CN117321859A - 插头元件和电子模块 - Google Patents

Abstract

出发点是具有用于与对应插头电接触的插接侧和用于与电路载体电接触的连接侧的插头元件。插头元件构造为多极的，包括至少四个或更多个用于相应电接触的接触元件。至少三个或更多个接触元件在此在插接侧和连接侧之间由电绝缘的插头主体密封包围。其分别从插头主体端侧自由突出。此外，接触元件在插接侧上穿过由插头主体形成的插头底面。为了用不同类型的包裹料改善插头主体的低应力注塑包封，插头主体在连接侧上具有至少一个或另外的突出的拱部和/或连接片。至少一个或另外的突出的拱部和/或连接片在此在端侧分别形成插头主体的端接面。所有接触元件在一个或另外的拱部和/或连接片内的相应纵向区段上延伸，并且在此至少穿过一个或另外的端接面。至少一个或多个拱部和/或连接片提供插头元件的用于包裹料的连接区域，以便在插头元件与电路载体接触状态下将插头主体以材料连接的方式连接至电路载体的由包裹料构成的包覆部。

Description

插头元件和电子模块

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的插头元件、包括所述插头元件的电子模块以及用于构造所述电子模块的方法。

背景技术

电子电路必须受到保护以免受外部影响和机械损坏。与传统的例如由铝或塑料制成的壳体相比，所谓的直接封装除了提供针对介质的出色保护之外还附加地提供器件和钎焊部位在热负荷下的热机械稳定(thermomechanische Stabilisierung)。直接封装采用热固性材料，其在包覆工艺中发生化学交联，并且从液态过渡为固态。热固性塑料由小分子组成，其当交联时(通常在热作用下)交联形成无限的三维网络，并且此后不再可熔化。而热塑性塑料由长分子链组成，其在输入热量时会变得可移动且可熔化。热塑性塑料的应用非常广泛地分布于任何注射成型件的制造。特别是对于电子仪器，尤其是具有传统壳体的电子仪器，例如在多种控制仪器中使用了各种尺寸的由热塑性塑料制成的插头。将这些已建立的插头概念用于直接封装的电子模块在技术上难以实现，尤其是对于多极插头由于其尺寸而难以实现。

根据图1a和图1b可以简单地说明该问题。在图1a中，以侧面剖视图极为示意性地示出了具有直接封装部的电子模块100。直接封装部由热固性塑料材料10’制成，其在浇铸工艺中形成电子模块100的包覆部10。电子模块100还包括插头30，其仅作为示例为8极插头30。插头30在此具有用于与对应插头30’(以虚线示出)电接触的插接侧S。此外，在插头30上还构造了连接侧A，其用于使插头30与配备的电路载体20(不可见，因为如图所示被热固性塑料材料10’完全覆盖)电接触，例如与包含在电子模块100中的电路载体20电接触。为了相应的电接触，插头30包括多个接触元件40，这些接触元件40在插接侧S和连接侧A之间由用热塑性塑料材料35’制成的电绝缘插头主体35密封包围。接触元件40在此在端侧处从插头主体35突出。在插接侧S上，在端侧处突出的接触元件40通常由作为插头主体35的一部分的插头凸缘36围住。该插头凸缘于是也形成被接触元件40穿过的插头底面31的边缘。连接侧A上的突出的接触元件40可以笔直地引出，从而总体上呈现出笔直的插头30。这些接触元件同样可以沿一方向弯折以呈现出成角度的插头30。因此，插接侧S定向成平行于电路载体20的主侧面，而连接侧A相对于主侧面有一角度，尤其是直角。连接侧A上的接触元件40被包覆部10的热固性塑料材料10’完全覆盖。附加地，由热塑性塑料材料35’制成的插头主体35至少部分地由包覆部10的热固性塑料材料10’注塑包封。在此，热固性塑料材料10’完全包围插头主体35的边缘区域，该边缘区域包括与插头底面31对置的端接底面32以及插头主体35的邻接其的侧部表面37的侧部区段37’。于是在注塑包封的边缘区域中呈现出大的界面，在该界面上热塑性塑料材料35’和热固性塑料材料10’直接彼此对接。在此，形成材料连接区域13来作为由两种材料10’、35’构成的材料连接部，其由热固性塑料材料10的浇铸和随后的固化而产生。在这种电子模块100的实际制造中，在连接区域13中产生巨大的热机械应力。对于浇铸工艺使用由热塑性塑料材料35’制成的预制插头30。在作为示例性浇铸工艺的转移模制或DIM工艺(Direct Injection Molding：直接注射成型)中，热固性塑料材料10’的示例性工艺温度为～175℃，在此温度下，热固性塑料材料10’硬化并从液态变为固态。在此温度下假定热固性塑料材料10’和热塑性塑料材料35’的连接近似无应力。热固性塑料材料10’具有的热膨胀系数(约11至17ppm/K)比热塑性塑料材料35’具有的热膨胀系数(约30至60ppm/K)小得多。其结果是，在浇铸工艺之后的冷却期间，热塑性塑料材料35’收缩得比热固性塑料材料10’剧烈得多——通常也称为热收缩。热收缩中的这种差异导致在热塑性塑料材料35’和热固性塑料材料10’之间的连接处产生大的机械应力。因此在与端接底面32的界面中产生剪切应力，并且在与侧部区段37’的界面中产生拉力。一旦界面处的负载超过各材料10’、35’的负载能力，两种材料10’、35’就可能撕裂。在图1b中示意性地标记了一些缺陷部位F作为示例。同样，作为另一缺陷部位F，这可能导致热塑性塑料材料35’和热固性塑料材料10’之间脱层。这种脱层随后可能后续继续生长并导致接触元件40的脱层。裂纹可能会导致其他构件机械损坏，并成为湿气和其他介质的渗透路径。这意味着可预见诸如电路载体20的腐蚀和电故障等可能后果。热膨胀系数显著不同的其他材料配对也会出现同样问题。随着插头尺寸增大，这个问题急剧恶化。当结构尺寸特别大的由热塑性塑料制成的插头30以及因此尤其是多极插头用于上述电子模块100时，由于先前器件的大尺寸收缩，不可避免地导致电子模块100内由收缩引起的缺陷部位F。

