CN105609972B - 用于固定和接触电结构元件的装置及用于制造该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于固定和接触电构件、特别是传感器装置的装置在制造中由于多个单独步骤和单独部件是耗费的。为了改进用于固定和接触电构件，特别是传感器的装置，构件具有至少两个接触面，接触面能够通过配属的汇流条电接触，结构元件的接触面分别通过连接元件与配属的汇流条连接，连接元件分别在其自由的第一端部上构成用于结构元件的保持部且在保持部中产生一通往结构元件的接触部位的电连接并且连接元件分别在其第二端部上被保持在汇流条上且与汇流条电连接。本发明的装置用于传感器，特别是在机动车领域中的加速传感器。

Description

用于固定和接触电结构元件的装置及用于制造该装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于固定和接触电结构元件，特别是传感器装置的装置，所述结构元件具有至少两个接触面，所述接触面能够通过配属的汇流条接触，以及涉及一种用于制造该装置的方法。
背景技术
已知电路板用于传感器，所述电路板设有传感器元件和例如设有电容器。电容器用于提高防止静电释放的可靠性(ESD可靠性)。该装设的电路板是电子构件或者传感器装置，所述传感器装置一般在传感器塑料壳体中借助于压接技术机电接触。接着以塑料盖借助于激光透射焊接(LDS)密封地闭合传感器塑料壳体。替代的连接方法仍然需要耗费的焊料作为机电连接件并且此外电路板或者电结构元件机械负荷非常大。
发明内容
与之相反，本发明的具有根据本发明特征的装置和根据本发明的方法具有的优点是，提供一种简单的且耗费小的用于固定和接触电结构元件的装置，所述装置需要较少的单独部件和较少的单独生产步骤。此外，除了降低在大量生产中的生产成本之外，也实现短的公差链。特别有利的是，允许使用较小的、较薄的进而也较敏感的、呈借助于注塑成型方法包上的LGA(Land Grid Array，栅格阵列封装)形式的结构元件。根据本发明的方法确保，在大量生产该装置时始终能够保持该结构元件在其保持部中小的位置公差。
由其他表述和说明书得出本发明的其他优点和有利的构型。
当在连接元件的第一端部上的保持部构造成夹形的和/或叉形的和/或弓形的时候，可以好地对LGA进行位置定位和固定。
通过在保持部内部的夹接触(Klemmkontaktierung)实现该结构元件与该连接元件可靠的电接触。
通过该结构元件被一端面打开的金属笼包围，实现可靠的屏蔽，所述金属笼由至少两个连接元件的保持部构成。
当连接元件多件式地由多个元件构成时，可以好地位置定位和固定LGA。
当连接元件由弹簧钢构成时，实现可靠地电连接和屏蔽以及可靠的固定LGA。
当借助于咬口连接和/或摩擦焊和/或夹接触实现连接元件的第二端部在汇流条上的连接时，实现可靠地电连接和固定LGA。
当汇流条具有用于接触结构元件的接触部位的突起部时，实现可靠地电连接LGA。
附图说明
在下面的说明书中更详细地说明本发明的实施例并且参考附图进一步地解释。其示出了：
图1：根据第一实施例的根据本发明的用于两极的结构元件的装置的前侧立体视图；
图2：第一实施例的相应的后侧立体视图；
图3：第一实施例的从下看的相应的立体视图；
图4：根据第二实施例的根据本发明的用于四极的结构元件的装置的前侧立体视图；
图5：第二实施例的相应的后侧立体视图；
图6：第二实施例的从下看的相应的立体视图；
图7：根据第三实施例的根据本发明的用于两极的结构元件的装置的前侧立体视图；和
图8：第三实施例的相应的俯视图。
具体实施方式
在图1中示出了用于固定和接触电结构元件2的装置1的前侧立体视图。结构元件2是传感器装置或者电子模块，如其例如在机动车领域加速传感器中使用的那样。传感器装置一般包括加速芯片，ASIC(application-specific integrated circuit，专用集成电路)芯片和惰性的结构元件，所述结构元件全部都被包括在借助于注塑成型方法包上的LGA(Land Grid Array)中。该结构元件或者该LGA 2具有板形的形状并且在两极的实施例中在其上侧4或者在其下侧5上具有至少两个用虚线画出的接触部位10、11，所述接触部位能够分别通过汇流条15、16被电接触。该LGA 2的下侧5面对汇流条15、16，该上侧4背离汇流条15、16。在该实施例中，接触部位10、11设置在上侧4上。彼此平行延伸汇流条15、16被接收在例如由塑料构成的沉入部20中，其中，汇流条15、16的自由区段21从沉入部20的端面22伸出。汇流条15、16是未详细示出的插拔连接的组成部分，例如插头，所述插头用于接触结构元件2或者加速传感器。
