DE102011114936A1 - Elektronikmodul und Kontaktelement hierzu - Google Patents
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Abstract
Ein Kontaktelement (3) für Leiterplatten (1) wird beschrieben. Das Kontaktelement (3) ist ein separates, auf eine Leiterplatte (1) aufschiebbares Element mit zwei einander gegenüberliegenden und durch einen Spalt (2) zur Aufnahme einer Leiterplatte (1) voneinander beabstandeten Anlageabschnitten (4a, 4b) und mit einem von einem der Anlageabschnitte (4a, 4b) weg ragenden Kontaktabschnitt (16), wobei die Anlageabschnitte (4a, 4b) durch einen Verbindungsabschnitt (6) miteinander verbunden sind und der Kontaktabschnitt (16) an der von den Anlageabschnitten (4a, 4b) weg weisenden Seite mindestens einen Kontaktbereich hat. Der Verbindungsabschnitt (6) hat mindestens zwei durch einen Freiraum voneinander beabstandete Verbindungsbereiche (7). Diese Verbindungsbereiche (7) gehen in einander gegenüberliegende separate Anlagearme (5b) über. Die Anlagearme (5b) des Anlageabschnitts (4b), auf dessen Seite sich der Kontaktabschnitt (16) befindet, sind mit einem Verbindungssteg (17) miteinander verbunden. Der Kontaktabschnitt (16) ist an dem Verbindungssteg (17) ausgebildet.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul mit einem Gehäuse, einer Leiterplatte, die elektronische Bauelemente trägt und an mindestens einer Oberfläche Leiterbahnen hat, und mit einem flächig ausgebildeten elektronischen Funktionsbaustein, insbesondere einer organischen Leuchtdiode (OLED), der an einer Oberfläche Anschlusskontakte hat.
- Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kontaktelement für Leiterplatten und insbesondere ein Kontaktelement für Leiterplatten, das in dem oben genannten Elektronikmodul eingesetzt werden kann. Das Kontaktelement ist ein separates, auf eine Leiterplatte aufschiebbares Element mit zwei einander gegenüberliegenden und durch einen Spalt zur Aufnahme einer Leiterplatte voneinander beabstandeten Anlageabschnitten und mit einem von einem der Anlageabschnitte wegragenden Kontaktabschnitt. Die Anlageabschnitte sind durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden und der Kontaktabschnitt hat an der von den Anlageabschnitten wegweisenden Seite mindestens einen Kontaktbereich.
- Stand der Technik
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DE 20 2009 013 278 U1 beschreibt ein gehäustes LED-Modul, das innerhalb eines verschließbaren Gehäuses angeordnet ist. Die elektrische Kontaktierung einer Steckverbindung mit dem Modul bzw. den Leuchtdioden erfolgt über die mindestens eine Klammer. -
DE 10 2010 002 728 A1 offenbart ein Leuchtmodul mit einer Leiterplatte, auf der Leuchtdioden aufgelötet sind. Ein optisches Element ist mit einem Raststift und einer Rastfeder an dem Leuchtmodul verrastet. -
DE 10 2011 003 418 A1 beschreibt eine Flachlampe mit einer Lichtquelle und einem elektronischen Betriebsgerät, die mit Hilfe von Schleifkontakten elektrisch miteinander kontaktiert sind. - Aus
US 7,255,586 B2 undUS 4,991,666 A sind elektrische Verbinder in Form von Kontaktschuhen bekannt, die aus zwei gegenüberliegenden Seiten zur Aufnahme einer Leiterplatte voneinander beabstandete Federarme haben. Der Kontaktschuh wird auf diese Weise auf eine Leiterplatte gesteckt und an dieser festgeklemmt und elektrisch über die Federarme mit Leiterbahnen auf der Leiterplatte kontaktiert. An dem Verbindungsbereich der Federarme schließt sich ein Anschlussabschnitt mit einem Kontaktstift oder einem elektrischen Leiter an. -
US 4,738,625 zeigt einen elektrischen Verbinder für Leiterplatten, mit dem ein elektrischer Kontakt zwischen zwei im Wesentlichen parallelen Leiterplatten hergestellt werden kann. Ein Metallblech ist so gebogen, dass es mit einem Anlageschenkel einen Kontaktbereich auf einer Leiterplatte mittels Kontaktdruck und Federkraft und an dem gegenüberliegenden Ende mit Hilfe eines Kontaktarms eine weitere Kontaktfläche einer anderen Leiterplatte kontaktiert. Das Kontaktelement wird mit der unteren Leiterplatte verschraubt und auf der oberen Leiterplatte mit Hilfe einer Verspannschraube verspannt. - Aufgabe der Erfindung
- Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kontaktelement für Leiterplatten zu schaffen, das bei einem möglichst schmalen Aufbau eine zuverlässige und langzeitig stabile Kontaktierung einer Leiterplatte und eines parallel hierzu angeordneten elektronischen (bzw. elektrischen) Bauelementes ermöglicht.
