DE102007020882A1

DE102007020882A1 - Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte an einem Träger

Info

Publication number: DE102007020882A1
Application number: DE102007020882A
Authority: DE
Inventors: Thomas Feucht; Andreas Arlt
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-05-05
Also published as: WO2008135183A1; US20100148796A1; US8466688B2; DE102007020882B4

Abstract

Die Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte (1) an einem Träger (2), insbesondere einem Gehäuse weist an jeder Befestigungsstelle (8, 9, 10) ein Paar von einander zugeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) auf und ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel (3, 7, 8), das die Leiterbahnplatte (1) mechanisch mit dem Träger (2) verbindet und gleichzeitig die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen des jeweiligen Paares elektrisch miteinander verbindet. Mindestens eine der elektrisch leitfähigen Kontaktflächen eines Paares ist auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet. Die andere Kontaktfläche kann ebenfalls auf der Leiterbahnplatte angeordnet sein oder bei elektrisch leitfähigem Träger auch an diesem. Die jeweiligen Paare von leitfähigen Kontaktflächen und das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel bilden einen elektrischen Stromkreis, der in Reihen- oder Parallelschaltung geschaltet sein kann. Eine Auswerteschaltung (16) überprüft, ob der so gebildete Stromkreis geschlossen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte an einem Träger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im Stand der Technik ist es allgemein bekannt, Leiterbahnplatten von elektronischen Geräten an einem Träger zu befestigen. Oftmals ist dieser Träger ein Gehäuse des elektronischen Gerätes. Die Befestigung erfolgt durch herkömmliche Verbindungsmittel, wie z. B. Schrauben, Nieten oder auch durch elektrisch leitfähige Klebverbindungen. Diese Verbindungsmittel erfüllen oft nicht nur die mechanische Funktion der Halterung oder Befestigung, sondern auch eine elektrische Funktion. So dienen metallische Träger oder Gehäuse auch als elektrische Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung, zur Ableitung von statischen Aufladungen oder zur Erdung des Gehäuses und gleichzeitig zur Festlegung eines Erdpotentials für eine auf der Leiterbahnplatte angeordnete elektrische oder elektronische Schaltung.
Ist die Leiterbahnplatte an dem Träger mechanisch befestigt, so ist nicht sichergestellt, daß auch die gewünschte elektrische Verbindung zwischen dem Träger bzw. dem Gehäuse und der Leiterbahnplatte einwandfrei hergestellt ist. Ist das Gehäuse verschlossen, so kann im Regelfall auch nicht mehr festgestellt werden, ob alle elektrischen Verbindungen zwischen Gehäuse und Leiterbahnplatten korrekt hergestellt wurden. Damit kann es zu Ausfällen oder Fehlfunktionen des elektronischen Gerätes oder zur Nichterfüllung von spezifizierten Eigenschaften, wie z. B. EMV-Festigkeit, führen. Auch mechanische Vibrationen, wie sie gerade häufig bei in Kraftfahrzeugen eingebauten Geräten auftreten, können zu Fehlfunktionen führen, was besonders dann kritisch ist, wenn die Stromzuführung (üblicherweise der Minuspol der Bordnetzspannung) mit dem Gehäuse verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine einwandfreie Befestigung einer Leiterbahnplatte an einem Träger überprüft werden kann. Dies soll auch dann möglich sein, wenn der Träger ein geschlossenes Gehäuse ist. Die Überprüfung soll auch während eines Betriebes eines elektronischen Gerätes während seines Einsatzes, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt darin, elektrisch leitfähige Verbindungsmittel in einem elektrischen Stromkreis einzubeziehen. Dieser Stromkreis ist dann geschlossen, wenn das Verbindungsmittel eine einwandfreie, elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahnplatte und dem Träger hergestellt hat. Das Verbindungsmittel wirkt damit als elektrischer Schalter für den so gebildeten Stromkreis. Dieser Stromkreis kann durch ein Auswertegerät überprüft werden, beispielsweise durch Messung des Widerstandswertes des Stromkreises. Dieses Auswertegerät kann in der Endprüfung bei der Produktion eingesetzt werden. Es kann aber auch als Auswerteschaltung auf der Leiterbahnplatte selbst untergebracht werden und somit fortlaufend während des Betriebes die Prüfung durchführen. Bei der Erfindung kann man davon ausgehen, daß bei einwandfreier elektrischer Verbindung zwischen der Leiterbahnplatte und dem Träger auch die mechanische Befestigung einwandfrei ist. Zur Überprüfung mehrerer Verbindungsstellen zwischen der Leiterbahnplatte und dem Träger sieht die Erfindung zwei grundsätzliche Varianten vor, nämlich einmal eine Reihenschaltung und einmal eine Parallelschaltung aller zu überwachenden Verbindungsstellen in dem Stromkreis.
Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn der Träger aus elektrisch nicht leitendem Material besteht, wobei sich für diesen Fall die erwähnte Reihenschaltung anbietet. In diesem Falle können auf der Leiterbahnplatte pro Befestigungsstelle zwei benachbarte Kontaktflächen vorgesehen sein, die durch das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel überbrückt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigt:
