wird bei der Bestückung der Leiterplatte 26 mit einem Bestückungsautomaten von diesem an der Montageseite 10 angesaugt und auf der entsprechenden Lötfläche 36 platziert. Die Montageseite 10 des Anschlusselementes 1 weist dabei eine plane Teiloberfläche auf, die geeignet ist, das Anschlusselement 1 mit einem Bestückungsautomaten aufzugreifen. Nachdem das Anschlusselement 1 positioniert ist, wird das Anschlusselement 1 zusammen mit den anderen bestückten Bauteilen in einem Arbeitsgang gelötet.
Damit das Anschlusselement 1 mit der Technik der Oberflächen-Lötmontage aufgelötet werden kann, weist dies an seiner Unterseite 8 eine Fläche für die Oberflächen-Lötmontage auf. Diese Fläche erstreckt sich entlang der gesamten Unterseite 8 des Anschlusselements 1. Die Unterseite ist dabei für die Oberflächen-Lötmontage plan gestaltet zur optimalen sicheren Positionierung des Anschlusselements 1 auf der Leiterplatte 26. Auf der Leiterplatte 26 ist ein Pad vorgesehen, das in etwa der Größe der Lötfläche des Anschlusselementes 1 entspricht. Die Unterseite 8 wird durch das Löten optimal mit der Lötfläche 36 verbunden. Der Lötvorgang wird zum Beispiel durch Rückflusslöten durchgeführt. Dabei ist vor dem Bestücken der Bauteile eine Lotpaste auf den Lötflächen aufgetragen. Danach durchläuft die gesamte Leiterplatte 26 einen Lötofen. Alle Bauteile werden damit auf der Leiterplatte 26 eingelötet. Das elektrische Anschlusselement 1 ist in 1 in eingelötetem Zustand abgebildet.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des elektrischen Anschlusselementes 1 mit Klemmelementen 6, die jetzt seitlich an dem Anschlusselement 1 ausgebildet sind. Die Klemmelemente 6 können dabei auf beiden Seiten angeordnet sein. An der Montageseite 10 des elektrischen Anschlusselements 1 ist die Oberfläche auch in diesem Ausführungsbeispiel für die Oberflächenmontage ausgebildet, wobei hier die Fläche sich entlang des gesamten Anschlusselementes erstreckt. Die Unterseite 8 ist identisch zum ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
3 zeigt das elektrischen Anschlusselement 1 aus 1 mit eingepresstem Leiterkabel 12. Das Leiterkabel 12 wird dazu in Längsrichtung des Leiterkabels 12 in das elektrische Anschlusselement 1 eingeführt. Mit einem nicht dargestellten Einpresswerkzeug werden die beiden Klemmelemente 6, die als Dorne ausgebildet sind, in das Leiterkabel 12 eingepresst. Die laschenförmigen spitz zulaufenden Abschnitte der Bauteilwand des elektrischen Anschlusselementes 1 werden dabei in Richtung des Leiterkabels 12 in den Leiter 14 eingepresst. Dabei wird die Isolierung des Leiterkabels 12 durchschnitten und der Leiter 14 mit den Dornen und somit mit dem elektrischen Anschlusselement 1 leitend verbunden.
Das Einpressen der Klemmelemente 6 wird nach dem Bestücken der Leiterplatte mit dem Anschlusselement 1 in einem Arbeitsgang durchgeführt. Durch die entgegengesetzt angebrachten Klemmelemente 6 wird das Leiterkabel 12 beim Einpressen nicht verschoben. Das Leiterkabel 12 behält seine ursprüngliche Lage bei. Die ausübende Kraft des Einpresswerkzeuges auf die Dorne und somit auf das Leiterkabel 12 bewirkt keine Scherkraft auf die Lötverbindung. Das Leiterkabel 12 wird weiter vorteilhaft gegen ein Lockern durch Vibrationen oder andere mechanische Belastungen geklemmt. Das Leiterkabel 12 ist nun fest und leitend mit dem elektrischen Anschlusselement 1 verbunden.
4 zeigt das elektrische Anschlusselement 1 aus 2 mit seitlich eingepressten Dornen in das Leiterkabel 12. Ein ebenfalls nicht dargerstelltes Einpresswerkzeug presst dabei die Klemmelemente 6 von einer Seite, oder wenn auf der anderen Seite des Anschlusselements auch Klemmelemente vorgesehen sind, von beiden Seiten in das Leiterkabel 12. Durch das Einpresswerkzeug wird dabei kein Druck auf die Leiterplatte 26 ausgeführt, denn es greift zum Biegen der Klemmelemente 6 das Anschlusselement 1 nach Art einer Zange, so dass keine Kraft auf die Lötverbindung zwischen der Leiterplatte 26 und dem Anschlusselement 1 ausgeübt wird. Vorteilhaft ist diese zweite Ausführungsform insbesondere dann, wenn auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 26 schon Bauteile bestückt sind und diese Seite nicht mehr mechanisch belastet werden soll und ein Einpressen der Klemmelemente in Richtung auf die Leiterplatte, wie im ersten Ausführungsbeispiel, nicht möglich ist.
