DE102008022973B4 - Electrical connection with at least two components - Google Patents
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Abstract
Elektrische Verbindung mit mindestens zwei Bauteilen (1, 2), wobei ein erstes Bauteil (1) einen Schaltungsträger (10) mit darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterbahnen aufweist und ein zweites Bauteil (2) mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktstift (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (1) zwei sich mit Abstand gegenüberstehende mechanische Kontaktelemente (11, 12) aufweist, wobei mindestens eines der Kontaktelemente (11, 12) auch als elektrisches Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Kontaktstift (21) des zweiten Bauteiles (2) ausgebildet ist, daß das mindestens eine elektrische Kontaktelement (11, 12) mit den Leiterbahnen des ersten Bauteils (1) elektrisch verbunden ist, daß die Kontaktelemente (11, 12) über die Oberfläche des Schaltungsträgers hinausragen, und daß die Kontaktelemente (11, 12) federnd ausgebildet sind.Electrical connection with at least two components (1, 2), wherein a first component (1) has a circuit carrier (10) with electrically conductive conductor tracks arranged thereon and a second component (2) has at least one electrically conductive contact pin (21), characterized in that the first component (1) has two spaced-apart mechanical contact elements (11, 12), wherein at least one of the contact elements (11, 12) also serves as an electrical contact element for establishing an electrical connection with the contact pin (21) of the second component (2) is formed such that the at least one electrical contact element (11, 12) is electrically connected to the conductor tracks of the first component (1) that the contact elements (11, 12) protrude beyond the surface of the circuit substrate, and that the contact elements ( 11, 12) are resilient.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung mit mindestens zwei Bauteilen, wobei ein erstes Bauteil ein Schaltungsträger mit darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterbahnen ist und ein zweites Bauteil mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktstift aufweist.The invention relates to an electrical connection with at least two components, wherein a first component is a circuit carrier having thereon arranged electrically conductive conductor tracks and a second component has at least one electrically conductive contact pin.
Eine derartige elektrische Verbindung ist beispielsweise in der
Aus der
In der Regel werden im heutigen Stand der Technik die Schaltungsträger oftmals als MIDs (Moulded Interconnected Devices) hergestellt und meist über Lötverfahren oder durch mit Silberpartikeln gefüllte Leitkleber mit den Kontaktstiften oder Pins zur Außenkontaktierung elektrisch leitfähig und mechanisch verbunden. Diese Schritte sind vergleichsweise aufwendig und erfordern einen hohen Aufwand zur Herstellung der Gesamtkomponente. Insbesondere kommen beim Löten auch Handlötverfahren und/oder Selektivlötverfahren zum Einsatz, da die für MIDs eingesetzten Kunststoffe nur begrenzt temperaturstabil sind. Leitklebungen sind hingegen aufgrund der hohen Leitkleberkosten relativ teuer.In general, in the current state of the art, the circuit carriers are often produced as MIDs (Molded Interconnected Devices) and electrically conductive and mechanically connected via soldering or filled with silver particles conductive adhesive with the pins or pins for external contacting. These steps are relatively expensive and require a lot of effort to produce the overall component. In particular, soldering and soldering methods and / or Selektivlötverfahren are used because the plastics used for MIDs are limited in temperature stability. Bonded conductive bonds, on the other hand, are relatively expensive due to the high cost of conductive adhesives.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen zwei Bauteilen, nämlich einem Schaltungsträger mit darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterbahnen und einem zweiten Bauteil mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Kontaktstift zu schaffen.The invention has for its object to provide a particularly reliable electrical contact between two components, namely a circuit substrate arranged thereon with electrically conductive tracks and a second component with at least one electrically conductive contact pin.