CN115244785A - 具有接触部位的电路板 - Google Patents

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Abstract

电路板(100)，其具有用于与用于在车辆中的电接触的接触弹簧(300)接通的接触部位，其中，所述接触部位具有由锡制成的支承元件(200)，所述支承元件借助于回流方法焊接到所述电路板上。

Description

具有接触部位的电路板
技术领域
本发明涉及一种具有用于在车辆中的电接触的接触部位(Kontaktstelle)的电路板、一种用于车辆的具有该电路板的结构单元，和涉及一种用于制造具有接触部位的电路板的方法，以及尤其涉及一种用于在商用车中的促动器/传感器通过接触弹簧与在电路板上的预成形(Preform)对应部位的接通(Kontaktierung)。
背景技术
在车辆中的电接触经受对抗振性以及对时间影响和环境影响的耐抗性的特别的要求。在车辆中的电构件之间的电接触的常见的实现通过接触弹簧(即，螺旋状地缠绕的导体结构)发生，所述接触弹簧通过在结构上的措施与构件中的一个连接并且可能通过充分利用由材料决定的和由形状决定的应力效应而通过贴靠(Anlage)或者平放(Aufsatz)建立例如到其他的电构件的电接触。为此目的，接触面位于通过接触弹簧的贴靠而连接的电构件上，电流可以通过所述接触面在两个构件之间流动。该接触面尤其可以构造为电路板的部分或者构造为平放到电路板上。
用于这样的结构型式的接触的具体的示例可在商用车的制动系统中找到，其中，例如具有促动器的传感器单元(例如在电子的制动系统或者空气处理设备中，其具有集成的电子的控制装置，所述电子的控制装置可以例如构成电子的驻车制动器的有源的机械的部件)以及可能另外的构件通过电接触以容振动的方式连接。在此，通常地，在工业制造的框架下，典型地，电路板用回流方法(回流熔焊
Figure BDA0003818061370000011
)装备有SMD(surface mounted devices表面贴装的结构元件)。在回流方法中，被掺杂着导体电路的电路板首先在已经构造的接触区(焊盘(lands)、连接器焊垫、接触焊垫)上设有由粉末的焊锡化合物和助焊剂制成的焊膏(例如以丝网印刷方法或者打字蜡纸印刷方法)。通过焊膏，随后被平放的SMD暂时地附着在电路板上。通过加热电路板，焊膏在助焊剂的部分的气体析出的情况下熔化。表面应力效应校正SMD，所述SMD通过完全冷却的焊料固定。
有利地，用于接触部位(接触弹簧贴靠或者紧贴在所述接触部位上)的生产方法可以以尽可能少的花费纳入到现有的回流方法中。
为此，在DE 10 2015 008 334 A1中公开接触部位通过接触小片的构造，该接触小片一层或者多层地构造和/或构造为SMD，所述SMD具有材料镍或者铜并且设有银层或者金层以便改进导电能力或者以便提高耐磨性。接触部位借助接触小片的构造的缺点在于附加的生产成本和材料成本，所述附加的生产成本和材料成本为了接触小片而产生。
存在着对在电路板上的替代的电接触部位的需求，所述替代的电接触部位通过敷设或者平放例如接触弹簧这样的电导体实现电接触，以及存在着对用于在电路板上制造这样的接触部位的、改进的方法的需求。
发明内容
以上所提到的问题的至少一部分通过根据权利要求1所述的具有接触部位的电路板、根据权利要求4所述的结构单元和根据权利要求8所述的方法来解决。从属的权利要求定义独立的权利要求的主题的另外的有利的实施方式。
本发明涉及一种具有用于与用于在车辆中的电接触的接触弹簧接通的接触部位的电路板，其中，该接触部位具有由锡制成的支承元件，该支承元件借助于回流工艺焊接到电路板上。
电路板是用于电路的载体，所述电路具有一个或者多个电线路和可能的电构件，其例如以回流方法施加到电路板上。支承元件可以完全由锡组成，所述锡在回流方法期间完全地或者部分地液化，并且所述锡直接地平放在电路板的接触面上。在此，接触面(英语：land，焊盘；connnector pad，连接器焊垫；contact pad，接触焊垫)是在回流方法的框架下预先确定的、用于支承元件的位置的区域，在所述区域中，一个或者多个导体电路在电路板的表面上终止。
可选地，支承元件在电路板上方具有至少50微米和最高150微米的高度，以确保抗振动的接通。