- Offenbarung der Erfindung
- Die Aufgabe wird durch das Kontaktelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Verbindungsabschnitt mindestens zwei durch einen Freiraum voneinander beabstandete Verbindungsbereiche hat, wobei diese Verbindungsbereiche in einander gegenüberliegende separate Anlagearme übergehen, dass die Anlagearme des Anlageabschnitts, auf dessen Seite sich der Kontaktabschnitt befindet, mit einem Verbindungssteg miteinander verbunden sind, und dass der Kontaktabschnitt an dem Verbindungssteg ausgebildet ist.
- Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hat das Kontaktelement mindestens zwei einander gegenüberliegende Anlagearme, zwischen denen eine Leiterplatte eingespannt wird. Mindestens ein Anlagearm kann auf diese Weise mit einer Kontaktfläche auf der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden. Auf der Seite des Kontaktabschnitts, d. h. auf der Kontaktseite für ein parallel zur Leiterplatte angeordnetes und diese teilweise überlappendes elektronisches Bauelement sind die Anlagearme des Anlageabschnitts mit Hilfe eines Verbindungssteges miteinander verbunden. Der Verbindungssteg verbindet vorzugsweise die den Verbindungsbereichen gegenüberliegenden, ansonsten freien Enden der Anlagearme eines gemeinsamen Anschlussabschnitts miteinander. Der Kontaktabschnitt ist dann an diesem Verbindungssteg ausgebildet und erstreckt sich von dem Verbindungssteg in einem relativ flachen Winkel vom Verbindungssteg weg in Richtung Verbindungsbereich.
- Dies hat den Vorteil eines optimierten Kontaktdrucks des Kontaktabschnitts und des kontaktierenden mindestens einen Anlagearms auf das Bauelement bzw. auf die Leiterplatte. Dabei kann die erforderliche Bauhöhe unter Berücksichtung der Dicke des elektronischen Bauelementes, der Leiterplatte und des zwischenliegenden Anlage- und Kontaktabschnitt des Kontaktelementes erheblich reduziert werden.
- Das Kontaktelement ist vorzugsweise aus einem U-förmig gebogenen Metallblech gebildet. Mit Hilfe der Verbindungsabschnitte für die Anlagearme wird auf diese Weise ein Federbogen geschaffen, mit Hilfe dessen das Kontaktelement federnd auf eine Leiterplatte aufgespannt wird.
- Die einander gegenüberliegenden Anlageabschnitte üben vorzugsweise mit Hilfe des Verbindungsabschnittes eine Federkraft aufeinander aus, wobei die Anlageabschnitte einen Kontaktdruck auf eine im Spalt liegende Leiterplatte bewirken, hierzu ist das Metallblech vorzugsweise aus einem Federstahl gebildet. Ein Federstahl ist ein Werkstoff mit einem ausreichend elastischen Formänderungsvermögen und damit einem ausreichend hohem Elastizitätsgrenzwert. Geeignete Legierungen für Federstahl sind chromhaltige Legierungen, siliziumhaltige Legierungen und ähnliches. Geeignet sind insbesondere in den Normen EN1089, EN1092-1 und EN10132-1 sowie EN10132-4 aufgeführt Federstählen. Die Streckgrenze bei Federstählen liegt üblicherweise im Bereich von mehr als 85%.
- An dem zur Kontaktierung der Leiterplatte vorgesehenen Anlagearm ist vorzugsweise mindestens eine Erhebung vorhanden, die zur Kontaktierung einer Kontaktfläche der Leiterplatte und zur mechanischen Verrastung an einer Vertiefung in der Leiterplatte vorgesehen ist. Eine solche Erhebung kann beispielsweise durch Prägen eines von der Ebene vorstehenden Kugelabschnitts als Kugelprägung ausgebildet sein. Damit wird ein Punktkontakt mit optimal reduzierter Kontaktfläche erreicht, auf die der Kontaktdruck des Kontaktabschnitts konzentriert wird.
