DE102011119841A1

DE102011119841A1 - Elektronikeinheit, Verfahren zur Herstellung einer Elektronikeinheit und elektronisches Messgerät mit einer Elektronikeinheit

Info

Publication number: DE102011119841A1
Application number: DE201110119841
Authority: DE
Inventors: Andreas Hornstein
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: DE102011119841B4

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Elektronikeinheit, insbesondere für ein elektronisches Messgerät (2), mit einer flexiblen Leiterplatte (3) und mit mindestens zwei starren Kontaktpins (4). Mit der erfindungsgemäßen Elektronikeinheit ist die Montage eines elektronischen Messgeräts dadurch vereinfacht, dass das erste Ende (5) der Kontaktpins (4) auf jeweils einer Anschlussfläche (6) auf der Leiterplatte (3) mittels SMD-Technik aufgelötet ist und das zweite Ende (7) der Kontaktpins (4) über die flexible Leiterplatte (3) übersteht, dass die flexible Leiterplatte (3) oder Teile der flexiblen Leiterplatte (3) durch Faltung und/oder Biegung in einen dreidimensionalen Körper (8) verformt ist, und dass der Körper (8) mittels eines Trägers (9) in seiner dreidimensionalen Form gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit, insbesondere für ein elektronisches Messgerät, mit einer flexiblen Leiterplatte und mit mindestens zwei starren Kontaktpins sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Elektronikeinheit. Darüber hinaus betrifft die Erfindung noch ein elektronisches Messgerät mit einem Gehäuse, mit einem Sensorelement, mit einem Messgeräteanschluss und mit einer eine flexible Leiterplatte und mindestens zwei starre Kontaktpins aufweisenden Elektronikeinheit.
Elektronikeinheiten werden insbesondere in elektronischen Messgeräten eingesetzt. Bei den Messgeräten kann es sich beispielsweise um Fluidsensoren, insbesondere um Temperatur-, Druck- oder Strömungsmessgeräten oder um Positionssensoren, insbesondere um induktive oder kapazitive Näherungsschalter handeln, ohne dass dadurch die im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung möglichen Messgeräte eingeschränkt werden soll.
Derartige elektronische Messgeräte bestehen in der Regel aus verschiedenen Bauteilen bzw. Baugruppen die jeweils zunächst für sich vormontiert werden, bevor die einzelnen Bauteile bzw. Baugruppen dann bei der Endmontage mechanisch und ggf. elektrisch miteinander verbunden werden. Bei den Bauteilen bzw. Baugruppen handelt es sich dabei insbesondere um das Gehäuse, das ggf. auch mehrteilig ausgebildet sein kann, mindestens ein Sensorelement bzw. eine Sensoreinheit, einen Messgeräteanschluss, beispielsweise einen Stecker oder Anschlusskontakte für einen Kabelanschluss, und die Elektronikeinheit. Zumindest das Sensorelement und der Messgeräteanschluss bzw. die einzelnen Kontakte des Messgeräteanschlusses müssen bei der Endmontage elektrisch mit der in der Regel eine Leiterplatte aufweisenden Elektronikeinheit mittels Löten verbunden werden. Weist das elektronische Messgerät noch eine Bedieneinheit oder eine Anzeige auf, so müssen auch diese mit der Elektronikeinheit elektrisch verbunden werden, was weitere Lötvorgänge – häufig von Hand – erforderlich macht.
Da elektronische Messgeräte zunehmend immer mehr Funktionalitäten ermöglichen und dabei eine möglichst kompakte Bauform aufweisen sollen, ist das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilen bzw. Baugruppen durch Löten nicht nur aufwendig sondern auch fehleranfällig. Durch die Verwendung flexibler Leiterplatten, die häufig auch als Leiterfilme bezeichnet werden, anstelle von starren Leiterplatten, ist es möglich, eine bestückte flexible Leiterplatte mit den darauf angelöteten Bauelementen durch geschicktes Fallen auch in kleinvolumigen Gehäusen unterzubringen. Während die Bestückung derartiger flexibler Leiterplatten insbesondere mittels SMD-Technik nahezu vollständig automatisierbar ist, bleibt der zuvor beschriebene Aufwand bei der Endmontage unverändert bestehen. Ergänzend kommt bei der Verwendung von flexiblen Leiterplatten noch hinzu, dass die Herstellung der elektrischen Verbindung der flexiblen Leiterplatte mit anderen Bauelementen, beispielsweise mit einem Sensorelement oder einem Gerätestecker, aufgrund der Flexibilität der Leiterplatte nicht automatisierbar ist und daher in der Regel ein manuelles Löten erforderlich macht.
