-
STAND DER
TECHNIK
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Kontaktierung
zumindest eines Anschlusselementes einer elektronischen Schaltung in
einem Gehäuse
mit einem Leiterelement.
-
Derzeitige
dichte Gehäuse
gibt es in unterschiedlichen Ausführungen mit verschiedenen elektronischen
Schaltungen, wie zum Beispiel Sensoren oder Steuereinrichtungen
im Bereich der Getriebetechnik. Eine Ausführung eines solchen Gehäuses weist
eine Grundplatte auf, durch welche Anschlussstifte für den elektrischen
Anschluss der im Inneren des Gehäuses
befindlichen Schaltung hindurch eingesetzt sind. Die Anschlussstifte
werden bei der Fertigung in Aufnahmebohrungen der Grundplatte mit
einem Glasrohling eingesetzt. Durch ein Aufschmelzen des Glases
bei entsprechenden Temperaturen und eine anschließende Abkühlung entsteht
ein dichter elektrisch isolierter Verbund zwischen den Anschlussstiften
und der Grundplatte. Die elektronische Schaltung wird an die Anschlussstifte
elektrisch angeschlossen, beispielsweise mittels Bondtechnik. Dann
wird die Grundplatte mit der darauf angeordneten Schaltung durch
einen Deckel verschlossen, welcher unter einer Schutzatmosphäre mit der
Grundplatte dicht verschweißt
wird, wodurch ein hermetisch dichtes Gehäuse gebildet wird. Der Deckel
und das Gehäuse
bestehen daher aus einem Werkstoff, der für hohe Bearbeitungstemperaturen
und Verschweißung
vorgesehen ist, wie zum Beispiel Stahl.
-
Die
aus der Grundplatte nach außen
herausstehenden Anschlussstifte sind üblicherweise runde massive
Drähte
aus bestimmten Legierungen, die für den Umschmelzungsprozess
mit Glas geeignet sind. Sie werden außen mit elektrischen Leiterelementen, wie
beispielsweise Stromschienen oder so genannte Stanzgitter, mittels
Laser verschweißt
oder auch verlötet.
-
Bei
verschiedenen Anwendungen, zum Beispiel in der Getriebetechnik,
ist Löten
als Kontaktierverfahren der Anschlussstifte mit den elektrischen Leiterelementen
auf Grund bestimmter Randbedingungen nicht möglich, das heißt, dass
hierbei die Verbindungen durch Laserschweißungen erfolgen. Dieses Verfahren
wird sequenziell ausgeführt.
Für das Laserschweißen werden
aufwändige
Maschinen und Anlagen benötigt.
Dabei hat sich die Prozessführung als
sehr problematisch mit hohem Ausschuss erwiesen.
-
VORTEILE DER
ERFINDUNG
-
Die
erfindungsgemäße Anordnung
zur elektrischen Kontaktierung zumindest eines Anschlusselementes
einer elektronischen Schaltung in einem dichten Gehäuse mit
einem Leiterelement weist demgegenüber eine Einpressverbindung
zwischen dem Leiterelement und dem Anschlusselement auf. Dies hat
den Vorteil, dass nicht nur Maschinen und Anlagen, die für ein Laserschweißverfahren
benötigt
werden, entfallen und der damit verbundene hohe Ausschuss ebenfalls
nicht mehr entsteht, sondern auch die damit verbundenen Energiekosten
reduziert werden.
-
Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kontaktierungen nicht wie
bisher sequenziell, sondern gleichzeitig in einem Fertigungsschritt
erfolgen, wodurch Fertigungszeit eingespart wird.
-
Bei
einer erfindungsgemäßen Anordnung zur
elektrischen Kontaktierung zumindest eines Anschlusselementes einer
elektronischen Schaltung in einem dichten Gehäuse mit einem Leiterelement,
mit einer Grundplatte zur Halterung des mindestens einen Anschlusselementes,
ist das Leiterelement mit einem Einpressstift versehen, welcher
in einen Aufnahmeabschnitt des Anschlusselementes zur Bildung einer
Kontaktierung einpressbar ist.
-
Das
Anschlusselement weist in seiner Längsrichtung in Reihe hinter
dem Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Einpressstifts einen Befestigungsabschnitt
zur Befestigung des Anschlusselements in der Grundplatte und einen
Anschlussabschnitt zum Anschluss der elektronischen Schaltung auf.
