DE102006051874A1

DE102006051874A1 - Elektrochemischer Kondensator mit kleinem ESR und Steckverbinder

Info

Publication number: DE102006051874A1
Application number: DE102006051874A
Authority: DE
Inventors: Bharat Rawal; Lee Shinaberger; Dean Smith; Tom Anderson; Tomoyuki Sato
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-05-10
Also published as: JP2013102224A; CN101004979B; CN101004979A; US7599191B2; GB2432051A8; US20070117422A1; GB2432051B; GB0621731D0; JP2007129229A; GB2432051A

Abstract

Ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator (DLC) wird zur Montage auf einer PCB konfiguriert. Eine erste Steckverbinder-Komponente wird an jedem einzelnen Anschluss des DLC-Kondensators konfiguriert. Eine zweite Steckverbinder-Komponente wird auf der PCB montiert und enthält eine Anzahl von parallelen Steckverbinder-Elementen an einer Stelle der Leiterplatte, um den elektrischen Kontakt zu den DLC-Anschlüssen herzustellen. Die Steckverbinder-Konfiguration verursacht einen minimalen Anstieg des ESR des Kondensators, wenn er auf der PCB montiert wird.

Description

PRIORITÄTS-ANSPRUCH
Die vorliegende Erfindung beansprucht Priorität vor der vorläufigen Anmeldung mit der Serien-Nummer 60/732,393, eingereicht am 1. November 2005.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrochemische oder Doppelschichtkondensatoren (DLC), auch als "Superkondensatoren" bezeichnet, haben in der Technik eine weitgehende Akzeptanz gefunden, um eine einzigartige Kombination von Eigenschaften bereitzustellen, insbesondere hohe Spannung, Leistung und Kapazitätsdichten. DLCs sind ein ausgezeichneter Kompromiss zwischen dielektrischen Kondensatoren, wie Keramik-, Tantal-, Folienkondensatoren und Batterien. DLCs sind weit verbreitet in Hochleistungs-Impuls-Anwendungen, wie in Systemen auf der Basis von GSM, GPRS Edge und PCS, die im Allgemeinen für einige Millisekunden einen Strom von mehreren Ampere benötigen. DLCs werden üblicherweise in Kombination mit einer Batterie benutzt, um einen hohen kurzzeitigen Strom zu liefern, wobei die Batterie das System mit Energie versorgt und den DLC lädt, wenn keine hohen Stromimpulse benötigt werden.
DLCs unterliegen im Allgemeinen zwei Einschränkungen: Hoher ESR (äquivalenter Serienwiderstand) und hoher Kapazitätsverlust bei Verwendung zur Lieferung von Stromimpulsen sehr kurzer Dauer. Der sofortige Spannungsabfall, der auftritt, wenn ein Kondensator einen kurzen Stromimpuls liefert, wird durch den ESR des Bauelementes verursacht und ist direkt proportional zu ihm. Der andauernde Spannungsabfall über die Dauer des Impulses ist eine Funktion der verfügbaren Ladung, d.h. der Kapazität. Diese Kombination verursacht einen Gesamt-Spannungsabfall, durch den das Bauelement für bestimmte Anwendungen nicht akzeptierbar werden kann. Der Spannungsabfall in einem Schaltkreis ist eine kritische Größe, weil der Schaltkreis unterhalb einer bestimmten Abschalt-Spannung nicht arbeitet. Der ESR eines Bauelementes kann nicht unter einen bestimmten, inhärenten Wert verringert werden, und somit wird eine hohe Kapazität benötigt, um den Gesamt-Spannungsabfall zu minimieren. Ein solcher höherer Kapazitätswert führt auch mit einem entsprechenden höheren ESR zu einem kleineren Gesamt-Spannungsabfall. Durch einen kleinen Spannungsabfall werden auch die leitungsgebundenen und die abgestrahlten elektromagnetischen Störungen minimiert.

Herkömmliche dielektrische Kondensatoren werden typischerweise unter Verwendung relativ schnell arbeitender Bestückungs-Prozesse, die einem Fachmann gut bekannt sind, auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB) montiert. Die Bauelemente werden dann mit IR-Reflow-, Gasphasen- oder Schwall-Lötverfahren gelötet, um den Montageprozess zu beenden. Demgegenüber werden DLCs von Hand auf eine gedruckte Leiterplatte gelötet, entweder mit einem Lötkolben, oder mit einer Einrichtung zum Widerstands- oder Impuls-Löten. Das Löten von Hand ist ein offensichtlicher Nachteil in einer effizienten Produktion elektronischer Komponenten, in denen ein DLC benötigt wird. In der Technik wurde die Erfahrung gemacht, dass das Löten von Hand erforderlich ist, um die hohe thermische Belastung über die Anschlüsse durch herkömmliche Reflow- und automatische Lötprozesse zu verhindern und den ESR des Bauelementes auf einer akzeptierbaren Höhe zu halten. Herkömmliche Steckverbinder-Anordnungen, die zur Montage eines DLC benutzt werden könnten, führen wegen der für die Buchse/den Steckverbinder verwendeten Leitungen und Leiterbahnen zu einer nicht akzeptablen Erhöhung des ESR.

