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Die Erfindung betrifft Elektronikanordnungen mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Schaltungsträger, wie sie beispielsweise als elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
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Stand der Technik
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Herkömmliche Elektronikanordnungen mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Schaltungsträger weisen ein Steckerelement aus Kunststoff zur Verbindung der elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger nach außen auf. Das Steckerelement ist üblicherweise derart geformt, dass geeignet ist, einen Gegenstecker aufzunehmen. Das Steckerelement ist üblicherweise auf dem Schaltungsträger angeordnet, wobei das Gehäuse eine entsprechende Aussparung aufweist, die durch das Steckerelement verschlossen wird. Das Steckerelement weist Kontakte auf, die mit den Leiterbahnen auf dem Schaltungsträger kontaktiert sind. Die elektrische Verbindung wird üblicherweise durch Löten hergestellt. Eine derartige Elektronikanordnung ist beispielsweise in der
DE 4129238 A1 offenbart.
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Herkömmliche Elektronikanordnungen der eingangs beschriebenen Art haben den Nachteil, dass beim Herstellen der elektrischen Kontakte des Steckerelements zu dem Schaltungsträger durch die beim Löten benötigten hohen Temperaturen Verformungen des Steckerelements auftreten können. Dies kann dazu führen, dass der vorgesehene Gegenstecker nicht mehr auf das Steckerelement passt, oder eine undichte Verbindung zwischen Steckerelement und Gegenstecker entsteht, so dass Feuchtigkeit eindringen kann. Weiterhin kann ein sicherer elektrischer Kontakt nicht mehr gewährleistet werden. Um diese Probleme zu umgehen, müssen teure Kunststoffmaterialien verwendet werden, die bei hohen Temperaturen keine Verformung zeigen.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Form des Steckerelements jeweils einer bestimmten Ausführung des Gegensteckers angepasst ist, so dass für jede Anwendung unterschiedliche Steckerelemente bereitgestellt werden müssen. Dies hat einen teuren und aufwändigen Herstellungsprozess zur Folge. Ferner müssen auf dem Schaltungsträger Vorfräsungen vorgesehen werden, was zum einen die Fertigung des Schaltungsträgers erschwert und den für die elektronische Schaltung zur Verfügung stehenden Platz auf dem Schaltungsträger reduziert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Elektronikanordnung gemäß der Erfindung umfasst ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Schaltungsträger und eine eine Mehrzahl von Kontaktpins, die mit dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert sind. Das Gehäuse weist mindestens eine Öffnung auf, durch die die Kontaktpins nach außen geführt sind. Es ist mindestens ein Halterungselement auf dem Schaltungsträger vorgesehen, in dem die Kontaktpins gehalten sind. Im Unterschied zum Stand der Technik, ist das Halterungselement nicht als Steckerelement ausgebildet, das einen Gegenstecker aufnehmen muss. Das Halterungselement ist ein Träger, der auf dem Schaltungsträger befestigt ist und die Aufgabe erfüllt, die Kontaktpins in Position zu halten.
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Die Kontaktpins weisen erfindungsgemäß einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich der erste Abschnitt in einer Ebene parallel zu dem Schaltungsträger erstreckt. Das freie Ende des ersten Abschnitts des jeweiligen Kontaktpins ist aus dem Gehäuse herausgeführt. Somit ist es möglich, die Kontaktpins an einer schmalen, geschützten Seitenwand des Gehäuses nach außen zu führen. Der zweite Abschnitt verläuft zumindest bereichsweise geneigt zum ersten Abschnitt, wobei die Kontaktpins im Bereich des zweiten Abschnitts mit dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert sind. Bevorzugt verläuft der zweite Abschnitt zunächst im Wesentlichen rechtwinklig zum ersten Abschnitt. Die Kontaktpins sind im Bereich des ersten, parallel zum Schaltungsträger verlaufenden Abschnitts in dem Halterungselement gehalten, wodurch ein definierter Abstand der Kontaktpins zueinander und ein definierter Abstand der Kontaktpins zum Schaltungsträger bewirkt wird.
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Es ergibt sich der Vorteil, dass die Funktion der Aufnahme des Gegensteckers von der Funktion der Halterung der Pins getrennt ist. Die Halterung der Pins wird durch das Halterungselement bewirkt, wobei das Halterungselement im Inneren des Gehäuses auf dem Schaltungsträger angeordnet ist und keine Verbindung zu einem Gegenstecker darstellt. Verformungen bei hohen Temperaturen stellen dadurch kein Problem mehr dar. Weiterhin ist es möglich die Halterungselemente mit den darin gehaltenen Kontaktpins modular herzustellen. So können identisch hergestellte Halterungselemente mit darin gehaltenen Kontaktpins verwendet werden um unterschiedliche Kontaktpin-Konfigurationen darzustellen, indem beispielweise mehrere Halterungselemente verwendet werden und/oder die Anzahl der Kontaktpins durch Zuschneiden der Halterungselemente angepasst wird.
