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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter und ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter.
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In aktuellen Serienanwendungen zur Herstellung elektrischer Verbindungen von Baugruppen etc. mit Leiterplatten werden Drähte oder Litzen in die Leiterplatten eingelötet, wobei die Drähte entweder in Löcher in der Leiterplane eingeführt werden oder auf Pads auf der Leiterplatte aufgelegt und mit einem geeigneten Lötverfahren leitend verbunden werden.
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Eine weitere bekannte Möglichkeit ist die Crimp-Technik. Hier liegt ein Draht oder eine Litze auf einem Kontaktpartner auf und wird in einem seriellen Prozess mit Hilfe eines um die Kontaktstelle umlaufenden Metallbandes fest verbunden.
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Die
DE 10 2006 055 023 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters eines Kabels. Die Vorrichtung ist als Einpresskontakt ausgebildet, der einen in eine Öffnung der Leiterplatte einsetzbaren und lötfrei festlegbaren und mit der Leiterbahn elektrisch kontaktierbaren Einpressbereich sowie einen Kontaktierungsbereich zur Festlegung und elektrischen Kontaktierung des Endes des elektrischen Leiters des Kabels aufweist.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unter Verwendung eines Führungselements und einer Leiterplatte mit Öffnungen zum Verbinden des Führungselements mit der Leiterplatte Drähte oder Litzen so mit der Leiterplatte elektrisch verbunden werden können, dass die Verbindung sicher und robust und einfach zu fertigen ist.
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Vorteilhafterweise kann gemäß dem hier vorgestellten Ansatz eine lagerichtige Platzierung des Drahts oder der Litze auf einer Kontaktbahn der Leiterplatte gewährleistet werden, so dass z. B. eine Crimp-Verbindung sicher ausgeführt werden kann und kein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Leitungen entsteht. Gemäß dem hier vorgestellten Konzept können die Drähte oder Litzen automatisiert geführt und weiterverarbeitet werden, so dass auf Handarbeit mit anschließender Sichtprüfung durch den Werksmitarbeiter verzichtet werden kann. Die Vermeidung von Hand-Arbeitsschritten kann somit zur Senkung der Herstellungskosten und einer Qualitätssteigerung bei der Produktion beitragen.
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Insgesamt ermöglicht der hier vorgestellte Ansatz einen hohen Automatisierungsgrad der einzelnen Prozessschritte, der z. B. durch einen gemeinsamen parallelen Crimp-Prozess gekennzeichnet ist. Eine abschließende Kontrolle kann vorteilhafterweise durch ein AOI-System (AOI; Automated Optical Inspection = automatisierte optische Prüfung) erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil ist durch einen Spanschutz durch Verwendung eines einfachen Kunststoffteils gegeben. Beispielsweise können leitfähige Stege von unten oder oben in z. B. gefräste Öffnungen der Leiterplatte gesteckt werden. Alternativ kann ferner ein Schutz gegen Späne durch einen Abdeckverguss im Crimpbereich sichergestellt werden.
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Das hierin erläuterte Konzept stellt eine kostengünstige Lösung mit einer minimalen Anzahl von Zwischenverbindungen vor.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter, wobei die Kontaktierungsvorrichtung mindestens ein Führungselement mit einer Vertiefung zum Aufnehmen und Führen eines elektrischen Leiters und eine mit mindestens einem elektrisch leitenden Steg versehene Leiterplatte zum Kontaktieren des elektrischen Leiters aufweist, wobei das mindestens eine Führungselement und die Leiterplatte so miteinander verbunden sind, dass der elektrisch leitende Steg in der Vertiefung angrenzend an den elektrischen Leiter angeordnet ist.
