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Die Erfindung betrifft einen Bauelementhalter zur Befestigung eines elektronischen Bauelements, insbesondere auf einer Leiterplatte.
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Herkömmlich werden elektronische Bauelemente wie z.B. Widerstände, Dioden, Kondensatoren oder Mikrochips direkt über deren elektrische Anschlußleiter auf einer Leiterplatte montiert. Größere Bauelemente wie etwa Elektrolytkondensatoren mit ihren an der Stirnseite angeordneten Kontakten sind bei dieser Art der Montage jedoch z. B. anfällig gegenüber Vibrationen. Außerdem lässt sich für derartig sperrige Bauelemente oft nur schwer eine platzsparende Anordnung finden. Daher wurden Bauelementhalter entwickelt, in denen ein Elektrolytkondensator vormontiert wird und die dann wiederum auf der Leiterplatte befestigt werden.
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Z.B. zeigt die
DE 103 61 094 A1 einen Bauelementhalter, mit einem zylindrischen Gehäuse, das den Kondensator umschließt. Das Gehäuse besteht aus zwei zueinander beweglichen Gehäusehälften, die nach dem Einsetzen des Kondensators zusammengeklappt und aneinander fixiert werden.
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In der
DE 198 14 156 C1 ist ein Bauelementhalter gezeigt, auf dem ein Elektrolytkondensator befestigt ist, indem in Umfangsrichtung verlaufende Kunststoffstege an den Kondensator und einen Träger angespritzt werden. Eine getrennte Montage von Halter und Bauelement sowie ein späterer Austausch des Kondensators ist nicht möglich.
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Aus der
DE 100 62 962 A1 ist weiterhin ein Bauelementhalter mit einem Aufnahmeraum bekannt, bei dem das Bauelement stirnseitig eingeschoben und durch Nuten festgeklemmt wird.
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Die
US 5 865 413 A zeigt einen Bauelementhalter mit quaderförmigem Aufbau und mit federnden Elementen, die zu dessen Festlegung am Aussenumfang des Bauelements anliegen.
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Aus der
US 3 162 788 A ist noch ein Bauelementhalter ohne geschlossenen Aufnahmeraum bekannt, bei dem klammerartige Halterungsstege versetzt angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bauelementhalter für ein elektronisches Bauelement zu schaffen, der mit geringem Aufwand herzustellen ist.
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Dies wird durch einen Bauelementhalter zur Befestigung eines elektronischen Bauelements insbesondere an einer Leiterplatte, erreicht, mit einem einen Aufnahmeraum für das elektronische Bauelement definierenden Rahmen, wobei der Rahmen eine das elektronische Bauteil in Umfangsrichtung umfassende Mantelfläche aufweist und die Mantelfläche einen ersten Abschnitt mit langgestreckten Aussparungen und einen dem ersten Abschnitt in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Abschnitt mit langgestreckten Aussparungen aufweist, wobei die Aussparungen des ersten Abschnitts und die Aussparungen des zweiten Abschnitts in Axialrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Durch diese Gestaltung entsteht ein leichter Bauelementhalter in Skelettbauweise, der, beispielsweise in einem Spritzgußverfahren, einfach herzustellen ist.
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Bevorzugt lässt sich der Bauelementhalter zur Montage eines Elektrolytkondensators einsetzen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Bauelementhalters sind die Aussparungen durch Stege voneinander getrennt, wobei in einer Draufsicht, in der der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Rahmens übereinanderliegen, die Stege des ersten Abschnitts und die Stege des zweiten Abschnitts nicht überlappen. Jedem Steg liegt also eine Aussparung gegenüber, die mindestens so breit ist wie der Steg. Diese Geometrie erlaubt es, den Rahmen durch ein Spritzgusswerkzeug mit lediglich zwei linear zueinander beweglichen Formhälften ohne zusätzliche Schieber zu fertigen.
