DE10158384A1 - Stecker - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stecker (1) mit einem Grundkörper (3) und im Innenraum des Grundkörpers (3) geführten Kontaktelementen. An den gegenüberliegenden Seiten der Außenwand des Grundkörpers (3) münden zwei flügelförmige Anschlusselemente (8) aus, welche über die Rückseite des Grundkörpers (3) hervorstehen. Die Unterseiten der Anschlusselemente (8) bilden Kontaktflächen zur Herstellung von Lötverbindungen auf einer Platine (2).
Description
- Die Erfindung betrifft einen Stecker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Derartige Stecker werden als elektrische Anschlüsse von elektronischen Geräten aller Art in großer Anzahl eingesetzt. Im Zuge der Miniaturisierung derartiger Geräte werden bei derartigen Geräten die Stecker unmittelbar an Platinen angebracht, auf welchen die elektronischen Bauelemente derartiger Geräte angeordnet sind.
- Die Platinen, die insbesondere von mehrlagigen Leiterplatten gebildet sein können, weisen eine hohe Packungsdichte von darauf angeordneten Leiterbahnen und Bauelementen auf. Die elektronischen Bauelemente werden dabei mittels Bestückungsautomaten automatisiert auf die jeweiligen Platinen aufgebracht und dort angelötet. Die Herstellung derartiger Baugruppen wird als SMD (Surface Mounting Device) Technik bezeichnet.
- Mit dieser Technik können mit geringen Herstellungskosten komplexe Anordnungen von Bauelementen auf Platinen hergestellt werden, wobei diese Anordnungen ein geringes Bauvolumen aufweisen.
- Problematisch hierbei ist die Integration von Steckern in derartige Fertigungsprozesse. Die Verwendung von Steckern als SMD-Bauteile ist zwar prinzipiell bekannt, jedoch ist deren automatisierte Aufbringung und Kontaktierung auf Platinen insbesondere aufgrund der relativ großen Baugrößen derartiger Stecker mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Daher werden derartige Stecker typischerweise von Hand an die Platinen angelötet, wodurch die Herstellungskosten solcher Geräte unerwünscht erhöht werden. Ein weiteres wesentliches Problem besteht darin, die Stecker derart an den Platinen anzubringen, dass die so gebildeten Einheiten eine möglichst geringe Baugröße aufweisen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Stecker der eingangs genannten Art so auszubilden, dass dieser möglichst rationell und platzsparend an einer Platine anbringbar ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Der erfindungsgemäße Stecker weist einen Grundkörper und im Innenraum des Grundkörpers geführte Kontaktelemente auf. An gegenüberliegenden Seiten der Außenwand des Grundkörpers münden zwei flügelförmige Anschlusselemente aus. Diese stehen über die Rückseite des Grundkörpers hervor, wobei deren Unterseiten Kontaktflächen zur Herstellung von Lötverbindungen auf einer Platine bilden.
- Die an dem erfindungsgemäßen Stecker vorgesehenen Anschlusselemente dienen einer zur Herstellung einer Lötverbindung mit der jeweiligen Platine, welche einen Masseanschluss des Steckers bildet. Durch die großflächige Ausbildung der Kontaktflächen, die unmittelbar auf der Platine aufsitzen, wird eine besonders gute Masseanbindung des Steckers erhalten.
- Weiterhin wird mit den Anschlusselementen ein guter mechanischer Halt des auf der Platine gelagerten Steckers erhalten. Der Stecker kann dabei als SMD- Bauteil mittels eines Bestückungsautomaten sicher und positionsgenau auf der Platine platziert werden.
- Da die Anschlusselemente seitlich am Grundkörper des Steckers ausmünden, steht der Grundkörper sowohl nach oben als auch nach unten über die Anschlusselemente hervor. Dies bedeutet, dass der Stecker tieferliegend an der Platine montiert ist, wodurch der Platzbedarf für den Stecker äußerst gering gehalten wird.
- Die Unterseiten der Anschlusselemente des Steckers verlaufen dabei in einer Anschlussebene, in welcher vorzugsweise auch die Unterseite eines über die Rückseite des Steckers hervorstehenden Innenleiters verläuft. Dieser Innenleiter kann damit mittels eines automatischen Lötprozesses zusammen mit den Kontaktflächen der Anschlusselemente an der jeweiligen Platine angelötet werden. Diese Lötprozesse können somit in einem automatischen Fertigungsschritt rationell durchgeführt werden.