发明内容

优点

本发明的目的是，使已建立的插头概念能可靠地用于电子模块直接封装。

该目的通过根据独立权利要求的插头元件、包括所述插头元件的电子模块以及用于构造所述电子模块的方法来实现。

出发点是一种插头元件，所述插头元件具有用于与对应插头电接触的插接侧和用于与电路载体电接触的连接侧。所述插头元件构造为多极的，为了相应的电接触包括至少四个或更多个接触元件，特别是多于五个接触元件，优选多于七个接触元件。至少三个或更多个接触元件在此在插接侧和连接侧之间由电绝缘的插头主体密封地包围。这些接触元件分别从插头主体的端侧自由突出。此外，接触元件在插接侧上穿透由插头主体形成的插头底面。所述插头底面例如可以由用于容纳对应插头的插头凸缘界定。为了用不同类型的包裹料改善插头主体的低应力注塑包封，插头主体在连接侧上具有至少一个或另外的突出的拱部和/或连接片。不同类型的包裹料是指包裹料的材料与插头主体的材料相比具有显著不同的热膨胀系数，例如具有显著较小的热膨胀系数。对于热固性的包裹料和热塑性的插头主体尤其如此。至少一个或另外的拱部和/或连接片在此分别在端侧处形成插头主体的端接面。所有接触元件此外在一个或另外的拱部和/或连接片内部的相应纵向区段上延伸，并且在此分别至少穿透一个或另外的端接面。所述至少一个或另外的拱部和/或连接片构造成使得提供插头元件的用于包裹料的连接区域，以便在插头元件与电路载体的接触状态中将插头主体以材料连接的方式连接在电路载体的由包裹料制成的包覆部处。包裹料仅在所述至少一个或另外的拱部和/或连接片处的可连接性可以有利地显著减小在插头主体的材料(特别是热塑性塑料材料)与包裹料的材料(特别是热塑性塑料材料)之间的界面。由于连接面较小，当用不同类型的包裹料浇铸这种插头元件时，不同材料之间的热机械应力可以明显地下降。具体地，如果相应端接面在端侧处的连接区域没有在相应拱部和/或连接片的整个高度上延伸，则保持不与包裹料连接的剩余高度可以充当弹性柔软的弹性元件。在热收缩时，在其他情况下会出现的热机械应力可以有利地通过这些有效弹性元件的柔软性而减小或在很大程度上补偿。总的来说以此可以实现的是，插头主体的材料和包裹料之间的负载保持低于其各自的负载极限。因此，已建立的插头概念、尤其是具有热塑性塑料的插头主体的插头概念，现在可以非常有利地用于电子模块的直接封装，尤其是具有热固性包裹料的电子模块。当用所使用的包裹料共铸插头元件时，现在可以与插头结构尺寸显著更加无关地实现介质密封的连接。由此即使更复杂的电子模块、特别是机动车领域中的控制仪器(其通常需要更大、特别是多极插头元件、特别是PCB接线端子)，现在也可以通过直接封装设计为包覆部。由此使其在技术和成本效益上成为其他情况下使用的传统铝制或塑料制壳体的有吸引力的替代品。通过对这种电子模块也开发直接封装，与传统技术相比可以提高运行可靠性，并且可以减少所需的结构空间和重量。

特别地，所述一个或多个拱部和/或连接片的所有端接面的总和小于插头底面，从而连接区域可以设计得比迄今的插头元件更小。此外，特别地，端接面布置在插头底面的垂直投影面内。由此连接面不可避免地变得越来越小。

拱部在此可以设计成具有不同的横截面。圆形、倒圆角的或椭圆形的横截面尤其合适，尤其是沿其高度走向具有恒定的横截面。原则上，拱部具有比最大横截面尺寸更大的高度尺寸。与此相反，所述连接片沿垂直于高度尺寸的纵向方向延伸，且延伸尺寸大于高度尺寸。原则上，对于插头元件的连接区域可以仅构造拱部或仅构造连接片。同样，根据应用，可以想到两种变型方案的混合。优选地，所述至少一个或另外的拱部和/或连接片的一个或另外的连接面构造成与插头底面对置，尤其是与该插头底面平行。这使得更易于制造插头元件。本发明尤其适于结构尺寸>25mm、例如>35mm、尤其是>45mm的可注塑包封的插头元件。该结构尺寸在此尤其确定为所包含的接触元件之间的最大距离尺寸，所述接触元件尤其是由共同的插头凸缘或共同的插头底面包括的接触元件。

通过在从属权利要求中列出的措施可以实现根据本发明的方法的有利的改进方案和改善方案。

在插头元件的一种尤其有利的实施方式中，插头主体具有中轴线，两个或更多个拱部和/或连接片构造成关于该中轴线镜面对称和/或点对称。由于对称布置，可以保证注塑包封时插头元件不会出现一侧变形并且连接区域中不会出现一侧升高的应力状态。

在插头元件的另一种特别的实施方式中，构造了至少一个或另外的拱部或连接片，其没有接触元件并且构造成当在电路载体的由包裹料构成的包覆部处材料连接时形成支撑结构。这种拱部或连接片例如可以布置得比至少一个接触元件延伸穿过的拱部或连接片更靠外。所述支撑结构在插头元件或包括插头元件的电子模块的后续运行期间支撑对插接力的力吸收。尤其有利的是，这些支撑结构仅仅以贴靠接触的方式放置在包覆部上。在用包裹料进行注塑包封时，在支撑结构和包覆部之间在模具侧处同时形成最小间隙。替代地，所设支撑结构可以具有外涂层，其例如借助分离蜡层来减少或理想地防止插头主体的材料在包裹料处的附着。由于支撑结构缺少材料连接，所以在使用不同类型的包裹料进行注塑包封时不会出现由收缩引起的缺陷部位。