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer elektrischen Verbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution of this object is achieved with an electrical connection with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Bei einer elektrischen Verbindung mit mindestens zwei Bauteilen, wobei ein erstes Bauteil einen Schaltungsträger mit darauf angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterbahnen aufweist und ein zweites Bauteil mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktstift aufweist, ist es erfindungswesentlich vorgesehen, daß das erste Bauteil zwei sich mit Abstand gegenüberstehende mechanische Kontaktelemente aufweist, wobei mindestens ein mechanisches Kontaktelement auch als elektrisches Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Kontaktstift des zweiten Bauteils ausgebildet ist, daß mindestens das elektrische Kontaktelement mit den Leiterbahnen des ersten Bauteils elektrisch verbunden ist, daß die Kontaktelemente über die Oberfläche des Schaltungsträgers hinausragen und, daß die Kontaktelemente federnd ausgebildet sind. Der Schaltungsträger kann auf diese Weise die elektrischen Ströme von dem Kontaktstift oder Pin, der typischerweise ein Kontakt-Metallpin ist, über eine Außenkontaktierung abgreifen. Bevorzugt sind beide Kontaktelemente auch als elektrisch leitfähige Kontaktelemente ausgebildet und beide Kontaktelemente dienen bevorzugt zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit dem Kontaktstift des zweiten Bauteils.In an electrical connection with at least two components, wherein a first component has a circuit carrier with arranged thereon electrically conductive traces and a second component has at least one electrically conductive contact pin, it is essential to the invention that the first component has two spaced apart mechanical contact elements in which at least one mechanical contact element is also designed as an electrical contact element for establishing an electrical connection with the contact pin of the second component, that at least the electrical contact element is electrically connected to the conductor tracks of the first component, that the contact elements protrude beyond the surface of the circuit carrier and, that the contact elements are resilient. The circuit carrier can in this way pick off the electrical currents from the contact pin or pin, which is typically a contact metal pin, via an external contact. Preferably, both contact elements are also designed as electrically conductive contact elements and both contact elements are preferably used for producing the electrical connection with the contact pin of the second component.
Das erste Bauteil weist bevorzugt einen spritzgegossenen Schaltungsträger auf. Die darauf angeordneten federnden Kontaktelemente sind bevorzugt angespritzt. Auf dem Kunststoffuntergrund des Schaltungsträgers befinden sich die metallischen Leiterbahnen, die sich zu den angespritzten Federkontakten einstückig fortsetzen. Das zweite Bauteil mit dem mindestens einen Kontaktstift ist bevorzugt ein Steckerkorb. Bevorzugt ist die Verbindung für mehrere Kontaktstifte oder Pins ausgelegt. Dabei sind jedem Kontaktstift oder Pin zwei der oben beschriebenen Kontaktelemente zugeordnet. Hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung ist es ausreichend, wenn jedem Kontaktstift ein elektrisches Kontaktelement zugeordnet Ist. Das zweite Kontaktelement kann daher auch rein mechanischen Funktionen dienen.The first component preferably has an injection-molded circuit carrier. The resilient contact elements arranged thereon are preferably injection-molded. On the plastic substrate of the circuit board are the metallic traces, which continue in one piece to the molded spring contacts. The second component with the at least one contact pin is preferably a connector basket. Preferably, the connection is designed for a plurality of pins or pins. In this case, each contact pin or pin two of the contact elements described above are assigned. With regard to the electrical contact, it is sufficient if each contact pin is assigned an electrical contact element. The second contact element can therefore also serve purely mechanical functions.
Bevorzugt bilden die beiden Bauteile der elektrischen Verbindung eine Steckverbindung aus. Es handelt sich dabei günstigerweise um eine lösbare elektrische Verbindung.Preferably, the two components of the electrical connection form a plug connection. It is conveniently a detachable electrical connection.
Die Kontaktelemente sind dabei bevorzugt mindestens doppelt so breit wie der mindestens eine Kontaktstift. Dadurch wird eine zuverlässige Erfassung und elektrische Kontaktierung sichergestellt. Die Kontaktelemente sind bevorzugt in ihrem oberen Endbereich nach innen abgewinkelt bzw. weisen eine abgewinkelte Spitze auf. Diese Spitze dient dann zur eigentlichen Kontaktierung des Kontaktstiftes. Die abgewinkelte Spitze erstreckt sich dabei über die gesamte Breite des Kontaktelementes.The contact elements are preferably at least twice as wide as the at least one contact pin. This ensures a reliable detection and electrical contact. The contact elements are preferably angled inwardly in their upper end region or have an angled tip. This tip serves then to the actual contacting of the contact pin. The angled tip extends over the entire width of the contact element.
