DE102007020882A1 - Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte an einem Träger - Google Patents
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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 ähnlich1 eines Gehäuses mit darin befestigter Leiterbahnplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
5 eine Ansicht ähnlich2 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 bis3 Bezug genommen. -
1 zeigt im Querschnitt eine Leiterbahnplatte1 , die in einem geschlossenen Gehäuse2 angeordnet ist und durch mindestens eine Schraube3 an dem Gehäuse2 befestigt ist. Das Gehäuse2 hat im Bereich der Schraube3 eine erste Kontaktfläche4 , die als nach innen in das Gehäuse ragender Vorsprung ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine Bohrung5 für den Durchtritt der Schraube3 hat und sich diese Bohrung5 durch die Kontaktfläche4 hindurch erstreckt. - Die Leiterbahnplatte
1 hat eine entsprechende Bohrung6 , durch welche hindurch sich ebenfalls die Schraube3 erstreckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Schraube3 mit einer Mutter7 befestigt. Die Schraube3 , die erste Kontaktfläche4 und die Leiterbahnplatte1 mit Bohrung6 bilden zusammen eine erste Befestigungsstelle8 . Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei solcher Befestigungsstellen gezeigt, nämlich die Befestigungsstellen8 ,9 und10 , die jeweils hier gleich aufgebaut sind. - Aus
2 ist zu erkennen, daß auf der Leiterbahnplatte1 eine zweite Kontaktstelle11 aufgebracht ist. Diese Kontaktstelle11 hat hier die Form eines Kreisringes, der rings um die Bohrung6 angeordnet ist. Im montierten Zustand der Leiterbahnplatte1 kontaktieren sich die erste Kontaktfläche4 und die zweite Kontaktfläche11 . Durch die Schraube3 und die Mutter6 werden die Leiterbahnplatte1 und das Gehäuse2 und damit auch die beiden Kontaktflächen4 und11 gegeneinander gepreßt, so daß die beiden Kontaktflächen4 und11 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 und10 . - Die zweite Kontaktfläche
11 ist mit einem elektrischen Widerstand12 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes12 ist mit einer Leiterbahn13 verbunden, die an einem Anschluß-Pin14 angeschlossen ist. - In gleicher Weise sind die zweiten Kontaktflächen der Befestigungsstellen
9 und10 über einen Widerstand mit der Leiterbahn13 verbunden. Das Gehäuse2 hat hier ebenfalls einen Anschluß-Pin15 . An die beiden Anschluß-Pins14 und15 ist ein Auswertgerät bzw. eine Auswerteschaltung16 angeschlossen, das bzw. die beispielsweise den elektrischen Widerstand eines zwischen den beiden Anschluß-Pins14 und15 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 Kontaktflächen4 und11 als elektrischer Schalter wirken, der bei einwandfreier Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen geschlossen ist. Der zwischen den Anschluß-Pins14 und15 liegende elektrische Stromkreis wird somit gebildet durch eine Parallelschaltung der einzelnen Kontaktflächenpaare samt dazu in Reihe geschaltetem Widerstand12 , wobei diese Parallelschaltung zwischen dem als elektrischer Leiter wirkenden Gehäuse2 und der Leiterbahn13 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 mit12 , R2 und Rn bezeichnet. Aus dem Ersatzschaltbild der3 ist sofort zu erkennen, daß der zwischen den Anschluß-Pins14 und15 gemessene Widerstandswert davon abhängt, ob die Schalter S1 bis Sn geschlossen oder geöffnet sind. Der Widerstandswert der Widerstände12 , R2 und Rn wird beispielsweise auf 100 k Ohm festgelegt. - Aus dem gemessenen Widerstandswert des Stromkreises zwischen den Anschluß-Pins
14 und15 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 Leiterbahnplatte1 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 der1 –3 im wesentlichen dadurch, daß die zwei Kontaktflächen auf der Leiterbahnplatte1 angeordnet sind. Die elektrische Verbindung kann dann durch das Befestigungsmittel, also beispielsweise einen Schraubenkopf, eine Unterlegscheibe oder die Mutter6 , 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 Kontaktflächen11 und17 die auf der Leiterbahnplatte1 angeordnet sind, durch die Kontaktfläche4 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 Kontaktfläche11 ist identisch dem ersten Ausführungsbeispiel. Sie ist als Kreisringfläche konzentrisch zur Bohrung6 der Leiterbahnplatte1 ausge bildet. Die erste Kontaktfläche17 ist als Ringsegmentfläche ausgebildet, die konzentrisch zur ersten Kontaktfläche11 liegt, wobei zwischen den beiden Kontaktflächen ein Spalt vorhanden ist, der durch das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel zu überbrücken ist. Für den Fall, daß das Gehäuse2 elektrisch leitfähig ist, kann dessen ringsum die Bohrung5 angeordnete Kontaktfläche4 das Verbindungsmittel bilden. Für den Fall, daß das Gehäuse2 elektrisch nicht leitend ist, kann ein elektrisch leitfähiger Klebstoff auf der Kontaktfläche4 die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen11 und17 herstellen. Auch kann ein Teil der Schraubverbindung, beispielsweise eine in4 gezeigte Unterlegscheibe8 oder die Mutter7 die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen11 und17 herstellen. - Die Schaltung als Reihenschaltung wird dadurch hergestellt, daß die erste Kontaktfläche
17 einer Befestigungsstellen (z. B.8 ) mit der zweiten Kontaktfläche11 einer benachbarten Verbindungsstelle (z. B.9 ) verbunden ist, was durch eine Leiterbahn18 oder auch einen eingelöteten Draht erfolgen kann. In analoger Weise sind erste und zweite Kontaktstelle11 und17 aller weiteren Befestigungsstellen (wie z. B. der Befestigungsstellen9 und10 ) 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 Kontaktfläche17 der Befestigungsstelle10 und dem dieser am nächsten lie genden Anschluß-Pin15 . Die zweite Kontaktfläche11 der ersten Befestigungsstelle8 ist über eine elektrische Leitung, wie z. B. eine Leiterbahn13 , mit dem zweiten Anschluß-Pin14 verbunden. Zwischen den beiden Anschluß-Pins14 und15 ist wiederum das Auswertegerät16 geschaltet. - Im Ersatzschaltbild der
6 , das dem Ausführungsbeispiel der4 und5 entspricht, sind die jeweiligen Kontaktflächenpaare als Schalter S1, S2 bis Sn dargestellt. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Variante das Auswertegerät16 nur dann den Widerstandswert des Widerstandes12 mißt, wenn alle Schalter S1 bis Sn geschlossen sind. Sind nur ein oder mehrere Schalter geöffnet, d. h. eine oder mehrere Befestigungsstellen8 ,9 oder10 nicht ordnungsgemäß befestigt, so ist der Stromkreis unterbrochen und der von dem Auswertegerät16 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 Befestigungsstelle8 ,9 oder10 die beiden Kontaktflächen11 und17 , analog5 trägt, wobei alle ersten Kontaktflächen17 aller Befestigungsstellen miteinander verbunden sind und somit einen durchgehenden elektrischen Leiter20 bilden, der mit dem Anschluß-Pin15 verbunden ist. Die zweiten Kontaktflächen11 aller Befestigungsstellen8 ,9 und10 sind jeweils über einen Widerstand12 mit der Leiterbahn13 verbunden, die mit dem Anschluß-Pin16 verbunden sind.
Claims (12)
- 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.
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