DE19611584A1 - Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische Schaltungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische Schaltungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische Schaltungen, deren neue Eigenschaften hinsichtlich Aufbau, Form und Gestaltung mit einem Maximum an Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit die Aufgabe erfüllen, für die sie speziell entworfen wurden.

Die Patentschrift ES-92.00325 desselben Anmelders offenbart den Aufbau eines Betriebsbehältnisses als Einrichtung für die Verbindung verschiedener Stromkreise, die durch Sicherungen geschützt sein können oder auch nicht, ebenso wie für verschiedene Bauelemente, wie Relais, elektronische Baugruppen und Verbindungsglieder, wobei all dies insbesondere im Automobilbereich eingesetzt wird. Dieses Betriebsbehältnis wird in der zuvor erwähnten Patentschrift als eine zentralisierte Einrichtung für die Verbindungen des elektrischen Systems eines Automobils gekennzeichnet, welche vorher vollständig oder teilweise über verschiedene Punkte des Automobils verteilt waren und welche aufgrund des Verfahrens zur Herstellung von Betriebs-behältnissen nach dem Patent ES-92.00325 an einem einzigen Punkt vereinigt wurden, womit nicht nur der Aufbau eines großen Teils des elektrischen Systems eines Automobils vereinfacht wurde, sondern auch die leichte Lokalisierung von Fehlern und, wenn nötig, deren schnelle Behebung an einem einzigen Punkt gesichert ist. Trotz dem zuvor Erwähnten gibt es innerhalb eines Automobils weiterhin verschiedene elektronische Bauelemente, die Funktionen steuern, welche zum Automobil hinzugefügt wurden, und welche eine Reihe von Annehmlichkeiten und Vorteilen zur Folge haben, die sowohl die Aufgabe des Fahrens als auch die bessere Steuerung aller Teile und Funktionen vereinfachen.

In dem betreffenden Bereich bestehen Signalschaltungen aus Leiterplatten, die speziell dafür vorgesehen sind, eine Stromstärke von weniger als 5 A aufzunehmen und eine Dicke des Leiterelements aus Kupfer von 35 bis 105 Mikrometer aufweisen, womit sie speziell dafür ausgelegt sind, Relais und Automobilelektronik im allgemeinen zu steuern.

Leistungsschaltungen mit einer Aufnahmefähigkeit bis zu 400 A werden für Leiterplatten jedoch mit einer Dicke des Leiterelements bis zu 400 Mikrometer hergestellt, so daß sie in der Lage sind hohe Leistungen in das Innere des Automobils zu leiten.

Der Stand der Technik nutzt das Betriebsbehältnis als eine Einrichtung zur Verbindung verschiedener elektronischer Baugruppen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, diese elektronischen Baugruppen oder Funktionen mittels verschiedener Arten von Architektur und Verbindung zwischen den Signal­ stromkreisen (Signalschaltungen) und den Arbeitsstromkreisen (Leistungsschaltungen=Schaltungen für höhere Leistungen) innerhalb des Betriebsbehältnisses zu integrieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der vorgeschlagenen Erfindung sind alle Verbindungen der früheren Bauelemente mittels einer oder mehrerer Leiterplatten miteinander vereinigt, so daß die Betriebsbehältnisse gleichzeitig als elektrisches Verteilungszentrum und als elektronisches Funktionszentrum fungieren.

Die vorgeschlagene Erfindung führt dann die Integration von Signalschaltungen und Leistungsschaltungen mit verschiedenen Arten der Architektur aus, wie die Integration der elektronischen Bauelemente auf einer 400-Mikrometer-Leiterplatte, die Integration einiger der elektronischen Bauelemente auf einer gemischten Leiterplatte, wie derjenigen, die von 105-Mikrometer-Schichten auf der einen und 400-Mikrometer-Schichten auf der anderen Seite gebildet wird, die Integration elektronischer Bauelemente auf einer Leiterplatte von 35 Mikrometern in Verbindung mit einer anderen von 400 Mikrometern.

Die vorgesehenen Arten der integrierten Architektur, die im Folgenden beschrieben werden, benutzen eine 400-Mikrometer-Technologie für gedruckte Leistungsschaltungen und gemischte Signal- und Leistungsschaltungen mit den folgenden Vorteilen:

• a) leichter als das herkömmliche System,
• b) weniger sperrig als das herkömmliche System,
• c) Verringerung der Kosten für das Gesamtsystem,
• d) einfache Montage des Behältnisses auf dem Fahrzeug aufgrund der Integration verschiedener Baugruppen in einem System,
• e) Verringerung der Anzahl der Verbindungsglieder,
• f) Verringerung der Systemverkabelung,
• g) Vermeidung von Montagefehlern aufgrund der Verringerung der Anzahl von integrierten Bezugspunkten.

