DE19835641C2

DE19835641C2 - Leiterplattenanordnung mit planarem induktivem Schaltungselement

Info

Publication number: DE19835641C2
Application number: DE19835641A
Authority: DE
Inventors: Hans Juergen Kollar; Josef Schmidt
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: DE19835641A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung für eine elektrische Schaltungsanordnung, wobei die Leiterplattenanord nung eine Leiterplatte aufweist, von der mindestens ein plana res induktives Schaltungselement für die Schaltungsanordnung getragen wird.

Aus der DE 195 00 943 C1 ist ein Planartransformator bekannt, der aus zwei oder mehreren, mit spiralförmig aufgedruckten Primär- oder Sekundärwicklungen versehenen Trägerplatten aus Kunststoff besteht. Die Trägerplatten sind unter Zwischenlage einer elektrisch isolierenden Schicht sandwichartig angeordnet und mit einem Magnetkern versehen, der mit einem Mittelschenkel durch eine zentrische Öffnung der Trägerplatten ragt, wobei je de Trägerplatte auf beiden Flächen eine aufgedruckte Wicklung aufweist, deren Wicklungsenden mittels einer Durchkontaktierung elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Trägerplatten bestehen aus einer dünnen, zwischen 10 und 100 µm dicken flexiblen Kunststoffolie, auf die die Wicklungen des Planartransformators aufgedruckt sind. Für den elektrischen Anschluß des Planar transformators sind Anschlußfahnen aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, die von den Trägerplatten abragen und in der Art von Spinnenbeinen abgebogen sind, um in seitlichem Abstand zu den Wicklungsoberflächen der Trägerplatten elektrisch angeschlossen zu werden.

Aus der DE 41 35 979 A1 ist ein Planartransformator bekannt, der eine gedruckte Leiterplatte mit parallelen ersten und zweiten Oberflächen aufweist, auf die jeweils spiralförmig ge führte Wicklungen des Planartransformators in Form von Leiter bahnen aufgedruckt sind. Die spiralförmigen Wicklungen sind um eine Öffnung in der Leiterplatte herum angeordnet, die der Aufnahme eines Transformatorkerns dient. Um die Anordnung des Planartransformators mit dem Transformatorkern mechanisch zu stabilisieren, wird der Planartransformator in ein DIP(Dual- Inline-Package)-Gehäuse eingesetzt, elektrisch mit Leiterrah men-Teilen des Gehäuses verbunden und durch Einfüllen von fle xiblem Epoxidharzmaterial in das Gehäuse mit diesem mechanisch verbunden. Das Gehäuse kann anschließend mit Hilfe herkömmli cher Löttechniken als Hybridelement mit einer Schaltungsanord nung verbunden werden. Eine gegen Erschütterungen oder sonstige an dem Gehäuse angreifende mechanische Kräfte gesicherte Ver bindung zu einem Träger der Schaltungsanordnung, insbesondere zu einer Mutterplatine, erreicht das Hybridelement durch eine Mehrzahl von elektrischen Kontaktfüßen, die jeweils an einer von zwei einander gegenüberliegenden Längsseiten des Gehäuses mit dem Träger verlötet ist.

Aus der DE-GM-80 03 864 ist ein Modul mit einer Induktivität bekannt, die auf einem plättchenförmigen Substrat angeordnet ist. Das Substrat oder zumindest eine mit diesen eine bauliche Einheit bildende Kontaktlasche weist eine sich nach unten ver jüngende Trapezform auf. Dadurch ist das Modul ohne Ausrichtung einzelner Anschlußdrähte in einen Schlitz einer Schaltungsplat te bzw. Leiterplatte einsetzbar. Fixiert wird das Modul infolge von Haftreibung des Moduls mit der Schlitzwand und durch Löt verbindungen des Moduls und der Leiterplatte.

Die DE 39 19 273 A1 offenbart eine Leiterplattenanordnung, bei der eine Zusatzleiterplatte auf einer Hauptleiterplatte bis zur Fertigstellung fixierender Lötverbindungen zwischen diesen mit tels Schnapphaken befestigt wird. Diese Schnapphaken sind an den Enden einer Seitenkante der Zusatzleiterplatte vorgesehen. Die Schnapphaken weisen nach außen gerichtete Vorsprünge zum Einhaken in entsprechende Öffnungen der Hauptleiterplatte auf.

Bekannt ist weiterhin die Befestigung einer Leiterplatte, die eine Schaltung trägt, und wobei die Leiterplatte quer zum Ver lauf der Oberfläche einer Mutterplatine einer Schaltungsan ordnung in eine Aufnahmeöffnung der Mutterplatine gesteckt ist. An dem in die Aufnahmeöffnung eingesteckten Befestigungsende der Leiterplatte befinden sich in bekannter Weise Lötflächen, die dem elektrischen Anschluß der Schaltung dienen und mit elektrischen Kontakten der Schaltungsanordnung an der Mutter platine verlötet werden. Die mechanische Festigkeit der Verbin dung zwischen der Leiterplatte und der Mutterplatine wird durch zusätzliche Befestigungselemente, wie Metallklammern, Winkel stücke und Schrauben, gewährleistet.

Bekannt ist schließlich auch die Anordnung einer Leiterplatte, die ein planares, induktives Schaltungselement, insbesondere einen Planartransformator trägt, an einer Mutterplatine, wobei sich die Leiterplatte etwa parallel zur Mutterplatine er streckt. Die Leiterplatte wird an zwei einander gegenüberlie genden Befestigungsenden durch Winkelstücke und/oder in der Art des vorstehend beschriebenen DIP-Gehäuses mit der Mutterplatine verbunden. Dabei kann eine Aufnahmeöffnung in der Mutterplatine vorgesehen sein, in die um Platz zu sparen ein Magnetkern des induktiven Schaltungselements der Leiterplatte hineinragt. In diesem Fall überdeckt die Leiterplatte die Aufnahmeöffnung zumindest teilweise, so daß die Befestigungsenden der Leiterplatte an einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmeöffnung mit der Mutterplatine verbunden sind.

