DE10141222A1

DE10141222A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung sowie nach diesem Verfahren hergestellte Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE10141222A1
Application number: DE2001141222
Authority: DE
Inventors: Thomas Niemann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-13

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindungsanordnung zwischen einem Steckerstift (3) und einer Leiterbahn (2) einer Leiterplatte (1), wobei die Leiterplatte (1) eine Einbringöffnung (5) umfasst, die auf ihrer Innenseite zumindest abschnittsweise eine Metallbeschichtung (6) aufweist, die elektrisch leitend mit der Leiterbahn (2) verbunden ist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Steckerstift (3) derart in die Einbringöffnung (5) eingepresst wird, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steckerstift (3) und der Metallbeschichtung (6) und damit der Leiterbahn (2) hergestellt wird und wobei in einem weiteren Verfahrensschritt der Steckerstift (3) in dem Verbindungsbereich zwischen Steckerstift (3) und Leiterplatte (1) zumindest abschnittsweise mit Kunststoffmaterial (4) umspritzt wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine mit dem vorgenannten Verfahren hergestellte Verbindungsanordnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindungsanordnung zwischen einem Steckerstift und einer Leiterbahn einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte eine Einbringöffnung umfasst, die auf ihrer Innenseite zumindest abschnittsweise eine Metallbeschichtung aufweist, die elektrisch leitend mit der Leiterbahn verbunden ist und wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Steckerstift derart in die Einbringöffnung eingepresst wird, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steckerstift und der Metallbeschichtung und damit der Leiterbahn hergestellt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrisch leitende Verbindungsanordnung zwischen einem Steckerstift und einer Leiterbahn einer Leiterplatte umfassend eine Leiterplatte mit mindestens einer Leiterbahn, mindestens eine Einbringöffnung in der Leiterplatte, die auf ihrer Innenseite zumindest abschnittsweise mit einer Metallbeschichtung versehen ist, die elektrisch leitend mit der Leiterbahn verbunden ist, sowie einen Steckerstift, der derart in die Einbringöffnung eingepresst ist, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steckerstift und der Leiterbahn besteht.

Aus der bekannten Einpresstechnologie sind ein Verfahren und eine Verbindungsanordnung der vorgenannten Art hinlänglich bekannt. In der Regel wird dabei ein Kontaktstift in eine durchkontaktierte Leiterplatte gepresst. Durch eine dabei auftretende Kaltverformung verbindet sich die metallische Oberfläche des Kontaktstiftes mit der durchkontaktierten Einbringöffnung der Leiterplatte. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Einpressverfahren können dabei die Kontur bzw. der Querschnitt des Kontaktstiftes massiv oder auch federnd ausgeführt sein. In jedem Fall ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Einpressstiften der Übergangswiderstand zwischen Stift und Metallbeschichtung der Einbringöffnung relativ groß. Insbesondere wenn mit der Leiterbahn beispielsweise ein Temperatursensor verbunden ist, der in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden soll, sind an die elektrische Verbindung hohe Anforderungen zu stellen, die unter Umständen von Einpressstiften gemäß dem Stand der Technik nicht erfüllt werden. Weiterhin als nachteilig kann sich erweisen, dass aus dem Stand der Technik bekannte Einpressstifte mechanisch nicht ausreichend gegen ein Abziehen gefestigt sind.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das mit einfachen Mitteln eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art schaffen kann, die eine effektivere Verbindung zwischen Stift und Leiterplatte hinsichtlich mechanischer und elektrischer Anforderungen gewährleistet.

Dies wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Verbindungsanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass in einem weiteren Verfahrensschritt der Steckerstift in dem Verbindungsbereich zwischen Steckerstift und Leiterplatte zumindest abschnittsweise mit Kunststoffmaterial umspritzt wird. Dabei kann der Steckerstift auf einer oder beiden Seiten der Leiterplatte mit Kunststoffmaterial zumindest abschnittsweise umspritzt werden. Während der direkten Umspritzung wird der Verbindungsbereich zwischen Steckerstift und Leiterplatte erwärmt. Die nach der Erwärmung einsetzende Schrumpfung unterstützt die elektrische Verbindung zwischen Steckerstift und Metallbeschichtung der Einbringöffnung. Weiterhin festigt die Umspritzung des Verbindungsbereichs diesen gegen ein Abziehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet das den Steckerstift umgebende Kunststoffmaterial auf einer Seite der Leiterplatte eine Steckerbuchse aus. Auf diese Weise wird zusätzlich zu den vorgenannten Vorteilen mit der Umspritzung zugleich eine einfache Kontaktierungsmöglichkeit des Steckerstiftes mit erstellt.