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Unter der Kontaktierungsvorrichtung kann ein Bauteil zur Bereitstellung einer elektrischen Schnittstelle zum Anschluss von Baugruppen wie Sensor- oder Stecker-Modulen verstanden werden. Bei dem elektrischen Leiter kann es sich beispielsweise um einen Draht oder eine Litze einer Baugruppe oder eines Stanzgitteranschlusses handeln. Das Führungselement kann ganz oder teilweise aus Metall gebildet sein. Die Vertiefung kann beispielsweise durch eine grobe U-Form des Führungselements vorliegen, wobei ein Joch der U-Form plan ausgebildet sein kann und sich ein Abstand zwischen den beiden Schenkeln der U-Form ausgehend von dem Joch ver größern kann. Ein Abstand zwischen Oberkanten der Schenkel der U-Form und dem Joch kann eine Tiefe der Vertiefung bestimmen. Die Leiterplatte kann für eine mechanische Befestigung und elektrische Verbindung z. B. einer Baugruppe oder eines Stanzgitters ausgebildet sein und für diesen Zweck den elektrisch leitfähigen Steg aufweisen. Der elektrisch leitfähige Steg kann so in der Leiterplatte angeordnet sein, dass sich zu beiden Seiten einer Längserstreckung des Stegs je eine gleich große längliche Nut oder Öffnung in der Leiterplatte befindet. Die Länge der Öffnungen kann einer Länge des elektrisch leitfähigen Stegs entsprechen. Der elektrisch leitfähige Steg kann eine der Dicke der Leiterplatte entsprechende Dicke aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der elektrische Leiter zwischen einem Bodenbereich der Vertiefung und dem elektrisch leitenden Steg angeordnet sein. Beispielsweise kann der elektrisch leitfähige Steg so in der Vertiefung angeordnet sein, dass der elektrische Leiter sowohl an den elektrisch leitenden Steg als auch an den Bodenbereich des Führungselements angrenzt. So kann vorteilhafterweise der elektrische Leiter bei der Montage der Kontaktierungsvorrichtung auf einfache Weise und z. B. automatisiert positionsgenau zur Verbindung mit dem elektrisch leitfähigen Steg angeordnet werden. Ferner ist bei der fertig montierten Kontaktierungsvorrichtung der elektrische Leiter besonders geschützt, da er vollumfänglich von Bauteilen der Kontaktierungsvorrichtung umgeben ist.
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Ferner kann das Führungselement durch einen zur Bildung der Vertiefung U-förmig gebogenen Materialstreifen gebildet sein. Der Materialstreifen kann z. B. aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet sein. Die U-Form kann so ausgebildet sein, dass das Joch plan ist und durch scharfe Kanten begrenzt wird, die den Beginn für zwei Flanken der U-Form bilden. Zum leichteren Aufnehmen sowohl des elektrischen Leiters auch des elektrisch leitfähigen Stegs in die Vertiefung des Führungselements können die Flanken einen sich ausgehend von den Kanten verbreiternden Abstand aufweisen. Ein derart gebildetes Führungselement weist den Vorteil auf, dass es besonders einfach z. B. durch Ausstanzen des Materialstreifens und anschließendes Biegen des Materialstreifens an Biegelinien hergestellt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform können Endbereiche des U-förmig gebogenen Materialstreifens den elektrisch leitenden Steg umschließend umgebogen sein, um das Führungselement an der Leiterplatte zu fixieren. So kann mittels eines einfachen Verfahrensschritts z. B. des Crimpens die Kontaktierungsvorrichtung auf schnelle und kostengünstige Weise fertig montiert werden.
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Insbesondere kann der elektrisch leitende Steg zwischen zwei Öffnungen in der Leiterplatte gebildet sein. Beispielsweise können die Öffnungen als längliche Durchgangsöffnungen in der Leiterplatte ausgebildet sein, die bezüglich Seitenkanten der Leiterplatte parallel benachbart zueinander angeordnet sind. Beispielsweise können die Öffnungen in einem Herstellungsverfahren der Kontaktierungsvorrichtung aus der Leiterplatte ausgefräst werden. So kann vorteilhafterweise mit einem einzigen Arbeitsschritt auf bauraumsparende Art und Weise sowohl die elektrische Kontaktierung für den elektrischen Leiter als auch die Möglichkeit für die Befestigung des Führungselements an der Leiterplatte bereitgestellt werden.
