DE69724932T2

DE69724932T2 - Passives bauelement

Info

Publication number: DE69724932T2
Application number: DE69724932T
Authority: DE
Inventors: Rinse Dijkstra
Original assignee: BC Components Holdings BV
Current assignee: BC Components Holdings BV
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: US5921820A; JP2000501572A; EP0868838B1; EP0868838A1; DE69724932D1; WO1998014039A1

Description

Die Erfindung betrifft ein passives Bauelement, das mit zwei elektrischen Anschlüssen versehen ist, die einen Steckbereich aufweisen, um das Bauelement an einer Schaltkreisplatine zu befestigen und mit dieser elektrisch zu verbinden.
Derartige passive Bauelemente sind allgemein bekannt, zum Beispiel in der Form von Widerständen und Kondensatoren. Bei solchen Bauelementen werden die beiden Steckbereiche, oder die damit verbundenen Stifte, in Löcher eingesetzt, die in der Schaltkreisplatine ausgebildet sind, und fest darin befestigt. Anschließend werden die Steckbereiche elektrisch mit den elektrischen Leiterbahnen der Schaltkreisplatine verbunden, zum Beispiel mit Hilfe eines Schwall-Löt-Verfahrens. Im Prinzip können die Steckbereiche mit den Anschlüssen integriert sein. Üblicherweise sind jedoch an den Anschlüssen separate Steckbereiche befestigt.
Es wurde herausgefunden, dass die Verwendung einer Schaltkreisplatine, die mit den bekannten passiven Bauelementen versehen ist, bei einer Hochspannungsschaltung zu Problemen führen kann. Bei einer solchen Anwendung kann an der Stelle von einem der Steckbereiche oder von dem Stift des damit verbundenen passiven Bauelements Hitze entstehen. Diese Entstehung von Hitze kann von Funkenbildung begleitet sein. Dies kann zu einem Ausfall und, im schlimmsten Fall, zum Brennen der Hochspannungsschaltung führen. Diese Phänomene werden einem schlechten elektrischen Kontakt zwischen einem Steckbereich und der damit verbundenen elektrischen Leiterbahn zugeschrieben. Um diesen nachteiligen Effekt auszuschließen, werden passive Bauelemente von einer solchen Hochspannungsschaltung entweder manuell oder mit Hilfe eines Roboters nachgelötet. Dieser Nachlöt-Vorgang ist zeitaufwendig und, auch aus anderen Gründen, ein teurer zusätzlicher Verfahrensschritt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den oben genannten Nachteil zu überwinden. Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, ein passives Bauelement zur Verfügung zu stellen, das auf eine zuverlässiger Art und Weise ohne einen Nachlöt-Vorgang mit Hilfe eines Schwall-Löt-Verfahrens befestigt werden kann, so dass ein guter elektrischer Kontakt gebildet wird.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch ein passives Bauelement des im eingehenden Absatz genannten Typs gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass beide Steckbereiche mit zwei Stiften versehen sind, wobei die Steckbereiche so ausgestaltet sind, dass sich die vier Stifte nicht in einer flachen Ebene befinden.
Die Erfindung basiert auf der experimentell gewonnenen Erkenntnis, dass ein "Schatten-Effekt" in dem Schwall-Löt-Verfahren der wesentliche Faktor ist, warum der elektrische Kontakt zwischen den beiden Steckbereichen oder Stiften des Bauelements und den Bahnen der Schaltkreisplatine nicht immer zufriedenstellend ist. Dieser Effekt wird in größerem Detail in der Beschreibung zu 1 der vorliegenden Anmeldung erläutert. Durch Verwendung von Steckbereichen mit zwei Stiften, die in separaten Löchern der Schaltkreisplatine befestigt sind, wird der nachteilige Schatten-Effekt vermieden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des passiven Bauelements gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte von jedem Steckbereich eine unterschiedliche Länge haben. In der Praxis wurde herausgefunden, dass das manuelle Positionieren des Bauelements einfacher ist, wenn zwei der vier Stifte länger sind als die anderen beiden Stifte. Vorzugsweise haben die beiden Stifte von zwei verschiedenen Steckbereichen des Bauelements, die zueinander nächstliegend angeordnet sind, die gleiche Länge.
