DE102007019097B4 - Ground connection for electronic devices - Google Patents
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Abstract
Masseanschlusssystem (1) für vibrationsbelastete elektronische Bauteile umfassend mindestens eine Leiterplatte (4), eine Bodenplatte (2), die die Leiterplatte (4) trägt, und einen Gehäusedeckel (3), der umlaufend fest direkt auf der Leiterplatte (4) angeordnet ist, wobei ein oder mehrere elektrisch leitende Anschlusselemente (5) an dem Gehäusedeckel (3) so angeordnet sind, dass sie in mindestens eine Ausnehmung (6) der Bodenplatte (2) federnd, eine Federkraft sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ausübend, eingreifen können und zwischen dem Gehäusedeckel (3) und der Bodenplatte (2) eine elektrisch leitende Verbindung herstellen, wobei das elektrisch leitende Anschlusselement (5) als ein federnder Fortsatz des Gehäusedeckels (3) gefertigt ist, wobei das elektrisch leitende Anschlusselement (5) außerhalb der Kontaktstellen zusätzlich mit einem isolierenden Schutzüberzug versehen ist.Ground connection system (1) for vibration-loaded electronic components, comprising at least one printed circuit board (4), a base plate (2) which supports the printed circuit board (4), and a housing cover (3) which is arranged directly and permanently on the printed circuit board (4), One or more electrically conductive connection elements (5) are arranged on the housing cover (3) in such a way that they can engage resiliently in at least one recess (6) in the base plate (2), exerting a spring force both in the horizontal and in the vertical direction and establish an electrically conductive connection between the housing cover (3) and the base plate (2), the electrically conductive connection element (5) being produced as a resilient extension of the housing cover (3), the electrically conductive connection element (5) outside the contact points is additionally provided with an insulating protective coating.
Description
Die Erfindung betrifft einen Masseanschluss für elektronische Geräte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Masseanschlusses, insbesondere für Getriebe- oder Motorsteuerungen in der Automobilindustrie.The invention relates to a ground connection for electronic devices according to the preamble of patent claim 1 and a method for producing such a ground connection, in particular for transmission or engine controls in the automotive industry.
Stand der TechnikState of the art
Moderne Mechatroniken, das heißt insbesondere Steuerelektroniken, die direkt vor Ort beispielsweise in einem Getriebe oder in einem Motor eingesetzt werden, unterliegen einer Vielzahl von umgebungsabhängigen Anforderungen. Neben der Langzeitstabilität und Ausfallsicherheit der Steuerung stehen die erhöhten Betriebstemperaturen sowie die durch die ständige Vibrationsbelastung mechanisch anspruchsvolle Umgebung des Motors oder Getriebes im Vordergrund. Daher ist es unerlässlich, dass die empfindlichen Elektroniken soweit wie möglich vor diesen Einflüssen geschützt werden. Daneben spielen die strengen Vorgaben zur elektromagnetischen Abschirmung eine immer größer werdende Rolle, da insbesondere im Motor- und Getrieberaum eine Vielzahl von Elektroniken und Computerteilen zusammengefasst werden. Gerade die Konzeption der Masseanschlussstellen der Elektroniken stellt eine große Herausforderung dar, um die Vorgaben zur elektromagnetischen Abschirmung einzuhalten.Modern mechatronics, ie in particular control electronics that are used directly on site, for example in a transmission or in an engine, are subject to a large number of environment-dependent requirements. In addition to the long-term stability and reliability of the control, the increased operating temperatures and the mechanically demanding environment of the engine or transmission due to the constant vibration stress are in the foreground. It is therefore essential that the sensitive electronics are protected from these influences as far as possible. In addition, the strict specifications for electromagnetic shielding play an increasingly important role, since a large number of electronics and computer parts are combined, especially in the engine and transmission compartment. The conception of the ground connection points of the electronics represents a major challenge in order to comply with the specifications for electromagnetic shielding.
Es sind verschiedene Konzepte bekannt, den Massenanschluss für elektronische Geräte zum Beispiel der Motorsteuerung an dem Motorblock zu befestigen. So wird häufig einfach eine konfektionierte Leitung wie beispielsweise eine Kupferlitze mit einer Öse versehen, die anschließend an das Chassis oder den Motorblock geschraubt werden kann.Various concepts are known for attaching the ground connection for electronic devices, for example the engine controller, to the engine block. A ready-made cable such as a copper strand is often simply provided with an eyelet that can then be screwed to the chassis or engine block.
