DE102012201173A1 - Electrical receiving unit for receiving contact region of plastic-coated component support used in mold and/or potted electronic control device, has spring contact units which are contacted with contact region of component support - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Aufnahmeeinheit zur Aufnahme eines Kontaktierungsbereichs eines kunststoffummantelten Bauelementeträgers sowie ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen einem Kontaktierungsbereich eines kunststoffummantelten Bauelementeträgers und einer elektrischen Aufnahmeeinheit. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer derartigen elektrischen Aufnahmeeinheit in Mold- und/oder Potted-Steuergeräten.The present invention relates to an electrical receiving unit for receiving a contacting region of a plastic-coated component carrier and to a method for producing an electrical contact between a contacting region of a plastic-coated component carrier and an electrical receiving unit. Furthermore, the present invention relates to a use of such an electrical recording unit in mold and / or potted controllers.
Stand der TechnikState of the art
Steuergeräte werden in einem Kraftfahrzeug derzeit auf verschiedene Art und Weise befestigt. Bekannt ist eine als E-Box bezeichnete Einheit. In einer derartigen E-Box sind Kabelbaumstecker montiert, und ein oder mehrere Steuergeräte werden sodann der E-Box zugeführt und in den Kabelbaumstecker eingesteckt.Control devices are currently mounted in a motor vehicle in various ways. A unit known as an E-box is known. Harness plugs are mounted in such an e-box, and one or more controllers are then fed to the e-box and plugged into the harness connector.
Sogenannte Direktkontaktierungen von Leiterplatten-Lands, abgekürzt LP-Lands, zu Gegensteckern sind aus PC-Technikanwendungen bekannt, bspw. in Form von Zählerkarten.So-called direct contacts PCB-Lands, abbreviated LP Lands, to mating connectors are known from PC technology applications, for example. In the form of counter cards.
Bei kunststoffummantelten Steuergeräten oder sogenannten Electronic Powertrain Mold-Geräten, abgekürzt EPM-Geräten, handelt es sich um bspw. in einem Transfer-Moldingverfahren mit einem Duroplast ummantelten Bauelementeträger, d. h. um ummantelte Leiterplatten- oder Keramik-Substrate. Derartige Bauelementeträger verfügen in vorteilhafter Weise über keine übliche Steckerleiste, sondern über Kontaktierflächen bzw. Kontaktpunkte (Kontakt-Lands), die auf dem Bauelementeträger zur Kontaktierung vorgesehen sind. Diese Kontaktierflächen sind in einem Direktkontaktierungsbereich, im Folgenden als Kontaktierungsbereich bezeichnet, welcher aus der Kunststoffummantelung des Bauelementeträgers herausragt, angeordnet. Dieser Kontaktierungsbereich kann in Einzelkontaktierungsbereiche zu je etwa 22 Kontakten bzw. Kontakt-Lands unterteilt sein, wobei jeder Einzelkontaktierungsbereich durch eine jeweilige Leiterplatte realisiert werden kann, die dann auf jeder Leiterplattenseite 11 Kontakt-Lands aufweist.When plastic-coated control devices or so-called Electronic Powertrain Mold devices, abbreviated EPM devices, it is, for example, in a transfer molding process with a thermoset encased component carrier, d. H. around jacketed PCB or ceramic substrates. Such device carriers have advantageously no conventional plug connector, but via Kontaktierflächen or contact points (contact country), which are provided on the component carrier for contacting. These contacting surfaces are arranged in a direct contacting region, hereinafter referred to as the contacting region, which protrudes from the plastic coating of the component carrier. This contacting region can be subdivided into individual contacting regions of approximately 22 contacts or contact lands, wherein each individual contacting region can be realized by a respective printed circuit board, which then has contact lands on each printed circuit board side 11.
Im Folgenden wird übergreifend sowohl beim Gesamtkontaktierungsbereich als auch beim Einzelkontaktierungsbereich von Kontaktierungsbereich gesprochen.In the following, both the total contact area and the single contact area of contact area are discussed in general terms.