Bei einem weiteren interessanten Ausführungsbeispiel hat das passive Bauelement die Form von einem Elektrolytkondensator mit gebogenen Stiften, die mit dem Steckbereich verbunden sind, um so relativ zueinander biegsam zu sein. Durch diese Eigenschaften der Stifte wird insbesondere großen passiven Bauelementen, wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren, eine zusätzliche Stabilität auf der Schaltkreisplatine verliehen. Die Stifte sind vorzugsweise in einer solchen Weise gekrümmt, dass der mittlere Abschnitt der beiden Stifte von einem Steckbereich weiter voneinander entfernt sind als die beiden Endbereiche. Da beide Stifte biegsam mit dem Steckbereich verbunden sind, können die Stifte nachfolgend in Richtung aufeinander und voneinander weg gebogen werden, während das Bauelement in die Löcher der Schaltkreisplatine eingesetzt wird. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Stifte wird der Elektrolytkondensator fester an der Schaltkreisplatine befestigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des passiven Bauelements gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stifte von jedem Steckbereich bezüglich ihrer Breite unterscheiden. Indem die Schaltkreisplatine mit Löchern versehen ist, die der unterschiedlichen Breite der Stifte entsprechen, kann das Bauelement lediglich auf eine Art und Weise angebracht werden. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird ausgeschlossen, dass der Elektrolytkondensator mit falscher Polarität angebracht wird.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die anschließend beschriebenen Ausführungsbeispiele verdeutlicht und näher erläutert.
In den Zeichnungen ist:
1 ein passives Bauelement gemäß Stand der Technik,
2 ein passives Bauelement gemäß der Erfindung.
Zur Verdeutlichung sind diese Figuren nicht maßstabsgerecht gezeichnet.
1-A ist eine Ansicht von einem passiven Bauelement in der Form eines Elektrolytkondensators gemäß Stand der Technik.
Dieser Kondensator weist ein Topf-förmiges Gehäuse 1 auf, in dem eine Kondensator-Folie (nicht gezeigt) enthalten ist. Diese Folie beinhaltet einen Aluminium-Streifen (Anode), der mit einer Oxid-Schicht versehen ist, zwei oder mehr Trennfolien, die mit einer Elektrolyt-Flüssigkeit imprägniert sind, und einen zweiten Aluminium-Streifen (Kathode), der nicht mit einer Oxid-Schicht versehen sein muss. Die Anoden-Folie ist mit dem Anoden-Anschluss 2 verbunden. Die Kathoden-Folie ist mit dem Kathoden-Anschluss 3 verbunden. Beide Anschlüsse sind durch eine Abdeckung 4 geführt, durch die das Gehäuse 1 flüssigkeits- und gasdicht verschlossen ist.
Beide Anschlüsse sind mit einem Steckbereich versehen, wobei diese Bereiche jeweils einen Metallstift 5, 6 aufweisen, der bezüglich des Gehäuses in axialer Richtung vorsteht. Die Steckbereiche sind mittels einer Nietverbindung oder einer Lötverbindung an den Anschlüssen befestigt. Eine Markierung 7 an dem Gehäuse gibt die Polarität der Anschlüsse an.
1-B und 1-C zeigen schematisch und in einer Querschnittsansicht, wie das bekannte passive Bauelement an der Schaltkreisplatine befestigt ist und wie die Stifte mit den Leiterbahnen verlötet sind. 1-B zeigt den Kondensator in einer axialen Querschnittsansicht durch beide Anschlüsse. Diese Figur zeigt deutlich, dass beide Stifte 5, 6 fest in den Löchern 8, 9 der Schaltkreisplatine 10 befestigt sind, die mit Leiterbahnen 11, 12 versehen ist. 1-C ist eine Querschnittsansicht in der Ebene der Schaltkreisplatine. Der Kreis 1 in 1-C bezeichnet den Umfang des passiven Bauelements.
Nachdem der Elektrolytkondensator an der Schaltkreisplatine von Hand oder mit Hilfe eines Roboters angebracht ist, wird ein Schwall-Löt-Verfahren durchgeführt. Bei diesem Verfahren wird flüssiges Lot-Material über die Oberfläche der Schaltkreisplatine geleitet, die von dem Bauelement wegzeigt. Experimente, die zu der Erfindung geführt haben, haben gezeigt, dass die Strömungsrichtung des Lötmittels für die mögliche Lötverbindung sehr wichtig ist, die sich zwischen dem Stift und der Leiterbahn ausbildet. Wenn das Lötmittel in der durch den Pfeil (1-C) bezeichneten Richtung über die Schaltkreisplatine geleitet wird, wird eine gute Lötverbindung zwischen dem Stift 5 und der Leiterbahn 11 erreicht, wegen des Schatten-Effekts des Stifts 6 wird jedoch eine schlechte Lötverbindung zwischen dem Stift 6 und der Leiterbahn 12 gebildet wird. Bei der letztgenannten Verbindung ist die Menge des in das Loch 9 strömenden Lötmittels nicht ausreichend. Daher ist ein Nachlöt-Vorgang erforderlich.