Bei Leiterplattenanordnungen, die ein planares induktives Schaltungselement, insbesondere einen Planartransformator auf weisen, besteht die Notwendigkeit für eine besonders solide mechanische Befestigung der Leiterplattenanordnung mit einem Träger einer Schaltungsanordnung, an die die Leiterplattenan ordnung angeschlossen werden soll. Ein wesentlicher Grund hierfür ist, daß in der Regel ein im Vergleich zu elektro nischen Bauteilen wesentlich schwererer Magnetkern an einer Leiterplatte der Leiterplattenanordnung befestigt wird. Insbe sondere bei Erschütterungen, die beim Betrieb von Motoren und/oder Maschinen auf Schaltungsanordnungen übertragen werden, kann eine nicht ausreichende mechanische Befestigung der Lei terplattenanordnung zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindungen zwischen der Schaltungsanordnung und der Leiter platte und/oder zu einer Funktionsstörung der Schaltungsan ordnung führen. Weiterhin ist es möglich, daß sich durch Er schütterungen ein an der Leiterplatte befestigter Magnetkern lockert oder löst, wenn keine sonstigen mechanischen Befesti gungsmittel, wie Klammern oder Klebstoff, vorhanden sind. Hinzu kommt, daß in jüngster Zeit Magnetkerne mit großen Quer schnittsflächen verwendet werden, das heißt Magnetkerne, die sich über einen großen Flächenbereich entlang der Schaltungs oberflächen der Leiterplatten erstrecken. Dies bedeutet, daß die Leiterplatte entweder in einem Befestigungsbereich großer Länge mit dem Träger der Schaltungsanordnung verbunden werden muß, oder große Drehmomente um den Befestigungsbereich in Kauf genommen werden müssen, wenn die Leiterplatte nur an einem Befestigungsende mit dem Träger verbunden ist, das heißt sich quer zur Oberfläche erstreckt. Der Einbau quer zur Oberfläche des Trägers beziehungsweise der Einbau nur an einem Befesti gungsende der Leiterplatte bietet andererseits erhebliche Vorteile bei einer effektiven Raumausnutzung des für die Ge samt-Schaltungsanordnung zur Verfügung stehenden Raumes, da auch die dritte Raumdimension ausgenutzt wird.

Ein weiterer Grund für die Notwendigkeit einer soliden mechani schen Befestigung der Leiterplattenanordnung mit einem Träger einer Schaltungsanordnung liegt in der mechanischen Stabilität, die während der Herstellung der elektrischen Verbindung zwi schen der Leiterplatte und dem Träger, beispielsweise einer Mutterplatine, vorhanden sein muß. Beispielsweise ist eine solche mechanische Stabilität während eines Lötvorganges, insbesondere beim Durchfahren eines Lötbades, erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leiterplatten anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die auf ein fache Weise mechanisch mit einem Träger der Schaltungsanordnung verbindbar ist. Durch die einfache Montage soll eine stabile mechanische Verbindung herstellbar sein, die auch den mechani schen Belastungen aufgrund von an einer Leiterplatte ange brachten Magnetkernen standhält.

Die Aufgabe wird durch eine Leiterplattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegen stand der abhängigen Ansprüche.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, an einem Befestigungsende einer Leiterplatte, das der Befestigung an einem Träger der Schaltungsanordnung dient, eine Aussparung vorzusehen, durch die ein erster und ein zweiter Endbereich der Leiterplatte voneinander beabstandet sind. Dabei sind der erste und der zweite Endbereich unter elastischer Verformung der Leiterplatte relativ zueinander in eine Relativposition bringbar.

Insbesondere wird durch das Verformen die Breite der Aussparung verändert, das heißt vergrößert oder verkleinert. Alternativ oder zusätzlich wird bei dem Verformen zumindest einer der Endbereiche in eine Richtung quer zu der Schaltungsoberfläche der Leiterplatte bewegt. In der durch das elastische Verformen erreichten Relativposition der Endbereiche ist das Befestigung sende in eine Aufnahmeöffnung des Trägers einsteckbar.

Gemäß diesem Kerngedanken der Erfindung kann die Leiterplat tenanordnung in die Aufnahmeöffnung des Trägers eingesteckt werden und sich zumindest während des Einsteckvorganges auf grund der elastischen Rückstellkräfte, die die Verformung be wirkt, an dem Rand oder an den Rändern der Aufnahmeöffnung festklammern. Die Ausnutzung elastischer Kräfte von Leiter platten ist insofern überraschend, als das üblicherweise ver wendete Leiterplattenmaterial sehr steif ist und daher nur geringfügige elastische Verformungen erlaubt. Üblich ist bei spielsweise die Verwendung von faserverstärktem Kunstharz, insbesondere Epoxidharz. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Materialien beschränkt. Vielmehr kann die Leiterplatte beispielsweise auch wie eingangs beschrieben aus dem aus der DE 195 00 943 C1 bekannten mehrschichtigen flexiblen Kunststoff material, insbesondere Polyamid, bestehen.