Zusätzlich ist an dem elektrischen Anschlusselement 1 nach der zweiten Ausführungsform ein Anschlag 32 zur Begrenzung der Leitungseinführung angeordnet. Beim Einführen des Leiterkabels 12 in das elektrische Anschlusselement 1 wird das Einführen des Leiterkabel 12 durch den Anschlag 32 begrenzt. Das Leiterkabel 12 kann dadurch nicht in nachfolgende Baugruppen ragen und dort evtl. Kurzschlüsse verursachen.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform des elektrischen Anschlusselementes 1. Das elektrische Anschlusselement 1 ist auf der Leiterplatte 26, wie in 1 beschrieben, bestückt. Das elektrische Anschlusselement 1 weist das Klemmelement 6, einen für das Klemmelement 6 vorgesehenen Sicherungsverschluss 28 und eine für das Leiterkabel 12 vorgesehene Zugentlastung 30 auf. In einem Arbeitsschritt wird das Leiterkabel in das elektrische Anschlusselement 1 eingelegt. Mit einem nicht dargestellten Kombinationswerkzeug wird zuerst das Klemmelement 6 in den Leiter 14 gepresst, indem die das Klemmelement 6 aufweisende Bauteilwand in Position (6) gebogen und danach in einem Arbeitsgang der Sicherungsverschluss 28 über das Klemmelement 6 gebogen wird. Der Sicherungsverschluss 28 ist aus einem überlappenden Teil des Anschlusselementes 1 gebildet, der über die das Klemmelement 6 bildende Bauteilwand gebogen wird (6) und dadurch das Klemmelement 6 gegen ein Herauslösen aus dem Leiterkabel sichert. Dadurch wird auch das Leiterkabel 12 zusätzlich vorteilhaft gegen Herausrutschen aus dem elektrischen Anschlusselement 1 gesichert. Gleichzeitig mit den Sicherungsverschluss 28 wird durch Biegen zweier Laschen eine Zugentlastung 30 um das Leiterkabel 12 gebogen.
6 zeigt das elektrische Anschlusselement 1 aus 5 mit eingepresstem Klemmelement 6, dem zugehörigen angepressten Sicherungsverschluss 28 und der um das Leiterkabel 12 angedrückten Zugentlastung 30. Das Klemmelement 6 kann sich durch den Sicherungsverschluss 28 auch bei erhöhten mechanischen Belastungen wie zum Beispiel Vibrationen oder mechanischen Stößen nicht mehr aus dem Leiterkabel 12 lösen. Die angedrückte Zugentlastung 30 schützt das Leiterkabel 12 vor mechanischen Beanspruchungen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Leiterplatte 26 mit dem elektrischen Anschlusselement 1 und dem eingepressten Leiterkabel 12 weiterverarbeitet wird. Hier kann das Leiterkabel 12 bei der Handhabung auf Zug beansprucht werden. Wird die Leiterplatte 26 zum Beispiel vergossen, so können thermische Spannungen auf das elektrische Anschlusselement 1 und das Leiterkabel 12 wirken. Das elektrische Anschlusselement 1 ist mit dem Klemmelement 6, dem Sicherungsverschluss 28, der Zugentlastung 30 und mit einem evtl. angebrachten Anschlag 32 einstückig ausgebildet. Somit muss nur das elektrische Anschlusselement 1 mit den zusätzlichen Ausprägungen bestückt werden.
7 zeigt das elektrische Anschlusselement 1 aus 6 mit Schnitt durch den Kontaktbereich. Der Schnitt zeigt die Durchdringung des Klemmelementes 6 durch die Leiterkabelisolierung bis auf Leiteradern 14. Das Klemmelement 6 ragt dabei tief in den Leiterquerschnitt und verbindet die Leiteradern 14 elektrisch leitend mit dem elektrischen Anschlusselement 1.