Andere Einzelheiten und Eigenschaften der vorliegenden Patentanmeldung werden durch die nachfolgende Beschreibung näher erläutert, welche sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in denen die bevorzugten Einzelheiten schematisch dargestellt sind. Diese Einzelheiten werden nur beispielhaft angegeben und beziehen sich auf eine mögliche praktische Ausführungsform der Erfindung, die durch die hier angegebenen Einzelheiten nicht beschränkt ist. Deshalb soll diese Beschreibung vom Standpunkt einer Veranschaulichung betrachtet werden, die keinerlei Beschränkungen beinhaltet.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Zunächst folgt eine Liste der verschiedenen Teile, die in der vorliegenden Patentanmeldung angeführt werden:
Betriebsbehältnis 10, Schalteinheit 11, elektronische Baugruppe 12, Stifte 13, Lasteinheit 14, 400-Mikrometer-Leiterplatte 15, dielektrische Unterstützung (Substrat, Trägerschicht) 16, kurze Stifte 17, elektronische Bauelemente 18, Verbindungsglieder 18a, 19 gemischte Mikrometer-Leiterplatte, Leiterplatten mit 35- bis 105-Mikrometer-Elektronik 20, lange Stifte 21, Verbindungsglieder 22, Leiterplatte 23, Steckdosen 24, gebogene Stifte 25, Relais 26.

Fig. 1 beschreibt schematisch ein erstes Niveau der Integration, bei dem ein Teil der Elektronik der elektronischen Baugruppe 12 mit der Absicht die Anzahl der Verbindungen zu verringern in dem Betriebsbehältnis 10 integriert ist und dessen Verbindung in der Richtung der Pfeile erfolgt.

Fig. 2 zeigt schematisch ein zweites Niveau der Integration, bei dem einige der elektronischen Funktionen, die in der elektronischen Baugruppe 12 eingeschlossen sind, auf solch eine Art in das Betriebsbehältnis 10 integriert sind, daß die Signale von der Schalteinheit 11 direkt auf das Betriebsbehältnis 10 und die elektronische Baugruppe 12 einwirken.

Fig. 3 entspricht einem Schaubild der Vollintegration, bei der die elektronische Baugruppe 12 vollständig in das Betriebsbehältnis 10 integriert ist.

Fig. 4 ist ein Betriebsbehältnis 10 nach dem Stand der Technik, bei dem es möglich ist, zu sehen, wie die elektronische Baugruppe 12 mittels eines Verbindungsgliedes 22 mit einem Betriebsbehältnis 10 verbunden ist, wobei innerhalb des Betriebsbehältnisses 10 eine gedruckte Leistungsschaltung 23 angeordnet ist, in der mehrere Steckdosen 24 eingeschlossen sind, in denen herkömmliche Relais 26 mittels Stiften 13 verbunden sind.

Fig. 5 ist eine der Ausführungsformen, die für die Integration vorgeschlagen wurde, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, in ihr kann man sehen, wie die elektronische Baugruppe 12 mit Hilfe verschiedener gebogener Stifte 25 mit einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 ebenso wie mit den elektronischen Bauelementen 18 verbunden ist, wobei sie eine einzige Betriebseinheit oder ein Betriebsbehältnis 10 bilden, das durch punktierte Linien schematisch gezeigt ist.

Fig. 6 ist ein Betriebsbehältnis 10, das auf der Grundlage einer gemischten 105-Mikrometer-Leiterplatte 19 und einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 aufgebaut ist, in dem einige der elektronischen Bauelemente 18 mit der Leiterplatte 19 und einige mit der Leiterplatte 15 ebenso wie mit den Steckdosen 24 verbunden sind.

Fig. 7 ist eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, in der ein Betriebsbehältnis 10 von einer elektronischen Baugruppe 12 gebildet wird, die aus einer 35-Mikrometer-Leiterplatte 20 besteht, welche mit Hilfe geeigneter langer Stifte 21 in eine 400-Mikrometer-Leiterplatte integriert ist.

Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 mit zwei Seitenflächen, wobei die dielektrische Unterstützung 16 gebogen ist, und wobei die elektronischen Bauelemente 18, 22, 26 mit einer 400-Mikrometer-Leiterplatte verbunden sind.

Fig. 9 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der man sehen kann, wie ein Betriebsbehältnis 10 auf der Grundlage einer Einheit, die von einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 und einer anderen gemischten Leiterplatte 19 mit verschiedenen Mikrometerabmessungen des Kupferleiters gebildet wird, bei der die elektronischen Bauelemente 18 mit der gemischten Leiterplatte 19 verbunden sind, aufgebaut sein kann.

