CN108351480B - 用于产生光电接口的方法、光电接口和控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生光电接口（10）的侧向连接的方法。在所述方法中，提供具有非曲形的中心面（102）的印刷电路板（100）。光电部件（120）和电部件（130）布置在连接区域（105）中并且相对于彼此定向。印刷电路板（100）的第一段（106）变形成使得中心面（102）在第一段（106）的区域中包括与无变形位置形成的角度（phi）。本发明还涉及一种光电接口和控制装置。

Description

用于产生光电接口的方法、光电接口和控制单元

技术领域

本发明涉及一种用于产生光电接口的侧向连接部的方法，所述光电接口特别地用于车辆中的控制装置。本发明此外还涉及一种光电接口以及一种特别是在车辆的ByteFlight总线系统中的具有所述光电接口的控制装置。

背景技术

光电接口在印刷电路板上的电路与电源和光源以及信号线路之间（例如通过使用车辆的线缆束）产生电连接和光学连接。

发明内容

本公开的目标是具体提出一种用于产生光电接口的侧向连接部的方法，其特别地允许简单制造。本公开的另一个目标是具体提出一种在结构和功能上有利的光电接口。

所述目标借助于依照独立权利要求的用于产生光电接口的侧向连接部的方法以及光电接口来实现的。在相应的从属权利要求中具体提出了所述方法的、所述接口的以及具有所述接口的控制装置的有利实施例。

具体提出了用于产生光电接口的侧向连接部的方法。特别地，所述方法是用于产生具有侧向连接部的光电接口的方法。特别地，所述接口被提供以用于车辆中的控制装置。在所述方法中，优选地产生具有所述光电接口的光电子组件。

在所述方法的一个步骤中，提供印刷电路板，其具有基本非曲形的中心面，其中，无变形层由该中心面限定。换言之，印刷电路板具有连接区域和主要区域以及特别地具有连接区域和主要区域之间的弯曲区域。当提供印刷电路板时，连接区域的中心面和主要区域的中心面彼此平行，并且特别地彼此共面。印刷电路板具有电导体迹线以用于传输电信号。在一种发展形式中，所述印刷电路板另外地具有光导体迹线以用于传输光信号。

在特别是相继的进一步的方法步骤中，光电部件布置在印刷电路板的连接区域中。电部件也布置在连接区域中。光电部件和电部件相对于彼此定向。可以例如在电部件的组装的同时执行定向，这例如通过将已组装的光电部件插入到电部件中的凹部内，所述凹部被提供以用于接收光电部件。

在进一步的方法步骤中，特别地继组装和定向电部件和光电部件之后，印刷电路板的弯曲区域变形成使得，在变形之后，中心面在连接区段的区域中与无变形层围成角度phi，其中，phi得当地不是直角。换言之，连接区域的中心面和主要区域的中心面通过变形而朝向彼此倾斜，从而导致它们围成角度phi，角度phi得当地不同于180°。在得当改进中，主要区域和连接区域在变形期间保持成平面状，而弯曲区域通过变形而弯曲。

根据本发明的方法的区别在于，通过在初始状态下为平面状的印刷电路板发生变形过程来实现连接的所期望的定向。变形能够有利地在部件组装之后发生。对于实现侧向连接而言，也就是说，对于实现接口与无变形层或与主要区域的中心面的平行定向而言，有利地，将成角度的连接插脚用于电部件和/或光电部件不再是必须的。以此方式，连接插脚的特别小的侧向间距和/或特别简单且有成本效益的生产是可能的。接口的空间要求特别低。如在平面印刷电路板的情况下，不必须使用特殊部件来实现侧向连接。

印刷电路板的变形区域（特别地成角度的区域）和印刷电路板的原始层之间的角度phi可以在原则上被随意选择。在优选实施例中，角度phi具有在10°和170°之间、优选地在50°和120°之间、特别优选地在80°和100°之间的值。在变形之后，印刷电路板的连接区域和主要区域特别优选地彼此垂直。

