CH698875B1 - Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte mit einem Stecker. - Google Patents

Abstract

In einem Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte (1) mit einem einen Stift (3) aufweisenden Stecker, wird ein Träger (2) der Leiterplatte (1) mit einem durchgehenden Loch (21) versehen. Ein Stift (3) mit einem Kopf (32) und einem Schaft (31) wird durch das Loch (21) hindurch angeordnet, wobei der Querschnitt des Lochs (21) so ausgestaltet ist, dass der Schaft (31) des Stifts (3) das Loch (21) durchragt, wenn der Stift (3) vollständig durch das Loch (21) hindurch angeordnet ist, und dass der Kopf (32) des Stifts (3) am Rand des Lochs (21) anliegt, wenn der Stift (3) vollständig durch das Loch (21) hindurch angeordnet ist. Der Kopf (32) des Stifts (3) wird auf den Träger (2) gelötet. Mit einem solchen Verfahren kann der Stecker wie ein gewöhnliches oberflächenmontierbares Bauteil (SMD) auf der Leiterplatte (1) montiert werden. Damit muss der Stecker keine Drahtanschlüsse aufweisen, die durch den Träger (2) geführt werden müssen und in einem speziellen Schritt verlötet werden müssen (Durchkontaktierung). Dies ermöglicht eine schnelle kostengünstige automatisierte Produktion der Leiterplatte (1) in einer kompakten Bauweise.

Description

  Technisches Gebiet

  

[0001]    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte mit einem einen Stift aufweisenden Stecker gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltvorrichtung mit einer so bestückten Leiterplatte und ein Raumgerät mit einer solchen Schaltvorrichtung.

Stand der Technik

  

[0002]    Elektrische Steckverbinder werden heute in verschiedenen Ausführungen in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Typischerweise umfassen sie als männlichen Teil einen Stecker und als weiblichen Teil entweder eine fest montierte Buchse oder eine lose Kupplung. Auch für den elektrischen Anschluss von Leiterplatten an weitere Komponenten einer bestimmten Anwendung werden Steckverbinder eingesetzt, von denen jeweils ein Teil, zum Beispiel ein Stecker, auf der Leiterplatte montiert ist. Beispielsweise werden solche Leiterplatten mit Steckern in Schaltvorrichtungen verwendet, wie sie zum Auslösen von Raumfunktionen, wie beispielsweise dem Ein-/Ausschalten des Lichts, der Regelung der Raumlüftung, dem Betätigen von Jalousien etc., eingesetzt werden.

   Oder auch in Raumgeräten, mit denen zusätzlich zum Auslösen der erwähnten Raumfunktionen auch die Raumtemperatur geregelt werden kann, werden solche Leiterplatten mit Steckern eingesetzt. Solche Schaltvorrichtungen beziehungsweise Raumgeräte können insbesondere auch so ausgestaltet sein, dass sie eine Mehrzahl von Raumfunktionen auslösen können. Dabei sind die Schaltvorrichtungen beziehungsweise die Raumgeräte im Betrieb typischerweise so in einer Wand montiert, dass sie von einem Benutzer vom Raum aus betätigbar sind.

  

[0003]    Typischerweise umfassen Leiterplatten mit Steckern zusätzlich weitere elektronische Bauteile, die auf einer der beiden Oberflächen der Leiterplatte montiert sind. In vielen Anwendungen, insbesondere auch in den erwähnten Schaltvorrichtungen und Raumgeräten, müssen die Stecker von der anderen, der Oberfläche mit den weiteren Bauteilen abgewandten Oberfläche her mit einer Dose und/oder einer Kupplung verbunden werden. Dazu sind die Leiterplatten üblicherweise auf dieser anderen Oberfläche mit einem Stecker bestückt, der an dieser anderen Oberfläche montiert ist. Dieses Montieren, beispielsweise Anlöten, erfolgt typischerweise mittels Durchsteckmontage (THT), wozu die Stecker Drahtanschlüsse und die Leiterplatten entsprechende Kontaktlöcher aufweisen.

   Bei der Montage wird einerseits der Stecker selbst an dieser anderen Oberfläche befestigt, beispielsweise angelötet oder angenietet, und andererseits werden die Drahtanschlüsse über die Kontaktlöcher durch die Leiterplatte gesteckt und anschliessend in einem weiteren Prozessschritt, zum Beispiel mittels Löten, verbunden. Insbesondere bei einer automatisierten Herstellung von Leiterplatten ist ein solches Bestücken der Leiterplatte mit einem Stecker verhältnismässig aufwändig, und entsprechend sind solche Leiterplatten verhältnismässig teuer herzustellen.

