DE4110579A1 - Steckerleiste fuer elektronische steuergeraete in kraftfahrzeugen - Google Patents
Steckerleiste fuer elektronische steuergeraete in kraftfahrzeugenInfo
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- H01R13/719—Structural association with built-in electrical component specially adapted for high frequency, e.g. with filters
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Steckerleiste für elektronische
Steuergeräte in Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Bei elektronischen Steuergeräten tritt häufig die Notwendigkeit auf,
eine bestimmte Baugruppe gegen elektrische und magnetische Störein
flüsse abschirmen zu müssen. Beispielsweise erzeugen digitale
Schaltungen in Steuergeräten aufgrund steiler Umschaltflanken
Hochfrequenzimpulse und stören andere Geräte, zum Beispiel Geräte
der mobilen Kommunikation, wie Radio, Funk und Autotelefon. Gegen
Störungen durch derartige elektromagnetische Felder sind wirksame
Vorkehrungen zu treffen.
Als eine gegen derartige Störungen zu schützende Baugruppe sind
Steckerleisten bekannt, die mit einem Abschirmblech versehen sind,
um die Anschlußstelle des die Steckerleiste enthaltenden
elektronischen Steuergeräts vor elektromagnetischen raumgebundenen
Fremdeinflüssen zu schützen.
Für den störungsfreien Betrieb des Steuergeräts ist es darüber hinaus
erforderlich, die zur Steckerleiste führenden Leitungen einer
Steckkontaktvorrichtung, deren einer Teil die Steckerleiste ist, von
gegebenenfalls eingestreuten Störungen, beispielsweise aus der
Zündanlage des Kraftfahrzeuges, zu befreien. Hierzu werden vorzugs
weise Massekondensatoren in Form von Durchführungskondensatoren
verwendet, die einerseits mit den Steckerstiften der Steckerleiste
und andererseits mit dem elektrisch auf Massepotential liegenden
Abschirmblech in Verbindung stehen, um hochfrequente leitungsge
bundene Störungen abzuleiten.
Die Durchführungskondensatoren werden einerseits mit den Stecker
stiften und andererseits mit dem Abschirmblech der Steckerleiste
elektrisch durch Reflow-Lötung verbunden. Dabei wird zuerst eine
dickflüssige Lötpaste auf die Anschlußfahnen der Steckerleiste
einzeln aufgetragen, danach werden die Durchführungskondensatoren
manuell auf Anschlußfahnen der Steckerleiste aufgefädelt und
schließlich die Lötpaste durch Erwärmung, beispielsweise durch
UV-Licht, aufgeschmolzen. Diese Fertigungsart ist kostenintensiv und
für die Großserienfertigung unwirtschaftlich.
Außerdem reagieren diese Durchführungskondensatoren sehr empfindlich
auf Zug-, Druck- und Biegespannungen, so daß sie bei unterschied
lichem Wärmeausdehungsverhalten der mit ihnen verbundenen Stecker
stifte und des Abschirmblechs unter mechanische Spannungen geraten,
die in der Kombination mit den ohnehin bei dem rauhen Betrieb in
einem Kraftfahrzeug auftretenden Schütteleinflüssen zu einer großen
Ausfallwahrscheinlichkeit führen. Darüber hinaus sind die Durch
führungskondensatoren im Schadensfall nur schwer auswechselbar, so
daß diese Art der Geräteentstörung unbefriedigend ist.
Die erfindungsgemäße Steckerleiste für elektronische Steuergeräte in
Kraftfahrzeugen nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1
hat demgegenüber den Vorteil, daß eine besonders einfache und
kostengünstige Geräteentstörung vorliegt, die eine leichte Montage
und Demontage der Kondensatoren, sowie eine im hochfrequenz
technischen Sinne sichere Lösung ermöglicht, die gegenüber dem Stand
der Technik zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit führt. Hierzu ist
in die Steckerleiste eine Leiterplatte einsetzbar, auf der
kapazitive Bauelemente in Form von oberflächenmontierten Chipkon
densatoren in automatisierbarer Weise durch Klebstoff vormontierbar
sind. Die Chipkondensatoren sind gegenüber den Durchführungskonden
satoren masseärmer, somit gegen Schwingungsanregungen, wie sie durch
die Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen hervorgerufen werden,
unempfindlicher und mechanisch stabiler. Defekte Chipkondensatoren
lassen sich darüber hinaus leicht auswechseln. Chipkondensatoren sind
kostengünstiger als Durchführungskondensatoren und ihr Kapazitäts
wert kann unterschiedlich gewählt werden, womit sich die Chipkon
densatoren an unterschiedliche Signal- und Spannungsarten anpassen
lassen.