在一种实施例中，通过在印刷电路板中进行材料弱化来形成弯曲区域。所述印刷电路板优选地是半柔性印刷电路板，在该半柔性印刷电路板中，刚性载体材料以单件的形式从印刷电路板的连接区域经由弯曲区域延伸到主要区域中，并且特别地通过载体材料在弯曲区域中材料强度降低来实现半柔性。特别地，半柔性印刷电路板的弯曲区域是如此刚性的以使得连接区域相对于主要区域的定向不由于重力而变化。在另一实施例中，通过布置柔性材料来限定弯曲区域。也可以设想出在印刷电路板的整个区域中对材料进行选择以使得弯曲区域可以定位在印刷电路板的任意位置处。

根据本发明的方法使得可以特别地使用可表面安装部件（SMD，表面安装器件）作为光电部件。这些标准化部件能够以低成本获得并且相比例如具有弯曲连接插脚的光电部件可以明显更容易地被处理和安装。

在一种实施例中，光电部件具有发光二极管和/或光电二极管。在另外的实施例中，电部件是插头。在这种情况下，定向步骤优选地包括：光电部件被定向成使得从光电部件发出的光和/或被光电部件接收的光被引导穿过插头。电部件可以在这种情况下被特别地构造为焊接插头或者压配合插头，因为根据本发明的方法在构造插头时在这方面根本没有任何限制。这被视为本发明的具体优点。“压配合插头”在这种情况下是具有连接插脚的插头，所述连接插脚被构造成用于压入到印刷电路板中的金属化开口中，其中，特别地，连接插脚和印刷电路板之间的电连接在压入期间以无焊接方式来产生。

根据本发明的方法可以例如被用于产生光电接口，所述光电接口是特别是在ByteFlight总线系统中的控制装置的组成部分。所谓的“ByteFlight总线系统”特别地是本领域技术人员已知的用于机动车辆技术中的安全攸关性应用的标准总线系统。所述ByteFlight总线系统特别地具有10 Mbit/s的数据速率并且可以使用聚合物光纤作为传输介质。ByteFlight通常是具有智能星形耦合器的星形拓扑网络。类似于CAN总线，ByteFlight特别地通过使用面向消息的传输协议来操作：所有消息均被提供到ByteFlight站。数据包（帧）则类似于CAN数据包；数据段的最大长度是12字节。为了实现可预测实时响应，ByteFlight可以通过使用确定接入方法TDMA来得当地操作，在该方法中，每个被连接的总线站均接收经限定的时槽，以用于在确定时间内进行数据传输。

依照另外的方面，具体提出了一种光电接口，所述光电接口特别地用于车辆的控制装置。接口具有印刷电路板，其中，印刷电路板具有至少一个连接区域和一个主要区域。印刷电路板具有电导体迹线以用于传输电信号。在一种发展形式中，所述印刷电路板另外地具有光导体迹线以用于传输光信号。

另外，光电接口具有至少一个光电部件和至少一个电部件。电部件被连接到至少一个电导体迹线。在一种实施例中，光电部件被连接到至少一个光导体迹线和/或电导体迹线。光电部件优选地被构造成接收电信号并发送光信号和/或接收光信号并发送电信号。为了发送和接收电信号，所述光电部件优选地被连接到印刷电路板的电导体迹线。

光电部件和电部件被连接到印刷电路板并且在连接区域中相对于彼此定向，其中，印刷电路板在连接区域中的中心面与印刷电路板在主要区域中的中心面围成不同于180度的角度phi。在一种实施例中，角度phi具有在10°和170°之间、优选地在50°和120°之间、特别优选地在80°和100°之间的值。

在一种有利实施例中，光电部件是表面安装部件（SMD，表面安装器件），其特别地具有发光二极管和/或光电二极管。在本发明的一种实施例中，电部件是插头。插头和光电部件优选地相对于彼此定向成使得从光电部件发出的光和/或由光电部件接收的光被引导穿过插头。焊接插头或者压配合插头可以进而被用作电部件。

依照第三方面，提供了一种控制装置，其特别地是机动车辆的电子控制装置。所述控制装置优选地是车辆的ByteFlight总线系统的控制装置。控制装置具有外壳和布置在外壳中的光电接口，其特别地依照上述关于接口及其产生方法的实施例中的至少一者。

在一种实施例中，外壳以流体密封方式闭合。在一种发展形式中，所述外壳以气密密封方式闭合。

在所述方法的、所述接口的或所述控制装置的一种实施例中，密封元件布置在电部件和印刷电路板之间和/或在光电部件和印刷电路板之间，所述密封元件特别地有助于控制装置的流体密闭密封。密封元件可以是插入密封件或者可以是被直接喷涂到电部件上和/或光电部件上的密封元件。

