DE102014224475A1 - Circuit carrier and method for producing and for electrically connecting a circuit carrier - Google Patents
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Abstract
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Schaltungsträger (1) und ein Verfahren zum Herstellen sowie ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines solchen Schaltungsträgers vorgeschlagen. Der Schaltungsträger (1) umfasst einen Aufnahmeabschnitt (24) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (3), wobei der Aufnahmeabschnitt (24) eine Anschlussstelle (4; 26) zum elektrischen Anschluss des elektrischen Leiters (3) aufweist, und einen Federarm (4) mit einem bewegbaren Anlageabschnitt (44) zum Federdruckbeaufschlagen eines elektrisch leitfähigen freien Endes (34) des elektrischen Leiters (3) in Richtung des Aufnahmeabschnitts (24). Der Schaltungsträger (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Anlageabschnitt (44) oder die Anschlussstelle (26) ein Eindringelement (28; 48) zum Eindringen in das elektrisch leitfähige freie Ende (34) des elektrischen Leiters (3) aufweist, wobei der Federarm (4) eine zum Eindringen erforderliche Federdruckkraft bereitstellt. The present invention proposes a circuit carrier (1) and a method for producing as well as a method for electrically connecting such a circuit carrier. The circuit carrier (1) comprises a receiving portion (24) for receiving an electrical conductor (3), wherein the receiving portion (24) has a connection point (4; 26) for electrical connection of the electrical conductor (3), and a spring arm (4) with a movable abutment portion (44) for spring pressure applying an electrically conductive free end (34) of the electrical conductor (3) in the direction of the receiving portion (24). The circuit carrier (1) is characterized in that at least the contact section (44) or the connection point (26) has a penetration element (28; 48) for penetrating into the electrically conductive free end (34) of the electrical conductor (3), wherein the Spring arm (4) provides a spring pressure required for penetration.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltungsträger und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schaltungsträgers sowie ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines solchen Schaltungsträgers. The present invention relates to a circuit carrier and a method for producing such a circuit carrier and to a method for electrically connecting such a circuit carrier.
Schaltungsträger kommen beispielsweise in Kraftfahrzeugen in elektronischen Modulen wie Steuergeräten und in Mechatronikmodulen wie beispielsweise Aktuatoren, Sensoren und ähnliches vor, wobei die Module untereinander oder miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die elektrisch leitende Verbindung erfolgt üblicherweise mittels Bonden, Löten, Kleben, einer Steckverbindung oder mittels weiteren üblichen Verbindungstechniken. Circuit carriers are used, for example, in motor vehicles in electronic modules such as control devices and in mechatronic modules such as actuators, sensors and the like, the modules being connected to one another or to one another in an electrically conductive manner. The electrically conductive connection is usually carried out by means of bonding, soldering, gluing, a plug connection or by means of further conventional connection techniques.
Die Druckschrift
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Schaltungsträger, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schaltungsträgers sowie ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines solchen Schaltungsträgers. Against this background, the present invention provides an improved circuit carrier, a method for producing such a circuit carrier and a method for electrically connecting such a circuit carrier.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Schaltungsträger für elektronische Module und Mechatronikmodule beispielsweise eines Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden, wobei der Schaltungsträger wenigstens eine elektrische Anschlussstelle zum elektrischen Anschluss eines freien Endes eines elektrischen Leiters aufweist. Die elektrische Anschlussstelle ist dabei derart ausgestaltet, dass ein elektrisches Leiterende wie beispielsweise eine Kabellitze oder ein Leiterdrahtende ohne weitere Bearbeitung wie beispielsweise das Vorsehen einer Ausnehmung, eines Kabelschuhs oder ähnliches mit der elektrischen Anschlussstelle elektrisch leitend kontaktierbar ist. According to embodiments of the present invention, in particular, a circuit carrier for electronic modules and mechatronic modules, for example, a motor vehicle can be provided, wherein the circuit carrier has at least one electrical connection point for electrically connecting a free end of an electrical conductor. The electrical connection point is designed such that an electrical conductor end such as a cable strand or a wire end without further processing such as the provision of a recess, a cable lug or the like with the electrical connection point is electrically conductive contacted.