Ein solcher herkömmlicher Masseanschluss zeigt mehrere Nachteile. Einerseits kann es zu Montagefehlern bei der Gerätemontage oder später bei der Reparatur kommen. Dies führt möglicherweise zur Erhöhung des elektrischen Übergangswiderstands der Masseanbindung und zu Störungen im Gerät. Andererseits erfordert diese Art der Masseanbindung eine relativ große Zahl von einzelnen Teilen, die nacheinander montiert werden müssen und damit zu einem erhöhten Montageaufwand.Such a conventional ground connection has several disadvantages. On the one hand, assembly errors can occur during device assembly or later during repairs. This may lead to an increase in the electrical contact resistance of the ground connection and to malfunctions in the device. On the other hand, this type of ground connection requires a relatively large number of individual parts that have to be assembled one after the other, which means that assembly work is increased.
Die
Auch die
Weiterhin offenbart die
Daneben beschreibt die
Nachteilig bei den so ausgebildeten Masseanschlüssen ist, dass sich dieses Konzept nur auf die jeweils speziellen Masse-Kontaktierungen mittels einer an der Gehäuseseite vorzusehenden Aufnahme anwenden lässt. Damit setzen diese Konzepte per se voraus, dass ein spezieller Masseanschluss entweder als Gewindebolzen oder als Ausnehmung an dem Masseleiter ausgebildet sein muss. Dies erfordert zudem eine erhöhte Passgenauigkeit der Anordnung des gesamten Bauteils relativ zum speziellen Anschluss des Masseleiters.A disadvantage of the ground connections designed in this way is that this concept can only be applied to the respective special ground contacts by means of a receptacle to be provided on the side of the housing. As a result, these concepts per se presuppose that a special ground connection must be designed either as a threaded bolt or as a recess on the ground conductor. This also requires an increased fitting accuracy of the arrangement of the entire component relative to the special connection of the ground conductor.
Darüber hinaus sind die bekannten Masseanschlüsse wenig flexibel und daher im Laufe der gesamten Lebensdauer fehleranfällig, wenn es sich um stark vibrationsbelastete Gehäuse und Bauteile handelt.In addition, the known ground connections are not very flexible and are therefore prone to errors over the course of their entire service life if the housing and components are subject to severe vibration loads.
In diesem Zusammenhang sind in der jüngsten Vergangenheit verschiedene Schwingungsdämpfer zur Aufhängung einer Steuerelektronik an Gehäusen entwickelt worden.In this context, various vibration dampers for suspending control electronics from housings have recently been developed.
So ist aus der
Nachteilig an dieser Weiterentwicklung der Masseanbindung ist die Tatsache, dass sie aufgrund des elektrisch leitenden Gewebes möglicherweise nicht ausreichend robust ist, um über die gesamte Lebensdauer des Motors oder des Getriebes in der sowohl mechanisch als auch chemisch und temperaturbedingt aggressiven Umgebung einwandfrei zu kontaktieren. Zudem ist dieser Aufbau eines Schwingungsdämpfers aufwendig und erfordert den passgenauen Einsatz des kostspieligen Spezial-Gewebes.A disadvantage of this further development of the ground connection is the fact that, due to the electrically conductive fabric, it may not be sufficiently robust to ensure perfect contact over the entire service life of the engine or transmission in the mechanically, chemically and temperature-related aggressive environment. In addition, this structure of a vibration damper is complex and requires the precise use of the expensive special fabric.
Weiterhin ist aus der
Aus der
Aus der
Weitere Befestigungsvarianten eines Deckels sind aus
Aufgabenstellungtask
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes Konzept zur Masseanbindung von vibrationsbelasteten elektronischen Bauteilen bereit zu stellen, das eine vereinfachte Montage erlaubt und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer aufweist.The object of the invention is therefore to provide a simplified concept for the ground connection of vibration-loaded electronic components which allows simplified assembly and at the same time has a long service life.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung entsprechend des Patentanspruchs 1 erreicht.According to the invention, this is achieved with a device according to patent claim 1 .
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Masseanschluss für vibrationsbelastete elektronische Bauteile mit mindestens einer Leiterplatte zur Verbindung der elektronischen peripheren Komponenten mit der zentralen Steuerungselektronik, einer Bodenplatte, die die Leiterplatte trägt, und einem Gehäusedeckel, der umlaufend fest direkt auf der Leiterplatte angeordnet ist, zur Verfügung zu stellen, der mindestens ein elektrisch leitendes Anschlusselement aufweist, welches zwischen dem Gehäusedeckel des elektronischen Bauteils und der Bodenplatte eine federnde elektrisch leitende Verbindung herstellen kann.According to the invention, it is proposed to provide a ground connection for vibration-loaded electronic components with at least one printed circuit board for connecting the electronic peripheral components to the central control electronics, a base plate that supports the printed circuit board, and a housing cover that is firmly arranged directly on the printed circuit board provide that has at least one electrically conductive connection element, which can establish a resilient electrically conductive connection between the housing cover of the electronic component and the base plate.