所述插头元件的一种有利的实施方式在于，所有接触元件一同延伸穿过恰好一个拱部或连接片。所述拱部或连接片在此尤其布置成与插头底面的中部区域对置。通过这种方式，当用包裹料进行注塑包封时，仅需补偿少量的收缩。由此可以确保在浇铸后只有较低水平的应力状态。这是因为插头主体的拱部或连接片之外的所有区域的热收缩对连接区域中的收缩情况没有影响。由于所有接触元件都集束在一个拱部或连接片内，所以接触元件在插头主体内必须具有弯折走势。当接触元件呈线性布置时，接触元件彼此不同。靠外的接触元件在弯折之后比更靠内的接触元件具有更长的伸延，直至拱部或连接片区域中的另一弯折。在圆形布置的情况下，所有接触元件可以按照相同的方式设计。

在一种替代的实施方式中，所有接触元件单独延伸分别穿过恰好一个拱部或连接片。在这种方式中，可以在插接侧和连接侧之间使用笔直的接触元件。在插头成角度的情况下，这些接触元件可以在连接侧上再次具有弯折。总的来说，对于这样的插头元件，在制造插头元件时也可使用所谓的穿刺技术，其中在注射插头主体之后将接触元件穿透尚未完全固化的材料。

在插头元件的另一种替代的实施方式中，构造有两个或更多个拱部和/或连接片，其中，所有拱部和/或连接片分别被至少两个或更多个接触元件延伸穿过，或者至少在一个子组中(所述子组包括至少一个拱部或连接片)至少两个或更多个接触元件分别延伸穿过一个拱部或连接片。在此，至少一个或另外的接触元件在分别一个拱部或连接片内在其穿过插头底面的端部和穿过相应端接面的端部之间具有横向偏移。最终效果是，这再次与具有不同弯折走势的接触元件一致。不过，这里可以通过对称措施使用多个相同类型的接触元件。在此特殊之处在于，分别只有两个接触元件延伸穿过恰好一个拱部或连接片，其中拱部或连接片内的两个接触元件或所有接触元件分别以相同的方式构造。优选的是，在此各两个接触元件布置成其端部相对于彼此反向偏移。由此可以使用接触元件的通用件。一般而言，有利的是，外部的拱部或连接片相对于插头底面的投影面布置成进一步向内移位。由此在用包裹料进行注塑包封时可以对残留的残余应力产生有利影响。

在插头元件的如下实施方式中存在特别的优点，在该实施方式中插头元件包括三个或更多个拱部或连接片，其中，相对于插头主体的中轴线分别更靠外布置的拱部或连接片比更靠内布置的拱部或连接片具有更高的弹性。更高的弹性优选地由相应拱部或连接片的更小的横截面产生和/或通过相应拱部或连接片的更大的长度尺寸产生和/或通过在相应拱部或连接片内的包含的接触元件的更小数量产生和/或通过布置在相应的拱部或连接片内的接触元件的更小的横截面产生。可以想到另外的有效措施。当相对于中轴线观察时，更靠外布置的拱部或连接片具有更大的收缩运动，因为插头主体的位于更靠内的区域的所有收缩尺寸朝外累加。通过提高的弹性可以直接封装更大的连接器。

在插头元件的一种有利的实施方式中，三个或更多个拱部和/或连接片以距中轴线网格距离布置，其中，各更靠外布置的拱部和/或连接片被布置成具有逐渐变小的网格尺寸。通过这种方式，可以考虑插头主体的更靠外区域的较大收缩运动，并且可以最小化由收缩引起的应力状态。关于插接力的吸收，可以按照如下方式优化插头主体的机械稳定性，即将尤其是靠外布置的拱部和/或连接片设计成倾斜地突出，使得在端接面的区域中的横向距离大于插头主体中的拱部和/或连接片的过渡区域中的横向距离。

在插头元件的一种其中在插接侧上的所有接触元件相对于彼此具有一节距网格尺寸的实施方式中可以看出优点，其中，延伸穿过拱部或连接片的两个或更多个接触元件在连接侧上具有相比之下减小的网格尺寸。理想情况下，接触元件在连接侧上可以仅仅是受到保持，尤其是笔直地保持，除了必要时用于成角度的插头实施方式的弯曲走势。由此还可以减少随后被电接触的电路载体上的空间需求。同样，接触元件也可以在从相应拱部或连接片的端接面出去之后通过设置各自进一步的弯折走势再次呈扇形散开。该呈扇形散开在此然后可以适应连接侧上的希望的网格尺寸。一种优选的实施方式在于，连接侧上的所有接触元件的网格尺寸对应于插接侧上的所有接触元件的网格尺寸。由此，带有插头和传统壳体概念的电子模块可以轻松调整为直接封装。变化仅涉及使用根据本发明的插头元件。

在插头元件的一种实施方式中也有特别之处，在该实施方式中插头元件具有两个或更多行的接触元件、尤其是平行的行的接触元件，其中，一行的两个或更多个接触元件以线性布置或圆形布置形成，并且其中，在一拱部或连接片内延伸有仅来自同一行的相邻接触元件。作为其替代方案延伸有仅来自不同行的相邻接触元件。如果延伸有来自同一行和至少另一行的至少两个相邻的接触元件，则得到另一替代方案。总的来说，由此可以灵活地调整不同的插头类型，以适应直接封装内的低应力的共铸。

