DE102007020882B4

DE102007020882B4 - Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte an einem Träger

Info

Publication number: DE102007020882B4
Application number: DE102007020882.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Feucht; Andreas Arlt
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2027-05-05
Also published as: US20100148796A1; WO2008135183A1; US8466688B2; DE102007020882A1

Abstract

Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte (1) an einem elektrisch leitfähigen Träger (2), – mit mindestens einem Paar von einander zugeordneten, elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11), von denen eine erste Kontaktfläche (11) auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet ist, – wobei die erste Kontaktfläche (11) in Draufsicht kreisringförmig ist und eine Bohrung (6) der Leiterbahnplatte (1) umgibt, – mit einer Schraube (3), die die Leiterbahnplatte (1) mechanisch mit dem Träger (2) verbindet und gleichzeitig die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11) des mindestens einen Paares miteinander verbindet und – mit einer Auswerteschaltung (16), die mit den leitfähigen Kontaktflächen (4, 11) verbunden ist und überprüft, ob ein durch die einander zugeordneten Kontaktflächen (4, 11) und die Schraube (3) gebildeter Stromkreis geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (4) eines Paares von Kontaktflächen (4, 11) als nach innen in den Träger (2) ragender Vorsprung ausgebildet ist, wobei der Träger (2) eine Bohrung (5) für den Durchtritt der Schraube (3) hat, sich durch die zweite Kontaktfläche (4) hindurch erstreckt und die beiden Kontaktflächen (4, 11) eines Paares gegeneinander presst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte an einem Träger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine solche Einrichtung ist aus der DE 43 31 954 C1 bekannt. Auf einer Leiterbahnplatte sind mehrere Paare von Kontaktflächen aufgebracht, bei denen die erste Kontaktfläche im wesentlichen kreisringförmig ist und die zweite ein Kreissegment, das die erste Kontaktfläche umgibt. Die Leiterbahnplatte hat zentrisch zur ersten Kontaktfläche eine Bohrung, wobei der Kopf einer Schraube die beiden Kontaktflächen eines zugehörigen Paares elektrisch miteinander verbindet. Mehrere solcher Paare von Kontaktflächen sind in einer Reihenschaltung hintereinander geschaltet. Über eine Stromquelle und einen Vorwiderstand wird ein elektrischer Strom über die Reihenschaltung geleitet und gemessen. Eine Auswerteschaltung kann aus dem gemessenen Strom feststellen, ob alle Paare von Kontaktstellen elektrisch einwandfrei miteinander verbunden sind.
Die WO 03/005048 A1 zeigt eine Schaltung zur Überprüfung einer Steckverbindung einer Leiterbahnplatte mit mehreren Kontaktpins und einer zugeordneten Steckkupplung. Alle Kontaktpins sind über jeweils parallel zueinander geschaltete Widerstände mit einer Stromquelle verbunden, die den Stromfluß über die Kontaktstellen und die Widerstände mißt, woraus sich ermitteln läßt, ob alle Kontaktstellen einwandfreien Kontakt haben.
Die US 2005/0116733 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Detektieren von Impedanzfehlern bei Chip-Verbindungen, wobei eine Auswerteschaltung auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit dem zu überprüfenden Chip angeordnet ist.
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.
Bei der Erfindung ist eine Kontaktfläche eines Paares von Kontaktflächen auf der Leiterbahnplatte und die zweite Kontaktfläche an einem nach innen in das Gehäuse ragenden Vorsprung angebracht, wobei das Verbindungsmittel, wie z. B. eine Schraube die beiden Kontaktflächen eines Paares gegeneinander preßt. Die Auswerteschaltung überprüft damit die unmittelbare Verbindung zwischen der Leiterbahnplatte und dem Träger, wie z. B. einem Gehäuse, wobei sie in der Endprüfung bei der Produktion eingesetzt werden kann. Die Auswerteschaltung kann auch 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.
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;
In dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel 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 Träger 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 Stromkreises 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 kOhm 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.
Abweichend vom bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel, können alle Paare voneinander zugeordneten ersten und zweiten Kontaktflächen elektrisch in einer Reihenschaltung verbunden sind.
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 liegenden 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.

Claims

Einrichtung zur Überprüfung der Befestigung einer Leiterbahnplatte (1) an einem elektrisch leitfähigen Träger (2), – mit mindestens einem Paar von einander zugeordneten, elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11), von denen eine erste Kontaktfläche (11) auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet ist, – wobei die erste Kontaktfläche (11) in Draufsicht kreisringförmig ist und eine Bohrung (6) der Leiterbahnplatte (1) umgibt, – mit einer Schraube (3), die die Leiterbahnplatte (1) mechanisch mit dem Träger (2) verbindet und gleichzeitig die elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (4, 11) des mindestens einen Paares miteinander verbindet und – mit einer Auswerteschaltung (16), die mit den leitfähigen Kontaktflächen (4, 11) verbunden ist und überprüft, ob ein durch die einander zugeordneten Kontaktflächen (4, 11) und die Schraube (3) gebildeter Stromkreis geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (4) eines Paares von Kontaktflächen (4, 11) als nach innen in den Träger (2) ragender Vorsprung ausgebildet ist, wobei der Träger (2) eine Bohrung (5) für den Durchtritt der Schraube (3) hat, sich durch die zweite Kontaktfläche (4) hindurch erstreckt und die beiden Kontaktflächen (4, 11) eines Paares gegeneinander presst.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Kontaktflächen (4, 11; 17, 11) vorgesehen sind und daß alle Paare von Kontaktflächen (4, 11) in Parallelschaltung miteinander verschaltet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Kontaktflächen (17, 11) vorgesehen sind und daß alle Paare von Kontaktflächen (17, 11) in Reihenschaltung miteinander verschaltet sind.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung mindestens einen Widerstand (12) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweig der Parallelschaltung mindestens einen Widerstand (12) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (16) auf der Leiterbahnplatte (1) angeordnet ist.