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Dokumentenidentifikation DE102005050796A1 26.04.2007
Titel SMD Reflow-lötfähiger Flachstecker
Anmelder Hella KGaA Hueck & Co., 59557 Lippstadt, DE
Erfinder Brune, Joachim, 59519 Möhnesee, DE;
Sebastian, Helmut, 33104 Paderborn, DE
DE-Anmeldedatum 24.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050796
Offenlegungstag 26.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2007
IPC-Hauptklasse H01R 12/36(2006.01)A, F, I, 20051024, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H05K 3/34(2006.01)A, L, I, 20051024, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stecker (1), geeignet zur Befestigung an einer Leiterplatte (2) durch einen Reflow-Lötprozess, umfassend eine Steckergrundfläche (10) mit einem freien Ende, an dem eine Steckerhülse anbringbar ist, mindestens zwei Anschlüsse (11a, 11b, 11c), die von der Steckergrundfläche (10) wegragen und derart geformt sind, dass sie nach der Montage des Steckers (1) auf einer Oberfläche der Leiterplatte (2) aufliegen können, wobei der Stecker (1) eine Masseverteilung aufweist, die so gestaltet ist, dass bei der Montage des Steckers (1) auf der Oberfläche der Leiterplatte (2) ein Verkippen des Steckers (1) verhindert werden kann.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stecker, geeignet zur Befestigung an einer Leiterplatte durch einen Reflow-Lötprozess, umfassend eine Steckergrundfläche mit einem freien Ende, an dem eine Steckerhülse anbringbar ist und mindestens zwei Anschlüsse, die von der Steckergrundfläche wegragen und derart geformt sind, dass sie nach der Montage des Steckers auf einer Oberfläche der Leiterplatte aufliegen können.

Bei der so genannten SMD-Technik (SMD: Surface Mounted Device, oberflächenmontiertes Bauteil) werden elektronische Bauelemente wie zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren oder dergleichen, die keine Drahtanschlüsse aufweisen, mit Hilfe lötfähiger Anschlüsse unmittelbar auf entsprechende Anschlussfelder einer Leiterplatte gelötet. Derartige SMD-Bauelemente können insbesondere mit Hilfe eines aus dem Stand der Technik bekannten, so genannten Reflow-Lötverfahrens stoffschlüssig an der Oberfläche der Leiterplatte befestigt werden.

Beim Reflow-Löten eines elektronischen Bauelements wird vor der Bestückung zunächst ein Lot auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen. Im nächsten Schritt wird dann das elektronische Bauelement auf die Leiterplatte aufgesetzt. Anschließend wird das Lot aufgeschmolzen, um eine stoffschlüssige Verbindung mit den Anschlüssen des elektronischen Bauelements herzustellen.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 04 906 A1 offenbart ein Bauelement, insbesondere einen Flachstecker, zum Verbinden mit einer Leiterplatte. Das Bauelement weist einen Lötfuß auf, der mit einem so genannten SMT-Pad (SMT: Surface Mount Technology, Oberflächenbefestigungstechnik) der Leiterplatte durch eine Lötverbindung verbindbar ist. Dabei ist die Form des Lötfußes derart an die Form des SMT-Pads angepasst, dass zwischen dem Lötfuß und dem SMT-Pad durch Verflüssigen eines dazwischen liegenden Lots gegenseitige, zueinander ausrichtende Anziehungskräfte erzeugbar sind. Das aus dieser Druckschrift bekannte Bauelement ermöglicht eine automatische exakte Positionierung des Bauelements auf der Leiterplatte. Ein Nachteil dieses Bauelements besteht allerdings darin, dass dessen Aufbau, insbesondere die besondere Ausgestaltung des Lötfußes, relativ aufwändig ist. Darüber hinaus wird stets ein entsprechend ausgebildetes und geformtes SMT-Pad benötigt, das zur Aufnahme des Lötfußes geeignet ist. Für zahlreiche praktische Anwendungen ist daher der Einsatz des aus der DE 103 04 906 A1 bekannten Bauelements zu aufwändig und daher zu kostenintensiv.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen einfach und kostengünstig herstellbaren, universell einsetzbaren Stecker zur Verfügung zu stellen, der einfach und sicher durch einen Reflow-Lötprozess auf einer Leiterplatte anbringbar ist.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch einen Stecker mit den Merkmalen der Ansprüche 1. Eine weitere Lösung der Aufgabe liefert ein Stecker mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass der Stecker eine Masseverteilung aufweist, die so gestaltet ist, dass bei der Montage des Steckers auf der Oberfläche der Leiterplatte ein Verkippen des Steckers verhindert werden kann. Auf diese Weise kann die Montage des Steckers, insbesondere in einer Ausführung als reiner SMD-Stecker, auf der Leiterplatte vereinfacht werden. Die Gefahr des Verkippens des Steckers während der Montage besteht durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung des Steckers nicht mehr. Der Stecker kann als reines SMD-Bauteil insbesondere bei Leiterplatten eingesetzt werden, die keinerlei Montagelöcher für eine Durchkontaktierung und Montage des Steckers aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei diesen Leiterplatten um so genannte Heatsink-Leiterplatten mit einem Aluminium- oder Kupferträger handeln.