如果在连接区域内的至少一个或所有拱部和/或连接片处构造有用于包裹料的至少一个锁紧元件，则在插头元件的一种实施方式中得到了另外的优点。这可以非常容易地尤其是作为拱部或连接片的侧部表面上的局部突出部或凹陷部来实现。当用注塑包封的包裹料进行覆盖时，由此会在界面走向内形成底切部，由此可以加强插头主体的材料和包裹料之间的结合。附加地或替代地，连接区域可以经等离子处理和/或构造成具有特别粗糙的表面，以便改善在包裹料处的连接。如果在连接区域外部构造有至少一个功能元件，则还有优点。这尤其可以构造为紧固元件，以便将插头元件固定，更确切地说在浇铸成电子模块时将插头元件固定在确定的紧固位置处。由此在插头元件或电子模块的运行期间可以再次吸收更高的插接力。紧固元件同样可以有意义地用于紧固其他元件，例如型号牌。此外还可以构造密封元件，当用包裹料浇铸插头元件时，模具可以凭借该密封元件密封。

本发明还提出一种电子模块，包括配备的电路载体和根据前述实施方式中至少一种实施方式所述的插头元件。在此，所述插头元件以其连接侧与电路载体电接触。此外，电路载体以及接触元件在插头元件的连接侧上被包裹料特别是完全覆盖，从而形成电子模块的包覆部。插头主体的至少一个或另外的拱部和/或连接片作为插头元件的连接区域至少局部地嵌入包裹料中。由此，插头主体经由连接区域以材料连接的方式连接至包覆部。

在此得到了如已经针对插头元件所解释的优点。优选地，插头主体在连接侧上的其他区域之间、尤其是在拱部和/或连接片之间或者在最靠外的拱部和/或连接片的边缘侧，与包覆部的包裹料之间不存在材料连接。由此在收缩期间允许在这些区域中有相对运动，从而不会促进应力上升。

通过如下方式得到电子模块的一种特别的实施方式，即包裹料从相应端接面的端侧仅在至少一个或另外的拱部或连接片的部分高度上延伸，其中，在包覆部和插头主体剩余部分之间产生间隙距离。通过该间隙距离确保了至少一个或另外的拱部或连接片的没有包裹料的剩余高度充当弹性柔软的弹性元件。在用包裹料进行浇铸工艺之后发生收缩时，通过该柔软性可以有效地减少或削减在其他情况下会出现的张力。间隙距离越大，这种柔软性的能力就越高。该距离优选地>1mm、例如>4mm、尤其是>8mm。

在电子模块的一种实施方式中得到了另一改善方案，其中随着到插头元件的中轴线和/或中平面的横向距离增加，包覆部与插头主体的剩余部分具有逐渐变大的间隙距离。在此考虑如下情况，即更靠外的插头区域经历了所有与其相比更靠内的插头区域的收缩的累加。就此而言，在更靠外的插头区域中有更高的应力状态。这可以通过如下方式来抵消，即通过不断增加的间隙距离，使至少一个或另外的拱部或连接片留下更长的剩余高度，所述剩余高度充当弹性元件。随着没有包裹料的剩余高度的长度增加，柔软性也增加。就此而言，柔软性相应地适应应力情况。原则上，所有拱部或连接片可按照相同的方式构造，其中，靠内的拱部或连接片比更靠外布置的拱部或连接片更多地受包裹料覆盖。同样可行的是，考虑到所希望的间隙距离在高度方面相应地调整拱部和连接片。在这种情况下，随后所有拱部或连接片例如以相同的程度被包裹料覆盖。

在插头元件的一种实施方式中给出了另一种改进方案，其中包覆部在至少局部嵌入包裹料中的至少一个拱部或连接片的区域中尤其是在两个最邻近的拱部或连接片之间以至少局部受限的方式凹进。由此由于在包覆部的侧面上附加地增大的弹性，增加了在收缩时削减应力的可能性。

本发明还提出了一种用于构造根据前述实施方式中至少一种实施方式的电子模块的方法，所述方法具有以下方法步骤：

a)将插头元件的连接侧与配备的电路载体电接触，从而形成模块接触组件；

b)将模块接触组件插入模具的空腔内，其中，该空腔映射了电子模块的包覆部的外部形状，并且使至少一个或另外的拱部或连接片至少局部地作为插头元件的连接区域突出到空腔中；

c)在工艺条件下，尤其是在使包裹料处于能够流动的状态的工艺温度下，用处于能够流动的状态中的包裹料完全填充所述空腔，其中，电路载体、插头元件的连接侧上的接触元件以及插头元件的连接区域被包裹料尤其是完全覆盖；

d)使包裹料固化从而形成电子模块的包覆部，其中，插头元件在连接区域中以材料连接的方式连接到包覆部，并且包覆部构造成与插头主体的剩余部分具有间隙距离。

在所述方法的一种有利的实施方式中，插头主体在所述方法步骤b)期间在至少一个拱部和/或连接片的区域中在模具侧被机械预加载，由此将应力状态施加到至少一个拱部或连接片内。在这种情况下设置了模具侧的预加载程度，其考虑在方法步骤d)中将包裹料从工艺温度冷却到脱模温度期间插头主体和包覆部的局部不同的收缩率。通过这种方式，在消除了模具侧的机械预加载之后、尤其是在从空腔脱模之后，所施加的应力状态由于插头主体和包覆部的最终不同的收缩而减小。由此所构造的电子模块在至少一个或另外的由包裹料注塑包封的拱部和/或连接片的区域中仅具有低应力状态或没有应力状态。由此实现在对直接封装使用较大的插头尺寸时可以达到高水平的运行安全性。