Somit besteht in der Technik der Bedarf für einen elektrochemischen DLC hoher Leistung, der auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB) ohne Löten von Hand montiert werden kann, ohne dass eine nicht akzeptierbare Erhöhung des ESR auftritt. Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für diese Anforderung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ziele und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, oder sie sind aus der Beschreibung offensichtlich, oder sie können aus der Anwendung der Erfindung ersehen werden.

In Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung ist ein DLC-Kondensator mit einer ersten Steckverbinder-Komponente an seinen entsprechenden Anschlussleitungen konfiguriert. Die erste Steckverbinder-Komponente passt zu einer entsprechenden zweiten Steckverbinder-Komponente, die mit herkömmlichen Verfahren auf einer PCB montiert ist. Diese Steckverbinder-Konfiguration erlaubt es, den DLC einfach auf die PCB zu pressen, so dass die erste und die zweite Steckverbinder-Komponente ineinander greifen. Löten von Hand oder andere Lötverfahren sind nicht erforderlich, um den DLC elektrisch auf der PCB zu montieren, und die Steckverbinder-Konfiguration fügt keinen nennenswerten Anstieg des ESR hinzu.

In einer bestimmten Ausführung umfasst die erste Steckverbinder-Komponente, die an jedem der DLC-Anschlüsse konfiguriert ist, einen einzelnen relativ breiten flanschähnlichen Anschluss. In einer alternativen Ausführung kann eine Vielzahl von einzelnen Steckverbinder-Elementen parallel an jedem DLC-Anschluss von einem gemeinsamen Elektroden-Anschluss des Kondensators konfiguriert sein. Die DLC-Anschlüsse (einzelner Anschluss oder mehrere parallele Anschlüsse) können als Stecker-Elemente konfiguriert sein, welche die Form von Stiften oder Zungen haben. Die DLC-Anschlüsse passen zu komplementär geformten parallelen Steckverbinder- Elementen einer zweiten Steckverbinder-Komponente, die auf der PCB an einem gemeinsamen Anschluss für jeden der Kondensator-Anschlüsse montiert ist. Zum Beispiel kann die zweite Steckverbinder-Komponente ein Gehäuse umfassen, das mit herkömmlichen Bestückungs- und Lötverfahren auf der PCB montiert ist, wobei das Gehäuse eine Anzahl von Steckverbinder-Element-Steckplätzen definiert, welche die DLC-Anschlüsse aufnehmen. Mit dieser Anordnung ist der Gesamtwiderstand R_t an den einzelnen DLC-Anschlüssen (wenn in die PCB eingesteckt) eine Funktion des Parallelwiderstandes der einzelnen Steckverbinder-Elemente (R₁, R₂, R₃, ...): Rt = (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...)–1

Durch Variation der Größe der DLC-Anschlüsse und der Anzahl und der Art einzelner Steckverbinder-Elemente, die an der zweiten Steckverbinder-Komponente parallel geschaltet sind, kann der Gesamtwiderstand jedes Anschlusses präzise kontrolliert werden. Vorzugsweise werden die Anzahl, die Größe und die Form der DLC-Anschlüsse und individuellen Steckverbinder-Elemente so ausgewählt, dass der mittlere ESR-Anstieg an den DSL-Anschlussleitungen weniger als 5 Milliohm beträgt und vorzugsweise unter 3 Milliohm liegt.