Fig. 10 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der ein Betriebsbehältnis 10 von einer Einheit gebildet werden kann, die aus einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 und einer anderen Leiterplatte 20 mit zwei Seitenflächen von 105 Mikrometer besteht. Die elektronischen Bauelemente 18 sind mit der Leiterplatte 20 verbunden, wobei das Signal von der Schaltung 20 über die Verbindung mit langen Stiften 21 zur 400-Mikrometer-Leistungsschaltung 15 übertragen wird.

Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform des Betriebsbehältnisses 10, die auf der Grundlage einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 aufgebaut ist, welche mittels kurzer Stifte 17 mit der gebogenen unteren Leiterplatte 15 verbunden ist und fest mit einer elektronischen Schaltung 20 verbunden ist, welche mittels langer Stifte 21 mit den zwei Schaltungen 15 verbunden ist, wobei die entsprechenden elektronischen Bauelemente 18 eingeschlossen sind.

Fig. 12 ist eine andere Ausführung eines Betriebsbehältnisses 10, die aus einem Aufbau von zwei 400-Mikrometer-Leistungsschaltungen 15 und einer anderen Signalschaltung 20, die mit den Leistungsschaltungen 15 verbunden ist, gebildet wird, wobei die 35-Mikrometer-Schaltung 20 den Strom steuert, der durch die 400-Mikrometer-Schaltung 15 fließt.

Die Fig. 13 und 14 stellen verschiedene Arten der Anordnung der Schaltung 20 von 35 bis 105 Mikrometer mit senkrechter Ausrichtung dar, so wie es in Fig. 12 gezeigt ist, oder in waagerechter Ausrichtung, wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt, wobei die entsprechenden elektronischen Bauelemente 18 mittels kurzer Stifte 17 oder mittels langer Stifte 21 zwischen der Schaltung 20 und der Schaltung 15 angeordnet sind.

In einer der bevorzugten Ausführungsformen des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung kann, wie man in den Fig. 1, 2 und 3 sehen kann, das allgemeine System der Integration einer Signalschaltung oder einer elektronischen Baugruppe 12 in eine Leistungsschaltung mit Hilfe verschiedener Arten von Architektur bewirkt werden, die übereinstimmend mit der Integration der Elektronik in die Betriebsbehältnisse 10 eingerichtet wird, die so sein kann, wie in Fig. 1 gezeigt, in der es möglich ist, zu sehen, wie die Schalteinheit 11 über Kabelleitungen mit der elektronischen Baugruppe 12 oder der Signalschaltung verbunden ist und die letztere mit einer Leistungsschaltung oder einem Betriebsbehältnis 10, von denen über Kabelleitungen alle Lasteinheiten 14 für die verschiedenen Punkte des Automobils ausgehen.

Ein anderes Blockschaltbild desselben Systems ist die Architektur, die in Fig. 2 gezeigt ist, bei der die Schalteinheit 11 über Kabelleitungen mit der elektronischen Baugruppe 12 und dem Betriebsbehältnis 10 verbunden ist, so daß das letztere über Kabelleitungen mit der Anlage der Lasteinheiten verbunden ist, die über verschiedene Punkte des Automobils verteilt ist.

In einem anderen Schaubild einer fortgeschritteneren Integration, welche als Vollintegration angesehen werden kann, Fig. 3, ist die Schalteinheit 11 über Kabelleitungen mit dem Betriebsbehältnis 10 verbunden, welches eine Kombination aus einer Signalschaltung und einer Leistungsschaltung ist, die ihrerseits über Kabelleitungen mit der Anlage der Lasteinheiten 14 verbunden ist, die über verschiedene Punkte des Automobils verteilt ist.

Das erste Niveau, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, entspricht der Integration verschiedener elektronischer Bauelemente 18, die sich üblicherweise außerhalb befinden, in dem Betriebsbehältnis 10 und der Ausbildung eines Teils einer elektronischen Baugruppe 12. Diese Funktionen sind gegeben durch die Steuerglieder (Treiber) der Relais und Kleinlasten, wie die Funktionen der Überwachung und Messung mittels elektrischer Nebenschlüsse von Betriebsstörungen der Anzeigeelemente, Bremsleuchten, Positionsleuchten und die Integration der Relais der Leiterplatten und der Festkörperrelais.

