DE102005036296A1

DE102005036296A1 - Elektrisches Kontaktierungselement

Info

Publication number: DE102005036296A1
Application number: DE102005036296A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Lichtinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: CA2617674A1; CN101292398A; WO2007014797A1; DE102005036296B4; US20080200047A1; US7674127B2; MX2008001732A; EP1911128A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktierungselement für elektrische Trägerkomponenten in einem Elektronikgehäuse, insbesondere im Automobilbereich. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist das elektrische Kontaktierungselement als U-förmiger Steckerpin (1; 1.1) mit einem Basisschenkel (2; 2.1) und zwei Seitenschenkeln (3, 4; 3.1., 4.1) ausgebildet. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft eine stabile, zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen mehreren elektrischen Trägerkomponenten, wie z. B. Leiterplatten, die auch bei äußeren Einflüssen wie z. B. Vibrationen eine sichere Kontaktierung gewährleistet und durch einen einfachen Einpressmechanismus am Ende der Montage montierbar ist. Sie eignet sich insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktierungselement für elektrische Trägerkomponenten in einem Elektronikgehäuse, insbesondere im Automobilbereich.

Dazu ist aus der DE 100 61 866 A1 eine an einer Fahrzeugdecke montierbare elektrische Anordnung bekannt, bei der eine flexible gedruckte Leiterplatte unter Hitzeeinwirkung an einem Gehäuse einer Leuchteinheit angeschweißt ist und in der ein flexibles Flachbandkabel für den externen Anschluss mit der Leiterplatte durch Verklemmen oder Schweißen elektrisch verbunden ist.

In der DE 197 50 224 A1 wird ein Stecker zur Herstellung einer lösbaren elektrischen Verbindung zwischen einem Flachbandkabel und einer Leiterplatte beschrieben. Dabei erfolgt die Kontaktierung der Kabeladern mit Leiterflächen der Leiterplatte durch ein Anpressdruck erzeugendes Mittel. Der Stecker umfasst einen oberen und einen unteren Steckerteil, welche aus Isoliermaterial bestehen und Klemmschenkel bilden, zwischen denen sowohl das Flachbandkabel zwecks Zugentlastung als auch die Leiteradern des Flachbandkabels und metallisierte Bereiche der Leiterplatte zwecks Kontaktierung einklemmbar sind. Dabei kooperiert der obere Steckerteil zum Zwecke der eindeutigen Trennung von benachbarten Leitern des Flachbandkabels mit ersten Ausnehmungen der Leiterplatte und der untere Steckerteil zum Zwecke der Verrastung des aufgesteckten Steckers samt Flachbandkabel an der Leiterplatte mit zwei Ausnehmungen derselben.

Die Nachteile bei der Verwendung von flexiblen Elementen, wie zum Beispiel Flachbandkabeln für die Kontaktierung beispielsweise zweier Leiterplatten bestehen darin, dass eine maximale Stromübertragung meist nur für Signalkontakte möglich ist und sich die Positionierung auf der Leiterplatte meist negativ auf die elektromagnetische Verträglichkeit auswirkt. Außerdem bestehen insbesondere bei Elektronikgehäusen für den Automobilbereich hohe Anforderungen an die Vibrationsbeständigkeit der freischwingenden Kabel, die auch bereits während der Montage beschädigt oder zerstört werden können. Insbesondere längere Kabel weisen hohe Verluste für kritische Leitungen auf und haben einen negativen Einfluss auf die elektromagnetische Verträglichkeit. Bei der Verwendung von Steckverbindungen ist insbesondere nachteilig, dass die Steckverbindung ein Gehäuse erfordert, das wiederum einen erhöhten Platzbedarf nach sich zieht.

