DE19717882C2

DE19717882C2 - Schaltungsträger in Form eines spritzgegossenen Kunststoffverbindungsteils (MID)

Info

Publication number: DE19717882C2
Application number: DE1997117882
Authority: DE
Inventors: Matthias Schaefer; Wolfgang Schruefer; Werner Fritz Keck
Original assignee: Cherry Mikroschalter GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-04-29
Also published as: DE19717882A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltungsträger in Form eines spritzgegos senen Kunststoffverbindungsteils (MID = molded interconnect device) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Schaltungsträger ist z. B. aus der EP 0 713 356 A1 bekannt.

Bei MID-Bauteilen handelt es sich um Schaltungsträger in Form spritzgegos sener Kunststoffverbindungsteile mit einem metallischen Überzug. Solche Kunststoffverbindungsteile können aufgrund der Leistungsfähigkeit heutiger Spritzgußverfahren in praktisch beliebiger dreidimensionaler Form gespritzt werden. Anschließend werden diese gespritzten Bauteile mit einem metalli schen Überzug versehen. Aufgrund dieses Überzugs können die MID-Bauteile mit weiteren elektromechanischen Bauteilen elektrisch leitend in Kontakt gebracht werden.

Elektromechanische Bauteile sind vor der Entwicklung von MID-Bauteilen herkömmlicherweise auf Leiterplatten oder auf mit Kunststoff umspritzte Stanzteile gelötet worden. Weiterhin bekannt sind konventionelle lötfreie Kontaktierungsverfahren mittels sogenannter Plug-In-Teile, welche in einer Leiterplatte eingepreßt sind. Bei den Plug-In-Teilen handelt es sich um hülsen förmige Metallteile, die im wesentlichen lediglich eine unidirektionale Ver schiebung eines einzuführenden Kontaktstifts ermöglichen. Die Anschlüsse des elektromechanischen Bauteils werden dann in diese Plug-In-Teile gesteckt, um dadurch einen elektrischen Kontakt bereit zu stellen.

MID-Bauteile verdrängen zusehends die bekannten Bauteile wie Leiterplatten oder mit Kunststoff umspritzte Stanzteile. Um die MID-Bauteile mit elektro mechanischen Bauteilen zu verbinden, kann dabei auf an sich bekannte Techniken zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zurückgegriffen werden.

Nachteilig bei den bisher im Bereich der MID-Bauteile verwendeten Techniken zur Herstellung elektrischer Verbindungen ist jedoch die Tatsache, daß damit einhergehend meist nur ungenügende mechanische Verbindungen geschaffen worden sind. Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn bei herkömmli chen MID-Bauteilen die Metallisierungsschichten nicht ausreichend auf der darunter liegenden Kunststoffträgerschicht haften, so daß es bei stärkerer mechanischer Beanspruchung der Kontaktstellen zu einem Ablösen der Metall schicht samt daran befestigter Kontaktstifte von der Kunststoffträgerschicht kommen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, MID-Bauteile vorzu schlagen, die eine verbesserte elektrische und mechanische Verbindung der Kontaktbereiche auf diesen MID-Bauteilen mit anderen elektromechanischen Bauteilen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die hiervon abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeich nungen.

Es zeigen:

Fig. 1a einen Schnitt durch ein MID-Kontaktelement einer ersten Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers samt darin einzuführendem Kontaktstift;

Fig. 1b einen Schnitt durch das in Fig. 1a gezeigte MID-Kontaktelement samt darin eingeführtem Kontaktstift;

Fig. 1c eine Draufsicht auf ein in Fig. 1a gezeigtes MID-Kontaktelement samt einem über einen Kontaktstift damit verbundenen Bauelement;

Fig. 2a einen Schnitt durch ein MID-Kontaktelement einer zweiten Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers samt darin einzuführendem Kontaktstift;

Fig. 2b einen Schnitt durch das in Fig. 2a gezeigte MID-Kontaktelement samt darin eingeführtem Kontaktstift;

Fig. 2c eine Draufsicht auf ein in Fig. 2a gezeigtes MID-Kontaktelement samt einem über einen Kontaktstift damit verbundenen Bauelement.

Fig. 1a zeigt einen Schnitt durch ein MID-Kontaktelement einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers samt darin einzuführendem Kontaktstift 6 eines elektromechanischen Bauteils (Bezugszei chen 7 in Fig. 1c), welches mit dem MID-Kontaktelement zu verbinden ist.