  

[0004]    Aufgabe der nachfolgenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine einfache und kostengünstige Bestückung einer Leiterplatte mit einem Stecker ermöglicht.

Darstellung der Erfindung

  

[0005]    Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gelöst, wie es im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

  

[0006]    Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: In einem Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte mit einem einen Stift aufweisenden Stecker wird ein Träger der Leiterplatte mit einem durchgehenden Loch versehen. Ein Stift mit einem Kopf und einem Schaft wird durch das Loch hindurch angeordnet, wobei der Querschnitt des Lochs so ausgestaltet ist, dass der Schaft des Stifts das Loch durchragt, wenn der Stift vollständig durch das Loch hindurch angeordnet ist, und dass der Kopf des Stifts am Rand des Lochs anliegt, wenn der Stift vollständig durch das Loch hindurch angeordnet ist. Der Kopf des Stifts wird dann auf den Träger gelötet. Der Begriff "Leiterplatte" wird hier für eine gedruckte Schaltung verwendet, die der mechanischen Befestigung und der elektrischen Verbindung von elektronischen Bauteilen auf einem isolierenden Träger dient.

   Leiterplatten umfassen insbesondere Leiterplatten, wie sie im Gebiet der Elektronik hinlänglich bekannt und in verschiedenen Standardwerken der Elektronik beschrieben sind. Zum Beispiel ist dem Branchenführer Elektronik Fertigung; 11. Auflage 2002; Hans-Georg Simanowski; Eugen G. Lenze Verlag, folgende Definition zu entnehmen: "Die Leiterplatte ist ein Substratmaterial (Dielektrikum), auf dem metallische Leiter für eine elektrische Schaltung angebracht wurden bzw. der Verdrahtungsträger, der die Verdrahtungsstruktur (üblicherweise aus drucktechnisch hergestellten dünnen Kupferschichten - gedruckte Schaltungen) auf einem isolierenden Träger (Basismaterial) enthält und der Aufnahme der Bauelemente dient." Der isolierende Träger einer Leiterplatte kann beispielsweise aus Glas-Epoxid hergestellt sein.

  

[0007]    Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann der Stecker wie ein gewöhnliches oberflächenmontierbares Bauteil (SMD) auf der Leiterplatte montiert werden. Damit muss der Stecker keine Drahtanschlüsse aufweisen, die durch den Träger geführt werden müssen und in einem speziellen Prozessschritt verbunden werden müssen (Durchkontaktierung). Dies ermöglicht eine schnelle, kostengünstige, automatisierte Produktion der Leiterplatte in einer kompakten Bauweise.

  

[0008]    Vorzugsweise wird eine Lötfläche (Lötpad) auf dem Träger angeordnet, bevor der Stift durch das Loch hindurch angeordnet ist, und der Kopf des Stifts wird über die Lötfläche mit dem Träger verlötet, nachdem der Stift vollständig durch das Loch hindurch angeordnet ist. Die Lötflächen können dabei einerseits der Befestigung des Stifts dienen und andererseits dem elektrischen Anschluss des Stifts. Dies ermöglicht eine schnelle, kostengünstige, automatisierte Produktion der Leiterplatte mit einem Stecker.

  

[0009]    Mit Vorteil wird das durchgehende Loch mit einer elektrischen Isolation ausgestattet, bevor der Stift durch das Loch hindurch angeordnet wird. Mit einer solchen Isolation kann die Gefahr von unbeabsichtigten elektrischen Strömen vom Stift weg oder zum Stift hin oder auch ein Verschleppen von Lötpaste auf einfache Weise reduziert werden.

  

[0010]    Vorzugsweise wird der Kopf des Stifts zusammen mit anderen Bauteilen in einem Schritt automatisiert auf den Träger gelötet. Dies ermöglicht eine effiziente Produktion der Leiterplatte mit einem Stecker. Insbesondere wenn wie oben beschrieben Lötflächen zum Anlöten des Stifts eingesetzt werden, kann die gesamte Leiterplatte in Oberflächenmontagetechnik (SMT) hergestellt werden.

  

[0011]    Mit Vorteil ist der Schaft des Stifts im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet und das Loch korrespondierend zum Schaft des Stifts im Wesentlichen zylinderförmig. Dies ermöglicht ein verhältnismässig einfaches Einführen des Stifts in das Loch, wodurch der Stift einfach durch das Loch hindurch angeordnet werden kann.

  

[0012]    Mit Vorteil ist der Kopf des Stifts im Wesentlichen tellerförmig mit einer im Wesentlichen ebenen dem Schaft abgewandten Oberfläche ausgestaltet. Ein solcher Teller ermöglicht es, einerseits eine verhältnismässig grosse Kontaktfläche zwischen dem Kopf und dem Träger beziehungsweise der Lötfläche und andererseits eine verhältnismässig flache Bauweise zu erreichen.