- In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Verbindungssteg mindestens eine sich in Richtung Verbindungsabschnitt erstreckende Federzunge, die den Kontaktabschnitt bildet. Diese Federzunge ist dann integral mit dem Verbindungssteg und den Anlageabschnitten sowie dem Verbindungsabschnitt für die Anlagearme integral aus einem Stück Blechmaterial gefertigt. Dadurch, dass der Verbindungssteg sowohl mit den Anlagearmen, als auch mit der mindestens einen Federzunge verbunden ist, tritt die Federzunge in Wechselwirkung mit dem Kontaktbereich der Anlagearme auf der Leiterplatte derart, dass sowohl der elektrische Kontakt mit der Leiterplatte, als auch der elektrische Kontakt mit dem elektronischen Bauelement über die Federzunge optimiert ist.
- Vorzugsweise hat die mindestens eine Federzunge jeweils eine Vorwölbung zur Ausbildung eines Kontaktbereichs. Mit Hilfe der Vorwölbung gelingt es, die Kontaktfläche auf einen definierten, möglichst kleinen Kontaktbereich zu reduzieren. Die Federkraft der Federzunge wird dann auf diesen möglichst kleinen Kontaktbereich konzentriert, was zu einem verbesserten Flächendruck führt.
- Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das freie Ende des Anlageabschnitts, der auf der gegenüberliegend zum Kontaktabschnitt befindlichen Seite liegt, vom gegenüberliegenden Anlageabschnitt weggebogen ist. Für das Aufschieben des Kontaktelementes auf die Leiterplatte wird somit eine Einführschräge bereitgestellt. Die Leiterplatte kann damit zunächst einmal schräg zum Anlageabschnitt mit dem Kontaktabschnitt in den Spalt eingeführt und dann parallel hierzu ausgerichtet werden, um das Kontaktelement in die Leiterplatte einzuspannen.
- Die Aufgabe wird weiterhin durch das Elektronikmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
- Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Leiterplatte Aussparungen an mindestens einer Seitenkante hat, die in die jeweils zugeordneten Verbindungsbereiche eintauchen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 – Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Kontaktelementes mit eingeschobener Leiterplatte und elektronischem Bauelement; -
2 – Draufsicht auf die obere OLED-Kontaktseite des Kontaktelementes aus1 ; -
3 – Draufsicht auf die untere Leiterplatten-Kontaktseite des Kontaktelementes aus1 ; -
4 – Skizze eines Elektronikmoduls mit Gehäuse, organischer Leuchtdiode, Leiterplatte und Kontaktelement. - Ausführungsform der Erfindung
-
1 lässt eine Querschnittsansicht durch eine Leiterplatte1 erkennen, die in einem Spalt2 eines Kontaktelementes3 eingeschoben ist. Das Kontaktelement3 hat auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten Anlageabschnitte4a ,4b mit Anlagearmen5a ,5b , die zur Bildung des Spaltes2 voneinander beabstandet sind. Die Anlageabschnitte4a ,4b sind durch einen Verbindungsabschnitt6 gegenüberliegend zu den freien Enden der Anlagearme5a ,5b miteinander verbunden. Deutlich wird, dass das Kontaktelement3 auf diese Weise U-förmig gebogen ist. Hierzu weist der Verbindungsabschnitt6 mindestens zwei durch einen Freiraum voneinander beabstandete, gekrümmte Verbindungsbereiche7 auf, die als Federbogen für die sich daran anschließenden einander gegenüberliegenden Anlagearme5a ,5b dienen. Mit Hilfe dieser gekrümmten Verbindungsbereiche7 in Form eines Federbogens üben die Anlagebereiche4a ,4b einen Kontaktdruck auf die zwischen die Anlagebereiche4a ,4b eingespannte Leiterplatte1 auf, da die einander gegenüberliegenden Anlagearme5a ,5b aufeinander zu federn. - Erkennbar ist, dass an dem unteren Anlageabschnitt
4a eine Vorwölbung8 ist, die in Richtung des gegenüberliegenden Anlageabschnitts5b weist und zur elektrisch leitenden Kontaktierung einer Kontaktfläche9 auf der Leiterbahn vorgesehen ist. Das freie Ende10 dieses unteren Anlageabschnitts4a ist nach unten, d. h. von dem gegenüberliegenden Anlageabschnitt5b weggebogen, um so eine Einführschräge bzw. eine Vergrößerung des Spalts zur Erleichterung des Einführens der Leiterplatte bereitzustellen. - Auf der gegenüberliegenden (oberen) Kontaktseite ragt von einem (in