Die Anordnung dieser Abschnitte hintereinander ermöglicht die
Verhinderung einer Beeinträchtigung der
einzelnen Funktionsabschnitte untereinander, wodurch der Einpressvorgang
zur Kontaktierung vorteilhaft gleichmäßig ausgeführt werden kann.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Aufnahmeabschnitt des
Anschlusselementes eine Aufnahme mit einer Einführung für den Einpressstift auf, wodurch
eine sichere Einführung
des Einpressstifts beim Einpressen und ein sicherer Kontaktierungssitz
desselben ermöglicht
sind.
-
Der
Aufnahmeabschnitt des Anschlusselementes weist einen Einpressabschnitt
auf, der für
die Kontaktierung des Einpressstifts vorgesehen ist, wobei bevorzugt
ist, dass der Aufnahmeabschnitt des Anschlusselementes einen kreisrunden
Querschnitt aufweist.
-
Zur
Kontaktierung im Einpressabschnitt der Aufnahme des Anschlusselementes
weist der Einpressstift ein elastisches Einpresselement auf, welches
eine sichere Kontaktierung gewährleistet.
Hierzu ist das elastische Einpresselement mit einer Einpresskontur
versehen, durch welche eine Einpresskraft in die und eine Kontaktanpresskraft
in der Aufnahme des Anschlusselementes vorher festlegbar ist. Damit
wird vorteilhaft ermöglicht,
dass der Einpressvorgang aller Einpressstifte in die Anschlusselemente gleichzeitig
mit einer definierten Einpresskraft erfolgen kann. Weiterhin ist
damit die Kontaktanpresskraft des Einpresselementes innerhalb der Aufnahme
des Anschlusselementes vorteilhaft beeinflussbar.
-
Es
ist bevorzugt, dass der Einpressstift im Bereich des elastischen
Einpresselements eine Öffnung
aufweist.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Einpressstift einstückig
mit dem Leiterelement ausgebildet. Beispielsweise kann das Leiterelement
Bestanteil eines Stanzgitters sein, wobei bei dessen Herstellung
der Einpressstift in einem Arbeitsvorgang mit erstellt werden kann.
-
Für eine vorteilhafte
Einfädelung
des Einpressstifts in die Aufnahme des Anschlusselementes weist
der Einpressstift in seinem vorderen Abschnitt einen sich zu seinem
mittleren Abschnitt hin vergrößernden
mehreckigen Querschnitt aufweist. Der mehreckige Querschnitt hat
weiterhin den Vorteil, dass ein bestimmtes Einschneiden dieser Kanten
in die Aufnahme erfolgt, wodurch eine gute Einführung und ein verdrehsicherer
Halt gewährleistet
sind. Weiterhin besitzt der Einpressstift in seinem hinteren Abschnitt
einen Anschlag, der eine vorher festgelegte Einpresstiefe des Einpressstifts
in der Aufnahme des Anschlusselementes sicherstellt. Hierdurch wird
gewährleistet,
dass die Kontaktierung des Einpresselementes in einem vorher festgelegten
Einpressabschnitt erfolgt.
-
Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind dem sich
anschließenden
Beschreibungsteil und den Zeichnungen zu entnehmen.
-
ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung
angegebenen Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
-
Es
zeigt dabei:
-
1 eine
beispielhafte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Anordnung
vor einem Einpressvorgang; und
-
2 eine
schematische Schnittdarstellung eines Anschlusselementes mit einem
eingepressten Einpressstift.
-
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
In 1 ist
eine beispielhafte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Kontaktierung von Anschlusselementen 4 mit Leiterelementen 11 vor
einem Kontaktierungsvorgang dargestellt.
-
Ein
hermetisch dichtes Gehäuse 2 ist
nur schematisch gezeigt, in welchem zum Beispiel eine elektronische
Schaltung (nicht dargestellt) angeordnet ist. Das Gehäuse 2 ist
mit einer Grundplatte 1 verschlossen. Die Grundplatte 1 weist Öffnungen
auf, in die Anschlusselemente 4 eingesetzt sind. Im Inneren des
Gehäuses 1 sind
die Anschlusselemente 4 mit der elektronischen Schaltung
elektrisch verbunden. Sie sind so angeordnet, dass sie eine Anschlussreihe 15 mit
versetzten Anschlusselementen 4 bilden. Andere Anordnungen
sind selbstverständlich
möglich.