1 einen Querschnitt, einer in einem Gehäuse befestigten Leiterbahnplatte;
2 eine Prinzipskizze der Einrichtung nach der Erfindung mit einem im Schnitt dargestellten Teil des Gehäuses in schematischer Draufsicht dargestellter Leiterbahnplatte;
3 ein elektrisches Ersatzschaltbild eines Stromkreises nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 einen Querschnitt ähnlich 1 eines Gehäuses mit darin befestigter Leiterbahnplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 eine Ansicht ähnlich 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
6 ein elektrisches Ersatzschaltbild des Stromkreises nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 eine Draufsicht auf die Leiterbahnplatte gemäß einer weiteren Variante der Erfindung.
In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird als Verbindungsmittel eine Schraube dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß alle denkbaren elektrisch leitfähigen Verbindungsmittel verwendet werden können, wie z. B. Schrauben, Nieten, elektrisch leitfähige Kleber, Klemmverbindungen mit elastisch vorgespannten Federarmen, Rast- und Schnappverbindungen, Lötverbindungen, Schweißverbindungen und sämtliche sonstige im Stand der Technik bekannten geeigneten Mittel, mit denen eine Leiterbahnplatte an einem Trä ger befestigt und gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen zwei Kontaktflächen hergestellt werden kann.
Weiter sei darauf hingewiesen, daß in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der oben genannte Träger als Gehäuse dargestellt ist. Als Träger kommen selbstverständlich auch andere Bauteile in Frage, wie z. B. Wände von Schaltschränken, Abschirmbleche oder sonstige Strukturen, die dazu bestimmt sind, eine Leiterbahnplatte zu halten.
Es sei jetzt auf das erste Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 Bezug genommen.
1 zeigt im Querschnitt eine Leiterbahnplatte 1, die in einem geschlossenen Gehäuse 2 angeordnet ist und durch mindestens eine Schraube 3 an dem Gehäuse 2 befestigt ist. Das Gehäuse 2 hat im Bereich der Schraube 3 eine erste Kontaktfläche 4, die als nach innen in das Gehäuse ragender Vorsprung ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine Bohrung 5 für den Durchtritt der Schraube 3 hat und sich diese Bohrung 5 durch die Kontaktfläche 4 hindurch erstreckt.
Die Leiterbahnplatte 1 hat eine entsprechende Bohrung 6, durch welche hindurch sich ebenfalls die Schraube 3 erstreckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Schraube 3 mit einer Mutter 7 befestigt. Die Schraube 3, die erste Kontaktfläche 4 und die Leiterbahnplatte 1 mit Bohrung 6 bilden zusammen eine erste Befestigungsstelle 8. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei solcher Befestigungsstellen gezeigt, nämlich die Befestigungsstellen 8, 9 und 10, die jeweils hier gleich aufgebaut sind.
Aus 2 ist zu erkennen, daß auf der Leiterbahnplatte 1 eine zweite Kontaktstelle 11 aufgebracht ist. Diese Kontaktstelle 11 hat hier die Form eines Kreisringes, der rings um die Bohrung 6 angeordnet ist. Im montierten Zustand der Leiterbahnplatte 1 kontaktieren sich die erste Kontaktfläche 4 und die zweite Kontaktfläche 11. Durch die Schraube 3 und die Mutter 6 werden die Leiterbahnplatte 1 und das Gehäuse 2 und damit auch die beiden Kontaktflächen 4 und 11 gegeneinander gepreßt, so daß die beiden Kontaktflächen 4 und 11 elektrisch miteinander verbunden sind, wobei der Übergangswiderstand sehr klein ist und in der Größenordnung von 0 Ohm liegt.
Gleiches gilt für alle weiteren Befestigungsstellen, wie z. B. die Befestigungsstellen 9 und 10.
Die zweite Kontaktfläche 11 ist mit einem elektrischen Widerstand 12 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 12 ist mit einer Leiterbahn 13 verbunden, die an einem Anschluß-Pin 14 angeschlossen ist.
In gleicher Weise sind die zweiten Kontaktflächen der Befestigungsstellen 9 und 10 über einen Widerstand mit der Leiterbahn 13 verbunden. Das Gehäuse 2 hat hier ebenfalls einen Anschluß-Pin 15. An die beiden Anschluß-Pins 14 und 15 ist ein Auswertgerät bzw. eine Auswerteschaltung 16 angeschlossen, das bzw. die beispielsweise den elektrischen Widerstand eines zwischen den beiden Anschluß-Pins 14 und 15 liegenden Strom kreises mißt. Das Auswertegerät kann den gemessenen Widerstandswert mit einem vorgegebenen Wert vergleichen und bei Abweichungen zwischen gemessenem und vorgegebenem Wert ein Fehlersignal erzeugen.
Aus 2 ist zu erkennen, daß die jeweils aneinander zugeordneten ersten und zweiten Kontaktflächen 4 und 11 als elektrischer Schalter wirken, der bei einwandfreier Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen geschlossen ist. Der zwischen den Anschluß-Pins 14 und 15 liegende elektrische Stromkreis wird somit gebildet durch eine Parallelschaltung der einzelnen Kontaktflächenpaare samt dazu in Reihe geschaltetem Widerstand 12, wobei diese Parallelschaltung zwischen dem als elektrischer Leiter wirkenden Gehäuse 2 und der Leiterbahn 13 liegt.
