DE102011054818A1

DE102011054818A1 - Elektronische Schaltung

Info

Publication number: DE102011054818A1
Application number: DE102011054818A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Lindner
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-05-02
Also published as: CN103891420A; WO2013060760A1; CN103891420B; US20140301048A1; US9655256B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend mindestens drei Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3), die an einem Rahmen (1) befestigt und mittels in diesem angeordneten Kontaktstiften (7) elektrisch verbunden sind, und einen elektrischen Anschluss (11), der mit einer dritten der Leiterplatten (2.1) verbunden ist. Die Schaltung soll einen geringen Bauraum aufweist und hierbei preiswert zu fertigen und zu montieren sein. Hierfür wird vorgeschlagen, die Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) in Ebenen parallel zueinander anzuordnen und mit vorbestimmtem gegenseitigem Abstand an dem Rahmen (1) zu befestigen, wobei an Stirnseiten des Rahmens (1) Sockel (4, 5, 6) ausgebildet sind, wobei Enden parallel zu den Stirnseiten von gruppenweise mindestens zwei der Sockel (4, 5, 6) in einer Ebene liegen, und wobei die Ausbildung des Rahmens (1) und der Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) aufeinander abgestimmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, umfassend mindestens drei Leiterplatten, die an einem Rahmen befestigt und mittels in diesem angeordneten Kontaktstiften elektrisch verbunden sind, und einen elektrischen Anschluss, der mit einer ersten der Leiterplatten verbunden ist.
Solche Schaltungen sind an sich bekannt. Sie werden z. B. in Kraftfahrzeugen für Sensoren, Steuerungen, Beleuchtung oder als Sende- und/oder Empfangsvorrichtungen eingesetzt.
Die DE 10 2007 038 538 A1 beschreibt ein Gehäuse, für eine elektrische Schaltung. Es weist einen Boden, einen Deckel und einen elektrischen Anschluss auf. In dem Deckel oder in dem Boden ist ein Durchbruch für den Anschluss angeordnet.
Aus der DE 101 59 063 A1 ist eine Sensoranordnung mit einem Gehäuse bekannt, in dem eine Leiterplatte angeordnet ist. Zur Führung und Fixierung der Leiterplatte sind in dem Gehäuse Fixierstifte angeordnet, die elastisch sind und unter Vorspannung an Aufnahmen der Leiterplatte anliegen.
Diese bekannten Schaltungen haben den Nachteil, dass nur eine einzige Leiterplatte angeordnet ist. Hierdurch weisen sie eine relativ große Fläche auf und erfordern entsprechenden Bauraum.
Weiterhin ist es bekannt, Leiterplatten in parallelen Ebenen z. B. übereinander anzuordnen. Hierbei sind die Leiterplatten mittels Distanzstücken in einer vorbestimmten relativen Lage zueinander gehalten. Die Distanzstücke sind an den Leiterplatten befestigt, z. B. verrastet oder verschraubt. Die Kosten für Fertigung und Montage sind hierbei relativ hoch.
Weiterhin ist es bekannt, zwei Leiterplatten an einem Rahmen zu befestigen und durch in dem Rahmen angeordnete Kontaktstifte elektrisch miteinander zu verbinden. Bei einer vorgegebenen Fläche ist hierbei die Anordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen begrenzt. Umgekehrt ist bei vorgegebener Anordnung der Bauteile eine größere Fläche erforderlich.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die einen geringen Bauraum aufweist und hierbei preiswert zu fertigen und zu montieren ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Leiterplatten sind in Ebenen parallel zueinander angeordnet und mit vorbestimmtem gegenseitigem Abstand an dem Rahmen gehalten, wobei die Ausbildung des Rahmens und der Leiterplatten aufeinander abgestimmt sind. Hierdurch können elektrische und/oder elektronische Bauteile optimal auf die Leiterplatten verteilt werden, so dass die elektronische Schaltung eine insgesamt relativ geringe Fläche beansprucht. Ein gegenseitiger Abstand der Leiterplatten und somit eine Bauhöhe der Schaltung ergibt sich aus einer Höhe der Bauteile und deren gegenseitigem Mindestabstand; die Bauhöhe kann durch entsprechende Verteilung der Bauteile auf die einzelnen Leiterplatten optimiert sein. Die Leiterplatten können aus dem Rahmen herausragen.
An mindestens einer Stirnseite des Rahmens sind Sockel ausgebildet, wobei Enden, die parallel zu den Stirnseiten sind, von gruppenweise mindestens zwei der Sockel in einer Ebene liegen. Das bedeutet, dass die Enden von mindestens zwei Sockeln, die einer Gruppe angehören, in einer Ebene abschließen. Eine Höhe der Sockel ist hierbei auf den vorbestimmten Abstand der Leiterplatten abgestimmt, so dass dieser sicher eingehalten ist. Eine erste der Leiterplatten ist an einer ebenen Unterseite des Rahmens befestigt und kontaktiert. Die anderen Leiterplatten sind auf den ihnen zugeordneten Sockeln befestigt und kontaktiert.