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In einer möglichen Variante schließen in der Draufsicht die Stege des ersten Abschnitts jeweils direkt an die Stege des zweiten Abschnitts an. Die Stege haben hier genau die Form der gegenüberliegenden Aussparung, was der maximalen Stegbreite entspricht.
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Um die Stege des ersten Abschnitts und die des zweiten Abschnitts flächig miteinander zu verbinden, sind vorzugsweise zwei gegenüberliegende axiale Stege vorgesehen, in die die Stege des ersten und des zweiten Abschnitts übergehen. Der Rahmen erhält durch die axialen Stege zusätzliche Stabilität. Die axialen Stege verlaufen bevorzugt in einer Seitenansicht gesehen auf halber Höhe zwischen den Stegen des ersten Abschnitts und denen des zweiten Abschnitts und erstrecken sich über die gesamte Länge des Rahmens.
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Die Aussparungen können so ausgebildet sein, dass sie in Umfangsrichtung verlaufen. Dies ermöglicht guten Halt für das elektronische Bauelement bei einfacher Gestaltung des Formwerkzeugs.
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Vorzugsweise sind die Aussparungen, zumindest direkt benachbarte Aussparungen, parallel zueinander ausgerichtet. Es ist jedoch auch möglich, den Aussparungen eine andere Richtung oder Form zu geben.
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Der Rahmen ist vorzugsweise einstückig aus Kunststoff spritzgegossen, was eine schnelle und einfache Fertigung gestattet.
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Es ist möglich, den Rahmen einstückig mit dem restlichen Bauelementhalter zu fertigen, so dass keine weiteren Herstellungsschritte notwendig sind.
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Vorzugsweise ist der Rahmen des Bauelementhalters selbsttragend ausgebildet. Auf diese Weise ist der Bauelementhalter so stabil, dass er separat vom elektronischen Bauelement hergestellt und auf der Leiterplatte oder einem anderen Träger montiert werden kann.
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Zur Fixierung des Bauelements sind beispielsweise auf der Innenseite des Rahmens Vorsprünge ausgebildet, die im montierten Zustand z.B. an der Umfangswand eines Elektrolytkondensators anliegen. Die Vorsprünge können zur Fixierung des Bauelements im Rahmen, etwa durch Klemmung, beitragen. Außerdem halten die Vorsprünge das Bauelement beabstandet von der Innenwand des Rahmens, so dass dieses nur punktuell am Rahmen anliegt, wodurch eine gute Luftzirkulation um das Bauelement erreicht wird.
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Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum des Bauelementhalters zylindrisch, was eine Befestigung von zylindrischen elektronischen Bauelementen wie etwa Elektrolytkondensatoren erleichtert.
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In den Bauelementhalter können elektrische Kontakte eingebettet sein, mit denen eine Kontaktierung des Bauelements mit einem Träger, z.B. einer Leiterplatte, erfolgen kann. Die Kontakte sind vorzugsweise so ausgeführt, dass beim Einschieben des elektronischen Bauelements in den Rahmen eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten und den elektrischen Anschlüssen des Bauelements hergestellt wird. Eine aufwendige Herstellung einer elektrischen Verbindung, beispielsweise durch Löten, entfällt dadurch.
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Vorzugsweise ist der Rahmen des Bauelementhalters in Umfangsrichtung geschlossen. Der Bauelementhalter ist so hergestellt, dass er einen das elektronische Bauteil in Umfangsrichtung vollständig geschlossenen Rahmen ohne Unterbrechungen aufweist. Der Rahmen des Bauelementhalters muss nicht durch zusätzliche Arbeitsschritte geschlossen werden.