Gemäß Anspruch 2 wird vorgeschlagen, dass der Stecker mindestens einen Fixierabschnitt aufweist, der im Wesentlichen orthogonal zur Steckergrundfläche orientiert ist und der bei der Montage in eine korrespondierende Montageöffnung der Leiterplatte eingreifen kann. Diese Variante stellt quasi eine Kombination eines SMD-Steckers mit einem Stecker, der eine Durchkontaktierung ermöglicht, zur Verfügung. Der mindestens eine Fixierabschnitt des Steckers ermöglicht bei der Montage die Durchkontaktierung, während die Anschlüsse des Steckers wiederum auf der Oberfläche der Leiterplatte aufliegen und durch den Reflow-Lötprozess stoffschlüssig an der Leiterplatte befestigt werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Masseschwerpunkt des Steckers in einem mittleren Bereich der Steckergrundfläche liegen. Dadurch kann ein Verkippen des Steckers während der Montage in effektiver Weise verhindert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlüsse einen ersten Abschnitt, der im Wesentlichen orthogonal zu der Steckergrundfläche orientiert ist, und mindestens einen zweiten Abschnitt aufweisen, der im Wesentlichen parallel zu der Steckergrundfläche orientiert ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Steckergrundfläche nach der Montage des Steckers von der Oberfläche der Leiterplatte beabstandet ist. Beispielsweise können die in so geformten Anschlüsse von der Grundfläche des Steckers abgekröpft sein, so dass eine Herstellung der Anschlüsse auf relativ einfache Art und Weise möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass mindestens einer der Anschlüsse und/oder mindestens einer der Fixierabschnitte an einer Stirnseite der Steckergrundfläche angeordnet ist, die dem freien Ende der Steckergrundfläche gegenüberliegt. Dadurch wird im Bereich der Stirnseite eine weitere Kontaktierungsmöglichkeit und/oder Fixierungsmöglichkeit für den Stecker zur Verfügung gestellt.

Es besteht in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit, dass der mindestens eine Fixierabschnitt mindestens einen im Wesentlichen stiftartig ausgebildeten Eingriffsbereich aufweist, geeignet, bei der Montage in eine Montagebohrung der Leiterplatte einzugreifen. Dadurch kann eine einfache und sichere Montage des Steckers auf der Leiterplatte erreicht werden.

Vorzugsweise weist der mindestens eine Eingriffsbereich einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung des Eingriffsbereichs mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt einfacher ist als zum Beispiel die Herstellung eines Eingriffsbereichs mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt. Die Länge der Diagonale des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts des Eingriffsbereichs entspricht vorzugsweise dem Durchmesser der üblicherweise kreisrund ausgebildeten Montageöffnung der Leiterplatte.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der mindestens eine Fixierabschnitt mindestens einen Auflagebereich, geeignet, den Stecker nach dem Auflegen auf die Leiterplatte gegen ein Verkippen zu sichern. Der mindestens eine Auflagebereich, der nach der Anbringung des Steckers auf der Oberfläche der Leiterplatte aufliegt, kann somit den Stecker effektiv abstützen und gegen ein unerwünschtes Verkippen sichern, bevor die Lötverbindung hergestellt wurde.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der mindestens eine Auflagebereich an den mindestens einen Eingriffsbereich angrenzt.

Der Stecker kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Flachstecker sein.

ZEICHNUNGEN

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

1 eine perspektivische Ansicht eines Steckers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine perspektivische Ansicht eines Steckers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 eine perspektivische Ansicht des Steckers gemäß 2 nach der Montage auf einer Leiterplatte;

4 eine perspektivische Ansicht eines Steckers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5a eine Draufsicht auf den Stecker gemäß 4 nach der Montage auf einer Leiterplatte,

5b eine Seitenansicht des Steckers nach der Montage auf der Leiterplatte aus einer Betrachtungsrichtung Vb in 5a.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In 1 ist ein Stecker 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung perspektivisch dargestellt. Der Stecker 1 ist in diesem und auch in den übrigen Ausführungsbeispielen ein einteilig ausgeführter Flachstecker. Die Erfindung ist allerdings nicht auf Flachstecker beschränkt, sondern schließt alle gängigen Steckertypen ein. Beispielsweise kann der Stecker 1 aus Kupfer oder aus einem anderen leitfähigen Material hergestellt sein.