Aus der DE 100 09 509 A1 ist ein durch Stanzen aus einem Blechstück hergestelltes Verbindungselement bekannt, mit dessen Hilfe zwei Leiterplatten miteinander verbunden werden können, wobei ein Ende des Verbindungselements in SMD-Technik mit der einen Leiterplatte verbunden und das andere, als Kontaktstift ausgebildete Ende in eine entsprechende Bohrung der anderen Leiterplatte eingepresst wird. Hierbei ist jedoch zum einen die Ausbildung des einen federnden Mittelabschnitt aufweisenden Verbindungselements relativ aufwendig, zum anderen ist das Verbindungselement nur zur Verbindung zweier starrer Leiterplatten vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronikeinheit zur Verfügung zu stellen, die bei möglichst einfacher Herstellung auch die Montage eines elektronischen Messgeräts vereinfacht. Darüber hinaus soll ein einfach herzustellendes Messgerät angegeben werden, das eine entsprechende Elektronikeinheit aufweist.
Diese Aufgabe wird zunächst durch eine eingangs beschriebene Elektronikeinheit mit einer flexiblen Leiterplatte und mindestens zwei starren Kontaktpins gelöst, bei der gemäß dem Patentanspruch 1 das erste Ende der Kontaktpins auf jeweils einer Anschlussfläche auf der Leiterplatte mittels SMD-Technik aufgelötet ist, die flexible Leiterplatte oder Teile der flexiblen Leiterplatte durch Faltung und/oder Biegung in einen dreidimensionalen Körper verformt sind, wobei der Körper mittels eines Trägers in seiner dreidimensionalen Form gehalten ist, und das zweite Ende der Kontaktpins über die gefaltete oder gebogene flexible Leiterplatte übersteht.
Die erfindungsgemäße Elektronikeinheit zeichnet sich zunächst dadurch aus, dass sie selber besonders einfach hergestellt werden kann, da die Bestückung der flexiblen Leiterplatte mit den starren Kontaktpins, deren Erstreckungsrichtung bei der Montage parallel zur Ebene der flexiblen Leiterplatte verläuft, mittels SMD-Technik und damit vollständig automatisiert erfolgen kann. Durch die anschließende Faltung oder Biegung der flexiblen Leiterplatte zu einem dreidimensionalen Körper in Verbindung mit der Fixierung und Stabilisierung des Körpers mittels eines Trägers wird aus der bestückten flexiblen Leiterplatte, die sich im Wesentlichen nur in zwei Richtungen erstreckt, ein starrer dreidimensionaler Körper, der anschließend automatisiert weiterverarbeitet werden kann. Werden als Kontaktpins gerade Kontaktstifte oder Pressfits verwendet, so sind diese zum einen sehr kostengünstig, zum anderen lassen sich derartige gerade Kontaktpins wie normale SMD-Bauteile mit herkömmlichen Bestückungsmaschinen auf der flexiblen Leiterplatte positionieren und verlöten.
Durch die Flexibilität des Leiterfilms kann nicht nur die Form des Leiterfilms an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, auch die Orientierung und Position der auf dem Leiterfilm aufgelöteten Kontaktpins bzw. der Anschlussflachen ist optimal an die jeweiligen Anforderungen anpassbar. Die Kontaktpins oder die Anschlussflächen können dabei zur Realisierung der elektrischen Schnittstellen von der flexiblen Leiterplatte zum Messgeräteanschluss, zum Sensorelement, zu einer Bedieneinheit, zu einer Anzeige oder als Erdung zum Gehäuse genutzt werden, ohne dass bei der Endmontage zwingend weitere Lötvorgänge erforderlich sind.
