DE3732855A1 - Steckerstift - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Steckerstift aus, welcher für sich z. B. in der Halbleitertechnik bei Gehäusen von Transistoren bekannt ist.

Die Erfindung wurde an sich entwickelt, um mit möglichst wenig Aufwand einen schwallötbaren, lanzeitstabil zuverlässig arbeitenden Steckerstift für einen Verzögerungsmesser mit elektronischem Sensor zur absolut zuverlässigen Auslösung eines Airbag in einem Kfz herstellen zu können, wobei der Steckerstift an sich zunächst aus nicht - oder nicht genügend zuverlässig - lötbarem Material besteht und wobei der Sensor in einer Kapsel untergebracht ist, die eine gut isolierte Durchführung für den Steckerstift aufweist. Die Lötverbindung zwischen einem solchen Steckerstift einerseits und einer zugehörenden Buchse auf einer Leiterplatte andererseits muß auch noch nach über einem Jahrzehnt, also extrem lanzeitstabil, extrem zuverlässig leitfähig und mechanisch fest sein, damit die lebensrettende Wirkung bei dem eventuellen schweren Unfall zuverlässig für die Gesamtdauer der Gebrauchs des betreffenden Kfz erreicht werden kann.

Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf Steckerstifte für diese spezielle Sensorkapsel, sondern generell auf alle Steckerstifte anwendbar, welche dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechen.

Es ist bekannt, daß Steckerstifte einen stiftförmigen elektrisch leitenden, mit Glas in der Durchführung eines Trägers eingeschmolzenen Kern aufweisen können, welcher seinerseits mit einer Hülle umgeben ist, vgl. die Steckerstifte der altbekannten Radioröhren. Diese Steckerstifte mußten jedoch nur in Buchsen gesteckt, jedoch nicht in Buchsen langzeitstabil zuverlässig - z. B. durch Schwallöten - fest eingelötet werden.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei welchem durch einen zusätzlichen Fertigungsprozeß die nichtlötbaren Steckerstifte nachträglich an Anschlußfahnen angeschweißt werden, wobei die Anschlußfahnen ihrerseits zuvor in der Buchse einer Lochplatte bzw. einer gedruckten Schaltung festgelötet war. Dieses Verfahren ist aber relativ umständlich.

Die Aufgabe der Erfindung,

• - auf besonders einfache Weise eine langzeitstabil zuverlässige Lötbarkeit des Steckerstiftes zu erreichen, selbst wenn der Steckerstift zunächst aus einem Material besteht, welches überhaupt nicht - oder mit den normalen werkstattüblichen Mitteln jedenfalls nicht zuverlässig - lötbar ist,

wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die in den Unteransprüchen definierten Gegenstände gestatten, zusätzliche Vorteile zu erreichen. Es gestattet nämlich der Gegenstand gemäß Patentanspruch

2, eine relativ hohe Biegesteifigkeit des Steckerstiftes zu erreichen, so daß er sich beim Hineinstecken in die Buchse entsprechend selten verbiegt,
3, die Hülse so zu gestalten, daß sie zusätzlich als Abstandskörper zwischen der Buchse und dem Träger, d. h. als Abstandskörper zwischen dem Tragkörper einerseits und dem Träger des Bauelementes andererseits dient, so daß

• - unbeabsichtigte Kurzschlüsse zwischen dem Träger des Bauelementes und Leitungen auf dem Tragkörper entsprechend leicht vermieden werden können und
• - bei Bedarf eine entsprechend gute Kühlung des Bauelementes auch im Bereich zwischen dem Tragkörper und dem Träger erreichbar ist,

4, mit besonders wenig Materialaufwand die Hülse so gestalten zu können, daß

• - ein aus der Hülse am trägerfernen Ende herausragende Rest des Kernes vor dem Löten in die Buchse, zur Justierung der endgültigen Lage des Trägers gegenüber dem Tragkörper, gesteckt werden kann,
• - die Hülse als Abstandskörper zwischen dem Tragkörper und dem Träger dienen kann,
• - unbeabsichtigte Kurzschlüsse zwischen dem Träger des Bauelementes und Leitungen auf dem Tragkörper entsprechend leicht vermieden werden können und
• - bei Bedarf eine entsprechend gute Kühlung des Bauelementes auch im Bereich zwischen dem Tragkörper und dem Träger erreichbar ist, sowie

5, vor dem Festlöten der Hülse an der Buchse, die Justierung des Trägers gegenüber dem Tragkörper zu erleichtern.

Die Erfindung wird anhand der in den beiden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Hierbei zeigt die

Fig. 1 symbolhaft zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Steckstifte an einem Träger, sowie

Fig. 2 symbolhaft die Verbindung von zwei Ausführungsbeispielen der Steckerstifte einerseits mit den Buchsen einer Leiterplatte andererseits.