Man erkennt, dass der Stecker 1 eine im Wesentlichen rechteckig geformte und relativ flach ausgebildete Steckergrundfläche 10 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Stecker 1 zwei Anschlüsse 11a, 11b auf, die von der Steckergrundfläche 10 wegragen. Jeder der Anschlüsse 11a, 11b weist einen ersten Abschnitt 110, der im Wesentlichen orthogonal zur Steckergrundfläche orientiert ist, und einen zweiten Abschnitt 111, der im Wesentlichen parallel zur Steckergrundfläche 10 orientiert ist, auf. Die Anschlüsse 11a, 11b sind dabei vorzugsweise von der Steckergrundfläche 10 abgekröpft. Die zweiten Abschnitte 111 der Anschlüsse 11a, 11b liegen nach der Montage des Steckers 1 auf der Oberfläche einer hier nicht explizit gezeigten Leiterplatte auf. Durch einen aus dem Stand der Technik bekannten Reflow-Lötprozess können dann die zweiten Abschnitte 111 der Anschlüsse 11a, 11b in an sich bekannter Weise stoffschlüssig mit der Leiterplatte 2 verbunden werden. Die ersten Abschnitte 110 der Anschlüsse 11a, 11b stellen eine Beabstandung der Steckergrundfläche 10 von der Oberfläche der Leiterplatte 2 zur Verfügung. Vorzugsweise ist die Masseverteilung des Steckers 1 so gestaltet, dass der Masseschwerpunkt des Steckers in einem mittleren Bereich der Grundfläche 10 liegt.

Man erkennt in 1 ferner zwei Fixierabschnitte 12a, 12b, die im Wesentlichen orthogonal zu der Steckergrundfläche 10erstrecken. Diese Fixierabschnitte 12a, 12b können bei der Montage des Steckers 1 in dazu korrespondierende Öffnungen der Leiterplatte 2 eingesetzt werden. Dadurch wird eine Durchkontaktierung des Steckers 1 ermöglicht. Auf das freie Ende des Steckers 10 kann eine entsprechend geformte Kabelhülse 3 aufgesetzt werden.

In 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Steckers 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Man erkennt wiederum die Steckergrundfläche 10 sowie die beiden Anschlüsse 11a, 11b mit einem ersten Abschnitt 110 und einem zweiten Abschnitt 111, wobei letzterer im Wesentlichen parallel zur Steckergrundfläche 10 orientiert sind und nach der Montage auf der Leiterplatte 2 aufliegt.

Der Stecker weist wiederum zwei Fixierabschnitte 12a, 12b auf, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Steckergrundfläche 10 erstrecken. Die Fixierabschnitte 12a, 12b sind bei der Montage des Steckers 1 auf einer Leiterplatte wiederum für eine Durchkontaktierung geeignet.

Man erkennt, dass die beiden Fixierabschnitte 12a, 12b in diesem Ausführungsbeispiel eine andere Gestaltung haben als die im ersten Ausführungsbeispiel gezeigten. Jeder der beiden Fixierabschnitte 12a, 12b weist einen Eingriffsbereich 13, der im Wesentlichen stiftartig ausgeführt ist und einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

Unter Bezugnahme auf 3 kann man erkennen, dass die Eingriffsbereiche 13 in dazu korrespondierende, im Wesentlichen kreisrund ausgeführte Montageöffnungen 20 einer Leiterplatte 2 eingreifen können. Der hier gezeigte Stecker 1 gestattet also ebenfalls eine Durchkontaktierung. Die Montageöffnungen 20 der Leiterplatte 2 weisen jeweils einen Durchmesser auf, welcher in etwa der Länge der Diagonalen des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts des Eingriffsbereichs 13 entspricht.

Man erkennt, dass die beiden Fixierabschnitte 12a, 12b in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Auflagebereich 14 aufweisen, der unmittelbar an den Eingriffabschnitt 13 angrenzt. Die Auflagebereiche 14 liegen nach dem Anordnen des Steckers auf der Oberfläche der Leiterplatte 2 auf und können dadurch ein Verkippen des Steckers 1 vor der Herstellung der Lötverbindung verhindern. Die Fixierung des Steckers 1 auf der Leiterplatte erfolgt wiederum mit Hilfe des bereits oben erwähnten Reflow-Lötverfahrens. Auf das freie Ende des Steckers 10 kann wiederum eine entsprechend geformte Kabelhülse 3 aufgesetzt werden.