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Das Halterungselement ist bevorzugt als Kunststoffkörper ausgebildet, der insbesondere im Wesentlichen quaderförmig ist. Diese Ausführung ist besonders einfach in der Herstellung sowie in der Verarbeitung.
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Die Kontaktpins sind insbesondere durch Umspritzen oder Einstechen in dem Kunststoffkörper befestigt. Beim Umspritzen werden die Kontaktpins bei der Herstellung des Halterungselements in die Spritzform eingelegt und mitumspritzt. Der Vorteil der Ausführung mit umspritzten Kontaktpins besteht darin, dass eine verbesserte Ebenheit einer Reihe von Pins erzielt wird. Die ist wichtig für die Verarbeitbarkeit des Halterungselements. Beim Einstechen werden die Pins nachträglich in das fertige Halterungselement eingeführt.
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Die Kontaktierung der Elektronikanordnung nach außen erfolgt, indem die Pins durch eine oder mehrere Öffnungen des Gehäuses nach außen geführt sind, bevorzugt im Bereich des ersten, parallel zum Schaltungsträger verlaufenden Abschnitts der Kontaktpins. Bevorzugt weist das Gehäuse eine Mehrzahl von Öffnungen auf, wobei durch jede der Öffnungen ein Kontaktpin nach außen geführt ist. Die Öffnungen sind dabei bevorzugt als kleine Löcher ausgeführt, die jeweils genau einen Kontaktpin führen. Dies bewirkt eine gute Abdichtung der Elektronikanordnung gegen Feuchtigkeit und Partikel.
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Zur Aufnahme eines Gegensteckers weist das Gehäuse bevorzugt im Bereich der Öffnung oder der Öffnungen, durch die die Kontaktpins nach außen geführt sind, an einer Außenfläche einen kragenförmigen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist geeignet ausgeformt einen Gegenstecker zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktpins aufzunehmen. Dadurch dass der Vorsprung die Aufnahme des Gegensteckers bewirkt und nicht mehr, wie im Stand der Technik ein auf dem Schaltungsträger angeordnetes Steckerelement, ist es möglich die erfindungsgemäß vorgesehenen Halterungselemente unabhängig von der speziellen Ausgestaltung des Gegensteckers modular und standardisiert aufzubauen. Es können demnach für verschiedene Elektronikanordnungen die gleichen Module verwendet werden, die wiederum, bedingt durch den universellen Einsatz und des entsprechenden Stückzahleneffekts sehr billig hergestellt werden können. Die Ausbildung der Halterung für den Gegenstecker am Gehäuse kann wiederum in einfacher Weise und kostengünstig hergestellt werden, da hohe Temperaturen, die beispielsweise beim Löten der Kontaktpins auftreten können, nicht berücksichtigt werden müssen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung sind zwei Halterungselemente mit jeweils einer Mehrzahl von darin gehaltenen Kontaktpins vorgesehen, wobei die Halterungselemente auf gegenüberliegenden Oberflächen des Schaltungsträgers angeordnet sind. Bei dieser Ausführung werden die Vorteile des erfindungsgemäßen modularen Aufbaus besonders deutlich, da hier bevorzugt zwei baugleiche Halterungselemente verwendet werden können.
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Bevorzugt weist ein Halterungselement mindestens zwei parallel angeordnete Reihen von Kontaktpins auf. Dadurch werden Konfigurationen von Pins erzielt, die einem herkömmlichen Stecker entsprechen, so dass die vorgegebenen Gegenstecker nicht abgeändert werden müssen.
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Weiterhin bevorzugt sind die Kontaktpins so in dem Halterungselement angeordnet, dass sich regelmäßige Abstände zwischen den jeweils benachbarten Kontaktpins ergeben.
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Die Kontaktpins können auf unterschiedliche Weise mit dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert sein. Welche Art der Kontaktierung gewählt wird, hängt von den anwendungsspezifischen Anforderungen an den Herstellungsprozess und den gewünschten Eigenschaften des elektrischen Kontakts ab. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Kontaktpins mit dem Schaltungsträger in SMD-Bauweise elektrisch kontaktiert.
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In einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Kontaktpins mit dem Schaltungsträger durch Selektivlöten elektrisch kontaktiert.