Die zweite Steckverbinder-Komponente kann speziell für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung konstruiert werden. Zum Beispiel kann die zweite Steckverbinder-Komponente ein speziell konstruiertes Gehäuse enthalten, das auf der PCB an einer Stelle montiert ist, die den Anschlussleitungen des DLC entspricht. In einer wünschenswerten Ausführung kann die auf der PCB konfigurierte zweite Steckverbinder-Komponente jedoch ein herkömmlicher Karten-Steckverbinder sein, der eine Reihe von Steckverbinder-Element-Steckplätzen hat, die an der Vorderseite angeordnet sind. Zum Beispiel kann abhängig vom Gehäuse des DLC und vom Abstand der DLC-Anschlussleitungen ein Karten-Steckverbinder mit 24, 27 oder einer anderen Anzahl von Steckpositionen verwendet werden. In dieser Ausführung müs sen Steckverbinder-Elemente nicht in alle Steckplätze des Karten-Steckverbinders eingesteckt sein, sondern nur in die Steckplätze, die von den DLC-Leitungen benutzt werden. Zum Beispiel kann es sein, dass nur die 3 oder 5 außen liegenden Positionen des Karten-Steckverbinders benutzt werden, wobei die dazwischen liegenden Positionen unbenutzt bleiben. Diese Zwischenpositionen erfordern keine Steckverbinder-Elemente.

Die DLC-Anschlüsse haben eine Breite und eine Dicke, dass sie mit der gewünschten Anzahl von parallelen Steckverbinder-Elementen an der zweiten Steckverbinder-Komponente verbunden werden können. In einer bestimmten Anwendung sind die DLC-Anschlüsse so konfiguriert, dass sie zu 5 parallelen Steckverbinder-Elementen passen, die in einem Gehäuse der zweiten Steckverbinder-Komponente montiert sind. Wie bereits erwähnt, kann dieses Gehäuse ein herkömmlicher Karten-Steckverbinder mit mehreren Steckpositionen sein.

Die zweite Steckverbinder-Komponente kann unter Verwendung herkömmlicher Bestückungsverfahren auf der PCB montiert werden. Die Steckverbinder-Elemente können Löt-Anschlüsse oder Fädel-Anschlüsse haben. Es sind verschiedene Montage-Konfigurationen und Profile möglich. Für eine Konfiguration mit flachem Profil kann es zum Beispiel gewünscht sein die zweite Steckverbinder-Komponente so zu montieren, dass ihre Steckverbinder-Elemente eine parallele Orientierung des DLC bezüglich der PCB erlauben. Bei Karten-Steckverbindern wird diese Konfiguration oft als "Parallel-Karte-an-Karte-Montage" bezeichnet. Eine solche parallele Orientierung kann jedoch auch durch die Konfiguration der DLC-Anschlüsse erreicht werden. Zum Beispiel können die DLC-Anschlüsse um einen rechten Winkel versetzt sein, so dass sie mit einem Karten-Steckverbinder verbunden werden können, der in einer senkrechten "Tochterkarten-zu-Mutterkarten-Konfiguration" montiert ist.

Der DLC wird auf der PCB platziert (z.B. von Hand oder durch automatische Verfahren), so dass die DLC-Anschlüsse in elektrischen Kontakt mit den Steckverbinder-Elementen der zweiten Steckverbinder-Komponente gepresst werden. Vorzugsweise erstrecken sich die DLC-Leitungen vom Gehäuse an der Einsteck-Mittellinie der zweiten Steckverbinder-Komponente. Es kann sein, dass die DLC-Anschlüsse zu diesem Zweck einen Versatz erfordern, insbesondere wenn das DLC-Gehäuse bündig mit der PCB-Oberfläche montiert ist. Um den DLC auf der PCB weiter zu befestigen, können Klebstoffe oder mechanische Vorrichtungen, wie eine Halteklammer oder andere mechanische Vorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel ist in einer Ausführung eine Klebeschicht zwischen dem DLC-Gehäuse und der PCB angeordnet.

Man muss sich dessen bewusst sein, dass jede beliebige Anzahl von Steckverbinder-Konfigurationen im Umfang und Geist der Erfindung zur Montage von DLC-Kondensatoren auf einer PCB liegt, welche das gewünschte Design-Kriterium der Minimierung des ESR-Beitrages an jedem DLC-Anschluss erfüllt.

Weitere Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden detaillierter mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

KURZBECHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Rest der Spezifikation wird eine vollständige und ermöglichende Offenlegung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren besten Ausführung, für einen Fachmann spezieller dargelegt, wie im Rest der Spezifikation erläutert, in der Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer geeigneten Steckverbinder-Konfiguration zur Montage eines DLC-Kondensators auf einer PCB entsprechend Aspekten der Erfindung ist.
2 eine perspektivische Ansicht zur Illustration des DLC aus 1 in einer montierten Konfiguration auf der PCB ist.
3A ein Schnittbild der auf der PCB montierten PCB-Steckverbinder-Komponente aus 1 ist.
3B eine Vorderansicht der PCB-Steckverbinder-Komponente aus 3A ist.
Eine wiederholte Verwendung von Referenz-Zeichen in der vorliegenden Spezifikation und in den Zeichnungen ist beabsichtigt, um gleiche oder analoge Eigenschaften oder Elemente der Erfindung darzustellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird detailliert auf verschiedene Ausführungen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele weiter unten beschrieben werden. Jedes Beispiel wird durch eine Erklärung gegeben und stellt keine Einschränkung der Erfindung dar. In der Tat ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Geist der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können Eigenschaften, die als Teil einer Ausführung gezeigt oder beschrieben werden, in einer anderen Ausführung benutzt werden, um eine weitere Ausführung zu erhalten. Es ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Änderungen und Abwandlungen abdeckt.
Gemäß Aspekten der Erfindung wird eine einzigartige Steckverbinder-Konfiguration bereitgestellt, um einen elektrochemischen Doppelschichtkondensator (DLC) auf einer gedruckten Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) zu montieren. DLCs sind einem Fachmann bekannt, und eine detaillierte Erklärung dieser Kondensatoren ist für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Wie oben erwähnt, haben DLC-Kondensatoren (auch als "elektrochemische" oder "Superkondensatoren" bezeichnet), in der Elektronik Akzeptanz gefunden, um eine einzigartige Kombination von hoher Spannung, Leistung und Kapazitätsdichte bereitzustellen. DLCs werden typischerweise in Hochleistungs-Impuls-Anwendungen, wie in Systemen auf der Basis von GSM, GPRS und PCS eingesetzt. Die AVX Corporation in Myrtle Beach, South Carolina, USA bietet eine kommerzielle Produktlinie von DLC-Kondensatoren an, die als BESTCAP-Superkondensatoren mit extrem kleinen ESR bezeichnet werden. Die BESTCAP-Kondensatoren werden mit Kapazitäten im Bereich von 15mF bis 560mF und mit sechs Nennspannungen von 3,6V bis 12V angeboten. Jeder einzelne und jede Kombination der BESTCAP-Kondensatoren der AVX Corporation kann dazu verwendet werden, die vorliegende Erfindung zu nutzen. DLC-Kondensatoren können auch von verschiedenen anderen Firmen erworben werden, einschließlich NEC, CAP-XX, Cooper und Ness.
Der Begriff "DLC-Kondensator", wie hier benutzt, bedeutet jede Art und Weise eines elektrochemischen Kondensators, in dem ein Ladungstransfer durch Elektronen und Ionen ausgeführt wird, und die Anionen und Kationen in einem Elektrolyten enthalten sind, der eine Flüssigkeit (normalerweise eine wässrige oder organische Lösung) oder ein Feststoff sein kann. Ein fester Elektrolyt ist typischerweise ein leitfähiges Polymer. DLCs nutzen die Ladungstrennung, die sich über der Schnittstelle Elektrode-Elektrolyt bildet. Ein DLC enthält zwei Arten von Ladungsträgern: Ionische Arten auf der Elektrolyt-Seite und elektronische Arten auf der Elektroden-Seite. Im Wesentlichen besteht ein elektrochemischer DLC aus zwei Elektroden, die in einen Elektrolyten eintauchen. Wenn die Elektroden elektrisch geladen werden, bewegen sich die Ionen des Elektrolyten unter dem Einfluss des elektrischen Feldes zu den Elektroden mit der entgegengesetzten Ladung. Die Elektroden bestehen typischerweise aus Aktivkohle. Im geladenen Zustand befinden sich die Anionen und Kationen in der Nähe der Elektroden, so dass sie die überschüssige Ladung in den Aktivkohle-Elektroden ausgleichen. Somit gibt es über die Phasengrenze zwischen Kohle und Elektrolyt zwei Schichten überschüssiger Ladung mit entgegengesetzter Polarität. Dies wird als "elektrochemische Doppelschicht" bezeichnet.