- Besonders bevorzugt schließen die Anschlusselemente im Bereich eines hinteren Segments des Grundkörpers an dessen Außenwand an, wobei das hintere Segment in einer Aussparung der Platine liegt. Die Größe der Aussparung ist an die Form des hinteren Segments angepasst. Dadurch wird zum einen eine besonders platzsparende Anbringung des Steckers an der Platine erreicht. Zum anderen ist der Stecker in der Aussparung exakt an der Platine positionierbar. Schließlich wird durch eine geeignete Wahl der Längen der Anschlusselemente erreicht, dass der Stecker auf der Platine gegen ein Wegkippen gesichert ist, da der Schwerpunkt des Steckers auf der Platine liegt. Dadurch werden Dejustierungen des Steckers bei dessen Aufsetzen auf die Platine vermieden.
- Voraussetzung hierfür ist jedoch eine gewisse Mindestlänge der Anschlusselemente. Eine große Länge der Anschlusselemente erhöht jedoch in unerwünschter Weise das Gewicht des Steckers.
- Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckers sind im Grundkörper Absätze vorgesehen, die wie die Anschlusselement an gegenüber liegenden Seiten der Außenwand des Grundkörpers verlaufen. Die Absätze weisen Auflageflächen auf, die in derselben Anschlussebene wie die Kontaktflächen verlaufen. Vorzugsweise erstrecken sich die Absätze über die gesamte Länge des Grundkörpers.
- Während des Bestückungsvorgangs wird der Stecker auf wenigstens eine Platine aufgesetzt, wobei in diesem Fall nicht nur die Kontaktflächen der Anschlusselemente sondern auch die Auflageflächen der Absätze auf der Platinenoberseite aufliegen. Dadurch wird auch für den Fall, dass die Anschlusselemente nur eine geringe Länge aufweisen, ein sicherer, positionsgenauer Halt des auf der Platine aufgesetzten Steckers erhalten.
- Die Platinen sind während des Bestückungsvorgangs in Mehrfachanordnungen, sogenannten Mehrfachnutzen angeordnet. Je nach Anordnung der Platinen können die Anschlusselemente und Absätze eines Steckers auf einer Platine oder auf zwei aneinander grenzenden Platinen aufliegen. Für den Fall, dass die Absätze und Anschlusselemente bei der Bestückung auf verschiedenen Platinen aufliegen, kann an den Rand der Platine, in welchem die Aussparung zur Aufnahme des hinteren Segments des Grundkörpers eingearbeitet ist, ein an einer zweiten Platine angeordnetes Segment mit Zusatzplatinenmaterial anschließen, auf welchem die Absätze des an der ersten Platine montierten Steckers aufliegen. Dieses Zusatzplatinenmaterial dient allein zur Positions-Stabilisierung des Steckers während des Bestückungsvorganges und während der Lötprozesse. Nach Beenden der Lötprozesse wird das Zusatzplatinenmaterial von der zweiten Platine abgetrennt.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen noch weiter erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des auf einer Platine montierten erfindungsgemäßen Steckers.
- Fig. 2 Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 1.
- Fig. 3 Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 2.
- Fig. 4 Draufsicht auf die Platine gemäß Fig. 1 ohne Stecker.
- Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steckers 1, welcher als SMD(Surface Mounting Device)-Bauteil auf einer Platine 2 montierbar ist. Die Platine 2, die beispielsweise als mehrlagige Leiterplatte ausgebildet ist, ist in den Figuren nur ausschnittsweise und schematisch dargestellt.
- Der erfindungsgemäße Stecker 1, beziehungsweise eine Vielzahl derartiger Stecker 1 werden auf die Platine 2 mittels eines Bestückungsautomaten aufgesetzt, worauf ebenfalls automatisiert Lötverbindungen zwischen der Platine 2 und den Steckern 1 hergestellt werden.
- Während dieser Fertigungsschritte sind die Platinen 2 in Mehrfachanordnungen, sogenannten Mehrfachnutzen angeordnet. In den Fig. 1 und 4 ist diese Mehrfachanordnung durch zwei längsseitig aneinander angrenzende Platinen 2, 2a angedeutet.
- Der Stecker 1 weist einen Grundkörper 3 auf, der aus einem Druckgussteil besteht und einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Aufbau bezüglich seiner Längsachse aufweist.