附图说明

从对优选实施例的以下说明以及根据附图得出本发明的另外的优点、特征和细节。其中：

图1a以示意性侧视图示出了根据现有技术的大面积注塑包封的插头元件；

图1b示出了图1a中的插头元件，并且示出了收缩引起的不同缺陷部位；

图2以示意性侧视图示出了在构造电子模块的情况下注塑包封的插头元件的第一实施例；

图3至图10分别以示意性侧视图示出了在构造电子模块的情况下注塑包封的插头元件的另外的实施例；

图11a以示意性俯视图示出了在构造电子模块的情况下如图1至图10所示具有多行接触元件的注塑包封的插头元件的另一实施例；

图11b示出了图11a的替代实施例；

图12a至图12c分别以示意图示出了如图1至图11中的具有支撑结构的插头元件的不同实施例；

图13以示意性并排布置的方式示出了在拱部和/或连接片处由插头元件构造的锁紧元件或功能元件的示例性实施方式；

图14a示出了在构造电子模块期间借助模具侧的加载将预应力施加到根据图2至图12c之一的插头元件中；以及

图14b示出了从模具脱模之后的根据图14a的电子模块，其由于最终收缩而减小了预应力。

具体实施方式

在附图中，功能相同的器件分别用相同的附图标记来标记。

图2以示意性侧视图示出了在构造电子模块100的情况下注塑包封的插头元件30的第一实施例。插头元件30包括四个或更多个接触元件40，并且因此具有如下插头尺寸，对于该插头尺寸，在其他情况下由收缩引起的缺陷部位F会在共铸时出现在包裹料10’中——参见对图1a和图1b的解释。仅作为示例，插头元件30在图2中示出为8极。与已知现有技术不同，如图1a所示，插头主体35在连接侧A上具有至少一个拱部或连接片33，例如恰好一个拱部或连接片33。该拱部或连接片在端侧形成插头元件30的端接面33’。所有接触元件40的相应端侧均以第一网格尺寸R从插接侧S自由突出。在进一步的进程中，接触元件40被引导穿过插头底面31并且穿过插头主体35到达连接侧A。在此，所有接触元件40在其分别穿过端接面33’并以较小的第二网格尺寸r从那里突出之前，在拱部或连接片33内以集束的方式被引导到一起。接触元件40直到拱部或连接片33具有弯折的走势以便集束。通过集束，拱部或连接片33内的接触元件40比弯折走势开始之前总体上更靠近彼此。在此要注意彼此之间的最小安全距离，其确保穿过插头主体35的材料35’有足够的绝缘强度。

为了形成电子模块100，在方法步骤a)中，插头元件30作为笔直的或成角度的实施方式与配备的电路载体20电接触。由此形成了模块接触组件100’。然后在方法步骤b)中将该模块接触组件100’插入到模具60的空腔61中。空腔61在此形成电子模块100的外部形状。模块接触组件100’的配备的电路载体20以及接触元件40在连接侧A上的端侧布置在空腔61内。此外，拱部或连接片33至少局部地作为连接区域13伸入空腔61中。在拱部或连接片33进入空腔61的过渡处构造有密封区域(未示出)。然后，在方法步骤c)中，将处于能够流动的状态中的包裹料10’引入到空腔61中。这例如可以通过转移模制或DIM工艺(直接注射成型)以针对包裹料10’(例如热固性塑料材料)的相应工艺参数来进行。空腔61在此被完全填充，其中，配备的电路载体20、连接侧A上的接触元件40以及连接区域13也被包裹料10’完全覆盖。连接区域13至多延伸到拱部或连接片33过渡到插头主体35剩余部分中的过渡部之前不远处。然而，理想地，在连接区域13和该过渡区域之间存在距离，以避免包裹料10’连接到插头主体35剩余部分处。在接下来的方法步骤d)中，包裹料10’例如通过温度冷却和/或通过化学物理交联工艺而固化，在此之中形成了电子模块100的包覆部10。在此，插头元件30在连接区域13中以材料连接的方式连接到包覆部10处。此外，通过一同形成间隙距离X，包覆部10构造成与插头主体35剩余部分没有材料连接。替代地，在插头主体35的不希望有材料连接的区域中可以施加涂层，该涂层使得插头主体35的材料35’与包裹料10’的这种材料连接更加困难或防止这种材料连接。插头主体35的材料35’，尤其是热塑性塑料材料，比包裹料10’具有显著更大的膨胀系数。在连接区域13中，电子模块100与如图1a或图1b中的已知现有技术相比在两种材料连接的材料10’、35’之间具有明显更小的界面。仅此一点就意味着，尽管插头尺寸至关重要，但是在其他情况下由收缩引起的应力状态明显更小。这是由如下原因致使的，即拱部或连接片33比插头元件30的插头底面31具有更小的端接面33’。此外，插头主体35或包覆部10处的以材料连接的方式连接的拱部或连接片33外部的区域可以在收缩时不受阻碍地移动，并且因此不会促使由收缩引起的不利的应力状态。拱部或连接片33优选地布置成与插头底面31的中部区域对置。

图3以示意性侧视图示出了在构造电子模块100的情况下注塑包封的插头元件30的另一种实施例。与如图2所示的实施例不同，图3中的插头元件30具有多个拱部或连接片33。此外，所有接触元件40分别各自延伸穿过恰好一个拱部或连接片33。在这种情况下，接触元件40没有弯折走势并且因此可以设计成笔直的。以材料连接的方式连接的两种材料10’、35’之间的界面此外明显小于已知的现有技术中的界面。由于间隙距离X，拱部或连接片33的未注塑包封的部分充当柔性的弹性元件。这些弹性元件可以服从于材料10’、35’的不同的收缩尺度，从而产生显著更低的由收缩引起的应力状态。