接通通过将导体敷设到支承元件的表面上来进行。例如由包括电路板和导体的车辆的运动引起的振动和/或颤动可能导致支承元件和敷设的导体的彼此间的运动。通过导体在支承元件上的运动和/或压力，可以从支承元件的表面的区域去除材料。有利地，支承元件在电路板上方的高度这样选择，使得确保长期有效的接通。
可选地，支承元件具有以下的底面中的一种：
-圆盘，
-椭圆形的盘，
-圆环
-多边形边缘的面
-所提到的形状中的一种，在所述形状的内部存在着另外的留空(Aussparungen)。
有利地，基面的选择对于接触部位在电路板上的安置、对于贴靠到接触部位上的电导体的位置的保障和/或对于例如作为焊料成形件(solder preform)的支承元件的制造是有益的。
本发明也涉及一种用于车辆、尤其是商用车的结构单元，其具有电路板(该电路板具有如在前面所说明的接触部位)和此外具有接触弹簧以及具有通过接触弹簧与电路板的接触部位的支承元件处于电连接中的结构元件。
在此，接触弹簧是适当地弯曲的导体件、例如螺旋状地缠绕或者线卷状的线材，所述线材贴靠或者紧贴在支承元件的表面上。接触弹簧可以将机械压力施加到支承元件上。此外，接触弹簧还紧固在结构元件上；为此，接触弹簧可以例如被铆接、夹紧、焊接、铰接(verschweisst)、插入地由例如介电的壳体这样的保持装置保持或者构造为电导体的端部。
可选地，所述接触弹簧以一端部贴靠在支承元件的表面上，其中，支承元件的表面大于所述接触弹簧的进行贴靠的端部的横截面。
支承元件的超过接触弹簧的横截面的表面可以例如尤其在振动或者颤动的情况下也确保用于接触弹簧的端部的位置的公差。在此，接触弹簧的端部的振动可以有利地被充分利用，以便通过去除表面的部分来防止支承元件的表面的腐蚀和/或氧化。
可选地，支承元件的表面具有凹槽和/或凸起，所述凹槽和/或凸起构造用于，保障接触弹簧的进行贴靠的端部的位姿(Lage)。
例如，凹槽可以是槽形的，或者它可以环状地与接触弹簧的横截面轮廓相适应并且包括中心的凸起。在此，凹槽也可以由于接触弹簧在支承元件上的压力而产生和/或随着时间进一步加深。
可选地，该结构元件具有促动器和/或传感器，其中，接触在商用车中在促动器和/或传感器与电路板之间建立电连接。
本发明也涉及一种用于制造具有接触部位的电路板的方法，其具有以下的步骤：
-提供具有接触区的电路板；
-将由锡制成的支承元件施加在接触区上；
-通过回流方法将支承元件与电路板连接。
有利地，在此，所施加的支承元件在回流方法中熔化，从而与在电路板的接触区中伸(tretenden)到表面上的导体的直接接触得到实现。支承元件以回流方法至少部分地熔化展现了在SMD的施加的标准和镀锡的标准之间的折衷。
可选地，支承元件的施加包括用焊膏印刷接触区，其中，现有的焊料液化剂被消耗到以下程度：所述焊料液化剂在接通贴靠到接触部位上的导体时不降低接触部位的导电能力。
在标准化的回流方法中，焊膏包含助焊剂，所述助焊剂由于在回流方法的框架下的加热而冒出并且可能留下和/或例如在焊料的表面上形成残留物，所述残留物会削弱接触部位的导电能力。尤其是当为了构造接触部位而省去支承元件并且例如可能会使用仅仅一种焊膏时，可能是这种情况。通过适当地加热和/或通过选择支承元件的合适的几何形状(例如足够的厚度)可以防止添加剂在接触部位的表面上的残留。
可选地，在该方法期间将至少一个表面贴装的结构元件紧固在电路板上，其中，连接的步骤是支承元件和表面贴装的结构元件的同时焊接。
因此，接触部位的安置可以集成到现有的、用于安置表面贴装的结构元件的回流方法中，而在回流焊方法中不需要引入附加的方法步骤。
在此，支承元件的锡也可以包含例如铅、锌、银、铁、锑、铜或者助熔剂这样的添加剂，所述添加剂有利地影响支承元件作为用于电导体的敷设的接触部位的功能和/或用于将支承元件施加在电路板上的方法，而不改变接触部位或者方法的所提到的特征。这些添加剂也可以在一个方向上连续分层次地引入到支承元件中。
实施例的优点例如在于通过以下方式产生的成本节省：
-省去接触小片或者其他的针对任务所构造的SMD或者穿插式安装构件的生产，
-成本便宜地制造支承元件作为焊料成形件，其中，焊料成形件在回流方法中此外已经可以使用在其他的部位上，
-可纳入用于装备电路板的现有的回流方法中。