- Im Innenraum des Grundkörpers 3 liegt ein Isolator 4, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Zudem sind im Innenraum des Grundkörpers 3 weitere Komponenten des Grundkörpers 3 des Steckers 1, insbesondere Kontaktelemente angeordnet. Eines der Kontaktelemente ist von einem Innenleiter 5 gebildet, der im Zentrum des Innenraumes des Grundkörpers 3 in dessen Längsrichtung verläuft und über die Rückseite des Grundkörpers 3 hervorsteht.
- An der Oberseite der Außenwand des Grundkörpers 3 befindet sich eine Rastnase 6 zur Fixierung eines Gegensteckers.
- Weiterhin befindet sich an der Oberseite des Grundkörpers 3 eine Ausformung 7, die eine sogenannte Pick'n Place Fläche bildet. An der Ausformung 7 kann der Stecker 1 von einem Bestückungsautomaten zur Platzierung auf der Platine 2 aufgegriffen werden.
- Der Stecker 1 weist zwei flügelförmige Anschlusselemente 8 auf, die an gegenüberliegenden Seiten der Außenwand des Grundkörpers 3 ausmünden. Die identisch ausgebildeten Anschlusselemente 8 weisen eine rechteckige Kontur auf und sind einstückig mit dem Grundkörper 3 ausgebildet. Die Anschlusselemente 8 weisen einen über ihre Länge konstanten rechteckigen Querschnitt auf.
- Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, schließen die Anschlusselemente 8 im Bereich eines hinteren Segments des Grundkörpers 3 seitlich an dessen Außenwand an. Dabei stehen die vorderen Enden der Anschlusselemente 8 über die Rückseite des Grundkörpers 3 hervor.
- Die ebenen Unterseiten der Anschlusselemente 8 bilden Kontaktflächen und verlaufen in einer horizontalen Anschlussebene. In dieser Anschlussebene verläuft auch die Unterseite des Innenleiters 5, welche ebenfalls eine Kontaktfläche bildet.
- Zur Montage des Steckers 1 an der Platine 2 wird der Stecker 1 so an der Platine 2 platziert, dass die Kontaktflächen der Anschlusselemente 8 und des Innenleiters 5 auf der Oberseite der Platine 2 aufliegen und an dieser angelötet werden können. Die Lötstellen an den Kontaktflächen der Anschlusselemente 8 bilden den Masseanschluss des Steckers 1.
- Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, weist die Platine 2, auf welcher der Stecker 1 platziert wird, eine rechteckige Aussparung 9 auf, die am vorderen Rand der Platine 2 ausmündet. Der Stecker 1 wird von oben auf die Platine 2 so aufgesetzt, dass das hintere Segment des Grundkörpers 3 in der Aussparung 9 liegt. Da die Anschlusselemente 8 nur im Bereich des hinteren Segments seitlich an der Außenwand des Grundkörpers 3 anliegen, liegen bei in der Aussparung 9 liegendem hinteren Segment die Anschlusselemente 8 mit ihren gesamten Flächen auf der Platine 2 auf. Die hinteren Ränder der Anschlusselemente 8 schließen dabei bündig mit dem Rand der Platine 2 ab. Die Aussparung 9 ist an die Form des Frontsegements angepasst, so dass dieses ohne Spiel in der Aussparung 9 liegt. Dadurch ist eine exakte Positionierung des Steckers 1 an der Platine 2 gewährleistet. Da der Stecker 1 zudem versenkt in der Aussparung 9 liegt, beansprucht dieser nur ein geringes Einbauvolumen.
- Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, stehen von den Unterseiten der Anschlusselemente 8 Positionierstifte 10 hervor. Bei Aufsetzen des Steckers 1 auf die Platine 2 werden die Positionierstifte 10 in Bohrungen der Platine 2 eingeführt. Dies führt zu einer verbesserten Positioniergenauigkeit des Steckers 1 an der Platine 2 und außerdem zu einer Lagestabilisierung des Steckers 1.
- Prinzipiell können die Anschlusselemente 8 so weit über die Rückseite des Grundkörpers 3 hervorstehen, dass der Schwerpunkt des Steckers 1 auf der Platine 2 liegt und somit der Stecker 1 gegen ein Verkippen gegenüber der Platine 2 gesichert ist. Dies führt jedoch zu einem unerwünscht hohen Gewicht des Steckers 1.
- Im vorliegenden Fall sind die Längen der Anschlusselemente 8 so kurz, dass diese alleine nicht einen sicheren Halt an der Platine 2 gewährleisten.