In 3 ist das Ersatzschaltbild dargestellt. Die durch die jeweiligen Kontaktflächenpaare gebildeten Schalter sind mit S1, S2 und Sn bezeichnet. Die Widerstände der einzelnen zu überwachenden Verbindungsstellen sind mit 12, R2 und Rn bezeichnet. Aus dem Ersatzschaltbild der 3 ist sofort zu erkennen, daß der zwischen den Anschluß-Pins 14 und 15 gemessene Widerstandswert davon abhängt, ob die Schalter S1 bis Sn geschlossen oder geöffnet sind. Der Widerstandswert der Widerstände 12, R2 und Rn wird beispielsweise auf 100 k Ohm festgelegt.
Aus dem gemessenen Widerstandswert des Stromkreises zwischen den Anschluß-Pins 14 und 15 läßt sich somit eindeutig erkennen, ob alle Kontaktflächenpaare einwandfreien elektrischen Kontakt haben.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß das Auswertegerät 16 auch in Form einer Auswerteschaltung auf der Leiterbahnplatte 1 angebracht sein kann und damit auch während des normalen Einsatzes der Leiterbahnplatte zur Verfügung steht.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den 4–6 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel der 1–3 im wesentlichen dadurch, daß die zwei Kontaktflächen auf der Leiterbahnplatte 1 angeordnet sind. Die elektrische Verbindung kann dann durch das Befestigungsmittel, also beispielsweise einen Schraubenkopf, eine Unterlegscheibe oder die Mutter 6, hergestellt werden. Somit eignet sich dieses Ausführungsbeispiel auch für Träger oder Gehäuse aus elektrisch nicht leitendem Material. Es ist aber auch möglich, daß die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen 11 und 17 die auf der Leiterbahnplatte 1 angeordnet sind, durch die Kontaktfläche 4 des Gehäuses hergestellt wird.
Weiter unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß alle Paare voneinander zugeordneten ersten und zweiten Kontaktflächen elektrisch in einer Reihenschaltung verbunden sind.
Aus 5 ist zu erkennen, daß die einander zugeordneten Kontaktflächen wie folgt aufgebaut sind:
Die zweite Kontaktfläche 11 ist identisch dem ersten Ausführungsbeispiel. Sie ist als Kreisringfläche konzentrisch zur Bohrung 6 der Leiterbahnplatte 1 ausge bildet. Die erste Kontaktfläche 17 ist als Ringsegmentfläche ausgebildet, die konzentrisch zur ersten Kontaktfläche 11 liegt, wobei zwischen den beiden Kontaktflächen ein Spalt vorhanden ist, der durch das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel zu überbrücken ist. Für den Fall, daß das Gehäuse 2 elektrisch leitfähig ist, kann dessen ringsum die Bohrung 5 angeordnete Kontaktfläche 4 das Verbindungsmittel bilden. Für den Fall, daß das Gehäuse 2 elektrisch nicht leitend ist, kann ein elektrisch leitfähiger Klebstoff auf der Kontaktfläche 4 die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen 11 und 17 herstellen. Auch kann ein Teil der Schraubverbindung, beispielsweise eine in 4 gezeigte Unterlegscheibe 8 oder die Mutter 7 die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen 11 und 17 herstellen.
Die Schaltung als Reihenschaltung wird dadurch hergestellt, daß die erste Kontaktfläche 17 einer Befestigungsstellen (z. B. 8) mit der zweiten Kontaktfläche 11 einer benachbarten Verbindungsstelle (z. B. 9) verbunden ist, was durch eine Leiterbahn 18 oder auch einen eingelöteten Draht erfolgen kann. In analoger Weise sind erste und zweite Kontaktstelle 11 und 17 aller weiteren Befestigungsstellen (wie z. B. der Befestigungsstellen 9 und 10) in gleicher Weise miteinander verbunden.
Für die Reihenschaltung benötigt man nur einen Meßwiderstand, wie z. B. den Widerstand 12, der an irgendeiner Stelle des Stromkreises eingeschaltet ist, beispielsweise zwischen der ersten Kontaktfläche 17 der Befestigungsstelle 10 und dem dieser am nächsten lie genden Anschluß-Pin 15. Die zweite Kontaktfläche 11 der ersten Befestigungsstelle 8 ist über eine elektrische Leitung, wie z. B. eine Leiterbahn 13, mit dem zweiten Anschluß-Pin 14 verbunden. Zwischen den beiden Anschluß-Pins 14 und 15 ist wiederum das Auswertegerät 16 geschaltet.
Im Ersatzschaltbild der 6, das dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 entspricht, sind die jeweiligen Kontaktflächenpaare als Schalter S1, S2 bis Sn dargestellt. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Variante das Auswertegerät 16 nur dann den Widerstandswert des Widerstandes 12 mißt, wenn alle Schalter S1 bis Sn geschlossen sind. Sind nur ein oder mehrere Schalter geöffnet, d. h. eine oder mehrere Befestigungsstellen 8, 9 oder 10 nicht ordnungsgemäß befestigt, so ist der Stromkreis unterbrochen und der von dem Auswertegerät 16 ermittelte Widerstandswert liegt bei unendlich.
Wie aus 7 zu erkennen ist, lassen sich die Prinzipien der beiden Varianten des ersten und zweiten Ausführungsbeispieles auch miteinander kombinieren. 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Leiterbahnplatte, die für jede Befestigungsstelle 8, 9 oder 10 die beiden Kontaktflächen 11 und 17, analog 5 trägt, wobei alle ersten Kontaktflächen 17 aller Befestigungsstellen miteinander verbunden sind und somit einen durchgehenden elektrischen Leiter 20 bilden, der mit dem Anschluß-Pin 15 verbunden ist. Die zweiten Kontaktflächen 11 aller Befestigungsstellen 8, 9 und 10 sind jeweils über einen Widerstand 12 mit der Leiterbahn 13 verbunden, die mit dem Anschluß-Pin 16 verbunden sind.