Alternativ beschreibt die DE 42 08 765 A1 einen Betriebskasten, der eine oder mehrere durch Isolierung voneinander getrennte Platinen mit ein- oder beidseitig aufgebrachten gedruckten Schaltungen aus leitfähigem Material aufweist, auf denen Bauteile aufgesteckt und angelötet sind, wobei die gedruckten Schaltungen auf den beiden Seiten einer Platine oder die gedruckten Schaltungen mehrerer Platinen mittels Stiften elektrisch leitend verbunden sind. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die die elektrische Kontaktierung ermöglichenden Stifte passgenau in eine Steckerhalterung eingefügt werden müssen, was durch die Vielzahl der Stifte und der damit verbundenen mechanischen Überbestimmung zu einem Montageproblem führt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kontaktierungselement für Leiterplatten zu schaffen, dass sowohl eine Übertragung vom Signal – als auch von Leistungskontakten ermöglicht, dass stabil gegenüber äußeren Einflüssen, wie z. B. Vibrationen ist und dabei noch eine einfache Montage bietet.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Kontaktierungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße elektrische Kontaktierungselement zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Kontaktierung durch mindestens einen U-förmigen Steckerpin erfolgt. Die U-förmige Ausgestaltung mit zwei parallel zueinander verlaufenden Seitenschenkeln und einem die Seitenschenkel miteinander verbindenden Basisschenkel ermöglicht eine leicht einpressbare elektrische Kontaktierung zwischen zwei Leiterplatten, die bereits mit elektrischen Bauelementen bestückt und im Gehäuse verschraubt sind, dadurch, dass das elektrische Kontaktierungselement im abschließenden Montageschritt in die im Gehäuseoberteil und in den in den Leiterplatten vorgesehenen Löchern eingeführt wird.

Vorzugsweise weist der Steckerpin unterschiedliche Schenkellängen auf, so dass insbesondere übereinander angeordnete Leiterplatten leicht kontaktierbar sind, ohne dass dafür tiefe Ausnehmungen im Gehäuseunterteil konzipiert werden müssen.

Es ist bevorzugt, wenn die Steckerpins Einsteckschultern aufweisen, so dass bei der Montage der Steckerpins eine gleichmäßige Einstecktiefe erreicht wird, die Abweichungen dieser Positionierung sofort erkennen lassen, wodurch eine sichere und stabile Kontaktierung gewährleistet ist.

Vorteilhafterweise weist der erfindungsgemäße Steckerpin eine Federung auf. Diese Eigenschaft führt dazu, dass auch bei starken Vibrationen eine sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Zudem wird durch die federnde Ausgestaltung eine individuelle Anpassungsfähigkeit an ungewöhnliche Leiterplattenstrukturen mit schwer zugänglicher elektrischer Kontaktierung ermöglicht.

Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Steckerpin eine Materialzusammensetzung aus Kupfer/Zinn oder Kupfer/Silber oder Kupfer/Gold auf, wobei auch andere elektrisch leitende Materialzusammensetzungen denkbar sind. Die Auswahl der Material zusammensetzung kann in Abhängigkeit von der zu erwartenden Belastung hinsichtlich des Stromdurchflusses gewählt werden.

Von Vorteil ist, wenn die Steckerpins in einem stabilisierenden Abstandshalter angeordnet sind. Der Abstandshalter dient beim Einpressen der Steckerpins in die dafür vorgesehenen Löcher in den Leiterplatten bzw. im Gehäuseoberteil als Führungselement und im gesteckten Zustand als Stabilisator, so dass die Steckerpins fest positioniert bleiben.

Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die Kontaktierung der Leiterplatten durch den erfindungsgemäßen Steckerpin platzsparend erfolgt, das heißt, auf den jeweiligen zu kontaktierenden Leiterplatten wenig Raum für die elektrische Kontaktierung durch die Steckerpins einkalkuliert werden muss und somit die Leiterplatte fast vollständig für die Bestückung mit elektrischen Bauelementen verwendet werden kann.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Montage der Steckerpins nach der Montage der Leiterplatten im Gehäuse durch einen einfachen Einpressmechanismus erfolgt. Dadurch entfallen aufwendige Löt- oder Schweißprozesse.

Es ist bevorzugt, wenn die Leiterplatte übereinander angeordnet sind, so dass möglichst eine Vielzahl an elektrischen Bauelementen platzsparend positioniert werden können und die elektrische Kontaktierung der Leiterplatten einfach durch entsprechendes Ablängen der Schenkel des U-förmigen Steckerpins erfolgt.

Vorzugsweise sind die Steckerpins aus einem korrosionsbeständigen Material gefertigt, da insbesondere die Basisschenkel in einem Raum angeordnet sind, in welchen Korrosion hervorrufende Substanzen gelangen können, auch dann, wenn nach dem Einpressen der Steckerpins noch ein Schutzdeckel am Gehäuse angebracht wird.

Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft eine stabile, zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen mehreren Trägerkomponenten, wie z. B. Leiterplatten, die auch bei äußeren Einflüssen, wie z. B. Vibrationen eine sichere Kontaktierung gewährleistet und durch einen einfachen Einpressmechanismus am Ende der Montage einpressbar ist. Sie eignet sich insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigen schematisch:
1 in einer perspektivischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierungselementes;
2 in einer perspektivischen Darstellung das elektrische Kontaktierungselement nach 1 nach der Montage am Elektronikgehäuse;
3 in einer perspektivischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierungselementes vor der Montage;
4 in einer perspektivischen Darstellung das elektrische Kontaktierungselement nach 3 nach der Montage am Elektronikgehäuse; und
5 in einer perspektivischen Darstellung das elektrische Kontaktierungselement mit Kontaktierungen auf verschiedenen Leiterplattenebenen.
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierungselementes. Das elektrische Kontaktierungselement ist als U-förmiger Steckerpin 1 ausgebildet. Der U-förmige Steckerpin 1 weist einen Basisschenkel 2 sowie zwei parallel zueinander verlaufende Seitenschenkel 3, 4 auf. Ein stabilisierender Abstandshalter 5 positioniert die einzelnen Steckerpins 1, so dass sich insgesamt ein Steckerkamm 6 ergibt. Der Abstandshalter 5 weist mehrere nebeneinander und untereinander angeordnete, vorzugsweise gleich beabstandete Durchgriffsbohrungen 7 auf, in denen die Basisschenkel 2 der Steckerpins 1 lagern. Vorzugsweise weist der Abstandshalter 5 drei übereinander angeordnete Reihen mit jeweils fünf Bohrungen auf, wobei auch jede andere Anordnung für die Durchgriffsbohrungen 7 denkbar ist. Die Basisschenkel 2 weisen vorzugsweise unterschiedliche Längen auf. Jeweils drei untereinander angeordnete Steckerpins 1 ergeben eine Gruppe, wobei die in den äußeren Reihen gelagerten Steckerpins 1 jeweils den kürzesten bzw. längsten Basisschenkel 2 aufweisen. Vorzugsweise sind die Seitenschenkel 3, 4 in Höhe des Abstandshalters 5 um vorzugsweise 90° nach unten gebogen. Die umgebogenen Seitenschenkel 8, 9 münden in Einsteckschultern 10, die breiter ausgeformt sind als die umgebogenen Seitenschenkel 8, 9, so dass sie bei der späteren Montage am Elektronikgehäuse eine definierte Einstecktiefe ermöglichen. Die Einsteckschultern 10 münden in pfeilförmig ausgebildete Endbereiche 11, die das Positionieren der einzelnen Steckerpins beim Einpressen in das Elektronikgehäuse erleichtern und als Einpresshilfen dienen.
Sowohl die Basisschenkel 2 als auch die Seitenschenkel 3, 4 bzw. die umgebogenen Seitenschenkel 9, 10 weisen vorzugsweise unterschiedliche Längen auf, so dass durch die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Steckerpins 1 eine Vielzahl an Kontaktierungen möglich ist. Vorzugsweise weisen die Steckerpins 1 eine Federung auf. Durch diese Eigenschaft wird sowohl das Einpressen erleichtert als auch mögliche Vibrationen abgedämpft. Als Materialzusammensetzung für die Steckerpins 1 wird vorzugsweise Kupfer/Zinn, Kupfer/Silber oder Kupfer/Gold gewählt, wobei auch jedes andere elektrisch leitende Material denkbar ist. Für die Kontaktierung der jeweiligen elektrischen Trägerkomponenten, wie z. B. Leiterplatten sind kleine Löcher vorgesehen, in die die pfeilförmigen Endbereiche 11 der Seitenschenkel 3, 4 der Steckerpins 1 eingeführt sind. Diese Kontaktierung der einzelnen Leiterplatten ist platzsparend, da der übrige Bauraum auf den Trägerkomponenten für elektrische Bauelemente zur Verfügung steht. Vorzugsweise sind die Steckerpins aus einem temperaturstabilen und korrosionsbeständigen Material gefertigt, da sie in einem Raum angeordnet sind, in welchen Korrosion hervorrufende Substanzen gelangen können.
2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das elektrische Kontaktierungselement nach 1 nach dem Einpressvorgang im Elektronikgehäuse 12. Nach der Montage des Gehäuseteils 13 am Gehäuseteil 14 mittels Befestigungsmitteln 15, wie z. B. Schrauben, wird der Steckerkamm 6 in die im Gehäuseteil 13 vorgesehenen Öffnungen 16 eingeführt. Der Steckerkamm 6 lagert somit außerhalb des Elektronikgehäuses 12 auf dem Gehäuseteil 13. Durch die Einsteckschultern 10 der Steckerpins 1 wird jeweils die Einstecktiefe bestimmt.
3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierungselements vor der Montage. Dabei sind die U-förmig ausgebildeten Steckerpins 1.1 in einen vorzugsweise einreihigen Abstandshalter 5.1 positioniert. Die jeweils in einem Abstandshalter 5.1 positionierten Steckerpins 1.1 weisen vorzugsweise gleiche Basisschenkellängen 2.1 auf. Die parallel zueinander verlaufenden Seitenschenkel 3.1 und 4.1 weisen vorzugsweise unterschiedliche Schenkellängen auf. Die Positionierung des Abstandshalters 5.1 auf den Basisschenkeln 2.1 der Steckerpins 1.1 ist variabel einstellbar. Der Steckerkamm 6.1 wird jeweils von oben in die dafür vorgesehenen Öffnungen 16.1 des Gehäuseteils 13.1 eingeführt.
4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das elektrische Kontaktierungselement nach 3 nach dem Einpressvorgang im Elektronikgehäuse.
5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das elektrische Kontaktierungselement nach 3 und 4 mit Kontaktierungen auf den verschiedenen Leiterplattenebenen. Dabei dient das Gehäuseteil 13.1 als Leiterplatte der ersten Ebene. Diese Leiterplatte 13.1 wird durch den Seitenschenkel 4.1 des Steckerkamms 6.1 elektrisch kontaktiert. Unterhalb dieser Leiterplatte 13.1 befindet sich eine weitere Leiterplatte 17.1, die von einem länger als Seitenschenkel 4.1 ausgeformten Seitenschenkel 3.1 elektrisch kontaktiert wird. Im Gehäuseteil 14.1 sind im Bereich der pfeilförmigen Endbereiche 11.1 der im Elektronikgehäuse 12.1 eingepressten Steckerpins 1.1 Aussparungen 18.1 angeordnet, die vorzugsweise als U-förmige Taschen ausgebildet sind und so beim Einpressen der Steckerpins 1.1 das dabei benötigte Einpresswerkzeug ersetzen. Die pfeilförmigen Endbereiche 11.1 durchstoßen somit die Leiterplatten 13.1 bzw. 17.1 komplett.
Die vorliegende Erfindung schafft erstmals vorteilhaft eine stabile, zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen mehreren elektrischen Trägerkomponenten, wie z. B. Leiterplatten, die auch bei äußeren Einflüssen, wie z. B. Vibrationen eine sichere Kontaktierung gewährleistet und durch einen einfachen Einpressmechanismus am Ende der Montage einpressbar ist. Sie eignet sich insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich.