附图说明

所述方法的、接口的以及控制装置的进一步特征、应用可能性和优点从在附图中示出的示例性实施例的下述描述中显露出来。

在附图中：

图1示出了依照根据本发明的方法的光电接口的产生期间的制造阶段；以及

图2示出了依照根据本发明的方法产生的根据本发明的光电接口10。

在附图中，对于同样的元件使用相同的附图标记。附图和附图中示出的元件相对彼此的尺寸比例不将被看作是真实比例。相反，各元件能够以夸大的尺寸被示出以便更好地进行图示和/或更好地进行理解。

具体实施方式

图1示出了依照根据本发明的方法的光电接口10的产生期间的制造阶段。

光电接口10具有印刷电路板100，部件110和电导体迹线（未示出）布置在印刷电路板100上。印刷电路板100是盘碟状部件，其（在提供步骤中）具有基本上非曲形的平面状中心面102。在当前情况下，所述印刷电路板是半柔性印刷电路板，其具有主要区域104、连接区域105以及具有减小的载体材料强度的弯曲区域103，弯曲区域103布置在连接区域105和主要区域104之间并且从印刷电路板100的侧边缘中的一者延伸直到相对的侧边缘。主要区域优选地聚集有部件110或者至少大多数部件110。例如，微控制器布置在主要区域上。

在所述方法中，产生一种具有光电插头装置140的光电接口10。为此，在所示制造阶段中，光电部件120和电部件（即插头130）已经在印刷电路板100上被安装在印刷电路板100的连接区域105中，以使得光电部件120和电插头130相对于彼此被定向成使得光电部件120能够发射光穿过光电插头装置140。光电部件120在这种情况下是具有发光二极管的标准化表面安装部件。在组装插头130期间，光电部件120在当前情况下被接收在插头130的塑料外壳的凹陷部中，其中，凹陷部的形状适于光电部件120的设计并且以此方式相对于插头130定向。

光电部件120被构造成具有至少一个导体迹线（未示出）以用于经由印刷电路板100接收电信号并且借助于发光二极管将电信号转换成光信号，该光信号被提供成经由光电插头140传输到例如线缆束的光学线路。此外，电插头130连接到至少一个或多个另外的电导体迹线（未示出）以用于将电信号从印刷电路板100经由光电插头装置140传输到例如线缆束的电线路。

电插头130具有直的连接插脚136，连接插脚136连接到至少一个电导体迹线以便实现产生电接触的目的，并且连接到印刷电路板100以便实现通过压入（压配合）机械固定插头130的目的。作为其替代性方案，也可以使用焊接连接。密封元件（附图中未示出）可以布置在电部件130和印刷电路板100之间和/或在光电部件110和印刷电路板100之间和/或在电部件130和光电部件120之间。一个或多个密封元件可以在这种情况下是插入密封件或者可以是被直接喷涂到电部件130上和/或光电部件120上的密封件。

此外，图1示出了半柔性弯曲区域103，其在当前情况下已经通过在相关区域中对印刷电路板100的单件式载体材料进行材料弱化而产生。弯曲区域103将连接区域105与主要区域104分开并且沿着连接区域105垂直于绘图面延伸。印刷电路板100的主要区域104和连接区域105两者均是平面状的并且因此相对于彼此定向成使得在当前方法阶段中整个印刷电路板100的中心面102以平面状且非曲形的方式伸展。换言之，连接区域105和主要区域104具有由共同的中心面102代表的共面的中心面102a、102b。

图2示出了依照使弯曲区域103变形的方法步骤的光电接口10。在这个方法步骤中，弯曲区域103围绕弯曲轴线弯曲，弯曲轴线平行于所述弯曲区域的范围的主要方向，以使得在变形之后，连接区段105的中心面102b与主要区段104的中心面102围成角度phi。在所示示例中，角度phi具有90°的值，不过其也可以具有在10°和170°之间、优选地在50°和120°之间、且特别优选地在80°和100°之间的不同的值。

图2示出了光电插头装置140是侧向插头输出口（Steckerabgang）。特别地，这意味着，插头130的插接方向平行于印刷电路板的主要区域104的中心面102b。在接口10的成品状态中，插头的连接插脚136同样平行于主要区域104的中心面102a。所述连接插脚也布置成垂直于连接区段105的中心面。