Beide Figuren zeigen also Ausführungsbeispiele des Steckerstiftes S mit H bzw. S mit I. Dieser Steckerstift dient jeweils zum Leiten von Strömen und/oder Spannungen zu/von einem elektrischen Anschluß des Bauelementes E. Der Steckerstift ist, vgl. Fig. 1, mittels eines Glastropfens G in einer Durchführung des Trägers K eingeschmolzen, wobei hier der Träger K eine Kapsel bzw. ein Schutzgehäuse K des Bauelementes E darstellt.

Der Steckerstift besteht jeweils aus einem stiftförmigen Kern S, welcher seinerseits aus nicht lötfähigem Metall besteht - zumindest aus nicht zuverlässig lötfähigem Metall besteht. Dieser Kern S ist leitend über einen angebondeten Draht D mit dem Bauelement E innerhalb des Träger K verbunden. Außerdem ist der Kern S außen von einer Hülse H, I umgeben, die ihrerseits am Kern S z. B. durch Punktschweißen elektrisch leitend befestigt ist. Die Hülse, H, I ist außerdem entweder völlig aus lötfähigem Material hergestellt oder sie ist zumindest an jeder Stelle ihrer Oberfläche, an welcher sie an der Buchse M anzulöten ist, mit lötfähigem Material beschichtet. Das heißt, die Hülse weist zumindest an jener Stelle ihrer Oberfläche, an welcher sie an der Buchse M anlötbar ist, lötfähiges Material auf. Bei der Erfindung ist alleine der Kern S mittels des Glastropfens/ Isolators G in der Durchführung des Trägers K so befestigt, daß zwischen dem Kern S und dem Träger K keine leitende elektrische Brücke entsteht.

Daher ist der erfindungsgemäß hergestellte Steckerstift - obwohl sein Kern S zumindest nicht ausreichend zuverlässig in Serienfertigung lötbar ist - an seiner Oberfläche H, I mittels Lötmasse, z. B. mittels Zinnlot, an der Buchse M anlötbar, wobei diese Buchse M ihrerseits - zumindest an der betreffenden Oberfläche - aus lötfähigem Material besteht und in einem Tragkörper L angebracht ist. Sie ist also z. B. in einer Leiterplatte L aus isolierendem Material angebracht, welches in Dickschichttechnik oder Dünnschichttechnik hergestellte Leitungen N trägt, vgl. die an die eine Buchse M angeschlossene, symbolhaft dargestellten Leitungen N.

Der erfindungsgemäß aufgebaute Steckerstift kann also dadurch hergestellt werden, daß zunächst der Kern S mittels des Isolators/ Glastropfens G im Träger K befestigt wird, wonach die Hülse H, I über den Kern S geschoben und darauf, z. B. durch Punktschweißen, befestigt wird. Auf diese besonders einfache Weise ist eine langzeitstabil zuverlässige Lötbarkeit des Steckerstiftes erreichbar, obwohl der Kern S zunächst aus einem Material besteht, welches nicht - zumindest nicht ausreichend zuverlässig - lötbar ist.

Die Fig. 1 und die Fig. 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Hülse I, welche so lang ist, daß sie vor dem Anlöten in die Buchse M oder durch die Buchse M hindurchsteckbar ist. Auf diese Weise wird nicht nur schon vor dem Löten ein besonders fester Sitz des Stiftes S/I in der Buchse M erreicht. Darüber hinaus wird durch eine so gestaltete Hülse eine relativ hohe Biegesteifigkeit des Steckerstiftes S/I erreicht, so daß sich der Steckerstift S/I beim Hineinstecken in die Buchse M entsprechend selten verbiegen wird. Damit sinkt auch der Ausschuß, welcher sonst bei der Anwendung des Steckerstiftes auftreten könnte.