1 nicht sichtbaren) Verbindungssteg, der quer vom sichtbaren Anlagearm5b im Bereich des freien Endes abgeht, mindestens ein Federarm11 ab, der sich mit seinem freien Ende12 in Richtung Verbindungsbereich6 erstreckt. Angrenzend an das freie Ende12 hat der mindestens eine Federarm11 eine Vorwölbung13 zur Auflage auf eine Kontaktfläche14 eines elektronischen Bauelementes15 zur elektrischen Kontaktierung. Das elektronische Bauelement15 ist hierbei annährend parallel zur Leiterplatte1 und teilweise überlappend zur Leiterplatte1 im derartigen Abstand zur Leiterplatte1 angeordnet, dass der obere Anlageabschnitt zusammen mit dem durch die Federarme11 gebildeten Kontaktabschnitt16 zwischen elektronischem Bauelement15 und Leiterplatte1 ist. -
2 lässt eine Draufsicht auf das Kontaktelement3 aus1 erkennen. Dabei wird deutlich, dass das Kontaktelement3 zwei durch einen Freiraum von einander beabstandete Verbindungsbereiche7 hat, an die sich auf der oberen sichtbaren Kontaktseite jeweils ein Anlagearm5b anschließt. Die den Verbindungsbereichen7 gegenüberliegenden, ansonsten freien Enden der Anlagearme5b sind durch ein sich quer hierzu erstreckenden Verbindungssteg17 miteinander verbunden. In dem Zwischenraum zwischen den beiden voneinander beabstandeten Anlagearmen5b erstrecken sich parallel zueinander zwei voneinander frei geschnittene Federarme11 mit ihren freien Verbindungsbereich7 . - Aus der
3 ist erkennbar, dass der untere Anlageabschnitt4a des Kontaktelementes3 auf der Unterseite an einer geeigneten Stelle – wie z. B. im mittleren Bereich über die Breite gesehen – eine Vorwölbung8 als Kontaktbereich für eine Kontaktfläche9 der Leiterplatte1 haben. Der untere Anlageabschnitt4a z. B. aus einer durchgängigen Blechplatte gebildet sen. Vorteilhaft ist aber die dargestellte Ausführungsform mit zwei schräg aufeinander zu gerichteten Anlagearmen5a , die im mittleren Bereich ineinander übergehen und einen Kontaktbereich für die Vorwölbung8 bereitstellen. Die Vorwölbung8 kann z. B. durch Umformen, insbesondere mittels Prägen eines Kugelabschnitts hergestellt sein. - In dem dargestellten Ausführungsbeispiel taucht die Vorwölbung
8 in einen vertieften Kontaktbereich der Leiterplatte1 für die Kontaktfläche9 ein. Diese vertiefte Kontaktfläche9 kann beispielsweise eine Durchkontaktierung in der Leiterplatte1 sein. Dies hat den Vorteil, dass das Kontaktelement3 auf der Unterseite der Leiterplatte1 elektrisch kontaktiert und gleichzeitig an einer definierten Position der Leiterplatte1 verrastet wird. - Deutlich wird aus den
2 und3 weiterhin, dass die Leiterplatte1 Aussparungen18 hat, in die die Verbindungsbereiche7 des Verbindungsabschnitts6 eintauchen. Dies hat den Vorteil, dass das Kontaktelement3 definiert ausgerichtet und ohne Überstand auf der Leiterplatte1 getragen wird. - Die Kontaktelemente
3 sind vorzugsweise integral aus einem Metallblech, insbesondere aus Federstahl, gebildet. Sie stellen ein separates, auf eine Leiterplatte1 aufschiebbares Element bereit. -
4 lässt ein Elektronikmodul20 , insbesondere ein Leuchtmodul, mit einem Gehäuse21 und ein in eine Öffnung auf der Oberseite des Gehäuses21 eingebautes elektronisches Bauelement15 in Form einer flächig ausgebildeten organischen Leuchtdiode OLED erkennen. Dieses flächige elektronische Bauelement15 hat an seiner Unterseite Anschlusskontakte mit Kontaktflächen14 . Um nun das elektronische Bauelement15 elektrisch leitend mit elektronischen Bauelementen22 an der Leiterplatte1 und gegebenenfalls direkt oder indirekt mit externen elektrischen Anschlussleitungen23 zu verbinden ist das Kontaktelement3 an einer Randkante der Leiterplatte1 auf dieses aufgesteckt. Damit wird, wie oben bereits beschrieben wurde, ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktflächen14 des flächigen elektronischen Bauelements15 und Kontaktflächen9 der Leiterplatte1 hergestellt. - Deutlich ist, dass die Leiterplatte
1 und das flächige elektronische Bauelement15 parallel zueinander und sich teilweise überlappend übereinander angeordnet sind. - Das Gehäuse
21 hat Leitereinführöffnungen24 , die im Gehäuse21 angeordnete und mit der Leiterplatte1 verbundene Leiteranschlusskontakte25 zur elektrischen Steckkontaktierung externer elektrischer Leiter23 vorgesehen sind. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- US 7255586 B2 [0006]