另外的优点在于通过以下方式产生的电接触的好的导电能力：
-尤其是与由锡制成的接触面的最终表面(finish，表面处理)的相容性，从而可以实现支承元件的表面与(铜)导线的直接的、均匀的连接，
-支承元件的厚度以及其底面在电路板上的不透空气的连接，其防止至少在接触区中伸到电路板表面上的铜导线氧化。
另外的优点在于，进行贴靠的导体的位姿的保障，只要该导体在压力下贴靠在支承元件上并且因此部分地被压入支承元件中，
进一步地，相对于导体表面的局部的镀锡(如其例如可以通过电镀工艺或者还有锡浴进行的那样)，存在着呈如下形式的优点：由于焊料成形件的经调整的厚度和形状而产生的、适当地延长的或者可调节的使用寿命。
此外，相对于接触部位仅仅通过焊膏的涂镀的实现，优点在于，在本方法中，在支承元件的表面上不发生助焊剂残留物的沉积并且因此不发生导电能力的降低。
附图说明
从对不同的实施例的以下的详细的说明和随附的绘图更好地理解本发明的实施例，然而，所述实施例不应这样理解，使得它们将本公开限制在特定的实施方式上，而是仅仅使用于解释和理解。
图1示出根据本发明的、用于具有接触部位的电路板的实施例，
图2在左边示出支承元件和在右边示出具有接触面的电路板的平面图,
图3在左边示出在加热和以回流方法熔化之前放到具有焊膏的接触面上的支承元件并且在右边示出在加热和熔化之后在接触面上的支承元件。
图4示出一结构单元，该结构单元具有带有支承元件的电路板、弹簧和构件。
图5示出根据本发明的、用于制造具有接触部位的电路板的方法。
具体实施方式
图1示出电路板100作为本发明的实施例，该电路板具有用于与用于在车辆中的电接触的接触弹簧300接通的接触部位，其中，接触部位具有由锡制成的支承元件200，所述支承元件借助于回流方法焊接到电路板100上。
在此，示出电路板100的仅仅一个片段，该电路板可以包含另外的构件。接触弹簧300不固定在支承元件200上，而仅仅需要贴靠在其上。
图2在左边的侧上示出用于作为由锡制造的焊料成形件(solder preform)的支承元件200的实施例的视图。在右边的侧上以平面图示出用于电路板100的实施例的一个片段，接触面110位于所述电路板中。接触面110涉及电路板100的如下区域：在所述区域中，电路板100的导体电路(这里未示出)伸到电路板表面上。这样的导体电路可以例如由铜制成。因为氧化工艺随着时间影响裸露的铜的接触能力，所以在用于制造电路板100的最终的方法步骤中的一个中，接触面110涂覆有由例如锡、银或者金制成的最终表面(表面处理)。
图3在左边的侧上示出在以回流方法重新熔化焊料之前的情形下电路板100的局部的横截面。接触面110与涂装在其上的焊膏210位于电路板100上，由锡制成的焊料成形件又作为支承元件200平放在所述焊膏210上。在回流方法中，支承元件200的锡与焊膏210合并(verschmilzt)，以及，在必要时——例如在接触面110的由锡制成的最终表面的构造的情况下——与接触面110的最终表面的材料合并。
在该图的右边的侧上示出在以回流方法重新熔化焊料之后的电路板100，该电路板具有接触面110和支承元件200。尤其是在具有由锡制成的最终表面的接触面110的情况下，可以以此方式构成均匀地附设到导体电路上的接触部位。
图4示出用于车辆、尤其是商用车的结构单元的实施例的剖视图，该结构单元具有电路板100，在该电路板100中构造有接触面110，由锡制成的支承元件200在回流方法的框架下安置在所述接触面110上。接触弹簧300贴靠在支承元件200上，所述接触弹簧是结构元件400的部分，该结构元件通过接触弹簧300与电路板100的接触部位的支承元件200处于电连接中。
电路板100可以是例如在车辆的制动系统中的传感器的部分。
接触面110的由锡制成的最终表面在施加支承元件200之前可以具有例如一微米的厚度。在回流方法期间，典型地，该厚度减小例如0.2微米。该厚度对于接触弹簧300的敷设可能是不足的，因为例如腐蚀过程、氧化过程以及在敷设接触弹簧300时还有磨损过程太快地损坏最终表面。支承元件200可以在电路板100上方有利地具有在50至150微米的范围内的高度并且由此确保电路板100的终止于接触面110的导体电路的长期有效的接通以及保护。因为在回流方法期间的高度可以部分地减小，所以支承元件200在被平放到电路板100的接触面110上之前具有更大的高度(例如，10至50微米左右)。