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Beispielsweise kann der elektrisch leitende Steg in einer Ebene mit der Leiterplatte angeordnet sein. Auf diese Weise beansprucht die Leiterplatte vorteilhafterweise ein Minimum an Bauraum in der Kontaktierungsvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Führungselement an einem Kunststoffträger angeordnet sein. So kann das das Führungselement besonders positionsgenau zum Aufnehmen und Führen des elektrischen Leiters sowie zum Fügen mit der Leiterplatte positioniert werden. Dies kann sich insbesondere bei einer automatisierten Fertigung der Kontaktierungsvorrichtung als bedeutender Vorteil erweisen. Zudem kann der Kunststoffträger eine unbeabsichtigte Kontaktierung zwischen dem Bodenbereich des Führungselements und einem Bodenbereich eines benachbarten Führungselements der Kontaktierungsvorrichtung wirkungsvoll verhindern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der elektrisch leitende Steg eine Leiterbahn der Leiterplatte bilden, die insbesondere mindestens auf einer Seite eine Schicht aufweist, die Kupfermaterial enthält oder aus Kupfer besteht. Beispielsweise kann das Kupfermaterial auf einer Oberfläche der dem elektrischen Leiter zugewandten Seite des Stegs angeordnet sein. So kann auf einfache und robuste Weise eine elektrische Kontaktierung des elektrischen Leiters mit der Leiterplatte realisiert werden.
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Insbesondere kann die Kontaktierungsvorrichtung eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallel angeordneten Führungselementen und/oder eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallel angeordneten elektrisch leitenden Stegen aufweisen. Sowohl die Führungselemente als auch die elektrisch leitenden Stege können jeweils in einer Ebene und äquidistant angeordnet sein. Beispielsweise können die einzelnen Führungselemente gleichmäßig beabstandet auf dem vorstehend erwähnten Kunststoffträger angeordnet sein. Die Mehrzahl von Stegen kann in einer entsprechend großen Ausnehmung der Leiterlplatte angeordnet sein. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Mehrzahl von elektrischen Leitern zeitgleich kontaktiert werden können, beispielsweise mittels eines automatisierten Prozesses. So können bei konstanter Qualität der Produktion Herstellungskosten eingespart und eine Durchsatzrate erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist
Bereitstellen einer mit mindestens einem elektrisch leitenden Steg versehenen Leiterplatte zum Kontaktieren des mindestens einen elektrischen Leiters;
Bereitstellen mindestens eines gebogenen Materialstreifens, der ein Führungselement mit mindestens einer Vertiefung zum Aufnehmen und Führen des elektrischen Leiters bildet;
Einlegen des Führungselements in einen Werkstückträger;
Anordnen des elektrischen Leiters in der Vertiefung des Führungselements;
Fügen der Leiterplatte mit dem Führungselement, indem der elektrisch leitende Steg in der Vertiefung angrenzend an den elektrischen Leiter angeordnet wird; und
Umbiegen von der Vertiefung gegenüberliegenden Endbereichen des Führungselements zu einer Oberfläche des elektrisch leitenden Stegs hin, um die Kontaktierungsvorrichtung herzustellen.
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Das Verfahren kann beispielsweise mittels einer Werkzeugmaschine automatisiert durchgeführt werden. Der Materialstreifen kann durch Ausstanzen z. B. aus einem Metallblech gewonnen werden. Beispielsweise kann der Materialstreifen durch Biegen an zwei dafür vorgesehenen Biegelinien in eine U-Form gebogen werden, um die Vertiefung zu bilden. Der Materialstreifen kann auch so ausgebildet sein, dass er eine Vielzahl von geeignet beabstandeten Biegelinien aufweist und so gebogen werden kann, dass eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter und miteinander verbundener U-Formen ausgebildet werden kann. Gegen Ende des Fertigungsprozesses der Kontaktierungsvorrichtung kann durch ein Abschneiden eines oberen Abschnitts eines derartig verarbeiteten Materialstreifens eine Mehrzahl im Wesentlichen paralleler und gleichmäßig beabstandeter Führungselemente gewonnen werden. Durch das Umbiegen der Endbereiche des Führungselements kann das Führungselement formschlüssig an der Leiterplatte fixiert werden.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1A bis 1C verschiedene Ausführungsformen von Leiterplatten mit Crimp-Anschlüssen gemäß dem Stand der Technik;
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2A eine Seitenansicht eines Führungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2B das Führungselement aus 2A in einer Ansicht von unten;
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3 ein Stanzteil zur Fertigung des Führungselements aus 2A, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4A eine Seitenansicht eines Führungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4B das Führungselement aus 4A in einer Ansicht von unten;
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5 ein Stanzteil zur Fertigung des Führungselements aus 4A, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6A eine Ansicht von unten auf eine Leiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6B die Leiterplatte aus 6A in einer Schnittansicht;
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7A eine Darstellung von Drähten bzw. Litzen für eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7B die Drähte bzw. Litzen aus 7A in einer Schnittansicht;
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8A bis 11B Darstellungen zur Illustration von Zuständen oder Zwischenprodukten bei der Ausführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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12 bis 15B Darstellungen zur Illustration von Zuständen oder Zwischenprodukten bei der Ausführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1A bis 1C zeigen Darstellungen von Beispielen von bestehenden Crimp-Verbindungen zu einer Leiterplatte. Hier sind Drähte bzw. Litzen gezeigt, die mit einer Leiterplane durch ein serielles Crimp-Verfahren verbunden wurden.
