EP0507062A2 - Steckerleiste für elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen - Google Patents

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EP0507062A2
EP0507062A2 EP92102359A EP92102359A EP0507062A2 EP 0507062 A2 EP0507062 A2 EP 0507062A2 EP 92102359 A EP92102359 A EP 92102359A EP 92102359 A EP92102359 A EP 92102359A EP 0507062 A2 EP0507062 A2 EP 0507062A2
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EP
European Patent Office
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plug
circuit board
printed circuit
connector
shielding plate
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EP92102359A
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Michael Dipl.-Ing. Magiera (Fh)
Michael Ihnenfeld
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/719—Structural association with built-in electrical component specially adapted for high frequency, e.g. with filters
    • H01R13/7195—Structural association with built-in electrical component specially adapted for high frequency, e.g. with filters with planar filters with openings for contacts

Definitions

  • the invention is based on a connector strip for electronic control units in motor vehicles according to the preamble of claim 1.
  • connector strips which are provided with a shielding plate in order to protect the connection point of the electronic control device containing the connector strip from electromagnetic external external influences.
  • Ground capacitors in the form of feedthrough capacitors are preferably used for this purpose, which are connected on the one hand to the plug pins of the plug connector and on the other hand to the shielding plate, which is electrically at ground potential, in order to derive high-frequency conducted interference.
  • the feed-through capacitors are connected on the one hand to the connector pins and on the other hand to the shielding plate of the connector strip electrically by reflow soldering.
  • a viscous solder paste is applied individually to the terminal lugs of the connector strip, then the feed-through capacitors are manually threaded onto connector lugs of the connector strip and finally the solder paste is melted by heating, for example by UV light.
  • This type of production is cost-intensive and uneconomical for large series production.
  • these feedthrough capacitors react very sensitively to tensile, compressive and bending stresses, so that they come under mechanical stresses with different thermal expansion behavior of the connector pins connected to them and the shielding plate, which, in combination with the shaking influences that occur anyway in rough operation in a motor vehicle lead to a high probability of failure.
  • the feedthrough capacitors are difficult to replace in the event of damage, so that this type of interference suppression is unsatisfactory.
  • the connector strip for electronic control devices in motor vehicles has the advantage that there is a particularly simple and inexpensive device interference suppression that allows easy assembly and disassembly of the capacitors, as well as a high-frequency technical solution, which compared to the State of the art leads to an increase in reliability.
  • a printed circuit board can be inserted into the connector strip, on which capacitive components in the form of surface-mounted chip capacitors can be preassembled in an automated manner using adhesive.
  • the chip capacitors are lighter in mass than the feedthrough capacitors, and thus less sensitive and mechanically more stable to vibration excitations, such as those caused by the internal combustion engine in motor vehicles. Defective chip capacitors can also be easily replaced. Chip capacitors are less expensive than feedthrough capacitors and their capacitance can be selected differently, which means that the chip capacitors can be adapted to different types of signals and voltages.
  • the interference suppression printed circuit board can be produced in multiple uses, that is to say, several interconnected interference suppressor printed circuit boards are manufactured simultaneously in a composite.
  • the interference suppression boards are soldered to chip capacitors in one operation using the reflow process.
  • the interference suppression boards can then be isolated and inserted into the connector strips.
  • the connection of the circumferential conductor track to the shielding plate and the soldering eyes of the interference suppression circuit board to the connector pins can then be carried out by wave or dip soldering.
  • the circumferential conductor track in the edge area of the circuit board then forms a closed connection with the shielding plate.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a plug connector equipped with a shielding plate and an integrated printed circuit board with surface-mounted chip capacitors
  • FIG. 2 shows a section of the printed circuit board in plan view.
  • the exemplary embodiment shown shows a plug connector 11, which is part of an electronic control device 12, which is only indicated in the drawing, and the connecting means of which lead to other electrical units of a motor vehicle.
  • FIG. 1 denotes a base body of the plug connector 11 which is made of plastic and which has on its front side a receiving body 14 for receiving a mating connector (not shown).
  • a large number of metallic plug pins 16 are embedded in the base body 13.
  • the plug pins 16 arranged in three rows protrude with their plug sections 17 into the receiving body 14 for the mating connector.
  • the other end region of each plug pin 16 is designed as a connecting lug 18 protruding from the base body 13, which tapers towards its end towards a pin 19.
  • the pins 19 can be used for connection to an associated conductor track, not shown, of a circuit board equipped with electronic components.
  • a shielding plate 21 and a printed circuit board 22 are structurally connected to the plug connector 11.
  • the circuit board 22 has a hole pattern as solder eyes 20, which corresponds to the arrangement of the connector pins 16 in the connector strip 11, so that the circuit board 22 can be pushed onto the connecting lugs 18 via the pins 19 until the circuit board 22 on a rear side opposite the receiving body 14 23 of the base body 13 abuts.
  • a flange 24 is formed between the receptacle body 14 and the rear side 23, which projects beyond the receptacle body 14 in a radially directed manner on both sides.
  • the flange 24 is enclosed by the shielding plate 21, the boundary of which, on the one hand, rests on an axially extending outer circumferential surface 26 of the receiving body 14 and, on the other hand, protrudes below an edge region 27 of the printed circuit board 22 pushed over the connecting lugs 18.
  • the edge region 27 of the circuit board 22 has a circumferential conductor track 28, which is shown disproportionately large for better visibility and which directly borders on the shielding plate 21.
  • the shielding plate 21 is electrically connected to the ground potential of the control unit 12 by means of a plurality of connecting pins 37 of the shielding plate 21 and shields the plug connector 11 against electromagnetic external external influences.
  • the circuit board 22 is equipped with chip capacitors 29 for shielding against electrical and magnetic interferences which take their way via the connector pins 16 in a line-bound manner.
  • Each chip capacitor 29 is to be electrically connected on the one hand to a plug pin 16 and on the other hand to ground potential.
  • the chip capacitors 29 are components which are mounted on the surface of the printed circuit board 22. This type of mounting is also known as SMD (surface mounted devices) technology.
  • the chip capacitors 29 are mounted on the printed circuit board 22 by gluing or by reflow soldering.
  • FIG. 2 shows a section of the circumferential conductor track 28 covering the edge region 27, furthermore the connecting tab 18 protruding through a single soldering eye 20, a first connecting track 31 which leads from a first connection point 32 to the soldering eye 28 and a second connecting track 33 which is provided by one second connection point 34 leads to conductor 28.
  • the chip capacitor 29 is bonded to the printed circuit board 22 with terminal caps 36 attached to the ends, which form the two poles of the chip capacitor 29, in such a way that each of the connection locations 32, 34 is occupied with a terminal cap 36.
  • the chip capacitors can also be attached beforehand, in the multiple production of the printed circuit boards 22, in the reflow process.
  • the two connecting tracks 31, 33 are designed to be wide in order to ensure the lowest possible resistance and low-induction connection.
  • the printed circuit board 22 with the shielding plate 21 lying against the conductor track 28 is soldered in a single operation by wave or dip soldering, as a result of which a mechanically stable, electrically conductive connection between the conductor track 28 and the shielding plate 21, and between each chip capacitor 29 with an associated plug pin 16 and the conductor track 28 takes place.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Eine Steckerleiste (11) mit mehreren Steckerstiften (16) ist auf einfache, wirtschaftlich vorteilhafte Weise sicher gegen elektromagnetische Störeinflüsse abzuschirmen. Zur Abschirmung gegen raumgebundene elektromagnetische Störungen ist die Steckerleiste (11) mit einem Abschirmblech (21) und zur Unterdrückung von leitungsgebundenen elektrischen Störeinflüssen mit Chipkondensatoren (29) versehen. Die Chipkondensatoren (29) sind auf einer direkt in die Steckerleiste (11) eingefügte Leiterplatte (22) montiert. Jeder Chipkondensator (29) ist elektrisch mit einem Steckerstift (16) und mit einer auf der Leiterplatte (22) in deren Randbereich verlaufenden Leiterbahn (28) verbindbar. Diese Verbindungen werden durch Reflow-, Wellen- oder Tauchlöten hergestellt, wobei gleichzeitig auch eine umlaufende Verbindung zwischen Leiterbahn (28) und dem auf Massepotential liegenden Abschirmblech (21) erfolgt. Die so geschirmte Steckerleiste (11) wird bei elektronischen Steuergeräten in Kraftfahrzeugen eingesetzt. <IMAGE>

