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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Bei vielen elektrischen Geräten, wie zum Beispiel Sensoren oder Gebern in einem Kraftfahrzeug, sind zur Herstellung einer Verbindung zu einem Steuergerät Kontaktverbindungen notwendig, die über eine Druck- oder Federverbindung hergestellt werden. Beispielsweise wird die elektrische Verbindung zwischen dem Steuergerät und einem Hochdrucksensor für ein Antiblockiersystem aus einer lösbaren, flexiblen Kontaktierung gebildet, wobei die Kontaktseite am Steuergerät aus Gründen des Toleranzausgleichs aus einem federnden Element, zum Beispiel eine Spiralfeder, besteht, während am Drucksensor starre Kontaktflächen beispielsweise in Form von sogenannten Kontaktnieten angebracht sind. Diese sind mittels Leitklebung auf einem sogenannten MID (molded interconnected device) fixiert.
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Ein solches MID ist im Prinzip ein Kunststoffspritzteil, bei dem ein Oberflächenanteil metallisiert oder galvanisiert und somit elektrisch leitend ist, während der andere Teil elektrisch nichtleitend bleibt. Die Ausbildung dieser beiden Oberflächeneigenschaften lässt sich auf unterschiedliche Arten realisieren. Ausgehend von diesen beiden Oberflächeneigenschaften und der nachfolgenden Metallisierung kann man somit prinzipiell eine dreidimensionale Leiterplatte herstellen.
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Es ist hierbei auch üblich, dass das MID als Träger für Kontaktnieten der zuvor genannten Art dient, über die eine elektrische Verbindung zum Steuergerät hergestellt wird. Die Kontaktnieten besitzen dabei ein T-förmiges Profil und sitzen in entsprechend ausgeprägten Taschen an einer Stirnseite des MID. Um eine elektrische Verbindung zwischen diesen sacklochartigen Taschen zum weiteren Verlauf der Leiterbahnen herstellen zu können, besitzen die Taschen ein sog. Durchkontaktierung. Dadurch kann im Galvanikbad eine direkte elektrische Verbindung der Tascheninnenfläche zu einer darunter befindlichen Leiterbahn hergestellt werden.
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Aus der
DE 10 2007 041 892 A1 ist beispielsweise bekannt, dass solche MIDs auf einer Leiterplatte als Träger angeordnet werden, wobei sich diese MIDS aus der Ebene der Leiterplatte erheben und wiederum mit gegenüber anzuordnenden Kontaktelementen, zum Beispiel ebenfalls MIDs, kontaktiert werden können.
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Für sich gesehen ist es darüber hinaus aus der
DE 20 2004 006 998 U1 bekannt, dass eine Kontaktvorrichtung so aufgebaut ist, dass ein Kontaktelement, hier eine mit MIDs versehene Leiterplatte, stirnseitig in Kontaktschenkel einführbar ist, die eine vorgegebene Schräge zur leichten ev. toleranzbehafteten Einführung aufweisen.
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Bei elektrischen Bauteilen der zuvor genannten Art treten immer wieder Probleme bei der Kontaktierung zum Steuergerät hinsichtlich Kontaminationen auf. Feinste Schmutzpartikel kommen auf der Kontaktfläche des Bauteils zu liegen und können so einen elektrischen Kontakt zum Kontaktelement des Steuergeräts verhindern. Ein weiterer Schwachpunkt der bekannten Kontaktflächen sind die kleinen Abstände zwischen benachbarten Kontaktflächen, wodurch es im Falle einer Kontamination mit elektrisch leitenden Partikeln, zum Beispiel Metallspäne, zu Kurzschlüssen zwischen den Kontaktflächen kommen kann. Im Gegensatz zu dem erstgenannten Fall müssen solche Späne allerdings eine entsprechende Mindestgröße aufweisen, die naturgemäß vom kleinsten Abstand der Kontaktflächen zueinander abhängt.
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Weiterhin kann auch die Positionierung von Kontaktfedern des Steuergeräts zu denen des elektrischen Bauteils, zum Beispiel ein Sensor, kritisch werden. Setzen die Kontaktfedern eher im Randbereich auf den Kontaktflächen des Sensors auf, so ist das im Hinblick auf eine verlässliche elektrische Verbindung, zum Beispiel bei Schütteln oder Vibrationen nachteilig.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit einer Kontaktvorrichtung, bei der mindestens ein druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement mit jeweils einer festen Kontaktfläche verbindbar ist. Um eine sichere, ev. auch toleranzbehaftete lösbare Kontaktierung in der Kontaktvorrichtung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise die feste Kontaktfläche aus einer dreidimensional trichterförmigen Senke gebildet, in die das druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement einführbar ist.
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Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Kontaktfläche in der trichterförmigen Senke aus leitenden Bereichen auf einem MID besteht, das stirnseitig auf den Körper des elektrischen Bauteils aufgebracht ist.
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Das druckkraft- oder federkraftbehaftete Kontaktelement kann in vorteilhafter Weise eine metallische Spiralfeder sein, die in Richtung ihrer Längsachse in die trichterförmige Senke zur Herstellung eines elektrischen Kontakts einführbar ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die trichterförmige Senke und das druckkraft- oder federkraftbehaftetes Kontaktelement so dimensioniert sind, dass sich im Zentrum der trichterförmigen Senke auch nach der Kontaktierung ein Raum zur Aufnahme von Schmutz- oder sonstigen Partikeln herausbildet. Hierbei kann sich auch im Zentrum der trichterförmigen Senke eine Durchkontaktierungsöffnung in Richtung zu weiterführenden Leiterbahnen im Inneren des elektrischen Bauteils befinden.
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Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich, wenn das elektrische Bauteil ein Drucksensor für ein Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug ist, an dessen einer Stirnseite sich eine Mehrzahl von trichterförmigen Senken zur Kontaktierung mit den druckkraft- oder federkraftbehafteten Kontaktelementen eines Steuergeräts befindet.
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Durch die erfindungsgemäße geometrische Ausgestaltung der Kontaktfläche vorzugsweise bei einer sogenannten „Feder-auf-Fläche-Kontaktierung”, wie sie zum Beispiel bei der Kontaktierung von Drucksensoren in Antiblockiersystem angewendet wird, ergeben sich durch die dreidimensionale trichterförmige Gestaltung folgende Vorteile:
- – Schmutzpartikel bleiben nicht auf der Innenfläche (Kontaktfläche) liegen, sondern sie fallen bevorzugt ins Zentrum, wo sie außerhalb des Kontaktierbereichs in einer sogenannten Schmutzfalle liegen bleiben können. Selbst wenn kleinste Partikel durch eine Durchkontaktierungsöffnung ins Sensorinnere fallen, ist dies in der Regel nicht nachteilig. Da es sich hierbei in der Regel um elektrisch nichtleitende Partikel handelt, können sie dort keinen Schaden anrichten. Elektrisch leitende Partikel, zum Beispiel Späne, sind in der Regel zu groß, als dass sie durch die relativ kleine Durchkontaktierungsöffnung ins Innere gelangen könnten.
- – Das Risiko eines elektrischen Kurzschlusses wird stark reduziert, da sich für elektrisch leitende Späne keine äußere Fläche mehr bietet, auf denen sie liegen bleiben könnten.