In seiner endgültigen Einsteckposition, das heißt nachdem die Leiterplatte in die gewünschte Endposition an dem Träger ge bracht worden ist, kann die durch das Verbiegen der Leiter platte erzeugte Rückstellkraft auf verschiedene Weise genutzt werden. Eine Möglichkeit ist, daß die Leiterplatte sich auch in der endgültigen Einsteckposition aufgrund der elastischen Rück stellkräfte an dem Träger festklammert. Alternativ oder zusätz lich kann die Rückstellkraft auch dazu genutzt werden, daß die Leiterplatte sich teilweise oder vollständig mechanisch ent spannt und dadurch eine Einschnapp- beziehungsweise Einrastver bindung zu dem Träger geschaffen wird. Dabei kann beispiels weise ein Vorsprung an der Leiterplatte in eine Rastaufnahme des Trägers einrasten.

Wesentlich für die Stabilität der Verbindung der Leiterplatten anordnung mit der Mutterplatine ist ferner, daß die Leiter platte an einem sich quer zur Einsteckrichtung erstreckenden Rand eine Einführausnehmung aufweist, in die der Träger wenig stens teilweise ohne elastische Verformung der Leiterplatte einführbar ist, um das Befestigungsende anschließend unter elastischer Verformung der Leiterplatte vollständig in die Aufnahmeöffnung des Trägers einzusetzen. Durch das Eingreifen des Trägers in die Einführausnehmung wird eine erhöhte mechani sche Festigkeit der Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Träger geschaffen. Bevorzugt greift der Träger in der endgültigen Einsteckposition derart in die Einführausnehmung ein, daß sich die Leiterplatte dort an dem Träger festklammert beziehungsweise festgeklemmt ist.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leiterplatten anordnung weist jedoch der erste Endbereich an einem sich quer zur Einsteckrichtung der Leiterplatte erstreckenden Leiter plattenrand eine Einrastausnehmung auf, in die der Träger unter elastischer Entspannung der Leiterplatte einrastbar ist. Beson ders bevorzugt wird dabei eine Ausgestaltung, bei der der Leiterplattenrand mit der Einrastausnehmung ein Außenrand der Leiterplatte ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn der Träger eine ununterbrochene Aufnahmeöffnung aufweist. Die Lei terplatte braucht dann beim Einsteckvorgang beispielsweise lediglich derart elastisch verformt werden, daß die Breite der Aussparung zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich ver kleinert wird. In der endgültigen Einsteckposition, oder be reits vor Erreichen dieser Position, entspannt sich dann die Leiterplatte, wobei ein Bereich des Trägers in die Einrast ausnehmung einrastet.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Leiterplatten anordnung mit einem planaren induktiven Schaltungselement, ist es möglich unter geringem herstellungstechnischen Aufwand eine große Anzahl von Leiterplattenanordnungen herzustellen, die bei Bedarf an einem Träger einer Schaltungsanordnung, beispiels weise an einer Mutterplatine der Schaltungsanordnung, befestigt werden. Die Leiterplattenanordnungen können universell für un terschiedliche Arten von Schaltungsanordnungen ausgelegt wer den, wodurch sich die Stückzahl der in gleicher Bauweise her zustellenden Schaltungselemente erhöht und die Stückkosten gesenkt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, planare induktive Schaltungselemente an Leiterplattenanordnungen anzuordnen, da auf diese Weise ein Auswechseln des Schaltungselements leicht möglich ist. Hierbei bietet die Erfindung besondere Vorteile, da vorzugsweise auch eine Demontage der Leiterplattenanordnung auf einfache Weise möglich ist, indem wiederum unter Erzeugung elastischer Rückstellkräfte die Leiterplatte verformt wird, um sie von dem Träger zu entfernen. Die Demontage erfolgt insbe sondere beschädigungs- und zerstörungsfrei, so daß die Leiter platte wiederverwendbar ist. Speziell kann beispielsweise im demontierten Zustand der Leiterplatte ein Magnetkern ausge wechselt oder repariert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft die Leiterplatte demontieren zu können, wenn eine an der Leiterplatte angeordnete Schaltung durch zusätzliche elektro nische Bauelemente aufgerüstet, oder eine solche Schaltung nachträglich aufgebaut werden soll.

Bei einer Weiterbildung weist die Einführausnehmung einen, von ihrem offenen Ende an dem Rand aus gesehen, sich verjüngenden Querschnitt auf, so daß der Träger, unter Verkippen der Leiter platte in ihre endgültige Einsetzposition, in die Einführaus nehmung einführbar ist. Beispielsweise ist die Einführaus nehmung an ihrem in Einsteckrichtung vorne gelegenen Rand abgeschrägt.

Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplattenan ordnung weist die Leiterplatte an ihrem Befestigungsende in bekannter Weise eine Justieraussparung auf, in die ein Justierelement des Trägers einsetzbar ist, um die relative Position zwischen dem Träger und der Leiterplatte zu justieren. Eine solche bekannte Justieraussparung, die jedoch nicht in erfindungsgemäßer Weise eine Verbiegung der Leiterplatte erlaubt, kann zusätzlich zu der Aussparung vorgesehen sein, die ein Verbiegen der Leiterplatte ermöglicht. Alternativ wird aber auch die erfindungsgemäße Aussparung als die Justieraussparung genutzt. Beispielsweise wird dann in der endgültigen Einsteckposition ein zusätzliches Befestigungselement in die Aussparung eingesetzt, um eine unbeabsichtigte elastische Verformung der Leiterplatte zu verhindern und so die Justier funktion der Aussparung zu gewährleisten. Zusätzliche Befe stigungselemente können aber auch verwendet werden, wenn die erfindungsgemäße Aussparung nicht als Justieraussparung verwendet wird.