根据本发明现在这样设置，即借助于连接元件，第一连接元件30和第二连接元件40固定和电接触LGA 2，所述连接元件分别使LGA 2的接触部位10、11与配属的汇流条15、16连接。如在图2中详细示出的装置1的后侧立体视图那样，各个连接元件30、40为此多件式地构造并且具有接触区段31、41，连接区段32、42和保持区段33、43。接触区段31、41在汇流条15、16的区域中靠近沉入部20地取向并且例如贴靠在汇流条15、16的扩宽部23、24上。接触区段31、41具有U形的横截面，以便轨道状(schienenartig)或者夹状地(klammerartig)在汇流条的上侧17、18上包围汇流条15、16。接触区段31、41分别过渡到平面的、在汇流条15、16的上侧17、18上延伸的连接区段32、42，在所述连接区段上分别构成弓状的(bügelartig)、夹状的(klemmartig)保持区段33、43。保持区段33、43共同构成在连接元件30、40的自由的第一端部12上的LGA 2的保持部。第一连接元件30的保持区段33从汇流条15的上侧17上突起并且以夹(Klemme)的形式包围LGA 2的端面8，从而LGA 2的上侧4和下侧5部分地被接收在保持区段33中。相应地，对置的端面9被第二连接元件40的保持区段43包围。两个保持区段33、43在此彼此靠近并且完全地覆盖端面8、9并且基本上覆盖LGA 2的上侧4和下侧5。因此，保持区段33、43总地构成用于LGA 2的保持部，所述LGA在其前侧6和后侧7上保持打开，其中，整体基本上存在金属笼，所述金属笼包围LGA。但是也可以考虑，保持区段33、43构造为使得LGA 2的后侧7也被覆盖。如在图3中详细示出的从下看的立体视图，汇流条15、16的端部19与LGA 2的前侧6和连接元件30、40的保持区段33、43齐平。
相应地，插入角25、26延长在两个侧面8、9上的和在LGA 2的上侧4上的保持区段33、43，以便在装配时使将LGA 2插入其保持部中变的简单。由夹(Klemmen)实现插入的LGA2的保持，其中，设置在上侧4上的保持区段33、43也承担接触接触部位10、11的作用。
为了避免可能作用到LGA 2上的扭矩，夹接触实施为使得支撑面(这里是汇流条15、16的上侧17、18)始终直接定位在夹接触点(Klemmkontaktpunkt)的下侧。通过该条件，得出多件式构造的金属笼。优选地，连接元件30、40由弹动的材料构成，例如弹簧钢。LGA 2具有两个接触部位10、11或者实施为两极的。也允许多极的实施方式，如在图4、5和6中详细示出的那样。LGA 2构造成封装系统(SIP)并且电地和机械地接触。这也在多极的实施方式中进行。在此有利的是，尽可能完全地包围在弹簧钢笼33、43中的LGA 2，以便尽可能好地给其屏蔽相对的电磁干扰辐射。电接触在没有熔断线(例如焊料)的情况下仅仅通过在保持区段33、43内部的夹接触在接触部位10、11上进行。弹簧钢笼或者连接元件30、40在其第二端部14上又机电地与配属的汇流条15、16连接。汇流条15、16例如由青铜构成。汇流条15、16是用于接触LGA 2的插头的固定组成部分。
由弹簧钢构成的连接元件30、40在由青铜构成的汇流条15、16上的连接是不同金属的连接并且通过其机械的、电的和化学的或者腐蚀的特性评估。电的和化学的特性很大程度上通过所使用的板的表面定义。其可以被涂层或者涂层系统影响，如其由插拔连接公开的那样。机械稳定性必须设计为使得产生耐用的连接，所述连接足够可靠地经受住其他的加工和在应用中的负荷。
连接元件30、40与一般由青铜合金构成的汇流条15、16的连接，在接触区段31、41上优选地通过咬口连接进行。接触区段可以具有朝向汇流条15、16的例如圆形的开口34、44。替代地，也可以使用摩擦焊和/或夹接触。由于电子部件日益小型化，不同金属之间的连接必须在最小的空间中进行，因此，排除传统的连接方法例如压接或者螺纹连接。