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1A zeigt eine Leiterplatte mit Crimp-Fahnen, 1B zeigt eine Leiterplatte mit in die Leiterplatte integrierten Crimp-Anschlüssen und gecrimpten Einzellitzen, und 1C zeigt eine Leiterplatte mit in die Leiterplatte integrierten Crimp-Anschlüssen und gecrimpten Drähten eines Flachbandkabels.
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Die nachfolgenden 2A bis 7B zeigen Darstellungen unterschiedlicher Ansichten von Einzelteilen einer hier vorgestellten verbesserten Kontaktierungsvorrichtung.
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2A zeigt eine Seitenansicht eines Führungselements 200 zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Führungselement 200 ist Bestandteil einer hier vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung und dient der Aufnahme und Führung eines elektrischen Leiters. Die Kontaktierungsvorrichtung kann ein Führungselement 200 oder eine Mehrzahl derselben aufweisen. Das Führungsblech bzw. Führungselement 200 ist hier als ein eckig gebogenes „U”-Teil ausgebildet, bei dem sich ein Abstand zwischen den Seitenteilen bzw. Flanken von einem Bodenbereich 210 des Führungselements 200 ausgehend vergrößert. Durch diese Formgebung des Führungselements 200 wird eine Vertiefung 220 gewonnen, in der bei der fertig montierten Kontaktierungsvorrichtung der elektrische Leiter aufgenommen ist und geführt wird. Das Führungselement 200 ist aus einem Materialstreifen bzw. Stanz-Biege-Teil gebildet, das durch einen Umformungsprozess in die in 2A gezeigte U-Form gebracht wurde. Das Führungselement 200 besteht beispielsweise aus Metall.
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2B zeigt das Führungselement 200 aus 2A in einer Ansicht von unten. Es sind die Kanten zu sehen, an denen der Bodenbereich 210 des Führungselements 200 in die Seitenteile übergeht.
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3 zeigt das Stanzteil 200 vor dem Umformprozess zu dem in 2A gezeigten Führungselement. Das Stanzteil 200 weist zwei Beigelinien 300 auf, an denen das Stanzteil 200 in einem Biegeschritt umgebogen wird und die später die Kanten des Führungselements bilden, an denen der Bodenbereich 210 des Führungselements in die Seitenteile übergeht. Das Stanzteil 200 kann beispielsweise in einem frühen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung der hier vorgestellten Kontaktierungsvorrichtung aus einem dünnen Metallblech herausgestanzt worden sein.
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4A zeigt eine Seitenansicht eines Führungselements 200 zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der hier gezeigten Ausführungsform des Führungsblechs bzw. „U”-Teils 200 wurde ein Stanz-Biege-Teil derart mehrfach gebogen, dass drei benachbart angeordnete und zusammenhängende U-Formen ausgebildet wurden. Eine Ausprägung jeder individuellen U-Form entspricht dabei der in 2A gezeigten U-Form-Ausprägung. Entsprechend weist das in 4A gezeigte Führungselement 200 drei Vertiefungen 220 zum Aufnehmen und Führen elektrischer Leiter auf. Jede individuelle U-Form des Führungselements 200 ist zur Aufnahme und Führung eines einzelnen elektrischen Leiters ausgebildet. In Abhängigkeit von einer Anzahl von in der Kontaktierungsvorrichtung eingesetzten elektrischen Leitern kann das Führungsblech 200 auch so ausgebildet sein, dass es mehr oder weniger als die in der Darstellung in 4A gezeigten drei U-Formen ausbildet.