车辆的ByteFlight总线系统中的控制装置可以具有外壳（附图中未示出）和布置在外壳中的根据本发明的光电接口10，其中，外壳优选地以流体密封方式闭合。

本发明不限于其说明书所述的示例性实施例。相反，本发明包括每个新的特征和特征的每种组合，所述组合特别地包含示例性实施例和专利权利要求中的特征的每种组合。

Claims (7)

1.一种用于产生光电接口（10）的侧向连接部的方法，所述光电接口（10）用于车辆中的控制装置，所述方法包括如下步骤：

- 提供印刷电路板（100），所述印刷电路板（100）具有非曲形的平面状的中心面（102，102a），其中，所述印刷电路板（100）是一体式部件并且包括无变形层和弯曲区域，所述无变形层具有主要区域（104）和连接区域（105），微控制器（110）安装到所述主要区域（104）上；

- 将光电部件（120）布置在所述印刷电路板（100）的连接区域（105）中；

- 将电部件（130）布置在所述连接区域（105）中并且使所述光电部件（120）和所述电部件（130）相对于彼此定向；

其特征在于，

所述光电部件（120）是表面安装部件，所述光电部件（120）具有至少一个导体迹线以用于经由所述印刷电路板（100）接收电信号并且将电信号转换成光信号；

所述电部件（130）是焊接插头或压配合插头；并且

所述插头连接到至少一个或多个另外的电导体迹线以用于从所述印刷电路板（100）传输电信号，并且定向步骤包含将所述光电部件（120）定向成使得从所述光电部件（120）发出的光和/或由所述光电部件（120）接收的光被引导穿过所述插头；

并且在于，

在将所述电部件和所述光电部件组装和定向到所述印刷电路板上之后，所述印刷电路板的弯曲区域变形成使得在所述变形之后，所述中心面在所述连接区域（105）与所述主要区域之间围成角度（phi），并且，所述角度（phi）具有在50°和120°之间的值，由此所述电部件（130）形成用于侧向连接部的插头。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变形发生在弯曲区域（103）中，所述弯曲区域（103）通过在所述印刷电路板（100）中进行材料弱化或通过布置柔性材料来限定。

3.一种具有侧向连接部的光电接口（10），所述光电接口（10）用于车辆的控制装置，所述光电接口（10）具有

- 印刷电路板（100），其中，所述印刷电路板（100）是一体式部件并且具有至少一个连接区域（105）和一个主要区域（104），微控制器（110）安装到所述主要区域（104）上；

- 至少一个光电部件（120）；以及

- 至少一个电部件（130），其中，所述光电部件（120）和所述电部件（130）连接到所述印刷电路板（100）并且在所述连接区域（105）中相对于彼此定向，

其特征在于，

所述光电部件（120）是表面安装部件，所述光电部件（120）具有至少一个导体迹线以用于经由所述印刷电路板（100）接收电信号并且将电信号转换成光信号，

所述印刷电路板（100）在所述连接区域（105）中的中心面（102b）与所述印刷电路板（100）在所述主要区域（104）中的中心面（102a）围成角度（phi），其中，所述角度（phi）具有在50°和120°之间的值，

其特征在于，所述电部件（130）是焊接插头或压配合插头，并且在于，所述插头和所述光电部件（120）被定向成使得从所述光电部件（120）发出的光和/或由所述光电部件（120）接收的光被引导穿过所述插头；

其中，所述电部件（130）被构造成形成用于侧向连接部的插头；并且

其中，所述插头连接到至少一个或多个另外的电导体迹线以用于从所述印刷电路板（100）传输电信号。

4.根据权利要求3所述的光电接口，其特征在于，密封元件布置在所述电部件（130）和所述印刷电路板（100）之间和/或在所述光电部件（120）和所述印刷电路板（100）之间。

5.根据权利要求4所述的光电接口，其特征在于，所述密封元件是插入密封件或者被直接喷涂到所述电部件（130）上和/或所述光电部件（120）上。

6.一种特别地在车辆的ByteFlight总线系统中的控制装置，所述控制装置具有外壳和布置在所述外壳中的根据权利要求3-5中的任一项所述的光电接口（10）。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置的外壳以流体密封方式闭合。

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