Vorzugsweise trägt die Leiterplatte an ihrem Befestigungsende zumindest einen Lötkontakt, der mit dem induktiven Schaltungs element elektrisch verbunden ist und der nach einem Hindurch stecken der Leiterplatte durch die Aufnahmeöffnung des Trägers an der rückwärtigen Seite des Trägers mit der Schaltungsanord nung durch Löten kontaktierbar ist. Ist beispielsweise der Träger eine Mutterplatine, die die Schaltungsanordnung trägt, kann in vorteilhafterweise zunächst die Leiterplattenanordnung in ihre endgültige Einsteckposition gebracht werden und anschließend die gesamte Verlötung von Bauelementen der Schaltungsanordnung und die Verlötung des zumindest einen Lötkontakts der Leiterplatte mit der Schaltungsanordnung vorgenommen werden. Hierbei kann in bekannter Weise ein Lötbad verwendet werden, in das die Mutterplatine beziehungsweise der Träger samt montiertem Leiterplattenanordnung eingesetzt beziehungsweise durch das die Mutterplatine hindurchgeführt wird.

Der zumindest eine Lötkontakt der Leiterplattenanordnung ist insbesondere ein sogenannter Lötpad, der sich an einer Seite der in die Aufnahmeöffnung des Trägers eingesteckten Leiter platte in Einsteckrichtung erstreckt. Das Verlöten des Löt kontakts mit der Schaltungsanordnung bewirkt eine erhöhte mechanische Festigkeit und sichert somit zusätzlich die mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Träger.

Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei der der zu mindest eine Lötkontakt sich derart über einen in Einsteck richtung verlaufenden Längsabschnitt der Leiterplatte er streckt, daß er auch an der vorderen Seite des Trägers, das heißt an der Seite, von der aus die Leiterplatte in die Aufnah meöffnung des Trägers eingesteckt wird, anlötbar ist. Insbe sondere weist die Aufnahmeöffnung eine von der Vorderseite zur Rückseite des Trägers durchgehende Lötbahn aus Lötmaterial auf, so daß eine durchgehende Lötverbindung erzielbar ist, die eine besonders hohe mechanische Festigkeit bewirkt. Außerdem ist der maximal zulässige Strom, der über eine solche elektrische Ver bindung fließen darf, besonders hoch.

Insbesondere hinsichtlich der mechanischen Festigkeit ist es auch günstig, wenn an beiden einander gegenüberliegenden Schal tungsoberflächen der Leiterplatte, das heißt an den großflächi gen Oberflächen der Leiterplatte, jeweils zumindest einer der Lötkontakte angeordnet ist.

Beispielsweise zur Kontaktierung von mehreren Wicklungen eines Planartransformators, die jeweils in einer von mehreren Schich ten der Leiterplatte angeordnet sind, wird bevorzugt, daß alle Lötkontakte jeweils einer außen an der Schaltungsoberfläche der Leiterplatte liegenden Wicklung an derselben Seite der Leiterplatte angeordnet sind. Eine Durchkontaktierung durch die Leiterplatte ist somit jedenfalls für die außen liegenden Wicklungen nicht erforderlich. Diese an sich bekannte Anordnung von Lötkontakten bietet für die Erfindung jedoch den zusätzlichen Vorteil, daß durch das Anlöten eine mechanische Fixierung der Leiterplatte an dem Träger bewirkt wird. Vor zugsweise ist daher sowohl an dem ersten Endbereich als auch an dem zweiten Endbereich jeweils zumindest ein Lötkontakt angeordnet. Somit wird im angelöteten Zustand der Leiterplatte eine unerwünschte elastische Verformung der Leiterplatte ver hindert. Dementsprechend werden bei einer etwaigen Demontage der Leiterplattenanordnung von dem Träger zuerst die Lötver bindungen der Lötkontakte zu der Schaltungsanordnung unter brochen, bevor die Leiterplattenanordnung von dem Träger entfernt werden kann.

Die erfindungsgemäße Aussparung, die eine elastische Verformung der Leiterplatte erlaubt und die an dem Befestigungsende der Leiterplatte angeordnet ist, ist vorzugsweise ein länglicher, sich etwa in Einsteckrichtung erstreckender Schlitz. Dabei werden zweckmäßigerweise die Länge des Schlitzes, seine Breite an dem Befestigungsende und die Breite des ersten Endbereichs des Befestigungsendes derart bemessen, daß der erste Endbereich unter elastischer Verformung der Leiterplatte in Anlage an den zweiten Endbereich bringbar ist. Bei einem Aneinanderdrücken der beiden Endbereiche ist somit allein durch die geeignete Wahl der Abmessungen eine Zerstörung der Leiterplatte durch eine etwaige übermäßige Verformung ausgeschlossen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung ge nommen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungs beispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Leiterplat tenanordnung, kurz vor dem Einstecken in eine Auf nahmeöffnung einer Mutterplatine,

Fig. 3 die elastische Verformung einer Leiterplatte durch Auslenkung eines Endbereichs quer zur Schaltungsober fläche, und

Fig. 4 eine Magnetkernhälfte zur Verstärkung des magneti schen Flusses durch ein von der Leiterplatte ge tragenes planares induktives Schaltungselement.

Fig. 1 zeigt eine Leiterplattenanordnung 1, die eine Leiter platte 2 aufweist, die Wicklungen eines Planartransformators trägt, von denen eine an der gezeigten Schaltungsoberfläche der Leiterplatte 2 außen liegende Wicklung 3 sichtbar ist. Aus der Darstellung sind weiterhin Leiterbahnen erkennbar, die dem elektrischen Anschluß der Wicklung 3, der anderen, nicht ge zeigten Wicklungen und nicht gezeigten elektronischen Bauele menten einer Schaltung an der Leiterplatte 2 dienen. Die Lei terbahnen sind zu Transformatorlötkontakten 28 und zu Schal tungslötkontakten 29 geführt, die der Verlötung mit entspre chenden Lötkontakten an einer nicht gezeigten Mutterplatine dienen. Die zu den Lötkontakten 28, 29 geführten Leiterbahnen sind mit Ausnahme der beiden Leiterbahnen, die den elektrischen Anschluß der Wicklung 3 dienen, in anderen Schichten der Lei terplatte angeordnet als die Wicklung 3, wobei die einzelnen Schichten gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die insgesamt acht in der rechten Figurenhälfte gezeigten Leiterbahnen, die zu den dortigen Lötkontakten 28 führen, sind jeweils an einer Durchführungsbohrung 24 zu anderen, nicht gezeigten Schichten der Leiterplatte durchkontaktiert. In diesen Schichten liegen insbesondere die weiteren Wicklungen des Planartransformators.