例如，结构元件400可以包括在车辆的制动系统中的例如电磁阀这样的促动器。
图5示出一种用于制造具有接触部位的电路板100的方法，该方法具有以下步骤：
-提供S110具有接触区110的电路板100；
-将由锡制成的支承元件200施加S120在接触区110上；
-通过回流方法将支承元件200与电路板100连接S130。
在回流方法期间，支承元件200通过加热而液化，其中，它可以与先前所施加的焊膏210和必要时与接触部位110的最终表面的材料合并。由此建立到电路板100的终止于接触区110中的导体电路的均匀的接触。
在此，回流方法可以包括另外的构件在电路板100上的安装。以此方式，接触部位的安置可以被纳入到现有的回流方法中，而不需要导入附加的方法步骤。
本发明的在说明书、权利要求和附图中公开的特征不但可以单独地而且可以以任意的组合对于本发明的实现是重要的。
附图标记列表
100 电路板
110 接触区
200 支承元件
210 焊膏
300 接触弹簧
400 结构元件
S110、S120、S130 方法步骤

Claims (10)

1.一种电路板(100)，所述电路板具有接触部位，所述接触部位用于与用于在车辆中的电接触的接触弹簧(300)接通，
其特征在于，
所述接触部位具有由锡制成的支承元件(200)，所述支承元件借助于回流方法焊接到所述电路板上。
2.根据权利要求1所述的电路板(100)，
其特征在于，
所述支承元件(200)在所述电路板(100)上方具有至少50微米和最高150微米的高度，以便确保抗振动的接通。
3.根据权利要求1或2所述的电路板(100)，
其特征在于，
所述支承元件(200)具有以下的底面之一：
圆盘，
椭圆形的盘，
圆环
多边形边缘的面
所提到的形状中的一种，在所述形状的内部存在着另外的留空。
4.一种用于车辆、尤其是商用车的结构单元，
其特征在于：
根据以上权利要求中任一项所述的电路板(100)；
接触弹簧(300)；和
结构元件(400)，所述结构元件通过所述接触弹簧与所述电路板的接触部位的支承元件处于电连接中。
5.根据权利要求4所述的结构单元，在所述结构单元中，所述接触弹簧(300)以一端部贴靠在所述支承元件(200)上，
其特征在于，
所述支承元件(200)的表面大于所述接触弹簧(300)的进行贴靠的端部的横截面。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的结构单元，
其特征在于，
所述支承元件(200)的表面具有凹槽和/或凸起，所述凹槽和/或所述凸起构造用于，容纳所述接触弹簧(300)的进行贴靠的端部并且因此保障所述接触弹簧(300)的进行贴靠的端部的位姿。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的结构单元，其中，所述结构元件(400)具有促动器和/或传感器，
其特征在于，
接触在商用车中在所述促动器和/或所述传感器与所述电路板(100)之间建立电连接。
8.一种用于制造具有接触部位的电路板(100)的方法，
其特征在于：
提供(S110)具有接触区(110)的电路板(100)；
将由锡制成的支承元件(200)施加(S120)在所述接触区(110)上；
通过回流方法将所述支承元件(200)与所述电路板(100)连接(S130)。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
所述支承元件(200)的施加(S120)包括用焊膏(210)印刷所述接触区(110)，其中，现有的焊料液化剂由于加热而被消耗到以下程度：所述焊料液化剂在接通贴靠到接触部位上的导体时不降低所述接触部位的导电能力。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中，将至少一个表面贴装的结构元件紧固在所述电路板(100)上，
其特征在于，
所述连接的步骤(S130)是所述支承元件和所述表面贴装的结构元件的同时焊接。
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