Auf einer Grundfläche 1 eines Schaltungsträgers in Form eines spritzgegos senen Kunststoffteils ist ein MID-Kontaktelement in Form einer Kontaktstift aufnahme 2 aufgebracht. Die Grundfläche 1 und/oder die Kontaktstiftauf nahme 2 sind mit einem elektrisch leitenden Überzug 9 zumindest abschnitts weise bedeckt. Die Kontaktstiftaufnahme 2 ist so ausgeführt, daß sie einen dazu passenden Kontaktstift 6 eines mit dem MID-Bauteil zu verbindenden elektromechanischen Bauteils unter Herstellung einer elektrischen Verbin dung rastend aufnehmen kann. Dies geschieht dadurch, daß als Kontaktstift aufnahme 2 zum einen ein Kontaktbock vorgesehen ist, der in Form eines Paars von der Grundfläche 1 aufstehender und klammerartig zusammenwir kender Klemmbügel 3, 5 ausgeführt ist, deren Nasen 3a, 5a beim Einführen eines Kontaktstifts 6 aufgespreizt werden und den Kontaktstift dabei zwischen sich elektrisch leitend einklemmen, und daß zum anderen ein sich zwischen den beiden Klemmbügeln 3, 5 von der Grundfläche erhebender Auflagevor sprung 4 vorgesehen ist.

Fig. 1b zeigt, wie der zwischen die beiden Klemmbügel 3, 5 eingeführte Kontaktstift 6 mit seiner Stirnseite 6a auf dem Auflagevorsprung 4 zu liegen kommt.

Wenn der lichte Raum zwischen der Oberseite des Auflagesvorsprungs 4 und den Innenseiten der Nasen 3a, 5a der Klemmbügel 3, 5 auf die Länge a des einzuführenden Kontaktstifts 6 abgestimmt ist, so wird dieser zwischen den Nasen und dem Auflagevorsprung fest eingeklemmt. Dadurch kommt es zu einer stabilen mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktstift 7 und der Kontaktstiftaufnahme 2 des MID-Bauteils.

Da die Oberflächen des MID-Bauteils weiterhin zumindest im Bereich der Nasen 3a, 5a sowie des Auflagevorsprungs 4 mit einem elektrisch leitenden Überzug 9 versehen sind, wird zudem eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstift 7 und der Kontaktstiftaufnahme 2 des MID- Bauteils bewirkt.

Fig. 1c zeigt in einer gegenüber der Darstellung in Fig. 1 um 90° gedrehten schematischen Ansicht ein in Fig. 1a gezeigtes MID-Kontaktelement samt einem über einen Kontaktstift 6 damit verbundenen elektromechanischen Bauelement 7. Es ist dabei nochmals ersichtlich, daß die Nasen 3a, 5a der Klemmbügel 3, 5 den Kontaktstift umgreifen und dadurch eine gute elektrome chanische Verbindung schaffen.

Fig. 2a-2c zeigen den Fig. 1a-1c entsprechende Darstellungen eines MID- Kontaktelements gemäß einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Schaltungsträgers. Diese zweite Ausführungsform entspricht weitestge hend der in Fig. 1a-1c gezeigten ersten Ausführungsform, mit Ausnahme eines zusätzlichen Kragens 8. Dieser Kragen steht von der Grundfläche 1 in Richtung der Klemmbügel 3, 5 auf und ist längs seines Umfangs weitestgehend in sich geschlossenen, wobei er die gesamte Kontaktstiftaufnahme 2 umfaßt.

Lediglich längs eines in Verlängerung des Zwischenraums zwischen den beiden Nasen 3a, 5a fluchtenden Bereichs ist dieser Kragen 8 durchbrochen, wodurch es auch bei dieser Ausführungsform, wie in Fig. 2b und 2c gezeigt, möglich bleibt, einen längsgestreckten Kontaktstift 7 zwischen die beiden Klemmbügel 3, 5 einzuführen.

Dieser Kragen 8 hat den Vorteil, daß er als Aufnahme für eine Vergußmasse dienen kann, die in den Zwischenraum 11 zwischen dem Kragen und der Kontaktstiftaufnahme 2 gegossen werden kann. Je nach den gewählten Eigen schaften einer solchen Vergußmasse kann dabei eine bessere mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktstift 6 und den Klemmbügeln 3, 5, eine elek trische Isolierung der Kontaktbereiche oder aber auch eine großflächigere und damit letztendlich niedrigohmigere elektrische Verbindung zwischen dem in die Vergußmasse eingebetteten Kontaktstift 6 sowie der mit einem elektrische leitenden Überzug versehenen Grundfläche 1 und Kontaktstiftaufnahme 2 bewirkt werden, oder aber auch mehrere dieser Ziele gleichzeitig erreicht werden.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß sich basierend auf der Technologie spritzgegossener und metallisierter Kunststoffverbindungsteile (MID) erfin dungsgemäß somit folgende Möglichkeiten der Realisierung von Schaltungsträ gern ergeben:

a) Verschnappen und gegebenenfalls Verkleben (vgl. insbesondere Fig. 1a-1c)