Claims

Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte (1) an einem Träger (2) gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Mindestens ein paar von einander zugeordneten, elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11; 17, 11); b) ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel (3, 7, 8), das die Leiterbahnplatte (1) mechanisch mit dem Träger (2) verbindet und gleichzeitig die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) des mindestens einen Paares elektrisch miteinander verbindet; c) wobei mindestens eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche (11, 17) auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet ist; und d) eine Auswerteschaltung (16), die mit den leitfähigen Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) verbunden ist und überprüft, ob ein durch die einander zugeordneten Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) und das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel (3, 7, 8) gebildeter Stromkreis geschlossen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche (4) des mindestens einen Paares an dem Träger (2) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (11, 17) auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet sind.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnete elektrisch leitfähige Kontaktfläche (11) in Draufsicht kreisringförmig ist und eine Bohrung (6) der Leiterbahnplatte (1) umgibt.
Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere elektrisch leitfähige Kontaktfläche (17) kreisringsegmentförmig ist und konzentrisch in einem Abstand zur anderen elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (11) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) vorgesehen sind und daß alle Paare von Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) in Parallelschaltung miteinander verschaltet sind.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3, 4, oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Kontaktflächen vorgesehen sind und daß alle Paare von Kontaktflächen (17, 11) in Reihenschaltung miteinander verschaltet sind.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung mindestens einen Widerstand (12) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweig der Parallelschaltung mindestens einen Widerstand (12) aufweist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel (3, 7, 8) eine Schraube, ein Niet, eine Unterlegscheibe, eine Schraubenmutter, ein elektrisch leitfähiger Kleber, eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung oder eine elektrisch leitfähige Klemm-, Rast- oder Schnappvorrichtung ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) ein die Leiterbahnplatte (1) aufnehmendes Gehäuse ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (16) auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet ist.