图4以示意性侧视图示出了在构造电子模块100的情况下注塑包封的插头元件30的另一种实施例。类似于图3中的实施方式，插头元件具有多个、至少两个拱部或连接片33。现在如图2对于每个拱部或连接片33分别有多个接触元件40集束地穿过。每个拱部或连接片33的接触元件40的集束也可以与图示不同地在其各自的数量上不同。在此，包括两个或更多个接触元件40的各拱部或连接片33内的两个或多个接触元件40在其穿过插头底面31和相应端接面33’的端部之间具有横向偏移V——类似已经在图2中示出的。优选地，对于每个拱部或连接片33，接触元件40以彼此镜像布置的方式布置。

图5以示意性侧视图示出了在构造电子模块100的情况下注塑包封的插头元件30的另一种实施例。与图4中的实施方式的不同之处在于，每个拱部或连接片33分别设计成集束了恰好两个接触元件40。由此可以使用相同设计的接触元件40。

图6以示意性侧视图示出了在构造电子模块100的情况下注塑包封的插头元件30的另一种实施例。与根据图5的实施方式不同，在将接触元件40保持为通用件的情况下，两个布置在内部的拱部或连接片33现在在这里组合形成横截面更大的拱部或连接片33。由此两个以材料连接的方式连接的材料10’、35’的连接区域13中的界面仅轻微增加。由于更大的拱部或连接片33相对于插头主体35布置在中部，所以这不是关键的，因为在那里——如在根据图2的实施方式中那样——仅很小的收缩尺寸起作用。

根据图7的另一种可行的实施方式与先前描述的实施方式非常相似。区别仅仅在于，在具有较大横截面的中部拱部或连接片33中现在集束地聚集了更多的接触元件40，类似之前已经描述的实施方式。为了集束，这些接触元件40在插头主体35内再次具有弯折走势。在分别具有较小横截面的靠外布置的两个拱部或连接片33内与此相反分别只有一个接触元件40延伸。根据图6的实施方式和根据图7的实施方式都具有以下特殊之处，即尤其是关于插头主体的中轴线M更靠外布置的拱部或连接片33比更靠内布置的连接片或连接片33具有更高的弹性。该特殊之处还可以应用于具有多于三个拱部或连接片33的实施方式。更高的弹性由拱部或连接片33更小的横截面引起，由此可以相应地更好地吸收位于更靠外处的收缩尺寸。通过如图7所示使每个拱部或连接片33的集束的接触元件40的数量朝外减少，直到减少到最少一个接触元件40，可以进一步提高弹性。通过不仅相应地减小拱部或连接片33的横截面，而且还相应地减小接触元件40的横截面，还可以实现进一步提高弹性。

图8示出了提高弹性的另一种可行方案，其中，拱部或连接片33关于插头主体35的中轴线M布置得越靠外，拱部或连接片就具有越大的长度尺寸L、L’。原则上，包覆部10和插头主体35剩余部分之间的相应间隙距离X、X’也以相同方式增加。

图9以示意性侧视图示出了在构造电子模块100的情况下注塑包封的插头元件30的另一种实施例。在此首要示出了如下可能性，即为了削减收缩过程中的应力也有利地影响包覆部10的侧面的弹性。为此，包覆部10以至少局部受限的方式凹进至少局部嵌入包裹料10’中的至少一个拱部或连接片33的区域中。尤其是在两个最邻近的拱部或连接片33之间可以将此以凹部15的形式实现。

图10示出了用于提高插头元件30的机械稳定性且不对由收缩引起的应力状态产生尤其是负面影响的可行实施方式。在此，尤其是靠外布置的拱部和连接片33被设计成倾斜地突出，从而端接面33’区域中的横向距离D’大于过渡进入插头主体35中的过渡区域中的横向距离D。在此也改善了靠外区域中插头主体35和包覆部之间的相对收缩差异。

一般而言，对于所有实施方式可以布置多于三个拱部或连接片33，其以与中轴线M距离网格距离R布置，越靠外布置的拱部或连接片33具有逐渐更小的网格尺寸R。这考虑到了这些部位处较大的绝对收缩运动，从而限制了可能的由收缩引起的应力状态。

在对接触元件40集束之后，与插接侧S相比更小的网格尺寸可以保留在连接侧A上。同样，接触元件40可以在单个或所有拱部或连接片33处集束之后再次呈扇形散开。优选地，扇形散开使得在连接侧A上存在的接触元件40之间的网格尺寸R与在插接侧S上的相同。然而，也可以想到根据应用适应调整连接侧A上的网格尺寸r，将其设计成大于或小于插接侧S上的网格尺寸R。

插头元件30或电子模块100的实施方式不限于所描述的实施例。而是可以实现由至少两个或更多个所描述的实施方式的组合来实现设计方面，以形成进一步调整的、扩展的或修改的实施方式。尤其是可以不同于这里作为示例所示地选择拱部或连接片33或接触元件40的数量以及已经针对其提及的尺寸参数。

这同样可以应用于可能的电子模块100或插头元件30，其具有两行或多行、尤其是平行的若干行的接触元件40。图11a和图11b示出了具有多行I、II、III，例如两行或三行I、II、III的接触元件40的插头元件30的示例性实施方式，其中有两个或多个接触元件以相应的线性布置。所示为朝插头底面31观察的俯视图中的接触元件40。以下内容也同样适用于处于多行圆形布置中的接触元件40。在图11a中，在拱部或连接片33中仅将来自同一行I、II的相邻的接触元件40集束在一起。与此相反，在根据图11b的实施方式中，仅将来自不同行I、II、III的相邻接触元件40集束在一起。根据与制造相关的脱模要求，这里可以根据应用以不同方式进行集束。在这种情况下，还可以想到如下实施方式，即来自同一行和至少另一行I、II、III的至少两个相邻接触元件40在拱部或连接片33内延伸。