Der Rahmen ist preiswert herstellbar. Kontaktstifte werden in den Rahmen entsprechend der erforderlichen Anzahl und Positionierung eingesetzt. Hierbei ist es vorteilhaft, eine größere Anzahl möglicher Positionen für die Kontaktstifte in dem Rahmen vorzusehen, um den Rahmen für unterschiedliche Verwendungen und/oder für geänderte Anforderungen an die Schaltung einsetzen zu können.
Insgesamt kann eine elektronische Schaltung günstig und mit geringem Flächen- sowie Raumbedarf als ein Paket der Leiterplatten hergestellt werden.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung sind die Kontaktstifte als Einpresskontakte ausgebildet. Dies erlaubt ein einfaches Montieren der Leiterplatten durch Aufdrücken auf den Rahmen, wobei die Kontaktstifte entsprechende Kontaktösen in den Leiterplatten durchdringen. Hierbei entsteht eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen Kontaktstift und zugehöriger Kontaktöse durch Kaltschweißen, so dass die mechanische Befestigung der Leiterplatte an dem Rahmen und die elektrische Kontaktierung gleichzeitig gewährleistet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Vielzahl von LED auf mindestens einer der Leiterplatten angeordnet. Auf diese Weise lassen sich kompakte Leuchten, z. B. Heckleuchten für PKW, herstellen. Hierbei können Gruppen von LED für verschiedene Funktionen gebildet sein, z. B. für Rücklicht, Bremslicht und Blinklicht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist an dem Rahmen mindestens ein Block angeformt. Hierdurch können weitere Unterstützungen für die Leiterplatten und gegebenenfalls weiter Kontaktierungsstellen gebildet sein.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Seitenansicht einer Schaltung,
2 eine perspektivische Ansicht eines Rahmens,
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Schaltung.
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich umfasst eine elektronische Schaltung einen Rahmen 1, an dem drei Leiterplatten 2.1, 2.2, 2.3 mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen befestigt sind.
Der Rahmen 1 ist einstückig aus Wänden 3 gebildet, die in Form eines Vierecks, hier eines Trapezes, angeordnet sind. Die Wände 3 weisen im Wesentlichen eine konstante Dicke sowie eine Grundhöhe auf.
Aus einer nach den Figuren unteren Stirnseite des Rahmens 1 ragen sieben erste Sockel 4, wobei sich jeder über mindestens die gesamte Dicke der zugehörigen Wand 3 und über eine vorbestimmte Länge erstreckt. Die ersten Sockel 4 weisen eine identische geringe Höhe auf, die hier weniger als 1 mm beträgt. Obere Enden der ersten Sockel 4 liegen in einer ersten Ebene parallel zu der Stirnseite. Anzahl und Länge der ersten Sockel 4 richten sich nach erforderlichen Kontaktierungen zwischen den Leiterplatten 2.1, 2.2, 2.3 und einer geforderten mechanischen Stabilität der Schaltung.
Auf einer oberen Stirnseite des Rahmens 1 sind drei zweite und vier dritte Sockel 5, 6 so gebildet, dass jeder dieser Sockel 5, 6 mit einem der ersten Sockel 4 fluchtet.
Die zweiten Sockel 5 weisen identische, geringe Höhen auf. Obere Enden der zweiten Sockel 5 liegen in einer zweiten Ebene. In jeden zweiten Sockel 5 sind Durchgangsbohrungen eingelassen, die senkrecht zu den Stirnseiten des Rahmens 1 sind und den zweiten Sockel 5 sowie den zugeordneten ersten Sockel 4 durchdringen. In zumindest einem Teil der Durchgangsbohrungen sind Kontaktstifte 7 befestigt.
Die dritten Sockel 6 weisen identische Höhen auf, die mit z. B. 3 mm bis 10 mm deutlich größer sind als die Höhen der zweiten Sockel 5. Obere Enden der dritten Sockel 6 liegen in einer dritten Ebene. In jeden der dritten Sockel 6 sind Durchgangsbohrungen eingelassen, die senkrecht zu den Stirnseiten des Rahmens 1 sind und den dritten Sockel 6 sowie den zugeordneten ersten Sockel 4 durchdringen. In zumindest einem Teil der Durchgangsbohrungen sind Kontaktstifte 7 befestigt.
Die erste, die zweite und die dritte Ebene sind parallel.
Alle Sockel 4, 5, 6 weisen eine Breite auf, die mindestens der Dicke der Wände 3 entspricht; eine Länge der Sockel 4, 5, 6 ist entsprechend der Anzahl der Durchgangsbohrungen des betreffenden Sockels 4, 5, 6 bemessen, wobei ein Mindestabstand der Durchgangsbohrungen vorgegeben ist.