Der vorgeschlagene Schaltungsträger umfasst einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines elektrischen Leiters, wobei der Aufnahmeabschnitt eine Anschlussstelle zum elektrischen Anschluss des elektrischen Leiters aufweist. Bei dem elektrischen Leiter kann es sich vorzugsweise um einen Leiterdraht oder eine Litze, welche mehrere zu einem Bündel zusammengefasste Leiterdrahtfäden aufweist, handeln, wobei der elektrische Leiter aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Kupfer ausgebildet ist. Weiter bevorzugt umfasst der elektrische Leiter einen Isoliermantel aus einem elektrisch isolierenden Material, welcher das elektrisch leitfähige Material des elektrischen Leiters umlaufend einfasst. Bei dem Schaltungsträger kann es sich um eine Schaltungsplatine, eine Leiterplatte oder ein Substrat handeln. Der Schaltungsträger kann zwei Hauptoberflächen aufweisen. An einer Hauptoberfläche oder an beiden Hauptoberflächen kann an dem Schaltungsträger wenigstens ein elektrisches Bauelement anordenbar sein. Insbesondere kann der Schaltungsträger eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen aufweisen, die an zumindest einer Hauptoberfläche des Schaltungsträgers angeordnet sein können. Ein elektrisches Bauelement kann beispielsweise ein passives elektrisches Bauteil oder ein aktives elektrisches Bauteil, wie beispielsweise eine integrierte Schaltung, ein Chip oder eine Spannungsversorgungseinheit sein. Vorzugsweise ist der Schaltungsträger eine Leiterplatte. Weiter bevorzugt ist die Leiterplatte eine mehrlagige Leiterplatte mit wenigstens zwei elektrisch isolierenden Lagen, welche eine elektrisch leitende Leiterbahn einfassen, über welche das wenigstens eine elektrische Bauelement elektrisch leitend anbindbar ist. Die Anbindung des wenigstens einen elektrischen Bauelements kann in üblicher Weise beispielsweise mittels eines in den Schaltungsträger einbringbaren elektrischen Verbindungselements erfolgen, welcher wenigstens bis zu der Leiterbahn reicht, um diese elektrisch leitend zu kontaktieren. Bei der Anschlussstelle handelt es sich um einen Ort an dem Schaltungsträger, über welchen der elektrische Leiter elektrisch anschließbar ist. Vorzugsweise ist die Anschlussstelle in einem Endabschnitt des Schaltungsträger, weiter bevorzugt auf einer der Hauptoberflächen, angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist die Anschlussstelle beabstandet zu einem Anordnungsort des wenigstens einen elektrischen Bauelements angeordnet. The proposed circuit carrier comprises a receiving portion for receiving an electrical conductor, wherein the receiving portion has a connection point for electrical connection of the electrical conductor. The electrical conductor may preferably be a conductor wire or a strand which has a plurality of conductor wire strands combined into a bundle, wherein the electrical conductor is formed from an electrically conductive material, such as copper. More preferably, the electrical conductor comprises an insulating jacket made of an electrically insulating material, which surrounds the electrically conductive material of the electrical conductor circumferentially. The circuit carrier may be a circuit board, a printed circuit board or a substrate. The circuit carrier may have two main surfaces. On a main surface or on both main surfaces, at least one electrical component can be arranged on the circuit carrier. In particular, the circuit carrier can have a plurality of electrical components which can be arranged on at least one main surface of the circuit carrier. An electrical component may be, for example, a passive electrical component or an active electrical component, such as an integrated circuit, a chip or a power supply unit. Preferably, the Circuit board a circuit board. More preferably, the printed circuit board is a multilayer printed circuit board with at least two electrically insulating layers, which surround an electrically conductive trace, via which the at least one electrical component is electrically conductively connectable. The connection of the at least one electrical component can be carried out in a conventional manner, for example by means of an insertable into the circuit carrier electrical connection element which extends at least to the conductor to contact them electrically conductive. The connection point is a location on the circuit carrier, via which the electrical conductor can be electrically connected. Preferably, the connection point is arranged in an end section of the circuit carrier, more preferably on one of the main surfaces. Further preferably, the connection point is arranged at a distance from an arrangement location of the at least one electrical component.
Der Schaltungsträger umfasst des Weiteren einen Federarm mit einem bewegbaren Anlageabschnitt zum Federdruckbeaufschlagen eines elektrisch leitfähigen freien Endes des elektrischen Leiters in Richtung des Aufnahmeabschnitts. Bei dem elektrisch leitfähigen freien Ende des elektrischen Leiters kann es sich um ein Leiterdrahtende aus einem elektrisch leitfähigen Material handeln. Der elektrische Leiter kann somit ohne weiteres elektrisch leitend kontaktiert werden. Alternativ dazu kann das elektrisch leitfähige freie Ende von einem isolierenden Mantel umschlossen sein. The circuit carrier further comprises a spring arm with a movable contact portion for spring pressure applying an electrically conductive free end of the electrical conductor in the direction of the receiving portion. The electrically conductive free end of the electrical conductor may be a conductor wire end of an electrically conductive material. The electrical conductor can thus be contacted without further electrical conduction. Alternatively, the electrically conductive free end may be enclosed by an insulating jacket.
Damit kann der elektrische Leiter im Bereich des elektrisch leitfähigen freien Endes vor äußeren Einflüssen zuverlässiger geschützt werden. Thus, the electrical conductor in the region of the electrically conductive free end can be reliably protected from external influences.