Damit die zweiten Enden der Kontaktpins über die gefaltete oder gebogene flexible Leiterplatte überstehen, können die Kontaktpins derart positioniert und mit ihren ersten Enden auf die Leiterplatte aufgelötet werden, dass die zweiten Enden bereits die ebene Leiterplatte überragen, d. h. über einen Rand der flexiblen Leiterplatte überstehen. Daneben ist es jedoch auch möglich, dass die Kontaktpins derart positioniert und mit ihren ersten Enden auf die Leiterplatte aufgelötet sind, dass die zweiten Enden die Leiterplatte erst dann überragen, wenn die flexible Leiterplatte entsprechend gefaltet oder gebogen worden ist. Die zweiten Enden der Kontaktpins stehen dann zunächst nicht über die ebene, nicht gefaltete oder gebogene Leiterplatte über.
Der zur Stabilisierung der Elektronikeinheit vorgesehene Träger besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist selber faltbar, so dass die an einem derartigen Träger fixierte flexible Leiterplatte über vorgegebene Faltstellen reproduzierbar in einen vorgegebenen dreidimensionalen Körper verformt werden kann. Alternativ zu einem einstückigen, faltbaren Träger kann der Träger auch aus mehreren Teilen bestehen, die beispielsweise durch Zusammenstecken in die gewünschte Form gebracht und miteinander verbunden werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elektronikeinheit werden der vorzugsweise einstückige, faltbare Träger und die daran fixierte flexible Leiterplatte derart gefaltet bzw. gebogen, dass im fertigen Zustand der Elektronikeinheit die flexible Leiterplatte oder zumindest der Großteil der flexiblen Leiterplatte innerhalb des Trägers angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Träger nicht nur zur Stabilisierung der Form der starren Elektronikeinheit sondern auch zum Schutz der flexiblen Leiterplatte und der darauf angeordneten elektronischen Bauelemente dient. Dabei sind die flexible Leiterplatte und die darauf angelöteten elektronischen Bauelemente sowie die Lötstellen der Kontaktpins sowohl bei der Lagerung als auch beim Transport der Elektronikeinheit durch den Träger mechanisch geschützt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elektronikeinheit dienen die zweiten Enden der Kontaktpins als Teile eines Messgeräteanschlusses, insbesondere eines genormten Messgerätestecker, beispielsweise eines Steckverbinders gemäß DIN EN 61076. Dazu überragen die Enden der Kontaktpins den gefalteten oder gebogenen Träger und sind vorzugsweise als stiftförmige, runde Kontaktpins ausgebildet. Bei einer derartigen Elektronikeinheit als Bauteil eines elektronischen Messgeräts ist somit eine Verbindung der Elektronikeinheit mit dem Messgeräteanschluss, insbesondere einem genormten Messgerätestecker, durch Löten bei der Endmontage nicht mehr erforderlich; die Kontaktstifte des genormten Messgerätesteckers werden von den entsprechend angeordneten und auf der flexiblen Leiterplatte mit ihren ersten Enden angelöteten Kontaktpins gebildet. An einen derart ausgebildeten Messgerätestecker kann dann ein korrespondierender, genormter Gegensteckverbinder angeschlossen werden. Bei dem Messgerätestecker kann es sich insbesondere um einen genormten M8 oder M12 Stecker handeln.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elektronikeinheit, bei der die flexible Leiterplatte auf zwei unterschiedlichen Seiten, beispielsweise zwei einander gegenüberliegenden Seiten, jeweils mit einer Gruppe von jeweils mindestens zwei starren Kontaktpins verbunden ist, dient die erste Gruppe von Kontaktpins als Teile eines Messgeräteanschlusses während die zweite Gruppe von Kontaktpins zum Anschluss eines Sensorelements dient. Die Kontaktpins der zweiten Gruppe, die zum Anschluss eines Sensorelements dienen, sind dabei vorzugsweise als Pressfits ausgebildet, die mit dem Sensorelement oder einer mit dem Sensorelement verbundenen starren Leiterplatte über eine Steckverbindung lötfrei elektrisch leitend verbunden werden können.