Claims

Elektrisches Kontaktierungselement für elektrische Trägerkomponenten in einem Elektronikgehäuse, insbesondere im Automobilbereich, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung durch mindestens einen U-förmig ausgebildeten Steckerpin (1; 1.1) mit Basisschenkel (2; 2.1) und Seitenschenkeln (3, 4; 3.1,4.1) ausgebildet ist.
Kontaktierungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der U-förmige Steckerpin (1; 1.1) unterschiedliche Seitenschenkellängen (3, 4; 3.1, 4.1) aufweist.
Kontaktierungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerpin (1; 1.1) Einsteckschultern (10; 10.1) aufweist.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerpin (1; 1.1) eine Federung aufweist.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerpin (1; 1.1) eine Materialzusammensetzung aus Kupfer/Zinn oder Kupfer/Silber oder Kupfer/Gold aufweist.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerpin (1; 1.1) in einem stabilisierenden Abstandshalter (5; 5.1) angeordnet ist.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung der einzelnen elektrischen Trägerkomponenten platzsparend erfolgt.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage der Ste ckerpins (1; 1.1) nach der Montage der Trägerkomponenten im Gehäuse durch einen einfachen Einpressmechanismus erfolgt.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Trägerkomponenten übereinander angeordnet sind.
Kontaktierungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerpins (1; 1.1) aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt sind.