Die Entstörleiterplatte läßt sich im Mehrfachnutzen herstellen, das
heißt, mehrere, noch zusammenhängende Entstörleiterplatten werden im
Verbund gleichzeitig gefertigt. Die Entstörleiterplatten werden
dabei mit Chipkondensatoren in einem Arbeitsgang im Reflow-Verfahren
verlötet. Danach können die Entstörleiterplatten vereinzelt und in
die Steckerleisten eingefügt werden. Die Verbindung der umlaufenden
Leiterbahn zum Abschirmblech und der Lötaugen der Entstörleiter
platte zu den Steckerstiften kann dann durch Wellen- oder Tauchlöten
erfolgen.
Die umlaufende Leiterbahn im Randbereich der Leiterplatte bildet
dann eine geschlossene Verbindung mit dem Abschirmblech.
Dies ermöglicht eine wirtschaftlich vorteilhaft herstellbare und
funktionell sichere Geräteentstörung für ein elektronisches
Steuergerät mittels der erfindungsgemäßen Ausbildung der in dem
Steuergerät eingesetzten Steckerleiste.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigt die Fig. 1 im Längsschnitt eine Steckerleiste, bestückt mit
Abschirmblech und integrierter Leiterplatte mit oberflächenmon
tierten Chipkondensatoren und Fig. 2 einen Ausschnitt der Leiter
platte in der Draufsicht.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Steckerleiste 11,
die Teil eines nur andeutungsweise gezeichneten elektronischen
Steuergeräts 12 ist und dessen Verbindungsmittel zu anderen
elektrischen Aggregaten eines Kraftfahrzeugs führen.
In der Fig. 1 ist mit 13 ein aus Kunststoff bestehender Grundkörper
der Steckerleiste 11 bezeichnet, der an seiner Vorderseite einen
Aufnahmekörper 14 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Gegen
steckers aufweist.
In dem Grundkörper 13 ist eine Vielzahl von metallischen Stecker
stiften 16 eingebettet. Dabei ragen die in drei Reihen angeordneten
Steckerstifte 16 mit ihren Steckabschnitten 17 in den Aufnahmekörper
14 für den Gegenstecker hinein. Der andere Endbereich jedes Stecker
stiftes 16 ist als aus dem Grundkörper 13 ragende Anschlußfahne 18
ausgebildet, die sich zu ihrem Ende hin zu einem Stift 19 verjüngt.
Die Stifte 19 sind für den Anschluß an einer zugeordneten, nicht
mehr dargestellten Leiterbahn einer mit elektronischen Bauteilen
bestückten Platine verwendbar.
Mit der Steckerleiste 11 baulich verbunden ist ein Abschirmblech 21
und eine Leiterplatte 22.
Die Leiterplatte 22 weist als Lötaugen 20 ein Lochmuster auf, das
der Anordnung der Steckerstifte 16 in der Steckerleiste 11 ent
spricht, so daß die Leiterplatte 22 über die Stifte 19 auf die An
schlußfahnen 18 aufschiebbar ist, bis die Leiterplatte 22 an einer
dem Aufnahmekörper 14 gegenüberliegenden Rückseite 23 des Grund
körpers 13 anliegt.
Zwischen Aufnahmekörper 14 und Rückseite 23 ist ein Flansch 24 aus
gebildet, der den Aufnahmekörper 14 radial gerichtet beidseitig
überragt. Der Flansch 24 ist von dem Abschirmblech 21 umschlossen,
dessen Begrenzung einerseits auf einer axial verlaufenden äußeren
Mantelfläche 26 des Aufnahmekörpers 14 aufsteht und andererseits bis
unter einen Randbereich 27 der über die Anschlußfahnen 18 aufge
schobenen Leiterplatte 22 ragt.
Der Randbereich 27 der Leiterplatte 22 weist eine umlaufende Leiter
bahn 28 auf, die der besseren Erkennbarkeit wegen überproportional
groß dargestellt ist und die direkt an das Abschirmblech 21 grenzt.
Das Abschirmblech 21 ist mittels mehrerer Anschlußstifte 37 des
Abschirmblechs 21 elektrisch auf das Massepotential des Steuerge
rätes 12 gelegt und schirmt die Steckerleiste 11 gegen elektro
magnetische raumgebundene Fremdeinflüsse ab.