Wie oben erläutert, ist eine Einschränkung bei herkömmlichen DLCs der äquivalente Serienwiderstand (ESR), der einen sofortigen Spannungsabfall erzeugt, wenn der Kondensator einen kurzen Stromimpuls liefert. Die Steckverbinder-Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung bietet ein einzigartiges Mittel zur schnellen und effizienten Montage von DLCs auf einer PCB, ohne dass der ESR des Bauelementes erhöht wird.
In den 1 bis 3B wird ein DLC-Kondensator 10 gezeigt. Der Kondensator 10 hat ein Gehäuse 12, das eine Anode definiert. Der DLC enthält zwei Anschlussklemmen 16 an einer Seite 14 des Gehäuses 12.
Der DLC 10 enthält eine erste Steckverbinder-Komponente, allgemein mit 18 bezeichnet, die an den Anschlussklemmen 16 angeordnet ist. Die erste Steckverbinder-Komponente 18 kann jede Art von Steckverbinder-Element als Stecker oder Buchse umfassen. In der gezeigten Ausführung ist die Steckverbinder-Komponente 18 durch eine einzelne Zunge oder einen flanschähnlichen Anschluss 20 definiert, der sich vom Rand 14 des Gehäuses 12 erstreckt. Man muss sich dessen bewusst sein, dass der Anschluss 20 verschiedene Formen und Abmessungen haben kann, wie Stift, Bajonett oder jede andere herkömmliche Steckverbinder-Konfiguration. In einer alternativen Ausführung können die Anschlüsse 20 durch eine Vielzahl von einzelnen parallelen Steckverbinder-Elementen gebildet werden, die an jeder der Anschlussklemmen 16 angeordnet sind.
In einer speziellen Ausführung, in der die DLC-Anschlüsse 20 einzelne Zungen oder Flansche sind, wie in 1 gezeigt, können die Anschlüsse eine Dicke und Breite haben, dass sie zu einer gewünschten Anzahl von parallelen Steckverbinder-Elementen einer zweiten Steckverbinder-Komponente 28 passen, die auf der PCB 22 montiert ist. Wie weiter unten detaillierter erläutert wird, kann die zweite Steckverbinder-Komponente 28 ein Karten-Steckverbinder sein, der zur Aufnahme von Steckverbindern konstruiert ist, die eine Dicke nach Industriestandard haben, zum Beispiel eine Dicke von 0,2 mm, oder eine andere Dicke nach Industriestandard. In dieser Ausführung haben die DLC-Anschlüsse eine Dicke von 0,2 mm und eine Breite, die so gewählt ist, dass sie zu einer gewünschten Anzahl von Steckverbinder-Elementen im Karten-Steckverbinder passen. Zum Beispiel können die Anschlüsse eine Breite von ungefähr 2,5 mm haben, wenn beabsichtigt ist, dass sie zu 5 Steckverbinder-Elementen in einem Karten-Steckverbinder passen, oder eine Breite von ungefähr 1,4 mm, wenn beabsichtigt ist, dass sie zu 2 oder 3 Steckverbinder-Elementen passen. Man muss sich jedoch dessen bewusst sein, dass andere Anordnungen von parallelen Steckverbindern im Umfang und Geist der Erfindung liegen, solange der gewünschte minimale Anstieg des ESR jedes der DLC-Anschlüsse erreicht wird.