Bei dem Federarm kann es sich vorzugsweise um ein von dem Schaltungsträger abragendes Element handeln, welches mit wenigstens einem Federarmabschnitt federelastisch entlang einer quer, weiter bevorzugt orthogonal, zu einer Hauptoberfläche des Schaltungsträgers verlaufenden Richtung bewegbar ist, wobei der Anlageabschnitt in einem Bereich des federelastisch bewegbaren Federarmabschnitts vorgesehen ist. Der Federarm ist vorzugsweise aus einem Federblechmaterial oder einem federelastischen kunststoffhaltigen Material ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist der Anlageabschnitt in einem Bereich des Federarmabschnitts vorgesehen, welcher in einem das freie Ende des elektrischen Leiters aufnahmefreien Zustand in oder benachbart zu einem Bereich der Anschlussstelle endet. Bei dem benachbarten Bereich kann es sich um einen Oberflächenabschnitt des Schaltungsträgers handeln, welcher an die Anschlussstelle angrenzt. Der Anlageabschnitt kann in dem aufnahmefreien Zustand vorzugsweise die Anschlussstelle bzw. den dazu benachbarten Bereich federvorgespannt oder federvorspannfrei kontaktieren, wobei der Anlageabschnitt in eine von der Anschlussstelle bzw. von dem benachbarten Bereich wegführende Richtung federelastisch bewegbar ist. Alternativ bevorzugt kann in dem aufnahmefreien Zustand der Anlageabschnitt zu der Anschlussstelle einen geradlinigen Abstand aufweisen, welcher kleiner als eine entlang einer Achse des geradlinigen Abstands verlaufende Querschnittsdicke des zugeordneten, zur Anlage vorgesehenen freien Endes des elektrischen Leiters ist. Somit kann sichergestellt werden, dass das freie Ende des elektrischen Leiters in einem Anlagezustand mit dem Anlageabschnitt mit einer Federdruckkraft beaufschlagt wird. The spring arm may preferably be an element protruding from the circuit carrier, which is elastically movable with at least one spring arm section along a transverse, more preferably orthogonal, direction to a main surface of the circuit carrier, the abutment section being in a region of the spring-elastic movable spring arm section is provided. The spring arm is preferably formed from a spring plate material or a resilient plastic-containing material. Further preferably, the abutment section is provided in a region of the spring arm section which ends in a receiving state free of the free end of the electrical conductor in or adjacent to a region of the connection point. The adjacent region may be a surface portion of the circuit carrier adjacent to the junction. In the receptacle-free state, the contact section can preferably contact the connection point or the region adjacent thereto in a spring-biased or spring-biased manner, wherein the contact section is resiliently movable in a direction away from the connection point or from the adjacent region. Alternatively preferably, in the receptacle-free state, the contact section to the connection point can have a straight-line spacing which is smaller than a cross-sectional thickness of the associated free end of the electrical conductor which is provided along an axis of the straight-line spacing. Thus, it can be ensured that the free end of the electrical conductor is acted upon in a system state with the contact portion with a spring pressure force.
Der Federarm kann eine Basis aufweisen, von welcher der federelastisch bewegbare Federarmabschnitt abragt, wobei die Basis auf dem Schaltungsträger befestigbar oder befestigt ist. Die Befestigung kann vorzugsweise mittels einer Klebe-, Löt-, Steck-, Schraubverbindung oder ähnlichem erfolgen. Weiter bevorzugt erfolgt die Befestigung mittels einer Steckverbindung, bei welcher der Schaltungsträger eine Steckaufnahme aufweist, in welche die Basis des Federarms steckbar ist. Dabei können die Steckaufnahme und die Basis nach einer bevorzugten Ausführungsform derart ausgestaltet sein, dass die Steckaufnahme einen Durchgang durch den Schaltungsträger ausformt, wobei die Basis ein stiftähnliches Element aufweist, welches von dem Durchgang aufnehmbar ist, wobei ein in dem Aufnahmezustand des stiftähnlichen Elements aus dem Durchgang herausragendes freies Ende der Basis bzw. des stiftähnlichen Elements an der entsprechenden Oberflächenseite des Schaltungsträger mittels eines Verformungsverfahrens wie beispielsweise einem Kalt- oder Heißverstemmen oder einer Galvanisierung befestigbar ist. The spring arm may have a base from which protrudes the resiliently movable spring arm, wherein the base is fastened or fixed on the circuit carrier. The attachment may preferably be made by means of an adhesive, solder, plug, screw or the like. More preferably, the attachment by means of a plug connection, in which the circuit carrier has a plug-in receptacle, in which the base of the spring arm can be plugged. In this case, according to a preferred embodiment, the plug-in receptacle and the base can be designed such that the plug-in receptacle forms a passage through the circuit carrier, wherein the base has a pin-like element which can be received by the passage, wherein in the receiving state of the pin-like element from the Passage outstanding free end of the base or the pin-like element on the corresponding surface side of the circuit carrier by means of a deformation process such as a cold or hot caulking or galvanization can be fastened.