Die Leiterplatte 2 weist drei Transformatorkernöffnungen 9a, 9b, 9c auf, die der Aufnahme einer im Querschnitt E-förmigen Transformatorkernhälfte dienen, oder der Aufnahme zweier solcher Transformatorkernhälften dienen. Im zuerst genannten Fall erstreckt sich die E-förmige Transformatorkernhälfte durch die Transformatorkernöffnung 9a, 9b, 9c hindurch auf die andere Seite der Leiterplatte 2. Dort ist dann eine zweite Transformatorkernhälfte angeordnet, beziehungsweise wird dort angeordnet, die auf ihrer der E-förmigen Hälfte zugewandten Seite eine durchgehende, ebene Oberfläche aufweist. Bevorzugt wird jedoch die Verwendung zweier E-förmiger Transformator kernhälften, so daß beide Hälften in die Transformatorkernöff nungen 9a, 9b, 9c hineinragen und dort an ihren Stoßflächen aneinanderstoßen, wobei die Hälften jeweils an einer Seite der Leiterplatte 2, die Abstände zwischen den Transformatorkern öffnungen 9a, 9b, 9c überbrückend, an den Schaltungsoberflächen der Leiterplatte 2 anliegen. Auf diese Weise hält die Leiterplatte 2 beide Transformatorkernhälften sicher, wenn diese aneinander beziehungsweise an der Leiterplatte 2 befe stigt sind, insbesondere miteinander verklebt sind.

An ihrem Befestigungsende, das heißt an dem Ende, das die Löt kontakte 28, 29 trägt, weist die Leiterplatte insgesamt drei voneinander beabstandete Endbereiche auf. Der erste Endbereich wird durch einen Endabschnitt eines Bügels 5 an dem in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellten Außenrand gebildet. Der Bügel 5 ist durch einen länglichen, sich in Einsteckrichtung erstreckenden Schlitz 8 von dem zweiten Endbereich getrennt, der ein erster Kontaktbereich mit den rechten Lötkontakten 28 ist. Fig. 1 zeigt den mechanisch entspannten Zustand der Lei terplatte 2. Weiterhin ist ein durch eine Justieraussparung 4 von dem ersten Kontaktbereich 6 getrennter zweiter Kontaktbe reich 7 mit den linken Lötkontakten 28 und den Schaltungs lötkontakten 29 vorgesehen. Der zweite Kontaktbereich 7 erstreckt sich bis zum linken Außenrand der Leiterplatte 2. Dort ist eine Einführausnehmung 31 vorgesehen. Am rechten Außenrand der Leiterplatte 2, das heißt an dem Bügel 5, ist eine Einrastausnehmung 30 vorgesehen.

Die Leiterplatte 2 kann in eine Aufnahmeöffnung eines nicht gezeigten Trägers eingesetzt werden, wobei die Aufnahmeöffnung insgesamt eine Breite hat, die gleich der Breite der Leiter platte 2 an ihrem Befestigungsende ist, abzüglich der Tiefe der Einrastausnehmung 30 und abzüglich der Tiefe der Einführaus nehmung 31. Die Aufnahmeöffnung des Trägers ist dabei entspre chend der Lage der Justieraussparung 4 an dem Befestigungsende der Leiterplatte 2 unterbrochen. Beispielsweise befindet sich dort ein Steg, der etwa die gleiche Breite wie die Justieraus sparung 4 hat. Die Ränder der Aufnahmeöffnung des Trägers wei sen eine Dicke auf, die etwa gleich der Höhe der Einrastaus nehmung 30 und der Einführausnehmung 31, das heißt deren Längs erstreckung in Einsteckrichtung ist.

