DE102008035420A1

DE102008035420A1 - Modulare Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE102008035420A1
Application number: DE102008035420A
Authority: DE
Inventors: Hilmar Müller; Manfred Goll; Thomas Fischer; Martin Watzlawik
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Modulare Schaltungsanordnung, umfassend zumindest einen ersten Schaltungsträgerkörper (1) und eine Leiterplatte (2), wobei der erste Schaltungsträgerkörper (1) an der Leiterplatte (2) befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Es sind Schaltungsträgerkörper bekannt, die Leiterbahnen und elektronische Bauelemente aufweisen, und dabei dreidimensional ausgebildete Schaltungsstrukturen bilden, welche auch als „moulded interconnect devices” (MID) bekannt sind. Diese Schaltungsträgerkörper können aufgrund ihrer flexiblen Ausbildung in Umgebungen eingesetzt werden, in denen eine normale Leiterplatte zu sperrig oder schwierig zu befestigen ist. Außerdem können auf Schaltungsträgerkörpern mechanische und elektronische Bauelemente relativ einfach miteinander kombiniert ausgebildet werden. Diese Schaltungsträgerkörper sind allerdings zur Realisierung relativ komplexer elektronischer Schaltungen relativ wenig geeignet, weil die Strukturierung der elektronischen Schaltungen auf den Körpern relativ aufwändig und kostenintensiv ist. In Druckschrift DE 100 63 367 A1 ist beispielsweise ein Schaltungsträgerkörper offenbart, welcher das Kreuzen von zwei Leitungen mit der Anordnung eines elektronischen Bauelements in dem Kreuzungspunkt kombiniert, um den Aufwand für die Ausbildung relativ komplexer Schaltungen etwas zu verringern. Ansonsten ist es üblich Schaltungsträgerkörper über Kabel mit anderen elektronischen Systemen zu verbinden, in welchen dabei komplexere elektronische Schaltungen angeordnet werden können.
Druckschrift EP 0 929 428 B1 schlägt ein als Schaltungsträgerkörper (MID) ausgebildetes Ventilsteuergerät vor, welches zur Kontaktierung des Schaltungsträgerkörpers mit einem Kabel einen integrierten Stecker aufweist.
In Druckschrift DE 10 2004 023 189 A1 wird die Kontaktierung eines Schaltungsträgerkörpers mittels eines Flachbandkabels vorgeschlagen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schaltungsanordnung vorzuschlagen, welche bezüglich der räumlichen Gegebenheiten angepasst ausbildbar ist und mit welcher relativ komplexe elektronische Schaltungen relativ kostengünstig realisierbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die modulare Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, einen Schaltungsträgerkörper direkt mit einer Leiterplatte verbunden, als modulare Schaltungsanordnung zu kombinieren, welche die Vorteile einer flexiblen, dreidimensionalen Ausbildung und die relativ kostengünstige Realisierung relativ komplexer elektronischer Schaltungen ermöglicht.
Unter einem Schaltungsträgerkörper wird vorzugsweise ein spritzgegossener Schaltungsträger bzw. ein „moulded interconnect device” (MID) verstanden. Dieser Schaltungsträger körper ist nicht plan ausgebildet bzw. die Leiterbahnen sind nicht ausschließlich in mindestens einer Ebene angeordnet.
Der erste Schaltungsträgerkörper und die Leiterplatte sind bevorzugt direkt, ohne ein zusätzliches Verbindungselement, miteinander verbunden.
Der erste Schaltungsträgerkörper ist vorzugsweise im Wesentlichen starr mit der Leiterplatte verbunden.
Der erste Schaltungsträgerkörper umfasst zweckmäßigerweise einen Kunststoffkörper, insbesondere einen Spritzgusskörper aus Kunststoff, sowie zumindest eine Leiterbahn und wenigstens ein elektronisches Bauelement, welche auf dem Kunststoffträgerkörper angeordnet sind.
Es ist bevorzugt, dass der erste Schaltungsträgerkörper mittels wenigstens einer Lötverbindung mit der Leiterplatte verbunden ist. Alternativ vorzugsweise ist diese Verbindung als Quetsch- und/oder Klemm- und/oder Schnapp- und/oder Schweißverbindung ausgebildet.
Zweckmäßigerweise sind der erste Schaltungsträgerkörper und die Leiterplatte ausschließlich mittels der wenigstens einen Lötverbindung aneinander befestigt bzw. mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden.