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4B zeigt das Führungselement 200 aus 4A in einer Ansicht von unten. Es sind die sechs Kanten zu sehen, von denen jeweils zwei benachbarte je einen der drei Bodenbereiche 210 des Führungselements 200 begrenzen.
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5 zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Materialstreifens oder Stanzteils 200 zur Herstellung des anhand der 4A und 4B erläuterten Führungselements. Gezeigt sind vier Biegelinien 300. An diesen wird im Umformverfahren das Stanz-Biegeteil 200 so umgebogen, dass an den näherzusammenstehenden in der Darstellung in 5 mittig angeordneten Biegelinien 300 die Kanten zur Begrenzung des Bodenbereichs einer U-Form entstehen und die links und rechts in der Darstellung gezeigten Biegelinien 300 jeweils Oberkanten von zu der U-Form rechts und links benachbarten weiteren U-Formen bilden.
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Die Stanz-Biegeteile 200 können als Einzelteile in eine Vorrichtung eingelegt werden, bereits Bestandteil einzelner Baugruppen sein oder als separates Einzelteil aus Kunststoff, das die erforderlichen Stanz-Biegeteile zusammenfasst, ausgeführt sein.
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6A zeigt eine Ansicht von unten auf einen Ausschnitt einer Leiterplatte 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Leiterplatte 600 ist Bestandteil einer hier vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung und dient der elektrischen Kontaktierung eines oder mehrerer elektrischer Leiter der Kontaktierungsvorrichtung. Die Leiterplatte 600 weist eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nuten oder Öffnungen 610 auf, von denen der Übersichtlichkeit halber lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Zwischen jeweils zwei der Öffnungen 610 ist je ein Steg 620 gebildet. Die Öffnungen 610 können beispielsweise durch Ausstanzen von Leitplattenmaterial aus der Leiterplatte 600 gefertigt werden. Für die elektrische Kontaktierung von Drähten oder Litzen der anzuschließenden elektrischen Leiter weist die in der Darstellung in 6A sichtbare Unterseite jedes der Stege 620 eine Schicht aus elektrisch leifähigem Material 630 auf. Diese kann beispielsweise in Form einer fest mit dem Steg 620 verbunden Cu-Bahn vorliegen. Alternativ können die Stege 620 auch vollumfänglich von z. B. einer Kupferschicht umgeben sein oder gänzlich aus Kupfer bestehen.
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6B zeigt die Leiterplatte 600 aus 6A in einer Querschnittansicht entlang einer in 6A dargestellten Schnittlinie A-A'. Gut sind hier die auf der Unterseite der Stege 620 angeordneten Schichten aus elektrisch leifähigem Material 630 zu erkennen.
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Die Leiterplatte 600 kann bereits mit elektrischen Bauelementen bestückt sein und kann und auch schon mit einem Gehäuse-Deckel und -Boden geschützt sein. Die Funktion der bestückten Leiterplatte 600 kann z. B. eine elektrische Steuerung sein.
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7A zeigt eine Darstellung von elektrischen Leitern 700 für eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Darstellung sind drei gleichartige elektrische Leiter 700 in einer Draufsicht gezeigt. Bei den elektrischen Leitern 700 handelt es sich um Drähte oder Litzen beispielsweise einer an die Leiterplatte anzuschließenden Baugruppe oder eines Stanzgitters. Wie die Darstellung zeigt, weisen die elektrischen Leiter 700 je eine isolierende Ummantelung auf. An Endabschnitten der Leiter 700 ist die Ummantelung jeweils entfernt und der innenliegende Draht bzw. die innenliegenden Litzen freigelegt. An diesen freigelegten Abschnitten können die elektrischen Leiter 700 im Herstellungsverfahren der hier vorgestellten Kontaktierungsvorrichtung mit den elektrisch leitfähigen Stegen der Leiterplatte kontaktiert werden.
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7B zeigt die elektrischen Leiter 700 aus 7A in der Schnittansicht. Gut sind die isolierenden Ummantelungen und die innenliegenden Drähte bzw. Litzen zu erkennen.