图4-6示出了第二实施例，其中，所有相同的或者作用相同的构件标有第一实施例相同的标号。在图4中以立体俯视图示出的LGA 2实施成四极的并且具有四个接触面10、11、100、111，所述接触面例如设置在LGA 2的角的区域中并且所述接触面分别接触一个连接元件30、40、50、60。因此也存在四个汇流条15、16、55、65，其中，成对地设置两个外部的汇流条，下面称为第一汇流条15和第二汇流条16和成对地两个内部的汇流条。内部的汇流条55、65下面称为第三汇流条55和第四汇流条65。第三汇流条55和第四汇流条65位于用于汇流条55、65的沉入部20中的端面22的矩形的凹处222中。在凹处222外部，第一和第二汇流条15、16从沉入部20的平面的端面22伸出。因此，存在成对的汇流条15、16和55、65的自由端部19的侧面错开，从而其间存在自由空间250，所述自由空间用于接收在由四个连接元件30、40、50、60在其自由的第一端部12、122上共同构成的保持部内部的LGA 2。如在图6中详细示出的从下看的立体视图，LGA 2的前侧6突出超过汇流条15、16的端部19并且以其后侧7与端部9大致齐平。
四个连接元件的构造基本上与第一实施例中的构造一致。第一和第二连接元件30、40使第一和第二汇流条15、16通过其接触区段31、41与在LGA 2上的接触部位10、11连接。与第一实施例不同的是，接触部位10、11在上侧4上设置为较靠近前侧6。此外，衔接接触区段31、41的连接区段32、42不是直线延伸，而是弯曲的并且覆盖侧面8、9并且首先在前侧6或者接触部位15、16的区域中过渡到保持区段33、43，所述保持区段因此仅仅覆盖在LGA 2的上侧4上的前侧部分。在保持区段33、43内部抓住接触部位10、11，所述接触部位如在第一实施例中那样夹形或者弓形地实施。如在图6中详细示出的那样，保持区段33、43较宽地实施在下侧5上并且在那儿覆盖大约下侧5的2/3。此外，第二连接元件40的第二保持区段43在下侧5上实施为比第一连接元件30的第一保持区段33更宽。如在第一实施例中那样，在保持区段33、43上设置插入角25、26用于在将LGA 2插入到保持部中时改进装配。
第三连接元件50和第四连接元件60使第三汇流条55和第四汇流条65通过其接触区段51、61与在LGA 2上的接触部位100、111连接。接触部位100、111在上侧4上设置为较靠近后侧7。连接区段52、62直线延伸并且在其自由端部122上具有其保持区段53、63。保持区段53、63是弯曲的并且基本上卡箍形或者叉形地实施。那么保持区段53、63在将LGA 2插入到保持部33、43中时可以用作用于LGA 2的止挡。所有接触区段31、41、51、61具有如在第一实施例中的开口34、44、54、64并且例如借助于咬口连接与汇流条15、16、55、65电地和机械地固定连接。
为了确保用于加速传感器的重要的位置公差，用于制造该装置有利的是，首先将连接元件30、40、50、60在其第二端部14、144上与汇流条15、16、55、65连接并且之后将结构元件2插入到由至少两个连接元件30、40、50、60构成的共同的保持部中。这在弹簧钢笼中需要一个打开的面，通过所述面之后可以将LGA 2插入。
图7和8示出第三实施例，其中，所有相同的或者作用相同的构件标有之前两个实施例相同的标号。如在图7中示出装置1的立体视图那样，汇流条15、16与之前两个实施例不同的是不实施为自由伸出的，而是被接收在从用于汇流条15、16的沉入部20的端面22伸出的突出部或者伸出部分70中，其中，汇流条15、16的下侧27、28支撑到伸出部分70上。LGA2实施为两极的，从而存在两个汇流条15、16，所述汇流条被接收在沉入部20的伸出部分70中。如图8中俯视图详细示出的那样，LGA 2在其下侧5上与接触部位10、11的接触在汇流条15、16的所设置的突起部151、161上的自由的上侧17、18上进行。汇流条15、16的突起部151、161例如呈半球形凸起的形状实施。LGA 2借助于夹(Klammer)80以其接触部位10、11压抵突起部151、161，从而通过夹接触产生LGA 2与汇流条15、16的电连接。夹80基本上包围LGA 2的上侧4并且沿着上侧4在侧面8、9上与其间隔开地延伸并且以下侧的钩元件81钩在伸出部分70的下侧71上用于支撑。由夹80构成一端面打开的金属笼。如在之前的实施例中那样，夹80优选由弹簧钢构成并且与之前的实施例中电地和机械地接触不同，这里仅仅负责机械接触LGA 2。
根据本发明的装置设置用于传感器，特别是用于在机动车领域中的加速传感器。

Claims (14)