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- US 4738625 [0007]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- EN1089 [0013]
- EN1092-1 [0013]
- EN10132-1 [0013]
- EN10132-4 [0013]
Claims (9)
- Kontaktelement (
3 ) für Leiterplatten (1 ), wobei das Kontaktelement (3 ) ein separates, auf eine Leiterplatte (1 ) aufschiebbares Element mit zwei einander gegenüberliegenden und durch einen Spalt (2 ) zur Aufnahme einer Leiterplatte (1 ) voneinander beabstandeten Anlageabschnitten (4a ,4b ) und mit einem von einem der Anlageabschnitte (4a ,4b ) wegragenden Kontaktabschnitt (16 ), wobei die Anlageabschnitte (4a ,4b ) durch einen Verbindungsabschnitt (6 ) miteinander verbunden sind und der Kontaktabschnitt (16 ) an der von den Anlageabschnitten (4a ,4b ) wegweisenden Seite mindestens einen Kontaktbereich hat, dadurch gekennzeichnet, – dass der Verbindungsabschnitt (6 ) mindestens zwei durch einen Freiraum voneinander beabstandete Verbindungsbereiche (7 ) hat, – dass diese Verbindungsbereiche in einander gegenüberliegende separate Anlagearme (5b ) übergehen, – dass die Anlagearme (5b ) des Anlageabschnitts (4b ), auf dessen Seite sich der Kontaktabschnitt (16 ) befindet, mit einem Verbindungssteg (17 ) miteinander verbunden sind, und – dass der Kontaktabschnitt (16 ) an dem Verbindungssteg (17 ) ausgebildet ist. - Kontaktelement (
3 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (3 ) aus einem U-förmig gebogenen Metallblech gebildet ist. - Kontaktelement (
3 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Anlageabschnitte (5a ,5b ) mit Hilfe des Verbindungsabschnitts (6 ) eine Federkraft aufeinander zu derart ausüben, dass die Anlageabschnitte (4a ,4b ) einen Kontaktdruck auf eine im Spalt liegende Leiterplatte (1 ) bewirken. - Kontaktelement (
3 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zur Kontaktierung der Leiterplatte (1 ) vorgesehenen Anlagearm (5a ) mindestens eine Erhebung (8 ) vorhanden ist, die zur Kontaktierung einer mit einer Vertiefung versehenen Kontaktfläche (9 ) der Leiterplatte (1 ) und zur mechanischen Verrastung an der Vertiefung in der Leiterplatte (1 ) vorgesehen ist. - Kontaktelement (
3 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich von dem Verbindungssteg (17 ) mindestens eine Federzunge (11 ) in Richtung Verbindungsabschnitt (6 ) erstreckt, die den Kontaktabschnitt (16 ) bildet. - Kontaktelement (
3 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Federzunge (11 ) jeweils eine Vorwölbung (13 ) zur Ausbildung eines Kontaktbereiches hat. - Kontaktelement (
3 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Anlageabschnitts (4a ), der auf der Seite gegenüberliegend zum Kontaktabschnitt (16 ) liegt, vom gegenüberliegenden Anlageabschnitt (4b ) weggebogen ist. - Elektronikmodul (
20 ) mit einem Gehäuse (21 ), einer Leiterplatte (1 ), die elektronische Bauelemente (22 ) trägt und an mindestens an einer Oberfläche Kontaktflächen (9 ) hat, und mit einem flächig ausgebildeten elektronischen Funktionsbaustein (15 ), insbesondere einer organischen Leuchtdiode (OLED), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Randkante der Leiterplatte (1 ) mindestens zwei Kontaktelemente (3 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgesteckt und elektrisch leitend mittels Kontaktdruck eines Anlageabschnitts (5a ) mit mindestens einer zugeordneten Kontaktfläche (9 ) der Leiterplatte (1 ) kontaktiert ist, und dass der Funktionsbaustein (15 ) teilweise überlappend auf der Leiterplatte (1 ) derart aufliegt, dass die Anschlusskontakte (14 ) des Funktionsbausteins (15 ) auf zugeordneten Kontaktabschnitten (16 ) von Kontaktelementen (3 ) aufliegen und die Kontaktabschnitte (16 ) zur elektrischen Kontaktierung einen Kontaktdruck auf die zugeordneten Anschlusskontakte (14 ) ausüben. - Elektronikmodul (
20 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1 ) an mindestens einer Seitenkante Aussparungen (18 ) hat und Verbindungsbereiche (7 ) der Kontaktelemente (3 ) in zugeordnete Aussparungen (18 ) eintauchen.
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