Der vorgeschlagene Schaltungsträger zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens der Anlageabschnitt oder die Anschlussstelle ein Eindringelement zum Eindringen in das elektrisch leitfähige freie Ende des elektrischen Leiters aufweist, wobei der Federarm eine zum Eindringen erforderliche Druckkraft bereitstellt. Unter Eindringen wird eine plastische Verformung einer Oberflächenseite des elektrisch leitfähigen freien Endes des elektrischen Leiters verstanden, auf welche das Eindringelement mit der Federdruckkraft beaufschlagbar ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Eindringen um ein Eindrücken oder Einschneiden in die Oberflächenseite des elektrisch leitfähigen freien Endes des elektrischen Leiters handeln. Der Federarm bzw. die davon ausgehende Federdruckkraftbeaufschlagung und das Eindringelement sind vorzugsweise unter Berücksichtigung des Materials des freien Endes des elektrischen Leiters derart aufeinander abgestimmt, dass das Eindringelement eine Vertiefung in dem aus dem elektrisch leitfähigen Material ausgebildeten freien Ende ausformt, welche in Verbindung mit dem eingedrungenen Eindringelement zum Halten des elektrischen Leiters entlang wenigstens einer orthogonal zu der Eindringrichtung des Eindringelements verlaufenden Richtung genügt. Vorzugsweise sind der Federarm bzw. die Federdruckkraftbeaufschlagung und das Eindringelement derart ausgelegt, dass die Eindringtiefe wenigstens 10% der Querschnittsdicke des aus dem elektrisch leitfähigen Material ausgebildeten freien Endes des elektrischen Leiters am Ort des Eindringens ausmacht. Weiter bevorzugt macht die Eindringtiefe wenigstens 25% der Querschnittsdicke und nicht mehr als 70% der Querschnittsdicke aus. Bei einer solchen Eindringtiefe kann ein sicherer Halt des freien Endes des elektrischen Leiters entlang wenigstens einer Richtung senkrecht zu der Eindringrichtung gewährleistet werden. Des Weiteren kann die Gefahr eines Reißens und damit des Lösens des elektrischen Leiters am Ort des Eindringens minimiert werden. The proposed circuit carrier is characterized in that at least the contact portion or the connection point has a penetrating element for penetration into the electrically conductive free end of the electrical conductor, wherein the spring arm provides a pressure force required for penetration. Penetration is understood to mean a plastic deformation of a surface side of the electrically conductive free end of the electrical conductor to which the penetrating element can be acted upon by the spring pressure force. For example, the penetration may be an indentation or incision in the surface side of the electrically conductive free end of the electrical conductor. The spring arm or the Federdruckkraftbeaufschlagung outgoing therefrom and the penetrating element are preferably matched to one another, taking into account the material of the free end of the electrical conductor, that the penetration element has a depression in the formed of the electrically conductive material free End forms, which is sufficient in connection with the penetrated penetrating element for holding the electrical conductor along at least one orthogonal to the penetrating direction of the penetrator extending direction. Preferably, the spring arm or the Federdruckkraftbeaufschlagung and the penetration element are designed such that the penetration depth is at least 10% of the cross-sectional thickness of the formed of the electrically conductive material free end of the electrical conductor at the location of penetration. More preferably, the penetration depth is at least 25% of the cross-sectional thickness and not more than 70% of the cross-sectional thickness. With such a penetration depth, a secure hold of the free end of the electrical conductor along at least one direction perpendicular to the penetration direction can be ensured. Furthermore, the risk of cracking and thus detachment of the electrical conductor at the point of penetration can be minimized.
Weiterhin bevorzugt können der Federarm bzw. die davon ausgehende Federdruckbeaufschlagung und das Eindringelement ausgestaltet sein, ein wie vorstehend beschriebenes bevorzugtes Eindringen unter vorherigen Durchquerens eines das elektrisch leitfähige freie Ende umschließenden Isoliermantels zu bewirken. Further preferably, the spring arm or the spring pressure exerted therefrom and the penetrating element can be configured to effect a preferred penetration as described above, with prior passage through an insulating jacket surrounding the electrically conductive free end.
Vorzugsweise formt das Eindringelement eine Eindringkante aus, welche geeignet ist, abhängig von der von dem Federarm bereitgestellten Federdruckkraft die Oberflächenschicht des freien Endes des elektrischen Leiters einzudrücken oder einzuschneiden. Mit anderen Worten kann die Eindringkante eine Drückkante oder eine Schneidkante sein, wobei eine Schneidkante besonders bevorzugt ist, da ein zuverlässigerer Halt zwischen Schneidkante und dem freien Ende des elektrischen Leiters gewährleistet werden kann. Weiterhin bevorzugt kann der Anlageabschnitt oder die Anschlussstelle mehr als ein Eindringelement, insbesondere mehr als eine Eindringkante beziehungsweise eine Drückkante und/oder eine Schneidkante aufweisen. Preferably, the penetrating member forms a penetrating edge which is adapted to depress or cut the surface layer of the free end of the electrical conductor depending on the spring pressure provided by the spring arm. In other words, the penetrating edge may be a pressing edge or a cutting edge, with a cutting edge being particularly preferred, since a more reliable hold between the cutting edge and the free end of the electrical conductor can be ensured. Further preferably, the abutment section or the connection point can have more than one penetration element, in particular more than one penetration edge or one pressure edge and / or one cutting edge.