Je nach Ausgestaltung des Sensorelements kann dieses anstelle über die Kontaktpins auch direkt elektrisch leitend mit einem Abschnitt der flexiblen Leiterplatte verbunden sein. Hierzu weist ein Abschnitt der flexiblen Leiterplatte eine entsprechende Anschlussfläche auf, auf die das Sensorelement, vorzugsweise bei der Bestückung, positioniert und mittels SMD-Technik verlötet wird. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um eine Spule – mit oder ohne Schalenkern – eines induktiven Näherungsschalters oder um einen Temperaturmesswiderstand (Pt-Sensorelement) eines Temperaturmessgeräts handeln. Durch die Flexibilität der flexiblen Leiterplatte kann auch hier der Abschnitt der flexiblen Leiterplatte, an dem das Sensorelement angelötet ist, so gefaltet oder gebogen werden, dass das Sensorelement innerhalb des Messgeräts in der gewünschten Position angeordnet ist.
Die zuvor genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer Elektronikeinheit mit einer flexiblen Leiterplatte und mit zumindest zwei starren Kontaktpins gemäß Patentanspruch 7 dadurch gelöst, dass das erste Ende der Kontaktpins auf jeweils einer Anschlussfläche auf der Leiterplatte mittels SMD-Technik aufgelötet wird, dass die derart bestückte flexible Leiterplatte an einem Träger fixiert wird und anschließend der Träger mit der flexiblen Leiterplatte durch Faltung und/oder Biegung in einen dreidimensionalen Körper gebracht wird, wobei die zweiten Enden der Kontaktpins über die flexible Leiterplatte überstehen und den Träger überragen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Elektronikeinheit besteht – wie zuvor bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektronikeinheit ausgeführt – zunächst darin, dass die starren Kontaktpins wie normale SMD-Bauteile auf der flexiblen Leiterplatte verlötet werden können, so dass die Bestückung der flexiblen Leiterplatte mit den Kontaktpins bei der normalen Bestückung der flexiblen Leiterplatte mit den SMD-Bauelementen erfolgen kann. Aufgrund der Flexibilität der flexiblen Leiterplatte bestehen dabei durch geeignete Faltung oder Biegung eine Vielzahl von Möglichkeiten der Anordnung und Ausrichtung der Kontaktpins, wobei durch die Verwendung des Trägers aus der flexiblen zweidimensionalen Leiterplatte eine starre, dreidimensionale Elektronikeinheit herstellbar ist, die anschließend bei der Endmontage automatisiert verarbeitet werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist bei einem eingangs genannten elektronischen Messgerät gemäß dem Patentanspruch 9 dadurch gelöst, dass die Elektronikeinheit erfindungsgemäß ausgestattet ist und die zweiten Enden der Kontaktpins Teil des Messgeräteanschlusses sind. Hierdurch entfällt bei der Endmontage die Notwendigkeit der (manuellen) Verlötung der Elektronikeinheit mit dem Messgeräteanschluss. Der Messgeräteanschluss wird elektrisch durch die starren Kontaktpins realisiert, so dass diesbezüglich keine – zusätzliche – Lätverbindung mit der bestückten flexiblen Leiterplatte bei der Endmontage erforderlich ist.
Die Kontaktpins sind dabei vorzugsweise so angeordnet und ausgebildet, dass der von ihnen gebildete Messgeräteanschluss einen genormten Steckverbinders, insbesondere gemäß DIN EN 61076 darstellt, der dann mit einem korrespondierenden, genormten Gegensteckverbinder verbunden werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des elektronischen Messgeräts ist die flexible Leiterplatte auf zwei unterschiedlichen Seiten jeweils mit einer Gruppe von jeweils mindestens zwei starren Kontaktpins verbunden, wobei die erste Gruppe von Kontaktpins Teil des Messgeräteanschlusses ist und die zweite Gruppe von Kontaktpins mit einer mit dem Sensorelement verbundenen starren Leiterplatte lötfrei elektrisch leitend verbunden ist. Bei einem derartigen elektronischen Messgerät ist bei der Endmontage somit weder zur elektrischen Verbindung der Elektronikeinheit mit dem Messgeräteanschluss noch zur elektronischen Verbindung der Elektronikeinheit mit dem Sensorelement eine Lötverbindung erforderlich. Die lötfreie elektrisch leitende Verbindung der Elektronikeinheit mit dem Sensorelement erfolgt vorzugsweise dadurch, dass in der mit dem Sensorelement verbundenen starren Leiterplatte eine entsprechende Anzahl an zu den Kontaktpins korrespondierenden metallisierten Löchern ausgebildet sind, in die die zweiten Enden der Kontaktpins eingepresst sind.