Das elektrisch leitende Anschlusselement ist erfindungsgemäß als ein federnder Fortsatz des Gehäusedeckels ausgebildet.According to the invention, the electrically conductive connection element is designed as a resilient extension of the housing cover.
Der Fortsatz greift in eine Ausnehmung der Bodenplatte federnd ein. Die Federkraft kann einerseits in horizontaler Richtung für eine sichere Verbindung auch bei Vibrationsbelastung sorgen. Andererseits kann die Federkraft in vertikaler Richtung zur Niederhaltung und Befestigung des Gehäusedeckels beitragen.The extension resiliently engages in a recess in the base plate. On the one hand, the spring force can ensure a secure connection in the horizontal direction, even under vibration loads. On the other hand, the spring force in the vertical direction can contribute to holding down and fastening the housing cover.
Das Masseanschlusssystem der vorliegenden Erfindung weist gegenüber den bisher bekannten Masseanschlüssen den entscheidenden Vorteil auf, dass es keine aufwendigen und teueren Materialien zur Herstellung benötigt. Der Aufbau aus mindestens einem federnden Anschlusselement als Fortsatz des Gehäusedeckels und mindestens einer Ausnehmung in der Bodenplatte, in die der Fortsatz zum Eingriff gebracht werden kann, erlaubt zudem eine kostengünstige und flexible Anpassung des Anschlusssystems an unterschiedliche Vorgaben beispielsweise zur Dimensionierung und Beabstandung des Trägers und der Steuerungselektronik. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße System aufgrund der eingesetzten Materialien eine hohe Lebensdauer und eine ausgezeichnete Widerstandfähigkeit gegenüber sowohl mechanischen als auch umweltbedingten Einflüssen. Mittels einem oder mehrerer integrierter federnder Fortsätze aus einem elektrisch leitenden Material kann sowohl eine Aufnahme der Schwingungen als auch ein Masseanschluss zur Bodenplatte hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine erleichterte Montage ohne Fehleranfälligkeit. Zudem stellt die Integration des federnden Fortsatzes eine zusätzliche Kraft zur Verfügung, die den Gehäusedeckel niederhält.Compared to the previously known ground connections, the ground connection system of the present invention has the decisive advantage that it does not require complex and expensive materials for production. The construction of at least one resilient connection element as an extension of the housing cover and at least one recess in the base plate, in which the extension can be engaged, also allows the connection system to be adapted inexpensively and flexibly to different specifications, for example for the dimensioning and spacing of the carrier and the control electronics. In addition, due to the materials used, the system according to the invention offers a long service life and excellent resistance to both mechanical and environmental influences. Using one or more integrated resilient extensions made of an electrically conductive material can both a recording of the vibrations as well as a ground connection to the base plate can be established. The arrangement according to the invention therefore offers not only increased reliability but also easier assembly without susceptibility to errors. In addition, the integration of the resilient extension provides an additional force that holds down the housing cover.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous refinements and developments, which can be used individually or in combination with one another, are the subject matter of the dependent claims.
Der Fortsatz kann ebenso in seiner Gestalt und Dimension an die Vorgaben des Gehäusedeckels und der Bodenplatte angepasst werden. Bevorzugt wird der Fortsatz aus einem elektrisch leitenden Metallblech, beispielsweise Aluminium oder Stahlblech gefertigt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Fortsatz aus einem metallisierten Kunststoff gefertigt sein.The shape and dimensions of the extension can also be adapted to the specifications of the housing cover and the base plate. The extension is preferably made from an electrically conductive sheet metal, for example aluminum or sheet steel. In a further embodiment of the invention, the extension can be made of a metalized plastic.
Bevorzugt besteht der Gehäusedeckel aus einem metallischen Material und ist beispielsweise als Stanzbiegeteil aus Stahlblech oder Aluminium gefertigt. Dadurch ergeben sich eine erhöhte Steifigkeit und Langzeitstabilität, eine gute Diffusionsdichte gegenüber aggressiven Chemikalien und verbesserte EMV-Abschirmwerte über die gesamte Lebensdauer des Steuergeräts.The housing cover is preferably made of a metallic material and is produced, for example, as a stamped and bent part made of sheet steel or aluminum. This results in increased rigidity and long-term stability, good diffusion resistance to aggressive chemicals and improved EMC shielding values over the entire service life of the control unit.