1.一种用于固定和接触一电结构元件的装置，所述结构元件具有至少两个接触面，所述至少两个接触面能够通过配属的汇流条电接触，其特征在于，所述结构元件(2)的接触面(10；11)分别通过一连接元件(30；40；50；60)与配属的汇流条(15、16；55、65)连接，所述连接元件分别在其自由的第一端部(12、122)上构成一用于所述结构元件(2)的保持部(33；43；53；63)并且在所述保持部(33；43；53；63)中产生一通往所述结构元件(2)的接触部位(10；11)的电连接并且所述连接元件分别在其第二端部(14；144)上被保持在所述汇流条(15、16；55、65)上并且与所述汇流条电连接，其中，所述连接元件(30；40；50；60)多件式地构造并且具有接触区段(31；41)、连接区段(32；42)和保持区段(33；43)，其中，所述连接区段(32；42)平面地在所述汇流条(15、16)的上侧(17、18)上延伸。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保持部(33；43；53；63)夹形和/或叉形和/或弓形地构造在所述连接元件(30；40；50；60)的自由的第一端部(12、122)上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述结构元件(2)与所述连接元件(30；40；50；60)的电连接通过所述保持部(33；43；53；63)内部的夹接触实现。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述结构元件(2)被一端面打开的金属笼包围，所述金属笼由至少两个所述连接元件(30；40；50；60)的保持部(33；43；53；63)构成。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述连接元件(30；40；50；60)多件式地由多个元件构成。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述连接元件(30；40；50；60)由弹簧钢构成。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述连接元件(30；40；50；60)的第二端部(14；144)在所述汇流条(15、16；55、65)上的连接借助于咬口连接和/或摩擦焊和/或夹接触实现。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电结构元件是传感器装置。
9.一种用于固定和接触一电结构元件的装置，所述结构元件具有至少两个接触面，所述接触面能够通过配属的汇流条电接触，其特征在于，设置一连接元件，所述连接元件构造成夹(80)并且夹形地包围所述结构元件(2)并且支撑在用于所述汇流条(15、16)的沉入部(20)上地将所述结构元件(2)以所述结构元件的接触部位(10、11)压到所述汇流条(15、16)上用于电连接，其中，所述汇流条被接收在该沉入部(20)的伸出部分(70)中并且所述汇流条(15、16)的下侧支撑在该伸出部分(70)上。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述连接元件(80)由弹簧钢构成。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述汇流条(15、16)具有突起部(151、161)用于接触所述结构元件(2)的接触部位(10、11)。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电结构元件是传感器装置。
13.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的装置的方法，其特征在于，首先所述连接元件(30；40；50；60)在其第二端部(14；144)上与所述汇流条(15、16；55、65)实施连接并且之后将所述结构元件(2)插入由至少两个所述连接元件(30；40；50；60)构成的、共同的保持部(33；43；53；63)中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，至少两个所述连接元件(30；40；50；60)的第二端部(14；144)在所述汇流条(15、16；55、65)上的连接借助于咬口连接和/或摩擦焊和/或夹接触实现。
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