  

[0013]    Vorzugsweise wird der Träger mit einer Mehrzahl von in einem vordefinierten Muster, beispielsweise in einer Reihe, angeordneten Löchern versehen, in denen jeweils ein Stift angeordnet wird, wobei die Köpfe der Stifte jeweils auf den Träger gelötet werden. Der Stecker der Leiterplatte kann somit mehrere Stifte umfassen, was für viele Anwendungen von Leiterplatten mit Steckern notwendig ist. Der Stecker kann auch mehrere Reihen von Stiften aufweisen oder eine Mehrzahl von Stiften, die nicht in einer Reihe, sondern auf andere Art und Weise geordnet sind, so dass der Stecker auf die Kupplung oder auf die Buchse einer Anwendung angepasst ausgestaltet ist.

  

[0014]    Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, die eine nach dem oben beschriebenen Verfahren mit einem Stecker bestückte Leiterplatte umfasst. Eine Schaltvorrichtung mit einer solchen Leiterplatte ist verhältnismässig einfach und kostengünstig herstellbar. Ausserdem kann die Bestückung der Leiterplatte mit dem Stecker verhältnismässig robust sein, so dass die Schaltvorrichtung einfach und wiederholbar mit einer Buchse oder einer Kupplung verbunden werden kann. Weiter kann eine solche Schaltvorrichtung einfach in einer Wand montiert werden, indem erst eine mit der Wand verbundene Kupplung mit dem Stecker verbunden wird und anschliessend die Schaltvorrichtung an der Wand befestigt wird.

  

[0015]    Dabei weist die Schaltvorrichtung vorzugsweise eine Bedieneinheit auf, und auf der Leiterplatte sind erste Schaltmittel und zweite Schaltmittel beabstandet voneinander angeordnet, wobei durch eine erste Kippbewegung der Bedieneinheit um eine erste Kippachse die ersten Schaltmittel betätigbar sind und durch eine zweite Kippbewegung der Bedieneinheit um eine die erste Kippachse kreuzende zweite Kippachse die zweiten Schaltmittel. Für eine solche Schaltvorrichtung, mit der eine Mehrzahl von Funktionen auslösbar ist, ist der Stecker vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Stiften ausgestaltet. Jeder Stift kann dabei einer Funktion zugeordnet sein. Ausserdem kann die Leiterplatte einer solchen Schaltvorrichtung gleichzeitig mit den Stiften und den Schaltern bestückt werden, was deren Herstellung vereinfacht.

  

[0016]    Ein anderer weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Raumgerät, das Stellmittel zum Einstellen einer Raumtemperatur umfasst, wobei das Raumgerät eine oben beschriebene Schaltvorrichtung aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

  

[0017]    Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

  

[0018]    Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Trägers einer Leiterplatte ohne Bauteile;

  

[0019]    Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Träger von Fig. 1während der Montage von Bauteilen; und

  

[0020]    Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Trägers von Fig. 1mit Bauteilen bestückt.

Weg(e) zur Ausführung der Erfindung

  

[0021]    In Fig. 1 ist ein Träger 2 einer Leiterplatte 1 gezeigt, der beispielsweise aus Glas-Epoxid hergestellt ist. Der Träger 2 ist als im Wesentlichen rechteckförmige Platte ausgestaltet, wobei an jeder Seite der Platte jeweils zwei Ausnehmungen 24 symmetrisch angeordnet sind. Mit den durch die Ausnehmungen 24 strukturierten Seiten des Trägers 2 kann der Träger 2 auf einfache Weise mit anderen Komponenten einer Anwendung verbunden werden. Beispielsweise können zur Verbindung Schnappverschlüsse in die Ausnehmungen 24 einschnappen, so dass die äussere flächige Ausdehnung der Leiterplatte 1 inklusive den Schnappverschlüssen nicht vergrössert wird.

  

[0022]    Entlang einer der beiden Längsseiten des Trägers 2 sind sechs zylinderförmige Löcher 21 in einer Reihe durch den Träger 2 hindurch angeordnet. An der gegenüberliegenden Seite sind zwei weitere Löcher 23 und entlang der beiden Querseiten ist jeweils eine Löcherserie 22 durch den Träger 2 hindurch angeordnet. Die Löcher 21, die Löcherserien 22 und die weiteren Löcher 23 sind auf bei der Herstellung von Leiterplatten bekannte Weise im Träger 2 ausgestaltet. Die Innenflächen der Löcher 21, der Löcherserie 22 und der weiteren Löcher 23 sind jeweils mit einem elektrisch isolierenden Material ausgestattet.