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Nachfolgend sollen anhand der 8A bis 15B Ausführungsbeispiele von Zwischenprodukten oder Zuständen bei der Ausführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung 800 für mindestens einen elektrischen Leiter vorgestellt werden.
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Dabei zeigen die 8A bis 11B Zustände von Zwischenprodukten bei einem Verfahren zur Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der hier vorgestellten Kontaktierungsvorrichtung und die 12 bis 15B Zustände von Zwischenprodukten bei einem Verfahren zur Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der hier vorgestellten Kontaktierungsvorrichtung. Das Verfahren beginnt jeweils mit einem Schritt des Bereitstellens einer mit mindestens einem elektrisch leitenden Steg versehenen Leiterplatte zum Kontaktieren des mindestens einen elektrischen Leiters und einem Schritt des Bereitstellens mindestens eines Materialstreifens zur Bildung ein Führungselements zum Aufnehmen und Führen des elektrischen Leiters. Beide Schritte können in unterschiedlicher Reihenfolge oder parallel erfolgen und sind in den Figuren nicht gezeigt. In einem anschließenden Schritt wird der Materialstreifen durch Biegen an dafür vorgesehenen Biegelinien so umgeformt, dass er eine Vertiefung zum Aufnehmen und Führen des elektrischen Leiters bildet. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens bildet der Materialstreifen nach dem Biegeprozess ein Führungselement mit der in 2A dargestellten U-Form. Auch dieser Schritt ist in den Figuren nicht gezeigt.
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Anhand der nachfolgenden 8A bis 11B seien Montagezustände des ersten Ausführungsbeispiels der Kontaktierungsvorrichtung 800 während des Herstellungsverfahrens gezeigt. In den einzelnen Figuren sind die jeweils nach den Schritten des Verfahrens erhaltenen Baugruppen illustriert. Das Verfahren kann automatisiert in einer Werkzeugmaschine ausgeführt werden.
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8A zeigt einen Zustand 810 eines Zwischenprodukts der hier vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung nach einem Schritt eines Platzierens von „U”-Teilen bzw. Führungselementen 200. Beispielsweise kann im Zustand 810 nach dem Platzieren das Führungselement 200 oder eine Mehrzahl von Führungselementen 200 in einen Werkstückträger eingelegt sein. In der Darstellung in 8A sind drei Führungselemente bzw. Führungsbleche 200 gemäß der 2A in einem Werkstückträger platziert. Um die Führungselemente 200 positionsgenau zu platzieren, können diese beispielsweise in definierte Positionen in den Werkstückträger eingelegt werden. 8B zeigt eine Untenansicht der platzierten Führungselemente 200.
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9A illustriert einen Zustand 820, der erreicht ist, wenn ein Schritt des Anordnens des elektrischen Leiters 700 in der Vertiefung des Führungselements 200 ausgeführt wurde. Gemäß dem in 9A dargestellten Zustand wurden drei elektrische Leiter 700 in den gemäß Zustand 810 platzierten drei Führungselementen 200 angeordnet. 9B zeigt den Zustand des Zwischenprodukts nach Durchführung des Schritts des Anordnens der Leiter 700 in einer Draufsicht. Es ist gut zu erkennen, dass je ein elektrischer Leiter 700 in je einem Führungselement 200 angeordnet ist, indem die von Isoliermaterial befreiten Endabschnitte der innenliegenden Drähte oder Litzen den Vertiefungen der Führungselemente 200 zugeführt und in diese eingelegt wurden.
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Die insbesondere automatisiert zugeführten Drahte oder Litzen bilden elektrische Schnittstellen einer oder mehrerer zu kontaktierender Baugruppen oder Stanzgitteranschlüsse. Die Baugruppen können z. B. Sensor- oder Stecker-Module mit Kabelabgängen – oder eventuell auch Stanzgitteranschlüsse – sein. In die Vertiefungen werden die Drähte oder Litzen der Kabelabgänge – oder Stanzgitterenden – der jeweiligen Baugruppen eingeführt.