Die Kontaktstifte 6 eines elektromechanischen Bauteils 7 werden in korrespon dierend ausgeführte Kontaktstiftaufnahmen 2 eingeschnappt, wodurch die mechanische Fixierung der Kontakte des elektromechanischen Bauteils erfolgt. Dabei ist die Kontaktstiftaufnahme 2 in dem entsprechenden Bereich mit einer leitfähigen Beschichtung 9 versehen. Vor der Montage des elektromechani schen Bauteils kann die Kontaktstiftaufnahme 2 zusätzlich mit einem leitfä higen Kleber versehen werden. Durch die Klemmwirkung von Klemmbügeln 3, 5 auf den zwischen sie eingeführten Kontaktstift 6 und durch die gegebenfalls zusätzliche Verwendung eines leitfähigen Klebers wird bei der Montage des elektromechanischen Bauteils eine elektrisch leitfähige und mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Kontaktstift 6 des Bauteils 7 und der Kontaktstift aufnahme 2 hergestellt.

b) Einschnappen und Vergießen (vgl. insbesondere Fig. 2a-2c)

Auch hier kommt eine Kontaktstiftaufnahme 2 in Form eines Kontaktbocks mit Klemmbügeln 3, 5 sowie einem Auflagevorsprung 4 zum Einsatz. Die Geometrie des Kontaktbockes ist so gestaltet, daß die Kontaktstifte 6 des elek tromechanischen Bauteils nach Montage im Kontaktbock verrastet und damit mechanisch fixiert sind. Weiterhin wirkt durch den Kontaktbock eine Klemm kraft auf den Kontaktstift 6 des Bauteils 7 ein. Zum besseren Schutz gegen extreme äußere Einflüsse kann der gesamte innerhalb eines rundumlaufenden Kragens 8 gelegene Kontaktbereich vergossen werden, wodurch eine größere Resistenz gegenüber äußeren Einflüssen und gleichzeitig eine Abdichtung er zielt wird.

c) Verlöten oder Verkleben

Bei dieser Variante kommt ebenfalls eine metallisierte Kontaktstiftaufnahme zum Einsatz. Das elektromechanische Bauteil 7 wird dabei so montiert, daß die Kontaktstifte 6 des elektromechanischen Bauteils in einer Aussparung der Kontaktstiftaufnahme zum Liegen kommen. Die Kontaktierung zwischen der Metallisierung des Kunststoffteils und dem Kontaktstift des damit zu verbin denden elektromechanischen Bauteils erfolgt z. B. mittels herkömmlichen Lötzinns oder mittels eines leitfähigen Klebers.

Claims

1. Schaltungsträger in Form eines spritzgegossenen Kunststoffverbin dungsteils (MID = molded interconnect device) mit elektrisch leitendem Über zug zur Herstellung elektrischer Kontakte mit damit zu verbindenden Kon taktstiften, wobei an einer Grundfläche (1) des Schaltungsträgers eine mit dem elektrisch leitenden Überzug (9) zumindest abschnittsweise bedeckte Kontakt stiftaufnahme (2, 10) vorgesehen ist, die so ausgeführt ist, daß sie einen korre spondierenden Kontaktstift (6) eines mit der Kontaktstiftaufnahme zu verbin denden elektromechanischen Bauteils (7) unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zumindest teilweise mechanisch umgreifen kann, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kontaktstiftaufnahme (2) ein Kontaktbock vorgesehen ist, der in Form eines Paars von dem Schaltungsträger (1) aufstehender und klam merartig zusammenwirkender Klemmbügel (3, 5) ausgeführt ist, die beim Ein führen eines einzuführenden Kontaktstifts (6) aufgespreizt werden und den Kontaktstift (6) dabei zwischen sich elektrisch leitend einklemmen, sowie
ein sich zwischen den beiden Klemmbügeln (3, 5) von der Grundflä che (1) erhebender Auflagevorsprung (4), auf dem eine Stirnseite (6a) des ein zuführenden Kontaktstifts (6) zum Aufliegen kommen kann.

2. Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagevorsprung (4) des Kontaktbocks mit dem elektrisch leitenden Überzug (9) zumindest abschnittsweise so bedeckt ist, daß er mit der aufliegenden Stirnfläche (6a) eines eingeführten Kontaktstifts (6) eine elektri sche Verbindung bilden kann.

3. Schaltungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbock von einem in Richtung der Klemmbügel (3, 5) aufstehenden und längs seines Umfangs weitestgehend in sich geschlossenen Kragen (8) umfaßt ist, der ein Einführen eines Kontaktstifts (6) in den Kon taktbock zuläßt.

4. Schaltungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische und/oder mechanische Verbindung zwischen einem eingeführtem Kontaktstift (6) sowie der Kontaktstiftaufnahme (2, 10) zusätzlich durch Löten, Verkleben oder Eingießen einer Dichtungsmasse im Bereich der Verbindungs stelle verbessert ist.

5. Schaltungsträger nach Anspruch 4, wobei ein elektrisch leitender Kleber oder eine elektrisch leitende Dichtungsmasse zur Verbesserung der Verbindung verwendet worden ist.

6. Schaltungsträger nach Anspruch 4, wobei eine elektrisch isolierende Dichtungsmasse zur Verbesserung der Verbindung verwendet worden ist.