Description

    Stand der Technik
  • 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 Störeinflüsse 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 darüberhinaus 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 vorzugsweise 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 leitungsgebundene Störungen abzuleiten.
  • Die Durchführungskondensatoren werden einerseits mit den Steckerstiften 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 unterschiedlichem Wärmeausdehungsverhalten der mit ihnen verbundenen Steckerstifte 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. Darüberhinaus sind die Durchführungskondensatoren im Schadensfall nur schwer auswechselbar, so daß diese Art der Geräteentstörung unbefriedigend ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • 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 hochfrequenztechnischen 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 Chipkondensatoren in automatisierbarer Weise durch Klebstoff vormontierbar sind. Die Chipkondensatoren sind gegenüber den Durchführungskondensatoren masseärmer, somit gegen Schwingungsanregungen, wie sie durch die Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen hervorgerufen werden, unempfindlicher und mechanisch stabiler. Defekte Chipkondensatoren lassen sich darüberhinaus leicht auswechseln. Chipkondensatoren sind kostengünstiger als Durchführungskondensatoren und ihr Kapazitätswert kann unterschiedlich gewählt werden, womit sich die Chipkondensatoren 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 Entstörleiterplatte 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.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die Figur 1 im Längsschnitt eine Steckerleiste, bestückt mit Abschirmblech und integrierter Leiterplatte mit oberflächenmontierten Chipkondensatoren und Figur 2 einen Ausschnitt der Leiterplatte in der Draufsicht.
    • Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
  • 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 Figur 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 Gegensteckers aufweist.
  • In dem Grundkörper 13 ist eine Vielzahl von metallischen Steckerstiften 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 Steckerstiftes 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 entspricht, so daß die Leiterplatte 22 über die Stifte 19 auf die Anschlußfahnen 18 aufschiebbar ist, bis die Leiterplatte 22 an einer dem Aufnahmekörper 14 gegenüberliegenden Rückseite 23 des Grundkörpers 13 anliegt.
  • Zwischen Aufnahmekörper 14 und Rückseite 23 ist ein Flansch 24 ausgebildet, 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 aufgeschobenen Leiterplatte 22 ragt.
  • Der Randbereich 27 der Leiterplatte 22 weist eine umlaufende Leiterbahn 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 Steuergerätes 12 gelegt und schirmt die Steckerleiste 11 gegen elektromagnetische 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 Figur 2 dargestellt. Die Figur 2 zeigt ausschnittsweise die den Randbereich 27 abdeckende, umlaufende Leiterbahn 28, ferner die durch ein einzelnes Lötauge 20 ragende Anschlußfahne 18, eine erste Verbindungsbahn 31, die von einem ersten Anschlußplatz 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 anliegenden Abschirmblech 21 wird in einem einzigen Arbeitsgang durch Wellen- oder Tauchlöten gelötet, wodurch eine mechanisch stabile, elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiterbahn 28 und Abschirmblech 21, sowie zwischen jedem Chipkondensator 29 mit einem zugeordneten 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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