Der Steckerstift kann vorteilhafterweise so gestaltet sein, dass er radial nach außen gegen die Metallbeschichtung der Einbringöffnung drückt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass der Steckerstift zumindest abschnittsweise einen Querschnitt in Form eines geschlitzten Kreisringes oder dergleichen aufweist, um die radial nach außen gerichtete Federkraft auf die Metallbeschichtung ausüben zu können. Durch diese Maßnahme wird die elektrische Verbindung zwischen Steckerstift und Metallbeschichtung der Einbringöffnung weiter verbessert.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Steckerstiftes und einer Leiterplatte vor dem erfindungsgemäßen Einführen des Steckerstiftes in die Einbringöffnung;
Fig. 2 Steckerstift und Leiterplatte gemäß Fig. 1 nach dem Einbringen des Steckerstiftes in die Einbringöffnung;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Leiterplatte mit dem gemäß Fig. 2 eingepressten Steckerstift;
Fig. 4a eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umspritzung der in Fig. 2 abgebildeten Verbindung zwischen Steckerstift und Leiterplatte;
Fig. 4b eine zweite Ausführungsform der Umspritzung;
Fig. 4c eine dritte Ausführungsform der Umspritzung;
Fig. 4d eine vierte Ausführungsform der Umspritzung.
Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Leiterplatte 1, mindestens eine auf dieser angeordnete Leiterbahn 2, einen elektrisch leitend mit der Leiterbahn 2 verbundenen Steckerstift 3 sowie ein umspritztes Kunststoffmaterial 4, das die Verbindung zwischen Steckerstift 3 und Leiterbahn 2 bzw. Leiterplatte 1 zumindest teilweise umgibt. Eine derartige, in verschiedenen Variationen aus Fig. 4 ersichtliche Anordnung kann mit einem durch die Fig. 1 bis Fig. 3 verdeutlichten Verfahren hergestellt werden.
Aus Fig. 1 und Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Leiterplatte 1 eine Einbringöffnung 5 aufweist, die in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel als durchgehende Bohrung ausgeführt ist. Diese Einbringöffnung 5 ist auf ihrer Innenseite zumindest abschnittsweise mit einer Metallbeschichtung 6 versehen, die elektrisch leitend mit der Leiterbahn 2 verbunden ist und somit einen in die Einbringöffnung 5 hineinragenden Abschnitt der Leiterbahn 2 darstellt.
Die Leiterbahn 2 kann sich auf der Leiterplatte 1 zu einem Bauteil, wie beispielsweise zu einem Temperatursensor oder dergleichen hin erstrecken.
Der Steckerstift 3 weist an seinem in Fig. 1 und Fig. 2 unteren Ende einen Einführabschnitt 7 auf, der in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel konisch ausgeführt ist, so dass die Einführung des Steckerstiftes 3 in die Einbringöffnung 5 erleichtert wird. Weiterhin ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass der beispielhaft abgebildete Steckerstift 3 als geschlitzter Kreisring in Form eines offenen C's mit einem seitlichen Federspalt 8 ausgeführt ist. Hierbei ist der Innendurchmesser der Einbringöffnung 5 etwas kleiner als der Außendurchmesser des Steckerstiftes 3 im entspannten Zustand. Dadurch wird erreicht, dass der Steckerstift 3 nach dem Einpressen in die Einbringöffnung 5 federnd gegen die auf der Innenseite der Einbringöffnung 5 angeordnete Metallbeschichtung 6 drückt und somit eine gute leitende Verbindung zwischen dem Steckerstift 3 und der Metallbeschichtung 6 und somit der Leiterbahn 2 hergestellt wird.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird die auf diese Weise hergestellte Verbindung zwischen Steckerstift 3 und Leiterplatte 1 bzw. Leiterbahn 2 zumindest abschnittsweise umspritzt. Dabei gibt es mehrere verschiedene Möglichkeiten der Umspritzung. In Fig. 4a ist eine Variante abgebildet, bei der der Steckerstift 3 sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite der Leiterplatte 1 von umspritztem Kunststoffmaterial 4 umgeben ist.
Bei der in Fig. 4b abgebildeten Variante ist der Steckerstift 3 nur auf der Oberseite der Leiterplatte 1 von umspritztem Kunststoffmaterial umgeben. Alternativ dazu zeigt Fig. 4c eine Variante, bei der der Steckerstift 3 nur auf der Unterseite der Leiterplatte 1 mit Kunststoffmaterial 4 umspritzt wurde. Bei der Variante gemäß Fig. 4c ist im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 4a das untere Ende des Steckerstiftes 3, nämlich der Einführabschnitt 7 nicht von Kunststoff umspritzt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4d ist der Steckerstift 3 ähnlich wie bei Fig. 4a sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite der Leiterplatte 1 von Kunststoffmaterial umspritzt. Zusätzlich zu dieser Ausführung wird jedoch durch das umspritzte Kunststoffmaterial 4 eine Steckerbuchse 9 ausgebildet, die zur Verbindung und Kontaktierung des Steckerstiftes 3 mit einem entsprechenden Gegenstück geeignet ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindungsanordnung zwischen einem Steckerstift (3) und einer Leiterbahn (2) einer Leiterplatte (1), wobei die Leiterplatte (1) eine Einbringöffnung (5) umfasst, die auf ihrer Innenseite zumindest abschnittsweise eine Metallbeschichtung (6) aufweist, die elektrisch leitend mit der Leiterbahn (2) verbunden ist und wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Steckerstift (3) derart in die Einbringöffnung (5) eingepresst wird, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steckerstift (3) und der Metallbeschichtung (6) und damit der Leiterbahn (2) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt der Steckerstift (3) in dem Verbindungsbereich zwischen Steckerstift (3) und Leiterplatte (1) zumindest abschnittsweise mit Kunststoffmaterial (4) umspritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (3) auf einer oder auf beiden Seiten der Leiterplatte (1) mit Kunststoffmaterial (4) zumindest abschnittsweise umspritzt wird.