2 ist eine Ansicht von einem passiven Bauelement in Form eines Elektrolytkondensators gemäß der Erfindung. In 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäß der Erfindung weist jeder der Steckbereiche zwei Stifte 5, 5' und 6, 6' auf. Diese Stifte sind so angeordnet, dass sie nicht in einer flachen Ebene liegen. Wenn sich die Stifte in einer flachen Ebene befinden, kann ein Schatten-Effekt immer noch auftreten, wenn das Lötmittel in dem Schwall-Löt-Verfahren in einer Richtung parallel zu der Ebene strömt, in der sich die Stifte befinden. Vorzugsweise sind die Stifte so angeordnet, dass die Linie, die die Enden der Stifte miteinander verbindet, im rechten Winkel zu der Linie verläuft, die die Mitte der beiden Anschlüsse verbindet. In diesem Fall bilden die Enden der vier Anschlüsse die Eckpunkte von einem imaginären Rechteck.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet zumindest einer der beiden Stifte des Steckbereichs eine gute Lötverbindung mit der relevanten Leiterbahn. Irgendein Schatten-Effekt während des Schwall-Löt-Verfahrens tritt höchstens an einem der beiden Stifte von beiden Anschlüssen auf. Als Folge davon kann der unerwünschte Nachlöt-Vorgang vermieden werden.
Wie gezeigt, ist jeder der Anschlüsse mit einem Abschnitt versehen, mit dem zwei Stifte verbunden sind, und die Stifte von jedem Abschnitt haben eine unterschiedliche Länge. Dadurch wird das manuelle Positionieren des Elektrolytkondensators auf der Schaltkreisplatine erleichtert. Da die Anschlüsse vorzugsweise mit identischen Abschnitten versehen sind, sind die Längen der vier Stifte des Bauelements gleich zwei mal zwei.
Es wurde ebenfalls gezeigt, dass die beiden Stifte von jedem Abschnitt eine unterschiedliche Breite haben. Dadurch wird ermöglicht, dass Positionsfehler bezüglich des Polarität des Bauelements vermieden werden. In diesem Fall ist die Dicke der Stifte gleich.
2-B ist eine schematische axiale Querschnittsansicht durch den Anschluss 2 des in 2-A gezeigten Bauelements mit Stiften 5 und 5'. 2-B zeigt, dass die Stifte 5 und 5' bezüglich Länge und Breite verschieden sind. Die Figur zeigt außerdem, dass die mittleren Abschnitte der Stifte von diesem Steckbereich weiter voneinander entfernt sind als die Enden der Stifte. Die Steckbereiche des Bauelements haben die gleichen Abmessungen.
2-C ist eine schematische Querschnittsansicht in der Ebene der Schaltkreisplatine. Diese Schaltkreisplatine weist zwei Loch-Paare auf, wobei ein Loch-Paar einen relativ großen Querschnitt und das andere Paar einen relativ kleinen Querschnitt hat. Jedes Loch-Paar ist mit einer Leiterbahn verbunden. Zum Beispiel hat die Leiterbahn 11 mit dem Loch-Paar 5, 5' Kontakt, und die Leiterbahn 12 hat mit dem Löchern 6, 6' Kontakt. Da die Stifte 5', 6' mit der größten Breite lediglich in die Löcher mit dem größten Durchmesser passen, kann das Bauelement lediglich auf eine Weise an der Schaltkreisplatine angebracht werden. Dadurch wird ermöglicht, dass Polaritätsfehler beim Positionieren des Bauelements verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibung der Erfindung einen Elektrolytkondensator betrifft. Die Erfindung kann jedoch auch sehr vorteilhaft bei anderen Typen von Kondensatoren und Widerständen angewendet werden. Der größte Vorteil wird jedoch erreicht, wenn die Erfindung bei Kondensatoren des hier beschriebenen Typs angewendet wird.

Claims

Passives Bauelement, das mit zwei elektrischen Anschlüssen versehen ist, die einen Steckbereich (2, 3) aufweisen, um das Bauteil an einer Schaltkreisplatine zu befestigen und mit dieser elektrisch zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass beide Steckbereiche (2, 3) mit zwei Stiften (5, 5', 6, 6') versehen sind, wobei die Steckbereiche so ausgestaltet sind, dass sich die vier Stifte nicht in einer flachen Ebene befinden.
Passives Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stifte von jedem Steckbereich bezüglich ihrer Länge unterscheiden.
Passives Bauelement nach Anspruch 1 oder 2 in Form eines Elektrolytkondensators, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte gekrümmt und mit dem Steckbereich verbunden sind, um so relativ zueinander biegsam zu sein.
Passives Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stifte von jedem Steckbereich bezüglich ihrer Breite unterscheiden.