Auf einem zweiten Niveau der Integration, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird zusätzlich zur Integration der Funktionen, die in Fig. 1 ausgeführt wurden, auch die Integration derjenigen Funktionen erreicht, die als grundlegend angesehen werden und in der Mehrzahl der Fahrzeuge eingebaut sind, solcher wie intermittierendes Schallsignal, Uhr, Heckscheibenheizung, Front- und Heckscheibenwischer mit Intervallschaltung, Warnblinkanlage und andere.

Zuletzt besteht, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die Vollintegration, auch als "Smart-Box" bezeichnet, in der Integration aller elektronischer Funktionen oder einer großen Zahl von ihnen in dem Betriebsbehältnis 10, welches üblicherweise eine oder mehrere elektronische Baugruppen 12 enthält, welche mit dem heutigen Betriebsbehältnis 10 verbunden sein können oder auch nicht. Diese Funktionen sind im wesentlichen alle Zeitablaufsysteme von Fahrzeugen, die im allgemeinen von einem Mikroprozessor gesteuert werden. Zum Beispiel: Anzeigeelemente, Türenüberwachung, Einbruchs­ sicherungsalarm, Sitzheizung, elektrische Fensterheber, geheizte Windschutzscheibe und Rückspiegel, Innenleuchten­ zeitschaltung, Leuchtenbetriebsstörungsanzeige.

Die verschiedenen Ausführungen oder Arten der Zusammenstellung eines Betriebsbehältnisses 10, die in den vorhergehenden Figuren gezeigt sind, entsprechen alle derselben Erfindungs­ idee, die in der Kombination von verbundenen elektronischen Schaltungen 20 und Leistungsschaltungen entsprechend der verschiedenen aufgeführten Lösungen besteht, bis zur Vollintegration. Auf diese Art wird eine Vielzahl von elektronischen Baugruppen, die normalerweise über verschiedene Orte des Automobils verteilt ist, in das Betriebsbehältnis 10 integriert, mit den Vorteilen, die in der Beschreibungs­ einleitung erwähnt wurden.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wurde damit in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angemessen beschrieben und man wird verstehen, daß irgendwelche Abänderungen in Einzelheiten gemacht werden können, die als vorteilhaft angesehen werden, solange die vorgeschlagenen Veränderungen das Wesen der Erfindung nicht ändern, welche in den folgenden Ansprüchen zusammengefaßt ist.

Claims (7)

1. Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische Schaltungen, die ein Behälterelement aufweisen, innerhalb dessen verschiedene elektrische und elektronische Baugruppen und Bauelemente angeordnet und verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration der elektronischen Bauelemente (18) durch die Kombination von Leistungsschaltungen (15) aufweisenden Leiterplatten mit einem leitenden Bereich einer Dicke von 400 Mikrometer und elektronische Signalschaltungen (20) aufweisenden Leiterplatten mit einem leitenden Bereich einer Dicke von 35 bis 105 Mikrometer oder von gemischte Schaltungen (19) aufweisenden Leiterplatten mit einem leitenden Bereich einer Dicke von 400/105 Mikrometer, 400/70 Mikrometer, 400/35 Mikrometer erfolgt, die die elektronischen Bauelemente (18) enthalten.

2. Betriebsbehältnisse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Leiterelements der elektronischen Signal­ schaltungen (20) insbesondere 105/70/35 Mikrometer beträgt.

3. Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische Schaltungen, die ein Behälterelement aufweisen, innerhalb dessen verschiedene elektrische und elektronische Baugruppen und Bauelemente angeordnet und verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration der elektronischen Bauelemente (18) auf einer eine Leistungsschaltung (15) aufweisenden Leiterplatte oder einer eine gemischte Schaltung (19) aufweisenden Leiterplatte oder einer eine Signalschaltung (20) aufweisenden Leiterplatte mit einem leitenden Bereich einer Dicke von 35 bis 105 Mikrometer erfolgt.

4. Betriebsbehältnisse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration der elektronischen Bauelemente (18) erfolgt, indem diese auf elektronischen Signalschaltungen (20) angebracht sind und die letzteren wiederum über kurze Stifte (17) oder lange Stifte (21) auf Leistungsschaltungen (15) installiert sind.

5. Betriebsbehältnisse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Stifte (17) und die langen Stifte (21) gerade oder gebogen ausgeführt sind.

6. Betriebsbehältnisse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration einer elektronischen Signalschaltung (20) in einer Leistungsschaltung (15) senkrecht oder waagerecht erfolgt.

7. Betriebsbehältnisse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration einer elektronischen Signalschaltung (20) in einer waagerechten Leistungsschaltung (15) auf ihrer unteren Fläche elektronische Bauelemente (18) enthält.