An dem Rahmen 1 ist ein Block 8 angeformt, indem dieser mittels zwei in den Rahmen 1 weisenden Stegen 9 mit einer der Wände 3 verbunden ist. Ein unteres Ende des Blocks 8 liegt in der ersten Ebene, ein oberes Ende in der dritten Ebene. Wie bei den Sockeln 4, 5, 6 sind in den Block 8 Durchgangsbohrungen eingelassen, wobei zumindest in einem Teil Kontaktstifte 7 befestigt sind. Eine Breite des Blocks 8 entspricht in etwa der der Sockel 4, 5, 6 und eine Länge ist nach der Anzahl der Durchgangsbohrungen bestimmt.
In einer alternativen Ausgestaltung sind mehrere Blöcke 8 angeordnet. In einer weiteren Alternative enden obere Enden des Blocks 8 beziehungsweise der Blöcke 8 in der zweiten Ebene. Die Stege 9 können nach innen oder nach außen weisen, je nachdem, ob der zugehörige Block 8 innerhalb oder außerhalb des Rahmens 1 angeordnet ist.
Weiterhin sind an dem Rahmen 1 Befestigungsösen 10 angeordnet, um die Schaltung z. B. in einem Gehäuse zu befestigen.
Jede der Leiterplatten 2.1, 2.2, 2.3 ist in der zugehörigen der Ebenen befestigt. An einer dritten der Leiterplatten 2.3 ist ein Stecker 11 zum elektrischen Anschluss der Schaltung befestigt und kontaktiert. Auf Oberflächen der dritten und einer ersten der Leiterplatten 2.3, 2.1 ist eine Vielzahl von LED 13 so angeordnet, dass bei der fertig montierten Schaltung Licht in dieselbe Hauptrichtung abstrahlbar ist.
In einer Alternativen Ausgestaltung entfallen die ersten Sockel 4. Die erste Leiterplatte 2.1 ist dann direkt auf der unteren Stirnseite befestigt.
Der Rahmen 1 und die Leiterplatten 2.1, 2.2, 2.3 sind aufeinander abgestimmt. Das bedeutet, dass Kontaktösen 12 in den Leiterplatten 2.1, 2.2, 2.3 mit den Kontaktstiften 7 korrespondieren und dass die Leiterplatten 2.1, 2.2, 2.3 entsprechend der Ausbildung des Rahmens 1 Aussparungen aufweisen, um die Leiterplatten in den zugehörigen Ebenen montieren zu können.
Zur Fertigung der Schaltung wird der Rahmen 1 zusammen mit dem Block 8 und den Befestigungsösen 10 im Spritzguss aus Kunststoff gefertigt. Hierbei werden die Kontaktstifte 7 entweder vor dem Spritzen in eine entsprechende Spritzform eingelegt und in den Rahmen 1 eingespritzt, oder sie werden in den Rahmen 1 eingeschossen.
Auf den ersten Sockeln 4 wird die erste Leiterplatte 2.1 befestigt, die zumindest teilweise über den Rahmen 1 hinaus ragt. Hierfür werden die Kontaktösen 12, die korrespondierend zu den Kontaktstiften 7 auf der ersten Leiterplatte 2.1 angeordnet sind, auf die Kontaktstifte 7 gepresst. Die LED 13 weisen hierbei in dieselbe Richtung wie die ersten Sockel 4. Durch das Aufpressen werden die Kontaktstifte 7 mit den Kontaktösen 12 kalt verschweißt.
Anschließend wird die zweite Leiterplatte 2.2 auf die andere Seite des Rahmens 1 aufgepresst und hierbei kalt verschweißt. Die zweite Leiterplatte 2.2. ist hierbei auf den zweiten Sockeln 5 abgestützt.
Schließlich wird die dritte Leiterplatte 2.3 so auf den Rahmen 1 gepresst, dass sie auf den dritten Sockeln 6 liegt. Auf einem aus dem Rahmen 1 herausragenden Teil der dritten Leiterplatte 2.3 sind die LED 13 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Rahmen
2: Leiterplatte
3: Wand
4: Erster Sockel
5: Zweiter Sockel
6: Dritter Sockel
7: Kontaktstift
8: Block
9: Steg
10: Befestigungsöse
11: Stecker
12: Kontaktöse
13: LED

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 102007038538 A1 [0003]
DE 10159063 A1 [0004]

Claims

Elektronische Schaltung, umfassend mindestens drei Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3), die an einem Rahmen (1) befestigt und mittels in diesem angeordneten Kontaktstiften (7) elektrisch verbunden sind, und einen elektrischen Anschluss (11), der mit einer dritten der Leiterplatten (2.3) verbunden ist, wobei die Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) in Ebenen parallel zueinander angeordnet und mit vorbestimmtem gegenseitigem Abstand an dem Rahmen (1) befestigt sind, wobei an Stirnseiten des Rahmens (1) Sockel (4, 5, 6) ausgebildet sind, deren Enden von gruppenweise mindestens zwei der Sockel (4, 5, 6) in einer Ebene liegen, und wobei die Ausbildung des Rahmens (1) und der Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) aufeinander abgestimmt sind.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (7) als Einpresskontakte ausgebildet sind.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von LED (13) auf mindestens einer der Leiterplatten (2.1, 2.2, 2.3) angeordnet ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (1) mindestens ein Block (8) angeformt ist.