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Elektronikeinheit und das erfindungsgemäße elektronische Messgerät auszugestalten und weiterzubilden. Diesbezüglich wird sowohl auf die nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen verwiesen. In den Zeichnungen zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer flexiblen Leiterplatte mit mehreren Kontaktpins,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer flexiblen Leiterplatte mit mehreren Kontaktpins und einem Sensorelement,
3 einen Träger für die flexible Leiterplatte gemäß 2,
4 den Träger gemäß 3 mit darauf fixierter flexibler Leiterplatte, im noch nicht gefalteten Zustand und im gefalteten Zustand,
5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektronischen Messgeräts, im Längsschnitt und in perspektivischer Darstellung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägers mit einer daran befestigten flexiblen Leiterplatte, im noch nicht gefalteten Zustand und im gefalteten Zustand,
7 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektronischen Messgeräts,
8 den Prozessanschluss und das Sensorelement des Messgeräts gemäß 7,
9 eine auf dem Prozessanschluss gemäß 8 montierte Elektronikeinheit, ohne und mit aufgestecktem Kontaktträger,
10 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektronischen Messgeräts,
11 die Elektronikeinheit und den Prozessanschluss mit Sensorelement des elektronischen Messgeräts gemäß 10, im noch nicht miteinander verbundenen Zustand, und
12 die Elektronikeinheit und den Prozessanschluss mit Sensorelement gemäß 11, im montierten Zustand, im Längsschnitt.
Die Figuren zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Elektronikeinheit 1 als Bauteil eines elektronischen Messgeräts 2, wobei in 1 von der Elektronikeinheit 1 lediglich die flexible Leiterplatte 3 und mehrere auf der Leiterplatte 3 mittels SMD-Technik aufgelötete Kontaktpins 4 dargestellt sind. Die einzelnen Kontaktpins 4 sind dabei mit ihrem ersten Ende 5 derart auf korrespondierenden Anschlussflächen 6 auf der Leiterplatte 3 aufgelötet, dass die Längserstreckung der Kontaktpins 4 parallel zur Ebene der flexiblen Leiterplatte 3 verläuft und die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 seitlich über die flexible Leiterplatte 3 überstehen. Neben der hier dargestellten Ausführungsform, bei der die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 seitlich über die ebene flexible Leiterplatte 3 überstehen, können die Kontaktpins 4 auch so angeordnet sein, dass ihre zweiten Enden 7 erst dann über die flexible Leiterplatte 3 überstehen, wenn diese gefaltet oder gebogen ist.
Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der flexiblen Leiterplatte 3 jeweils mehrere, als Pressfits ausgebildete Kontaktpins 4 aufgelötet sind, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 nur auf einer Seite der flexiblen Leiterplatte 3 Kontaktpins 4 angeordnet, die als runde Kontaktstifte ausgebildet sind. Das Bestücken und anschließende Verlöten der Kontaktpins 4 findet dabei im ”normalen” SMD-Prozess statt, also dann, wenn auch die anderen – hier nicht dargestellten – elektronischen Bauelemente auf der flexiblen Leiterplatte 3 positioniert und auf dieser verlötet werden. Durch die Bestückung der Kontaktpins 4 auf der flexiblen Leiterplatte 3 und anschließendem Konturschneiden der Leiterplatte 3, beispielsweise mittels Laser, ist jede beliebige Form der flexiblen Leiterplatte 3 herstellbar. Dadurch, dass das zweite Ende 7 der Kontaktpins 4 über die Seitenfläche der flexiblen Leiterplatte 3 übersteht, ist dessen Kontaktfläche frei zugänglich, so dass insbesondere als Pressfits ausgebildete Kontaktpins 4 gemäß 1 mit entsprechenden Gegenkontaktelementen verbunden oder in korrespondierende Löcher in einer zweiten Leiterplatte eingepresst werden können.