Bei der Montage der Leiterplatte 2 wird zunächst der linke Rand der Aufnahmeöffnung teilweise in die Einführausnehmung 31 ein gesetzt, wobei die Leiterplatte 2 an der rechten Seite ihres Befestigungsendes noch nicht in die Aufnahmeöffnung eingesetzt wird. Gegenüber ihrer endgültigen Einsteckposition ist die Leiterplatte also verkippt. Dabei werden die Abschrägungen am unteren, in Einsteckrichtung vorne liegenden Rand der Einführ ausnehmung 31 und am linken Rand der Justieraussparung 4 aus genutzt. Diese Abschrägungen ermöglichen es nämlich, daß nun die Leiterplatte 2 weiter in die Aufnahmeöffnung eingesteckt wird, wobei der Bügel 5 unter Ausnutzung der elastischen Verformbarkeit der Leiterplatte 2, die durch den Schlitz 8 gegeben ist, gegen den ersten Kontaktbereich 6 gedrückt wird. Auch der Bügel 5 weist an seinem rechten, in Einsteckrichtung vorne liegenden Ende eine Abschrägung auf. Nun wird die Lei terplatte 2 allmählich weiter in die Aufnahmeöffnung einge führt, wobei sie in der Darstellung von Fig. 1 leicht nach links verschoben und gleichzeitig in Richtung ihrer endgültigen Einsteckposition verkippt wird, das heißt in eine Lage gebracht wird, in der der rechte und der linke Rand der Aufnahmeöffnung in einer zur Vorderkante des Befestigungsendes parallelen Ebene liegen. Ist diese Lage erreicht, wird der Bügel 5 freigegeben und entspannt sich folglich die Leiterplatte 2 derart, daß der rechte Rand der Aufnahmeöffnung in die Einrastausnehmung 30 einrastet. Dabei kann eine Restspannung innerhalb der Leiter platte 2 bestehen bleiben. Insbesondere wenn besonders hohe mechanische Belastungen, etwa durch Rüttelbewegungen, zu erwar ten sind, wird die Montageverbindung der Leiterplatte 2 zu dem nicht dargestellten Träger durch zusätzliche mechanische Befestigungselemente gesichert. Dabei können beispielsweise Winkelelemente, Keile und Schrauben verwendet werden. Anschlie ßend werden die Lötverbindungen der Lötkontakte 28, 29 zu der Schaltungsanordnung hergestellt.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Leiterplattenanordnung und eine Mutterplatine 20, die eine dreigeteilte Aufnahmeöffnung 21, 22, 23 aufweist. Dabei ist der erste Teil der Aufnahmeöffnung eine Bügelöffnung 21, zur Aufnahme eines Bügels 15 der Leiterplatte 12, der zweite Teil eine erste Kontaktbereichöffnung 22, zur Aufnahme des ersten Kontaktbereichs 16 der Leiterplatte 12, und der dritte Teil eine zweite Kontaktbereichöffnung 23, zur Aufnahme des zweiten Kontaktbereichs 17 der Leiterplatte 12. Die Bügelöff nung 21 und die erste Kontaktbereichöffnung 22 sind durch einen ersten Steg 26 voneinander getrennt. Die erste Kontaktbereich öffnung 22 und die zweite Kontaktbereichöffnung 23 sind durch einen zweiten Steg 27 voneinander getrennt. Der zweite Steg 27 hat etwa die gleiche Breite wie eine Justieraussparung 14 am Befestigungsende der Leiterplatte 12, um die Befestigungs verbindung zwischen der Leiterplatte 12 und der Mutterplatine 20 hinsichtlich ihrer Relativposition exakt zu justieren.

An der Leiterplatte 12 sind elektronische Schaltungsbauteile 10 einer nicht näher dargestellten Schaltung angeordnet. Weiterhin trägt die Leiterplatte 12 in ähnlicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Leiterplatte eine Wicklung, die um eine Magnetkernöffnung 19 herum angeordnet ist, wobei die Wicklung jedoch Teil eines planaren induktiven Schaltungselements ist. Von der Schaltungsanordnung an der Mutterplatine 20 ist stell vertretend ein elektronisches Bauteil 25 dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen sind weitere Schaltungselemente und Leiterbahnen nicht dargestellt. Ebenfalls nicht dargestellt sind Lötkontakte, die am Befestigungsende der Leiterplatte 12 an dem ersten Kontaktbereich 16 und an dem zweien Kontakt bereich 17 angeordnet sind. Lötkontakte befinden sich sowohl an der in Fig. 2 sichtbaren vorderen Schaltungsoberfläche 13 der Leiterplatte 12, als auch an der gegenüberliegenden, rück wärtigen Schaltungsoberfläche 13. Die Lötkontakte erstrecken sich, wie auch die Lötkontakte 28, 29 in Fig. 1, in Einsteck richtung über einen Längsabschnitt, der größer ist als die Dicke der Mutterplatine an der Aufnahmeöffnung 21, 22, 23. Die Lötkontakte der Leiterplatte 12 können daher sowohl an der Oberseite der Mutterplatine 20 als auch an der Unterseite angelötet werden.

Anhand der Darstellung von Fig. 2 werden nun zwei Varianten der mechanischen Befestigung der Leiterplatte 12 beschrieben, die sich hinsichtlich der Breite b_B des ersten Steges 26 der Mutterplatine 20 unterscheiden. Eine dritte Variante wird nachstehend anhand von Fig. 3 beschrieben. Bei der ersten Variante ist die Breite b_B größer als die Breite b_S des Schlitzes 18 der Leiterplatte 12 im mechanisch entspannten Zustand. Bei der Montage der Leiterplatte 12 werden daher der Bügel 15 und der erste Kontaktbereich 16 auseinandergespreizt. Da in diesem Ausführungsbeispiel keine Verrastung vorgesehen ist, bleibt auch im montiertem, das heißt eingestecktem Zustand die mechanische Verspannung der Leiterplatte 12 erhalten, das heißt die Leiterplatte 12 klammert sich an den Rändern des ersten Steges 26 an der Bügelöffnung 21 beziehungsweise an der ersten Kontaktbereichöffnung 22 fest.

Bei der zweiten Variante ist die Breite b_B des ersten Steges 26 kleiner als die Breite b_S des Schlitzes 18 im mechanisch ent spannten Zustand der Leiterplatte 12. Daher ist der Bügel 15 bei der Montage unter Verkleinerung der Breite b_S in Richtung des ersten Kontaktbereichs 16 zu verbiegen, um die Leiterplatte 12 einstecken zu können. Folglich klammert sich im montierten Zustand die Leiterplatte 12 aufgrund eines Anpreßdruckes an ihrer rechten Außenkante auf den rechten Rand der Bügelöffnung 21 und aufgrund eines Anpreßdruckes an dem rechten Rand der Justieraussparung 14 auf den linken Rand der ersten Kontaktbereichöffnung 22 an der Mutterplatine 20 fest.