-
Die
Anschlusselemente 4 sind in der Grundplatte 1 mittels
Befestigungselemente 3 dicht, isoliert und fest eingebracht.
Dieses Befestigungselement 3 ist vorzugsweise Glas. Glas
wird jeweils als ein Rohling zusammen mit einem Anschlusselement 4 in
die Öffnung
der Grundplatte 1 eingesetzt und danach durch Wärmezufuhr
schmilzt und bildet dann nach Abkühlung ein Befestigungselement 3.
-
Die
Anschlusselemente 4 sind in diesem Beispiel zylinderförmig ausgebildet,
wobei sie Aufnahmen 7 aufweisen, die von der Grundplatte 1 weg
weisen. Diese Aufnahmen 7 sind mit einem kreisrunden Querschnitt
ausgebildet und erstrecken sich in Längsrichtung der Anschlusselemente 4,
wie später erläutert wird
und in 2 zu sehen ist. Die Aufnahmen 7 sind
für Einpressstifte 10 vorgesehen,
welche in der 1 darüber befindlich angeordnet dargestellt
sind.
-
Die
Einpressstifte 10 sind mit Leiterelementen 11 durch
einen Übergang 14 verbunden.
Die Leiterelemente 11 sind zum Beispiel Bestandteile eines bekannten
Leiterrahmens oder Stanzgitters, der/das die elektronische Schaltung
des Gehäuses 1 mit
anderen Steuerungskomponenten verbindet. Die Einpressstifte 10 sind
in diesem Beispiel rechtwinklig zu den Leiterelementen 11 angeordnet,
andere Anordnungen sind ebenfalls möglich.
-
Der
Leiterrahmen mit den Leiterelementen 11 und den Einpressstiften 10 ist
vor dem Kontaktierungs- bzw.
Einpressvorgang wie gezeigt dergestalt angeordnet, dass die Mittellinien
der Einpressstifte 10 mit den Mittellinien der Anschlusselemente 4 fluchten.
-
Der
Einpressstift 10 weist in seinem mittleren Abschnitt ein
Einpresselement 12 auf, welches von der Mittellinie beidseitig
weiter beabstandet ist als sein vorderer Abschnitt. Ein Außenmaß des Einpresselements 12 ist
so ausgebildet, dass es um ein bestimmtes Maß größer ist als der Durchmesser
des kreisrunden Querschnitts der Aufnahme 7 des Anschlusselementes 4.
Das Einpresselement 12 weist in diesem Ausführungsbeispiel
eine Öffnung
zwischen zwei Seitenabschnitten auf, wodurch eine be stimmte Elastizität des Einpresselementes 12 ermöglicht ist,
die nach dem Einpressvorgang des Einpressstifts 10 in das
Anschlusselement 4 die Seitenabschnitte des Einpresselementes 12 gegen
die Innenwände
der Aufnahme 7 des Anschlusselementes 4 zur Herstellung
und Beibehaltung eines elektrischen Kontakts drückt. Durch die konstruktive
Gestaltung des Einpresselementes 12 zusammen mit der Öffnung 13 ist
es vorteilhaft möglich,
sowohl die Einpresskraft als auch die so genannte Kontaktanpresskraft
der Seitenabschnitte des Einpresselementes 12 vorteilhaft
zu beeinflussen.
-
Weiterhin
weist der Einpressstift 10 in seinem vorderen Abschnitt
eine pyramidenförmige
Spitze auf, deren Kanten sich in einem weiteren anschließenden Abschnitt
mit einem unterschiedlichen Winkel bis zum Einpresselement 12 hin
fortsetzen. Durch die Länge
dieser beiden vorderen Abschnitte wird eine Einfädelung und Zentrierung des
Einpressstiftes 10 in der Aufnahme 7 des Anschlusselementes 4 ermöglicht,
was zu einem gleichmäßigen Ablauf
des Einpressvorgangs führt.
-
In
seinem hinteren Abschnitt weist der Einpressstift einen Anschlag 17 auf,
welcher größer als der
Durchmesser der Aufnahme 7 des Anschlusselementes 4 ausgebildet
ist und die Einpresstiefe des Einpressstifts genau festlegt. Somit
wird sichergestellt, dass das Einpresselement 12 in einem
genau festgelegten Einpressabschnitt 6 (siehe 2)
zur Kontaktierung angeordnet wird.