  

[0023]    Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

  

[0024]    Fig. 2 zeigt die Leiterplatte 1, während sie mit Bauteilen mittels Oberflächenmontagetechnik bestückt wird. Dazu wird der Träger mindestens an den Stellen, an denen Bauteile anzuordnen sind, jeweils mit einer Lötfläche versehen. Als Beispiele von Bauteilen sind auf dem Träger 2 entlang der beiden Querseiten jeweils drei Mikroschalter 4 montiert und in der Mitte der den Löchern 21 entgegengesetzten Längsseite ein weiteres Bauteil 5. Während der Bestückung der Leiterplatte 1 wird jeweils ein Stift 3 durch eines der Löcher 21 hindurch angeordnet, wobei jeder der Stifte 3 jeweils einen kreistellerförmigen Kopf 32 und einen zylinderförmigen Schaft 31 aufweist.

   Die Stifte 3 werden so weit durch die Löcher 21 hindurchgeführt, dass die Köpfe 32 der Stifte 3 auf der mit den Bauteilen versehenen Oberfläche des Trägers 2 und somit jeweils an einer der Lötflächen anliegen. Danach werden die Köpfe 32 der Stifte 3 mittels der Lötflächen an den Träger 2 gelötet.

  

[0025]    In Fig. 4 ist die Leiterplatte 1 mit den Mikroschaltern 4, dem weiteren Bauteil 5 und den Stiften 3 bestückt gezeigt. Der Stecker umfasst dabei die sechs Stifte 3. Auf der den anderen Bauteilen abgewandten Oberfläche des Trägers 2 kann der Stecker mit einer Buchse beziehungsweise mit einer Kupplung verbunden werden. Die sechs Stifte 3 sind wirkungsmässig jeweils mit einem der sechs Mikroschalter 4 verbunden, so dass durch eine Betätigung eines der Schalter jeweils über einen der Stifte 3 des Steckers eine Funktion auslösbar ist. Durch die beiden Löcherserien 22 können beispielsweise die Anschlussstifte einer Flüssigkristallanzeige (LCD) gesteckt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte (1) mit einem einen Stift (3) aufweisenden Stecker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (2) der Leiterplatte (1) mit einem durchgehenden Loch (21) versehen wird;

ein Stift (3) mit einem Kopf (32) und einem Schaft (31) durch das Loch (21) hindurch angeordnet wird, wobei der Querschnitt des Lochs (21) so ausgestaltet ist, dass der Schaft (31) des Stifts (3) das Loch (21) durchragt, wenn der Stift (3) vollständig durch das Loch (21) hindurch angeordnet ist, und dass der Kopf (32) des Stifts (3) am Rand des Lochs (21) anliegt, wenn der Stift (3) vollständig durch das Loch (21) hindurch angeordnet ist; und der Kopf (32) des Stifts (3) auf den Träger (2) gelötet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kopf (32) des Stift (3) zusammen mit anderen Bauteilen in einem Schritt automatisiert auf den Träger (2) gelötet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Lötfläche auf dem Träger (2) angeordnet wird, bevor der Stift (3) durch das Loch (21) hindurch angeordnet ist, und bei dem der Kopf (32) des Stifts (3) über die Lötfläche mit dem Träger (2) verlötet wird, nachdem der Stift (3) vollständig durch das Loch (21) hindurch angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Loch (21) mit einer elektrischen Isolation ausgestattet wird, bevor der Stift (3) durch das Loch (21) hindurch angeordnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schaft (31) des Stifts (3) im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist und bei dem das Loch (21) korrespondierend zum Schaft (31) des Stifts (3) im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kopf (32) des Stifts (3) im Wesentlichen tellerförmig mit einer im Wesentlichen ebenen, dem Schaft (31) abgewandten Oberfläche ausgestaltet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Träger (2) mit einer Mehrzahl von in einem vordefinierten Muster angeordneten Löchern (21) versehen wird, in denen jeweils ein Stift (3) angeordnet wird, wobei die Köpfe (32) der Stifte (3) jeweils auf den Träger (2) gelötet werden.

8. Schaltvorrichtung, die eine nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Stecker bestückte Leiterplatte (1) umfasst.

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, die eine Bedieneinheit aufweist und bei der auf der Leiterplatte (1) erste Schaltmittel (4) und zweite Schaltmittel (4) beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei durch eine erste Kippbewegung der Bedieneinheit um eine erste Kippachse die ersten Schaltmittel (4) betätigbar sind und durch eine zweite Kippbewegung der Bedieneinheit um eine die erste Kippachse kreuzende zweite Kippachse die zweiten Schaltmittel (4).

10. Raumgerät, das Stellmittel zum Einstellen einer Raumtemperatur umfasst, wobei das Raumgerät eine Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9 aufweist.