Bei einer weiteren, hier nicht dargestellten Variante, bei der ebenfalls die in Fig. 2 dargestellte Leiterplatte 12 verwendbar ist, weist die Mutterplatine eine nur zweigeteilte Aufnahmeöff nung auf. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Mutter platine 20 bilden die Winkelöffnung und die erste Kontaktbe reichöffnung einen ununterbrochenen, durchgehenden Bereich der Aufnahmeöffnung, so daß also der erste Steg 26 der Mutterpla tine 20 weggelassen ist. Weiterhin ist die Breite b_A des durch gehenden Teils der Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Bügels 15 und zur Aufnahme des ersten Kontaktbereichs 16 kleiner als die Breite b_KB im entspannten Zustand der Leiterplatte 12, wobei die Breite b_KB, die die Summe der Breiten des ersten Kontaktbe reichs 16, des Schlitzes 18 und des Bügels 15 ist. Folglich klammert sich im montierten Zustand die Leiterplatte 12 in der gleichen Weise wie bei der zweiten Variante fest, nämlich durch Anpreßdruck über den rechten Rand der Justieraussparung 14 und durch Anpreßdruck über den rechten Außenrand der Leiterplatte 12, an dem Außenrand des Bügels 15.

Fig. 3 zeigt wie die in Fig. 2 dargestellte Leiterplatte 12 auf andere Weise an einer Mutterplatine 20a befestigbar ist. Hierzu wird der Bügel 15 in eine Richtung quer zur Erstreckung der Schaltungsoberfläche 13 ausgelenkt, an der die Schaltungsbau teile 10 angeordnet sind. Dementsprechend weist die Mutterpla tine 20a nicht dargestellte Aufnahmeöffnungen auf, um die End bereiche der Leiterplatte 12 im ausgelenkten Zustand aufzuneh men. Der deutlicheren Darstellung wegen ist allerdings die Aus lenkung des Bügels 15 in Fig. 3 übertrieben dargestellt. In der Praxis, insbesondere bei Verwendung von faserverstärktem Epo xidharz als Leiterplattenmaterial für die Leiterplatte 12, reicht bereits eine wesentlich geringere Auslenkung des Bügels 15 aus, um bei oder nach dem Einstecken in die Aufnahmeöffnun gen der Mutterplatine 20a ein Festklammern zu bewirken.

Bei einer Variante der anhand von Fig. 3 dargestellten Befesti gungsart hat die Leiterplatte ähnlich wie die Leiterplatte 2, die in Fig. 1 dargestellt ist, eine Einrastausnehmung und/oder einen Vorsprung zum Einrasten in eine Ausnehmung der Mutterplatine.

Fig. 4 zeigt eine Magnetkernhälfte 40, die beispielsweise als Hälfte eines Transformatorkerns oder als Hälfte eines Spulen kerns zur Verstärkung des magnetischen Flusses bei den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Elementen eingesetzt wird. Vorzugsweise besteht die Magnetkernhälfte 40 aus Ferrit. Wie aus Fig. 4 er kennbar ist, weist die Magnetkernhälfte 40 einen E-förmigen Querschnitt auf. Von einem quaderförmigen Bereich 45 ragen entsprechend dem E-förmigen Querschnitt insgesamt drei Schenkel 41 ab. An den freien Enden der Schenkel 41 befinden sich Stoßflächen 42, die bei montiertem Magnetkern an entsprechende Stoßflächen einer gegenüberliegenden zweiten Magnetkernhälfte anstoßen. Dabei befindet sich zwischen den Schenkeln 41 der jeweiligen Magnetkernhälfte 40 das Leiterplattenmaterial der Leiterplatte, die den Magnetkern trägt.

Die Dicke der Leiterplatte und die Länge der Schenkel 41 sind derart aufeinander abgestimmt, daß im montierten Zustand die durch den mittleren Schenkel 41 geteilte Anlagefläche 43, die an der Unterseite des in Fig. 4 dargestellten quaderförmigen Bereichs 45 liegt, an der Schaltungsoberfläche der Leiterplatte anliegt und daß ebenso auch die Anlagefläche der zweiten Mag netkernhälfte an der der Schaltungsoberfläche gegenüberlie genden Oberfläche der Leiterplatte anliegt. Die gegenüberlie gende Oberfläche kann ebenfalls eine Schaltungsoberfläche sein, an der Schaltungsbauteile oder Schaltungselemente angeordnet sind.

Die Magnetkernhälfte 40 weist eine raumsparende flache Konfi guration auf, bei der der quaderförmige Bereich 45 flach und großflächig an der Schaltungsoberfläche montierbar ist. Hierzu ist im montierten Zustand der Abstand der Außenfläche 44 des quaderförmigen Bereichs 45, die der Anlagefläche 43 gegenüber liegt, kleiner als die Breite und erheblich kleiner als die Länge der Außenfläche 44.

Anhand der Zeichnung wurden Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen die Leiterplatte jeweils etwa senkrecht zur Mutter platine montiert wird. In besonderen Fällen, insbesondere bei eingeschränktem Raum senkrecht zur Oberfläche der Mutterplatine kann die Leiterplatte aber auch unter einem anderen Winkel als 90°, beispielsweise unter einem Winkel von 30 bis 60° quer zur Oberfläche der Mutterplatine montiert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Leiterplattenanordnung

2

;

12

Leiterplatte

3

Wicklung

4

;

14

Justieraussparung

5

;

15

Bügel

6

;

16

erster Kontaktbereich

7

;

17

zweiter Kontaktbereich

8

;