-
Der
Einpressvorgang der Einpressstifte 10 in die Aufnahmen 7 der
Anschlusselemente 4 erfolgt gleichzeitig für die gesamte
Anordnung, wobei eine geeignete Vorrichtung Verwendung findet.
-
Der
Zustand nach dem Einpressvorgang wird in 2 dargestellt,
welche eine schematische Schnittdarstellung eines Anschlusselementes 4 mit einem
eingepressten Einpressstift 10 zeigt. Hierbei liegt die
Schnittebene in Längsrichtung
der Leiterelemente 11 nach 1.
-
Das
Anschlusselement 4 weist drei Abschnitte auf, die in seiner
Längsrichtung
in Reihe hintereinander angeordnet sind. An einem Ende beginnt die Aufnahme 7 mit
einer Öffnung 9 als
Einführungsöffnung in
einem Aufnahmeabschnitt 8, an den sich ein Befestigungsabschnitt 5 anschließt, der
am anderen Ende des Anschlusselementes 4 einen Anschlussabschnitt 16 aufweist.
-
Die
Einführung 9 der
Aufnahme 7 setzt sich im Aufnahmeabschnitt 8 fort
und nimmt etwa zwei Drittel der Länge des Anschlusselementes 4 ein.
Sie hat in diesem Beispiel einen kreisrunden Querschnitt und weist
etwa in ihrem mittleren Abschnitt einen Einpressabschnitt 6 auf,
in welchem die Seitenabschnitte des Einpresselementes 12 mit
der Innenwand der Aufnahme 7 durch ihr angepresstes Anliegen
einen elektrisch leitenden Kontakt bilden. Diese Seitenabschnitte
des Einpresselementes 12 sind nicht dargestellt, sie stehen
senkrecht zur Zeichnungsebenen. Zwischen ihnen ist die Öffnung 13 an geordnet.
Die Stärke
des Einpressstifts 10 kann unterschiedlich sein, sie ist
hier nur schematisch dargestellt.
-
Der
Aufnahmeabschnitt 8 grenzt an den Befestigungsabschnitt 5,
mit welchem das Anschlusselement 4 über das Befestigungselement 3 aus
Glas mit der Grundplatte 1 verbunden ist. Die von dem Befestigungselement 3 ausgehenden
Spannkräfte
beeinflussen den Aufnahmeabschnitt 8 nur wenig bzw. gar
nicht.
-
Im
Inneren des Gehäuses 2,
das sich in der 2 unterhalb der Grundplatte 1 befindet,
aber nicht weiter dargestellt ist, befindet sich der Anschlussabschnitt 16 des
Anschlusselementes 4, der zum Beispiel über eine Bondtechnik mit der
ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Schaltung verbunden
ist.
-
Das
Anschlusselement 4 ist aus einem Werkstoff hergestellt,
der elektrisch gut leitet und gleichzeitig für die Wärmebehandlung zum Schmelzen
des Glases geeignet ist.
-
Der
Einpressstift 10 ist vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff
des Leiterelementes 11 einstückig hergestellt und weist
besondere elastische Eigenschaften im Bereich des Einpresselementes 12 auf,
die durch bekannte Formgebung, beispielsweise Stanzen und Pressen,
beeinflusst werden können.
-
Somit
ist eine Anordnung zur Kontaktierung geschaffen, die durch einen
Einpressvorgang alle Verbindungen von Anschlusselementen eines hermetisch
dichten Gehäuses
zu Leiterelementen in einem Bearbeitungsvorgang ermöglicht,
wobei ein energieintensives Schweißverfahren mit entsprechend aufwändiger Ausrüstung entfallen
kann.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern auf vielfältige
Art und Weise modifizierbar.
-
Es
ist auch möglich,
dass das Anschlusselement 4 eine Stiftform und der Einpressstift 10 eine Aufnahmeform
aufweisen können.
-
Der
Einpressabschnitt 6 des Anschlusselementes 4 kann
einen geringeren Querschnitt zum Beispiel durch zusätzliche
Wandstärke
aufweisen, wobei dazu die Wand in diesem Abschnitt durch ein geeignetes
Werkzeug radial gestaucht wird. Da die Einpresstiefe des Einpressstifts 10 durch
seinen Anschlag 17 festgelegt ist, kann der Einpressabschnitt zu
diesem Zweck gezielt bearbeitet werden.