Der erste Schaltungsträgerkörper weist zumindest einen Kontaktstift auf, welcher in eine Ausnehmung oder in ein Loch der Leiterplatte zumindest teilweise eingeführt ist. Dabei ist der Kontaktstift insbesondere schmaler als das Loch bzw. die Ausnehmung ausgebildet, besonders bevorzugt bilden Kontaktstift und Loch eine Spielpassung, wodurch der erste Schaltungsträgerkörper und die Leiterplatte, auch bei Einpassung des Kontaktstiftes in das Loch/die Ausnehmung ausschließlich mittels der wenigstens einen Lötverbindung aneinander befestigt bzw. mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden sind.
Das wenigstens eine Loch der Leiterplatte weist zweckmäßigerweise ein Lötauge auf.
Der Kontaktstift weist bevorzugt zumindest ein Federelement auf. Alternativ vorzugsweise ist wenigstens ein Teil des Kontaktstiftes selbst als Federelement ausgebildet. Hierdurch wird eine mechanische „Entkopplung” des ersten Schaltungsträgerkörpers mit der Leiterplatte ermöglicht, beispielsweise hinsichtlich unterschiedlicher temperaturabhängiger Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoffkörper, Leiterplatte und Lötverbindung bzw. Lötzinn.
Es ist zweckmäßig, dass der wenigstens eine Kontaktstift als metallisierter Kunststoffstift ausgebildet ist.
Der erste Schaltungsträgerkörper oder die modulare Schaltungsanordnung als Ganzes oder teilweise ist zweckmäßigerweise als Gehäuse oder Gehäuseteil ausgebildet. Insbesondere fügt sich dieses Gehäuseteil in das Gehäuse einer anderen Anordnung ein.
Der erste Schaltungsträgerkörper weist bevorzugt mindestens ein Sensorelement auf.
Die Leiterbahnen des Schaltungsträgerkörpers sind vorzugsweise als ein auf diesen aufgebrachtes Stanzgitter ausgebildet. Dabei weist dieses Stanzgitter insbesondere integrierte Pressfit-Kontakte als Kontaktstifte zur Befestigung mit der Leiterplatte und zur elektrischen Kontaktierung derselben auf.
Es ist bevorzugt, dass die wenigstens eine Leiterbahn durch ein Laserstrukturierungsverfahren auf den Kunststoffkörper aufgebracht ist und das wenigstens eine elektronische Bauelement insbesondere auf eine solche Leiterbahn aufgelötet ist.
Der Schaltungsträgerkörper ist alternativ vorzugsweise aus einem zwei-Komponenten-Kunststoff-Spritzguss ausgebildet, von denen eine Komponente ein metallisierbarer Kunststoff ist und die andere Komponente ein nicht-metallisierbarer Kunststoff. Die mindestens eine Leiterbahn ist dabei insbesondere aufgedampft oder aufgesprüht oder durch ein Metallisierungs-Bad aufgebracht.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Verbindung wenigstens eines Schaltungsträgerkörpers mit einer Leiterplatte, wobei der erste Schaltungsträgerkörper mittels wenigstens einer Lötverbindung direkt mit der Leiterplatte verbunden wird. Es ist bevorzugt, dass mindestens ein Kontaktstift des Schaltungsträgerkörpers zumindest teilweise in eine Ausnehmung oder ein Loch der Leiterplatte eingeführt wird, wonach der Kontaktstift zumindest an einem Punkt mit der Leiterplatte verlötet wird.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auch auf die Verwendung der modularen Schaltungsanordnung in Kraftfahrzeugen.
Die erfindungsgemäße, modulare Schaltungsanordnung ist vorzugsweise zur Anordnung von Sensorelementen mit mindestens einer elektronischen Schaltung an Orten vorgesehen, an welchen eine relativ passgenaue und flexibel auslegbare Ausbildung der Schaltungsanordnung vorteilhaft oder notwendig ist. Insbesondere ist die modulare Schaltungsanordnung zur Verwendung in sicherheitskritischen Systemen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen vorgesehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen in schematischer Darstellung
1 einen beispielhaften Schaltungsträgerkörper mit metallisierten Kunststoffstiften, und
2 bis 4 Ausführungsbeispiele modularer Schaltungsanordnungen bei welchen jeweils die Verbindung zwischen Schaltungsträgerkörper und Leiterplatte veranschaulicht ist.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltungsträgerkörpers 1 abgebildet, der aus einem spritzgegossenen Kunststoffkörper besteht, auf welchem Leiterbahnen 3 und mit diesen verlötete elektronische Bauelemente 4 angeordnet sind. Eines der elektronischen Bauelemente ist dabei ein Sensorelement 9. Außerdem weist Schaltungsträgerkörper 1 zwei Kontaktstifte 6 auf, welche als metallisierte Kunststoffstifte ausgebildet sind, die jeweils mit einer Leiterbahn elektrisch leitend verbunden sind.