18

Schlitz

9

a-

9

c Transformatorkernöffnung

10

Schaltungsbauteil

13

Schaltungsoberfläche

19

Magnetkernöffnung

20

,

20

a Mutterplatine

21

Bügelöffnung

22

erste Kontaktbereichöffnung

23

zweite Kontaktbereichöffnung

24

Durchführungsbohrung

25

Hauptschaltungsbauteil

26

erster Steg

27

zweiter Steg

28

Transformatorlötkontakt

29

Schaltungslötkontakt

30

Einrastausnehmung

31

Einführausnehmung
b_A

Breite der Aussparungsöffnung für Bügel und ersten Kontaktbereich
b_B

Breite des ersten Steges
b_KB

;Gesamtbreite von erstem Kontaktbereich, Schlitz und Bügel
b_S

Schlitzbreite

40

Magnetkernhälfte

41

Schenkel

42

Stoßfläche

43

Anlagefläche

44

Außenfläche

45

quaderförmiger Bereich

Claims

1. Leiterplattenanordnung (1) für eine elektrische Schal tungsanordnung (25), wobei die Leiterplattenanordnung (1) eine Leiterplatte (2; 12) aufweist, von der mindestens ein planares induktives Schaltungselement für die Schaltungs anordnung (25) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2; 12) an einem Befestigungsende zum Be festigen an einem Träger (20) der Schaltungsanordnung (25) eine Aussparung (8; 18) aufweist, durch die ein erster (5; 15) und ein zweiter (6; 16) Endbereich der Leiterplatte (2; 12) voneinander beabstandet sind, und daß der erste (5; 15) und der zweite (6; 16) Endbereich relativ zueinan der, unter elastischer Verformung der Leiterplatte (2; 12) bewegbar und damit in eine Relativposition bringbar sind, in der das Befestigungsende in eine Aufnahmeöffnung (21, 22, 23) an dem Träger (20) einsteckbar ist, wobei die Leiterplatte (2) an einem sich quer zur Einsteckrichtung erstreckenden Rand eine Einführausnehmung (31) aufweist, in die der Träger, wenigstens teilweise, ohne elastische Verformung der Leiterplatte (2) einführbar ist, um das Befestigungsende (4) anschließend unter elastischer Ver formung vollständig in die Aufnahmeöffnung einzusetzen.

2. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endbereich (5) an einem sich quer zur Einsteck richtung der Leiterplatte (2) erstreckenden Leiterplatten rand eine Einrastausnehmung (30) aufweist, in die der Trä ger unter elastischer Entspannung der Leiterplatte (2) einrastbar ist.

3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführausnehmung (31) einen, von ihrem offenen Ende an dem Rand aus gesehen, sich verjüngenden Querschnitt aufweist, so daß der Träger, unter Verkippen der Leiter platte (2) in ihre endgültige Einsetzposition, einführbar ist.

4. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (8; 18) an dem Befestigungsende der Leiter platte (2; 12) ein länglicher, sich etwa in Einsteckrich tung erstreckender Schlitz ist.

5. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schlitzes, seine Breite (b_S) an dem Befe stigungsende und die Breite des ersten Endbereichs (5; 15) derart bemessen sind, daß der erste Endbereich (5; 15) un ter elastischer Verformung der Leiterplatte (2; 12) in Anlage an den zweiten Endbereich (6; 16) bringbar ist.

6. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2; 12) an ihrem Befestigungsende eine Justieraussparung (4; 14) aufweist, in die ein Justier element (26) des Trägers (20) einsetzbar ist, um die relative Position zwischen dem Träger (20) und der Leiterplatte (2; 12) zu justieren.

7. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2) an ihrem Befestigungsende zumindest einen Lötkontakt (28) trägt, der mit dem planaren indukti ven Schaltungselement elektrisch verbunden ist und der nach einem Hindurchstecken der Leiterplatte (2) durch die Aufnahmeöffnung des Trägers an der rückwärtigen Seite des Trägers durch Löten elektrisch kontaktierbar ist.

8. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Lötkontakt (28) sich derart über einen in Einsteckrichtung verlaufenden Längsabschnitt der Lei terplatte erstreckt, daß er auch an der vorderen Seite des Trägers anlötbar ist.

9. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden einander gegenüberliegenden Schaltungsoberflä chen (13) der Leiterplatte (12) jeweils zumindest einer der Lötkontakte angeordnet ist.

10. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2; 12) zumindest eine Kernöffnung (9a, 9b, 9c; 19) zur Aufnahme eines Magnetkerns aufweist.

11. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte einen Magnetkern trägt, der zwei im Quer schnitt E-förmige Magnetkernhälften (40) aufweist, wobei die jeweils drei Schenkel (41) der E-förmigen Magnetkern hälften (40) an ihren Enden Stoßflächen (42) aufweisen, an denen sie mit den Stoßflächen der anderen Magnetkernhälfte in Kontakt sind, und wobei jeweils zumindest ein Schenkel (41) der beiden Magnetkernhälften (40) in der zumindest einen Kernöffnung der Leiterplatte aufgenommen ist.

12. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkernhälften (40) jeweils einen ungefähr quader förmigen Bereich (45) aufweisen, von dem die drei Schenkel (41) abragen, und daß der quaderförmige Bereich (45) an der Schaltungsoberfläche der Leiterplatte bzw. an der ge genüberliegenden Seite der Leiterplatte mit einer Anlage fläche (43) anliegt, wobei die der Anlagefläche (43) je weils gegenüberliegende Außenfläche (44) des quaderför migen Bereichs (45) einen Abstand von der Schaltungs oberfläche bzw. von der gegenüberliegenden Oberfläche der Leiterplatte hat, der kleiner ist als die Breite und als die Länge der Außenfläche (44).

13. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (5; 15) und der zweite (6; 16) Endbereich rela tiv zueinander, unter Veränderung der Aussparungsbreite (b_S) in die Relativposition bringbar sind.

14. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (15) und der zweite (16) Endbereich relativ zu einander unter Bewegung in eine Richtung quer zu einer Schaltungsoberfläche (13) der Leiterplatte (12) in die Relativposition bringbar sind.