Mittels des wenigsten einen Eindringelements kann eine zuverlässig elektrisch leitende Kontaktierung des freien Endes des elektrischen Leiters erreicht werden. Ferner wird durch das Eindringen in das freie Ende des elektrischen Leiters eine Haltekante ausgebildet, welche in Anlage mit dem Eindringelement ein Verschieben des freien Endes des elektrischen Leiters in einer Richtung orthogonal zur Eindringrichtung unterbindet. Somit kann eine zuverlässig haltende elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schaltungsträger und dem elektrischen Leiter geschaffen werden, ohne das ein elektrisch leitfähiges freies Ende des elektrischen Leiters im Vorwege einer Vorbehandlung bzw. Vorbereitung zum elektrischen Anschluss bedarf. By means of the least one penetrating element, a reliably electrically conductive contacting of the free end of the electrical conductor can be achieved. Furthermore, a retaining edge is formed by the penetration into the free end of the electrical conductor, which prevents in contact with the penetrating element, a displacement of the free end of the electrical conductor in a direction orthogonal to the direction of penetration. Thus, a reliable holding electrically conductive connection between the circuit carrier and the electrical conductor can be provided without the need for an electrically conductive free end of the electrical conductor in advance of a pre-treatment or preparation for electrical connection.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Federarm aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeformt und bildet eine Anschlussstelle zum elektrischen Anschluss des freien Endes des elektrischen Leiters aus. Bei dem elektrisch leitfähigen Material kann es sich weiter bevorzugt um ein Metall oder einen elektrisch leitfähigen Kunststoff oder einer Mischkomponente daraus handeln. Dadurch kann auf eine Anschlussstelle zum elektrischen Anschluss des elektrischen Leiters auf einer Oberflächenseite des Schaltungsträgers gegenüberliegend zu dem Federarm verzichtet werden. Der Schaltungsträger ist dadurch vereinfacht aufbaubar. Alternativ dazu kann der Schaltungsträger neben dem Federarm als Anschlussstelle eine weitere Anschlussstelle zum elektrischen Anschluss des elektrischen Leiters aufweisen, wobei die weitere Anschlussstelle auf einer Oberflächenseite des Schaltungsträgers dem Federarm gegenüberliegt. Damit kann eine zuverlässige elektrische Anbindung des elektrischen Leiters an den Schaltungsträger geschaffen und beibehalten werden. According to a preferred embodiment, the spring arm is formed from an electrically conductive material and forms a connection point for electrical connection of the free end of the electrical conductor. The electrically conductive material may further preferably be a metal or an electrically conductive plastic or a mixed component thereof. This makes it possible to dispense with a connection point for electrical connection of the electrical conductor on a surface side of the circuit carrier opposite to the spring arm. The circuit carrier can be assembled in a simplified manner. Alternatively, the circuit carrier next to the spring arm as a connection point have a further connection point for electrical connection of the electrical conductor, wherein the further connection point on a surface side of the circuit substrate is opposite to the spring arm. This can be created and maintained a reliable electrical connection of the electrical conductor to the circuit board.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Federarm aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, wobei der Anlageabschnitt in einem Bereich angeordnet ist, welcher an die Anschlussstelle angrenzt, wobei die Anschlussstelle auf einer Oberflächenseite des Aufnahmeabschnitts ausgebildet ist. Bei dem elektrisch isolierenden Material kann es sich um ein kunststoffhaltiges Material handeln. Weiter bevorzugt ist der Federarm mittels eines Spritzgussverfahrens ausgeformt. Der Federarm ist mit geringen Kosten herstellbar und mit dem Schaltungsträger bereitstellbar. Ferner kann eine Form des Federarms bedarfsgerecht bereitgestellt werden, womit der Schaltungsträger einen größeren Freiheitsgrad in seiner Ausgestaltung aufweist. According to a preferred embodiment, the spring arm is formed of an electrically insulating material, wherein the abutment portion is arranged in a region which adjoins the connection point, wherein the connection point is formed on a surface side of the receiving portion. The electrically insulating material may be a plastic-containing material. More preferably, the spring arm is formed by means of an injection molding process. The spring arm can be produced at low cost and provided with the circuit carrier. Furthermore, a shape of the spring arm can be provided as needed, with which the circuit carrier has a greater degree of freedom in its design.
Weiterhin bevorzugt weist wenigstens der Anlageabschnitt oder der Aufnahmeabschnitt eine reibbehaftete Oberfläche zur Anlage an den elektrischen Leiter auf. Die Anlage kann dabei an dem freien Ende des elektrischen Leiters oder an einem anderen Abschnitt des elektrischen Leiters vorgesehen sein, welcher auf einer Oberflächenseite des Schaltungsträgers zur Anlage geeignet ist. Dementsprechend ist die reibbehaftete Oberfläche zumindest in dem Aufnahmeabschnitt anzuordnen. An dem Anlageabschnitt kann die reibbehaftete Oberfläche weiterhin bevorzugt benachbart zu dem Eindringelement angeordnet sein, sofern der Federarm das Eindringelement aufweist. Weiter bevorzugt kann das Eindringelement in dem reibbehafteten Oberflächenabschnitt angeordnet sein. Die reibbehaftete Oberfläche ermöglicht neben einer Zugentlastung für den elektrischen Leiter ein zuverlässiges Halten des elektrischen Leiters quer zu einer Richtung der Federdruckbeaufschlagung. Further preferably, at least the abutment portion or the receiving portion has a frictional surface for abutment with the electrical conductor. The system may be provided at the free end of the electrical conductor or at another portion of the electrical conductor, which is suitable for installation on a surface side of the circuit substrate. Accordingly, the frictional surface is to be arranged at least in the receiving portion. At the contact portion, the frictional surface may further preferably be arranged adjacent to the penetrating element, provided that the spring arm has the penetrating element. More preferably, the penetrating element can be arranged in the friction-prone surface portion. The friction surface, in addition to a strain relief for the electrical conductor allows a reliable holding of the electrical conductor transverse to a direction of the