2 zeigt eine beispielhafte modulare Schaltungsanordnung mit einem Schaltungsträgerkörper 1, der an Leiterplatte 2 befestigt ist und elektronische Bauelemente 4 aufweist, die mittels Leiterbahnen 3 untereinander und mit metallisierten Kontaktstiften 5 elektrisch leitend verbunden sind. Kontaktstifte 5 sind jeweils in ein Loch 7 in der Leiterplatte eingepasst, wobei sie mittels einer Lötverbindung 5 dabei jeweils mit Leiterplatte 2 mechanisch und elektrisch leitend direkt verbunden sind.
Die anhand der 3 veranschaulichte beispielhafte, modulare Schaltungsanordnung umfasst ebenfalls Schaltungsträgerkörper 1 und Leiterplatte 2. Dabei ist Kontaktstift 6 des Schaltungsträgerkörpers 1 schmaler als Loch 7 der Leiterplatte ausgebildet, in welches der Kontaktstift 6 eingeführt ist. Hierdurch und durch die Ausbildung des vorderen Kontaktstiftteiles als Federelement 8 ergibt sich eine mechanische Entkopplung zwischen Schaltungsträgerkörper 1 und Leiterplatte 2 mit Ausnahme der lokalen Lötverbindung 5, welche die Befestigung und die elektrische Verbindung mittels über den Kontaktstift 6 geführter Leiterbahn 3 zwischen Schaltungsträgerkörper 1 und Leiterplatte 2 herstellt.
In 4 in eine beispielhafte, modulare Schaltungsanordnung dargestellt. Schaltungsträgerkörper 1 weist eine Leiterbahn 3 auf, welche mit der Metallisierung eines Kontaktstiftes und elektronischem Bauelement 4 verbunden ist. Elektronisches Bauelement 4 umfasst beispielgemäß ein Sensorelement sowie eine als ASIC ausgebildete integrierte elektronische Schaltung. Schaltungsträgerkörper 1 weist dabei einen Fuß 10 auf, an welchem Kontaktstifte 6 befestigt sind. Kontaktstifte 6 sind jeweils durch ein Loch 7 der Leiterplatte 2 geführt und dabei mit der jeweiligen Metallisierung in ein Lötauge der Leiterplatte 2 in nicht näher dargestellter Weise eingelötet. Zur mechanischen Entlastung dieser Einpass-Verbindung weisen Kontaktstifte 6 jeweils eine Schlitzung 11 als Federelement auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10063367 A1 [0002]
- EP 0929428 B1 [0003]
- DE 102004023189 A1 [0004]

Claims

Modulare Schaltungsanordnung, umfassend zumindest einen ersten Schaltungsträgerkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass die modulare Schaltungsanordnung zusätzlich wenigstens eine Leiterplatte (2) umfasst, wobei der erste Schaltungsträgerkörper (1) an der Leiterplatte (2) befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist.
Modulare Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsträgerkörper (1) im Wesentlichen starr mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
Modulare Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsträgerkörper (1) einen Kunststoffkörper, insbesondere einen Spritzgusskörper aus Kunststoff, sowie zumindest eine Leiterbahn (3) und wenigstens ein elektronisches Bauelement (4, 9) umfasst, welche jeweils auf dem Kunststoffkörper angeordnet sind.
Modulare Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsträgerkörper (1) mittels wenigstens einer Lötverbindung (5) mit der Leiterplatte (2) verbunden ist.
Modulare Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsträgerkörper (1) mindestens einen Kontaktstift (6) aufweist, welcher in eine Ausnehmung oder in ein Loch (7) der Leiterplatte (2) zumindest teilweise eingeführt ist.
Modulare Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsträgerkörper (1) und die Leiterplatte (2) ausschließlich mittels der wenigstens einen Lötverbindung (5) aneinander befestigt sind.
Modulare Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstift (6) zumindest ein Federelement (8) aufweist oder dass wenigstens ein Teil des Kontaktstifts (6) selbst als Federelement (8, 11) ausgebildet ist.
Modulare Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese oder der erste Schaltungsträgerkörper (1) als Gehäuse oder Gehäuseteil ausgebildet ist.
Modulare Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsträgerkörper (1) mindestens ein Sensorelement (9) aufweist.
Verwendung der Modularen Schaltungsanordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 in Kraftfahrzeugen.