Zur Einhaltung der Vorschriften zur Elektromagnetischen Abschirmung der einzelnen Elektroniken wird die Bodenplatte bevorzugt an einen Träger angebracht, der beispielsweise über eine Hydraulikplatte mit dem Getriebegehäuse, dem Chassis oder einem anderen Masseträger in Verbindung steht.In order to comply with the regulations for electromagnetic shielding of the individual electronics, the base plate is preferably attached to a carrier which is connected to the transmission housing, the chassis or another mass carrier, for example via a hydraulic plate.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können mehrere elektrisch leitende Anschlusselemente so am Gehäusedeckel angeordnet werden, dass der Gehäusedeckel kräftefrei auf der Bodenplatte aufsitzt. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß erreicht, dass keine unerwünschten Querkräfte auf den Gehäusedeckel oder auf die Bodenplatte wirken, die insbesondere im Hinblick auf die Langzeitstabilität des Bauteils nachteilig wären.In a preferred embodiment of the invention, several electrically conductive connection elements can be arranged on the housing cover in such a way that the housing cover sits on the base plate without any forces. In this way it is achieved according to the invention that no undesired transverse forces act on the housing cover or on the base plate, which would be disadvantageous in particular with regard to the long-term stability of the component.
Erfindungsgemäß ist das elektrisch leitende Anschlusselement außerhalb der Kontaktstellen zusätzlich mit einem isolierenden Schutzüberzug versehen. Auf diese Weise können die elektromagnetischen Abschirmwerte und die Langzeitbeständigkeit der Komponente zusätzlich verbessert werden.According to the invention, the electrically conductive connection element is additionally provided with an insulating protective coating outside the contact points. In this way, the electromagnetic shielding values and the long-term durability of the component can be further improved.
Ein erfindungsgemäßer Masseanschluss eines integrierten elektronischen Bauteils kann besonders bevorzugt als Bestandteil eines Anschlusses für eine Steuerelektronik, insbesondere für Getriebe und/oder für Motoren, in der Automobilindustrie verwendet werden. Ein besonders bevorzugtes Einsatzgebiet für einen Masseanschluss der vorliegenden Erfindung liegt bei den integrierten mechatronischen Steuergeräten für Kraftfahrzeuggetriebe.A ground connection according to the invention of an integrated electronic component can particularly preferably be used as part of a connection for control electronics, in particular for transmissions and/or for engines, in the automobile industry. A particularly preferred area of application for a ground connection of the present invention is in the integrated mechatronic control units for motor vehicle transmissions.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand von einer Ausführungsvariante in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.The invention is explained below in an exemplary manner using an embodiment variant in conjunction with the drawings, without being limited thereto.
In dieser zeigt:
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1 einer perspektivischen Querschnittsansicht eines montierten Masseanschlusssystems und -
2 eine perspektivische Draufsicht auf eine geschlossene Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Masseanschlusssystems.
-
1 a perspective cross-sectional view of an assembled ground connection system and -
2 a perspective plan view of a closed embodiment of a ground connection system according to the invention.
Zusammenfassend wird aufgrund des erfindungsgemäßen Masseanschlusssystems erstmals die Herstellung von einem Masseanschluss für vibrationsbelastete elektronische Bauteile an einen Masseträger bereit gestellt, in dem mittels eines oder mehrerer integrierter federnder Fortsätze des Gehäusedeckels aus einem elektrisch leitenden Material ein Masseanschluss zur Bodenplatte und mithin zum Masseträger hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit und einer verbesserten elektromagnetischen Abschirmung auch eine erleichterte Montage ohne Fehleranfälligkeit. Zudem stellt die Integration des federnden Fortsatzes in den Gehäusedeckel einen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.In summary, due to the ground connection system according to the invention, the production of a ground connection for vibration-loaded electronic components on a mass carrier is provided for the first time, in which a ground connection to the base plate and thus to the mass carrier can be produced by means of one or more integrated resilient extensions of the housing cover made of an electrically conductive material. The arrangement according to the invention therefore offers not only increased reliability and improved electromagnetic shielding but also easier assembly without susceptibility to errors. In addition, the integration of the resilient extension into the housing cover ensures a significantly simplified structure.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |