DE102011002662A1

DE102011002662A1 - Elektrische Direktkontaktierungsanordnung für Kontakt-Landefläche auf einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE102011002662A1
Application number: DE201110002662
Authority: DE
Inventors: Stefan Rüdinger; Thomas Heinrich; Michael Vogelgesang; Michael Fleig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-19
Also published as: BR112013017558A2; CN103329635A; EP2664223A1; WO2012095333A1

Abstract

Bei einer elektrischen Direktkontaktierungsanordnung (1) aufweisend: – eine Leiterplatte (2) mit mindestens einer elektrischen Kontakt-Landefläche (3) und mit einem der Landefläche (3) zum Leiterplattenrand (4) hin vorgeordneten Auflaufkeil (5), wobei die an den Leiterplattenrand (4) angrenzende Oberfläche der Leiterplatte (2) bis zu einem vorbestimmten Randabstand (s) beschädigungsgefährdet ist; sowie – einen Kontaktträger (10) mit mindestens einem elektrischen Federkontakt (11), der eine gekrümmte Kontaktkuppe (12) aufweist, wobei zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktträger (10) und die Leiterplatte (2) aufeinander parallelverschiebbar, insbesondere ineinander steckbar sind, bis der Federkontakt (11) nach Überlaufen des Auflaufkeils (5) mit seiner gekrümmten Kontaktkuppe (12) an der Landefläche (3) anliegt, ist erfindungsgemäß der über die Landefläche (3) überstehende Keilüberstand (h) des Auflaufkeils (5) derart gewählt, dass der Federkontakt (10) unmittelbar nach Überlaufen des Auflaufkeils (5) mit seiner Kontaktkuppe (12) die Landefläche (3) in einem Abstand (A) kontaktiert, der größer ist als der beschädigungsgefährdete Randabstand (s).

Description

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Direktkontaktierungsanordnung nach der Gattung des Anspruchs 1.
Steuergeräte bestehen meist aus einer Leiterplatte, auf der elektronische Bauelemente platziert sind, und einem Gehäuse. In Motorsteuergeräten wird auf die Leiterplatte üblicherweise eine Messerleiste montiert, um die elektrische Verbindung zwischen einem Kabelbaumstecker und der Leiterplatte herzustellen. Die Messerleiste stellt somit ein zusätzliches Bauteil bei der Montage des Steuergerätes dar.
Es sind auch so genannte elektrische Direktkontaktierungen bekannt, bei denen die Messerleiste entfällt und die einzelnen Pole des Kabelbaumes direkt auf der Leiterplatte kontaktiert werden. Dazu sind auf der Leiterplatte erhabene elektrische Kontakt-Landeflächen („Lands”) vorgesehen, die durch elektrische Federkontakte des parallel zur Leiterplatte aufgeschobenen bzw. eingesteckten Kabelbaumkontaktträgers kontaktiert werden. Hierbei verbleibt herstellungsbedingt immer ein Abstand zwischen Leiterplattenrand und der Landefläche.
Beim Montieren des Kabelbaumkontaktträgers an der Leiterplatte schleift der Kontakt mit seinem Kontaktpunkt (z. B. mit einer Kontaktkuppe) zuerst über einen den Leiterplattenrand abdeckenden Auflaufkeil, dann ca. 0,7 mm über die Leiterplatte und dann auf der Landefläche. Genauer gesagt, wird der Kontaktpunkt am höchsten Punkt des Auflaufkeils maximal ausgelenkt und entspannt danach ein bisschen auf der Leiterplatte und federt dann wieder auf sein Anfangsniveau ein, bevor er auf die Landefläche trifft. Da die Landeflächen auf die Leiterplatte aufgebracht werden, sind sie gegenüber der Leiterplattenoberfläche um ca. 100 μm erhaben. Dadurch entsteht eine gefährlich scharfe Kante, die den Kontaktpunkt beim Auflaufen auf die Landefläche beschädigen kann. Durch dieses Auflaufen und Schleifen können die Federkontakte insbesondere bei mehrmaligen Öffnungs- und Schließvorgängen, aber auch schon beim erstmaligen Steckvorgang beschädigt werden.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei einer gattungsgemäßen elektrischen Direktkontaktierungsanordnung solche Beschädigungen der Federkontakte zu verhindern.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Direktkontaktierungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Erfindungsgemäß ist das zwischen dem Auflaufkeil und der Landefläche befindliche, ca. 0,7 mm breite Leiterplattenstück z. B. durch Fräsen entfernt, wodurch bei der Montage der Steckweg um ca. 0,7 mm, also bei Montage und Demontage um ca. 1,4 mm, verkürzt wird und der Kontakt zwischen dem Auflaufkeil und der Landefläche nicht mehr in seine Anfangsstellung zurückfedert. Durch das Abfräsen des Leiterplattenstücks kann nicht ausgeschlossen werden, dass die dem gefrästen Leiterplattenrand zugewandte Kante der Landefläche beschädigt wird. Damit der Kontakt mit seiner gekrümmten Kontaktkuppe sicher über den eventuell beschädigten Bereich der Landefläche gehoben wird, ist der über die Landefläche überstehende Keilüberstand des Auflaufkeils derart gewählt, dass der Federkontakt unmittelbar nach Überlaufen des Auflaufkeils mit seiner Kontaktkuppe die Landefläche in einem Abstand kontaktiert, der größer ist als der beschädigungsgefährdete Bereich der Landefläche. Der durch Auflaufen auf den Auflaufkeil in Richtung auf die Landefläche vorgespannte Federkontakt kontaktiert unmittelbar nach Überlaufen des Auflaufkeils mit seiner gekrümmten Kontaktkuppe die Landefläche in einem nicht beschädigungsgefährdeten Randabstand. Der entsprechend dem beschädigungsgefährdeten Randabstand und der Krümmung der Kontaktkuppe gewählte Keilüberstand ermöglicht insbesondere die folgenden Vorteile:

– beschädigungsfreier Schließ- und Öffnungsvorgang;
– teure Vorbehandlung der beschädigten Leiterplattenkante entfällt, da die Kontaktkuppe des Federkontakts über den beschädigungsgefährdeten Oberflächenbereich hinweg gehoben wird;
– nur minimale Erhöhung der Steckkräfte;
– bauraumneutral;
– geringe plastische Verformung des in einem Kontaktträger sitzenden, insbesondere U-förmigen Federkontakts, da die Kontaktkuppe bei der Direktkontaktierung nur minimal geöffnet wird; die Anpresskraft des Federkontakts bleibt unverändert.
– um ca. 0,7 mm kürzere Leiterplatte und entsprechend kürzerer Steckweg.

Die Erfindung betrifft auch eine für solche elektrische Direktkontaktierungsanordnungen geeignete Leiterplatte mit den Merkmalen von Anspruch 9.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung exemplarisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen elektrischen Direktkontaktierungsanordnung für eine Leiterplatte eines Motorsteuergerätes; und
2 eine nicht maßstäbliche Detailansicht der elektrischen Direktkontaktierungsanordnung gemäß II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in 1 gezeigte elektrische Direktkontaktierungsanordnung 1 umfasst eine Leiterplatte 2 mit mehreren, darauf vorgesehenen parallelen elektrischen Kontakt-Landeflächen („Lands”) 3, von denen in dem gezeigten Langsschnitt nur eine zu sehen ist. Statt wie gezeigt nur auf einer Seite können die Landeflächen 3 auch auf beiden Seiten der Leiterplatte 2 vorgesehen sein.
Die Landeflächen 3 erstrecken sich jeweils bis unmittelbar an den Leiterplattenrand 4, der herstellungsbedingt gefräst ist. Die an diesen gefrästen Leiterplattenrand 4 angrenzende Oberfläche der Leiterplatte 2 ist aufgrund des Fräsprozesses bis zu einem vorbestimmten Randabstand s von z. B. 0,2 mm beschädigt bzw. als potentiell beschädigungsgefährdet definiert, d. h., in diesem Bereich kann es aufgrund des Fräsprozesses am Leiterplattenrand 4 zu Ausbrüchen der Landeflächen 3 kommen. Ausgehend vom Leiterplattenrand 4 erstrecken sich die Landeflächen 3 bis in den nicht mehr gefährdeten, randfernen Bereich hinein. Die Leiterplatte 2 weist weiterhin einen den Landeflächen 3 zum Leiterplattenrand 4 hin vorgeordneten Auflaufkeil 5 auf. Wie in 2 gezeigt, schließen sich die Landeflächen 3 unmittelbar an die Keilstirnseite 6 des Auflaufkeils 5 an, die gegenüber den Landeflächen 3 einen Keilüberstand h von beispielsweise ca. 5 μm bis ca. 10 μm aufweist.
Die Direktkontaktierungsanordnung 1 umfasst außerdem einen Kontaktträger 10 mit mehreren elektrischen Federkontakt 11, von denen in dem in 1 gezeigten Längsschnitt nur einer zu sehen ist. Die Federkontakte 11 weisen jeweils eine gekrümmte Kontaktkuppe 12 zur elektrischen Direktkontaktierung der Landeflächen 3 auf. Die Federkontakte 11 können beispielsweise an die Pole eines Kabelbaums (Kabelstrangs) angeschlossen sein.
Zur Ausbildung der elektrischen Direktkontaktierung werden die Leiterplatte 2 und der Kontaktträger 10 aufeinander parallelverschoben und insbesondere ineinander gesteckt, bis sich die durch Auflaufen auf den Auflaufkeil 5 ausgelenkten und dadurch vorgespannten Federkontakte 11 unmittelbar hinter dem Auflaufkeil 5 mit ihren gekrümmten Kontaktkuppen 12 auf die Landeflächen 3 absenken. Der auf der Landefläche 3 aufgesetzte wird dann noch um ca. 1 mm weitergeschoben, um eventuell vorhandene Oxidschichten zu entfernen. Der über die Landeflächen 3 überstehende Keilüberstand h des Auflaufkeils 5 ist dabei derart gewählt, dass die Federkontakte 11 unmittelbar nach Überlaufen des Auflaufkeils 5 mit ihren Kontaktkuppen 12 die Landeflächen 3 in einem Abstand A kontaktieren, der größer ist als der beschädigungsgefährdete Randabstand s. Mit anderen Worten überfahren die Kontaktkuppen 12 den Auflaufkeil 5 bis zum höchsten Punkt des Auflaufkeils 5 und werden, da der Auflaufkeil 5 um den Keilüberstand h höher ist als die Landefläche 3, über den schädlichen Fräsbereich der Leiterplatte 2 gehoben und sicher jeweils auf dem nicht beschädigungsgefährdeten Abschnitt der Landeflächen 3 abgesetzt. Der Kontaktträger 10 kann in dem Bereich des Auflaufkeils 5 freigespart sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt bei einem beschädigungsgefährdeten Randabstand s von 0,2 mm und bei einem um den Mittelpunkt M kreisrunden Krümmungsradius R der Kontaktkuppen 12 von 2,5 mm der erforderliche Keilüberstand h des Auflaufkeils 5 ca. 8 μm.

Claims

Elektrische Direktkontaktierungsanordnung (1) aufweisend: eine Leiterplatte (2) mit mindestens einer elektrischen Kontakt-Landefläche (3) und mit einem der Landefläche (3) zum Leiterplattenrand (4) hin vorgeordneten Auflaufkeil (5), wobei die an den Leiterplattenrand (4) angrenzende Oberfläche der Leiterplatte (2) bis zu einem vorbestimmten Randabstand (s) beschädigungsgefährdet ist, sowie einen Kontaktträger (10) mit mindestens einem elektrischen Federkontakt (11), der eine gekrümmte Kontaktkuppe (12) aufweist, wobei zur elektrischen Direktkontaktierung der Kontaktträger (10) und die Leiterplatte (2) aufeinander parallelverschiebbar, insbesondere ineinander steckbar sind, bis der Federkontakt (11) nach Überlaufen des Auflaufkeils (5) mit seiner gekrümmten Kontaktkuppe (12) an der Landefläche (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Landefläche (3) überstehende Keilüberstand (h) des Auflaufkeils (5) derart gewählt ist, dass der Federkontakt (10) unmittelbar nach Überlaufen des Auflaufkeils (5) mit seiner Kontaktkuppe (12) die Landefläche (3) in einem Abstand (A) kontaktiert, der größer ist als der beschädigungsgefährdete Randabstand (s).
Direktkontaktierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Landefläche (3) bis unmittelbar an den Leiterplattenrand (4) erstreckt.
Direktkontaktierungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der beschädigungsgefährdete Randabstand (s) mindestens ca. 0,1 mm, vorzugsweise mindestens ca. 0,2 mm beträgt.
Direktkontaktierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilüberstand (h) des Auflaufkeils (5) zwischen ca. 5 μm und ca. 20 μm beträgt.
Direktkontaktierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Landefläche (3) unmittelbar an eine Keilstirnseite (6) des Auflaufkeils (5) anschließt.
Direktkontaktierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem beschädigungsgefährdeten Randabstand (s) von ca. 0,2 mm und bei einem Krümmungsradius (R) der Kontaktkuppe (12) von ca. 2,5 mm der Keilüberstand (h) des Auflaufkeils (5) zwischen ca. 5 μm und ca. 15 μm beträgt.
Direktkontaktierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (10) in dem Bereich des Auflaufkeils (5) freigespart ist.
Direktkontaktierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) mehrere parallele elektrische Kontakt-Landeflächen (3) aufweist, an denen der Kontaktträger (10) jeweils mit einem Federkontakt (11) anliegt.
Leiterplatte (2) mit mindestens einer elektrischen Kontakt-Landefläche (3) für eine elektrische Direktkontaktierung und mit einem der Landefläche (3) zum Leiterplattenrand (4) hin vorgeordneten Auflaufkeil (5), wobei die an den Leiterplattenrand (4) angrenzende Oberfläche der Leiterplatte (2) bis zu einem vorbestimmten Randabstand (s) beschädigungsgefährdet ist und die Landefläche (3) außerhalb des beschädigungsgefährdeten Randabstandes (s) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Landefläche (3) sich bis unmittelbar an den Leiterplattenrand (4) erstreckt und sich unmittelbar an eine Keilstirnseite (6) des Auflaufkeils (5) anschließt.
Leiterplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der beschädigungsgefährdete Randabstand (s) zwischen ca. 0,1 mm und ca. 0,2 mm beträgt und der Keilüberstand (h) des Auflaufkeils (5) zwischen ca. 5 μm und ca. 15 μm beträgt.