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In einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Schaltungsträger mindestens eine Durchgangsöffnung auf durch die der zweiter Abschnitt eines Kontaktpins hindurchgeführt ist und auf gegenüberliegenden Seite des Schaltungsträgers elektrisch kontaktiert ist, beispielsweise durch Löten.
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In einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Schaltungsträger mindestens eine Durchkontaktierung auf, wobei der zweite Abschnitt mindestens eines Kontaktpins als Einpresspin ausgebildet ist und durch Einpresstechnik mit der Durchkontaktierung des Schaltungsträgers kontaktiert ist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und Kombinationen derselben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch eine Elektronikanordnung nach dem Stand der Technik.
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2 zeigt schematisch einen Schaltungsträger mit darauf angeordneten Kontaktpins aus einer Elektronikanordnung nach einer ersten Ausführung der Erfindung.
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3 zeigt schematisch einen Schaltungsträger mit auf beiden Seiten des Schaltungsträgers angeordneten Kontaktpins aus einer Elektronikanordnung nach einer zweiten Ausführung der Erfindung.
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4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Elektronikanordnung umfassen den Schaltungsträger aus 3 und ein Gehäuse.
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5 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Elektronikanordnung nach einer dritten Ausführung der Erfindung.
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6 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Elektronikanordnung nach einer vierten Ausführung der Erfindung.
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Ausführungen der Erfindung
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Die 1a und 1b zeigen ein Steuergerät, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 10, eine separate Steckerleiste 60, sowie einen in dem Gehäuse angeordneten Schaltungsträger 20, der in 1b dargestellt ist. Durch die Steckerleiste 60 sind Kontaktpins 40 geführt, die mit dem Schaltungsträger elektrisch in Kontakt stehen. Die Steckerleiste ist in SMD-Bauweise mit dem Schaltungsträger 20 verlötet. Die geometrische Ausgestaltung der Steckerleiste 60 ist an einen vorgegeben Gegenstecker (nicht dargestellt) angepasst.
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2 zeigt einen Schaltungsträger 120, beispielsweise eine Leiterplatte, der Teil einer erfindungsgemäßen Elektronikanordnung ist. Statt einer angepassten Steckerleiste ist ein Halterungselement in Form eines quaderförmigen Kunststoffkörpers 160 auf dem Schaltungsträger 120 angeordnet. Der Kunststoffkörper ist durch Einstecken, alternativ auch beispielsweise durch Kleben, Löten, Nieten oder Schrauben, auf dem Schaltungsträger 120 befestigt. Das Halterungselement 160 ist im Gegensatz zu der Steckerleiste des Stands der Technik kein Teil des Gehäuses sondern ist auf dem Schaltungsträger im Gehäuseinneren angeordnet. In dem Kunststoffkörper 160 sind Kontaktpins 140 gehalten, die geeignet sind den elektrischen Kontakt von der Schaltung auf dem Schaltungsträger 120 (nicht dargestellt) nach außen herzustellen. Durch die Halterung in dem Kunststoffkörper 160 wird ein definierter Abstand der Pins 140 zueinander und zum Schaltungsträger erzielt. Die Kontaktpins 140 sind derart angeordnet, dass sie zwei zum Schaltungsträger parallele Reihen ausbilden. Sie sind in den Kunststoffkörper eingegossen oder mittels Durchstechen in den Kunststoffkörper eingebracht. Jeder der Kontaktpins 140 weist einen freien, ersten Abschnitt 142 auf, der parallel zum Schaltungsträger 120 verläuft. An den ersten Abschnitt 142 schließt sich ein zweiter Abschnitt 144 an, der in diesem Beispiel zunächst im Wesentlichen rechtwinklig zum ersten Abschnitt 142 verläuft und auf den Schaltungsträger 120 gerichtet ist. In einem wiederum parallel zum Schaltungsträger 120 verlaufenden Endbereich 144’ des zweiten Abschnitts 144 ist der Kontaktpin 140 mit dem Schaltungsträger in SMD-Bauweise verlötet. 2a zeigt schematisch einen Schnitt durch die Anordnung aus 2. Es wird deutlich, dass die Anpassung der Anordnung der Kontaktpins 140 an einen vorgegebenen Gegenstecker lediglich durch die Anzahl und Abstände der Kontaktpins 140 erfolgen kann.