Die Leiterplatte 22 ist zur Abschirmung gegen elektrische und
magnetische Störeinflüsse, die leitungsgebunden ihren Weg über die
Steckerstifte 16 nehmen, mit Chipkondensatoren 29 bestückt. Jeder
Chipkondensator 29 ist elektrisch einerseits mit einem Steckerstift
16 und andererseits mit Massepotential zu verbinden.
Die Chipkondensatoren 29 sind Bauelemente, die auf der Oberfläche
der Leiterplatte 22 montiert werden. Diese Art der Montage wird auch
als SMD (surface mounted devices) - Technik bezeichnet. Die Montage
der Chipkondensatoren 29 auf der Leiterplatte 22 erfolgt durch
Kleben beziehungsweise durch Reflowlöten.
Die genaue Anordnung eines einzelnen Chipkondensators 29 auf der
Leiterplatte 22 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Fig. 2 zeigt aus
schnittsweise die den Randbereich 27 abdeckende, umlaufende Leiter
bahn 28, ferner die durch ein einzelnes Lötauge 20 ragende Anschluß
fahne 18, eine erste Verbindungsbahn 31, die von einem ersten An
schlußplatz 32 zu dem Lötauge 28 und eine zweite Verbindungsbahn 33,
die von einem zweiten Anschlußplatz 34 zur Leiterbahn 28 führt. Der
Chipkondensator 29 ist mit endseitig angebrachten Anschlußkappen 36,
die die beiden Pole des Chipkondensators 29 bilden, so auf die
Leiterplatte 22 geklebt, daß jeder der Anschlußplätze 32, 34 mit
einer Anschlußkappe 36 belegt ist. Die Chipkondensatoren können auch
schon vorher, bei der Mehrfachherstellung der Leiterplatten 22, im
Reflowverfahren befestigt werden. Die beiden Verbindungsbahnen 31,
33 sind breit ausgelegt, um eine möglichst niederohmige und
induktionsarme Verbindung zu gewährleisten.
Die so bestückte Leiterplatte 22 mit dem an der Leiterbahn 28 an
liegenden Abschirmblech 21 wird in einem einzigen Arbeitsgang durch
Wellen- oder Tauchlöten gelötet, wodurch eine mechanisch stabile,
elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiterbahn 28 und Abschirm
blech 21, sowie zwischen jedem Chipkondensator 29 mit einem zuge
ordneten Steckerstift 16 und der Leiterbahn 28 erfolgt.
Durch die Anordnung der Leiterplatte 22 und des Abschirmbleches 21
direkt am Grundkörper 13 der Steckerleiste 11 ist diese umfassend
vor magnetischen und elektrischen Störeinflüssen geschützt.
Claims (6)
1. Steckerleiste für elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen,
mit mehreren Steckerstiften, mit einem, die Steckerleiste partiell
umgebenden Abschirmblech, mit mindestens einem kapazitiv wirkenden
Bauelement, das elektrisch mit einem der Steckerstifte und mit dem
Abschirmblech in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Steckerleiste (11) eine, zumindest einen Teil der Steckerstifte
(16) aufnehmenden Leiterplatte (22) eingefügt ist, die Leiterplatte
(22) in einem Randbereich (27) mindestens eine umlaufende Leiterbahn
(28) aufweist, das mindestens ein kapazitives Bauelement (29) durch
Kleben auf der Leiterplatte (22) befestigt ist, und die elektrische
Verbindung zwischen Leiterbahn (28) und Abschirmblech (21), sowie
zwischen jedem kapazitivem Bauelement (29), Leiterbahn (28) und
einem der Steckerstifte (16) durch Löten erfolgt.
2. Steckerleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
kapazitive Bauelement (29) ein oberflächenmontierter Chipkondensator
(29) ist.
3. Steckerleiste nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
je eine Anschlußfahne (18) eines Steckerstiftes (16) in einem Lötauge (20)
der Leiterplatte 22 elektrisch leitend aufgenommen ist und jedes
Lötauge (20) in Reihenschaltung mit einem Chipkondensator (29) mit der
Leiterbahn (28) elektrisch leitend verbunden ist.
4. Steckerleiste nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterplatte (22) starr ist.
5. Steckerleiste nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterplatte (22) flexibel ist.
6. Steckerleiste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (22) starrflexibel ist.
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