CN205319367U - 电接触元件及具有包括电路板的电子器件的电子结构单元 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电接触元件及具有包括电路板的电子器件的电子结构单元。电接触元件(3)用于制造电导体(4)的扁平的连接端部(30)与电路板(10)之间的电连接和机械连接，该电接触元件尤其用于将电容式接近传感器(1)的扁平导体电极与所属的控制单元的电子器件连接。接触元件(3)具有长形的柄(15)，该柄具有为了建立与电路板(19)的挤压接触连接而设定的压入区域(20)。接触元件(3)还具有相对柄(15)沿柄(15)的径向方向拓宽的头部(16)，该头部用于夹紧导体(4)的连接端部(30)。

Description

电接触元件及具有包括电路板的电子器件的电子结构单元
技术领域
本实用新型涉及一种用于建立在电导体的扁平的连接端部与电路板之间的电连接的电接触元件。本实用新型还涉及一种具有带有电路板的电子器件的电子结构单元，扁平的连接端部借助接触元件而连接到该电子器件上。结构单元尤其是用于(机动)车辆的电容式接近传感器，其中，导体充当电容式接近传感器。
背景技术
现代的车辆通常配备有传感器，该传感器可以实现无接触地调整车辆部件。例如，对车辆使用者而言，例如借助于手或脚的运动通过这样的传感器可以实现无接触地操作(例如打开或关闭)车门。这样的无接触的行李舱盖开关例如由DE102010049400A1所公知。
通常，电容式工作的接近传感器作为用于探测操作命令的传感器来使用。典型地，这样的电容式接近传感器包括一个传感器电极或多个传感器电极以及控制单元。
控制单元通常包括容纳在壳体中的电子器件。电子器件一般由电路板构成，在该电路板上装配有微控制器和/或其它的电子器件组件。
通常使用扁平导体作为传感器电极，这些扁平导体具有扁平的、带状的导体条，该导体条具有包围这些导体条的绝缘部。这样的扁平导体电极通常经由以形式为传统的引线线路或绞合线线路的电馈线与控制器连接。馈线在此大多经由插接连接或钎焊连接一方面与扁平导体电极连接并且另一方面与电子器件单元连接。通常，馈线直接与所属的扁平导体电极钎焊并且借助成形在控制器的壳体上的插接连接部(零插拔力(ZIF)插头)与电子器件单元接触。
实用新型内容
本实用新型的任务在于，尤其为了将电容式接近传感器的扁平导体电极与所属的控制单元接触，而实现电导体的扁平的连接端部与电路板的适宜的并且不繁琐的接触。
根据本实用新型，在用于建立电导体的扁平的连接端部与电路板之间的电连接和机械连接的电接触元件方面，该任务通过一种如下的电接触元件来解决，该电接触元件用于制造电导体的扁平的连接端部与电路板之间的电连接和机械连接，电接触元件具有长形的柄，柄具有为了建立与电路板的挤压接触连接而设定的压入区域，以及电接触元件还具有相对柄沿柄的径向方向拓宽的头部，头部用于夹紧导体。根据本实用新型，在电子结构单元，尤其电容式接近传感器方面，上述任务通过一种具有包括电路板的电子器件的电子结构单元来解决，该电子结构单元具有带有扁平的连接端部的电导体以及具有根据本实用新型的电接触元件，其中，接触元件的柄刺破导体的连接端部并且压入到电路板的接触开口中，从而导体的连接端部在接触元件的头部与电路板之间夹紧并且与电路板电接触。
根据本实用新型的优选实施方式，柄在其背离头部的自由端部上设有用于对导体的连接端部打通孔的尖端。
根据本实用新型的优选实施方式，头部相对柄在径向拓宽了至少三倍，优选至少五倍。
根据本实用新型的优选实施方式，头部在背离柄的上侧上是电绝缘的。
根据本实用新型的优选实施方式，该电接触元件具有两个或多个分别设有压入区域的柄，柄平行且彼此间隔开地从头部伸出。
根据本实用新型的优选实施方式，接触开口衬有金属的接触环，并且其中，在面向导体的上侧上从接触环伸出至少一个刺破式接触部，刺破式接触部在刺破夹紧的导体的绝缘层的情况下，与导体的位于其下的导体条电接触。
接触元件包括长形的柄，沿柄的径向方向拓宽的头部联接到该柄上。因此，接触元件近似根据钉子的类型来构造。在此，柄优选与头部一体式地(整块地)构造，也就是说，由材料上相关联的工件制成。但是原则上，在本实用新型的范围内，接触元件的柄和头部也能够独立地制成，并且之后形成拼接在一起的块体。根据本实用新型的优选实施方式，柄在纵向区段中具有用于建立挤压接触连接而设定的压入区域。该柄在该区域中尤其根据所谓的“压配合”接触的类型来构造。