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Geschlossen bedeutet hier, dass der Bauelementhalter das elektronische Bauteil auf dem gesamten Umfang ohne in Umfangsrichtung ohne Unterbrechungen umfasst. umfassen
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Der Bauelementhalter weist vorzugsweise an einer Stirnseite eine Einschuböffnung zum axialen Einschieben des elektronischen Bauteils auf. Das elektronische Bauteil auf einfache Art im Bauelementhalter montiert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Baugruppe aus einem erfindungsgemäßen Bauelementhalter und einem elektronischen Bauelement;
- - 2eine perspektivische Ansicht des Bauelementhalters in 1 mit eingesetztem elektronischen Bauelement;
- - 3eine weitere perspektivische Ansicht des Bauelementhalters in 2;
- - 4eine perspektivische Ansicht von der Unterseite des Bauelementhalters in 1 gesehen;
- - 5eine Seitenansicht des Bauelementhalters in 2;
- - 6die Baugruppe in 1 in einer Draufsicht;
- - 7eine Draufsicht des Bauelementhalters in 2;
- - 8eine Vorderansicht des Bauelementhalters in 2;
- - 9eine schematische Ansicht des Bauelementhalters in 2 mit einem angedeuteten Formwerkzeug zur Herstellung des Bauelementhalters;
- - 10 eine seitliche Schnittansicht einer Variante eines erfindungsgemäßen Bauelementhalters;
- - 11 eine Seitenansicht des Bauelementhalters in 10;
- - 12 eine Ansicht der vorderen Stirnseite des Bauelementhalters in 9;
- - 13 eine Ansicht der rückwärtigen Stirnseite des Bauelementhalters in 9;
- - 14 eine perspektivische Darstellung des Bauelementhalters in 9; und
- - 15 eine Ansicht der Unterseite des Bauelementhalters in 9.
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In 1 ist eine Baugruppe aus einem elektronischen Bauelement 10 und einem Bauelementhalter 12 gezeigt, der zur Montage des elektronischen Bauelements 10 auf einem Träger wie einer (nicht dargestellten) Leiterplatte dient. Das elektronische Bauelement 10 ist hier ein Elektrolytkondensator mit einer langgestreckt zylindrischen Form und zwei an einer Stirnseite herausragenden elektrischen Kontaktstiften 14.
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Der Bauelementhalter 12 hat einen zylindrischen Rahmen 16, der einen Aufnahmeraum 17 zur Aufnahme des elektronischen Bauelements 10 definiert. An einer Stirnseite 18 ist der Rahmen 16 offen, so dass eine Einschuböffnung 19 ausgebildet ist, durch die das elektronische Bauelement 10 axial in den Aufnahmeraum 17 eingeschoben werden kann (siehe z.B. 2). Der Rahmen 16 weist eine Mantelfläche 20 mit einem ersten Abschnitt 21 und einem zweiten Abschnitt 22 auf.
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Der erste Abschnitt 21 und der zweite Abschnitt 22 liegen sich in Umfangsrichtung gegenüber. Der erste Abschnitt 21 liegt hier auf der Oberseite 23 des Rahmens der zweite Abschnitt 22 liegt auf der Unterseite 24. Als Unterseite 24 wird hier die Seite des Rahmens 16 definiert, die bei der Befestigung des Bauelementhalters 12 auf einem Träger diesem zugewandt ist. Die Oberseite 23 ist entsprechend die der Unterseite 24 gegenüberliegende Seite.
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Im Aufnahmeraum 17 enden elektrische Kontakte 26 zur Kontaktierung des Bauelements 10.
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An der Unterseite 24 des Rahmens 16 sind mehrere Befestigungsfüße 25 angeordnet, über die der Bauelementhalter 12 am Träger befestigt wird.
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Die Befestigungsfüße 25 enthalten hier metallische Kontaktclips 28, die zur Befestigung des Bauelementhalters 12 am Träger und, teilweise gleichzeitig, zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements 10 im Aufnahmeraum 17 des Rahmens 16 dienen. Die nach außen gerichteten Enden der Kontaktclips 28 weisen einen Klemm- oder Rastabschnitt auf, der einen sicheren Halt in Öffnungen des Trägers bietet.
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Die an der Stirnseite 18 des Rahmens 16 angeordneten Kontaktclips 28 erstrecken sich durch den Befestigungsfuß 25 hindurch von der Außenseite des Bauelementhalters 12 in den Aufnahmeraum 17 hinein, wo sie die Kontakte 26 bilden, hier in Form einer Klemmaufnahme für die Kontaktstifte 14 des Elektrolytkondensators.