- Zur weiteren Lagestabilisierung des Steckers 1 an der Platine 2 sind daher Absätze 11 vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten der Außenwand des Grundkörpers 3 angeordnet sind.
- Die Absätze 11 sind identisch ausgebildet und verlaufen in Längsrichtung des Grundkörpers 3. Dabei erstrecken sich die Absätze 11 über die gesamte Länge des Grundkörpers 3.
- Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, verlaufen die Absätze 11 in Höhe der Anschlusselemente 8. Dabei weisen die Absätze 11 horizontal verlaufende Auflageflächen auf, mit welchen die Absätze 11 von oben auf eine Platine 2 aufgesetzt werden können. Die Auflageflächen verlaufen dabei in der Anschlussebene, in welcher auch die Kontaktflächen der Anschlusselemente 8 liegen. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, schließen dabei die Auflageflächen direkt an die zugeordneten Kontaktflächen an.
- Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der Grundkörper 3 eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form auf. Dabei ist die Wandstärke des Grundkörpers 3 in dem Bereich oberhalb der Anschlussebene etwas größer als im Bereich unterhalb der Anschlussebene. Damit bildet der oberhalb der Anschlussebene liegende Teil des Grundkörpers 3 ein zylinderförmiges Element, dessen Außendurchmesser größer ist als der des zylinderförmigen Elements, welches den unterhalb der Anschlussebene liegenden Teil des Grundkörpers 3 bildet. Die Grenzflächen zwischen diesen beiden Teilen bilden die Absätze 11 mit den ebenen Auflageflächen.
- Zur Lagestabilisierung des Steckers 1 liegen die Absätze 11 auf den Rändern einer Platine 2 auf. Im einfachsten Fall liegen die Absätze 11 am Grundkörper 3 auf derselben Platine 2 auf, auf welcher auch die Anschlusselemente 8 am Grundkörper 3 aufliegen und an welcher der Stecker 1 befestigt wird. In diesem Fall ist die Aussparung 9 an der Platine 2 so dimensioniert, dass an deren Rändern die Auflageflächen der Absätze 11 aufliegen.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform liegen die Absätze 11 auf einer zweiten Platine 2a auf. Dieser Fall ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die zweite Platine 2a schließt an den vorderen Rand der ersten Platine 2 an, an welchem die Aussparung 9 zur Aufnahme des hinteren Segments des Grundkörpers 3 ausmündet. An den vorderen Rand der zweiten Platine 2a schließt ein Zusatzplatinenmaterial an, welches mit der zweiten Platine 2a längs einer Sollbruchlinie S verbunden ist.
- Das Zusatzplatinenmaterial ist in Form von zwei parallel laufenden Stegen 12, 12a ausgebildet. Zwischen den Stegen 12, 12a liegt ein Zwischenraum, dessen Breite an die Aussparung 9 der ersten Platine 2 angepasst ist und welcher eine Verlängerung dieser Aussparung 9 bildet. Die Gesamtlänge des Zwischenraumes und der Aussparung 9 ist an die Gesamtlänge des Steckers 1 angepasst.
- Zur Montage des Steckers 1 wird dieser von oben auf die erste Platine 2 aufgesetzt, so dass die Anschlusselemente 8 auf der Platine 2 und die Absätze 11 im Bereich des hinteren Segments auf den die Aussparung 9 begrenzenden Rändern der ersten Platine 2 aufliegen. Die an das hintere Segment anschließenden vorderen Bereiche der Absätze 11 liegen auf den Stegen 12, 12a des Zusatzplatinenmaterials auf. Damit ist der Stecker 1 über die gesamte Länge der Absätze 11 und der Anschlusselemente 8 sicher auf einer Auflage gelagert. Insbesondere ist der Stecker 1 gegen ein ungewollten Verkippen gesichert.