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3 zeigt eine andere Ausgestaltung der Erfindung. Im Unterschied zu 2 sind hier auf beiden Seiten des Schaltungsträgers 120 Kontaktpins 140 angeordnet und kontaktiert. Auf der Oberseite 120’ des Schaltungsträgers 120 ist ein erster Kunststoffkörper 160 angeordnet, der die Kontaktpins 140 hält. Auf der Unterseite 120’’ des Schaltungsträgers 120 ist ein zweiter Kunststoffkörper 162 angeordnet. Die Kunststoffkörper 160 und 162, sowie die darin gehaltenen Kontaktpins 140 sind symmetrisch bezüglich der Ebene des Schaltungsträgers 120 am Rand des Schaltungsträgers 120 angeordnet. Somit werden vier parallele Reihen von Kontaktpins 140 ausgebildet, so dass auch vierreihige Gegenstecker verwendet werden können. Beliebige andere Anordnungen von Kontaktpins sind durch die Anwendung dieses Prinzips darstellbar. So können beispielsweise auch Halterungselemente mit drei oder mehr parallelen oder versetzt zueinander angeordneten Reihen von Kontaktpins auf einer oder beiden Oberflächen 120’, 120’’ des Schaltungsträgers 120 vorgesehen werden.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Elektronikanordnung mit einem Gehäuse 100. In dem Gehäuse 100 ist ein Schaltungsträger 120 gehaltert, der gemäß dem in 3 dargestellten Beispiel auf seiner Oberseite 120’ und auf seiner Unterseite 120’’ mit jeweils einem Kunststoffkörper 160, 162 bestückt. In jedem der Kunststoffkörper 160 und 162 sind zwei Reihen von Kontaktpins 140 im Bereich eines ersten, parallel zum Schaltungsträger 20 verlaufenden Abschnitt 142 gehalten. Im Bereich eines zweiten, etwa rechtwinklig zum ersten Abschnitt 142 verlaufenden Die freien Enden der Kontaktpins 140 sind durch Öffnungen 110 in einer Seitenwand des Gehäuses nach außen geführt. Dabei ist jeder Kontaktpin 140 genau einer Öffnung 110 zugeordnet, wodurch sich eine gute Abdichtung des Gehäuses ergibt. An der Außenwand 105 der Seitenfläche des Gehäuses, die die Öffnungen 110 aufweist, ist ein Vorsprung 170 ausgebildet, der kragenartig geformt ist, um einen Gegenstecker zum Kontaktieren der freien Enden der Kontaktpins 140 aufzunehmen. 4 zeigt ein Gehäuse 100 aus Kunststoff, das als Einschubgehäuse ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich die Erfindung mit einem Klipsgehäuse, ähnlich dem in 1 dargestellten Gehäuse, oder einem Schraubgehäuse zu verwirklichen.
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5 zeigt einen Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Schaltungsträger 120 ist in einem Gehäuse 100 angeordnet. Auf der Oberseite 120’ des Schaltungsträgers 120 ist ein Halterungselement 160 befestigt. Ein Kontaktpin 140 ist im Bereich eines ersten, parallel zur Oberfläche des Schaltungsträgers 120 verlaufenden Abschnitts 142 in dem Halterungselement 160 gehalten und geführt. Ein freies Ende des Kontaktpins 140 ist durch eine Öffnung 110 in dem Gehäuse 100 nach außen geführt. An den ersten Abschnitt 142 des Kontaktpins 140 schließt sich ein zweiter Abschnitt 144 an, der im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Abschnitt 142 verläuft. Im Bereich des zweiten Abschnitts 144 ist der Kontaktpin als Einpresspin 146 ausgebildet. Der Schaltungsträger weist eine Durchkontaktierung 125 auf in der der Einpresspin elektrisch kontaktiert ist.
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6 zeigt einen Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Aufbau entspricht in weiten Teilen dem in 5 dargestellten Beispiel. Ein Schaltungsträger 120 ist in einem Gehäuse 100 angeordnet. Auf der Oberseite 120’ des Schaltungsträgers 120 ist ein Halterungselement 160 befestigt. Ein Kontaktpin 140 ist im Bereich eines ersten, parallel zur Oberfläche des Schaltungsträgers 120 verlaufenden Abschnitts 142 in dem Halterungselement 160 gehalten und geführt. Ein freies Ende des Kontaktpins 140 ist durch eine Öffnung 110 in dem Gehäuse 100 nach außen geführt. An den ersten Abschnitt 142 des Kontaktpins 140 schließt sich ein zweiter Abschnitt 144 an, der im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Abschnitt 142 verläuft. Im bereich des zweiten Abschnitts 144 ist der Kontaktpin 140 durch eine Durchgangsöffnung 128 des Schaltungsträgers 120 geführt. Der Kontaktpin 140 ist auf der Unterseite 120’’ des Schaltungsträgers, beispielsweise durch Löten mit dem Schaltungsträger 120 elektrisch kontaktiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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