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10A und 10B illustrieren einen folgenden Zustand 830 nach Ausführung eines Schritts des Fügens der Leiterplatte 600 mit dem Führungselement 200 bzw. des Zuführens und Einlegens der Leiterplatte 600 in das Führungselement 200 oder die Führungselemente 200. Es wurde eine Leiterplatte 600, wie sie im Vorhergehenden anhand der 6A und 6B beschrieben wurde, automatisch zugeführt, wobei die Spitzen der Führungsbleche in die z. B. gefrästen Öffnungen der Leiterplatte eingetaucht sind. Dabei wurde darauf geachtet, dass die Leiterplatte 600 so zugeführt wird, dass sich die Schichten aus elektrisch leifähigem Material bzw. Kontakt-Pads auf den Stegen auf der Unterseite der Leiterplatte 600 befinden und beim Fügen zum Anliegen kommen und die elektrischen Leiter kontaktieren, um mit diesen elektrisch leitfähig verbunden zu sein. Die Kontakt-Pads wurden in einem frühen Schritt des Verfahrens oder einem separaten Verfahren z. B. in der Art ausgeformt, dass die Öffnungen in die Leiterplatte gefräst wurden und der Steg mindestens auf einer Seite z. B. mit einer Cu-Lage bedeckt wurde. Gegebenenfalls kann der Steg auch beschichtet oder verzinnt werden. 10A zeigt die nach dem Schritt des Fügens gebildete Anordnung 830 in einer Seitenansicht, und 10B zeigt die Anordnung in einer Draufsicht.
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11A und 11B zeigen die fertig montierte Kontaktierungsvorrichtung 800 in einem Zustand 840 im Herstellungsprozess nach Ausführung eines abschließenden Schritts des Umbiegens von den Vertiefungen gegenüberliegenden Endbereichen 850 der Führungselemente, um die elektrisch leitenden Stege zu umschließen. Dieser Prozessschritt kann auch kurz als Crimpen bezeichnet werden und erfolgt ebenfalls automatisiert. In dem Schritt werden sämtliche Crimp-Verbindungen möglichst zeitgleich hergestellt, indem die beiden Seiten der ”U”-Stanzbiegeteile gefasst werden und auf die Leiterplatte gebogen und mit einem Stempelwerkzeug niedergedrückt werden. In der Folge haben die Drähte bzw. Litzen auf der Unterseite eine sichere Verbindung zu der Leiterplatte. Die Führungselemente sind nun formschlüssig mit der Leiterplatte verbunden und die elektrische Kontaktierung ist dauerhaft sichergestellt. Die fertig montierte Kontaktierungsvorrichtung 800 in 11A in einer Seitenansicht und in 11B in einer Draufsicht gezeigt.
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Die nachfolgenden 12 bis 15B zeigen Zustände von Zwischenprodukten bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des zweiten Ausführungsbeispiels der Kontaktierungsvorrichtung 800 für mindestens einen elektrischen Leiter, wobei das Verfahren wiederum unter Verwendung der jeweils nach den Schritten erhaltenen Baugruppe beschrieben wird. Die 12 bis 15B illustrieren ebenfalls die Zustände 810 bis 840 nach Ausführung von entsprechenden Verfahrensschritten entsprechend den 8A bis 11B mit dem Unterschied, dass anstelle des Ausführungsbeispiels aus 2A das anhand der 4A und 4B gezeigte Ausführungsbeispiel des Führungselements 200 verwendet wird. Das hier anhand der illustrierten Zwischenproduktzustände vorgestellte Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens umfasst einen zusätzlichen Schritt des Abtrennens eines Abschnitts des Stanzteils bzw. Führungselements 200 entlang einer Cut-Linie bzw. Scheidelinie. Dieser ist erforderlich, um die zusammenhängenden U-Formen des Stanzteils zu trennen und die einzelnen Führungselemente 200 zum separaten Aufnehmen und Führen der elektrischen Leiter herauszubilden. Entsprechend zeigt 14A den Zustand 830 mit einer Cut-Linie bzw. Scheidelinie 837, an der das Stanzteil abgeschnitten wird, um die separaten Führungselemente 200 zu erhalten. Ferner ist in den 15A und 15B der Zustand 840 eines Ausführungsbeispiels der fertig montierten Kontaktierungsvorrichtung 800 gezeigt, wie es gemäß einer alternativen Ausführungsform des Schritts des Umbiegens von den Vertiefungen gegenüberliegenden Endbereichen der Führungselemente erhalten wird. In dem hier gezeigten Zustand sind verglichen mit der Darstellung in 10A längere Abschnitte der Seitenteile stehen geblieben. Hier wurden diese anstelle des Crimpens vertikal zusammengedrückt und an einem Fixierpunkt 860 miteinander verschweißt, um so die Führungselemente an die Leiterplatte 600 zu fixieren und die elektrische Kontaktierung der Leiter sicherzustellen. Die so gefertigte alternative Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung 800 ist in 15A in einer Seitenansicht und in 15B in einer Draufsicht gezeigt.