在此，在接触销与配属的电路板的对应的金属化的接触开口之间的连接被称为挤压接触连接(“压配合”接触)，在该连接中，接触销以如下方式压入到(较小尺寸的)接触开口中，即，接触销在压入区段中塑形变形。接触销的塑形变形在此引起在接触销与接触开口之间的面式的贴靠。通常，由于在压入时较高的局部接触压力，(通常是金属的)接触销与金属化的接触开口冷焊接。
有待接触的电导体优选是扁平导体，该扁平导体在其整个长度上具有扁平的、带状的导体条。然而原则上，在本实用新型的范围内，远离连接端部的导体能够具有任意的导体横截面。仅在连接端部的区域中，导体必须具有扁平的导体横截面。导体在该意义下尤其能够由同轴线缆(或者相应的圆柱外壳状的、没有同轴的内部导体的导体)形成，该同轴线缆为了在端部区域中形成连接端部是压扁的。优选地，导体包括包围了导体的实际的导体条的(电)绝缘部。
在按规定的装配状态中，导体的连接端部借助接触元件近似钉牢在电路板上。在此，柄刺破导体的安放在电路板上的连接端部并且以塑形变形的压入区域进入电路板的对应的接触开口中。通过接触元件的拓宽的头部，连接端部卡夹在电路板上并且由此不仅机械地固定在电路板上而且与电路板电接触。
优选地，通过接触元件促成在导体的连接端部与电路板之间的电接触，对此，至少接触元件的柄以及可选地也有头部适宜地由金属形成。在此，接触元件的柄尤其在导体条的区域中刺破导体的连接端部，从而柄与导体的导体条直接地电接触。为此可以替选或附加地设置的是，(至少也)经由接触元件的头部促成在导体的连接端部与电路板之间的电接触。为了确保该接触而不必例如通过局部去除绝缘部而特别准备导体，在有利的设计方案中，接触元件具有至少一个(例如形式为尖端或切割棱边的)刺破式接触部，该刺破式接触部在头部的面向柄的下侧上伸出。在此，刺破式接触部以如下方式构造，即，该刺破式接触部在其按规定的装配位置中在刺破夹紧导体的绝缘层的情况下与导体的位于其下的导体条电接触。
然而，在本实用新型的范围内也可以附加或替选地设置的是，电路板的与接触元件的压入区域相对应的接触开口衬有金属的接触环，该接触环在(按规定面向导体的连接端部的)上侧上具有至少一个沿朝向导体的方向伸出的(又例如形式为尖端或切割棱边的)刺破式接触部。类似于接触元件的头部上的一个刺破式接触部或各个刺破式接触部，一个或各个刺破式接触部设定在接触环上，以便在构成与由绝缘层包围的导体条的可导电的连接的情况下刺破导体的与上侧邻接的绝缘层。为了建立接触，借助接触元件将导体的连接端部压向电路板以及一个或各个在那里的刺破式接触部。因为在前述的实施方式中，电路板与导体的连接端部直接(以不经由接触元件促成的方式)接触，因此接触元件在此能够可选地也由不导电的材料(例如塑料)构成和/或甚至不与导体的导体条电接触。
优选地，柄在其背离头部的自由端部上设有尖端，该尖端适合用于的是，在装配接触元件的过程中刺穿导体的连接端部(即，绝缘层和导体条)。由此，导体的连接端部不必为了装配而借助接触元件进行预先打孔，这可以实现特别简单且灵活的装配。
在适宜的设计方案中，头部构造为扁平的盘。换而言之，接触元件的头部以如下方式构造，即，沿柄的径向方向所测量的宽度明显超过其沿柄的轴向方向所测量的高度。因此，接触元件尤其具有大致图钉的形状和(机械)功能，并且因此引起了导体在电路板上的特别稳定的机械固定。适宜地，头部相对柄拓宽了至少三倍，优选至少五倍。在此，头部也能够可选地具有非圆形的(例如椭圆或六角形的)横截面。在该情况中，前述的尺寸关系涉及头部的最宽的部位。
在优选的实施方式中，接触元件的压入区域(尤其以对于压配合接触而言本身典型的方式)设有长形的(针孔状的)缝隙，该缝隙使得柄的塑形变形变得容易。
优选地，为了排除导体与外部的、导电的物体的不经意的短路，接触元件的头部在背离柄的外侧上设有电绝缘部。
在适宜的结构形式中，接触元件(类似于常见的钉子)仅具有唯一的柄。但是在同样适宜的结构变型方案中，根据本实用新型的接触元件也能够根据夹子的类型来实施，其中，前述的、分别设有压入区域的柄中的两个或多个从共同的头部伸出。在该实施方式中，头部优选具有长形的形状。
附图说明