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Der Rahmen 16 des Bauelementhalters 12 weist an seiner ersten Abschnitt 21 und an seiner zweiten Abschnitt 22 jeweils mehrere Aussparungen 32, 34 auf, die die Mantelfläche 20 des Rahmens 16 durchbrechen. Zwischen den Aussparungen 32, 34 sind jeweils Stege 36, 38 ausgebildet, wobei die Stege 36 des ersten Abschnitts 21 und die Stege 38 des zweiten Abschnitts 22 in Axialrichtung A gegeneinander versetzt angeordnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren nicht alle Stege und Aussparungen mit Bezugszeichen versehen.
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Alle Stege 36, 38 treffen in Umfangsrichtung U auf zwei an gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 16 ausgebildete, in Axialrichtung A verlaufende axiale Stege 40, die jeweils mittig an den Seiten des Rahmens 16 angeordnet sind und gehen in diese axialen Stege 40 über. Die Schmalseite 41 der axialen Stege 40 ist vorzugsweise senkrecht zur Axialrichtung A ausgerichtet, wie z.B. in 13 zu erkennen ist. Die Länge der Schmalseite 41 bestimmt sich aus den gewünschten Abmessungen des Rahmens 16 sowie der gewünschten Breite des Übergangsbereichs 43 der benachbarten Stege 36, 38 des ersten und zweiten Abschnitts 21, 22 (siehe z.B. 5 oder 11).
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Die axialen Stege 40 erstrecken sich auf beiden Seiten des Rahmens 16 über die gesamte axiale Länge des Bauelementhalters 12. Die Stege 36, 38 deersten Abschnitts 21 und des zweiten Abschnitts 22 verlaufen jeweils von einem der beiden axialen Stege 40 zum anderen axialen Steg 40. Die axialen Stege 40 könnten auch in Axialrichtung A unterbrochen ausgeführt werden.
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Der erste Abschnitt 21 des Rahmens 16 ist hier durch fünf Aussparungen 32 in sechs Stege 36 unterteilt. Sowohl Aussparungen 32 als auch Stege 36 verlaufen in Umfangsrichtung U und sind parallel zueinander angeordnet. Die Aussparungen 32 haben hier alle die gleiche Breite und den gleichen Abstand. Die beiden äußeren der Stege 36 haben in diesem Beispiel jedoch eine kleinere bzw. größere Breite als die mittleren Stege.
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Auch der zweite Abschnitt 22 ist hier durch fünf gleich breite, gleich beabstandete und parallele Aussparungen 34 in sechs Stege 38 unterteilt. Die beiden äußersten Stege tragen die Befestigungsfüße 25. Insgesamt sind drei Befestigungsfüße 25 mit insgesamt acht Kontaktclips 28 vorgesehen.
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Die Stege 36 des ersten Abschnitts 21 und die Stege 38 des zweiten Abschnitts 22 sind in Axialrichtung A so gegeneinander versetzt angeordnet, dass die Stege 36, 38 in einer Draufsicht, in der der erste Abschnitt 21 und der zweite Abschnitt 22 übereinanderliegen, nicht überlappen. Im gezeigten Fall schließen die Stege 36 des ersten Abschnitts 21 jeweils direkt an die Stege 38 des zweiten Abschnitts 22 an. Dies lässt sich gut in 5 erkennen. Die Breite b1 der Stege 36 des ersten Abschnitts 21 entspricht hier genau der Breite der gegenüberliegenden Aussparung 34 des zweiten Abschnitts 22. Gleiches gilt für die Stege 38 des zweiten Abschnitts 22 und die jeweils gegenüberliegen Aussparungen 32 des ersten Abschnitts 21 (Breite b2).
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Diese Geometrie erlaubt es, den Bauelementhalter 12 im Spritzgußverfahren mit einem einfachen, nur linear auf und zu bewegten Formwerkzeug ohne zusätzliche Schieber einstückig und in einem Arbeitsgang herzustellen.