Eine weitere Variante des Steckers 1, die in 4, 5a und 5b dargestellt ist, ist als reiner SMD-Stecker ausgeführt. Dieser Stecker 1 ist insbesondere für Leiterplatten 2 geeignet, die keine Montageöffnungen oder dergleichen aufweisen, durch die bei der Montage die in 1 und 2 gezeigten Fixierabschnitte 12a, 12b hindurchgesteckt werden können. Derartige Leiterplatten 2 können zum Beispiel so genannte Heatsink-Leiterplatten mit einem Träger aus Aluminium oder Kupfer sein.

Man erkennt in 4, dass der Stecker 1 wiederum eine Steckergrundfläche 10, von der sich drei Anschlüsse 11a, 11b, 11c weg erstrecken, umfasst. Einer der Anschlüsse 11a, 11b, 11c ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer Stirnseite der Steckergrundfläche 10 angeordnet, die dem freien Ende der Steckergrundfläche 10 gegenüberliegt. Die Anschlüsse 11a, 11b, 11c sind wiederum von der Steckergrundfläche 10 abgekröpft und weisen einen ersten Abschnitt 110, der im Wesentlichen orthogonal zur Steckergrundfläche 10 orientiert ist, sowie einen zweiten Abschnitt 111, der im Wesentlichen parallel zur Steckergrundfläche 10 orientiert ist, auf. Der Stecker 1 besitzt eine Masseverteilung, die so gestaltet ist, dass bei der Montage des Steckers 1 auf der Oberfläche der Leiterplatte 2 ein Verkippen des Steckers (1) verhindert werden kann. Vorzugsweise liegt der Masseschwerpunkt des Steckers 1 etwa in einem mittleren Bereich der Steckergrundfläche 10. Dadurch kann ein Verkippen des Steckers 1 bei der Montage effektiv verhindert werden, wenn die Anschlüsse 11a, 11b, 11c auf der Leiterplatte 2 aufliegen, ohne dass die Anschlüsse 11a, 11b, 11c bereits auf die Leiterplatte 2 gelötet worden sind.

Abschließend soll erwähnt werden, dass alle hier gezeigten Varianten des Steckers 1 mittels einer herkömmlichen SMD-Bestückungsvorrichtung auf die Leiterplatten 2 gesetzt werden können.


Anspruch[de]
Stecker (1), geeignet zur Befestigung an einer Leiterplatte (2) durch einen Reflow-Lötprozess, umfassend:

– eine Steckergrundfläche (10) mit einem freien Ende, an dem eine Steckerhülse (3) anbringbar ist,

– mindestens zwei Anschlüsse (11a, 11b, 11c), die von der Steckergrundfläche (10) wegragen und derart geformt sind, dass sie nach der Montage des Steckers (1) auf einer Oberfläche der Leiterplatte (2) aufliegen können,

dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (1) eine Masseverteilung aufweist, die so gestaltet ist, dass bei der Montage des Steckers (1) auf der Oberfläche der Leiterplatte (2) ein Verkippen des Steckers (1) verhindert werden kann.
Stecker (1) nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (1) mindestens einen Fixierabschnitt (12a, 12b) aufweist, der im Wesentlichen orthogonal zur Steckergrundfläche (10) orientiert ist und der bei der Montage in eine korrespondierende Montageöffnung (20) der Leiterplatte (2) eingreifen kann. Stecker (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseschwerpunkt des Steckers (1) in einem mittleren Bereich der Steckergrundfläche (10) liegt. Stecker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (11a, 11b, 11c) einen ersten Abschnitt (110), der im Wesentlichen orthogonal zu der Steckergrundfläche (10) orientiert ist, und mindestens einen zweiten Abschnitt (111) aufweisen, der im Wesentlichen parallel zu der Steckergrundfläche (10) orientiert ist. Stecker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Anschlüsse (11a, 11b, 11c) und/oder mindestens einer der Fixierabschnitte (12a, 12b) an einer Stirnseite der Steckergrundfläche (10) angeordnet ist, die dem freien Ende der Steckergrundfläche (10) gegenüberliegt. Stecker (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fixierabschnitt (12a, 12b) mindestens einen im Wesentlichen stiftartig ausgebildeten Eingriffsbereich (13) aufweist, geeignet, bei der Montage in eine Montagebohrung (20) der Leiterplatte (2) einzugreifen. Stecker (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsbereich (13) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Stecker (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt (12a, 12b) mindestens einen Auflagebereich (14) umfasst, geeignet, den Stecker (1) nach dem Auflegen auf die Leiterplatte (2) gegen ein Verkippen zu sichern. Stecker (1) nach einem der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen Auflagebereich (14) an den mindestens einen Eingriffsbereich angrenzt. Stecker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (1) ein Flachstecker ist.






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