8 zeigt einen Miniatursensor ohne Gehäuse. Der Miniatursensor, vorzugsweise ein magnetischer Sensor, besteht aus der Leiterplatte 26 mit darauf befindlichen Bauteilen und Sensorelementen sowie dem Leiterkabel 12. Das Leiterkabel 12 bildet eine Anschlussleitung für den Sensor. Die Anschlussleitung besteht aus den Leitungen für die Versorgungsspannung und den Signalleitungen. Die Leitungen sind über mehrere elektrische Anschlusselemente 1 auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte 12 mit dieser verbunden. Es sind dabei zwei elektrische Anschlusselemente 1 auf der Oberseite der Leiterplatte 26 und ein elektrisches Anschlusselement 1 auf der Unterseite der Leiterplatte 26 angebracht. Die Leiterkabel 12 werden durch Einpressen der Klemmelemente 6, wie in 3 dargestellt und beschrieben, von oben kontaktiert. Der Anschluss der einzelnen Leiterkabel 12 kann durch die Verwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselemente 1 auf geringstem Platz kompakt untergebracht werden. Die Baugruppe wird dann komplett durch ein nicht dargestelltes Gehäuse geschützt, wobei die Baugruppe in ein Gehäuse eingesetzt oder in Kunststoff vergossen werden kann. Wie bereits in der einfachen Darstellung der 8 erkennbar, wird ein großer Teil der Bauform der Miniatursensoren für den Anschluss der Versorgungs- und Signalleitungen benötigt. Um die Bauform der Miniatursensoren klein zu halten sind die ertindungsgemäßen Anschlusselemente notwendig, die nicht nur sehr kleine Bauformen mit Rastermaßen kleiner 2,5mm, typischerweise 2,5mm – 1,5mm und sehr kleinen Leiterquerschnitten, zum Beispiel kleiner 0,2mm², typischerweise 0,14mm², erlauben, sondern auch eine kostengünstigere sichere Fertigung ermöglichen.

Claims

Elektrisches Anschlusselement zum Anschluss eines Leiterkabels an eine Leiterplatte, mit einer für Oberflächen-Lötmontage ausgebildeten Unterseite und mit einer für Oberflächenmontage ausgebildeten Montageseite, wobei an dem elektrischen Anschlusselement für das Leiterkabel, unmittelbar auf das Leiterkabel wirkend, mindestens ein Klemmelement zum Einpressen in das Leiterkabel zur leitenden Verbindung des Leiterkabels vorhanden ist.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement als Dorn ausgebildet ist, welcher in das Leiterkabel eingedrückt wird.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Anschlusselement zur Aufnahme des Leiterkabels hülsenförmig ausgebildet ist.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere zwei Klemmelemente hintereinander, in Richtung des Leiterkabels angeordnet sind.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn als laschenförmiger spitz zulaufender Abschnitt der Bauteilwand des elektrischen Anschlusselementes ausgebildet ist.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dorne mit der Spitze zueinander entgegengesetzt angeordnet sind.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des elektrischen Anschlusselementes für ein Rastermaß kleiner als 2,5mm, bevorzugt 1 mm bis 1,5 mm ausgeführt ist, und/oder dass das elektrische Anschlusselement für Leiterkabelquerschnitte kleiner 0,2 mm², bevorzugt 0,14 mm² ausgeführt ist.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungsverschluss vorhanden ist zum Sichern des eingedrückten Klemmelements und zum Sichern des leitend verbundenen Leiterkabels gegen ein unbeabsichtigtes Lösen.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugentlastung vorhanden ist zum Entlasten der Kontaktstelle des Klemmelements gegenüber mechanischen Belastungen auf das Leiterkabel.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag für das eingeführte Leiterkabel vorhanden ist zum Begrenzen der Leitereinführung.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement und/oder der Sicherungsverschluss, und/oder die Zugentlastung und/oder der Anschlag, einstückig mit dem elektrischen Anschlusselement sind.
Verfahren zum Anschließen eines Leiterkabels an eine Leiterplatte, bei dem ein elektrisches Anschlusselement mittels Oberflächen-Lötmontage auf die Leiterplatte gelötet wird, dann das Leiterkabel in eine Öffnung des hülsenförmigen Anschlusselements eingeführt wird und danach das Leiterkabel durch Umbiegen und Einpressen mindestens eines Klemmelements des Anschlusselements mit dem elektrischen Anschlusselement leitend verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einpressen der Klemmelemente und/oder die Erstellung eines Sicherungsverschlusses und/oder die Erstellung einer Zugentlastung in einem gemeinsamen Montageschritt erfolgt.
Sensor, insbesondere magnetischer Sensor, mit einem elektrischen Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung eines elektrischen Anschlusselements nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Anschluss eines Leiterkabels an einen magnetischen Sensor.