下面结合附图详细地阐释本实用新型的实施方式。其中：
图1以分解图截断式地示出了电容式接近传感器，其具有包括电路板的控制单元、扁平导体电极以及用于将扁平导体电极与电路板进行机械连接和电连接的电接触元件；
图2示出了根据图1的处于按规定的装配状态中的接近传感器，并且
图3在根据图2的示意图中以替选的实施方式示出了接近传感器。
彼此相应的部件在所有附图中始终设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以横截面示意图示出了用于(机动)车辆的(未按比例示出的)电容式接近传感器1的截断。接近传感器1用于无接触地操作车门(尤其是用于打开该车门)。
结构单元1包括具有电子器件2的(未详细示出的)控制单元，借助接触元件3将起到扁平导体电极4的作用的扁平导体连接到该电子器件上。
扁平导体电极4包括作为(这里是唯一的)电导体条的铜箔5，该铜箔全面地、尤其在两个扁平侧上分别覆有由塑料制成的绝缘层6。在电容式传感器运行中，扁平导体电极4起到接近传感器1的电容式传感器电极的作用。
电子单元2包括电路板10，该电路板装备有这里未示出的电子器件构件(例如微控制器)。电路板10在其侧基本上由不导电的承载体形成，该承载体例如由以环氧树脂浸渍的等级“FR-4”的玻璃纤维织物制成。至少一个形式为传统的贯通接触部(通过：“垂直互联通路(verticalinterconnectaccess)”)的接触开口11置入到承载体中。接触开口11由圆形的孔形成，该孔的壁借助由铜制成的接触环12敷上金属。
优选由青铜(尤其CuSn6或CuSn4)一体式制成的接触元件3包括长形的柄15，径向凸出于柄15的头部16成形到该柄上。柄15根据其长度划分为与头部16邻接的固定端部、背离头部15的自由端部以及布置在固定端部与自由端部之间的压入区域20。
柄15的自由端部以尖端21的形式来实施。压入区域20类似于本身常见的压配合接触来实施，并且相应地配有长形的缝隙22，从而压入区域20能够横向于其纵向伸展地塑形扭曲。
头部16在朝向其(背离柄15的)上侧23的俯视图中具有圆形、盘状的形状，也就是说具有明显比其高度更大的宽度。头部16的直径在此例如计为柄15的直径的六倍。
头部16在其(面向柄15并且进而在按规定的装配状态中面向扁平导体电极4的)下侧25上设有锋利棱边的凸起，这些凸起起到刺破式接触部26的作用。由此，在朝向下侧25的俯视图中形成了在同轴的圆形轨迹上延伸的切割棱边27。也就是说，下侧25设有圆形的沟纹。
下面根据图1和图2阐释了结构单元1的装配。
对此，首先将带有连接端部30的扁平导体电极4放置到电路板10的上侧31上，从而接触开口11由扁平导体电极4覆盖。
为了确保扁平导体电极4关于电路板10准确配合地定位，可选地在电路板10上或在其周围(例如在设置用于容纳电路板10的壳体上)设置未进一步示出的定位机构。定位机构例如以配合销的形式实现，这些配合销嵌入到扁平导体电极4的对应的孔中。
紧随扁平导体电极4的定位的是，利用尖端21将接触元件3以向前穿过扁平导体电极4的方式压入到接触开口11中，直到压入区域20进入电路板10的接触开口11中。在压入到接触开口11中时，压入区域20以在图2中示意性说明的方式塑形变形。在此，柄15与电路板10的接触环12冷焊接，从而柄15与电路板10不仅机械连接而且电连接。
在接触元件3引入到接触开口11中时，扁平导体电极4卡夹在头部16与电路板10之间。在此，刺破式接触部26在其背离电路板10的一侧上贯穿切割扁平导体电极4的绝缘层6，从而在装配状态中也在扁平导体电极4的铜箔5与接触元件3之间建立电连接。因此，接触元件3在其装配状态中在铜箔5与接触环12之间促成了电连接，该电连接通过绘出在图2中的电流路径35来标明。因此，扁平导体电极4与电子器件2电接触。此外，接触元件3以形状锁合且力锁合的方式将扁平导体电极4固定在电路板10上。
在图3中示出了根据图2的在装配状态中的结构单元1。与第一实施例不同的是，在这里所示出的第二实施方式中，头部16的下侧25平整地(没有刺破式接触部26)实施。取而代之，在该实施方式中，(类似于刺破式接触部26构造的)刺破式接触部41从接触环12的按规定地面向扁平导体电极4的上侧40伸出，在该情况下，该刺破式接触部在接触铜箔5的情况下刺破扁平导体电极4的面向电路板10的绝缘层6。同样在该情况下，在扁平导体电极4与电路板10之间不仅建立了电连接而且建立了机械连接。