Mit speziellem Bezug auf 1 und 2 ist die zweite Steckverbinder-Komponente 28 unter Verwendung herkömmlicher Bestückungsverfahren auf die Oberseite 24 der PCB 22 montiert. Die Komponente 28 wird an der PCB 22 mit einem beliebigen herkömmlichen Verfahren befestigt. In der gezeigten Ausführung enthält die zweite Steckverbinder-Komponente 28 ein Isolator-Gehäuse 38, das an einer gewünschten Stelle direkt auf die PCB 22 montiert ist und Anschlussklemmen 26 enthält, die in Lage und Größe mit den Anschlüssen 16 des DLC 10 übereinstimmen. Das Gehäuse 38 kann an den longitudinalen Enden Ankerplatten 42 enthalten, um die zweite Steckverbinder-Komponente 28 unter Verwendung herkömmlicher Bestückungs- und Lötverfahren auf der PCB 22 zu befestigen. Die Komponente 28 kann Löt-Anschlüsse für die entsprechenden Steckverbinder-Elemente oder eine Fä del-Konfiguration haben. Wie oben erläutert, kann die zweite Steckverbinder-Komponente 28 ein Karten-Steckverbinder sein, der parallele Steckverbinder-Elemente 30 hat, die zu den Anschlüssen 20 an den DLC-Klemmen passen. Man muss sich dessen bewusst sein, dass für diesen Zweck jede beliebige Anzahl von Steckverbinder-Einrichtungen oder Komponenten verwendet werden kann.
Wie in dem Fall eines Karten-Steckverbinders kann das Gehäuse 38 eine Vielzahl individueller Steckplätze 40 festlegen, die an Stellen an der Vorderseite des Gehäuses definiert sind, wobei die Vorderseite so orientiert ist, dass sie die DLC-Anschlüsse 20 aufnimmt. Die Sockel enthalten individuelle Steckverbinder-Elemente 30, die eine Form und Größe haben, dass eine Vielzahl der Elemente elektrisch mit den DLC-Anschlüssen 20 jeder Anschlussleitung 16 verbunden wird. In der in den Figuren gezeigten Ausführung werden die Steckverbinder-Elemente 30 zum Beispiel durch vorgespannte Arme 32 mit Fahnen 34 an den Enden gebildet. Die Arme 32 definieren einen V-förmigen oder U-förmigen Steckplatz, in den sich die DLC-Anschlüsse 20 erstrecken. Jeder Anschluss 20 erstreckt sich über eine Vielzahl von Elementen 30. In der gezeigten Ausführung erstreckt sich jeder Anschluss 20 über 5 Steckverbinder-Elemente 30. Jedes Steckverbinder-Element 30 kann einen Anschluss 36 enthalten, der an ein Anschluss-Lötauge 26 auf der Karte 22 gelötet ist, wie in 3 gezeigt.
Das Gehäuse 38 kann Steckplätze 40 über die gesamte Vorderseite enthalten, insbesondere, wenn die zweite Steckverbinder-Komponente 28 ein Karten-Steckverbinder ist. In diesem Fall müssen Steckverbinder-Elemente nur in den Sockeln angebracht werden, die benötigt werden, um Kontakt mit den DLC-Anschlüssen 20 herzustellen. Zum Beispiel kann das Gehäuse 38 siebenundzwanzig oder vierundzwanzig Steckplätze enthalten, wobei nur die 5 außenliegenden Steckplätze 40 an jeder Seite benutzt werden, um Kontakt mit den DLC-Anschlüssen 20 herzustellen.
Vorzugsweise sind die DLC-Anschlüsse so orientiert, dass sie sich entlang der Einsteck-Mittellinie der Steckplätze 40 in der zweiten Steckverbinder-Komponente 28 erstrecken. Abhängig von der Dicke des DLC-Gehäuses 12 und anderen Variablen kann es erforderlich sein, die Anschlüsse 20 zu diesem Zweck mit einem Versatz zu formen, insbesondere, wenn es gewünscht wird, den DLC bündig an der PCB 22 zu montieren.
Ein Fachmann muss sich dessen bewusst sein, dass jede Art von geeigneten Steckverbinder-Konfigurationen innerhalb des Umfangs und des Geistes der Erfindung benutzt werden kann und dass die in den Figuren gezeigte Konfiguration nur ein Beispiel für eine geeignete Konfiguration ist.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Bereitstellung individueller paralleler Steckverbinder-Elemente an jedem der DLC-Anschlüsse für eine ausreichende Kontaktstärke und Oberfläche sorgt, wobei der Anstieg des Gesamt-ESR des Bauelementes minimiert wird. Die zusammenpassenden Steckverbinder-Komponenten erlauben eine sichere elektrische Montage des DLC 10 auf der PCB 22 ohne irgendeine Art von Löten. Die DLC-Anschlüsse 16 und die zugehörigen Anschlüsse 20 werden nicht der hohen thermischen Belastung eines automatischen Reflow-Lötprozesses ausgesetzt. Die Anzahl, Größe und Konfiguration der DLC-Anschlüsse und der individuellen Steckverbinder-Elemente kann abhängig von der Leistung und der Kapazität des DLC 10 geändert werden, um eine minimale akzeptierbare ESR-Erhöhung an den Anschlussleitungen zu erreichen. In besonders wünschenswerten Ausführungen ist der Gesamt-ESR-Anstieg durch die Anschluss-/Steckverbinder-Konfiguration kleiner als 5 Milliohm und vorzugsweise kleiner als 3 Milliohm.