Dieser Kontaktierungsbereich wird in eine konkave Aufnahmeeinheit, die den oben bereits erwähnten Kabelbaumstecker umfasst und im Kraftfahrzeug festgeschraubt ist, eingesteckt. Das entsprechende kunststoffummantelte Steuergerät oder das EPM-Gerät wird sodann allein von der Aufnahmeeinheit gehalten. Die Aufnahmeeinheit stellt den Gegenstecker dar und enthält die sogenannten weiblichen Steckerkontakte. This contacting region is plugged into a concave receiving unit, which comprises the above-mentioned harness connector and is screwed in the motor vehicle. The corresponding plastic-coated control unit or the EPM device is then held solely by the receiving unit. The receiving unit is the mating connector and contains the so-called female plug contacts.
Zur Gewährleistung einer geforderten Vibrationsfestigkeit von etwa 18 g Sinusschwingung sind dann etwa 1 bis 3 N Federkontaktanpresskraft erforderlich. Bei 20 Kontaktpunkten bzw. -Lands in jedem einzelnen Kontaktierungsbereich drücken die an dem Stecker zur Kontaktierung vorgesehenen Kontaktträger, in der Regel Federkontakteinheiten, insgesamt mit je 10 bis 30 N Federkraft von oben und unten gegen die entsprechende Leiterplatte. Mit dieser Kraft werden beim derzeitigen Design Kontakte mit Hilfe von entsprechend kräftigen U-förmigen Metallbügeln als Kontaktträger auf die Kontakt-Lands gedrückt, wenn eine Steckverbindung hergestellt, d. h. gesteckt ist.To ensure a required vibration resistance of about 18 g sine wave then about 1 to 3 N spring contact pressure force are required. At 20 contact points or -Lands in each contact area press the provided on the connector for contacting contact carrier, usually spring contact units, with a total of 10 to 30 N spring force from above and below against the corresponding circuit board. With this force, in the current design, contacts are pressed onto the contact lands by means of correspondingly strong U-shaped metal clips as contact carriers when a plug connection is made, i. H. is plugged.
Bei einem derzeitig eingesetzten Design erfolgt ein Aufsteckvorgang wie folgt:
Zunächst werden Kontaktträger eines Kabelbaumsteckers oben und unten bei einem Überfahren von duroplastischen Steckerrahmenrampen, die sich am vorderen Leiterplatten-Ende befinden und über die ganzen Einzelkontaktierungsbereichsbreiten verlaufen, aufgespreizt. Gleichzeitig werden die kräftigen Metallbügel durch Überfahren von an den Einzelkontaktierungsbereichsseiten befindlichen Duroplast-Aufspreizrampen auseinandergedrückt und halten somit die Federkontakte geöffnet, bis sie nach Erreichen der Enden von vorgesehenen Duroplast-Rückführrampen von oben auf die Leiterplatten-Kontakt-Lands gedrückt werden und diese nicht durch longitudinales Kratzen, d. h. durch Scherkräfte, zerstören. Beim Entstecken, d. h. beim Herausführen der entsprechenden Leiterplatte aus dem Kabelbaumstecker, verläuft der Vorgang umgekehrt. Die hohen Metallbügelkräfte der Kontaktträger von maximal 120 N erfordern eine Stecker-Aufsteck- und Entsteckkraft von > 120 N. Während die Aufsteck-Kraft mit den Fingern noch leistbar wäre, ist die Entsteck-Kraft manuell nicht zu erbringen. Bei 22 Kontakt-Lands in jedem der zwei Kontakt-Lands-Bereiche von derzeit verfügbaren EPM-Geräten wird also jeder Federkontakt mit 3 N von oben oder unten gegen die Leiterplatten-Kontakt-Lands gedrückt. In a current design, a clip-on operation is as follows:
First, contact carriers of a harness connector are spread up and down when passing over thermoset connector frame ramps located at the front PCB end and extending over the entire single contacting area widths. At the same time the strong metal brackets are pushed apart by traversing located on the Einzelkontaktierungsbereichseiten Duroplast Aufspreizrampen and thus keep the spring contacts open until they are pressed after reaching the ends of intended Duroplast-return ramps from above the PCB contact Lands and not by longitudinal Scratching, ie by shearing forces, destroy. When Entstecken, ie when taking out the corresponding circuit board from the harness connector, the process is reversed. The high Metallbügelkräfte the contact carrier of a maximum of 120 N require a plug-Aufsteck- and Entsteckkraft of> 120 N. While the Aufsteck-force would still be affordable with your fingers, the Entsteck-force is not manually provided. So with 22 contact lands in each of the two contact lands of currently available EPM devices, each spring contact is pressed 3N from the top or bottom against the board contact lands.