Federdruckbeaufschlagung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltungsträger aus einer mehrlagigen Leiterplatte ausgebildet, wobei die mehrlagige Leiterplatte mehrere elektrisch isolierende Lagen aufweist, welche wenigstens eine elektrische Leiterbahn, beispielsweise in Form einer Leiterbahnlage, einfassen, wobei die Anschlussstelle entweder ein auf der Leiterplatte angeordnetes Anschlusselement aufweist, welches mit der Leiterbahn gekoppelt ist, oder durch einen freigelegten Abschnitt der Leiterbahn ausgebildet ist. Die Leiterbahnlage kann beispielsweise aus einem von den isolierenden Lagen eingefasstes Stanzgitterelement sein. Das Anschlusselement kann beispielsweise ein Pad-ähnliches Element sein, auf welchem das freie Ende des elektrischen Leiters anordbar ist. Eine Querschnittsform des Anschlusselements kann bedarfsgerecht ausgewählt sein. Dies gilt im Übrigen gleichfalls für den freigelegten Abschnitt der Leiterbahn. Letzteres ermöglicht eine Ausgestaltung des Schaltungsträgers mit einer geringeren Anzahl an Elementen. Beispielsweise kann der freigelegte Abschnitt mit einer elektrisch leitfähigen Schutzschicht versehen sein, welche ein Einwirken von äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Staub und ähnliches auf den freigelegten Abschnitt der Leiterbahn unterbindet. Ein Anschlusselement begünstigt dahingegen die Verwendung einer üblich ausgestalteten Leiterplatte, da das Anschlusselement auf einfache Art und Weise auf einer Oberflächenseite der Leiterplatte anordbar und befestigbar ist. Die Befestigung kann mittels üblicher Verbindungsarten wie Kleben, Löten, Verrasten, Verschrauben oder ähnlichem erfolgen. Das Anschlusselement ist jedenfalls mit der Leiterbahn elektrisch leitend zu koppeln, um eine Weiterleitung eines elektrischen Signales zwischen dem Schaltungsträger und dem elektrischen Leiter über das Anschlusselement beziehungsweise der Anschlussstelle zu ermöglichen. According to a preferred embodiment, the circuit carrier is formed from a multilayer printed circuit board, wherein the multilayer printed circuit board has a plurality of electrically insulating layers, which at least one electrical conductor track, for example in the form of a conductor layer, border, wherein the connection point either has a arranged on the circuit board connecting element, which is coupled to the conductor track, or is formed by an exposed portion of the conductor track. The interconnect layer may be, for example, a stamped grid element enclosed by the insulating layers. The connection element may for example be a pad-like element on which the free end of the electrical conductor can be arranged. A cross-sectional shape of the connection element can be selected as needed. Incidentally, this also applies to the exposed section of the conductor track. The latter allows an embodiment of the circuit carrier with a smaller number of elements. For example, the exposed portion may be provided with an electrically conductive protective layer which inhibits exposure to external influences such as moisture, dust and the like on the exposed portion of the wiring. In contrast, a connecting element favors the use of a conventionally designed printed circuit board, since the connecting element can be arranged and fastened in a simple manner on a surface side of the printed circuit board. The attachment can be done by means of conventional types of connection such as gluing, soldering, latching, screwing or the like. In any case, the connection element is to be electrically conductively coupled to the conductor track in order to enable a forwarding of an electrical signal between the circuit carrier and the electrical conductor via the connection element or the connection point.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Eindringelement wenigstens eine Eindringkante auf, welche schräg zu einer Eindringoberfläche des freien Endes des elektrischen Leiters angestellt ist. Dadurch wird ein verbesserter Halt des elektrischen Leiters durch den Federarm mittels der Eindringkante ermöglicht. Das Eindringelement kann weitere Eindringkanten aufweisen, welche quer zueinander und/oder parallel zueinander verlaufen. Eine Erhöhung der Anzahl der Eindringkanten verbessert gleichfalls wenigstens das Halten und ggf. ferner das elektrisch leitende Kontaktieren des elektrischen Leiters auf dem Schaltungsträger. Weiter bevorzugt erstreckt sich eine Eindringkante quer zu einer Längserstreckungsachse des elektrischen Leiters. Dadurch kann des Weiteren eine Relativbewegung des elektrischen Leiters entlang einer parallel zu der Längserstreckungsachse verlaufenden Richtung weitestgehend vermieden werden. Weiterhin kann eine Führung für den elektrischen Leiter in den Aufnahmeabschnitt des Schaltungsträgers vorgesehen sein, in welcher das freie Ende des elektrischen Leiters oder ein dazu benachbarter Abschnitt des elektrischen Leiters einsetzbar ist, um eine seitliche, insbesondere quer zu der Längserstreckungsachse verlaufende, Bewegung des eingesetzten Abschnitts des elektrischen Leiters in dem Aufnahmezustand zu verhindern. Eine solche Führung kann ebenfalls über eine der vorstehend beschriebenen Verbindungsarten auf dem Schaltungsträger beziehungsweise in dem Aufnahmeabschnitt des Schaltungsträgers befestigt werden. According to a preferred embodiment, the penetrating element has at least one indenting edge which is set obliquely to a penetrating surface of the free end of the electrical conductor. As a result, an improved hold of the electrical conductor is made possible by the spring arm by means of the penetration edge. The penetration element can have further penetration edges which run transversely to one another and / or parallel to one another. An increase in the number of indentation edges also improves at least the holding and possibly also the electrically conductive contacting of the electrical conductor on the circuit carrier. More preferably, a penetration edge extends transversely to a longitudinal axis of the electrical conductor. As a result, furthermore, a relative movement of the electrical conductor along a direction extending parallel to the longitudinal extension axis can be largely avoided. Furthermore, a guide for the electrical conductor can be provided in the receiving portion of the circuit carrier, in which the free end of the electrical conductor or an adjacent portion of the electrical conductor is used to a lateral, in particular transversely to the longitudinal axis extending movement of the inserted portion of the electrical conductor in the receiving state. Such a guide can likewise be fastened on the circuit carrier or in the receiving section of the circuit carrier via one of the types of connection described above.