Um sicherzustellen, dass der DLC 10 in allen Betriebsumgebungen der elektronischen Bauelemente mit der PCB 22 verbunden bleibt, können zusätzliche Mittel verwendet werden, um das DLC-Gehäuse 12 mit der PCB 22 zu verbinden. Zum Beispiel kann mit Bezug auf 1 ein Kleber 46 zwischen dem Boden des Gehäuses 12 und der PCB 22 aufgebracht werden. Dieser Überzug kann durch eine ablösbare Schicht 48 geschützt werden, die vor der Montage des DLC 10 abgezogen wird. Der Kleber kann auf der PCB 22 an der gewünschten Stelle angebracht werden, wie in 1 gezeigt, oder er kann an der Unterseite des DLC-Gehäuses 12 angebracht sein. In anderen Ausführungen können herkömmliche mechanische Befestigungsvorrichtungen benutzt werden, um den DLC 10 weiter mit der PCB 22 zu befestigen, solche Vorrichtungen können Klammern, Schrauben, Stecker-/Buchse-Verbindungsvorrichtungen und so weiter sein.
2 zeigt das DLC-Gehäuse 12, wie es sich gewöhnlich bündig gegenüber dem Gehäuse 38 der zweiten Steckverbinder-Komponente befindet. In einer alternativen Ausführung kann das Gehäuse 12 vom Gehäuse 38 einen Abstand haben, wobei die Steckverbinder-Elemente 20 die Lücke zwischen den Komponenten überbrücken. Diese Ausführung erlaubt das Einstecken der DLC-Steckverbinder-Elemente mit einem Winkel bezüglich des Komponenten-Gehäuses 38, was bei Konfigurationen mit Steckverbindern kleinerer Bauhöhe erforderlich sein kann.
TESTDATEN
Es wurden Tests durchgeführt, bei denen BESTCAP DLC-Kondensatoren von der AVX Corporation verwendet wurden, um den Anstieg des ESR bei einer Konfiguration mit fünf parallelen Steckverbindern an jedem der beiden Anschlüsse des Kondensators zu bestimmen. Die getesteten Kondensatoren hatten die Teile-Nummer BZ05 und eine Nennspannung von 5,5V. Die Kondensatoren wurden mit zungenförmigen Anschlüssen an jeder Klemme konfiguriert, die eine Dicke von 0,2 mm und eine Breite von 2,5 mm hatten. Es wurde ein Karten-Steckverbinder auf einer PCB zur Aufnahme von 5 Steckverbinder-Elementen an jedem longitudinalen Ende des Steckverbinders durch die DLC-Anschlüsse konfiguriert. In einem ersten Test war der Karten-Steckverbinder ein Steckverbinder mit 24 Positionen (die mittleren 14 Positi onen des Gehäuses enthielten keine Steckverbinder-Elemente und wurden nicht benutzt). In einem zweiten Test war der Karten-Steckverbinder ein Steckverbinder mit 27 Positionen, wobei die mittleren 17 Positionen des Gehäuses nicht benutzt wurden.
Es wurden fünf verschiedene Kondensatoren mit jeder der Steckverbinder-Konfigurationen getestet. Jeder Kondensator wurde zehnmal getestet. Jeder Test bestand in der Messung des Kondensator-ESR im nicht angeschlossenen Zustand (nicht elektrisch mit der PCB verbunden). Der Kondensator wurde dann in das Steckverbinder-Gehäuse auf der PCB eingesteckt und der ESR der zusammengesteckten Konfiguration wurde bestimmt. Die Differenz der ESR-Werte zwischen den beiden Messwerten wurde der Steckverbinder-Konfiguration zugeordnet. Diese Prozedur wurde für jeden Kondensator insgesamt zehnmal durchgeführt.
Für die mit dem Steckverbinder mit 24 Positionen getesteten Kondensatoren betrug der mittlere Anstieg des ESR 1,9 Milliohm (Standardabweichung 1,7). Für die mit dem Steckverbinder mit 27 Positionen getesteten Kondensatoren betrug der mittlere Anstieg des ESR 2,1 Milliohm (Standardabweichung 1,8).
Obwohl die Erfindung detailliert mit Bezug auf ihre speziellen Ausführungen beschrieben wurde, wird man erkennen, dass ein Fachmann, nachdem er das oben gesagte verstanden hat, leicht Änderungen, Abwandlungen und Äquivalente dieser Ausführungen ersinnen kann. Folglich muss der Umfang der vorliegenden Erfindung als der der beigefügten Ansprüche und aller Äquivalente dazu bewertet werden.