In 3 ist einer faltbarer Träger 9 aus Kunststoff dargestellt, auf dem die bestückte flexible Leiterplatte 3 montiert werden kann, wobei der Träger 9 zwei Fixierdome 10 zur Positionierung der flexiblen Leiterplatte 3 aufweist, in der korrespondierende Ausnehmungen 11 eingebracht sind.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Elektronikeinheit 1, bestehend aus der in 2 dargestellten bestückten flexiblen Leiterplatte 3 und dem in 3 dargestellten faltbaren Träger 9, wobei in 4a die Elektronikeinheit 1 im noch nicht gefalteten, d. h. in im Wesentlichen zweidimensionaler Form, dargestellt ist, während 4b die fertig montierte und gefaltete Elektronikeinheit 1 zeigt, bei der es sich durch entsprechende Faltung um einen starren dreidimensionalen Körper 8 handelt. Bei der in 4 dargestellten Elektronikeinheit 1 dienen die zweiten Enden 7 der vier runden Kontaktpins 4 als Teile eines Steckers 12 und damit als Messgeräteanschluss des in 5 dargestellten elektronischen Messgeräts 2. Bei dem Stecker 12 des elektronischen Messgeräts 2 handelt es sich dabei um einen genormten Stecker, insbesondere einen M12 Stecker, so dass an diesen Stecker 12 ein handelsüblicher, ebenfalls genormter Gegensteckverbinder angeschlossen werden kann.
Auf der den Kontaktpins 4 gegenüberliegenden Seite der flexiblen Leiterplatte 3 ist ein Sensorelement 13 auf einem Abschnitt 14 der flexiblen Leiterplatte 3 angeordnet und elektrisch leitend mit der Leiterplatte 3 verbunden. Bei dem in den 2 bis 5 dargestellten Sensorelement 13 handelt es sich um eine in einem Schalenkern 15 angeordnete Spule 16, die ebenfalls mittels SMD-Technik auf der flexiblen Leiterplatte 3 positioniert und mit dieser verlötet ist. Bei dem in 5 dargestellten elektronischen Messgerät 2, welches die Elektronikeinheit 1 gemäß 4b enthält, handelt es sich dementsprechend um einen induktiven Näherungsschalter. Neben der Elektronikeinheit 1 gehört zu dem Messgerät 2 noch ein Gehäuse 17, welches die Elektronikeinheit 1 derart umgibt, dass nur die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 an einer Stirnseite des Gehäuses 17 aus diesem als Steckerkontakte herausragen.
Die 6 bis 9 und 10 bis 12 zeigen zwei weitere Ausfürungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Messgeräts 2 bzw. der einzelnen Baugruppen der Messgeräte 2, wobei es sich bei den in den 7 und 10 dargestellten Messgeräten 2 jeweils um Druckmessgeräte handelt. Entsprechend weisen die Messgeräte 2 neben den Elektronikeinheiten 1 (6 und 11a) noch einen Prozessanschluss 18 (8 und 11b) mit einer Druckmesszelle als Sensorelement 13 auf.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Elektronikeinheit 1 im noch nicht gefalteten Zustand (6a) und im gefalteten Zustand (6b). Die Elektronikeinheit 1 besteht dabei wiederum aus einer mit den Kontaktpins 4 bestückten flexiblen Leiterplatte 3 und einem faltbaren Träger 9 aus Kunststoff, wobei der Träger 9 mit der flexiblen Leiterplatte 3 so gefaltet wird, dass nach dem Falten der Großteil der flexiblen Leiterplatte 3 innerhalb des Trägers 9 angeordnet und somit durch den Träger 9 gegen Beschädigung bei der Lagerung und dem Transport der Elektronikeinheit 1 geschützt ist. Ein Abschnitt 14 der flexiblen Leiterplatte 3, der auf der den Kontaktpins 4 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 3 aus dem Träger 9 herausragt, dient zur elektrisch leitenden Verbindung mit dem als Druckmesszähler ausgebildeten Sensorelement 13. Dazu sind auf der dem Abschnitt 14 der flexiblen Leiterplatte 3 zugewandten Oberseite des Sensorelements 13 Anschlussflächen 19 aufgebracht, die mit korrespondierenden Anschlussflächen am Abschnitt 14 der flexiblen Leiterplatte 13 verlötet werden können.
Die in 11a dargestellte Elektronikeinheit 1, bei der der Großteil der flexiblen Leiterplatte 3 ebenfalls von dem gefalteten Träger 9 umschlossen ist, unterscheidet sich von der Elektronikeinheit 1 gemäß 6b im Wesentlichen dadurch, dass die flexible Leiterplatte 3 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils mit mehreren Kontaktpins 4a, 4b verbunden ist. Die runden Kontaktpins 4a bilden dabei – in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 6b – die Kontaktstifte des Steckers 12 des Messgeräts 2. Die zusätzlich auf der gegenüberliegenden Seite vorhandenen, als Pressfits ausgebildeten Kontaktpins 4b dienen dagegen zur elektrisch leitenden Verbindung mit der Druckmesszelle 13.
Hierzu ist die insbesondere in 11b dargestellte Druckmesszelle 13 mit einer auf einem weiteren Träger 20 befestigten starren Leiterplatte 21 elektrisch leitend, beispielsweise mittels Bonding, verbunden. Zur lötfreien Verbindung mit den zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4b sind in der starren Leiterplatte 21 eine entsprechende Anzahl an korrespondierenden metallisierten Löchern ausgebildet, in die die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 eingepresst werden, so dass bei der Endmontage von Elektronikeinheit 1 und Prozessanschluss 18 kein Lötvorgang zur elektrischen Verbindung der Druckmesszelle 13 mit der flexiblen Leiterplatte 3 erforderlich ist. Zur mechanischen Verbindung der Elektronikeinheit 1 mit dem Prozessanschluss 18 weist der Träger 9 vier Befestigungsstifte 23 auf, die in korrespondierende Öffnungen 24 des Trägers 20 bzw. der starren Leiterplatte 21 einsteckbar sind.
Wie aus den 9 und 12 ersichtlich ist, wird zur Endmontage des elektronischen Messgeräts 2 zunächst die vorgefertigte Elektronikeinheit 1 mit dem Prozessanschluss 18 elektrisch und mechanisch verbunden. Hierzu wird – wie zuvor bereits ausgeführt – entweder der Abschnitt 14 der flexiblen Leiterplatte 3 mit der Druckmesszelle 13 des Prozessanschlusses 18 verbunden (9) oder die mit der flexiblen Leiterplatte 3 verbundenen Kontaktpins 4b werden in die metallisierten Löcher der mit der Druckmesszelle 13 verbundenen starren Leiterplatte 21 eingepresst (12). Anschließend wird ein Kontaktträger 25 aus Kunststoff auf die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4a aufgesteckt, bevor das zylinderförmige Gehäuse 17 über die so vormontierte Baugruppe aufgeschoben wird.
Das zylinderförmige Steckergehäuse 26, das im montierten Zustand den Kontaktträger 25 umgibt, kann entweder zusammen mit dem Gehäuse 17 auf die in 9b dargestellte Baugruppe aufgeschoben werden, oder das Steckergehäuse 26 ist vorher mit dem Kontaktträger 25 vormontiert und wird dann zusammen mit diesem auf die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 aufgesteckt und danach mit dem Gehäuse 17 verbunden. Zur Lagefixierung des Kontaktträgers 25 auf den zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 kann noch eine Haltescheibe 27 (7) auf die zweiten Enden 7 der Kontaktpins 4 aufgeschoben werden. Auch bei den in den 7 und 10 dargestellten Druckmessgeräten 2 handelt es sich bei dem Stecker 12 um einen genormten Stecker, der mit einem handelsüblichen genormten Gegensteckverbinder, welcher beispielsweise mit einem Anschlusskabel verbunden ist, verbunden werden kann.
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

DE 10009509 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 61076 [0013]
DIN EN 61076 [0019]

Claims

Elektronikeinheit, insbesondere für ein elektronisches Messgerät (2), mit einer flexiblen Leiterplatte (3) und mit mindestens zwei starren Kontaktpins (4), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (5) der Kontaktpins (4) auf jeweils einer Anschlussfläche (6) auf der Leiterplatte (3) mittels SMD-Technik aufgelötet ist dass die flexible Leiterplatte (3) oder Teile der flexiblen Leiterplatte (3) durch Faltung und/oder Biegung in einen dreidimensionalen Körper (8) verformt ist, dass der Körper (8) mittels eines Trägers (9) in seiner dreidimensionalen Form gehalten ist, und dass das zweite Ende (7) der Kontaktpins (4) über die gefaltete oder gebogene flexible Leiterplatte (3) übersteht.
Elektronikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) aus Kunststoff besteht und faltbar ist.
Elektronikeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (3) an dem Träger (9) fixiert und zumindest der Großteil der flexiblen Leiterplatte (3) innerhalb des Trägers (9) angeordnet ist.
Elektronikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (7) der Kontaktpins (4) den gefalteten oder gebogenen Träger (9) überragen und als Teile eines Messgeräteanschlusses (12), insbesondere eines genormten Steckverbinders denen.
Elektronikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die flexible Leiterplatte (3) auf zwei unterschiedlichen Seiten jeweils mit einer Gruppe von jeweils mindestens zwei starren Kontaktpins (4a, 4b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Kontaktpins (4a) als Teile eines Messgeräteanschlusses (12) und die zweite Gruppe von Kontaktpins (4b) zum Anschluss eines Sensorelements (13) dient.
Elektronikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (14) der flexiblen Leiterplatte (3) elektrisch leitend mit einem Sensorelement (13) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Elektronikeinheit, insbesondere für ein elektronisches Messgerät (2), mit einer flexiblen Leiterplatte (3) und mit mindestens zwei starren Kontaktpins (4), dadurch gekennzeichnet, dass das erstes Ende (5) der Kontaktpins (4) auf jeweils einer Anschlussfläche (6) auf der Leiterplatte (3) mittels SMD-Technik aufgelötet wird, dass die derart bestückte flexible Leiterplatte (3) an einem Träger (9) fixiert wird und anschließend der Träger (9) mit der flexiblen Leiterplatte (3) durch Faltung und/oder Biegung in einen dreidimensionalen Körper (8) gebracht wird, wobei die zweiten Enden (7) der Kontaktpins (4) über die flexible Leiterplatte (3) überstehen und den Träger (9) überragen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement (13) mit einem Abschnitt (14) der flexiblen Leiterplatte (3) elektrisch leitend verbunden wird.
Elektronisches Messgerät mit einem Gehäuse (17), mit einem Sensorelement (13), mit einem Messgeräteanschluss (12) und mit einer eine flexible Leiterplatte (3) und mindestens zwei starre Kontaktpins (4) aufweisenden Elektronikeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (7) der Kontaktpins (4) Teil des Messgeräteanschlusses (12) sind.
Elektronisches Messgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (14) der flexiblen Leiterplatte (3) elektrisch leitend mit dem Sensorelement (13) verbunden ist.
Elektronisches Messgerät nach Anspruch 9, wobei die flexible Leiterplatte (3) auf zwei unterschiedlichen Seiten jeweils mit einer Gruppe von jeweils mindestens zwei starren Kontaktpins (4a, 4b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Kontaktpins (4a) Teil des Messgeräteanschlusses (12) ist und die zweite Gruppe von Kontaktpins (4b) mit dem Sensorelement (13) oder mit einer mit dem Sensorelement (13) verbundenen starren Leiterplatte (21) lötfrei elektrisch leitend verbunden ist.
Elektronisches Messgerät nach Anspruch 11, mit einer mit dem Sensorelement (13) verbundenen starren Leiterplatte (21), dadurch gekennzeichnet, dass in der starren Leiterplatte (21) mindestens zwei zu den Kontaktpins (4b) korrespondierende metallisierte Löcher ausgebildet sind, in die die zweiten Enden (7) der Kontaktpins (4b) der zweiten Gruppe eingepresst sind.
Elektronisches Messgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeräteanschluss als Stecker (12), insbesondere als genormter Stecker, ausgebildet ist, und die zweiten Enden (7) der Kontaktpins (4) von einem hülsenförmigen Steckergehäuse (26) umgeben sind, das mit dem Gehäuse (17) verbunden ist.
Elektronisches Messgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (14) der flexiblen Leiterplatte (3) oder weitere mit der flexible Leiterplatte (3) verbundene starre Kontaktpins (4) mit einer Bedieneinheit, einer Anzeige und/oder dem Gehäuse (17) elektrisch leitend verbunden sind.