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Die anhand der 12 bis 15B vorgestellte Variante des Verfahrens zum Herstellen der Kontaktierungsvorrichtung 800 gewährleistet unter Umständen eine bessere Automatisierbarkeit des gesamten Prozesses, da das Führungsblech zunächst einteilig ausgeführt ist. So können die Drähte und die Leiterplatte bei der Montage besser eingefädelt bzw. positioniert werden. Anschließend wird wie in 14A gezeigt das Führungsblech an der Cut-Linie getrennt. Nun kann wie in 11A und 11B gezeigt entweder gecrimpt werden oder alternativ die in 15A und 15B gezeigte Variante des Verfahrens durchgeführt werden, bei dem, wie in der Skizze dargestellt, längere Blechstücke stehen bleiben, die z. B. durch Schweißen fixiert werden.
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16 fasst anhand eines Ablaufdiagramms nochmals den Ablauf eines anhand der vorstehenden Zustände beschriebenen Verfahrens 1600 zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung für mindestens einen elektrischen Leiter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zusammen. In einem Schritt 1610 wird eine mit mindestens einem elektrisch leitenden Steg versehene Leiterplatte zum Kontaktieren des mindestens einen elektrischen Leiters bereitgestellt. In einem Schritt 1620 wird mindestens ein gebogener Materialstreifen, der ein Führungselement mit mindestens einer Vertiefung zum Aufnehmen und Führen des elektrischen Leiters bildet, bereitgestellt. Die Schritte 1610 und 1620 können in unterschiedlicher Reihenfolge oder parallel erfolgen. In einem folgenden Schritt 1630 erfolgt das Einlegen des Führungselements in einen Werkstückträger. Daraufhin wird in einem Schritt 1640 der elektrische Leiter in der Vertiefung des Führungselements angeordnet. In einem Schritt 1650 wird die Leiterplatte mit dem Führungselement gefügt, indem der elektrisch leitende Steg in der Vertiefung angrenzend an den elektrischen Leiter angeordnet wird. Abschließend erfolgt in einem Schritt 1660 ein Umbiegen von der Vertiefung gegenüberliegenden Endbereichen des Führungselements, zu einer Oberfläche des elektrisch leitenden Stegs hin, um die Kontaktierungsvorrichtung herzustellen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 200
- Führungselement bzw. Stanzteil bzw. Stanz-Biege-Teil
- 210
- Bodenbereich des Führungselements
- 220
- Vertiefung des Führungselements
- 300
- Biegelinie des Stanzteils bzw. Stanz-Biege-Teils
- 600
- Leiterplatte
- 610
- Nut der Leiterplatte
- 620
- elektrisch leitfähiger Steg der Leiterplatte
- 630
- Schicht aus elektrisch leifähigem Material
- 700
- elektrischer Leiter
- 800
- Kontaktierungsvorrichtung
- 810
- Zustand nach Einlegen bzw. Platzieren des Führungselements
- 820
- Zustand nach Anordnen des elektrischen Leiters
- 830
- Zustand nach Fügen der Leiterplatte mit dem Führungselement
- 837
- Cut-Linie bzw. Scheidelinie
- 850
- Endbereiche des Führungselements
- 1600
- Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung
- 1610
- Schritt des Bereitstellens einer Leiterplatte
- 1620
- Schritt des Bereitstellens eines Führungselements
- 1630
- Schritt des Einlegens des Führungselements in einen Werkstückträger
- 1640
- Schritt des Anordnens des elektrischen Leiters in der Vertiefung des Führungselements
- 1650
- Schritt des Fügens der Leiterplatte mit dem Führungselement
- 1660
- Schritt des Umbiegens von der Vertiefung gegenüberliegenden Endbereichen des Führungselements
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006055023 A1 [0004]