原则上，插头元件30可以优选地安装在电子模块100内，其中两个或更多个拱部和/或连接片33构造成相对于插头主体35的中轴线M和/或中平面镜像对称和/或点对称。

此外，所有实施方式还可以一般性地在包覆部10处设有插头主体35的支撑结构34，由此可以确保电子模块100的更大的机械稳定性，尤其是关于将对应插头30’插入或拔出插头元件30时的插接力。为此，在插头主体35处构造至少一个或多个拱部或连接片34，其没有接触元件40。支撑结构34优选地构造在插头主体35的最靠外的区域处。图12a示出了一种实施方式可行方案，其中支撑结构34由铸造到包裹料10’中的拱部或连接片形成——类似已经针对包含接触元件40的拱部或连接片33所描述的。图12b示出了另一种实施方式可行方案，其中形成支撑结构34的拱部或连接片与包覆部10没有材料连接。而是在支撑结构34和包覆部10之间优选地构造最小间隙Y。如果外力作用在插头元件30上，则支撑结构34与包覆部10直接物理贴靠接触。由此可以实现支撑效果，且支撑结构34不会对由收缩引起的应力状态产生负面影响。在图12c中示出了相似优点。在此，支撑结构34在其朝向包覆部10的一侧上具有涂层38，其防止支撑结构34与包覆部10的包裹料10’材料连接。支撑结构34优选地至少局部地突出到包覆部10中，其中，在支撑结构34的端侧处形成一种凹处16，这实现支撑结构34和包覆部100之间的相对运动。类似根据图12b的实施方式，可以实现支撑效果，其中，凹处16然后附加地实现局部松动地锚定支撑结构34。

为了改善拱部或连接片33、34与包裹料10’的材料连接，可以在连接区域13内构造至少一个锁紧元件39.1。这例如可以通过凸出部或凹陷部的形式来完成，如例如用b)、d)和e)所示。替代地或附加地，还可以在连接区域13的外部构造功能元件，例如以紧固元件39.2的形式——如用f)和g)所示——或者以在用包裹料10’的浇铸工艺期间相对于模具60、61密封的密封元件的形式。这例如由a)或c)示出。

图14a示出了在方法步骤b)期间用于构造电子模块100的方法中的制造时间点。为了简单起见，不再示出接触元件40。在此，在拱部或连接片33的区域中借助模具侧的加载将预应力V施加到插头元件30中。预应力V在此按照与收缩之后完全相反的方式施加。优选地在达到包裹料10’的工艺温度同时或之后进行加载。通过模具侧的加载，拱部或连接片33沿收缩方向变形。然后，在方法步骤c)中，用包裹料10’的这些变形部覆盖拱部或连接片33。在方法步骤d)中包裹料10’完全固化之前，模具侧的加载被消除。图14b示出了从模具60脱模之后的电子模块100。在此施加的预应力V再次消除，并且拱部或连接片33理想地再次具有无变形的取向。这是由于最终的收缩工艺而发生的，其中插头主体35和所形成的包覆部10的不同的收缩运动再次逆向补偿了拱部和连接片33先前存在的变形。因此，优选地设置模具侧的预加载程度，其中，在插头主体35和包覆部10经历不同的收缩之后，施加的预应力V完全消除或几乎完全消除。模具侧的加载可以通过不同的方式实现。模具60可以具有插入区域63，当插入插头元件30时，该插入区域通过朝拱部或连接片33的位置稍微偏移来获得预加载程度。然后当电子模块100从模具60脱模时，该预加载程度再次消失。替代地，也可以使用可缩回的固定元件65，即所谓的“可伸缩销”(以虚线示出)。这些固定元件可以进一步作用于拱部或连接片33端侧，并因此在需要时施加更大的预应力V。然后，固定元件65可以在包裹料10’固化之前移回到模具60内，而空腔61内最初占据的空间则通过压回的包裹料10’而封闭。

Claims (15)

1.插头元件(30)，所述插头元件具有用于与对应插头(30’)电接触的插接侧(S)和用于与电路载体(20)电接触的连接侧(A)，所述插头元件包括至少四个或更多个接触元件(40)，所述接触元件用于相应的电接触，其中，至少三个或更多个接触元件(40)在所述插接侧(S)和所述连接侧(A)之间由电绝缘的插头主体(35)密封包围并且分别从所述插头主体(35)的端侧自由突出，其中，所述接触元件(40)在所述插接侧(S)穿过由所述插头主体(35)形成的插头底面(31)，

其特征在于，

所述插头主体(35)在所述连接侧(A)具有至少一个或另外的突出的拱部和/或连接片(33)，所述拱部和/或连接片在端侧分别形成所述插头主体(35)的端接面(33’)，其中，所有接触元件(40)在一个或另外的拱部和/或连接片(33)内的相应纵向区段延伸，并且在此分别至少穿过一个或另外的端接面(33’)，并且其中，至少一个或另外的拱部和/或连接片构造用于提供所述插头元件(30)的用于包裹料(10’)的连接区域(13)，以便在所述插头元件(30)与所述电路载体(20)接触的状态下将所述插头主体(35)以材料连接的方式连接至所述电路载体(20)的由所述包裹料(10’)构成的包覆部(10)。

2.根据权利要求1所述的插头元件(30)，

其特征在于，

一个或另外的拱部或连接片(33)的所有端接面(33’)的总和小于所述插头底面(31)，并且特别地布置在所述插头底面(31)的垂直投影面内。

3.根据权利要求1或2中所述的插头元件(30)，

其特征在于，

所述插头主体(35)具有中轴线(M)和/或中平面，并且两个或更多个拱部和/或连接片(33)构造成关于所述中轴线(M)和/或所述中平面镜像对称和/或点对称。

4.根据前述权利要求中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

构造有至少一个拱部或连接片(33)，所述至少一个拱部或连接片没有接触元件(40)并且构造用于形成相对于所述电路载体(20)的由所述包裹料(10’)构成的包覆部(10)的支撑结构(34)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