In einer anderen Weiterentwicklung der Erfindung weist das zweite Bauteil neben dem Kontaktstift mindestens ein Führelement auf. Bevorzugt sind zwei Führelemente vorgesehen, wobei jedes Führelement einem der Kontaktelemente zugeordnet ist. Dabei ist dann auch die äußere vordere Ecke der Kontaktelemente abgerundet ausgebildet, so daß ein Einführen in die Führelemente besonders gut möglich ist. Die Führelemente sind so ausgelegt, daß das federnde Kontaktelement an den Kontaktstift gedrückt wird. Das zweite Bauteil weist dazu bevorzugt neben dem Kontaktstift zwei neben dem Kontaktstift angeordnete Führelemente auf. Der Kontaktstift, die Führelemente und die Kontaktelemente liegen bei verbundener elektrischer Verbindung bevorzugt auf einer Gerade. Die Führelemente bilden einen sich vom zweiten Bauelement aus erweiternden Trichter aus. In diesen werden die Kontaktelemente eingeführt und aufgrund der Geometrie der Führelemente zusammengeschoben und dadurch die federnden Kontaktelemente an den Kontaktstift gedrückt.In another development of the invention, the second component in addition to the contact pin on at least one guide element. Preferably, two guide elements are provided, each guide element is associated with one of the contact elements. In this case, then the outer front corner of the contact elements is rounded, so that insertion into the guide elements is particularly well possible. The guide elements are designed so that the resilient contact element is pressed against the contact pin. For this purpose, the second component preferably has, in addition to the contact pin, two guide elements arranged next to the contact pin. The contact pin, the guide elements and the contact elements are preferably connected in a connected electrical connection on a straight line. The guiding elements form a funnel which widens out from the second component. In these, the contact elements are introduced and pushed together due to the geometry of the guide elements and thereby pressed the resilient contact elements to the contact pin.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die gegebenenfalls auch ohne Führelemente auskommt, sind die zwei sich gegenüberliegenden Kontaktelemente bevorzugt bogenförmig ausgebildet. Dabei ist etwa im mittleren Bereich der Kontaktelemente (gesehen von der Oberfläche des ersten Bauteils zur Spitze der Kontaktelemente) der Abstand der Kontaktelemente zueinander am geringsten. Nach oben und unten, also zum Bauelement und zur Spitze, erweitert sich der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Kontaktelementen. Im Bereich der offenen Spitze, in die der Kontaktstift eingeführt wird, ist der Abstand bevorzugt noch etwas größer als im Fußbereich, also im Bereich der Oberfläche des Bauelements. Die Kontaktelemente sind auch hier federnd ausgebildet. Der geringste Abstand zwischen den beiden sich gegenüberstehenden Kontaktelementen ist dabei etwas kleiner als der Durchmesser des Kontaktstiftes, so daß der Kontaktstift die federnden Kontaktelemente etwas auseinander schiebt bzw. bei vorhandener elektrischer Kontaktierung eine mechanische Vorspannung der Kontaktelemente auf den Kontaktstift besteht.In another preferred embodiment of the invention, which optionally also requires no guide elements, the two opposing contact elements are preferably formed arcuate. In this case, approximately in the middle region of the contact elements (as viewed from the surface of the first component to the tip of the contact elements), the distance of the contact elements to each other is the lowest. Upwards and downwards, ie to the component and the tip, the distance between the opposing contact elements expands. In the region of the open tip, into which the contact pin is inserted, the distance is preferably still slightly larger than in the foot region, ie in the region of the surface of the component. The contact elements are also resilient here. The smallest distance between the two opposing contact elements is slightly smaller than the diameter of the contact pin, so that the contact pin slightly pushes the resilient contact elements apart or exists in existing electrical contacting a mechanical bias of the contact elements on the contact pin.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer elektrischen Bauteilgruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Sensorelement, ein Schaltgerät oder ein Steuergerät, mit der oben beschriebenen elektrischen Verbindung.Another aspect of the invention is the provision of an electrical component group for a motor vehicle, in particular a sensor element, a switching device or a control device, with the electrical connection described above.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:The invention will be further explained with reference to a preferred embodiment shown in the drawing. In detail, the schematic representations in:
In den
In den
Beim weiteren Einschieben, das in den
In den
In
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