Claims

DLC-Kondensator, konfiguriert zur Montage auf einer PCB, der eine erste Steckverbinder-Komponente enthält, die an jedem individuellen Anschluss des DLC-Kondensators konfiguriert ist und eine Form und Konfiguration hat, dass sie elektrisch ohne Löten mit einer zweiten Steckverbinder-Komponente auf einer PCB verbunden werden kann.
DLC-Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbinder-Komponente auf der PCB eine Vielzahl von einzelnen parallelen Steckverbinder-Elementen hat, wobei die jeweiligen Anschlüsse des DLC eine Breite haben, dass sie in eine Vielzahl der parallelen Steckverbinder-Elemente eingreifen.
DLC-Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der DLC-Kondensator ein Gehäuse hat, wobei das Gehäuse und die ersten Steckverbinder-Komponenten so konfiguriert sind, dass das Gehäuse flach auf der PCB aufliegt, wenn die ersten Steckverbinder-Komponenten mit der zweiten Steckverbinder-Komponenten der PCB verbunden werden.
DLC-Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der DLC-Kondensator eine zusätzliche Befestigungs-Vorrichtung zwischen dem Gehäuse und der PCB aufweist.
DLC-Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Befestigungs-Vorrichtung einen Kleber umfasst.
DLC-Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ESR-Anstieg des Kondensators durch die Verbindung zwischen den ersten Steckverbinder-Komponenten und den zweiten Steckverbinder-Komponenten der PCB kleiner als ungefähr 5 Milliohm ist.
DLC-Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ESR-Anstieg des Kondensators durch die Verbindung zwischen den ersten Steckverbinder-Komponenten und den zweiten Steckverbinder-Komponenten der PCB kleiner als ungefähr 3 Milliohm ist.
Kombination eines auf einer PCB konfigurierten DLC-Kondensators, die einen DLC-Kondensator mit einer ersten Steckverbinder-Komponente enthält, die an jedem einzelnen Anschluss des DLC-Kondensators konfiguriert ist, und einer zweiten Steckverbinder-Komponente, die auf der PCB konfiguriert ist und mindestens ein Steckverbinder-Element enthält, das einem entsprechenden der Anschlüsse des DLC zugeordnet ist, wobei die DLC-Anschlüsse ohne Löten elektrisch mit der zweiten Steckverbinder-Komponente verbunden sind.
Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbinder-Komponente der PCB eine Vielzahl einzelner paralleler Steckverbinder-Elemente aufweist, und die entsprechenden Anschlüsse des DLC eine solche Breite haben, dass sie in eine Vielzahl der parallelen Steckverbinder-Elemente eingreifen.
Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbinder-Komponente einen Karten-Steckverbinder umfasst, der auf der PCB montiert ist.
Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der DLC-Kondensator ein Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse und die ersten Steckverbinder-Komponenten so konfiguriert sind, dass das Gehäuse flach auf der PCB liegt, wenn die ersten Steckverbinder-Komponenten mit den zweiten Steckverbinder-Komponenten der PCB verbunden sind.
Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbinder-Komponente einen Karten-Steckverbinder umfasst, der auf der PCB montiert ist, wobei das Gehäuse eine Dicke hat, die im Allgemeinen zur Dicke des Karten-Steckverbinders passt, so dass der DLC bündig zum Karten-Steckverbinder auf der PCB montiert ist.
Kombination nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination weiterhin eine zusätzliche Befestigungs-Vorrichtung zwischen dem Gehäuse und der PCB aufweist.
Kombination nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Befestigungs-Vorrichtung einen Kleber umfasst.
Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbinder-Komponente der PCB eine Vielzahl einzelner paralleler Steckverbinder-Elemente hat, wobei die entsprechenden Anschlüsse des DLC eine Breite haben, dass sie in eine Vielzahl der parallelen Steckverbinder-Elemente eingreifen, und dass ein ESR-Anstieg des Kondensators durch die Verbindung zwischen den ersten Steckverbinder-Komponenten und den zweiten Steckverbinder-Komponenten der PCB kleiner als ungefähr 5 Milliohm ist.
Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbinder-Komponente der PCB eine Vielzahl einzelner paralleler Steckverbinder-Elemente hat, wobei die entsprechenden Anschlüsse des DLC eine Breite haben, dass sie in eine Vielzahl der parallelen Steckverbinder-Elemente eingreifen, und dass ein ESR-Anstieg des Kondensators durch die Verbindung zwischen den ersten Steckverbinder-Komponenten und den zweiten Steckverbinder-Komponenten der PCB kleiner als ungefähr 3 Milliohm ist.
Verfahren zur Montage eines DLC-Kondensators auf einer PCB, das folgendes umfasst: Bereitstellung einer ersten Steckverbinder-Komponente an entsprechenden Anschlüssen eines DLC-Kondensators; Montage einer zweiten Steckverbinder-Komponente auf einer PCB, wobei die zweite Steckverbinder-Komponente eine Vielzahl von parallelen Steckverbinder-Elementen für jeden Anschluss des DLC hat; und Montage des DLC auf der PCB, so dass die DLC-Anschlüsse ohne Löten mit den parallelen Steckverbinder-Elementen der zweiten Steckverbinder-Komponente verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Steckverbinder-Komponenten in Steckverbinder-Steckplätze eingesteckt sind, welche die parallelen Steckverbinder-Elemente der PCB festlegen.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die Bereitstellung einer zusätzlichen Befestigung zwischen einem Gehäuse des DLC und der PCB umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Bereitstellung eines Klebers zwischen dem Gehäuse des DLC und der PCB umfasst.