在另一(未示出的)实施方式中，不仅在头部16的下侧25上而且在接触环12的上侧40上都设置了相应的刺破式接触部26、41。
在一个替选的(同样未示出的)实施方式中，接触元件3按照夹子的类型来实施，该夹子包括两个或多个前述的柄15，其中，各个柄15经由共同的头部16彼此连接。在该情况中，头部16在朝向其上侧23的俯视图中实施为窄、长形的接片。电路板10相应地设有分别与柄15对应的两个或多个接触开口11。
本实用新型的主体并不局限于上述的实施例。更确切地说，本实用新型的其他实施方式也可以由技术人员从上面的描述中推断出。尤其地，本实用新型的所述的单个特征和本实用新型的设计变体也可以以其它方式彼此组合。
附图标记列表
1接近传感器
2电子器件
3接触元件
4扁平导体电极
5铜箔
6绝缘层
10电路板
11接触开口
12接触环
15柄
16头部
20压入区域
21尖端
22缝隙
23上侧
25下侧
26刺破式接触部
27切割棱边
30连接端部
31上侧
35电流路径
40上侧
41刺破式接触部。

Claims (10)

1.一种电接触元件(3)，其用于制造电导体(4)的扁平的连接端部(30)与电路板(10)之间的电连接和机械连接，所述电接触元件具有长形的柄(15)，所述柄具有为了建立与电路板(10)的挤压接触连接而设定的压入区域(20)，以及所述电接触元件还具有相对所述柄(15)沿所述柄(15)的径向方向拓宽的头部(16)，所述头部用于夹紧导体(4)。
2.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
其中，从头部(16)的面向所述柄(15)的下侧(25)伸出至少一个刺破式接触部(26)，所述刺破式接触部构造用于在刺破夹紧的导体(4)的绝缘层(6)的情况下与导体(4)的位于其下的导体条(5)电接触。
3.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
其中，所述柄(15)在其背离所述头部(16)的自由端部上设有用于对导体(4)的连接端部(30)打通孔的尖端(21)。
4.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
其中，所述头部(16)构造为扁平的盘。
5.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
其中，所述头部(16)相对所述柄(15)在径向拓宽了至少三倍。
6.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
其中，所述头部(16)在背离所述柄(15)的上侧上是电绝缘的。
7.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
该电接触元件具有两个或多个分别设有压入区域(20)的柄(15)，所述柄平行且彼此间隔开地从头部(16)伸出。
8.按照权利要求1所述的电接触元件(3)，
其中，所述头部(16)相对所述柄(15)在径向拓宽了至少五倍。
9.一种具有包括电路板(10)的电子器件(2)的电子结构单元(1)，所述电子结构单元具有带有扁平的连接端部(30)的电导体(4)以及具有按照权利要求1到8中任一项所述的电接触元件(3)，其中，接触元件(3)的柄(15)刺破导体(4)的连接端部(30)并且压入到电路板(10)的接触开口(11)中，从而所述导体(4)的连接端部(30)在接触元件(3)的头部(16)与电路板(10)之间夹紧并且与所述电路板(10)电接触。
10.按照权利要求9所述的电子结构单元(1)，
其中，所述接触开口(11)衬有金属的接触环(12)，并且其中，在面向导体(4)的上侧(23)上从接触环(12)伸出至少一个刺破式接触部(41)，所述刺破式接触部在刺破夹紧的导体(4)的绝缘层(6)的情况下，与导体(4)的位于其下的导体条(5)电接触。
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