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9 zeigt eine Seitenansicht eines angedeuteten Formwerkzeugs 42 zur Herstellung des Bauelementhalters 12 im Kunststoffspritzgußverfahren. Das Formwerkzeug 42 besteht aus zwei Formhälften 44, 46, die die Form des Rahmens 16 des Bauelementhalters 12 vorgeben. Die Formhälften 44, 46 weisen jeweils Vorsprünge 48 bzw. 50 auf, die jeweils in Richtung zur anderen Formhälfte 44, 46 ragen. Die Vorsprünge 48, 50 beider Formhälften 44, 46 sind so ausgebildet, dass sie in zusammengeschobenem Zustand des Formwerkzeugs 42 passgenau ineinandergreifen und so den späteren Aufnahmeraum 17 des Bauelementhalters 12 ausfüllen. Eine Stirnfläche 52 jedes der Vorsprünge 48, 50, die in Richtung zur jeweils anderen Formhälfte 44, 46 zeigt, gibt dabei die Innenwand der Stege 36, 38 vor, also die Innenwand des Rahmens 16, während eine Basis des Vorsprungs 48, 50 jeweils eine Aussparung 32, 34 definiert. Über die Form der Vorsprünge 48, 50 lässt sich also einfach die Geometrie der Stege 36, 38 und der Aussparungen 32, 34 bestimmen. Bezüglich der Ausbildung der Vorsprünge 48, 50 sind alle denkbaren Geometrien einsetzbar, die erlauben, durch einfaches Zusammenschieben der Fomhälften 44, 46 den Rahmen 16 zu fertigen.
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Zur Herstellung des Bauelementhalters 12 werden die Formhälften 44, 46 linear zusammengeschoben. Durch eine Öffnung (nicht gezeigt) wird flüssiger Kunststoff in das Formwerkzeug 42 gespritzt. Nach dem Aushärten werden die Formhälften 44, 46 linear auseinandergefahren und geben den fertigen Rahmen 16 des Bauelementhalters 12 frei.
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Bei der Herstellung des Bauelementhalters 12 werden hier auch die Befestigungsfüße 25 angespritzt. Gleichzeitig werden in diesem Arbeitsgang auch die Kontaktclips 28 in die Befestigungsfüße 25 eingebettet.
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Es wäre natürlich auch möglich, die Befestigungsfüße 25 und Kontakte 26 separat zu fertigen und am Rahmen 16 zu montieren.
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Zur Montage wird das elektronische Bauelement 10 in Axialrichtung A mit den elektrischen Kontaktstiften 14 voran durch die Einschuböffnung 19 soweit in den Aufnahmeraum 17 des Bauelementhalters 12 eingeschoben, bis die Kontaktstifte 14 in den elektrischen Kontakten 26 festklemmen (siehe z.B. 2 und 8).
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Die Innenseite des Rahmens 16 weist Am ersten Abschnitt 21 und am zweiten Abschnitt 22 Vorsprünge 30 auf, die jeweils in Richtung zum andere Abshcnitt 21, 22 vorstehen (nur einige in den Figuren bezeichnet). In diesem Beispiel sind an jedem der Stege 36, 38 mehrere in Umfangsrichtung U beabstandete Vorsprünge 30 ausgebildet. Jeder der Vorsprünge 30 besitzt eine entgegen der Axialrichtung A geneigte Schräge 39 (siehe 10). Das elektronische Bauelement 10 kommt in Anlage an die Vorsprünge 30 und wird zwischen diesen geklemmt und beabstandet vom restlichen Rahmen 16 gehalten. Es ist so sicher im Rahmen 16 des Bauelementhalters 12 fixiert. Es kann aber auch eine beliebige andere geeignete Geometrie und Anordnung verwendet werden. Die Vorsprünge 30 können auch ganz weggelassen werden. In diesem Fall liegt das elektronische Bauelement 10 dann ganz oder teilweise direkt an der Innenseite des Rahmens 16 an und wird in diesem geklemmt.