Ein Durchschnittserwachsener kann eine maximale Reibungskraft von 70 N auf ein entsprechendes Gerät, wie bspw. ein EPM-Gerät, mit der Hand ausüben, darüber hinaus gleiten jedoch die Finger und Daumen von dem entsprechenden Gerät ab. Das bedeutet, dass das entsprechende Gerät nicht mehr manuell, d. h. von Hand, sondern nur noch mittels einem mechanischen Hilfsmittel, bspw. einem Hebel, aus der Aufnahmeeinheit herausgezogen werden kann. An average adult may exert a maximum frictional force of 70 N on a corresponding device, such as an EPM device, by hand, but moreover, the fingers and thumb slide off the corresponding device. This means that the corresponding device is no longer manual, d. H. by hand, but only by means of a mechanical aid, for example. A lever, can be pulled out of the receiving unit.
Die hohen Steckkräfte sind aus heutiger Sicht das mitunter größte Problem bei Einsatz kunststoffummantelter Bauelementeträger. The high insertion forces are currently the biggest problem when using plastic-coated component carrier.
Jeder Schwenkhebel als Kontaktträger seitens einer Aufnahmeeinheit hat den Nachteil, dass relativ große Kräfte, in der Regel > 120 N, auf die Kunststoffummantelung derartiger kunststoffummantelter Steuergeräte ausgeübt werden. Dabei ist zu sagen, dass die Kunststoffummantelung derartiger EPM-Steuergeräte in der Regel möglichst dünn gehalten werden, da dies mit einer Materialersparnis und damit einer Kostenersparnis einhergeht. Die seitens der Kontaktträger der Aufnahmeeinheit ausgeübten Kräfte führen zu Verspannungen und leichten Verformungen einer für die Kunststoffummantelung verwendeten Moldmasse. Dadurch werden Kräfte auf die kunststoffummantelten Bereiche der Steuergeräte und deren Lötstellen ausgeübt und die Dichtheit des Steuergeräts insbesondere im Bereich eines Austritts einer vorgesehenen Leiterplatte aus der Moldvorderseite der Kunststoffummantelung negativ beeinflusst. Da die Kunststoffummantelung bis auf diesen Bereich in der Regel ringsherum um das Steuergerät gebildet ist, besteht nur im Austrittsbereich der Leiterplatte die Gefahr eines Undichtwerdens. Each pivot lever as a contact carrier on the part of a receiving unit has the disadvantage that relatively large forces, usually> 120 N, are exerted on the plastic casing such plastic-coated control units. It should be said that the plastic casing of such EPM control devices are kept as thin as possible in the rule, as this is associated with a saving of material and thus a cost savings. The forces exerted by the contact carrier of the receiving unit forces lead to tension and slight deformation of a molding compound used for plastic coating. As a result, forces are exerted on the plastic-coated areas of the control units and their solder joints, and the tightness of the control unit is negatively influenced, in particular in the region of an exit of a planned printed circuit board from the mold front side of the plastic jacket. Since the plastic sheath is formed around the control unit to this area usually around, there is a risk of leakage only in the exit region of the circuit board.
Durch Leiterbahnen, die zu den Kontakt-Lands im Kontaktierungsbereich des Bauelementeträgers führen, ist der Bauelementeträger bzw. die Leiterplatte, d. h. die abzudichtende Fläche, in der Nähe des Austritts der Leiterplatte aus der Kunststoffummantelung nicht eben, sondern hat eine Kontur, wodurch eine Abdichtung aufgrund unterschiedlicher Adhäsionskräfte der für die Kunststoffummantelung eingesetzten Moldmasse an den unterschiedlichen Oberflächen der mit Bauelementen bestückten Leiterplatte erschwert ist. By conductor tracks, which lead to the contact lands in the contacting region of the component carrier, the component carrier or the printed circuit board, d. H. the surface to be sealed, in the vicinity of the exit of the circuit board from the plastic sheath not flat, but has a contour whereby a seal is difficult due to different adhesion forces of the molding compound used for the plastic sheathing on the different surfaces of the circuit board equipped with components.