- Nachdem die Lötverbindungen zwischen den Anschlusselementen 8 und dem Innenleiter 5 des Steckers 1 einerseits und der ersten Platine 2 andererseits hergestellt sind, wird der Mehrfachnutzen aufgetrennt und die einzelnen Platinen vereinzelt. Dabei wird von der zweiten Platine 2a das nunmehr frei liegende Zusatzleiterplattenmaterial entlang der Sollbruchlinie S abgetrennt. Bezugszeichenliste 1 Stecker
2 Erste Platine
2a Zweite Platine
3 Grundkörper
4 Isolator
5 Innenleiter
6 Rastnase
7 Ausformung
8 Anschlusselement
9 Aussparung
10 Positionierstift
11 Absatz
12 Steg
12a Steg
S Sollbruchlinie
Claims (20)
1. Stecker mit einem Grundkörper und im Innenraum des Grundkörpers
geführten Kontaktelementen,
dadurch gekennzeichnet, dass an gegenüberliegenden Seiten der
Außenwand des Grundkörpers (3) zwei flügelförmige Anschlusselemente
(8) ausmünden, welche über die Rückseite des Grundkörpers (3)
hervorstehen, wobei deren Unterseiten Kontaktflächen zur Herstellung von
Lötverbindungen auf einer Platine (2) bilden.
2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lötverbindung zwischen einem Anschlusselement (8) und der Platine (2) einen
Masseanschluss bildet.
3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als
Kontaktelement ein Innenleiter (5) vorgesehen ist, welcher über die Rückseite
des Grundkörpers (3) hervorsteht und auf der Platine (2) anlötbar ist.
4. Stecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter
(5) im Zentrum des Grundkörpers (3) in dessen Längsrichtung verläuft,
und dass die Kontaktflächen der Anschlusselemente (8) sowie die
Kontaktfläche mittels derer der Innenleiter (5) auf der Platine (2) anlötbar ist,
in einer Anschlussebene verlaufen.
5. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anschlusselemente (8) einstückig mit dem Grundkörper (3)
ausgebildet sind.
6. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anschlusselemente (8) identisch ausgebildet sind.
7. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anschlusselemente (8) jeweils eine rechteckige Kontur aufweisen.
8. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anschlusselemente (8) im Bereich eines hinteren Segments des
Grundkörpers (3) an dessen Außenwand anschließen, wobei das hintere
Segment in einer Aussparung (9) der Platine (2) liegt.
9. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
von der Unterseite jedes Anschlusselements (8) wenigstens ein
Positionierstift (10) hervorsteht, welcher in eine Bohrung in der Platine (2)
einführbar ist.
10. Stecker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper
(3) an gegenüberliegenden Seiten der Außenwand angeordnete Absätze
(11) aufweist, welche jeweils in Längsrichtung des Grundkörpers (3)
verlaufen und mittels derer der Grundkörper (3) in eine Aussparung (9) einer
Platine (2) einsetzbar ist.
11. Stecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Auflagefläche der Absätze (11), die auf der Platine (2) aufliegen, in der
Anschlussebene verlaufen.
12. Stecker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Auflagefläche eines Absatzes (11) an die Kontaktfläche eines Anschlusselements
(8) anschließt.
13. Stecker nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Absätze (11) über die gesamte Länge des Grundkörpers (3)
erstrecken.
14. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (3) einen im wesentlichen zu einer Längsachse
rotationssymmetrischen Aufbau aufweist.
15. Stecker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der unterhalb
der Anschlussebene verlaufende Teil des Grundkörpers (3) ein erstes im
wesentlichen zylinderförmiges Element mit einem ersten
Außendurchmesser bildet und der oberhalb der Anschlussebene verlaufende Teil des
Grundkörpers (3) ein zweites im wesentlichen zylinderförmiges Element
mit einem zweiten Außendurchmesser, der größer als der erste
Außendurchmesser ist, bildet, und dass die in der Anschlussebene verlaufenden
Grenzflächen zwischen dem ersten und zweiten zylinderförmigen
Element die Absätze (11) bilden.
16. Stecker nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass die Absätze (11) und die Anschlusselemente (8) auf derselben
Platine (2) aufliegen.
17. Stecker nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass die Absätze (11) und die Anschlusselemente (8) auf verschiedenen
Platinen (2, 2a) aufliegen.
18. Stecker nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
Platine (2a) Zusatzplatinenmaterial zur Auflage der Absätze (11) aufweist.
19. Stecker nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach
Herstellung der Lötverbindungen zwischen den Anschlusselementen (8) und der
ersten Platine (2) das Zusatzplatinenmaterial von der zweiten Platine (2a)
abtrennbar ist.
20. Stecker nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass an der Oberseite des Grundkörpers (3) eine Ausformung (7)
vorgesehen ist, an welcher der Stecker von einem Bestückungsautomaten zur
Platzierung auf einer Platine (2) aufgreifbar ist.
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