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Die 10 bis 15 zeigen eine Variante des Bauelementhalters 12. Der dort gezeigte Bauelementhalter 112 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen lediglich in der Form der Stege und der Befestigungsfüße, so dass für alle anderen Teile die bereits eingeführten Bezugszeichen weiter verwendet werden.
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Während im oben erläuterten Beispiel alle Stege entlang der Umfangsrichtung U eine gleichbleibende Breite hatten, weisen hier die Stege 136, 138 eine in Richtung zu den axialen Stegen 40 zunehmende Breite auf. Entsprechend werden natürlich die Aussparungen 132, 134 zu den axialen Stegen 40 hin schmaler (11).
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Aus diesem Grund sind in einer Draufsicht, in der Oberseite 20 und Unterseite 22 übereinanderliegen, die Stege 136, 138 jeweils schmaler als die gegenüberliegenden Aussparungen 132, 134. Die Breite der Stege 136, 138 bzw. Aussparungen 132, 134 kann beliebig gewählt werden, insbesondere müssen die Aussparungen 132 des ersten Abschnitts 21 nicht die gleiche Breite wie die Aussparungen 134 des zweiten Abschnitts 22 aufweisen. Jedoch ist bei der Verwendung des beschriebenen Formwerkzeugs die Breite der Stege 136, 138 so beschränkt, dass die Stege 136, 138 in der Draufsicht nicht überlappen.
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Zur Befestigung am Träger weist der Bauelementhalter 112 an der Unterseite 22 im Bereich der Einschuböffnung 19 zwei seitlich abstehende Befestigungsfüße 125 auf, die als Rastelemente ausgebildet sind. Im Bereich der vorderen Stirnseite 18 ist die gleiche Geometrie für Befestigungsfüße 125 und Kontakte 26 gewählt wie im ersten Beispiel.
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Auch der Bauelementhalter 112 lässt sich mit einem oben beschriebenen Spritzgusswerkzeug fertigen.
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Die Rastelemente können dabei z.B. vorgefertigt und eingebettet oder in einem weiteren Arbeitsschritt angespritzt werden.
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Der erfindungsgemäße Bauelementhalter 12, 112, insbesondere dessen Geometrie, ist nicht auf das beschriebene Herstellungsverfahren beschränkt und könnte auch mittels anderer Werkzeuge hergestellt werden.
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Die Aussparungen und Stege des Rahmens 16 könnten auch eine andere als die gezeigte Form haben. Insbesondere müssen die Aussparungen und Stege nicht in Umfangsrichtung U und nicht parallel zueinander verlaufen.
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Der Rahmen 16 des Bauelementhalters 12 hat hier eine kreiszylindrische Form mit einem über die axiale Länge des Rahmens 16 konstanten Durchmesser. Er kann aber auch eine andere Form aufweisen, die zur Befestigung auf einem Träger geeignet ist, beispielsweise mit einem rechteckigen oder einem anderen vieleckigen Querschnitt. Insbesondere kann der Querschnitt über die Länge des Rahmens 16 veränderlich sein.
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Der Aufnahmeraum 17 ist hier kreiszylindrisch ausgeführt, um ein zylindrisches elektronisches Bauelement 10 aufzunehmen. Der Aufnahmeraum 17 kann aber ebenfalls jede andere Form aufweisen, die geeignet ist, ein elektronisches Bauelement 10 aufzunehmen.
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Die Befestigungsfüße 25, 125 sind hier an der Unterseite 22 des Rahmens 16 angebracht. Sie könnten aber auch seitlich am Rahmen 16 oder an einer anderen Stelle des Rahmens 16 befestigt sein (14, 15). Es ist aber auch denkbar, andere Befestigungsmittel zu verwenden.
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Die Merkmale der beschriebenen Varianten sind im Ermessen des Fachmanns nach Belieben miteinander kombinierbar oder gegeneinander austauschbar.