3. Elektrisch leitende Verbindungsanordnung zwischen einem Steckerstift (3) und einer Leiterbahn (2) einer Leiterplatte (1) umfassend eine Leiterplatte (1) mit mindestens einer Leiterbahn (2), mindestens eine Einbringöffnung (5) in der Leiterplatte (1), die auf ihrer Innenseite zumindest abschnittsweise mit einer Metallbeschichtung (6) versehen ist, die elektrisch leitend mit der Leiterbahn (2) verbunden ist, sowie einen Steckerstift (3), der derart in die Einbringöffnung (5) eingepresst ist, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steckerstift (3) und der Leiterbahn (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (3) in dem Verbindungsbereich mit der Leiterplatte zumindest abschnittsweise mit Kunststoffmaterial (4) umspritzt ist.

4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringöffnung (5) eine durchgehende Bohrung ist.

5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (3) einseitig oder beidseitig der Leiterplatte (1) mit Kunststoffmaterial (4) zumindest abschnittsweise umspritzt ist.

6. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das den Steckerstift (3) umgebende Kunststoffmaterial (4) auf einer Seite der Leiterplatte (1) eine Steckerbuchse (9) ausbildet.

7. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (3) einseitig einen vorzugsweise als Konus ausgebildeten Einführabschnitt (7) aufweist, der die Einbringung in die Einbringöffnung (5) erleichtert.

8. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (3) derart gestaltet ist, dass er radial nach außen gegen die Metallbeschichtung (6) der Einbringöffnung (5) drückt.

9. Verbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (3) zumindest abschnittsweise einen Querschnitt in Form eines geschlitzten Kreisringes oder dergleichen aufweist, um die radial nach außen gerichtete Federkraft auf die Metallbeschichtung (6) ausüben zu können.