Bei den in Fig. 2 gezeigten beiden Ausführungsbeispielen des Steckerstiftes S/H, S/I sowie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Steckerstiftes S/H weist die Hülsenoberfläche jeweils eine Wulst/Verdickung V auf, die ihrerseits dicker als der Innendurchmesser der Buchse M ist und die, nach dem Anlöten der Hülse an die Buchse M, den Abstand zwischen der Buchse M und dem Träger K festlegt. Die Wulst/Verdickung V stellt also in für sich bekannter Weise beim Anwenden des Steckerstiftes einen Anschlag dar, bis zu welchem der Steckerstift in die Buchse M hingesteckt werden kann. Eine in dieser Weise gestaltete Hülse stellt also zusätzlich einen Abstandskörper zwischen der Buchse M und dem Träger K dar, so daß bei vernünftiger Dimensionierung der Verdickung V unbeabsichtigte Kurzschlüsse zwischen dem Träger K und Leitungen N auf dem Tragkörper L entsprechend leicht vermieden werden können. Zusätzlich kann durch einen so gebildeten Abstandskörper bei Bedarf auch eine entsprechend gute Kühlung des Bauelementes E, besonders auch im Bereich zwischen dem Tragkörper L und dem Träger K, erreicht werden.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils links ein Ausführungsbeispiel für den Steckerstift gezeigt, bei welchem die Hülse H an ihrem buchsennahen Ende dicker als der Innendurchmesser der Buchse M ist, wobei die Hülse H insgesamt so kurz ist, daß sie nach dem Anlöten an die Buchse M einen Abstandskörper H zwischen der Buchse M und dem Träger K bildet. Mit dann besonders wenig Materialaufwand ist die Hülse so gestaltet, daß auch bei dieser Variante der Erfindung unbeabsichtigte Kurzschlüsse zwischen dem Träger K des Bauelementes E einerseits und Leitungen N auf dem Tragkörper L andererseits entsprechend leicht vermieden werden können, wobei auch hier bei Bedarf eine entsprechend gute Kühlung des Bauelementes E, besonders auch im Bereich zwischen dem Tragkörper L und dem Träger K, erreichbar ist. Wenn bei dieser Variante der Erfindung zusätzlich aus der Hülse H am trägerfernen Ende noch ein Rest des Kernes S genügend herausragt, dann kann dieser Rest des Kernes S vor dem Löten in die Buchse M - zum Justieren der endgültigen Lage des Trägers K gegenüber dem Tragkörper L - hineingesteckt werden, was die anschließende Festlötung der Hülse H an der Buchse M, besonders bei Serienfertigung, sehr erleichtern kann.

Die Ausführungsbeispiele zeigen, daß das erfindungsgemäße Aufstecken und Befestigen, z. B. Verschweißen, der röhrchenförmigen Hülse H, I aus lötbarem Material mit sehr geringem Aufwand erreicht werden kann und daß der mit solchen Steckerstiften ausgestattete Träger/Baukörper K wie andere herkömmliche Baukörper, z. B. Widerstände und Kondensatoren, auf Tragkörpern/Leiterplatten L positioniert und - bevorzugt im Schwallötbad - mit der in der Kfz-Elektronik angestrebten extrem hohen Zuverlässigkeit festgelötet werden kann.

Claims (6)

1. Elektrisch leitender Steckerstift (S mit H oder mit I) der

• - zur Leitung von Strömen und/oder Spannungen zu/von einem elektrischen Anschluß eines Bauelementes (E) dient,
• - mittels eines Isolators (G), z. B. Glas (G), in einer Durchführung eines Trägers (K), z. B. eines Schutzgehäuses (K), des Bauelementes (E) befestigt ist, und
• - an seiner Oberfläche ein mittels Lötmasse, z. B. Zinnlot, lötfähiges Metall zumindest an jener Stelle (auf H oder I) enthält,
  • - an welcher er an eine Buchse (M) anlötbar ist, die ihrerseits aus lötfähigem Metall besteht und die in einem Tragkörper (L), z. B. in einer gedruckten Leiterplatte (L) aus isolierendem Material, angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - er (S mit H oder mit I) einen stiftförmigen Kern (S) aus nicht - oder nicht zuverlässig - lötfähigem Metall enthält, der (S) seinerseits
  • - mittels des Isolators (G) in der Durchführung befestigt ist,
  • - leitend (z. B. über einen angebondeten Draht D) mit dem Bauelement (E) verbunden ist, und
  • - von einer Hülse (H oder I) umgeben ist, die (H oder I) ihrerseits
    • - am Kern (S) elektrisch leitend befestigt ist, z. B. durch Punktschweißen, und
    • - völlig aus lötfähigem Material besteht oder zumindest an jener Stelle ihrer Oberfläche, an welcher sie (H oder I) an der Buchse (M) anlötbar ist, lötfähiges Material aufweist.

2. Steckerstift (S mit I) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Hülse (I) so lang ist, daß sie (I) vor dem Anlöten an die Buchse (M) in oder durch die Buchse (M) steckbar ist.

3. Steckerstift (S mit I) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Hülsenoberfläche eine Wulst/Verdickung (V) aufweist, die (V) ihrerseits
  • - dicker als der Innendurchmesser der Buchse (M) ist, und
  • - nach dem Anlöten der Hülse (S mit I) an die Buchse (M) den Abstand zwischen der Buchse (M) und dem Träger (K) festlegt.

4. Steckerstift (S mit H) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Hülse (H) an ihrem buchsennahen Ende dicker als der Innendurchmesser der Buchse (M) ist, und
• - sie (H) insgesamt so kurz ist, daß sie (H) nach dem Anlöten an die Buchse (M) einen Abstandskörper (H) zwischen der Buchse (M) und dem Träger (K) bildet.

5. Steckerstift (S mit H) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - aus dem buchsennahen Ende der Hülse (H) ein Rest des Kernes (S) hervorragt, der seinerseits dünner ist als der Innendurchmesser der Buchse (M).