所有接触元件(40)一起延伸穿过恰好一个拱部或连接片(33)，并且所述一个拱部或连接片(33)布置成尤其与所述插头底面(31)的中部区域对置，或者所有接触元件(40)各自分别延伸穿过一个拱部或连接片(33)，尤其是笔直地延伸。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

构造有两个或更多个拱部和/或连接片(33)，

其中，所有拱部和/或连接片(33)分别被至少两个或更多个接触元件(30)延伸穿过，或者至少在包括至少一个拱部或连接片(33)的一个子组中至少两个或更多个接触元件(40)分别延伸穿过拱部或连接片(33)。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

在有三个或更多个拱部或连接片(33)的情况下，相对于所述插头主体(35)的中轴线(M)分别更靠外布置的拱部或连接片(33)比分别更靠内布置的拱部或连接片(33)具有更高的弹性，其中，所述更高的弹性优选地由相应的拱部或连接片(33)的更小的横截面产生、和/或通过相应的拱部或连接片(33)的更大的长度尺寸产生、和/或通过更小数量的在相应的拱部或连接片(33)内的包含的接触元件(40)产生、和/或通过布置在相应的拱部或连接片(33)内的接触元件(40)的更小的横截面产生。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

三个或更多个拱部或连接片(33)以距所述中轴线(M)的网格距离布置，其中，各更靠外布置的拱部或连接片(33)被布置成具有逐渐变小的网格尺寸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

所述插头元件(30)具有两个或更多个尤其平行的行(I、II、III)的接触元件(40)，其中，一行(I、II、III)的两个或更多个接触元件(40)以线性布置或圆形布置的方式形成，并且其中，在一拱部或连接片(33)内延伸的是：

仅来自相同行(I、II、III)的相邻接触元件(40)；或者

仅来自不同行(I、II、III)的相邻接触元件(40)；或者

来自相同行以及至少另一行的(I、II、III)的至少两个相邻接触元件(40)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的插头元件(30)，

其特征在于，

在至少一个或所有拱部和/或连接片(33)处在连接区域(13)内构造有用于包裹料的至少一个锁紧元件(39.1)，所述锁紧元件尤其是局部凸出部或凹陷部；和/或构造有尤其是当将所述插头主体(35)连接到所述包裹料(10’)时用于模具(60)的紧固元件(39.2)或密封元件(39.3)。

11.电子模块(100)，所述电子模块包括配备的电路载体(20)和根据前述权利要求中任一项所述的插头元件(30)，其中，所述插头元件(30)以其连接侧(A)与所述电路载体(20)电接触，并且所述电路载体(20)以及所述接触元件(40)在所述插头元件(30)的连接侧(A)被包裹料(10’)特别是完全覆盖，从而形成所述电子模块(100)的包覆部(10)，其中，所述插头主体(35)的至少一个或另外的拱部或连接片(33)作为所述插头元件(30)的连接区域(13)至少局部地嵌入所述包裹料(10’)中，由此，所述插头主体(35)经由所述连接区域(13)以材料连接的方式连接至所述包覆部(10)。

12.根据权利要求11所述的电子模块(100)，

其特征在于，

所述包裹料(10’)仅在至少一个或另外的拱部或连接片(33)的部分高度上延伸，其中，在所述包覆部(10)和所述插头主体(35)剩余部分之间存在间隙距离(X、X’)，其中，尤其是随着到所述插头元件(30)的中轴线(M)和/或中平面的横向距离增加，所述包覆部(10)与所述插头主体(35)剩余部分具有逐渐变大的间隙距离(X、X’)。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的电子模块(100)，

其特征在于，

所述包覆部(10)在至少局部嵌入所述包裹料(10’)中的至少一个拱部或连接片(33)的区域中尤其是在两个最邻近的拱部或连接片(33)之间以至少局部受限的方式凹进。

14.用于形成根据权利要求11至13中任一项所述的电子模块(100)的方法，所述方法具有以下方法步骤：

a)将所述插头元件(30)的连接侧(A)与配备的电路载体(20)电接触，从而形成模块接触组件(100’)；

b)将所述模块接触组件(100’)放入模具(60)的空腔(61)内，其中，所述空腔(61)映射了所述电子模块(100)的包覆部(10)的外部形状，并且至少一个或另外的拱部或连接片(33)至少局部地作为所述插头元件(30)的连接区域(13)突出到所述空腔(61)中；

c)在工艺条件下，尤其是在使所述包裹料(10’)处于能够流动的状态的工艺温度下，用处于能够流动的状态中的包裹料(10’)完全填充所述空腔(61)，其中，所述电路载体(20)、所述插头元件(30)的连接侧(A)的接触元件(40)以及所述插头元件(30)的连接区域(13)被所述包裹料(10’)覆盖；

d)使所述包裹料(10’)固化从而形成所述电子模块(100)的包覆部(10)，其中，所述插头元件(30)在所述连接区域(13)中以材料连接的方式连接到所述包覆部(10)，

并且所述包覆部(10)构造成与所述插头主体剩余部分具有间隙距离(X、X’)。

15.根据权利要求14所述的方法，

其特征在于，

所述包覆部(10)在方法步骤b)期间在至少一个拱部和/或连接片(33)的区域中在模具侧被机械预加载，由此将应力状态施加到至少一个拱部或连接片(33)内，其中，设置了模具侧的预加载程度，所述预加载程度虑及了在方法步骤d)中将所述包裹料(10’)从工艺温度冷却到脱模温度期间所述插头主体(30)和所述包覆部(10)的局部不同的收缩率，从而在消除模具侧的机械预应力(V)之后、尤其是在从所述空腔(61)脱模之后，所施加的应力状态由于所述插头主体(35)和所述包覆部(10)的最终不同的收缩而减小。