- – Die Gefahr eines Wegrutschens des federkraftbehaftetes Kontaktelements aus dem Kontaktierbereichs wird durch die Vertiefung der Kontaktfläche stark reduziert. Die trichterförmige Kontaktfläche dient somit zusätzlich zum Fangen bzw. zum Zentrieren der Kontaktfeder während des Kontaktiervorgangs.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht eines Drucksensors als elektrisches Bauteil mit einer bekannten Kontaktvorrichtung und
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2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung an einem Drucksensor für ein Antiblockiersystem.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Ansicht eines Drucksensors 1 als elektrisches Bauteil gezeigt, der in einem Kraftfahrzeug Bestandteil eins Antiblockiersystems ist. Zur Herstellung einer Verbindung zu einem hier nicht gezeigten Steuergerät sind Kontaktverbindungen notwendig, die über eine lösbare Druck- oder Federverbindung hergestellt werden. Hier sind vier ebene Kontaktflächen 2 auf der Stirnseite des Drucksensors 1 erkennbar, über die die elektrische Verbindung zu dem Steuergerät lösbar hergestellt werden kann. Die Kontaktflächen 2 bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Gerät sind hier auf einem sogenannten MID 3 (MID = molded interconnected device) gebildet, dass, wie eingangs erwähnt, ein Kunststoffspritzteil ist, das sich metallisieren oder galvanisieren lässt und somit dann in diesen Bereichen elektrisch leitend ist, während andere Bereiche elektrisch nichtleitend bleiben.
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Die Ausbildung der Kontaktflächen 2 lässt sich auf unterschiedliche Arten realisieren. Einerseits in Form von sogenannten Kontaktnieten, dies mittels Leitklebung auf dem MID an der Stirnseite des Drucksensors 1 fixiert sind, sodass das MID 3 als Träger für Kontaktnieten dient, über die eine elektrische Verbindung. zum Steuergerät hergestellt wird. Die Kontaktnieten besitzen dabei ein T-förmiges Profil und sitzen in entsprechend ausgeprägten Taschen an einer Stirnseite des MID 3 bzw. des Drucksensors 1. Die elektrische Verbindung zwischen diesen sacklochartigen Taschen zum weiteren Verlauf der Leiterbahnen im Drucksensor wird mittels einer hier nicht erkennbaren Durchkontaktierung hergestellt.
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Die einfachste Art der Ausbildung der Kontaktflächen 2 wären allerdings ebene metallisierte Kontaktflächen 2 auf der ebenfalls ebenen stirnseitig Fläche des MID 3 mit jeweils einer Durchkontaktierung zu den darunter befindlichen Leiterbahnen. Die hier nicht gezeigte Kontaktseite am Steuergerät besteht dabei in der Regel aus einem federnden Element.
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Aus 2 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausbildung einer Kontaktvorrichtung für einen Drucksensor 4 gezeigt, bei der Kontaktflächen 5 jeweils als eine dreidimensional trichterförmige Senke gebildet sind, in die jeweils ein Kontaktelement 6, hier Spiralfedern ggf. mit einer Hülse, einführbar sind. Die Kontaktflächen 5 in der trichterförmigen Senke sind auf einem MID 7 aufgebracht, das weiterhin auch den stirnseitigen Bereich des Drucksensors 4 bildet. Möglich ist aber auch ein massives Metallteil als Kontaktfläche 5, dass in den Drucksensor 4 eingebracht werden kann.
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Die Spiralfeder als Kontaktelement 6 kann dann jeweils in Richtung ihrer Längsachse in die trichterförmige Senke zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit der Kontaktfläche 5 eingeführt werden. Es ist aus der 2 auch erkennbar, dass auch eine gewisse Toleranz im Abstand der beiden Kontaktelemente 6 hingenommen werden kann, ohne eine sicher Lage und die notwendige Kontaktierung der Kontaktelemente 6 zu gefährden.
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Die Kontaktflächen 5 können durch die Geometrie der trichterförmigen Senke und des Kontaktelements 6 so dimensioniert werden, dass sich im Zentrum auch nach der Kontaktierung ein Raum zur Aufnahme von Schmutz- oder sonstigen Partikeln 8 oder 9 herausbildet.
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Kleinere in der Regel nichtleitende Partikel 8 können hier gemäß Pfeil 10 nach unten fallen und ev. auch durch eine Durchkontaktierung 11 ins Innere des Drucksensors fallen ohne eine Schaden anzurichten. Größere metallische Späne 9 zum Beispiel können sich auch um Zentrum verhaken, ohne die Kontaktierung zu gefährden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007041892 A1 [0005]
- DE 202004006998 U1 [0006]