Der Federarm weist weiterhin bevorzugt einen Eingriff zum Eingriff mit einem Montagewerkzeug auf. Der Eingriff kann beispielsweise als ein von dem Federarm abragender Überhang oder Vorsprung ausgebildet sein, welcher durch das Montagewerkzeug zum Bewegen des Federarmes in einer von dem Schaltungsträger wegführenden Richtung hintergreifbar ist. Dadurch kann ein leichteres Einbringen des freien Endes des elektrischen Leiters in dem Aufnahmeabschnitt zwischen dem Anlageabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt erfolgen. The spring arm further preferably has an engagement for engagement with a mounting tool. The engagement may be formed, for example, as an overhang or projection projecting from the spring arm, which can be engaged by the assembly tool for moving the spring arm in a direction away from the circuit carrier. This allows easier insertion of the free end of the electrical conductor in the receiving portion between the contact portion and the receiving portion.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schaltungsträger ein Gehäuse zum Aufnehmen des Federarmes und der Anschlussstelle auf, wobei das Gehäuse an dem Schaltungsträger befestigbar oder befestigt ist und einen Durchgang in Richtung des Anlageabschnitts und der Anschlussstelle für das freie Ende des elektrischen Leiters aufweist. Dadurch können die zum Halten und elektrischen Anschluss des elektrischen Leiters notwendigen Komponenten des Schaltungsträgers sowie die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Schaltungsträger vor äußeren Einflüssen geschützt werden. According to a preferred embodiment, the circuit carrier has a housing for receiving the spring arm and the connection point, wherein the housing is fastened or fastened to the circuit carrier and has a passage in the direction of the contact portion and the connection point for the free end of the electrical conductor. As a result, the components of the circuit carrier necessary for holding and electrical connection of the electrical conductor and the electrically conductive connection between the electrical conductor and the circuit carrier can be protected from external influences.
Weiter bevorzugt ist das Gehäuse fluiddicht mit einer Oberflächenseite des Schaltungsträgers verbindbar oder verbunden. Dazu weist der Schaltungsträger vorzugsweise ein erstes Dichtelement auf, welches zwischen dem Gehäuse und dem Schaltungsträger angeordnet ist, sowie ein zweites Dichtelement, welches in oder an dem Durchgang zum Abdichten des Durchgangs wenigstens während eines Durchgangs des freien Endes des elektrischen Leiters in ein Gehäuseinneres des Gehäuses angeordnet ist. Bei dem ersten Dichtelement kann es sich beispielsweise um einen Gummiring handeln. Bei dem zweiten Dichtelement kann es sich um eine membranartiges Element mit einem aufweitbaren, vorzugsweise zentral angeordneten Durchlass zum Durchlass des freien Endes des elektrischen Leiters handeln, wobei ein den Durchlass begrenzender Membranrand zur umlaufenden fluiddichten Anlage an einen durch den Durchlass gehenden Abschnitt des elektrischen Leiters ausgebildet ist. Unter fluiddicht ist in diesem Zusammenhang ein Vermeiden eines außerhalb von üblichen Toleranzwerten liegenden Durchdringens eines gasförmigen oder flüssigen Mediums durch das oder entlang der jeweiligen Komponente wie beispielsweise das Gehäuse oder das Dichtelement zu verstehen. Alternativ dazu kann es sich bei dem zweiten Dichtelement um eine den Durchgang fluiddicht verschließende Vergussmasse handeln. More preferably, the housing is fluid-tight connectable or connected to a surface side of the circuit substrate. For this purpose, the circuit carrier preferably has a first sealing element, which is arranged between the housing and the circuit carrier, and a second sealing element which in or on the passage for sealing the passage at least during a passage of the free end of the electrical conductor into a housing interior of the housing is arranged. The first sealing element may be, for example, a rubber ring. The second sealing element may be a membrane-like element having an expandable, preferably centrally arranged passage for the passage of the free end of the electrical conductor, wherein a membrane edge delimiting the passage for circulating fluid-tight contact with a passing through the passage portion of the electrical conductor is. Under fluid-tight in this context is a avoidance of an outside of usual Tolerance permutant lying to understand a gaseous or liquid medium through or along the respective component such as the housing or the sealing element. Alternatively, the second sealing element may be a potting compound that seals the passage in a fluid-tight manner.
Das Gehäuseinnere bildet den Aufnahmeraum für den Federarm, die Anschlussstelle und für das freie Ende des elektrischen Leiters aus. Ein Befüllen des Gehäuses mit einer Vergussmasse kann beispielsweise über den Durchgang oder eine, insbesondere verschließbare, Zuleitung erfolgen, welche weiterhin bevorzugt mit dem Gehäuse bereitgestellt ist und das Gehäuseinnere mit einer Gehäuseaußenseite verbindet. Neben einem Schutz der in dem Gehäuse aufgenommenen Komponenten kann die Vergussmasse des Weiteren als Zugentlastung für den elektrischen Leiter wirken. Als weitere Zugentlastungsmöglichkeit kann eine mit dem Gehäuse bereitgestellte Klemmeinrichtung vorgesehen sein, welche den elektrischen Leiter an dem Gehäuse während des Durchganges in das Gehäuseinnere einklemmt beziehungsweise festklemmt. The housing interior forms the receiving space for the spring arm, the connection point and for the free end of the electrical conductor. A filling of the housing with a potting compound can be done for example via the passage or a, in particular closable, supply line, which is further preferably provided with the housing and connects the housing interior with a housing outside. In addition to protecting the components accommodated in the housing, the potting compound can furthermore act as a strain relief for the electrical conductor. As a further Zugentlastungsmöglichkeit a provided with the housing clamping device may be provided which clamps or clamps the electrical conductor to the housing during the passage in the housing interior.