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik war es nunmehr eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit vorzusehen, einen elektrischen Kontakt zwischen einem Kontaktierungsbereich eines kunststoffummantelten Bauelementeträgers, wie voranstehend beschrieben, und einer elektrischen Aufnahmeeinheit herzustellen, ohne dass die Kunststoffummantelung des Bauelementeträgers Gefahr läuft, beschädigt zu werden oder der kunststoffummantelte Bauelementeträger hinsichtlich seiner Dichtheit Einbußen erleidet.Against the background of the prior art, it was now an object of the present invention to provide a way to produce an electrical contact between a contacting region of a plastic-coated component carrier, as described above, and an electrical receiving unit without the plastic casing of the component carrier is in danger of damage to become or the plastic-coated component carrier suffers losses in terms of its tightness.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Aufgabe wird durch eine elektrische Aufnahmeeinheit mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den entsprechenden Unteransprüchen beschrieben.The present object is achieved by an electrical receiving unit having the features of claim 1 and a method having the features of claim 8. Advantageous embodiments of the invention are described in the corresponding subclaims.
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Aufnahmeeinheit zur Aufnahme eines Kontaktierungsbereichs eines kunststoffummantelten Bauelementeträgers bereitgestellt, wobei die Aufnahmeeinheit mindestens ein Paar Steckfederkontakteinheiten und einen in einer zwischen den Steckfederkontakteinheiten ausgebildeten Ausnehmung angeordneten und mit dem Paar Steckfederkontakteinheiten in Wirkzusammenhang stehenden Nocken umfasst. Dabei ist der Nocken über einen an dem Nocken angeordneten Hebel in einem vorgegebenen Winkelbereich in der Ausnehmung derart drehbar, dass die Steckfederkontakteinheiten durch Drehen des Nockens zwischen einer offenen Stellung, in welcher der Kontaktierungsbereich des Bauelementeträgers ohne Kraftaufwand zwischen den Steckfederkontakteinheiten aufgenommen werden kann und einer geschlossenen Stellung bewegt werden können, so dass die Steckfederkontakteinheiten in elektrischen Kontakt mit dem Kontaktierungsbereich des Bauelementeträgers gebracht werden, wenn der Kontaktierungsbereich zwischen den Steckfederkontakteinheiten aufgenommen ist und die Steckfederkontakteinheiten in die geschlossene Stellung bewegt werden.According to the invention, an electrical receiving unit is provided for receiving a contacting region of a plastic-coated component carrier, the receiving unit comprising at least one pair of spring-loaded contact units and a cam arranged in a recess formed between the spring-loaded contact units and operatively connected to the pair of spring-loaded contact units. In this case, the cam is rotatable about a arranged on the cam lever in a predetermined angular range in the recess such that the Steckfederkontakteinheiten by turning the cam between an open position in which the contacting region of the device carrier can be accommodated without force between the Steckfederkontakteinheiten and a closed Position can be moved so that the When the contacting region is received between the spring-loaded contact units and the spring-loaded contact units are moved into the closed position, the spring-loaded contact units are brought into electrical contact with the contacting region of the component carrier.
Es ist denkbar, dass der Hebel an dem Nocken angeformt ist.It is conceivable that the lever is formed on the cam.
Ferner ragt der Hebel nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Aufnahmeeinheit derart aus der Aufnahmeeinheit heraus, dass er von außen manuell betätigbar ist.Furthermore, according to one embodiment of the electrical receiving unit according to the invention, the lever projects out of the receiving unit in such a way that it can be manually actuated from the outside.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Aufnahmeeinheit ist der Nocken zwischen einer ersten Winkelendstellung und einer zweiten Winkelendstellung drehbar, wobei in der ersten Winkelendstellung des Nockens die Steckfederkontakteinheiten in der offenen Stellung und in der zweiten Winkelendstellung die Steckfederkontakteinheiten in der geschlossenen Stellung sind.According to a further embodiment of the electrical receiving unit, the cam is rotatable between a first Winkelendstellung and a second Winkelendstellung, wherein in the first Winkelendstellung of the cam, the Steckfederkontakteinheiten in the open position and in the second Winkelendstellung the Steckfederkontakteinheiten in the closed position.
In einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Aufnahmeeinheit umfasst die elektrische Aufnahmeeinheit ferner feststehende Anschläge, gegen welche die Steckfederkontakteinheiten bei Drehen des Nockens in die zweite Winkelendstellung gedrückt und dadurch in elektrischen Kontakt mit dem Kontaktierungsbereich des Bauelementeträgers gebracht werden, wenn der Kontaktierungsbereich zwischen den Steckfederkontakteinheiten aufgenommen ist. In a further embodiment of the electrical receiving unit, the electrical receiving unit further comprises fixed stops, against which the Steckfederkontakteinheiten are pressed upon rotation of the cam in the second Winkelendstellung and thereby brought into electrical contact with the contacting region of the device carrier when the contacting region is accommodated between the Steckfederkontakteinheiten.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Hebel in der jeweiligen Winkelendstellung des Nockens jeweils einrastbar ist.It can be provided that the lever in the respective Winkelendstellung the cam is in each case latched.
Erfindungsgemäß werden demnach Kontaktträger, d. h. Steckfederkontakteinheiten der Aufnahmeeinheit, d. h. bspw. eines Kabelbaumsteckers, durch einen Nocken, welcher zusammen mit dem daran angeordneten Hebel als eine Art Nockenwelle fungiert, in der Aufnahmeeinheit vor jedem Auf- und Endsteckvorgang "geöffnet". Dadurch wird auf das entsprechende Steuergerät bzw. dessen kunststoffummantelten Bauelementeträger beim Auf- und Endsteckvorgang gar keine Kraft mehr ausgeübt, so dass es sich hierbei um einen ZIF-Steckvorgang (ZIF = Zero Insertion Force) handelt. Im Gegensatz zu einem Schwenkhebel als Kontaktträger einer Aufnahmeeinheit greift die Nocke bzw. die in Kombination mit dem Hebel anzusehende Nockenwelle nirgends direkt am Steuergerät selbst an, sondern ist vollkommen in der Aufnahmeeinheit, d. h. im Gegenstecker, untergebracht. According to the invention are therefore contact carrier, d. H. Spring-loaded contact units of the receiving unit, d. H. For example, a harness connector, by a cam, which together with the lever arranged thereon acts as a kind of camshaft, "opened" in the receiving unit before each up and Endsteckvorgang. As a result, no force is exerted on the corresponding control unit or its plastic-coated component carrier during the up and end plugging operation, so that this is a ZIF plug-in procedure (ZIF = Zero Insertion Force). In contrast to a pivoting lever as a contact carrier of a receiving unit, the cam or the camshaft to be considered in combination with the lever nowhere directly engages the control unit itself, but is completely in the receiving unit, d. H. in the mating connector, housed.
Insbesondere eine Anwendung derartiger Steckkonstruktionen bzw. Aufnahmeeinheiten für sogenannte Mold- oder Potted-Steuergeräte sind bislang nicht bekannt. Sogenannte Potted-Steuergeräte umfassen einen mit Weichverguss vergossenen Bauelementeträger in einem Gehäusenapf.In particular, an application of such plug constructions or receiving units for so-called Mold or Potted control units are not yet known. So-called potted controllers comprise a soft grout molded device carrier in a housing cup.
Erfindungsgemäße Aufnahmeeinheiten, wie voranstehend beschrieben, können insbesondere bei Steuergeräten zur Motorsteuerung, sei es Benzin oder Diesel, in sogenannter Mold-Technologie eingesetzt werden.Inventive recording units, as described above, can be used in particular in control units for engine control, be it gasoline or diesel, in so-called mold technology.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or also alone, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Wie deutlich in der Seitenansicht erkennbar, müssen Metallbügel der Aufnahmeeinrichtung beim Einführen des Steuergeräts in die Aufnahmeeinheit zunächst die Aufspreizrampen
Bei einem Entstecken ist es nunmehr notwendig, eben diese Metallträger der Aufnahmeeinheit über die Rückführrampen
Um dennoch eine problemlose Einführung des Kontaktierungsbereichs
In der in
Ist der Kontaktierungsbereich
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5795171 [0013] US Pat. No. 5,795,171 [0013]
- US 3665370 [0014] US 3665370 [0014]
- US 4119357 [0015] US 4119357 [0015]
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