Nach einem verfahrensmäßigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers vorgeschlagen, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Schaltungsträgers mit einem Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines elektrischen Leiters aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt eine Anschlussstelle zum elektrischen Anschluss des elektrischen Leiters umfasst. Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Bereitstellens eines Federarms mit einem Anlageabschnitt zum Federdruckbeaufschlagen eines elektrisch leitfähigen freien Endes des elektrischen Leiters in Richtung des Aufnahmeabschnitts auf. Des Weiteren umfasst das Verfahren einen Schritt des Befestigens des Federarms an dem Schaltungsträger, wobei wenigstens der Anlageabschnitt oder die Anschlussstelle ein Eindringelement zum Eindringen in das freie Ende des elektrischen Leiters aufweist, wobei das Federelement eine zum Eindringen erforderliche Federdruckkraft bereitstellt. Mittels dieses Verfahrens kann ein wie vorstehend beschriebener Schaltungsträger mit identischen vorteilhaften Wirkungen bereitgestellt werden. According to a procedural aspect of the present invention, a method for producing a circuit carrier is proposed, wherein the method comprises a step of providing a circuit carrier having a receiving portion for receiving an electrical conductor, wherein the receiving portion comprises a connection point for electrical connection of the electrical conductor. The method further includes a step of providing a spring arm having a abutting portion for spring urging an electrically conductive free end of the electrical conductor toward the receiving portion. Furthermore, the method comprises a step of attaching the spring arm to the circuit carrier, wherein at least the abutment portion or the connection point has a penetration element for penetrating into the free end of the electrical conductor, wherein the spring element provides a spring pressure force required for penetration. By means of this method, a circuit carrier as described above can be provided with identical advantageous effects.
Nach einem weiteren verfahrensmäßigen Aspekt wird ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines wie vorstehend beschriebenen Schaltungsträgers mit einem elektrischen Leiter vorgeschlagen, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines wie vorstehend beschriebenen Schaltungsträgers, einen Schritt des Bereitstellens eines elektrischen Leiters mit einem freien Ende und einen Schritt des Einbringens des freien Endes des elektrischen Leiters in einen Bewegungsbereich des Eindringelementes aufweist. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann ein wie vorstehend beschriebener Schaltungsträger mit einem elektrischen Leiter in wenigen Verfahrensschritten zuverlässig elektrisch angebunden werden. According to a further procedural aspect, there is provided a method for electrically connecting a circuit carrier as described above to an electrical conductor, the method comprising a step of providing a circuit carrier as described above, a step of providing an electrical conductor with a free end, and a step of Having introduced the free end of the electrical conductor in a range of movement of the penetrating element. By means of the proposed method, a circuit carrier as described above can be reliably electrically connected to an electrical conductor in a few method steps.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, anhand der Figuren und Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Patentansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the figures and drawings showing essential to the invention details, and from the claims. The individual features may be implemented individually for themselves or for several in any combination in a preferred embodiment of the invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
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. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Die Leiterplatte
Der Schaltungsträger
Die Anschlussstelle
Das Anschlusselement
Das freie Ende
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. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
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. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schaltungsträger circuit support
- 22
- Leiterplatte circuit board
- 33
- elektrischer Leiter electrical conductor
- 44
- Federarm spring arm
- 66
- Gehäuse casing
- 10 10
- elektrisches Bauelement electrical component
- 12 12
- Vergussmasse potting compound
- 20 20
- elektrisch isolierende Lage electrically insulating layer
- 21 21
- elektrische Leiterbahnlage electrical conductor layer position
- 22 22
- erster Aufnahmeabschnitt first receiving section
- 24 24
- zweiter Aufnahmeabschnitt second receiving section
- 26 26
- Anschlusselement connecting element
- 27 27
- Durchgang passage
- 28, 48 28, 48
- Eindringelement penetrating
- 30 30
- Leiterhülle Head Case
- 32 32
- Leiterdraht conductor wire
- 40 40
- Basis Base
- 42 42
- Federarmabschnitt spring arm
- 44 44
- Anlageabschnitt contact section
- 46 46
- Eingriff intervention
- 50 50
- Montagewerkzeug assembly tool
- 60 60
- Gehäuse casing
- 62 62
- Gehäuseinnenraum Housing interior
- 64 64
- Durchgang passage
- 66 66
- Dichtmembran sealing membrane
- 70 70
- Halteelement retaining element
- 1100, 1200, 2100, 2200 1100, 1200, 2100, 2200
- Schritt des Bereitstellens Step of providing
- 1300 1300
- Schritt des Befestigens Step of fixing
- 2300 2300
- Schritt des Einbringens Step of bringing in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010039185 [0003] DE 102010039185 [0003]
- JP 2014-075245 [0004] JP 2014-075245 [0004]
- US 2010/041273 [0005] US 2010/041273 [0005]
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---|---|---|---|
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